(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のプレート(1)(2)のうち、少なくとも一方のプレートがその底部(4)に立上げ部(3)を有する皿状に形成され、その立上げ部(3)の周縁に小フランジ(5)が設けられて、両プレート(1)(2)が小フランジ(5)を介して互いに重ね合わされ、
その内部に偏平な冷却液流通路(6)が形成されるとともに、その流通路(6)中にインナーフィン(7)が配置され、
両プレート(1)(2)およびインナーフィン(7)間を液密にろう付けしてヒートシンク本体(8)が構成され、
その本体(8)外周に一対の冷却液出入口パイプ(9)が設けられるとともに、本体(8)外周の載置面(14)に被冷却体(10)が接触固定され、前記被冷却体(10)と冷却液の間に熱交換がなされる液冷ヒートシンクの製造方法において、
前記立上げ部(3)を、底部(4)から開口部に向けて拡開する方向に傾斜される傾斜部(3a)とし、
前記傾斜部(3a)が横断面折れ線状に、少なくとも一回傾斜角度を変更する変更点(3d)を介して形成し、前記プレート(1)(2)の小フランジ(5)に近いほど傾斜を急に、底部(4)に近いほど傾斜を緩やかに形成する工程と、
前記両プレート(1)(2)間に厚み方向の外力を加えて、その外力により前記小フランジ(5)が周縁方向外方に移動し、両プレート(1)(2)の底部(4)とインナーフィン(7)間が密着するようにして、ろう付する工程と、
を有することを特徴とする液冷ヒートシンクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液冷ヒートシンクの製造方法において、
前記インナーフィン(7)として、並列された多数の縦リブ(7b)と、その各縦リブ(7b)間を連結する横リブ(7c)が面一に形成された網目状のフィン要素(7a)を有し、隣接する横リブ(7c)の位置が異なる複数の前記フィン要素(7a)が、縦リブ(7b)どうしは整合し、横リブ(7c)は位置ずれして積層したものを用いることを特徴とする液冷ヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電力用半導体等を取付けて冷却する液冷ヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液冷ヒートシンク本体８は、図９に示すごとく、一対のプレート１、２をプレス成形によって、底部４の外周に立上げ部３を有する皿状に形成し、その立上げ部周縁に小フランジ５を設け、互いの小フランジ５を介して重ねられる。そして、その内部に偏平な冷却液流通路６が形成されるとともに、その冷却液流通路６中に各種のインナーフィン７が介装される。
一例としてインナーフィン７は、波形に曲折され、その波に沿って冷却液が流通する。それぞれの流通方向両端部には一対のマニホールド部が形成され、それぞれのマニホールド部の長手方向に、図１０の如く、一対の冷却液出入口が設けられている。そして、その冷却液出入口に冷却液出入口パイプ９が挿通され、これらの部材間を一体にろう付けしてヒートシンクが完成する。
被冷却体10は、図１０に示す如く、このヒートシンク本体８外周の平坦な載置面14に伝熱性のグリス等で接触固定される。そして、ヒートシンク本体８の冷却液流通路６に冷却液13を流入させ、被冷却体10と冷却液13の間で熱交換を行なわせるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のようなヒートシンクをろう付けする際、図９に示すごとく、ヒートシンク本体８が治具によって垂直方向から押圧された状態で行なわれる。
このような状態で、ろう付けすると、ろう材の溶出により、そのろう材の厚み分、部品間（特にプレート１、２の底部４およびインナーフィン７の垂直方向の間）に隙間が発生し、底部４がインナーフィン７側に向かって移動する。しかしながら、プレート１、２の立上げ部３は、底部４に対して垂直に形成されているため、その立上げ部３は底部４の幅方向中心位置よりも剛性が高い。その結果、ヒートシンク本体８の底部４は、立上げ部３周縁部を残して、インナーフィン７側に凹陥する異常変形を起こしていた。
【０００４】
そのため、図１１のごとく、載置面14に被冷却体10を設置する時、それらの間に隙間12が発生し、互いの接触面を一様に接触することができず、そこに介装されるグリスの厚みが厚くなり、熱交換効率を悪化させていた。特に、被冷却体10の幅方向の大きさが、ヒートシンク本体８の幅方向と同程度であると熱交換の効率は極端に下がる。
そこで、本発明は係る問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、一対のプレート(1)(2)のうち、少なくとも一方のプレートがその底部(4)に立上げ部(3)を有する皿状に形成され、その立上げ部(3)の周縁に小フランジ(5)が設けられて、両プレート(1)(2)が小フランジ(5)を介して互いに重ね合わされ、
その内部に偏平な冷却液流通路(6)が形成されるとともに、その流通路(6)中にインナーフィン(7)が配置され、
両プレート(1)(2)およびインナーフィン(7)間を液密にろう付けしてヒートシンク本体(8)が構成され、
その本体(8)外周に一対の冷却液出入口パイプ(9)が設けられるとともに、本体(8)外周の載置面(14)に被冷却体(10)が接触固定され、前記被冷却体(10)と冷却液の間に熱交換がなされる液冷ヒートシンクの製造方法において、
前記立上げ部(3)を、底部(4)から開口部に向けて拡開する方向に傾斜される傾斜部(3a)とし、
前記傾斜部(3a)が横断面折れ線状に、少なくとも一回傾斜角度を変更する変更点(3d)を介して形成し、前記プレート(1)(2)の小フランジ(5)に近いほど傾斜を急に、底部(4)に近いほど傾斜を緩やかに形成する工程と、
前記両プレート(1)(2)間に厚み方向の外力を加えて、その外力により前記小フランジ(5)が周縁方向外方に移動し、両プレート(1)(2)の底部(4)とインナーフィン(7)間が密着するようにして、ろう付する工程と、
を有することを特徴とする液冷ヒートシンクの製造方法である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１の構成において、
前記インナーフィン(7)として、並列された多数の縦リブ(7b)と、その各縦リブ(7b)間を連結する横リブ(7c)が面一に形成された網目状のフィン要素(7a)を有し、隣接する横リブ(7c)の位置が異なる複数の前記フィン要素(7a)が、縦リブ(7b)どうしは整合し、横リブ(7c)は位置ずれして積層したものを用いることを特徴とする液冷ヒートシンクの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液冷ヒートシンクの製造方法は、一対のプレート１、２の立上げ部３が、底部４から開口部に向けて拡開する方向に傾斜する傾斜部3aを有し、ろう付けの際に、厚み方向の荷重によって小フランジ５が周縁方向外方に僅かに移動するように構成している。
このような構成により、立上げ部３が底部４に対して垂直状態にある場合に比べて、底部４周縁部の剛性が低下する。即ち、加えられた外力により、傾斜部3aが小フランジ５の方向に移動して、底部４と傾斜部3aとの付根が自在に上下動でき全体が底部４中心部の動きに追従することができる。そのため、載置面14をその周縁部まで平坦に維持し、底部４と立上げ部３との境界近傍に異常変形を起こさずに、被冷却体10と載置面14とが一様に接触され、熱交換効率のよいヒートシンクを提供することができる。
【０００９】
さらに、前記傾斜部3aが横断面折れ線状に、少なくとも１回傾斜角度を変更する変更点3dを介して形成し、その変更点3dから見て底部４側の傾斜を緩やかにし、小フランジ５側の傾斜を急に形成したので、外力により傾斜部3aを円滑に小フランジ５の方向に移動させることができる。
上記構成において、請求項２のように、インナーフィン７として、並列された多数の縦リブと、その各縦リブ間を連結する横リブとが面一に形成された網目状フィン要素を有し、隣接する横リブの位置が異なる複数の前記フィン要素を積層した場合には、ヒートシンクの厚み方向の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例の液冷ヒートシンクの載置面14に被冷却体10を載置した状態を示す横断面図。
【図２】同ヒートシンクのろう付け時の作用を示す説明図。
【図３】第１実施例の他の例を示す横断面図。
【図４】本発明の第２実施例を示す横断面図。
【図５】本発明の第３実施例の液冷ヒートシンクを示す横断面図。
【図６】本発明の第４実施例の液冷ヒートシンクを示す分解斜視図。
【図７】同内部平面図。
【図８】同横断面図。
【図９】従来型液冷ヒートシンクをろう付け後の被冷却体の載置面14の異常変形を示す図。
【図１０】従来型液冷ヒートシンクに被冷却体10を載置面14に取付けた状態を示す要部斜視図。
【図１１】図10のXI-XI矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す横断面図である。
本発明のヒートシンク本体８は、一対のプレート１、２がプレス成形により、その周縁の立上げ部３と底部４とで皿状に形成し、その立上げ部３の周縁に小フランジ５を設け、それらの小フランジ５どうしが向き合うように、重ねられる。そして、その内部に偏平な冷却液流通路６が形成され、その流通路６中にインナーフィン７が介装される。
【００１２】
このインナーフィン７は薄い帯状金属板を波形に曲折したものであり、その各波の間を冷却液が流通するようになっている。そして、その冷却液流通方向両端部には一対のマニホールド部が形成されており、それぞれのマニホールド部の長手方向端部の側面には、図示しないが、冷却液出入口パイプの外径に整合する一対の冷却液出入口が設けられ、そこに冷却液出入口パイプが挿通される。なお、互いに接触する部品の一方には予め、ろう材が被覆または塗布されている。
このように組立てられたヒートシンク本体８は、高温の炉内で一体にろう付けされる。このとき、ヒートシンク本体８は、治具により各プレート１、２の厚み方向に荷重をかけられながらろう付けされる。
【００１３】
（第１実施例）
本発明は、各プレート１、２の立上げ部３に特徴部分がある。
図１に示すごとく、立上げ部３は、夫々のプレート１、２の底部４から開口端に向けて拡開する方向に傾斜する傾斜部3aにより構成される。
その傾斜部3aには、傾斜角度を変更する変更点3dが設けられている。その変更点3dと底部４を連設する第１傾斜部3bは、傾斜角度が比較的緩やかに形成されているとともに、変更点3dと小フランジ５を連設する第２傾斜部3cは、傾斜角度が急に形成されている。
【００１４】
このように立上げ部３を形成することで、立上げ部３の剛性は、底部４に対してそれが垂直に形成されているときよりも低下し、ろう付け時に底部４に受ける荷重で、立ち上部３が幅方向へ伸びるように力を吸収する。即ち、図２に示す如く、傾斜部3aが存在することによって、ヒートシンク本体８の周縁部が実線の位置から鎖線の位置へと、外側に広がるため、底部をその周縁部まで含めて平坦に維持できる。
【００１５】
図２（Ａ）は、ろう付け時にヒートシンク本体８に垂直方向の圧力をかけたときの力の移動方向を示している説明図であって、（Ｂ）は図２（Ａ）の幅方向端部のＢ部拡大図である。
図２のごとく、ろう付け時にヒートシンク本体８に図において垂直方向（プレートの厚み方向）の圧力をかけると、ヒートシンク本体８を圧縮する力はプレートの底部４から、第１傾斜部3b、第２傾斜部3cを通じて、小フランジ５へと伝わり、小フランジ５は周縁方向外方に鎖線の如く、僅かに移動する。このため、立上げ部３と底部４の付根が、プレートの底部４の移動に追従することができる。そして、底部４が歪みのない状態で、プレート内面はインナーフィン７の上下両端に密着し、液密にろう付けされる。
【００１６】
このようにすることで、被冷却体10をヒートシンクに載置する時、被冷却体10と載置面14とが一様に接触されるため、熱交換性能の低下が起こらないヒートシンクを提供することができる。
【００１７】
上記の構成に替えて、図３のごとく、一方のプレートを加工しない平坦なプレート２としてヒートシンク本体８を構成することもでき、また、図４のように、傾斜角度の変更点3dを省いて一定角度の傾斜面でプレートの底部４と小フランジ５をつなげることもできる。
【００１８】
（他の実施例）
図５は本発明の他の実施例を示し、これが第１実施例と異なるところは、傾斜部3aの両端部が滑らかな曲部で形成されており、傾斜部3aとプレートの底部４とが第１曲部Ｒ１で、傾斜部3aと小フランジ５とが第２曲部Ｒ２とでつなげられている点である。開口下端縁から載置面14までの高さをｈとしたとき、その高さｈは、Ｒ１とＲ２の半径長さの和より小さくなるように形成されている。
これは、立上げ部３の断面が滑らかなＳ字状を形成していることを意味し、プレートの底部４と小フランジ５とがＳ字状立上げ部３によって連設されている。
立上げ部３をこのように形成することにより、第１実施例と同様に、受けた外力を効率的に外方へ移動させることができる。それにより、底部４の周縁に歪みを起こすことなくろう付けできる。
【００１９】
上記４つの実施例において、幅方向断面について、立上げ部３の構造について説明してきたが、これは長手方向両端の立上げ部３についても同じ構造がとられていることは言うまでもない。即ち、ヒートシンク本体８の全周にわたって、立上げ部３が前述のように傾斜された構造をとる。
【００２０】
なお、図面ではインナーフィン７として矩形波状のストレートフィンを用いているが、これに限らず、公知の各種フィンを用いることもできる。例えば、オフセットフィンやヘリボーン型のフィンを用いることもできる。また、インナーフィン７の長さは、最大で、長手方向および幅方向ともにヒートシンク本体８の傾斜部と底部４との境界までとする。
【００２１】
次に、図６〜図８は、本発明の液冷ヒートシンクの他の実施例であり、ヘリボーン型のフィンを使用している。具体的には、インナーフィン７が複数のフィン要素7aの積層体からなる。このフィン要素7aは並列された多数の縦リブ7bと、各縦リブ7b間を連結する横リブ7cとが面一に形成された網目状のものである。それぞれのフィン要素7aの縦リブ7bどうしは整合するように積層され、横リブ7cは隣接するフィン要素に対して互いに異なるように配置されている。冷却液13は横リブ7cの存在により、各縦リブ7b間を流通するとき、上下に蛇行するので、効率よくフィンを冷却することができる。
【００２２】
このヘリボーン型フィンの特徴は、通常のヘリボーン型のものと異なり、縦リブ7bの先端が曲折されている。このフィンの折れ曲がり部分により、フィンの各部を流通する流量を可及的に均一にすることができる効果がある。
即ち、各流路の冷却水の出口から出口パイプまでの距離により、その曲折方向が決められている。出口パイプまでの距離が遠いところにある曲折部は、冷却液の流通を促進させる方向に、近いところにある曲折部は流通を妨げる方向に曲げられている。
【００２３】
この例では、入口パイプに近いマニホールド部側に曲折部が設けられ、冷却水の入口に近い位置にある部分がその入口に対して遠のくように曲折され（冷却液の流通の抵抗になる）、遠い部分はその逆である（冷却液の流通を促進する）。これに限らず、出口パイプに近いマニホールド部側に曲折部を設けることもできる。また、流通を促す曲折部を省き、流通を阻害する曲折部を冷却水入口の近い部分に設けてもよい。
また、プレートの冷却液出入口部は、それぞれのマニホールド部の同方向に設けられているが、これに替えて、一方の出入口部を他方の出入口部と異なる方向に突設しても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  プレート
２  プレート
３  立上げ部
3a  傾斜部
3b  第１傾斜部
3c  第２傾斜部
3d  変更点
R1  第１曲部
R2  第２曲部
【００２５】
４  底部
５  小フランジ
６  冷却液流通路
７  インナーフィン
7a  フィン要素
7b  縦リブ
7c  横リブ
８  本体
９  冷却液出入口パイプ
10  被冷却体
12  隙間
13  冷却液
14  載置面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005869267.tif 000011
【図１１】
0005869267.tif 000012