冷却器的制作方法

专利名称：冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷却器。特别涉及功率转换器的冷却器。
背景技术：
近年来，混合动力汽车(Hybrid Vehicle)、电动汽车(Electric Vehicle)以及安装有燃料电池(Fuel Cell)的燃料电池车等以功率为动力 源的车受到关注。混合动力汽车是除了现有的发动机以外还以马达为动力 的汽车。混合动力汽车通过驱动发动机来得到动力，并且将来自直流电源 的直流电压转换为交流电压，通过被转换的交流电压来驱动马达，由此得 到动力。另外，电动汽车是通过将来自直流电源的直流电压转换后得到的 交流电压来驱动马达而获得动力的汽车。
在这样的以功率为动力源的汽车中，安装有功率转换器。功率转换器 例如包括逆变器或变换器等功率半导体元件。功率半导体元件例如包括功 率MOSFET (Metaloxide Semiconductor Field-Effect Transistor金属氧化物 半导体场效应晶体管)、IGBT (绝缘门型双极性晶体管)等。
在安装在汽车等上的功率转换器中，为了得到汽车的高动力性能，而 有时需要大功率。大功率的功率转换器等的发热量大，因此安装有用于冷 却功率转换器的冷却器。
在大功率的功率转换器等发热体的冷却中，在与功率转换器等连接的 部件上接合冷却板(散热片)，通过扩大传热面积来提高效率的冷却或者 使冷却水向配置有功率转换器的区域撞击的所谓撞击喷流的冷却是较为实 用的。并且，使这些冷却方法复合的方法是有效的。
日本专利文献特开平2—100350号公报公开有包括具有散热片的冷却 板的集成电路的冷却构造。该冷却构造包括在基板上安装有多个集成电 路元件的集成电路；保持基板的基板框；在与集成电路元件相对的基板的相反面上具有锪孔，并且具有配置在该锪孔的底面上的扇状的散热片的冷 却板；以及向该扇状的散热片的中心喷出制冷剂的喷嘴。根据该集成电路 的冷却构造，集成电路元件与制冷剂之间的热阻抗被抑制得较低，能够减 少制冷剂的流量，从而有效地将热量排出到设备的外部。
曰本专利文献特开平5 — 3274号公报公开有如下的半导体冷却装置， 即包括排列在基板上的多个半导体元件；夹持各个半导体元件而配置在 基板的相反侧的冷却介质供应头；与冷却介质供应头连通的管状的冷却介 质供应部件；形成在冷却介质供应部件的顶端，并向各自的半导体元件喷
出来自冷却介质供应头的冷却介质的冷却介质喷出口；以及冷却介质返回
头。在该半导体冷却装置中，在垂直方向上设置基板，同时设置与冷却介 质返回头连通的冷却介质返回管，并且设置将各个半导体元件之间间隔开 的间隔部件。根据该半导体冷却装置，由于可以防止各元件产生的冷却介 质的气泡流向其他元件，而独立地冷却各元件，因此能够减小各元件之间 的温度差。
曰本专利文献特开平6—112385号公报公开有组合散热体和喷嘴的半 导体元件的冷却构造。在该冷却构造中，散热体具有底部散热板及第一和 第二垂直散热板，底部散热板被设置在安装于配线基板上的、内部安装有 半导体元件的外壳的散热面上。第一垂直散热板由弯曲的多个散热板构 成。该弯曲凸面彼此相对，在弯曲凸面之间形成有喷流的流路。第二垂直 散热板设置在由第一垂直散热板形成的通路的喷流喷出口上，喷嘴通过由 第一垂直散热板形成的通路喷出制冷剂，撞击底部散热板。根据该半导体 元件的冷却构造，通过将作为一次喷流而撞击出的制冷剂作为再次喷流而 撞击散热板，能够不增加流速和流量而提高冷却效率。
曰本专利文献特开平5 — 190716号公报公开了如下的半导体装置， 即在陶瓷多层基板上安装有多个集成电路组件，在各个的组件上安装有 冷却套。在各个冷却套上连接有具有柔软性的管。在柔软流路的内部设置 有用于将冷却流体成为裂开状的喷流而流入到冷却套中的喷嘴。在冷却套 内设置有散热片和冷却流体返回的空间。根据该半导体装置，能够将冷却 能力高的水利用在冷却介质上，能够使用容易扩大传热面积的平板型散热片，能够通过裂开状的喷流均匀地向各散热片供应冷却流体，因此能够提 供优良的冷却构造的半导体装置。
当功率转换器的温度上升时，有时会降低效率或功率转换器所包括的 半导体元件发生破损。因此，如上所述，有时安装用于冷却功率转换器的 冷却器，尤其是与大功率相对应的功率转换器等发热体的冷却成为重要的 课题。

发明内容
本发明的目的在于提供冷却性能优良的功率转换器的冷却器。 基于本发明的冷却器包括用于在其一个面上配置发热体的基板。包括 被固定在所述基板的另一个面上的散热部件。包括构成按照制冷剂与所述 散热部件接触的方式而形成的第一流路的第一流路构成装置。包括构成按 照使制冷剂向所述另一个面中配置有所述发热体的区域喷出的方式而形成 的第二流路的第二流路构成装置。所述第二流路与所述第一流路分离开而 形成。
在上述发明中，优选的是，所述散热部件包括板状部件或者棒状部件 中的至少一者。
在上述发明中，优选的是，所述散热部件被配置在配置有所述发热体 的区域的周围。所述第二流路构成装置包括主管，被配置成与所述基板 的所述另一个面分离开；以及辅助管，被形成为从所述主管向所述基板突 出。所述辅助管被配置成面对所述基板的配置有所述发热体的区域。所述 第一流路包括夹在所述主管与所述基板之间的空间。
在上述发明中，优选的是，所述辅助管包括面对所述基板的端面，所 述端面倾斜成使得流路沿所述制冷剂在所述第一流路构成装置中流动的方 向而变大。
在上述发明中，优选的是，所述辅助管以越靠向所述基板则变得变细 的方式被形成为锥形。
在上述发明中，优选的是，包括用于排出在所述第二流路中流动的制 冷剂的第三流路构成装置。所述第三流路构成装置包括配置在所述主管与所述基板之间的隔离板。所述辅助管被形成为贯穿所述隔离板。所述辅助 管被无间隙地固定到所述隔离板。
在上述发明中，优选的是，所述基板被配置成所述一个面的延伸方向 为垂直方向或者相对于垂直方向倾斜的方向中的任一个。
在上述发明中，优选的是，所述基板被配置成所述一个面朝向垂直方 向的下侧。


图1是实施方式1中的半导体装置的简要分解立体图； 图2是实施方式1中的半导体装置的第一简要截面图； 图3是实施方式1中的半导体装置的第二简要截面图； 图4是实施方式1中的半导体装置的第三简要截面图； 图5是实施方式2中的半导体装置的简要分解立体图； 图6是实施方式2中的半导体装置的第一简要截面图； 图7是实施方式2中的半导体装置的第二简要截面图； 图8是实施方式3中的半导体装置的简要截面图； 图9是实施方式4中的半导体装置的第一简要截面图； 图10是实施方式4中的半导体装置的第二简要截面图。
具体实施例方式
(实施方式1)
参照图1至图4来说明基于本发明的实施方式1中的冷却器。本实施
方式中的冷却器是用于冷却作为被冷却体的功率转换器。
功率转换器包括用于将直流的功率转换为交流的功率的逆变器和用于
改变电压的变换器等设备。例如，功率转换器包括功率MOSFET或者 IGBT等功率半导体元件。
图1是本实施方式中的半导体装置的简要分解立体图。本实施方式中 的半导体装置包括作为电气设备的功率转换器和用于冷却功率转换器的冷 却器。本实施方式中的半导体装置包括作为功率转换器的半导体元件21。半
导体元件21的平面形状形成为长方形。半导体元件21与未图示的外部的 电路连接。半导体元件21是通过驱动而发热的发热体。在本实施方式 中，半导体元件21成为被冷却体。
本实施方式中的冷却器包括用于将半导体元件21配置在一个面上的 基板1。基板1形成为板状。在本实施方式中，在基板1的表侧的面上配 置有多个半导体元件21。如箭头54所示，半导体元件21被配置成主表面 与基板1接合。本实施方式中的基板1包括金属板和形成在金属板的表面 上的绝缘层。半导体元件21被固定在绝缘层的表面上。
本实施方式中的冷却器包括固定在基板1的与配置半导体元件21的 面相反侧的面上。本实施方式中的散热部件包括板状部件2。板状部件2 例如为直片式散热片(straight fm)。板状部件2被配置在配置半导体元件 21的区域和配置半导体元件21的区域的周围的区域之中至少一者的区 域。板状部件2被配置在基板1的里面。板状部件2被配置成主表面与基 板1的主表面大致垂直。
图2表示本实施方式中的半导体装置的第一简要截面图。图2是以与 基板的主表面平行的面剖切时的简要截面图。半导体装置的冷却器包括多 个板状部件2，各个板状部件2排列配置。板状部件2被配置成各自的主 表面彼此大致平行。板状部件2被配置成彼此离开一些。板状部件2具有 在配置有后述的辅助管12的区域中形成的缺口部2a。
图3表示本实施方式中的半导体装置的第二简要截面图。图4表示本 实施方式中的半导体装置的第三简要截面图。图3是与图2中的III线一m 线相关的截面图。图4是与图2中的IV—IV线相关的截面图。
本实施方式中的板状部件2的平面形状形成为长方形。缺口部2a形成 为在辅助管12与板状部件2的端部之间产生间隙。箭头51所示的方向为 冷却介质流动的方向。板状部件2被配置成其主表面与制冷剂流动的方向 大致平行。板状部件2被形成为具有与后述的第一流路的高度大致相同的 高度。
参照图1至图4，本实施方式中的冷却器包括形成为制冷剂与散热部件接触的第一流路构成装置。第一流路构成装置被形成为构成制冷剂的第 一流路。本实施方式中的第一流路构成装置包括基板1和配置在基板1的 配置有板状部件2的一侧的主管11。第一流路构成部件包括基板1和配置 在主管11的侧面上的壁部件5。第一流路通过被基板1、主管11以及壁 部件5包围的空间而形成。
本实施方式中的冷却器被形成为第一制冷剂在被基板1和主管11夹 持的第一流路中流动。在本实施方式中，配置有用于向冷却器的第一流路 供应制冷剂的制冷剂供应装置(没有图示)。
本实施方式中的冷却器包括第二流路构成装置，该第二流路构成装置 被形成为使第二制冷剂向基板1的里面之中配置有功率转换器的区域撞 击。第二流路构成装置被形成为直接向配置有功率转换器的部分喷出第二 制冷剂。
本实施方式中的第二流路构成装置被形成为构成制冷剂的第二流路。 第二流路构成部件包括离开基板1的里面而配置的主管11。主管11包括
流路构成板lla和流路构成板llb。流路构成板lla和流路构成板llb彼 此间隔开而配置。流路构成板lla和流路构成板llb被配置成主表面彼此 平行。在流路构成板lla和流路构成板lib的侧面配置有壁部件5。通过 由流路构成板lla、 lib以及壁部件5包围的空间来形成第二流路的一部 分。
本实施方式中的第二流路构成装置包括辅助管12，该辅助管12被形 成为从主管11向基板11突出。辅助管12被配置成与基板1的配置有半导 体元件21的区域相对。本实施方式中的辅助管12被形成为圆筒状。辅助 管12被形成为从流路构成板lla突出。辅助管12被形成为与主管11连 通。通过辅助管12和主管ll构成第二流路。在本实施方式中，配置有用 于向第二流路供应第二制冷剂的制冷剂供应装置(没有图示)。
在本实施方式中，作为在第一流路中流动的第一制冷剂和在第二流路 中流动的第二制冷剂分别使用水。通过共同的制冷剂供应装置向第一流路 和第二流路供应冷却水。
参照图1和图3，本实施方式中的辅助管12包括端面12a。端面12a与基板1相对。端面12a倾斜成流路沿箭头51所示的在第一流路中流动的 第一制冷剂的方向变大。即，端面12a被形成为与基板1的距离沿第一制 冷剂流动的方向变大。端面12a被形成为其倾斜的面面向第一制冷剂的下
参照图2 图4，半导体元件21产生的热量传递给基板1和板状部件 2。由制冷剂供应装置供应的第一制冷剂被导入到第一流路中。如箭头51 所示，第一制冷剂在基板1和主管11夹持的空间中流动。第一制冷剂在 第一流路中板状部件2之间流动。第一制冷剂在与板状部件2和基板1接 触的情况下流动。通过第一制冷剂与板状部件2和基板1接触，来冷却板 状部件2和基板1。之后，第一制冷剂被排出。
半导体元件21经由基板1冷却。半导体元件21通过冷却板状部件2 而经由基板1被冷却。半导体元件21的热量传递给基板1和板状部件2， 并从基板1和板状部件2被第一制冷剂散热。
由制冷剂供应装置供应的第二制冷剂被导入到由第二流路构成部件构 成的第二流路中。如箭头52所示，第二制冷剂被导入到主管11的内部。 如箭头53所示，在主管11的内部流动的第二制冷剂中的一部分第二制冷 剂流入到辅助管12中。
如箭头53所示，流入到辅助管12中的第二制冷剂从辅助管12的端面 12a的部分被放出。在本实施方式中，与第一制冷剂隔离的、由第二流路 供应的第二制冷剂在从辅助管12喷出时最开始有助于半导体元件21的冷 却。在第二制冷剂从辅助管12中喷出之前，由于第二制冷剂没有与配置 在第二流路中的板状部件2接触，因此不会降低冷却能力。通过从辅助管 12中喷出第二制冷剂，第二制冷剂撞击基板1的里面之中配置有半导体元 件21的区域。即，第二制冷剂通过撞击喷流来冷却基板1的配置有半导 体元件21的区域。通过第二制冷剂撞击基板1，能够有效地冷却半导体元 件21。
撞击基板1的第二制冷剂与第一制冷剂一起在第一流路中流动。此 时，第二制冷剂在通过其与基板1和板状部件2接触来冷却基板1和板状 部件2的情况下行进。之后，第二制冷剂与第一制冷剂一起被排出。在本实施方式中，包括第一流路构成装置，被形成为制冷剂与散热 部件接触；以及第二流路构成装置，用于使撞击喷流撞击配置有半导体元 件的区域，并且第一流路和第二流路被分离开。在第一流路中，通过配置 散热部件，能够扩大散热面积，有效地进行除热。在第二流路中，第二制 冷剂在从辅助管被喷出之前以与第一制冷剂分离的状态被供应。在第一流 路中流动的第一制冷剂越靠近第一制冷剂的下游侧而温度越高，但是第二 制冷剂即使在下游侧也与上游侧的温度大致相同。因此，能够使低温度的 第二制冷剂撞击半导体元件21，从而能够有效地冷却半导体元件21。另 外，能够抑制在制冷剂的流路中越靠近下游侧冷却能力越低，从而能够大 致均匀地冷却半导体元件21 。
这样，在本实施方式中，能够大致分离进行撞击喷流和由传热部件的 对流引起的冷却，从而能够有效地冷却被冷却体。
在本实施方式中，第二流路构成装置包括主管和辅助管。第一流路包 括被主管和基板夹持的空间。板状部件被配置在配置有半导体元件的区域 的周围。通过该构成，能够容易形成上述第一流路构成装置和第二流路构 成装置。另外，能够简单地构成冷却器。
参照图l和图3，在本实施方式中，辅助管12的端面12a倾斜成流路 沿第一制冷剂的流动的方向变大。通过该构成，能够将由辅助管12喷出 的撞击喷流导向第一制冷剂的下游侧。
本实施方式中的冷却器被配置成基板的配置有半导体元件的面朝向垂 直方向的上侧，但是不限于该方式，冷却器也可以被配置成基板的配置有 半导体元件的面朝向垂直方向的下侧。通过该构成，当第一流路或第二流 路产生气泡时，能够将气泡导向与配置有基板的一侧相反的一侧，能够抑 制滞留在基板的里面。通过气泡，能够去除基板里面的液膜，从而能够抑 制热传导的效率下降。
或者，冷却器也可以被配置成基板的配置有半导体元件的面的延伸方 向成为垂直方向或相对于垂直方向倾斜的方向。通过该构成，能够使第一 流路或第二流路中产生的气泡向垂直方向的上侧移动。能够抑制气泡滞留 在基板的里面。即使在第一流路或第二流路中产生了气泡的情况下，也能够将液膜确保在基板的里面。
特别是，当作为制冷剂而使用液体并且热流通量大时，有时制冷剂会 产生蒸气。通过上述任一个构成，能够将这样的蒸气排出到冷却器的外部 或者使其移动到冷却器的周边部。结果，能够抑制由于气泡的产生引起的 冷却效率的下降。
本实施方式中的作为散热部件的板状部件被形成为其高度与第一流路 的高度大致相同。通过该构成，能够将板状部件配置在整个第一流路的高 度方向上，从而增大了传热面积。结果，能够有效地进行第一制冷剂的冷 却。
在本实施方式中，沿制冷剂流动的方向配置多个半导体元件，在各个 半导体元件上配置有相同形状的辅助管。作为辅助管，不限于该方式，也 可以配置大小互不相同或形状互不相同的辅助管。另外，在本实施方式 中，作为辅助管，配置了圆筒状的管，但是辅助管可以采用任意的形状。
例如，也可以在被冷却体的种类不同的情况下，对于发热量大的被冷 却体，配置直径大的辅助管，对于发热量小的被冷却体配置直径小的辅助 管。这样，本实施方式中的冷却器能够与各自的被冷却体一致而容易调节 除热量。
另外，也可以在辅助管或主管上配置用于调整从特定的辅助管喷出的 制冷剂的流量的调整阀或者用于截断特定的辅助管的流动的截断阀等。通 过该构成，能够与被冷却体的发热量相对应而调整撞击喷流的流量或者间 歇地进行由撞击喷流产生的冷却。并且，有时被冷却体的发热量会时序地 变化，但是能够对应于这样的发热量的变动而改变撞击喷流的流量，从而 能够进行最恰当的冷却。
另外，在本实施方式中，在作为散热部件的板状部件上形成了缺口 部，但是不限于该方式，板状部件也可以不形成缺口部。例如，板状部件 也可以形成为贯穿辅助管。另外，板状部件不限于平面状，也可以形成为 具有曲面。
在本实施方式中，第一制冷剂和第二制冷剂使用了相同的制冷剂，但 是不限于该方式，也可以使用互不相同的制冷剂。另外，作为制冷剂，不限于液体，也可以包括气体。
另外，本实施方式中的冷却器被形成为第一流路的第一制冷剂的流动 方向与第二流路的第二制冷剂的流动方向彼此相同，但是，不限于该方 式，也可以形成为第一流路的第一制冷剂的流动方向与第二流路的第二制 冷剂的流动方向互不相同。
另外，作为制冷剂供应装置，也可以配置用于供应第一制冷剂的制冷 剂供应装置和用于供应第二制冷剂的制冷剂供应装置。或者，制冷剂供应 装置也可以包括在冷却的同时使制冷剂循环的循环装置。
在本实施方式中，作为被冷却体，以大功率的功率转换器为例进行了 说明，但是不限于该方式，可以将本发明应用在任意的被冷却体的冷却器 上。例如，也可以将本发明应用在功率小的功率转换器或其他的被冷却体 的冷却器上。
(实施方式2)
参照图5至图7，对基于本发明的实施方式2中的冷却器进行说明。 本实施方式中的冷却器是用于冷却功率转换器的冷却器。冷却器包括第一 流路构成装置和第二流路构成装置这方面与实施方式1相同。在本实施方 式中，用于散发被冷却体的热量的散热部件与实施方式1不同。
图5表示本实施方式中的半导体装置的简要分解立体图。本实施方式 中的散热部件包括棒状部件3。棒状部件3被固定在基板1的里面。棒状 部件3被配置成从基板1的里面突出。本实施方式中的棒状部件3被配置 成长度方向与基板1的里面大致垂直。
图6表示本实施方式中的半导体装置的第一简要截面图。图6是以平 行于基板的主表面的面切断时的简要截面图。棒状部件3被配置在辅助管 12的周围。棒状部件3被配置在配置有半导体元件21的区域的周围。半 导体元件21被配置在配置有半导体元件21的区域的附近。在本实施方式 中，对一个半导体元件21配置四个棒状部件3。第一制冷剂如箭头51所 示的方向流动。
图7表示本实施方式中的半导体装置的第二简要截面图。图7是与图 6中的vn—vn线相关的截面图。棒状部件3被形成为其长度与被主管11和基板1夹持的第一流路的高度大致相同。
本实施方式中的散热部件包括棒状部件。通过改变棒状部件的位置、 长度以及根数，能够容易地改变通过散热部件进行除热的位置以及与制冷 剂的接触面积。
在本实施方式中，棒状部件被配置成包围配置有被冷却体的区域，但 是不限于该方式，只要第二制冷剂撞击到基板的冷却面上后尽可能地不妨 碍第二制冷剂成放射状扩散并且不妨碍第一制冷剂的流动，棒状部件可以 配置任意的位置和任意的数量。
本实施方式中的棒状部件具有与第一制冷剂在其中流动的第一流路的 高度大致相同的高度。通过采用该构成，可以将棒状部件配置在大致整个 第一流路的高度方向上，从而能够有效地进行第一制冷剂的冷却。
对于其他的构成、作用以及效果与实施方式1相同，因此这里不再重 复说明。
(实施方式3)
参照图8，对基于本发明的实施方式3中的冷却器进行说明。冷却器 包括第一流路构成装置和第二流路构成装置这方面与实施方式1相同。在 本实施方式中，冷却器的散热部件的形状和第二流路构成装置的辅助管的 形状与实施方式l不同。
图8表示本实施方式中的冷却器的简要截面图。图8是以垂直于基板
的主表面的面剖切时的简要截面图。本实施方式中的冷却器包括形成为从
主管11的表面突出的辅助管13。辅助管13被形成为其截面形状成为山 形。辅助管13按照流路向基板1逐渐变细的方式形成为锥形。本实施方 式中的辅助管13的端面被形成为与基板1大致平行。
本实施方式中的冷却器包括板状部件4。板状部件4具有缺口部4a。 缺口部4a被形成为沿辅助管13的形状倾斜。缺口部4a倾斜成其截面形状 向基板1变细。缺口部4a被形成为板状部件4离开辅助管3。
在本实施方式中，如箭头52所示流入的第二制冷剂如箭头55所示从 辅助管13排出。当第二制冷剂从辅助管13排出时，沿箭头51所示的第一 制冷剂的流向排出。通过辅助管13形成为锥形，能够使第二制冷剂的撞击喷流顺畅地与第一制冷剂合流。另外，通过改变辅助管的锥形的形状， 能够容易调节撞击喷流的压力和流量。
另外，由于构成第二流路的辅助管13的截面形状为锥形，因此第一 流路的第一制冷剂容易靠近基板1，能够使撞击到基板1之后的第二制冷 剂靠近基板1。因此，能够提高第二制冷剂对基板1的冷却效果。另外， 在第一流路内能够带来第一制冷剂和第二制冷剂的分层流动，从而减小由 于两个制冷剂的混合导致的压力损失。
对于其他的构成、作用以及效果与实施方式1相同，因此这里不再重 复说明。
(实施方式4)
参照图9和图10，对基于本发明的实施方式4中的冷却器进行说明。
本实施方式中的冷却器除了第一流路构成装置和第二流路构成装置以外还 包括第三流路构成装置。即，本实施方式中的冷却器除了第一流路和第二 流路以外还具有第三流路。第三流路被形成为与第二流路连通。
图9表示本实施方式中的冷却器的第一简要截面图。图9是以平行于 基板的主表面的面剖切时的简要截面图。图10表示本实施方式中的冷却 器的第二简要截面图。图10是与图9中的X—X线相关的截面图。
参照图9和图10，本实施方式中的冷却器包括构成第三流路的第三流 路构成装置，该第三流路用于排出在第二流路中流动的制冷剂。第三流路 构成装置包括隔离板6。隔离板6被配置在主管11与基板1之间。隔离板 6被形成为平板状。隔离板6被配置成其主表面与基板1的里面大致平 行。隔离板6被配置成将第一流路分割为两个流路。
本实施方式中的第二流路构成部件包括辅助管14。辅助管14被配置 成贯穿隔离板6。辅助管14的喷出口被配置在基板1和隔离板6所夹持的 空间。辅助管14与隔离板6无间隙地被固定。g卩，按照辅助管14与隔离 板6之间不产生间隙的方式而形成。
本实施方式中的冷却器包括作为散热部件的板状部件7。板状部件7 被形成为贯穿隔离板6。板状部件7具有缺口部7a。缺口部7a被形成为其 平面形状成为圆形。缺口部7a按照辅助管14的形状而形成。在本实施方式中，通过主管11和隔离板6所夹持的空间形成第一流 路。另外，通过基板1和隔离板6所夹持的空间形成第三流路。通过主管 11和辅助管14形成第二流路。
本实施方式中的制冷剂供应装置被形成为直接向第一流路和第二流路 供应制冷剂，并且被形成为不直接向第三流路供应制冷剂。
在本实施方式中，第一流路和第二流路被隔离开。第一制冷剂在第一
流路中如箭头51所示在冷却板状部件7的情况下行进。第二制冷剂在第 二流路中如箭头53所示从辅助管14中喷出。第二制冷剂作为撞击喷流而 冷却基板l的里面。
第二制冷剂在撞击到基板1上之后在第三流路中流动。在第三流路 中，如箭头56所示，流向排出口。在第三流路中，第二制冷剂在冷却基 板1和板状部件7的情况下行进。第一路径与第二路径和第三路径完全分 离。
在本实施方式中的冷却器中，通过撞击喷流进行冷却的路径与冷却散 热部件的路径彼此分离开。被形成为用于撞击喷流的第二制冷剂与用于冷 却散热部件的第一制冷剂不会混合。因此，能够抑制冷却散热部件的第一 制冷剂对产生撞击喷流的第二制冷剂的干涉，从而能够提高撞击喷流的冷 却效果。
或者，本实施方式中的冷却器能够避免第一制冷剂与第二制冷剂混合 到一起。例如，作为第一制冷剂和第二制冷剂，可以分别使用不同的制冷 剂。此时，制冷剂供应装置可以使用包括第一制冷剂的循环装置和与第一 制冷剂不同的第二制冷剂的循环装置的供应装置。
另外，在本实施方式中，板状部件具有缺口部，缺口部按照辅助管的 形状而形成。从辅助管中喷出的第二制冷剂沿辅助管的形状成放射状扩 散，但是通过该构成能够抑制由于板状部件而阻碍第二制冷剂的扩散。
对于其他的构成、作用以及效果与实施方式1相同，因此这里不再重 复说明。
根据本发明，能够提供冷却性能优良的功率转换器的冷却器。 在上述的各个图中，对相同或相当的部分标注相同的标号。另外，这次公开的上述实施方式在所有方面仅是例示而非限制。本发 明的范围不是上述的说明而是通过权利要求来表示，并且包括与权利要求 均等的意义以及在范围内的全部的变更。
产业上的实用性
本发明可以应用在冷却器上。特别适用于功率转换器的冷却器。
权利要求
1. 一种冷却器，其特征在于，包括基板(1)，用于在其一个面上配置发热体(21)；散热部件(2，3，4，7)，被固定在所述基板(1)的另一个面上；第一流路构成部件(1，6，11a)，构成第一流路，该第一流路被形成使得制冷剂与所述散热部件(2，3，4，7)相接触；以及第二流路构成部件(11，11a，11b，12～14)，构成第二流路，该第二流路被形成使得制冷剂向所述另一个面中配置有所述发热体(21)的区域喷出；所述第二流路与所述第一流路分离开而形成。
2. 如权利要求1所述的冷却器，其中，所述散热部件(2， 3， 4， 7)包括板状部件(2， 4， 7)或者棒状部 件(3)中的至少一者。
3. 如权利要求1所述的冷却器，其中，所述散热部件(2， 3， 4， 7)被配置在配置有所述发热体(21)的区 域的周围，所述第二流路构成部件(11， lla， llb， 12 14)包括 主管(11， lla， lib)，被配置成与所述基板(1)的所述另一个面 分离开；以及辅助管(12 14),被形成为从所述主管(11， lla， lib)向所述基 板(1)突出；所述辅助管(12 14)被配置成面对所述基板(1)的配置有所述发 热体(21)的区域，所述第一流路包括夹在所述主管(11， lla， lib)与所述基板(1) 之间的空间。
4. 如权利要求3所述的冷却器，其中，所述辅助管(12)包括面对所述基板(1)的端面(12a)，所述端面(12a)倾斜成使得流路沿所述制冷剂在所述第一流路构成部件(1, 11， lla， lib)中流动的方向而变大。
5. 如权利要求3所述的冷却器，其中，所述辅助管(13)以越靠向所述基板(1)则变得越细的方式被形成 为锥形。
6. 如权利要求3所述的冷却器，其中，包括用于排出在所述第二流路中流动的制冷剂的第三流路构成部件 (1， 6)，所述第三流路构成部件(1， 6)包括配置在所述主管(11， lla， lib)与所述基板(1)之间的隔离板(6)，所述辅助管(14)被形成为贯穿所述隔离板(6)， 所述辅助管(14)被无间隙地固定到所述隔离板(6)。
7. 如权利要求1所述的冷却器，其中，所述基板(1)被配置成所述一个面的延伸方向为垂直方向或者相对 于垂直方向倾斜的方向中的任一个。
8. 如权利要求1所述的冷却器，其中，所述基板(1)被配置成所述一个面朝向垂直方向的下侧。
9. 一种冷却器，其特征在于，包括基板(1)，用于在其一个面上配置发热体(21);散热部件(2， 3， 4， 7)，被固定在所述基板(1)的另一个面上；第一流路构成装置(1， 6， lla)，构成第一流路，该第一流路被形 成使得制冷剂与所述散热部件(2， 3， 4， 7)相接触；以及第二流路构成装置(11， lla， llb， 12 14)，构成第二流路，该第 二流路被形成使得制冷剂向所述另一个面中配置有所述发热体(21)的区 域喷出；所述第二流路与所述第一流路分离开而形成。
10. 如权利要求9所述的冷却器，其中，所述散热部件(2， 3， 4， 7)包括板状部件(2， 4， 7)或者棒状部 件(3)中的至少一者。
11. 如权利要求9所述的冷却器，其中，所述散热部件(2， 3， 4， 7)被配置在配置有所述发热体(21)的区域的周围，所述第二流路构成装置(11， lla， llb， 12 14)包括 主管(11， lla， lib)，被配置成与所述基板(1)的所述另一个面 分离开；以及辅助管(12 14)，被形成为从所述主管(11， lla， lib)向所述基 板(1)突出；所述辅助管(12 14)被配置成面对所述基板(1)的配置有所述发 热体(21)的区域，所述第一流路包括夹在所述主管(11， lla， lib)与所述基板(1) 之间的空间。
12. 如权利要求ll所述的冷却器，其中，所述辅助管(12)包括面对所述基板(1)的端面(12a)， 所述端面(12a)倾斜成使得流路沿所述制冷剂在所述第一流路构成 装置(1， 11， lla， lib)中流动的方向而变大。
13. 如权利要求11所述的冷却器，其中，所述辅助管(13)以越靠向所述基板(1)则变得越细的方式被形成 为锥形。
14. 如权利要求11所述的冷却器，其中，包括用于排出在所述第二流路中流动的制冷剂的第三流路构成装置 (1， 6)，所述第三流路构成装置(1， 6)包括配置在所述主管(11， lla， lib)与所述基板(1)之间的隔离板(6)，所述辅助管(14)被形成为贯穿所述隔离板(6)， 所述辅助管(14)被无间隙地固定到所述隔离板(6)。
15. 如权利要求9所述的冷却器，其中，所述基板(1)被配置成所述一个面的延伸方向为垂直方向或者相对 于垂直方向倾斜的方向中的任一个。
16. 如权利要求9所述的冷却器，其中，所述基板(1)被配置成所述一个面朝向垂直方向的下全文摘要
本发明提供一种冷却器，该冷却器包括用于配置半导体元件(21)的基板(1)、被固定在基板(1)的里面上的板状部件(2)、主管(11)、以及辅助管(12)。通过基板(1)和主管(11)所夹持的空间来构成制冷剂的第一流路。通过主管(11)和辅助管(12)来构成制冷剂的第二流路。辅助管(12)被配置成向配置有半导体元件(21)的区域喷出制冷剂。第二流路与第一流路分离开而形成。
文档编号H01L25/07GK101416307SQ20078001239
公开日2009年4月22日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年4月6日
发明者吉田忠史, 横井丰, 长田裕司 申请人:丰田自动车株式会社