WO2006118032A1

WO2006118032A1 - パワーモジュール用ヒートシンク

Info

Publication number: WO2006118032A1
Application number: PCT/JP2006/308189
Authority: WO
Inventors: Masahiko Kimbara; Keiji Toh; Hidehito Kubo; Katsufumi Tanaka; Kota Otoshi; Eiji Kono; Nobuhiro Wakabayashi; Shintaro Nakagawa; Yuichi Furukawa; Shinobu Yamauchi
Original assignee: Toyota Industries Corp; Showa Denko KK
Current assignee: Toyota Industries Corp; Resonac Holdings Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2007-10-27
Also published as: JP2006310485A; US20090314474A1; US8387685B2; JP4608641B2; DE112006000957T5

Description

明細書

パワーモジュール用ヒートシンク

技術分野

[0001] 本発明はパワーモジュール用ヒートシンクに関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1に従来のヒートシンクが開示されている。このヒートシンクは、少なくとも一面に半導体チップ等のパワーデバイスが搭載され、パワーデバイス力の熱を内部に設けられた冷媒流路内を流通する冷却媒体により放熱するものである。

[0003] このヒートシンクは、 2枚の表面板と、複数枚の流路板が積層され、表面板とともに積層される積層体とを備えている。

[0004] 積層体を構成する複数枚の流路板は、平坦な接合面内に貫通孔がプレス抜き加ェされた板状のものである。これらの各流路板が各接合面によって積層されることにより、積層体の内部には、各貫通孔が接合面と平行に蛇行して延びたり、接合面内で複数列を形成したりしながら、積層方向に連通された流路が形成されてヽる。

[0005] 表面板の少なくとも一方には、積層体の流路と積層方向で連通する 1組又は複数組の流入孔及び流出孔が形成されて、る。流入孔及び流出孔にはそれぞれ配管が接続され、配管及び流入孔によって流入路が形成され、配管及び流出孔によって流出路が形成される。

[0006] こうして、このヒートシンクでは、流入路、流路及び流出路によって冷媒流路が構成されている。

[0007] このような構成である従来のヒートシンクは、表面板の少なくとも一方にパワーデバイスが搭載されてパワーモジュールとされる。そして、パワーモジュールのヒートシンクにおいては、冷却媒体が配管力流入孔を介して流路に流入し、流出孔を介して配管から流出する。この間、冷却媒体はパワーデバイスからの熱を放熱する。流出した冷却媒体は放熱器等により冷却された後、循環されることとなる。

[0008] 特許文献 1 :特開平 2— 306097号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0009] 近年、電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体が普及しつつある。このような移動体では、運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御するため、パワーモジュールに高出力のパワーデバイスが搭載される必要があり、このパワーデバイスからの熱を放熱するため、ヒートシンクにも放熱性能の一層の向上が求められている。また、移動体の搭乗スペースの拡大のため、ヒートシンクには搭載性の向上も求められて、る。

[0010] この点、上記従来のヒートシンクでは、積層体とともに積層される表面板の少なくとも一方に流入孔及び流出孔が形成されることから、冷却媒体の流量が流入孔及び流出孔に制約される。すなわち、このヒートシンクの流路は、貫通孔が接合面と平行に蛇行して延びたり、接合面内で複数列を形成したりするように形成されることから、流路自体の内径が接合面の面積によって制限される。そして、流入孔及び流出孔は、積層体の流路に積層方向で連通することから、流路の幅によって内径が制限される。このため、このヒートシンクでは、冷却媒体の流量を大幅に増加させることが難しぐその結果として、放熱性能の一層の向上が難し力つた。

[0011] また、従来のヒートシンクでは、流入孔及び流出孔が形成される表面板にパワーデバイスを搭載しなければならないとともに、配管が厚みを増加させてしまっている。このため、このヒートシンクでは、積層方向に薄くすることが難しぐその結果として、搭載性の一層の向上も難し力つた。

[0012] 本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、放熱性能の一層の向上と搭載性の一層の向上とを実現可能なパワーモジュール用ヒートシンクを提供することを解決すべき課題として、る。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクは、少なくとも一面にパワーデバイスが搭載され、該パワーデバイスからの熱を内部に設けられた冷媒流路内を流通する冷却媒体により放熱するパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、

平坦な接合面に互いに平行な複数本の溝が凹設された板状をなす複数枚の流路板を有し、各該流路板が各該接合面によって積層されることにより、各該溝を前記一面と平行な平行流路にしているとともに、各該接合面のうちの各該溝を除く部分が該積層方向の各該平行流路への伝熱経路をなす積層体と、

該積層体の一端側の側面に接合されて各該平行流路の一端に連通し、前記冷却媒体を各該平行流路に流入させる流入路が形成された第 1側板と、

該積層体の他端側の側面に接合されて各該平行流路の他端に連通し、該冷却媒体を各該平行流路力流出させる流出路が形成された第 2側板とを備え、

該流入路、各該平行流路及び該流出路によって前記冷媒流路が構成されていることを特徴とする。

[0014] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクは、少なくとも一面にパワーデバイスが搭載され、パワーデバイスからの熱を内部に設けられた冷媒流路内を流通する冷却媒体により放熱するものであり、積層体と第 1側板と第 2側板とを備える。

[0015] 積層体は、複数枚の板状の流路板が積層されたものであり、各流路板が積層される際に他の流路板と当接する面は、平坦な接合面とされている。各流路板の少なくとも一方の接合面には、互いに平行な複数本の溝が凹設されている。これらの溝は真直なものの他、曲線状のもの、蛇行したもの等であってもよい。また、乱流を促進するための三次元の突起を付けてもよい。そして、これらの各流路板が各接合面を当接させつつ積層されることにより、各流路板に互いに平行に凹設された複数本の各溝が溝側の他の流路板の接合面により蓋をされて、多数の平行流路が積層体の内部に形成される。また、各平行流路の一端は積層体の一端側の側面に形成され、各平行流路の他端は積層体の他端側の側面に形成される。これら多数の平行流路は、積層方向に積み重なるように形成されており、パワーデバイスが搭載される前記一面とも平行となっている。

[0016] また、この積層体では、各接合面のうちの各溝を除く部分が積層方向の各平行流路への伝熱経路をなす。このため、ヒートシンクの冷媒流路内にコルゲートフィン等を点又は線で接合しつつ積層する場合と比較して、伝熱経路の伝熱面積が充分に確保されている。伝熱経路は、例えば、一方の面側力も他方の面側に直線的に配置された伝熱経路が複数整列するものであってもよい。また、伝熱経路は、ヒートシンクに一面側搭載されるパワーデバイス側力多方の面側に向けて放射状に複数配置されたものであってもよぐ途中カゝら枝分かれする分岐伝熱経路を有していてもよい。

[0017] 第 1側板は内部に流入路が形成されている。この流入路の上流端は積層体に接合されない面に形成され、流入路の下流端は積層体の一端側の側面に接合される面に形成され得る。このため、第 1側板が積層体の一端側の側面に接合されることにより、流入路の下流端が各平行流路の一端に連通し、冷却媒体を各平行流路に流入させることが可能となって、る。

[0018] 第 2側板は内部に流出路が形成されている。この流出路の上流端は積層体の他端側の側面に接合される面に形成され、流出路の下流端は積層体に接合されない面に形成され得る。このため、第 2側板が積層体の他端側の側面に接合されることにより、流出路の上流端が各平行流路の他端に連通し、冷却媒体を各平行流路から流出させることが可能となって、る。

[0019] 上述の流入路、各平行流路及び流出路によって、パワーデバイスからの熱を放熱するために冷却媒体を流通させる冷媒流路が構成されて！ヽる。

[0020] このような構成である本発明のパワーモジュール用ヒートシンクは、積層体の少なくとも一方の面にパワーデバイスが搭載されてパワーモジュールとされる。そして、このパワーモジュールが例えば電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体に適用されれば、運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御するためにパワーデバイスが発する熱を下記の通りに放熱することができる。

[0021] すなわち、このパワーモジュール用ヒートシンクにおいては、冷却媒体が第 1側板に形成された流入路を介して、積層体内の多数の平行流路の各々の一端にほぼ同時に流入する。そして、冷却媒体は、各平行流路内を速やかに流通して、各平行流路の他端に到達し、第 2側板に形成された流出路力流出する。この間、各接合面のうちの各溝を除く部分が積層方向の各平行流路への伝熱経路をなすことから、パワーデバイスからの熱は、この伝熱経路を介して、積層方向の各平行流路に順次伝わり、冷却媒体が加熱される。そして、流出した冷却媒体は放熱器等により冷却された後、循環されることとなる。こうして、パワーデバイスからの熱は、冷却媒体により放熱される。

[0022] ここで、本発明のパワーモジュール用ヒートシンクは、上述した通り、各平行流路の一端に連通する流入路、多数の平行流路及び各平行流路の他端に連通する流出路によって冷媒流路が構成されていることから、冷媒流路内を流通する冷却媒体の流量を大幅に増加させることができる。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、積層体とともに積層される表面板の少なくとも一方に流入孔及び流出孔が形成される従来のヒートシンクと比較して、冷却媒体の流量が制約され難い。また、このパヮーモジュール用ヒートシンクは、多数の平行流路を有することから、冷媒流路内を流通する際に冷却媒体が受熱する経路長も、従来のヒートシンクと比較して大幅に短縮することができる。さらに、このパワーモジュール用ヒートシンクは、各接合面のうちの各溝を除く部分が積層方向の各平行流路への伝熱経路をなすことから、伝熱経路の伝熱面積が充分に確保されており、各平行流路にパワーデバイスが発する熱を効率よく伝えることができる。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、放熱性能を一層向上させることができる。

[0023] また、このパワーモジュール用ヒートシンクは、流入路が形成された第 1側板及び流出路形成された第 2側板が積層体の側面に接合されていることから、流入孔及び流出孔が表面板に形成された従来のヒートシンクと比較して積層方向に薄くし易ぐパヮーデバイスの搭載場所も流入路及び流出路に制約され難い。このため、このパヮ一モジュール用ヒートシンクは、搭載性を一層向上させることができる。

[0024] したがって、本発明のパワーモジュール用ヒートシンクは、放熱性能の一層の向上と搭載性の一層の向上とを実現できる。

[0025] 流路板は、アルミニウムや銅の合金力もなり得る他、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、炭化ケィ素（SiC)等のセラミック、炭化ケィ素とアルミニウム系金属との複合材料 (AlSiC： Aluminum Silicon Carbide)、インバー（Invar)合金（ニッケルと鉄を主成分とした合金）、インバー合金とアルミニウム系金属との複合材料、銅とモリブデンとの合金、酸化銅と銅との複合材料、金属含浸炭素複合材 (MICC : Metal Impregnated Carbon Composites)等力もなり得る。流路板の材料は、放熱性能の観点力も言えば、熱伝導性が良いことが好ましい。また、流路板の材料は、耐久性の観点から言えば、搭載される絶縁回路基板が線熱膨張係数の比較的小さい材料力なるため、絶縁回路基板との熱膨張差を小さくすることが好ましぐ線熱膨張係数の比較的小さい材料力なることが好ましい。第 1側板及び第 2側板も、流路板と同様に上記の材料等力なり得る。

[0026] 積層した各流路板を接合して積層体とする接合方法としては、流路板を構成する材料に適した接合方法を選択することが好ましいが、接着、ロウ付け、ハンダ付け等を選択可能である。

[0027] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記伝熱経路は、前記一面側から伝熱面積が徐々に小さくなるように形成されて、ることが好ま、。

[0028] この場合、このパワーモジュール用ヒートシンクでは、パワーデバイスが搭載される積層体の一面側から他面側に向かうにつれて、各平行流路の断面積が徐々に大きくなるように形成されることとなる。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、パヮーデバイスが発する熱を、伝熱面積が徐々に小さくなる伝熱経路により積層体の一面力他方の面まで効率よく伝えつつ、断面積が徐々に大きくなる各平行流路により、冷却媒体に効率よく放熱させることができる。

[0029] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記各流路板には、前記各溝の底面を貫通し、積層方向の前記各平行流路を連通させる複数の貫通孔が形成され得る。

[0030] この場合、このパワーモジュール用ヒートシンクでは、流入路から各平行流路に流入した冷却媒体が別の平行流路に移動しながら、冷媒流路内を流通することが可能となる。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、放熱性能をさらに向上させることが可能となる。

[0031] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記各貫通孔は積層方向でずれていることが好ましい。

[0032] この場合、このパワーモジュール用ヒートシンクでは、冷却媒体の別の平行流路への移動をより効果的に生じさせることができ、放熱性能をさらに向上させることが可能となる。

[0033] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記各貫通孔は積層方向に前記冷却媒体を案内可能に形成されて、ることが好ま U、。

[0034] この場合、このパワーモジュール用ヒートシンクでは、冷却媒体を積層体の一面側から他方の面側へ、又は他方の面側力一面側へ移動させることができることから、積層体の一面側と他方の面側との温度差を縮めることができ、その結果として、放熱性能をさらに向上させることが可能となる。

[0035] 貫通孔が積層方向に却媒体を案内可能に形成されている具体例としては、貫通孔が溝に斜めに形成されていたり、内壁面の一部が斜面とされていたり、内壁面の一部が溝内に突出するようにされて、たりするもの等が挙げられる。

[0036] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記各流路板は、少なくともプレス成形、切削加工又は押出成形により形成され得る。

[0037] これらの方法を採用することにより、このパワーモジュール用ヒートシンクは、製造コストの低廉ィ匕が可能となる。

[0038] 具体的には、流路板を構成する材料がアルミニウムであれば、例えば、押出成形により流路板の連続成形が可能である。また、流路板を構成する材料がセラミック系材料であれば、例えば、グリーンシートの段階でプレス成形して溝を凹設した後、積層、焼成を実施することが可能である。

[0039] 本発明のパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、前記溝内には、長手方向に延在するフィンが設けられている。また、この溝内に乱流を促進するための三次元の突起を付けてもよい。

[0040] この場合、このパワーモジュール用ヒートシンクは、溝内に設けられたフィンにより冷却媒体と接触する面積を大幅に増加させることができることから、放熱性能をさらに向上させることが可會となる。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1]実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンクの概略正面図（部分断面図）である

[図 2]実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンクの概略上面図（部分断面図）である

[図 3]実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、図 2の A— A断面を示す概略側面図である。

[図 4]実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、流路板が積層されてなる積層体を示す概略斜視図である。

[図 5]実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、積層体の模式断面図である

[図 6]実施例 2のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、積層体の模式断面図である

[図 7]実施例 3のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、積層体の模式断面図である

[図 8]実施例 4のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、積層体の模式断面図である

[図 9]実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンクの概略正面図（部分断面図）である

[図 10]実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンクの概略上面図（部分断面図）である

[図 11]実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンクに係り、図 10の B— B断面を示す概略側面図である。

符号の説明

1、 2· · ·パワーモジュール用ヒートシンク

5…パワーデバイス

21…流路板

22…接合面

23…溝

24· · ·貫通孔

20、 20b、 20c、 20d…積層体

26a…積層体の一端側の側面

26b- · '積層体の他端側の側面

30…第 1側板

30a…流入路

40…第 2側板 40a…流出路

50…平行流路

70a, 70b、 70c…伝熱経路

71 · · ·フィン

発明を実施するための最良の形態

[0043] 以下、本発明を具体ィ匕した実施例 1〜5を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、上側を表面、下側を裏面とする。また、図 5〜図 8の積層体 20、 20b、 2 Oc、 20dの断面に記載されている二点鎖線の矢印 70a、 70b、 70cは、それぞれパヮ一デバイス 5が発する熱を各平行流路 50に伝える伝熱経路を概念的に示している。

[0044] (実施例 1)

図 1〜図 3に示すように、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1は、表面側に絶縁回路基板 9を介してパワーデバイス 5が搭載され、パワーデバイス 5からの熱を内部に設けられた冷媒流路内を流通する冷却媒体により放熱するものであり、積層体 20と第 1側板 30と第 2側板 40とを備える。

[0045] 積層体 20は、図 4に示すように、複数枚の板状の流路板 21が積層されたものである。各流路板 21は、窒化アルミニウム、アルミニウム合金等力も選択された材料によつて構成されており、各流路板 21が積層される際に他の流路板 21と当接する面は、平坦な接合面 22とされている。各流路板 21の表面側の接合面 22には、真直で、互いに平行な複数本の溝 23が凹設されている。

[0046] 溝 23を凹設する方法としては、プレス成形、切削加工、押出成形又はロールフォーミングが採用されており、製造コストの低廉ィ匕に寄与している。具体的には、流路板を構成する材料がアルミニウムの場合、押出成形により流路板の連続成形した後、所定の長さに切断する方法等が採用される。また、流路板を構成する材料がセラミック系材料の場合、スラリー状態で押し出し成形してグリーンシートを製造し、あるいは平板のグリーンシートに加工で溝を形成した後、積層、焼成を実施する方法等が採用される。

[0047] 各溝 23には、複数の貫通孔 24が形成されている。これらの貫通孔 24は、各流路板 21が積層体 20とされたときに、積層方向でずれるような位置に形成されている。また、貫通孔 24の内壁面の一部は、斜面とされており、貫通孔 24を流通する冷却媒体を積層方向に案内可能に形成されている。また、貫通孔 24の斜面の方向は、ベタトル分解により、平行流路 50と平行な方向と、積層方向とに分けられる。

[0048] そして、これらの各流路板 21が各接合面 22を当接させつつ積層されることにより、各流路板 21に互いに平行に凹設された複数本の各溝 23が溝 23側の他の流路板 2 1の接合面 22により蓋をされて、多数の平行流路 50が積層体 20の内部に形成される。この際、各流路板 21を接合する方法としては、各流路板 21を構成する材料が窒化アルミニウム、アルミニウム合金であれば、ロウ付け等が採用される。また、各平行流路 50の一端は、積層体 20の一端側の側面 26aに形成され、各平行流路 50の他端は、積層体 20の他端側の側面 26bに形成される。これら多数の平行流路 50は、積層方向にも積み重なるように形成されており、パワーデバイスが搭載される表面とも平行となっている。

[0049] 積層体 20では、図 5に模式的に示すように、各接合面 22のうちの各溝 23を除く部分が積層方向の各平行流路への伝熱経路 70aをなす。具体的には、各接合面 22のうちの各溝 23を除く部分は、積層体 20の表面側力も裏面側に向力つて直線状に整列するように配置されて、複数列の伝熱経路 70aとされている。このため、ヒートシンクの冷媒流路内にコルゲートフィン等を点又は線で接合しつつ積層する場合と比較して、伝熱経路 70aの伝熱面積が充分に確保されている。伝熱経路 70aは、積層体 20 の表面側力も裏面側に向力つて直線状に整列していればよぐ好ましいものは図 5に示す垂直方向であるが、斜め方向であってもよい。

[0050] このような構成である積層体 20は、実施例 1では、 2体が並列に配置され、それらの間と両側にスぺーサブロック 60が配置される。そして、 2体の積層体 20の表面側と裏面側に表面板 80a、 80bが重ねられ、積層体 20の一端側の側面 26aと、他端側の側面 26bとに、後述する第 1側板 30及び第 2側板 40が当接された後、これら全てがロウ付け等の接合方法により一体ィ匕されて、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1 とされる。

[0051] 第 1側板 30は、内部に流入路 30aが形成されている。この流入路 30aの上流端は、積層体 20に接合されない面に形成され、流入孔 30bが装着されている。この流入孔 30bは、積層板 20の側面方向、かつ平行流路 50と直交する方向に突出するように配設されている。他方、流入路 30aの下流端は、積層体 20の一端側の側面 26aに接合される面に形成されている。実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1では、 2 体の積層体 20を備えるため、流入路 30aの下流端が二股に分岐されている。このような構成である第 1側板 30が積層体 20の一端側の側面 26aに接合されることにより、流入路 30aの下流端が各平行流路 50の一端に連通し、冷却媒体を各平行流路 50 に流入させることが可能となって、る。

[0052] 第 2側板 40は、内部に流出路 40aが形成されている。この流出路 40aの上流端は、積層体 20の他端側の側面 26bに接合される面に形成されている。流出路 40aの上流端は、流入路 30aの下流端と同様に、二股に分岐されている。他方、流出路 40a の下流端は、積層体 20に接合されない面に形成され、流出孔 40bが装着されている。この流出孔 40bは、積層板 20の側面方向、かつ平行流路 50と直交する方向に突出するように配設されている。このため、第 2側板 40が積層体 20の他端側の側面 26 bに接合されることにより、流出路 40aの上流端が各平行流路 50の他端に連通し、冷却媒体を各平行流路 50から流出させることが可能となっている。

[0053] 上述の流入孔 30b、流入路 30a、各平行流路及 50、流出路 40a及び流出孔 40b によって、パワーデバイス 5からの熱を放熱するために冷却媒体を流通させる冷媒流路が構成されている。

[0054] このような構成である実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1は、積層体 20の表面に絶縁回路基板 9を介してパワーデバイス 5が搭載されてパワーモジュールとされる。この際、パワーデバイス 5は、ワイヤボンディング等によって、絶縁回路基板 9の表面の配線層 9aに配線される。そして、このパワーモジュールが例えば電動モータを駆動源の一部とするハイブリッドカー等の移動体に適用されれば、運転状況に応じて電動モーター等に供給する電力を制御するためにパワーデバイス 5が発する熱を下記の通り、放熱することができる。

[0055] すなわち、このパワーモジュール用ヒートシンク 1においては、冷却媒体が第 1側板 30に形成された流入路 30aを介して、積層体 20内の多数の平行流路 50の各々の一端にほぼ同時に流入する。そして、冷却媒体は、各平行流路 50内を速やかに流通して、各平行流路 50の他端に到達し、第 2側板 40に形成された流出路 40aから流出する。この間、各接合面 22のうちの各溝 23を除く部分が積層方向の各平行流路 5 0への伝熱経路 70aをなすことから、パワーデバイス 5からの熱は、この伝熱経路 70a を介して、積層方向の各平行流路 50に順次伝わり、冷却媒体が加熱される。そして、流出した冷却媒体は放熱器（図示しない)等により冷却された後、循環されることとなる。こうして、パワーデバイス 5からの熱は、冷却媒体により放熱される。

[0056] ここで、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 5は、上述した構成である流入孔 30b、各平行流路 50の一端に連通する流入路 30a、多数の平行流路 50、各平行流路 50の他端に連通する流出路 40a及び流出孔 40bによって冷媒流路が構成されて!、ることから、冷媒流路内を流通する冷却媒体の流量を大幅に増カロさせることができている。このため、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、積層体 20とともに積層される表面板の少なくとも一方に流入孔及び流出孔が形成された従来のヒートシンクと比較して、冷冷却媒体の流量が制約され難い。また、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、多数の平行流路 50を有することから、冷媒流路内を流通する際に冷却媒体が受熱する経路長も、従来のヒートシンクと比較して大幅に短縮することができている。さらに、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、各接合面 22のうちの各溝 2 3を除く部分が積層方向の各平行流路 50への伝熱経路 70aをなすことから、伝熱経路 70aの伝熱面積が充分に確保されており、各平行流路 50にパワーデバイス 5が発する熱を効率よく伝えることができている。このため、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、放熱性能を一層向上させることができて、る。

[0057] また、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、流入路 30aが形成された第 1側板 3 0及び流出路 40aが形成された第 2側板 40が積層体 20の側面 26a、 26bに接合され、流入孔 30b及び流出孔 40bが積層体 20の側面方向、かつ平行流路 50と直交する方向に突出するように配設されて、ることから、流入孔及び流出孔が表面板に形成された従来のヒートシンクと比較して、積層方向に薄くし易ぐパワーデバイス 5の搭載場所も制約され難い。このため、このパワーモジュール用ヒートシンク 1は、搭載性を一層向上させることができてヽる。

[0058] したがって、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1は、放熱性能の一層の向上と搭載性の一層の向上とを実現できている。

[0059] また、このパワーモジュール用ヒートシンク 1において、各流路板 50には、各溝 23 の底面を貫通し、積層方向の各平行流路 50を連通させる複数の貫通孔 24が形成されている。そして、これらの各貫通孔 24は、積層方向でずれており、積層方向に冷却媒体を案内可能に形成されている。このため、このパワーモジュール用ヒートシンク 1では、流入路 30aから各平行流路 50に流入した冷却媒体を別の平行流路 50に移動させつつ、流通させることができる。これは、積層体 20全体で見れば、冷却媒体を積層体 20の表面側力裏面側へ、又は裏面側力表面側へ移動させることができているということであり、その結果として、積層体 20の表面側と裏面側との温度差を縮め、放熱性能をさらに向上させることが可能となっている。

[0060] (実施例 2)

実施例 2のパワーモジュール用ヒートシンクは、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1の積層体 20に代えて、図 6に示す積層体 20bを採用する。その他の構成は、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1と同様であるので、説明は省く。

[0061] 積層体 20bにおいて、伝熱経路 70bは、表面側から伝熱面積が徐々に小さくなるように形成されている。このため、各平行流路 50は、裏面側に位置するものほど、断面積が大きくされている。

[0062] このような構成である実施例 2のパワーモジュール用ヒートシンクでは、パワーデバイス 5が発する熱を、伝熱面積が徐々に小さくなる伝熱経路 70bにより積層体 20の表面力も裏面まで効率よく伝えつつ、断面積が徐々に大きくなる各平行流路 50により、冷却媒体に効率よく放熱させることができている。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、放熱性能を一層向上させることが可能となって!/、る

[0063] (実施例 3)

実施例 3のパワーモジュール用ヒートシンクは、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1の積層体 20に代えて、図 7に示す積層体 20cを採用する。その他の構成は、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1と同様であるので、説明は省く。

[0064] 積層体 20cにおヽて、伝熱経路 70cは、表面側に搭載されるパワーデバイス 5側から裏面側に向けて放射状に複数列配置されている。 [0065] このような構成である実施例 3のパワーモジュール用ヒートシンクでは、パワーデバイス 5が発する熱を放射状に配置された複数列の伝熱経路 70cにより積層体 20全体に効率よく伝えることが可能となっている。このため、このパワーモジュール用ヒートシンクは、放熱性能を一層向上させることが可能となっている。伝熱経路 70cは、パヮ一デバイス 5を基点とし、基点力も垂直に向力つて 0〜45° の範囲内になるように放射状に形成されてヽることが好ま、。

[0066] (実施例 4)

実施例 4のパワーモジュール用ヒートシンクは、図 8に示すように、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1の積層体 20を構成する各流路板 21の各溝 23内に、長手方向に延在するフィン 71が設けられたものである。このフィン 71は、アルミニウム等の薄板が波打つように折り曲げられたコルゲートフィンである。その他の構成は、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1と同様であるので、説明は省く。

[0067] このような構成である実施例 4のパワーモジュール用ヒートシンクでは、フィン 71により、冷却媒体と接触する面積を大幅に増カロさせることができ、放熱性能をさらに向上させることが可能となって、る。

[0068] (実施例 5)

図 9〜図 11に示すように、実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンク 2は、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1のスぺーサブロック 60を取り除いたものである。その他の構成は、実施例 1のパワーモジュール用ヒートシンク 1と同様であるので、説明は省く。

[0069] 実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンク 2は、図 10に示すように、 2体の積層体 20が、並列に隙間を開けて配置される。そして、 2体の積層体 20の表面側と裏面側に表面板 80c、 80dが重ねられ、積層体 20の一端側の側面 26aと、他端側の側面 2 6bとに、第 1側板 30及び第 2側板 40が当接された後、全体が一体化されて、パワーモジュール用ヒートシンク 2とされる。

[0070] このような構成である実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンク 2では、積層体 20 の表面に複数の小面積の絶縁回路基板 91を介してパワーデバイス 5が搭載されてパワーモジュールとされる。この際、パワーデバイス 5は、ワイヤボンディング等によつて、絶縁回路基板 91の表面の配線層 91aに配線される。そして、このパワーモジュールも、例えばハイブリッドカー等に適用されて、実施例 1の場合と同様に、放熱性能を発揮する。

[0071] ここで、実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンク 2も、実施例 1のパワーモジユール用ヒートシンク 1と構成がほぼ同じであることから、放熱性能の一層の向上と搭載性の一層の向上とを実現できている。それにカ卩えて、実施例 5のパワーモジュール用ヒートシンク 2では、スぺーサブロック 60が取り除かれていることから、積層体 20の周囲からも雰囲気に熱が伝わり、放熱性能のさらなる向上が可能となっているともに、軽量化や小型化による搭載性のさらなる向上が可能となっている。

[0072] 以上において、本発明を実施例 1〜5に即して説明したが、本発明は上記実施例 1 〜5に制限されるものではなぐその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

産業上の利用可能性

[0073] 本発明はパワーモジュール用ヒートシンクに利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも一面にパワーデバイスが搭載され、該パワーデバイス力もの熱を内部に設けられた冷媒流路内を流通する冷却媒体により放熱するパワーモジュール用ヒートシンクにおいて、

該流入路、各該平行流路及び該流出路によって前記冷媒流路が構成されていることを特徴とするパワーモジュール用ヒートシンク。

[2] 前記伝熱経路は、前記一面側から伝熱面積が徐々に小さくなるように形成されて、ることを特徴とする請求項 1記載のパワーモジュール用ヒートシンク。

[3] 前記各流路板には、前記各溝の底面を貫通し、積層方向の前記各平行流路を連通させる複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項 1又は 2記載のパヮ一モジュール用ヒートシンク。

[4] 前記各貫通孔は積層方向でずれていることを特徴とする請求項 3記載のパワーモジュール用ヒートシンク。

[5] 前記各貫通孔は積層方向に前記冷却媒体を案内可能に形成されていることを特徴とする請求項 3記載のパワーモジュール用ヒートシンク。

[6] 前記各流路板は、少なくともプレス成形、切削加工、押出成形又はロールフォーミングにより形成されていることを特徴とする請求項 1又は 2記載のパワーモジュール用ヒートシンク。

[7] 前記溝内には、長手方向に延在するフィンが設けられていることを特徴とする請求項 1又は 2記載のパワーモジュール用ヒートシンク。