散热器（1）具备基座（1A）、和在基座（1A）的一个面上设置的以亚毫米数量级的窄间距平行配置的多个散热叶片（1B）。多个散热叶片各自的厚度为亚毫米数量级，宽度方向的长度为60mm以下，高度为40mm以下。可以通过排列多台该散热器（1），并将各散热器（1）之间通过热输送器件（4）热连接，构成散热器组装体（5）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及散热器、散热器组装体(assembly)、半导体模块以及带冷却装置的半导体装置。
技术介绍
一般情况下，功率半导体元件的冷却装置如图1、图2所示，是通过经由绝缘件102和润滑脂(greese)、热传导粘接件等热界面材料(thermal interface material) 103将散热器104螺栓紧固于功率半导体模块101来进行加压接触的构成。而且，为了强制风冷，将风扇105设置成向沿着散热器104的散热叶片104B的方向送风。电力变换装置运转时由功率半导体元件产生的热从功率半导体模块101经由接触边界的热界面材料103，通过散热器104的基座104A、散热叶片104B而向周围环境(大气)释放热量。另外，在上述的强制风冷式的功率半导体元件的冷却装置的情况下，相对于功率半导体元件的发热密度(几十万W/m2)，作为散热部的散热器104的热传导率(几十W/m2K)低，为了保持在可允许的温度差(几十。C)以内，需要将散热面积扩大为发热面积的数百倍。在该面积的扩大过程中，会产生热传导阻抗(固体热传导引起的热阻)、接触热阻(固体与固体的接触引起的热阻)、扩展热阻(来自发热部件的热以45°的角度扩展并且传递到散热器104的热阻)、叶片效率(散热叶片104B整体的温度不一样的修正)、散热器效率(进风温度与出风温度不一样的修正)等妨碍散热的重要因素。因此，与功率半导体模块101的体积相比，散热器104的体积变得非常大。作为以往的功率半导体元件的冷却装置的一个例子，对图1所示的由大型IGBT模块和冷却装置构成的电力变换装置进行说明。若将功率半导体元件的发热损失设为2000W、并将所允许的结温(junction temperature)设为125°C (周围温度40°C )，则应用搭载了强制风冷用风扇105的大型铆接式散热器104 (W330mmXL300mmXH110mm)是一个妥当的作法。此时，由于散热器104的热阻为0. 028K/W，体积为10890cm3，所以体积热阻为305cm3K/W (散热器的性能指数)。为了使该散热器104的体积小型化，需要用于高效放热的冷却单元。其一个单元是利用热管式、沸腾式等的制冷剂基于蒸发凝缩形成的潜热和移动来进行热输送的冷却器，能够使散热器体积变为约1 / 2 1 / 3 (非专利文献1)。该散热器还作为电动车辆用的冷却装置被广泛使用(专利文献1)。另一个单元是以水冷式等的泵、使制冷剂强制循环来进行热输送的冷却器。通过在发热部件的附近构成微通道(micro channel)来减少热传导阻抗，并增大放热面积来减少向制冷剂的热传导阻抗，从而能够使可冷却的热流速增大、实现高发热密度的发热部件的冷却(专利文献2 5)。另外，利用碰撞喷流来减少热传导阻抗，可获得同样的效果(专利文献6、7)。但是，在非专利文献1以及专利文献1 7所记载的现有装置中，虽然受热块(block)能够小型化，但为了向周围环境(大气)散热，需要另外设置气液式热交换器。因此，如果包括周边部件(驱动泵、管)在内，则水冷式冷却装置的体积成为与热管式、沸腾冷却式冷却装置同等以上的体积。这样，在上述的非专利文献1以及专利文献1 7所记载的现有的功率半导体元件的冷却装置中，需要基于制冷剂的循环的热输送机构。因此，包括受热块、热输送机构、散热叶片的散热器整体的成本增大。而且，由于在这些现有的功率半导体元件的冷却装置中，可以将受热块与散热叶片分离，所以布局的自由度高。但是，包括受热块、热输送机构、散热器在内的冷却装置整体的体积约为1 / 2 1 / 3左右，不能进一步变小。并且，由于还会引起制冷剂的冻结、漏液这些问题，所以还存在需要相应的对策的问题点。现有技术文献专利文献日本特开2000 - 60106号公报日本特开平6 - 326226号公报日本特开平7 - 66338号公报日本特开2002 - 151640号公报日本特开2006 — 19730号公报日本特开平5 — 3274号公报日本特开平10 - 22428号公报专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利文献5专利文献6专利文献7非专利文献非专利文献1 “冷媒自然循環技術全用^亡沸騰冷却器O開発(- >匕。- 一夕子‘7 用小型沸騰冷却器)”、尹一歹夕二力卟 >匕· Vol. 7、No. Up. 128-135、2002年
技术实现思路
专利技术概要本专利技术是为了解决上述现有技术的课题而提出的，其目的在于，提供一种散热器以及使用了该散热器的散热器组装体(assembly)、半导体模块以及带冷却装置的半导体装置，通过对发热性的半导体元件使用而能将该半导体元件使用的温度保持得较低，并且可使冷却单元的体积小型化、且廉价并能够保持高可靠性。本专利技术的第1技术特征涉及一种散热器，该散热器与强制风冷用风扇一同使用，具备基座；和在上述基座的一个面上设置的、以亚毫米数量级的窄间距平行配置的多个散热叶片，上述多个散热叶片各自的厚度为亚毫米数量级，宽度方向的长度为60mm以下，高度为40mm以下(散热器也可以将宽度方向的长度设为10 60mm、将高度设为10 40mm)ο本专利技术的第2技术特征涉及散热器组装体，其具备至少两个本专利技术的第1技术特征涉及的散热器；和将上述至少两个散热器之间热连接的热输送器件。本专利技术的第3技术特征涉及半导体模块，其具备本专利技术的第1技术特征涉及的散热器；以能够热传导的状态配置在上述基座的另一面上的受热块；和设置在上述受热块的半导体元件。本专利技术的第4技术特征涉及半导体模块，其具备本专利技术的第2技术特征涉及的散热器组装体；相对上述散热器组装体的至少一个上述散热器、以能够热传导的状态配置在上述基座的另一面上的受热块；和设置在上述受热块的半导体元件。本专利技术的第5技术特征涉及带冷却装置的半导体装置，其具备本专利技术的第3或者第4技术特征涉及的半导体模块；收容上述半导体模块的框体；和安装于上述框体并对上述半导体模块的上述多个散热叶片输送外部空气的风扇。根据本专利技术的第1技术特征涉及的散热器或者第2技术特征涉及的散热器组装体，作为对发热性的半导体元件进行强制冷却的冷却装置而与强制风冷用风扇一同使用，能够将其温度确保得低，并且可使冷却装置的体积小型化，能够廉价地确保高的可靠性。另外，根据本专利技术的第3或者第4技术特征涉及的半导体模块以及第5技术特征涉及的带冷却装置的半导体装置，由于将小型且廉价、并且可靠性高的散热器或者散热器组装体作为冷却单元使用，所以无论是作为具备冷却装置的半导体模块还是作为半导体装置都能实现小型化。附图说明图1是以往的强制风冷式的功率半导体元件的冷却装置的立体图。图2是以往的强制风冷式的功率半导体元件的冷却装置的剖视图。图3是本专利技术的实施例1的散热器的立体图。图4是本专利技术的实施例1的散热器，图4 (a)是主视图，图4 (b)是侧视图。图5是图4中的C部的放大图。图6是表示与本专利技术的实施例1涉及的散热器的长度有关的特性的曲线图，图6(a)表示热阻的特性，图6 (b)表示体积热阻的特性，图6 (c)表示最佳散热叶片形状的特性。图7是表示与本专利技术的实施例1涉及的散热器的高度有关的特性的曲线图，图7(a)表示热阻的特性，图7 (b)表示体积热阻的特性，图7 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：小谷和也，武田亮，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：
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