(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132016
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】放熱部材、および半導体モジュール
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20240920BHJP
F28F 1/10 20060101ALI20240920BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
F28F1/10 Z
H05K7/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023042635
(22)【出願日】2023-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000232302
【氏名又は名称】ニデック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西川 和宏
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA05
5E322AA11
5E322FA01
5F136BA03
5F136BA13
5F136BA24
5F136BA37
5F136CB07
5F136FA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体素子の冷却性能を向上させることが可能となる放熱部材を提供する。
【解決手段】放熱部材１は、冷媒Ｗが流れる方向に沿う第１方向、かつ、第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部２と、ベース部２から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部３と、を有し、放熱フィン部３において、フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、ベース部２の第３方向他方側に配置される半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル３１、前記領域を冷媒Ｗが通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネル３２として、第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗が、第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低い。
【選択図】図３
【解決手段】放熱部材１は、冷媒Ｗが流れる方向に沿う第１方向、かつ、第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部２と、ベース部２から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部３と、を有し、放熱フィン部３において、フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、ベース部２の第３方向他方側に配置される半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル３１、前記領域を冷媒Ｗが通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネル３２として、第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗が、第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低い。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い、放熱部材。
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い、放熱部材。
【請求項2】
前記フィンは、第１方向に延びる側板部を有し、
前記側板部に第２方向に貫通する開口部を設けることで前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
前記側板部に第２方向に貫通する開口部を設けることで前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項3】
前記フィンは、前記開口部の周縁部の一部から第２方向に突出する突出部を有する、請求項２に記載の放熱部材。
【請求項4】
前記フィンは、第１方向に延びる側板部を有し、
前記側板部の第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部が形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
前記側板部の第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部が形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項5】
前記フィンは、第１方向に延びる側板部と、前記側板部の第３方向一方側端部において第２方向に延びる天板部と、を有し、
前記天板部にスリットが形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
前記天板部にスリットが形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項6】
前記流路チャンネルの流路幅が、第２方向に隣接する前記フィンの間の第２方向幅であるとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路幅が、前記第２流路チャンネルの平均流路幅よりも広い、請求項１に記載の放熱部材。
前記第１流路チャンネルの平均流路幅が、前記第２流路チャンネルの平均流路幅よりも広い、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項7】
前記第１流路チャンネルにおいて、第１方向に複数配置される前記半導体素子と第３方向に対向する領域の平均流路抵抗は、上流側の領域よりも下流側の領域の方が高い、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放熱部材と、前記半導体素子と、を備える、半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、放熱部材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、発熱体の冷却に放熱部材が用いられる。放熱部材は、ベース部と、複数のフィンと、を有する。複数のフィンは、ベース部から突出する。複数のフィンにおける隣接するフィン同士の間を水などの冷媒が流れることにより、発熱体の熱は冷媒に移動する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１３／１５７４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、車載用途などにおいて、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子を放熱部材により冷却する技術が重要となっている。
【0005】
上記状況に鑑み、本開示は、半導体素子の冷却性能を向上させることが可能となる放熱部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の例示的な放熱部材は、冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い。
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い。
【発明の効果】
【0007】
本開示の例示的な放熱部材によれば、半導体素子の冷却性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【0010】
なお、図面においては、第１方向をＸ方向として、Ｘ１を第１方向一方側、Ｘ２を第１方向他方側として示す。第１方向は、冷媒Ｗが流れる方向Ｆに沿い、下流側をＦ１、上流側をＦ２として示す。第１方向に直交する第２方向をＹ方向として、Ｙ１を第２方向一方側、Ｙ２を第２方向他方側として示す。第１方向および第２方向に直交する第３方向をＺ方向として、Ｚ１を第３方向一方側、Ｚ２を第３方向他方側として示す。なお、上記直交とは、９０度から若干ずれた角度での交差も含む。上記の各方向は、放熱部材を各種機器に組み込んだときの方向を限定しない。
【0011】
＜１．放熱部材＞
図１は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材１の斜視図である。図２は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材１を第３方向一方側から第３方向他方側へ視た場合の概略的な平面図である。なお、図２においては、放熱部材１の第３方向他方側に配置される絶縁回路基板４１～４３、および半導体素子５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ，５３Ａ～５３Ｄ（以下、５１Ａ等）も図示している。半導体モジュール１００は、放熱部材１と、絶縁回路基板４１～４３と、半導体素子５１Ａ等と、を備える。
図１は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材１の斜視図である。図２は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材１を第３方向一方側から第３方向他方側へ視た場合の概略的な平面図である。なお、図２においては、放熱部材１の第３方向他方側に配置される絶縁回路基板４１～４３、および半導体素子５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ，５３Ａ～５３Ｄ（以下、５１Ａ等）も図示している。半導体モジュール１００は、放熱部材１と、絶縁回路基板４１～４３と、半導体素子５１Ａ等と、を備える。
【0012】
放熱部材１は、図示しない液冷ジャケットに設置可能であり、ベース部２と、放熱フィン部３と、を有する。
【0013】
ベース部２は、第１方向かつ第２方向に広がり、第３方向に厚みを有する板形状である。ベース部２は、熱伝導性の高い金属から構成され、例えば銅合金から構成される。
【0014】
放熱フィン部３は、フィン（フィンプレート）６を第２方向に複数配置することで、いわゆるスタックドフィンとして構成される。フィン６は、第１方向に延びる金属板から構成され、例えば、銅板により構成される。放熱フィン部３は、ベース部２の第３方向一方側面２１に例えばろう付けにより固定される。すなわち、放熱部材１は、ベース部２から第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィン６が第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部３を有する。
【0015】
なお、複数のフィン６には、後述するようなフィン６１，６２、およびフィン６３が含まれる。フィン６３は、第２方向他方側端に位置するフィンプレートであり、フィン６１，６２と異なり、平板状である。フィン６１，６２の詳細な構成については、後述する。
【0016】
冷媒Ｗは、第１方向他方側（上流側）から放熱フィン部３内部へ流れ込み、第２方向に隣接するフィン６間に形成される流路チャンネルを第１方向一方側（下流側）に流れ、放熱フィン部３から第１方向一方側へ排出される。
【0017】
＜２．半導体素子＞
半導体素子５１Ａ等は、放熱部材１により冷却される対象である発熱体である。半導体素子５１Ａ等は、例えば、車両の車輪を駆動するためのトラクションモータに備えられるインバータに設けられる。半導体素子５１Ａ，５１Ｄ，５２Ａ，５２Ｄ，５３Ａ，５３Ｄは、トランジスタであり、例えばＩＧＢＴである。半導体素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃは、ダイオードである。
半導体素子５１Ａ等は、放熱部材１により冷却される対象である発熱体である。半導体素子５１Ａ等は、例えば、車両の車輪を駆動するためのトラクションモータに備えられるインバータに設けられる。半導体素子５１Ａ，５１Ｄ，５２Ａ，５２Ｄ，５３Ａ，５３Ｄは、トランジスタであり、例えばＩＧＢＴである。半導体素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃは、ダイオードである。
【0018】
ベース部２の第３方向他方側に絶縁回路基板４１～４３が配置される。絶縁回路基板４１，４２，４３は、この順に第１方向他方側から第１方向一方側にかけて並べられる。
【0019】
半導体素子５１Ａ～５１Ｄは、絶縁回路基板４１の第３方向他方側に配置される。半導体素子５１Ａは、半導体素子５１Ｂの第２方向一方側に配置される。半導体素子５１Ｄは、半導体素子５１Ｃの第２方向他方側に配置される。半導体素子５１Ｃ，５１Ｄの組は、半導体素子５１Ａ，５１Ｂの組の第１方向一方側に配置される。半導体素子５１Ａ，５１Ｂの組と、半導体素子５１Ｄ，５１Ｃの組は、互いに第２方向にずらして配置される。
【0020】
半導体素子５２Ａ～５２Ｄは、絶縁回路基板４２の第３方向他方側に配置される。半導体素子５２Ａは、半導体素子５２Ｂの第２方向一方側に配置される。半導体素子５２Ｄは、半導体素子５２Ｃの第２方向他方側に配置される。半導体素子５２Ｃ，５２Ｄの組は、半導体素子５２Ａ，５２Ｂの組の第１方向一方側に配置される。半導体素子５２Ａ，５２Ｂの組と、半導体素子５２Ｄ，５２Ｃの組は、互いに第２方向にずらして配置される。
【0021】
半導体素子５３Ａ～５３Ｄは、絶縁回路基板４３の第３方向他方側に配置される。半導体素子５３Ａは、半導体素子５３Ｂの第２方向一方側に配置される。半導体素子５３Ｄは、半導体素子５３Ｃの第２方向他方側に配置される。半導体素子５３Ｃ，５３Ｄの組は、半導体素子５３Ａ，５３Ｂの組の第１方向一方側に配置される。半導体素子５３Ａ，５３Ｂの組と、半導体素子５３Ｄ，５３Ｃの組は、互いに第２方向にずらして配置される。
【0022】
これにより、半導体素子５１Ａ，５１Ｂの組、半導体素子５１Ｄ，５１Ｃの組、半導体素子５２Ａ，５２Ｂの組、半導体素子５２Ｄ，５２Ｃの組、半導体素子５３Ａ，５３Ｂの組、半導体素子５３Ｄ，５３Ｃの組の順に第１方向他方側から第１方向一方側にかけて並べられる。
【0023】
すなわち、半導体素子５１Ａ等は、ベース部２の第３方向他方側に配置される。
【0024】
なお、絶縁回路基板および半導体素子のレイアウトは、上記に限らない。絶縁回路基板の個数は、上記のような複数に限らず、単数であってもよい。半導体素子の個数は、上記のような複数に限らず、単数であってもよい。半導体素子の種類は、上記のように２種類に限らず、１種類または３種類以上であってもよい。
【0025】
半導体素子５１Ａ等から発生した熱が絶縁回路基板４１～４３およびベース部２を介してフィン６に伝えられ、冷媒Ｗへ移動することで、半導体素子５１Ａ等の冷却が行われる。
【0026】
＜３．流路チャンネル＞
放熱フィン部３において、フィン６が第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成される。図３は、放熱フィン部３における流路チャンネルのレイアウトを示す平面図である。なお、図３は、図２における平面図に基づく。
放熱フィン部３において、フィン６が第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成される。図３は、放熱フィン部３における流路チャンネルのレイアウトを示す平面図である。なお、図３は、図２における平面図に基づく。
【0027】
第１流路チャンネル３１は、半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。図３において、第１流路チャンネル３１は、半導体素子５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂの第２方向他方側端と半導体素子５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃの第２方向一方側端との間の領域である第１領域Ｒ１に配置される。
【0028】
図３において、第１流路チャンネル３１は、第２方向他方側から順に、下記７つのサブチャンネルに分かれる。第１サブチャンネルは、半導体素子５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第２サブチャンネルは、半導体素子５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄ，５３Ｂ，５３Ｄと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第３サブチャンネルは、半導体素子５１Ｄ，５２Ｄ，５３Ｄと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第４サブチャンネルは、半導体素子５１Ａ，５１Ｄ，５２Ａ，５２Ｄ，５３Ａ，５３Ｄと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第５サブチャンネルは、半導体素子５１Ａ，５２Ａ，５３Ａと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第６サブチャンネルは、半導体素子５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃ，５３Ａ，５３Ｃと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。第７サブチャンネルは、半導体素子５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃと第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過する流路チャンネルである。図３で第１領域Ｒ１において例として１つだけ図示している第１流路チャンネル３１は、第２サブチャンネルである。
【0029】
第２流路チャンネル３２は、半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する領域を冷媒Ｗが通過しない流路チャンネルである。図３において、第２流路チャンネル３２は、半導体素子５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂの第２方向他方側端より第２方向他方側、半導体素子５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃの第２方向一方側端より第２方向一方側の各領域である第２領域Ｒ２に配置される。図３において例として、各第２領域Ｒ２のそれぞれについて１つのみ第２流路チャンネル３２を図示している。
【0030】
＜４．流路抵抗の設定＞
本実施形態では、第１領域Ｒ１における複数の第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗を第２領域Ｒ２における複数の第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低くしている。第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗は、第１領域Ｒ１における複数の第１流路チャンネル３１のそれぞれの流路抵抗の合計を複数の第１流路チャンネル３１の個数で除算して得られる値である。第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗は、第２領域Ｒ２における複数の第２流路チャンネル３２のそれぞれの流路抵抗の合計を複数の第２流路チャンネル３２の個数で除算して得られる値である。
本実施形態では、第１領域Ｒ１における複数の第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗を第２領域Ｒ２における複数の第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低くしている。第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗は、第１領域Ｒ１における複数の第１流路チャンネル３１のそれぞれの流路抵抗の合計を複数の第１流路チャンネル３１の個数で除算して得られる値である。第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗は、第２領域Ｒ２における複数の第２流路チャンネル３２のそれぞれの流路抵抗の合計を複数の第２流路チャンネル３２の個数で除算して得られる値である。
【0031】
このように、第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗が第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低い。これにより、第１流路チャンネル３１に流れる冷媒量が第２流路チャンネル３２に流れる冷媒量よりも平均的に多くなり、第１流路チャンネル３１と第３方向に対向する半導体素子５１Ａ等の冷却性能を向上させることが可能となる。
【0032】
冷却性能を向上させるためには、流路内に乱流を起こすような構造体を設けることが考えられるが、本願発明者が検討した結果、第１流路チャネルと、第２流路チャネルとが平行配置される場合においては、第１流路チャネルに乱流を起こす構造体を多数設けると流路抵抗が上昇するため、冷媒が流れにくくなり冷却性能向上の効果が認められなかった。そして、平行配置される第１流路チャネルと第２流路チャネルにおいて、第１流路チャネルの平均流路抵抗よりも第２流路チャネルの平均流路抵抗を高くすれば、第１流路チャネルに流れる冷媒量が増え、冷却性能が向上されることを見出した。
【0033】
＜５．流路抵抗の調整＞
流路抵抗は、フィン６における構造によって調整可能である。図４は、フィン６１，６２の斜視図である。フィン６１は、第１領域Ｒ１に含まれる複数のフィン６のうちの１つのフィン６である。第１領域Ｒ１において、フィン６１は第２方向に複数配置される。フィン６２は、第２領域Ｒ２に含まれる複数のフィン６のうちの１つのフィン６である。第２領域Ｒ２において、フィン６２は第２方向に複数配置される。
流路抵抗は、フィン６における構造によって調整可能である。図４は、フィン６１，６２の斜視図である。フィン６１は、第１領域Ｒ１に含まれる複数のフィン６のうちの１つのフィン６である。第１領域Ｒ１において、フィン６１は第２方向に複数配置される。フィン６２は、第２領域Ｒ２に含まれる複数のフィン６のうちの１つのフィン６である。第２領域Ｒ２において、フィン６２は第２方向に複数配置される。
【0034】
図４に示すように、フィン６１，６２は、いずれも第１方向に延びる側板部６Ａと、側板部６Ａの第３方向他方側端部において第２方向他方側に延びる底板部６Ｂと、側板部６Ａの第３方向一方側端部において第２方向他方側に延びる天板部６Ｃと、を有する。なお、天板部６Ｃは、側板部６Ａの先端を折り曲げることで設けられる。ただし、これに限らず、天板部６Ｃは、側板部６Ａの先端に板状の部材を取り付けることで設けられてもよい。
【0035】
図４に示すように、フィン６１には、開口部７と、切欠き部８と、シングルスポイラー９１が設けられる。フィン６２には、開口部７と、ダブルスポイラー９２が設けられる。開口部７、切欠き部８、シングルスポイラー９１、およびダブルスポイラー９２によって、流路抵抗を調整できる。
【0036】
特に図４に示すように、フィン６２では、フィン６１に比べて、開口部７の数を多くしている。また、フィン６２でのダブルスポイラー９２による突出部の数を、フィン６１でのシングルスポイラー９１による突出部の数よりも多くしている。なお、シングルスポイラー９１では突出部の数は１個であり、ダブルスポイラー９２では突出部の数は２個である。このような構成により、フィン６２による流路抵抗をフィン６１による流路抵抗よりも大きくしている。
【0037】
なお、図４に示すように、フィン６１，６２において、天板部６ＣにスリットＳが形成されることで、流路抵抗が調整される。
【0038】
なお、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の少なくとも一方において、フィン６１，６２が混在していてもよい。このような場合でも、第１流路チャンネル３１の平均流路抵抗が第２流路チャンネル３２の平均流路抵抗よりも低ければよい。
【0039】
以下、フィン６における流路抵抗を調整可能な各構成要素について、具体的に説明する。
【0040】
＜５－１．開口部＞
図５は、開口部７の一例を示す斜視図である。フィン６は、第１方向に延びる側板部６Ａを有する。側板部６Ａに第２方向に貫通する開口部７を設けることで流路チャンネルの流路抵抗を調整している。開口部７により、側板部６Ａで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。開口部７により、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
図５は、開口部７の一例を示す斜視図である。フィン６は、第１方向に延びる側板部６Ａを有する。側板部６Ａに第２方向に貫通する開口部７を設けることで流路チャンネルの流路抵抗を調整している。開口部７により、側板部６Ａで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。開口部７により、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
【0041】
＜５－２．切欠き部＞
図６は、切欠き部８の一例を示す斜視図である。側板部６Ａの第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部８が形成されることで、流路チャンネルの流路抵抗を調整している。切欠き部８により、側板部６Ａで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。切欠き部８により、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
図６は、切欠き部８の一例を示す斜視図である。側板部６Ａの第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部８が形成されることで、流路チャンネルの流路抵抗を調整している。切欠き部８により、側板部６Ａで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。切欠き部８により、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
【0042】
＜５－３．スリット＞
図７は、スリットＳの一例を示す斜視図である。フィン６は、第１方向に延びる側板部６Ａと、側板部６Ａの第３方向一方側端部において第２方向に延びる天板部６Ｃを有する。天板部６ＣにスリットＳが形成されることで、流路チャンネルの流路抵抗を調整している。スリットＳにより、天板部６Ｃで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。スリットＳにより、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
図７は、スリットＳの一例を示す斜視図である。フィン６は、第１方向に延びる側板部６Ａと、側板部６Ａの第３方向一方側端部において第２方向に延びる天板部６Ｃを有する。天板部６ＣにスリットＳが形成されることで、流路チャンネルの流路抵抗を調整している。スリットＳにより、天板部６Ｃで発達する流れの境界層を破壊し、かつ、乱流を促進する。スリットＳにより、流路抵抗を調整する構成を容易に製作できる。
【0043】
＜５－４．スリット＞
図８は、シングルスポイラー９１の一例を示す斜視図である。シングルスポイラー９１は、開口部９１Ａと、突出部９１Ｂと、を有する。突出部９１Ｂは、四角状の開口部９１Ａの１つの辺において第２方向に突出する。すなわち、シングルスポイラー９１は、突出部９１Ｂを１つのみ有する。突出部９１Ｂは、第３方向他方側かつ第１方向一方側に傾斜する。突出部９１Ｂは、開口部９１Ａにおける第３方向一方側または第３方向他方側の辺に設けられる。
図８は、シングルスポイラー９１の一例を示す斜視図である。シングルスポイラー９１は、開口部９１Ａと、突出部９１Ｂと、を有する。突出部９１Ｂは、四角状の開口部９１Ａの１つの辺において第２方向に突出する。すなわち、シングルスポイラー９１は、突出部９１Ｂを１つのみ有する。突出部９１Ｂは、第３方向他方側かつ第１方向一方側に傾斜する。突出部９１Ｂは、開口部９１Ａにおける第３方向一方側または第３方向他方側の辺に設けられる。
【0044】
図９は、ダブルスポイラー９２の一例を示す斜視図である。ダブルスポイラー９２は、開口部９２Ａと、突出部９２Ｂと、を有する。突出部９２Ｂは、四角状の開口部９１Ａの２つの辺においてそれぞれ第２方向に突出する。すなわち、ダブルスポイラー９２は、突出部９２Ｂを２つ有する。突出部９２Ｂは、第３方向他方側かつ第１方向一方側に傾斜する。
【0045】
このように、フィン６は、開口部９１Ａ，９２Ａの周縁部の一部から第２方向に突出する突出部９１Ｂ，９２Ｂを有する。これにより、突出部９１Ｂ，９２Ｂが冷媒Ｗが流れる方向に対向するので乱流が発生しやすくなり、流路抵抗を大きく設定しやすく、冷却性能が向上する。
【0046】
＜５－５．突出部＞
図１０は、突出部の第１変形例を示す斜視図である。図１０では、フィン６は、開口部１０１Ａと、突出部１０１Ｂを有する。開口部１０１Ａは、フィン６の側板部６Ａを第２方向に貫通する。四角状の開口部１０１Ａは、第３方向に平行に延びる２つの対向する辺を有する。突出部１０１Ｂは、上記２つの辺のうち第１方向一方側の辺において第２方向に突出する。突出部１０１Ｂは、第３方向に平行に延び、側板部６Ａに対して９０度の角度をなして突出する。
図１０は、突出部の第１変形例を示す斜視図である。図１０では、フィン６は、開口部１０１Ａと、突出部１０１Ｂを有する。開口部１０１Ａは、フィン６の側板部６Ａを第２方向に貫通する。四角状の開口部１０１Ａは、第３方向に平行に延びる２つの対向する辺を有する。突出部１０１Ｂは、上記２つの辺のうち第１方向一方側の辺において第２方向に突出する。突出部１０１Ｂは、第３方向に平行に延び、側板部６Ａに対して９０度の角度をなして突出する。
【0047】
図１１は、突出部の第２変形例を示す斜視図である。図１１では、フィン６は、開口部１０１Ａと、突出部１０１Ｃを有する。先述した図１０との違いとして、突出部１０１Ｃは、側板部６Ａに対して４５度の角度をなして突出している。
【0048】
このような突出部１０１Ｂ，１０１Ｃによっても流路抵抗を大きく調整しやすい。
【0049】
＜５－６．流路幅＞
図１２は、変形例に係る放熱フィン部３の一部構成を示す斜視図である。流路チャンネルの流路幅は、第２方向に隣接するフィン６の間の第２方向幅である。図１２に示す構成では、第１流路チャンネル３１の平均流路幅が、第２流路チャンネル３２の平均流路幅よりも広い。第１流路チャンネル３１の平均流路幅は、第１領域Ｒ１に配置される複数の第１流路チャンネル３１の各流路幅Ｗ１の平均値である。第２流路チャンネル３２の平均流路幅は、第２領域Ｒ２に配置される複数の第２流路チャンネル３２の各流路幅Ｗ２の平均値である。
図１２は、変形例に係る放熱フィン部３の一部構成を示す斜視図である。流路チャンネルの流路幅は、第２方向に隣接するフィン６の間の第２方向幅である。図１２に示す構成では、第１流路チャンネル３１の平均流路幅が、第２流路チャンネル３２の平均流路幅よりも広い。第１流路チャンネル３１の平均流路幅は、第１領域Ｒ１に配置される複数の第１流路チャンネル３１の各流路幅Ｗ１の平均値である。第２流路チャンネル３２の平均流路幅は、第２領域Ｒ２に配置される複数の第２流路チャンネル３２の各流路幅Ｗ２の平均値である。
【0050】
このように、流路幅を変えることで流路抵抗の調整が可能である。特に、先述した流路抵抗を調整できる各構成要素とともに調整すれば、調整設計が容易である。
【0051】
＜６．流路抵抗の上下流の関係＞
図１３は、先述した図２と同様の平面図である。ただし、図１３では、半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する各領域をハッチングで示す。第１領域Ｒ１において、半導体素子５１Ａ～５１ＤのグループＡにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＡ、半導体素子５２Ａ～５２ＤのグループＢにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＢ、半導体素子５３Ａ～５３ＤのグループＣにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＣとすると、ＦＲＡ＜ＦＲＢ＜ＦＲＣとなっている。すなわち、第１流路チャンネル３１において、第１方向に複数配置される半導体素子（グループＡ～Ｃ）と第３方向に対向する領域の平均流路抵抗は、上流側の領域よりも下流側の領域の方が高い。
図１３は、先述した図２と同様の平面図である。ただし、図１３では、半導体素子５１Ａ等と第３方向に対向する各領域をハッチングで示す。第１領域Ｒ１において、半導体素子５１Ａ～５１ＤのグループＡにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＡ、半導体素子５２Ａ～５２ＤのグループＢにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＢ、半導体素子５３Ａ～５３ＤのグループＣにおける上記領域の平均流路抵抗をＦＲＣとすると、ＦＲＡ＜ＦＲＢ＜ＦＲＣとなっている。すなわち、第１流路チャンネル３１において、第１方向に複数配置される半導体素子（グループＡ～Ｃ）と第３方向に対向する領域の平均流路抵抗は、上流側の領域よりも下流側の領域の方が高い。
【0052】
流路抵抗が高いほど冷却性能が向上するため、温度が上昇した下流側の冷媒であっても、冷却性能の低下を抑制できる。
【0053】
なお、例えばグループＡ，Ｂ，Ｃそれぞれにおいて、下流側に配置される半導体素子５１Ｃ，５１Ｄの組、５２Ｃ，５２Ｄの組、５３Ｃ，５３Ｄの組それぞれに対応する上記領域の平均流路抵抗を、上流側に配置される半導体素子５１Ａ，５１Ｂの組、５２Ａ，５２Ｂの組、５３Ａ，５３Ｂの組それぞれに対応する上記領域の平均流路抵抗をよりも高くしてもよい。
【0054】
＜７．その他＞
以上、本開示の実施形態を説明した。なお、本開示の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
以上、本開示の実施形態を説明した。なお、本開示の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
【0055】
＜８．付記＞
以上のように、本開示の一態様に係る放熱部材は、
冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い構成としている（第１の構成）。
以上のように、本開示の一態様に係る放熱部材は、
冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、
前記ベース部から前記第３方向一方側に突出して第１方向に延びるフィンが第２方向に複数積層されて構成される放熱フィン部と、
を有し、
前記放熱フィン部において、前記フィンが第２方向に隣接することで形成される流路チャンネルが第２方向に複数形成され、
前記ベース部の第３方向他方側に配置される半導体素子と第３方向に対向する領域を前記冷媒が通過する前記流路チャンネルを第１流路チャンネル、
前記領域を前記冷媒が通過しない前記流路チャンネルを第２流路チャンネルとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路抵抗が、前記第２流路チャンネルの平均流路抵抗よりも低い構成としている（第１の構成）。
【0056】
また、上記第１の構成において、前記フィンは、第１方向に延びる側板部を有し、
前記側板部に第２方向に貫通する開口部を設けることで前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第２の構成）。
前記側板部に第２方向に貫通する開口部を設けることで前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第２の構成）。
【0057】
また、上記第２の構成において、前記フィンは、前記開口部の周縁部の一部から第２方向に突出する突出部を有する構成としてもよい（第３の構成）。
【0058】
上記第１から第３のいずれかの構成において、前記フィンは、第１方向に延びる側板部を有し、
前記側板部の第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部が形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第４の構成）。
前記側板部の第３方向一方側端部に第３方向他方側に凹む切欠き部が形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第４の構成）。
【0059】
また、上記第１から第４のいずれかの構成において、前記フィンは、第１方向に延びる側板部と、前記側板部の第３方向一方側端部において第２方向に延びる天板部と、を有し、
前記天板部にスリットが形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第５の構成）。
前記天板部にスリットが形成されることで、前記流路チャンネルの流路抵抗を調整している構成としてもよい（第５の構成）。
【0060】
また、上記第１から第５のいずれかの構成において、前記流路チャンネルの流路幅が、第２方向に隣接する前記フィンの間の第２方向幅であるとして、
前記第１流路チャンネルの平均流路幅が、前記第２流路チャンネルの平均流路幅よりも広い構成としてもよい（第６の構成）。
前記第１流路チャンネルの平均流路幅が、前記第２流路チャンネルの平均流路幅よりも広い構成としてもよい（第６の構成）。
【0061】
また、上記第１から第６のいずれかの構成において、前記第１流路チャンネルにおいて、第１方向に複数配置される前記半導体素子と第３方向に対向する領域の平均流路抵抗は、上流側の領域よりも下流側の領域の方が高い構成としてもよい（第７の構成）。
【0062】
また、本開示の一態様に係る半導体モジュールは、上記第１から第７のいずれかの構成の放熱部材と、前記半導体素子と、を備える（第８の構成）。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本開示は、各種用途の半導体素子の冷却に利用することができる。
【符号の説明】
【0064】
１ 放熱部材
２ ベース部
３ 放熱フィン部
６ フィン
６Ａ 側板部
６Ｂ 底板部
６Ｃ 天板部
７ 開口部
８ 切欠き部
２１ 第３方向一方側面
３１ 第１流路チャンネル
３２ 第２流路チャンネル
４１，４２，４３ 絶縁回路基板
５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ，５３Ａ～５３Ｄ 半導体素子
６１，６２，６３ フィン
９１ シングルスポイラー
９１Ａ 開口部
９１Ｂ 突出部
９２ ダブルスポイラー
９２Ａ 開口部
９２Ｂ 突出部
１００ 半導体モジュール
１０１Ａ 開口部
１０１Ｂ，１０１Ｃ 突出部
Ｓ スリット
Ｗ 冷媒
２ ベース部
３ 放熱フィン部
６ フィン
６Ａ 側板部
６Ｂ 底板部
６Ｃ 天板部
７ 開口部
８ 切欠き部
２１ 第３方向一方側面
３１ 第１流路チャンネル
３２ 第２流路チャンネル
４１，４２，４３ 絶縁回路基板
５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ，５３Ａ～５３Ｄ 半導体素子
６１，６２，６３ フィン
９１ シングルスポイラー
９１Ａ 開口部
９１Ｂ 突出部
９２ ダブルスポイラー
９２Ａ 開口部
９２Ｂ 突出部
１００ 半導体モジュール
１０１Ａ 開口部
１０１Ｂ，１０１Ｃ 突出部
Ｓ スリット
Ｗ 冷媒
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
