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公開番号2025127744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024635
出願日2024-02-21
発明の名称冷却器及び半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 23/473 20060101AFI20250826BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷却液流路における圧力損失が従来よりも抑えられるにも関わらず、冷却液に効率よく熱を伝えることができる冷却器と、その冷却器を備える半導体装置とを提供する。
【解決手段】冷却器において、冷却液流路に面する流路画定領域121に設けられるヒートシンク300はワイヤフィン群340を有する。ワイヤフィン群340には、Y軸方向に隣り合って並ぶ複数のワイヤフィン310で構成される第1ワイヤフィン群320と、Y軸方向に隣り合って並ぶ複数のワイヤフィン310で構成される第2ワイヤフィン群330とが含まれる。第1ワイヤフィン群320を構成するいずれのワイヤフィン310のループ状部もX軸プラス向きに傾斜している。第2ワイヤフィン群330を構成するいずれのワイヤフィン310のループ状部もX軸マイナス向きに傾斜している。第1ワイヤフィン群320と第2ワイヤフィン群330とはY軸方向に隣り合って配置されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
冷却の対象とする冷却対象物が取り付けられる外面と、前記外面とは反対側の内面とを有する板状のベース部と、
前記ベース部の前記内面と対向して配置され、前記冷却対象物を冷却するための冷却液の流路である冷却液流路を、前記ベース部と一緒に画定しているケース部と、
前記ベース部の前記内面の、前記冷却液流路に面する流路画定領域に設けられ、前記冷却液流路を流れる前記冷却液に前記冷却対象物の熱を伝えるヒートシンクと、
を備え、
前記内面の位置における前記冷却液流路の長さ方向に平行な仮想Ｙ軸と、前記内面に平行で且つ前記仮想Ｙ軸に交差する仮想Ｘ軸とを定義したとき、
前記ヒートシンクは、
各々前記仮想Ｘ軸の方向であるＸ軸方向に延在する複数のワイヤフィンが、前記仮想Ｙ軸の方向であるＹ軸方向に並んで構成されているワイヤフィン群、
を有し、
各々の前記ワイヤフィンは、
間隔を置いて前記Ｘ軸方向に並んでいる複数の接合部であって、各々前記内面の前記流路画定領域に接合されている複数の前記接合部と、
各々、前記Ｘ軸方向に隣り合う前記接合部をつないでいる複数のループ状部であって、各々を前記冷却液が通過する複数のループ状部と、
を有し、
前記ワイヤフィン群には、
前記Ｙ軸方向に隣り合って並ぶ複数の前記ワイヤフィンで構成される第１ワイヤフィン群であって、前記第１ワイヤフィン群を構成するいずれの前記ワイヤフィンの前記ループ状部も、前記流路画定領域の前記Ｘ軸方向の一端縁から他端縁に向かう向きであるＸ軸プラス向きに傾斜している第１ワイヤフィン群と、
前記Ｙ軸方向に隣り合って並ぶ複数の前記ワイヤフィンで構成される第２ワイヤフィン群であって、前記第２ワイヤフィン群を構成するいずれの前記ワイヤフィンの前記ループ状部も、前記流路画定領域の前記他端縁から前記一端縁に向かう向きであるＸ軸マイナス向きに傾斜している第２ワイヤフィン群と、
が含まれ、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群とは、前記Ｙ軸方向に隣り合って配置されている、
冷却器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記冷却器は、前記冷却液流路へ前記冷却液が導入される冷却液導入口と、前記冷却液流路から前記冷却液が排出される冷却液排出口とを画定しており、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との一方は、前記流路画定領域の、前記Ｙ軸方向の中央と前記Ｙ軸方向に関して前記冷却液導入口に近い方の端縁との間の部分を覆っており、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との他方は、前記流路画定領域の、前記Ｙ軸方向の中央と前記Ｙ軸方向に関して前記冷却液排出口に近い方の端縁との間の部分を覆っている、
請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記ワイヤフィン群において、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群とが前記Ｙ軸方向に交互に配置されており、前記Ｙ軸方向に隣り合う前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との組が複数構成されている、
請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との各々において、
前記Ｙ軸方向に隣り合って並ぶ複数の前記ワイヤフィンの前記接合部が前記内面の前記流路画定領域に千鳥状に分布している、
請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
各々の前記ワイヤフィンにおいて、前記接合部は前記Ｘ軸方向に周期的に並んでおり、
前記Ｘ軸方向に隣り合う前記接合部の前記Ｘ軸方向の間隔を表す配列ピッチは、前記ワイヤフィン群におけるすべての前記ワイヤフィンにおいて等しく、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との各々において、
前記ワイヤフィンを構成する複数の前記接合部の配置が、該ワイヤフィンと前記Ｙ軸方向に隣り合う前記ワイヤフィンを構成する複数の前記接合部の配置に対して、予め定められたずらし量だけ前記Ｘ軸方向にずらされており、
前記Ｙ軸方向に隣り合う前記ワイヤフィンの組と、該組とは別の、前記Ｙ軸方向に隣り合う前記ワイヤフィンの組とで、前記ずらし量が共通である、
請求項４に記載の冷却器。
【請求項６】
前記ずらし量は、前記配列ピッチの半分である、
請求項５に記載の冷却器。
【請求項７】
前記ずらし量は、前記配列ピッチの半分未満である、
請求項５に記載の冷却器。
【請求項８】
前記外面は、前記冷却対象物に覆われている被覆領域と、外部に露出している非被覆領域とを有し、
前記ワイヤフィン群は、前記内面の前記流路画定領域のうち、前記被覆領域を前記ベース部の厚さ方向に前記内面へ投影した第１投影領域に配置されており、
前記内面の前記流路画定領域のうち、前記非被覆領域を前記ベース部の厚さ方向に前記内面へ投影した第２投影領域は、前記冷却液流路に露出している、
請求項１に記載の冷却器。
【請求項９】
前記Ｙ軸方向に隣り合う前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との、前記Ｙ軸方向の間隔は、前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群との各々における、前記Ｙ軸方向に隣り合う前記ワイヤフィンの、前記Ｙ軸方向の間隔よりも大きい、
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１０】
前記流路画定領域の、前記Ｙ軸方向に直角な方向の寸法は、前記冷却液流路の前記Ｙ軸方向の寸法よりも小さい、
請求項１に記載の冷却器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却器及び半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、冷却対象物を冷却する冷却器が知られている。この冷却器は、冷却対象物が取り付けられる板状のベース部と、冷却対象物を冷却するための冷却液の流路（以下、冷却液流路という。）をベース部と一緒に画定しているケース部とを備える。冷却液は、ポンプによって冷却液流路に送り込まれる。
【０００３】
ベース部は、冷却対象物が取り付けられる外面と、冷却液流路に面する内面とを有する。内面には、ワイヤフィン群が設けられている。ワイヤフィン群は、内面の位置における冷却液流路の長さ方向に並ぶ複数のワイヤフィンによって構成されている。各々のワイヤフィンは、内面の位置における冷却液流路の幅方向に延在する。
【０００４】
各々のワイヤフィンは、複数の接合部と、複数のループ状部とを有する。複数の接合部は、間隔を置いて上記幅方向に並んでいる。各々の接合部は、ベース部の内面に接合されている。各々のループ状部は、上記幅方向に隣り合う接合部をつないでいる。各々のループ状部を冷却液が通過する。
【０００５】
ワイヤフィン群には、各々のループ状部が、上記ベース部の上記幅方向の一端縁から他端縁に向かうプラス向きに傾斜している第１ワイヤフィンと、各々のループ状部が、上記幅方向に関して上記プラス向きとは逆のマイナス向きに傾斜している第２ワイヤフィンとが含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－０８２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に係るワイヤフィン群においては、上記第１ワイヤフィンと上記第２ワイヤフィンとが、上記長さ方向に交互に並んだ配置が採られている。
【０００８】
このような配置では、冷却液流路を流れる冷却液がワイヤフィン群から受ける抵抗、ひいては、冷却液流路における圧力損失が大きくなり過ぎる。同じ出力のポンプを用いる場合、圧力損失が大きいほど冷却液の流量が減るため、冷却器の冷却の能力が低下する。
【０００９】
本開示の目的は、冷却液流路における圧力損失が従来よりも抑えられるにも関わらず、冷却液に効率よく熱を伝えることができる冷却器と、その冷却器を備える半導体装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る冷却器は、
冷却の対象とする冷却対象物が取り付けられる外面と、前記外面とは反対側の内面とを有する板状のベース部と、
前記ベース部の前記内面と対向して配置され、前記冷却対象物を冷却するための冷却液の流路である冷却液流路を、前記ベース部と一緒に画定しているケース部と、
前記ベース部の前記内面の、前記冷却液流路に面する流路画定領域に設けられ、前記冷却液流路を流れる前記冷却液に前記冷却対象物の熱を伝えるヒートシンクと、
を備え、
前記内面の位置における前記冷却液流路の長さ方向に平行な仮想Ｙ軸と、前記内面に平行で且つ前記仮想Ｙ軸に交差する仮想Ｘ軸とを定義したとき、
前記ヒートシンクは、
各々前記仮想Ｘ軸の方向であるＸ軸方向に延在する複数のワイヤフィンが、前記仮想Ｙ軸の方向であるＹ軸方向に並んで構成されているワイヤフィン群、
を有し、
各々の前記ワイヤフィンは、
間隔を置いて前記Ｘ軸方向に並んでいる複数の接合部であって、各々前記内面の前記流路画定領域に接合されている複数の前記接合部と、
各々、前記Ｘ軸方向に隣り合う前記接合部をつないでいる複数のループ状部であって、各々を前記冷却液が通過する複数のループ状部と、
を有し、
前記ワイヤフィン群には、
前記Ｙ軸方向に隣り合って並ぶ複数の前記ワイヤフィンで構成される第１ワイヤフィン群であって、前記第１ワイヤフィン群を構成するいずれの前記ワイヤフィンの前記ループ状部も、前記流路画定領域の前記Ｘ軸方向の一端縁から他端縁に向かう向きであるＸ軸プラス向きに傾斜している第１ワイヤフィン群と、
前記Ｙ軸方向に隣り合って並ぶ複数の前記ワイヤフィンで構成される第２ワイヤフィン群であって、前記第２ワイヤフィン群を構成するいずれの前記ワイヤフィンの前記ループ状部も、前記流路画定領域の前記他端縁から前記一端縁に向かう向きであるＸ軸マイナス向きに傾斜している第２ワイヤフィン群と、
が含まれ、
前記第１ワイヤフィン群と前記第２ワイヤフィン群とは、前記Ｙ軸方向に隣り合って配置されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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