(57)【要約】【課題】基盤のフィン側へ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。【解決手段】天板２４と底板２６の本体部材２８とによってフィン３２が狭持された状態で天板２４の穴２５に基盤２２が挿入されると共に底板２６の本体部材２８の穴２９に挿入部材３０が挿入され、基盤２２，天板２４，底板２６の本体部材２８，底板２６の挿入部材３０がそれぞれ治具４０によってフィン３２側に加圧されながら基盤２２，天板２４，本体部材２８，挿入部材３０とフィン３２とがろう付け接合される。【選択図】図２
2013120889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板側と底板側とに接合されるフィンの隙間に冷却媒体を流すことによって前記天板側の基盤を介して発熱体を冷却する冷却装置であって、
前記天板は、前記基盤を挿入するための穴が形成されており、
前記底板は、前記天板の穴に対応する位置に穴が形成された本体部材と、該本体部材の穴に挿入される挿入部材と、からなり、
前記天板と前記底板の本体部材とによって前記フィンが狭持された状態で前記天板の穴に前記基盤が挿入されると共に前記底板の本体部材の穴に前記挿入部材が挿入され、前記基盤，前記天板，前記本体部材，前記挿入部材がそれぞれ前記フィン側に加圧されながら前記基盤，前記天板，前記本体部材，前記挿入部材と前記フィンとがろう付け接合されてなる、
冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却装置であって、
前記基盤は、前記天板に比して引張強さの小さな材料によって形成されてなる、
冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の冷却装置であって、
前記基盤は、前記天板に比して熱伝導性が高い材料によって形成されてなる、
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、表面に半導体を搭載する絶縁基板と、絶縁基板の裏面に熱伝導部材を介して設けられた冷却器と、冷却器を配置する底板とを有する半導体冷却装置を、ベース治具に底板と冷却器と熱伝導部材と絶縁基板とを順に積層して配置すると共に積層される構成部品を位置決め治具に接触させて構成部品の位置決めを行ない、押圧部材により絶縁基板を下方に押圧して構成部品の位置を拘束し、その後に、構成部品から位置決め治具を隔離して構成部品の各接合部をろう付けすることによって製造するものが提案されている（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】特開２０１０−２１９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁基板と冷却器の外側の面とをろう付けすると共に冷却器の内側の面とフィンとをろう付けする場合、冷却器の平面（絶縁基板を接合する面）が反ったり波打ったりしていると、絶縁基板と冷却器とのろう付けや冷却器とフィンとのろう付けを適正に行なえない場合がある。
【０００５】
本発明の冷却装置は、基盤のフィン側へ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、
天板側と底板側とに接合されるフィンの隙間に冷却媒体を流すことによって前記天板側の基盤を介して発熱体を冷却する冷却装置であって、
前記天板は、前記基盤を挿入するための穴が形成されており、
前記底板は、前記天板の穴に対応する位置に穴が形成された本体部材と、該本体部材の穴に挿入される挿入部材と、からなり、
前記天板と前記底板の本体部材とによって前記フィンが狭持された状態で前記天板の穴に前記基盤が挿入されると共に前記底板の本体部材の穴に前記挿入部材が挿入され、前記基盤，前記天板，前記本体部材，前記挿入部材がそれぞれ前記フィン側に加圧されながら前記基盤，前記天板，前記本体部材，前記挿入部材と前記フィンとがろう付け接合されてなる、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の冷却装置では、天板と底板の本体部材とによってフィンが狭持された状態で天板の穴に基盤が挿入されると共に底板の本体部材の穴に挿入部材が挿入され、基盤，天板，本体部材，挿入部材がそれぞれフィン側に加圧されながら基盤，天板，本体部材，挿入部材とフィンとがろう付け接合される。これにより、基盤，天板，本体部材，挿入部材とフィンとのろう付け接合（特に、基盤とフィンとのろう付け接合）をより確実に行なうことができる。なお、天板と基盤との隙間や底板の本体部材と挿入部材との隙間は、通常、ろう付け接合時に、いわゆる毛細管現象によってろうが入り込むことによって塞がれると考えられるが、ろう付け接合後に塞がれるものとしてもよい。
【０００９】
こうした本発明の冷却装置において、前記基盤は、前記天板に比して引張強さの小さな材料によって形成されてなる、ものとすることもできる。通常、フィンは天板に比して薄いから、基盤を天板に比して引張強さの小さな材料によって形成する場合、上述したように、天板を介さずに基盤とフィンとを直接ろう付け接合することにより、基盤と天板とをろう付け接合するものに比して、ろう付け接合時に基盤やフィンに作用する応力を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の冷却装置において、前記基盤は、前記天板に比して熱伝導性が高い材料によって形成されてなる、ものとすることもできる。この場合、天板を介さずに基盤とフィンとを直接ろう付け接合することにより、基盤と天板とをろう付け接合するものに比して、発熱体の冷却性能をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。
【図２】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。
【図３】比較例の冷却装置２０Ｂの構成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】
【００１２】
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】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としての冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。実施例の冷却装置２０は、図示するように、インバータのスイッチング素子などの発熱体１０を冷却する装置として構成されており、発熱体１０が取り付けられる基盤２２と、基盤２２が挿入される穴２５が形成された天板２４と、基盤２２や天板２４とによって箱体を形成する底板２６と、基盤２２や天板２４側と底板２６側とに接合される波板状のフィン３２と、水やオイルなどの冷却媒体を箱体に供給したり排出したりする供給管３６および排出管３８と、を備える。
【００１４】
天板２４は、熱伝導性に優れた材料（例えば、アルミニウムなど）によって形成されており、基盤２２を挿入するための穴２５が形成されている。
【００１５】
底板２６は、天板２４の穴２５に対応する位置（図１中、フィン３２を介して上下方向に対向する位置）に穴２９が形成された本体部材２８と、本体部材２８の穴２９を埋めるための挿入部材３０と、を備える。本体部材２８と挿入部材３０とは、共に、熱伝導性が優れた同一材料（例えば、アルミニウムなど）によって形成されている。
【００１６】
基盤２２は、発熱体１０側から順に、熱伝導性に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３層からなる三層の積層体として構成されている。この基盤２２の第１層や第３層は、天板２４に比して引張強さが小さく、且つ、熱伝導性が高い材料によって形成されている。実施例では、基盤２２の第１層や第３層は、天板２４に比して純度が高いアルミニウムによって形成されているものとした。
【００１７】
フィン３２は、熱伝導性に優れた材料（例えば、アルミニウムなど）によって天板２４や底板２６（本体部材２８や挿入部材３０）に比して薄く且つ波板状に形成されている。
【００１８】
図２は、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、図２（ａ）に示すように、底板２６の本体部材２８，シート状のろう材３４，フィン３２，シート状のろう材３４，天板２４を積層し、その状態で底板２６の本体部材２８の周縁部と天板２４の周縁部とをファイバレーザや治具などによって固定する。そして、図２（ｂ）に示すように、天板２４の穴２５に基盤２２を挿入すると共に底板２６の本体部材２８の穴２９に挿入部材３０を挿入する。その後、図２（ｃ）に示すように、治具（例えば弾性部材を用いた治具など）４０によって基盤２２や天板２４，底板２６の本体部材２８，底板２６の挿入部材３０をそれぞれフィン３２側に加圧しながら（図中、黒矢印参照）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とにより、基盤２２，天板２４，本体部材２８，挿入部材３０とフィン３２とをろう付け接合する。なお、このとき、天板２４と基盤２２との隙間や底板２６の本体部材２８と挿入部材３０との隙間には、溶けたろうがいわゆる毛細管現象によって入り込み、これらの隙間は塞がれる。このように基盤２２や天板２４，本体部材２８，挿入部材３０をそれぞれフィン３２側に加圧しながらろう付け接合を行なうことにより、穴が形成されていない天板２４Ｂや底板２６Ｂを有する図３に例示する比較例の冷却装置２０Ｂ、即ち、基盤２２と天板２４Ｂの上面とをろう付け接合すると共に天板２４Ｂの下面とフィン３２とをろう付け接合する比較例の冷却装置２０Ｂに比して、ろう付け接合時に天板２４の反りや波打ちの影響を受けにくいから、基盤２２，天板２４，本体部材２８，挿入部材３０とフィン３２とのろう付け接合（特に、基盤２２とフィン３２とのろう付け接合）をより確実に行なうことができる。この結果、冷却装置２０としての冷却性能を十分に発揮させることができる。また、実施例では、フィン３２は天板２４より薄く形成されており、天板２４を介さずに基盤２２とフィン３２とを直接ろう付け接合するから、基盤２２と天板２４とをろう付け接合するものに比して、ろう付け接合時に基盤２２やフィン３２に作用する応力を低減することができる。なお、ろう付け接合時に天板２４と基盤２２との隙間や底板２６の本体部材２８と挿入部材３０との隙間が塞がれないときには、その後に塞ぐものとしてもよい。また、発熱体１０は、ろう付け接合後に、基盤２２に実装するものとした。
【００１９】
こうして製造された冷却装置２０では、供給管３６に供給されてフィン３２の波の隙間を通って排出管３８から排出される冷却媒体によってフィン３２，基盤２２を介して発熱体１０を冷却する。即ち、基盤２２とフィン３２との間に天板２４がないから、天板２４（基盤２２に比して熱伝導性が低い材料によって形成される部材）の上面に基盤２２を取り付けるものに比して、発熱体１０の冷却性能を向上させることができる。
【００２０】
以上説明した実施例の冷却装置２０によれば、天板２４と底板２６の本体部材２８とによってフィン３２が狭持された状態で天板２４の穴２５に基盤２２が挿入されると共に底板２６の本体部材２８の穴２９に挿入部材３０が挿入され、基盤２２，天板２４，底板２６の本体部材２８，底板２６の挿入部材３０がそれぞれ治具４０によってフィン３２側に加圧されながら基盤２２，天板２４，本体部材２８，挿入部材３０とフィン３２とがろう付け接合されるから、基盤２２，天板２４，本体部材２８，挿入部材３０とフィン３２とのろう付け接合（特に、基盤２２とフィン３２とのろう付け接合）をより確実に行なうことができる。
【００２１】
実施例の冷却装置２０では、基盤２２の第１層や第３層は、天板２４に比して引張強さが小さく、且つ、熱伝導性が高い材料によって形成されているものとしたが、同程度の引張強さの材料によって形成されているものとしたり、同程度の熱伝導性の材料によって形成されているものとしてもよい。
【００２２】
実施例の冷却装置２０では、底板２６の本体部材２８と挿入部材３０とは、共に、熱伝導性が優れた同一材料によって形成されているものとしたが、挿入部材３０は、本体部材２８より熱伝導率が高い材料や、本体部材２８より引張強さが小さな材料によって形成されているものとしてもよい。
【００２３】
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、天板２４が「天板」に相当し、本体部材２８と挿入部材３０とを有する底板２６が「底板」に相当し、フィン３２が「フィン」に相当し、発熱体１０が「発熱体」に相当する。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
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】
【００２７】
１０  発熱体、２０，２０Ｂ  冷却装置、２２  基盤、２４，２４Ｂ  天板、２５  穴、２６，２６Ｂ  底板、２８  本体部材、２９  穴、３０  挿入部材、３２  フィン、３４  ろう材、３６  供給管、３８  排出管、４０  治具。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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