JP2009021404A - Cooling device for electronic component, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の冷却装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component cooling apparatus and a method for manufacturing the same.
両面から発熱する電子部品を、冷媒が流れる冷却チューブで挟み込むことで、電子部品を両面から冷却する冷却装置がある(例えば、特許文献1、2参照)。
There is a cooling device that cools an electronic component from both sides by sandwiching an electronic component that generates heat from both sides with a cooling tube through which a refrigerant flows (see, for example,
このような冷却装置では、冷却チューブと電子部品との間の接触熱抵抗を低減することが求められる。そこで、従来では、特許文献2に記載されているように、冷却チューブおよび電子部品を一対のプレートで狭持し、この一対のプレートとボルトとを利用して冷却チューブと電子部品とを押さえつけたり、板バネを利用して冷却チューブと電子部品とを押さえつけたりして、両者を密着させる方法が提案されている。
しかし、上記した従来の方法のように、ボルトの締め付けトルクや、板バネの弾性力を利用して、冷却チューブと電子部品とを押さえつけて、両者を密着させる方法では、冷却チューブと電子部品との間の面圧を均一にするための作業や工夫が必要となり、冷却装置の製造に手間がかかる。 However, as in the conventional method described above, by using the tightening torque of the bolt and the elastic force of the leaf spring to press the cooling tube and the electronic component together, the cooling tube and the electronic component are Therefore, it is necessary to work and devise in order to make the surface pressure between them uniform, and it takes time to manufacture the cooling device.
すなわち、一対のプレートとボルトとを利用して冷却チューブと電子部品とを押さえつける方法では、冷却チューブと電子部品との間の面圧が均一となるように、ボルトの締め付けを調整する作業が必要となる。 That is, in the method of pressing the cooling tube and the electronic component using a pair of plates and bolts, it is necessary to adjust the tightening of the bolt so that the surface pressure between the cooling tube and the electronic component is uniform. It becomes.
また、板バネを利用して冷却チューブと電子部品とを押さえつける方法では、特許文献2に記載されているように、平板状のプレートを介して、冷却チューブと電子部品とを押さえつけるようにしても、冷却チューブと電子部品との接触面のうち、板バネがプレートに接する部位を投射した領域での圧力が、他の領域よりも高くなるという面圧分布が生じてしまう。このため、面圧分布を均一とするための工夫が必要となる。
Further, in the method of pressing the cooling tube and the electronic component using the leaf spring, as described in
本発明は、上記点に鑑み、従来よりも容易に、冷却チューブと電子部品との間にかかる面圧を均一にできる冷却装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the cooling device which can make the surface pressure applied between a cooling tube and an electronic component uniform more easily than the past, and its manufacturing method in view of the said point.
上記目的を達成するため、本発明は、冷却チューブと電子部品の積層方向での冷却ユニット(3)の線膨張率と縦弾性係数との積が、ケース(2)の線膨張率と縦弾性係数との積よりも大きいという関係を有するように、所定の線膨張率および縦弾性係数を有する材料で構成された冷却ユニット(3)およびケース(2)を用意し、電子部品(10)の使用環境温度よりも低い温度雰囲気下で、一対の冷却チューブ(21)の間に電子部品を配置して冷却ユニット(3)を組付けた後、冷却ユニット(3)をケース(2)に収容し、電子部品(10)の使用環境温度で、冷却ユニット(3)がケース(2)によって狭持された状態とすることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the product of the linear expansion coefficient and the longitudinal elastic modulus of the cooling unit (3) in the stacking direction of the cooling tube and the electronic component is the linear expansion coefficient and the longitudinal elasticity of the case (2). A cooling unit (3) and a case (2) made of a material having a predetermined linear expansion coefficient and longitudinal elastic modulus so as to have a relationship of greater than the product with the coefficient are prepared, and the electronic component (10) An electronic component is placed between the pair of cooling tubes (21) and the cooling unit (3) is assembled in a temperature atmosphere lower than the operating environment temperature, and then the cooling unit (3) is accommodated in the case (2). The cooling unit (3) is sandwiched between the cases (2) at the usage environment temperature of the electronic component (10).
このようにして製造された冷却装置は、組付け時の温度よりも高い温度、すなわち、電子部品(10)の使用環境温度時および電子部品(10)の発熱時では、冷却チューブと電子部品の積層方向において、冷却ユニットが膨張することによって、冷却ユニットがケースによって加圧されるので、電子部品と冷却チューブとを密着させることができる。 The cooling device manufactured in this way has a temperature higher than the temperature at the time of assembly, that is, at the usage environment temperature of the electronic component (10) and the heat generation of the electronic component (10). When the cooling unit expands in the stacking direction, the cooling unit is pressurized by the case, so that the electronic component and the cooling tube can be brought into close contact with each other.
そして、本発明によれば、冷却ユニット自身の膨張による力で冷却ユニットを加圧することとなるので、冷却チューブと電子部品との間にかかる面圧を均一にできる。また、本発明によれば、電子部品の発熱量が多いほど、電子部品と冷却チューブとの間に大きな密着力が働くこととなるので、両者の密着性を高めることができ、高い冷却性能が得られる。 And according to this invention, since a cooling unit will be pressurized with the force by expansion | swelling of cooling unit itself, the surface pressure concerning a cooling tube and an electronic component can be made uniform. In addition, according to the present invention, the greater the amount of heat generated by the electronic component, the greater the adhesion between the electronic component and the cooling tube, so that the adhesion between the two can be improved and high cooling performance is achieved. can get.
本発明において、電子部品(10)の使用環境温度よりも低い温度とは、例えば、−30℃よりも低く電子部品が耐えられる温度である。 In the present invention, the temperature lower than the use environment temperature of the electronic component (10) is, for example, a temperature lower than −30 ° C. and the electronic component can withstand.
また、本発明においては、例えば、電子部品と冷却チューブとの間に、ゴム部材(30)を介在させることが好ましい。柔軟性のあるゴム部材を電子部品と冷却チューブとの間に介在させることで、冷却ユニットの膨張によるケースからの加圧力が過剰な場合に、この加圧力を緩和させることができるからである。 Moreover, in this invention, it is preferable to interpose a rubber member (30) between an electronic component and a cooling tube, for example. This is because by interposing a flexible rubber member between the electronic component and the cooling tube, when the applied pressure from the case due to expansion of the cooling unit is excessive, the applied pressure can be relaxed.
また、本発明においては、例えば、積層方向での冷却ユニット(3)とケース(2)との間に、温度の上昇と共に積層方向に膨張する部材(51、52)、もしくは、温度の上昇と共に積層方向で形状が変化する部材(53)を配置してもよい。 Further, in the present invention, for example, between the cooling unit (3) and the case (2) in the stacking direction, members (51, 52) that expand in the stacking direction as the temperature rises, or as the temperature rises A member (53) whose shape changes in the stacking direction may be disposed.
これにより、冷却ユニットとケースとの間に配置した部材が、積層方向に膨張もしくは変形することで、冷却ユニットにかかるケースからの加圧力を大きくでき、発熱時における電子部品と冷却チューブとの密着性をより高められ、接触熱抵抗をより低減できる。 As a result, the member placed between the cooling unit and the case expands or deforms in the stacking direction, so that the pressure applied to the cooling unit from the case can be increased, and the electronic component and the cooling tube are in close contact during heat generation. The contact resistance can be further improved and the contact thermal resistance can be further reduced.
また、本発明においては、例えば、冷却ユニット(3)をケース(2)に収納した後、電子部品(10)の使用環境温度よりも低い温度下で、ケースに設けた加圧手段(2a、61)を用いて、ケース(2)から冷却ユニット(3)に対して圧縮力を作用させて、冷却ユニット(3)を積層方向に加圧しても良い。 In the present invention, for example, after the cooling unit (3) is housed in the case (2), the pressurizing means (2a, 2) provided in the case at a temperature lower than the use environment temperature of the electronic component (10). 61) may be used to pressurize the cooling unit (3) in the stacking direction by applying a compressive force from the case (2) to the cooling unit (3).
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本実施形態は、電子部品としてのHEV(ハイブリッド車)用インバータを構成する半導体モジュールの冷却装置に、本発明を適用した例である。図1に、本発明の第1実施形態における電子部品の冷却装置の平面図を示す。また、図2に、図1中のA−A線矢視方向断面図を示す。
(First embodiment)
This embodiment is an example in which the present invention is applied to a cooling device for a semiconductor module that constitutes an HEV (hybrid vehicle) inverter as an electronic component. In FIG. 1, the top view of the cooling device of the electronic component in 1st Embodiment of this invention is shown. FIG. 2 shows a cross-sectional view in the direction of arrows AA in FIG.
図1に示すように、本実施形態における電子部品の冷却装置1は、ケース2の内部に、電子部品の冷却ユニット3が収容された構成であり、この冷却ユニット3は、電子部品10と、電子部品10を冷却する冷却器20とによって構成されている。
As shown in FIG. 1, an electronic
冷却器20は、冷媒が流れる冷媒流路2を構成する複数の冷却チューブ21と、各冷却チューブ21に冷媒を分配供給する供給ヘッダ部22と、各冷却チューブ21から排出された冷媒が集合して流通する排出ヘッダ部23とを有している。
The
冷却チューブ21は、電子部品10と冷媒との間の熱交換を提供するものである。冷却チューブ21は、互いに平行に配置されており、隣り合う冷却チューブ21同士の間に電子部品10が配置されており、一対の冷却チューブ21によって電子部品10を挟み込むようになっている。すなわち、 電子部品10の一方の主平面に接して冷却チューブ21が配置されるとともに、電子部品10の他の主平面にも接して冷却チューブ21が配置されている。
The
本実施形態では、複数の電子部品10を同時に冷却するため、図1中の上下方向に、複数の電子部品10と、複数の冷却チューブ21とが、交互に配置されており、隣り合う冷却チューブ21同士の間にも、図1中の左右方向に、複数の電子部品が配置されている。複数の電子部品10と複数の冷却チューブ21とを積層配置した積層方向での冷却器20の両端には、冷却チューブ21が配置されている。
In the present embodiment, in order to simultaneously cool a plurality of
また、本実施形態では、冷却チューブ21に、複数の冷却チューブ21の積層方向(図1中の上下方向)の両側(冷却チューブ21の図1中の上方側と下方側)に、この積層方向に開口すると共に突出した突出管部24、25を設けており、隣り合う冷却チューブ21の突出管部24、25同士を嵌合させることによって、供給ヘッダ部22および排出ヘッダ部23を構成している。
Further, in the present embodiment, the stacking direction is arranged on both sides of the
また、冷却器20の一端側(図1中の下端側)では、複数の冷却チューブ21のうち積層方向の一端に配された冷却チューブ21に、冷媒を供給ヘッダ部22に導入するための冷媒導入口26と、冷媒を排出ヘッダ部23から排出するための冷媒排出口27とが設けられており、冷媒導入口26と冷媒排出口27のそれぞれに、冷媒導入パイプ28と冷媒排出パイプ29とが嵌合されている。
Further, on one end side (lower end side in FIG. 1) of the
本実施形態では、図1中の矢印のように、冷媒が、この冷媒導入パイプ28から冷却器20に流入して、冷却器20内を流れた後、冷媒排出パイプ29から流出する。そして、図示しないラジエータに冷媒が流入し、ラジエータで冷媒の熱が放出された後、再び、ラジエータから流出した冷媒が冷却器20に流入する。
In the present embodiment, as indicated by the arrows in FIG. 1, the refrigerant flows into the
冷媒としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒などを用いることができる。 Examples of the refrigerant include water mixed with ethylene glycol antifreeze, natural refrigerants such as water and ammonia, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, and alcohol refrigerants such as methanol and alcohol. A ketone-based refrigerant such as acetone can be used.
次に、電子部品10およびこの電子部品10を挟む一対の冷却チューブ21について詳細に説明する。
Next, the
図2に示すように、電子部品10と冷却チューブ21との間を絶縁するため、電子部品10と冷却チューブ21との間には、セラミックスで構成された板状の絶縁部材30が介在されている。
As shown in FIG. 2, in order to insulate between the
1つの冷却チューブ21は、図2に示すように、扁平形状であり、一対の外殻プレート31、32と、該一対の外殻プレート31、32の間に配された中間プレート33と、該中間プレート33と上記外殻プレート31、32との間に配された波形状のインナフィン34とを有している。
As shown in FIG. 2, one
これらの外殻プレート31、32、中間プレート33およびインナフィン34は、アルミニウム製であり、これらが、ろう付などの接合技術により接合されることにより、冷却チューブ21が構成されている。
The
なお、冷却チューブ21の外殻を構成する外殻プレート31、32は、電子部品10と接して熱を奪うための扁平管を構成する部分と、供給ヘッダ部22および排出ヘッダ部23(図1参照)を構成する部分とを有している。また、中間プレート33は、長方形の板状であり、その両端部に供給ヘッダ部22および排出ヘッダ部23(図1参照)に対応した円形の開口部を有している。
The
電子部品10は、IGBT等の大電力を制御する半導体素子41とダイオード42とを内蔵した半導体モジュールである。半導体素子41およびダイオード42は板状であり、それらは板状の一対の放熱部材43に挟まれており、放熱部材43の外側表面を露出させた状態で、半導体素子41、ダイオード42および放熱部材43がモールド樹脂44によって封止されている。本実施形態では、銅製の放熱部材43を用いている。
The
また、電子部品10は、外形が扁平な直方体形状(板状)であり、図示しないが、その一方の長辺側外周面から電力用電極が延び出し、その他方の長辺側外周面から制御用電極が延び出している。
The
以上説明したように、本実施形態では、複数の電子部品10と複数の冷却チューブ21とが交互に積層配置された電子部品の冷却ユニット3が構成されている。
As described above, in the present embodiment, the electronic
また、ケース2は、図1に示すように、冷却ユニット3を狭持した状態で、冷却ユニット3を内部に収容している。電子部品10の使用環境温度下では、電子部品10と冷却チューブ21との積層方向(図1中の上下方向)におけるケース2の内部寸法L2は、同じ方向における冷却ユニット3の外形寸法L3と同等となっている。ケース2はADC(アルミダイキャスト)製である。
Further, as shown in FIG. 1, the
次に、上記した構成の電子部品の冷却装置1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
本実施形態では、冷却装置1の組付けを、電子部品10の使用環境温度よりも非常に低い温度雰囲気下で実施する。ここで、電子部品10の使用環境温度のうち、最も低い温度は、−30℃であることが一般的であるので、−30℃よりも低い温度であって、電子部品10が耐えられる温度、例えば、−40℃の雰囲気下で冷却装置1の組付けを実施する。
In the present embodiment, the
具体的には、突出管部24、25を設けてなる扁平形状の冷却チューブ21を複数作製する。そして、隣り合う一方の冷却チューブ21のうち、他方の冷却チューブ21側に位置する突出管部24を、他方の冷却チューブ21のうち、一方の冷却チューブ21側に位置する突出管部25に挿入して両者を嵌合させ、隣り合う冷却チューブ21同士を接合する。このようにして、複数の冷却チューブ21を積層することで、冷却器20を形成する。
Specifically, a plurality of flat-shaped
次いで、このようにして形成された冷却器20と、電子部品10とを用意し、例えば、―40℃の温度雰囲気下で、これらを組付ける。すなわち、一対の冷却チューブ21の間に電子部品10を配置し、電子部品10と冷却チューブ21との間の隙間をなくすように、冷却チューブ21と電子部品10の積層方向で、冷却器20を挟圧する。これにより、隣り合う冷却チューブ21の間の間隔が狭められ、冷却チューブ21と電子部品10とが、絶縁部材30を介して密着し、該電子部品10が冷却チューブ21によって挟持される状態となる。このとき、電子部品10と冷却チューブ21とは、絶縁部材30を介して、熱的に接触した状態となっている。このようにして、冷却ユニット3を組付ける。
Next, the cooler 20 thus formed and the
次いで、―40℃の温度雰囲気下において、組付けられた冷却ユニット3をケース2の内部に収納する。その後、これを、―40℃の温度雰囲気下から常温下に戻すことで、終了する。このようにして、電子部品の冷却装置1が製造される。
Next, the assembled
なお、冷却ユニット3をケース2の内部に収納したときでは、ケース2の内部に収容された冷却ユニット3とケース2との間に、冷却ユニット3をケース2の内部に収納するための隙間が存在しているが、ケース2を常温に戻したときでは、後述するように、冷却ユニット3が膨張することで、図1に示すように、冷却器10の積層方向両端に位置する冷却チューブ21とケース2とが密着して、冷却ユニット3がケース2によって狭持された状態となる。
When the
上記の通り、本実施形態では、冷却装置1の組付けを、例えば、―40℃の非常に低い温度で実施しているので、それよりも高温である、電子部品10が使用される温度域では、冷却装置1の組付け時よりも、冷却ユニット3とケース2とが膨張する。
As described above, in this embodiment, since the assembly of the
ここで、本実施形態では、電子部品10中の放熱部材43は銅製であり、冷却チューブ21はアルミニウム製であり、ケース2はアルミダイキャスト製であるので、表1に、これらの材料の線膨張率α、縦弾性係数(ヤング率)Eおよび1℃あたりの熱応力を示す。熱応力とは、熱膨張により働く力のことであり、1℃あたりの熱応力とは、所定形状の材料の両端を拘束した状態で、温度が1℃上昇したときに、その材料内部に生じる応力のことであり、線膨張率αと、縦弾性係数(ヤング率)Eとの積に相当する。なお、表1の物性値は、一般的に知られているものである。
Here, in the present embodiment, the
したがって、冷却装置1の組付け時よりも温度が高い電子部品10の使用環境温度域では、図3に示すように、電子部品10と冷却チューブ21の積層方向で、冷却ユニット3が膨張しようとするが、ケース2が冷却ユニット3の膨張に追従できないので、ケース2によって冷却ユニット2の変形(膨張)が拘束される。それによって、ケース2から冷却ユニット3に対して、圧縮方向の力が働くこととなる。
Therefore, in the usage environment temperature range of the
このことから、本実施形態の製造方法により製造された冷却装置1は、組付け時の温度よりも高い電子部品10の使用環境温度域では、冷却チューブ21と電子部品10の積層方向において、冷却ユニット3が膨張することによって、冷却ユニット3がケース2によって加圧されるので、電子部品10と冷却チューブ21とを密着させることができる。 そして、電子部品10自身の膨張による力で冷却ユニット3を加圧しているので、冷却チューブ21と電子部品10との間にかかる面圧を均一にできる。すなわち、圧着されるべき部位が膨張するため、それぞれの密着力が一定となる。
Therefore, the
また、本実施形態では、電子部品10の発熱時においては、冷却ユニット3の内部では、電子部品10が最も高温であり、冷却装置1全体では、冷却ユニット3よりもケース2の方が高温となることからも、冷却ユニット3の方がケース2よりも膨張しやすい。そして、電子部品10の発熱量が多いほど、冷却ユニット3の膨張が大きくなることから、電子部品10と冷却チューブ21との間に大きな密着力が働くこととなるので、両者の間の密着性を高めることができ、接触熱抵抗を低減できるので、高い冷却性能が得られる。
In the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、上記背景技術の欄で説明したボルトや板バネを利用しなくても、冷却チューブ21と電子部品10とを押さえつけられるので、ボルトや板バネ等が不要となり、冷却装置1の部品点数を削減でき、生産性を向上させることができる。また、本実施形態の冷却装置1は、ボルトや板バネ等が不要となって、単純な構造となるため、組付け上のばらつきも小さく、品質の向上が期待できる。
In addition, according to the present embodiment, the cooling
(第2実施形態)
図4に、本発明の第2実施形態における電子部品の冷却装置の断面図を示す。なお、図4は、図2に対応しており、図4では、図2と同様の構成部には同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a cross-sectional view of an electronic component cooling device according to a second embodiment of the present invention. 4 corresponds to FIG. 2. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
本実施形態の冷却装置1は、第1実施形態で説明した冷却装置1において、図4に示すように、電子部品10と冷却チューブ21との間に介在させていた絶縁部材30を、変形しにくいセラミックス製から変形しやすいゴム製に変更したものである。
The
これにより、本実施形態によれば、冷却ユニット3の膨張によるケース2からの加圧力が過剰な場合に、ゴム製の絶縁部材30が緩衝材として働くことで、この加圧力を緩和させることができる。
Thereby, according to this embodiment, when the applied pressure from the
この結果、電子部品10と冷却チューブ21との間に働く圧縮力が過大になるのを防ぎ、冷却チューブ21の座屈などを防止できる。
As a result, it is possible to prevent the compressive force acting between the
(第3実施形態)
図5に、本発明の第3実施形態における電子部品の冷却装置の平面図を示す。図5では、図1と同様の構成部に、図1と同一の符号を付している。
(Third embodiment)
In FIG. 5, the top view of the cooling device of the electronic component in 3rd Embodiment of this invention is shown. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG.
本実施形態では、図5に示すように、第1実施形態で説明した図1に示す冷却装置1に対して、温度上昇と共に膨張する材質の部材51を、電子部品10と冷却チューブ21との積層方向において、冷却ユニット3とケース2との間に配置している。この部材51は、電子部品10の使用環境温度では、冷却ユニット3とケース2の両方に接した状態で、ケース2に収容されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a
本実施形態では、温度上昇と共に膨張する材質の部材51として、例えば、銅製であって、1つの電子部品10よりも、電子部品10と冷却チューブ21との積層方向(図5中上下方向)での幅が大きなものを採用している。
In the present embodiment, the
なお、この温度上昇と共に膨張する材質の部材51は、冷却ユニット3をケース2に収納するとき、冷却ユニット3と共にケース2に収納される。
The
このように、温度上昇と共に膨張する材質の部材51を追加しても、上記した各実施形態と同様の効果が得られ、さらに、冷却ユニット3とケース2との間に配置した部材51が、積層方向に膨張することで、冷却ユニット3にかかるケース2からの加圧力を、第1実施形態と比較して大きくでき、発熱時における電子部品10と冷却チューブ21との密着性をより高められ、接触熱抵抗をより低減できる。
Thus, even if the
(第4実施形態)
図6に、本発明の第4実施形態における電子部品の冷却装置の平面図を示す。図6では、図1と同様の構成部に、図1と同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
In FIG. 6, the top view of the cooling device of the electronic component in 4th Embodiment of this invention is shown. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG.
本実施形態では、第3実施形態で説明した図5に示す冷却装置1よりも、電子部品10と冷却チューブ21との積層方向での幅が小さく、温度上昇と共に膨張する材質の部材52を、冷却ユニット3とケース2との間に配置している。
In the present embodiment, the
ここで、図7に、温度上昇と共に膨張する材質の部材52の正面図を示す。温度上昇と共に膨張する材質の部材52として、図6に示すように、例えば、電子部品10と同等の幅であって、図7に示すように、低温から高温に変化したとき、大きく膨張する材料を採用する。例えば、高温状態での幅t2が、低温状態での幅t1の2倍以上に変化する材料が好ましい。これにより、第3実施形態と比較して、冷却装置1を小型化することができる。
Here, FIG. 7 shows a front view of the
(第5実施形態)
図8に、本発明の第5実施形態における冷却装置1中の冷却ユニット3とケース2との間に配置される部材の正面図を示す。
(Fifth embodiment)
In FIG. 8, the front view of the member arrange | positioned between the cooling
第3、第4実施形態では、温度上昇と共に膨張する材質の部材51、52を、冷却ユニット3とケース2との間に配置していたが、膨張する材質の部材51、52の代わりに、本実施形態のように、温度の上昇と共に形状が変化する部材53を配置しても良い。
In the third and fourth embodiments, the
図8に示すように、温度の上昇と共に形状が変化する部材53としては、例えば、形状記憶合金で構成され、低温状態では、電子部品と冷却チューブとの積層方向での厚みがt1の板状であって、高温状態になると板バネのように、弓状に変形し、電子部品と冷却チューブとの積層方向での大きさがt3に拡大するものを採用する。
As shown in FIG. 8, the
これにより、本実施形態においても、第3、第4実施形態と同様の効果が得られる。 Thereby, also in this embodiment, the effect similar to 3rd, 4th embodiment is acquired.
さらに、上記背景技術の欄で説明した、板バネを利用して冷却チューブと電子部品とを押さえつける方法では、組付け時に冷却ユニットを一旦圧縮しておく必要があるが、本実施形態では、温度の上昇と共に形状が変化する部材53は、組付け時には単なる板材であるため、組みつけが容易であり、生産性が増大する。
Further, in the method of pressing the cooling tube and the electronic component using the leaf spring described in the background art section above, it is necessary to compress the cooling unit once during assembly. Since the
(6第実施形態)
図9に、本発明の第6実施形態における電子部品の冷却装置の平面図を示す。図9では、図1と同様の構成部に、図1と同一の符号を付している。
(6th embodiment)
In FIG. 9, the top view of the cooling device of the electronic component in 6th Embodiment of this invention is shown. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG.
本実施形態は、第1実施形態の冷却装置1において、冷却ユニット3を挟圧する手段をケース2に設けたものである。
In the present embodiment, in the
図9に示すように、ケース2は、冷却ユニット3を加圧する加圧部位2aと、冷却ユニット3を収容する部位2bとを有し、両者がボルト61で締結されている。ボルト61を締め付けることで、ボルト61の締め付けトルクに応じた応力が、電子部品10と冷却チューブ21の積層方向で、冷却ユニット3に対して作用している。
As shown in FIG. 9, the
第1実施形態で説明したように、冷却装置1の製造において、例えば、―40℃の温度雰囲気下で、冷却ユニット3をケース2の内部に収納したときでは、ケース2の内部に収容された冷却ユニット3とケース2との間に、冷却ユニット3をケース2の内部に収納するための隙間が存在する。
As described in the first embodiment, in the manufacture of the
そこで、本実施形態では、冷却ユニット3をケース2の内部に収納したのち、―40℃の温度雰囲気下で、ボルト61を締め付けることで、冷却ユニット3を加圧し、冷却チューブ21とケース2とが密着させ、冷却ユニット3がケース2によって狭持された状態する。その後、冷却装置1を常温に戻すことで製造が完了する。
Therefore, in this embodiment, after the
本実施形態によれば、―40℃の温度雰囲気下で組付け時から、ケース2が冷却ユニット3を挟圧しているので、電子部品10の使用環境温度や、電子部品10の発熱時において、より高い密着力が得られる。
According to the present embodiment, since the
(他の実施形態)
(1)上記した各実施形態では、冷却ユニット3の構成に関し、例えば、図2に示されるように、電子部品10と冷却チューブ21との間に、絶縁部材30を介在させていたが、冷却チューブが絶縁材料で構成される等の理由により、電子部品と冷却チューブとの間の絶縁性を確保する必要がなければ絶縁部材を省略しても良い。
(Other embodiments)
(1) In each of the embodiments described above, regarding the configuration of the
また、冷却ユニット3は、電子部品10、冷却チューブ21、絶縁部材30以外の部品を有する構成であっても良い。例えば、電子部品10と冷却チューブ21との間に、熱伝導性グリスを介在させることもできる。
The
(2)上記した各実施形態では、電子部品10の放熱部材43の線膨張率αが、ケース2と異なり、冷却チューブ21の線膨張率αが、ケース2と同等であることで、冷却ユニット3全体の線膨張率αが、ケース2よりも大きくなっている場合を説明したが、これに限らず、冷却チューブと電子部品の積層方向における冷却ユニット3全体の線膨張率が、ケース2の線膨張率よりも大きくなっていれば、電子部品10の放熱部材43、冷却チューブ21およびケース2の材質を変更しても良い。例えば、電子部品10の放熱部材43と冷却チューブ21の両方を、ケース2よりも線膨張率が大きな材料で構成しても良い。
(2) In each of the embodiments described above, the linear expansion coefficient α of the
(3)上記した各実施形態では、冷却器2は、隣り合う冷却チューブ21の突出管部24、25同士を嵌合させることによって、供給ヘッダ部22および排出ヘッダ部23が形成された構成であったが、一対の冷却チューブ21によって電子部品10を挟み込む構成となっていれば、他の構成としても良い。
(3) In each above-mentioned embodiment, the
例えば、供給ヘッダ部、排出ヘッダ部を、冷却チューブとは別の部品で構成し、供給ヘッダ部および排出ヘッダ部に対して、複数の冷却チューブが嵌合された構成としても良い。 For example, the supply header part and the discharge header part may be configured by parts different from the cooling tube, and a plurality of cooling tubes may be fitted to the supply header part and the discharge header part.
(4)上記した各実施形態においては、電子部品10が、HEV車用インバータを構成する半導体モジュールである場合を説明したが、例えば、産業機器のモータ駆動インバータや、ビル空調用のエアコンインバータなどの半導体モジュールの冷却に本発明を適用することもできる。また、半導体モジュールではなくサイリスタ、パワートランジスタ、パワーFET、IGBTなどの半導体部品や、その他の電子部品を冷却する冷却装置に本発明を適用することも可能である。
(4) In each of the above-described embodiments, the case where the
1…電子部品の冷却装置、2…ケース、3…電子部品の冷却ユニット、
10…電子部品、20…冷却器、21…冷却チューブ。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記冷却チューブと電子部品の積層方向における前記冷却ユニット(3)の線膨張率と縦弾性係数との積が、前記積層方向での前記ケース(2)の線膨張率と縦弾性係数との積よりも大きいという関係を有するように、所定の線膨張率および縦弾性係数を有する材料で構成された前記冷却ユニット(3)および前記ケース(2)を用意し、
前記電子部品(10)の使用環境温度よりも低い温度雰囲気下で、一対の前記冷却チューブ(21)の間に前記電子部品(10)を配置して前記冷却ユニット(3)を組付けた後、前記冷却ユニット(3)を前記ケース(2)に収容し、前記電子部品(10)の使用環境温度で、前記冷却ユニット(3)が前記ケース(2)によって狭持された状態とすることを特徴とする電子部品の冷却装置の製造方法。 An electronic component cooling unit (3) sandwiching the electronic component (10) between a pair of cooling tubes (21) through which the refrigerant flows, and the cooling unit (3) in a state of sandwiching the cooling unit (3) A cooling device for an electronic component that cools the electronic component (10) from both sides,
The product of the linear expansion coefficient and the longitudinal elastic modulus of the cooling unit (3) in the stacking direction of the cooling tube and the electronic component is the product of the linear expansion coefficient and the longitudinal elastic modulus of the case (2) in the stacking direction. The cooling unit (3) and the case (2) made of a material having a predetermined linear expansion coefficient and longitudinal elastic modulus so as to have a relationship of greater than
After assembling the cooling unit (3) by disposing the electronic component (10) between a pair of the cooling tubes (21) in a temperature atmosphere lower than the usage environment temperature of the electronic component (10) The cooling unit (3) is accommodated in the case (2), and the cooling unit (3) is held by the case (2) at the use environment temperature of the electronic component (10). A method of manufacturing an electronic component cooling device characterized by the above.
前記冷却ユニット(3)および前記ケース(2)は、前記冷却チューブと前記電子部品の積層方向での前記冷却ユニット(3)の線膨張率と縦弾性係数との積が、前記積層方向での前記ケース(2)の線膨張率と縦弾性係数との積よりも大きい関係を満たすように、所定の線膨張率および縦弾性係数を有する材料で構成されており、
前記電子部品(10)の使用環境温度時および前記電子部品(10)の発熱時では、前記電子部品(10)と前記冷却チューブ(21)とが、前記積層方向での前記冷却ユニット(3)の膨張を利用して、前記ケース(2)によって加圧される構成となっていることを特徴とする発熱体の冷却装置。 An electronic component cooling unit (3) sandwiching the electronic component (10) between a pair of cooling tubes (21) through which the refrigerant flows, and the cooling unit (3) in a state of sandwiching the cooling unit (3) An electronic component cooling device for cooling the electronic component (10) from both sides,
In the cooling unit (3) and the case (2), the product of the linear expansion coefficient and the longitudinal elastic modulus of the cooling unit (3) in the stacking direction of the cooling tube and the electronic component is It is made of a material having a predetermined linear expansion coefficient and longitudinal elastic modulus so as to satisfy a relationship larger than the product of the linear expansion coefficient and the longitudinal elastic modulus of the case (2).
The electronic component (10) and the cooling tube (21) are connected to the cooling unit (3) in the stacking direction at the usage environment temperature of the electronic component (10) and when the electronic component (10) generates heat. The heating element cooling device is configured to be pressurized by the case (2) by utilizing the expansion of the heating element.
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