半导体冷却结构制造技术

本发明专利技术涉及半导体冷却结构。一种半导体冷却结构包括：半导体模块，所述半导体模块包括位于其中的至少两个半导体元件；具有与所述半导体模块紧密接触的冷却表面的冷却管，所述冷却管包括冷却剂入口孔、冷却剂出口孔和冷却剂通道，经过该冷却剂通道冷却剂以第一方向从所述冷却剂入口孔流到所述冷却剂出口孔；和冷却剂移送结构，其被设置在所述冷却管内以移送流经所述冷却剂通道的冷却剂，使得所述冷却剂具有与所述冷却表面垂直的第二方向上的速度向量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有半导体模块和与所述半导体模块紧密接触设置的冷却管(cooling pipe)的半导体冷却结构，所述半导体模块每一个均包括位于其中的半导体元件。
技术介绍
通常，比如逆变器的功率转换装置由多个半导体模块组成，每个半导体模块包括位于其中的半导体元件且被配置成向每个半导体模块传送大电流。为了防止半导体元件的温度过度增加，已知的是设置冷却管，通过该冷却管冷却剂与半导体模块紧密接触地进行循环。例如，参照日本专利申请特许公开号2006-60114。在该专利文件中所公开的半导体冷却结构中，叶片(fin)被提供在冷却管内的冷却剂通道中。这些叶片被布置成使得在冷却管的冷却表面上形成在冷却剂通道的宽度方向上不均匀的冷却效率分布，这取决于半导体元件的表面温度分布。这里，宽度方向是与冷却剂流动的方向和垂直于冷却表面的方向都垂直的方向。然而，上述传统的半导体冷却结构存在问题，原因是在垂直于冷却表面的方向上的冷却剂通道中易于存在温度分布。这是因为与远离冷却表面流动的冷却剂相比，接近与半导体模块紧密接触的冷却表面流动的冷却剂的温度可能显著地上升。这就降低了冷却剂和半导体模块之间的热交换的效率。可能出现半导体模块被设置在冷却管的两个表面上。然而，同样在这种情况下，如果在位于冷却管一个表面一侧的半导体元件和位于另一个表面一側的半导体元件之间存在热耗散值的差别，则在垂直于冷却表面的方向上存在温度分布。因而，即使把半导体模块设置在冷却管的两个表面上，也很难提高半导体元件的冷却效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体冷却结构，其包括半导体;f莫块，所述半导体沖莫块包括位于其中的至少两个半导体元件；具有与所述半导体模块紧密接触的冷却表面的冷却管，所述冷却管包括冷却剂入口孔、冷却剂出口孔和冷却剂通道，经过该冷却剂通道冷却剂以第 一方向从所述冷却剂入口孔流到所述冷却剂出口孔；和冷却剂移送结构，其被设置在所述冷却管内以移送流经所述冷却剂通道的冷却剂，使得所述冷却剂在与所述冷却表面垂直的第二方向上具有速度向量。依照本专利技术，提供了一种冷却效率极佳的半导体冷却结构。根据包括附图和权利要求书的以下描述，本专利技术的其他优点和特征将变得显而易见。附图说明在附图中图1是示出本专利技术的第一实施例的半导体冷却结构的图；图2是包含于第一实施例的半导体冷却结构中的冷却管在与冷却剂流动方向垂直的方向上的橫截面图3A是图1沿线A-A截取的横截面图；图3B是图1沿线B-B截取的横截面图；图3C是图1沿线C-C截取的横截面图4是使用第一实施例的半导体冷却结构的功率转换装置的说明图5是用于解释当半导体模块被设置成与冷却管的冷却表面中的仅一个表面紧密接触时冷却剂在第一实施例的半导体冷却结构的冷却管中的流动的图6是用于解释当具有不同热耗散值的半导体模块被设置成与冷却管的两个冷却表面都紧密接触时冷却剂在第一实施例的半导体冷却结构的冷却管中的流动的图7A是等效于图3A的图，其示出了本专利技术的第二实施例；图7B是等效于图3B的图，其示出了本专利技术的第二实施例；图7C是等效于图3C的图，其示出了本专利技术的第二实施例；图8是用于解释本专利技术的第三实施例的半导体冷却结构的图9是包含于第三实施例的半导体冷却结构中的冷却管在与冷却剂流动方向垂直的方向上的横截面图IO是图8沿线D-D截取的局部横截面图11是设置在本专利技术的第四实施例的半导体冷却结构的冷却管中的具有倾斜肋条(rib)的直叶片的透视图12是图11沿线E-E截取的局部横截面图13A是图12沿线F-F截取的横截面图13B是图12沿线G-G截取的横截面图14是第四实施例中的倾斜肋条的说明图15是图14沿线H-H截取的横截面图16是示出本专利技术的第五实施例的半导体冷却结构的图17是设置在第五实施例的半导体冷却结构的冷却管中的锥形肋条的说明图18A是图17沿线I - I截取的横截面图18B是图17沿线J-J截取的横截面图19是示出本专利技术的第六实施例的半导体冷却结构的图20是包含于第六实施例的半导体冷却结构中的冷却管在与冷却剂流动方向垂直的方向上的横截面图21是图19沿线K-K截取的局部横截面图22是示出本专利技术的第六实施例的半导体冷却结构的修改的图23是包含于第六实施例的半导体冷却结构的修改中的冷却管在与冷却剂流动方向垂直的方向上的横截面图24是图22沿线L - L截取的局部;f黄截面图25A和25B是解释在直叶片中设置的倾斜叶片的位置的图，所述直叶片设置在本专利技术的第七实施例的半导体冷却结构的冷却管中；图26A到34B是解释在直叶片中设置的倾斜叶片的位置的图，所述直叶片设置在本专利技术的第七实施例的半导体冷却结构的变型的冷却管中；图35是用于解释在本专利技术的前述实施例中的倾斜肋条的有益效果的图；和图36是用于解释在本专利技术的前述实施例中被设置在冷却管的外壳板中以便朝着冷却管内的冷却剂通道突出的突出部的有益效果的图。具体实施方式第一实施例图1是示出本专利技术的第一实施例的半导体冷却结构的图示。如图1所示，半导体冷却结构1包括若千半导体才莫块2以及设置成与半导体模块2紧密接触的冷却管3,每个半导体模块2具有位于其中的半导体元件21。冷却管3包括冷却剂入口孔311、冷却剂出口孔312以及在冷却剂入口孔311和冷却剂出口孔312之间延伸的冷却剂通道32 (参见图3A)。如图3A所示，冷却管3配备有冷却剂移送装置用于使冷却剂以与冷却表面33垂直的笫一方向移动，所述冷却表面33与半导体模块2紧密接触。该第一方向在下文中可被称为"与冷却表面垂直的方向X"或"X方向"。如图2和图3A-3C所示，冷却管3包括中间板34，该中间板34在X方向上分开冷却通道32以形成第一通道321和第二通道322。冷却剂交替地流经第一通道321和第二通道322。在图4中，叶片(fin)4被从图示中省略。如图3B所示，中间板34具有在与第三方向垂直的第二方向上位于其两个端部的连通部分341，其中冷却剂沿第三方向从冷却剂入口孔311流到冷却剂出口孔312。在下文中，该第三方向可被称为"冷却剂流动方向Y"或"Y方向"，而该第二方向可净皮称为"冷却表面宽度方向Z"或"Z方向"。如图3A和3C所示，第一通道321和第二通道322每个均配备有与冷却剂流动方向Y倾斜形成的倾斜叶片4。在第一通道321中设置的倾斜叶片4的倾斜方向与在第二通道322中设置的倾斜叶片4的倾斜方向相反。倾斜叶片4相对于Y方向的倾斜角a可能为45度。冷却管3由用铝或铝合金制成的多个构件组成。更具体而言，如图2所示，冷却管3由一对外壳板35和中间板34组成，这对外壳板35构成了冷却管3的外壳部分，而中间板34位于外壳板35之间且通过例如铜焊接合到外壳板35的圆周上。外壳板35具有这样的形状以在它们之间在其圆周内形成空间。这个空间被分成两部分，其中一个部分形成第一通道321而另一个部分形成第二通道322。如图3A-3C所示，每个外壳板35和中间板34都具有在Y方向上伸长的形状。所形成的外壳板35在其端部分别有冷却剂入口孔311和冷却剂出口孔312。所形成的中间板34在面向冷却剂入口 311的位置和在面向冷却剂出口 312的位置有开口 342。如上所解释的，形成的中间板34具有沿Y方向延伸的在Z方向上位于其两个端部的一对连通部分3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体冷却结构，其包括：　半导体模块，所述半导体模块包括位于其中的至少两个半导体元件；　具有与所述半导体模块紧密接触的冷却表面的冷却管，所述冷却管包括冷却剂入口孔、冷却剂出口孔和冷却剂通道，经过该冷却剂通道冷却剂沿第一方向从 所述冷却剂入口孔流到所述冷却剂出口孔；和　冷却剂移送结构，其被设置在所述冷却管内以移动流经所述冷却剂通道的所述冷却剂，使得所述冷却剂具有与所述冷却表面垂直的第二方向上的速度向量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村光德，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]