KR102573883B1 - Power semiconductor use device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력반도체용 양면 냉각장치에 관한 것으로서, 수냉 유로가 구비된 제1 히트파이프; 상기 제1 히트파이프의 상부에 장착되고 내부에는 소자 장착부가 형성되는 조립용 단자; 상기 조립용 단자의 소자 장착부에 장착되고 일 방향으로 열전소자 전원핀이 돌출되는 열전소자; 상기 조립용 단자 및 열전소자의 상부에 장착되고, 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자가 돌출되는 전력반도체; 및 상기 전력반도체의 상부에 장착되고 수냉 유로가 구비된 제2 히트파이프; 를 포함한다.
본 발명에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 히트파이프를 전력반도체 양측에 배치하여 냉각장치의 열용량을 넓이고, 열전소자와 전력반도체를 직접 접촉시켜 냉각 성능을 강화시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a double-side cooling device for power semiconductors, comprising: a first heat pipe having a water cooling passage; an assembly terminal mounted on an upper portion of the first heat pipe and having an element mounting portion formed therein; a thermoelectric element mounted on the element mounting part of the assembly terminal and having a thermoelectric element power pin protruding in one direction; a power semiconductor mounted on top of the assembly terminal and the thermoelectric element, and protruding from a power semiconductor signal pin and a high voltage input/output terminal; and a second heat pipe mounted above the power semiconductor and having a water cooling passage. includes
The double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention has the effect of increasing the thermal capacity of the cooling device by arranging heat pipes on both sides of the power semiconductor and enhancing the cooling performance by directly contacting the thermoelectric element with the power semiconductor.
Description
본 발명은 HEV/EV/FCEV용 인버터의 양면냉각 타입 전력반도체 냉각에 적용되는 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전소자와 히트파이프를 이용한 전력반도체용 양면 냉각장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling device applied to cooling a double-sided cooling type power semiconductor of an inverter for HEV/EV/FCEV, and more particularly, to a double-sided cooling device for a power semiconductor using a thermoelectric element and a heat pipe.
최근 인버터용 양면 냉각 타입 전력반도체(파워모듈)는 소형화 추세이다. Recently, double-sided cooling type power semiconductors (power modules) for inverters are trending toward miniaturization.
구체적으로, 인버터 사이즈를 줄여 출력밀도를 향상시키고, 중량을 줄여 연비를 개선하는 것은, 친환경차량용 인버터의 세계적인 제품/기술 로드맵이다.Specifically, reducing inverter size to improve power density and reducing weight to improve fuel efficiency is a global product/technology roadmap for inverters for eco-friendly vehicles.
이를 위해 트랜스퍼몰딩 타입 양면냉각형 전력반도체(파워모듈) 사용되고 이또한 소형화 추세이다. For this purpose, transfer molding type double-sided cooling type power semiconductors (power modules) are used, and this is also a trend toward miniaturization.
이와 관련된 특허로 대한민국 공개특허번호 제10-2014-0098805호에는 다수의 수냉 냉각 플레이트를 수직으로 세우고 냉각 플레이트 사이에 파워모듈을 수직으로 삽입하는 구조가 개시되어 있다. As a related patent, Korean Patent Publication No. 10-2014-0098805 discloses a structure in which a plurality of water-cooled cooling plates are vertically erected and a power module is vertically inserted between the cooling plates.
그러나 상기 선행문헌은 냉각 플레이트를 각각 세워서 배열하고 파워모듈을 수직으로 삽입하여 파이프 방향으로 힘을 가해 파워모듈을 밀착시켜야 함으로써 조립 및 분리가 어려울 뿐만 아니라 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다. However, in the prior literature, assembling and disassembling are not only difficult, but also take a long time because the cooling plates are arranged in an upright position, the power module is inserted vertically, and force is applied in the direction of the pipe to bring the power module into close contact.
또한, 대한민국 공개특허번호 제10-2016-24073호에는 다중 밴딩 방식 냉각 플레이트를 사용하여 파워모듈을 수평으로 삽입하는 구조가 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 10-2016-24073 discloses a structure for horizontally inserting a power module using a multi-bending cooling plate.
그러나 상기 선행문헌은 S자형 냉각 플레이트 사이에 써멀 그리스를 도포한 파워모듈을 넣어야 하므로 냉각 플레이트를 동일한 사유로 양산 조립하는데 어려움이 있다. However, since the above prior literature requires the power module coated with thermal grease to be inserted between the S-shaped cooling plates, it is difficult to mass-produce and assemble the cooling plates for the same reason.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 히트파이프를 전력반도체 양측에 배치하여 냉각장치의 열용량을 넓이고, 열전소자와 전력반도체를 직접 접촉시켜 냉각 성능을 강화시킬 수 있는 전력반도체용 양면 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and is for a power semiconductor capable of increasing the thermal capacity of a cooling device by arranging heat pipes on both sides of a power semiconductor and enhancing cooling performance by directly contacting a thermoelectric element with a power semiconductor. Its purpose is to provide a double-sided cooling device.
또한, 전력반도체의 온도를 모니터링하여 열전소자의 냉각량을 제어함으로써 최적의 냉각 효율을 확보할 수 있는 전력반도체용 양면 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a double-sided cooling device for power semiconductors capable of securing optimal cooling efficiency by monitoring the temperature of the power semiconductor and controlling the amount of cooling of the thermoelectric element.
본 발명의 일실시예에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 수냉 유로가 구비된 제1 히트파이프; 상기 제1 히트파이프의 상부에 장착되고 내부에는 소자 장착부가 형성되는 조립용 단자; 상기 조립용 단자의 소자 장착부에 장착되고 일 방향으로 열전소자 전원핀이 돌출되는 열전소자; 상기 조립용 단자 및 열전소자의 상부에 장착되고, 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자가 돌출되는 전력반도체; 및 상기 전력반도체의 상부에 장착되고 수냉 유로가 구비된 제2 히트파이프; 를 포함한다.A double-sided cooling device for a power semiconductor according to an embodiment of the present invention includes a first heat pipe having a water cooling passage; an assembly terminal mounted on an upper portion of the first heat pipe and having an element mounting portion formed therein; a thermoelectric element mounted on the element mounting part of the assembly terminal and having a thermoelectric element power pin protruding in one direction; a power semiconductor mounted on top of the assembly terminal and the thermoelectric element, and protruding from a power semiconductor signal pin and a high voltage input/output terminal; and a second heat pipe mounted above the power semiconductor and having a water cooling passage. includes
그리고 상기 조립용 단자는 열전소자가 제1 히트파이프와 직접 접촉할 수 있도록 소자 장착부가 관통형성될 수 있다. In addition, the assembly terminal may have an element mounting portion through which the thermoelectric element may directly contact the first heat pipe.
여기서, 상기 조립용 단자는 소자 장착부를 제외한 부분은 단열재로 형성될 수 있다. Here, a portion of the assembly terminal excluding the element mounting portion may be formed of an insulating material.
또한, 상기 조립용 단자에는 전력반도체를 지지할 수 있도록 반도체 지지부가 더 형성될 수 있다. In addition, a semiconductor support may be further formed on the assembly terminal to support the power semiconductor.
또한, 상기 전력반도체의 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자는 서로 다른 방향으로 돌출될 수 있다. In addition, the power semiconductor signal pin and the high voltage input/output terminal of the power semiconductor may protrude in different directions.
또한, 상기 열전소자 전원핀과 전력반도체 신호핀은 동일방향으로 배치될 수 있다. In addition, the thermoelectric element power pin and the power semiconductor signal pin may be disposed in the same direction.
또한, 상기 전력반도체의 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자는 인버터 구동보드와 결합될 수 있다. In addition, the power semiconductor signal pin and the high voltage input/output terminal of the power semiconductor may be coupled to an inverter driving board.
또한, 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프는 수평방향으로 연장되고, 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프의 사이에 형성되는 공간에는 수냉 유로가 구비된 보조 히트파이프가 장착될 수 있다. In addition, the first heat pipe and the second heat pipe may extend in a horizontal direction, and an auxiliary heat pipe having a water cooling passage may be mounted in a space formed between the first heat pipe and the second heat pipe.
또한, 상기 제2 히트파이프의 상부에는 탄성 구조체가 장착되고 상기 탄성 구조체의 상부에는 쿨러커버가 장착될 수 있다. In addition, an elastic structure may be mounted on an upper portion of the second heat pipe, and a cooler cover may be mounted on an upper portion of the elastic structure.
또한, 상기 제1 히트파이프, 조립용 단자, 열전소자, 전력반도체 및 제2 히트파이프는 수직방향으로 장착될 수 있다. In addition, the first heat pipe, the assembly terminal, the thermoelectric element, the power semiconductor, and the second heat pipe may be mounted in a vertical direction.
또한, 상기 제1 히트파이프, 조립용 단자, 열전소자, 전력반도체, 제2 히트파이프는 모듈단위로 구성되고, 다수개의 모듈로 적층될 수 있다. In addition, the first heat pipe, the assembly terminal, the thermoelectric element, the power semiconductor, and the second heat pipe are configured in module units, and may be stacked in a plurality of modules.
본 발명에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 히트파이프를 전력반도체 양측에 배치하여 냉각장치의 열용량을 넓이고, 열전소자와 전력반도체를 직접 접촉시켜 냉각 성능을 강화시킬 수 있는 효과가 있다. The double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention has the effect of increasing the thermal capacity of the cooling device by arranging heat pipes on both sides of the power semiconductor and enhancing the cooling performance by directly contacting the thermoelectric element with the power semiconductor.
또한, 본 발명에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 제1 히트파이프, 조립용 단자, 열전소자, 전력반도체, 제2 히트파이프가 모듈 단위로 구성될 뿐만 아니라 다수개 모듈의 적층 방식으로 확장 적용 가능하므로 인버터 출력에 따른 조립구조가 간단하고 표준화할 수 있는 효과가 있다. In addition, the double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention is composed of a first heat pipe, an assembly terminal, a thermoelectric element, a power semiconductor, and a second heat pipe in a module unit, and can be extended and applied in a stacked manner of a plurality of modules. Therefore, the assembly structure according to the inverter output is simple and has the effect of standardization.
또한, 본 발명에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 냉각장치 조립시 부품 적층 방식으로 조립 공정이 단순할 뿐만 아니라 인버터의 최대출력이 증가된 제품에 대해서는 냉각장치 모듈을 다수개 적층식으로 조립하여 단순한 공정으로 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, the double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention not only simplifies the assembly process by stacking parts when assembling the cooling device, but also assembles a plurality of cooling device modules in a stacked manner for products with increased maximum output of the inverter. There is an effect that can be applied as a process.
또한, 본 발명에 의한 전력반도체용 양면 냉각장치는 인버터의 최대출력이 증가된 제품에 대해서는 동일한 냉각장치 모듈을 다수개 적층하여 사용 가능하므로 모듈단위 부품 공용화로 부품수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention can be used by stacking a plurality of the same cooling device modules for products with increased maximum output of the inverter, there is an effect of reducing the number of parts by sharing module unit parts. .
도 1은 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 분리사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 단면도.
도 4 내지 7은 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면.1 is a perspective view showing a double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention;
2 is an exploded perspective view showing a double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention;
3 is a cross-sectional view showing a double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention.
4 to 7 are diagrams showing another embodiment of a double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is defined by the description of the claims. Meanwhile, terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" or "comprising" means the presence or absence of one or more other elements, steps, operations and/or elements other than the recited elements, steps, operations and/or elements; do not rule out additions.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 분리사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전력반도체용 양면 냉각장치를 나타낸 단면도이다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a double side cooling device for power semiconductors according to the present invention, and FIG. 2 is a double side cooling device for power semiconductors according to the present invention. It is an exploded perspective view showing, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a double-sided cooling device for power semiconductors according to the present invention.
본원발명인 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 제1 히트파이프(200), 조립용 단자(300), 열전소자(400), 전력반도체(500), 제2 히트파이프(600), 인버터 구동보드(700)를 포함한다. The double-sided
여기서, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)를 구성하는 제1 히트파이프(200)와 제2 히트파이프(600)는 냉각 튜브 안에 에탄올/아세톤등 상변환 물질을 넣은 것으로 상 변환(기체->액체,액체->기체)시 열에너지를 흡수/배출하는 특성을 이용하여 열을 전달하게 된다. Here, the
상기 제1 히트파이프(200)는 하부에 배치된다. The
그리고 상기 제1 히트파이프(200)의 내부에 열을 냉각시키는 물이 순환될 수 있도록 수냉 유로(220)가 형성된다. A
즉, 상기 제1 히트파이프(200)는 하부에 배치되어, 전력반도체(500)에서 발생한 열을 공급받아 전달하는 열전소자(400)를 수냉 유로(220)를 통과하는 냉각수를 통해 냉각시키게 된다.That is, the
또한, 상기 제1 히트파이프(200)는 상기 제2 히트파이프(600)와 함께 수평방향으로 연장되고, 상기 제1 히트파이프(200)와 제2 히트파이프(600)의 사이에 형성되는 공간에는 수냉 유로(820)가 구비된 보조 히트파이프(800)가 장착될 수 있다. In addition, the
즉, 상기 제1 히트파이프(200)와 제2 히트파이프(600)는 조립단자(300)와 대응하는 높이와 히트파이프(200, 600)의 연장길이만큼 크기를 가지는 보조 히트파이프(800)를 장착하여, 상기 조립용 단자(300)를 통해 전달되는 열을 수냉 유로(820)를 순환하는 냉각수를 통해 냉각할 뿐만 아니라 상기 제1, 2 히트파이프(200, 600)와 열 교환될 수 있도록 한 것이다. That is, the
상기 조립용 단자(300)는 제1 히트파이프(200)의 상부에 장착된다.The
그리고 상기 조립용 단자(300)는 내부에 열전소자(400)가 장착되는 소자 장착부(320)가 형성된다.And, the
여기서, 상기 조립용 단자(300)는 열전소자(400)가 제1 히트파이프(200)와 직접 접촉할 수 있도록 소사 장착부(320)가 관통형성되고, 상기 소자 장착부(320)를 제외한 부분은 단열재로 형성된다.Here, in the
또한, 상기 조립용 단자(300)는 소자 장착부(320)의 상부에 전력반도체(500)와 대응하는 크기를 가지는 반도체 지지부(340)가 형성된다. In addition, in the
즉, 상기 조립용 단자(300)는 소자 장착부(320)의 상부에 반도체 지지부(340)를 연통형성하여, 전력반도체(500)의 작동에 따른 열의 발생시 소자 장착부(320)에 위치한 열전소자(400)에 용이하게 열을 전달하게 된다. That is, the
상기 열전소자(400)는 조립용 단자(300)에 장착된다. The
그리고 상기 열전소자(400)는 상부에 위치한 전력반도체(500)에서 공급되는 열을 제1 히트파이프(200)에 직접적으로 전달하게 된다. In addition, the
또한, 상기 열전소자(400)는 일 측으로 복수개의 열전소자 전원핀(420)이 장착되어, 상기 인버터 구동보드(700)에서 전달되는 신호에 따라 전원을 공급받게 된다. In addition, a plurality of thermoelectric
상기 전력반도체(500)는 조립용 단자(300)와 열전소자(400)의 상부에 장착된다. The
즉, 상기 전력반도체(500)는 조립용 단자(300)의 반도체 지지부(340)에 장착되고, 내부에서 발생하는 열은 제1 히트파이프(200)와 제2 히트파이프(600)에 전달하게 된다. That is, the
구체적으로, 상기 전력반도체(500)는 내부에서 발생하는 열의 방향에 따라, 하부방향으로 발생하는 열은 열전소자(400)를 거쳐 제1 히트파이프(200)에 전달하고, 상부방향으로 발생하는 열은 직접적으로 제2 히트파이프(600)에 전달하게 된다. Specifically, according to the direction of heat generated inside the
그리고 상기 전력반도체(500)는 신호(전원, 구동신호, 온도센싱 등)를 받아 작동할 수 있도록 복수개의 전력반도체 신호핀(520)과 고전압 입출력단자(540)이 장착된다. In addition, the
이때, 상기 전력반도체(500)의 전력반도체 신호핀(520)과 고전압 입출력단자(540)는 원활한 작동 및 결합 등을 위해 서로 다른 방향으로 돌출장착된다. At this time, the power
또한, 상기 전력반도체 신호핀(520)은 인버터 구동보드(700)와 결합되는 열전소자 전원핀(420)을 고려하여, 상기 열전소자 전원핀(420)과 동일한 방향으로 전력반도체(500)에 장착된다. In addition, the power
상기 제2 히트파이프(600)는 전력반도체(500)의 상부에 배치된다. The
그리고 상기 제2 히트파이프(600)의 내부에는 열을 냉각시키는 물이 순환될 수 있도록 수냉 유로(620)가 형성된다. A
즉, 상기 제6 히트파이프(600)는 전력반도체(500)의 상부에 배치되어 직접적으로 전력반도체(500)를 냉각시키게 된다. That is, the
상기 인버터 구동보드(700)는 열전소자 전원핀(420)과 전력반도체 신호핀(520)과 대향되는 방향에 설치된다. The
그리고 상기 인버터 구동보드(700)는 전력반도체(500)의 온도를 센싱할 뿐만 아니라 전력반도체(500)의 온도 상태에 따라 열전소자(400)의 전원을 제어하여 냉각량을 조절하게 된다. In addition, the
다음으로, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 도시된 도 4 내지 8과 같이 구성될 수 있다. Next, the double-
먼저, 도시된 도 4의 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 제2 히트파이프(600)의 상부에 탄성 구조체(920)가 장착되고 상기 탄성 구조체(920)의 상부에는 쿨러커버(940)가 장착되는 예를 나타낸 것이다. First, in the double-
즉, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 제2 히트파이프(600)의 상부에 탄성 구조체(920)를 장착하여 제1 히트파이프(200), 조립용 단자(300), 열전소자(400), 전력반도체(500), 제2 히트파이프(600)를 고정하고, 상기 쿨러커버(940)를 통해 마감할 수 있도록 한 것이다. That is, in the double-
이때, 상기 탄성 구조체(920)는 아래와 위를 고정하면서도 전력반도체(500)의 주변기기의 면접촉을 좋게 하기 위하여 판 스프링으로 적용되는 것이 바람직하다. At this time, the
다음으로, 도시된 도 5의 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 다수개의 적층구조로 구성되는 예를 나타낸 것이다. Next, the double-
즉, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 제1 히트파이프(200), 조립용 단자(300), 열전소자(400), 전력반도체(500), 제2 히트파이프(600)를 모듈단위로 구성한 후 다수개의 모듈을 적층하여 구성되는 예를 나타낸 것이다. That is, the double-
이때, 최상단에 위치한 제2 히트파이프(600)의 상부에는 탄성 구조체(920)가 장착되고 상기 탄성 구조체(920)의 상부에는 쿨러커버(940)가 장착될 수 있다. In this case, the
다음으로, 도시된 도 6 및 7의 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 제1 히트파이프(200), 조립용 단자(300), 열전소자(400), 전력반도체(500), 제2 히트파이프(600), 인버터 구동보드(700)가 수직방향으로 장착되는 예를 나타낸 것이다. Next, the double-
즉, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)는 히트파이프(200, 600)의 물질 상변환 개념상 수직방향일 때 냉각성능이 가장 좋으며 각도가 작아질수록 냉각 성능이 떨어지는 원리를 이용한 것이다. That is, the double-
상기와 같이 구성되는 전력반도체용 양면 냉각장치의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다. An embodiment of the double-sided cooling device for power semiconductors configured as described above is as follows.
먼저, 내부에는 냉각수가 순환될 수 있도록 수냉 유로(220)가 형성되는 제1 히트파이프(200)를 하부에 배치한다. First, the
그리고 상기 제1 히트파이프(200)의 상부로 내부에 소자 장착부(320)와 반도체 지지부(340)가 형성되는 조립용 단자(300)를 설치한다. Then, an
다음으로, 상기 조립용 단자(300)를 구성하는 소자 장착부(320)에 복수개의 열전소자 전원핀이 구비된 열전소자(400)를 장착한 후, 상기 열전소자(400)의 상부에 위치한 반도체 지지부(340)에 복수개의 전력반도체 신호핀(520)과 고전압 입출력단자(540)가 구비된 전력반도체(500)를 장착한다. Next, after the
그리고 상기 전력반도체(500)의 상부에 수냉 유로(620)가 구비된 제2 히트파이프(600)를 장착한 후, 상기 열전소자 전원핀(420)과 전력반도체 신호핀(520)의 반대방향에 위치한 제1, 2 히트파이프(200, 600)의 사이 공간으로 수냉 유로(820)가 구비된 보조 히트파이프(800)를 장착한다. In addition, after mounting the
다음으로, 상기 열전소자 전원핀(420)과 전력반도체 신호핀(520)과 대향되는 방향에 인버터 구동보드(700)를 설치하면, 전력반도체용 양면 냉각장치(100)의 조립은 완료된다. Next, when the
여기서, 상기 전력반도체용 양면 냉각장치의 조립(설치)순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.Here, it is revealed that the assembly (installation) order of the double-side cooling device for power semiconductors may be different from the above.
이와 같은 상태에서 상기 전력반도체용 양면 냉각장치(100)를 통한 전력반도체(500)의 냉각구조를 살펴보면 하기와 같다. In this state, the cooling structure of the
먼저, 전력반도체(500)와 결합된 전력반도체 신호핀(520)을 통해 인버터 구동보드(700)는 전력반도체(500)의 온도를 체크한 후 열전소자 전원핀(420)에 전원을 공급하게 된다. First, the
이와 같은 상태에서, 상기 전력반도체(500)에서 발생하는 열은 방향에 따라, 하부방향으로 열이 전달될 경우 열전소자(400)를 거쳐 제1 히트파이프(200)에 전달되고, 상부방향으로 열이 전달될 경우 제2 히트파이프(600)에 직접 전달되며, 후방으로 전달될 경우 보조 히트파이프(800)에 직접 전달하게 된다. In this state, the heat generated from the
이후, 상기 전력반도체(500)의 온도를 인버터 구동보드(700)를 통해 실시간으로 체크하면서 상기 제1 히트파이프(200)와 제2 히트파이프(600) 및 보조 히트파이프(800)를 통해 냉각하면 된다. Then, if the temperature of the
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments expressed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas that are equivalent or within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 전력반도체용 양면 냉각장치
200 : 제1 히트파이프 220 : 수냉 유로
300 : 조립용 단자 320 : 소자 장착부
340 : 반도체 지지부 400 : 열전소자
420 : 열전소자 전원핀 500 : 전력반도체
520 : 전력반도체 신호핀 540 : 고전압 입출력단자
600 : 제2 히트파이프 700 : 인버터 구동보드
800 : 보조 히트파이프 820 : 수냉 유로
920 : 탄성 구조체 940 : 쿨러커버100: double-sided cooling device for power semiconductors
200: first heat pipe 220: water cooling flow path
300: assembly terminal 320: element mounting part
340: semiconductor support 400: thermoelectric element
420: thermoelectric element power pin 500: power semiconductor
520: power semiconductor signal pin 540: high voltage input/output terminal
600: second heat pipe 700: inverter driving board
800: auxiliary heat pipe 820: water cooling flow path
920: elastic structure 940: cooler cover
Claims (11)
상기 제1 히트파이프의 상부에 장착되고 내부에는 소자 장착부가 형성되는 조립용 단자;
상기 조립용 단자의 소자 장착부에 장착되고 일 방향으로 열전소자 전원핀이 돌출되는 열전소자;
상기 조립용 단자 및 열전소자의 상부에 장착되고, 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자가 돌출되는 전력반도체; 및
상기 전력반도체의 상부에 장착되고 수냉 유로가 구비된 제2 히트파이프; 를 포함하고,
상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프의 사이에 형성되는 공간에는 수냉 유로가 구비된 보조 히트파이프가 장착되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
A first heat pipe equipped with a water cooling passage;
an assembly terminal mounted on an upper portion of the first heat pipe and having an element mounting portion formed therein;
a thermoelectric element mounted on the element mounting part of the assembly terminal and having a thermoelectric element power pin protruding in one direction;
a power semiconductor mounted on top of the assembly terminal and the thermoelectric element, and protruding from a power semiconductor signal pin and a high voltage input/output terminal; and
a second heat pipe mounted on top of the power semiconductor and having a water cooling passage; including,
A double-sided cooling device for power semiconductors, wherein an auxiliary heat pipe having a water cooling flow path is mounted in a space formed between the first heat pipe and the second heat pipe.
상기 조립용 단자는 열전소자가 제1 히트파이프와 직접 접촉할 수 있도록 소자 장착부가 관통형성되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The assembly terminal is a double-sided cooling device for power semiconductors, wherein the element mounting portion is formed through the thermoelectric element so that the thermoelectric element can directly contact the first heat pipe.
상기 조립용 단자는 소자 장착부를 제외한 부분은 단열재로 형성되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 2,
The double-sided cooling device for power semiconductors, wherein the assembly terminal is formed of a heat insulating material except for the element mounting portion.
상기 조립용 단자에는 전력반도체를 지지할 수 있도록 반도체 지지부가 더 형성되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The double-sided cooling device for power semiconductors, wherein a semiconductor support part is further formed on the assembly terminal to support the power semiconductor.
상기 전력반도체의 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자는 서로 다른 방향으로 돌출되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The power semiconductor signal pin and the high voltage input/output terminal of the power semiconductor protrude in different directions.
상기 열전소자 전원핀과 전력반도체 신호핀은 동일방향으로 배치되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The power semiconductor power pin and the power semiconductor signal pin are disposed in the same direction.
상기 전력반도체의 전력반도체 신호핀과 고전압 입출력단자는 인버터 구동보드와 결합되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The power semiconductor signal pin and the high voltage input/output terminal of the power semiconductor are combined with an inverter driving board.
상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프는 수평방향으로 연장되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
The first heat pipe and the second heat pipe extend in a horizontal direction, a double-sided cooling device for a power semiconductor.
상기 제2 히트파이프의 상부에는 탄성 구조체가 장착되고 상기 탄성 구조체의 상부에는 쿨러커버가 장착되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
An elastic structure is mounted on the upper part of the second heat pipe, and a cooler cover is mounted on the upper part of the elastic structure.
상기 제1 히트파이프, 조립용 단자, 열전소자, 전력반도체 및 제2 히트파이프는 수직방향으로 장착되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.
According to claim 1,
Wherein the first heat pipe, the assembly terminal, the thermoelectric element, the power semiconductor and the second heat pipe are mounted in a vertical direction.
상기 제1 히트파이프, 조립용 단자, 열전소자, 전력반도체, 제2 히트파이프는 모듈단위로 구성되고, 다수개의 모듈로 적층되는 것인 전력반도체용 양면 냉각장치.According to claim 1,
The first heat pipe, the assembly terminal, the thermoelectric element, the power semiconductor, and the second heat pipe are configured in module units and stacked in a plurality of modules.
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