[发明专利]流体冷却式散热器

说明书

技术领域

本发明涉及为了冷却电力用半导体元件等的发热体、与其结合使用的流体冷却式散热器。

背景技术

在电力变换装置等使用的半导体元件以及复合半导体元件构成的模块形半导体元件因大容量化及高速化产生大的损耗热，为了提高元件可靠性以及延长寿命，必须抑制元件温度上升，保持在规定温度以内。

为此，一般，在半导体元件或模块形半导体元件等的发热体结合以冷却流体冷却的流体冷却式散热器，以便冷却元件。

图5表示从专利文献1等公知的流体冷却式散热器的现有例。在该图中，(a)是安装在成为发热体的模块形半导体元件50的状态的散热器60的立体图，(b)是散热器60的平面截面图。

散热器60由以铜或铝等高热传导性材料构成的主体61以及闭塞该主体的盖69构成。散热器主体61在其表面上结合模块形半导体元件50等的发热体，在背面结合盖69，构成内部形成封闭空间的箱体。在散热器主体61里面，如图5(b)所示，突出形成多个散热片62。各散热片62互相隔开适当的间隔平行配置，在这些散热片之间，形成冷却流体流通通道63。并且，在冷却流体流通通道63的两端设有与所述冷却流体流通通道63连通的冷却流体的流入集管64及流出集管65。在流入集管64的一端，设有用于从外部供给冷却流体的冷却流体入口64a，在流出集管65的一端，设有用于向外部排出冷却流体的冷却流体出口65a。

在外部的没有图示的冷却装置被冷却的流体通过冷却流体入口64a供给散热器60。供给散热器60的冷却流体如图5(b)实线箭头所示，从流入集管64分散到形成在散热片之间的各冷却流体流通通道63流动，再集流到流出集管65，从冷却流体出口65a排出，回到冷却装置。

发热体(模块形半导体元件)50产生的热从散热器主体61扩散到多个散热片62，传递到流过冷却流体流通通道63的冷却流体，能良好地散热。

按照这种带散热片的散热器，通过散热片，散热器主体61的与冷却流体的热交换面积A扩大到10～50倍左右，因此，如下式(1)所示，能大幅度降低散热器主体61的热阻R。由此，如下式(2)所示，能抑制发热体50的温度上升ΔT到低的程度：

R＝1/(h×A×η)(1)

ΔT＝R×Q      (2)

在(1)式和(2)式中，R表示热阻(K/W)，h表示传热系数(W/m²K)，A表示热交换面积(m²)，η表示散热片效率，ΔT表示发热体温度上升(K)，Q表示发热体的产生热(W)。

在这种流体冷却式散热器中，一般，为了扩大散热面积，使得散热片间隔狭，增加散热片数量，但是，若使得散热片间隔变窄，则形成在散热片之间的冷却流体的流通通道的宽度变窄。若冷却流体流通通道的宽度变窄，则雷诺数变小，流过冷却流体流通通道的冷却流体成为层流流动，因此，从散热器向冷却流体的传热系数h降低，热阻R增大，因此，发生不能抑制发热体温度上升的不良状况。

为了改善这种不良状况，在专利文献2中，如图6所示，提出在形成间隔狭的多个冷却流体流通通道63的散热片62的流体流通方向途中，局部切口，形成使得冷却流体流通通道互相连通的连通通道66。按照这种散热器，流过各冷却流体流通通道63的冷却流体通过连通通道66互相混合，流过冷却流体流通通道63的冷却流体的流动产生湍流，能提高从散热器向冷却流体的传热系数。

专利文献1：日本特开2001-362025号公报

专利文献2：日本特开2007-335588号公报

发明内容

这样，图6所示现有的流体冷却式散热器虽然也能提高传热系数，本发明的课题在于，提供能进一步提高该现有的流体冷却式散热器的传热系数、进一步抑制发热体温度上升的流体冷却式散热器。

为了解决所述课题，本发明的流体冷却式散热器设有平板形的散热器主体，其由热传导性材料构成，与发热体结合，在该散热器主体内部形成冷却流体流入的流入集管部，冷却流体流出的流出集管部，以及由以规定间隔平行配设的多个散热片形成的多个冷却流体流通通道，通过由所述散热片形成的冷却流体流通通道连通所述两集管部之间，其特征在于：

在由所述散热片形成的冷却流体流通通道途中，设有搅乱该冷却流体流通通道内的冷却流体的流动的搅乱机构。

在本发明中，可以在由所述散热片形成的冷却流体流通通道的设有所述搅乱机构处，对所述散热片局部切口，形成使得所述冷却流体流通通道互相连通的连通通道。