CN103477432B - 半导体模块冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能有效地冷却半导体元件的半导体模块用冷却器。该半导体模块用冷却器从外部向冷却介质套(2)提供冷却介质，并对半导体元件(13)进行冷却，所述半导体元件(13)设置于具有冷却片(11)的冷却器(1)的外表面。在冷却器中，从外部导入的冷却介质会在冷却介质扩散室(26)中扩散，然后越过冷却介质扩散壁(25)，并导入设置有冷却片(11)的冷却片冷却室(28)，从而对冷却片(11)进行冷却，并从冷却介质排出端口(21)排出到外部。

Description

半导体模块冷却器
技术领域
本发明涉及一种半导体模块冷却器，特别涉及一种将散热片一体形成于散热器的背面、且冷却介质在散热片之间流动以散发由半导体元件产生的热量的半导体模块冷却器，上述散热器与配置有多个半导体元件的绝缘基板相接合。
背景技术
半导体模块广泛地应用于功率转换装置，该功率转换装置一般用于例如混合动力汽车或电动汽车。构成用于节能的控制装置的半导体模块中，具有功率半导体元件以控制大电流。
在控制大电流时，由功率半导体元件产生的热量会趋于增加。特别是随着功率半导体元件的尺寸的减小或随着功率半导体元件的输出的增加，功率半导体元件会产生巨大的热量。因而，对具有多个功率半导体元件的半导体模块进行冷却十分重要。
一般而言，在半导体模块中采用液体冷却器(下文中称为“冷却器”)以提高半导体模块的冷却效率。在对冷却介质进行循环的液体冷却器中，为了提高制冷效率，采用以下多种方式：即，提高冷却介质的流动速度的方法；形成散热片(冷却体)以增加传热系数的方法；或增加形成散热片的材料的热传导率的方法等。
将冷却器与金属基底一体形成，以使得薄板形的散热片以均匀的密度配置在冷却介质的流路中，且将设置有产生热量的半导体芯片的绝缘基板与该金属基底相接合。对流路施加压力以使冷却介质流动。之后，由半导体芯片释放出的热量会通过具有较大的表面积的散热片并利用冷却介质来高效地散发。被半导体芯片所释放出的热量加热的冷却介质通过外部热交换器进行冷却，并利用泵来对冷却后的冷却介质进行加压，以使其返回设置有散热片的流路。
JP2001-308246A中揭示了一种冷却器。附图24、25、26中揭示了现有技术中的冷却器的结构。
在现有技术中，在散热器1001中形成有由较宽的冷却通道侧壁1004所包围的冷却通道1002。冷却水进口1003a及冷却水出口1003b形成在冷却通道1002的前端和后端。此外，开口部1005形成在冷却通道1002中的、与配置于散热器1001的两个半导体模块的散热基板1104相对的位置上。将以并排连接的方式配置于散热基板1104的多个散热片1105***到开口部1005，并将散热片1105浸入冷却通道1002。
将多个绝缘基板1103配置于散热基板1104，并将半导体元件1102或电路元件安装于绝缘基板1103。利用上盖1101来覆盖多个绝缘基板1103。此外，将密封部1109设置在散热器1001和散热基板1104之间以包围开口部1005。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2001-308246A
发明内容
本发明要解决的问题
在上述冷却器中，在流路的宽度方向的中央部，冷却介质流经冷却器的流速较高，而在流路的周边部，冷却介质流经冷却器的流速较低。因而，配置于流路的周边部的半导体元件1102的冷却程度低于配置于流路的宽度方向的中央部附近的半导体元件1102的冷却程度。
若在半导体元件之间存在温度差，则各半导体元件的输出电流会受限于具有最高温度的半导体元件的输出电流。因此，其他半导体元件的输出电流会受限于具有最高温度的半导体元件的输出电流，而且即使就温度而言可有较大量的输出电流流过半导体元件，也很难确保其他半导体元件具有足够的输出。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种半导体模块冷却器，该半导体模块冷却器能以简单的结构来降低配置在与冷却介质的流向相交的方向上的半导体元件之间的温度差。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，半导体模块冷却器中，从外部向冷却介质套提供冷却介质，并对一个或多个半导体元件进行冷却，所述半导体元件设置于所述半导体模块冷却器的外表面并通过散热器与所述冷却介质套进行热连接。所述冷却介质套包括：冷却片冷却室，该冷却片冷却室包括开口部并对冷却片进行冷却，所述开口部中***有所述冷却片，该冷却片形成于所述散热器的与连接有所述半导体元件的表面相反一侧的表面；冷却介质导入端口，从该冷却介质导入端口导入所述冷却介质；冷却介质扩散室，该冷却介质扩散室使从所述冷却介质导入端口导入的所述冷却介质进行扩散，并将所述冷却介质提供给所述冷却片冷却室；冷却介质扩散壁，该冷却介质扩散壁设置于所述冷却介质扩散室中并偏向于所述冷却片冷却室侧，且由所述冷却介质扩散室所扩散的所述冷却介质越过所述冷却介质扩散壁而被导入到所述冷却片冷却室中；冷却介质排出端口，经由该冷却介质排出端口将所述冷却介质排出到外部；以及冷却介质聚集室，该冷却介质聚集室设置于所述冷却片冷却室和所述冷却介质排出端口之间。
根据本发明的第二方面，所述冷却介质扩散壁的上端的高度高于或等于所述冷却介质导入端口的上端的高度。
根据本发明的第三方面，所述冷却介质扩散壁的面向所述冷却介质导入端口的面是倾斜面，该倾斜面从下部向其上部前倾。
根据本发明的第四方面，所述冷却介质扩散壁的上端的高度高于或等于所述冷却介质导入端口的上端的高度，所述冷却介质扩散壁的面向所述冷却介质导入端口的表面是倾斜面，该倾斜面从下部向其上部前倾。
根据本发明的第五方面，以从所述冷却介质导入端口向所述冷却介质扩散壁变宽的方式来形成所述冷却介质扩散室。
根据本发明的第六方面，所述冷却介质扩散室形成为从所述冷却介质导入端口向着所述冷却介质扩散壁变宽，所述冷却介质聚集室形成为从所述冷却介质排出端口向着所述冷却片冷却室变宽。
根据本发明的第七方面，在所述散热器上，在与所述冷却介质从所述冷却介质导入端口流向所述冷却介质排出端口的方向相交的方向上，配置有多个所述半导体元器件。
根据本发明的第八方面，所述冷却片是多个由平板构成的平板叶片、多个剖视时为圆形的圆形针、和多个剖视时为多边形的角形针中的任意一种。
根据本发明的第九方面，所述冷却片是多个圆形针或多个角形针的情况下，将所述针配置成锯齿状。
根据本发明的第十方面，在所述散热器和所述冷却介质套之间设置有至少包围所述开口部的密封构件。
本发明的效果
根据本发明的一个方面，冷却介质能均匀地流过冷却介质套的冷却片冷却室的宽度方向，该冷却片冷却室中***有形成在配置有半导体元件的散热器的背面的冷却片。当一个或多个半导体元件沿与冷却介质的流向相交的方向来配置在散热器上的情况下，能均匀地冷却各半导体元件。其结果是，产生热量的半导体元件之间的温度差会减小，且能确保任意半导体芯片都具有足够的输出电流。
附图说明
图1是表示本发明的冷却器的图。
图2是表示本发明的半导体模块的图。
图3是表示本发明的冷却片的一个示例的图。
图4是表示本发明的第一示例的冷却介质套的沿A-A＇线的剖视图。
图5是表示本发明的第一示例的冷却介质套的沿B-B＇线的剖视图。
图6是表示现有技术中冷却介质流入冷却片的流入状态的示意图。
图7是表示本发明中冷却介质流入冷却片的流入状态的示意图。
图8(a)是表示本发明的实施例2的冷却介质扩散壁的图，图8(b)是沿图5的C-C’线的剖视图。
图9是表示本发明中使用平板叶片时、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。
图10是表示本发明中并排设置圆形针时的冷却片结构的一个例子的图。
图11是表示本发明中使用并排设置的圆形针时、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。
图12是表示本发明中呈锯齿状配置圆形针时的冷却片结构的一个例子的图。
图13是表示图12中的冷却片的一个示例的图。
图14是表示本发明中使用呈锯齿状配置的圆形针时、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。
图15是表示本发明中并排设置角形针时的冷却片结构的一个例子的图。
图16是表示本发明中呈锯齿状配置角形针时的冷却片结构的一个例子的图。
图17是表示本发明中使用呈锯齿状配置的角形针时、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。
图18是表示本发明的一个实施方式的冷却介质沿冷却介质套的纵向流动的示意图。
图19是表示本发明的一个实施方式的冷却介质沿冷却介质套的横向流动时的冷却介质的流入位置、流出位置的示意图。
图20是表示本发明的一个实施方式的冷却介质沿冷却介质套的纵向流动时的冷却介质的流入位置、流出位置的示意图。
图21是表示在使用圆形针、角形针、及平板叶片时，冷却介质的流速与IGBT接合温度之间的关系的图。
图22是表示在使用圆形针、角形针、及平板叶片时，冷却介质的流速与压力损耗之间的关系的图。
图23是表示热阻抗、压力损耗的流速依赖性的图。
图24是表示现有技术的图。
图25是沿图24的线AA-AA’的剖面图。
图26是沿图24的线BB-BB’的剖面图。
附图标记
1 散热器
2 冷却介质套
3 冷却器
4 平滑电容器
11 平板叶片
12 续流二极管
13 IGBT元件
14 半导体电路(W相电路)
15 半导体电路(V相电路)
16 半导体电路(U相电路)
17，101 安装孔
18.102，103 圆形针
19 角形针
21 冷却介质排出端口
22 冷却介质进口
23 O形环
24 冷却介质导入端口
25 冷却介质扩散壁
26 冷却介质扩散室
27 冷却介质聚集室
28 冷却片冷却室
29 电路基板
100，201，202 冷却介质的流动方向
200 半导体模块
203 冷却介质导入端口的中央
204 冷却介质的流动路径
205 冷却介质扩散壁的倾斜面
206 冷却介质扩散室的底面的倾斜面
具体实施方式
图1是表示本发明的半导体模块冷却器的外观和内部结构的图。图1(b)表示半导体模块冷却器3的外观。图1(a)表示本发明的散热器1、及安装于散热器1的半导体电路(14、15、及16)。此处，举出IGBT(绝缘栅双极晶体管)模块作为半导体电路的一个示例。图1(c)表示本发明的冷却介质套(水套)2。图1(d)是表示本发明的冷却介质套(水套)2的冷却介质导入端口的图。
此处，半导体电路14是W相用电路，半导体电路15是V相用电路，半导体电路16是U相用电路，从而形成三相逆变器。如图1(a)所示，在作为W相用电路的半导体电路14中，在安装于散热器1的绝缘基板上装载有：构成上臂的作为半导体元件的IGBT元件13、和与该IGBT元件13反向并联连接的续流二极管12；及构成下臂的IGBT元件13、和与该IGBT元件13反向并联连接的续流二极管12。作为V相用电路的半导体电路15和作为U相用电路的半导体电路16具有与作为W相用电路的半导体电路14相同的结构。
冷却介质套(水套)2具有扁平的长方体形状。
图2是表示使用本发明的半导体模块冷却器3来构成半导体模块200的例子的图。半导体模块200的一个例子是IGBT模块。在安装有电路基板29的IGBT模块的侧方，设置有平滑电容器4。
图3是表示本发明的平板叶片的一个示例的图。图3是从图1的散热器1的背面进行观察时的图。在图3中，平板叶片11沿与方向100相垂直的方向并排设置在散热器1的背面，上述方向100是冷却介质的流动方向。
图4是沿图1的线A-A’的剖面图。图5是沿图1的线B-B’的剖面图。使用图4和图5来说明本发明的半导体模块冷却器3。在冷却介质套2中，在一长边侧的中央部的底面形成有冷却介质进口22。对于冷却介质，例如从冷却介质进口22导入且由箭头201表示的冷却水，会如箭头202所示那样从冷却介质排出端口21排出，上述冷却介质排出端口21形成在冷却介质套2的另一长边侧的中央部的底面。
在冷却介质导入端口24、与配置有平板叶片11的长方体形状的冷却片冷却室28的冷却介质流入端之间设置有空间。将上述空间称为冷却介质扩散室26。在冷却介质扩散室26中以偏向于冷却片冷却室28的方式设置作为堤岸的冷却介质扩散壁25。该空间设置于冷却片冷却室28的冷却介质流出端与冷却介质排出端口21之间。将上述空间称为冷却介质聚集室27。
从冷却介质进口22导入的冷却介质会从冷却介质导入端口24流向冷却介质扩散室26，并流经设置于冷却片冷却室28中的平板叶片11，而到达冷却介质聚集室27，从而通过冷却介质排出端口21从冷却介质出口排出。在该过程中，平板叶片11由冷却介质进行冷却且安装于散热器1的半导体电路14～16会被冷却。此处，冷却介质扩散室26、冷却介质聚集室27、及冷却片冷却室28的面向散热器1的上表面形成开口部30。在将平板叶片11***冷却片冷却室28的状态下，利用散热器1来闭塞该开口部30。将固定螺钉***到设置于散热器1的安装孔17中，并将固定螺钉与形成于冷却介质套2的螺母相咬合并进行旋紧，以使散热器1固定到冷却介质套2。
利用冷却介质扩散室26与冷却介质扩散壁25之间的协同作用，使得冷却介质相对于沿垂直于冷却介质流动方向的方向而设置的平板叶片11均匀地流过。在未设置冷却介质扩散壁25的情况下，如图6所示，从冷却介质导入端口24排放出的大量的冷却介质会如箭头204所示那样流向设置于冷却介质导入端口24的正前方的中央的平板叶片11，特别会流向平板叶片11的下部，而小部分冷却介质会流向远离冷却介质导入端口24的平板叶片11。此外，还有小部分冷却介质会流向平板叶片11的上部，即，散热器1的附近。其结果是，冷却效率降低。此外，远离冷却介质导入端口24的平板叶片11的冷却效率低于设置在冷却介质导入端口24附近的平板叶片11的冷却效率。其结果是，无法充分冷却半导体电路14～16，因而会导致安装于散热器1的多个半导体电路14～16间的冷却效率具有较大的偏差。
如图7的箭头204所示，在设置有冷却介质扩散壁25的情况下，从冷却介质导入端口24流入的冷却介质会被冷却介质扩散壁25所阻挡，因而会在冷却介质扩散室26的宽度方向上的左侧和右侧上进行大范围地扩散，并越过冷却介质扩散壁25而流入平板叶片11的上部，即，平板叶片11间的靠近散热器1的间隙。在形成流路时，冷却介质会均匀地流过进入口的宽度方向上的中央部及周边部。
如图4所示，冷却介质扩散壁25的高度H可以等于或大于冷却介质导入端口24的上端(H≥0)。冷却介质扩散室26的水平截面形状可以为长方形。但是，如图5所示，在以从冷却介质导入端口24向着冷却介质扩散壁25变宽的方式来形成冷却介质扩散室26时，能使从冷却介质导入端口24流入的冷却介质高效地在垂直于流动方向的左右方向上扩散。即，在如图5所示那样形成冷却介质扩散室26以使得形成冷却介质扩散室26的侧壁相对于冷却介质的流动方向的倾斜角θin小于或等于90°时，冷却介质均匀地流动。更具体而言，在60°≤θin≤80°的范围时，冷却介质平滑地扩散，有助于提高冷却性能。
如图8(b)所示，冷却介质扩散室26的垂直截面结构是在底部形成有梯形的斜面206。在这种情况下，冷却介质能平滑地流过，从而有助于冷却介质均匀地流动，并使半导体芯片的温度均匀。即，如图8(b)所示那样，在冷却介质扩散室26的截面形状为倒梯形时，冷却介质能平滑地流动，因而有助于冷却介质均匀地流动，并使半导体芯片的温度均匀。
另外，对于冷却介质扩散壁25的面向冷却介质扩散室26的表面、即冷却介质扩散壁25的面向冷却介质导入端口24的表面，可以是如图4所示的垂直面。但是，如图8(a)的冷却介质扩散壁25的倾斜面205所示，冷却介质扩散壁25的表面可以是一个倾斜面，该倾斜面从下部向其上部前倾。在这种情况下，冷却介质能均匀地流动，因而有助于使半导体芯片的温度均匀。相对于垂直方向的倾斜角可在60°到80°的范围内。
对于冷却介质聚集室27，与冷却介质扩散室26相同，冷却介质聚集室27的水平截面形状可以是长方形。但是，如图5所示，在以从冷却介质排出端口21向着冷却介质的流动方向上的平板叶片11的端部变宽的方式，来形成冷却介质聚集室27时，冷却介质能平滑地流动，因而有助于冷却介质均匀地流动，并使半导体芯片的温度均匀。具体而言，将形成冷却介质聚集室27的侧壁相对于冷却介质的流动方向的倾斜角θout设置为60°≤θout≤80°。在这种情况下，冷却介质能均匀地流动，因而有助于提高冷却性能。
对于作为一个示例所制造的冷却器的尺寸，如图4所示，对于冷却介质导入端口24，Din=13mm，D=13mm。对于冷却介质扩散壁25的高度与冷却介质导入端口24的上端之间的关系，H=4.5mm。冷却介质导入端口24的垂直方向上的中央位置与冷却片冷却室28的底面之差SS为SS=3mm。平板叶片11的下端与冷却片冷却室28的底面之间的间隔S为S=0.5mm。冷却介质排出端口21的直径Dout是Dout=13mm。平板叶片的高度Hf是Hf=10mm。
在本发明中，冷却介质在垂直于冷却介质的流动方向的方向上均匀地流动。优选如图1所示，将要冷却的半导体电路14～16沿着与冷却介质的流路相交的方向设置在散热器1上，特别是沿着与冷却介质的流路正交的方向设置在散热器1上，以使得均匀地提高半导体电路14～16的冷却效果。
在散热器1与冷却介质套2之间，将作为密封构件的O形环23沿着开口部30设置在开口部30的外部，以包围冷却介质套2中的冷却介质的流路。在这种情况下，密封构件并不限于O形环23，也可以使用其他密封构件，例如封装。
图9表示采用平板叶片11的结构中的冷却介质的流动的模拟结果。冷却介质均匀地流过中央的平板叶片11和周边的平板叶片11。基于采用上述结构的半导体元件的温度分布的模拟结果可知，半导体电路14～16的每个IGBT元件13都具有较低的低温及均匀的温度分布。采用具有高热传导性的金属材料，例如铜或铝来构成散热器1和冷却介质套2。
在上述实施方式中，将平板叶片11用作散热器1中的叶片。但是，如图11所示，也能并排设置具有圆形截面的圆形针18，或如图15所示，也能并排设置具有长方形截面的角形针19。在此情况下，能获得与上述相同的作用和效果。
图12表示呈锯齿状配置圆形针18时的冷却片结构。在图12、图15、及图16中，箭头100表示冷却介质的流动方向，参考标记101表示安装孔。图16表示呈锯齿状配置角形针19时的冷却片结构。在使用上述附图中的冷却片时，能获得与本发明的上述效果相同的效果。在这种情况下，对于圆形针18的设置密度，如图13所示那样从前侧(冷却介质导入侧)进行观察时，将后排的圆形针以未隔开间隔的方式设置在前排的圆形针18之间来进行排列时，其冷却效率高于在前排与后排的圆形针18a之间隔开有间隔的方式来进行排列时的冷却效率。在图13中，实线表示在前排的针，点线表示下一排的针。即使与平板叶片11相比，冷却介质扩散壁25的高度较低，利用上述针也能获得与上述相同的效果。
在使用圆形针18的示例中，圆形针18的直径是2mm，圆形针18的高度是10mm，圆形针18之间的间距是1mm。
在使用角形针19的示例中，角形针19的一边长度是2mm，角形针19的高度是10mm，角形针19之间的间距是1mm。
图11是表示在如图10所示那样并排设置圆形针18时的冷却片结构中的、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。图14是表示在呈锯齿状配置圆形针18时的本发明中的、冷却介质的流动的模拟结果的示意图。该模拟结果表示冷却介质会均匀地流过中央的冷却片和周边的冷却片。对于上述结构，对半导体芯片的温度分布进行了模拟及测量。如表1所示，模拟结果证实半导体电路14～16中的每个IGBT元件13都具有较低的温度和均匀的温度分布。
同样地，对于图17所示的呈锯齿状设置的角形针19，也能获得相同的效果。在这种情况下，与圆形针18的设置相同，在角形针19之间未设置间隔的情况下，其冷却效率要高于在角形针19之间设置间隔时的冷却效率。此外，即使冷却介质扩散壁25的高度较低，上述结构也与上述平板叶片11同样地能获得与上述相同的效果。
对于冷却片，即平板叶片11、圆形针18、及角形针19，对半导体电路中具有IGBT芯片的示例来测量相对于冷却介质的流速的IGBT接合温度、及相对于流速的压力损耗。图21和图22示出了测量结果。对于圆形针冷却片，最高芯片温度是141.6℃，对于角形针冷却片，最高芯片温度是136.0℃。对于圆形针冷却片，压力损耗是4.8kPa，对于角形针冷却片，压力损耗是6.0kPa。由于圆形针冷却片的体积密度较小，因而圆形针冷却片的压力损耗较小。相反地，由于角形针冷却片的表面积较大，因而角形针冷却片的芯片温度较低，但是由于角形针冷却片的体积密度较大，因而角形针冷却片的压力损耗较大。测量结果证实按照圆形针18、角形针19、平板叶片11的顺序，冷却性能依次提高。
为了确认由模拟所预测的冷却性能的可信度，使用实际装置来对角形针19检测芯片温度的上升。采用以下测量条件，以与模拟条件相匹配。
总损耗：IGBT：258W和FWD：31W；
冷却介质：LLC50%；
流速：5～15/min；以及
冷却介质的温度：65℃
在流速为10L/min的情况下，与角形针19的模拟结果进行比较。将比较结果示于表1。在表1中，A～F对应于图1(a)中从左上方到右下方设置的IGBT元件13。已确认各相的最大误差是2%左右，且模拟值与测量值大致相等。基于测量结果来计算热阻抗，热阻抗为0.27K/W(IGBT平均值)。一边改变流速一边进行测量，测量结果证实热阻抗取决于流速。图23是表示在流速为5L/min～15L/min时的热阻抗、压力损耗的流速依赖性的图(测量值)。若比较5L/min和15L/min，可知IGBT和FWD的热阻抗在流速为15L/min时比其在流速为5L/min时要低10%左右。因而，可认为随着流速的增加，散热性能得到提高。
[表1]
表1：芯片温度的模拟值和测量值
样品 A B C D E F
测量值(℃) 133.6 137.6 138.4 139.1 136.6 137.7
模拟值 136.7 137.4 137.1 137.6 136.9 136.9
误差(%) 2.3 0.1 0.9 1.1 0.2 0.6
在上述说明的实施方式中，在冷却介质套2的横向上形成冷却介质的流路。但是，如图18所示，也可在冷却介质套2的纵向上形成冷却介质进口22、冷却介质扩散室26、冷却介质扩散壁25、冷却片冷却室28、冷却介质聚集室27、及冷却介质排出端口21，并可将冷却介质的流路形成在冷却介质套2的纵向上。在这种情况下，能获得与将冷却介质的流路形成在冷却介质套2的横向上时相同的效果。
在将半导体模块，例如IGBT模块用于汽车时，采用平滑电容器4。通常，如图2所示，将平滑电容器4沿纵向设置在IGBT模块的侧面。因而，对冷却介质相对于半导体模块冷却器3的导入及排出方向有一定的限制，即，对冷却介质进口和冷却介质出口的安装有一定限制。
图19(a)和图19(b)说明在将冷却介质的流路形成在横向方向上时、冷却介质进口和冷却介质出口的设置方式。即，图19(a)中所示的冷却介质进口和冷却介质出口的设置方式与图2中所示的设置方式在左右方向上相反。在这种情况下，将平滑电容器4设置在冷却介质出口侧。图19(b)中的结构与图19(a)中的结构的不同之处在于，冷却介质进口形成在冷却介质套2的右侧表面上。在这种情况下，将平滑电容器4设置在冷却介质出口侧。
图20示出了将冷却介质的流路形成在冷却介质套2的纵向上时、冷却介质进口和冷却介质出口的设置方式。即，在图20(a)所示的结构中，冷却介质进口设置在冷却介质套2的纵向的一端，冷却介质出口设置在另一端，平滑电容器4设置在冷却介质套2的横向上的左侧端部。图20(b)所示的结构与图20(a)所示的结构的不同之处在于，冷却介质出口设置在下表面。图20(c)所示的结构与图20(a)所示的结构的不同之处在于，冷却介质进口设置在下表面。图20(d)所示的结构与图20(a)所示的结构的不同之处在于，冷却介质进口和冷却介质出口都设置在下表面。
本发明能应用于任意冷却介质进口、冷却介质出口的配置方式。在此情况下，能获得与上述实施方式相同的效果。在附图中，双重圆表示冷却介质从纸面的下侧流向上侧。在附图中，在圆中带有x的标记表示冷却介质从纸面的上侧流向下侧。箭头表示冷却介质的流动方向。
在上述实施方式中，在散热器1中设置有三个半导体电路14～16，但本发明并不限于此。能将一个或一个以上的半导体电路设置于散热器1。
在上述实施方式中，将冷却水用作冷却介质，将水套用于冷却介质套2。但是，除了冷却水之外，也能将例如防冻液的冷却液体、或例如冷却空气的冷却气体用作冷却介质。
在上述实施方式中，作为冷却片的角形针19具有长方形截面，但是本发明并不限于此。也能采用具有多边形截面，例如三角形或六边形截面的角形针。
在上述实施方式中，由冷却介质套2的冷却介质扩散室26、冷却片冷却室28、冷却介质聚集室27的上表面形成开口部30，但是本发明并不限于此。也能仅由冷却片冷却室28形成开口部。
工业中的实用性
根据本发明，在冷却介质套的冷却介质扩散室的冷却片附近设置冷却介质扩散壁。因而，能以简单的结构来提供一种能减小沿着与冷却介质的流向相交的方向而设置的半导体芯片之间的温度差的半导体模块冷却器。

Claims (8)

1.一种半导体模块冷却器，其特征在于，包括：
散热器，该散热器的一侧表面上安装有一个或多个半导体元件，相反一侧的表面上配置有平板叶片；以及冷却介质套，该冷却介质套通过所述散热器与所述一个或多个半导体元件进行热连接，利用从外部提供的冷却介质对所述平板叶片进行冷却，从而对所述一个或多个半导体元件进行冷却，
所述冷却介质套包括：
冷却片冷却室，该冷却片冷却室包括***有冷却片的开口部冷却介质导入端口，从该冷却介质导入端口导入所述冷却介质；
冷却介质扩散室，该冷却介质扩散室设置于所述冷却介质导入端口和所述冷却片冷却室之间，使从所述冷却介质导入端口导入的所述冷却介质进行扩散，并将所述冷却介质提供给所述冷却片冷却室；
冷却介质扩散壁，该冷却介质扩散壁设置于所述冷却介质扩散室中并偏向于所述冷却片冷却室侧，且由所述冷却介质扩散室在宽度方向上向左侧和右侧大范围地扩散的所述冷却介质越过所述冷却介质扩散壁而被导入到所述冷却片冷却室中；
冷却介质排出端口，经由该冷却介质排出端口将所述冷却介质排出到外部；以及
冷却介质聚集室，该冷却介质聚集室设置于所述冷却片冷却室和所述冷却介质排出端口之间，
所述冷却介质扩散壁的面向所述冷却介质导入端口的表面是倾斜面，该倾斜面从下部向其上部前倾。
2.一种半导体模块冷却器，其特征在于，包括：
散热器，该散热器的一侧表面上安装有一个或多个半导体元件，相反一侧的表面上配置有平板叶片；以及冷却介质套，该冷却介质套通过所述散热器与所述一个或多个半导体元件进行热连接，利用从外部提供的冷却介质对所述平板叶片进行冷却，从而对所述一个或多个半导体元件进行冷却，
所述冷却介质套包括：
冷却片冷却室，该冷却片冷却室包括***有冷却片的开口部冷却介质导入端口，从该冷却介质导入端口导入所述冷却介质；
冷却介质扩散室，该冷却介质扩散室设置于所述冷却介质导入端口和所述冷却片冷却室之间，使从所述冷却介质导入端口导入的所述冷却介质进行扩散，并将所述冷却介质提供给所述冷却片冷却室；
冷却介质扩散壁，该冷却介质扩散壁设置于所述冷却介质扩散室中并偏向于所述冷却片冷却室侧，且由所述冷却介质扩散室在宽度方向上向左侧和右侧大范围地扩散的所述冷却介质越过所述冷却介质扩散壁而被导入到所述冷却片冷却室中；
冷却介质排出端口，经由该冷却介质排出端口将所述冷却介质排出到外部；以及
冷却介质聚集室，该冷却介质聚集室设置于所述冷却片冷却室和所述冷却介质排出端口之间，
所述冷却介质扩散壁的上端的高度高于或等于所述冷却介质导入端口的上端的高度，
所述冷却介质扩散壁的面向所述冷却介质导入端口的表面是倾斜面，该倾斜面从下部向其上部前倾。
3.如权利要求1或2所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
所述冷却介质扩散室形成为从所述冷却介质导入端口向着所述冷却介质扩散壁变宽。
4.如权利要求1或2所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
所述冷却介质扩散室形成为从所述冷却介质导入端口向着所述冷却介质扩散壁变宽，
所述冷却介质聚集室形成为从所述冷却介质排出端口向着所述冷却片冷却室变宽。
5.如权利要求1或2所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
在所述散热器上，在与所述冷却介质从所述冷却介质导入端口流向所述冷却介质排出端口的方向正交的方向上，配置有多个所述半导体元件。
6.如权利要求1或2所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
所述冷却片是包括多个平板叶片、多个剖视时为圆形的圆形针、和多个剖视时为多边形的角形针中的任意一种。
7.如权利要求6所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
在所述冷却片是多个圆形针或多个角形针时，将所述针配置成锯齿状。
8.如权利要求1或2所述的半导体模块冷却器，其特征在于，
在所述散热器和所述冷却介质套之间设置有至少包围所述开口部的密封构件。
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