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公開番号2025145581
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045842
出願日2024-03-22
発明の名称冷却器及び半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01L 23/473 20060101AFI20250926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷却器の冷却性能を向上させる。
【解決手段】冷却器(1)は、冷媒の流路(190)における第1の面(102)を形成する天板部(100)と、冷媒の流路における第1の面と対向する第2の面(123)を形成する底板部(121)と、冷媒の流路内に配置され第1の面から第2の面に向かう方向に突出した複数の突起部(110)と、冷媒の流路における第1の面及び第2の面と接続し複数の突起部を囲む壁面(124～127)を形成する枠部(122)と、複数の突起部のうちの冷媒の流路における冷媒の流通方向(X方向)に所定の距離だけ離間した第1の突起部と第2の突起部との間に第2の面から第1の面に向かう方向に突出した壁部(140)とを備える。壁部は、第2の面の平面視において冷媒の流通方向と直交する流路幅方向(Y方向)の端に位置する一対の壁面のそれぞれと接続しており、流路幅方向でみたときに第1の面から離間した区間を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒の流路における第１の面を形成する天板部と、
前記冷媒の流路における前記第１の面と対向する第２の面を形成する底板部と、
前記冷媒の流路内に配置され前記第１の面から前記第２の面に向かう方向に突出した複数の突起部と、
前記冷媒の流路における前記第１の面及び前記第２の面と接続し前記複数の突起部を囲む壁面を形成する枠部と、
前記複数の突起部のうちの前記冷媒の流路における前記冷媒の流通方向に所定の距離だけ離間した第１の突起部と第２の突起部との間に、前記第２の面から前記第１の面に向かう方向に突出した壁部と、を備え、
前記壁部は、
前記第２の面の平面視において前記冷媒の流通方向と直交する流路幅方向の端に位置する一対の壁面のそれぞれと接続しており、
前記流路幅方向でみたときに前記第１の面から離間した区間を有する、
冷却器。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記壁部は、前記冷媒の流路における前記第１の突起部を含む複数の突起部が配置された第１の領域と前記第２の突起部を含む複数の突起部が配置された第２の領域との間の前記突起部が配置されていない領域に設けられる、請求項1に記載の冷却器。
【請求項３】
前記複数の突起部は、前記第２の面から離間している、請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記壁部の前記第２の面からの高さが、前記壁部の位置における前記第２の面から前記第１の面までの冷媒の流路の高さの２０％から９０％の範囲内である、請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
前記壁部は、前記流路幅方向でみた前記第２の面からの高さが変動する、請求項１に記載の冷却器。
【請求項６】
前記壁部は、前記天板部における前記第１の面の裏面である第３の面の平面視で前記第３の面に配置される発熱体の前記流路幅方向の両端と実質的に同じ位置を両端とする区間の高さが、その区間と隣り合う区間の高さよりも低くなるように変動する、請求項５に記載の冷却器。
【請求項７】
前記発熱体の前記流路幅方向の両端と実質的に同じ位置を両端とする前記区間の高さは、前記流路幅方向に沿ってＶ字形に変動する、請求項６に記載の冷却器。
【請求項８】
前記壁部は、前記天板部における前記第１の面の裏面である第３の面の平面視で前記第３の面に配置される発熱体の前記流路幅方向の両端と実質的に同じ位置を両端とする区間の下流側の壁面から上流側の壁面までの厚さが、その区間と隣り合う区間の厚さの２５％から１００％の範囲内である、請求項１に記載の冷却器。
【請求項９】
前記壁部は、
発熱体の前記流路幅方向の両端と実質的に同じ位置を両端とする前記区間の前記厚さが前記隣り合う区間の前記厚さよりも小さくなるように変動し、かつ
前記区間の前記第２の面からの高さが前記隣り合う区間の高さよりも低くなるように変動する、
請求項８に記載の冷却器。
【請求項１０】
前記天板部は、前記第１の面の平面視での平面形状が長方形であり、前記冷媒の流通方向は、前記天板部の長手方向である、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】
本発明は、冷却器及び半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の電子部品を冷却する冷却器には、冷媒を流通させる冷媒流路が設けられたものがある。この種の冷却器には、冷媒流路の流路幅を絞った絞り部を部分的に設けることで絞り部の下流側での冷却効率を向上させるものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１８２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の冷却器では、冷媒流路における電子部品が配置された面からの距離が近い部分を流れる冷媒の温度上昇により、冷媒流路の下流での冷却効率が低下する。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、冷却器の冷却性能を向上させることを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の冷却器は、冷媒の流路における第１の面を形成する天板部と、前記冷媒の流路における前記第１の面と対向する第２の面を形成する底板部と、前記冷媒の流路内に配置され前記第１の面から前記第２の面に向かう方向に突出した複数の突起部と、前記冷媒の流路における前記第１の面及び前記第２の面と接続し前記複数の突起部を囲む壁面を形成する枠部と、前記複数の突起部のうちの前記冷媒の流路における前記冷媒の流通方向に所定の距離だけ離間した第１の突起部と第２の突起部との間に、前記第２の面から前記第１の面に向かう方向に突出した壁部と、を備える。前記壁部は、前記第２の面の平面視において前記冷媒の流通方向と直交する流路幅方向の端に位置する一対の壁面のそれぞれと接続しており、前記流路幅方向で見たときに前記第１の面から離間した区間を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却器の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施の形態に係る冷却器の外観構成例を説明する斜視図である。
冷却器の一部分を省略した平面図である。
図２のＡ－Ａ’線で切断した冷却器の側面断面図である。
図２のＢ－Ｂ’線で切断した冷却器の側面断面図である。
冷却器の壁部の形状を補足する図である。
壁部の周囲における冷媒の流れを説明する部分断面図である。
壁部の周囲における冷媒の流れを説明する部分平面図である。
壁部の高さと冷却性能との関係を説明するグラフである。
切り欠き区間の深さと冷却性能との関係を説明するグラフである。
第２の実施の形態に係る冷却器における壁部の形状を例示する部分平面図である。
壁部の切り欠き区間の長さと冷却性能との関係を説明するグラフである。
壁部に設ける切り欠き区間の形状の変形例を説明する斜視図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、壁部の高さの変形例を説明する部分断面図である。
壁部の上流側の壁面の形状の変形例を説明する部分平面図である。
壁部を設ける方法の変形例を説明する部分側面断面図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、冷却器の構成の変形例を説明する側面断面図である。
実施の形態に係る冷却器を取り付けた半導体モジュールの構成例を示す平面図である。
半導体モジュールに形成される例示的な電力変換回路の等価回路図である。
冷却器の壁部の配置の例を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、例示する冷却器等における平面や方向を定義する目的で示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の矢印（正負）の方向と関連付ける場合には、「正側」又は「負側」が付される。
【００１０】
本明細書では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。本明細書において、「上」や「上方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向正側であることを意図し、「下」や「下方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向負側であることを意図する。例えば、「部材Ａの上に部材Ｂが配置される」と記載されるとき、部材Ｂは、部材ＡからみてＺ方向正側に配置される。また、「部材Ａの上面」と記載されるとき、その面は、部材ＡにおけるＺ方向正側の端に位置し、Ｚ方向正側を向いた面である。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、冷却器の取付姿勢等によっては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、冷却器における配線板及び半導体素子が配置される面は、本明細書では冷却器の上面と呼ぶが、これに限らず、冷却器の下面、側面等と呼ばれてもよい。本明細書では、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を冷媒の流路と関連付けた方向として表現することがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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