冷却器的制造方法
【专利摘要】冷却器具备在内部形成有供冷媒流通的冷媒通路的壳体（20）和一部分配置于冷媒通路内、并包括设置于内部的元件的元件模块（21），元件模块（21）中与冷媒接触的部分由绝缘材料形成。
【专利说明】冷却器【技术领域】
[0001]本发明涉及冷却器，特别涉及在冷媒通路内配置有元件模块的冷却器。
【背景技术】
[0002]以往，对于冷却元件的冷却器提出了各种方案。
[0003]例如，日本特开2006-339239号公报所记载的半导体装置具备包含发热元件的半导体模块和保有冷媒的冷却套。冷媒是绝缘性材料，发热元件直接浸溃于冷媒中。
[0004]冷却套设置有用于使冷媒在冷却套内强制流通的泵、和用于对冷媒进行冷却的热交换器。在对冷却套内的冷媒进行冷却的热交换器中，形成为汽车的散热器冷却水、空调的冷媒循环。
[0005]日本特开2010-177529号公报所记载的半导体装置具备对晶体管进行冷却的散热片，在散热片上安装有晶体管。
[0006]日本特开2006-166604号公报所记载的电力变换装置具备水路盖和设置于该水路盖上的功率半导体模块，冷却液在水路盖内流通。
[0007]日本特开2005-57212号公报所记载的浸溃式两面放热功率模块具备功率元件、与功率元件的一面接合的第一电极、经由散热片与功率元件的另一面接合的第二电极、经由金属丝与功率元件接合的第三电极、和箱状的容器。
[0008]功率元件、第一、第二和第三电极以及散热片收容于容器内，第一、第二和第三电极经由导热性绝缘层与容器的内面紧贴。并且，在容器内的空间中功率元件所处的部分以外的空间填充有由硅胶、环氧树脂等构成的密封剂。
[0009]日本特开2008-283067号公报所记载的冷却器具备设置于半导体模块的两主面的冷却管。
[0010]日本特开2005-191527号公报所记载的层叠型冷却器具备配置于电子零件的两面的冷却管。
[0011]在先技术文献
[0012]专利文献1:日本特开2006-339239号公报
[0013]专利文献2:日本特开2010-177529号公报
[0014]专利文献3:日本特开2006-166604号公报
[0015]专利文献4:日本特开2005-57212号公报
[0016]专利文献5:日本特开2008-283067号公报
[0017]专利文献6:日本特开2005-191527号公报
【发明内容】
[0018]发明要解决的问题
[0019]在2006-339239号公报所记载的半导体装置中，存在发热元件的电极与冷媒直接接触、无法采用绝缘性冷媒以外的冷媒的问题。[0020]在日本特开2010-177529号公报所记载的半导体装置中，由于在散热片上配置有晶体管，所以与将晶体管浸溃于冷媒内的情况相比冷却效率低。
[0021]在日本特开2006-166604号公报所记载的电力变换装置中，功率半导体模块也没有浸溃于冷却液内，所以与将功率半导体模块浸溃于冷却液内的情况相比冷却效率低。
[0022]在日本特开2005-57212号公报所记载的浸溃式两面放热功率模块中，与冷却水接触的容器不是由绝缘材料形成。因此，需要采用膜厚较厚的导热性绝缘层，需要使功率元件与容器的内壁面之间的距离大。其结果，产生放热模块大型化的问题。
[0023]在日本特开2008-283067号公报所记载的冷却器中，配置于冷却管之间的半导体模块和冷却管的热膨胀系数不同，若半导体模块温度高，则半导体模块有可能会损坏。另一方面，若在半导体模块和冷却管之间设有间隙，则会产生半导体模块的冷却效率显著降低的问题。
[0024]另外，与上述冷却器同样的问题在日本特开2005-191527号公报所记载的层叠型冷却器中也存在。
[0025]本发明是鉴于上述那样的问题而完成的发明，其目的在于提供一种能够采用各种冷媒并且能够以小型发挥高冷却性能的冷却器。
[0026]用于解决问题的手段
[0027]本发明涉及的冷却器具备:壳体，在其内部形成有供冷媒流通的冷媒通路；和元件模块，其一部分配置于冷媒通路内，包括设置于内部的元件。上述元件模块中与冷媒接触的部分由绝缘材料形成。
[0028]优选，上述元件模块包括--第I绝缘基板，其与冷媒接触；第2绝缘基板，其与第I绝缘基板相对并与第I绝缘基板隔开间隔而配置，与冷媒接触；和树脂部，其填充于第I绝缘基板和第2绝缘基板之间，由绝缘材料形成。上述元件设于第I绝缘基板和第2绝缘基板之间，并配置于树脂部内。
[0029]优选，上述第I绝缘基板包括--第I内侧面，其与第2绝缘基板相对；和第I外侧面，其相对于第I内侧面位于与第2绝缘基板相反侧。上述第2绝缘基板包括:第2内侧面，其与第I绝缘基板相对；和第2外侧面，其相对于第2内侧面位于与第I绝缘基板相反侧。上述树脂部形成为从第I绝缘基板和第2绝缘基板之间到达第I外侧面和第2外侧面，并覆盖第2外侧面的一部分。在上述第I外侧面形成有从树脂部露出并与冷媒接触的第I冷却面。在上述第2外侧面形成有从树脂部露出并与冷媒接触的第2冷却面。在从第I绝缘基板和第2绝缘基板的排列方向观察上述第I绝缘基板、第2绝缘基板和元件时，元件位于第I冷却面和第2冷却面内。
[0030]优选，上述树脂部包括缘部，其以从第I绝缘基板和第2绝缘基板之间覆盖第I外侧面以及第2外侧面的一部分的方式形成，并沿着第I绝缘基板以及第2绝缘基板的外周延伸。上述第I冷却面形成于第I外侧面中从缘部露出的部分，第2冷却面形成于第2外侧面中从缘部露出的部分。在上述冷媒通路的内表面形成接受缘部的一部分的收容部。
[0031]优选，上述第I绝缘基板包括从第I冷却面突出的多个第I冷却翅。上述第2绝缘基板包括从第2冷却面突出的多个第2冷却翅。优选，上述第I绝缘基板以及第2绝缘基板由陶瓷形成。优选，上述第I绝缘基板包括与第2绝缘基板相对的第I内侧面、和相对于第I内侧面位于与第2绝缘基板相反侧的第I外侧面。上述第2绝缘基板包括与第I绝缘基板相对的第2内侧面、和相对于第2内侧面位于与第I绝缘基板相反侧的第2外侧面。上述元件包括第I单位元件和发热量比第I单位元件多的第2单位元件，第I单位元件设于比第2内侧面更靠近第I内侧面的位置，第2单位元件设于比第I内侧面更靠近第2内侧面的位置。
[0032]上述第2外侧面和冷媒通路的内壁面之间的距离比上述第I外侧面和冷媒通路的内壁面之间的距离小，优选，在上述冷媒通路的内表面形成多个凹部或者多个凸部的至少一方。优选，上述壳体通过树脂成形而一体成形。
[0033]发明的效果
[0034]根据本发明涉及的冷却器，能够采用各种冷媒，能够以小型获得高冷却性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是表示本发明的I个实施方式涉及的半导体元件的冷却装置所适用的PCU的主要部的结构的电路图。
[0036]图2是示意表示冷却变换器120的冷却线路10的电路图。
[0037]图3是冷却器13的剖视图。
[0038]图4是冷却器13的侧剖视图。
[0039]图5是元件模块21的侧面图。
[0040]图6是图5的V1-VI线的剖视图。
[0041]图7是图5的VI1-VII线的剖视图。
[0042]图8是表示填充元件模块的绝缘树脂52时的制造工序的剖视图。
[0043]图9是表示本实施方式2涉及的冷却器13所搭载的元件模块21的剖视图。
[0044]图10是表示图9所示的元件模块21的侧面图。
[0045]图11是表示冷却翅90的变形例的元件模块21的侧面图。
[0046]图12是本实施方式3涉及的冷却器13的剖视图。
[0047]图13是本实施方式4涉及的冷却器13的剖视图。
[0048]图14是表示本实施方式5涉及的冷却器13所搭载的元件模块21的侧面图。
[0049]图15是本实施方式5涉及的冷却器13的剖视图。
[0050]图16是表示冷却线路10的变形例的电路图。
[0051]附图标记说明
[0052]10冷却线路，11热交换器，12泵，13、13A、13B、13C冷却器，14冷媒管，15冷媒，20壳体，21、22、23、24、25、26元件模块，30、85供给口，31排出口，32、33隔板，34、35、36冷媒通路，35冷媒通路，41壳体主体，42上壁部，43接合件，44、45、46，47、48、49收容部，50、51，50绝缘基板，51、53、55外侧面，54、56内侧面，57、58电极板，60、61、62、63焊料，70缘部，70a上边部，70b下边部，70c侧边部，71,72冷却面，73,74电极布线，81、82金属模具，83铸腔，84树脂材料，90、91冷却翅，95凸部，96凹部，97、97、98、99鼓出部，110转换器，120、130变换器，Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q5、Q6功率晶体管，WU W2流路宽度。
【具体实施方式】
[0053]以下，对本发明的实施方式进行说明。此外，有时对相同或者相当的部分标记相同的附图标记，不再重复说明。另外，在以下说明的实施方式中，在言及个数、量等的情况下，除了特别有记载的情况之外，本发明的范围不一定限定于该个数、量等。另外，以下在存在多种实施方式的情况下，除了特别有记载的情况之外，从最初就预定使各种实施方式的结构适当组合。
[0054]图1是表示本发明的I种实施方式涉及的半导体元件的冷却装置所适用的PCU的主要部的结构的电路图。此外，图1所示的PCUioo是“驱动车辆的旋转电机的控制装置”。
[0055]参照图1，P⑶100包括转换器110、变换器120、130、控制装置140和电容器C1、C2。转换器Iio连接于电池B和变换器120、130之间，变换器120、130分别与电动发电机MGl、MG2连接。
[0056]转换器110包括功率晶体管Q13、Q14、二极管D13、D14和电感器L。功率晶体管Q13、Q14串联连接，在基极接受来自控制装置140的控制信号。二极管D13、D14分别连接于功率晶体管Q13、Q14的集电极-发射极间，以使得电流分别从功率晶体管Q13、Q14的发射极侧流向集电极侧。电感器L的一端与连接于电池B的正极的电源线PLl连接，另一端与功率晶体管Q13、Q14的连接点连接。
[0057]该转换器110使用电感器L对从电池B接受的直流电压进行升压，将该升压后的升压电压供给至电源线PL2。转换器110对从变换器120、130接受的直流电压进行降压而对电池B充电。
[0058]变换器120、130分别包括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并列连接于节点NI和节点N2之间。同样，U相臂131U、V相臂131V和W相臂131W并列连接于节点NI和节点N2之间。
[0059]U相臂121U包括串联连接的2个功率晶体管Ql、Q2。同样，U相臂131U、V相臂121VU31V和W相臂121WU31W分别包括串联连接的2个功率晶体管Q3?Q12。在各功率晶体管Q3?Q12的集电极-发射极间分别连接有使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管D3?D12。
[0060]变换器120、130的各相臂的中间点分别与电动发电机MG1、MG2的各相线圈的各相端连接。在电动发电机MG 1、MG2中，构成为U、V、W相的3个线圈的一端共同连接于中点。
[0061]电容器Cl连接于电源线PL1、PL3间，将电源线PLl的电压电平平滑化。电容器C2连接于电源线PL2、PL3间，将电源线PL2的电压电平平滑化。
[0062]变换器120、130基于来自控制装置140的驱动信号，将来自电容器C2的直流电压变换为交流电压而驱动电动发电机MGl、MG2。
[0063]控制装置140基于马达转矩指令值、电动发电机MGl、MG2的各相电流值和变换器120、130的输入电压，计算电动发电机MGl、MG2的各相线圈电压，基于其计算结果生成将功率晶体管Ql?Qll导通/截止的PWM (Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)信号，并向变换器120、130输出。
[0064]另外，控制装置140基于上述的马达转矩指令值和马达转速，计算用于使变换器120,130的输入电压最佳的功率晶体管Q12、Q13的占空比，基于其计算结果生成将功率晶体管Q12、Q13导通/截止的PWM信号，并向转换器110输出。
[0065]进一步，控制装置140为了将通过电动发电机MGl、MG2发电的交流电力变换为直流电力对电池B充电，对转换器110和变换器120、130的功率晶体管Ql?Q14的开关动作进行控制。
[0066]在P⑶100动作时，构成转换器110和变换器120、130的功率晶体管Ql?Q14和二极管Dl?D14发热。因此，需要设置用于促进这些半导体元件冷却的冷却装置。
[0067]图2是示意表示对变换器120进行冷却的冷却线路10的电路图。如该图2所示，冷却线路10具备设置于车辆的散热器内的热交换器11、泵12、冷却器13、和在内部流动冷媒15的冷媒管14。
[0068]冷媒管14连接热交换器11和泵12之间、泵12和冷却器13之间、以及冷却器13和热交换器11之间。
[0069]热交换器11使用外部气体来冷却冷媒15。冷却后的冷媒15通过泵12供给到冷却器13，冷却器13对设置于内部的变换器120的各元件进行冷却。从冷却器13排出的冷媒15供给到热交换器11，在热交换器11内被冷却。
[0070]图3是冷却器13的剖视图，图4是冷却器13的侧剖视图。如图3所示，冷却器13具备在内部流动冷媒15的壳体20和设置于壳体20内部的多个元件模块21、22、23、24、25、26。
[0071]壳体20包括在壳体20的内部隔开间隔而配置的多个隔板32、33，通过该隔板32、33在壳体20内形成有多条冷媒通路34、35、36。此外，冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36串联连接。
[0072]在壳体20的周壁部形成有供给口 30和排出口 31，供给口 30和冷媒通路34连通，排出口 31和冷媒通路36连通。因此，从供给口 30进入到冷媒通路34内的冷媒15依次流过冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36而从排出口 31排出。
[0073]在元件模块21的内部设置有功率晶体管Ql和二极管Dl。同样，在元件模块22、
23、24、25、26 内设置有功率晶体管 Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 和二极管 D2、D3、D4、D5、D6。
[0074]如图4所示，壳体20包括:壳体主体41，其上表面开口 ；上壁部42，其覆盖壳体主体41的开口部；和接合件43，其铺满于上壁部42上。此外，壳体主体41和上壁部42例如由绝缘性材料形成。隔板32和隔板33在壳体主体41的底面一体形成，隔板32和隔板33从壳体主体41的底面向上方突出。
[0075]并且，在壳体主体41的侧壁部和隔板33之间形成有冷媒通路36，在隔板33和隔板32之间形成有冷媒通路35。另外，在隔板32和壳体主体41的侧壁部之间形成有冷媒通路34。
[0076]冷媒15填满直至冷媒通路34、冷媒通路35和冷媒通路36的上端部。
[0077]在冷媒通路34形成有收容元件模块21的下端部的收容部44和收容元件模块21的上端部的收容部47。在冷媒通路35形成有收容元件模块24的下端部的收容部45和收容元件模块24的上端部的收容部48。在冷媒通路36形成有收容元件模块25的下端部的收容部46和收容元件模块25的上端部的收容部49。
[0078]收容部44、45、46通过使壳体主体41的底面凹陷而形成，收容部47、48、49是形成与上壁部42的贯通孔。元件模块21、24、25的下端部嵌入收容部44、45、46，元件模块21、24,25的上端部嵌入收容部47、48、49。
[0079]通过元件模块21、24、25的上端部嵌入收容部47、48、49对各元件模块21、24、25进行定位，收容部44、45、46形成为比元件模块21、24、25的下端部略宽。从元件模块21、24、25的上端面突出有各电极布线，各电极布线贯通接合件43。
[0080]元件模块21、24、25中位于上端部和下端部之间的部分配置于冷媒通路34、35、36内，元件模块21、24、25的该部分与冷媒15直接接触。
[0081]这样，通过使各元件模块直接与冷媒15接触，冷却器13的元件的冷却效率变高。
[0082]各元件模块21?26都是实质上相同的结构。因此，代表性地对元件模块21的结构进行说明。
[0083]图5是元件模块21的侧面图，如该图5和图3所示，二极管Dl和功率晶体管Ql排列在冷媒15的流通方向上。此外，在该图5所示例子中，二极管Dl配置于比功率晶体管Ql更靠近冷媒15的流通方向的上游侧，但也可以将功率晶体管Ql配置于比二极管Dl更靠近冷媒15的流通方向的上游侧。
[0084]通常，功率晶体管Ql的发热量比二极管Dl的发热量多。因此，通过将功率晶体管Ql配置于冷媒15的流通方向的上游侧，能够用没有被二极管Dl加热的冷媒15来冷却功率晶体管Ql，能够良好地冷却功率晶体管Ql。
[0085]图6是图5的V1-VI线的剖视图，图7是图5的VI1-VII线的剖视图。在图6中，元件模块21包括:绝缘基板50，其与冷媒15接触；绝缘基板51，其与绝缘基板50相对并与绝缘基板50隔开间隔而配置；绝缘树脂52，其填充于绝缘基板50和绝缘基板51之间；功率晶体管Ql和二极管Dl ;以及电极板57、58。
[0086]绝缘基板51和绝缘树脂52例如由陶瓷、氧化铝(A1203)、氮化铝(AlN)等绝缘材料形成。
[0087]绝缘基板50包括外侧面53和与绝缘基板51相对的内侧面54。外侧面53相对于内侧面54配置于与绝缘基板51相反侧，外侧面53的一部分与冷媒15接触。
[0088]绝缘基板51包括外侧面55和与绝缘基板50相对的内侧面56。外侧面55相对于内侧面56配置于与绝缘基板50相反侧，外侧面55的一部分与冷媒15直接接触。
[0089]电极板58设置于绝缘基板51的内侧面56,电极板57设置于绝缘基板50的内侧面54。如图7所示，在电极板57的上端部形成有电极布线74，并且在电极板58的上端部形成有电极布线73。
[0090]在图6中，功率晶体管Ql固定于电极板58，功率晶体管Ql的一方的主表面通过焊料60固定于电极板58。功率晶体管Ql的另一方的主表面通过焊料61固定于电极板57的台座部。
[0091]二极管Dl固定于电极板57, 二极管Dl的一方的主表面通过焊料62固定于电极板57。并且，二极管Dl的另一方的主表面通过焊料63固定于电极板58的台座部。
[0092]功率晶体管Ql和二极管Dl位于绝缘基板50和绝缘基板51之间，绝缘树脂52填充于绝缘基板50和绝缘基板51之间。
[0093]因此，功率晶体管Ql和二极管Dl位于绝缘树脂52内，能防止功率晶体管Ql和二极管Dl与冷媒15接触。
[0094]绝缘树脂52由绝缘材料形成，例如由BMC (Bulk Molding Compound:块状模塑料)、环氧树脂等热硬化性树脂或PPS (Polyphenylene Sulfide:聚苯撑硫醚)、PBT(Polybutylene Terephthalate:聚对苯二甲酸丁二酯)等绝缘性的热可塑性树脂等形成。
[0095]参照图6和图7，绝缘树脂52包括缘部70，该缘部70形成为从绝缘基板50和绝缘基板51之间到达绝缘基板50的外侧面53和绝缘基板51的外侧面55，并覆盖外侧面53和外侧面55的一部分。缘部70沿着绝缘基板50和绝缘基板51的外周缘部形成为环状。
[0096]缘部70包括:上边部70a，其沿着绝缘基板50、51的上边部形成；下边部70b，其沿着绝缘基板50、51的下边部形成；和侧边部70c，其沿着绝缘基板50、51的侧边部延伸。
[0097]在图7和图5中，上边部70a和下边部70b形成为从绝缘基板50和绝缘基板51之间经过绝缘基板50、51的周缘部到达外侧面53、51。并且，上边部70a和下边部70b形成为覆盖外侧面53和外侧面55的一部分。如图6和图5所示，侧边部70c形成为与外侧面53和外侧面55 —面。在外侧面53的从缘部70露出的部分形成有冷却面71，在外侧面55也形成有从缘部70露出的冷却面72。
[0098]如图4所示，各元件模块21、24、25的上边部70a嵌入收容部47、48、49，下边部70b嵌入收容部44、45、46，由此元件模块21、24、25固定于壳体20。
[0099]上边部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的外侧。电极布线73、74从上边部70a的上表面向上方突出，抑制了电极布线73、74与冷媒15接触。
[0100]另一方面，元件模块21中位于冷媒通路34内并与冷媒15接触的部分由绝缘材料形成。
[0101]由此，作为冷媒15，不限于绝缘冷媒，也可以采用LLC (长效冷却液)等冷媒。伴随于此，通常在搭载于车辆的冷却线路内，也能够组入图1所示的冷却线路10，能够谋求车辆搭载设备的紧凑化。
[0102]在从绝缘基板50和绝缘基板51的排列方向观察元件模块21时，如图5所示，功率晶体管Ql和二极管Dl位于绝缘基板51的冷却面72内。同样，在俯视元件模块21的绝缘基板50时，功率晶体管Ql和二极管Dl位于冷却面71内。
[0103]因此，通过冷媒15与冷却面71及冷却面72直接接触，功率晶体管Ql和二极管Dl被良好地冷却。
[0104]进一步，利用作为绝缘树脂52的一部分的上边部70a，将元件模块21固定于壳体20，由此实现了零件个数的减少。
[0105]在本实施方式I涉及的冷却器13中，通过上边部70a嵌入收容部47、48、49对各元件模块21、24、25进行定位。绝缘基板50、51的上端部与收容部47相比更向下方远离。因此，即使在收容部47的内壁面和上边部70a之间产生了热应力，也会抑制对绝缘基板50、51施加大的热应力，抑制了绝缘基板50、51的损伤。
[0106]图8是表示填充元件模块的绝缘树脂52时的制造工序的剖视图。如该图8所示，在填充绝缘树脂52时，将没有形成绝缘树脂52的元件模块配置于树脂铸模装置80内。
[0107]树脂铸模装置80包括金属模具81和金属模具82，通过金属模具81和金属模具82在树脂铸模装置80内形成有铸腔83。在金属模具81形成有与铸腔83连通并供给树脂材料84的供给口 85。
[0108]并且，在形成绝缘树脂52时，首先，将元件模块配置于铸腔83内。元件模块的绝缘基板50与金属模具81的内壁面接触，绝缘基板51与金属模具82接触。
[0109]绝缘基板50的外侧面中与金属模具81接触的部分成为冷却面71，绝缘基板51的外侧面中与金属模具82接触的部分成为冷却面72。[0110]这样，在绝缘基板50、51与金属模具81、82的内壁面接触的状态下，在铸腔83内填充树脂材料84。
[0111]此时，假设在金属模具81、80的内壁面和绝缘基板50、51的外侧面之间形成有微小间隙，则在冷却面71、72会形成微小树脂。
[0112]在本实施方式涉及的冷却器13中，冷媒15与冷却面71、72的大致整面接触，因此即使在冷却面71、72的一部分形成有薄膜状的树脂膜，功率晶体管Ql和二极管Dl的冷却效率也几乎不会降低。
[0113]因此，在形成绝缘树脂52的工序中，不必对绝缘基板50、51施加过大负重，能够将施加于绝缘基板50、51的负重控制得低。
[0114]由此，在元件模块的制造过程中，能够抑制绝缘基板50、51损伤，能够实现材料利用率的提闻。
[0115]另外，在图4中，壳体主体41形成为向上方开口的箱型形状，隔板32、33形成为从壳体主体41的底面向上方延伸。这样的壳体主体41和隔板32、33能够通过喷射成型而简单地进行一体树脂成形，可实现冷却器13的制造工序数的减少。
[0116](实施方式2)
[0117]适当使用图9?图11以及图3等，对本实施方式2涉及的冷却器13进行说明。此夕卜，有时对图9?图11所示的结构中与上述图1?图8所示的结构相同或相当的结构标注相同的附图标记而省略其说明。
[0118]图9是表示本实施方式2涉及的冷却器13所搭载的元件模块21的剖视图。该图9所示的元件模块21具备设置于冷却面71的多个冷却翅91和设置于冷却面72的多个冷却翅90。在闻度方向上隔开间隔而形成有多个冷却翅90、91。
[0119]图10是图9所示的元件模块21的侧面图。如该图10所示，各冷却翅90在元件模块21的宽度方向上延伸。换言之，各冷却翅90在冷媒15的流通方向上延伸。由此，可通过冷却翅90抑制冷媒15的流通阻力变得过大。此外，冷却翅91也与冷却翅90同样形成为在冷媒15的流通方向上延伸。
[0120]图11是表示冷却翅90的变形例的元件模块21的侧面图。在该图11所示的例子中，各冷却翅90形成为在斜方向上延伸。因此，各冷却翅90配置为与冷媒15的流通方向交叉，当冷媒15在冷却翅90之间流动时，冷媒15的流动被打乱而变得容易产生乱流。通过冷媒15的流体成为乱流，能够提高冷媒15的冷却效率。此外，在该图11所示的例子中，冷却翅91也与冷却翅90同样形成。这样，冷却翅90、91能够采用各种形状。
[0121](实施方式3)
[0122]使用图12和上述图6，对本实施方式3涉及的冷却器13进行说明。图12是本实施方式3涉及的冷却器13的剖视图。
[0123]在此，在图6中，二极管Dl设置于比绝缘基板51的内侧面56更靠近绝缘基板50的内侧面54的位置，功率晶体管Ql设置于比绝缘基板50的内侧面54更靠近绝缘基板51的内侧面56的位置。
[0124]在图12中，着眼于元件模块21，冷媒15在绝缘基板50和元件模块21的内壁面之间以及绝缘基板51和隔板32之间流动。
[0125]并且，形成于绝缘基板51的外侧面和隔板32之间的流路的流路宽W2比形成于绝缘基板50的外侧面和壳体20的内壁面之间的流路的流路宽Wl小。
[0126]因此，在绝缘基板51和隔板32之间流动的冷媒15的流速比在绝缘基板50和壳体20的内壁面之间流动的冷媒15的流速快。由此，发热量比二极管Dl多的功率晶体管Ql被良好地冷却，能够抑制功率晶体管Ql达到高温。
[0127]此外，元件模块22也与元件模块21同样配置，元件模块21的功率晶体管Q2被良好地冷却。
[0128]元件模块23、24配置为元件模块23、24和隔板33之间的距离比元件模块23、24和隔板32之间的距离小。由此，在隔板33和元件模块23、24之间流动的冷媒15的流速比在隔板32和元件模块23、24之间流动的冷媒15的流速快，能够良好地冷却功率晶体管Q3、Q4。此外，功率晶体管Q3、Q4配置于比与隔板32相对的绝缘基板更靠近与隔板33相对的绝缘基板的位置。
[0129]元件模块25、26配置为壳体20的内壁面和元件模块25、26之间的距离比元件模块25、26和隔板33之间的距离小。由此，在壳体20的内壁面和元件模块25、26之间流动的冷媒15的流速比在隔板33和元件模块25、26之间流动的冷媒15的流速快。
[0130]功率晶体管Q5、Q6配置于比隔板33更靠近壳体20的内壁面的位置，因此可通过流速快的冷媒15而良好地冷却。
[0131](实施方式4)
[0132]使用图13对本实施方式4涉及的冷却器13进行说明。图13是本实施方式4涉及的冷却器13的剖视图。
[0133]如该图13所不,在壳体20的内表面、隔板32的表面和隔板33的表面形成有多个凸部95和凹部96。
[0134]这样，通过在冷媒通路34、35、36的内表面形成多个凸部95和凹部96，能够使在冷媒通路34、35、36内流动的冷媒15的流体成为乱流。由此，各元件被良好地冷却。此外，在图13所示的例子中，对形成有多个凹凸部的例子进行了说明，但也可以仅形成凹部，进一步，也可以仅形成凸部。
[0135](实施方式5)
[0136]使用图14以及图15对本实施方式5涉及的冷却器13进行说明。
[0137]图14是表示本实施方式5涉及的冷却器13所搭载的元件模块21的侧面图。如该图14所示，功率晶体管Ql和二极管Dl在元件模块21的高度方向上排列。在该图14所示的例子中，功率晶体管Ql配置于二极管Dl的上方。
[0138]图15是本实施方式5涉及的冷却器13的剖视图。在该图15中，配置成:元件模块21的绝缘基板51与隔板32相对，绝缘基板50与壳体主体41的内壁面相对。
[0139]同样地配置成:元件模块24的绝缘基板51与隔板33相对，元件模块21的绝缘基板50与隔板32相对。
[0140]配置成:元件模块25的绝缘基板50与壳体主体41的内壁面相对，元件模块25的绝缘基板51与隔板33相对。
[0141]功率晶体管Ql、Q4、Q5配置为比绝缘基板50更接近绝缘基板51。
[0142]在隔板32中与元件模块21的功率晶体管Ql相对的部分形成有向元件模块21突出的鼓出部97。进一步，在隔板33中与兀件模块24的功率晶体管Q4相对的部分形成有向元件模块24突出的鼓出部98。在壳体20内壁面中与元件模块25的功率晶体管Q5相对的部分形成有向元件模块25突出的鼓出部99。
[0143]因此，在鼓出部97、98、99和元件模块21、23、25之间流动的冷媒15的流速比在冷媒通路34、35、36的其他部分流动的冷媒15的流速快。其结果，能够良好地冷却功率晶体管 Q1、Q4、Q5。
[0144]此外，在上述实施方式I?5中，对图1所示的变换器120的冷却装置进行了说明，但当然也能够适用于变换器130的冷却器、冷却转换器110的冷却器。另外，也可以用I个冷却器对变换器120、130和转换器110的各元件进行冷却。
[0145]进一步，在对冷却变换器120的冷却器、冷却变换器130的冷却器和冷却转换器110的冷却器进行连接时，在冷媒15的流通方向上串联连接。具体而言，如图16所示，冷却线路10包括对变换器120的元件进行冷却的冷却器13A、对变换器130的元件进行冷却的冷却器13B和对转换器110的元件进行冷却的冷却器13C。并且，冷媒管14将冷却器13A、冷却器13B和冷却器13C串联连接。
[0146]虽然如以上那样对本发明的实施方式进行了说明，但应认为在此公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围通过权利要求书表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。
[0147]产业上的可利用性
[0148]本发明能够适用于冷却元件的冷却器。
【权利要求】
1.一种冷却器，包括: 壳体(20)，其在内部形成有供冷媒(15)流通的冷媒通路； 元件模块(21 )，其一部分配置于所述冷媒通路内，包含设于内部的元件， 所述元件模块(21)中与所述冷媒(15)接触的部分由绝缘材料形成。
2.根据权利要求1所述的冷却器，其中， 所述元件模块(21)包括:第I绝缘基板(50)，其与所述冷媒(15)接触；第2绝缘基板(51)，其与所述第I绝缘基板(50)相对并且与所述第I绝缘基板(50)隔开间隔而配置，与所述冷媒(15)接触；和树脂部(52)，其填充于所述第I绝缘基板(50)和所述第2绝缘基板(51)之间，由绝缘材料形成， 所述元件设置于所述第I绝缘基板(50)和所述第2绝缘基板(51)之间，并配置于所述树脂部(52)内。
3.根据权利要求2所述的冷却器，其中， 所述第I绝缘基板(50)包括:第I内侧面(54)，其与所述第2绝缘基板(51)相对；和第I外侧面(53)，其相对于所述第I内侧面(54)位于与所述第2绝缘基板(51)相反侧，所述第2绝缘基板(51)包括:第2内侧面(56)，其与所述第I绝缘基板(50)相对；和第2外侧面(55)，其相对于所述第2内侧面(56)位于与所述第I绝缘基板(50)相反侧，所述树脂部(52)形成为从所述第I绝缘基板(50)和第2绝缘基板(51)之间到达所述第I外侧面(53)和所述第2外·侧面(55)，并覆盖所述第2外侧面(55)的一部分， 在所述第I外侧面(53)形成有从所述树脂部(52)露出并与所述冷媒(15)接触的第I冷却面， 在所述第2外侧面(55)形成有从所述树脂部(52)露出并与所述冷媒(15)接触的第2冷却面， 在从所述第I绝缘基板(50)和所述第2绝缘基板(51)的排列方向观察所述第I绝缘基板(50)、所述第2绝缘基板(51)和所述元件时，所述元件位于所述第I冷却面和所述第2冷却面内。
4.根据权利要求3所述的冷却器，其中， 所述树脂部(52)包括缘部，该缘部以从所述第I绝缘基板(50)和第2绝缘基板(51)之间覆盖所述第I外侧面(53)和所述第2外侧面(55)的一部分的方式形成，并沿着所述第I绝缘基板(50)和第2绝缘基板(51)的外周延伸， 所述第I冷却面形成于所述第I外侧面(53)中从所述缘部露出的部分，所述第2冷却面形成于所述第2外侧面(55)中从所述缘部露出的部分， 在所述冷媒通路的内表面形成有收容所述缘部的一部分的收容部。
5.根据权利要求3所述的冷却器，其中， 所述第I绝缘基板(50)包括从所述第I冷却面突出的多个第I冷却翅， 所述第2绝缘基板(51)包括从所述第2冷却面突出的多个第2冷却翅。
6.根据权利要求2所述的冷却器，其中， 所述第I绝缘基板(50)和所述第2绝缘基板由陶瓷形成。
7.根据权利要求2所述的冷却器，其中， 所述第I绝缘基板(50)包括:第I内侧面(54)，其与所述第2绝缘基板(51)相对；和第I外侧面(53)，其相对于所述第I内侧面(54)位于与所述第2绝缘基板(51)相反侧，所述第2绝缘基板(51)包括:第2内侧面(56)，其与所述第I绝缘基板(50)相对；和第2外侧面(55)，其相对于所述第2内侧面(56)位于与所述第I绝缘基板(50)相反侧， 所述元件包括第I单位元件(Dl)和发热量比所述第I单位元件(Dl)多的第2单位元件(Q1)，所述第I单位元件(Dl)设置于比所述第2内侧面(56)更靠近所述第I内侧面(54)的位置，所述第2单位元件(Ql)设置于比所述第I内侧面(54)更靠近所述第2内侧面(56)的位置， 所述第2外侧面(55)与所述冷媒通路的内壁面之间的距离比所述第I外侧面(53)与所述冷媒通路的内壁面之间的距离小。
8.根据权利要求1所述的冷却器，其中， 在所述冷媒通路的内表面形成有多个凹部或者多个凸部的至少一方。
9.根据权利要求1所述的冷却器，其中， 所述壳体通过树脂成形 而一体成形。
【文档编号】H05K7/20GK103443917SQ201180069171
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年3月10日 优先权日:2011年3月10日
【发明者】村田高人 申请人:丰田自动车株式会社