WO2013118809A1 - 半導体冷却装置 - Google Patents

半導体冷却装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013118809A1
WO2013118809A1 PCT/JP2013/052833 JP2013052833W WO2013118809A1 WO 2013118809 A1 WO2013118809 A1 WO 2013118809A1 JP 2013052833 W JP2013052833 W JP 2013052833W WO 2013118809 A1 WO2013118809 A1 WO 2013118809A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
refrigerant passage
passage
cooling device
semiconductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/052833
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
潤一 井上
修二 足立
Original Assignee
日産自動車株式会社
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 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Publication of WO2013118809A1 publication Critical patent/WO2013118809A1/ja

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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • 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
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor cooling device for cooling a plurality of semiconductor elements.
  • cooling fins attached to the semiconductor elements are cooled by a cooling device using a refrigerant so that the operating semiconductor elements do not exceed an allowable temperature.
  • the cooling fins are arranged in alignment in the refrigerant passage through which the refrigerant flows. The heat generated by the semiconductor element is transmitted to the fin, and heat is removed from the semiconductor element, that is, the semiconductor element is cooled by heat exchange between the fin and the refrigerant flowing therearound.
  • the temperature of the refrigerant in the refrigerant passage rises as it goes downstream due to heat exchange with the fins. As a result, the amount of heat removed from each fin becomes smaller as it goes downstream of the refrigerant passage.
  • the semiconductor element located in the upstream portion of the refrigerant passage reduces the temperature by 20 degrees by heat exchange with the refrigerant, whereas the semiconductor element located in the downstream portion of the refrigerant passage is caused by heat exchange with the refrigerant.
  • JP4600052B issued by the Japan Patent Office proposes to form a coolant passage in a manifold shape so that all semiconductor elements can exchange heat with a coolant having the same temperature.
  • An object of the present invention is to uniformly cool a plurality of semiconductor elements under a simpler configuration.
  • a semiconductor cooling device includes a refrigerant passage through which a refrigerant flows, a plurality of semiconductor elements disposed outside the refrigerant passage, and a refrigerant passage for transferring heat of the semiconductor elements to the refrigerant.
  • a plurality of fins arranged in series with respect to the flow of the refrigerant, and means for circulating the refrigerant in the refrigerant passage.
  • the refrigerant passage is configured to increase as the flow rate of the refrigerant goes downstream.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor cooling device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A and 2B are shown in FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor cooling device taken along line IIA-IIA and IIB-IIB in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the semiconductor cooling device.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams comparing the thermal resistance of the semiconductor cooling device and the change in position of the refrigerant flow rate with the semiconductor cooling device having a uniform cross section of the refrigerant passage.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams comparing changes in the semiconductor element temperature, fin temperature, and refrigerant temperature under the semiconductor cooling device with a semiconductor cooling device in which the cross section of the refrigerant passage is uniform.
  • FIG. 6A and 6B are longitudinal sectional views of the semiconductor cooling device showing variations regarding the longitudinal sectional shape of the refrigerant passage.
  • FIG. 7 is a diagram for comparing the longitudinal cross-sectional shape of the refrigerant passage and the difference in the temperature of the semiconductor element.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a semiconductor cooling device showing another embodiment relating to the configuration of the refrigerant passage.
  • a semiconductor cooling device 1 includes a water jacket 3 in which a refrigerant passage 2 is formed.
  • a plurality of semiconductor elements 5 are arranged outside the water jacket 3.
  • a large number of fins 6 are coupled to each semiconductor element 5 via the substrate 4.
  • the substrate 4 constitutes a part of the wall surface of the water jacket 3.
  • the fins 6 are formed in the same shape and dimensions, and are arranged at regular intervals in the refrigerant passage 2 inside the water jacket 3.
  • a cooling water circulation device 8 including a cooling water pump and a cooling water tank that temporarily stores cooling water is connected to the inlet 2A and the outlet 2B as means for circulating the refrigerant in the refrigerant passage 2.
  • FIG. 2A connects the refrigerant passage 2 to the FIG. 1 shows a cross section cut along line IIA-IIA.
  • FIG. 2B connects the refrigerant passage 2 to the FIG. 1 shows a cross section cut along line IIB-IIB.
  • the refrigerant passage 2 is formed so as to gradually reduce the depth from the upstream portion toward the downstream portion.
  • the width of the cross section is the same from upstream to downstream.
  • FIG. 3 a substrate 4 to which a plurality of semiconductor elements 5 are fixed, a plurality of fins 6 in contact with the base of the substrate 4, and a water jacket 3 having a coolant passage 2 formed therein are integrated in advance as a cooling unit. In addition, it is incorporated into semiconductor equipment.
  • the refrigerant passage 2 becomes shallow with a constant gradient as it goes downstream.
  • the cross-sectional area of the refrigerant passage 2 decreases at a constant rate from the upstream portion to the downstream portion.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant passage 2 gradually increases in flow rate from the upstream portion toward the downstream portion.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant passage 2 flows down while performing heat exchange with the fins 6. Since the temperature of the refrigerant rises due to heat exchange with the fins 6, the temperature of the refrigerant increases toward the downstream of the refrigerant passage 2. When the refrigerant temperature increases, heat exchange between the refrigerant and the fins 6 hardly occurs.
  • the amount of heat that the refrigerant receives from the fins 6 is referred to as heat removal, and the difficulty of heat transfer from the fins 6 to the refrigerant is referred to as heat resistance.
  • the amount of heat removal increases as the thermal resistance decreases, and increases as the temperature difference between the fins 6 and the refrigerant increases.
  • FIG. 4A and 4B and FIG. With reference to 5A and 5B, the difference between the refrigerant passage 2 according to the embodiment of the present invention and the case where the cross-sectional area of the refrigerant passage is uniform will be described.
  • the operating temperature of the plurality of semiconductor elements 5 cooled by the semiconductor cooling device 1 is constant.
  • FIG. 4A the flow rate of the refrigerant increases as it goes downstream. This is because the refrigerant passage 2 becomes shallow at a constant gradient as it goes downstream, and the refrigerant cross section becomes smaller. The thermal resistance from the fins 6 to the refrigerant decreases as the refrigerant flow rate increases.
  • the temperature difference between the fin 6 and the refrigerant becomes smaller as it goes downstream of the refrigerant passage 2.
  • FIG. This is because the temperature of the refrigerant increases as it goes downstream as a result of heat exchange with the fins 6 as shown in 5A.
  • the thermal resistance decreases due to the increase in flow velocity, while the temperature difference between the fins 6 and the refrigerant decreases.
  • the temperature of the fin 6 is maintained constant upstream and downstream as a result.
  • the temperature of the semiconductor element 5 is also kept constant. Even when the operating temperature of the semiconductor element 5 is different, the amount of heat removed through the fins 6 of the refrigerant is kept constant.
  • the refrigerant passage 2 is configured so that the flow rate of the refrigerant increases as it goes downstream.
  • the refrigerant passage 2 is configured such that the thermal resistance from each fin 6 to the refrigerant decreases as it goes downstream. Therefore, the cooling state of the plurality of semiconductor elements 5 is averaged with respect to the direction of the refrigerant flow.
  • the above-described configuration is realized by reducing the cross-sectional area of the refrigerant passage 2 as it goes downstream. Therefore, the cooling state of the plurality of semiconductor elements 5 can be averaged with a simple configuration.
  • the semiconductor cooling device 1 is configured such that the width of the refrigerant passage 2 is constant and the depth becomes shallower downstream. Thereby, the cross-sectional area of the refrigerant passage 2 can be reduced as it goes downstream with a simple configuration.
  • the longitudinal gradient of the refrigerant passage 2 is set to be constant. Therefore, the cooling state of the several semiconductor element 5 can be equalize
  • the longitudinal gradient of the refrigerant passage 2 can be changed according to the arrangement of the fins 6, for example.
  • FIG. in the variation shown in 6A the bottom surface of the cooling passage 2 is formed as a concave surface.
  • FIG. in the variation shown in 6B, the bottom surface of the cooling passage 2 is formed as a convex surface. Such variations are possible with respect to the bottom surface of the cooling passage 2.
  • the temperature of the semiconductor element 5 in the upstream portion and the downstream portion of the refrigerant passage 2 is the same when the bottom surface of the cooling passage 2 is formed as a concave surface and when it is formed as a convex surface.
  • the temperature of the semiconductor element 5 when the bottom surface is formed as a concave surface is clearly higher than the temperature of the semiconductor element 5 when the bottom surface is formed as a convex surface.
  • Such variations can be adopted depending on the arrangement of the semiconductor elements 5.
  • FIG. 8 With reference to FIG. 8, another embodiment of the present invention will be described.
  • the semiconductor cooling device 1 according to this embodiment is different in the configuration of the refrigerant passage 2.
  • the refrigerant passage 2 is configured to have a constant depth and become narrower as the width goes downstream.
  • the flow rate of the refrigerant increases as it goes downstream of the refrigerant passage 2.
  • the thermal resistance from each fin 6 to the refrigerant decreases as it goes downstream of the refrigerant passage 2. Therefore, also with this configuration, the cooling state of the plurality of semiconductor elements 5 can be averaged with respect to the direction of the refrigerant flow.
  • the fins 6 are formed in the same shape and dimensions and are arranged at regular intervals.
  • this setting is made with emphasis on ease of understanding, and the shape, size, and arrangement interval of the fins 6 are not necessarily constant.
  • FIG. 1 the present invention is also applicable to a semiconductor cooling device in which the fins 6 are disposed only directly below the semiconductor 5.
  • the gradient of the refrigerant passage 2 may be the same as that in the case where the fins 6 are arranged at regular intervals.
  • the present invention is also applicable to a semiconductor cooling device in which the upstream fin 6 is longer than the downstream fin 6 with respect to the refrigerant flow.
  • the coolant passage 2 is made steeper than when the fins 6 have the same length, whereby the plurality of semiconductor elements 5 can be cooled uniformly.
  • the gist of the present invention is that the size of the refrigerant passage is set so that the flow rate of the refrigerant increases toward the downstream in accordance with the shape, size, and arrangement interval of the given fin, or from each fin.
  • the refrigerant path is configured so that the thermal resistance to the refrigerant decreases as it goes downstream. Therefore, the present invention is also applicable to a semiconductor cooling device provided with fins having different shapes, dimensions, and arrangement intervals.
  • the semiconductor cooling device according to the present invention can uniformly cool a plurality of semiconductor elements with a simple configuration. Therefore, a favorable effect can be expected as a semiconductor cooling device for mounting on a vehicle with a limited installation space and severe temperature change.

Abstract

　半導体冷却装置は冷媒の流れる冷媒通路と、冷媒通路の外側に配置された複数の半導体素子と、半導体素子の熱を冷媒に伝達すべく冷媒通路の内側に冷媒の流れに関して直列に配置された複数のフィンと、冷媒通路に冷媒を循環させる手段と、を備える。冷媒の流速が下流に行くほど増大するよう冷媒通路を構成することで、冷媒の温度上昇がもたらすフィンからの抜熱量の低下を補償する。冷媒の流れの方向に関する半導体素子の冷却状態がこれにより平均化される。

Description

半導体冷却装置
　この発明は、複数の半導体素子を冷却する半導体冷却装置に関する。
　複数の半導体素子を用いる半導体機器においては、例えば稼働中の半導体素子が許容温度を超えないように、半導体素子に付設した冷却用フィンを、冷媒を用いた冷却装置で冷却している。冷却用フィンは冷媒の流れる冷媒通路に整列状態で配置される。半導体素子の発熱はフィンに伝達され、フィンとその周囲を流れる冷媒との熱交換により、半導体素子からの抜熱、すなわち半導体素子の冷却が行なわれる。
　冷媒通路の冷媒の温度は、フィンとの熱交換により、下流に行くにつれて上昇する。結果として個々のフィンからの抜熱量は、冷媒通路の下流に行くにつれて小さくなる。その結果、例えば、冷媒通路の上流部に位置する半導体素子は冷媒との熱交換により温度を２０度低下させるのに対して、冷媒通路の下流部に位置する半導体素子は冷媒との熱交換により温度を１０度しか低下させ得ないという現象が現れる。言い換えれば、冷媒通路の下流部ほど半導体素子の冷却効率が悪くなる。
　結果として、冷媒通路の冷媒の流れに関する半導体素子の位置によって冷却効率にばらつきが生じる。このばらつきを解消すべく、日本国特許庁が発行したＪＰ４６０００５２Ｂは、すべての半導体素子が同一温度の冷媒と熱交換できるように、冷媒通路をマニホールド状に形成することを提案している。
　この従来技術によれば、すべての半導体素子の冷却が同一温度の冷媒によって行われるので、半導体素子の冷却のばらつき解消に好ましい効果が得られる。
　しかしながら、すべての半導体に個別に冷媒を供給するために、半導体素子と同数の冷媒通路が必要となる。そのため、冷却装置の通路構成が複雑化し、冷媒通路の総延長が長くなることは避けられない。
　この発明の目的は、より簡易な構成のもとで複数の半導体素子を一様に冷却することである。
　以上の目的を達成するために、この発明による半導体冷却装置は、冷媒の流れる冷媒通路と、冷媒通路の外側に配置された複数の半導体素子と、半導体素子の熱を冷媒に伝達すべく冷媒通路の内側に冷媒の流れに関して直列に配置された複数のフィンと、冷媒通路に冷媒を循環させる手段と、を備えている。冷媒通路は、冷媒の流速が下流に行くほど増大するよう構成される。
　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
ＦＩＧ．１はこの発明の実施形態による半導体冷却装置の縦断面図である。 ＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂは、ＦＩＧ．１のＩＩＡ－ＩＩＡ線とＩＩＢ－ＩＩＢ線で切断した半導体冷却装置の横断面図である。 ＦＩＧ．３は、半導体冷却装置の分解斜視図である。 ＦＩＧＳ．４Ａと４Ｂは、半導体冷却装置の熱抵抗と冷媒流速の位置変化を、冷媒通路の横断面を一様とした半導体冷却装置と比較したダイアグラムである。 ＦＩＧＳ．５Ａと５Ｂは、半導体冷却装置のもとでの半導体素子温度、フィン温度、及び冷媒温度の変化を、冷媒通路の横断面を一様とした半導体冷却装置と比較したダイアグラムである。 ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂは、冷媒通路の縦断面形状に関するバリエーションを示す半導体冷却装置の縦断面図である。 ＦＩＧ．７は、冷媒通路の縦断面形状と、半導体素子温度の違いを比較するダイアグラムである。 ＦＩＧ．８は、冷媒通路の構成に関する別の実施形態を示す半導体冷却装置の概略平面図である。
　図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の実施形態による半導体冷却装置１は、内部に冷媒通路２を形成したウォータジャケット３を備える。
　ウォータジャケット３の外側には複数の半導体素子５が配置される。各半導体素子５には基板４を介して数多くのフィン６が結合する。基板４はウォータジャケット３の壁面の一部を構成する。フィン６は同一の形状と寸法に形成され、ウォータジャケット３の内側の冷媒通路２に一定間隔で配置される。
　ウォータジャケット３には冷媒通路２の入口２Ａと出口２Ｂが形成される。入口２Ａと出口２Ｂには、冷媒通路２に冷媒を循環させる手段として、冷却水ポンプや冷却水を一時的に貯留する冷却水タンクを含む冷却水循環装置８が接続される。
　ＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂを参照すると、冷媒通路２はＦＩＧ．２Ａに示す上流部と、ＦＩＧ．２Ｂに示す下流部と、が異なる横断面をもつように形成される。ＦＩＧ．２Ａは冷媒通路２をＦＩＧ．１のＩＩＡ－ＩＩＡ線で切断した横断面を示す。ＦＩＧ．２Ｂは冷媒通路２をＦＩＧ．１のＩＩＢ－ＩＩＢ線で切断した横断面を示す。具体的には、冷媒通路２は上流部から下流部へ向けて深さを徐々に減じるように形成される。一方、横断面の幅は上流部から下流部まで同一である。
　ＦＩＧ．３を参照すると、複数の半導体素子５を固定した基板４と、基板４に基部を接する複数のフィン６と、内部に冷媒通路２を形成したウォータジャケット３とは、あらかじめ冷却ユニットとして一体化されたうえで、半導体機器に組み込まれる。
　再びＦＩＧ．１を参照すると、冷媒通路２は下流に行くにつれて、一定勾配で浅くなる。
　つまり、冷媒通路２の流路断面積は、上流部から下流部へと一定割合で減少する。その結果、冷媒通路２を流れる冷媒は、上流部から下流部へ向かって徐々に流速を増す。
　一方、冷媒通路２を流れる冷媒はフィン６との熱交換を行ないつつ流下する。フィン６との熱交換により冷媒の温度が上昇するので、冷媒通路２の下流に行くほど冷媒の温度は高くなる。冷媒温度が高くなると、冷媒とフィン６との熱交換が起こりにくくなる。冷媒がフィン６から受け取る熱量を抜熱量、フィン６から冷媒への熱の伝わりにくさを熱抵抗と称する。抜熱量は熱抵抗が小さいほど大きく、フィン６と冷媒との温度差が大きいほど大きい。
　ＦＩＧＳ．４Ａと４Ｂ及びＦＩＧＳ．５Ａと５Ｂを参照して、この発明の実施形態による冷媒通路２と、冷媒通路の断面積を一様とした場合とでどのような相違が生じるかを説明する。ここでは、半導体冷却装置１が冷却する複数の半導体素子５の動作温度は一定とする。
　この発明の実施形態による半導体冷却装置１においては、ＦＩＧ．４Ａに示すように、冷媒の流速は下流に行くに連れて増大する。これは、冷媒通路２は下流に行くにつれて、一定勾配で浅くなり、冷媒の流通断面が小さくなるからである。フィン６から冷媒への熱抵抗は、冷媒の流速の上昇につれて小さくなる。
　一方、フィン６と冷媒との温度差は、冷媒通路２の下流に行くに連れて小さくなる。ＦＩＧ．５Ａに示すように、冷媒の温度はフィン６との熱交換により、下流に行くほど上昇するからである。
　つまり、冷媒通路２の下流に行くほど、流速の増大により熱抵抗が低下する一方で、フィン６と冷媒との温度差は縮小する。これらの作用が打ち消しあうことで、結果としてフィン６の温度は上流と下流とで一定に保たれる。その結果、半導体素子５の温度も一定に保たれる。なお、半導体素子５の動作温度が異なる場合でも、冷媒のフィン６を介した抜熱量は一定に保たれる。
　一方、冷媒通路が一様な断面積を有するウォータジャケットでは、ＦＩＧ．４Ａに示すように、冷媒の流速は上下流で一定である。そのため、熱抵抗も一定を保つ。しかしながら、ＦＩＧ．５Ｂに示すようにフィンと冷媒の温度差が冷媒通路の下流に行くほど小さくなるので、冷媒のフィンからの抜熱量は下流ほど小さくなる。その結果、フィンの温度は下流ほど高くなり、対応して半導体素子の温度も下流ほど高くなる。つまり、半導体素子の冷却状態に位置に依存したばらつきが生じる。
　以上のように、半導体冷却装置１においては、冷媒の流速が下流に行くほど増大するように冷媒通路２を構成している。言い換えれば、各フィン６から冷媒への熱抵抗が下流に行くほど減少するように冷媒通路２を構成している。そのため、複数の半導体素子５の冷却状態が冷媒の流れの方向に関して平均化される。
　また、半導体冷却装置１においては、冷媒通路２の断面積を下流に行くにつれて縮小することで、上記の構成を実現している。したがって、複数の半導体素子５の冷却状態を簡易な構成で平均化することができる。
　さらに、半導体冷却装置１においては、冷媒通路２の幅を一定とし、深さが下流ほど浅くなるように構成している。これにより、簡易な構成で冷媒通路２の断面積を下流に行くにつれて縮小させることができる。
　さらに、半導体冷却装置１においては、冷媒通路２の縦断勾配を一定に設定している。これにより、複数の半導体素子５の冷却状態を冷媒の流れの方向に関して均一化することができる。
　次にＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂ及びＦＩＧ．７を参照して、冷媒通路２の縦断勾配に関するバリエーションを説明する。複数の半導体素子５の冷却状態を冷媒の流れの方向に関して均一化するには、冷媒通路２の縦断勾配を一定にすることが望ましい。しかしながら、例えばフィン６の配置に応じて、冷媒通路２の縦断勾配を変化させることも可能である。ＦＩＧＳ．６Ａに示すバリエーションは、冷却通路２の底面を凹面に形成している。ＦＩＧ．６Ｂに示すバリエーションは冷却通路２の底面を凸面に形成している。冷却通路２の底面に関してこうしたバリエーションが可能である。
　ＦＩＧＳ．７を参照すると、冷却通路２の底面を凹面に形成した場合と凸面に形成した場合とで、冷媒通路２の上流部と下流部の半導体素子５の温度は同一となるが、冷媒通路２の中間部においては、底面を凹面に形成した場合の半導体素子５の温度は、底面を凸面に形成した場合の半導体素子５の温度より明らかに高くなる。半導体素子５の配置に応じて、こうしたバリエーションを採用することも可能である。
　ＦＩＧ．８を参照して、この発明の別の実施形態を説明する。
　この実施形態による半導体冷却装置１は、冷媒通路２の構成が異なる。冷媒通路２は深さが一定で、幅が下流に行くほど狭くなるように構成される。
　この設定によっても、冷媒の流速は冷媒通路２の下流に行くほど増大する。言い換えれば、各フィン６から冷媒への熱抵抗が冷媒通路２の下流に行くほど減少する。したがって、この構成によっても、複数の半導体素子５の冷却状態を冷媒の流れの方向に関して平均化することができる。
　以上の説明に関して２０１２年２月９日を出願日とする日本国における特願２０１２－２６０１５号、の内容をここに引用により合体する。
　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
　例えば、以上説明した各実施形態では、フィン６は同一の形状と寸法に形成され、一定間隔で配置している。これは説明の都合上、分かりやすさを重視してそのような設定をしたものであり、フィン６の形状、寸法、配置間隔は必ずしも一定でなくても良い。
　例えば、ＦＩＧ．１においてフィン６を半導体５の直下にのみ配置した半導体冷却装置にもこの発明は適用可能である。その場合の冷媒通路２の勾配はフィン６を一定間隔で配置した場合と同じで良い。
　また、冷媒の流れに関して上流部のフィン６を下流部のフィン６に比べて長くした半導体冷却装置にもこの発明は適用可能である。その場合には、例えばＦＩＧ．１において冷媒通路２を、フィン６を同一長さとした場合より急勾配にすることで、複数の半導体素子５を一様に冷却することができる。
　以上のように、この発明の要旨は、与えられたフィンの形状、寸法、配置間隔に合わせて、冷媒の流速が下流に行くほど増大するよう冷媒通路の寸法を設定するか、あるいは各フィンから冷媒への熱抵抗が、下流に行くほど減少するように冷媒通路を構成することである。この発明は、したがって、形状、寸法、配置間隔の異なるフィンを備えた半導体冷却装置にも適用可能である。
　以上のように、この発明による半導体冷却装置は簡易な構成のもとで複数の半導体素子を一様に冷却することができる。したがって、設置スペースが限定され、かつ温度変化の厳しい車両搭載用の半導体の冷却装置として好ましい効果を期待できる。
　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (6)

  1. 　冷媒の流れる冷媒通路と、
    　冷媒通路の外側に配置された複数の半導体素子と
    　複数の半導体素子の熱を冷媒に伝達すべく冷媒通路の冷媒の流れの中に配置された複数のフィンと、
    　冷媒通路に冷媒を循環させる手段と、を備え、
    　冷媒の流速が下流に行くほど増大するよう、冷媒通路の寸法を設定した、半導体冷却装置。
  2. 　冷媒の流れる冷媒通路と；
    　冷媒通路の外側に配置された複数の半導体素子と；
    　複数の半導体素子の熱を冷媒に伝達すべく冷媒通路の冷媒の流れ中に配置された複数のフィンと；
    　冷媒通路に冷媒を循環させる手段と，を備え、
    　各フィンから冷媒への熱抵抗が、下流に行くほど減少するよう冷媒通路を構成した、半導体冷却装置。
  3. 　冷媒通路の断面積が下流に行くにつれて縮小する、請求項１または２に記載の半導体冷却装置。
  4. 　冷媒通路は幅が一定で、深さが下流ほど浅くなるように構成される、請求項３に記載の半導体冷却装置。
  5. 　冷媒通路は一定の縦断勾配を有する、請求項４に記載の半導体冷却装置。
  6. 　冷媒通路は深さが一定で、幅が下流ほど狭くなるように構成される、請求項３に記載の半導体冷却装置。
PCT/JP2013/052833 2012-02-09 2013-02-07 半導体冷却装置 WO2013118809A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012026015A JP2013165096A (ja) 2012-02-09 2012-02-09 半導体冷却装置
JP2012-026015 2012-02-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013118809A1 true WO2013118809A1 (ja) 2013-08-15

Family

ID=48947566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/052833 WO2013118809A1 (ja) 2012-02-09 2013-02-07 半導体冷却装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2013165096A (ja)
WO (1) WO2013118809A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122404A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 トヨタ自動車株式会社 冷却器
EP2840604A4 (en) * 2012-04-16 2015-12-23 Fuji Electric Co Ltd SEMICONDUCTOR ELEMENT AND COOLER FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT
EP3236725A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-25 Rolls-Royce plc Power electronics module
WO2018055923A1 (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 住友精密工業株式会社 冷却装置
EP3306659A4 (en) * 2015-06-03 2019-06-19 Mitsubishi Electric Corporation LIQUID-COOLED COOLER AND PRODUCTION METHOD FOR RADIATION RUBBER IN A LIQUID-COOLED COOLER
DE102023205611A1 (de) 2023-06-15 2024-05-02 Zf Friedrichshafen Ag Kühlanordnung zum Kühlen zumindest einer integrierten Schaltung mit einem Kühlfluidversorgungskreislauf

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6557962B2 (ja) * 2014-11-14 2019-08-14 日産自動車株式会社 冷却器
CN114667429A (zh) * 2019-11-12 2022-06-24 丰田自动车株式会社 冷却器及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000016397A1 (en) * 1998-09-16 2000-03-23 Hitachi, Ltd. Electronic device
JP2001516973A (ja) * 1997-09-17 2001-10-02 アドバンスト・エナジーズ・ヴォアヒーズ・オペレーションズ 電子構成要素用の冷却モジュール
JP2003224238A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Hitachi Ltd 冷却装置付き電子回路装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001516973A (ja) * 1997-09-17 2001-10-02 アドバンスト・エナジーズ・ヴォアヒーズ・オペレーションズ 電子構成要素用の冷却モジュール
WO2000016397A1 (en) * 1998-09-16 2000-03-23 Hitachi, Ltd. Electronic device
JP2003224238A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Hitachi Ltd 冷却装置付き電子回路装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2840604A4 (en) * 2012-04-16 2015-12-23 Fuji Electric Co Ltd SEMICONDUCTOR ELEMENT AND COOLER FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT
US9472488B2 (en) 2012-04-16 2016-10-18 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and cooler thereof
JP2015122404A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 トヨタ自動車株式会社 冷却器
EP3306659A4 (en) * 2015-06-03 2019-06-19 Mitsubishi Electric Corporation LIQUID-COOLED COOLER AND PRODUCTION METHOD FOR RADIATION RUBBER IN A LIQUID-COOLED COOLER
US11003227B2 (en) 2015-06-03 2021-05-11 Mitsubishi Electric Corporation Liquid-type cooling apparatus and manufacturing method for heat radiation fin in liquid-type cooling apparatus
EP3236725A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-25 Rolls-Royce plc Power electronics module
US10049963B2 (en) 2016-04-18 2018-08-14 Rolls-Royce Plc Power electronics module
WO2018055923A1 (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 住友精密工業株式会社 冷却装置
DE102023205611A1 (de) 2023-06-15 2024-05-02 Zf Friedrichshafen Ag Kühlanordnung zum Kühlen zumindest einer integrierten Schaltung mit einem Kühlfluidversorgungskreislauf

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013165096A (ja) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013118809A1 (ja) 半導体冷却装置
WO2013118869A1 (ja) 半導体冷却装置
CN103871984B (zh) 冷却装置
US8647053B2 (en) Cooling arrangement for a turbine component
JP5605438B2 (ja) 冷却器
US20120000629A1 (en) Substrate processing apparatus
JP6316096B2 (ja) 液冷式冷却装置
SE532837C2 (sv) Värmeväxlare, såsom en laddluftkylare
US20140284029A1 (en) Cooler
JP6462737B2 (ja) ヒートシンク
JP2015153799A (ja) 液冷式冷却器
JP2011134979A (ja) 液体冷却式ヒートシンク
EP3484254A1 (en) Laminated heat sink core
CN113678247A (zh) 用于均匀冷却构件的装置和具有至少一个装置的机动车
JP5403583B2 (ja) 熱交換装置
JP2016207928A (ja) 複数の発熱部品を冷却するヒートシンク
JP6157887B2 (ja) 冷却装置
KR101163995B1 (ko) 오일쿨러
JP5836604B2 (ja) モジュール冷却構造
WO2015114899A1 (ja) 冷却装置及び冷却装置の製造方法
JP5800429B2 (ja) 電子機器用液冷システムにおけるラジエータ
EP3770958B1 (en) Liquid-cooled cooler
JP7440172B2 (ja) プレート積層型熱交換器
JP2019079850A (ja) 液冷式冷却装置
JP2019054103A (ja) 液冷式冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13747101

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13747101

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1