KR20190048820A - Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor - Google Patents

Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor Download PDF

Info

Publication number
KR20190048820A
KR20190048820A KR1020170144048A KR20170144048A KR20190048820A KR 20190048820 A KR20190048820 A KR 20190048820A KR 1020170144048 A KR1020170144048 A KR 1020170144048A KR 20170144048 A KR20170144048 A KR 20170144048A KR 20190048820 A KR20190048820 A KR 20190048820A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heat pipe
cooling
cooling fin
absorbing region
Prior art date
Application number
KR1020170144048A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102031595B1 (en
Inventor
박수용
Original Assignee
(주) 제이엔엠 메카텍
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 (주) 제이엔엠 메카텍 filed Critical (주) 제이엔엠 메카텍
Priority to KR1020170144048A priority Critical patent/KR102031595B1/en
Publication of KR20190048820A publication Critical patent/KR20190048820A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102031595B1 publication Critical patent/KR102031595B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20336—Heat pipes, e.g. wicks or capillary pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20936—Liquid coolant with phase change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

A heat pipe assembly for cooling a power semiconductor is disclosed. According to an embodiment of the present invention, provided is the heat pipe assembly for cooling a power semiconductor which comprises: a base block including a first heat absorbing region for absorbing heat emitted by a first heating element and a second heat absorbing region arranged on one side of the first heat absorbing region to absorb heat emitted by a second heating element; a first heat pipe of which one end is inserted into the first heat absorbing region; a second heat pipe of which one end is inserted into the second heat absorbing region; a first cooling fin arranged in the other end of the first heat pipe to cool the first heat pipe; and a second cooling fin arranged in the other end of the second heat pipe to be separated from one side of the first cooling fin to cool the second heat pipe.

Description

전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체{Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat pipe assembly for cooling a power semiconductor,

본 개시는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체에 관한 것이다.The present disclosure relates to heatpipe assemblies for power semiconductor cooling.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The description in this section merely provides background information on this disclosure and does not constitute prior art.

대전력을 공급받아 모터 및 상용 전력기기를 운용할 수 있게 전력을 변환해 주는 전력장치는 전력반도체를 이용하는 전력변환시스템으로 구성된다.A power device that receives power from a large power source and converts power to operate a motor and a commercial power device is composed of a power conversion system using a power semiconductor.

전력반도체를 이용하는 전력변환시스템은 스위칭 방식으로 인해 전력반도체로부터 많은 열이 발생하게 되며 이러한 열은 안정적인 전력변환 시스템 운용을 하는데 방해되는 요소 중 하나이다. 따라서, 전력반도체에서 발생하는 열은 충분히 제거해줄 필요가 있다.Power conversion systems using power semiconductors generate a lot of heat from the power semiconductors due to the switching method, and these heat is one of the obstacles to stable power conversion system operation. Therefore, it is necessary to sufficiently remove the heat generated in the power semiconductor.

전력반도체에서 발생하는 열을 제거하기 위해, 다양한 냉각장치 및 냉각장치를 이용한 조립체가 개발되고 있다. 히트파이프를 이용한 냉각시스템은 그 중에서도 가장 널리 이용되는 냉각시스템 중 하나이다.In order to remove the heat generated by the power semiconductor, assemblies using various cooling devices and cooling devices are being developed. A heat pipe based cooling system is one of the most widely used cooling systems.

히트파이프를 이용한 냉각시스템에서, 히트파이프는 상하로 배치된 전력반도체와 인접하게 배치되어 전력반도체로부터 방출되는 열을 흡수하고, 흡수한 열을 히트파이프의 상부에 위치한 냉각핀을 통해 방출한다.In a cooling system using a heat pipe, a heat pipe is disposed adjacent to the power semiconductor disposed up and down to absorb heat emitted from the power semiconductor, and emits the absorbed heat through a cooling fin located at the top of the heat pipe.

이때, 전력반도체로부터 방출되는 열을 히트파이프에 전달하기 위해서는 베이스블록이 필요하다. 베이스블록에서 전력반도체는 상하로 설치되고 그와 인접하여 히트파이프가 삽입된다.At this time, a base block is required to transfer the heat emitted from the power semiconductor to the heat pipe. In the base block, the power semiconductor is installed up and down, and a heat pipe is inserted adjacent to the power semiconductor.

종래의 히트파이프를 이용한 냉각시스템에서 베이스블록은, 상부블록과 하부블록을 별도로 제작한 후 히트파이프를 각각의 블록에 삽입하고 용접하여 히트파이프를 각각의 블록에 고정하였다. 이후 각각의 블록은 별도의 사이드 지지바를 통해 서로 고정되고, 히트파이프의 상부에는 한 종류의 냉각핀이 삽입되었다.In the conventional cooling system using the heat pipe, the base block is manufactured by separately forming the upper block and the lower block, and then the heat pipe is inserted into each block and welded to fix the heat pipe to each block. Each block is then fixed to each other via separate side support bars, and one type of cooling fin is inserted into the top of the heat pipe.

그러나, 상부블록 및 하부블록을 별도로 제작하는 종래의 방식은, 사이드 지지바를 통해 상부블록 및 하부블록을 서로 고정해주어야 하는 별도의 공정이 추가적으로 필요하다는 문제점이 있었다. 따라서, 전체 제조공정의 1 사이클에 소비되는 시간이 길어지고 사이드 지지바를 통해 각각의 블록을 고정하는 공정에 추가적인 인력이 투입되어야 하는 문제점이 발생하였다.However, the conventional method of separately manufacturing the upper block and the lower block has a problem in that a separate process for fixing the upper block and the lower block to each other through the side support bar is additionally required. Accordingly, the time consumed in one cycle of the entire manufacturing process becomes long, and additional manpower must be input to the process of fixing each block through the side support bars.

또한, 종래의 히트파이프를 이용한 냉각시스템에서 냉각핀은, 일체형으로 구성되어 전력반도체에서 방열되는 열의 양과 상관없이 동일한 정도의 냉각기능을 수행하는 문제점이 있었다. 따라서, 전력반도체에서 방열되는 열이 적을 때는 과도한 냉각기능으로 전력을 낭비하게 되거나, 반대로, 전력반도체에서 방열되는 열이 많을 때에는 적절한 냉각기능이 수행되지 않는 문제점이 있었다.In addition, in the cooling system using the conventional heat pipe, the cooling fin is integrally formed, and has a problem of performing the same cooling function regardless of the amount of heat radiated from the power semiconductor. Therefore, when the amount of heat radiated from the power semiconductor is small, the power is wasted by the excessive cooling function. On the contrary, when the amount of heat radiated from the power semiconductor is large, the proper cooling function is not performed.

이에, 본 발명은 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체에 있어서, 베이스블록의 상부블록 및 하부블록을 별도로 제작함으로써 발생하는 추가적인 공정을 제거함으로써 해당 공정에 투입되는 시간 및 인력을 절약하고, 베이스블록의 제작의 편의성을 높일 수 있는 데 주된 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heat pipe assembly for cooling a power semiconductor, which eliminates an additional process that is generated by separately manufacturing an upper block and a lower block of the base block, thereby saving time and manpower required for the process, The main purpose of which is to enhance the convenience of.

또한, 본 발명은 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체에 있어서, 전력반도체의 발열량에 따라 냉각핀의 냉각성능을 달리하여 에너지 효율을 극대화하는 데 주된 목적이 있다.The present invention is also directed to a heat pipe assembly for cooling a power semiconductor, which has a main purpose of maximizing energy efficiency by varying the cooling performance of a cooling fin according to a heating amount of a power semiconductor.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1발열체에서 방열되는 열을 흡수하는 제1흡열영역 및 제1흡열영역의 일측에 배치되어 제2발열체에서 방열되는 열을 흡수하는 제2흡열영역을 포함하는 베이스블록; 일단이 제1흡열영역에 삽입되는 제1히트파이프; 일단이 제2흡열영역에 삽입되는 제2히트파이프; 제1히트파이프의 타단에 배치되어 제1히트파이프를 냉각하는 제1냉각핀; 및 제2히트파이프의 타단에서 제1냉각핀의 일측에 이격되어 배치되고 제2히트파이프를 냉각하는 제2냉각핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first heat absorbing region for absorbing heat radiated from a first heat generating element; and a second heat absorbing region disposed on one side of the first heat absorbing region for absorbing heat radiated from the second heat generating element Base block; A first heat pipe once inserted into the first heat absorbing region; A second heat pipe once inserted into the second heat absorbing region; A first cooling fin disposed at the other end of the first heat pipe to cool the first heat pipe; And a second cooling fin disposed at one end of the first cooling fin at the other end of the second heat pipe and cooling the second heat pipe.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는 베이스블록을 일체형으로 구성함으로써 전체 제조공정의 1 사이클에 소비되는 시간을 단축할 수 있으며 해당 공정에 배치될 수 있는 인력을 절약할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, the heatpipe assembly for cooling a power semiconductor can reduce the time consumed in one cycle of the entire manufacturing process by integrating the base block, There is a saving effect.

또한, 전력반도체의 발열량에 따라 냉각핀의 두께, 폭 또는 냉각핀 사이의간격을 달리함으로써 전력반도체의 발열량에 대해 능동적인 냉각기능을 수행할 수 있으며 효율적인 냉각기능 분배를 통해 에너지 효율을 극대화하고 과도한 냉각기능으로 인한 에너지 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, by varying the thickness, width, or spacing between the cooling fins according to the amount of heat generated by the power semiconductor, it is possible to perform an active cooling function with respect to the calorific power of the power semiconductor, and to maximize energy efficiency through efficient cooling function distribution, The energy waste due to the cooling function can be minimized.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체의 정면도 및 측면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 베이스블록의 정면도 및 측면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 저온냉매 히트파이프 및 상온냉매 히트파이프를 포함하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체의 측면도이다.1 is a front view and a side view of a heat pipe assembly for power semiconductor cooling according to one embodiment of the present disclosure;
2 is a front view and a side view of a base block according to one embodiment of the present disclosure;
3 is a side view of a heat pipe assembly for cooling a power semiconductor comprising a low temperature refrigerant heat pipe and a room temperature refrigerant heat pipe according to one embodiment of the present disclosure;

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the components of the embodiment according to the present invention, the first, second, i), ii), a), b) and the like can be used. These codes are for distinguishing the constituent elements from other constituent elements, and the nature of the constituent elements, the order and the order of the constituent elements are not limited by those codes. It is to be understood that when a component is referred to as being "comprising" or "comprising" an element in the specification, it does not exclude other elements, unless explicitly contradicted by the description, .

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체의 정면도 및 측면도이다.1 is a front view and a side view of a heat pipe assembly for power semiconductor cooling according to one embodiment of the present disclosure;

도 1를 참조하면, 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는 베이스블록(100), 제1히트파이프(202), 제2히트파이프(204), 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)을 포함한다.1, a heat pipe assembly for power semiconductor cooling includes a base block 100, a first heat pipe 202, a second heat pipe 204, a first cooling fin 302 and a second cooling fin 304 ).

베이스블록(100)은 제1흡열영역(102) 및 제2흡열영역(104)을 포함한다. 제1흡열영역(102)은 제1발열체(12)에서 방열되는 열을 흡수하고, 제2흡열영역(104)은 제1흡열영역(102)의 일측에 배치되어 제2발열체(14)에서 방열되는 열을 흡수한다.The base block 100 includes a first heat absorbing region 102 and a second heat absorbing region 104. The first heat absorbing region 102 absorbs the heat radiated from the first heat generating member 12 and the second heat absorbing region 104 is disposed on one side of the first heat absorbing region 102, Absorbing heat.

제1발열체(12) 및 제2발열체(14)는 전력반도체인 것이 일반적일 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 방열을 필요로 하는 다른 부재일 수도 있다.The first heat generating body 12 and the second heat generating body 14 may be power semiconductors in general, but are not limited thereto and may be other members requiring heat dissipation.

종래의 히트파이프 조립체에서 베이스블록(100)은, 제1히트파이프(202)가 삽입되는 상부블록(미도시) 및 제2히트파이프(204)가 삽입되는 하부블록이 분리되어 제작되었으나, 본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는, 제1흡열영역(102) 및 제2흡열영역(104)이 일체형으로 구성되어있어 종래의 히트파이프 조립체보다 베이스블록(100)의 제조과정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.In the conventional heat pipe assembly, the base block 100 is manufactured by separating the upper block (not shown) into which the first heat pipe 202 is inserted and the lower block into which the second heat pipe 204 is inserted, The first heat absorbing region 102 and the second heat absorbing region 104 are integrally formed so that the manufacturing process of the base block 100 is more efficient than the conventional heat pipe assembly Can be simplified.

구체적으로, 베이스블록(100)을 상부블록 및 하부블록으로 나누어 구성할 경우, 사이드 지지바를 통해 상부블록 및 하부블록을 서로 고정시키는 추가적인 공정이 필요하다. 반대로, 베이스블록(100)을 일체형으로 할 경우, 이러한 추가적인 공정이 필요 없어지므로 해당 공정에 투입되는 시간 및 인력을 절약할 수 있고, 베이스블록(100)의 제조의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.Specifically, when the base block 100 is divided into an upper block and a lower block, an additional process is required to fix the upper block and the lower block to each other through the side support bar. On the contrary, when the base block 100 is integrated, the additional process is unnecessary, so that the time and manpower required for the process can be saved, and the manufacturing convenience of the base block 100 can be enhanced .

베이스블록(100)은 제1흡열영역(102) 및 제2흡열영역(104) 사이에 배치되는 열차단홀(110)을 더 포함할 수 있다. 열차단홀(110)에 대한 상세한 내용은 도 2와 관련하여 기술하도록 한다.The base block 100 may further include a heat sink hole 110 disposed between the first heat absorbing region 102 and the second heat absorbing region 104. Details of the heat sink hole 110 will be described with reference to FIG.

다시 도 1을 참조하면, 제1히트파이프(202)의 일단은 제1흡열영역(102)에 삽입되고, 제2히트파이프(204)의 일단은 제2흡열영역(204)에 삽입된다.Referring to FIG. 1 again, one end of the first heat pipe 202 is inserted into the first heat absorbing region 102, and one end of the second heat pipe 204 is inserted into the second heat absorbing region 204.

제1냉각핀(302)은 제1히트파이프(202)의 타단에 배치되어 제1히트파이프(202)를 냉각하고, 제2냉각핀(304)은 제2히트파이프(204)의 타단에서 제1냉각핀(302)의 일측에 이격되어 배치되어 제2히트파이프(204)를 냉각한다.The first cooling fin 302 is disposed at the other end of the first heat pipe 202 to cool the first heat pipe 202 and the second cooling fin 304 is disposed at the other end of the second heat pipe 204 1 cooling fins 302 to cool the second heat pipe 204. The second heat pipe 204 is a heat dissipating device.

히트파이프(200)의 일단은 베이스블록(100)의 흡열영역(102, 104)에 삽입되어 발열체(12, 14)에서 방출되는 열을 흡수하고, 이를 통해, 히트파이프(200)의 일단의 내부에 위치한 액체상태의 냉매는 액체에서 기체로 기화(氣化)하게 된다.One end of the heat pipe 200 is inserted into the heat absorbing regions 102 and 104 of the base block 100 to absorb heat radiated from the heat generating bodies 12 and 14, The liquid refrigerant in the liquid state is vaporized from the liquid to the gas.

히트파이프(200)의 일단에서 기화된 기체상태의 냉매는 히트파이프(200)의 타단으로 이동하게 되고, 타단에 도달한 기체상태의 냉매는 히트파이프(200)의 타단에 배치된 냉각핀(300)에 의해 냉각되어 기체에서 액체로 액화(液化)하게 된다. 액화된 액체상태의 냉매는 다시 히트파이프(200)의 일단으로 낙하하여 다시 발열체(12, 14)에서 방열되는 열을 흡수하고 위의 과정을 반복하게 된다.The gaseous refrigerant vaporized at one end of the heat pipe 200 moves to the other end of the heat pipe 200 and the gaseous refrigerant reaches the other end of the heat pipe 200 passes through the cooling fin 300 ) To be liquefied from the gas to the liquid. The liquid refrigerant in the liquid state drops again to one end of the heat pipe 200, absorbs heat radiated from the heat generating elements 12 and 14 again, and repeats the above process.

도 1에서 도시된 바와 같이, 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)은 냉각핀(300)의 두께 및 냉각핀(300)의 폭 중 하나 이상이 서로 다를 수 있다. 또한, 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)은 냉각핀(300) 사이의 간격이 서로 다를 수 있다.The first cooling fin 302 and the second cooling fin 304 may have at least one of a thickness of the cooling fin 300 and a width of the cooling fin 300 that are different from each other. The first cooling fin 302 and the second cooling fin 304 may have different intervals between the cooling fins 300.

종래의 히트파이프 조립체에서의 냉각핀(300)은 일체형으로 구성되어 있어 발열체(12, 14)에서 방출되는 열의 크기와 상관없이 동일한 정도의 냉각기능이 수행될 수밖에 없었다.The cooling fins 300 in the conventional heat pipe assembly are integrally formed so that the same cooling function can not be performed regardless of the size of heat emitted from the heat generating elements 12 and 14. [

이에 따라, 종래의 히트파이프 조립체에서는 적은 열을 방출하는 발열체에 대해 과도한 냉각이 이루어지면서 전력낭비가 발생하거나, 반대로, 많은 열을 방출하는 발열체에 대해 충분한 냉각이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.Accordingly, in the conventional heat pipe assembly, there is a problem that power is wasted due to excessive cooling of a heat emitting body that emits a small amount of heat, or conversely, a sufficient amount of cooling is not performed to a heat emitting body that emits a large amount of heat.

본 개시에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는 일체형이었던 냉각핀(300)을 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)으로 분리함으로써 발열체의 방출되는 열의 크기에 따라 냉각핀(300)의 두께, 냉각핀(300)의 폭 또는 냉각핀(300) 사이의 간격을 달리할 수 있다는 장점이 있다.The heat pipe assembly for cooling a power semiconductor according to the present disclosure separates the integrated cooling fin 300 into the first cooling fin 302 and the second cooling fin 304 to separate the cooling fin 300 The width of the cooling fin 300 or the interval between the cooling fins 300 can be different.

예를 들어, 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)이 냉각핀(300) 사이의 간격이 서로 동일하다고 가정하였을 때, 냉각핀(300)은 두께가 두꺼울수록, 폭이 넓어질수록 냉각핀(300) 하나의 면적이 넓어지기 때문에 냉각핀(300)의 냉각성능이 향상되게 된다.For example, when it is assumed that the first cooling fin 302 and the second cooling fin 304 have the same interval between the cooling fins 300, the thicker the cooling fin 300, the wider the width The cooling performance of the cooling fin 300 is improved because the area of one cooling fin 300 is increased.

이를 이용하면, 적은 열을 방출하는 발열체에 대해서는 두께가 얇고 폭이 좁은 냉각핀(300)이 설치될 수 있을 것이며, 반대로, 많은 열을 방출하는 발열체에 대해서는 두께가 두껍고 폭이 넓은 냉각핀(300)이 설치될 수 있을 것이다.In this case, a cooling fin 300 having a small thickness and a narrow width may be provided for a heating element that emits a small amount of heat. Conversely, for a heating element that emits a large amount of heat, ) Can be installed.

또한, 제1냉각핀(302) 및 제2냉각핀(304)이 냉각핀(300)의 두께 및 냉각핀(300)의 폭이 서로 동일하다고 가정하였을 때, 냉각핀(300) 사이의 간격이 좁아질수록 히트파이프(200)의 단위면적 당 냉각이 이루어지는 면적이 넓어지기 때문에 냉각성능이 향상되게 된다.When the first cooling fin 302 and the second cooling fin 304 are assumed to have the same thickness of the cooling fin 300 and the same width of the cooling fin 300, As the diameter of the heat pipe 200 becomes narrower, the area of cooling per unit area of the heat pipe 200 is widened, so that the cooling performance is improved.

이를 이용하면, 적은 열을 방출하는 발열체에 대해서는 냉각핀(300) 사이의 간격을 넓혀서 냉각핀(300)이 설치될 수 있을 것이며, 반대로, 많은 열을 방출하는 발열체에 대해서는 냉각핀(300) 사이의 간격을 좁혀서 냉각핀(300)이 설치될 수 있을 것이다.In this case, the space between the cooling fins 300 is widened to allow the cooling fins 300 to be installed for the heating elements that emit less heat. On the contrary, for the heating elements that emit a large amount of heat, The cooling fin 300 may be installed.

따라서, 본 개시에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는 발열체(12, 14)에서 방출되는 열의 크기에 따라 냉각핀(300)의 두께, 냉각핀(300)의 폭 또는 냉각핀(300) 사이의 간격을 달리함으로써 발열체(12, 14)의 발열량에 따라 능동적으로 냉각기능을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 과도한 냉각을 방지함으로써 냉각에 필요한 전력을 절약할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해, 전체적인 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the heatpipe assembly for cooling a power semiconductor according to the present disclosure is designed to have a thickness of the cooling fin 300, a width of the cooling fin 300, or a width of the cooling fin 300 according to the size of heat emitted from the heat emitting bodies 12, The cooling function can be actively performed according to the amount of heat generated by the heating elements 12 and 14 by changing the intervals. In addition, since excessive cooling is prevented, the power required for cooling can be saved, thereby improving the overall energy efficiency.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 베이스블록(100)의 정면도 및 측면도이다.2 is a front view and a side view of a base block 100 in accordance with one embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 베이스블록(100)은 열차단홈(110)을 더 포함할 수 있다. 열차단홈(110)은 제1흡열영역(102) 및 제2흡열영역(104) 사이에 배치되어 제2흡열영역(104)에서 발생하는 열이 제1흡열영역(102)에 전달되는 것을 방지하고, 이를 통해, 제1흡열영역(102)의 용가재(鎔加材, filler metal)가 열에 의해 녹는 것을 방지할 수 있다. 여기서 용가재란, 용접에서 열원에 의해 용착 금속이 되는 금속, 즉, 용착부(熔着部)를 만들기 위하여 녹여서 첨가하는 금속을 의미한다.Referring to FIG. 2, the base block 100 may further include a heat block groove 110. The heat block groove 110 is disposed between the first heat absorbing region 102 and the second heat absorbing region 104 to prevent heat generated in the second heat absorbing region 104 from being transferred to the first heat absorbing region 102 , Whereby the melting of the filler metal in the first heat absorbing region 102 can be prevented by heat. Here, the term " igniter " means a metal which becomes a weld metal by a heat source in welding, that is, a metal which is melted and added to make a welded portion.

구체적으로 설명하면, 종래의 히트파이프 조립체는, 베이스블록(100)의 상부블록 및 하부블록을 별도로 제작한 후 공간상에서 간섭이 없는 형태로 히트파이프를 삽입하고 용접하여 고정하는 방식이다.Specifically, the conventional heat pipe assembly is manufactured by separately manufacturing the upper block and the lower block of the base block 100, inserting the heat pipe in a space-free manner, fixing the same by welding.

이와 달리, 본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는, 베이스블록(100)이 일체형으로 구성되어 있으며, 따라서, 제1흡열영역(102)에 제1히트파이프(202)를 우선적으로 삽입하여 용접한 후, 제2흡열영역(104)에 제2히트파이프(204)를 삽입하여 용접하는 순차적인 방식일 수 있다.Alternatively, the heatpipe assembly for cooling a power semiconductor according to an embodiment of the present disclosure is configured such that the base block 100 is integrally formed, and thus the first heat pipe 202 is provided in the first heat absorbing region 102 The second heat pipe 204 may be inserted into the second heat absorbing region 104 and then welded.

순차적으로 용접하는 방식의 경우, 제2히트파이프(204)를 제2흡열영역(104)에 삽입하여 용접할 때 발생하는 열로 인해 제1흡열영역(102)의 용접시 이용된 용가재(鎔加材, filler metal)가 함께 녹아버리는 문제가 발생할 수 있다.In the case of the sequential welding method, since the heat generated when the second heat pipe 204 is inserted and welded to the second heat absorbing region 104, the filler used in the welding of the first heat absorbing region 102 , filler metal) may melt together.

본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는 제1흡열영역(102) 및 제2흡열영역(104) 사이에 열차단홈(110)을 배치함으로써 제2흡열영역(104)에서 발생하는 열이 제1흡열영역(102)에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 제2흡열영역(104)의 용접시 제1흡열영역(102)에 포함된 용가재가 녹는 문제를 방지할 수 있다.The heat pipe assembly for cooling a power semiconductor according to an embodiment of the present disclosure generates heat in the second heat absorbing region 104 by disposing a heat block groove 110 between the first heat absorbing region 102 and the second heat absorbing region 104 Heat can be prevented from being transferred to the first heat absorbing region 102. As a result, it is possible to prevent the melted material contained in the first heat absorbing region 102 from melting during the welding of the second heat absorbing region 104.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 저온냉매 히트파이프(200A) 및 상온냉매 히트파이프(200B)를 포함하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체의 측면도이다.3 is a side view of a power semiconductor cooling heat pipe assembly including a low temperature refrigerant heat pipe 200A and a room temperature refrigerant heat pipe 200B according to one embodiment of the present disclosure.

제1히트파이프(202) 및 제2히트파이프(204) 중 하나 이상은 적어도 하나 이상의 저온냉매 히트파이프(200A) 및 적어도 하나 이상의 상온냉매 히트파이프(200B)를 포함할 수 있다.At least one of the first heat pipe 202 and the second heat pipe 204 may include at least one low temperature refrigerant heat pipe 200A and at least one room temperature refrigerant heat pipe 200B.

여기서 저온냉매 히트파이프(200A)는 저온냉매를 냉매로서 이용하는 히트파이프를 의미하는 것이다. 저온냉매는 어는점이 영하보다 낮아 영하의 온도에서 액체상태로 존재할 수 있어 영하의 온도에서 냉매기능을 수행할 수 있는 물질을 의미하는 것으로, 헬륨, 질소, 암모니아, 펜탄, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 헵탄, 톨루엔 및 수은 등의 물질이 이에 해당한다.Here, the low temperature refrigerant heat pipe 200A means a heat pipe which uses low temperature refrigerant as a refrigerant. The low temperature refrigerant refers to a substance capable of performing a refrigerant function at a subzero temperature because the freezing point is lower than zero and can exist in a liquid state at a subzero temperature. , Toluene, and mercury.

반대로, 상온냉매 히트파이프(200B)는 상온냉매를 냉매로서 이용하는 히트파이프를 의미하는 것이다. 상온냉매는 어는점이 영하보다 높아 영하의 온도에서 고체 상태로 존재하여 영하의 온도에서 냉매기능을 수행할 수 없는 물질을 의미하는 것으로, 증류수, 세슘, 칼륨, 나트륨, 리튬 및 은 등의 물질이 이에 해당한다.On the contrary, the room-temperature refrigerant heat pipe 200B means a heat pipe using a room-temperature refrigerant as a refrigerant. The room temperature refrigerant is a substance which is higher in freezing point than freezing point and exists in a solid state at a subzero temperature and can not perform a refrigerant function at a subzero temperature, and distilled water, cesium, potassium, sodium, .

저온냉매는 영하의 온도에서도 냉매기능을 수행할 수 있다는 장점이 있지만, 상온냉매에 비하여 상대적으로 낮은 열전달 특성을 가진다는 문제점이 있다. 즉, 저온냉매는 전력반도체의 발열량이 클 경우 히트파이프(200)의 냉매로서 적합하지 않을 수 있다.The low temperature refrigerant has an advantage that it can perform a refrigerant function even at a subzero temperature, but has a relatively low heat transfer characteristic as compared with a room temperature refrigerant. That is, the low-temperature refrigerant may not be suitable as the refrigerant of the heat pipe 200 when the amount of heat generated by the power semiconductor is large.

반대로, 상온냉매는 저온냉매에 비해 높은 열전달 특성을 가지지만, 영하의 온도에서 냉매기능을 수행할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 영하의 온도까지 냉각이 필요한 냉각시스템의 경우 상온냉매는 히트파이프(200)의 냉매로서 적합하지 않을 수 있다.On the contrary, although the room temperature refrigerant has a higher heat transfer characteristic than the low temperature refrigerant, there is a problem that the refrigerant function can not be performed at a subzero temperature. That is, in the case of a cooling system requiring cooling down to a subzero temperature, the room temperature refrigerant may not be suitable as the refrigerant of the heat pipe 200.

본 개시의 일 실시예에 따른 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체는, 저온냉매 히트파이프(200A) 및 상온냉매 히트파이프(200B)가 혼재되어 배치됨으로써 이러한 문제를 해결하면서, 동시에 히트파이프 조립체의 전체 열전달 특성을 높일 수 있다는 장점이 있다.The heat pipe assembly for cooling a power semiconductor according to an embodiment of the present disclosure solves this problem by a combination of a low temperature refrigerant heat pipe 200A and a room temperature refrigerant heat pipe 200B, It is advantageous to increase the characteristics.

구체적으로, 저온냉매 히트파이프(200A)가 영하의 온도에서 동작하여 함께 조립된 방열핀(미도시)을 통해 주위에 배치된 상온냉매 히트파이프(200B)에 열을 전달할 수 있고, 이를 통해, 동결된 상온냉매 히트파이프(200B)를 녹일 수 있다.Specifically, the low-temperature refrigerant heat pipe 200A operates at a sub-zero temperature and can transmit heat to the ambient-temperature refrigerant heat pipe 200B disposed around the heat-dissipating fins (not shown) The room temperature refrigerant heat pipe 200B can be melted.

이때, 도 3에서 도시된 바와 같이, 저온냉매 히트파이프(200A)에서 상온냉매 히트파이프(200B)로의 열전달을 원활히 하기 위해 저온냉매 히트파이프(200A)와 상온냉매 히트파이프(200B)는 번갈아 배치되는 것이 바람직하다.3, the low temperature refrigerant heat pipe 200A and the room temperature refrigerant heat pipe 200B are alternately disposed in order to facilitate the heat transfer from the low temperature refrigerant heat pipe 200A to the room temperature refrigerant heat pipe 200B .

여러 종류의 상온냉매 중에서, 증류수는 높은 비열을 가지면서 동시에 상대적으로 낮은 어는점을 가지므로, 상온냉매 히트파이프(200B)는 냉매로서 증류수를 이용하는 것이 바람직하다.Among the various types of room temperature refrigerants, the distilled water has high specific heat and at the same time has a relatively low freezing point. Therefore, it is preferable to use distilled water as the refrigerant in the room-temperature refrigerant heat pipe 200B.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

12: 제1발열체 14: 제2발열체 100: 베이스블록
102: 제1흡열영역 104: 제2흡열영역 110: 열차단홈
202: 제1히트파이프 204: 제2히트파이프 302: 제1냉각핀
304: 제2냉각핀12: first heating element 14: second heating element 100: base block
102: first heat absorbing region 104: second heat absorbing region 110: heat transfer groove
202: first heat pipe 204: second heat pipe 302: first cooling pin
304: second cooling pin

Claims (7)

제1발열체에서 방열되는 열을 흡수하는 제1흡열영역 및 상기 제1흡열영역의 일측에 배치되어 제2발열체에서 방열되는 열을 흡수하는 제2흡열영역을 포함하는 베이스블록;
일단이 상기 제1흡열영역에 삽입되는 제1히트파이프;
일단이 상기 제2흡열영역에 삽입되는 제2히트파이프;
상기 제1히트파이프의 타단에 배치되어 상기 제1히트파이프를 냉각하는 제1냉각핀; 및
상기 제2히트파이프의 타단에서 상기 제1냉각핀의 일측에 이격되어 배치되어 상기 제2히트파이프를 냉각하는 제2냉각핀
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.A base block including a first heat absorbing region for absorbing heat radiated from the first heat generating element and a second heat absorbing region disposed on one side of the first heat absorbing region and absorbing heat radiated from the second heat generating element;
A first heat pipe having one end inserted into the first heat absorbing region;
A second heat pipe having one end inserted into the second heat absorbing region;
A first cooling fin disposed at the other end of the first heat pipe to cool the first heat pipe; And
And a second cooling fin disposed at one end of the first cooling fin at the other end of the second heat pipe and cooling the second heat pipe,
Wherein the heat sink assembly includes a heat sink for cooling the power semiconductor. 제1항에 있어서,
상기 제1냉각핀 및 상기 제2냉각핀은 냉각핀의 두께 및 냉각핀의 폭 중 하나 이상이 서로 다른 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the first cooling fin and the second cooling fin have at least one of a thickness of the cooling fin and a width of the cooling fin
Wherein the heat sink is a heat sink. 제1항에 있어서,
상기 제1냉각핀 및 상기 제2냉각핀은 냉각핀 사이의 간격이 서로 다른 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the first cooling fin and the second cooling fin have different intervals between cooling fins
Wherein the heat sink is a heat sink. 제1항에 있어서,
상기 베이스블록은 상기 제1흡열영역 및 상기 제2흡열영역 사이에 배치되는 열차단홀을 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.The method according to claim 1,
And the base block further includes a heat sink hole disposed between the first heat absorbing region and the second heat absorbing region
Wherein the heat sink is a heat sink. 제1항에 있어서,
상기 제1히트파이프 및 상기 제2히트파이프 중 하나 이상은,
적어도 하나 이상의 저온냉매 히트파이프 및 적어도 하나 이상의 상온냉매 히트파이프를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.The method according to claim 1,
At least one of the first heat pipe and the second heat pipe,
Comprising at least one low temperature refrigerant heat pipe and at least one room temperature refrigerant heat pipe
Wherein the heat sink is a heat sink. 제5항에 있어서,
상기 저온냉매 히트파이프 및 상기 상온냉매 히트파이프는 번갈아 배치되는 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.6. The method of claim 5,
The low temperature refrigerant heat pipe and the room temperature refrigerant heat pipe are alternately arranged
Wherein the heat sink is a heat sink. 제6항에 있어서,
상기 상온냉매 히트파이프는 증류수를 냉매로서 이용하는 것
을 특징으로 하는 전력반도체 냉각용 히트파이프 조립체.The method according to claim 6,
The room temperature refrigerant heat pipe uses distilled water as a refrigerant
Wherein the heat sink is a heat sink.
KR1020170144048A 2017-10-31 2017-10-31 Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor KR102031595B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170144048A KR102031595B1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170144048A KR102031595B1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190048820A true KR20190048820A (en) 2019-05-09
KR102031595B1 KR102031595B1 (en) 2019-10-14

Family

ID=66546719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170144048A KR102031595B1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102031595B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102072082B1 (en) * 2019-05-09 2020-01-31 잘만테크 주식회사 Method for manufacturing cooling apparatus for electronic components with heat pipes and heating block

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02229455A (en) * 1989-03-02 1990-09-12 Furukawa Electric Co Ltd:The Apparatus of heat pipe system
KR100619490B1 (en) * 2003-10-17 2006-09-13 가부시끼가이샤 도시바 A semiconductor cooling apparatus
KR100823989B1 (en) * 2007-05-04 2008-04-22 빛샘전자주식회사 Cooling apparatus and train drived electric power including the same
JP2014090344A (en) * 2012-10-31 2014-05-15 Nec Corp Clock signal initialization circuit and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02229455A (en) * 1989-03-02 1990-09-12 Furukawa Electric Co Ltd:The Apparatus of heat pipe system
KR100619490B1 (en) * 2003-10-17 2006-09-13 가부시끼가이샤 도시바 A semiconductor cooling apparatus
KR100823989B1 (en) * 2007-05-04 2008-04-22 빛샘전자주식회사 Cooling apparatus and train drived electric power including the same
JP2014090344A (en) * 2012-10-31 2014-05-15 Nec Corp Clock signal initialization circuit and method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102031595B1 (en) 2019-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180294452A1 (en) Tray, power battery pack and electric vehicle
JP5131323B2 (en) Heat pipe type cooling device and vehicle control device using the same
JP2017112088A (en) Led vehicle headlight
JP2017112087A (en) Led vehicle headlight
KR102164004B1 (en) A cooling system for cooling electrochemical cells of a battery system
KR101051501B1 (en) LED lighting with cooling device
CN106558563B (en) Power module and vehicle with same
JP2009147187A (en) Cooling device of heating element
JP2006319103A (en) Cooler for light emitting diode
CN107293633B (en) High heat flux density cooling device for high-power LED
JP2010060164A (en) Heat pipe type heat sink
US20160163945A1 (en) Apparatus for thermoelectric recovery of electronic waste heat
JP6412456B2 (en) Secondary battery cooling system
US20160258691A1 (en) Heat dissipation module
EP2884577A1 (en) Temperature adjustment device and battery equipped with same
KR20190048820A (en) Heat Pipe Assembly for Cooling of Electric Power Semiconductor
CN114423135A (en) Radiation source
US20120186798A1 (en) Cooling module for led lamp
US8669697B2 (en) Cooling large arrays with high heat flux densities
KR101401665B1 (en) LED Lighting Apparatus
KR102383438B1 (en) Thermoelectric conversion module and a vehicle comprising thereof
KR101043506B1 (en) Electric Bulletin Board with Cooling Apparatus
KR20160077624A (en) Thermoelectric generator using waste heat
KR101673456B1 (en) Heat absorption structure having heat spread bands in a thermoelectric generator module
CN116744546B (en) Superconductive heat dissipation battery protection board

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant