冷卻器的制造方法
【專利摘要】冷卻器具備在內(nèi)部形成有供冷媒流通的冷媒通路的殼體（20）和一部分配置于冷媒通路內(nèi)、并包括設(shè)置于內(nèi)部的元件的元件模塊（21），元件模塊（21）中與冷媒接觸的部分由絕緣材料形成。
【專利說(shuō)明】冷卻器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻器，特別涉及在冷媒通路內(nèi)配置有元件模塊的冷卻器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，對(duì)于冷卻元件的冷卻器提出了各種方案。
[0003]例如，日本特開(kāi)2006-339239號(hào)公報(bào)所記載的半導(dǎo)體裝置具備包含發(fā)熱元件的半導(dǎo)體模塊和保有冷媒的冷卻套。冷媒是絕緣性材料，發(fā)熱元件直接浸潰于冷媒中。
[0004]冷卻套設(shè)置有用于使冷媒在冷卻套內(nèi)強(qiáng)制流通的泵、和用于對(duì)冷媒進(jìn)行冷卻的熱交換器。在對(duì)冷卻套內(nèi)的冷媒進(jìn)行冷卻的熱交換器中，形成為汽車的散熱器冷卻水、空調(diào)的冷媒循環(huán)。
[0005]日本特開(kāi)2010-177529號(hào)公報(bào)所記載的半導(dǎo)體裝置具備對(duì)晶體管進(jìn)行冷卻的散熱片，在散熱片上安裝有晶體管。
[0006]日本特開(kāi)2006-166604號(hào)公報(bào)所記載的電力變換裝置具備水路蓋和設(shè)置于該水路蓋上的功率半導(dǎo)體模塊，冷卻液在水路蓋內(nèi)流通。
[0007]日本特開(kāi)2005-57212號(hào)公報(bào)所記載的浸潰式兩面放熱功率模塊具備功率元件、與功率元件的一面接合的第一電極、經(jīng)由散熱片與功率元件的另一面接合的第二電極、經(jīng)由金屬絲與功率元件接合的第三電極、和箱狀的容器。
[0008]功率元件、第一、第二和第三電極以及散熱片收容于容器內(nèi)，第一、第二和第三電極經(jīng)由導(dǎo)熱性絕緣層與容器的內(nèi)面緊貼。并且，在容器內(nèi)的空間中功率元件所處的部分以外的空間填充有由硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂等構(gòu)成的密封劑。
[0009]日本特開(kāi)2008-283067號(hào)公報(bào)所記載的冷卻器具備設(shè)置于半導(dǎo)體模塊的兩主面的冷卻管。
[0010]日本特開(kāi)2005-191527號(hào)公報(bào)所記載的層疊型冷卻器具備配置于電子零件的兩面的冷卻管。
[0011]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006-339239號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-177529號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2006-166604號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2005-57212號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2008-283067號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2005-191527號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0019]在2006-339239號(hào)公報(bào)所記載的半導(dǎo)體裝置中，存在發(fā)熱元件的電極與冷媒直接接觸、無(wú)法采用絕緣性冷媒以外的冷媒的問(wèn)題。[0020]在日本特開(kāi)2010-177529號(hào)公報(bào)所記載的半導(dǎo)體裝置中，由于在散熱片上配置有晶體管，所以與將晶體管浸潰于冷媒內(nèi)的情況相比冷卻效率低。
[0021]在日本特開(kāi)2006-166604號(hào)公報(bào)所記載的電力變換裝置中，功率半導(dǎo)體模塊也沒(méi)有浸潰于冷卻液內(nèi)，所以與將功率半導(dǎo)體模塊浸潰于冷卻液內(nèi)的情況相比冷卻效率低。
[0022]在日本特開(kāi)2005-57212號(hào)公報(bào)所記載的浸潰式兩面放熱功率模塊中，與冷卻水接觸的容器不是由絕緣材料形成。因此，需要采用膜厚較厚的導(dǎo)熱性絕緣層，需要使功率元件與容器的內(nèi)壁面之間的距離大。其結(jié)果，產(chǎn)生放熱模塊大型化的問(wèn)題。
[0023]在日本特開(kāi)2008-283067號(hào)公報(bào)所記載的冷卻器中，配置于冷卻管之間的半導(dǎo)體模塊和冷卻管的熱膨脹系數(shù)不同，若半導(dǎo)體模塊溫度高，則半導(dǎo)體模塊有可能會(huì)損壞。另一方面，若在半導(dǎo)體模塊和冷卻管之間設(shè)有間隙，則會(huì)產(chǎn)生半導(dǎo)體模塊的冷卻效率顯著降低的問(wèn)題。
[0024]另外，與上述冷卻器同樣的問(wèn)題在日本特開(kāi)2005-191527號(hào)公報(bào)所記載的層疊型冷卻器中也存在。
[0025]本發(fā)明是鑒于上述那樣的問(wèn)題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠采用各種冷媒并且能夠以小型發(fā)揮高冷卻性能的冷卻器。
[0026]用于解決問(wèn)題的手段
[0027]本發(fā)明涉及的冷卻器具備:殼體，在其內(nèi)部形成有供冷媒流通的冷媒通路；和元件模塊，其一部分配置于冷媒通路內(nèi)，包括設(shè)置于內(nèi)部的元件。上述元件模塊中與冷媒接觸的部分由絕緣材料形成。
[0028]優(yōu)選，上述元件模塊包括--第I絕緣基板，其與冷媒接觸；第2絕緣基板，其與第I絕緣基板相對(duì)并與第I絕緣基板隔開(kāi)間隔而配置，與冷媒接觸；和樹(shù)脂部，其填充于第I絕緣基板和第2絕緣基板之間，由絕緣材料形成。上述元件設(shè)于第I絕緣基板和第2絕緣基板之間，并配置于樹(shù)脂部?jī)?nèi)。
[0029]優(yōu)選，上述第I絕緣基板包括--第I內(nèi)側(cè)面，其與第2絕緣基板相對(duì)；和第I外側(cè)面，其相對(duì)于第I內(nèi)側(cè)面位于與第2絕緣基板相反側(cè)。上述第2絕緣基板包括:第2內(nèi)側(cè)面，其與第I絕緣基板相對(duì)；和第2外側(cè)面，其相對(duì)于第2內(nèi)側(cè)面位于與第I絕緣基板相反側(cè)。上述樹(shù)脂部形成為從第I絕緣基板和第2絕緣基板之間到達(dá)第I外側(cè)面和第2外側(cè)面，并覆蓋第2外側(cè)面的一部分。在上述第I外側(cè)面形成有從樹(shù)脂部露出并與冷媒接觸的第I冷卻面。在上述第2外側(cè)面形成有從樹(shù)脂部露出并與冷媒接觸的第2冷卻面。在從第I絕緣基板和第2絕緣基板的排列方向觀察上述第I絕緣基板、第2絕緣基板和元件時(shí)，元件位于第I冷卻面和第2冷卻面內(nèi)。
[0030]優(yōu)選，上述樹(shù)脂部包括緣部，其以從第I絕緣基板和第2絕緣基板之間覆蓋第I外側(cè)面以及第2外側(cè)面的一部分的方式形成，并沿著第I絕緣基板以及第2絕緣基板的外周延伸。上述第I冷卻面形成于第I外側(cè)面中從緣部露出的部分，第2冷卻面形成于第2外側(cè)面中從緣部露出的部分。在上述冷媒通路的內(nèi)表面形成接受緣部的一部分的收容部。
[0031]優(yōu)選，上述第I絕緣基板包括從第I冷卻面突出的多個(gè)第I冷卻翅。上述第2絕緣基板包括從第2冷卻面突出的多個(gè)第2冷卻翅。優(yōu)選，上述第I絕緣基板以及第2絕緣基板由陶瓷形成。優(yōu)選，上述第I絕緣基板包括與第2絕緣基板相對(duì)的第I內(nèi)側(cè)面、和相對(duì)于第I內(nèi)側(cè)面位于與第2絕緣基板相反側(cè)的第I外側(cè)面。上述第2絕緣基板包括與第I絕緣基板相對(duì)的第2內(nèi)側(cè)面、和相對(duì)于第2內(nèi)側(cè)面位于與第I絕緣基板相反側(cè)的第2外側(cè)面。上述元件包括第I單位元件和發(fā)熱量比第I單位元件多的第2單位元件，第I單位元件設(shè)于比第2內(nèi)側(cè)面更靠近第I內(nèi)側(cè)面的位置，第2單位元件設(shè)于比第I內(nèi)側(cè)面更靠近第2內(nèi)側(cè)面的位置。
[0032]上述第2外側(cè)面和冷媒通路的內(nèi)壁面之間的距離比上述第I外側(cè)面和冷媒通路的內(nèi)壁面之間的距離小，優(yōu)選，在上述冷媒通路的內(nèi)表面形成多個(gè)凹部或者多個(gè)凸部的至少一方。優(yōu)選，上述殼體通過(guò)樹(shù)脂成形而一體成形。
[0033]發(fā)明的效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明涉及的冷卻器，能夠采用各種冷媒，能夠以小型獲得高冷卻性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是表示本發(fā)明的I個(gè)實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體元件的冷卻裝置所適用的PCU的主要部的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0036]圖2是示意表示冷卻變換器120的冷卻線路10的電路圖。
[0037]圖3是冷卻器13的剖視圖。
[0038]圖4是冷卻器13的側(cè)剖視圖。
[0039]圖5是元件模塊21的側(cè)面圖。
[0040]圖6是圖5的V1-VI線的剖視圖。
[0041]圖7是圖5的VI1-VII線的剖視圖。
[0042]圖8是表示填充元件模塊的絕緣樹(shù)脂52時(shí)的制造工序的剖視圖。
[0043]圖9是表示本實(shí)施方式2涉及的冷卻器13所搭載的元件模塊21的剖視圖。
[0044]圖10是表示圖9所示的元件模塊21的側(cè)面圖。
[0045]圖11是表示冷卻翅90的變形例的元件模塊21的側(cè)面圖。
[0046]圖12是本實(shí)施方式3涉及的冷卻器13的剖視圖。
[0047]圖13是本實(shí)施方式4涉及的冷卻器13的剖視圖。
[0048]圖14是表示本實(shí)施方式5涉及的冷卻器13所搭載的元件模塊21的側(cè)面圖。
[0049]圖15是本實(shí)施方式5涉及的冷卻器13的剖視圖。
[0050]圖16是表示冷卻線路10的變形例的電路圖。
[0051]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0052]10冷卻線路，11熱交換器，12泵，13、13A、13B、13C冷卻器，14冷媒管，15冷媒，20殼體，21、22、23、24、25、26元件模塊，30、85供給口，31排出口，32、33隔板，34、35、36冷媒通路，35冷媒通路，41殼體主體，42上壁部，43接合件，44、45、46，47、48、49收容部，50、51，50絕緣基板，51、53、55外側(cè)面，54、56內(nèi)側(cè)面，57、58電極板，60、61、62、63焊料，70緣部，70a上邊部，70b下邊部，70c側(cè)邊部，71,72冷卻面，73,74電極布線，81、82金屬模具，83鑄腔，84樹(shù)脂材料，90、91冷卻翅，95凸部，96凹部，97、97、98、99鼓出部，110轉(zhuǎn)換器，120、130變換器，Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q5、Q6功率晶體管，WU W2流路寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，有時(shí)對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)記相同的附圖標(biāo)記，不再重復(fù)說(shuō)明。另外，在以下說(shuō)明的實(shí)施方式中，在言及個(gè)數(shù)、量等的情況下，除了特別有記載的情況之外，本發(fā)明的范圍不一定限定于該個(gè)數(shù)、量等。另外，以下在存在多種實(shí)施方式的情況下，除了特別有記載的情況之外，從最初就預(yù)定使各種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合。
[0054]圖1是表示本發(fā)明的I種實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體元件的冷卻裝置所適用的PCU的主要部的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外，圖1所示的PCUioo是“驅(qū)動(dòng)車輛的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置”。
[0055]參照?qǐng)D1，P⑶100包括轉(zhuǎn)換器110、變換器120、130、控制裝置140和電容器C1、C2。轉(zhuǎn)換器Iio連接于電池B和變換器120、130之間，變換器120、130分別與電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl、MG2連接。
[0056]轉(zhuǎn)換器110包括功率晶體管Q13、Q14、二極管D13、D14和電感器L。功率晶體管Q13、Q14串聯(lián)連接，在基極接受來(lái)自控制裝置140的控制信號(hào)。二極管D13、D14分別連接于功率晶體管Q13、Q14的集電極-發(fā)射極間，以使得電流分別從功率晶體管Q13、Q14的發(fā)射極側(cè)流向集電極側(cè)。電感器L的一端與連接于電池B的正極的電源線PLl連接，另一端與功率晶體管Q13、Q14的連接點(diǎn)連接。
[0057]該轉(zhuǎn)換器110使用電感器L對(duì)從電池B接受的直流電壓進(jìn)行升壓，將該升壓后的升壓電壓供給至電源線PL2。轉(zhuǎn)換器110對(duì)從變換器120、130接受的直流電壓進(jìn)行降壓而對(duì)電池B充電。
[0058]變換器120、130分別包括U相臂121U、131U、V相臂121V、131V以及W相臂121W、131W。U相臂121U、V相臂121V和W相臂121W并列連接于節(jié)點(diǎn)NI和節(jié)點(diǎn)N2之間。同樣，U相臂131U、V相臂131V和W相臂131W并列連接于節(jié)點(diǎn)NI和節(jié)點(diǎn)N2之間。
[0059]U相臂121U包括串聯(lián)連接的2個(gè)功率晶體管Ql、Q2。同樣，U相臂131U、V相臂121VU31V和W相臂121WU31W分別包括串聯(lián)連接的2個(gè)功率晶體管Q3?Q12。在各功率晶體管Q3?Q12的集電極-發(fā)射極間分別連接有使電流從發(fā)射極側(cè)流向集電極側(cè)的二極管D3?D12。
[0060]變換器120、130的各相臂的中間點(diǎn)分別與電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2的各相線圈的各相端連接。在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG 1、MG2中，構(gòu)成為U、V、W相的3個(gè)線圈的一端共同連接于中點(diǎn)。
[0061]電容器Cl連接于電源線PL1、PL3間，將電源線PLl的電壓電平平滑化。電容器C2連接于電源線PL2、PL3間，將電源線PL2的電壓電平平滑化。
[0062]變換器120、130基于來(lái)自控制裝置140的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將來(lái)自電容器C2的直流電壓變換為交流電壓而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl、MG2。
[0063]控制裝置140基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩指令值、電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl、MG2的各相電流值和變換器120、130的輸入電壓，計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl、MG2的各相線圈電壓，基于其計(jì)算結(jié)果生成將功率晶體管Ql?Qll導(dǎo)通/截止的PWM (Pulse Width Modulation:脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，并向變換器120、130輸出。
[0064]另外，控制裝置140基于上述的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩指令值和馬達(dá)轉(zhuǎn)速，計(jì)算用于使變換器120,130的輸入電壓最佳的功率晶體管Q12、Q13的占空比，基于其計(jì)算結(jié)果生成將功率晶體管Q12、Q13導(dǎo)通/截止的PWM信號(hào)，并向轉(zhuǎn)換器110輸出。
[0065]進(jìn)一步，控制裝置140為了將通過(guò)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl、MG2發(fā)電的交流電力變換為直流電力對(duì)電池B充電，對(duì)轉(zhuǎn)換器110和變換器120、130的功率晶體管Ql?Q14的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制。
[0066]在P⑶100動(dòng)作時(shí)，構(gòu)成轉(zhuǎn)換器110和變換器120、130的功率晶體管Ql?Q14和二極管Dl?D14發(fā)熱。因此，需要設(shè)置用于促進(jìn)這些半導(dǎo)體元件冷卻的冷卻裝置。
[0067]圖2是示意表示對(duì)變換器120進(jìn)行冷卻的冷卻線路10的電路圖。如該圖2所示，冷卻線路10具備設(shè)置于車輛的散熱器內(nèi)的熱交換器11、泵12、冷卻器13、和在內(nèi)部流動(dòng)冷媒15的冷媒管14。
[0068]冷媒管14連接熱交換器11和泵12之間、泵12和冷卻器13之間、以及冷卻器13和熱交換器11之間。
[0069]熱交換器11使用外部氣體來(lái)冷卻冷媒15。冷卻后的冷媒15通過(guò)泵12供給到冷卻器13，冷卻器13對(duì)設(shè)置于內(nèi)部的變換器120的各元件進(jìn)行冷卻。從冷卻器13排出的冷媒15供給到熱交換器11，在熱交換器11內(nèi)被冷卻。
[0070]圖3是冷卻器13的剖視圖，圖4是冷卻器13的側(cè)剖視圖。如圖3所示，冷卻器13具備在內(nèi)部流動(dòng)冷媒15的殼體20和設(shè)置于殼體20內(nèi)部的多個(gè)元件模塊21、22、23、24、25、26。
[0071]殼體20包括在殼體20的內(nèi)部隔開(kāi)間隔而配置的多個(gè)隔板32、33，通過(guò)該隔板32、33在殼體20內(nèi)形成有多條冷媒通路34、35、36。此外，冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36串聯(lián)連接。
[0072]在殼體20的周壁部形成有供給口 30和排出口 31，供給口 30和冷媒通路34連通，排出口 31和冷媒通路36連通。因此，從供給口 30進(jìn)入到冷媒通路34內(nèi)的冷媒15依次流過(guò)冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36而從排出口 31排出。
[0073]在元件模塊21的內(nèi)部設(shè)置有功率晶體管Ql和二極管Dl。同樣，在元件模塊22、
23、24、25、26 內(nèi)設(shè)置有功率晶體管 Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 和二極管 D2、D3、D4、D5、D6。
[0074]如圖4所示，殼體20包括:殼體主體41，其上表面開(kāi)口 ；上壁部42，其覆蓋殼體主體41的開(kāi)口部；和接合件43，其鋪滿于上壁部42上。此外，殼體主體41和上壁部42例如由絕緣性材料形成。隔板32和隔板33在殼體主體41的底面一體形成，隔板32和隔板33從殼體主體41的底面向上方突出。
[0075]并且，在殼體主體41的側(cè)壁部和隔板33之間形成有冷媒通路36，在隔板33和隔板32之間形成有冷媒通路35。另外，在隔板32和殼體主體41的側(cè)壁部之間形成有冷媒通路34。
[0076]冷媒15填滿直至冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36的上端部。
[0077]在冷媒通路34形成有收容元件模塊21的下端部的收容部44和收容元件模塊21的上端部的收容部47。在冷媒通路35形成有收容元件模塊24的下端部的收容部45和收容元件模塊24的上端部的收容部48。在冷媒通路36形成有收容元件模塊25的下端部的收容部46和收容元件模塊25的上端部的收容部49。
[0078]收容部44、45、46通過(guò)使殼體主體41的底面凹陷而形成，收容部47、48、49是形成與上壁部42的貫通孔。元件模塊21、24、25的下端部嵌入收容部44、45、46，元件模塊21、24,25的上端部嵌入收容部47、48、49。
[0079]通過(guò)元件模塊21、24、25的上端部嵌入收容部47、48、49對(duì)各元件模塊21、24、25進(jìn)行定位，收容部44、45、46形成為比元件模塊21、24、25的下端部略寬。從元件模塊21、24、25的上端面突出有各電極布線，各電極布線貫通接合件43。
[0080]元件模塊21、24、25中位于上端部和下端部之間的部分配置于冷媒通路34、35、36內(nèi)，元件模塊21、24、25的該部分與冷媒15直接接觸。
[0081]這樣，通過(guò)使各元件模塊直接與冷媒15接觸，冷卻器13的元件的冷卻效率變高。
[0082]各元件模塊21?26都是實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。因此，代表性地對(duì)元件模塊21的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0083]圖5是元件模塊21的側(cè)面圖，如該圖5和圖3所示，二極管Dl和功率晶體管Ql排列在冷媒15的流通方向上。此外，在該圖5所示例子中，二極管Dl配置于比功率晶體管Ql更靠近冷媒15的流通方向的上游側(cè)，但也可以將功率晶體管Ql配置于比二極管Dl更靠近冷媒15的流通方向的上游側(cè)。
[0084]通常，功率晶體管Ql的發(fā)熱量比二極管Dl的發(fā)熱量多。因此，通過(guò)將功率晶體管Ql配置于冷媒15的流通方向的上游側(cè)，能夠用沒(méi)有被二極管Dl加熱的冷媒15來(lái)冷卻功率晶體管Ql，能夠良好地冷卻功率晶體管Ql。
[0085]圖6是圖5的V1-VI線的剖視圖，圖7是圖5的VI1-VII線的剖視圖。在圖6中，元件模塊21包括:絕緣基板50，其與冷媒15接觸；絕緣基板51，其與絕緣基板50相對(duì)并與絕緣基板50隔開(kāi)間隔而配置；絕緣樹(shù)脂52，其填充于絕緣基板50和絕緣基板51之間；功率晶體管Ql和二極管Dl ;以及電極板57、58。
[0086]絕緣基板51和絕緣樹(shù)脂52例如由陶瓷、氧化鋁(A1203)、氮化鋁(AlN)等絕緣材料形成。
[0087]絕緣基板50包括外側(cè)面53和與絕緣基板51相對(duì)的內(nèi)側(cè)面54。外側(cè)面53相對(duì)于內(nèi)側(cè)面54配置于與絕緣基板51相反側(cè)，外側(cè)面53的一部分與冷媒15接觸。
[0088]絕緣基板51包括外側(cè)面55和與絕緣基板50相對(duì)的內(nèi)側(cè)面56。外側(cè)面55相對(duì)于內(nèi)側(cè)面56配置于與絕緣基板50相反側(cè)，外側(cè)面55的一部分與冷媒15直接接觸。
[0089]電極板58設(shè)置于絕緣基板51的內(nèi)側(cè)面56,電極板57設(shè)置于絕緣基板50的內(nèi)側(cè)面54。如圖7所示，在電極板57的上端部形成有電極布線74，并且在電極板58的上端部形成有電極布線73。
[0090]在圖6中，功率晶體管Ql固定于電極板58，功率晶體管Ql的一方的主表面通過(guò)焊料60固定于電極板58。功率晶體管Ql的另一方的主表面通過(guò)焊料61固定于電極板57的臺(tái)座部。
[0091]二極管Dl固定于電極板57, 二極管Dl的一方的主表面通過(guò)焊料62固定于電極板57。并且，二極管Dl的另一方的主表面通過(guò)焊料63固定于電極板58的臺(tái)座部。
[0092]功率晶體管Ql和二極管Dl位于絕緣基板50和絕緣基板51之間，絕緣樹(shù)脂52填充于絕緣基板50和絕緣基板51之間。
[0093]因此，功率晶體管Ql和二極管Dl位于絕緣樹(shù)脂52內(nèi)，能防止功率晶體管Ql和二極管Dl與冷媒15接觸。
[0094]絕緣樹(shù)脂52由絕緣材料形成，例如由BMC (Bulk Molding Compound:塊狀模塑料)、環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化性樹(shù)脂或PPS (Polyphenylene Sulfide:聚苯撐硫醚)、PBT(Polybutylene Terephthalate:聚對(duì)苯二甲酸丁二酯)等絕緣性的熱可塑性樹(shù)脂等形成。
[0095]參照?qǐng)D6和圖7，絕緣樹(shù)脂52包括緣部70，該緣部70形成為從絕緣基板50和絕緣基板51之間到達(dá)絕緣基板50的外側(cè)面53和絕緣基板51的外側(cè)面55，并覆蓋外側(cè)面53和外側(cè)面55的一部分。緣部70沿著絕緣基板50和絕緣基板51的外周緣部形成為環(huán)狀。
[0096]緣部70包括:上邊部70a，其沿著絕緣基板50、51的上邊部形成；下邊部70b，其沿著絕緣基板50、51的下邊部形成；和側(cè)邊部70c，其沿著絕緣基板50、51的側(cè)邊部延伸。
[0097]在圖7和圖5中，上邊部70a和下邊部70b形成為從絕緣基板50和絕緣基板51之間經(jīng)過(guò)絕緣基板50、51的周緣部到達(dá)外側(cè)面53、51。并且，上邊部70a和下邊部70b形成為覆蓋外側(cè)面53和外側(cè)面55的一部分。如圖6和圖5所示，側(cè)邊部70c形成為與外側(cè)面53和外側(cè)面55 —面。在外側(cè)面53的從緣部70露出的部分形成有冷卻面71，在外側(cè)面55也形成有從緣部70露出的冷卻面72。
[0098]如圖4所示，各元件模塊21、24、25的上邊部70a嵌入收容部47、48、49，下邊部70b嵌入收容部44、45、46，由此元件模塊21、24、25固定于殼體20。
[0099]上邊部70a的上表面相比于上壁部42的上表面而位于上方，并位于冷媒通路34的外側(cè)。電極布線73、74從上邊部70a的上表面向上方突出，抑制了電極布線73、74與冷媒15接觸。
[0100]另一方面，元件模塊21中位于冷媒通路34內(nèi)并與冷媒15接觸的部分由絕緣材料形成。
[0101]由此，作為冷媒15，不限于絕緣冷媒，也可以采用LLC (長(zhǎng)效冷卻液)等冷媒。伴隨于此，通常在搭載于車輛的冷卻線路內(nèi)，也能夠組入圖1所示的冷卻線路10，能夠謀求車輛搭載設(shè)備的緊湊化。
[0102]在從絕緣基板50和絕緣基板51的排列方向觀察元件模塊21時(shí)，如圖5所示，功率晶體管Ql和二極管Dl位于絕緣基板51的冷卻面72內(nèi)。同樣，在俯視元件模塊21的絕緣基板50時(shí)，功率晶體管Ql和二極管Dl位于冷卻面71內(nèi)。
[0103]因此，通過(guò)冷媒15與冷卻面71及冷卻面72直接接觸，功率晶體管Ql和二極管Dl被良好地冷卻。
[0104]進(jìn)一步，利用作為絕緣樹(shù)脂52的一部分的上邊部70a，將元件模塊21固定于殼體20，由此實(shí)現(xiàn)了零件個(gè)數(shù)的減少。
[0105]在本實(shí)施方式I涉及的冷卻器13中，通過(guò)上邊部70a嵌入收容部47、48、49對(duì)各元件模塊21、24、25進(jìn)行定位。絕緣基板50、51的上端部與收容部47相比更向下方遠(yuǎn)離。因此，即使在收容部47的內(nèi)壁面和上邊部70a之間產(chǎn)生了熱應(yīng)力，也會(huì)抑制對(duì)絕緣基板50、51施加大的熱應(yīng)力，抑制了絕緣基板50、51的損傷。
[0106]圖8是表示填充元件模塊的絕緣樹(shù)脂52時(shí)的制造工序的剖視圖。如該圖8所示，在填充絕緣樹(shù)脂52時(shí)，將沒(méi)有形成絕緣樹(shù)脂52的元件模塊配置于樹(shù)脂鑄模裝置80內(nèi)。
[0107]樹(shù)脂鑄模裝置80包括金屬模具81和金屬模具82，通過(guò)金屬模具81和金屬模具82在樹(shù)脂鑄模裝置80內(nèi)形成有鑄腔83。在金屬模具81形成有與鑄腔83連通并供給樹(shù)脂材料84的供給口 85。
[0108]并且，在形成絕緣樹(shù)脂52時(shí)，首先，將元件模塊配置于鑄腔83內(nèi)。元件模塊的絕緣基板50與金屬模具81的內(nèi)壁面接觸，絕緣基板51與金屬模具82接觸。
[0109]絕緣基板50的外側(cè)面中與金屬模具81接觸的部分成為冷卻面71，絕緣基板51的外側(cè)面中與金屬模具82接觸的部分成為冷卻面72。[0110]這樣，在絕緣基板50、51與金屬模具81、82的內(nèi)壁面接觸的狀態(tài)下，在鑄腔83內(nèi)填充樹(shù)脂材料84。
[0111]此時(shí)，假設(shè)在金屬模具81、80的內(nèi)壁面和絕緣基板50、51的外側(cè)面之間形成有微小間隙，則在冷卻面71、72會(huì)形成微小樹(shù)脂。
[0112]在本實(shí)施方式涉及的冷卻器13中，冷媒15與冷卻面71、72的大致整面接觸，因此即使在冷卻面71、72的一部分形成有薄膜狀的樹(shù)脂膜，功率晶體管Ql和二極管Dl的冷卻效率也幾乎不會(huì)降低。
[0113]因此，在形成絕緣樹(shù)脂52的工序中，不必對(duì)絕緣基板50、51施加過(guò)大負(fù)重，能夠?qū)⑹┘佑诮^緣基板50、51的負(fù)重控制得低。
[0114]由此，在元件模塊的制造過(guò)程中，能夠抑制絕緣基板50、51損傷，能夠?qū)崿F(xiàn)材料利用率的提聞。
[0115]另外，在圖4中，殼體主體41形成為向上方開(kāi)口的箱型形狀，隔板32、33形成為從殼體主體41的底面向上方延伸。這樣的殼體主體41和隔板32、33能夠通過(guò)噴射成型而簡(jiǎn)單地進(jìn)行一體樹(shù)脂成形，可實(shí)現(xiàn)冷卻器13的制造工序數(shù)的減少。
[0116](實(shí)施方式2)
[0117]適當(dāng)使用圖9?圖11以及圖3等，對(duì)本實(shí)施方式2涉及的冷卻器13進(jìn)行說(shuō)明。此夕卜，有時(shí)對(duì)圖9?圖11所示的結(jié)構(gòu)中與上述圖1?圖8所示的結(jié)構(gòu)相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說(shuō)明。
[0118]圖9是表示本實(shí)施方式2涉及的冷卻器13所搭載的元件模塊21的剖視圖。該圖9所示的元件模塊21具備設(shè)置于冷卻面71的多個(gè)冷卻翅91和設(shè)置于冷卻面72的多個(gè)冷卻翅90。在聞度方向上隔開(kāi)間隔而形成有多個(gè)冷卻翅90、91。
[0119]圖10是圖9所示的元件模塊21的側(cè)面圖。如該圖10所示，各冷卻翅90在元件模塊21的寬度方向上延伸。換言之，各冷卻翅90在冷媒15的流通方向上延伸。由此，可通過(guò)冷卻翅90抑制冷媒15的流通阻力變得過(guò)大。此外，冷卻翅91也與冷卻翅90同樣形成為在冷媒15的流通方向上延伸。
[0120]圖11是表示冷卻翅90的變形例的元件模塊21的側(cè)面圖。在該圖11所示的例子中，各冷卻翅90形成為在斜方向上延伸。因此，各冷卻翅90配置為與冷媒15的流通方向交叉，當(dāng)冷媒15在冷卻翅90之間流動(dòng)時(shí)，冷媒15的流動(dòng)被打亂而變得容易產(chǎn)生亂流。通過(guò)冷媒15的流體成為亂流，能夠提高冷媒15的冷卻效率。此外，在該圖11所示的例子中，冷卻翅91也與冷卻翅90同樣形成。這樣，冷卻翅90、91能夠采用各種形狀。
[0121](實(shí)施方式3)
[0122]使用圖12和上述圖6，對(duì)本實(shí)施方式3涉及的冷卻器13進(jìn)行說(shuō)明。圖12是本實(shí)施方式3涉及的冷卻器13的剖視圖。
[0123]在此，在圖6中，二極管Dl設(shè)置于比絕緣基板51的內(nèi)側(cè)面56更靠近絕緣基板50的內(nèi)側(cè)面54的位置，功率晶體管Ql設(shè)置于比絕緣基板50的內(nèi)側(cè)面54更靠近絕緣基板51的內(nèi)側(cè)面56的位置。
[0124]在圖12中，著眼于元件模塊21，冷媒15在絕緣基板50和元件模塊21的內(nèi)壁面之間以及絕緣基板51和隔板32之間流動(dòng)。
[0125]并且，形成于絕緣基板51的外側(cè)面和隔板32之間的流路的流路寬W2比形成于絕緣基板50的外側(cè)面和殼體20的內(nèi)壁面之間的流路的流路寬Wl小。
[0126]因此，在絕緣基板51和隔板32之間流動(dòng)的冷媒15的流速比在絕緣基板50和殼體20的內(nèi)壁面之間流動(dòng)的冷媒15的流速快。由此，發(fā)熱量比二極管Dl多的功率晶體管Ql被良好地冷卻，能夠抑制功率晶體管Ql達(dá)到高溫。
[0127]此外，元件模塊22也與元件模塊21同樣配置，元件模塊21的功率晶體管Q2被良好地冷卻。
[0128]元件模塊23、24配置為元件模塊23、24和隔板33之間的距離比元件模塊23、24和隔板32之間的距離小。由此，在隔板33和元件模塊23、24之間流動(dòng)的冷媒15的流速比在隔板32和元件模塊23、24之間流動(dòng)的冷媒15的流速快，能夠良好地冷卻功率晶體管Q3、Q4。此外，功率晶體管Q3、Q4配置于比與隔板32相對(duì)的絕緣基板更靠近與隔板33相對(duì)的絕緣基板的位置。
[0129]元件模塊25、26配置為殼體20的內(nèi)壁面和元件模塊25、26之間的距離比元件模塊25、26和隔板33之間的距離小。由此，在殼體20的內(nèi)壁面和元件模塊25、26之間流動(dòng)的冷媒15的流速比在隔板33和元件模塊25、26之間流動(dòng)的冷媒15的流速快。
[0130]功率晶體管Q5、Q6配置于比隔板33更靠近殼體20的內(nèi)壁面的位置，因此可通過(guò)流速快的冷媒15而良好地冷卻。
[0131](實(shí)施方式4)
[0132]使用圖13對(duì)本實(shí)施方式4涉及的冷卻器13進(jìn)行說(shuō)明。圖13是本實(shí)施方式4涉及的冷卻器13的剖視圖。
[0133]如該圖13所不,在殼體20的內(nèi)表面、隔板32的表面和隔板33的表面形成有多個(gè)凸部95和凹部96。
[0134]這樣，通過(guò)在冷媒通路34、35、36的內(nèi)表面形成多個(gè)凸部95和凹部96，能夠使在冷媒通路34、35、36內(nèi)流動(dòng)的冷媒15的流體成為亂流。由此，各元件被良好地冷卻。此外，在圖13所示的例子中，對(duì)形成有多個(gè)凹凸部的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以僅形成凹部，進(jìn)一步，也可以僅形成凸部。
[0135](實(shí)施方式5)
[0136]使用圖14以及圖15對(duì)本實(shí)施方式5涉及的冷卻器13進(jìn)行說(shuō)明。
[0137]圖14是表示本實(shí)施方式5涉及的冷卻器13所搭載的元件模塊21的側(cè)面圖。如該圖14所示，功率晶體管Ql和二極管Dl在元件模塊21的高度方向上排列。在該圖14所示的例子中，功率晶體管Ql配置于二極管Dl的上方。
[0138]圖15是本實(shí)施方式5涉及的冷卻器13的剖視圖。在該圖15中，配置成:元件模塊21的絕緣基板51與隔板32相對(duì)，絕緣基板50與殼體主體41的內(nèi)壁面相對(duì)。
[0139]同樣地配置成:元件模塊24的絕緣基板51與隔板33相對(duì)，元件模塊21的絕緣基板50與隔板32相對(duì)。
[0140]配置成:元件模塊25的絕緣基板50與殼體主體41的內(nèi)壁面相對(duì)，元件模塊25的絕緣基板51與隔板33相對(duì)。
[0141]功率晶體管Ql、Q4、Q5配置為比絕緣基板50更接近絕緣基板51。
[0142]在隔板32中與元件模塊21的功率晶體管Ql相對(duì)的部分形成有向元件模塊21突出的鼓出部97。進(jìn)一步，在隔板33中與兀件模塊24的功率晶體管Q4相對(duì)的部分形成有向元件模塊24突出的鼓出部98。在殼體20內(nèi)壁面中與元件模塊25的功率晶體管Q5相對(duì)的部分形成有向元件模塊25突出的鼓出部99。
[0143]因此，在鼓出部97、98、99和元件模塊21、23、25之間流動(dòng)的冷媒15的流速比在冷媒通路34、35、36的其他部分流動(dòng)的冷媒15的流速快。其結(jié)果，能夠良好地冷卻功率晶體管 Q1、Q4、Q5。
[0144]此外，在上述實(shí)施方式I?5中，對(duì)圖1所示的變換器120的冷卻裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但當(dāng)然也能夠適用于變換器130的冷卻器、冷卻轉(zhuǎn)換器110的冷卻器。另外，也可以用I個(gè)冷卻器對(duì)變換器120、130和轉(zhuǎn)換器110的各元件進(jìn)行冷卻。
[0145]進(jìn)一步，在對(duì)冷卻變換器120的冷卻器、冷卻變換器130的冷卻器和冷卻轉(zhuǎn)換器110的冷卻器進(jìn)行連接時(shí)，在冷媒15的流通方向上串聯(lián)連接。具體而言，如圖16所示，冷卻線路10包括對(duì)變換器120的元件進(jìn)行冷卻的冷卻器13A、對(duì)變換器130的元件進(jìn)行冷卻的冷卻器13B和對(duì)轉(zhuǎn)換器110的元件進(jìn)行冷卻的冷卻器13C。并且，冷媒管14將冷卻器13A、冷卻器13B和冷卻器13C串聯(lián)連接。
[0146]雖然如以上那樣對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)認(rèn)為在此公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面都是例示而不是限制性的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍通過(guò)權(quán)利要求書表示，包括與權(quán)利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有的變更。
[0147]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0148]本發(fā)明能夠適用于冷卻元件的冷卻器。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻器，包括: 殼體(20)，其在內(nèi)部形成有供冷媒(15)流通的冷媒通路； 元件模塊(21 )，其一部分配置于所述冷媒通路內(nèi)，包含設(shè)于內(nèi)部的元件， 所述元件模塊(21)中與所述冷媒(15)接觸的部分由絕緣材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻器，其中， 所述元件模塊(21)包括:第I絕緣基板(50)，其與所述冷媒(15)接觸；第2絕緣基板(51)，其與所述第I絕緣基板(50)相對(duì)并且與所述第I絕緣基板(50)隔開(kāi)間隔而配置，與所述冷媒(15)接觸；和樹(shù)脂部(52)，其填充于所述第I絕緣基板(50)和所述第2絕緣基板(51)之間，由絕緣材料形成， 所述元件設(shè)置于所述第I絕緣基板(50)和所述第2絕緣基板(51)之間，并配置于所述樹(shù)脂部(52)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻器，其中， 所述第I絕緣基板(50)包括:第I內(nèi)側(cè)面(54)，其與所述第2絕緣基板(51)相對(duì)；和第I外側(cè)面(53)，其相對(duì)于所述第I內(nèi)側(cè)面(54)位于與所述第2絕緣基板(51)相反側(cè)，所述第2絕緣基板(51)包括:第2內(nèi)側(cè)面(56)，其與所述第I絕緣基板(50)相對(duì)；和第2外側(cè)面(55)，其相對(duì)于所述第2內(nèi)側(cè)面(56)位于與所述第I絕緣基板(50)相反側(cè)，所述樹(shù)脂部(52)形成為從所述第I絕緣基板(50)和第2絕緣基板(51)之間到達(dá)所述第I外側(cè)面(53)和所述第2外·側(cè)面(55)，并覆蓋所述第2外側(cè)面(55)的一部分， 在所述第I外側(cè)面(53)形成有從所述樹(shù)脂部(52)露出并與所述冷媒(15)接觸的第I冷卻面， 在所述第2外側(cè)面(55)形成有從所述樹(shù)脂部(52)露出并與所述冷媒(15)接觸的第2冷卻面， 在從所述第I絕緣基板(50)和所述第2絕緣基板(51)的排列方向觀察所述第I絕緣基板(50)、所述第2絕緣基板(51)和所述元件時(shí)，所述元件位于所述第I冷卻面和所述第2冷卻面內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻器，其中， 所述樹(shù)脂部(52)包括緣部，該緣部以從所述第I絕緣基板(50)和第2絕緣基板(51)之間覆蓋所述第I外側(cè)面(53)和所述第2外側(cè)面(55)的一部分的方式形成，并沿著所述第I絕緣基板(50)和第2絕緣基板(51)的外周延伸， 所述第I冷卻面形成于所述第I外側(cè)面(53)中從所述緣部露出的部分，所述第2冷卻面形成于所述第2外側(cè)面(55)中從所述緣部露出的部分， 在所述冷媒通路的內(nèi)表面形成有收容所述緣部的一部分的收容部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻器，其中， 所述第I絕緣基板(50)包括從所述第I冷卻面突出的多個(gè)第I冷卻翅， 所述第2絕緣基板(51)包括從所述第2冷卻面突出的多個(gè)第2冷卻翅。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻器，其中， 所述第I絕緣基板(50)和所述第2絕緣基板由陶瓷形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻器，其中， 所述第I絕緣基板(50)包括:第I內(nèi)側(cè)面(54)，其與所述第2絕緣基板(51)相對(duì)；和第I外側(cè)面(53)，其相對(duì)于所述第I內(nèi)側(cè)面(54)位于與所述第2絕緣基板(51)相反側(cè)，所述第2絕緣基板(51)包括:第2內(nèi)側(cè)面(56)，其與所述第I絕緣基板(50)相對(duì)；和第2外側(cè)面(55)，其相對(duì)于所述第2內(nèi)側(cè)面(56)位于與所述第I絕緣基板(50)相反側(cè)， 所述元件包括第I單位元件(Dl)和發(fā)熱量比所述第I單位元件(Dl)多的第2單位元件(Q1)，所述第I單位元件(Dl)設(shè)置于比所述第2內(nèi)側(cè)面(56)更靠近所述第I內(nèi)側(cè)面(54)的位置，所述第2單位元件(Ql)設(shè)置于比所述第I內(nèi)側(cè)面(54)更靠近所述第2內(nèi)側(cè)面(56)的位置， 所述第2外側(cè)面(55)與所述冷媒通路的內(nèi)壁面之間的距離比所述第I外側(cè)面(53)與所述冷媒通路的內(nèi)壁面之間的距離小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻器，其中， 在所述冷媒通路的內(nèi)表面形成有多個(gè)凹部或者多個(gè)凸部的至少一方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻器，其中， 所述殼體通過(guò)樹(shù)脂成形 而一體成形。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103443917SQ201180069171
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月10日
【發(fā)明者】村田高人 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社