(57)【要約】【課題】冷却体の発熱量の小さい半導体装置の搭載された部分と発熱量の大きい半導体装置の搭載された部分の冷却能力を変えて、冷却体の発熱量の大きい半導体装置の搭載された部分の冷却能力を高めることのできる風冷式冷却体を得る。【解決手段】冷却体の基板の一方の面に設置される発熱体を発熱量の大きいものと小さいものに分けて、発熱量の小さいものを前記基板の冷却風流入側に配置し、発熱量の大きいものを基板の冷却風流出側に配置すると共に、冷却体の基板の他方の面に設ける複数の冷却フィンを、その間隔が冷却風流入側で広く、冷却風流出側で狭くなるように並設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に発熱体が設置される基板とこの基板の他方の面に間隔をおいて並設された複数の平板状の冷却フィンとにより冷却体を構成し、この冷却体の冷却フィンに冷却風を送って発熱体を冷却するようにした風冷式冷却体において、前記冷却体の基板の一方の面に設置される発熱体を発熱量の大きいものと小さいものに分けて、発熱量の小さいものを前記基板の冷却風流入側に配置し、発熱量の大きいものを基板の冷却風流出側に配置するとともに、前記複数の冷却フィンの間隔を冷却風流入側よりも冷却風流出側が狭くなるようにしたことを特徴とする風冷式冷却体
【請求項２】
前記冷却体の冷却フィンとして、長さが前記基板の全長に略等しいものと、基板の全長より短いものとを設け、長さの長い冷却フィンは基板の全長に亘って配設し、短いものは、基板の冷却風流出側に寄せて配設することにより冷却フィンの間隔を冷却風の流入側よりも流出側が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の風冷式冷却体。
【請求項３】
前記の長さの長い冷却フィンと長さの短い冷却フィンとを交互に配設したことを特徴とする請求項２記載の風冷式冷却体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータなどの半導体電力変換装置における発熱体となる半導体パワーモジュール等の半導体装置を冷却するための風冷式冷却体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体電力変換装置には、多数の半導体パワーモジュール等の半導体装置が使用される。このような半導体装置は、運転中に発熱するため冷却が必要となる。このような半導体装置の冷却に使用される冷却体には、従来から特許文献１に示されるような冷却フィン付の風冷式冷却体が用いられる。冷却フィン付の冷却体に半導体装置を取付け、冷却体の冷却フィンの部分に冷却ファンなどにより強制的に冷却風を送って半導体装置を冷却するようにするのが一般的である。
【０００３】
また、特許文献１では、図３に示すように、冷却体２の基板２１の一面に等間隔で設けられた複数の冷却フィン２３を全長に亘って等しい高さとせず、前後端部の一部を切り欠き、高さを低くして、冷却ファン２０から送られる冷却風の冷却体全体への流れを改善して冷却効果を高める工夫が行われている。しかし、このような冷却体は全体がほぼ均等な冷却能力を有する。
【０００４】
このような冷却体に限らず、図４、図５に示すように、冷却体２の基板２１の一面に冷却風の流れ方向と平行に基板２１の奥行き方向の長さと同じ長さの複数の平板状の冷却フィン２４を等間隔で設けた冷却体であっても同じである。このような冷却体２の基板２１の他方の面に冷却すべき半導体装置を搭載するが、発熱量の大きな半導体装置２５は、冷却体２上の冷却風の下流側に設置され、発熱量の小さい半導体装置２６は、冷却体２上の冷却風の上流側に配置されるが、冷却フィン２４は、冷却体２の全体に均等に設けられているので、冷却体２の全面がほぼ均等な冷却能力を有するため、発熱量の大きい半導体装置２５に合わせて冷却体２を形成した場合、発熱量の小さい半導体装置２６に対しては、冷却能力が過剰となり、また発熱量の小さい半導体装置１６に合わせて冷却体２を形成した場合は、発熱量の大きい半導体装置２５に対しては冷却能力が不足すようになる。冷却能力が不足する場合には、複数の半導体装置の設置間隔を広げることで冷却能力の不足を補うことができるが、冷却体を大きくする必要があり、全体が大形になる不都合がある。
【特許文献１】特開平６−７７６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、前記のように発熱量の異なる半導体装置を搭載するようにした風冷式冷却体における不都合を解消するために、冷却体の発熱量の小さい半導体装置の搭載された部分と発熱量の大きい半導体装置の搭載された部分の冷却能力を変えて、冷却体の発熱量の大きい半導体装置の搭載された部分の冷却能力をより高めることのできる冷却体を得ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、この発明は、一方の面に発熱体が設置される基板とこの基板の他方の面に間隔をおいて並設された複数の平板状の冷却フィンとにより冷却体を構成し、この冷却体の冷却フィンに冷却風を送って発熱体を冷却するようにした風冷式冷却体において、前記冷却体の基板の一方の面に設置される発熱体を発熱量の大きいものと小さいものに分けて、発熱量の小さいものを前記基板の冷却風流入側に配置し、発熱量の大きいものを基板の冷却風流出側に配置するとともに、前記複数の冷却フィンの間隔を冷却風流入側よりも冷却風流出側が狭くなるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
前記冷却体の冷却フィンとして、長さが前記基板の全長に略等しいものと、基板の全長より短いものとを設け、長さの長い冷却フィンは基板の全長に亘って配設し、短いものは、基板の冷却風流出側に寄せて配設することにより冷却フィンの間隔を冷却風の流入側よりも流出側が狭くなるようにする。
【０００８】
そして、前記の長さの長い冷却フィンと長さの短い冷却フィンとを交互に配設したことを特徴とするのが目的にかなっている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の風冷式冷却体によれば、基板の一方の面に配置される発熱体を、発熱量の大きいものを冷却風流出側に、小さいものを冷却風流入側に分けて配設し、基板の他方の面に並設した冷却フィンが、冷却風流入側よりも冷却風流出側を狭い間隔とする、すなわち、冷却風流入側で広い間隔で、冷却風流出側で狭い間隔で配設されるので、冷却体の冷却風の流出側の発熱量の大きい発熱体の配設された領域により多くの冷却フィンが設けられることにより、この領域の冷却能力が増大する。この結果、発熱量の大きい発熱体も狭い間隔で冷却体に取付けることができるので冷却体を小さくすることができ、これを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【００１１】
図１は、この発明の実施例を示す斜視図であり、図２は、図１の冷却体を上下反転して示すものである。
【００１２】
これらの図において、１は冷却体であり、その基板１１の上面１２に冷却を必要とする半導体モジュール等の発熱体１３、１４が載置されている。発熱体１３は発熱量の大きいものであり、発熱体１４はこれより発熱量の小さいものである。基板１１の下面１６に基板１１の冷却風の通風方向の長さと略等しい長さの長尺冷却フィン１７とその半分の長さの短尺冷却フィン１８が交互に所定の間隔で並設される。
【００１３】
このような冷却体１の冷却フィン１７、１８に、図示しない冷却ファンなどにより矢印Ａの方向から冷却風が送られる。この冷却風が、冷却フィン間の通路を流れる過程で冷却フィン１７、１８および基板１１を介して基板１１上の発熱体１３、１４を冷却する。発熱量の大きい発熱体１３は、基板１１の冷却風の流出（下流）側の半部に配設され、発熱量の小さい発熱体１４は冷却風の流入（上流）側の半部に配設される。そして短尺の冷却フィン１８は、この基板１の下面の発熱量の大きな発熱体１３の設けられた部分に対応する半部の長尺の冷却フィン１７の間に配設される（図２参照）。
【００１４】
図１および図２から明らかなようにこの発明の冷却体１においては、冷却フィンの間隔が全長にわたって均等でなく、冷却風流入側で広く流出側で狭くなっている。このため、発熱量の小さい発熱体１４の設けられた部分は、冷却フィンの密度が低くなっているため冷却能力は低下するが冷却風の通風路も抵抗が小さくなるため通風量が増大して、冷却能力の低下はわずかですむとともに、発熱体１４は、発熱量が小さいこともあり、良好に冷却される。
【００１５】
発熱量の大きな発熱体１３の配設された部分は、長尺冷却フィン１７と短尺冷却フィン１８とが交互に配設されるためフィン密度が高くなり、冷却能力が高められ、発熱量の大きい発熱体１３であっても良好に冷却される。冷却フィン部の冷却風流出側では、冷却フィン間の間隔が狭くなるが、冷却風流入側の冷却フィン間の間隔が広いため全体としての冷却風の通風路の抵抗は、冷却フィン間隔が冷却フィン全体に亘って狭くなっている場合に比べると小さくなるため冷却体全体の冷却効率が高くなる。
【００１６】
この例では、発熱体１４，１５が基板１１の略１／２に配設されるものとして説明しているため、短尺冷却フィン１８の長さを長尺冷却フィン１７の半分の長さとしているが、短尺冷却フィン１８の長さは、基板１１の発熱量の大きな発熱体１３が設けられた部分（領域）の大きさに応じて適宜定めることになる。例えば、発熱量の大きな発熱体１３が基板１１の冷却風流出側の１／３に配設されている場合には、短尺冷却フィン１８の長さは長尺冷却フィン１７の１／３の長さとすればよい。
【００１７】
この発明によれば、冷却体の発熱量の小さい発熱体の取り付けられた部分は冷却フィンの個数を減らして間隔を拡げ、発熱量の大きい発熱体の取り付けられる部分は冷却フィンの個数を増やして間隔を狭めることにより、発熱体の配置に最適な冷却能力を得ることができ、また、冷却フィンの使用量が少なくなることによって冷却体の軽量、小形化および製造価格の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施例による冷却体の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の冷却体を上下反転して示す斜視図である。
【図３】従来の冷却体を示す斜視図である。
【図４】従来の他の冷却体を示す斜視図である。
【図５】図４の冷却体を上下反転して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：冷却体
１１：冷却体の基板
１２：基板の上面
１３：発熱量の大きい発熱体
１４：発熱量の小さい発熱体
１６：基板の下面
１７：長尺の冷却フィン
１８：短尺の冷却フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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