(57)【要約】  【課題】  冷却液の流路を熱効率の良い所望の形状に加工することが容易であって、コストも低廉な半導体冷却装置を提供する。  【解決手段】  この発明の半導体冷却装置１００は、上面に冷却液の流路１１，１２が穿設されたプラスチック製の冷却液流路板１０と、冷却液流路板の流路の上面を封止するように、冷却液流路板の上面に密着取り付けられた金属製の冷却板２０と、冷却液導入パイプ３１と、冷却液導出パイプ３２とから構成される。冷却液流路板１０は、プラスチック製なので、その上面に冷却液の流路１１，１２を穿設するのは容易であり、複雑な流路の形状も必要がある場合には容易に設定することができ、冷却板に対する冷却も能率よく実行することができる。また、このように流路の形状の設定が容易であることに基づいて安価に製作することが可能である。  【選択図】  図１
2006351561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に冷却液の流路（１１，１２）が穿設されたプラスチック製の冷却液流路板（１０）と、
冷却液流路板（１０）の流路（１１，１２）の上面を封止するように、冷却液流路板（１０）の上面に密着取り付けされた金属製の冷却板（２０）とを有する半導体冷却装置。
【請求項２】
前記冷却液流路板（１０）の密着取り付けは接着剤による接着または螺子止めで行なわれている請求項１記載の半導体冷却装置。
【請求項３】
前記冷却液流路板（１０）は、流路（１１，１２）に冷却液を導入する冷却液導入パイプ（３１）と、前記冷却液流路板（１０）の流路（１１，１２）から冷却液を導出する冷却液導出パイプ（３２）とを有する請求項１記載の半導体冷却装置。
【請求項４】
前記冷却液流路板の流路（１１，１２，７１，７２）は、冷却液導入パイプから冷却液導出パイプに向けてジグザグ状態で進むように穿設されている請求項１記載の半導体冷却装置。
【請求項５】
前記冷却液導入パイプ（３１）および冷却液導出パイプ（３２）は、前記冷却液流路板の表面に水平になるように延びている請求項３記載の半導体冷却装置。
【請求項６】
前記冷却液導入パイプ（６１）および冷却液導出パイプ（６２）は、前記冷却液流路板の表面に直角になるように延びている請求項３記載の半導体冷却装置。
【請求項７】
前記冷却液流路板（１０，６０，７０）の流路（１１，１２，７１，７２）は、冷却液導入パイプ（３１，６１）から冷却液導出パイプ（３２，６２）に向けて複数本穿設されている請求項４記載の半導体冷却装置。
【請求項８】
前記冷却板は、冷却対象の半導体（５０）のＩＧＢＴベース板（５９）である請求項１記載の半導体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体冷却装置に関し、特に、冷却板の中に冷却液を流して冷却板を冷却することにより、冷却板に組み込んだ半導体装置の熱を除去して過熱を防止する半導体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の半導体冷却装置の従来例は、例えば、下記の特許文献１，２に記載されている。特許文献１によれば、図７に示されるように、金属の冷却板１２０の間に半導体装置１４０を挟み、ボルト１７１とナット１７２とで固定するとともに、冷却板１２０を連結板１７０で連結している。冷却液導入パイプ１３１から連結板１７０を経由して、冷却液（冷却水）を冷却板１２０に通わせ、冷却液導出パイプ１３２から排出させることにより半導体装置１４０の過熱を防止している。
【０００３】
また、特許文献２によれば、図８に示されるように、金属の冷却板２２０の間に半導体装置２４０を挟み、ボルト２７１とナット２７２とで固定している。冷却液導入パイプ２３１から冷却液（冷却水）を冷却板２２０に通わせ、冷却液導出パイプ２３２から排出させることにより半導体装置２４０の過熱を防止している。上記の他に、市販されているものとしては、図９や図１０に示すものがある。図９に示されるものは、金属製の冷却板３２０に設けられた爪３２１で金属製の冷却パイプ３８０を固定している。図１０に示されるものは、２枚の金属製の冷却板４２１，４２２で金属製の冷却パイプ４８０をサンドウィッチ状に挟んでいる。
【特許文献１】特開平５−２３５２２１号公報
【特許文献２】特開平５−１２９４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の従来の半導体冷却装置は、金属製の冷却板および冷却パイプによって構成されているので重量が重く、冷却液の流路を決める冷却パイプの形状を熱効率の向上のために所望の複雑な形状に加工するのが困難である。また、そのような事情からコスト低減も容易ではない。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、冷却液の流路を熱効率の良い所望の形状に加工するのが容易であって、コストも低廉な半導体冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る半導体冷却装置は、上面に冷却液の流路が穿設されたプラスチック製の冷却液流路板と、冷却液流路板の流路の上面を封止するように、冷却液流路板の上面に密着取り付けされた金属製の冷却板とを有する。
【０００７】
このような構成によれば、冷却液流路板は、プラスチック製なので、その上面に冷却液の流路を穿設するのは容易であり、所望の流路の形状も容易に設定することができ、冷却板に対する冷却も能率よく実行することができる。
【０００８】
また、この発明において、前記冷却液流路板の密着取り付けは接着剤による接着または螺子止めで行なわれているのが好ましい。
【０００９】
また、この発明において、前記冷却液流路板は、流路に冷却液を導入する冷却液導入パイプと、前記冷却液流路板の流路から冷却液を導出する冷却液導出パイプとを有するのが好ましい。
【００１０】
また、この発明において、前記冷却液流路板の流路は、冷却液導入パイプから冷却液導出パイプに向けてジグザグ状態で進むように穿設されているのが好ましい。
【００１１】
また、この発明において、前記冷却液導入パイプおよび冷却液導出パイプは、前記冷却液流路板の表面に水平になるように延びているのが好ましい。
【００１２】
また、この発明において、前記冷却液導入パイプおよび冷却液導出パイプは、前記冷却液流路板の表面に直角になるように延びているのが好ましい。
【００１３】
また、この発明において、前記冷却液流路板の流路は、冷却液導入パイプから冷却液導出パイプに向けて複数本穿設されているのが好ましい。
【００１４】
さらに、この発明において、前記冷却板は、冷却対象の半導体のＩＧＢＴベース板であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上に詳述したように本発明によれば、半導体冷却装置は、上面に冷却液の流路が穿設されたプラスチック製の冷却液流路板と、冷却液流路板の流路の上面を封止するように、冷却液流路板の上面に密着取り付けされた金属製の冷却板とを有する。したがって、冷却液流路板は、プラスチック製なので、その上面に冷却液の流路を穿設するのは容易であり、所望の流路の形状も容易に設定することができ、冷却板に対する冷却も能率よく実行することができる。また、このような構成に基づいて安価に製作することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、この発明の半導体冷却装置の実施の形態を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のラインＡ−Ａまたは図１（ｃ）のラインＣ−Ｃから見た断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）で示されている冷却液流路板の上面図である。図１（ａ）ないし図１（ｃ）で示されるように、この実施の形態の半導体冷却装置１００は、上面に冷却液の流路１１，１２が穿設されたプラスチック製の冷却液流路板１０と、冷却液流路板１０の流路１１，１２の上面を封止するように、冷却液流路板１０の上面に密着取り付けされた金属製の冷却板２０と、冷却液ＬＱ（冷媒あるいは冷却水）を冷却液流路板１０の流入口３３を通じて流路１１，１２に導入する冷却液導入パイプ３１と、冷却液流路板１０の流路１１，１２を通過した冷却液ＬＱを流出口３４から導出する冷却液導出パイプ３２とを有する。なお、パイプ３１，３２は、接続する相手側に対応する手段が設けられていれば、半導体冷却装置側に配置することは必ずしも必要ではない。
【００１７】
冷却液流路板１０はプラスチックから作られているので、図１（ｂ）および図１（ｃ）で示されるように、折り返しを繰り返しつつ、蛇行するような複雑な冷却液ＬＱの流路を困難なく形成することができる。このように流路を蛇行させることができることにより、冷却液ＬＱが冷却板２０と接触する面積が大きくなり、冷却効果が向上するとともに、冷却板２０の全体を均一に冷却できるようになる。また、この例では、流路を２系統にしているので流路の抵抗を少なくしている。冷却液流路板１０の流路１１，１２を除く平面は接着剤により、冷却板２０の下面と接着されている。もちろん、冷却液が漏れないように両者を密着して取り付けられれば、ねじ止めでおこなってもよい。なお、パイプ３１，３２は冷却液流路板１０に対して、接着あるいは圧入などで取り付けることが好ましい。
【００１８】
次に、上述の半導体冷却装置の使用の状態について図２（ａ）ないし図２（ｃ）を参照して説明する。この場合、半導体４１，４２，４３の放熱部が冷却板２０の上面に密着するように半導体４１，４２，４３を固定する。この固定方法については従来方法によって螺子などを用いて固定すればよい。半導体４１，４２，４３の稼動時に冷却液を冷却液導入パイプ３１から流入口３３を通して、冷却液流路板１０の流路１１，１２に供給する。冷却液は、乱流を起こしつつ流路１１，１２を通過し冷却板２０を介して半導体４１，４２，４３の放熱部を冷却し、半導体４１，４２，４３の温度上昇を阻止し、最後に流出口３４を通って冷却液導出パイプ３２から排出される。
【００１９】
なお、上述の実施例の変形例について図３ないし図６を参照して説明する。図３は実施の形態２を説明するための断面図である。図３においては、図１の冷却板２０の代わりに半導体５０自身のＩＧＢＴベース板５９が用いられている。したがって、半導体チップ５１，５２，５３の発熱は、ＩＧＢＴベース板５９を介して直接的に冷却される。次に、図４で示される実施の形態３について説明する。図４（ａ）は、冷却液流路板の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。この例においては、流入口６３および流出口６４が冷却液流路板６０の厚み方向に穿設され、したがって、冷却液導入パイプ６１および冷却液導出パイプ６２も冷却液流路板６０の厚み方向に向いて装着されている。この場合、冷却液流路板６０の形成は、射出成形で行なう場合には、２方向開きの金型で容易に実行できる。
【００２０】
さらに、図５で示される実施の形態４について説明する。図５（ａ）は、冷却液流路板の他の例を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図である。この例の冷却液流路板７０においては、図４の流路１１，１２の変わりに流路７１，７２を穿設した冷却液流路板７０を示している。この場合、冷却液を冷却液導入パイプ６１から流入口６３を通して、冷却液流路板７０の流路７１，７２に供給する。冷却液は、乱流を起こしつつ流路７１，７２を通過し冷却板を冷却し、最後に流出口６４を通って冷却液導出パイプ６２から排出される。
【００２１】
最後に、図６に示される実施の形態５について説明する。図６（ａ）は、冷却液流路板の他の例の平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。この例の冷却液流路板８０においては、流路８１が上記の例とは異なり、１系列となるように穿設されているが、液流抵抗を少なくするために、液流方向に対して左右に横断する流路が数多く穿設されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は、この発明の半導体冷却装置の実施の形態１を示す平面図である。  （ｂ）は、（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。  （ｃ）は、（ｂ）で示されている冷却液流路板の上面図である。
【図２】（ａ）は、図１で示された実施の形態１における半導体冷却装置の使用例について説明するための平面図である。  （ｂ）は、（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。  （ｃ）は、（ｂ）で示されている冷却液流路板の上面図である。
【図３】この発明の半導体冷却装置の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、この発明の半導体冷却装置の実施の形態３の冷却液流路板を示す平面図である。  （ｂ）は、（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図である。  （ｃ）は、（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。
【図５】（ａ）は、この発明の半導体冷却装置の実施の形態４を示す平面図である。  （ｂ）は、（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図である。
【図６】（ａ）は、この発明の半導体冷却装置の実施の形態５の冷却液流路板を示す平面図である。  （ｂ）は、（ａ）のラインＢ−Ｂから見た断面図である。  （ｃ）は、（ａ）のラインＡ−Ａから見た断面図である。
【図７】半導体冷却装置の従来例を示す図である。
【図８】半導体冷却装置の他の従来例を示す図である。
【図９】市販されている半導体冷却装置の従来例を示す図である。
【図１０】市販されている半導体冷却装置の他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０，６０，７０，８０  冷却液流路板、１１，１２，７１，７２，８１  流路、２０  冷却板、３１，６１  冷却液導入パイプ、３２，６２  冷却液導出パイプ、３３，６３  流入口、３４，６４  流出口、４１，４２，４３，５０  半導体、５１，５２，５３  半導体チップ、５９  ＩＧＢＴベース板。
【図１】
2006351561.tif 000003
【図２】
2006351561.tif 000004
【図３】
2006351561.tif 000005
【図４】
2006351561.tif 000006
【図５】
2006351561.tif 000007
【図６】
2006351561.tif 000008
【図７】
2006351561.tif 000009
【図８】
2006351561.tif 000010
【図９】
2006351561.tif 000011
【図１０】
2006351561.tif 000012