JP2024113255A - Cooling structure and semiconductor device using same - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、冷却構造及びそれを用いた半導体装置に関するものである。 This application relates to a cooling structure and a semiconductor device using the same.
冷却の対象となる発熱体を有した装置においては、発熱体からの放熱を促進させるためにヒートシンクなどの冷却構造が設けられる。冷却構造は、発熱体の発熱に起因した装置の機能の低下などを抑制するために設けられる。一般的なヒートシンクとしては、複数の放熱フィンを予め定めた間隔を空けて相互に平行に配列した構造が知られている。複数の放熱フィンの間の隙間の部分に送風することで、放熱フィンから発熱体の熱を効率よく放熱させることができる。 In a device having a heat generating element to be cooled, a cooling structure such as a heat sink is provided to promote heat dissipation from the heat generating element. The cooling structure is provided to suppress deterioration of the device's functionality caused by heat generated by the heat generating element. A typical heat sink has a structure in which multiple heat dissipation fins are arranged parallel to each other at predetermined intervals. By blowing air into the gaps between the multiple heat dissipation fins, the heat from the heat generating element can be efficiently dissipated from the heat dissipation fins.
放熱性能を向上させるためには、放熱フィンを高密度で配置すればよい。しかしながら、平行に配列した放熱フィンを高密度に配置した場合、気体の流れる方向における流体抵抗が大きくなり、気体の圧力損失が増加する。気体の圧力損失が増加すると、送風に要するエネルギーの消費が大きくなるという課題があった。この課題を解決するための構造が開示されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、冷却構造は、ヒートシンクベースと、ヒートシンクベースの表面に対向して設置された複数のファンと、ヒートシンクベース表面の複数のファンがそれぞれ対向する位置から湾曲しながら延在するように、ヒートシンクベース表面に立設された複数のフィンとを備え、フィンの中央部から、外側に向かって気体が流れるヒートシンクの構造が開示されている。
To improve heat dissipation performance, it is sufficient to arrange the heat dissipation fins at a high density. However, when the heat dissipation fins are arranged in parallel at a high density, the flow resistance in the direction of gas flow increases, and the pressure loss of the gas increases. When the pressure loss of the gas increases, the energy consumption required for blowing air increases. A structure to solve this problem has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1においては、送風をフィンの中央部から行い、フィンに対して放射状に外側の方向へ導風しているため、フィン間を通る気体の経路の長さが短くなるので、気体の圧力損失を低減することができる。気体の圧力損失が低減するため、送風に要するエネルギーの消費を減少させる効果を得ることができる。しかしながら、開示された冷却構造では、フィンに対する気体の入口と出口が近接しているため、フィンを通過して温められた気体が再度気体の入口から取り込まれるので、発熱体の冷却効果が低下するという課題があった。
In the above-mentioned
そこで、本願は、放熱フィンの圧損を低減して送風に要するエネルギー消費を抑制しつつ、発熱体の冷却の効果を高めた冷却構造、及びそれを用いた半導体装置を得ることを目的としている。 Therefore, the present application aims to provide a cooling structure that reduces the pressure loss of the heat dissipation fins, suppresses the energy consumption required for blowing air, and improves the cooling effect of the heat generating body, as well as a semiconductor device using the same.
本願に開示される冷却構造は、一方の面に発熱体が熱的に接続され、他方の面に複数の放熱フィンを有したベースと、気体を外部から放熱フィンに流入させる第一の風洞、及び放熱フィンを介して第一の風洞と連通し、放熱フィンを通過した気体を外部に排出する第二の風洞を有した風洞と、を備え、第一の風洞は、気体を取り込む流入口と、放熱フィンに気体を流出する第1風洞排出口と、を有し、第1風洞排出口が、全周に亘って、放熱フィンのベースの側とは反対側の端部と当接し、第二の風洞は、放熱フィンから、ベースの他方の面に平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部と、外部に気体を排出する排出口と、収集部から排出口に気体を導く導出部と、を有し、導出部が、流入口から遠ざかる特定の方向に延出しているものである。 The cooling structure disclosed in the present application comprises a base having a heat generating element thermally connected to one side and a plurality of heat dissipation fins on the other side, a first wind tunnel for allowing gas to flow from the outside into the heat dissipation fins, and a second wind tunnel that communicates with the first wind tunnel via the heat dissipation fins and discharges gas that has passed through the heat dissipation fins to the outside, the first wind tunnel has an inlet for taking in gas and a first wind tunnel outlet for discharging gas to the heat dissipation fins, the first wind tunnel outlet abutting the end of the heat dissipation fin on the opposite side to the base over the entire circumference, the second wind tunnel has a collection section for collecting gas discharged radially from the heat dissipation fins in a direction parallel to the other side of the base, an outlet for discharging gas to the outside, and an outlet section for guiding gas from the collection section to the outlet, the outlet section extending in a specific direction away from the inlet.
本願に開示される半導体装置は、本願に開示した冷却構造と、半導体素子を有した発熱体と、を備えたものである。 The semiconductor device disclosed in this application is equipped with the cooling structure disclosed in this application and a heating element having a semiconductor element.
本願に開示される冷却構造によれば、一方の面に発熱体が熱的に接続され、他方の面に複数の放熱フィンを有したベースと、気体を外部から放熱フィンに流入させる第一の風洞、及び放熱フィンを介して第一の風洞と連通し、放熱フィンを通過した気体を外部に排出する第二の風洞を有した風洞とを備え、第一の風洞が、気体を取り込む流入口と、放熱フィンに気体を流出する第1風洞排出口とを有し、第1風洞排出口が、全周に亘って、放熱フィンのベースの側とは反対側の端部と当接し、第二の風洞が、放熱フィンから、ベースの他方の面に平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部と、外部に気体を排出する排出口と、収集部から排出口に気体を導く導出部とを有し、導出部が、流入口から遠ざかる特定の方向に延出しているため、気体がベースの他方の面に平行な方向に放射状に排出されるので、流体抵抗を受ける気体の経路長さが短くなり、気体の圧力損失の上昇が抑制され、送風に要するエネルギー消費を抑制することができる。また、放熱フィンを通過した高温の気体の流入口からの再取り込みが抑制されるので、発熱体の冷却の効果を高めることができる。 According to the cooling structure disclosed in the present application, a base is provided with a heat generating element thermally connected to one side and a plurality of heat dissipation fins on the other side, a first wind tunnel for allowing gas to flow from the outside into the heat dissipation fins, and a second wind tunnel that is connected to the first wind tunnel via the heat dissipation fins and discharges gas that has passed through the heat dissipation fins to the outside, the first wind tunnel having an inlet for taking in gas and a first wind tunnel outlet for discharging gas to the heat dissipation fins, and the first wind tunnel outlet is provided on the side opposite the base of the heat dissipation fins around the entire circumference. The second air tunnel abuts against the end, and has a collection section that collects the gas discharged radially from the heat dissipation fin in a direction parallel to the other surface of the base, an exhaust port that discharges the gas to the outside, and an outlet section that guides the gas from the collection section to the exhaust port. Since the outlet section extends in a specific direction away from the inlet, the gas is discharged radially in a direction parallel to the other surface of the base, shortening the path length of the gas that experiences fluid resistance, suppressing an increase in gas pressure loss, and reducing the energy consumption required for blowing air. In addition, re-intake of high-temperature gas that has passed through the heat dissipation fin from the inlet port is suppressed, improving the cooling effect of the heat-generating body.
本願に開示される半導体装置によれば、本願に開示した冷却構造と、半導体素子を有した発熱体とを備えたため、冷却用の送風に要するエネルギー消費を抑制しつつ、発熱体の高い冷却効果が得られた半導体装置を得ることができる。 The semiconductor device disclosed in the present application is equipped with the cooling structure disclosed in the present application and a heat generating body having a semiconductor element, so that it is possible to obtain a semiconductor device that achieves a high cooling effect for the heat generating body while suppressing the energy consumption required for blowing air for cooling.
以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、又は相当部材、部位については同一符号を付して説明する。 The power conversion device according to the embodiment of the present application will be described below with reference to the drawings. Note that the same or equivalent members and parts in each drawing will be denoted by the same reference numerals.
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る半導体装置100の斜視図、図2は半導体装置100の平面図で、放熱フィン3を省略して示した図、図3は図2のA-A断面位置で切断した半導体装置100の斜視断面図、図4は図2のA-A断面位置で切断した半導体装置100の断面図、図5は図2のB-B断面位置で切断した半導体装置100の断面図、図6は半導体装置100の冷却構造101の要部を示す斜視図で、ベース2を放熱フィン設置面2bの側から見た図、図7は実施の形態1に係る別の半導体装置100の冷却構造101の要部を示す斜視図で、ベース2を放熱フィン設置面2bの側から見た図である。半導体装置100は、例えば、半導体素子を用いて、入力電流を直流から交流、交流から直流、又は入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。本実施の形態では、本願に開示する冷却構造101の適用例として半導体装置100について説明するが、冷却構造101の適用例は半導体装置に限るものではない。冷却構造101は、半導体素子を有さない発熱体であるコンデンサモジュールなどにも適用することができる。
Fig. 1 is a perspective view of a
<半導体装置100>
半導体装置100は、図1に示すように、冷却構造101と発熱体1とを備える。発熱体1は、図3に示すように、半導体素子1aを有する。冷却構造101は、ベース2と風洞6とを備える。図において、後述する第二の風洞6bの部分の延出方向をX方向とし、X方向に垂直で互いに垂直な方向をY方向、Z方向とする。図4はXZ断面、図5はYZ断面を示すものである。半導体素子1aを有した発熱体1は、例えば、パワーモジュールである。図3では一つの半導体素子1aのみを示しているが、半導体素子1aの個数は1つに限るものではない。発熱体1がパワーモジュールである場合、パワーモジュールは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、ダイオードなどの半導体素子1aが、電気絶縁層及び熱拡散層などと共に樹脂によりモールドされて形成されている。発熱体1であるパワーモジュールは、冷却構造101により冷却される。冷却により、発熱に起因したパワーモジュールの機能の低下が抑制される。
<
The
<冷却構造101>
冷却構造101の構成について説明する。ベース2は、図4に示すように、一方の面に発熱体1が熱的に接続され、他方の面に複数の放熱フィン3を有する。ベース2の一方の面は発熱体実装面2aであり、一方の面とは反対側のベース2の他方の面は放熱フィン設置面2bである。ベース2は、例えば、アルミニウムなどの金属から板状に作製される。放熱フィン3は、ベース2の放熱フィン設置面2bに一体で形成しても構わない。放熱フィン3は、ベース2とは別体で、放熱グリースなどの介在物を介して放熱フィン設置面2bに熱的に接続させて設けても構わない。
<
The configuration of the
風洞6は、気体を外部から放熱フィン3に流入させる第一の風洞6a、及び放熱フィン3を介して第一の風洞6aと連通し、放熱フィン3を通過した気体を外部に排出する第二の風洞6bを有する。第一の風洞6aは、気体を取り込む流入口13と、放熱フィン3に気体を流出する第1風洞排出口5とを有する。第1風洞排出口5は、全周に亘って、放熱フィン3のベース2の側とは反対側の端部と当接する。放熱フィン3において、第1風洞排出口5と当接した箇所は、当接端部3aである。第1風洞排出口5が放熱フィン3に当接しているため、流入口13から流入した気体を確実に放熱フィン3に流入させることができる。第二の風洞6bは、放熱フィン3から、ベース2の他方の面に平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部11と、外部に気体を排出する排出口7と、収集部11から排出口7に気体を導く導出部10とを有する。導出部10は、流入口13から遠ざかる特定の方向に延出している。本実施の形態では、特定の方向はX方向である。
The
風洞6に通す気体は、例えば、空気である。気体は空気に限るものではなく、アルゴンなど他の気体であっても構わない。気体は流入口13を通り、第1風洞排出口5から放熱フィン3に流入した後、ベース2の放熱フィン設置面2bに平行かつ放射状に方向を変えて放熱フィン3を通過し、第二の風洞6bの導出部10により流入口13から再取り込みされないように特定方向に導風され、排出口7から排出される。冷却構造101は、気体が放熱フィン3を通過し、流入口13から再取り込みされないことで、発熱体1を効果的に冷却できる構造である。
The gas passed through the
気体が風洞6の内部を移動するためのエネルギーは、排出口7の側の圧力よりも流入口13の側の圧力が高い状態を作り出すことで得ることができる。本実施の形態では、送風手段である送風ファン4を流入口13の側に設けることで、流入口13の側の圧力が高い状態を形成している。流入口13の側の圧力が高い状態を形成する方法はこれに限るものではない。排出口7の側に吸引式のファンなどを設けて、排出口7の側の圧力を下げても構わない。
The energy required for the gas to move inside the
本実施の形態では、排出口7及び導出部10のそれぞれを一つ設けた例を示したが、排出口7及び導出部10の数は一つに限るものではない。排出口7及び導出部10は二つ以上あっても構わない。排出口7及び導出部10を二つ設けた例を図8に示す。図8は図2のA-A断面位置で切断した別の半導体装置100の斜視断面図である。排出口7及び導出部10は二つ設けられ、二つの導出部10a、10bは、収集部11から互いに反対方向に延出し、二つの排出口7a、7bは、互いに反対方向に開口している。図8では、排出口7aはX方向に開口し、排出口7bは-X方向に開口している。このように構成することで、排出口7の側の圧力を流入口13の側の圧力よりもさらに低下させることができる。排出口7の側の圧力がさらに低下するため、送風のためのエネルギー消費をさらに小さくすることができる。
In this embodiment, an example in which one
<放熱フィン3>
図6及び図7に複数の放熱フィン3の配置の例を示す。本実施の形態では、複数の放熱フィン3は、放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見て、中心部から外周側に放射状に延びる複数の板状のフィンである。このように構成することで、収集部11に向けて、ベース2の放熱フィン設置面2bに平行な方向に放射状に効率よく気体を排出することができる。複数の放熱フィン3の形状は、図6に示すように、平板状でも構わない。また、複数の放熱フィン3の形状は、図7に示すように、湾曲した形状でも構わない。例えば、送風手段から送出された気体の流れに旋回流が有る場合は、図7に示したような気体の旋回方向に沿って湾曲した形状の放熱フィンとするのが望ましい。放熱フィン3を気体の旋回方向に沿って湾曲させることで、気体の圧力損失を低下させることができる。図6又は図7に示したように、放射状に複数の放熱フィン3を配置した場合、放熱フィン設置面2bの中央にフィン非配置部8が生じる。フィン非配置部8は、複数の放熱フィン3のそれぞれを接触させないために生じるものである。フィン非配置部8において、放熱フィン設置面2bは露出している。
<
6 and 7 show examples of the arrangement of the plurality of
放熱フィン3による発熱体1の放熱の効果は放熱フィン3の表面積が大きい程高くなるため、隣り合う放熱フィン3の間の距離を短くして放熱フィン3を密に配置すれば放熱の効果を高めることができる。一方で、放熱フィン3を密に配置すると隣り合う放熱フィンとの間の気体が通過する断面積が小さくなり、気体の流速が上がる。気体の流速が上がると気体の圧力損失が高くなる為、送風のためのエネルギー消費は大きくなる。本実施の形態では、気体は放熱フィン3の中央から外周側に放射状に流れるため、平行に配置された複数の放熱フィンの一端から他端に向かって直線的に気体を流す場合と比べて、放熱フィン3の間に流れる気体の流量が少なくなると共に、気体が放熱フィン3の間を通る経路の長さが短くなる。そのため、放熱フィン3を密に配置した場合であっても、気体の流速が上がることを抑制できる共に、流体抵抗を受ける経路長さが短くなり、気体の圧力損失の上昇を抑え、送風のためのエネルギー消費を小さくすることができる。
The effect of heat dissipation from the
<導出部10>
本願の要部である導出部10を設けた効果について説明する。発熱体1の冷却の効果を高めるには、流入口13に流入する気体の温度をできるだけ低くする必要がある。そのため、発熱体1から熱を奪って高温となった気体を流入口13で再取り込みしないことが重要である。本実施の形態では、図4に示すように、導出部10は、流入口13から遠ざかる特定の方向であるX方向に延出している。流入口13から流入した気体は、放熱フィン3を通過する際に熱を放熱フィン3から奪って高温になり、気密性のある風洞6により外部に漏出することなく、流入口13から離れた位置に設けられた排出口7に導風されて外部に放出される。そのため、排出口7から排出された高温の気体は、流入口13に再流入しにくい。高温の気体が流入口13から再流入しにくいので、発熱体1の冷却の効果を高めることができる。
<
The effect of providing the
流入口13の開口方向と、導出部10の延出方向とは、90度以上の角度差を有する。本実施の形態では、図4に示すように、流入口13の開口方向はZ方向で、導出部10の延出方向はX方向であるため、流入口13の開口方向と、導出部10の延出方向とは、90度の角度差を有している。冷却構造101は、流入口13の開口方向と、導出部10の延出方向とが、90度以上の角度差を有した構成に限るものではないが、流入口13の開口方向と、導出部10の延出方向とが、90度以上の角度差を有することで、排出口7から排出された高温の気体の流入口13からの再取り込みをさらに抑制することができる。
The opening direction of the
導出部10の延出長さは、第一の風洞6aの延出長さよりも長い。本実施の形態では、図4に示すように、X方向に延出する導出部10の延出長さは、Z方向に延出する第一の風洞6aの延出長さよりも長い構成である。冷却構造101は、導出部10の延出長さが、第一の風洞6aの延出長さよりも長い構成に限るものではないが、導出部10の延出長さを、第一の風洞6aの延出長さよりも長くすることで、流入口13から排出口7を確実に遠ざけることができるので、排出口7から排出された高温の気体の流入口13からの再取り込みをさらに抑制することができる。
The extension length of the
本実施の形態では、放熱フィン設置面2bに垂直な方向であるZ方向に延出する第一の風洞6aと、Z方向に垂直なX方向に延出する導出部10とを設けた例について示したが、風洞6の構成はこれに限るものではない。風洞6の形状を変えることで、排出口7の位置を所望の位置に変更することができる。例えば、冷却構造101の周囲に別の機器が設置されており、かつその機器の許容温度が低い場合、排出口7の位置を変更して、高温の気体が許容温度の低い機器に当たることを防ぐことができる。
In this embodiment, an example is shown in which a
半導体素子を有したインバータなどの発熱体1に、本実施の形態で示した冷却構造101を適用して半導体装置100を構成することで、冷却用の送風に要するエネルギー消費を抑制しつつ、発熱体1の高い冷却効果が得られた半導体装置100を得ることができる。発熱体1の高い冷却効果が得られるので、発熱体1の発熱に起因した半導体装置100の機能の低下を抑制することができる。また、コンパクトな冷却構造101により発熱体1の高い冷却効果を得ることができる。このような半導体装置100を電気自動車などの電動車両に適用することで、電費性能の向上、及び小型化の効果を得ることができる。
By configuring the
以上のように、実施の形態1による冷却構造101において、発熱体実装面2aに発熱体1が熱的に接続され、放熱フィン設置面2bに複数の放熱フィン3を有したベース2と、気体を外部から放熱フィン3に流入させる第一の風洞6a、及び放熱フィン3を介して第一の風洞6aと連通し、放熱フィン3を通過した気体を外部に排出する第二の風洞6bを有した風洞6とを備え、第一の風洞6aは、気体を取り込む流入口13と、放熱フィン3に気体を流出する第1風洞排出口5とを有し、第1風洞排出口5が、全周に亘って、放熱フィン3のベース2の側とは反対側の端部と当接し、第二の風洞6bは、放熱フィン3から、ベース2の放熱フィン設置面2bに平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部11と、外部に気体を排出する排出口7と、収集部11から排出口7に気体を導く導出部10とを有し、導出部10が、流入口13から遠ざかる特定の方向に延出しているため、気体がベース2の放熱フィン設置面2bに平行な方向に放射状に排出されるので、流体抵抗を受ける気体の経路長さが短くなり、気体の圧力損失の上昇が抑制され、送風のためのエネルギー消費を抑制することができる。また、放熱フィン3を通過した高温の気体の流入口13からの再取り込みが抑制されるので、発熱体1の冷却の効果を高めることができる。また、第1風洞排出口5が放熱フィン3に当接しているため、流入口13から流入した気体を確実に放熱フィン3に流入させることができる。
As described above, the
流入口13の開口方向と、導出部10の延出方向とが、90度以上の角度差を有する場合、排出口7から排出された高温の気体の流入口13からの再取り込みをさらに抑制することができる。また、導出部10の延出長さが、第一の風洞6aの延出長さよりも長い場合、流入口13から排出口7を確実に遠ざけることができるので、排出口7から排出された高温の気体の流入口13からの再取り込みをさらに抑制することができる。
When the opening direction of the
排出口7及び導出部10が二つ設けられ、二つの導出部10a、10bが、収集部11から互いに反対方向に延出し、二つの排出口7a、7bが、互いに反対方向に開口している場合、排出口7の側の圧力を流入口13の側の圧力よりもさらに低下させることができる。排出口7の側の圧力がさらに低下するため、送風のためのエネルギー消費をさらに小さくすることができる。
When two
複数の放熱フィン3が、放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見て、中心部から外周側に放射状に延びる複数の板状のフィンである場合、収集部11に向けて、ベース2の放熱フィン設置面2bに平行な方向に放射状に効率よく気体を排出することができる。また、半導体装置100が本願に開示した冷却構造101と、半導体素子1aを有した発熱体1とを備えた場合、冷却用の送風に要するエネルギー消費を抑制しつつ、発熱体1の高い冷却効果が得られた半導体装置100を得ることができる。
When the multiple
実施の形態2.
実施の形態2に係る半導体装置100について説明する。図9は実施の形態2に係る半導体装置100の分解斜視図、図10は図9に示した半導体装置100の分解斜視断面図である。図9の分解前は、実施の形態1の図1等に示した半導体装置100と同等である。図10の断面位置は、図2に示したA-A断面位置と同等である。実施の形態2に係る半導体装置100の冷却構造101は、風洞6が第1風洞部材21と第2風洞部材22とを有した構成になっている。
A
風洞6は、図9に示すように、第1風洞部材21と第2風洞部材22とを有する。第1風洞部材21と第2風洞部材22とを組み合わせることで、風洞6が形成される。第1風洞部材21は、板状の蓋部21aと、蓋部21aに形成された凹部21bとを有する。凹部21bの開口部が流入口13であり、凹部21bの底壁21cに第1風洞排出口5が形成される。凹部21bの部分が、第一の風洞6aとされる。第2風洞部材22は、板状の基礎壁22aと、排出口7となる部分を除く基礎壁22aの周囲を取り囲み、先端部が蓋部21aの外周端部に接続される周壁22bとを有する。基礎壁22aは、凹部21bに対向する位置に、放熱フィン3が設けられる開口部22cを有する。第1風洞部材21と第2風洞部材22とに囲まれる空間が、第二の風洞6bとされる。
As shown in FIG. 9, the
実施の形態1の図4に示すように、放熱フィン3の周囲の収集部11の部分における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さは、導出部10における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも低い。そのため、図9に示すように、第1風洞排出口5が設けられた底壁21cは、第1風洞部材21の蓋部21aと同一面には無い。
As shown in FIG. 4 of the first embodiment, the vertical height of the heat dissipation
第1風洞排出口5は凹部21bの底壁21cに貫通孔として設けられる。第1風洞排出口5が設けられた底壁21cの放熱フィン3の側の面は、図4に示すように、放熱フィン3に流入した気体が第1風洞排出口5よりも上流側の第一の風洞6aに逆流しないように、放熱フィン3の当接端部3aと接している。一方、風洞6における放熱フィン3よりも下流の領域である第二の風洞6bでは、気体が通過する部分の断面積を極力広げた方が流体抵抗は小さくなる。気体の流体抵抗が小さくなると、送風に必要なエネルギー消費を抑制することができる。
The first wind
放熱フィン3の周囲の収集部11の部分における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さを、導出部10における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも低くすることで、本実施の形態で示した構成で言い換えると、第1風洞排出口5が設けられ、放熱フィン3の当接端部3aと接した底壁21cと、第1風洞部材21の蓋部21aとが同一面に無いことで、放熱フィン3よりも下流の領域である第二の風洞6bにおいて、気体が通過する部分の断面積を排出口7の側で広げることができる。第二の風洞6bにおける気体が通過する部分の断面積が排出口7の側で広がるので、第二の風洞6bにおける気体の流体抵抗を小さくすることができる。気体の流体抵抗が小さくなるため、送風に必要なエネルギー消費を抑制することができる。
By making the vertical height of the heat dissipation
実施の形態1の図4に示した風洞6の形状を完成品として製造する場合、第1風洞排出口5が蓋部21aと同一面に無く、アンダーカットとなるため、例えば、3Dプリンタのような生産性の低い製造方法を用いる必要がある。本実施の形態では、上述したように、風洞6は、第1風洞部材21と第2風洞部材22とを有し、第1風洞部材21と第2風洞部材22とを組み合わせることで、風洞6が形成される。第1風洞部材21と第2風洞部材22のそれぞれは、樹脂成形、ダイカスト成形、板金成形などの生産性の高い製造方法により製造することができる。風洞6を第1風洞部材21と第2風洞部材22とにより形成することで、冷却構造101の生産性を向上させることができる。
When manufacturing the shape of the
以上のように、実施の形態2による冷却構造101において、放熱フィン3の周囲の収集部11の部分における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さが、導出部10における放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも低いため、放熱フィン3よりも下流の領域である第二の風洞6bにおいて、気体が通過する部分の断面積を排出口7の側で広げることができる。第二の風洞6bにおける気体が通過する部分の断面積が排出口7の側で広がるので、第二の風洞6bにおける気体の流体抵抗を小さくすることができる。気体の流体抵抗が小さくなるため、送風に必要なエネルギー消費を抑制することができる。
As described above, in the
風洞6が、第1風洞部材21と第2風洞部材22とを有し、第1風洞部材21が、板状の蓋部21aと、蓋部21aに形成された凹部21bとを有し、凹部21bの開口部が流入口13であり、凹部21bの底壁に第1風洞排出口5が形成され、第2風洞部材22が、板状の基礎壁22aと、排出口7となる部分を除く基礎壁22aの周囲を取り囲み、先端部が蓋部21aの外周端部に接続される周壁22bとを有し、基礎壁22aが、凹部21bに対向する位置に、放熱フィン3が設けられる開口部22cを有し、第1風洞部材21と第2風洞部材22とに囲まれる空間が、第二の風洞6bとされる場合、第1風洞部材21と第2風洞部材22のそれぞれが、樹脂成形、ダイカスト成形、板金成形などの生産性の高い製造方法により製造することができるので、冷却構造101の生産性を向上させることができる。
The
実施の形態3.
実施の形態3に係る半導体装置100について説明する。図11は実施の形態3に係る半導体装置100の冷却構造101の要部を示す斜視図で、ベース2を放熱フィン設置面2bの側から見た図、図12は半導体装置100の斜視断面図で、断面位置が図2に示したA-A断面位置と同等の図、図13は半導体装置100の断面図で、断面位置が図2に示したA-A断面位置と同等の図、図14は図13のC-C断面位置で切断した半導体装置100の冷却構造101の断面図、図15は図14のD-D断面位置で切断した半導体装置100の冷却構造101の断面図である。実施の形態3に係る半導体装置100の冷却構造101は、放熱フィン3としてピンフィン9を有した構成になっている。また、収集部11が、内側収集部12aと、内側収集部12aを取り囲む外側収集部12bとを有した構成になっている。
A
<ピンフィン9>
複数の放熱フィン3は、ベース2の放熱フィン設置面2bに立設された複数の柱状のフィンである。柱状のフィンは、図11に示すように、ピンフィン9である。ピンフィン9は、放熱フィン設置面2bに一様に配置されている。本実施の形態では、放熱フィン3としてピンフィン9を用いているため、放射状に板状の放熱フィン3を配置した場合に生じていたフィン非配置部8は生じることがなく、フィン非配置部8が生じていた放熱フィン設置面2bの中央の領域にも放熱フィン3を配置することができる。フィン非配置部8においては放熱フィン3が配置されておらず、放熱フィン設置面2bが露出し、フィン非配置部8は発熱体1の冷却の効果が低下した領域であった。
<
The
本実施の形態では、複数の放熱フィン3が、ベース2の放熱フィン設置面2bに立設された複数のピンフィン9であるため、フィン非配置部8であった放熱フィン設置面2bの中央の領域にも複数の放熱フィン3を配置できるので、発熱体1の冷却の効果を高めることができる。なお、放熱フィン3としてピンフィン9を用いても、気体は流入口13を通り、第1風洞排出口5から放熱フィン3に流入した後、ベース2の放熱フィン設置面2bに平行かつ放射状に方向を変えて放熱フィン3を通過することができる。
In this embodiment, the multiple
<収集部11>
本実施の形態では、収集部11は、図15に示すように、放熱フィン3の周囲を取り囲む内側収集部12aと、内側収集部12aを取り囲む外側収集部12bとを有する。外側収集部12bにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さは、内側収集部12aにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも高い。本実施の形態では、放熱フィン3の周囲を取り囲む収集部11の全ての部分が内側収集部12aと外側収集部12bとを有しているが、これに限るものではない。内側収集部12aと外側収集部12bとは、特定の方向であるX方向とは異なるY方向に設けた収集部11の部分(図14において斜線で示した部分)に少なくとも設けるのが望ましい。以下、その理由と内側収集部12aと外側収集部12bを設けた効果について説明する。
<
In this embodiment, the collecting
図14において、放熱フィン3を通過した後の気体の流れる方向を矢印で示す。導出部10と導出部10に隣接した収集部11の部分においては、気体は排出口7に向かって一つの方向(特定の方向であるX方向)に流れる。導出部10に隣接しない収集部11の部分においては、気体は方向を変えて導出部10に向かい、導出部10を通過して排出口7から排出される。気体が方向を変えて流れる際には圧力損失が発生し、圧力損失は気体が方向転換する際の流速が大きい程大きな値となる。気体の圧力損失が大きい程、送風に要するエネルギー消費が多くなるため、気体が方向を変える、導出部10に隣接しない収集部11における気体の流速を低下させて圧力損失を小さくすることが送風に要するエネルギー消費を減らすために有効である。
In FIG. 14, the arrows indicate the direction of flow of the gas after passing through the
本実施の形態では、外側収集部12bにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さが、内側収集部12aにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも高いため、外側収集部12bは内側収集部12aよりも気体の流れる断面積が拡大されている。収集部11が、内側収集部12aに加えて、外側収集部12bを有することで、収集部11における気体の流速を低下させることができる。外側収集部12bを有した収集部11における気体の流速が低下するため、外側収集部12bを有した収集部11における気体の圧力損失を小さくすることができる。外側収集部12bを有した収集部11における気体の圧力損失が小さくなるので、送風のためのエネルギー消費を抑制することができる。
In this embodiment, the vertical height of the heat dissipation
図14において斜線で示した収集部11の部分は、放熱フィン3を通過した後の気体が方向を変える箇所であるため、外側収集部12bを設けることが望ましい。また、図14において斜線で示した収集部11の部分は、図14の左側の収集部11に流出した気体も通過するため、外側収集部12bを設けて気体の通過する領域を拡大することが望ましい。
The portion of the
以上のように、実施の形態3による冷却構造101において、複数の放熱フィン3が、ベース2の放熱フィン設置面2bに立設された複数の柱状のフィンであるため、フィン非配置部8であった放熱フィン設置面2bの中央の領域にも複数の放熱フィン3を配置できるので、発熱体1の冷却の効果を高めることができる。
As described above, in the
収集部11が、放熱フィン3の周囲を取り囲む内側収集部12aと、内側収集部12aを取り囲む外側収集部12bとを有し、外側収集部12bにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さが、内側収集部12aにおける放熱フィン設置面2bの垂直方向の高さよりも高い場合、収集部11における気体の流速が低下するため、外側収集部12bを有した収集部11における気体の圧力損失を小さくすることができる。外側収集部12bを有した収集部11における気体の圧力損失が小さくなるので、送風のためのエネルギー消費を抑制することができる。
When the
実施の形態4.
実施の形態4に係る半導体装置100について説明する。図16は実施の形態4に係る半導体装置100の斜視図、図17は半導体装置100の斜視断面図で、断面位置が図2に示したA-A断面位置と同等の図、図18は半導体装置100の斜視図で、図16に示した半導体装置100に送風手段を追加した図、図19は図18に示した半導体装置100の斜視断面図で、断面位置が図2に示したA-A断面位置と同等の図である。図16及び図17において、気体の流れる方向を矢印で示す。実施の形態4に係る半導体装置100の冷却構造101は、流入口13が実施の形態1とは異なる位置に配置された構成になっている。
A
流入口13は、ベース2の放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見て、放熱フィン3とは重複しない位置に、放熱フィン3から離間して配置されている。本実施の形態では、図17に示すように、流入口13と第1風洞排出口5とつなぐ接続部15と、導出部10とは、互いに反対方向に延出し、流入口13と排出口7は、互いに反対方向に開口している。なお本実施の形態では、放熱フィン3としてピンフィン9を設けた例について示したが、放熱フィン3はピンフィン9に限るものではない。
When viewed in a direction perpendicular to the heat dissipation
流入口13を、放熱フィン3とは重複しない位置に放熱フィン3から離間して配置することで、放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見て放熱フィン3と重複する位置に他の機器が配置されるなど、風洞6のレイアウトに制約が有る場合であっても、流入口13を排出口7から十分な距離を確保して配置することできる。流入口13を排出口7から十分な距離を確保して配置することできるため、流入口13における熱い空気の再取り込みを抑制する効果をレイアウト配置に左右されることなく得ることができる。
By arranging the
流入口13と第1風洞排出口5とつなぐ接続部15と、導出部10とが、互いに反対方向に延出し、流入口13と排出口7は、互いに反対方向に開口している場合、冷却構造101において、流入口13と排出口7の位置を最も遠ざけると共に、気体の流入する方向と流出する方向が逆方向であるため、放熱フィン3を通過した高温の気体の流入口13からの再取り込みがさらに抑制されるので、発熱体1の冷却の効果をさらに高めることができる。
When the
本実施の形態では、図19に示すように、送風手段である送風ファン4を流入口13の側に設けることで、流入口13の側の圧力が高い状態を形成している。送風手段は送風ファン4に限るものではなく、外部から高圧の空気を流入口13に送り込む構成でも構わない。流入口13の側の圧力が高い状態を形成する構成はこれに限るものではなく、流入口13の側を大気開放して、排出口7の側に吸引式のファンなどを設けて、排出口7の側の圧力を下げる構成でも構わない。
In this embodiment, as shown in FIG. 19, a high pressure state on the
実施の形態5.
実施の形態5に係る半導体装置100について説明する。図20は実施の形態5に係る半導体装置100の斜視図、図21は半導体装置100の斜視断面図で、断面位置が図2に示したA-A断面位置と同等の図、図22は半導体装置100の斜視図で、図20に示した半導体装置100を-Z方向から見た図、図23は図22に示した半導体装置100分解斜視図である。実施の形態5に係る半導体装置100の冷却構造101は、ベース2が風洞6に固定された構成になっている。
A
ベース2は、第二の風洞6bが形成された風洞6の部分に固定されている。第二の風洞6bが形成された風洞6の部分は、保持部材14である。保持部材14は、風洞6の一部であると共に、ベース2を保持する機能を有する。保持部材14は、例えば、アルミニウムなどの金属により作製される。本実施の形態では、図21に示すように、保持部材14に風洞部材14aを固定して、風洞6が形成される。また本実施の形態では、保持部材14は、半導体装置100を他の部材に取り付けるための複数の取付部を有する。取付部は、貫通孔16である。半導体装置100は、貫通孔16を利用して、ボルトなどにより他の部材に取り付けられる。
The
発熱体1はベース2に実装され、放熱フィン3はベース2に対して実装もしくは一体成形されている。そのため、ベース2は風洞6に対して位置が確定している必要がある。筐体又はフレームなどの他の部材に対して、ベース2と風洞6とを個別に固定することでベース2と風洞6との位置を確定させることも可能である。しかしながら、このように配置を確定させた場合、半導体装置100の部品点数が増えるという課題があった。
The
本実施の形態では、ベース2は、図22及び図23に示すように、保持部材14に固定されている。これらの図では、ベース2は、ボルト17により保持部材14の固定箇所18に固定されている。保持部材14がダイカスト又は鋳造などで金属により成形されている場合、保持部材14の本体部分に固定箇所18としてネジ穴が設けられる。保持部材14が樹脂により成形されている場合、ネジ穴が形成された金属製のインサート部材が保持部材14の樹脂からなる本体部分に固定箇所18として設けられる。ベース2の保持部材14への固定はボルト17を用いた固定に限るものではなく、FSW(Friction Stir Welding:摩擦攪拌接合)など他の手法により固定しても構わない。
In this embodiment, the
このようにベース2を第二の風洞6bが形成された風洞6の部分に固定することで、筐体又はフレームなどの他の部材を用いることなくベース2の風洞6に対する位置を確定することができるので、半導体装置100の部品点数の増加を抑制することができる。半導体装置100の部品点数の増加が抑制されるので、半導体装置100の軽量化、及び半導体装置100を低コスト化することができる。
By fixing the
実施の形態6.
実施の形態6に係る半導体装置100について説明する。図24は実施の形態6に係る半導体装置100の冷却構造101の要部の平面図で、放熱フィン3と第1風洞排出口5が形成された第一の風洞6aの部分を、放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見た図である。実施の形態6に係る半導体装置100の冷却構造101は、放熱フィン3の配置された領域が規定された構成になっている。
A
放熱フィン3は、ベース2の放熱フィン設置面2bに垂直な方向に見て、第1風洞排出口5の内側及び外側の双方に設けられている。そのため、第1風洞排出口5の外形線5aで囲まれた領域の面積は、放熱フィン3の外形線3bで囲まれた面積よりも小さい。
The
第1風洞排出口5は、放熱フィン3に気体を送り込む部分である。このように放熱フィン3を、第1風洞排出口5の内側及び外側の双方に設けることで、第1風洞排出口5を通過した気体の全てを確実に放熱フィン3の全ての部分に供給することができる。また、第1風洞排出口5の周囲の部分は、全周に亘って放熱フィン3の端部と接触し、放熱フィン3が、第1風洞排出口5の内側及び外側の双方に設けられているため、放熱フィン3に一度流入した気体は放熱フィン3の領域から外部に漏出することなく、確実に放熱フィン3を通って排出口7から外部に流出される。このように放熱フィン3に供給された気体の全量を発熱体1の放熱に活用することができるため、発熱体1の冷却の効率を高めることができる。
The first
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、又は複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、又は様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合又は省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
Therefore, countless modifications not illustrated are conceivable within the scope of the technology disclosed in the present specification, including, for example, modifying, adding, or omitting at least one component, and further, extracting at least one component and combining it with a component of another embodiment.
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)
一方の面に発熱体が熱的に接続され、他方の面に複数の放熱フィンを有したベースと、
気体を外部から前記放熱フィンに流入させる第一の風洞、及び前記放熱フィンを介して前記第一の風洞と連通し、前記放熱フィンを通過した気体を外部に排出する第二の風洞を有した風洞と、を備え、
前記第一の風洞は、気体を取り込む流入口と、前記放熱フィンに気体を流出する第1風洞排出口と、を有し、前記第1風洞排出口が、全周に亘って、前記放熱フィンの前記ベースの側とは反対側の端部と当接し、
前記第二の風洞は、前記放熱フィンから、前記ベースの前記他方の面に平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部と、外部に気体を排出する排出口と、前記収集部から前記排出口に気体を導く導出部と、を有し、
前記導出部が、前記流入口から遠ざかる特定の方向に延出している冷却構造。
(付記2)
前記流入口の開口方向と、前記導出部の延出方向とは、90度以上の角度差を有する付記1に記載の冷却構造。
(付記3)
前記導出部の延出長さは、前記第一の風洞の延出長さよりも長い付記1又は2に記載の冷却構造。
(付記4)
前記排出口及び前記導出部は二つ設けられ、
二つの前記導出部は、前記収集部から互いに反対方向に延出し、二つの前記排出口は、互いに反対方向に開口している付記1から3のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記5)
前記放熱フィンの周囲の前記収集部の部分における前記他方の面の垂直方向の高さは、前記導出部における前記他方の面の垂直方向の高さよりも低い付記1から4のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記6)
前記風洞は、第1風洞部材と第2風洞部材とを有し、
前記第1風洞部材は、板状の蓋部と、前記蓋部に形成された凹部とを有し、前記凹部の開口部が前記流入口であり、前記凹部の底壁に第1風洞排出口が形成され、
前記第2風洞部材は、板状の基礎壁と、前記排出口となる部分を除く前記基礎壁の周囲を取り囲み、先端部が前記蓋部の外周端部に接続される周壁と、を有し、前記基礎壁は、前記凹部に対向する位置に、前記放熱フィンが設けられる開口部を有し、
前記第1風洞部材と前記第2風洞部材とに囲まれる空間が、前記第二の風洞とされる付記1から5のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記7)
複数の前記放熱フィンは、前記他方の面に垂直な方向に見て、中心部から外周側に放射状に延びる複数の板状のフィンである付記1から6のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記8)
複数の前記放熱フィンは、前記ベースの前記他方の面に立設された複数の柱状のフィンである付記1から6のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記9)
前記収集部は、前記放熱フィンの周囲を取り囲む内側収集部と、前記内側収集部を取り囲む外側収集部とを有し、
前記外側収集部における前記他方の面の垂直方向の高さは、前記内側収集部における前記他方の面の垂直方向の高さよりも高い付記1から8のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記10)
前記流入口は、前記ベースの前記他方の面に垂直な方向に見て、前記放熱フィンとは重複しない位置に、前記放熱フィンから離間して配置されている付記1から5のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記11)
前記流入口と前記第1風洞排出口とつなぐ接続部と、前記導出部とは、互いに反対方向に延出し、
前記流入口と前記排出口は、互いに反対方向に開口している付記10に記載の冷却構造。
(付記12)
前記ベースは、前記第二の風洞が形成された前記風洞の部分に固定されている付記1から11のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記13)
前記放熱フィンは、前記ベースの前記他方の面に垂直な方向に見て、前記第1風洞排出口の内側及び外側の双方に設けられている付記1から12のいずれか1項に記載の冷却構造。
(付記14)
付記1から13のいずれか1項に記載の冷却構造と、半導体素子を有した発熱体と、を備えた半導体装置。
Various aspects of the present disclosure are summarized below as appendices.
(Appendix 1)
a base having a heating element thermally connected to one surface thereof and a plurality of heat dissipation fins on the other surface thereof;
a first wind tunnel for allowing gas to flow from the outside into the heat dissipation fins, and a second wind tunnel communicating with the first wind tunnel via the heat dissipation fins and discharging the gas that has passed through the heat dissipation fins to the outside;
The first wind tunnel has an inlet for taking in gas and a first wind tunnel outlet for discharging the gas to the heat dissipation fin, and the first wind tunnel outlet abuts against an end of the heat dissipation fin opposite to the base over an entire circumference thereof,
the second air tunnel has a collection section that collects gas radially discharged from the heat dissipation fin in a direction parallel to the other surface of the base, an exhaust port that exhausts the gas to the outside, and a lead-out section that guides the gas from the collection section to the exhaust port,
A cooling structure in which the outlet portion extends in a particular direction away from the inlet.
(Appendix 2)
2. The cooling structure according to
(Appendix 3)
3. The cooling structure according to
(Appendix 4)
The outlet and the outlet portion are provided in pairs,
The cooling structure according to any one of
(Appendix 5)
5. The cooling structure according to
(Appendix 6)
The wind tunnel has a first wind tunnel member and a second wind tunnel member,
The first wind tunnel member has a plate-shaped lid portion and a recess formed in the lid portion, an opening of the recess is the inlet, and a first wind tunnel exhaust port is formed in a bottom wall of the recess,
the second air channel member has a plate-shaped foundation wall and a peripheral wall that surrounds the periphery of the foundation wall except for a portion that becomes the exhaust port and has a tip end connected to an outer peripheral end of the lid portion, the foundation wall has an opening in which the heat dissipation fin is provided at a position facing the recess,
6. The cooling structure according to
(Appendix 7)
7. The cooling structure according to
(Appendix 8)
7. The cooling structure according to
(Appendix 9)
The collecting section includes an inner collecting section that surrounds the periphery of the heat dissipating fin and an outer collecting section that surrounds the inner collecting section,
9. The cooling structure according to any one of
(Appendix 10)
A cooling structure described in any one of
(Appendix 11)
The connection portion connecting the inlet and the first wind tunnel outlet and the outlet portion extend in opposite directions to each other,
11. The cooling structure according to
(Appendix 12)
12. The cooling structure according to any one of
(Appendix 13)
13. The cooling structure according to any one of
(Appendix 14)
14. A semiconductor device comprising: the cooling structure according to
1 発熱体、1a 半導体素子、2 ベース、2a 発熱体実装面、2b 放熱フィン設置面、3 放熱フィン、3a 当接端部、3b 外形線、4 送風ファン、5 第1風洞排出口、5a 外形線、6 風洞、6a 第一の風洞、6b 第二の風洞、7、7a、7b 排出口、8 フィン非配置部、9 ピンフィン、10、10a、10b 導出部、11 収集部、12a 内側収集部、12b 外側収集部、13 流入口、14 保持部材、14a 風洞部材、15 接続部、16 貫通孔、17 ボルト、18 固定箇所、21 第1風洞部材、21a 蓋部、21b 凹部、21c 底壁、22 第2風洞部材、22a 基礎壁、22b 周壁、22c 開口部、100 半導体装置、101 冷却構造 1 Heating element, 1a Semiconductor element, 2 Base, 2a Heating element mounting surface, 2b Heat dissipation fin installation surface, 3 Heat dissipation fin, 3a Contact end, 3b Outline, 4 Blower fan, 5 First wind tunnel exhaust port, 5a Outline, 6 Wind tunnel, 6a First wind tunnel, 6b Second wind tunnel, 7, 7a, 7b Exhaust port, 8 Fin-free portion, 9 Pin fin, 10, 10a, 10b Lead-out portion, 11 Collection portion, 12a Inner collection portion, 12b Outer collection portion, 13 Inlet, 14 Holding member, 14a Wind tunnel member, 15 Connection portion, 16 Through hole, 17 Bolt, 18 Fixing portion, 21 First wind tunnel member, 21a Lid portion, 21b Recess, 21c Bottom wall, 22 Second wind tunnel member, 22a Foundation wall, 22b Peripheral wall, 22c opening, 100 semiconductor device, 101 cooling structure
Claims (14)
気体を外部から前記放熱フィンに流入させる第一の風洞、及び前記放熱フィンを介して前記第一の風洞と連通し、前記放熱フィンを通過した気体を外部に排出する第二の風洞を有した風洞と、を備え、
前記第一の風洞は、気体を取り込む流入口と、前記放熱フィンに気体を流出する第1風洞排出口と、を有し、前記第1風洞排出口が、全周に亘って、前記放熱フィンの前記ベースの側とは反対側の端部と当接し、
前記第二の風洞は、前記放熱フィンから、前記ベースの前記他方の面に平行な方向に放射状に排出された気体を集める収集部と、外部に気体を排出する排出口と、前記収集部から前記排出口に気体を導く導出部と、を有し、
前記導出部が、前記流入口から遠ざかる特定の方向に延出している冷却構造。 a base having a heating element thermally connected to one surface thereof and a plurality of heat dissipation fins on the other surface thereof;
a first wind tunnel for allowing gas to flow from the outside into the heat dissipation fins, and a second wind tunnel communicating with the first wind tunnel via the heat dissipation fins and discharging the gas that has passed through the heat dissipation fins to the outside;
The first wind tunnel has an inlet for taking in gas and a first wind tunnel outlet for discharging the gas to the heat dissipation fin, and the first wind tunnel outlet abuts against an end of the heat dissipation fin opposite to the base over an entire circumference thereof,
the second air tunnel has a collection section that collects gas radially discharged from the heat dissipation fin in a direction parallel to the other surface of the base, an exhaust port that exhausts the gas to the outside, and a lead-out section that guides the gas from the collection section to the exhaust port,
A cooling structure in which the outlet portion extends in a particular direction away from the inlet.
二つの前記導出部は、前記収集部から互いに反対方向に延出し、二つの前記排出口は、互いに反対方向に開口している請求項1に記載の冷却構造。 The outlet and the outlet portion are provided in pairs,
The cooling structure according to claim 1 , wherein the two outlet portions extend in opposite directions from the collection portion, and the two exhaust ports open in opposite directions.
前記第1風洞部材は、板状の蓋部と、前記蓋部に形成された凹部とを有し、前記凹部の開口部が前記流入口であり、前記凹部の底壁に第1風洞排出口が形成され、
前記第2風洞部材は、板状の基礎壁と、前記排出口となる部分を除く前記基礎壁の周囲を取り囲み、先端部が前記蓋部の外周端部に接続される周壁と、を有し、前記基礎壁は、前記凹部に対向する位置に、前記放熱フィンが設けられる開口部を有し、
前記第1風洞部材と前記第2風洞部材とに囲まれる空間が、前記第二の風洞とされる請求項1に記載の冷却構造。 The wind tunnel has a first wind tunnel member and a second wind tunnel member,
The first wind tunnel member has a plate-shaped lid portion and a recess formed in the lid portion, an opening of the recess is the inlet, and a first wind tunnel exhaust port is formed in a bottom wall of the recess,
the second air channel member has a plate-shaped foundation wall and a peripheral wall that surrounds the periphery of the foundation wall except for a portion that becomes the exhaust port and has a tip end connected to an outer peripheral end of the lid portion, the foundation wall has an opening in which the heat dissipation fin is provided at a position facing the recess,
The cooling structure according to claim 1 , wherein a space surrounded by the first wind tunnel member and the second wind tunnel member is defined as the second wind tunnel.
前記外側収集部における前記他方の面の垂直方向の高さは、前記内側収集部における前記他方の面の垂直方向の高さよりも高い請求項1に記載の冷却構造。 The collecting section includes an inner collecting section that surrounds the periphery of the heat dissipating fin and an outer collecting section that surrounds the inner collecting section,
The cooling structure according to claim 1 , wherein a vertical height of the other surface of the outer collection section is greater than a vertical height of the other surface of the inner collection section.
前記流入口と前記排出口は、互いに反対方向に開口している請求項10に記載の冷却構造。 The connection portion connecting the inlet and the first wind tunnel exhaust port and the outlet portion extend in opposite directions to each other,
The cooling structure according to claim 10 , wherein the inlet and the outlet open in opposite directions to each other.
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