KR102606008B1 - 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판; 및 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판;을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 설치공간의 크기를 증가시키지 아니하고 방열면적을 증대시킬 수 있다.

Description

스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치{SEMICONDUCTOR DEVICE AND COOLING APPARATUS THEREOF}

본 발명은, 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 반도체 소자는 반도체 물질로 만든 전자회로를 구성하는 소자이다.

반도체 소자 중 접점을 쓰지 않고 회로의 개폐 기능을 구비한 소위 스위칭용 반도체 소자는 구동 시 열이 상대적으로 많이 발생된다.

이러한 스위칭용 반도체 소자는 냉각을 위해 냉각장치가 구비된다.

특히 고전력 스위칭용 반도체 소자 중 일부는 표면에 방열을 위해 핀 구조물(방열판)이 일체로 구비되기도 한다.

상기 고전력 스위칭용 반도체 소자 중 다른 일부는 표면에 냉각을 위한 핀 구조물이 구비되지 아니한 소위 평판형으로 구현된다.

상기 평판형의 스위칭용 반도체 소자에는 냉각을 위해 평판형의 핀 구조물(방열판)이 부착되기도 한다.

한편, 상기 스위치용 반도체 소자의 냉각을 위해서는 상기 방열판과 냉각유체(냉각수)가 접촉되게 냉각유로가 형성된다. 상기 냉각유로에는 상기 방열판과 접촉되는 냉각유체의 온도를 저감하기 위해 상기 냉각유체(냉각수)를 냉각시킬 수 있는 냉각유닛이 구비된다.

그런데, 이러한 종래의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치에 있어서는, 스위칭용 반도체 소자의 냉각을 위해 평판형의 표면에 평판형의 핀 구조물(방열판)이 부착되지만, 일체형 방열핀 구조에 비해 열저항의 증가로 방열성능에 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 스위치용 반도체 소자의 냉각장치에 있어서는, 냉각성능을 증대시키기 위해서는 방열판 및 방열판과 접촉되는 냉각유로의 크기(체적)를 동시에 증가시켜야 하므로, 설치에 제약이 발생된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 방열판과 접촉되어 냉각유체의 유로를 형성하는 부품의 크기 및 구조를 변경하여야 하므로, 냉각유체의 유로를 형성하는 부품의 크기 및 구조 변경에 기인하여 추가 비용이 발생된다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 냉각장치의 설치공간의 크기를 증가시키지 아니하고 방열면적을 증대시킬 수 있는 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 냉각유체의 유로의 크기를 증가시키지 아니하고 냉각성능을 증대시킬 수 있는 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 냉각유체의 유로를 형성하는 구성부품의 구조를 변경하지 아니하므로 구성부품의 변경에 기인한 추가 비용 발생을 억제할 수 있는 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 동일 냉각 성능 유지 시 냉각장치의 설치공간의 크기를 줄일 수 있어 컴팩트한 구성이 가능한 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판; 및 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판;을 포함하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열판은, 상기 반도체 소자의 표면에 열교환 가능하게 결합되게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열판은, 판 상의 제1바디; 및 상기 제1바디의 표면으로부터 두께방향으로 돌출되는 제1방열핀;을 포함하고, 상기 설치공간은 상기 제1바디의 두께방향을 따라 상기 반도체 소자의 표면으로부터 상기 제1방열핀의 단부까지 거리를 포함하여 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열판은, 판 상을 구비하고 상기 제1방열핀이 삽입될 수 있게 제1방열핀공을 구비한 제2바디;를 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2바디는 상기 제1바디로부터 이격되게 배치된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열판은 상기 제2바디로부터 돌출되는 제2방열핀을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열핀은 상기 제2바디의 양 판면에 각각 구비되게 구성된다.

상기 제2바디 및 상기 제2방열핀은 각각 형성되고, 상기 제2바디에는 상기 제2방열핀이 결합될 수 있게 제2방열핀공이 관통 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열핀은 상기 제1방열핀의 일 측 연장선상에 배치되게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열판은 상기 제2방열핀의 표면적이 증가되게 확장된 확장부를 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열핀에는 상기 제1방열판과 접촉되는 제1방열판접촉부가 구비된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열핀공은 상기 제1방열핀과 접촉되는 접촉구간 및 상기 제1방열핀으로부터 이격되는 이격구간을 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열핀과 상기 제2바디는 서로 압입되게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열판이 삽입 결합되어 상기 제1방열판과 사이에 냉각유체수용공간을 형성하는 베이스부재를 더 포함하고, 상기 제2방열판은 상기 제1방열판과 상기 베이스부재 사이에 배치되고 상기 제1방열판과 상기 베이스부재의 결합 시 상기 베이스부재에 의해 가압되어 상기 제1방열판과 결합되게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열핀은 돌출방향을 따라 단면적이 감소되게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열핀은 상기 제1바디의 판면방향을 따라 일 측으로 수렴하게 배치되는 양 측면부를 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1방열핀의 양 단부는 곡면형상을 각각 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판 또는 상기 제2방열판에 결합되는 제3방열판;을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3방열판은, 판 상의 제3바디; 및 상기 제3바디에 관통 형성되는 결합공을 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3방열판은 상기 제3바디로부터 돌출되는 제3방열핀;을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3방열핀은 상기 반도체 소자의 표면과 나란하게 형성된다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 반도체 소자; 상기 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판; 및 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판;을 포함하는 스위칭용 반도체 소자가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2방열판은, 상기 제1방열판에 결합되는 제2바디 및 상기 제2바디로부터 돌출되는 제2방열핀을 구비하여 구성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 반도체 소자; 상기 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판; 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판; 및 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제2방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제3방열판;을 포함하는 스위칭용 반도체 소자가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3방열판은, 상기 제2방열판에 결합되는 제3바디 및 상기 제3바디로부터 상기 제3바디의 판면방향을 따라 돌출되는 제3방열핀을 구비하여 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기의 설치공간의 내부에 상기 반도체 소자의 표면에 열교환가능하게 배치되는 제1방열판 및 상기 제1방열판의 두께방향을 따라 열교환 가능하게 배치되는 제2방열판이 구비되게 구성함으로써, 설치 공간의 크기를 증가시키지 아니하고 상기 반도체 소자의 방열면적을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 제1방열판이 결합되고 상기 제1방열판과 사이에 냉각유체의 수용공간을 형성하는 베이스부재의 크기 및 구조를 변경하지 아니하여도 되므로, 베이스부재의 변경에 기인한 추가 비용 발생을 억제할 수 있다.

또한, 제1방열판과 제2방열판이 서로 압입되게 구성함으로써, 제1방열판 및 제2방열판의 열전달이 촉진되어 냉각효과가 증진될 수 있다.

또한, 제1방열판 또는 제2방열판에 결합되는 제3방열판을 더 구비함으로써, 설치 면적을 증대시키지 아니하면서 상기 반도체 소자의 방열면적을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 제3방열판의 제3방열핀이 상기 반도체 소자의 표면과 나란하게 배치되도록 함으로써, 냉각유체의 유동저항을 크게 증가시키지 아니하면서 방열면적을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 제2방열판의 제2방열핀이 제1방열판과 접촉되는 제1방열판접촉부를 구비하게 구성함으로써, 상기 제1방열판과 제2방열판의 열전달이 촉진될 수 있다.

또한, 열발생원인 반도체 소자로부터 멀리 이격되어 상대적으로 온도가 낮은 저온영역에 제2방열판을 배치함으로써, 제2방열판의 열효관 효율을 제고시킬 수 있다.

또한, 열발생원인 반도체 소자로부터 멀리 이격되어 상대적으로 온도가 낮은 저온영역에 제2방열판을 배치하고 더욱 이격된 저온 영역에 제3방열판을 배치함으로써, 냉각유체와 열교환 효율이 더욱 제고될 수 있다.

또한, 열발생원인 반도체 소자로부터 멀리 이격된 영역에 더욱 많은 열전도

체를 배치함으로써 냉각유체와 냉각장치(제1방열판, 제2방열판 및 제3방열판)의 열교환 효율을 제고시킬 수 있고, 이에 의해 동일한 냉각 성능 유지 시 냉각장치(제1방열판, 제2방열판 및 제3방열판)의 크기를 줄일 수 있어 컴팩트한 구성이 가능하게 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치용 반도체 소자를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 분리사시도,
도 3은 도 1의 반도체 소자와 제1방열판 및 제2방열판의 결합상태의 단면도,
도 4는 도 3의 단면도,
도 5는 도 2의 제1방열판 및 제2방열판의 결합상태의 사시도,
도 6은 도 5의 요부확대도,
도 7은 도 6의 요부단면도,
도 8은 도 2의 제2방열판의 분리상태의 요부사시도,
도 9는 도 2의 제1방열핀의 결합상태의 단면도,
도 10은 도 2의 제2방열판의 변형례,
도 11은 도 2의 제2방열판의 변형례,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 요부사시도,
도 13은 도 12의 제2방열핀의 단면도,
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 요부사시도,
도 15는 도 14의 제2방열핀의 단면도,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 결합상태의 요부단면도,
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 분리상태의 요부사시도,
도 18은 도 17의 제3방열판의 결합상태의 평면도,
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 결합상태의 요부평면도,
도 20은 도 19의 요부단면도,
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 분리사시도,
도 22는 도 21의 제3방열판의 결합상태의 요부단면도,
도 23은 도 21의 제3방열판의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치용 반도체 소자를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 분리사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치용 반도체 소자는, 반도체 소자(110), 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)을 구비한다. 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)은 열전달이 우수한 열전도부재로 각각 형성된다.

상기 반도체 소자(110)는, 접점을 사용하지 아니하고 회로를 개폐할 수 있는 소위 스위치용 반도체 소자(이하, '반도체 소자(110)'로 표기함)로 구현된다. 상기 반도체 소자(110)는 구동 시 온도가 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있게 냉각장치(방열판 또는 핀 구조물)가 구비된다.

상기 반도체 소자(110)는 상기 냉각장치(방열판 또는 핀 구조물)와 열교환을 위해 적어도 일 판면이 평탄면(112)으로 구현될 수 있다. 상기 반도체 소자(110)의 일 측에는 상기 냉각장치(방열판 또는 핀 구조물)의 설치를 위한 냉각장치 설치공간(이하, '설치공간'으로 표기함)이 형성될 수 있다. 상기 설치공간은, 예를 들면, 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)으로부터 두께방향을 따라 미리 설정된 거리를 구비하게 구성된다.

상기 냉각장치는, 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)에 결합되는 제1방열판(200) 및 상기 제1방열판(200)에 열교환 가능하게 결합되는 제2방열판(300)을 구비하여 구성된다. 상기 제2방열판(300)은 상기 제1방열판(200)의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되게 구현된다. 이에 의해, 상기 설치공간의 크기(체적)를 증대시키지 아니하면서 상기 반도체 소자(110)의 방열면적이 증대될 수 있다. 상기 반도체 소자(110)는 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)에 의해 방열면적이 증대됨으로써, 상기 설치공간을 확장하지 아니하고 냉각성능이 증대될 수 있다.

상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)과 상기 제1방열판(200)의 상호 접촉영역에는 소위 티아이엠(TIM: Thermal Interface Material)이라고 하는 열전달물질(120)이 삽입될 수 있다. 상기 열전달물질(120)은 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)과 상기 제1방열판(200)의 상호 접촉영역에 존재하게 되는 공기(공기량)를 저감하여 상기 반도체 소자(110)와 상기 제1방열판(200)의 열전달이 촉진되게 할 수 있다. 상기 열전달물질(120)은, 예를 들면, 써멀 컴파운드(thermal compound) 또는 써멀 그리스(thermal grease)를 포함할 수 있다.

상기 제1방열판(200)은 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)과 접촉되는 접촉면(214)을 구비하여 대략 판 상으로 형성된다. 상기 제1방열판(200)은, 예를 들면, 3개의 반도체 소자(110)를 동시에 냉각할 수 있게 구성될 수 있다. 상기 제1방열판(200)에는 3개의 반도체 소자(110)가 각각 안착되는 안착부(212)가 형성될 수 있다. 상기 안착부(212)는, 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)이 접촉되는 접촉면(214)을 구비한다. 상기 안착부(212)는 상기 접촉면(214)의 테두리로부터 돌출되는 측벽부(218)를 구비한다. 상기 제1방열판(200)에는 상기 반도체 소자(110)가 체결부재(116)에 의해 결합될 수 있게 체결부재삽입공(216)이 각각 관통 형성된다. 상기 제1방열판(200)의 체결부재삽입공(216)은 상기 각 안착부(212)에 각각 형성된다. 상기 반도체 소자(110)의 4개의 모서리영역에는 상기 체결부재(116)가 삽입될 수 있게 체결부재삽입부(114)가 각각 관통 형성된다. 상기 제1방열판(200)의 각 안착부(212)에는, 예를 들면, 상기 반도체 소자(110)의 체결부재삽입부(114)와 각각 연통될 수 있게 4개의 체결부재삽입공(216)이 각각 형성된다.

상기 제1방열판(200)은, 상기 접촉면(214)이 형성되는 판 상의 제1바디(210) 및 상기 제1바디(210)의 표면으로부터 두께방향을 따라 돌출되는 제1방열핀(230)을 구비한다. 상기 제1바디(210)의 일 판면에는 상기 안착부(212)가 각각 형성된다. 상기 제1방열핀(230)은 상기 제1바디(210)의 양 판면 중 상기 안착부(212)(접촉면(214))의 반대면으로부터 각각 돌출 형성된다. 상기 제1바디(210)의 양 판면 중 상기 접촉면(214)의 반대면에는 주변에 비해 돌출된 돌출부(220)가 구비된다. 상기 돌출부(220)에는 상기 제1방열핀(230)이 돌출 형성된다.

상기 제1방열판(200)에는 제2방열판(300)이 결합된다. 상기 제2방열판(300)은 판 상의 제2바디(310)를 구비한다. 상기 제2방열판(300)은 상기 제2바디(310)로부터 돌출되는 제2방열핀(330)을 구비한다. 상기 제2바디(310)의 양 측면부에는 상하방향으로 돌출된 측벽부(316)가 각각 구비된다.

본 실시예에서, 상기 반도체 소자(110)의 일 판면에 상기 평탄면(112)이 형성되고 상기 평탄면(112)에 상기 제1방열판(200)이 결합되는 경우를 예시하고 있으나, 이는 일 실시예일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1방열판(200)은 상기 반도체 소자(110)의 일 판면에 일체로 형성되게 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1방열판(200)의 제1바디(210)는 상기 반도체 소자(110)의 평탄면(112)으로 구성될 수 있고, 상기 평탄면(112)에 상기 제1방열핀(230)이 돌출되게 형성되고, 상기 제1방열핀(230)에 상기 제2방열판(300)이 결합되게 구성될 수도 있다.

상기 제1방열판(200)은 베이스부재(150)와 결합된다. 상기 베이스부재(150)에는 상기 제1방열판이 냉각유체(냉각수)와 접촉될 수 있게 냉각유체수용공간(152)이 구비된다. 본 실시예에서, 상기 냉각유체수용공간(152)은 상기 제1방열판(200)이 설치되는 상기 설치공간을 형성한다. 상기 냉각유체수용공간(152)은 상기 베이스부재(150)의 일 판면으로부터 두께방향으로 함몰되게 형성된다. 상기 냉각유체수용공간(152)은 상기 베이스부재(150)의 일 측으로 개방되게 형성된다. 상기 제1방열판(200)은 상기 제1방열핀(230)이 상기 냉각유체수용공간(152)의 내부에 삽입될 수 있게 상기 냉각유체수용공간(152)의 개구를 차단하게 결합된다.

여기서, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 상기 베이스부재(150)와 상기 제1방열판(200)의 상호 접촉영역에는 상기 냉각유체의 누설이 방지될 수 있게 밀폐재(기밀부재, sealant, gasket)가 구비될 수 있다. 상기 제1방열판(200)의 제1바디(210)는 상기 냉각유체수용공간(152)의 길이 및 폭에 비해 확장된 길이 및 폭을 구비하게 구성된다. 상기 베이스부재(150)에는 상기 냉각유체수용공간(152)의 테두리를 따라 상기 제1방열판(200)을 통과한 체결부재(116)가 각각 삽입 결합될 수 있게 체결부재삽입부(154)가 각각 형성될 수 있다. 상기 베이스부재(150)의 체결부재삽입부(154)는, 예를 들면, 상기 제1방열판(200)을 통과한 체결부재(116)의 수나사부가 나사결합될 수 있게 암나사부를 포함하여 구성될 수 있다.

도 3은 도 1의 반도체 소자와 제1방열판 및 제2방열판의 결합상태의 단면도이고, 도 4는 도 3의 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 베이스부재(150)에는 상기 냉각유체수용공간(152)으로 냉각유체가 유입될 수 있게 냉각유체유입부(156)가 형성된다. 상기 냉각유체수용공간(152)의 타 측에는 상기 냉각유체가 유출될 수 있게 냉각유체유출부(158)가 형성된다. 상기 제2방열판(300)은 상기 제1방열판(200)과 체결부재(224)로 체결될 수 있다. 상기 제1방열판(200)에는 상기 체결부재(224)가 나사결합될 수 있게 보스부(222)가 구비된다. 상기 제2방열판(300)에는 상기 보스부(222)에 대응되게 상기 체결부재(224)가 삽입될 수 있게 체결부재삽입공(318)이 관통 형성될 수 있다. 상기 체결부재삽입공(318)은 상기 제2바디(310)의 상기 보스부(222)에 대응되는 지점에 판면을 관통 하여 형성될 수 있다.

도 5는 도 2의 제1방열판 및 제2방열판의 결합상태의 사시도이고, 도 6은 도 5의 요부확대도이며, 도 7은 도 6의 요부단면도이며, 도 8은 도 2의 제2방열판의 분리상태의 요부사시도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1방열핀(230)은 상기 제1방열판(200)의 폭방향을 따라 열을 이루게 배치된다. 상기 제1방열핀(230)은 상기 제1방열판(200)(제1바디(210))의 길이방향을 따라 복수의 열을 이루게 형성된다. 상기 냉각유체유입부(156)측으로부터 상기 제1방열핀(230)의 홀수열(230a)과 짝수열(230b)은 서로 교호적으로 배치되게 구성된다. 상기 제1방열핀(230)의 짝수열(230b)은 폭방향을 따라 상기 홀수열(230a)의 제1방열핀(230)이 사이에 각각 배치되게 구성된다.

본 실시예에서, 상기 냉각유체의 이동방향을 따라 홀수열(230a)에 비해 짝수열(230b)의 제1방열핀(230)의 개수가 더 많게 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다. 상기 제1방열핀(230)의 홀수열(230a)과 짝수열(230b)은 상기 제1방열판(200)의 길이방향을 따라 미리 설정된 거리로 이격되게 구성된다. 상기 제1방열핀(230)은, 예를 들면, 상기 제1방열판(200)의 제1바디(210)의 표면으로부터 기둥형상으로 돌출된다. 상기 제1방열핀(230)은, 예를 들면, 상기 냉각유체(냉각수)의 이동방향을 따라 유선형의 단면을 구비하게 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1방열핀(230)이 유선형 단면을 구비한 기둥 형상으로 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 일 예시일 뿐이고, 다른 평면 도형(예를 들면, 원형, 사각형, 타원형등)의 단면을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 제2방열판(300)은, 판 상을 구비하고 상기 제1방열핀(230)이 삽입될 수 있게 제1방열핀공(312a)을 구비한 제2바디(310);를 구비하여 구성된다. 상기 제2방열판(300)과 상기 제1방열판(200)은 서로 압입(壓入) 결합될 수 있다. 상기 제1방열핀(230)과 상기 제1방열핀공(312a)이 미리 설정된 죔새를 가지고 결합될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1방열핀(230)과 상기 제2방열판(300)이 서로 밀착되어 열전달이 촉진될 수 있다.

상기 제2방열판(300)은 상기 제2바디(310)로부터 돌출되는 제2방열핀(330)을 구비한다. 상기 제2방열판(300)은 상기 제1바디(210)로부터 이격되게 구성된다. 이에 의해, 열발생원인 상기 반도체 소자(110)으로부터 더 멀리 이격되어 상대적으로 저온인 영역에 상기 제2방열판(300)이 배치되므로, 상기 제2방열판(300)의 열교환이 더욱 촉진될 수 있다.

상기 제2방열핀(330)은, 예를 들면 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2바디(310)의 양 판면으로부터 각각 돌출되게 구성된다. 상기 제2방열핀(330)은 상기 제1방열핀(230)과 나란하게 배치된다. 상기 제2방열핀(330)은 상기 제1방열판(200)의 길이방향을 따라 상기 제1방열핀(230)들의 사이에 각각 배치된다. 상기 제2방열핀(330)은 상기 제1방열핀(230)의 열과 열 사이에 각각 배치된다. 상기 제2방열핀(330)은 상기 제1방열판(200)의 길이방향을 따라 상기 제1방열핀(230)의 연장선상에 각각 이격 배치된다.

도 9는 도 2의 제1방열핀의 결합상태의 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1방열핀(230)은, 예를 들면, 상기 제1바디(210)의 판면방향을 따라 일 측으로 수렴하게 배치되는 양 측면부(232)를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 상기 제1방열핀(230)에 의한 상기 냉각유체의 유동저항이 감소될 수 있다. 상기 제1방열핀(230)의 양 단부는 곡면 형상으로 구현될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1방열핀(230)에 의한 상기 냉각유체의 유동저항이 더욱 감소될 수 있다. 상기 제1방열핀(230)의 단면의 양 단부는 서로 다른 곡률반경(R1,R2)을 구비할 수 있다. 상기 제2방열판(300)의 제1방열핀공(312a)은 상기 제1방열핀(230)을 내부에 수용할 수 있게 상기 제1방열핀(230)의 단면 형상에 대응되는 단면 형상을 구비한다. 본 실시예에서 상기 제1방열핀(230)은 제1곡률반경(R1)을 가지는 제1단부와 상기 제1곡률반경(R1)에 비해 작은 제2곡률반경(R2)을 가지는 제2단부를 구비하여 구성된다. 상기 냉각유체의 유동방향을 따라 상기 제1방열핀(230)의 제1단부가 상류측에 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 제1방열판(200)에 상기 제2방열판(300)을 결합하고자 할 때는, 상기 제1방열판(200)의 제1방열핀(230)에 상기 제2방열판(300)의 제1방열핀공(312a)이 각각 대응되게 배치하고, 상기 제1방열판(200)과 상기 제2방열판(300)을 두께방향으로 상호 가압하여 상기 제1방열판(200)에 상기 제2방열판(300)이 압입 결합되도록 한다. 상기 제2방열판(300)의 체결부재삽입공(318)에 상기 체결부재(224)를 삽입하여 상기 보스부(222)에 나사결합되도록 한다. 이에 의해, 상기 제2방열판(300)이 상기 제1방열판(200)에 일체로 결합될 수 있다.

상기 제1방열판(200)과 상기 제2방열판(300)의 결합이 완료되면 상기 제1방열판(200)의 제1방열핀(230) 및 제2방열판(300)이 상기 냉각유체수용공간(152)의 내부에 삽입되게 상기 제1바디(210)를 상기 베이스부재(150)에 배치한다. 상기 제1방열판(200)의 각 안착부(212)와 상기 반도체 소자(110) 사이에 상기 열전달물질(120)을 개재하여 해당 안착부(212)에 해당 반도체 소자(110)를 각각 안착시킨다. 상기 반도체 소자(110)의 체결부재삽입부(114)에 각각 체결부재(116)를 삽입하여 상기 반도체 소자(110), 상기 제1방열판(200) 및 상기 베이스부재(150)가 서로 밀착 결합되도록 한다.

한편, 상기 반도체 소자(110)의 구동 시, 상기 반도체 소자(110)는 발열작용에 의해 온도가 상승될 수 있다. 상기 반도체 소자(110)에서 발생된 열은 상기 반도체 소자(110)와 접촉되어 있는 상기 제1방열판(200)으로 전달되고, 상기 제1방열판(200)에 결합된 제2방열판(300)으로 전달될 수 있다. 이에 의해, 상기 반도체 소자(110)의 방열이 촉진될 수 있다.

상기 반도체 소자(110)의 냉각을 위해 상기 베이스부재(150)의 냉각유체수용공간(152)으로 냉각유체가 유입될 수 있다. 상기 냉각유체수용공간(152)의 일 단부에 형성된 상기 냉각유체유입부(156)를 통해 상기 냉각유체수용공간(152)으로 유입된 냉각유체는 상기 제1방열핀(230) 및 제2방열판(300)과 접촉되어 열교환되면서 상기 냉각유체수용공간(152)의 타 측으로 이동된다. 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)과 각각 접촉되어 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)을 냉각시킨 상기 냉각유체는 상기 냉각유체유출부(158)를 통해 상기 베이스부재(150)의 외부로 유출될 수 있다. 상기 냉각유체유출부(158)를 통해 유출된 냉각유체는 냉각유체 냉각기(미도시)를 통해 냉각될 수 있다. 상기 냉각유체 냉각기를 통해 냉각되어 온도가 저감된 냉각유체는 상기 냉각유체유입부(156)를 통해 상기 냉각유체수용공간(152)으로 유입되어 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)을 냉각시키는 과정을 반복적으로 수행하게 된다. 이에 의해, 상기 반도체 소자(110)의 온도 상승이 현저하게 억제될 수 있다.

이하, 도 10 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 10은 도 2의 제2방열판의 변형례이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2방열판(300)은 상기 제1방열핀(230)과 접촉되는 접촉구간(313) 및 상기 제1방열핀(230)과 이격되는 비접촉구간(314)을 구비하는 제1방열핀공(312b)을 구비하여 구성된다. 상기 제1방열핀공(312b)은 상기 제1방열핀(230)의 양 측면부(232)와 접촉되는 접촉구간(313)을 구비한다. 상기 제1방열핀공(312b)은 상기 제1방열핀(230)의 양 단부로부터 이격되는 비접촉구간(314)을 구비한다.

본 실시예에서 상기 접촉구간(313)이 상기 제1방열핀(230)의 양 측면부(232)와 접촉되게 형성되고, 비접촉구간(314)이 상기 제1방열핀(230)의 양 단부로부터 이격되게 형성된 경우를 예시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이고, 상기 접촉구간이 상기 제1방열핀(230)의 양 단부와 접촉되게 형성되고 상기 비접촉구간이 상기 제1방열핀(230)의 양 측면부(232)로부터 이격되게 형성되는 것도 가능하다.

이러한 구성에 의하면, 상기 제2방열판(300)의 제2바디(310)의 두께방향을 따라 상기 비접촉구간(314)을 통해 냉각유체의 유동이 가능하여 상기 냉각유체와 상기 제1방열핀(230) 및 상기 제2바디(310)의 경계영역의 방열이 더욱 촉진될 nt 있다.

도 11은 도 2의 제2방열판의 변형례이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2방열판(300)의 제2바디(310)에는 상기 냉각유체수용공간(152)의 폭보다 연장된 걸림부(315)가 구비될 수 있다. 상기 베이스부재(150)에는 상기 걸림부(315)가 걸림유지될 수 있게 걸림유지부(160)가 형성될 수 있다. 상기 걸림유지부(160)는, 예를 들면, 상기 냉각유체수용공간(152)의 개구영역에 폭방향으로 연장되고 두께방향을 따라 상기 걸림부(315)의 두께에 대응되게 절취되어 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)의 결합 시, 상기 걸림부(315)는 상기 걸림유지부(160)와 상기 제1방열판(200)의 테두리 사이에 존재하게 되므로, 폭방향 및 두께방향 이동이 억제되어 결합상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 요부사시도이고, 도 13은 도 12의 제2방열핀의 단면도이다. 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 전술한 바와 같이, 반도체 소자(110)의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 및 상기 제1방열판(200)의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300);을 구비한다.

상기 제2방열판(300)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 판 상을 구비하고 상기 제1방열핀(230)이 삽입될 수 있게 제1방열핀공(312a)을 구비한 제2바디(310); 및 상기 제2바디(310)로부터 돌출되는 제2방열핀(330);을 구비하여 구성된다. 상기 제2방열핀(330)은 상기 제2바디(310)의 두께방향을 따라 상기 제2바디(310)의 양 측으로 각각 돌출 형성된다.

한편, 상기 제2방열판(300)은 상기 제2방열핀(330)에 상기 제1방열판(200)과 접촉되는 제1방열판접촉부(335)를 구비한다. 상기 제1방열판접촉부(335)는, 예를 들면, 상기 제1바디(210)와 접촉되게 구성된다. 이에 의해, 상기 제1방열판(200)과 상기 제2방열판(300)의 접촉면적이 증대되어 상기 제1방열판(200)의 방열이 더욱 촉진될 수 있다.

상기 제1방열판접촉부(335)는, 예를 들면 도 13에 도시된 바와 같이, 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1방열판접촉부(335)는 상기 제2방열핀(330)의 단부에 구비된다. 이에 의해, 상기 제1방열판(200)의 열 에너지가 상기 제2방열핀(330)으로 신속하게 전달되어 상기 반도체 소자(110)의 냉각이 촉진될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1방열판접촉부(335)가 상기 제2방열핀(330)의 단부에 각각 형성된 경우를 예시하고 있으나, 복수 개의 제2방열핀(330)의 단부에 동시에 형성될 수도 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 요부사시도이고, 도 15는 도 14의 제2방열핀의 단면도이다. 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 전술한 바와 같이, 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 및 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300);을 구비한다.

한편, 상기 제2방열판(300)은 상기 제2방열핀(330)의 표면적이 증가되게 확장된 확장부(337)를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 상기 제2방열판(300)의 냉각이 촉진될 수 있다. 상기 확장부(337)는, 예를 들면, 상기 제2방열핀(330)의 반경방향으로 확장되고 상기 제2방열핀(330)의 열방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 상기 확장부(337)는, 예를 들면, 긴 직사각 판 형상으로 형성될 수 있다. 상기 확장부(337)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1방열핀(230)의 사이에 배치될 수 있는 폭을 구비하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 확장부(337)가 상기 제2방열핀(330)의 반경방향으로 확장되고 열방향을 따라 연장된 긴 판 상으로 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 제2방열핀(330)의 각각의 둘레에 평면 도형(예를 들면, 원형, 타원형 또는 사각형 등) 형상의 확장부가 개별적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 확장부는 복수 개의 제2방열핀(330)에 하나의 확장부가 형성되게 구성될 수도 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2방열판의 결합상태의 요부단면도이다. 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 및 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300);을 구비한다.

상기 제1방열핀(230)은, 예를 들면 도 16에 도시된 바와 같이, 돌출방향을 따라 단면적이 감소되게 형성된다. 상기 제2방열판(300)은, 상기 제1방열핀(230)이 삽입될 수 있게 제1방열핀공(312c)을 구비한 제2바디(310) 및 상기 제2바디(310)로부터 돌출되는 제2방열핀(330)을 구비한다. 상기 제1방열핀공(312c)은, 상기 제1방열핀(230)의 측면에 대응되게 경사진 측벽면(317)을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 상기 제1방열핀(230)과 상기 제1방열핀공(312c)의 경사진 측벽면(317)의 밀착이 용이하게 되어 상기 제1방열핀(230)과 상기 제2방열판(300)의 열전달이 촉진될 수 있다. 여기서, 상기 제1방열핀(230)과 상기 제1방열핀공(312c)의 경사진 측벽면(317)은 미리 설정된 죔새를 가지고 압입되게 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 제1방열핀(230)과 상기 제2방열판(300)이 더욱 밀착되어 상기 제1방열핀(230)과 상기 제2방열판(300)의 열전달이 더욱 촉진될 수 있다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 분리상태의 요부사시도이고, 도 18은 도 17의 제3방열판의 결합상태의 평면도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300); 및 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200) 및/또는 상기 제2방열판(300)에 결합되는 제3방열판(400);을 구비한다.

상기 제3방열판(400)은, 판상의 제3바디(410) 및 상기 제3바디(410)에 관통 형성되는 결합공(412)을 구비한다. 상기 제3방열판(400)은, 예를 들면, 상기 제2방열핀(330)에 결합되게 구성된다. 상기 결합공(412)은 상기 제3바디(410)에 상기 제2방열핀(330)이 삽입될 수 있게 관통 형성되는 제2방열핀공(412a)을 구비한다. 상기 제3바디(410)는, 예를 들면, 긴 판상을 구비하고, 상기 제3바디(410)에는 열을 이루는 상기 제2방열핀(330)들이 동시에 결합될 수 있게 복수의 제2방열핀공(412a)이 관통 형성될 수 있다. 상기 제3방열판(400)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제1방열핀(230)의 사이에 배치될 수 있는 폭을 구비하게 구성된다. 상기 제3방열판(400)은 상기 제1방열핀(230)의 홀수열(230a) 및 짝수열(230b) 사이에 각각 배치된다.

이러한 구성에 의하여, 상기 제1방열핀(230)에 상기 제2방열판(300)이 결합되고, 상기 제2방열판(300)의 제2방열핀(330)에 상기 제3방열판(400)이 결합된다. 상기 제1방열판(200), 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)의 결합이 완료되면, 상기 제1방열판(200)의 제1바디(210)가 상기 베이스부재(150)의 냉각유체수용공간(152)의 개구를 차단하도록 배치한다. 상기 제1바디(210)의 안착부(212)에 상기 반도체 소자(110)를 각각 배치한 후, 상기 반도체 소자(110) 및 상기 제1방열판(200)을 체결부재를 이용하여 상기 베이스부재(150)에 일체로 결합되도록 한다.

한편, 상기 반도체 소자(110)가 구동되어 상기 반도체 소자(110)에서 발생된 열은 상기 제1방열판(200), 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)으로 각각 전달된다. 이에 의해, 상기 반도체 소자(110)의 방열이 촉진되어 상기 반도체 소자(110)의 온도가 신속하게 저감될 수 있다. 상기 반도체 소자(110)가 구동되면 상기 베이스부재(150)의 냉각유체수용공간(152)의 내부로 상기 냉각유체가 유입된다.

상기 냉각유체수용공간(152)의 내부로 유입된 냉각유체는 상기 제1방열판(200), 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)과 접촉되어 열교환되고, 이에 의해 상기 제1방열판(200), 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)이 각각 냉각된다. 상기 제1방열판(200), 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)과 열교환된 냉각유체는 상기 냉각유체수용공간(152)의 외부로 유출되고, 냉각된 후 다시 상기 냉각유체수용공간(152)으로 유입되는 과정을 반복하면서 상기 반도체 소자(110)의 냉각 기능을 수행하게 된다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 결합상태의 요부평면도이고, 도 20은 도 19의 요부단면도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300); 및 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200) 및/또는 상기 제2방열판(300)에 결합되는 제3방열판(400);을 구비한다.

상기 제3방열판(400)은, 판상의 제3바디(410) 및 상기 제3바디(410)에 관통 형성되는 결합공(412)을 구비한다. 상기 제3방열판(400)은, 예를 들면, 상기 제2방열판(300)에 결합되게 구성된다. 상기 제3바디(410)에는 상기 제2방열핀(330)이 삽입될 수 있게 제2방열핀공(412a)이 관통 형성된다.

한편, 상기 제3방열판(400)은 상기 제3바디(410)로부터 돌출되는 제3방열핀(430);을 구비한다. 이에 의해, 상기 제3방열판(400)의 방열면적이 더욱 증대될 수 있다. 상기 제3방열핀(430)은 상기 제3바디(410)의 판면 방향을 따라 돌출되게 형성된다. 상기 제3방열핀(430)은 상기 제3바디(410)의 폭방향을 따라 외측으로 각각 돌출되게 형성된다.

상기 제3방열핀(430)은, 예를 들면 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 소자(110)의 표면과 나란하게 형성된다. 상기 제3방열핀(430)은 상기 제1방열핀(230)의 사이사이로 각각 돌출된다. 이러한 구성에 의하면, 상기 제3방열판(400)의 방열면적이 증대됨으로써, 상기 반도체 소자(110)의 냉각이 더욱 촉진될 수 있다.

또한, 상기 제1방열핀(230)의 제2단부들 사이의 공간에 제3방열핀(430)이 각각 배치되게 함으로써, 도체(방열핀)의 점유율을 높여 열교환 효율이 제고될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제3방열핀(430)이 상기 제3바디(410)의 판면 방향을 따라 돌출된 경우를 예시하고 있으나, 상기 제3방열핀은 상기 제3바디(410)의 두께방향으로 돌출될 수도 있다.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3방열판의 분리사시도이고, 도 22는 도 21의 제3방열판의 결합상태의 요부단면도이며, 도 23은 도 21의 제3방열판의 단면도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치는, 상기 반도체 소자(110)의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판(200); 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200)과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판(300); 및 상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판(200) 또는 상기 제2방열판(300)에 결합되는 제3방열판(400);을 구비한다.

상기 제3방열판(400)은, 예를 들면, 상기 제1방열판(200) 및 제2방열판(300)에 동시에 결합되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1방열핀(230)이 방열면적이 증대되어 상기 제1방열판(200)의 방열 속도가 더욱 증가될 수 있다.

상기 제3방열판(400)은, 판상의 제3바디(410) 및 상기 제3바디(410)에 관통 형성되는 결합공(412)을 구비한다. 상기 제3바디(410)는 상기 제2바디(310)와 거의 동일한 사각 판 형상으로 구현된다.

상기 결합공(412)은, 도 21 및 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 제1방열핀(230)이 삽입되는 제1방열핀공(412b) 및 상기 제2방열핀(330)이 삽입되는 제2방열핀공(412a)을 구비한다.

상기 제3바디(410)는, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 제2바디(310)로부터 이격되게 배치된다. 이에 의해, 열발생원인 상기 반도체 소자(110)로부터 이격되어 온도가 상대적으로 낮은 저온영역에 상기 제3바디(410)가 배치될 수 있어 상기 제3방열판(400)의 열교환이 더욱 촉진될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1방열핀공(412b) 및 상기 제2방열핀공(412a)이 상기 제1방열핀(230) 및 상기 제2방열핀(330)에 모두 접촉되게 구성된 경우를 예시하고 있지만, 상기 제1방열핀공(412b) 및/또는 상기 제2방열핀공(412a)의 일부 구간이 상기 제1방열핀(230) 및/또는 상기 제2방열핀(330)의 외면으로부터 각각 이격되는 비접촉구간을 구비하게 구성될 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 반도체 소자(110)로부터 상기 제1방열판(200)으로 전달된 열 에너지는 상기 제2방열판(300) 및 제3방열판(400)으로 동시에 전달되므로, 상기 제1방열판(200)의 방열이 더욱 신속하게 될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1방열판(200)의 온도가 더욱 신속하게 저감되므로 그만큼 상기 반도체 소자(110)의 온도가 신속하게 저감될 수 있다.

또한, 상기 열발생원인 반도체 소자(110)으로부터 멀리 이격되어 상대적으로 저온인 영역에 제2방열판(300)이 배치되고, 상기 반도체 소자(110)로부터 상기 제2방열판(300)에 비해 더욱 멀리 이격되고 더욱 저온인 영역에 제3방열판(400)이 배치됨으로써, 열교환 효율이 현저하게 제고될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

Claims (23)

1. 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판; 및
   상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판;을 포함하고,
   상기 제1방열판은, 상기 반도체 소자의 표면에 열교환 가능하게 결합되고,
   상기 제1방열판은, 판 상의 제1바디; 및 상기 제1바디의 표면으로부터 두께방향으로 돌출되는 제1방열핀;을 포함하고,
   상기 설치공간은 상기 제1바디의 두께방향을 따라 상기 반도체 소자의 표면으로부터 상기 제1방열핀의 단부까지 거리를 포함하여 형성되며,
   상기 제2방열판은, 판 상을 구비하고 상기 제1방열핀이 삽입될 수 있게 제1방열핀공을 구비한 제2바디; 및
   상기 제2방열판은 상기 제2바디로부터 돌출되는 제2방열핀;을 구비하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2바디 및 상기 제2방열핀은 각각 형성되고, 상기 제2바디에는 상기 제2방열핀이 결합될 수 있게 제2방열핀공이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2방열판은 상기 제2방열핀의 표면적이 증가되게 확장된 확장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2방열핀에는 상기 제1방열판과 접촉되는 제1방열판접촉부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1방열핀공은 상기 제1방열핀과 접촉되는 접촉구간 및 상기 제1방열핀으로부터 이격되는 이격구간을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1방열판이 삽입 결합되어 상기 제1방열판과 사이에 냉각유체수용공간을 형성하는 베이스부재를 더 포함하고,
    상기 제2방열판은 상기 제1방열판과 상기 베이스부재 사이에 배치되고 상기 제1방열판과 상기 베이스부재의 결합 시 상기 베이스부재에 의해 가압되어 상기 제1방열판과 결합되는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1방열핀은 돌출방향을 따라 단면적이 감소되게 형성되는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1방열핀은 상기 제1바디의 판면방향을 따라 일 측으로 수렴하게 배치되는 양 측면부를 구비하고,
    상기 제1방열핀의 양 단부는 곡면형상을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
15. 삭제
16. 제1항, 제8항 내지 제10항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치공간의 내부에 상기 제1방열판 또는 상기 제2방열판에 결합되는 제3방열판;을 더 포함하는 스위칭용 반도체 소자의 냉각장치.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 반도체 소자;
    상기 반도체 소자의 표면에 미리 설정된 크기로 형성되는 설치공간에 상기 반도체 소자의 표면의 방열을 촉진할 수 있게 구비되는 제1방열판;
    상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제1방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제2방열판; 및
    상기 제1방열판의 두께방향을 따라 상기 설치공간의 내부에 배치되고, 상기 제2방열판과 열교환 가능하게 접촉되는 제3방열판;을 포함하고,
    상기 제1방열판은, 상기 반도체 소자의 표면에 열교환 가능하게 결합되고,
    상기 제1방열판은, 판 상의 제1바디; 및 상기 제1바디의 표면으로부터 두께방향으로 돌출되는 제1방열핀;을 포함하고,
    상기 설치공간은 상기 제1바디의 두께방향을 따라 상기 반도체 소자의 표면으로부터 상기 제1방열핀의 단부까지 거리를 포함하여 형성되며,
    상기 제2방열판은, 판 상을 구비하고 상기 제1방열핀이 삽입될 수 있게 제1방열핀공을 구비한 제2바디; 및
    상기 제2방열판은 상기 제2바디로부터 돌출되는 제2방열핀;을 구비하고,
    상기 제3방열판은 상기 제2방열판의 제2방열핀에 결합되는 제3바디를 구비하는 스위칭용 반도체 소자.
23. 제22항에 있어서,
    상기 제3방열판은 상기 제3바디로부터 상기 제3바디의 판면방향을 따라 돌출되는 제3방열핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭용 반도체 소자.

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