(57)【要約】【課題】フィンと天板や底板とのろう付け接合をより確実に行なえるようにする。【解決手段】天板２８には、ろう付け接合前において、フィン３２と天板２８との接合部の延在方向と同一方向に延在して底板２６側に突出する突出部２９が形成されている。これにより、冷却装置２０の製造工程のうち底板２６と天板２８とによってフィン３２を挟むときにフィン３２と天板２８との相対的な位置決めをより容易に行なうことができる。また、底板２６と天板２８とによってろう材３４を介してフィン３２を挟んだ状態で底板２６の周縁部２７と天板２８の周縁部３０とを固定して全体を加熱したときに、天板２８とフィン３２とが離れてしまうのを抑制してフィン３２と天板２８や底板２６とのろう付け接合をより確実に行なえるようにすることができる。【選択図】図３
2013115052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波板状のフィンを底板と該底板より残留応力が小さい形状の天板とによってろう材を介して挟んだ状態で前記底板と前記天板とを周縁部同士で固定し更に全体を加熱することによって前記フィンと前記底板と前記天板とをろう付け接合し、前記フィンの隙間に冷却媒体を流すことによって前記天板に対して前記底板側とは反対側に取り付けられる発熱体を冷却する冷却装置において、
前記天板には、ろう付け接合前において、前記フィンと前記天板との接合部の延在方向と同一方向に延在して前記底板側に突出する突出部が形成されてなる、
冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置としては、パワーデバイス用基板と、パワーデバイス用基板の底面に接合される冷却器天板と、冷却器天板に対してパワーデバイス用基板とは反対側に配置されて冷却器天板と周縁部同士で接合されることによって冷却器天板との間に冷媒流路を形成する冷却器底板と、冷媒流路内で冷却器天板と冷却器底板との間に差し渡される放熱フィンと、を同時にろう付け接合するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却装置では、冷却器底板の底面に底面に対して直角方向の深さを有する複数の窪みを形成しておき、ろう付け工程において、ろう硬化が始まる前に、治具ベース台に支持された複数の係止治具を、複数の窪みに対して深さ方向に突入させることにより、冷却器底板の、底面と平行な方向の動き（熱収縮）を規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした冷却装置では、ろう付け工程における加熱時に、天板と底板との変形しやすさ（残留応力）の違いによって、天板と底板とのうち残留応力が小さい側の部材が残留応力が大きい側の部材に引っ張られてフィンから離れる側に反ってしまい、フィンとの接合性が悪化することがあった。
【０００５】
本発明の冷却装置は、フィンと天板や底板とのろう付け接合をより確実に行なえるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の冷却装置は、
波板状のフィンを底板と該底板より残留応力が小さい形状の天板とによってろう材を介して挟んだ状態で前記底板と前記天板とを周縁部同士で固定し更に全体を加熱することによって前記フィンと前記底板と前記天板とをろう付け接合し、前記フィンの隙間に冷却媒体を流すことによって前記天板に対して前記底板側とは反対側に取り付けられる発熱体を冷却する冷却装置において、
前記天板には、ろう付け接合前において、前記フィンと前記天板との接合部の延在方向と同一方向に延在して前記底板側に突出する突出部が形成されてなる、
ことを要旨とする。
【０００８】
この冷却装置では、底板より残留応力が小さい形状の天板には、ろう付け接合前において、フィンと天板との接合部の延在方向と同一方向に延在して底板側に突出する突出部が形成されている。これにより、波板状のフィンを底板と天板とによってろう材を介して挟むときに、フィンと天板との相対的な位置決めをより容易に行なうことができる。そして、波板状のフィンを底板と天板とによってろう材を介して挟んだ状態で底板と天板とを周縁部同士で固定し更に全体を加熱したときに、底板の外側方向（天板の延長方向）への変形を、天板の突出部の突出量が小さくなる（平面に近くなる）ことによって吸収することができ、天板がフィンから離れる側に反るなどして天板とフィンとが離れてしまうのを抑制することができる。この結果、フィンと天板や底板とのろう付け接合をより確実に行なうことができる。
【０００９】
上述の冷却装置では、前記天板には、ろう付け接合前において、前記フィンと前記天板との接合部の延在方向と同一方向に延在して前記底板側に突出する突出部が形成されてなる、ものとしたが、前記天板には、ろう付け接合前において、前記フィンと前記天板との接合部の延在方向と同一方向に延在して前記底板側とは反対側に突出する突出部が形成されてなる、ものとしてもよい。この場合も、波板状のフィンを底板と天板とによってろう材を介して挟んだ状態で底板と天板とを周縁部同士で固定し更に全体を加熱したときに、底板の外側方向（天板の延長方向）への変形を、天板の突出部の突出量が小さくなる（平面に近くなる）ことによって吸収することができ、天板がフィンから離れる側に反るなどして天板とフィンとが離れてしまうのを抑制することができる。この結果、フィンと天板や底板とのろう付け接合をより確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての冷却装置２０の構成の概略を模式的に示す模式図である。
【図２】冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。
【図３】実施例の冷却装置２０を製造する際の様子を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての冷却装置２０の構成の概略を模式的に示す模式図であり、図２は、冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。なお、図２では、天板２８についてはフィン３２とのろう付け接合を行なう前の様子を示しており、ろう材３４については図示を省略した。
【００１３】
実施例の冷却装置２０は、図１や図２に示すように、インバータのスイッチング素子などの発熱素子１０（ｎ）を基盤１２（ｎ）を介して間接的に冷却する装置として構成されており、熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）によって形成された底板２６と、同じく熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）によって形成された天板２８と、同じく熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）によって波板状に形成されて底板２６の図中上面と天板２８の図中下面とにろう付け接合される（ろう材３４を用いて接合される）フィン３２と、水やオイルなどの冷却媒体を底板２６と天板２８とによって形成される箱体に供給したり排出したりするのに用いられる供給管２２および排出管２４と、によって構成されている。ここで、基盤１２（ｎ）は、冷却装置２０側（天板２８側）から順に、熱伝導性に優れた材料（例えば、アルミニウムなど）によって形成された第１層，絶縁材料（例えば、窒化アルミニウムなど）によって形成された第２層，熱伝導性が優れると共に導電性を有する材料（例えば、アルミニウムなど）によって形成された第３層からなる三層の積層体として構成されている。また、発熱素子１０（ｎ）は、供給管２２から供給されてフィン３２の隙間を通って排出管２４から排出される冷却媒体によってフィン３２，天板２８，基盤１２（ｎ）を介して冷却される。
【００１４】
底板２６や天板２８は、平板に対してプレス加工などを施すことによって形成されており、底板２６は、天板２８に比して厚みが大きく且つ平板に対して大きく変形されて形成されている。したがって、底板２６は、天板２８に比して残留応力が大きく、底板２６とフィン３２と天板２８とのろう付け接合のために加熱されたときに天板２８に比して外側方向（特に、図中長手方向）に変形しやすくなっている。また、天板２８は、底板２６とフィン３２と天板２８とのろう付け接合前において、フィン３２との接合部の延在方向（図１中手前奥方向、図２中短手方向）と同一方向に延在して且つ図中下面（底板２６側）に突出する突出部２９が形成されている。なお、この突出部２９は、１つだけ形成されるものとしてもよいし、複数形成されるものとしてもよい。
【００１５】
図３は、実施例の冷却装置２０を製造する際の様子を模式的に示す説明図である。冷却装置２０を製造する際には、まず、底板２６の上面（天板２８側），天板２８の下面（底板２６側），基盤１２（ｎ）の下面（天板２８側）にろう材３４を塗って、底板２６，フィン３２，天板２８，基盤１２（ｎ）の順に積層する（図３（ａ）参照）。即ち、フィン３２を底板２６と天板２８とによってろう材３４を介して挟むと共に基盤１２（ｎ）をろう材３４を介して天板２８に載置するのである。このとき、天板２８の下面に突出部２９が形成されていることにより、天板２８とフィン３２との相対的な位置決めをより容易に行なうことができる。そして、このように天板２８とフィン３２との相対的な位置決めをより適正に行なうことにより、冷却装置２０の製造後において、底板２６と天板２８とによって形成される箱体に冷却媒体を流すときの天板２８の各位置（フィン３２との各接合位置）における熱抵抗のバラツキもより抑制できると考えられる。なお、ろう材３４を塗るのに代えて、シート状のろう材を挟む（介装する）ものとしてもよい。
【００１６】
そして、その状態で底板２６の周縁部２７と天板２８の周縁部３０とをファイバレーザや治具などによって複数箇所で固定し（図３（ｂ）参照）、全体をろう材３４が溶け始める温度（例えば、５７０度や５８０度など）より高い温度まで加熱する。このとき、底板２６と天板２８との残留応力の違いや他の要因（例えば膨張率の違いなど）によって底板２６の方が天板２８に比して外側方向（天板２８の延長方向（図中左右方向））に変形しやすいが、実施例では、これを踏まえて、天板２８に突出部２９が形成されている（図３中点線で囲んだ領域参照）ものとしたから、温度上昇時の底板２６と天板２８との変形の程度の差を、突出部２９の突出量が小さくなる（平面に近くなる）ことによって吸収することができる（図３（ｃ）参照）。これにより、天板２８の略中央が上側に反るなどしてフィン３２と天板２８とが離れてしまうのを抑制することができる。そして、その後に温度が低下してろう材３４が硬化することにより、フィン３２と底板２６と天板２８とがろう付け接合されると共に天板２８と基盤１２（ｎ）とがろう付け接合される。このように、ろう付け接合前に天板２８に突出部２９が形成されているものとして、フィン３２と底板２６と天板２８とをろう付け接合することにより、このろう付け接合をより確実に行なえるようにすることができる。なお、発熱素子１０（ｎ）は、このろう付け接合の後に、基盤１２（ｎ）に実装するものとした。
【００１７】
以上説明した実施例の冷却装置２０によれば、天板２８には、ろう付け接合前において、フィン３２と天板２８との接合部の延在方向と同一方向に延在して底板２６側に突出する突出部２９が形成されているから、冷却装置２０の製造工程のうちフィン３２を底板２６と天板２８とによってろう材３４を介して挟むときにフィン３２と天板２８との相対的な位置決めをより容易に行なうことができると共に、フィン３２を底板２６と天板２８とによってろう材３４を介して挟んだ状態で底板２６の周縁部２７と天板２８の周縁部３０とを固定して全体を加熱したときに天板２８とフィン３２とが離れてしまうのを抑制してフィン３２と天板２８や底板２６とのろう付け接合をより確実に行なえるようにすることができる。
【００１８】
実施例の冷却装置２０では、天板２８には、ろう付け接合前において、フィン３２と天板２８との接合部の延在方向と同一方向に延在して底板２６側に突出する突出部２９が形成されているものとしたが、これに代えてまたは加えて、フィン３２と天板２８との接合部の延在方向と同一方向に延在して底板２６側と反対側（基盤１２（ｎ）側）に突出する突出部が形成されているものとしてもよい。天板２８における底板２６側とは反対側にだけ突出部が形成されている場合、突出部２９をフィン３２と天板２８との相対的な位置決めに用いることはできないものの、実施例と同様に、フィン３２を底板２６と天板２８とによってろう材３４を介して挟んだ状態で底板２６の周縁部２７と天板２８の周縁部３０とを固定して全体を加熱したときに、天板２８とフィン３２とが離れてしまうのを抑制して、フィン３２と天板２８や底板２６とのろう付け接合をより確実に行なえるようにすることができる。
【００１９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、フィン３２が「フィン」に相当し、底板２６が「底板」に相当し、天板２８が「天板」に相当し、ろう材３４が「ろう材」に相当し、発熱素子１０（ｎ）や基盤１２（ｎ）が「発熱体」に相当する。
【００２０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、冷却装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０（ｎ）  発熱素子、１２（ｎ）  基盤、２０  冷却装置、２２  供給管、２４  排出管、２６  底板、２７  周縁部、２８  天板、２９  突出部、３０  周縁部、３２  フィン、３４  ろう材。
【図１】
2013115052.tif 000003
【図２】
2013115052.tif 000004
【図３】
2013115052.tif 000005