冷却装置
【課題】冷却装置の製作効率を高めるとともに放熱性能の低下を抑えることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】ヒートシンク２の天板９及び底板１０はそれぞれ金属材１６、１８と金属材１６及び金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１７、１９とからなるクラッド材で構成する。第１金属部材３及び第２金属部材７はそれぞれ第１層の金属材２２、２６とろう材２４、２８とからなるクラッド材及び第２層の金属材２３、２７とろう材２５、２９とからなるクラッド材を接着して構成する。金属基板５は金属材３０と金属材３０の下面に積層されるろう材３１とからなるクラッド材で構成する。第２絶縁部材８、第２金属部材７、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３、第１絶縁部材４及び金属基板５はこの順に積層され、加圧状態で加熱されることによって、一体接合されるため、冷却装置１の製作効率を高めることができる。
【解決手段】ヒートシンク２の天板９及び底板１０はそれぞれ金属材１６、１８と金属材１６及び金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１７、１９とからなるクラッド材で構成する。第１金属部材３及び第２金属部材７はそれぞれ第１層の金属材２２、２６とろう材２４、２８とからなるクラッド材及び第２層の金属材２３、２７とろう材２５、２９とからなるクラッド材を接着して構成する。金属基板５は金属材３０と金属材３０の下面に積層されるろう材３１とからなるクラッド材で構成する。第２絶縁部材８、第２金属部材７、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３、第１絶縁部材４及び金属基板５はこの順に積層され、加圧状態で加熱されることによって、一体接合されるため、冷却装置１の製作効率を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電子機器等の放熱を行なう冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車あるいは産業車両等の車載用に用いられる電子機器等の冷却装置は、放熱性を高めるために、半導体素子を搭載する配線用金属基板、絶縁用基板及び応力緩和のための金属層材にヒートシンクを積層した構成を有する。これらの各基板、金属層材及びヒートシンクは一般的に、はんだ付け及びろう付け等の手段を併用して接合されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、パワーモジュール用基板の表面に半導体チップを搭載し、パワーモジュール用基板の裏面にヒートシンクを接合したパワーモジュール（電子機器）が開示されている。パワーモジュール用基板は、窒化物系セラミックスからなるセラミックス基板の表面側にアルミニウムの単層により形成された回路層が積層されるとともに裏面側に純度の異なる２層のアルミニウムからなる放熱のための金属層が積層されることによって構成されている。
【０００４】
具体的には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔が回路層とセラミックス基板との間及びセラミックス基板と金属層との間に配置される。回路層、ろう材箔、セラミックス基板、ろう材箔及び金属層からなる積層体は真空雰囲気中において加圧、加熱され、ろう材箔の溶融により接合されてパワーモジュール用基板が製作される。パワーモジュール用基板を製作した後、半導体チップが回路層の表面にはんだ付けされ、ヒートシンクが金属層の裏面にはんだ付け接合又はろう付け接合されることにより、パワーモジュールが製作される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６５１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
はんだ付けにより接合する方法は、はんだ材が長期間にわたって温度変化を受けることにより劣化し、熱伝達が低下することが知られている。そのため、特許文献１では、ろう材箔を用いたろう付けによりパワーモジュール用基板を製作する方法が開示され、はんだ付けの問題点を解消している。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、パワーモジュール用基板の製作後、パワーモジュール用基板にヒートシンクを接合するには、ろう材箔よりも融点の低いはんだを用いて接合せざるを得ない。
この理由は、パワーモジュール用基板とヒートシンクとをろう材箔を用いて接合すると、パワーモジュール用基板の積層体を接合したろう材が再び溶融され、積層体にずれや変形が生じて所望の形態を得ることが難しいという問題があるからである。このため、パワーモジュール用基板とヒートシンクとの接合は、ろう付けよりも低温で接合できるはんだ付けが一般的に行なわれている。
【０００８】
この結果、特許文献１を含む従来の技術では、パワーモジュール用基板を製作した後、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合しなければならないため、冷却装置の製作効率が悪く、また、はんだ付けをするため長期間の使用により放熱性能が低下するという問題が生じている。
【０００９】
本願発明は、冷却装置の製作効率を高めるとともに放熱性能の低下を抑えることができる冷却装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１は、天板と底板との間にフィンを介在したヒートシンクと、前記天板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される第１金属部材と、前記第１金属部材上に積層される第１絶縁部材とからなる冷却装置であって、前記天板、前記底板及び前記第１金属部材は金属材とろう材とからなるクラッド材であり、前記フィンは前記天板および前記底板とろう付けされ、前記第１金属部材は前記天板とろう付けされ、前記第１絶縁部材は前記第１金属部材とろう付けされることを特徴とする。
【００１１】
請求項１によれば、半導体素子を搭載するための第１絶縁基板、第１金属層材及び冷却のためのヒートシンクを一括してろう付け接合することができ、冷却装置の製作効率を大幅に高めることができるとともに長期間の使用による放熱性能の劣化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２では、前記第１金属部材の前記ろう材は前記金属材の上面及び下面に積層され、前記天板のろう材及び前記底板のろう材は前記金属材の前記フィンと対向する面に積層されることを特徴とする。請求項２によれば、請求項１と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３では、前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される前記第１金属部材と同じ構成のクラッド材からなる第２金属部材と、前記第２金属部材に積層される前記第１絶縁部材と同じ構成のクラッド材からなる第２絶縁部材とを有することを特徴とする。請求項３によれば、ヒートシンクとヒートシンクの上下に積層される第１、第２金属部材及び第１、第２絶縁部材とを一括してろう付け接合することができ、請求項１と同様の作用効果を有するとともにヒートシンク上下の応力に対するバランスを取ることができ、熱サイクルにおける反りに対する抑制効果をより高めることができる。また、第２絶縁部材の下面側に発熱素子を備えることが可能となり、小型化された電子機器を効率よく製作することができる。
【００１４】
請求項４では、前記第１絶縁部材上に発熱素子が実装可能な金属基板を積層し、前記金属基板は金属材と該金属材の前記第１絶縁部材と対向する面に積層されたろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする。請求項４によれば、発熱素子を実装する金属基板を含め一括してろう付け接合することができるため、発熱素子を実装するのみで電子機器を簡単に製作することができる。
【００１５】
請求項５では、前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面にアルミニウムめっき鋼板からなる金属板材を積層し、前記底板は金属材と該金属材の上面及び下面に積層されるろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする。請求項５によれば、ヒートシンクとヒートシンクの上下に積層される第１金属部材、第１絶縁部材及びアルミニウムめっき鋼板を一括してろう付け接合することができ、請求項１と同様の作用効果を有するとともにヒートシンク上下の応力に対するバランスを取ることができ、熱サイクルにおける反りに対する抑制効果を高めることができる。
【００１６】
請求項６では、前記第１絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする。請求項６によれば、半導体素子をモジュール化しているため、半導体素子の実装が容易となり、半導体モジュールの取り付け作業も簡単になる。
【００１７】
請求項７では、前記第２絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする。請求項７によれば、ヒートシンクの上面側及び下面側の構造を同一にすることができ、小型化された電子機器の製作を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明は、冷却装置の製作効率を高めることができるとともに放熱性能の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図２】第２の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図３】第３の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図４】第４の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１に基づき説明する。なお、本願明細書においては、便宜上、図１の上方を上面、下方を下面として説明し、左右方向を側方として説明する。
【００２１】
図１において、冷却装置１はヒートシンク２の上面側に第１金属部材３、第１絶縁部材４、金属基板５が積層され、ヒートシンク２の下面側に第２金属部材７及び第２絶縁部材８が積層された構成であり、金属基板５に発熱素子としての半導体素子６が実装されている。
【００２２】
ヒートシンク２は、所定の空間を開けた天板９と底板１０との間にフィン１１を配置してフィン１１の間に冷媒流路１２を形成している。天板９及び底板１０の外周縁部には側板１３が設けられる。側板１３には、給水パイプ１４と排水パイプ１５が接続されている。ヒートシンク２を構成する天板９、底板１０、フィン１１、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５はアルミニウムを主成分とする材料等の熱伝達性の高い金属材で構成されている。
【００２３】
天板９は、金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１７とからなるクラッド材で構成され、底板１０は、金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１９とからなるクラッド材で構成されている。天板９のろう材１７及び底板１０のろう材１９はフィン１１を接合するために用いられる。なお、ヒートシンク２においては、冷媒としての水が給水パイプ１４から冷媒流路１２に供給され、冷媒流路１２で温められた水は排水パイプ１５からラジエター２０に送られて放熱され、ポンプ２１によって給水パイプ１４から再び冷媒流路１２に供給される。
【００２４】
第１金属部材３は、例えば複数の孔を有するアルミプレートで形成された第１層の金属材２２と、第１層の金属材２２のヒートシンク２の天板９と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２４とからなるクラッド材、及びアルミプレートで形成された第２層の金属材２３と、第２層の金属材２３の第１絶縁部材４と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２５とからなるクラッド材がろう材あるいは他の手段により接着され、一体化された構成を有する。
【００２５】
第２金属部材７は、第１金属部材３と同様に、例えば複数の孔を有するアルミプレートで形成される第１層の金属材２６と、第１層の金属材２６のヒートシンク２の底板１０と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２８とからなるクラッド材、及びアルミプレートで形成された第２層の金属材２７と、第２層の金属材２７の第２絶縁部材８と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２９とからなるクラッド材がろう材あるいは他の手段により接着され、一体化された構成を有する。
【００２６】
第１絶縁部材４及び第２絶縁部材８は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化物系のセラミックスあるいはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の酸化物系のセラミックスで構成されている。
金属基板５はアルミニウムからなる金属材３０と、金属材３０の第１絶縁部材４と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３１とからなるクラッド材で構成されている。金属基板５の第１絶縁部材４と対向する面と反対側の面（上面）には、半導体素子６が搭載され、金属基板５及び半導体素子６をはんだ付け及びボンディングワイヤ（図示せず）等によって接続することにより電子回路が構成される。
【００２７】
ヒートシンク２の天板９、底板１０、第１金属部材３、第２金属部材７及び金属基板５におけるクラッド材の構成は圧延による圧着、めっきあるいは印刷等の公知の方法を用いて製造することができる。また、本実施形態の場合、ろう材は同一の組成を有するものを使用しているが、ろう材の溶融温度の差が小さければ異なる組成のものを使用しても構わない。
【００２８】
以上の構成を有する冷却装置１は次のようにして製作される。図示しない製作台上に、第２絶縁部材８、第２金属部材７の第２層の金属材２７と第１層の金属材２６、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３の第１層の金属材２２と第２層の金属材２３、第１絶縁部材４及び金属基板５を順に積層する。この積層体を真空雰囲気中において積層方向に加圧するとともに加熱し、所定温度に達すると、各クラッド材を構成するろう材が溶融する。
【００２９】
このため、第１金属部材３はろう材２４によって天板９の上面にろう付けされるとともに、ろう材２５によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされ、金属基板５はろう材３１によって第１絶縁部材４の上面にろう付けされる。また、第２金属部材７はろう材２８によって底板１０の下面にろう付けされるとともに、ろう材２９によって第２絶縁部材８の上面にろう付けされる。さらに、フィン１１は上面を天板９の下面にろう材１７によってろう付けされるとともに下面を底板１０の上面にろう材１９によってろう付けされる。
【００３０】
従って、冷却装置１を構成するヒートシンク２、第１及び第２金属部材３、７、金属基板５及び第１、第２絶縁部材４、８の各部材は一括してろう付けすることができ、冷却装置１の製作工程を簡略化して製作効率を大幅に高めることができる。また、半導体素子６以外の各接合面は全てろう付けにより接合されるため、従来のはんだ付けを使用した場合に比べ、放熱性能の低下を抑えることができる。
【００３１】
なお、ヒートシンク２については、天板９、底板１０及びフィン１１を上記の方法で一括ろう付けした後、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５を適宜手段により接着してもよいし、天板９、底板１０、フィン１１、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５を一括ろう付けしてもよい。また、半導体素子６は上記の方法により一括ろう付けされた金属基板５の上面に実装される。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２に示す第２の実施形態は、第１の実施形態における第１、第２金属部材３、７の構成及び第１絶縁部材４上に搭載される部材の構成を変更したもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３３】
第２の実施形態における冷却装置３２は、天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４、半導体モジュール３５を順に積層し、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に第２金属部材３４、第２絶縁部材８を順に積層した構成である。
【００３４】
第１金属部材３３は、アルミニウムからなる金属材３６と、金属材３６のヒートシンク２の天板９と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３７と、金属材３６の第１絶縁部材４と対向する面（上面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３８とからなるクラッド材で構成されている。第２金属部材３４は、第１金属部材３３と同一の構成を有し、アルミニウムからなる金属材３９と、金属材３９のヒートシンク２の底板１０と対向する面（上面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材４０と、金属材３９の第２絶縁部材８と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材４１とからなるクラッド材で構成されている。半導体モジュール３５は基板上に半導体素子を実装して構成された絶縁型又は非絶縁型のモジュールである。
【００３５】
第２の実施形態の冷却装置３２は、次のようにして製作される。図示しない製作台上に、第２絶縁部材８、第２金属部材３４、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３３及び第１絶縁部材４を順に積層した状態で第１の実施形態と同様に加圧状態で加熱し、各クラッド材のろう材を溶融する。このため、第１金属部材３３はろう材３７によって天板９の上面にろう付けされ、ろう材３８によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされる。第２金属部材３４はろう材４０によって底板１０の下面にろう付けされ、ろう材４１によって第２絶縁部材８の上面にろう付けされる。フィン１１の上面及び下面はそれぞれ第１の実施形態と同様に、ろう材１７によって天板９の下面にろう付けされるとともにろう材１９によって底板１０の上面にろう付けされる。
【００３６】
第２の実施形態においても、ヒートシンク２の天板９、底板１０、第１金属部材３３及び第２金属部材３４が金属材とろう材からなるクラッド材によって構成されているため、一括してろう付けすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、一括ろう付けした後、第１絶縁部材４上に半導体モジュール３５をねじ止め等の手段によって接合することができ、組み付け作業が容易となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図３に示す第３の実施形態は、第２の実施形態における第２金属部材３４及び第２絶縁部材８の構成を変更したもので、第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３８】
第３の実施形態における冷却装置４２は天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４及び半導体モジュール３５を順に積層し、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に金属板材４３を積層した構成である。金属板材４３は鋼材４４にアルミニウム材のめっき層４５を施したアルミニウムめっき鋼板により構成されている。また、底板１０は金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１９及び４６とからなるクラッド材で構成されている。
【００３９】
第３の実施形態の冷却装置４２は、次のようにして製作される。図示しない製作台上に、金属板材４３、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３３及び第１絶縁部材４を順に積層した状態で第１および第２の実施形態と同様に加圧状態で加熱し、各クラッド材のろう材を溶融する。
このため、第１金属部材３３はろう材３７によって天板９のフィン１１と接する面と反対側の面にろう付けされ、ろう材３８によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされる。金属板材４３は底板１０のろう材４６によって底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面にろう付けされる。フィン１１の天板９と接する面及び底板１０と接する面はそれぞれ第２の実施形態と同様に、ろう材１７によって天板９にろう付けされるとともにろう材１９によって底板１０にろう付けされる。
【００４０】
第３の実施形態においても、第１金属部材３３、ヒートシンク２の天板９及び底板１０が金属材とろう材からなるクラッド材によって構成されているため、金属板材４３を含め、一括してろう付けすることができ、第１及び第２の実施形態と同様に冷却装置４２の製作効率を大幅に高めることができる。また、ヒートシンク２や各基板の反りを抑制するとともにろう付け接合のため、長期間にわたり放熱性能の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、第３の実施形態は、ヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１９とからなるクラッド材で構成し、金属板材４３をめっき層４５の底板１０と接触する面にろう材を積層したクラッド材で構成しても一括してろう付けすることが可能である。
【００４２】
（第４の実施形態）
図４に示す第４の実施形態は、第２の実施形態におけるヒートシンク２の構成を変更するとともに第２金属部材３４及び第２絶縁部材８を除いた構成で、第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
第４の実施形態における冷却装置４７はヒートシンク４８の天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４及び半導体モジュール３５を順に積層した構成である。ヒートシンク４８は所定の空間を開けた天板９と底板１０との間にフィン１１を配置してフィン１１の間に冷媒流路１２を形成している。天板９はアルミニウム材等の金属材１６と金属材１６のフィン１１と接する面に積層されるろう材１７とからなるクラッド材で構成され、底板１０はアルミニウム材等の金属材１８と金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１９とからなるクラッド材で構成されている。天板９及び底板１０の外周縁部には樹脂製の側板４９が設けられ、側板４９の一部に樹脂製の給水パイプ５０と樹脂製の排水パイプ５１が接続されている。また、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に樹脂製の補助板５２が取り付けられている。
【００４４】
ヒートシンク２の冷媒流路１２を形成する側板４９、給水パイプ５０及び排水パイプ５１は、図面上単純化して示しているが、実際には複雑な形状を有しているため、金属材では形成し難いという問題がある。第４の実施形態は、天板９、底板１０及びフィン１１を金属材で構成することにより良好な放熱性が得られ、側板４９、補助板５２、給水パイプ５０及び排水パイプ５１を樹脂製とすることにより複雑な形状でも容易に形成することができる。
【００４５】
なお、第４の実施形態は補助板５２を無くすことができる。補助板５２を無くした実施形態では、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に、第１の実施形態に示した第２金属部材７及び第２絶縁部材８、第２の実施形態に示した第２金属部材３４及び第２絶縁部材８、第３の実施形態に示した金属板材４３等を選択して積層することができ、各実施形態の効果に加え、ヒートシンクを容易に形成することができるという効果を得ることができる。
【００４６】
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００４７】
（１）第１の実施形態において、第１金属部材３は第１層の金属材２２又は第２層の金属材２３のいずれか一方の金属材を図１の上面及び下面の両面に積層されるろう材とのクラッド材で構成し、他方の金属材を前記一方の金属材と反対側の面に積層されるろう材とのクラッド材で構成しても良い。同様に、第２金属部材７は第１層の金属材２６又は第２層の金属材２７のいずれか一方の金属材を図１の上面及び下面の両面に積層されるろう材とのクラッド材で構成し、他方の金属材を前記一方の金属材と反対側の面に積層されるろう材とのクラッド材で構成しても良い。
【００４８】
（２）第１の実施形態は、第１金属部材３を、第１層の金属材２２に、第２層の金属材２３と、第２層の金属材２３の第１絶縁部材４と対向する面に積層されるろう材２５とからなるクラッド材を接合した構成にするとともにヒートシンク２の天板９を金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面と反対側の面及びフィン１１と接する面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。また、第２金属部材７を、第１層の金属材２６に、第２層の金属材２７と、第２層の金属材２７の第２絶縁部材８と対向する面に積層されるろう材２９とからなるクラッド材を接合した構成にするとともにヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成してもろう材による一括接合を行なうことができる。さらに、前記両者の構成を組み合わせて実施することも可能である。
【００４９】
（３）第２の実施形態において、第１金属部材３３を金属材３６と、金属材３６の天板９と接する面と反対側の面に積層されるろう材とからなるクラッド材で構成するとともにヒートシンク２の天板９を金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面と反対側の面及びフィン１１と接する面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。また、第２金属部材３４を金属材３９と、金属材３９の底板１０と接する面と反対側の面に積層されるろう材とからなるクラッド材で構成するとともにヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。さらに、前記両者の構成を組み合わせて実施することも可能である。
【００５０】
（４）第１及び第２の実施形態はヒートシンク２の下方に設けられる第２金属部材７及び３４、第２絶縁部材８を除いた構成でもよい。
（５）ヒートシンク２は水冷式に限らず空冷式にて構成することも可能である。
（６）第１及び第２の実施形態における第１金属部材３及び３３の金属材、第２金属部材７及び３４の金属材、金属基板５の金属材はいずれもアルミニウム材を使用しているが、銅材あるいは他の熱伝達性の良い金属材を使用することもできる。この場合のろう材は、銅材あるいは他の金属材の接合に合う銅ろうや銀ろう等他のろう材を適宜選択して使用してもよい。
（７）第１の実施形態において半導体素子６で示した発熱素子は、抵抗あるいはコンデンサー等の素子でもよい。
（８）本願発明による冷却装置を備えた電子機器は、車載用に限らず、民生機器用や比較的小型の機器において実施することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１、３２、４２、４７ 冷却装置
２、４８ ヒートシンク
３、３３ 第１金属部材
４ 第１絶縁部材
５ 金属基板
６ 半導体素子
７、３４ 第２金属部材
８ 第２絶縁部材
９ 天板
１０ 底板
１１ フィン
１３、４９ 側板
１４、５０ 給水パイプ
１５、５１ 排水パイプ
１６、１８、３０、３６、３９ 金属材
１７、１９、２４、２５、２８、２９、３１、３７、３８、４０、４１、４６ ろう材
２０ ラジエター
２１ ポンプ
２２、２６ 第１層の金属材
２３、２７ 第２層の金属材
３５ 半導体モジュール
４３ 金属板材
４４ 鋼材
４５ めっき層
５２ 補助板
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電子機器等の放熱を行なう冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車あるいは産業車両等の車載用に用いられる電子機器等の冷却装置は、放熱性を高めるために、半導体素子を搭載する配線用金属基板、絶縁用基板及び応力緩和のための金属層材にヒートシンクを積層した構成を有する。これらの各基板、金属層材及びヒートシンクは一般的に、はんだ付け及びろう付け等の手段を併用して接合されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、パワーモジュール用基板の表面に半導体チップを搭載し、パワーモジュール用基板の裏面にヒートシンクを接合したパワーモジュール（電子機器）が開示されている。パワーモジュール用基板は、窒化物系セラミックスからなるセラミックス基板の表面側にアルミニウムの単層により形成された回路層が積層されるとともに裏面側に純度の異なる２層のアルミニウムからなる放熱のための金属層が積層されることによって構成されている。
【０００４】
具体的には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔が回路層とセラミックス基板との間及びセラミックス基板と金属層との間に配置される。回路層、ろう材箔、セラミックス基板、ろう材箔及び金属層からなる積層体は真空雰囲気中において加圧、加熱され、ろう材箔の溶融により接合されてパワーモジュール用基板が製作される。パワーモジュール用基板を製作した後、半導体チップが回路層の表面にはんだ付けされ、ヒートシンクが金属層の裏面にはんだ付け接合又はろう付け接合されることにより、パワーモジュールが製作される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６５１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
はんだ付けにより接合する方法は、はんだ材が長期間にわたって温度変化を受けることにより劣化し、熱伝達が低下することが知られている。そのため、特許文献１では、ろう材箔を用いたろう付けによりパワーモジュール用基板を製作する方法が開示され、はんだ付けの問題点を解消している。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、パワーモジュール用基板の製作後、パワーモジュール用基板にヒートシンクを接合するには、ろう材箔よりも融点の低いはんだを用いて接合せざるを得ない。
この理由は、パワーモジュール用基板とヒートシンクとをろう材箔を用いて接合すると、パワーモジュール用基板の積層体を接合したろう材が再び溶融され、積層体にずれや変形が生じて所望の形態を得ることが難しいという問題があるからである。このため、パワーモジュール用基板とヒートシンクとの接合は、ろう付けよりも低温で接合できるはんだ付けが一般的に行なわれている。
【０００８】
この結果、特許文献１を含む従来の技術では、パワーモジュール用基板を製作した後、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合しなければならないため、冷却装置の製作効率が悪く、また、はんだ付けをするため長期間の使用により放熱性能が低下するという問題が生じている。
【０００９】
本願発明は、冷却装置の製作効率を高めるとともに放熱性能の低下を抑えることができる冷却装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１は、天板と底板との間にフィンを介在したヒートシンクと、前記天板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される第１金属部材と、前記第１金属部材上に積層される第１絶縁部材とからなる冷却装置であって、前記天板、前記底板及び前記第１金属部材は金属材とろう材とからなるクラッド材であり、前記フィンは前記天板および前記底板とろう付けされ、前記第１金属部材は前記天板とろう付けされ、前記第１絶縁部材は前記第１金属部材とろう付けされることを特徴とする。
【００１１】
請求項１によれば、半導体素子を搭載するための第１絶縁基板、第１金属層材及び冷却のためのヒートシンクを一括してろう付け接合することができ、冷却装置の製作効率を大幅に高めることができるとともに長期間の使用による放熱性能の劣化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２では、前記第１金属部材の前記ろう材は前記金属材の上面及び下面に積層され、前記天板のろう材及び前記底板のろう材は前記金属材の前記フィンと対向する面に積層されることを特徴とする。請求項２によれば、請求項１と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３では、前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される前記第１金属部材と同じ構成のクラッド材からなる第２金属部材と、前記第２金属部材に積層される前記第１絶縁部材と同じ構成のクラッド材からなる第２絶縁部材とを有することを特徴とする。請求項３によれば、ヒートシンクとヒートシンクの上下に積層される第１、第２金属部材及び第１、第２絶縁部材とを一括してろう付け接合することができ、請求項１と同様の作用効果を有するとともにヒートシンク上下の応力に対するバランスを取ることができ、熱サイクルにおける反りに対する抑制効果をより高めることができる。また、第２絶縁部材の下面側に発熱素子を備えることが可能となり、小型化された電子機器を効率よく製作することができる。
【００１４】
請求項４では、前記第１絶縁部材上に発熱素子が実装可能な金属基板を積層し、前記金属基板は金属材と該金属材の前記第１絶縁部材と対向する面に積層されたろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする。請求項４によれば、発熱素子を実装する金属基板を含め一括してろう付け接合することができるため、発熱素子を実装するのみで電子機器を簡単に製作することができる。
【００１５】
請求項５では、前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面にアルミニウムめっき鋼板からなる金属板材を積層し、前記底板は金属材と該金属材の上面及び下面に積層されるろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする。請求項５によれば、ヒートシンクとヒートシンクの上下に積層される第１金属部材、第１絶縁部材及びアルミニウムめっき鋼板を一括してろう付け接合することができ、請求項１と同様の作用効果を有するとともにヒートシンク上下の応力に対するバランスを取ることができ、熱サイクルにおける反りに対する抑制効果を高めることができる。
【００１６】
請求項６では、前記第１絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする。請求項６によれば、半導体素子をモジュール化しているため、半導体素子の実装が容易となり、半導体モジュールの取り付け作業も簡単になる。
【００１７】
請求項７では、前記第２絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする。請求項７によれば、ヒートシンクの上面側及び下面側の構造を同一にすることができ、小型化された電子機器の製作を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明は、冷却装置の製作効率を高めることができるとともに放熱性能の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図２】第２の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図３】第３の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【図４】第４の実施形態における電子機器の冷却装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１に基づき説明する。なお、本願明細書においては、便宜上、図１の上方を上面、下方を下面として説明し、左右方向を側方として説明する。
【００２１】
図１において、冷却装置１はヒートシンク２の上面側に第１金属部材３、第１絶縁部材４、金属基板５が積層され、ヒートシンク２の下面側に第２金属部材７及び第２絶縁部材８が積層された構成であり、金属基板５に発熱素子としての半導体素子６が実装されている。
【００２２】
ヒートシンク２は、所定の空間を開けた天板９と底板１０との間にフィン１１を配置してフィン１１の間に冷媒流路１２を形成している。天板９及び底板１０の外周縁部には側板１３が設けられる。側板１３には、給水パイプ１４と排水パイプ１５が接続されている。ヒートシンク２を構成する天板９、底板１０、フィン１１、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５はアルミニウムを主成分とする材料等の熱伝達性の高い金属材で構成されている。
【００２３】
天板９は、金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１７とからなるクラッド材で構成され、底板１０は、金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１９とからなるクラッド材で構成されている。天板９のろう材１７及び底板１０のろう材１９はフィン１１を接合するために用いられる。なお、ヒートシンク２においては、冷媒としての水が給水パイプ１４から冷媒流路１２に供給され、冷媒流路１２で温められた水は排水パイプ１５からラジエター２０に送られて放熱され、ポンプ２１によって給水パイプ１４から再び冷媒流路１２に供給される。
【００２４】
第１金属部材３は、例えば複数の孔を有するアルミプレートで形成された第１層の金属材２２と、第１層の金属材２２のヒートシンク２の天板９と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２４とからなるクラッド材、及びアルミプレートで形成された第２層の金属材２３と、第２層の金属材２３の第１絶縁部材４と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２５とからなるクラッド材がろう材あるいは他の手段により接着され、一体化された構成を有する。
【００２５】
第２金属部材７は、第１金属部材３と同様に、例えば複数の孔を有するアルミプレートで形成される第１層の金属材２６と、第１層の金属材２６のヒートシンク２の底板１０と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２８とからなるクラッド材、及びアルミプレートで形成された第２層の金属材２７と、第２層の金属材２７の第２絶縁部材８と対向する面に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材２９とからなるクラッド材がろう材あるいは他の手段により接着され、一体化された構成を有する。
【００２６】
第１絶縁部材４及び第２絶縁部材８は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化物系のセラミックスあるいはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の酸化物系のセラミックスで構成されている。
金属基板５はアルミニウムからなる金属材３０と、金属材３０の第１絶縁部材４と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３１とからなるクラッド材で構成されている。金属基板５の第１絶縁部材４と対向する面と反対側の面（上面）には、半導体素子６が搭載され、金属基板５及び半導体素子６をはんだ付け及びボンディングワイヤ（図示せず）等によって接続することにより電子回路が構成される。
【００２７】
ヒートシンク２の天板９、底板１０、第１金属部材３、第２金属部材７及び金属基板５におけるクラッド材の構成は圧延による圧着、めっきあるいは印刷等の公知の方法を用いて製造することができる。また、本実施形態の場合、ろう材は同一の組成を有するものを使用しているが、ろう材の溶融温度の差が小さければ異なる組成のものを使用しても構わない。
【００２８】
以上の構成を有する冷却装置１は次のようにして製作される。図示しない製作台上に、第２絶縁部材８、第２金属部材７の第２層の金属材２７と第１層の金属材２６、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３の第１層の金属材２２と第２層の金属材２３、第１絶縁部材４及び金属基板５を順に積層する。この積層体を真空雰囲気中において積層方向に加圧するとともに加熱し、所定温度に達すると、各クラッド材を構成するろう材が溶融する。
【００２９】
このため、第１金属部材３はろう材２４によって天板９の上面にろう付けされるとともに、ろう材２５によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされ、金属基板５はろう材３１によって第１絶縁部材４の上面にろう付けされる。また、第２金属部材７はろう材２８によって底板１０の下面にろう付けされるとともに、ろう材２９によって第２絶縁部材８の上面にろう付けされる。さらに、フィン１１は上面を天板９の下面にろう材１７によってろう付けされるとともに下面を底板１０の上面にろう材１９によってろう付けされる。
【００３０】
従って、冷却装置１を構成するヒートシンク２、第１及び第２金属部材３、７、金属基板５及び第１、第２絶縁部材４、８の各部材は一括してろう付けすることができ、冷却装置１の製作工程を簡略化して製作効率を大幅に高めることができる。また、半導体素子６以外の各接合面は全てろう付けにより接合されるため、従来のはんだ付けを使用した場合に比べ、放熱性能の低下を抑えることができる。
【００３１】
なお、ヒートシンク２については、天板９、底板１０及びフィン１１を上記の方法で一括ろう付けした後、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５を適宜手段により接着してもよいし、天板９、底板１０、フィン１１、側板１３、給水パイプ１４及び排水パイプ１５を一括ろう付けしてもよい。また、半導体素子６は上記の方法により一括ろう付けされた金属基板５の上面に実装される。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２に示す第２の実施形態は、第１の実施形態における第１、第２金属部材３、７の構成及び第１絶縁部材４上に搭載される部材の構成を変更したもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３３】
第２の実施形態における冷却装置３２は、天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４、半導体モジュール３５を順に積層し、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に第２金属部材３４、第２絶縁部材８を順に積層した構成である。
【００３４】
第１金属部材３３は、アルミニウムからなる金属材３６と、金属材３６のヒートシンク２の天板９と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３７と、金属材３６の第１絶縁部材４と対向する面（上面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材３８とからなるクラッド材で構成されている。第２金属部材３４は、第１金属部材３３と同一の構成を有し、アルミニウムからなる金属材３９と、金属材３９のヒートシンク２の底板１０と対向する面（上面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材４０と、金属材３９の第２絶縁部材８と対向する面（下面）に積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材４１とからなるクラッド材で構成されている。半導体モジュール３５は基板上に半導体素子を実装して構成された絶縁型又は非絶縁型のモジュールである。
【００３５】
第２の実施形態の冷却装置３２は、次のようにして製作される。図示しない製作台上に、第２絶縁部材８、第２金属部材３４、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３３及び第１絶縁部材４を順に積層した状態で第１の実施形態と同様に加圧状態で加熱し、各クラッド材のろう材を溶融する。このため、第１金属部材３３はろう材３７によって天板９の上面にろう付けされ、ろう材３８によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされる。第２金属部材３４はろう材４０によって底板１０の下面にろう付けされ、ろう材４１によって第２絶縁部材８の上面にろう付けされる。フィン１１の上面及び下面はそれぞれ第１の実施形態と同様に、ろう材１７によって天板９の下面にろう付けされるとともにろう材１９によって底板１０の上面にろう付けされる。
【００３６】
第２の実施形態においても、ヒートシンク２の天板９、底板１０、第１金属部材３３及び第２金属部材３４が金属材とろう材からなるクラッド材によって構成されているため、一括してろう付けすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、一括ろう付けした後、第１絶縁部材４上に半導体モジュール３５をねじ止め等の手段によって接合することができ、組み付け作業が容易となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図３に示す第３の実施形態は、第２の実施形態における第２金属部材３４及び第２絶縁部材８の構成を変更したもので、第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３８】
第３の実施形態における冷却装置４２は天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４及び半導体モジュール３５を順に積層し、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に金属板材４３を積層した構成である。金属板材４３は鋼材４４にアルミニウム材のめっき層４５を施したアルミニウムめっき鋼板により構成されている。また、底板１０は金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）系のろう材１９及び４６とからなるクラッド材で構成されている。
【００３９】
第３の実施形態の冷却装置４２は、次のようにして製作される。図示しない製作台上に、金属板材４３、底板１０、フィン１１、天板９、第１金属部材３３及び第１絶縁部材４を順に積層した状態で第１および第２の実施形態と同様に加圧状態で加熱し、各クラッド材のろう材を溶融する。
このため、第１金属部材３３はろう材３７によって天板９のフィン１１と接する面と反対側の面にろう付けされ、ろう材３８によって第１絶縁部材４の下面にろう付けされる。金属板材４３は底板１０のろう材４６によって底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面にろう付けされる。フィン１１の天板９と接する面及び底板１０と接する面はそれぞれ第２の実施形態と同様に、ろう材１７によって天板９にろう付けされるとともにろう材１９によって底板１０にろう付けされる。
【００４０】
第３の実施形態においても、第１金属部材３３、ヒートシンク２の天板９及び底板１０が金属材とろう材からなるクラッド材によって構成されているため、金属板材４３を含め、一括してろう付けすることができ、第１及び第２の実施形態と同様に冷却装置４２の製作効率を大幅に高めることができる。また、ヒートシンク２や各基板の反りを抑制するとともにろう付け接合のため、長期間にわたり放熱性能の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、第３の実施形態は、ヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１９とからなるクラッド材で構成し、金属板材４３をめっき層４５の底板１０と接触する面にろう材を積層したクラッド材で構成しても一括してろう付けすることが可能である。
【００４２】
（第４の実施形態）
図４に示す第４の実施形態は、第２の実施形態におけるヒートシンク２の構成を変更するとともに第２金属部材３４及び第２絶縁部材８を除いた構成で、第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
第４の実施形態における冷却装置４７はヒートシンク４８の天板９のフィン１１と接する面と反対側の面に第１金属部材３３、第１絶縁部材４及び半導体モジュール３５を順に積層した構成である。ヒートシンク４８は所定の空間を開けた天板９と底板１０との間にフィン１１を配置してフィン１１の間に冷媒流路１２を形成している。天板９はアルミニウム材等の金属材１６と金属材１６のフィン１１と接する面に積層されるろう材１７とからなるクラッド材で構成され、底板１０はアルミニウム材等の金属材１８と金属材１８のフィン１１と接する面に積層されるろう材１９とからなるクラッド材で構成されている。天板９及び底板１０の外周縁部には樹脂製の側板４９が設けられ、側板４９の一部に樹脂製の給水パイプ５０と樹脂製の排水パイプ５１が接続されている。また、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に樹脂製の補助板５２が取り付けられている。
【００４４】
ヒートシンク２の冷媒流路１２を形成する側板４９、給水パイプ５０及び排水パイプ５１は、図面上単純化して示しているが、実際には複雑な形状を有しているため、金属材では形成し難いという問題がある。第４の実施形態は、天板９、底板１０及びフィン１１を金属材で構成することにより良好な放熱性が得られ、側板４９、補助板５２、給水パイプ５０及び排水パイプ５１を樹脂製とすることにより複雑な形状でも容易に形成することができる。
【００４５】
なお、第４の実施形態は補助板５２を無くすことができる。補助板５２を無くした実施形態では、底板１０のフィン１１と接する面と反対側の面に、第１の実施形態に示した第２金属部材７及び第２絶縁部材８、第２の実施形態に示した第２金属部材３４及び第２絶縁部材８、第３の実施形態に示した金属板材４３等を選択して積層することができ、各実施形態の効果に加え、ヒートシンクを容易に形成することができるという効果を得ることができる。
【００４６】
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００４７】
（１）第１の実施形態において、第１金属部材３は第１層の金属材２２又は第２層の金属材２３のいずれか一方の金属材を図１の上面及び下面の両面に積層されるろう材とのクラッド材で構成し、他方の金属材を前記一方の金属材と反対側の面に積層されるろう材とのクラッド材で構成しても良い。同様に、第２金属部材７は第１層の金属材２６又は第２層の金属材２７のいずれか一方の金属材を図１の上面及び下面の両面に積層されるろう材とのクラッド材で構成し、他方の金属材を前記一方の金属材と反対側の面に積層されるろう材とのクラッド材で構成しても良い。
【００４８】
（２）第１の実施形態は、第１金属部材３を、第１層の金属材２２に、第２層の金属材２３と、第２層の金属材２３の第１絶縁部材４と対向する面に積層されるろう材２５とからなるクラッド材を接合した構成にするとともにヒートシンク２の天板９を金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面と反対側の面及びフィン１１と接する面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。また、第２金属部材７を、第１層の金属材２６に、第２層の金属材２７と、第２層の金属材２７の第２絶縁部材８と対向する面に積層されるろう材２９とからなるクラッド材を接合した構成にするとともにヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成してもろう材による一括接合を行なうことができる。さらに、前記両者の構成を組み合わせて実施することも可能である。
【００４９】
（３）第２の実施形態において、第１金属部材３３を金属材３６と、金属材３６の天板９と接する面と反対側の面に積層されるろう材とからなるクラッド材で構成するとともにヒートシンク２の天板９を金属材１６と、金属材１６のフィン１１と接する面と反対側の面及びフィン１１と接する面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。また、第２金属部材３４を金属材３９と、金属材３９の底板１０と接する面と反対側の面に積層されるろう材とからなるクラッド材で構成するとともにヒートシンク２の底板１０を金属材１８と、金属材１８のフィン１１と接する面及びフィン１１と接する面と反対側の面にそれぞれ積層されるろう材とからなるクラッド材で構成しても、ろう材による一括接合を行なうことができる。さらに、前記両者の構成を組み合わせて実施することも可能である。
【００５０】
（４）第１及び第２の実施形態はヒートシンク２の下方に設けられる第２金属部材７及び３４、第２絶縁部材８を除いた構成でもよい。
（５）ヒートシンク２は水冷式に限らず空冷式にて構成することも可能である。
（６）第１及び第２の実施形態における第１金属部材３及び３３の金属材、第２金属部材７及び３４の金属材、金属基板５の金属材はいずれもアルミニウム材を使用しているが、銅材あるいは他の熱伝達性の良い金属材を使用することもできる。この場合のろう材は、銅材あるいは他の金属材の接合に合う銅ろうや銀ろう等他のろう材を適宜選択して使用してもよい。
（７）第１の実施形態において半導体素子６で示した発熱素子は、抵抗あるいはコンデンサー等の素子でもよい。
（８）本願発明による冷却装置を備えた電子機器は、車載用に限らず、民生機器用や比較的小型の機器において実施することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１、３２、４２、４７ 冷却装置
２、４８ ヒートシンク
３、３３ 第１金属部材
４ 第１絶縁部材
５ 金属基板
６ 半導体素子
７、３４ 第２金属部材
８ 第２絶縁部材
９ 天板
１０ 底板
１１ フィン
１３、４９ 側板
１４、５０ 給水パイプ
１５、５１ 排水パイプ
１６、１８、３０、３６、３９ 金属材
１７、１９、２４、２５、２８、２９、３１、３７、３８、４０、４１、４６ ろう材
２０ ラジエター
２１ ポンプ
２２、２６ 第１層の金属材
２３、２７ 第２層の金属材
３５ 半導体モジュール
４３ 金属板材
４４ 鋼材
４５ めっき層
５２ 補助板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板と底板との間にフィンを介在したヒートシンクと、前記天板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される第１金属部材と、前記第１金属部材上に積層される第１絶縁部材とからなる冷却装置であって、
前記天板、前記底板及び前記第１金属部材は金属材とろう材とからなるクラッド材であり、前記フィンは前記天板および前記底板とろう付けされ、前記第１金属部材は前記天板とろう付けされ、前記第１絶縁部材は前記第１金属部材とろう付けされることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第１金属部材の前記ろう材は前記金属材の上面及び下面に積層され、前記天板のろう材及び前記底板のろう材は前記金属材の前記フィンと対向する面に積層されることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される前記第１金属部材と同じ構成のクラッド材からなる第２金属部材と、前記第２金属部材に積層される前記第１絶縁部材と同じ構成のクラッド材からなる第２絶縁部材とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１絶縁部材上に発熱素子が実装可能な金属基板を積層し、前記金属基板は金属材と該金属材の前記第１絶縁部材と対向する面に積層されたろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面にアルミニウムめっき鋼板からなる金属板材を積層し、前記底板は金属材と該金属材の上面及び下面に積層されるろう材とからなるクラッド材であることを特徴する請求項１又は請求項２又は請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第１絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項１】
天板と底板との間にフィンを介在したヒートシンクと、前記天板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される第１金属部材と、前記第１金属部材上に積層される第１絶縁部材とからなる冷却装置であって、
前記天板、前記底板及び前記第１金属部材は金属材とろう材とからなるクラッド材であり、前記フィンは前記天板および前記底板とろう付けされ、前記第１金属部材は前記天板とろう付けされ、前記第１絶縁部材は前記第１金属部材とろう付けされることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第１金属部材の前記ろう材は前記金属材の上面及び下面に積層され、前記天板のろう材及び前記底板のろう材は前記金属材の前記フィンと対向する面に積層されることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面に積層される前記第１金属部材と同じ構成のクラッド材からなる第２金属部材と、前記第２金属部材に積層される前記第１絶縁部材と同じ構成のクラッド材からなる第２絶縁部材とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１絶縁部材上に発熱素子が実装可能な金属基板を積層し、前記金属基板は金属材と該金属材の前記第１絶縁部材と対向する面に積層されたろう材とからなるクラッド材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記底板の前記フィンと接する面と反対側の面にアルミニウムめっき鋼板からなる金属板材を積層し、前記底板は金属材と該金属材の上面及び下面に積層されるろう材とからなるクラッド材であることを特徴する請求項１又は請求項２又は請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第１絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第２絶縁部材上に半導体モジュールを固定したことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２１０８２２（Ｐ２０１１−２１０８２２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５１７５（Ｐ２０１０−７５１７５）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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