(57)【要約】【課題】パワーモジュールの治具による把持や反転作業を削減してパワーモジュールの組み付け工程を効率化することができる放熱グリス塗布方法及びその装置を提供する。【解決手段】放熱板３が装着されたパワーモジュール２をインバータケース１２に組付ける際に、前記放熱板３に放熱グリス４を塗布する放熱グリス塗布方法であって、前記パワーモジュール２の放熱板３が下側となるインバータケース１２への組付姿勢のままで、下方からマスク９を介して放熱グリス４を前記放熱板３の下面に塗布する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布方法であって、
前記パワーモジュールの前記放熱板が下側となる前記ケースへの組付姿勢のままで、下方からマスクを介して前記放熱グリスを前記放熱板の下面に塗布することを特徴とする放熱グリス塗布方法。
【請求項２】
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布方法であって、
前記パワーモジュールを、該パワーモジュールの前記放熱板が下側となるように所定位置に載置し、開口部が形成されたマスクを前記放熱板の下面に配設する工程と、
前記マスクの開口部を介してローラにより前記放熱グリスを前記放熱板に塗布する工程と、
前記マスクの下面にスキージを当接させて余分な放熱グリスを掻き取る工程と、を含むことを特徴とする放熱グリス塗布方法。
【請求項３】
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布装置であって、
前記放熱グリスを貯留するグリス容器と、
前記グリス容器に回転自在に軸支され、その下部が前記放熱グリスに浸漬されるローラと、
前記グリス容器の一端もしくは両端に配置されるスキージと、
により構成される塗布機構部と、
前記塗布機構部を所定方向に移動させる駆動手段と、
前記放熱板の下面の所定範囲を覆うマスクと、を備え、
前記塗布機構部の前記ローラおよび前記スキージを、前記マスクの下面に当接させた状態で、前記塗布機構部を所定方向に移動させることにより、前記放熱グリスを前記放熱板の下方から前記マスクを介して前記放熱板の下面に塗布することを特徴とする放熱グリス塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールの放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｉｈｉｃｌｅ）車用パワーモジュールは、ＩＧＢＴ素子やダイオード素子等の半導体素子が駆動時に発生する熱を、インバータケースの冷却器部へ放熱するため、下面に放熱板を具備している。
パワーモジュールをインバータケースへ組付ける際には、放熱板−冷却器間にできる空間（隙間）による放熱性悪化を防ぐため、放熱板下面に熱伝導性の高い放熱用グリスを塗布し、冷却器との空間を埋めることにより熱伝導性を確保している。
【０００３】
従来のＨＶ車用パワーモジュールの組み付け工程では、パワーモジュールの放熱板に放熱グリスを塗布する際、放熱グリスは上方から放熱板に塗布するものであったため、放熱グリス塗布装置にセットする前に、パワーモジュールを治具で把持し、上下反転することにより、放熱板下面を上側に向けて、塗布作業を実施している。
【０００４】
また、公知となっている放熱グリスを塗布する塗布方法及び装置としては、特許文献１に記載されているように、シリコングリスタンクに入れてあるシリコングリスを回転する転写ローラに付着させ、塗布液含浸ベルトに転写するものがある。この塗布液含浸ベルトは、起動ローラが回転起動することにより移送するものであり、塗布膜の調整は、転写ローラ上の過剰シリコングリスを除去する含浸アジャスタと、転写ローラと塗布液含浸ベルトの押し付け量を調整するアジャスタにより行われるというものである。
【特許文献１】特開平６−２５４４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したように、特許文献１に記載されている塗布方法及び装置においては、転写ローラにより塗布液含浸ベルトにグリスを転写し、塗布液含浸ベルトを塗布面に押し付けることによりグリスを付着させている。そのため、塗布液含浸ベルトに転写したグリスのうち、どの程度が塗布面に付着しどの程度が塗布液含浸ベルト上に残留するかがわからず塗布面に付着するグリスの量をコントロールできない。
すなわち、塗布液含浸ベルト上のグリスについては転写ローラ上の含浸アジャスタにより調整できるが、塗布液含浸ベルトに転写されたグリスのうち、どの程度が塗布面に付着し、どの程度が塗布液含浸ベルト上に残留するかが成り行きになってしまい、必要塗布面積範囲内で均一な塗布厚さのグリス厚を形成することが非常に困難である。
【０００６】
具体的には、前記塗布液含浸ベルトは、海綿状の塗布体を有しており、そこにグリスが含浸保持されるが、そのグリスのうちどの程度の割合が塗布面に塗布されるかが非常に制御しづらい。
そして、予想される課題としては、１）塗布体の使用の経過とともに、海綿状の塗布体に残留しているグリス量が変化し、その結果、塗布面に付着するグリスの量が経時的に変化する。２）グリスの粘度、環境の温度・湿度といった制御困難なパラメータにより、塗布体から製品の塗布面へ転写されるグリス量が変化する、等がある。
つまり、特許文献１に記載されている塗布方法及び装置は、スクリーン印刷方式のようなスキージ及びスクリーンを用いて塗布面にグリスを塗布する塗布方法及び装置に比べて塗布面に塗布したグリスについて均一な膜厚を得ることは実質的に困難である。
【０００７】
また、前述した従来のＨＶ車用パワーモジュールの組み付け工程では、放熱グリスを上方から放熱板に塗布する必要があるため、パワーモジュールのハンドリング治具の着脱、グリス塗布前後でのパワーモジュールの反転といった作業が発生していた。
【０００８】
本発明においては、パワーモジュールの治具による把持や反転作業を削減してパワーモジュールの組み付け工程を効率化することができる放熱グリス塗布方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布方法であって、
前記パワーモジュールの前記放熱板が下側となる前記ケースへの組付姿勢のままで、下方からマスクを介して前記放熱グリスを前記放熱板の下面に塗布するものである。
【００１１】
請求項２においては、
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布方法であって、
前記パワーモジュールを、該パワーモジュールの前記放熱板が下側となるように所定位置に載置し、開口部が形成されたマスクを前記放熱板の下面に配設する工程と、
前記マスクの開口部を介してローラにより前記放熱グリスを前記放熱板に塗布する工程と、
前記マスクの下面にスキージを当接させて余分な放熱グリスを掻き取る工程と、を含むものである。
【００１２】
請求項３においては、
放熱板が装着されたパワーモジュールをケースに組付ける際に、前記放熱板に放熱グリスを塗布する放熱グリス塗布装置であって、
前記放熱グリスを貯留するグリス容器と、
前記グリス容器に回転自在に軸支され、その下部が前記放熱グリスに浸漬されるローラと、
前記グリス容器の一端もしくは両端に配置されるスキージと、
により構成される塗布機構部と、
前記塗布機構部を所定方向に移動させる駆動手段と、
前記放熱板の下面の所定範囲を覆うマスクと、を備え、
前記塗布機構部の前記ローラおよび前記スキージを、前記マスクの下面に当接させた状態で、前記塗布機構部を所定方向に移動させることにより、前記放熱グリスを前記放熱板の下方から前記マスクを介して前記放熱板の下面に塗布するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、放熱グリス塗布後の後工程であるインバータケースへの組付時の組付姿勢（放熱板が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュールの治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュールの組み付け工程を効率化することができる。
【００１５】
請求項２においては、放熱グリス塗布後の後工程であるインバータケースへの組付時の組付姿勢（放熱板が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュールの治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュールの組み付け工程を効率化することができる。
【００１６】
請求項３においては、放熱グリス塗布後の後工程であるインバータケースへの組付時の組付姿勢（放熱板が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュールの治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュールの組み付け工程を効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る放熱グリス塗布装置の全体構成を示す模式図、図２はインバータケース内にパワーモジュールを載置した状態を示す模式図、図３は塗布機構部が放熱グリスを塗布する動作を示す模式図、図４は塗布機構部の別実施例を示す模式図であり、（ａ）は進行方向が順方向である場合を示す図、（ｂ）は進行方向が逆方向である場合を示す図である。
なお、本実施形態においてはパワーモジュールの組み付け工程として、組み上がった状態のパワーモジュールを、放熱グリス塗布装置により放熱板に放熱グリスを塗布後、インバータケース内に載置するところまでの組み付け工程について説明する。
【００１８】
次に、本発明に係る放熱グリス塗布装置について図１乃至図４を用いて説明する。
放熱グリス塗布装置１は、被塗布物であるパワーモジュール２に装着されている放熱板３に放熱グリス４を塗布する装置であり、グリス転写ローラ６、スキージ７及びグリス容器８からなる塗布機構部５と、マスク９と、から主に構成されている。
【００１９】
パワーモジュール２は、図１に示すように、前記放熱グリス塗布装置１により放熱グリス４が塗布される被塗布物であり、ＩＧＢＴ素子等の半導体素子が実装された制御基板２ａと、該制御基板２ａを上部に具備するパワーモジュール部２ｂとから構成されている。さらに、パワーモジュール部２ｂの底部には、パワーモジュール２が駆動した際に発生する熱を放熱する複数の放熱板３（本実施形態においては３枚）が装着されている。つまり、本実施形態においてはパワーモジュール部２ｂの下部に装着された放熱板３の所定範囲に前記放熱グリス塗布装置１により放熱グリス４が塗布される。
このように放熱板３に放熱グリス４が塗布される際には、パワーモジュール２側部の所定位置に突出している突出部２ｃを放熱グリス塗布装置１の上部にある、パワーモジュール２の支持治具であるパワーモジュール受け部１１によって受け止めて、パワーモジュール部２ｂを所定位置に固定支持して前記放熱グリス塗布装置１上に載置する。
【００２０】
また、パワーモジュール２は、図２に示すように、放熱グリス４を介してインバータケース１２内に組付けられるものであり、放熱グリス４によりパワーモジュール２の放熱板３とインバータケース１２とを隙間ができないように密着させて、パワーモジュール２の半導体素子からの発熱をインバータケース１２下部に配置されている図示しない冷却器へ効率良く伝達するようにしている。
【００２１】
図２に示すように、パワーモジュール２を、放熱グリス４を介してインバータケース１２に組付ける場合、まず放熱板３に放熱グリス４を膜厚が均一となるべく塗布した上でインバータケース１２にパワーモジュール２を組付けるが、この組付けの際にパワーモジュール２と放熱グリス４との間に隙間が生じてしまうと放熱性が悪くなってしまうため、隙間が生じないようにしてパワーモジュール２とインバータケース１２とを放熱グリス４を介して密着する必要がある。
【００２２】
塗布機構部５は、図１又は図３に示すように、グリス転写ローラ６、スキージ７及びグリス容器８とから一体的に構成されている。
【００２３】
グリス転写ローラ６は、円筒形状であり、その長手方向の長さは後述するマスク９のマスク開口部９ａの長手方向の長さ部分よりも長くなるべく形成されている。また、グリス転写ローラ６の回転軸６ａの両端が、後述するグリス容器８の両側部に回転自在に軸支されている。また、グリス転写ローラ６の表面の材質は、ゴムあるいは親油性の樹脂が用いられる。また、グリス転写ローラ６の下部は、後述するグリス容器８に貯留されている放熱グリス４に浸漬した状態となっている。
こうして、所定の粘度・比重を有した放熱グリス４をグリス転写ローラ６表面に付着させ、グリス転写ローラ６を上部に位置するマスク９面に当接して回転させることで、グリス転写ローラ６表面に付着した放熱グリス４をマスク９面及びマスク開口部９ａ内に転写（塗布）する。
なお、グリス転写ローラ６の回転軸６ａは、グリス容器８の両側部に回動自在に軸支されているが特に限定するものではなく、モータ等の駆動源により回転軸６ａを回転させる構成としてもかまわない。
【００２４】
スキージ７は、図３に示すように薄い板状部材であり、グリス転写ローラ６の回転軸６ａと平行になるようにグリス容器８の一端に取り付けられている。また、スキージ７は、マスク９面に対して所定角度を有するように傾斜させて取り付けられており、スキージ７下端部はグリス容器８内に配置されている。スキージ７は、該スキージ７の上端部をマスク９面に当接して所定方向に移動させることで余分に付着した放熱グリス４を掻き取るとともにマスク開口部９ａに放熱グリス４を押し込むことが可能である。
スキージ７は、該スキージ７を上下方向に昇降させる図示しないスキージ駆動部を有しており、該スキージ駆動部によりスキージ７を上下動させてスキージ７の上端部がマスク９面に当接自在となるように構成されている。
【００２５】
また、スキージ７は、図４に示すように、グリス容器８の両端に２枚配置することも可能である。スキージ７をグリス容器８の両端に２枚配置した場合、スキージ７を一枚配置した場合と同様に、マスク９面に当接しながら進行方向に移動して余分な放熱グリス４を掻き取り、かつ、マスク開口部９ａ内に放熱グリス４を充填するように押し込む働きをするが、スキージ７を２枚使用する場合、塗布機構部５は、所定範囲を往復することにより、グリス塗布を実施する。
具体的には、塗布機構部５が往復することによりグリス塗布を行う場合、図４に示すようにスキージ７はグリス転写ローラ６の両側（図４において左右）に設置されているため、進行方向に応じて機能するスキージ７を切り替える。
例えば、図４に示すように、進行方向が順方向（図４（ａ））の場合は、左側のスキージ７を上昇させて、右側のスキージ７を下降させた状態で放熱グリス４の塗布を行う。一方、進行方向が逆方向（図４（ｂ））の場合は、右側のスキージ７を上昇させて、左側のスキージ７を下降させた状態で放熱グリス４の塗布を行う。
このようにグリス転写ローラ６（塗布機構部５）を往復して放熱グリス４の転写を行い、左右のスキージ７で放熱グリス４を掻き取るようにして塗布を行うことによりマスク開口部９ａ内の塗り残しがなくなる。つまり、スキージ７を２枚配置して塗布を行う場合は、スキージ７を１枚使用して塗布を行うよりもさらにスキージ７を効果的に機能させることが可能となる。
【００２６】
グリス容器８は、放熱グリス４を貯留する容器である。グリス容器８内には、常に一定量の放熱グリス４が溜められており、グリス液面高さを図示しないセンサ（例えばレーザ式変位センサ等）により監視している。放熱グリス４が塗布されることによりグリス容器８内の貯留グリス量が減り、グリス液面が予め決めた高さより低下すると、グリス供給機（図示せず）によりグリス液面が一定値になるまで放熱グリス４がグリス容器８内へ自動供給される構成となっている。
また、グリス容器８には所定の進行方向に移動させることができる駆動手段が設けられており、グリス容器８本体を移動させることで前記塗布機構部５を動かして、マスク９に当接しているグリス転写ローラ６を回転させて、かつ、マスク９下面にスキージ７を当接させることにより余分な放熱グリス４を掻き取りとることが可能となる。
なお、前記センサとしては、例えばレーザ式変位センサ等挙げられるが、グリス液面を検出可能であるセンサであればよく、特に限定するものではない。
【００２７】
マスク９は、ステンレス製のメタルマスク（メタルマスク厚５０〜１０００μｍ）であり、放熱板３の放熱グリス４の塗布したい範囲に対応して、長方形状の複数のマスク開口部９ａが形成されている（図１に示すマスク９は短手方向部分を示している。マスク９の長手方向部分は図示せず）。
また、マスク開口部９ａ内は所定の大きさに開口しているメッシュ（図示せず）が張られており、スキージ７とマスク開口部９ａ内に形成されたメッシュとで塗布物である放熱グリス４を擦り付けて転写を行う所謂スクリーン印刷を行う構成となっている。
なお、マスク開口部９ａにより形成される放熱グリス４塗布領域は、組付けられるパワーモジュール２の放熱板３の形状等に応じて設定される。
【００２８】
次に、放熱グリス塗布方法について図１及び図３を用いて説明する。
上記構成において、パワーモジュール２を、該パワーモジュール２の放熱板３が下側になった状態で放熱グリス塗布装置１上のパワーモジュール受け部１１に載置し、パワーモジュール２の放熱板３の下面に塗布用のマスク９を密着させる。マスク９の下部には、グリス転写ローラ６、スキージ７、及びグリス容器８が一体となった塗布機構部５が配置されており、グリス容器８に連結された駆動手段を駆動させることにより塗布機構部５のグリス転写ローラ６およびスキージ７を、マスク９の下面に当接させた状態で、塗布機構部５を所定の進行方向へと移動させる。
グリス容器８の両側に回転自在に軸支されているグリス転写ローラ６は、マスク９下面に当接しながら塗布機構部５の移動に従って回転し、グリス容器８に溜まった放熱グリス４をグリス転写ローラ６によってマスク開口部９ａを介して放熱板３に転写（付着）させながら、移動する。
その際に、グリス転写ローラ６により、マスク９に転写した放熱グリス４は、マスク開口部９ａ内だけでなく、マスク９全体に塗布必要量以上に付着される。この余分な放熱グリス４を、マスク９下面に当接したスキージ７が掻き取り、かつ、スキージ７によりマスク開口部９ａに放熱グリス４が充填されるように押し込むことによりメタルマスク厚に略相当する厚さの放熱グリス４が放熱板３下面に塗布され、必要塗布範囲に均一な膜厚のグリス塗布膜を形成することができる。
【００２９】
さらに、上記の如く余分な放熱グリス４をスキージ７により掻き取った場合、この掻き取られた放熱グリス４が、所定角度を有するように傾斜させたスキージ７によりスキージ７上面を流れ落ちるとともに、スキージ７の下端部がグリス容器８内に配置されていることにより貯留されている放熱グリス４内へと戻され、放熱グリス４がリサイクルされる。これにより放熱グリス４を無駄なく使用することが可能となる。
【００３０】
上記のように、放熱板３に均一な膜厚のグリス塗布膜が形成された後、パワーモジュール２は放熱グリス塗布装置１から取り外される。そうして、パワーモジュール２は、図２に示すように、放熱板３が下側となる組付姿勢で、インバータケース１２内に組み付けられる。
【００３１】
このように、放熱板３が装着されたパワーモジュール２をインバータケース１２に組付ける際に、前記放熱板３に放熱グリス４を塗布する放熱グリス塗布方法であって、前記パワーモジュール２の放熱板３が下側となるインバータケース１２への組付姿勢のままで、下方からマスク９を介して放熱グリス４を前記放熱板３の下面に塗布する放熱グリス塗布方法を適用することにより、放熱グリス４塗布後の後工程であるインバータケース１２への組付時の組付姿勢（放熱板３が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュール２の治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュール２の組み付け工程を効率化することができる。
【００３２】
また、放熱板３が装着されたパワーモジュール２をインバータケース１２に組付ける際に、前記放熱板３に放熱グリス４を塗布する放熱グリス塗布方法であって、前記パワーモジュール２を、該パワーモジュール２の放熱板３が下側となるように所定位置に載置し、マスク開口部９ａが形成されたマスク９を前記放熱板３の下面に配設する工程と、前記マスク開口部９ａを介してグリス転写ローラ６により放熱グリス４を放熱板３に塗布する工程と、前記マスク９の下面にスキージ７を当接させて余分な放熱グリス４を掻き取る工程と、を含む放熱グリス塗布方法を適用することにより、放熱グリス４塗布後の後工程であるインバータケース１２への組付時の組付姿勢（放熱板３が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュール２の治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュール２の組み付け工程を効率化することができる。
【００３３】
また、放熱板３が装着されたパワーモジュール２をインバータケース１２に組付ける際に、前記放熱板３に放熱グリス４を塗布する放熱グリス塗布装置１であって、前記放熱グリス４を貯留するグリス容器８と、前記グリス容器８に回転自在に軸支され、その下部が前記放熱グリス４に浸漬された状態で前記前記放熱板３に放熱グリス４を塗布するグリス転写ローラ６と、前記グリス容器８の一端もしくは両端に配置されるスキージ７と、により構成される塗布機構部５と、前記塗布機構部５を所定方向に移動させる駆動手段と、前記放熱板３の下面の所定範囲を覆うマスク９と、を備え、前記塗布機構部５のグリス転写ローラ６およびスキージ７を、前記マスク９の下面に当接させた状態で、前記塗布機構部５を所定方向に移動させることにより、前記放熱グリス４を放熱板３の下方から前記マスク９を介して前記放熱板３の下面に塗布するように放熱グリス塗布装置１を構成したことにより、放熱グリス４塗布後の後工程であるインバータケース１２への組付時の組付姿勢（放熱板３が下側）のまま、グリス塗布を実施するので、パワーモジュール２の治具の着脱や反転といった無駄な作業を廃止できるため、パワーモジュール２の組み付け工程を効率化することができる。
【００３４】
つまり、本発明における放熱グリス塗布方法及びその装置によりＨＶ車用パワーモジュール２の組立工程において、放熱グリス４塗布量（塗布膜厚）の安定化及び組立工程を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る放熱グリス塗布装置の全体構成を示す模式図。
【図２】インバータケース内にパワーモジュールを載置した状態を示す模式図。
【図３】塗布機構部が放熱グリスを塗布する動作を示す模式図。
【図４】塗布機構部の別実施例を示す模式図であり、（ａ）は進行方向が順方向である場合を示す図、（ｂ）は進行方向が逆方向である場合を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１    放熱グリス塗布装置
２    パワーモジュール
３    放熱板
４    放熱グリス
５    塗布機構部
６    グリス転写ローラ
７    スキージ
８    グリス容器
９    マスク
９ａ  マスク開口部
１２  インバータケース
【図１】
2009178633.tif 000003
【図２】
2009178633.tif 000004
【図３】
2009178633.tif 000005
【図４】
2009178633.tif 000006