(57)【要約】【課題】電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料及びその製造方法並びに熱交換器を提供すること。【解決手段】不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板３とＡｌＮ板２とを接合してなるＡｌ−ＡｌＮ複合材料１。Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１を少なくとも一部に有する熱交換器であって、ＡｌＮ板２が発熱体に熱的に接触するよう構成してある熱交換器。不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板３とＡｌＮ板２とを接合するＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板と上記ＡｌＮ板とを接合してなることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料。
【請求項２】
請求項１において、上記Ａｌ板は、上記ＡｌＮ板との接合面とは反対側の表面に放熱形状を設けてなることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料。
【請求項３】
アルミニウムからなると共に一方の表面に放熱形状を形成してなるＡｌ板と、該Ａｌ板における上記放熱形状を設けた面とは反対側の表面に接合した窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板とからなることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記Ａｌ板は、上記ＡｌＮ板における端面を覆う外周部を有することを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のＡｌ−ＡｌＮ複合材料を少なくとも一部に有する熱交換器であって、上記ＡｌＮ板が発熱体に熱的に接触するよう構成してあることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項５において、上記熱交換器は、上記発熱体と熱交換する冷却媒体を流通させる冷媒流路を有し、上記Ａｌ板は、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成していることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項５又は６において、上記発熱体は電子部品であることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項７において、上記熱交換器は、電力変換装置を構成する半導体モジュールを冷却するための冷却器であることを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板と上記ＡｌＮ板とを接合することを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、上記ＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させる際に、溶融した上記アルミニウムにおける上記ＡｌＮ板とは反対側の表面に成形型を押し当てることにより、上記Ａｌ板に放熱形状を設けることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ板とＡｌＮ板とを接合してなるＡｌ−ＡｌＮ複合材料と、その製造方法、並びにＡｌ−ＡｌＮ複合材料を用いた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータやコンバータ等の電力変換装置は、半導体モジュールを冷却するための冷却器を有する。図２０に示すごとく、該冷却器の冷却管６１は、半導体モジュール７における放熱面に対して、絶縁板１９を介して接触するように配設される。即ち、半導体モジュール７の放熱面は電極板７３を露出させており、また冷却管６１はアルミニウムからなるため、両者の間に絶縁板１９を設ける必要がある。
また、絶縁板１９と半導体モジュール７との間、及び絶縁板１９と冷却管６１との間に空気が介在すると、熱伝達効率が低下するため、これらの間にグリス１１を介在させて空気を介在させないようにしている。
【０００３】
しかしながら、絶縁板１９の両面にグリス１１を配設するということは、グリス１１による熱抵抗が、絶縁板１９の両面において存在するということとなる。即ち、半導体モジュール７と絶縁板１９との間、及び絶縁板１９と冷却管６１との間の２箇所に、グリス１１による熱抵抗が生じ、熱伝達率が低下する。
そこで、絶縁板１９の一方の面におけるグリス１１を廃止する構造とすることにより、半導体モジュール７と冷却管６１との間の熱抵抗を低減し、冷却効率を向上させることが考えられる。
【０００４】
この場合、例えば、特許文献１に記載の傾斜機能材のように、金属層とセラミックス層とを一体化した材料を、半導体モジュールと冷却管との間に介在させることにより、半導体モジュールと冷却管との間の電気的絶縁性を確保しつつ両者の間の熱抵抗を低減することが考えられる。
ところが、この傾斜機能材は、実際に製造することが困難であるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８７９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料及びその製造方法並びに熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板と上記ＡｌＮ板とを接合してなることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料は、上記Ａｌ板とその一方の面に接合した上記ＡｌＮ板とからなるため、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えることができる。即ち、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料は、ＡｌＮ板によって電気的絶縁性を確保することができる。また、Ａｌ板とＡｌＮ板とを直接接合しているために、Ａｌ板とＡｌＮ板との間の熱抵抗を小さくすることができ、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の熱伝導率を向上させることができる。
【０００９】
また、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料は、不活性ガス雰囲気中において、ＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより得ることができるため、その製造が容易である。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、アルミニウムからなると共に一方の表面に放熱形状を形成してなるＡｌ板と、該Ａｌ板における上記放熱形状を設けた面とは反対側の表面に接合した窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板とからなることを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料にある（請求項３）。
【００１２】
上記第２の発明のＡｌ−ＡｌＮ複合材料は、上記Ａｌ板の一方の表面に放熱形状を形成してなる。そのため、例えば上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料を熱交換器の一部に用いることにより、熱媒体との接触面積を大きくして、熱交換効率を向上させることができる。
また、上記第１の発明（請求項１）と同様に、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料は、上記Ａｌ板とその一方の面に接合した上記ＡｌＮ板とからなるため、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料を提供することができる。
【００１４】
第３の発明は、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料を少なくとも一部に有する熱交換器であって、上記ＡｌＮ板が発熱体に熱的に接触するよう構成してあることを特徴とする熱交換器にある（請求項５）。
本発明の熱交換器によれば、発熱体と熱交換器との間における優れた電気的絶縁性と熱伝導性とを確保することができる。
即ち、本発明によれば、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備える熱交換器を提供することができる。
【００１５】
第４の発明は、不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板と上記ＡｌＮ板とを接合することを特徴とするＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法にある（請求項９）。
【００１６】
上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法によれば、不活性ガス雰囲気中において、ＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることによりＡｌ−ＡｌＮ複合材料を得ることができるため、その製造が容易である。
また、上記製造方法により得られるＡｌ−ＡｌＮ複合材料は、上記第１の発明（請求項１）の説明において述べたように、上記Ａｌ板とその一方の面に接合した上記ＡｌＮ板とからなるため、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えることができる。
【００１７】
以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
上記第１の発明（請求項１）及び上記第４の発明（請求項９）において、上記不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることができる。また、この不活性ガス雰囲気における不活性ガスの純度は、例えば９９％以上とする。
また、上記第１の発明（請求項１）において、上記Ａｌ板は、上記ＡｌＮ板との接合面とは反対側の表面に放熱形状を設けてなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、例えば上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料を熱交換器の一部に用いることにより、熱媒体との接触面積を大きくして、熱交換効率を向上させることができる。
なお、上記放熱形状とは、放熱効率を向上させるための形状であって、例えば波型状、突起形状などのフィン等を設けることができる。上記第２の発明（請求項３）における放熱形状も同様である。
【００１９】
また、上記第１の発明（請求項１）又は上記第２の発明（請求項３）において、上記Ａｌ板は、上記ＡｌＮ板における端面を覆う外周部を有することが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記Ａｌ板によって上記ＡｌＮ板を保持した状態となるため、ＡｌＮ板の破損を防止することができる。また、万一ＡｌＮ板に亀裂が生じても、周囲からＡｌ板によってＡｌＮ板を保持しているために、亀裂の拡がりを抑制し、電気的絶縁性の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、上記第３の発明（請求項５）において、上記熱交換器は、上記発熱体と熱交換する冷却媒体を流通させる冷媒流路を有し、上記Ａｌ板は、上記冷媒流路の少なくとも一部を構成していることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記Ａｌ板を直接冷却媒体に接触させることができるため、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料と上記冷却媒体との熱交換効率を向上させることができる。その結果、上記発熱体と上記冷却媒体との熱交換効率を向上させることができる。
【００２１】
また、上記発熱体は電子部品であることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料によって、電子部品と熱交換器との間の電気的絶縁性を確保しつつ、電子部品と熱交換器との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００２２】
また、上記熱交換器は、電力変換装置を構成する半導体モジュールを冷却するための冷却器とすることができる（請求項８）。
この場合には、半導体モジュールとこれを冷却する冷却器との間の電気的絶縁性を確保すると共に冷却効率を向上させることができる。
【００２３】
上記第４の発明（請求項９）において、上記ＡｌＮ板の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させる際に、上記アルミニウムにおける上記ＡｌＮ板とは反対側の表面に成形型を押し当てることにより、上記Ａｌ板に放熱形状を設けることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記Ａｌ板に放熱形状を容易に形成することができる。これにより、例えば上記製造方法によって得られるＡｌ−ＡｌＮ複合材料を、熱交換器の一部に用いることにより、熱媒体との接触面積を大きくして、熱交換効率を向上させることができる。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるＡｌ−ＡｌＮ複合材料及びその製造方法並びに熱交換器につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１は、図１〜図３に示すごとく、不活性ガス雰囲気中において、窒化アルミニウムからなるＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより、アルミニウムからなるＡｌ板３と上記ＡｌＮ板２とを接合してなる。
【００２５】
以下に、本例のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１の具体的な製造方法につき説明する。
即ち、まず、図１（Ａ）に示すごとく、溶融炉のチャンバー５内に配置した下型４１のキャビティ４１１内に、ＡｌＮ板２を配置すると共に、ＡｌＮ板２の上面にアルミニウムの板材３０を載置する。この板材３０は、得ようとするＡｌ−ＡｌＮ複合材料１におけるＡｌ板３（図３参照）よりも厚みが大きく、縦横の幅が小さい形状を有する。
【００２６】
次いで、図１（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内を真空引きして、チャンバー５内の酸素を含む空気を排出する。
次いで、図２（Ａ）に示すごとく、チャンバー５内に窒素（Ｎ2）ガスを導入して、窒素雰囲気を形成する。この窒素ガス雰囲気における窒素（Ｎ2）の純度は、例えば９９％以上とする。
【００２７】
次いで、図２（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内を加熱して、アルミニウムの板材３０を溶融させる。これにより、板材３０が溶融した溶融アルミニウム３００は、ＡｌＮ板２の表面において、下型４１のキャビティ４１１内に広がる。
なお、図４（Ａ）に示すごとく、溶融前の状態のＡｌ板３０における、ＡｌＮ板２との対向面には、酸化被膜３０１が形成されているが、板材３０が溶融してＡｌＮ板２の表面において広がる際に、図４（Ｂ）に示すごとく酸化被膜３０１が破れる。これにより、溶融アルミニウム３００はＡｌＮ板２の表面に密着することとなる。
また、このとき、上型４２によって溶融アルミニウム３００を押さえつけて板状に成形する。
【００２８】
次いで、チャンバー５内を冷却してＡｌＮ板２と溶融アルミニウム３００とを冷却する。これにより、溶融アルミニウム３００を固化して、ＡｌＮ板２の表面に接合したＡｌ板３を形成する。
次いで、図３に示すごとく、ＡｌＮ板２とＡｌ板３とを接合してなるＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を下型４１から取り外す。
【００２９】
このようにして得られたＡｌ−ＡｌＮ複合材料１は、熱交換器の一部として用いられる。本例においては、この熱交換器は、図５に示すごとく、電力変換装置を構成する半導体モジュール７を冷却するための冷却器６である。
即ち、図６に示すごとく、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、冷却器６における冷媒流路を有する冷却管６１の表面に接合してある。Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、そのＡｌ板３側の表面を冷却管６１の表面にろう付け接合する。一方、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１におけるＡｌＮ板２側の表面は、図５に示すごとく、グリス１１を介して半導体モジュール７の主面に当接させる。
【００３０】
半導体モジュール７は、ＩＧＢＴ等の半導体素子７１を内蔵すると共に、スペーサ７２１、ハンダ７２２を介して、Ｃｕからなる一対の電極板７３によって半導体素子７１を挟持している。この電極板７３は、半導体モジュール７の両主面に露出している。
そして、半導体モジュール７における電極板７３に対して、グリス１１を介して、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１が密着している。また、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、ＡｌＮ板２側の表面を、半導体モジュール７側に対向させ、Ａｌ板３を、冷却管６１の表面にろう付けしている。なお、冷却管６１はアルミニウムからなる。
【００３１】
また、図５に示すごとく、半導体モジュール７は、両主面から冷却管６１によって挟持されている。即ち、半導体モジュール７の両主面に配された一対の電極板７３の何れに対しても、上述した状態で、グリス１１、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１、及び冷却管６１が順次積層配置されている。
【００３２】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、Ａｌ板３とその一方の面に接合したＡｌＮ板２とからなるため、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えることができる。即ち、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、ＡｌＮ板２によって電気的絶縁性を確保することができる。また、Ａｌ板３とＡｌＮ板２とを直接接合しているために、Ａｌ板３とＡｌＮ板２との間の熱抵抗を小さくすることができ、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１の熱伝導率を向上させることができる。
【００３３】
また、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中）において、ＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させることにより得ることができるため、その製造が容易である。
【００３４】
また、本例の冷却器６は、半導体モジュール７と冷却管６１との間に、上記Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１を配置してなる。そのため、本例の冷却器６においては、半導体モジュール７と冷却器６との間における優れた電気的絶縁性と熱伝導性とを確保することができる。
【００３５】
以上のごとく、本例によれば、電気的絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えるＡｌ−ＡｌＮ複合材料及びその製造方法、並びに半導体モジュールとの間における優れた電気的絶縁性と熱伝導性とを確保する冷却器を提供することができる。
【００３６】
（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、半導体モジュールの冷却構造において、本発明のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を用いたことによる冷却効率の向上効果を検証した例である。
即ち、図７に示すごとく、半導体モジュール７の主面に対して、グリス１１、ＳｉＮからなる絶縁板１９、及びグリス１１を介して冷却管６１を配置したものを比較品として用意した。これは、上述した図２０に示す従来の半導体モジュールの冷却構造である。
一方、図８に示すごとく、冷却管６１にろう付けしたＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を、半導体モジュール７の主面に対して、グリス１１を介して配置したものを本発明品として用意した。これは、上記実施例１に示した半導体モジュールの冷却構造である。
【００３７】
なお、図７、図８は、各構成要素を模式的に表した図であり、半導体モジュール７の構成は、実施例１において示した構成と同様である。また、これらの図においては、半導体モジュール７の一方の主面側に配された冷却器６のみを記載し、他方の主面に配置した冷却器６等の記載は省略してある。
これらの冷却構造において、冷却器に冷却媒体を流したときに、半導体モジュール７の主面と冷却媒体との間の熱抵抗及び温度差を比較した。熱抵抗が大きいほど、また、温度差が小さいほど、半導体モジュール７の冷却効率が高いことになる。
【００３８】
条件としては、冷却媒体の温度を９０℃、半導体素子７１の大きさを７．０ｍｍ四方、半導体モジュール７の本体部の大きさを４０ｍｍ×２１ｍｍ、半導体モジュール７の発熱量を６００Ｗとした。
また、比較品において、グリス１１の厚みは各０．０５ｍｍ、絶縁板１９の厚みは      ｍｍである。また、本発明品において、グリス１１の厚みは０．０５ｍｍ、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１におけるＡｌＮ板２の厚みが０．２ｍｍ、Ａｌ板３の厚みが０．２ｍｍである。
【００３９】
上記の条件の下、半導体モジュール７の主面と冷却媒体との間の熱抵抗を計算したところ、図７に示すごとく、比較品の場合には、熱抵抗Ｒ１が０．１０４Ｋ／Ｗであった。その内訳は、グリス１１における熱抵抗Ｒ１１、Ｒ１３が、それぞれ０．０５Ｋ／Ｗ、絶縁板１９の熱抵抗Ｒ１２が０．００４Ｋ／Ｗであった。
【００４０】
これに対して、本発明品の場合には、図８に示すごとく、半導体モジュール７の主面と冷却媒体との間の熱抵抗Ｒ２が０．０５４Ｋ／Ｗであった。その内訳は、グリス１１における熱抵抗Ｒ２１が０．０５Ｋ／Ｗ、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１の熱抵抗Ｒ１２が０．００４Ｋ／Ｗであった。
したがって、グリス１１を一層省くことができた分だけ、本発明品における半導体モジュール７と冷却管６１との間の熱抵抗を小さくすることができることが分かる。
【００４１】
また、半導体モジュール７の主面と冷却媒体との間の温度差を計算すると、比較品については、６００Ｗ×０．１０４Ｋ／Ｗ＝６２℃となる。一方、本発明品については、６００Ｗ×０．０５４Ｋ／Ｗ＝３２℃となる。
したがって、本発明のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を用いた冷却構造によれば、半導体モジュール７の温度を大きく下げることが可能となることが分かる。
【００４２】
（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、Ａｌ板３が、ＡｌＮ板２における端面２２を覆う外周部３２を有する、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１の例である。
図１０に示すごとく、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、半導体モジュール７の電極板７３が収まる大きさのＡｌＮ板２を有している。そして、ＡｌＮ板２に接合されたＡｌ板３は、ＡｌＮ板２の端面２２の外側に形成された外周部３２を有し、外周部３２がＡｌＮ板２の端面２２を保持した状態となっている。
その他は、実施例１と同様である。
【００４３】
なお、図９においては、半導体モジュール７の一方の主面側に配された冷却器６のみを記載し、他方の主面に配置した冷却器６等の記載は省略してある。また、後述する図１１、図１５、図１９についても同様である。
【００４４】
本例の場合には、Ａｌ板３によってＡｌＮ板２を保持した状態となるため、ＡｌＮ板２の破損を防止することができる。また、万一ＡｌＮ板２に亀裂が生じても、周囲からＡｌ板３によってＡｌＮ板２を保持しているために、その亀裂の拡がりを抑制し、電気的絶縁性の低下を抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４５】
（実施例４）
本例は、図１１に示すごとく、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１におけるＡｌ板３が、冷媒流路６１１の一部を構成している例である。
即ち、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１を冷却管６１の管壁の一部に組み込み、Ａｌ板３が冷媒流路６１１の一部を構成するようにしている。
この場合、冷却管６１の一部に開口部６１２を設け、該開口部６１２にＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を嵌めこみ、そのＡｌ板３の端部を、周囲の冷却管６１の管壁にろう付けする。
その他は、実施例３と同様である。
【００４６】
本例の場合には、Ａｌ板３を直接冷却媒体に接触させることができるため、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１と冷却媒体との熱交換効率を向上させることができる。その結果、発熱体（半導体モジュール７）と冷却媒体との熱交換効率を向上させることができる。
その他、実施例３と同様の作用効果を有する。
【００４７】
（実施例５）
本例は、図１２〜図１５に示すごとく、Ａｌ板３が、ＡｌＮ板２との接合面とは反対側の表面にフィン３３を設けてなる、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１の例である。
本例においては、Ａｌ板３の表面に、多数の凹凸のフィン３３を設けている。そして、図１５に示すごとく、このフィン３３が冷媒流路６１１に面するように、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１を冷却管６１の一部に組み込む。
【００４８】
本例のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を製造するに当っては、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内に配置した下型４１のキャビティ４１１内に、ＡｌＮ板２とアルミニウムの板材３０とを載置して、チャンバー５内を真空引きする。次いで、図１３（Ａ）に示すごとく、チャンバー５内に窒素（Ｎ2）ガスを導入して、窒素雰囲気を形成する。
【００４９】
次いで、図１３（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内を加熱して、アルミニウムの板材３０を溶融させる。これにより、板材３０が溶融した溶融アルミニウム３００は、ＡｌＮ板２の表面において、下型４１のキャビティ４１１内に広がる。
そして、図１４（Ａ）に示すごとく、上型４２によって溶融アルミニウム３００を押さえつけて、その表面にフィン３３を成形する。即ち、ＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させる際に、Ａｌ板３におけるＡｌＮ板２とは反対側の表面にフィン形状の成形型４２を押し当てることにより、Ａｌ板３にフィン３３を設ける
【００５０】
次いで、チャンバー５内を冷却してＡｌＮ板２と溶融アルミニウム３００とを冷却する。これにより、溶融アルミニウム３００を固化して、ＡｌＮ板２の表面に接合したＡｌ板３を形成する。
次いで、図１４（Ｂ）に示すごとく、ＡｌＮ板２とＡｌ板３とを接合してなるＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を下型４１から取り外す。
その他は、実施例１と同様である。
【００５１】
本例の場合には、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１を冷却器６の一部に用いることにより、冷却媒体との接触面積を大きくして、熱交換効率を向上させることができる。
また、ＡｌＮ板２の一方の表面にアルミニウムを溶融させて流動させた後に固化させる際に、Ａｌ板３におけるＡｌＮ板２とは反対側の表面にフィン形状の成形型４２を押し当てることにより、Ａｌ板３にフィン３３を設ける。これにより、Ａｌ板３にフィン３３を容易に形成することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５２】
（実施例６）
本例は、図１６〜図１９に示すごとく、Ａｌ板３が、ＡｌＮ板２との接合面とは反対側の表面にフィン３３を有すると共に、ＡｌＮ板２における端面２２を覆う外周部３２を有する、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１の例である。
即ち、本例は、実施例３と実施例５とを組み合わせた態様の例である。
【００５３】
本例のＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を製造するに当っては、図１６（Ａ）に示すごとく、ＡｌＮ板２よりも縦横の大きさの大きいキャビティ４１１を有する下型４１を用いる。
そして、図１６（Ａ）に示すごとく、チャンバー５内に配置した下型４１のキャビティ４１１の底部の中央部分にＡｌＮ板２を配置すると共に、その上面にアルミニウムの板材３０を載置する。そして、図１６（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内を真空引きする。
【００５４】
次いで、図１７（Ａ）に示すごとく、チャンバー５内に窒素（Ｎ2）ガスを導入して、窒素雰囲気を形成する。
次いで、図１７（Ｂ）に示すごとく、チャンバー５内を加熱して、アルミニウムの板材３０を溶融させる。これにより、板材３０が溶融した溶融アルミニウム３００は、ＡｌＮ板２の表面において、下型４１のキャビティ４１１内に広がる。また、溶融アルミニウム３００は、ＡｌＮ板２の端面２２の外周にも広がる。
そして、図１８（Ａ）に示すごとく、上型４２によって溶融アルミニウム３００を押さえつけて、その表面にフィン３３を成形する。
【００５５】
次いで、チャンバー５内を冷却してＡｌＮ板２と溶融アルミニウム３００とを冷却する。これにより、溶融アルミニウム３００を固化して、ＡｌＮ板２の表面に接合すると共に、その端面２２を覆うように保持したＡｌ板３を形成する。
次いで、図１８（Ｂ）に示すごとく、ＡｌＮ板２とＡｌ板３とを接合してなるＡｌ−ＡｌＮ複合材料１を下型４１から取り外す。
【００５６】
このようにして得られたＡｌ−ＡｌＮ複合材料１は、図１９に示すごとく、冷却管６１の一部に組み込まれ、Ａｌ板３が冷媒流路６１１の一部を構成する。また、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料１は、ＡｌＮ板２側において、グリス１１を介して半導体モジュール７に密着する。
その他は、実施例５と同様である。
本例の場合には、実施例３の作用効果と実施例５の作用効果の双方を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１における、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図２】実施例１における、図１に続くＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図３】実施例１における、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の断面説明図。
【図４】実施例１における、（Ａ）溶融前のアルミニウムとＡｌＮ板との界面の説明図、（Ｂ）溶融後のアルミニウムとＡｌＮ板との界面の説明図。
【図５】実施例１における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【図６】実施例１における、冷却管とＡｌ−ＡｌＮ複合材料とのろう付け状態の説明図。
【図７】実施例２における、比較品の半導体モジュールの冷却構造の模式図。
【図８】実施例２における、本発明品の半導体モジュールの冷却構造の模式図。
【図９】実施例３における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【図１０】実施例３における、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料と半導体モジュールの電極板との平面説明図。
【図１１】実施例４における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【図１２】実施例５における、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１３】実施例５における、図１２に続くＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１４】実施例５における、図１３に続くＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１５】実施例５における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【図１６】実施例６における、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１７】実施例６における、図１６に続くＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１８】実施例６における、図１７に続くＡｌ−ＡｌＮ複合材料の製造方法の説明図。
【図１９】実施例６における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【図２０】従来例における、半導体モジュールの冷却構造の説明図。
【符号の説明】
【００５８】
１  Ａｌ−ＡｌＮ複合材料
１１  グリス
２  ＡｌＮ板
３  Ａｌ板
６  冷却器
６１  冷却管
７  半導体モジュール
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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