KR20170056196A - 전력반도체용 냉각장치 - Google Patents

전력반도체용 냉각장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170056196A
KR20170056196A KR1020150159532A KR20150159532A KR20170056196A KR 20170056196 A KR20170056196 A KR 20170056196A KR 1020150159532 A KR1020150159532 A KR 1020150159532A KR 20150159532 A KR20150159532 A KR 20150159532A KR 20170056196 A KR20170056196 A KR 20170056196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power semiconductor
guide member
channel portion
cooling
header tank
Prior art date
Application number
KR1020150159532A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102471223B1 (ko
Inventor
정의수
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020150159532A priority Critical patent/KR102471223B1/ko
Priority to CN201621262091.7U priority patent/CN206628462U/zh
Publication of KR20170056196A publication Critical patent/KR20170056196A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102471223B1 publication Critical patent/KR102471223B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 전력반도체패키지의 조립구조를 단순화 하여, 전력반도체를 냉각장치에 삽입 시, 전력반도체의 손상이 방지되어 냉각효율의 신뢰성 및 성능을 유지시킬 수 있는 전력반도체용 냉각장치에 관한 것으로서, 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입헤더탱크; 일단에 상기 유입헤더탱크가 연결되고, 다수개로 이루어진 상기 전력반도체의 사이에서 상기 전력반도체와 면접촉하면서 평행하게 적층되며, 내부에 상기 유입헤더탱크로부터 냉각수가 유입되어 상기 전력반도체로부터 발생된 열을 냉각시키는 다수개의 냉각채널부; 및 상기 유입헤더탱크와 상호 이격되어 상기 냉각채널부의 타단에 연결되고, 상기 유입헤더탱크로부터 유입된 냉각수가 배출되는 배출헤더탱크;를 포함하되, 상호 적층된 상기 냉각채널부의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합되고, 다수개의 상기 냉각채널부 사이로 삽입되는 전력반도체의 삽입을 가이드하는 다수개의 가이드부;를 더 포함한다.

Description

전력반도체용 냉각장치{COOLING DEVICE FOR POWER SEMICONDUCTOR}
본 발명은 전력반도체용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력반도체패키지의 조립구조를 단순화 하여, 전력반도체를 냉각장치에 삽입 시, 전력반도체의 손상이 방지되어 냉각효율의 신뢰성 및 성능을 유지시킬 수 있는 전력반도체용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력반도체패키지는 전원을 공급하기 위한 복수의 전력반도체를 연결하고, 시스템에서 요구하는 적합한 형태와 크기로 직류 혹은 교류 형태의 전압과 전류를 변환하는 것이다.
전력반도체패키지는 인버터, 무정전 전원공급장치, 용접기, 엘리베이터 등의 산업용 응용분야 및 자동차분야 등에 폭넓게 적용된다.
전력반도체패키지는 통상 직렬 연결되는 복수의 전력반도체와, 전력반도체의 일면과 타면에 접촉되어 전력반도체에서 발생된 열을 냉각시키는 냉각장치가 각각 교대로 적층되고 적층된 복수의 전력반도체 및 복수의 냉각장치가 양 단부에서 벤딩부와 같은 가압 고정구에 의해 압축 고정되는 구조를 가진다.
대개의 전력반도체패키지는 다수개의 전력반도체를 사용하는데, 통상적으로 6개를 사용하는 경우가 많다.
이 경우, 배치방법에 있어서 다양한 형태로 설계될 수 있으나 일반적으로 3개의 반도체를 한 층에 배치하고, 이를 상하 2개의 층으로 배치하여 사용한다.
이러한 전력반도체패키지에는 다수의 전력반도체가 사용되고, 전력변환과정에서 전력반도체로부터 열손실이 발생된다.
특히, 대용량 전력반도체배피키일 수록 전력반도체로부터 발생되는 열손실은 매우 크다.
전력반도체에서 발생되는 열손실은 전력반도체 자체의 온도상승을 가져오게 되고 이 온도상승이 전력반도체의 동작온도한계를 초과하게 되면 전력반도체는 파손 된다.
이와 같이 전력반도체의 온도상승으로 인한 전력반도체의 파손 또는, 외부로부터 전달된 진동이나 충격에 의한 전력반도체의 파손 및 손상이 발생되어 손상된 전력반도체를 교체해야 할 경우 전력반도체의 적층상태를 고정시키는 벤딩부를 인위적으로 개방 후 손상된 전력반도체를 교체하였다.
이때, 전력반도체를 교체하기 위해 전력반도체를 고정하는 벤딩부를 개방하는 과정에서 냉각장치에 변형이 발생된다.
이로 인해, 전력반도체패키지의 장기적인 기밀 신뢰성에 영향을 미치는 문제가 있다.
또한, 종래에는 전력반도체를 냉각장치에 고정시키기 위해 별도의 위치고정 단자대가 필요하였으며, 전력반도체와 냉각장치의 열교환효율을 극대화하기 위한 별도의 쿨러커버가 필요함으로써, 전력반도체패키지의 구조가 복잡한 문제가 있다.
이로 인해, 다수개의 전력반도체 및 다수개의 쿨러커버 중심을 정확하게 일치시켜 조립해야 하지만, 전력반도체패키지의 구조가 복잡하여 분해된 다수개의 전력반도체 및 다수개의 쿨러커버의 재조립 시 전력반도체 및 쿨러커버의 중심을 정확하게 일치시킨 상태로 조립하기가 어려워 오조립이 빈번하게 발생되는 문제가 있다.
상기한 이유로 해당분야에서는 전력반도체패키지의 조립구조를 단순화 하여 전력반도체패키지 성능의 신뢰성 및 성능을 유지시킬 수 있고, 전력반도체패키지를 효율적으로 조립할 수 있는 방안을 모색하고 있으나, 현재까지는 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 전력반도체패키지의 조립구조를 단순화 하여 전력반도체패키지의 냉각 성능을 유지시키고, 전력반도체패키지를 효율적으로 조립할 수 있는 전력반도체패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 전력반도체용 냉각장치는, 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입헤더탱크; 일단에 상기 유입헤더탱크가 연결되고, 다수개로 이루어진 상기 전력반도체의 사이에서 상기 전력반도체와 면접촉하면서 평행하게 적층되며, 내부에 상기 유입헤더탱크로부터 냉각수가 유입되어 상기 전력반도체로부터 발생된 열을 냉각시키는 다수개의 냉각채널부; 및 상기 유입헤더탱크와 상호 이격되어 상기 냉각채널부의 타단에 연결되고, 상기 유입헤더탱크로부터 유입된 냉각수가 배출되는 배출헤더탱크;를 포함하되, 상호 적층된 상기 냉각채널부의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합되고, 다수개의 상기 냉각채널부 사이로 삽입되는 전력반도체의 삽입을 가이드하는 다수개의 가이드부;를 더 포함한다.
상기 냉각채널부는, 다수개의 평판형상으로 이루어져 다수개의 상기 전력반도체 사이에서 상호 평행하게 배치되고, 상기 유입헤더탱크 또는 상기 배출헤더탱크에 결합되는 직선채널부; 곡면형상으로 이루어져 상기 전력반도체의 외곽에서 상호 이격된 상기 직선채널부를 상호 연결하는 곡선채널부;를 포함하되, 상기 직선채널부는, 상기 전력반도체의 상부에 배치되는 상부채널부와, 상기 상부채널부로부터 하부방향으로 이격되고, 상기 전력반도체의 하부에 배치되는 하부채널부 및 상기 상부채널부와 상기 하부채널부 사이에 배치되고, 상기 전력반도체가 상부 및 하부에 배치되는 중부채널부로 이루어진다.
상기 가이드부는, 상기 상부채널부의 양측면에 형성된 상부가이드부재; 상기 하부채널부의 양측면에서 상기 상부가이드부재와 대응되는 위치에 형성된 하부가이드부재; 상기 중부채널부의 양측면에서 상기 상부가이드부재 및 상기 하부가이드부재와 대응되는 위치에 형성된 중부가이드부재; 및 상기 상부가이드부재와 상기 하부가이드부재 및 상기 중부가이드부재를 상호 결합하는 고정부재;를 포함한다.
상기 상부가이드부재는, 상기 상부채널부의 일단면에 결합되는 제1상부가이드부재와 상기 상부채널부의 타단면에 결합되는 제2상부가이드부재로 이루어지고, 상기 하부가이드부재는, 상기 하부채널부의 일단면에 결합되는 제1하부가이드부재와 상기 하부채널부의 타단면에 결합되는 제2하부가이드부재로 이루어지되, 상기 제1상부가이드부재의 하면과, 상기 제1하부가이드부재의 상면에는 상기 전력반도체의 삽입을 가이드하는 한 쌍의 가이드돌기가 각각 돌출되고, 상기 제2상부가이드부재의 하면과 상기 제2상부가이드부재의 상면에는 상기 전력반도체의 코너부에 접촉되어 상기 전력반도체가 과도하게 삽입되는 것을 방지하는 스토퍼가 돌출된다.
한 쌍의 상기 가이드돌기의 이격거리는, 상기 전력반도체의 폭과 동일한 거리로 상호 이격되고, 상기 전력반도체의 두께보다 낮은 높이로 형성된다.
상기 스토퍼 끝단의 이격거리는, 상기 전력반도체의 코너부 폭보다 좁은 거리로 상호 이격되고, 상기 전력반도체의 두께보다 낮은 높이로 형성된다.
상기 상부가이드부재와 상기 하부가이드부재 및 상기 중부가이드부재의 두께는 상기 상부채널부와 상기 하부채널부 및 상기 중부채널부의 두께와 동일한 높이로 형성되어 상기 가이드부에 삽입된 다수개의 전력반도체가 상기 가이드부와 상호 면접촉된다.
상기 상부채널부의 양측면에 결합되는 상부가이드부재에는 양측면으로부터 바깥방향으로 돌출되어 상기 고정부재가 관통하는 다수개의 상부고정돌기가 형성되고, 상기 중부채널부의 양측면에 결합되는 중부가이드부재에는 상기 상부고정돌기를 관통한 상기 고정부재가 삽입되는 중부고정돌기가 형성되며, 상기 하부채널부의 양측면에 결합되는 하부가이드부재에는 상기 상부고정돌기 및 중부고정돌기와 대응되는 위치에 형성되어 상기 상부고정돌기 및 중부고정돌기로부터 관통된 상기 고정부재가 관통되는 하부고정돌기가 형성되되, 상기 상부고정돌기와 중부고정돌기 및 하부고정돌기를 체결하는 상기 고정부재에 의해 상기 상부채널부는 하방향으로 가압되고, 상기 하부채널부는 상방향으로 가압되어 상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재 사이에 삽입된 전력반도체가 압착된다.
상기 유입헤더탱크의 외주면에는, 외부로부터 냉각수가 유입되는 냉각수유입구와, 상기 상부채널부가 결합되어 상기 냉각수유입구로부터 유입된 냉각수를 상기 냉각채널부로 유입시키는 유입결합부가 돌출되고, 상기 배출헤더탱크의 외주면에는 상기 하부채널부가 결합되어 상기 냉각채널부로부터 냉각수가 배출되는 배출결합부와, 상기 배출결합부로부터 배출되는 냉각수를 외부로 배출시키는 냉각수배출구가 형성된다.
본 발명에 따른 전력반도체용 냉각장치는, 가이드부가 상호 적층된 냉각채널부의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합되어 상부채널부와 하부채널부 및 중부채널부 사이에 용이하게 삽입됨으로써, 손상된 전력반도체를 교체해야 하는 경우, 손상된 전력반도체 또는 손상된 전력반도체를 탈거시키고 새로운 전력반도체를 삽입 시, 전력반도체를 슬라이딩방식으로 용이하게 탈거 또는 삽입시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각채널부가 내부에 유입헤더탱크로부터 냉각수가 유입되어 다수개로 이루어지고, 상호 면접촉된 전력반도체의 발열을 냉각시킴으로써, 냉각채널부는 냉각수가 유입되고 전력반도체와 면접촉되어 전력반도체의 발열을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력반도체용 냉각장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전력반도체용 냉각장치를 분해한 분해사시도.
도 3a 내지 도 3c 는 도 1에 도시된 전력반도체용 냉각장치의 가이드부를 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 A-A'를 따라 절단한 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 B-B'를 따라 절단한 단면도.
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.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력반도체용 냉각장치는 3개의 전력반도체를 냉각장치의 한 층에 배치하고, 이를 상하 2개의 층으로 배치구조로 이루어진 것으로 설명한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력반도체용 냉각장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력반도체용 냉각장치를 분해한 분해사시도이며, 도 3a 내지 도 3c 는 도 1에 도시된 전력반도체용 냉각장치의 가이드부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 A-A'를 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 B-B'를 따라 절단한 단면도이다.
도 1내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력반도체용 냉각장치는 다수개가 상호 이격된 상태로 적층된 전력반도체(600)가 삽입되어 상기 전력반도체(600)의 발열을 냉각시키는 것으로서, 유입헤더탱크(100)와 배출헤더탱크(200)와 냉각채널부(300)와 가이드부(400)를 포함한다.
유입헤더탱크(100)는 외부로부터 전력반도체(600)의 발열을 냉각시키는 냉각수가 유입되는 것으로서, 바람직하게는 냉각채널부(300)의 일단에 연결되고 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 XY 평면상 X축 방향으로 연장된다.
이러한 유입헤더탱크(100)는 냉각수유입구(110)와 유입결합부(120)가 형성된다.
냉각수유입구(110)는 유입헤더탱크(100)의 외주면으로부터 유입헤더탱크(100)의 내부 및 외부가 상호 연통되는 중공형상의 파이프로서 냉각수가 외부로부터 유입헤더탱크(100)의 내부에 용이하게 유입되도록 한다.
유입결합부(120)는 냉각채널부(300)의 일단에 결합된 것으로서, 유입헤더탱크(100)의 외주면으로부터 전력반도체(600)가 배치된 방향으로 돌출되어 냉각수유입구(110)로부터 유입된 냉각수를 냉각채널부(300)로 유입시킨다.
유입결합부(120)는 냉각채널부(300)가 형성된 개수와 동일한 개수로 형성되고, 유입헤더탱크(100)의 내부와 냉각채널부(300)의 내부가 상호 연통되도록 한다.
배출헤더탱크(200)는 유입헤더탱크(100)로부터 유입된 냉각수가 배출되는 것으로서, 유입헤더탱크(100)와 상호 이격되어 냉각채널부(300)의 타단에 연결되고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 XY 평면상 X축 방향으로 연장된다.
이러한 배출헤더탱크(200)는 배출결합부(220)와 냉각수배출구(210)가 형성된다.
배출결합부(220)는 냉각채널부(300)의 타단에 결합된 것으로서, 배출헤더탱크(200)의 외주면으로부터 전력반도체(600)가 배치된 방향으로 돌출되어 냉각채널부(300)로부터 냉각수가 배출헤더탱크(200)로 유입되도록 한다.
배출결합부(220)는 냉각채널부(300)가 형성된 개수와 동일한 개수로 형성되고, 배출헤더탱크(200)의 내부와 냉각채널부(300)의 내부가 상호 연통되도록 한다.
냉각수배출구(210)는 배출헤더탱크(200)의 외주면으로부터 배출헤더탱크(200)의 내부 및 외부가 상호 연통되는 중공형상의 파이프로서 배출결합부(220)를 통해 냉각채널부(300)로부터 배출된 냉각수가 배출헤더탱크(200)의 외부로 용이하게 배출되도록 한다.
냉각채널부(300)는 내부에 유입헤더탱크(100)로부터 냉각수가 유입되어 다수개로 이루어지고, 상호 면접촉된 전력반도체(600)의 발열을 냉각시킨다.
따라서, 냉각채널부(300)는 냉각수가 유입되고 전력반도체(600)와 면접촉함으로써, 전력반도체(600)의 발열을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
냉각채널부(300)는 유입헤더탱크(100)의 유입결합부(120) 및 배출헤더탱크(200)의 배출결합부(220)와 결합되어 유입헤더탱크(100)와 배출헤더탱크(200)를 상호 연결한다.
이를 위해 냉각채널부(300)는 다수개로 형성된 유입결합부(120) 및 배출결합부(220)와 대응되는 개수로 이루어짐이 바람직하다.
냉각채널부(300)는 전력반도체(600)의 발열을 효율적으로 흡수할 수 있도록 알루미늄합금, 구리와 같은 열 전도성이 우수한 소재로 이루어짐이 바람직하다.
한편, 냉각채널부(300)는 다양한 사용환경에 따라 다양한 개수로 평성될 수 있으나, 본 실시예에서는 한 쌍의 냉각채널부(300)로 설명한다.
이러한 냉각채널부(300)는 직선채널부(310)와 곡선채널부(320) 를 포함한다.
한편, 냉각채널부(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 이루어져 유입헤더탱크(100)와 배출헤더탱크(200)에 각각 연결된다.
즉, 본 발명에 따른 한 쌍의 냉각채널부(300)에는 각각 6개씩 총 12개의 전력반도체(600)가 삽입된다.
직선채널부(310)는 다수개의 평판형상으로 이루어지고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 ZX평면상 Z축 방향으로 상호 이격된 상태로 적층된다.
이러한 직선채널부(310)는 전력반도체(600)의 상부에 배치되는 상부채널부(311)와, 상부채널부(311)로부터 하부방향에서 상호 면대면으로 이격되어 전력반도체(600)의 하부에 배치되는 하부채널부(312) 및 상부채널부(311)와 상기 하부채널부(312) 사이에 상호 면대면으로 배치되고, 전력반도체(600)가 상부 및 하부에 배치되는 중부채널부(313)로 이루어진다.
이로 인해, 전력반도체(600)는 상부채널부(311)와 하부채널부(312) 및 중부채널부(313) 사이에 각각 도 2에 도시된 바와 같이 XY평면상 X축 방향으로 슬라이딩 방식으로 삽입될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 다수개로 이루어진 직선채널부(310) 중 상부채널부(311)의 일단에는 유입결합부(120)에 결합되고, 하부채널부(312)의 타단에는 배출결합부(220)에 결합된다.
이를 위해, 직선채널부(310)의 단면적은 유입결합부(120) 및 상기 배출결합부(220)의 단면적과 비교적 동일한 크기로 형성된다.
이로 인해, 냉각채널부(300)는 유입결합부(120) 및 배출결합부(220)와 용이하게 결합될 수 있고, 유입결합부(120)로부터 유입된 냉각수는 상기 냉각채널부(300)를 관통하여 배출결합부(220)로 용이하게 배출될 수 있다.
한편, 도면에는 유입결합부(120)가 상부채널부(311)에 결합되고, 배출결합부(220)가 하부채널부(312)에 결합되는 것으로 도시하였지만, 냉각채널부(300)의 내부에 냉각수가 용이하게 유입되고, 유입된 냉각수가 냉각채널부(300)의 위부로 용이하게 배출될 수 있다면, 도면과 반대로 결합됨도 가능하다.
곡선채널부(320)는 전력반도체(600)의 외곽에서 곡면형상으로 이루어지고, 상호 이격된 직선채널부(310)를 상호 연결한다.
곡선채널부(320)는 상호 면대면으로 적층된 냉각채널부(300)의 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 하부채널부(312)가 상호 이어지도록 연결되는 형상으로 형성되도록 2개로 이루어진다.
더욱 상세하게는 2개의 곡선채널부(320) 중 하나는 곡선채널부(320)의 일단은 상부채널부(311)에서 유입결합부(120)가 결합된 방향의 반대방향인 타단에 결합되고, 곡선채널부(320)의 타단은 중부채널부(313)의 타단에 결합된다.
그리고, 나머지 하나의 곡선채널부(320)는 일단이 중부채널부(313)의 일단에 결합되고, 나머지 하나의 곡선채널부(320)의 타단이 하부채널부(312)의 타단에 결합된다.
이로 인해, 냉각수가 상기 냉각채널부(300)에 골고루 수용되어 상기 전력반도체(600)의냉각효율을 높일 수 있다.
가이드부(400)는 상호 적층된 냉각채널부(300)의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합된 것으로서, 전력반도체(600)가 상호 이격된 상부채널부(311)와 하부채널부(312) 및 중부채널부(313) 사이에 용이하게 삽입되도록 한다.
이로 인해, 전력반도체(600)가 손상되어 손상된 전력반도체(600)를 교체해야 하는 경우가 발생되었을 때, 손상된 전력반도체(600) 또는 손상된 전력반도체(600)를 탈거시키고 새로운 전력반도체(600)를 삽입 시, 전력반도체(600)를 슬라이딩방식으로 용이하게 탈거 또는 삽입시킬 수 있다.
이러한 가이드부(400)는 상부가이드부재(410)와 하부가이드부재(420)와 중부가이드부재(430)재와 고정부재(500)를 포함한다.
상부가이드부재(410)는 상부채널부(311)에서 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이 XY평면상 Y축 방향의 양측면에 형성된 것으로서, 제1상부가이드부재(411)와 제2상부가이드부재(413)와 상부고정돌기(415)로 이루어진다.
제1상부가이드부재(411)는 한 쌍의 상부채널부(311)에서 전력반도체(600)가 삽입될 수 있는 바깥쪽 방향인 일단면에 결합된다.
제2상부가이드부재(413)는 한 쌍의 상부채널부(311)에서 내측 방향인 타단면에 결합된다.
상부고정돌기(415)는 제1상부가이드부재(411)와 제2상부가이드부재(413)의 측면에서 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이 XY평면상 X축 방향의 상호 반대방향으로 각각 돌출된 것으로서, 고정부재(500)가 관통하여 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 하부채널부(312)를 상호 고정한다.
상부고정돌기(415)는 다수개로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해, 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 하부채널부(312)를 견고하게 결합할 수 있다.
이 때, 다수개로 이루어진 상부고정돌기(415)는 전력반도체(600)의 폭보다 넓은 거리로 이격됨이 바람직하다.
이로 인해, 상부고정돌기(415)를 관통하는 고정부재(500)에 의해 전력반도체(600)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이로 삽입되는 것이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
하부가이드부재(420)는 하부채널부(312)의 양측면에서 상부가이드부재(410)와 대응되는 위치에 형성된 것으로서, 제1하부가이드부재(421)와 제2하부가이드부재(423)와 하부고정돌기(425)로 이루어진다.
제1하부가이드부재(421)는 한 쌍의 하부채널부(312)에서 제1상부가이드부재(411)와 대응되는위치에 결합된다.
제2하부가이드부재(423)는 한 쌍의 하부채널부(312)에서 제2상부가이드부재(413)와 대응되는 위치에 결합된다.
하부고정돌기(425)는 제1하부가이드부재(421)와 제2하부가이드부재(423)의 측면에서 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이 XY평면상 X축 방향의 상호 반대방향으로 각각 돌출된 것으로서, 상부고정돌기(415)와 대응되는 위치에 형성되어 고정부재(500)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 하부채널부(312)를 상호 고정할 수 있도록 한다.
이 때, 하부고정돌기(425)는 제1하부가이드부재(421)와 제2하부가이드부재(423)의 양측면에서 상부고정돌기(415)와 대응되는 위치에 결합됨으로써, 다수개로 이루어진 상부고정돌기(415)는 전력반도체(600)의 폭보다 넓은 거리로 이격된다.
한편, 제1상부가이드부재(411)의 하면과, 제1하가이드부(400)재의 상면에는 한 쌍의 가이드돌기(412)가 돌출된다.
가이드돌기(412)는 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이에 삽입되는 전력반도체(600)의 삽입을 가이드한다.
한 쌍의 가이드돌기(412)는 그 사이에 전력반도체(600)가 삽입됨으로써, 전력반도체(600)의 폭과 동일한 거리로 상호 이격된다.
이로 인해, 전력반도체(600)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이에 삽입될 때, 전력반도체(600)가 가이드돌기(412)를 따라 용이하게 삽입될 수 있고, 외부의 충격으로 인한 진동이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 가이드돌기(412)의 높이는 전력반도체(600)의 두께보다 낮은 높이로 형성된다.
이로 인해, 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이에 삽입되는 전력반도체(600)가 상부채널부(311)의 하면과 중부채널부(313)의 상면 및 중부채널부(313)의 하면과 하부채널부(312)의 상면에 명확하게 접촉될 수 있다.
한편, 제2상부가이드부재(413)의 하면과 제2하부가이드부재(423)의 상면에는 한 쌍의 스토퍼(414)가 돌출된다.
스토퍼(414)는 제1상부가이드부재(411)와 제1하부가이드부재(421)를 통해 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이로 삽입된 전력반도체(600)의 코너부에 접촉되어 전력반도체(600)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이로 과도하게 삽입되는 것을 방지한다.
스토퍼(414)는 그 끝단이 전력반도체(600)의 코너부보다 좁은 거리로 상호 이격된다.
이로 인해, 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이에 삽입되는 전력반도체(600)의 코너부가 스토퍼(414)에 접촉됨으로써, 전력반도체(600)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312)에 과도하게 삽입되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
또한, 스토퍼(414)의 높이는 가이드돌기(412)의 높이와 동일한 높이로 형성된다.
이로 인해, 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 중부채널부(313)와 하부채널부(312) 사이에 삽입되는 전력반도체(600)가 상부채널부(311)의 하면과 중부채널부(313)의 상면 및 중부채널부(313)의 하면과 하부채널부(312)의 상면에 명확하게 접촉될 수 있다.
중부가이드부재(430)재는 중부채널부(313)의 양측면에서 상부가이드부재(410) 및 하부가이드부재(420)와 대응되는 위치에 형성된 것으로서, 중부고정돌기(440)로 이루어진다.
중부고정돌기(440)는 중부가이드부재(430)재의 측면에서 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이 XY평면상 X축 방향의 상호 반대방향으로 각각 돌출된 것으로서, 상부고정돌기(415) 및 하부고정돌기(425)와 대응되는 위치에 형성되어 고정부재(500)가 상부채널부(311)와 중부채널부(313) 및 하부채널부(312)를 상호 고정할 수 있도록 한다.
이 때, 중부고정돌기(440)는 중부가이드부재(430)재의 양측면에서 상부고정돌기(415) 및 하부고정돌기(425)와 대응되는 위치에 결합됨으로써, 다수개로 이루어진 중부고정돌기(440)는 전력반도체(600)의 폭보다 넓은 거리로 이격된다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 전력반도체용 냉각장치는, 가이드부(400)가 상호 적층된 냉각채널부(300)의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합되어 상부채널부(311)와 하부채널부(312) 및 중부채널부(313) 사이에 용이하게 삽입됨으로써, 손상된 전력반도체(600)를 교체해야 하는 경우, 손상된 전력반도체(600) 또는 손상된 전력반도체(600)를 탈거시키고 새로운 전력반도체(600)를 삽입 시, 전력반도체(600)를 슬라이딩방식으로 용이하게 탈거 또는 삽입시킬 수 있다.
또한, 냉각채널부(300)가 내부에 유입헤더탱크(100)로부터 냉각수가 유입되어 다수개로 이루어지고, 상호 면접촉된 전력반도체(600)의 발열을 냉각시킴으로써, 냉각채널부(300)는 냉각수가 유입되고 전력반도체(600)와 면접촉되어 전력반도체(600)의 발열을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 유입헤더탱크 110: 냉각수유입구
120: 유입결합부 200: 배출헤더탱크
210: 냉각수배출구 220: 배출결합부
300: 냉각채널부 310: 직선채널부
311: 상부채널부 312: 하부채널부
313: 중부채널부 320: 곡선채널부
400: 가이드부 410: 상부가이드부재
411: 제1상부가이드부재 412: 가이드돌기
413: 제2상부가이드부재 414: 스토퍼
415: 상부고정돌기 420: 하부가이드부재
421: 제1하부가이드부재 423: 제2하부가이드부재
425: 하부고정돌기 430: 중부가이드부재
440: 중부고정돌기 500: 고정부재
600: 전력반도체

Claims (9)

  1. 다수개가 상호 이격된 상태로 적층된 전력반도체가 삽입되어 상기 전력반도체의 발열을 냉각시키는 전력반도체용 냉각장치에 있어서,
    외부로부터 냉각수가 유입되는 유입헤더탱크;
    일단에 상기 유입헤더탱크가 연결되고, 다수개로 이루어진 상기 전력반도체의 사이에서 상기 전력반도체와 면접촉하면서 평행하게 적층되며, 내부에 상기 유입헤더탱크로부터 냉각수가 유입되어 상기 전력반도체로부터 발생된 열을 냉각시키는 다수개의 냉각채널부; 및
    상기 유입헤더탱크와 상호 이격되어 상기 냉각채널부의 타단에 연결되고, 상기 유입헤더탱크로부터 유입된 냉각수가 배출되는 배출헤더탱크;를 포함하되,
    상호 적층된 상기 냉각채널부의 양측면에 인서트 사출을 통해 결합되고, 다수개의 상기 냉각채널부 사이로 삽입되는 전력반도체의 삽입을 가이드하는 다수개의 가이드부;를 더 포함하는 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각채널부는,
    다수개의 평판형상으로 이루어져 다수개의 상기 전력반도체 사이에서 상호 평행하게 배치되고, 상기 유입헤더탱크 또는 상기 배출헤더탱크에 결합되는 직선채널부;
    곡면형상으로 이루어져 상기 전력반도체의 외곽에서 상호 이격된 상기 직선채널부를 상호 연결하는 곡선채널부;를 포함하되,
    상기 직선채널부는,
    상기 전력반도체의 상부에 배치되는 상부채널부와, 상기 상부채널부로부터 하부방향으로 이격되고, 상기 전력반도체의 하부에 배치되는 하부채널부 및 상기 상부채널부와 상기 하부채널부 사이에 배치되고, 상기 전력반도체가 상부 및 하부에 배치되는 중부채널부로 이루어진 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가이드부는,
    상기 상부채널부의 양측면에 형성된 상부가이드부재;
    상기 하부채널부의 양측면에서 상기 상부가이드부재와 대응되는 위치에 형성된 하부가이드부재;
    상기 중부채널부의 양측면에서 상기 상부가이드부재 및 상기 하부가이드부재와 대응되는 위치에 형성된 중부가이드부재; 및
    상기 상부가이드부재와 상기 하부가이드부재 및 상기 중부가이드부재를 상호 결합하는 고정부재;를 포함하는 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부가이드부재는, 상기 상부채널부의 일단면에 결합되는 제1상부가이드부재와 상기 상부채널부의 타단면에 결합되는 제2상부가이드부재로 이루어지고, 상기 하부가이드부재는, 상기 하부채널부의 일단면에 결합되는 제1하부가이드부재와 상기 하부채널부의 타단면에 결합되는 제2하부가이드부재로 이루어지되,
    상기 제1상부가이드부재의 하면과, 상기 제1하부가이드부재의 상면에는 상기전력반도체의 삽입을 가이드하는 한 쌍의 가이드돌기가 각각 돌출되고,
    상기 제2상부가이드부재의 하면과 상기 제2상부가이드부재의 상면에는 상기 전력반도체의 코너부에 접촉되어 상기 전력반도체가 과도하게 삽입되는 것을 방지하는 스토퍼가 돌출된 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서, 한 쌍의 상기 가이드돌기의 이격거리는,
    상기 전력반도체의 폭과 동일한 거리로 상호 이격되고, 상기 전력반도체의 두께보다 낮은 높이로 형성된 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 스토퍼 끝단의 이격거리는,
    상기 전력반도체의 코너부 폭보다 좁은 거리로 상호 이격되고, 상기 전력반도체의 두께보다 낮은 높이로 형성된 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 상부가이드부재와 상기 하부가이드부재 및 상기 중부가이드부재의 두께는 상기 상부채널부와 상기 하부채널부 및 상기 중부채널부의 두께와 동일한 높이로 형성되어 상기 가이드부에 삽입된 다수개의 전력반도체가 상기 가이드부와 상호 면접촉되는 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 상부채널부의 양측면에 결합되는 상부가이드부재에는 양측면으로부터 바깥방향으로 돌출되어 상기 고정부재가 관통하는 다수개의 상부고정돌기가 형성되고, 상기 중부채널부의 양측면에 결합되는 중부가이드부재에는 상기 상부고정돌기를 관통한 상기 고정부재가 삽입되는 중부고정돌기가 형성되며, 상기 하부채널부의 양측면에 결합되는 하부가이드부재에는 상기 상부고정돌기 및 중부고정돌기와 대응되는 위치에 형성되어 상기 상부고정돌기 및 중부고정돌기로부터 관통된 상기 고정부재가 관통되는 하부고정돌기가 형성되되,
    상기 상부고정돌기와 중부고정돌기 및 하부고정돌기를 체결하는 상기 고정부재에 의해 상기 상부채널부는 하방향으로 가압되고, 상기 하부채널부는 상방향으로 가압되어 상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재 사이에 삽입된 전력반도체가 압착되는 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 유입헤더탱크의 외주면에는,
    외부로부터 냉각수가 유입되는 냉각수유입구와, 상기 상부채널부가 결합되어 상기 냉각수유입구로부터 유입된 냉각수를 상기 냉각채널부로 유입시키는 유입결합부가 돌출되고,
    상기 배출헤더탱크의 외주면에는 상기 하부채널부가 결합되어 상기 냉각채널부로부터 냉각수가 배출되는 배출결합부와, 상기 배출결합부로부터 배출되는 냉각수를 외부로 배출시키는 냉각수배출구가 형성된 것
    인 전력반도체용 냉각장치.
KR1020150159532A 2015-11-13 2015-11-13 전력반도체용 냉각장치 KR102471223B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150159532A KR102471223B1 (ko) 2015-11-13 2015-11-13 전력반도체용 냉각장치
CN201621262091.7U CN206628462U (zh) 2015-11-13 2016-11-11 电力半导体用冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150159532A KR102471223B1 (ko) 2015-11-13 2015-11-13 전력반도체용 냉각장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170056196A true KR20170056196A (ko) 2017-05-23
KR102471223B1 KR102471223B1 (ko) 2022-11-25

Family

ID=59050665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150159532A KR102471223B1 (ko) 2015-11-13 2015-11-13 전력반도체용 냉각장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102471223B1 (ko)
CN (1) CN206628462U (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230171136A (ko) 2022-06-13 2023-12-20 추용호 전력반도체 모듈용 냉각장치 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102067208B1 (ko) * 2017-12-28 2020-01-17 주식회사 고산 친환경 차량의 전력반도체 냉각용 열교환기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62142021A (ja) * 1985-12-13 1987-06-25 Nippon Light Metal Co Ltd 電子冷却体用放熱パネルの製造方法
KR20110100522A (ko) * 2010-03-04 2011-09-14 삼성전자주식회사 반도체 모듈과 반도체 모듈용 소켓 및 이들의 결합 구조체
JP2012009734A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 半導体モジュールの積層体及びその製造方法
JP2012238681A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Denso Corp 電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62142021A (ja) * 1985-12-13 1987-06-25 Nippon Light Metal Co Ltd 電子冷却体用放熱パネルの製造方法
KR20110100522A (ko) * 2010-03-04 2011-09-14 삼성전자주식회사 반도체 모듈과 반도체 모듈용 소켓 및 이들의 결합 구조체
JP2012009734A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 半導体モジュールの積層体及びその製造方法
JP2012238681A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Denso Corp 電力変換装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230171136A (ko) 2022-06-13 2023-12-20 추용호 전력반도체 모듈용 냉각장치 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN206628462U (zh) 2017-11-10
KR102471223B1 (ko) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5991345B2 (ja) 電力変換装置
US10321613B2 (en) Inverter power module packaging with cold plate
EP2728987B1 (en) Cooling apparatus for an electrical substrate
US8451609B2 (en) Cooling device for a plurality of power modules
US10798854B2 (en) Modular power module with integrated coolant passageway and assemblies thereof
US10319665B2 (en) Cooler and cooler fixing method
KR102351954B1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
US10064310B2 (en) Power-module device, power conversion device, and method for manufacturing power-module device
US20160073556A1 (en) Electric Power Convertor
CN107799487B (zh) 电力转换装置
US10512199B2 (en) Power conversion apparatus provided with semiconductor module and electronic component pressurized by pressurizing member
EP3836175A1 (en) Capacitor
JP6904070B2 (ja) 電力変換装置
US9443786B1 (en) Packaging and cooling method and apparatus for power semiconductor devices
US11284529B2 (en) Electronic component housing and DC-DC converter comprising same
US10385837B2 (en) Electric compressor
JP2019117886A (ja) コンデンサモジュール
JP2008253057A (ja) パワーモジュール及びこれを用いた電力変換装置
JP5488503B2 (ja) 電力変換装置
KR20170056196A (ko) 전력반도체용 냉각장치
US20170084515A1 (en) Power-Module Device and Power Conversion Device
JP2016105441A (ja) 電力変換器
JP6041801B2 (ja) フレキシブルな熱交換器
CN110379788B (zh) 半导体装置
JP2005072147A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant