KR102615729B1 - Combination structure of electronic component and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 부품의 냉각을 위해 결합되는 열교환기와 전자 부품 결합 시, 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 알루미늄 층, 스틸 층, 구리 층 순으로 적층되어 구성된 클래드 메탈이 열교환기와 전자 부품 사이에 배치되며, 열교환기와 브레이징으로 결합되는 구조를 갖는다.The present invention relates to a combined structure of electronic components and a heat exchanger that can minimize thermal resistance and improve heat diffusion and heat transfer performance when combining a heat exchanger for cooling electronic components and electronic components. More specifically, the present invention has a structure in which a clad metal composed of an aluminum layer, a steel layer, and a copper layer laminated in that order is disposed between a heat exchanger and an electronic component, and is connected to the heat exchanger by brazing.
Description
본 발명은 클래드 메탈을 이용한 전자 부품 및 열교환기의 결합구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게 전자 부품의 냉각을 위해 결합되는 열교환기와 전자 부품 결합 시, 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조에 관한 것이다.The present invention relates to a combination structure of electronic components and heat exchangers using clad metal. In more detail, when combining electronic components with a heat exchanger for cooling electronic components, thermal resistance is minimized and heat diffusion and heat transfer performance are improved. It relates to the combined structure of electronic components and heat exchangers that can be used.
최근 환경 문제 대책의 일환으로서, 모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 발전이 더욱 더 주목받고 있다. Recently, as part of measures to address environmental issues, the development of hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and electric vehicles that utilize the driving force of motors is receiving more and more attention.
이를 통한 차량의 전장화와, EV/HEV/PHEV 등 친환경 차량이 늘어나면서, 차량에 적용되는 전자 부품의 수가 증가되었다.As vehicles become more electrified and the number of eco-friendly vehicles such as EV/HEV/PHEV increases, the number of electronic components applied to vehicles has increased.
이러한 전자 부품의 구동을 위한 파워 모듈(Power module)은 IGBT 소자 및 다이오드로 구성되는데, 고집적화 및 초소형화 됨에 따라 발열이 심화되어 반드시 성능 향상을 위해 냉각수단이 함께 장착되어야 한다. Power modules for driving these electronic components are composed of IGBT elements and diodes, and as they become more highly integrated and miniaturized, heat generation intensifies, so cooling means must be installed to improve performance.
파워 모듈의 IGBT는 EV/HEV/PHEV등 친환경 차량의 구동 모터를 스위칭 제어를 하는 소자이며, 친환경 차량의 발전에 따라 냉각 요구 성능 또한 높아지고 있다.The IGBT of the power module is a device that controls the switching of drive motors of eco-friendly vehicles such as EV/HEV/PHEV, and cooling requirements are also increasing with the development of eco-friendly vehicles.
이와 관련된 기술로, 일본공개특허공보 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)에는 반도체 소자의 하측 면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환 하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.As a related technology, Japanese Patent Publication No. 2001-245478 (publication date 2001.09.07, name: inverter cooling device) discloses an inverter using a semiconductor module containing semiconductor elements such as IGBT and diodes, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-294283 (published on December 4, 2008, name: semiconductor device) discloses a heat sink that is installed in contact with the lower side of a semiconductor device and is formed to exchange heat while a fluid flows therein.
한편, 상술한 바와 같이 파워 모듈은 고집적화 및 초소형화 됨에 따라, 냉각수단 또한 고성능의 열교환기가 필요로 한다.Meanwhile, as mentioned above, as power modules become highly integrated and ultra-small, cooling means also require high-performance heat exchangers.
열교환기와 파워 모듈은 열전달 및 열확산 성능을 고려하여 접촉되어야 하는데, 열전달 성능을 향상시키기 위해서는 열교환기와 파워 모듈의 적층 방향으로의 열전달도 중요하지만, 접하는 면에 대한 수평 방향으로의 열확산도 중요하다.The heat exchanger and the power module must be contacted considering heat transfer and heat diffusion performance. In order to improve heat transfer performance, heat transfer in the stacking direction of the heat exchanger and power module is important, but heat diffusion in the horizontal direction to the contact surface is also important.
즉, 열교환기와 파워 모듈의 접촉은 소자의 발열을 최대한 넓은 면적으로 확산시키면서, 적층방향으로의 열전달이 동시에 이루어져야 한다.In other words, the contact between the heat exchanger and the power module must spread the heat of the device over as wide an area as possible while simultaneously transferring heat in the stacking direction.
이때, 대다수의 어플리케이션에서는 열교환기(10)와 파워 모듈(20)의 접촉 시, 열확산도를 증대시키기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기와 파워 모듈 사이에 구리판(31)을 배치하게 된다.At this time, in most applications, in order to increase thermal diffusion when the
그러나 이러한 접촉 방식에서는 파워 모듈과, 구리판 및 열교환기의 접착을 위해, 구리의 양측 면에 써멀 그리스(Thermal grease, 32)를 이용하게 되는데, 써멀 그리스는 적층 방향으로의 열전달에 있어, 열저항을 높이게 된다는 단점이 있다.However, in this contact method, thermal grease (32) is used on both sides of the copper to bond the power module, the copper plate, and the heat exchanger. Thermal grease transfers heat in the stacking direction and increases thermal resistance. There is a downside to raising it.
열교환기와 파워 모듈의 열전달 및 열확산도를 증대시키기 위한 가장 좋은 접촉 방식은 파워모듈과, 구리판 및 열교환기를 일체로 성형 또는 브레이징을 통해 접합하여 그 사이에 도 2와 같이, 써멀 그리스를 도포하지 않는 것이다.The best contact method to increase the heat transfer and thermal diffusivity of the heat exchanger and the power module is to join the power module, the copper plate, and the heat exchanger as one piece through molding or brazing, and do not apply thermal grease between them as shown in Figure 2. .
또 다른 예로, 도 3과 같이 구리판(31)의 일측 면에는 알루미늄(33)이 배치되도록 하여 열교환기(10)와 브레이징을 통해 결합되고, 타측 면에는 써멀 그리스(32)가 도포되어 전자 부품과 결합되도록 하는 방법이 사용되기도 하였는데, 이 경우 알루미늄과 구리의 용융 온도 차이로 인해 합금화가 발생된다는 문제점이 있었다.As another example, as shown in FIG. 3,
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄 층, 스틸 층, 구리 층 순으로 적층되어 구성된 클래드 메탈이 열교환기와 전자 부품 사이에 배치되어, 구리 층과 열교환기 사이에 써멀 그리스를 도포하지 않더라도, 열교환기와 브레이징으로 결합될 수 있도록 함으로써, 써멀 그리스에 의한 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조에 관한 것이다.The present invention was created to solve the problems described above. The purpose of the present invention is to provide a clad metal composed of aluminum layers, steel layers, and copper layers laminated in that order, disposed between a heat exchanger and electronic components, and heat exchanger with the copper layer. It relates to a combined structure of electronic components and a heat exchanger that can minimize thermal resistance caused by thermal grease and improve heat diffusion and heat transfer performance by allowing them to be combined with a heat exchanger by brazing even without applying thermal grease between the devices. .
본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품(2)의 냉각을 위한 열교환기(1)와, 전자 부품(2)의 접촉을 위해 그 사이에 배치되는 클래드 메탈(100)에 있어서, 상기 열교환기(1)가 위치한 측면에 배치되는 알루미늄(aluminum) 층(110); 상기 전자 부품(2)이 위치한 측면에 배치되는 구리(copper) 층(130); 및 상기 알루미늄 층(110) 및 구리 층(130) 사이에 배치되는 스틸(steel) 층(120); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the heat exchanger (1) for cooling the electronic component (2) according to an embodiment of the present invention and the clad metal (100) disposed therebetween for contact with the electronic component (2), the heat exchanger (1) )
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 클래드 메탈(100)은 상기 구리 층(130)의 폭이 Wcu이고, 열교환기의 폭이 Wh라고 할 때, Wh≤Wcu≤1.6Wh 일 수 있다.In addition, in the
더욱 바람직하게, 상기 구리 층(130)의 폭이 Wcu이고, 열교환기의 폭이 Wh라고 할 때, Wh≤Wcu≤1.3Wh 일 수 있다.More preferably, when the width of the
또한, 상기 구리 층(130)의 두께는 1.0~2.2mm일 수 있다.Additionally, the thickness of the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 클래드 메탈(100)은 상기 알루미늄 층(110), 구리 층(130) 및 스틸 층(120)이 강제 압연으로 일체 형성될 수 있다.Additionally, the
본 발명의 실시 예에 따른 클래드 메탈(100)을 이용한 전자 부품 및 열교환기의 결합구조에 있어서, 상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 열교환기(1)에는 클래드(4)가 도포되어, 상기 클래드 메탈(100)과 브레이징 결합되고, 상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 전자 부품(2)에는 접합체(3)가 도포되어 상기 클래드 메탈(100)과 접착되는 것을 특징으로 한다.In the coupling structure of an electronic component and a heat exchanger using the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품(2)은 다수개의 전기소자로 이루어진 모듈 형태이며, 외측 면을 둘러싼 케이스가 플라스틱 재질일 수 있다.Additionally, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 클래드(4)는 Al + Si로 이루어질 수 있다.Additionally, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 접합체(3)는 써멀 그리스(Thermal grease) 도는 써멀 패드(Thermal pad)일 수 있다.Additionally, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품 및 열교환기의 결합구조는 상기 전자 부품(2)의 양측 면에 상기 열교환기(1)가 배치될 수 있다.Additionally, in the combination structure of the electronic component and the heat exchanger according to the embodiment of the present invention, the
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품 및 열교환기의 결합 구조는 알루미늄 층, 스틸 층, 구리 층 순으로 적층되어 구성된 클래드 메탈이 열교환기와 전자 부품 사이에 배치되어, 구리 층과 열교환기 사이에 써멀 그리스를 도포하지 않더라도, 열교환기와 브레이징으로 결합될 수 있도록 함으로써, 써멀 그리스에 의한 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the combination structure of the electronic component and the heat exchanger according to the embodiment of the present invention is such that the clad metal composed of aluminum layer, steel layer, and copper layer laminated in that order is disposed between the heat exchanger and the electronic component, and between the copper layer and the heat exchanger. Even without applying thermal grease, it has the advantage of being able to be combined with the heat exchanger by brazing, thereby minimizing thermal resistance caused by thermal grease and improving heat diffusion and heat transfer performance.
더욱 상세하게, 종래에는 전자 부품과 열교환기를 결합시키기 위해 열확산도가 높은 구리를 사용하되, 구리의 양측 면에 써멀 그리스를 도포하는 방법을 사용하였는데, 이 경우, 적층 방향으로의 열전달에 있어, 써멀 그리스에 의해 열저항을 높아져, 열전달 성능이 저하된다는 단점이 있었다.More specifically, in the past, copper with high thermal diffusivity was used to combine electronic components and heat exchangers, and a method of applying thermal grease to both sides of the copper was used. In this case, in terms of heat transfer in the stacking direction, thermal grease was used. There was a disadvantage in that grease increased thermal resistance and reduced heat transfer performance.
또 다른 예로, 구리의 일측 면에는 알루미늄이 배치되도록 하여 열교환기와 브레이징을 통해 결합되고, 타측 면에는 써멀 그리스가 도포되어 전자 부품과 결합되도록 하는 방법이 사용되기도 하였는데, 이 경우 알루미늄과 구리의 용융 온도 차이로 인해 합금화가 발생된다는 문제점이 있었다.As another example, a method was used in which aluminum was placed on one side of the copper and bonded to the heat exchanger through brazing, and thermal grease was applied to the other side to bond it to the electronic components. In this case, the melting temperature of aluminum and copper was used. There was a problem that alloying occurred due to the difference.
따라서 본 발명에서는 구리에 의한 열확산 이점을 이용하면서도, 써멀 그리스에 의해 열저항이 커진다는 문제점을 해소할 수 있는 방안으로, 구리 층과 알루미늄 층 사이에 높은 용융온도를 갖는 스틸이 배치되도록 하였다.Therefore, in the present invention, steel with a high melting temperature is placed between the copper layer and the aluminum layer as a way to solve the problem of increased thermal resistance due to thermal grease while utilizing the heat diffusion advantage of copper.
이에 따라, 본 발명에서 사용된 클래드 메탈은 알루미늄 층으로 인해 열교환기와 브레이징이 가능하면서도, 스틸 층으로 인해 브레이징 동안 CuAl이 합금화되어 알루미늄 모재가 녹는 문제를 방지하고, 구리 층으로 인해 열확산도를 높일 수 있도록 하는 장점을 갖는다.Accordingly, the clad metal used in the present invention can be brazed with a heat exchanger due to the aluminum layer, while the steel layer prevents the problem of melting the aluminum base material due to alloying of CuAl during brazing, and the copper layer can increase thermal diffusivity. It has the advantage of allowing
도 1내지 도 3은 종래의 파워 모듈 및 열교환기 결합 구조를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 클래드 메탈의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 클래드 메탈을 이용한 전자 부품 및 열교환기의 결합구조를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 클래드 메탈을 이용하되, 전자 부품의 양측 면에 열교환기가 결합된 구조를 나타낸 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 클래드 메탈에서 구리 층의 두께에 따른 열저항 및 개선율을 나타낸 표 및 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 클래드 메탈에서 구리 층의 폭에 따른 열저항 및 개선율을 나타낸 표 및 그래프.1 to 3 are diagrams showing a conventional power module and heat exchanger combination structure.
Figure 4 is a configuration diagram of a clad metal according to the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram showing the combined structure of an electronic component and a heat exchanger using a clad metal according to the present invention.
Figure 6 is a configuration diagram showing a structure in which a clad metal according to the present invention is used, and a heat exchanger is coupled to both sides of an electronic component.
Figure 7 is a table and graph showing thermal resistance and improvement rate according to the thickness of the copper layer in the clad metal according to the present invention.
Figure 8 is a table and graph showing thermal resistance and improvement rate according to the width of the copper layer in the clad metal according to the present invention.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 클래드 메탈을 이용한 전자 부품 및 열교환기의 결합구조를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the coupling structure of an electronic component and a heat exchanger using a clad metal according to an embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명은 전자 부품(2)의 냉각을 위해 결합되는 열교환기(1)와 전자 부품(2) 결합 시, 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조와, 결합 시 사용되는 클래드 메탈(100)에 관한 것이다.The present invention is a combination of an electronic component and a heat exchanger that can minimize thermal resistance and improve heat diffusion and heat transfer performance when combining a heat exchanger (1) and an electronic component (2) for cooling the electronic component (2). It relates to the structure and the
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 클래드 메탈(100)은 전자 부품(2)의 냉각을 위한 열교환기(1)와, 전자 부품(2)의 접촉을 위해 그 사이에 배치되는 것으로서, 크게 알루미늄(aluminum) 층(110)과, 구리(copper) 층(130)과, 스틸(steel) 층(120)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the
여기서, 열교환기(1)는 전자 부품(2)의 냉각을 위한 열교환 수단으로, 파이프 또는 판으로 이루어진 히트씽크일 수도 있고, 에틸렌 글리콜계의 부동액이 혼입되는 물이나 암모니아 등의 자연냉매 또는 R134a등의 Fron계 냉매, 알코올계 냉매, 아세톤 등의 케톤계 등의 냉매가 유동되며, 소자에서 발생하는 열을 냉매와 같은 유체로 열전달하여 소자의 적정온도를 유지하는 기능을 하는 핀-튜브 또는 플레이트 타입의 열교환기(1)일 수도 있다.Here, the
이때, 상기 열교환기(1)는 알루미늄 소재로 제작되는 것이 일반적이다.At this time, the
또한, 상기 전자 부품(2)은 들면 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 전력 반도체 모듈일 수 있는데, 외부 케이스가 대부분 플라스틱으로 제조된다.In addition, the
따라서 본 발명에서는 열교환기(1)와 전자 부품(2)을 결합시키기 위한 클래드 메탈(100)이, 플라스틱 재질의 전자 부품과 알루미늄 재질의 전자 부품 사이에 결합될 때, 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시키기에 최적화된 구조로 형성된다.Therefore, in the present invention, the
먼저, 상기 알루미늄 층(110)은 알루미늄으로 이루어진 얇은 판 형태로, 상기 열교환기(1)가 위치한 측면에 배치된다. 상기 알루미늄 층(110)은 열교환기(1)와 브레이징이 가능하도록 하기 위해 형성되는 것으로, 알루미늄 층(110)의 산화막을 Al+Si로 이루어지는 클래드(4) 표면의 플럭스(flux)가 깨면서 브레이징이 이루어지도록 한다.First, the
상기 구리 층(130)은 구리로 이루어진 얇은 판 형태로, 상기 전자 부품(2)이 위치한 측면에 배치된다. 구리는 열확산도가 매우 높은 소재로, 열확산계수가 대략 111mm2/s 정도 된다. 따라서 상기 구리 층(130)은 열교환기(1)와 전자 부품(2)이 접촉한 상태에서, 전자 부품(2)에 의한 발열이 최대한 넓은 면적으로 확산되도록 하는 역할을 한다.The
다음으로, 상기 스틸 층(120)은 스틸로 이루어진 얇은 판 형태로, 상기 알루미늄 층(110) 및 구리 층(130) 사이에 배치된다.Next, the
일반적으로, 브레이징은 Al+Si로 이루어지는 클래드(4)를 이용하여 대략 605~610도 부근에서 진행되는데, Al+Cu 공정은 548도 정도에서 활성화되므로, 브레이징 온도보다 낮아, 브레이징 진행 시 모두 용융되면서 AlCu 합금화가 진행된다.Generally, brazing is carried out at approximately 605 to 610 degrees using cladding (4) made of Al+Si, but the Al+Cu process is activated at about 548 degrees, so it is lower than the brazing temperature and all melts during brazing. AlCu alloying proceeds.
따라서 본 발명에서는 공정 온도의 확보를 위해 알루미늄 층(110)과 구리 층(130) 사이에 스틸 층(120)이 배치되도록 함으로써, 브레이징 진행 중에도 클래드 메탈(100)의 형태가 유지될 수 있도록 한다.Therefore, in the present invention, the
즉, Steel+Cu의 공정 온도는 대략 850도이고, Steel+Al 공정 온도는 대략 655도이므로, 브레이징 온도보다 높기 때문에 브레이징 동안 계면 공정 반응이 일어날 수 없다.That is, the process temperature of Steel+Cu is approximately 850 degrees, and the process temperature of Steel+Al is approximately 655 degrees, so the interfacial process reaction cannot occur during brazing because it is higher than the brazing temperature.
이에 따라, 본 발명의 클래드 메탈(100)은 열교환기(1)와는 브레이징을 통해 결합됨으로써, 기존에 구리 층(130)과 열교환기(1) 사이의 써멀 그리스(Thermal grease)가 삭제될 수 있도록 한다.Accordingly, the clad
상기 클래드 메탈(100)은 차지하는 면적과, 비용의 최소화를 위해 전자 부품(2)의 면적에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.The clad
상기 클래드 메탈(100)은 상기 알루미늄 층(110), 스틸 층(120) 및 구리 층(130)의 두께에는 제한이 없으나, 각 층의 두께에 따라 열확산도 및 열저항이 달라질 수 있으므로, 열확산도는 최대화하면서 열저항은 최소화할 수 있는 방법으로 그 두께 및 비율을 정하여 사용하는 것이 바람직하다.The clad
상술한 바와 같이, 상기 클래드 메탈(100)은 전자 부품(2)으로부터 발생되는 열을 열확산도가 높은 상기 구리 층(130)을 이용하여 넓게 퍼뜨린 후, 알루미늄 층으로 전달한 다음, 열교환기(1)로 전달하게 되므로, 구리 층(130)의 두께 및 넓이는 중요한 인자이다.As described above, the clad
상기 구리 층(130)은 두께가 얇고 크기가 작으면, 열전달 성능이 저하되고, 너무 두껍고 크기가 크면, 가격이 상승한다.If the
따라서 최소한의 구리를 사용하면서도 열전달 성능을 일정 수준 이상 확보하는 것이 중요하다.Therefore, it is important to secure a certain level of heat transfer performance while using a minimum amount of copper.
도 7에는 구리 층의 두께에 따른 열저항과, 두께가 0mm인 것 대비 열저항 개선율을 계산한 표(a), 및 이를 나타낸 그래프(b)가 도시되어 있다.Figure 7 shows a table (a) calculating the thermal resistance according to the thickness of the copper layer and the thermal resistance improvement rate compared to a thickness of 0 mm, and a graph (b) showing the calculations.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 클래드 메탈(100)은 구리 층(130)의 두께가 증가할수록 열저항이 개선되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the thermal resistance of the clad
그러나 도 7(b)과 같이, 상기 구리 층(130)의 두께가 2.2mm보다 두꺼워지면 개선율 증가가 다소 둔화되므로, 상기 구리 층(130)의 두께는 1.0~2.2mm인 것이 바람직하다.However, as shown in FIG. 7(b), when the thickness of the
아울러, 도 8에는 열교환기의 폭이 28mm라고 가정했을 때, 구리 층(130) 폭에 따른 열저항과, 열교환기와 구리 층의 폭이 동일한 것 대비 열저항 개선율을 계산한 표(a), 및 이를 나타낸 그래프(b)가 도시되어 있다.In addition, Figure 8 shows a table (a) that calculates the thermal resistance according to the width of the
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 클래드 메탈(100)은 구리 층(130)의 폭이 커질수록 열저항이 개선되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, it can be seen that the thermal resistance of the clad
그러나 도 8(b)과 같이, 상기 구리 층(130)의 폭이 45mm보다 커지면 개선율 증가가 다소 둔화되므로, 상기 구리 층(130)의 폭 Wcu은 열교환기의 폭을 Wh라고 할 때, Wh≤Wcu≤1.6Wh 인 것이 바람직하다.However, as shown in FIG. 8(b), when the width of the
더욱 바람직하게, 상기 구리 층(130)의 폭은 도 8(b)에서 열저항 감소율이 현저하게 감소되는 37mm보다 작은 구간인 Wh≤Wcu≤1.32Wh 인 것이 바람직하다.More preferably, the width of the
한편, 상기 클래드 메탈(100)은 계면 저항이 없는 소재로, 상기 알루미늄 층(110), 스틸 층(120) 및 구리 층(130)이 서로 강제압연으로 인해 일체 형성될 수도 있다.Meanwhile, the clad
이에 따라, 본 발명에서 사용된 클래드 메탈(100)은 알루미늄 층(110)으로 인해 열교환기(1)와 브레이징이 가능하면서도, 스틸 층(120)으로 인해 브레이징 동안 CuAl이 합금화되어 알루미늄 모재가 녹는 문제를 방지하고, 구리 층(130)으로 인해 열확산도를 높일 수 있도록 하는 장점을 갖는다.Accordingly, the clad
도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같은 클래드 메탈(100)을 이용한 전자 부품 및 열교환기의 결합구조는 상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 열교환기(1)에는 클래드(4)가 도포되어, 상기 클래드 메탈(100)과 브레이징 결합되고, 상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 전자 부품(2)에는 접합체(3)가 도포되어 상기 클래드 메탈(100)과 접착된다.As shown in FIG. 5, the coupling structure of the electronic component and the heat exchanger using the clad
이때, 상기 접합체(3)는 써멀 그리스(Thermal grease) 도는 써멀 패드(Thermal pad)일 수도 있으며, 이 외에도, 접촉 저항을 줄이면서 플라스틱 재질의 전자 부품(2)과 상기 구리 층(130)을 접착시킬 수 있다면, 실리콘, 폴리머, 금속 등이 사용되어도 무방하다.At this time, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품 및 열교환기의 결합구조는 도 5와 같이 단면 냉각 방식일 수도 있고, 도 6과 같이 상기 전자 부품(2)의 양측 면에 상기 열교환기(1)가 배치되는 양면 냉각 방식일 수도 있다.In addition, the coupling structure of the electronic component and the heat exchanger according to the embodiment of the present invention may be a single-sided cooling method as shown in FIG. 5, and the
이 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품 및 열교환기의 결합구조는 두 개의 클래드 메탈(100)이 전자 부품(2)의 양측에 배치될 열교환기(1)의 결합 면과 브레이징 된 다음, 각각의 클래드 메탈(100) 상측에 위치한 구리 층(130)과 전자 부품(2)이 써멀 그리스와 같은 접합체(3)에 의해 결합될 수 있다.In this case, the coupling structure of the electronic component and the heat exchanger according to the embodiment of the present invention is obtained by brazing the two clad
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 부품(2) 및 열교환기(1)의 결합 구조는 알루미늄 층(110), 스틸 층(120), 구리 층(130) 순으로 적층되어 구성된 클래드 메탈(100)이 열교환기(1)와 전자 부품(2) 사이에 배치되어, 구리 층(130)과 열교환기(1) 사이에 써멀 그리스를 도포하지 않더라도, 열교환기(1)와 브레이징으로 결합될 수 있도록 함으로써, 써멀 그리스에 의한 열저항을 최소화하고, 열확산 및 열전달 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the combined structure of the
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and its scope of application is diverse, and anyone skilled in the art can understand it without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.
1: 열교환기
2: 전자 부품
3: 접합체
4: 클래드
100: 클래드 메탈
110: 알루미늄 층
120: 스틸 층
130: 구리 층1: Heat exchanger
2: Electronic components
3: Conjugate
4: Clad
100: Clad Metal
110: aluminum layer
120: steel layer
130: copper layer
Claims (10)
상기 열교환기(1)가 위치한 측면에 배치되는 알루미늄(aluminum) 층(110);
상기 전자 부품(2)이 위치한 측면에 배치되는 구리(copper) 층(130); 및
상기 알루미늄 층(110) 및 구리 층(130) 사이에 배치되는 스틸(steel) 층(120)을 포함하고,
상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 열교환기(1)에는 클래드(4)가 도포되어, 상기 클래드 메탈(100)과 브레이징 결합되고,
상기 클래드 메탈(100)이 접하는 측면의 상기 전자 부품(2)에는 접합체(3)가 도포되어 상기 클래드 메탈(100)과 접착되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
In the coupling structure of the electronic component and the heat exchanger using a heat exchanger (1) for cooling the electronic component (2) and a clad metal (100) disposed therebetween for contact with the electronic component (2),
An aluminum layer 110 disposed on the side where the heat exchanger 1 is located;
a copper layer 130 disposed on the side where the electronic component 2 is located; and
It includes a steel layer (120) disposed between the aluminum layer (110) and the copper layer (130),
A clad (4) is applied to the heat exchanger (1) on the side in contact with the clad metal (100) and joined to the clad metal (100) by brazing,
A combination structure of an electronic component and a heat exchanger, characterized in that a bonding agent (3) is applied to the electronic component (2) on the side in contact with the clad metal (100) and is bonded to the clad metal (100).
상기 클래드 메탈(100)은
상기 구리 층(130)의 폭이 Wcu이고, 열교환기의 폭이 Wh라고 할 때,
Wh≤Wcu≤1.6Wh 인 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The clad metal 100 is
Assuming that the width of the copper layer 130 is W cu and the width of the heat exchanger is W h ,
A combined structure of electronic components and a heat exchanger, characterized in that W h ≤W cu ≤1.6W h .
상기 클래드 메탈(100)은
상기 구리 층(130)의 폭이 Wcu이고, 열교환기의 폭이 Wh라고 할 때,
Wh≤Wcu≤1.3Wh 인 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 2,
The clad metal 100 is
Assuming that the width of the copper layer 130 is W cu and the width of the heat exchanger is W h ,
A combined structure of electronic components and a heat exchanger, characterized in that W h ≤W cu ≤1.3W h .
상기 구리 층(130)의 두께는
1.0~2.2mm인 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The thickness of the copper layer 130 is
Combination structure of electronic components and heat exchanger, characterized in that it is 1.0 to 2.2 mm.
상기 클래드 메탈(100)은
상기 알루미늄 층(110), 구리 층(130) 및 스틸 층(120)이 강제 압연으로 일체 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The clad metal 100 is
A combined structure of an electronic component and a heat exchanger, wherein the aluminum layer 110, the copper layer 130, and the steel layer 120 are integrally formed by forced rolling.
상기 전자 부품(2)은
다수개의 전기소자로 이루어진 모듈 형태이며, 외측 면을 둘러싼 케이스가 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The electronic component (2) is
A combination structure of electronic components and a heat exchanger, which is in the form of a module consisting of a plurality of electrical elements, and where the case surrounding the outer surface is made of plastic.
상기 클래드(4)는
Al + Si로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The clad (4) is
A combined structure of electronic components and a heat exchanger, characterized in that it is made of Al + Si.
상기 접합체(3)는
써멀 그리스(Thermal grease) 또는 써멀 패드(Thermal pad)인 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.
According to clause 1,
The conjugate (3) is
A combined structure of electronic components and a heat exchanger, characterized in that it is thermal grease or thermal pad.
상기 전자 부품 및 열교환기의 결합구조는
상기 전자 부품(2)의 양측 면에 상기 열교환기(1)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 열교환기의 결합구조.According to clause 1,
The combined structure of the electronic components and heat exchanger is
A combined structure of an electronic component and a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger (1) is disposed on both sides of the electronic component (2).
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|---|---|---|---|
| KR1020160176407A KR102615729B1 (en) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Combination structure of electronic component and heat exchanger |
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