(57)【要約】【課題】軽量化を図ると共に、機械加工や接合を不要化してコストを下げることができるようにする。【解決手段】半導体１が実装された基板２を固定する基板ケース３と、この基板ケース３の下部に設置された冷却器５と、を備えた半導体冷却構造に関する。  上記冷却器５が、押出成形によって形成された均一断面の管状体１１と、この管状体１１の両端部１５に設けられた樹脂製の冷媒液給排部１２と、を備える。  この冷媒液給排部１２が、弾性シールリング１４を介して上記管状体１１の端部１５を挿入保持可能な管挿入保持部１６を有すると共に、上記冷媒液給排部１２と上記基板ケース３とが締結固定部材１７によって締結固定されるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体が実装された基板を固定する基板ケースと、
該基板ケースの下部に前記基板と当接するように設置され、内部を流れる冷媒液によって前記基板に実装された前記半導体を冷却する冷却器と、を備えた半導体冷却構造において、
前記冷却器が、押出成形によって形成された均一断面の管状体と、該管状体の両端部に設けられた樹脂製の冷媒液給排部と、を備え、
該冷媒液給排部が、弾性シールリングを介して前記管状体の端部を挿入保持可能な管挿入保持部を有すると共に、前記冷媒液給排部と前記基板ケースとが締結固定部材によって締結固定されたことを特徴とする半導体冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの分野では、ガソリン車から、ハイブリッド車や、電気自動車や、燃料電池車などへの移行が徐々に進められている。これに伴って、車両には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）などのパワー半導体が多く使用されるようになっている。そして、このようなパワー半導体は、発熱量が大きいため、熱暴走が生じないように冷却する必要があり、例えば、特許文献１や特許文献２に示すような半導体冷却構造が開発されている。
【０００３】
このような半導体冷却構造には、半導体が実装された基板を固定する基板ケースと、この基板ケースの下部に基板と当接するように設置され、内部を流れる冷媒液によって基板に実装された半導体を冷却する冷却器と、を備えたものなどが存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２７４７８号公報
【特許文献２】特開平６−２４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記半導体冷却構造には、冷却器が金属製であるため、重量が重く、また、構成部品の単価が高くなるという問題があった。更に、冷却器を製造するのに、構成部品をロウ付けや摩擦攪拌接合などによって接合したり、接合のために機械加工したりする必要があり、そのためにコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、
半導体が実装された基板を固定する基板ケースと、
該基板ケースの下部に前記基板と当接するように設置され、内部を流れる冷媒液によって前記基板に実装された前記半導体を冷却する冷却器と、を備えた半導体冷却構造において、
前記冷却器が、押出成形によって形成された均一断面の管状体と、該管状体の両端部に設けられた樹脂製の冷媒液給排部と、を備え、
該冷媒液給排部が、弾性シールリングを介して前記管状体の端部を挿入保持可能な管挿入保持部を有すると共に、前記冷媒液給排部と前記基板ケースとが締結固定部材によって締結固定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記構成によって、冷媒液給排部を樹脂製とすることで、軽量化を図ると共に、機械加工や接合を不要化してコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の実施例にかかる半導体冷却構造の全体斜視図である。
【図２】図１を側方から見た縦断面図である。
【図３】図１の分解斜視図である。
【図４】図２の左側部分の拡大図である。
【図５】図４の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図５は、この実施の形態を説明するためのものである。
【実施例１】
【００１１】
＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。
【００１２】
自動車などの分野では、ガソリン車から、ハイブリッド車や、電気自動車や、燃料電池車などへの移行が徐々に進められている。これに伴って、車両には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）などのパワー半導体が多く使用されるようになっている。そして、このようなパワー半導体は、スイッチング動作を行うなどの際に大電流が流れることから、発熱量が大きいものになっているため、熱暴走を起こさないように冷却する必要があり、半導体冷却構造が用いられる。
【００１３】
この半導体冷却構造を、図１（図２）に示すように、半導体１などの電子部品が実装された基板２を固定する基板ケース３と、基板ケース３の下部に基板２とほぼ当接するように設置され、内部を流れる冷媒液４によって基板２に実装された半導体１を冷却する冷却器５（液冷式冷却器）と、を備えたものとする。
【００１４】
ここで、半導体１は、ほぼ水平な方向へ向けて配設された基板２の図中上面側に実装されている。基板２の図中下面側の面には、ハンダ付部分６が形成されている。基板ケース３は、樹脂製の枠状のものなどとされている。枠状の基板ケース３には、必要に応じて中桟部などが設けられる。基板ケース３は、基板２の図中上面側の部分に超音波接合などによって固定される。
【００１５】
以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。
【００１６】
図３に示すように、上記冷却器５が、押出成形によって形成された均一断面の管状体１１と、この管状体１１の両端部１５に設けられた樹脂製の冷媒液給排部１２と、を備える。
この冷媒液給排部１２が、弾性シールリング１４（図２参照）を介して上記管状体１１の端部１５を挿入保持可能な管挿入保持部１６を有するものとされる。そして、上記冷媒液給排部１２と上記基板ケース３とが締結固定部材１７（図１参照）によって締結固定されるようにする。
【００１７】
ここで、管状体１１は、冷媒液４の流路となるものであり、内部を複数の仕切部によって仕切られた金属製の扁平な多孔管（扁平多孔管）などとされる。扁平多孔管は、扁平な面を上下に向けた状態でほぼ水平に配設されると共に、上面に基板２を載置する面が形成されている。
【００１８】
図４、図５の断面図に示すように、冷媒液給排部１２は、冷媒液４の給排用に管状体１１の両端部１５に対してそれぞれ嵌合される中空部材とされる。この場合、一方の冷媒液給排部１２が、冷媒液４の供給口１２ａと排出口１２ｂとを有すると共に、内部を２つに分離したものとされ、他方の冷媒液給排部１２が、内部に冷媒液４の折り返し部を有するものとされて、冷媒液４を往復流通させるようにしている。但し、一方の冷媒液給排部１２に冷媒液４の供給口１２ａを設け、他方の冷媒液給排部１２に冷媒液４の排出口１２ｂを設けて、冷媒液４を一方向にのみ流通させるようにしても良い。
【００１９】
弾性シールリング１４は、横向きＵ字状断面を有することにより、内外二重構造を備えた無端状のＵパッキンシールなどとされる。この弾性シールリング１４は、管状体１１の端部１５に外嵌される。そのため、弾性シールリング１４は、管状体１１の端面に外嵌可能な横長の長円形状のものとされている。
【００２０】
管挿入保持部１６は、管状体１１の端部１５を挿入可能な横長の挿入口部１６ａを有するものとされると共に、この挿入口部１６ａの内側には、弾性シールリング１４を装着可能なシール装着部１６ｂが形成されている。そして、シール装着部１６ｂの奥側には、管状体１１の端部１５の位置または挿入量を規制可能な段状ストッパ部２３（図５参照）が形成されている。
【００２１】
冷媒液給排部１２の管挿入保持部１６には、冷媒液給排部１２との間で弾性シールリング１４を、管状体１１の挿入方向へ外れないように挟着保持する環状保持部材２４が被着される。環状保持部材２４は、弾性シールリング１４よりも一回り大きい横長の長円形状のものとされている。冷媒液給排部１２と環状保持部材２４との間には、爪と爪孔とを有して互いに爪固定可能な爪固定部２５が設けられる。
【００２２】
締結固定部材１７は、ネジやビスなどとされる。締結固定部材１７は、基板ケース３の四隅と、一対の冷媒液給排部１２の両端部１５との間を上下方向に締結固定するものとされる。
【００２３】
＜作用＞この実施例によれば、以下のような作用を得ることができる。
【００２４】
半導体冷却構造は、以下のようにして組み立てられる。即ち、冷媒液給排部１２の管挿入保持部１６の内側（シール装着部１６ｂ）に弾性シールリング１４を装着し、弾性シールリング１４を押えるように冷媒液給排部１２の管挿入保持部１６（の挿入口部１６ａの周囲）に環状保持部材２４を取付けて、弾性シールリング１４が冷媒液給排部１２から外れないようにする。そして、扁平多孔管とされた管状体１１の両端部１５を、それぞれ弾性シールリング１４が取付けられた一対の冷媒液給排部１２の管挿入保持部１６（の挿入口部１６ａ）へ差し込んで冷却器５を構成する。この状態で、半導体１が実装された基板２を固定する基板ケース３を、冷却器５の上部に当接状態で載置して、冷媒液給排部１２と上記基板ケース３との間を締結固定部材１７によって締結固定する。以上により、管状体１１などに特別な接合や機械加工を行うことなく、簡単に半導体冷却構造の組み立てが完了する。
【００２５】
そして、一方の冷媒液給排部１２の供給口１２ａへ冷媒液４を供給すると、冷媒液４は、一方の冷媒液給排部１２から管状体１１の内部（の図中手前側半部）へ入り、管状体１１の内部を反対側へ流れて他方の冷媒液給排部１２へ達する。その後、冷媒液４は、他方の冷媒液給排部１２で折り返されて、再び管状体１１の内部（の図中奥側半部）へ入り、管状体１１の内部を反対側へ流れて一方の冷媒液給排部１２の排出口１２ｂから排出される。これによって、管状体１１の上部に設置された半導体１を基板２ごと冷却することができる。
【００２６】
＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００２７】
即ち、冷媒液給排部１２が、弾性シールリング１４を介して管状体１１の端部１５を挿入保持可能な管挿入保持部１６を有するものとされた。そして、冷媒液給排部１２と基板ケース３とが締結固定部材１７によって締結固定されるようにした。
【００２８】
この構造により、押出成形で形成された均一断面の管状体１１を機械加工することなく、また、管状体１１に固定点などを設けることなく、更に、ロウ付けや溶接や摩擦攪拌接合などの接合を行うことなく、樹脂製の冷媒液給排部１２の管挿入保持部１６へ管状体１１の端部１５を挿入するだけで、間に介在された弾性シールリング１４のシール力によって、管状体１１の端部１５を保持して冷媒液４を確実に封止できる半導体冷却構造を完成させることが可能となる。また、冷媒液給排部１２を樹脂製のものとすることにより、半導体冷却構造の軽量化および構成部品のコストの削減を図ることが可能となる。
【００２９】
そして、上記した弾性シールリング１４を用いることにより、押出成形によって形成された管状体１１などに対して冷媒液給排部１２と接合するための機械加工を行うことが不要となるため、管状体１１などに対する加工コストを削減することが可能となる。
【００３０】
また、冷媒液給排部１２と基板ケース３との間を締結固定すると共に、管状体１１の端部１５を弾性シールリング１４のシール力によって保持させることにより、低温時などに管状体１１が熱収縮し、熱収縮によって段状ストッパ部２３との間に生じたクリアランス分だけ管状体１１が外力（外部からの衝撃荷重など）で変位され得るような状況となった場合でも、弾性シールリング１４のシール力で管状体１１を変位しないように保持すると共にシール性を維持し続けることができる。この際、弾性シールリング１４は、管状体１１に対する弾性保持力により、管状体１１の動きや、管状体１１と基板２の裏面側に形成されたハンダ付部分６との間の擦（こす）れなどを抑えて、ハンダ付部分６に与えるストレスを低減することができる。また、管状体１１と基板２との熱収縮量の差によるハンダ付部分６の擦れについても、弾性シールリング１４の弾性保持力によって緩和することができる。
【００３１】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
【符号の説明】
【００３２】
１    半導体
２    基板
３    基板ケース
４    冷媒液
５    冷却器
１１  管状体
１２  冷媒液給排部
１４  弾性シールリング
１５  端部
１６  管挿入保持部
１７  締結固定部材
【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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