(57)【要約】【課題】外形寸法を小さくできるとともに適切にろう付けすることができる冷却器を提供する。【解決手段】第１のプレート３０は、本体部３１と該本体部３１の外周縁部から上方に延びる側部３２とを有する。第２のプレート４０は、本体部４１と該本体部４１の外周縁部から下方に延びる側部４２を有する。第２のプレート４０の側部４２の端部の内表面と第１のプレート３０の側部３２の端部の外表面とがろう付けされ、第２のプレート４０と第１のプレート３０との間に冷媒流路８０を形成する。第２のプレート４０の側部４２の端部の外表面は、ストッパ６０と接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と該本体部の外周縁部から上方に延びる側部とを有する第１のプレートと、
本体部と該本体部の外周縁部から下方に延びる側部を有し、当該側部の端部の内表面と前記第１のプレートの側部の端部の外表面とがろう付けされ、前記第１のプレートとの間に冷媒流路を形成する第２のプレートとを有する冷却器であって、
前記第２のプレートの側部の端部の外表面は、ストッパと接触することを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記第１のプレートおよび第２のプレートより前記ストッパの方が線膨張係数が小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記第１のプレートおよび第２のプレートより前記ストッパの方が融点の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却器。
【請求項４】
前記ストッパは、本体部と、当該本体部の外周縁部から上方に延びる側部を有し、前記第１のプレートの外表面を覆う状態で前記側部の端部の内表面が前記第２のプレートの側部の端部の外表面にろう付けされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を冷却する冷却器として、水冷式のものが知られている。この種の冷却器における構造として、２枚のアルミ製プレートの端部（外周縁部）を水平方向に延ばして２枚のプレートの端部同士をろう付け接合している（例えば、特許文献１）。このようなアルミろう付け冷却器において端部が外側に出るため外形が大きくなる。
【０００３】
代替案として、図４に示すように、上プレート１００および下プレート１０１の端部を縦型にして重ね合うようにした構造がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図４の構造においては上プレート１００および下プレート１０１の端部をろう付けする際に、プレート１００，１０１の端部（重ね合わせる部分）が外側に広がってろう付けがうまくできない場合がある。詳しくは、フィン１０２のろう付けのために上プレート１００の上面から下方に向かって治具で荷重を掛ける際に、下プレート１０１の端部と上プレート１００の端部が外側に広がってしまい、ろう付けがうまくできない。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、外形寸法を小さくできるとともに適切にろう付けすることができる冷却器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、本体部と該本体部の外周縁部から上方に延びる側部とを有する第１のプレートと、本体部と該本体部の外周縁部から下方に延びる側部を有し、当該側部の端部の内表面と前記第１のプレートの側部の端部の外表面とがろう付けされ、前記第１のプレートとの間に冷媒流路を形成する第２のプレートとを有する冷却器であって、前記第２のプレートの側部の端部の外表面は、ストッパと接触することを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第１のプレートは本体部と該本体部の外周縁部から上方に延びる側部とを有し、第２のプレートは本体部と該本体部の外周縁部から下方に延びる側部を有する。この第２プレートの側部の端部の内表面と第１のプレートの側部の端部の外表面とがろう付けされており、外形寸法を小さくすることができる。
【０００９】
また、第１プレートの側部の端部と第２のプレートの側部の端部とをろう付けする際において、第２のプレートの側部の端部の外表面と接触するストッパにより、第２のプレートの側部の外側への広がりを抑制することができる。これにより、第１のプレートの側部と第２のプレートの側部を密着させて適切にろう付けすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷却器において、前記第１のプレートおよび第２のプレートより前記ストッパの方が線膨張係数が小さい材料で形成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第１のプレートおよび第２のプレートよりストッパの方が線膨張係数が小さい材料で形成されているので、第１のプレートの側部と第２のプレートの側部をろう付けする際に、加熱に伴い第１のプレートおよび第２のプレートに比べてストッパが変形しにくく、ろう付け温度において第２のプレートの側部の外側への広がりをより確実に抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の冷却器において、前記第１のプレートおよび第２のプレートより前記ストッパの方が融点の高い材料で形成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第１のプレートおよび第２のプレートよりストッパの方が融点の高い材料で形成されているので、第１のプレートの側部と第２のプレートの側部をろう付けする際に、ろう付け温度においてストッパの剛性を保つことができ、第２のプレートの側部の外側への広がりをより確実に抑制することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却器において、前記ストッパは、本体部と、当該本体部の外周縁部から上方に延びる側部を有し、前記第１のプレートの外表面を覆う状態で前記側部の端部の内表面が前記第２のプレートの側部の端部の外表面にろう付けされていることを要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、ストッパが第１のプレートの外表面を覆う状態で側部の端部の内表面を第２のプレートの側部の端部の外表面にろう付けすることにより、第１のプレートと第２のプレートのろう付け箇所に加えて二重にシールすることができ、シール性に優れている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外形寸法を小さくできるとともに適切にろう付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における半導体モジュールの縦断面図。
【図２】本実施形態における冷却器の縦断面図。
【図３】別例における冷却器の縦断面図。
【図４】冷却器の一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態における半導体モジュール１の縦断面図である。半導体モジュール１は、自動車の走行モータ用インバータにおける上アーム・下アームを構成するパワー素子（ＩＧＢＴ等）を冷却する冷却器２０を具備している。図２は、冷却器２０の縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、樹脂製ハウジング（ケース）１０の内部に冷却器２０およびパワー素子７０が配置されている。パワー素子７０の駆動により発生する熱が冷却器２０により逃がされるようになっている。
【００２０】
樹脂製ハウジング１０は、ハウジング本体１１とカバー１２により構成されている。ハウジング本体１１は、上面が開口した箱型をなしている。カバー１２は平板状をなし、ハウジング本体１１の上面開口部を塞いでいる。
【００２１】
図２において、冷却器２０は、第１のプレート（第１のコアプレート）３０と第２のプレート（第２のコアプレート）４０とフィン５０とストッパ６０を有している。第１のプレート３０、第２のプレート４０およびフィン５０はアルミ板よりなる。ストッパ６０は、アルミメッキ鋼板よりなる。
【００２２】
アルミの線熱膨張係数は２４ｐｐｍ程度、鋼の線熱膨張係数は１２ｐｐｍ程度であり、アルミ製の第１のプレート３０および第２のプレート４０より鋼製のストッパ６０の方が線膨張係数が小さい材料で形成されている。また、アルミの融点は６６０℃程度、鋼の融点は１５００℃程度であり、アルミ製の第１のプレート３０および第２のプレート４０より鋼製のストッパ６０の方が融点の高い材料で形成されている。
【００２３】
また、第１のプレート３０および第２のプレート４０として両面クラッド板を用いており、これにより両面にろう付けすることができるようになっている。
第１のプレート３０は本体部３１と側部３２を有する。本体部３１は水平方向に広がっており、冷却器の底板部となる。側部３２は、本体部（底板部）３１の外周縁部から上方に延びるように屈曲形成されている。
【００２４】
第２のプレート４０は本体部４１と側部４２を有する。本体部４１は水平方向に広がっており、冷却器の天板部となる。側部４２は、本体部（天板部）４１の外周縁部から下方に延びるように屈曲形成されている。
【００２５】
第１のプレート３０と第２のプレート４０は、第２のプレート４０の側部４２の端部の内表面と第１のプレート３０の側部３２の端部の外表面とがろう付けされており、第１のプレート３０と第２のプレート４０とで中空断面形状のケースを構成している。このように第１のプレート３０と第２のプレート４０との間に冷媒流路８０が形成されている。冷媒流路８０には、冷媒としての冷却液が通過できるようになっている。
【００２６】
第１のプレート３０と第２のプレート４０との間には、波板状のフィン５０が配置され、フィン５０の頂点部分は第１のプレート３０および第２のプレート４０にろう付けされている。
【００２７】
アルミメッキ鋼板よりなるストッパ６０は、本体部６１と、側部６２を有する。本体部６１は水平方向に広がっている。側部６２は、本体部（底板部）６１の外周縁部から上方に延びるように屈曲形成されている。ストッパ６０は第１のプレート３０を覆うように配置されている。詳述すると、ストッパ６０の本体部６１の上に第１のプレート３０の本体部３１が配置されるとともに、ストッパ６０の側部６２の端部の内表面が、第２のプレート４０の側部４２の端部の外表面と接触している。そして、ストッパ６０の側部６２の端部の内表面が第２のプレート４０の側部４２の端部の外表面にろう付けされている。また、ストッパ６０の本体部６１と第１のプレート３０の本体部３１とはろう付けされている。
【００２８】
このように、第１のプレート３０と第２のプレート４０とストッパ６０とは、第１のプレート３０の側部３２とストッパ６０の側部６２との間に第２のプレート４０の側部４２が挿入され、かつ、互いにろう付けされた構成となっている。
【００２９】
図１に示すように、第２のプレート４０上にはパワー素子７０が接合されている。また、樹脂製ハウジング１０のハウジング本体１１の側壁には電極７１が一体成形されている。電極７１とパワー素子７０の電極とがアルミボンディングワイヤ７２にて電気的に接続されている。
【００３０】
そして、パワー素子７０が発熱すると、その熱は冷却器２０の第２のプレート４０に伝わる。第２のプレート４０に伝わった熱は、冷媒流路８０を通る冷媒との間で熱交換される。
【００３１】
冷却器２０の製造の際に、真空ろう付けによりろう付けする。詳しくは、第１のプレート３０と第２のプレート４０とフィン５０とストッパ６０を用意し、ストッパ６０の上に第１のプレート３０を配置し、第１のプレート３０の上にフィン５０を介して第２のプレート４０を配置する。
【００３２】
そして、フィン５０のろう付けのために第２のプレート４０の上面から下方に向かって治具で荷重を掛ける。すると、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２は外側に広がろうとする。
【００３３】
ここで、第２のプレート４０の側部４２の外側に、剛性を持つアルミメッキ鋼板よりなるストッパ６０があるため、第２のプレート４０の側部４２はストッパ６０に接触するまで広がったあと止まる。また、第１のプレート３０の側部３２も広がったあと第２のプレート４０に接触して止まる。
【００３４】
この状態で真空ろう付けによりろう付けされる。
これにより、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２の密着性、および、アルミメッキ鋼板よりなるストッパ６０の側部６２と第２のプレート４０の側部４２の密着が確保され、ろう付けを適切に行うことができる。
【００３５】
このようにして、冷却器２０のシール構造を「かしめ」ではなく、縦に重ね合わせる構造にすることにより、冷却器２０の外形寸法を小さくできる。これに伴って冷却器２０を収容するハウジング１０も小さくすることができ、半導体モジュール１の小型化を図ることができる。
【００３６】
また、冷却器２０上のパワー素子７０とハウジング１０上の電極７１を結ぶアルミボンディングワイヤ７２の長さを短くすることができる。これにより、耐振動上好ましい。
また、冷却水のシール性と言う観点では、第１のプレート３０と第２のプレート４０とがろう付けされていればよいが、本実施形態の冷却器２０では第２のプレート４０の材質を両面クラッドにすることによりシール部を二重にすることができる。このようにすれば、冷却液の漏れに対して信頼性が向上する。
【００３７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１のプレート３０は本体部３１の外周縁部から上方に延びるように屈曲形成された側部３２を有し、第２のプレート４０は本体部４１の外周縁部から下方に延びるように屈曲形成された側部４２を有する。この第２のプレート４０の側部４２の端部の内表面と第１のプレート３０の側部３２の端部の外表面とがろう付けされており、ろう付け部分の構造を縦構造とすることにより外形寸法を小さくできる。また、アルミメッキ鋼板よりなるストッパ６０を使用して、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２が外に広がるのを抑制することができるため、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２との密着を確保することができる。つまり、第１のプレート３０の側部３２の端部と第２のプレート４０の側部４２の端部をろう付けする際において、第２のプレート４０の側部４２の端部の外表面と接触するストッパ６０により、第２のプレート４０の側部４２の外側への広がりを抑制することができる。これにより、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２を密着させて適切にろう付けすることができる。
【００３８】
（２）第１のプレート３０および第２のプレート４０よりストッパ６０の方が線膨張係数が小さい材料で形成されている。これにより、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２をろう付けする際に、加熱に伴い第１のプレート３０および第２のプレート４０に比べてストッパ６０が変形しにくく、ろう付け温度（６００℃程度）において第２のプレート４０の側部４２の外側への広がりをより確実に抑制することができる。
【００３９】
（３）第１のプレート３０および第２のプレート４０よりストッパ６０の方が融点の高い材料で形成されている。これにより、第１のプレート３０の側部３２と第２のプレート４０の側部４２をろう付けする際に、ろう付け温度（６００℃程度）においてストッパ６０の剛性を保つことができ、第２のプレート４０の側部４２の外側への広がりをより確実に抑制することができる。
【００４０】
（４）ストッパ６０は、本体部６１の外周縁部から上方に延びるように側部６２が屈曲形成され、第１のプレート３０の外表面を覆う状態で側部６２の端部の内表面が第２のプレート４０の側部４２の端部の外表面にろう付けされている。これにより、第１のプレート３０と第２のプレート４０のろう付け箇所に加えて二重にシールすることができ、シール性に優れている。
【００４１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・フィン５０は必ずしも必要ない。
・冷媒は液体に限らず気体でもよい。
【００４２】
・第２のプレート４０とストッパ６０はろう付けされるのが好ましいが必ずしも必要ではない。
・ストッパ６０の形状はプレート３０，４０の広がりを抑えることができればどのような形状でもよい。例えば、図３に示すように、第１のプレート３０にストッパ９０，９５を固定して用いてもよい。詳しくは、ストッパ９０，９５はＬ字状をなし、底部９１，９６が第１のプレート３０の本体部３１にろう付け前に予め接合され、立設部９２，９７が第２のプレート４０の側部４２の外表面と接触している。
【００４３】
・ろう付けは真空ろう付けを用いたが、これに限ることはなく、例えばノコロック法等でもよい。
・ストッパは冷却器と別部材で設けられる構成としてもよい。例えば、ストッパがハウジング１０から突出する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
３０…第１のプレート、３１…本体部、３２…側部、４０…第２のプレート、４１…本体部、４２…側部、５０…フィン、６０…ストッパ、６１…本体部、６２…側部、８０…冷媒流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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