CN102439715B - 热交换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种包括具有良好的基于挤出成形的成形性并且抑制了翘曲(弯曲)的散热片部件、并且抑制了在散热片部件与框架之间的焊接部中产生空腔的热交换器及其制造方法。在热交换器(10)中，在形成外壳的框架(30)的内部配置有包括形成冷却剂的流道(25)的多个散热片的散热片部件(20)。散热片部件(20)是通过挤出成形而一体成形的散热片部件，并具有矩形平板形状的基部(21)、从基部(21)的表面(21b)突出的多个表面侧散热片(22)、以及从基部(21)的背面(21c)突出的多个背面侧散热片(23)。在该散热片部件(20)中，表面侧散热片(22)和背面侧散热片(23)中至少一者的顶端部被焊接到框架(30)，而不是基部(21)的表面(21b)和背面(21c)被焊接到框架30。

Description

热交换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及通过流经热交换器内部的冷却剂冷却半导体元件等发热体的热交换器及其制造方法。
背景技术
具有电力转换功能的转换器装置被用作混合动力汽车等的电源。转换器装置包括多个半导体元件作为开关元件。该转换器装置的半导体元件由于随着电力转换而发热从而需要被主动地冷却。
在此，作为冷却半导体元件等发热体的热交换器，已知例如通过在形成外壳的框架的内部平行地配置以直线状延伸的多个散热片来形成冷却剂的流道(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2007-335588号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，近年来，开发出在形成外壳的框架的内部配置有通过挤出成形而一体地成形的散热片部件的热交换器(参照图28)。在图28所示的热交换器510中，作为发热体的半导体元件71隔着绝缘板60被配置在框架530的第一框架部件531的外表面上。冷却剂(例如，水)流经形成于散热片部件520的散热片522之间的流道525。由此，半导体元件71所产生的热能够透过绝缘板60及第一框架部件531向散热片部件520的散热片522传递进行冷却。
散热片部件520包括平板形状的基部521、从基部521的背面521c(单面)突出的多个散热片522。这些散热片522具有在沿着挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向(在图28中，与纸面垂直的方向)上延伸的平板形状，并在与散热片延伸方向垂直的散热片排列方向(在图28中，左右方向)上空出间隙配置成一行。
在该散热片部件520中，例如，基部521的表面521b(未配置散热片522的面)全体被焊接(例如，钎焊)到框架530的第一框架部件531。但是，在这种焊接方法中，由于焊接面很大，所以焊接时产生的气体难以从焊接部排出到外部。因此，如图29所示，气体在焊接后还残留在焊接部580内，导致空腔581(空隙)的产生。由于该空腔581妨碍从第一框架部件531向散热片部件520的导热，因此可能不能获得充分的冷却性能。
另外，为了改善基于散热片部件的冷却性能，优选地增大散热片的突出高度。然而，如果像散热片部件520那样使散热片522的突出高度H增大，则用于成形散热片部件的挤出成形模具的强度可能下降(详细地，由于挤出成形模具的使散热片成形的部位变得细长，该部位的强度下降)。因此，挤出成形时挤出成形模具可能发生变形，散热片部件的成形性可能下降。另外，挤出成形时挤出成形模具还可能损坏。
另外，由于刚挤出成形后的散热片部件处于高温(例如，600℃程度)，因此通过冷却水等对其进行冷却。然而，在散热片部件520中，散热片522易于冷却，基部521难以冷却。如图30所示，散热片部件520可能因这种冷却难易度的差异而发生翘曲(弯曲)。
本发明是鉴于有关的现状而作出的，其目的是提供一种热交换器及其制造方法，所述热交换器包括具有良好的基于挤出成形的成形性且翘曲(弯曲)得到抑制的散热片部件，并且散热片部件与框架之间的焊接部中的空腔的产生得到抑制。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式是热交换器，所述热交换器在形成外壳的框架的内部配置有散热片部件，所述散热片部件包括形成冷却剂的流道的多个散热片，其中，所述散热片部件是通过挤出成形而一体地成形的散热片部件，并具有：矩形平板形状的基部；多个表面侧散热片，其中每个表面侧散热片是从所述基部的表面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个表面侧散热片在与所述散热片延伸方向垂直的散热片排列方向上空出间隙配置成一行；以及多个背面侧散热片，其中每个背面侧散热片是从所述基部的背面突出的所述散热片，并具有在所述散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个背面侧散热片在所述散热片排列方向上空出间隙配置成一行，所述表面侧散热片和所述背面侧散热片中的至少一者的顶端部被焊接在所述框架上，而不是所述基部的所述表面和所述背面被焊接在所述框架上。
在上述的热交换器中，使用具有矩形平板形状的基部、从基部的表面突出的多个表面侧散热片、以及从基部的背面突出的背面侧散热片的散热片部件，作为通过挤出成形而一体地成形的散热片部件。这样的散热片部件与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：通过使表面侧散热片和背面侧散热片从基部突出的突出高度的总和与散热片522的突出高度H相等(假设散热片的厚度相等)，一方面能够使散热片部件的冷却性能相同，另一方面能够使表面侧散热片和背面侧散热片的各自的突出高度比散热片522的突出高度H低。由此，能够缩短用于成形散热片部件的挤出成形模具的使散热片成形的部位的长度，从而能够提高挤出成形模具(详细地，是挤出成形模具中成形散热片的部位)的强度。因此，挤出成形时挤出成形模具的变形被抑制，散热片部件的成形性良好。
另外，与散热片部件520(参照图30)相比，能够抑制具有矩形平板形状的基部、从基部的表面突出的多个表面侧散热片、以及从基部的背面突出的背面侧散热片的散热片部件在挤出成形后进行冷却时产生翘曲(弯曲)。其原因如下：在上述的散热片部件中，在难以冷却的基部的两侧(表面侧和背面侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片和背面侧散热片)。由此，由于在基部的表面侧和背面侧上散热片部件的冷却难易度(冷却速度)的差异减小，所以能够抑制散热片部件的翘曲(弯曲)。因此，上述散热片部件是可防止发生翘曲(弯曲)的散热片部件。
另外，在上述的热交换器中，表面侧散热片和背面侧散热片中的至少一者的顶端部被焊接在框架上，而不是基部的表面和背面被焊接在框架上。由此，与基部521的表面521b全体被焊接(例如，钎焊)在框架530上的情况(参照图29)相比，能够使焊接面(焊接部)非常小。因此，当焊接(例如，钎焊)框架和散热片部件时，所产生的气体容易从焊接部中排出到外部，因此能够抑制在散热片部件和框架之间的焊接部中产生空腔(空隙)。因此，能够使从框架向散热片部件的导热良好。
另外，在热交换器510(参照图28)中，绝缘板60被焊接(例如，钎焊)在框架530的第一框架部件531的外表面上。框架530使用高导热性的材料(例如铝)形成，而绝缘板60使用具有电绝缘性的材料(例如氧化铝等的陶瓷)形成。因此，框架530(第一框架部件531)和绝缘板60的线膨胀率具有很大差异。因此，在焊接(例如，钎焊)框架和绝缘板时，框架和绝缘板被加热后进行冷却时，由于框架和绝缘板的收缩率(线膨胀率)的差异，可能发生翘曲(弯曲)。尤其是，在热交换器510(参照图28)中，框架530的第一框架部件531和散热片部件520的基部521通过焊接(例如，钎焊)成为一体，因此框架的焊接有绝缘板的部位的强度增大。由此，易于发生上述的翘曲(弯曲)。
相对于此，在上述的热交换器中，表面侧散热片和背面侧散热片中的至少一者的顶端部被焊接在框架上，而不是基部的表面和背面被焊接在框架上。由此，与热交换器510相比，框架的焊接有绝缘板的部位的强度降低，从而能够抑制上述的翘曲(弯曲)。
另外，在本申请中，焊接是指通过加热和熔化进行接合的方法，其包括使用钎料的钎焊、使用焊料的焊接、以及使母材(接合对象部件)熔化进行接合的方法等。
此外，上述的热交换器可以是下面的热交换器，其中，具有相同形状的多个所述散热片部件将散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，在所述散热片部件中，所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述表面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置。
然而，针对在形成外壳的框架的内部配置有包括形成冷却剂的流道的多个散热片的散热片部件的热交换器，调查流经散热片之间的冷却剂的速度分布后发现，越接近散热片，冷却剂的速度越慢。这是因为由于冷却剂的粘性的影响，使得冷却剂被散热片吸引的缘故。由此，在散热片附近，形成与其它的区域相比冷却剂的流动速度很慢或者冷却剂几乎不流动的区域(以下，也将该区域称作边界层)。一旦这种边界层形成，集热后的散热片仅与主要形成在散热片周边的边界层内的冷却剂进行热交换，而几乎不与流经边界层以外的区域的冷却剂进行热交换。其结果是，存在不能与流经热交换器的内部的冷却剂有效地进行热交换并且不能实现很好的冷却效果的问题。
相对于此，在上述的热交换器中，在散热片延伸方向上相邻的(在沿着散热片延伸方向延伸的流道的上游侧和下游侧上相邻)散热片部件的表面侧散热片以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的表面侧散热片在散热片排列方向上偏移。另外，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的背面侧散热片也以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的背面侧散热片也在散热片排列方向上偏移。
由此，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下流侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上流侧端面)发生碰撞，从而能够向被表面侧散热片或背面侧散热片分开的两条流道(例如，隔着表面侧散热片在散热片排列方向上相邻的两条流道)以及隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)上的流道分流。由此，使冷却剂的流动发生湍流，从而有效地抑制边界层的形成。由此，能够有效地利用流经热交换器的内部的冷却剂来实现很好的冷却效果。
另外，所述的热交换器可以是下面的热交换器，其中，具有相同形状的多个所述散热片部件使所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，在所述散热片部件中，所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，并且所述表面侧散热片和所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，并且多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上配置。
在上述的热交换器中，使用表面侧散热片和背面侧散热片以在散热片排列方向上错开散热片配置间隔的一半的方式配置的散热片部件，作为散热片部件。另外，以使基部的表面及背面的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向(散热片延伸方向)上配置这些散热片部件。由此，能够使在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的表面侧散热片和背面侧散热片以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。
由此，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下流侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上流侧端面)发生碰撞，从而能够向被表面侧散热片或背面侧散热片分开的两条流道(例如，隔着表面侧散热片在散热片排列方向上相邻的两条流道)以及隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)上的流道分流。由此，使冷却剂的流动发生湍流，从而有效地抑制边界层的形成。由此，能够有效地利用流经热交换器的内部的冷却剂来实现很好的冷却效果。
而且，在上述的散热片部件中，在相对于基部与表面侧散热片对称的位置上不存在背面侧散热片，并且在相对于基部与背面侧散热片对称的位置上也不存在表面侧散热片。因此，与使用在相对于基部与表面侧散热片对称的位置上存在着背面侧散热片的散热片部件的热交换器相比，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下游侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上游侧端面)发生了碰撞时，冷却剂容易在隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)的流道中分流。由此，通过促进冷却剂的湍流，能够更进一步地抑制边界层的形成。
另外，上述任一项的热交换器可以是下面的热交换器，其中，具有相同形状的多个所述散热片部件使所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，在所述散热片部件中，多个所述表面侧散热片具有相同的形状，多个所述背面侧散热片具有相同的形状，并且所述表面侧散热片的突出高度与所述背面侧散热片的突出高度不同，以使所述基部的表面及背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上配置多个所述散热片部件。
在上述的热交换器中，使用多个表面侧散热片彼此为相同的形状、多个背面侧散热片彼此为相同的形状、并且表面侧散热片的突出高度和背面侧散热片的突出高度不同的散热片部件，作为散热片部件。此外，以使基部的表面及背面的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向(散热片延伸方向)上配置这些散热片部件。由此，能够使在散热片延伸方向上相邻的散热片部件中的散热片部件的基部偏移(以使基部在与基部的表面垂直的方向上错开的方式进行配置)。因此，流经流道的冷却剂容易与位于下游侧的散热片部件的基部的上游侧端面发生碰撞，并且冷却剂容易向隔着基部位于表面侧和背面侧的两条流道分流。由此，能够促进冷却剂的湍流并抑制边界层的形成，因此，流经热交换器的内部的冷却剂能够被有效地利用，从而能够获得很好的冷却效果。
另外，上述任一项的热交换器可以是下面的热交换器，其中，所述散热片部件是所述表面侧散热片和所述背面侧散热片相对于所述基部对称的散热片部件。
在上述的热交换器中，使用表面侧散热片和背面侧散热片相对于基部对称的散热片部件，作为散热片部件。这样的散热片部件与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：通过使表面侧散热片和背面侧散热片从基部突出的突出高度的总和与散热片522的突出高度H相等(假设散热片的厚度相等)，一方面能够使基于散热片部件的冷却性能相同，另一方面能够使表面侧散热片和背面侧散热片的各自的突出高度为散热片522的突出高度H的一半。由此，由于用于成形散热片部件的挤出成形模具的使散热片成形的部位的长度可减小至一半，所以能够提高挤出成形模具(详细地，是挤出成形模具中成形散热片的部位)的强度。因此，挤出成形时挤出成形模具的变形得到抑制，并且散热片部件的成形性良好。
另外，能够防止上述的散热片部件被挤出成形后进行冷却时产生翘曲(弯曲)。其原因如下：在上述的散热片部件中，相同形状(相应地，冷却难易度相同)的表面侧散热片和背面侧散热片被配置在相对于基部对称的位置上。由此，由于在基部的表面侧和背面侧上散热片部件的冷却难易度相等，所以能够防止散热片部件的翘曲(弯曲)。因此，上述散热片部件是防止发生翘曲(弯曲)的散热片部件。
另外，上述任一项的热交换器可以是下面的热交换器，具有相同形状的多个所述散热片部件将所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，所述散热片部件是所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向所述散热片排列方向的同一侧倾斜突出的散热片部件，所述多个散热片部件彼此以所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向同一侧倾斜的朝向配置，所述基部的与所述散热片排列方向上的一个端面与所述框架的所述散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。
上述的热交换器是具有相同形状的多个散热片部件使散热片延伸方向彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向的冷却剂的流动方向上配置成一行的热交换器。在这样的热交换器中，有时需要多个散热片部件在冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行而不在散热片排列方向(与冷却剂的流动方向垂直的方向)上发生位置偏移。
相对于此，在上述的热交换器中，对于在沿着散热片延伸方向的冷却剂的流动方向上配置成一行的多个散热片部件，基部的散热片排列方向上的一个端面与框架的散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。由此，在冷却剂的流动方向上配置成一行的多个散热片部件沿着框架的一个侧壁的平坦的内壁面笔直地配置成一行。因此，多个散热片部件在冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行，而不在散热片排列方向(与冷却剂的流动方向垂直的方向)上发生位置偏移。
此外，对于多个散热片部件，使基部的散热片排列方向上的一个端面与框架的散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接的方法如下所述。对于配置在框架的内部的多个散热片部件，经由框架向基部的表面侧按压表面侧散热片的顶端部，并且经由框架向基部的背面侧按压背面侧散热片的顶端部。由此，通过使表面侧散热片及背面侧散热片压缩变形，能够施加使表面侧散热片和背面侧散热片的基端部(基部侧的部位、顶端部的相反侧的部位)向散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧移动的力。由此，通过使基部向散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧移动，能够使基部的散热片排列方向(详细地，是散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧)上的一个端面与框架的散热片排列方向(详细地，是散热片排列方向的与表面侧散热片和背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧)上的一个侧壁的平坦的内壁面相接。
本发明的其它方式是热交换器的制造方法，其中，所述热交换器在形成外壳的框架的内部配置有散热片部件，所述散热片部件包括形成冷却剂的流道的多个散热片，所述热交换器的制造方法具有：通过挤出成形而一体地成形所述散热片部件的挤出成形工序；将通过所述挤出成形工序成形的所述散热片部件配置到所述框架的内部的配置工序；焊接所述框架与配置在所述框架的内部的所述散热片部件的接合工序；其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形散热片部件，所述散热片部件具有：矩形平板形状的基部；多个表面侧散热片，其中每个表面侧散热片是从所述基部的表面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个表面侧散热片在与所述散热片延伸方向垂直的散热片排列方向上空出间隙配置成一行；以及多个背面侧散热片，其中每个背面侧散热片是从所述基部的背面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的所述散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个背面侧散热片在所述散热片排列方向上空出间隙配置成一行；所述接合工序将所述表面侧散热片和所述背面侧散热片中的至少一者的顶端部焊接到所述框架，而不将所述基部的所述表面和所述背面焊接到所述框架。
在上述的制造方法中，通过挤出成形散热片部件使其一体地成形，所述散热片部件具有平板形状的基部、从基部的表面突出的多个表面侧散热片、以及从基部的背面突出的背面侧散热片。挤出成形这种形态的散热片部件，与挤出成形散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)的情况相比，能够具有良好的成形性。其理由如前所述。此外，通过使散热片部件具有上述的形态，与散热片部件520(参照图30)相比，能够抑制在散热片部件被挤出成形进行冷却时产生翘曲(弯曲)。其理由如前所述。
此外，在上述的制造方法中，表面侧散热片及背面侧散热片中的至少一者的顶端部被焊接在框架上，而不是基部的表面及背面被焊接在框架上。由此，与基部521的表面521b全体被焊接(例如，钎焊)到框架530的情况(参照图29)相比，能够使焊接面(焊接部)非常小。因此，当焊接(例如，钎焊)框架和散热片部件时，所产生的气体容易从焊接部中排出到外部，因此能够抑制在散热片部件和框架之间的焊接部中产生空腔(空隙)。由此，能够使从框架向散热片部件的导热良好。
另外，通过将表面侧散热片及背面侧散热片中的至少一者的顶端部焊接到框架而不是将基部的表面及背面焊接到框架，如前所述，与热交换器510相比，能够降低框架的焊接有绝缘板的部位的强度。由此，能够抑制因框架和绝缘板的收缩率(线膨胀率)的差异产生的翘曲(弯曲)。
此外，作为接合工序中的焊接方法，例如，可列举出将框架和散热片部件钎焊在一起的方法、将框架和散热片部件焊接在一起的方法、以及通过使框架和散热片部件之间的接合部熔化进行接合的方法(激光焊接、电子束焊接、电阻焊接等)等。
另外，上述的热交换器的制造方法可以是下面的热交换器的制造方法，其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔和所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定的散热片部件，在所述配置工序中，将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，将在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述表面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，并且将在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置。
在上述的制造方法中，在散热片延伸方向上相邻的(在沿着散热片延伸方向延伸的流道的上游侧和下游侧上相邻)散热片部件的表面侧散热片以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的表面侧散热片在散热片排列方向上偏移。另外，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的背面侧散热片也以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的背面侧散热片也在散热片排列方向上偏移。
由此，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下游侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上游侧端面)发生碰撞，从而能够向被表面侧散热片或背面侧散热片分开的两条流道(例如，隔着表面侧散热片在散热片排列方向上相邻的两条流道)以及隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)上的流道分流。由此，使冷却剂的流动发生湍流，从而有效地抑制边界层的形成。由此，有效地利用了流经热交换器的内部的冷却剂，从而能够实现很好的冷却效果。
另外，所述的热交换器的制造方法可以是下面的热交换器的制造方法，其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形下述散热片部件，在所述散热片部件中，所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，并且所述表面侧散热片和所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，在所述配置工序中，将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向、并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，并且，将多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行。
在上述的制造方法中，通过挤出成形散热片部件使其一体地成形，所述散热片部件的表面侧散热片和背面侧散热片以在散热片排列方向上错开散热片配置间隔的一半的方式配置。另外，以使基部的表面及背面的朝向交替相反的方式将这些散热片部件在冷却剂的流动方向(散热片延伸方向)上笔直地配置成一行。由此，在散热片延伸方向上相邻的散热片部件的表面侧散热片和背面侧散热片能够以在散热片排列方向上错开该配置间隔的一半的方式配置。
由此，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下游侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上游侧端面)发生碰撞，从而能够向被表面侧散热片或背面侧散热片分开的两条流道(例如，隔着表面侧散热片在散热片排列方向上相邻的两条流道)以及隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)上的流道分流。由此，使冷却剂的流动发生湍流，从而有效地抑制边界层的形成。由此，能够有效地利用流经热交换器的内部的冷却剂来实现很好的冷却效果。
而且，在上述的散热片部件中，在相对于基部与表面侧散热片对称的位置上不存在背面侧散热片，并且在相对于基部与背面侧散热片对称的位置上也不存在表面侧散热片。因此，与使用在相对于基部与表面侧散热片对称的位置上存在着背面侧散热片的散热片部件的热交换器相比，流经流道(例如，散热片部件的表面侧的流道)的冷却剂与位于下游侧的散热片部件的上游侧端面(例如，表面侧散热片的上游侧端面)发生了碰撞时，冷却剂容易在隔着基部位于相反侧(例如，背面侧)的流道中分流。由此，通过促进冷却剂的湍流，能够更进一步地抑制边界层的形成。
另外，上述任一项的热交换器的制造方法可以是下面的热交换器的制造方法，其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形下述散热片部件，在所述散热片部件中，多个所述表面侧散热片具有相同的形状，多个所述背面侧散热片具有相同的形状，并且所述表面侧散热片的突出高度与所述背面侧散热片的突出高度不同，在所述配置工序中，将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，并且，将多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上排列。
在上述的制造方法中，通过挤出成形散热片部件使其一体地成形，在所述散热片部件中，多个表面侧散热片彼此为相同的形状、多个背面侧散热片彼此为相同的形状、并且表面侧散热片的突出高度和背面侧散热片的突出高度不同。此外，以使基部的表面及背面的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向(散热片延伸方向)上配置这些散热片部件。由此，能够使在散热片延伸方向上相邻的散热片部件中的散热片部件的基部偏移(以使基部在与基部的表面垂直的方向上错开的方式进行配置)。因此，流经流道的冷却剂容易与位于下游侧的散热片部件的基部的上游侧端面发生碰撞，并且冷却剂容易向隔着基部位于表面侧和背面侧的两条流道分流。由此，能够促进冷却剂的湍流并抑制边界层的形成，因此，流经热交换器的内部的冷却剂能够被有效地利用，从而能够获得很好的冷却效果。
另外，上述任一项的热交换器的制造方法可以是下面的热交换器的制造方法，其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述散热片部件和所述背面侧散热片关于所述基部对称的散热片部件。
在上述的制造方法中，通过挤出成形而一体地成形表面侧散热片和背面侧散热片相对于基部对称的散热片部件。这样的散热片部件与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其理由如前所述。
另外，能够防止在上述的散热片部件被挤出成形进行冷却时发生翘曲(弯曲)。其理由如前所述。
另外，上述任一项的热交换器的制造方法可以是下面的热交换器的制造方法，其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向所述散热片排列方向的同一侧倾斜地突出的散热片部件，在所述配置工序中，将具有相同形状的多个所述散热片部件使所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，并且，将所述多个散热片部件彼此以所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向同一侧倾斜的朝向配置在所述框架的内部，所述接合工序在下述状态下焊接所述框架和所述散热片部件：对于位于所述框架的内部的所述多个散热片部件，经由所述框架，向所述基部的所述表面侧按压所述表面侧散热片的所述顶端部，并经由所述框架向所述基部的所述背面侧按压所述背面侧散热片的所述顶端部，并且将所述基部的所述散热片排列方向上的一个端面与所述框架的所述散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。
在上述的制造方法中，在配置工序中，使具有相同形状的多个散热片部件使散热片延伸方向彼此朝向相同方向、并在沿着散热片延伸方向的冷却剂的流动方向上配置成一行。在这样的配置工序中，有时需要多个散热片部件在冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行而不在散热片排列方向(与冷却剂的流动方向垂直的方向)上发生位置偏移。
相对于此，在上述的制造方法中，通过挤出成形一体地成形表面侧散热片和背面侧散热片向散热片排列方向的同一侧倾斜地突出的散热片部件。并且，使这些散热片部件彼此在框架的内部配置成表面侧散热片及背面侧散热片向同一侧发生倾斜的朝向。之后，对于配置在框架的内部的多个散热片部件，经由框架向基部的表面侧按压表面侧散热片的顶端部，并且经由框架向基部的背面侧按压背面侧散热片的顶端部。
由此，通过使表面侧散热片及背面侧散热片压缩变形，能够施加使表面侧散热片和背面侧散热片的基端部(基部侧的部位、顶端部的相反侧的部位)向散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧移动的力。由此，通过使基部向散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧移动，能够使基部的与散热片排列方向(详细地，散热片排列方向的与表面侧散热片及背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧)上的一个端面与框架的散热片排列方向(详细地，散热片排列方向的与表面侧散热片和背面侧散热片发生倾斜的一侧相反的那侧)上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。
由此，在冷却剂的流动方向上配置成一行的多个散热片部件能够沿框架的一个侧壁的平坦的内壁面笔直地配置成一行。在上述的制造方法中，由于在该状态下将框架和散热片部件焊接在一起，因此能够制造出“多个散热片部件在冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行而不在散热片排列方向(与冷却剂的流动方向垂直的方向)上发生位置偏移的热交换器”。
附图说明
图1是实施例1涉及的热交换器的立体图；
图2是该热交换器的散热片部件的立体图；
图3是说明实施例1涉及的挤出成形工序的图；
图4是实施例1涉及的挤出成形模具的剖面图；
图5是说明实施例1涉及的挤出成形工序的图；
图6是说明实施例1涉及的配置工序及接合工序的图(剖面图)；
图7是说明实施例1涉及的接合工序的图，其相当于图6的M部放大图；
图8是实施例1涉及的半导体装置的立体图；
图9是实施例2涉及的热交换器的立体图；
图10是该热交换器的剖面图；
图11是说明该热交换器中的冷却剂(冷却水)的流动的图；
图12是实施例3涉及的热交换器的立体图；
图13是该热交换器的散热片部件的立体图；
图14是该热交换器的剖面图；
图15是说明该热交换器中的冷却剂(冷却水)的流动的图；
图16是说明实施例3涉及的挤出成形工序的图；
图17是实施例4涉及的热交换器的立体图；
图18是该热交换器的散热片部件的立体图；
图19是说明该热交换器中的冷却剂(冷却水)的流动的图；
图20是说明实施例4涉及的挤出成形工序的图；
图21是实施例5涉及的热交换器的立体图；
图22是该热交换器的散热片部件的正视图；
图23是该热交换器的剖面图；
图24是说明实施例5涉及的挤出成形工序的图；
图25是说明实施例5涉及的配置工序的图；
图26是说明实施例5涉及的配置工序的图；
图27是说明实施例5涉及的接合工序的图；
图28是与本发明不同的热交换器的剖面图；
图29是说明该热交换器中的空腔产生的图，其相当于图28的Q部放大图；
图30是示出该热交换器中的散热片部件的翘曲(弯曲)的情形的图。
具体实施方式
(实施例1)
下面，参照附图对本发明的实施例1进行说明。
本实施例1的热交换器10如图1所示包括形成外壳的框架30以及容纳在框架30内的散热片部件20。框架30和散热片部件20通过钎焊接合在一起。
此外，在图1中，A方向表示流经热交换器10的内部的冷却剂(例如，水)的流动方向。另外，C方向表示散热片部件20的散热片延伸方向，D方向是与散热片延伸方向C垂直的方向，并表示散热片部件20的散热片排列方向。此外，A方向是沿着C方向的方向。
散热片部件20由铝制成，并且如图2所示，包括呈矩形平板形状的基部21、从基部21的表面21b突出的多个(在本实施例1中，10个)表面侧散热片22、以及从基部21的背面21c突出的多个(在本实施例1中，10个)背面侧散热片23。该散热片部件20通过挤出成形而一体地成形。表面侧散热片22具有在沿着挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向C上延伸的矩形平板形状，并且在与散热片延伸方向C垂直的散热片排列方向D上以固定间隙配置成一行。背面侧散热片23也具有在散热片延伸方向C上延伸的矩形平板形状(与表面侧散热片22相同的形状)，并且在与散热片延伸方向C垂直的散热片排列方向D上以固定间隙配置成一行。
表面侧散热片22的配置间隔(间距)和背面侧散热片23的配置间隔(间距)设为相等的配置间隔P。另外，表面侧散热片22的厚度和背面侧散热片23的厚度设为相等的厚度W。在该散热片部件20中，在散热片排列方向D上相邻的表面侧散热片22之间、以及在散热片排列方向D上相邻的背面侧散热片23之间形成有冷却剂的流道25，冷却剂的流道25具有固定的宽度，并且向沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A导引冷却剂。
这样的散热片部件20与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：通过使表面侧散热片22和背面侧散热片23从基部21突出的突出高度的总和(H1+H2)与散热片522的突出高度H相等(假设散热片的厚度W相等)，一方面能够使基于散热片部件的冷却性能相同，另一方面能够使表面侧散热片22和背面侧散热片23各自的突出高度H1、H2低于散热片522的突出高度H。由此，能够提高用于成形散热片部件的挤出成形模具(详细地，挤出成形模具中成形散热片的部位)的强度，因此在挤出成形时挤出成形模具的变形被抑制，散热片部件的成形性良好。
而且，本实施例1的散热片部件20具有表面侧散热片22和背面侧散热片23相对于基部21对称(在图2中，上下对称)的形态。这样的散热片部件20与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：通过使表面侧散热片22和背面侧散热片23从基部21突出的突出高度的总和(H1+H2)与散热片522的突出高度H相等(假设散热片的厚度W相等)，一方面能够使基于散热片部件的冷却性能相同，另一方面能够使表面侧散热片22和背面侧散热片23各自的突出高度H1、H2为散热片522的突出高度H的一半。由此，能够提高用于成形散热片部件的挤出成形模具(详细地，挤出成形模具中成形散热片的部位)的强度，因此在挤出成形时挤出成形模具的变形被抑制，散热片部件的成形性良好。
另外，与散热片部件520(参照图30)相比，本实施例1的散热片部件20是抑制了翘曲(弯曲)的散热片部件。这是因为与散热片部件520(参照图30)相比，在散热片部件被挤出成形并被冷却时能够抑制翘曲的发生(弯曲)。其原因如下：在本实施例1的散热片部件20中，在难以冷却的基部21的两侧(表面21b侧和背面21c侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片22和背面侧散热片23)。由此，在基部21的表面21b侧和背面21c侧上散热片部件的冷却难易度(冷却速度)的差异减小，因此能够抑制散热片部件的翘曲(弯曲)。
具体地，在本实施例1中，散热片部件20具有表面侧散热片22和背面侧散热片23相对于基部21对称(在图2中，上下对称)的形态。即，将相同形状(从而冷却难易度相等)的表面侧散热片22和背面侧散热片23配置在相对于基部21对称的位置上。由此，在基部21的表面21b侧和背面21c侧上散热片部件的冷却难易度相等，因此能够防止散热片部件的翘曲(弯曲)。因此，本实施例1的散热片部件20构成防止了翘曲(弯曲)的散热片部件。
框架30具有呈矩形平板形状的铝制的第一框架部件31以及呈截面U形状的铝制的第二框架部件32(参照图1、图6)。第一框架部件31和第二框架部件32通过钎焊而接合。由此，框架30呈矩形筒状。在该框架30中，长边方向(与A方向一致的方向)的一端形成导入冷却剂的导入口30a，长边方向(与A方向一致的方向)的另一端形成排出冷却剂的排出口30b。
另外，在本实施例1的热交换器10中，散热片部件20在表面侧散热片22的顶端部22b被焊接(在本实施例1中为钎焊)到框架30的第一框架部件31(参照图7)。即，表面侧散热片22的顶端部22b被焊接(在本实施例1中为钎焊)到框架30，而不是基部21的表面21b及背面21c被焊接到框架30。
由此，与基部521的表面521b全体被焊接(例如，钎焊)到框架530的情况(参照图29)相比，能够使焊接面(焊接部80)非常小。因此，当焊接(例如，钎焊)框架30和散热片部件20时，所产生的气体81容易从焊接部80中排出到外部，因此能够抑制在散热片部件20和框架30之间的焊接部80中产生空腔(空隙)。从而，本实施例1的热交换器10构成抑制了在散热片部件20与框架30之间的焊接部80中产生空腔的热交换器。由此，能够使从框架30向散热片部件20的热传导良好。
本实施例1的热交换器10例如能够用于半导体元件的冷却中。具体地，例如如图8所示，通过热交换器10、配置在第一框架部件31的外表面31f的四个位置上的绝缘板60、以及配置在绝缘板60的表面上的半导体元件71～74构成半导体装置1。绝缘板60由具有电绝缘性的部件(例如，氧化铝等陶瓷)制成，并且呈矩形平板形状。四个绝缘板60以相等的间隙在第一框架部件31的长边方向(与A方向一致的方向)上排成一行。这些绝缘板60通过钎焊与第一框架部件31的外表面31f接合。半导体元件71～74被焊接在绝缘板60的表面上。
此外，绝缘板60和框架30(第一框架部件31)具有不同的线膨胀率。具体地，例如，当使用由氧化铝制成的绝缘板60时，该绝缘板的线膨胀率约为7×10-6/℃。另一方面，由铝制成的框架30(第一框架部件31)的线膨胀率约为23×10-6/℃。在该例中，框架30(第一框架部件31)的线膨胀率为绝缘板60的线膨胀率的3倍以上。
因此，当焊接(例如，钎焊)由氧化铝制成的绝缘板和由铝制成的框架(第一框架部件)时，在框架和绝缘板经加热后再被冷却时，由于框架和绝缘板的收缩率(线膨胀率)的差异，可能发生翘曲(弯曲)。具体地，在热交换器510(参照图28)中，框架530的第一框架部件531和散热片部件520的基部521通过焊接(例如，钎焊)成为一体，因此框架中焊接绝缘板的部位的强度增大。由此易于发生上述的翘曲(弯曲)。
相对于此，在本实施例1的热交换器10中，如前所述，表面侧散热片22的顶端部22b被焊接(在本实施例1中，为钎焊)到框架30，而不是基部21的表面21b和背面21c被焊接到框架30(参照图6)。由此，与热交换器510相比，框架中焊接绝缘板的部位的强度减小，因此能够抑制上述的翘曲(弯曲)。另外，图6是沿与A方向垂直的方向剖切热交换器10的剖面图。
在此，围绕半导体装置1(参照图8)说明本实施例1的热交换器10产生的冷却作用。半导体元件71～74随着使用而发热。这些热量经过绝缘板60传递到框架30(第一框架部件31)，进而传递到容纳在框架30内部的散热片部件20的表面侧散热片22和背面侧散热片23。
如图8中箭头所述，冷却剂(例如，水)经过导入口30a被连续导入到框架30的内部。被导入框架30内部的冷却剂在形成于在沿着散热片排列方向D的方向上相邻的表面侧散热片22之间、以及背面侧散热片23之间的流道25内向A方向(沿着散热片延伸方向C的方向)流动。
由此，散热片部件20的表面侧散热片22之间以及背面侧散热片23能够与流经流道25的冷却剂进行热交换。即，从半导体元件71～74向表面侧散热片22之间以及背面侧散热片23传递的热量能够被排放到流经流道25的冷却剂中。在流经流道25的同时吸收了表面侧散热片22之间的热量以及背面侧散热片23的热量的冷却剂经过排出口30b排出到框架30的外部。如此，能够对发热的半导体元件71～74适当地进行冷却。
接下来，对本实施例1涉及的热交换器10的制造方法进行说明。
首先，在挤出成形工序中，散热片部件20通过挤出成形而一体地成形。具体地，如图3所示，使用包括具有通孔51b的挤出成形模具51的挤出成形机50，挤压出通过加热软化的铝，并进行冷却，从而一体地成形出散热片部件20。由此，能够得到具有呈矩形平板形状的基部21、从基部21的表面21b突出的多个(在本实施例1中，10个)的表面侧散热片22、以及从基部21的背面21c突出的多个(在本实施例1中，10个)背面侧散热片23的散热片部件20。此外，如图4所示，挤出成形模具51的通孔51b具有与散热片部件20的剖面(沿与散热片延伸方向C垂直的方向剖切散热片部件20的剖面，参照图6)对应的形状。
挤出成形这种形态的散热片部件20，相比于挤出成形散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)的情况，能够使成形性良好。其原因如下：通过使表面侧散热片22和背面侧散热片23从基部21突出的突出高度的总和(H1+H2)与散热片522的突出高度H相等(假设散热片的厚度W相等)，一方面能够使基于散热片部件的冷却性能相同，另一方面能够使表面侧散热片22和背面侧散热片23的各自的突出高度H1、H2低于散热片522的突出高度H。具体地，在本实施例1中，通过散热片部件20具有表面侧散热片22和背面侧散热片23相对于基部21对称(在图2中，上下对称)的形态，能够使表面侧散热片22和背面侧散热片23各自的突出高度H1、H2为散热片522的突出高度H的一半。由此，能够使挤出成形模具51中成形散热片的部位51c的长度缩短(至散热片部件520的挤出成形模具的一半)，能够提高挤出成形模具51的强度。因此，在挤出成形时挤出成形模具51的变形得到抑制，散热片部件20的成形性良好。
另外，通过将散热片部件20形成为上述的形态，当挤压铝并进行冷却时，与散热片部件520(参照图30)相比能够抑制翘曲的发生(弯曲)(参照图5)。其原因如下：在本实施例1的散热片部件20中，在难以冷却的基部21的两侧(表面21b侧和背面21c侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片22和背面侧散热片23)。尤其在本实施例1中，散热片部件20具有表面侧散热片22和背面侧散热片23相对于基部21对称(在图2中，上下对称)的形态。即，将相同形状(从而冷却难易度相同)的表面侧散热片22和背面侧散热片23配置在相对于基部21对称的位置上。由此，在基部21的表面21b侧和背面21c侧上散热片部件的冷却难易度相同，因此如图5所示能够防止散热片部件20的翘曲(弯曲)。
另外，准备铝制的矩形平板形状的第一框架部件31以及铝制的剖面U形状的第二框架部件32。此外，通过冲压加工矩形平板形状的铝板，能够将第二框架部件32制造为U形状。
接下来，进入配置工序，如图6所示，将散热片部件20配置在由第一框架部件31和第二框架部件32构成的框架30的内部。具体地，将四个散热片部件20在第二框架部件32的底面32h上配置成一行。详细地，四个散热片部件20将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定间隙地被配置成一行(参照图1)。之后，以用第一框架部件31覆盖的方式将第一框架部件31配置在第二框架部件的上端面32d上(参照图6)。此时，表面侧散热片22的顶端部22b与第一框架部件31的内表面31h接触。第一框架部件31的内表面31h和第二框架部件的上端面32d上预先涂布有钎料(熔点600℃)。
之后，进入接合工序，将在配置工序中组合散热片部件20、第一框架部件31以及第二框架部件32而成的组合物(组合体)容纳在电炉(未图示)内。接下来，使电炉内的温度升至600℃，从而使钎料熔化。之后，从电炉内取出组合体进行冷却，使钎料硬化。由此，通过钎焊能够将散热片部件20、第一框架部件31以及第二框架部件32接合在一起。由此制成本实施例1的热交换器10。
但是，在本实施例1中，散热片部件20在表面侧散热片22的顶端部22b被焊接(在本实施例1中，为钎焊)到框架30的第一框架部件31(参照图6、图7)。即，表面侧散热片22的顶端部22b被焊接(在本实施例1中，为钎焊)到框架30，而不是基部21的表面21b及背面21c被焊接到框架30。
由此，与基部521的表面521b全体被焊接(例如，钎焊)到框架530的情况(参照图29)相比，能够使焊接面(焊接部80)非常小。因此，如图7所示，当焊接(例如，钎焊)框架30和散热片部件20时，所产生的气体81容易从焊接部80中排出到外部，因此能够抑制在散热片部件20和框架30之间的焊接部80中产生空腔(空隙)。因此，在本实施例1的热交换器10中，能够使从框架30向散热片部件20的热传导良好。
(实施例2)
接下来，参照附图对本发明的实施例2进行说明。
本实施例2的热交换器110(参照图9)与实施例1的热交换器10相比，散热片部件20的配置形态不同，其它方面相同。因此，在此，以与实施例1不同的方面为中心进行说明，并省略或简化对相同方面的说明。
在本实施例2的热交换器110中，与实施例1的热交换器10同样，四个散热片部件20将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定间隙被配置成一行(参照图9)。然而，与实施例1的热交换器10不同，在散热片延伸方向C(在图10中，上下方向)上相邻的散热片部件20在散热片排列方向D(在图10中，左右方向)错开配置(参照图9和图10)。图10是在第一框架部件31与散热片部件20的基部21之间的位置上沿冷却剂的流动方向A剖切热交换器110的剖面图。
详细地，在散热片延伸方向C上相邻(在沿散热片延伸方向C延伸的流道25的上游侧(在图10中，下侧)与下游侧(在图10中，上侧)相邻)的散热片部件20的表面侧散热片22以在散热片排列方向D(在图10中，左右方向)上错开其配置间隔P的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向C(在图10中，上下方向)上相邻的散热片部件20的表面侧散热片22在散热片排列方向D上偏移。同样地，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件20的背面侧散热片23也以在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置。换言之，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件20的背面侧散热片23也在散热片排列方向D上偏移。
此外，对于在形成外壳的框架的内部配置有包括形成冷却剂的流道的多个散热片的散热片部件的热交换器，调查了流经散热片之间的冷却剂的速度分布，结果显示出越接近散热片，冷却剂的速度就越慢的倾向。这是因为由于冷却剂粘性的影响而冷却剂被散热片吸引的缘故。在散热片附近形成与其他区域相比冷却剂的流动速度慢或者冷却剂几乎不流动的区域(以下，也称为边界层)。如果形成这种边界层，收集了热量的散热片仅与主要形成在散热片周缘的边界层内的冷却剂进行热交换，而几乎不与流经边界层以外的区域的冷却剂进行热交换。其结果是，存在与流经热交换器内部的冷却剂未有效地进行热交换、从而无法获得很好的冷却效果的问题。
相对于此，在本实施例2的热交换器110中，如上所述，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件20的表面侧散热片22以在散热片排列方向D(在图10中，左右方向)上错开其配置间隔P的一半的方式配置。同样地，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件20的背面侧散热片23也以在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置。
由此，如图10和图11中箭头所示，流经散热片部件20的基部21的表面21b侧的流道25的冷却剂与位于下游侧(在图10中，上侧)的散热片部件20的表面侧散热片22的上游侧端面22c发生碰撞，从而能够被分流到被表面侧散热片22分开的两条流道25b、25c(隔着表面侧散热片22而在散热片排列方向D上相邻的两条流道25b、25c)、以及隔着基部21位于背面21c侧上的流道25d、25e(参照图11)。由此，使冷却剂的流动发生湍流，能够有效地抑制边界层的形成。此外，对于流经散热片部件20的基部21的背面21b侧的流道25的冷却剂，也与流经基部21的表面21c侧的流道25的冷却剂同样地，使冷却剂的流动发生湍流，从而能够有效地抑制边界层的形成。由此，能够有效地利用流经热交换器110内部的冷却剂来实现很好的冷却效果。
接下来，对本实施例2涉及的热交换器110的制造方法进行说明。
首先，与实施例1同样地，在挤出成形工序中，通过挤出成形而一体地成形散热片部件20(参照图3)。另外，与实施例1同样地，准备铝制的矩形平板形状的第一框架部件31和铝制的剖面U形状的第二框架部件32。
接下来，进入配置工序，如图9和图10所示，将散热片部件20配置在由第一框架部件31和第二框架部件32构成的框架30的内部。具体地，将四个散热片部件20在第二框架部件32的底面32h上配置成一行。详细地，四个散热片部件20将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定间隙地被配置成一行(参照图9和图10)。
但是，在散热片延伸方向C(在图10中，上下方向)上相邻的散热片部件20在散热片排列方向D(在图10中，左右方向)上错开地配置(参照图9和图10)。详细地，在散热片延伸方向C上排列四个散热片部件20，使得在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件20的表面侧散热片22和背面侧散热片23在散热片排列方向D(在图10中，左右方向)上错开其配置间隔P的一半。之后，以用第一框架部件31覆盖的方式将第1框架部件31配置在第二框架部件的上端面32d上(参照图9)。此时，表面侧散热片22的顶端部22b与第一框架部件31的内表面31h接触。此外，第一框架部件31的内表面31h和第二框架部件的上端面32d上预先涂布有钎料(熔点600℃)。
之后，进入接合工序，与实施例1同样地，通过钎焊将散热片部件20、第一框架部件31以及第二框架部件32接合在一起。由此制成本实施例2的热交换器110。
本实施例2的热交换器110与实施例1的热交换器10同样地，也能够用于半导体元件的冷却中。具体地，例如通过将半导体元件71～74隔着绝缘板60配置在第一框架部件31的外表面31f上(参照图8)，构成半导体装置。由此，能够通过热交换器110冷却半导体元件71～74。
(实施例3)
接下来，参照附图对本发明的实施例3进行说明。
本实施例3的热交换器210(参照图12)与实施例1的热交换器10相比，散热片部件及其配置形态不同，其它方面相同。因此，在此以与实施例1不同的方面为中心进行说明，并省略或简化对相同方面的说明。
本实施例3的散热片部件220由铝制成，并具有呈矩形平板形状的基部221、从基部221的表面221b突出的多个(在本实施例3中，10个)表面侧散热片222、从基部221的背面221c突出的多个(在本实施例3中，10个)背面侧散热片223(参照图13)。该散热片部件220也与实施例1的散热片部件20同样地，通过挤出成形而一体成形。
但是，如图13所示，该散热片部件220与实施例1的散热片部件20不同，散热片部件220的表面侧散热片222和背面侧散热片223以在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置。
在本实施例3的热交换器210中，将上述形态的散热片部件220以使基部221的表面221b及背面221c的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向A(散热片延伸方向C)上笔直地配置成一行(参照图12、图14)。由此，能够将在散热片延伸方向C(在图14中，上下方向)上相邻的散热片部件220的表面侧散热片222和背面侧散热片223以在散热片排列方向D(在图14中，左右方向)上错开其配置间隔P的一半的方式配置。此外，图14是在第一框架部件31与散热片部件220的基部221之间的位置上沿冷却剂的流动方向A剖切热交换器210的剖面图。
由此，如图14和图15中箭头所示，流经散热片部件220的基部221的背面221c侧的流道225的冷却剂与位于下游侧(在图14中，上侧)的散热片部件220的表面侧散热片222的上游侧端面222c发生碰撞，从而能够分流到被表面侧散热片222分开的两条流道225b、225c(隔着表面侧散热片222而在散热片排列方向D上相邻的两条流道225b、225c)以及隔着基部221位于背面221c侧上的流道225d(参照图15)。由此，使冷却剂的流动发生湍流，能够有效地抑制边界层的形成。此外，对于流经散热片部件220的基部221的背面221b侧的流道225的冷却剂，也与流经基部221的背面221c侧的流道225的冷却剂同样地，使冷却剂的流动发生湍流，从而能够有效地抑制边界层的形成。由此，能够有效地利用流经热交换器210的内部的冷却剂来实现很好的冷却效果。
而且，在本实施例3的散热片部件220中，在相对于基部221而与表面侧散热片222对称的位置(在图13和图15中，正下方的位置)上不存在背面侧散热片223，并且在相对于基部221而与背面侧散热片223对称的位置(在图13和图15中，正上方的位置)上也不存在表面侧散热片222。因此，与使用在相对于基部而与表面侧散热片对称的位置上存在背面侧散热片的散热片部件(例如，散热片部件20)的热交换器(例如，实施例2的热交换器110)相比，当流经流道225(例如，散热片部件220的基部221的背面221c侧的流道225)的冷却剂与位于下游侧的散热片部件220的上游侧端面(例如，表面侧散热片222的上游侧端面222c)发生了碰撞时，冷却剂容易分流到隔着基部221而位于相反侧(例如，背面221c侧)的流道225。由此，通过促进冷却剂的湍流，能够更进一步地抑制边界层的形成。
此外，在本实施例3的散热片部件220中，由于具有表面侧散热片222和背面侧散热片223，因此与实施例1的散热片部件20同样地，与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：由于能够提高成形散热片部件220的挤出成形模具251(详细地，挤出成形模具251中成形散热片的部位，参照图16)的强度，因此能够抑制挤出成形模具251在挤出成形时发生变形。
另外，与散热片部件520(参照图30)相比，本实施例3的散热片部件220是抑制了翘曲(弯曲)的散热片部件。其原因如下：在散热片部件220中，在难以冷却的基部221的两侧(表面221b侧和背面221c侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片222和背面侧散热片223)。由此，由于在基部221的表面221b侧和背面221c侧上散热片部件的冷却难易度(冷却速度)的差异减小，因此能够抑制散热片部件的翘曲(弯曲)。
另外，在本实施例3的热交换器210中，散热片部件220在表面侧散热片222的顶端部222b被焊接(钎焊)到框架30的第一框架部件31。即，表面侧散热片222的顶端部222b被焊接(钎焊)到框架30，而不是基部221的表面221b和背面221c被焊接到框架30。由此，当焊接(例如，钎焊)框架30和散热片部件220时，产生的气体容易从焊接部排出到外部，因此能够抑制在散热片部件220和框架30之间的焊接部中产生空腔(空隙)。
接下来，对本实施例3涉及的热交换器210的制造方法进行说明。
首先，在挤出成形工序中，通过挤出成形来一体成形散热片部件220。具体地，如图16所示，使用包括具有通孔251b的挤出成形模具251的挤出成形机250，挤压出通过加热软化的铝，并进行冷却，从而一体地成形出散热片部件220。由此，能够获得在散热片排列方向D上表面侧散热片222的配置间隔P与背面侧散热片223的配置间隔P相等并为固定、并且表面侧散热片222和背面侧散热片223以在排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置的散热片部件220(参照图13)。此外，挤出成形模具251的通孔251b具有与散热片部件220的剖面(在与散热片延伸方向C垂直的方向上剖切散热片部件220的剖面)对应的形状。
此外，与实施例1同样地，准备铝制的矩形平板形状的第一框架部件31以及铝制的剖面U形状的第二框架部件32。
接下来，进入配置工序，如图12和图14所示，将散热片部件220配置在由第一框架部件31和第二框架部件32构成的框架30的内部。具体地，将四个散热片部件220在第二框架部件32的底面32h上配置成一行。详细地，四个散热片部件220将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定间隙地被配置成一行(参照图12和图14)。
但是，将四个散热片部件220以使基部221的表面221b及背面221c的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向A(散热片延伸方向C)上笔直地配置成一行(参照图12、图14)。由此，能够将在散热片延伸方向C(在图14中，上下方向)上相邻的散热片部件220的表面侧散热片222和背面侧散热片223以在散热片排列方向D(在图14中，左右方向)上错开其配置间隔P的一半的方式配置。
之后，以用第一框架部件31覆盖的方式将第一框架部件31配置在第二框架部件的上端面32d上(参照图12)。此时，表面侧散热片222的顶端部222b与第一框架部件31的内表面31h接触。此外，第一框架部件31的内表面31h和第二框架部件的上端面32d上预先涂布有钎料(熔点600℃)。之后，进入接合工序，与实施例1同样地，通过钎焊将散热片部件220、第一框架部件31、以及第二框架部件32接合在一起。由此制成本实施例3的热交换器210。
本实施例3的热交换器210与实施例1的热交换器10同样地，也能够用于半导体元件的冷却中。具体地，例如通过将半导体元件71～74隔着绝缘板60配置在第一框架部件31的外表面31f上(参照图8)，构成半导体装置。由此，能够通过热交换器210冷却半导体元件71～74。
(实施例4)
接下来，参照附图对本发明的实施例4进行说明。
本实施例4的热交换器310与实施例1的热交换器10相比，散热片部件及其配置形态不同，其它方面相同(参照图17)。因此，在此以与实施例1不同的方面为中心进行说明，并省略或简化对相同方面的说明。
本实施例4的散热片部件320由铝制成，并具有呈矩形平板形状的基部321、从基部321的表面321b突出的多个(在本实施例4中，10个)表面侧散热片322、从基部321的背面321c突出的多个(在本实施例4中，10个)背面侧散热片323(参照图18)。该散热片部件320也与实施例1的散热片部件20同样地，通过挤出成形而一体成形。
如图18所示，该散热片部件320与实施例1的散热片部件20的不同之处仅在于，表面侧散热片322的突出高度H1和背面侧散热片323的突出高度H2不同(H1＜H2)。
在本实施例4的热交换器310中，将上述形态的散热片部件320以使基部321的表面321b及背面321c的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向A(散热片延伸方向C)上笔直地配置成一行(参照图17、图19)。由此，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320中，能够使散热片部件320的基部321偏移。详细地，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320中，能够使基部321在与基部321的表面321b垂直的方向(在图17和图19中，上下方向)上错开地配置。此外，图19是放大了图17中排列的多个散热片部件320的一部分的图。
由此，如图19中箭头所示，流经流道325的冷却剂与位于下游侧(在图19中，右斜上侧)上的散热片部件320的基部321的上游侧端面321d发生碰撞，从而能够使冷却剂向隔着基部321而位于表面321b侧与背面321c侧的两个流道325b、325c分流。由此，通过促进冷却剂的湍流，能够抑制边界层的形成。因此，能够有效地利用流经热交换器310的内部的冷却剂来获得很好的冷却效果。
此外，在本实施例4的散热片部件320中，由于具有表面侧散热片322和背面侧散热片323，因此与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：由于能够提高成形散热片部件320的挤出成形模具351(详细地，挤出成形模具351中成形散热片的部位，参照图20)的强度，因此能够抑制挤出成形模具351在挤出成形时发生变形。
另外，与散热片部件520(参照图30)相比，本实施例4的散热片部件320是抑制了翘曲(弯曲)的散热片部件。其原因如下：在散热片部件320中，在难以冷却的基部321的两侧(表面321b侧和背面321c侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片322和背面侧散热片323)。由此，由于在基部321的表面321b侧和背面321c侧上散热片部件的冷却难易度(冷却速度)的差异减小，能够抑制散热片部件的翘曲(弯曲)。
另外，在本实施例4的热交换器310中，散热片部件320在表面侧散热片322的顶端部322b被焊接(钎焊)到框架30的第一框架部件31。即，表面侧散热片322的顶端部322b被焊接(钎焊)到框架30，而不是基部321的表面321b和背面321c被焊接到框架30。由此，当焊接(例如，钎焊)框架30和散热片部件320时，所产生的气体容易从焊接部排出到外部，因此能够抑制在散热片部件320和框架30之间的焊接部中产生空腔(空隙)。
接下来，对本实施例4涉及的热交换器310的制造方法进行说明。
首先，在挤出成形工序中，通过挤出成形而一体地成形散热片部件220。具体地，如图20所示，使用包括具有通孔351b的挤出成形模具351的挤出成形机350，挤压出通过加热软化的铝，并进行冷却，从而一体地成形出散热片部件320。由此，能够获得在散热片排列方向D上表面侧散热片322的配置间隔P与背面侧散热片323的配置间隔P相等并为固定、并且表面侧散热片322的突出高度H1和背面侧散热片323的突出高度H2不同(H1＜H2)的散热片部件320(参照图18)。此外，挤出成形模具351的通孔351b具有与散热片部件320的剖面(在与散热片延伸方向C垂直的方向上剖切散热片部件320的剖面)对应的形状。
此外，与实施例1同样地，准备铝制的矩形平板形状的第一框架部件31以及铝制的剖面U形状的第二框架部件32。
接下来，进入配置工序，如图17所示，将散热片部件320配置在由第一框架部件31和第二框架部件32构成的框架30的内部。具体地，将四个散热片部件320在第二框架部件32的底面32h上配置成一行。详细地，四个散热片部件320将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定的间隙地被配置成一行(参照图17)。
但是，将散热片部件320以使基部321的表面321b及背面321c的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向A(散热片延伸方向C)上配置成一行(参照图17、图19)，由此，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320中，能够使散热片部件320的基部321偏移。详细地，在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320中，能够使基部321在与基部321的表面321b垂直的方向(在图17和图19中，上下方向)上错开地配置。
之后，以用第一框架部件31覆盖的方式将第一框架部件31配置在第二框架部件的上端面32d上(参照图17)。此时，表面侧散热片322的顶端部322b与第一框架部件31的内表面31h接触。此外，第一框架部件31的内表面31h和第二框架部件的上端面32d上预先涂布有钎料(熔点600℃)。之后，进入接合工序，与实施例1同样地，通过钎焊将散热片部件220、第一框架部件31、以及第二框架部件32接合在一起。由此制成本实施例4的热交换器310。
本实施例4的热交换器310与实施例1的热交换器10同样地，也能够用于半导体元件的冷却中。具体地，例如通过将半导体元件71～74隔着绝缘板60配置在第一框架部件31的外表面31f上(参照图8)，构成半导体装置。由此，能够通过热交换器310冷却半导体元件71～74。
(实施例5)
接下来，参照附图对本发明的实施例5进行说明。
本实施例5的热交换器410(参照图21)与实施例1的热交换器10相比，散热片部件不同，其它方面相同。因此，在此以与实施例1不同的方面为中心进行说明，并省略或简化对相同方面的说明。
本实施例5的散热片部件420由铝制成，并具有呈矩形平板形状的基部421、从基部421的表面421b突出的多个(在本实施例5中，10个)表面侧散热片422、从基部421的背面421c突出的多个(在本实施例5中，10个)背面侧散热片423(参照图22)。该散热片部件420也与实施例1的散热片部件20同样地，通过挤出成形而一体成形。
如图22所示，该散热片部件420与实施例1的散热片部件20的不同之处在于，表面侧散热片422和背面侧散热片423向散热片排列方向D的同一侧(在图22中，右侧)倾斜地突出。具体地，表面侧散热片422向相对于与基部421的表面421b垂直的方向(在图22中，垂直方向上方)倾斜的方向(在图22中，斜向右上方)突出。并且，背面侧散热片423向相对于与基部421的背面421c垂直的方向(在图22中，垂直方向下方)倾斜的方向(在图22中，斜向右下方)突出。另外，表面侧散热片422的突出高度H1与背面侧散热片423的突出高度H2相等，但略高于实施例1的散热片部件20的突出高度H1、H2。
在本实施例5的热交换器410中，多个(在本实施例5中，也是四个)散热片部件420彼此被配置成表面侧散热片422和背面侧散热片423向同一侧倾斜的朝向(参照图21)。并且，在各个散热片部件420中，基部421的在散热片排列方向D上的一个端面421f和第二框架部件32的在散热片排列方向D上的一个侧壁33的平坦的内壁面33b相抵接(参照图21、图23)。
由此，在冷却剂的流动方向A(在图23中，上方)上配置成一行的多个散热片部件420沿着第二框架部件32的一个侧壁33的平坦的内壁面33b笔直地配置成一行。因此，多个散热片部件420在散热片排列方向D(在图23中，左右方向)上不产生位置偏移，而在冷却剂的流动方向A上笔直地配置成一行。此外，图23是在第一框架部件31与散热片部件420的基部421之间的中间位置上沿冷却剂的流动方向A剖切热交换器410的剖面图。
此外，在本实施例5的散热片部件420中，由于具有表面侧散热片422和背面侧散热片423，因此与散热片522仅从基部521的背面521c(单面)突出的散热片部件520(参照图28)相比，具有良好的基于挤出成形的成形性。其原因如下：由于能够提高成形散热片部件420的挤出成形模具451(详细地，挤出成形模具451中成形散热片的部位，参照图24)的强度，因此能够抑制挤出成形模具451在挤出成形时发生变形。
另外，与散热片部件520(参照图30)相比，本实施例5的散热片部件420是抑制了发生翘曲(弯曲)的散热片部件。其原因如下：在散热片部件420中，在难以冷却的基部421的两侧(表面421b侧和背面421c侧)配置有易于冷却的散热片(表面侧散热片422和背面侧散热片423)。由此，由于在基部421的表面421b侧和背面421c侧上散热片部件的冷却难易度(冷却速度)的差异减小，因此能够抑制散热片部件的翘曲(弯曲)。
另外，在本实施例5的热交换器410中，散热片部件420在表面侧散热片422的顶端部422b被焊接(钎焊)到框架30的第一框架部件31。即，表面侧散热片422的顶端部422b被焊接(钎焊)到框架30，而不是基部421的表面421b和背面421c被焊接到框架30。由此，当焊接(例如，钎焊)框架30和散热片部件420时，所产生的气体容易从焊接部排出到外部，因此能够抑制在散热片部件420和框架30之间的焊接部中产生空腔(空隙)。
接下来，对本实施例5涉及的热交换器410的制造方法进行说明。
首先，在挤出成形工序中，通过挤出成形来一体成形散热片部件420。具体地，如图24所示，使用包括具有通孔451b的挤出成形模具451的挤出成形机450，挤压出通过加热软化的铝，并进行冷却，从而一体地成形出散热片部件420。由此，能够获得表面侧散热片422和背面侧散热片423向散热片排列方向D的同一侧倾斜地突出的散热片部件420(参照图22)。此外，挤出成形模具451的通孔451b具有与散热片部件420的剖面(在与散热片延伸方向C垂直的方向上剖切切断散热片部件420的剖面)对应的形状。
此外，与实施例1同样地，准备铝制的矩形平板形状的第一框架部件31以及铝制的剖面U形状的第二框架部件32。
接下来，进入配置工序，如图25所示，将四个散热片部件420在第二框架部件32的底面32h上配置成一行。详细地，四个散热片部件420将散热片延伸方向C彼此朝向相同方向、并且在沿着散热片延伸方向C的冷却剂的流动方向A上空出固定间隙地配置成一行。
之后，以用第一框架部件31覆盖第二框架32的方式，将第一框架部件31配置在散热片部件420上(参照图26)。此时，第一框架部件31不与第二框架部件的上端面32d接触，而被配置在与第二框架部件の上端面32d分离的上方。这是因为在本实施例5的散热片部件420中表面侧散热片422的突出高度H1和背面侧散热片423的突出高度H2略高于实施例1的散热片部件20的突出高度H1、H2。此外，第一框架部件31的内表面31h和第二框架部件的上端面32d上预先涂布有钎料(熔点600℃)。
此外，散热片部件420和第二框架部件32具有设计上的尺寸公差或制造上的尺寸误差等。因此，在配置工序中，当将四个散热片部件420在第二框架部件32的底面32h上配置成一行时，如图25所示，四个散热片部件420在散热片排列方向D(在图25中，左右方向)上发生位置偏移。此外，图25是将四个散热片部件420在第二框架部件32的底面32h上配置成一行的状态的俯视图。
相对于此，在本实施例5中，如图27所示，在接合工序中，在电炉5内通过按压工具(未图示)向散热片部件420侧(在图27中，下方)按压第一框架部件31，并且在使第一框架部件31的内表面31h与第二框架部件32的上端面32d接触的状态下通过钎焊将散热片部件420、第一框架部件31、以及第二框架部件32接合在一起。通过向散热片部件420侧(在图27中，下方)按压第一框架部件31，对于位于第二框架部件32的内部的四个散热片部件420，能够经由第一框架部件31向基部421的表面421b侧(在图27中，下方)按压表面侧散热片422的顶端部422b，并且能够经由第二框架部件32向基部421的背面421c侧(在图27中，上方)按压背面侧散热片423的顶端部423b。
由此，通过使表面侧散热片422及背面侧散热片423压缩变形，能够使表面侧散热片422的基端部422d及背面侧散热片423的基端部423d向散热片排列方向D中的与表面侧散热片422及背面侧散热片423发生倾斜的一侧相反的那侧(在图27中，左侧)移动。由此，通过使基部421向散热片排列方向D中的与表面侧散热片422及背面侧散热片423发生倾斜的一侧相反的那侧(在图27中，左侧)移动，能够使得基部421的在散热片排列方向D(详细地，散热片排列方向D中的与表面侧散热片422和背面侧散热片423发生倾斜的一侧相反的那侧)上的一个端面421f与散热片排列方向D(详细地，散热片排列方向D中的与表面侧散热片422和背面侧散热片423发生倾斜的一侧相反的那侧)上的第二框架部件32的一侧壁33的平坦的内壁面33b相抵接。
如此，能够将在冷却剂的流动方向A上配置成一行的四个散热片部件420沿第二框架部件32的一侧壁33的平坦的内壁面33b笔直地配置成一行。在该状态下，使电炉5内的温度升至600℃使钎料熔化后，进行冷却，使钎料硬化。由此，能够通过钎焊将散热片部件420、第一框架部件31、以及第二框架部件32接合在一起。由此制成“多个散热片部件420在散热片排列方向D上不产生位置偏移而在冷却剂的流动方向A上笔直地配置成一行的热交换器410(参照图21)”。
本实施例5的热交换器410也与实施例1的热交换器10同样地，能够用于半导体元件的冷却中。具体地，例如通过将半导体元件71～74隔着绝缘板60配置在第一框架部件31的外表面31f上(参照图8)，构成半导体装置。由此，能够通过热交换器410冷却半导体元件71～74。
以上，通过实施例1～5对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施例，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行适当变更后应用。
例如，在实施例4的热交换器310中，将散热片部件320以使基部321的表面321b及背面321c的朝向交替相反的方式在冷却剂的流动方向A(散热片延伸方向C)上笔直地配置成一行(参照图17、图19)
然而，与实施例2同样地，也可以使在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320在散热片排列方向D上错开地配置。详细地，也可以使在散热片延伸方向C上相邻的散热片部件320的表面侧散热片322在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置，并且使在散热片延伸方向C相邻的散热片部件320的背面侧散热片323在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置。由此，除了实施例4的冷却剂湍流效果以外，还可获得实施例2的冷却剂湍流效果，因此，通过使冷却剂的流动更进一步地产生湍流，能够更进一步抑制边界层的形成。
或者，也可以将散热片部件320形成为如下形态：表面侧散热片322的突出高度H1与背面侧散热片323的突出高度H2不同(H1＜H2)，而且如实施例3的散热片部件220那样，表面侧散热片322和背面侧散热片323以在散热片排列方向D上错开其配置间隔P的一半的方式配置。由此，除实施例4的冷却剂湍流效果以外，还可获得实施例3的冷却剂湍流效果，因此通过使冷却剂的流动更进一步地产生湍流，能够更进一步抑制边界层的形成。
符号说明
10，110，210，310，410热交换器
20，220，320，420散热片部件
21，221，321，421基部
21b，221b，321b，421b基部的表面
21c，221c，321c，421c基部的背面
22，222，322，422表面侧散热片
22b，222b，322b，422b表面侧散热片的顶端部
23，223，323，423背面侧散热片
25，225，325，425流道
30框架
31第一框架部件
32第二框架部件
33散热片排列方向上的框架(第二框架部件)的一个侧壁
33b散热片排列方向上的框架(第二框架部件)的一个侧壁的平坦的内壁面
421f基部的散热片排列方向上的一个端面
A冷却剂的流动方向
C散热片延伸方向
D散热片排列方向
P表面侧散热片的配置间隔及背面侧散热片的配置间隔
H1表面侧散热片的突出高度
H2背面侧散热片的突出高度

Claims (12)

1.一种热交换器，所述热交换器在形成外壳的框架的内部配置有散热片部件，所述散热片部件包括形成冷却剂的流道的多个散热片，其中，
所述散热片部件是通过挤出成形而一体地成形的散热片部件，并具有：
矩形平板形状的基部；
多个表面侧散热片，其中每个表面侧散热片是从所述基部的表面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个表面侧散热片在与所述散热片延伸方向垂直的散热片排列方向上空出间隙配置成一行；以及
多个背面侧散热片，其中每个背面侧散热片是从所述基部的背面突出的所述散热片，并具有在所述散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个背面侧散热片在所述散热片排列方向上空出间隙配置成一行；
所述表面侧散热片和所述背面侧散热片中至少一者的顶端部被焊接在所述框架上，而不是所述基部的所述表面和所述背面被焊接在所述框架上。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中，
具有相同形状的多个所述散热片部件将所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，
在所述散热片部件中，所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，
在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述表面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，
在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置。
3.如权利要求1所述的热交换器，其中，
具有相同形状的多个所述散热片部件将所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，
在所述散热片部件中，
在所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，并且
所述表面侧散热片和所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，
多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面以及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上排列。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其中，
具有相同形状的多个所述散热片部件将所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，
在所述散热片部件中，
多个所述表面侧散热片具有相同的形状，
多个所述背面侧散热片具有相同的形状，并且
所述表面侧散热片的突出高度与所述背面侧散热片的突出高度不同，
所述多个散热片部件以使所述基部的所述表面以及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上配置。
5.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，
所述散热片部件是所述表面侧散热片和所述背面侧散热片相对于所述基部对称的散热片部件。
6.如权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其中，
具有相同形状的多个所述散热片部件将所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，
所述散热片部件是所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向所述散热片排列方向的同一侧倾斜突出的散热片部件，
所述多个散热片部件彼此以所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向同一侧倾斜的朝向配置，并且所述基部的所述散热片排列方向上的一个端面与所述框架的所述散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。
7.一种热交换器的制造方法，其中，所述热交换器在形成外壳的框架的内部配置有散热片部件，所述散热片部件包括形成冷却剂的流道的多个散热片，所述热交换器的制造方法包括：
通过挤出成形而一体地成形所述散热片部件的挤出成形工序；
将通过所述挤出成形工序成形的所述散热片部件配置到所述框架的内部的配置工序；以及
焊接所述框架与配置在所述框架的内部的所述散热片部件的接合工序；
其中，所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形具有以下部分的散热片部件：
矩形平板形状的基部；
多个表面侧散热片，其中每个表面侧散热片是从所述基部的表面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个表面侧散热片在与所述散热片延伸方向垂直的散热片排列方向上空出间隙配置成一行；以及
多个背面侧散热片，其中每个背面侧散热片是从所述基部的背面突出的所述散热片，并具有在沿着所述挤出成形的挤出方向的所述散热片延伸方向上延伸的平板形状，并且所述多个背面侧散热片在所述散热片排列方向上空出间隙配置成一行；
所述接合工序将所述表面侧散热片和所述背面侧散热片中至少一者的顶端部焊接到所述框架，而不是将所述基部的所述表面和所述背面焊接到所述框架。
8.如权利要求7所述的热交换器的制造方法，其中，
所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔和所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定的散热片部件，
在所述配置工序中，
将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，并且
将在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述表面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，并且将在所述散热片延伸方向上相邻的所述散热片部件的所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置。
9.如权利要求7所述的热交换器的制造方法，其中，
所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形下述散热片部件，在该散热片部件中，所述散热片排列方向上的所述表面侧散热片的配置间隔与所述背面侧散热片的配置间隔相等并为固定，并且所述表面侧散热片和所述背面侧散热片以在所述散热片排列方向上错开所述配置间隔的一半的方式配置，
在所述配置工序中，
将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，并且
将多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面以及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上笔直地配置成一行。
10.如权利要求7至9中任一项所述的热交换器的制造方法，其中，
所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形下述散热片部件，在该散热片部件中，多个所述表面侧散热片具有相同的形状，多个所述背面侧散热片具有相同的形状，并且所述表面侧散热片的突出高度与所述背面侧散热片的突出高度不同，
在所述配置工序中，
将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上空出间隙配置成一行，并且
将多个所述散热片部件以使所述基部的所述表面以及所述背面的朝向交替相反的方式在所述冷却剂的流动方向上排列。
11.如权利要求7或8所述的热交换器的制造方法，其中，
所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述表面侧散热片和所述背面侧散热片相对于所述基部对称的散热片部件。
12.如权利要求7至9中任一项所述的热交换器的制造方法，其中，
所述挤出成形工序通过挤出成形而一体地成形所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向所述散热片排列方向的同一侧倾斜突出的散热片部件，
在所述配置工序中，
将具有相同形状的多个所述散热片部件的所述散热片延伸方向彼此朝向相同方向，并且将多个所述散热片部件在沿着所述散热片延伸方向的所述冷却剂的流动方向上配置成一行，并且
将所述多个散热片部件彼此以所述表面侧散热片和所述背面侧散热片向同一侧倾斜的朝向配置在所述框架的内部，
所述接合工序在下述状态下焊接所述框架与所述散热片部件：对于位于所述框架的内部的所述多个散热片部件，经由所述框架，向所述基部的所述表面侧按压所述表面侧散热片的所述顶端部，并向所述基部的所述背面侧按压所述背面侧散热片的所述顶端部，并且将所述基部的所述散热片排列方向上的一个端面和所述框架的所述散热片排列方向上的一个侧壁的平坦的内壁面抵接。
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