JP7274390B2

JP7274390B2 - 流路部材およびパワー半導体モジュール

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Publication number: JP7274390B2
Application number: JP2019176585A
Authority: JP
Inventors: 猛宗石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: JP2021057370A

Description

開示の実施形態は、流路部材およびパワー半導体モジュールに関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車などのモータを使用する機器では電力変換装置が利用されており、かかる電力変換装置にはパワー半導体モジュールが搭載されている。このパワー半導体モジュールは、大電流を制御する複数のパワー半導体素子を備えている。

また、電力変換装置における出力密度の向上を目的として、液冷式の冷却部材（以下、流路部材とも呼称する。）によってパワー半導体素子の冷却性を高めたパワー半導体モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１２７２７９号公報

しかしながら、従来の流路部材では、上流側のパワー半導体素子によって昇温された流体が下流側のパワー半導体素子に向けて流されることから、かかる下流側のパワー半導体素子の冷却効率が低下する場合があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、流路の下流側に位置するパワー半導体素子を効率よく冷却することができる流路部材およびパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る流路部材は、流体を通流可能である流路が形成される基体と、前記基体上に前記流路に沿って設けられ、それぞれ発熱体を搭載可能である複数の搭載部と、を備える。また、前記流路は、前記流路の上流側に設けられる前記搭載部よりも下流側、かつ前記流路の下流側に設けられる前記搭載部よりも上流側に、上流側の前記発熱体で昇温された高温流体の断面位置と前記高温流体よりも温度の低い低温流体の断面位置とを下流側で入れ替える入替部を有する。

また、実施形態の一態様に係るパワー半導体モジュールは、上記に記載の流路部材と、複数の前記搭載部にそれぞれ搭載される複数のパワー半導体素子と、を備える。

実施形態の一態様によれば、流路の下流側に位置するパワー半導体素子を効率よく冷却することができる流路部材およびパワー半導体モジュールが提供可能となる。

図１は、実施形態に係るパワー半導体モジュールの斜視図である。図２は、実施形態に係るパワー半導体モジュールの上面図である。図３は、図２に示すＡ－Ａ線の矢視断面図である。図４は、図２に示すＢ－Ｂ線の矢視断面図である。図５は、実施形態に係る入替部の機能を説明するための概略斜視図である。図６は、実施形態に係る入替部の機能を説明するための概略平面図である。図７は、実施形態の変形例１に係る入替部を説明するための概略平面図である。図８は、実施形態の変形例２に係る入替部を説明するための概略平面図である。図９は、実施形態の変形例３に係る流路部材の構成を示す断面図である。図１０は、実施形態の変形例４に係る入替部を説明するための概略平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する流路部材およびパワー半導体モジュールの実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

パワー半導体素子は、大電流を制御する際の発熱量が大きい。また、パワー半導体モジュールの小型化や軽量化が要請されており、出力密度は上昇する傾向にあることから、パワー半導体素子を複数備えたパワー半導体モジュールでは、その冷却方法が電力変換効率を左右する。

そこで、電力変換装置における出力密度の向上を目的として、液冷式の冷却部材（以下、流路部材とも呼称する。）によってパワー半導体素子の冷却性を高めたパワー半導体モジュールが知られている。

しかしながら、従来の流路部材では、上流側のパワー半導体素子によって昇温された流体が下流側のパワー半導体素子に向けて流されることから、流体と下流側のパワー半導体素子との温度差が小さくなるため、下流側のパワー半導体素子の冷却効率が低下する場合があった。

また、搭載可能なポンプの容量に制限がある場合（たとえば、車載用など）、流体の速度を増やして下流側のパワー半導体素子の冷却効率を向上させることも困難である。

そして、下流側のパワー半導体素子の冷却効率が低下することにより、パワー半導体モジュール内の複数のパワー半導体素子の間で動作にばらつきが生じたり、下流側のパワー半導体素子の信頼性が低下するなどの悪影響を与える恐れがあった。

そこで、上述の問題点を克服し、流路の下流側に位置するパワー半導体素子を効率よく冷却することができる流路部材およびパワー半導体モジュールの実現が期待されている。

＜パワー半導体モジュールの構成＞
最初に、実施形態に係るパワー半導体モジュール１の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るパワー半導体モジュール１の斜視図であり、図２は、実施形態に係るパワー半導体モジュール１の斜視図である。

図１に示すように、実施形態に係るパワー半導体モジュール１は、流路部材２と、複数のパワー半導体素子３とを備える。パワー半導体素子３は、発熱体の一例である。また、流路部材２は、基体１０と、複数の搭載部１１とを備える。

基体１０は、セラミックスにより一体に形成される板状の部材である。基体１０の主面２１には、金属膜で構成される複数の搭載部１１が設けられる。そして、かかる複数の搭載部１１に複数のパワー半導体素子３がそれぞれ接合されることにより、実施形態に係るパワー半導体モジュール１が構成される。

なお、図１などでは、主面２１に矩形状の搭載部１１が設けられた例について示しているが、主面２１には金属膜により形成される所望の回路パターンが設けられていてもよい。この場合、かかる回路パターンにおいてパワー半導体素子３が搭載可能な領域を、流路部材２の搭載部１１とみなすことができる。

パワー半導体素子３は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、サイリスタ、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）などである。パワー半導体素子３の裏面は、半田などの導電性接合材によって搭載部１１の表面に固定され、その表面は、図示しないボンディングワイヤなどの配線が接続される。

基体１０は、たとえば、所定形状の貫通孔などが形成された複数のグリーンシートを積層して成形体を形成し、かかる成形体を焼成することなどにより製造することができる。

基体１０を構成するセラミックスとしては、たとえば、アルミナ、シリカ、ムライト、コージエライト、フォルステライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素またはガラスセラミックスなどが適している。そして、基体１０は、熱伝導率および耐腐食性が高いという点から、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分として含んでいることが好ましい。

ここで、「窒化珪素を主成分として含んでいる」とは、基体１０が窒化珪素を７０質量％以上含んでいることをいう。基体１０に含まれる窒化珪素が７０質量％以上の場合、基体１０の熱伝導率が高くなることから、流路部材２の放熱性を向上させることができる。

また、基体１０が窒化珪素を主成分とすることにより、流路部材２に腐食性を有する流体を流したり、腐食性を有する環境において用いたりすることができる。

搭載部１１を構成する金属膜としては、たとえば、銅、銀、アルミニウムなどを主成分とするものが適している。搭載部１１がこれらを主成分とするものである場合、搭載部１１の電気抵抗率が低いことから、パワー半導体素子３に流すことができる許容電流を大きくすることができる。

また、搭載部１１がこれらを主成分とするものである場合、搭載部１１の熱伝導率が高いことから、流路部材２の放熱性を向上させることができる。

また、基体１０の側部には、流入口２２および流出口２３が形成される。たとえば、流入口２２が形成される側部とは反対側の側部に、流出口２３が形成される。また、図２に示すように、流路部材２の内部には、流入口２２と流出口２３との間を接続する流路２４が形成される。

そして、流入口２２および流出口２３にそれぞれ図示しない配管を接続して、流入口２２側の配管から流路２４に冷却用の流体を流すとともに、流出口２３から冷却用の流体を排出することにより、液冷式のパワー半導体モジュール１を実現することができる。

そして、実施形態に係る流路部材２では、複数の搭載部１１が、流路２４における上流側の搭載部１１ａと下流側の搭載部１１ｂとに分けられる。同様に、実施形態に係るパワー半導体モジュール１では、複数のパワー半導体素子３が、流路２４における上流側のパワー半導体素子３ａと下流側のパワー半導体素子３ｂとに分けられる。

ここで、実施形態では、流路２４において、搭載部１１ａよりも下流側かつ搭載部１１ｂよりも上流側に、上流側のパワー半導体素子３ａで昇温された流体の位置と、温度の低い流体の位置とを下流側で入れ替える入替部３０を有する。

＜入替部の構成＞
つづいては、流路２４に設けられる入替部３０の構成について、図３～図６を参照しながら説明する。図３は、図２に示すＡ－Ａ線、すなわち上流側の搭載部１１ａにおける矢視断面図である。

図３に示すように、上流側の搭載部１１ａの直下において、流路２４の搭載部１１側の内壁面２４ａは略平坦である。また、上流側の搭載部１１ａの直下では、流路２４におけるその他の内壁面（たとえば、内壁面２４ａとは反対側の内壁面２４ｂ）も、略平坦であることから、流路２４の断面形状は略矩形状である。なお、図示していないが、下流側の搭載部１１ｂの直下も同様の形状を有する。

そして、パワー半導体モジュール１の動作時にパワー半導体素子３ａで発生する熱は、搭載部１１ａおよび基体１０を介して上側の内壁面２４ａに伝わる。これにより、かかる内壁面２４ａの近傍を流れる流体が昇温される。

すなわち、搭載部１１ａの直下（特に、パワー半導体素子３ａの直下）における内壁面２４ａの近傍を流れる流体は、温度の高い流体（以下、高温流体Ｆ_Ｈと呼称する。）となる。

一方で、搭載部１１ａの直下における内壁面２４ａの近傍（たとえば、内壁面２４ａとの距離が１ｍｍ以内）から離れた箇所を流れる流体は、パワー半導体素子３ａとの熱交換にはほとんど寄与していない。

すなわち、搭載部１１ａの直下における内壁面２４ａの近傍以外を流れる流体は、高温流体Ｆ_Ｈよりも温度の低い液体（以下、低温流体Ｆ_Ｌとも呼称する。）として、流路２４内を流れる。

図４は、図２に示すＢ－Ｂ線、すなわち上流側の搭載部１１ａと下流側の搭載部１１ｂとの中間領域における流路２４の矢視断面図である。図４に示すように、流路２４において搭載部１１ａよりも下流側かつ搭載部１１ｂよりも上流側には、入替部３０が設けられている。

かかる入替部３０は、たとえば、流体の向きと略垂直な方向に沿って一列に設けられる第１の凸部３１および一対の第２の凸部３２を有する。第１の凸部３１は、搭載部１１側の内壁面２４ａから突出する。また、図２に示すように、第１の凸部３１は、流路２４に沿って隣接する搭載部１１ａと搭載部１１ｂとの間に設けられる。

図４に示すように、一対の第２の凸部３２は、搭載部１１側の内壁面２４ａとは異なる内壁面（たとえば、下側の内壁面２４ｂ）から突出する。また、図２に示すように、一対の第２の凸部３２は、平面視で第１の凸部３１と異なる位置（たとえば、第１の凸部３１の両側）に設けられる。

なお、第２の凸部３２は、下側の内壁面２４ｂから突出する場合に限られず、流路２４における横側の内壁面から突出してもよい。また、第２の凸部３２の数は２つに限られない。

つづいて、入替部３０における第１の凸部３１および第２の凸部３２の機能について、図５および図６を用いて説明する。図５は、実施形態に係る入替部３０の機能を説明するための概略斜視図であり、図６は、実施形態に係る入替部３０の機能を説明するための概略平面図である。

なお、図５および図６は、基体１０を透視するように記載している。また、図６では、流路２４内で上側の内壁面２４ａ（図５参照）から突出する凸部（たとえば、第１の凸部３１）に斜線のハッチングを付し、下側の内壁面２４ｂ（図５参照）から突出する凸部（たとえば、第２の凸部３２）にドットのハッチングを付する。

さらに、図６では、流路２４内で上側の内壁面２４ａの近傍を流れる流体を太線の矢線で示し、上側の内壁面２４ａから離れて流れる流体を破線の矢線で示している。

図５に示すように、搭載部１１ａ（図６参照）の直下から搭載部１１ｂ（図６参照）の直下に向けて流れる高温流体Ｆ_Ｈは、上側の内壁面２４ａから突出する第１の凸部３１に流れを阻まれ、かかる内壁面２４ａから離れるように、流路２４の断面における位置（以下、断面位置とも呼称する。）を変更する。

また、下側の内壁面２４ｂに沿って流れる低温流体Ｆ_Ｌは、かかる内壁面２４ｂから突出する第２の凸部３２に流れを阻まれ、内壁面２４ｂから離れるように（すなわち、内壁面２４ａに近づくように）、断面位置を変更する。

そして、図６に示すように、第２の凸部３２に流れを阻まれた低温流体Ｆ_Ｌの一部は、第１の凸部３１で断面位置が変わった高温流体Ｆ_Ｈと入れ替わるように、搭載部１１ｂの直下における内壁面２４ａの近傍に断面位置を移動する。

これは、第１の凸部３１の下流側で第１の凸部３１により流体の圧力が低下することから、かかる圧力の低下によって低温流体Ｆ_Ｌの一部が第１の凸部３１の下流側に引き寄せられることが原因である。

これにより、搭載部１１ｂの直下における内壁面２４ａの近傍に、低温流体Ｆ_Ｌが多く含まれる流体を流すことができる。すなわち、実施形態に係る入替部３０は、搭載部１１ｂ（すなわち、パワー半導体素子３ｂ）の冷却に寄与する流体の温度を下げることができる。

したがって、実施形態によれば、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂを効率よく冷却することができる。

また、実施形態では、第２の凸部３２が、平面視で第１の凸部３１と異なる位置に設けられるとよい。もし仮に第２の凸部３２が平面視で第１の凸部３１と同じ位置に設けられた場合、その位置では流路２４の高さが非常に狭くなってしまうことから、圧損が大きくなってしまう恐れがある。

しかしながら、実施形態では、第２の凸部３２を平面視で第１の凸部３１と異なる位置に設けていることから、第１の凸部３１および第２の凸部３２による圧損を抑制することができる。

なお、実施形態では、入替部３０が第１の凸部３１と第２の凸部３２とで構成される例について示したが、入替部３０が第１の凸部３１のみで構成されていてもよい。

この場合でも、かかる第１の凸部３１で高温流体Ｆ_Ｈの断面位置を搭載部１１ｂから離れるように移動させることができるとともに、第１の凸部３１の下流側における圧力の低下によって、周囲を流れる低温流体Ｆ_Ｌを第１の凸部３１の下流側に引き寄せることができる。

したがって、パワー半導体素子３ｂの冷却に寄与する流体の温度を下げることができることから、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂを効率よく冷却することができる。

また、実施形態では、図３に示したように、搭載部１１の直下において、流路２４の搭載部１１側の内壁面２４ａが略平坦であるとよい。すなわち、実施形態では、流路２４において、搭載部１１の直下以外の箇所にだけ凸部（ここでは、第１の凸部３１および第２の凸部３２）が設けられているとよい。

これにより、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂを効率よく冷却することができるとともに、搭載部１１の直下における圧損を抑制することができる。

また、実施形態では、流路部材２の基体１０が、セラミックスにより一体で形成されているとよい。これにより、流路部材と回路パターンが形成される回路基板とを別体で構成する場合に比べて、パワー半導体素子３から流体までの界面の数を少なくすることができることから、かかる界面での熱抵抗を低減することができる。

したがって、実施形態によれば、パワー半導体素子３をさらに効率よく冷却することができる。

また、実施形態では、第１の凸部３１および第２の凸部３２が、流体の向きと略垂直な方向に沿って一列に設けられるとよい。これにより、流体の流れる方向における入替部３０のサイズを小さくすることができることから、上流側の搭載部１１ａと下流側の搭載部１１ｂとを近づけることができる。

したがって、実施形態によれば、パワー半導体モジュール１のサイズを小さくすることができる。

また、図６の例では、上流側の搭載部１１ａと下流側の搭載部１１ｂとの真ん中に入替部３０が設けられる例について示したが、入替部３０が上流側の搭載部１１ａに近い位置に設けられていてもよい。

これにより、下流側の搭載部１１ｂから離れた位置で、高温流体Ｆ_Ｈの断面位置と低温流体Ｆ_Ｌの断面位置とを入れ替えることができることから、パワー半導体素子３をさらに効率よく冷却することができる。

＜各種変形例＞
つづいては、実施形態に係る流路部材２の各種変形例について、図７～図１０を参照しながら説明する。図７は、実施形態の変形例１に係る入替部３０を説明するための概略平面図であり、実施形態の図６に対応する図面である。なお、以下の各種変形例では、実施形態と同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

図７に示すように、変形例１に係る流路部材２では、入替部３０が一対の第３の凸部３３をさらに有する。一対の第３の凸部３３は、搭載部１１側の内壁面２４ａから突出する。また、一対の第３の凸部３３は、平面視で一対の第２の凸部３２の下流側にそれぞれ設けられる。

かかる変形例１では、第２の凸部３２によって流れを阻まれ、内壁面２４ａに近づくように上向きに断面位置を移動した低温流体Ｆ_Ｌを、第３の凸部３３によって下流側の搭載部１１ｂに近づけることができる。

これにより、搭載部１１ｂ（すなわち、パワー半導体素子３ｂ）の冷却に寄与する流体の温度をさらに下げることができる。したがって、変形例１によれば、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂをさらに効率よく冷却することができる。

図８は、実施形態の変形例２に係る入替部３０を説明するための概略平面図である。図８に示すように、変形例２に係る流路部材２では、流体を下流側の搭載部１１ｂに近づけるように、第３の凸部３３が流体の向きに対して傾斜している。

これにより、第２の凸部３２によって流れを阻まれ、内壁面２４ａに近づくように上向きに断面位置を移動した低温流体Ｆ_Ｌを、下流側の搭載部１１ｂに円滑に近づけることができる。

また、変形例２に係る流路部材２では、入替部３０が第４の凸部３４をさらに有する。第４の凸部３４は、下側の内壁面２４ｂから突出する。また、第４の凸部３４は、平面視で第１の凸部３１の下流側に設けられる。さらに、第４の凸部３４は、平面視で楔形状を有することから、流体を下流側の搭載部１１ｂから離すことができる。

これにより、第１の凸部３１によって流れを阻まれ、内壁面２４ａから離れるように下向きに断面位置を移動した高温流体Ｆ_Ｈを、下流側の搭載部１１ｂから円滑に離すことができる。

ここまで説明したように、変形例２では、入替部３０が第３の凸部３３と第４の凸部３４とを有することにより、搭載部１１ｂ（すなわち、パワー半導体素子３ｂ）の冷却に寄与する流体の温度をさらに下げることができる。したがって、変形例２によれば、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂをさらに効率よく冷却することができる。

また、変形例２では、第３の凸部３３と第４の凸部３４とがいずれも流体の向きに対して傾斜していることから、流体の向きに対して傾斜していない場合よりも圧損を抑制することができる。

図９は、実施形態の変形例３に係る流路部材２の構成を示す断面図であり、実施形態の図３に対応する図面である。図９に示すように、変形例３では、搭載部１１ａおよび搭載部１１ｂの直下において、流路２４の搭載部１１側の内壁面２４ａに複数の凸部３５が設けられているとよい。

これにより、搭載部１１ａおよび搭載部１１ｂの直下において、流体と接する内壁面２４ａの面積を増加させることができるとともに、かかる内壁面２４ａの近傍を流れる流体を乱流にすることができる。

したがって、変形例３によれば、搭載部１１の直下における熱交換効率を向上させることができることから、パワー半導体素子３をさらに効率よく冷却することができる。

ここまで説明した実施形態および各種変形例では、パワー半導体モジュール１に搭載部１１が２つ設けられる例について示したが、パワー半導体モジュール１に設けられる搭載部１１の数は２つに限られない。図１０は、実施形態の変形例４に係る入替部３０を説明するための概略平面図である。

図１０の例では、流路２４の上流側に２つの搭載部１１ａ－１、１１ａ－２が並列に設けられるとともに、流路２４の下流側に２つの搭載部１１ｂ－１、１１ｂ－２が並列に設けられる。

そして、図１０の例では、すべての搭載部１１ａ－１、１１ａ－２、１１ｂ－１、１１ｂ－２に、それぞれパワー半導体素子３ａ－１、３ａ－２、３ｂ－１、３ｂ－２が搭載されている。

このような場合でも、上流側の搭載部１１ａ－１、１１ａ－２の下流側、かつ下流側の搭載部１１ｂ－１、１１ｂ－２の上流側に、入替部３０が設けられるとよい。

たとえば、流路２４に沿って隣接する搭載部１１ａ－１と搭載部１１ｂ－１との間に第１の凸部３１が設けられ、流路２４に沿って隣接する搭載部１１ａ－２と搭載部１１ｂ－２との間に別の第１の凸部３１が設けられる。そして、かかる２つの第１の凸部３１とは平面視で異なる位置に、第２の凸部３２が複数（図では３つ）設けられる。

かかる図１０の例でも、下流側の搭載部１１ｂ－１、１１ｂ－２（すなわち、パワー半導体素子３ｂ－１、３ｂ－２）の冷却に寄与する流体の温度を下げることができることから、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂ－１、３ｂ－２を効率よく冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、流路部材２をパワー半導体モジュール１に適用した例について示したが、パワー半導体モジュール以外の各種製品に流路部材２を適用してもよい。すなわち、流路部材２の搭載部１１に搭載される発熱体は、パワー半導体素子３に限られない。

たとえば、発熱体として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やドライバＩＣなどの高熱を発する半導体素子を用いてもよいし、半導体素子以外の各種部品を用いてもよい。

また、上述の実施形態では、第１の凸部３１および第２の凸部３２が、流体の向きと略垂直な方向に沿って形成される例について示したが、第１の凸部３１または第２の凸部３２のうち少なくとも一方を流体の向きに傾斜させて形成してもよい。これにより、流体の向きに対して傾斜していない場合よりも圧損を抑制することができる。

また、上記の実施形態では、流路２４内に内壁面２４ａまたは内壁面２４ｂから突出する凸部を形成する例について示したが、内壁面２４ａと内壁面２４ｂとを繋いだ補強フィンが別途設けられていてもよい。

これにより、基体１０の強度を向上させることができるとともに、入替部３０で断面位置が入れ替わった高温流体Ｆ_Ｈおよび低温流体Ｆ_Ｌが混ざることを抑制することができる。

また、上記の実施形態では、基体１０の内部で流路２４が一方向に沿って形成される流路部材２について示したが、流路２４の向きは一方向に限られず、たとえば、基体１０の内部で流路２４がＵ字状に形成されていてもよい。

以上のように、実施形態に係る流路部材２は、流体を通流可能である流路２４が形成される基体１０と、基体１０上に流路２４に沿って設けられ、それぞれ発熱体（パワー半導体素子３）を搭載可能である複数の搭載部１１と、を備える。また、流路２４は、流路２４の上流側に設けられる搭載部１１ａよりも下流側、かつ流路２４の下流側に設けられる搭載部１１ｂよりも上流側に、上流側の発熱体（パワー半導体素子３ａ）で昇温された高温流体Ｆ_Ｈの断面位置と高温流体Ｆ_Ｈよりも温度の低い低温流体Ｆ_Ｌの断面位置とを下流側で入れ替える入替部３０を有する。これにより、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂを効率よく冷却することができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、入替部３０は、流路２４において搭載部１１側の内壁面２４ａから突出する第１の凸部３１を有する。これにより、搭載部１１ａの直下から搭載部１１ｂの直下に向けて流れる高温流体Ｆ_Ｈの断面位置を、搭載部１１ｂの直下から離すように変更することができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、第１の凸部３１は、隣接する搭載部１１同士の間に設けられる。これにより、搭載部１１ａから搭載部１１ｂに向けて流れる高温流体Ｆ_Ｈの断面位置を、搭載部１１ｂの直下から離すように変更することができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、入替部３０は、流路２４において搭載部１１側の内壁面２４ａとは異なる内壁面２４ｂから突出する第２の凸部３２を有する。これにより、下側の内壁面２４ｂに沿って流れる低温流体Ｆ_Ｌの断面位置を、上側の内壁面２４ａに近づくように変更することができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、第２の凸部３２は、平面視で第１の凸部３１と異なる位置に設けられる。これにより、第１の凸部３１および第２の凸部３２による圧損を抑制することができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、第１の凸部３１および第２の凸部３２は、流路２４を流れる流体の向きと略垂直な方向に沿って一列に設けられる。これにより、パワー半導体モジュール１のサイズを小さくすることができる。

また、実施形態に係る流路部材２において、基体１０は、セラミックスにより一体で形成される。これにより、パワー半導体素子３をさらに効率よく冷却することができる。

また、実施形態に係るパワー半導体モジュール１は、上記に記載の流路部材２と、複数の搭載部１１にそれぞれ搭載される複数のパワー半導体素子３とを備える。これにより、これにより、流路２４の下流側に位置するパワー半導体素子３ｂを効率よく冷却することが可能となったパワー半導体モジュール１を提供することができる。

さらなる効果や他の態様は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１パワー半導体モジュール
２流路部材
３、３ａ、３ｂパワー半導体素子
１０基体
１１、１１ａ、１１ｂ搭載部
２１主面
２２流入口
２３流出口
２４流路
２４ａ、２４ｂ内壁面
３０入替部
３１第１の凸部
３２第２の凸部
Ｆ_Ｈ高温流体
Ｆ_Ｌ低温流体

Claims

流体を通流可能である流路が形成される基体と、
前記基体上に前記流路に沿って設けられ、それぞれ発熱体を搭載可能である複数の搭載部と、
を備え、
前記流路は、前記流路の上流側に設けられる前記搭載部よりも下流側、かつ前記流路の下流側に設けられる前記搭載部よりも上流側に、上流側の前記発熱体で昇温された高温流体の断面位置と前記高温流体よりも温度の低い低温流体の断面位置とを下流側で入れ替える入替部を有し、
前記入替部は、前記流路において前記搭載部側の内壁面から突出する第１の凸部と、前記流路において前記搭載部側の内壁面とは異なる内壁面から突出する第２の凸部とを有し、
前記第１の凸部および前記第２の凸部は、前記流路を流れる流体の向きと略垂直な方向に沿って一列に設けられる
流路部材。
前記第１の凸部は、隣接する前記搭載部同士の間に設けられる
請求項１に記載の流路部材。
前記第２の凸部は、平面視で前記第１の凸部と異なる位置に設けられる
請求項１または２に記載の流路部材。
前記基体は、セラミックスにより一体で形成される
請求項１～３のいずれか一つに記載の流路部材。
請求項１～４のいずれか一つに記載の流路部材と、
複数の前記搭載部にそれぞれ搭載される複数のパワー半導体素子と、
を備えるパワー半導体モジュール。