CN109219877A - 功率器件用冷却器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种功率器件用冷却器的制造方法，能实现成本的低廉化，并且能理想地实现与装有功率器件的发热体的接合，此外能实现生产性的提高。在经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对构成冷却器的铝制的第一壳体和第二壳体进行钎焊之后，通过湿式喷砂法将附着在第一壳体和第二壳体中的至少接合到装有功率器件的发热体的受热面上的焊剂残渣去除，在上述湿式喷砂法中，利用压缩空气对由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物进行投射。

Description

功率器件用冷却器的制造方法
技术领域
本发明涉及对由在逆变器或转换器等功率转换器中使用的功率器件产生的热进行冷却的功率器件用冷却器的制造方法。
背景技术
一般来说，在电动汽车、混合动力汽车、空调等的逆变器控制或各种通用马达等的逆变器控制中使用的功率器件处理大功率，因此，发热增大。因而，需要将产生的热排出以对功率器件进行冷却。
作为现有的这种冷却器，已知一种冷却器，其是将铝制的两块板构件与夹在两块板构件间的铝制的翅片钎焊接合而成的(例如，参照专利文献1)。
然而，在这种冷却器中，接合到装有功率器件的发热体(功率模块)的冷却器的受热面为了降低其与发热体(功率模块)间的热阻，而需要确保表面的表面粗糙度。此外，例如，为了通过锡焊一体形成，需要使表面处于适合与发热体(功率模块)接合的稳定状态。
但是，若采用一般的钎焊方法、即采用了非腐蚀性焊剂和钎焊材料的非腐蚀性焊剂钎焊，则焊剂残渣会附着于表面，因此，在表面上会产生细微的凹凸，从而无法确保表面粗糙度。为此，通过利用机械加工对受热面进行切削，从而对表面粗糙度进行改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011－171569号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在利用机械加工对受热面进行切削的方法中，除了成本上升之外，还存在不适合大规模生产等担心。
本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种功率器件用冷却器的制造方法，能实现成本的低廉化，并且能理想地实现与装有功率器件的发热体的接合，此外，能实现生产性的提高。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明以功率器件用冷却器的制造方法为前提，其中，上述功率器件用冷却器包括：铝制的第一壳体和第二壳体，上述第一壳体和上述第二壳体彼此接合以在内部形成制冷剂流通空间；以及多个铝制的翅片，多个上述翅片配置在上述制冷剂流通空间内，并分别在相邻部分之间形成制冷剂流通路径，上述功率器件用冷却器被接合到装有功率器件的发热体，以对从上述功率器件产生的热进行冷却，技术方案1所记载的发明的特征是，包括：钎焊接合工序，在上述钎焊接合工序中，经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对上述第一壳体、上述第二壳体和上述翅片进行钎焊；以及焊剂残渣去除工序，在上述钎焊之后，在上述焊剂残渣去除工序中将上述第一壳体和上述第二壳体的表面的焊剂残渣去除，上述焊剂残渣去除工序是通过湿式喷砂法进行的，在上述湿式喷砂法中，利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到上述第一壳体和上述第二壳体的接合到上述发热体的受热面。在此，将研磨材料的中心粒径设为4～250μm的理由在于，中心粒径为4μm以上是焊剂残渣去除良好的区域，而中心粒径为250μm以下，则表面粗糙度为15μm以下，是与发热体的接合良好的区域。
通过如上所述构成，能在经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对第一壳体、第二壳体和翅片进行钎焊之后，通过上述湿式喷砂法将附着在第一壳体和第二壳体的接合到发热体的受热面上的焊剂残渣去除，以使受热面的状态稳定，并确保表面粗糙度。
此外，技术方案2所记载的发明的特征是，包括：钎焊接合工序，在上述钎焊接合工序中，经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对上述第一壳体、上述第二壳体和上述翅片进行钎焊；以及焊剂残渣去除工序，在上述钎焊之后，在上述焊剂残渣去除工序中将上述第一壳体和上述第二壳体的表面的焊剂残渣去除，上述焊剂残渣去除工序是通过湿式喷砂法进行的，在上述湿式喷砂法中，利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到上述第一壳体和上述第二壳体的表面。
通过如上所述构成，能在经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对第一壳体、第二壳体和翅片进行钎焊之后，通过上述湿式喷砂法将附着在第一壳体和第二壳体的表面上的焊剂残渣去除，以使第一壳体和第二壳体的表面状态稳定，并确保表面粗糙度。
此外，技术方案3所记载的发明在技术方案1所记载的功率器件用冷却器的制造方法的基础上，其特征是，还包括镀覆工序，在上述镀覆工序中，对上述焊剂残渣被去除后的上述受热面实施镀镍。
通过如上所述构成，能通过对焊剂残渣被去除后的受热面实施镀镍，从而能理想地实现上述受热面与发热体的接合。此外，能在受热面上形成厚度均匀的镀镍膜。
此外，技术方案4所记载的发明在技术方案2所记载的功率器件用冷却器的制造方法的基础上，其特征是，还包括镀覆工序，在上述镀覆工序中，对上述焊剂残渣被去除后的上述第一壳体和上述第二壳体的表面实施镀镍。
通过如上所述构成，能通过对焊剂残渣被去除后的第一壳体和第二壳体的表面实施镀镍，从而能理想地实现上述表面与发热体的接合。此外，能在第一壳体和第二壳体的表面形成厚度均匀的镀镍膜。
发明效果
根据本发明，由于如上所述构成，因此，能获得以下这样的效果。
(1)根据技术方案1所记载的发明，由于能使第一壳体和第二壳体的接合到发热体的受热面的状态稳定，并确保表面粗糙度，因此，能实现成本的低廉化，并且能理想地实现上述受热面与装有功率器件的发热体的接合，此外能实现生产性的提高。
(2)根据技术方案2所记载的发明，能使第一壳体和第二壳体中的包括接合到发热体的受热面在内的表面状态稳定，并确保表面粗糙度，因此，除了上述(1)之外，还能使外观更为美观。
(3)根据技术方案3所记载的发明，通过对受热面实施镀镍，由于能理想地实现上述受热面与发热体的接合，并且能在受热面形成厚度均匀的镀镍膜，因此，除了上述(1)之外，还能理想地实现使上述受热面与装有功率器件的发热体的接合，并且能实现冷却器的品质提高。
(4)根据技术方案4所记载的发明，通过对第一壳体和第二壳体的表面实施镀镍，由于能理想地实现上述表面与发热体的接合，并且能在第一壳体和第二壳体的表面形成厚度均匀的镀镍膜，因此，除了上述(2)之外，还能理想地实现上述表面与装有功率器件的发热体的接合，并且能使外观更为美观，且能实现冷却器的品质提高。
附图说明
图1是表示将本发明的冷却器接合于作为发热体的功率模块的状态的剖视图。
图2是图1的I部的放大剖视图。
图3是图1的II部的放大剖视图。
图4是本发明的冷却器的横向剖视图。
图5是本发明的冷却器的下方立体图。
图6是表示本发明的湿式喷砂法的原理的湿式喷砂装置的示意侧视图。
图7是表示本发明的冷却器的制造方法的工序的流程图。
图8是表示本发明的研磨件的中心粒径与表面粗糙度的关系的图表。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的冷却器及冷却器的制造方法的实施方式进行详细说明。
〈冷却器〉
如图1至图4所示，本发明的冷却器1包括：铝合金制的第一壳体1和第二壳体2，上述第一壳体1和第二壳体2彼此接合以在内部形成制冷剂流通空间4；以及多个铝(包含铝合金)制的翅片6，多个上述翅片6配置在制冷剂流通空间4内，并在相邻部分之间分别形成制冷剂流通路径5，第一壳体1、第二壳体2和翅片6经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料而被接合。此时，对第一壳体1和第二壳体2中的第二壳体2的表面、即与装有功率器件31的作为发热体的功率模块30接合的受热面2A实施镀镍。
此时，作为一个壳体的第一壳体1形成为上方开口的大致矩形箱状。作为另一个壳体的第二壳体2形成为比第一壳体1稍大的大致矩形板状，在第二壳体2的周边部的内侧设有周槽部2a(参照图2)，上述周槽部2a能与第一壳体1四条边的侧壁部1a的开口侧端部卡合。
通过在使以上述方式形成的第一壳体1的侧壁部1a的开口侧端部与设于第二壳体2的周边部内侧的周槽部2a卡合的状态下进行钎焊接合，从而构成具有制冷剂流通空间4的冷却器主体3。
此外，翅片6由板构件形成，并在制冷剂流通空间4的短边方向上留出制冷剂流入区域8和制冷剂流出区域9并使翅片6两端的直线状部位于其中的状态下，沿制冷剂流通空间4的长边方向等间隔地排列。由此，在各个翅片6之间形成有制冷剂流通路径5。另外，翅片6也可以不必整体为直线状的构件。也可以是具有圆弧状的连续波形部的构件等。
另外，在制冷剂流入区域8设有制冷剂流入口8a，在制冷剂流出区域9设有制冷剂流出口9a。此时，在第一壳体1上，穿过支架10a设有制冷剂流入口8a，并穿过支架10b设有制冷剂流出口9a。
第一壳体1和第二壳体2由能钎焊的合金形成，例如6063合金，具体是具有以质量％计含0.6％的Si、0.35％的Fe、0.1％的Cu、0.1％的Mn、0.9％的Mg、0.1的Cr、0.1％的Zn、0.01％的Ti，剩余部分由Al和不可避免的杂质形成的组分的铝合金。另外，第一壳体1和第二壳体2的材质未必需要是6063合金，也可以是其它能钎焊的铝合金。此外，也可以是以上述合金为芯材的钎焊板。
此外，翅片6由与第一壳体1及第二壳体2同样材质的6063合金形成。此时，翅片6也可以由熔覆(日文：クラッド)有以6063合金为芯材的钎焊材料的钎焊板形成。
在非腐蚀性焊剂中使用例如KAlF4+K3AlF6等氟化物类焊剂，并在第一壳体1及第二壳体2与翅片6钎焊时涂覆在第一壳体1及第二壳体2的表面上。
如上所述采用了非腐蚀性焊剂的焊剂钎焊，则在焊剂中存在与钎料发生反应以促进钎料的焊脚形成的作用，因此，钎焊性好。
〈冷却器的制造方法〉
接着，参照图7对冷却器的制造方法进行说明。
(S-1)在钎焊之前，将具有钎焊效果的Si粉末和非腐蚀性焊剂混合在丙烯酸类粘合剂中而成的混合物固接于第一壳体1和第二壳体2的表面。接着，对第一壳体1、第二壳体2和翅片6进行组装并在炉内以规定的温度加热来进行钎焊(钎焊接合工序)。
(S-2)为了将残留在钎焊后的冷却器(冷却器主体)3表面的焊剂残渣去除，通过湿式喷砂法进行去除(焊剂残渣去除工序)，上述湿式喷砂法是利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到第二壳体2表面的受热面2A。
另外，在对附着在第一壳体1和第二壳体2表面的焊剂残渣进行去除的情况下，在通过利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到第二壳体2表面的受热面2A的湿式喷砂法实现去除之后，或是进行去除之前，同样通过投射研磨件与液体的混合物的湿式喷砂法去除附着在第一壳体1表面的焊剂残渣，由此对附着在第一壳体1和第二壳体2表面的焊剂残渣进行去除。
在此，将研磨件的中心粒径设为4～250μm的理由在于，如图8所示，中心粒径为4μm以上是焊剂残渣去除良好的区域，而中心粒径为250μm以下，则表面粗糙度为15μm以下，是与功率模块30的接合良好的区域。
使用图6所示的湿式喷砂装置进行上述焊剂残渣去除。湿式喷砂装置包括：投射枪20，上述投射枪20在下部设置有宽幅喷嘴21；浆料罐23，上述浆料罐23经由供给管22a与投射枪20连接，并对研磨材料与液体(水)的混合物进行收容；以及作为压缩空气供给源的压缩机24，上述压缩机24经由供给管22b与投射枪20连接。另外，在图6中示出了将研磨件与液体的混合物投射到第二壳体2的表面、即受热面2A的状态，但在将研磨件与液体的混合物投射到第一壳体1和第二壳体2的表面的情况下，如图6中的双点划线所示，将第一壳体1和第二壳体2上下颠倒，并将研磨件与液体的混合物投射到第一壳体1的表面。
焊剂残渣的去除是通过使经压缩空气加速后的研磨件和液体(水)与冷却器发生碰撞以对表面进行加工而进行的。加工后的研磨件通过被具有一定体积的液体(水)冲走，因此，表面始终保持无研磨件残留的状态，然后通过与后续的研磨件发生碰撞，并对表面进行加工，从而去除焊剂残渣。
(S-3)在将焊剂残渣去除之后，对焊剂残渣被去除后的受热面2A或第一壳体1及第二壳体2的表面实施镀镍(镀覆工序)。此时，镀覆处理通过不使用电而是利用了冷却器(冷却器主体3)的还原力的无电解镀镍而进行的。另外，在镀覆工序前后存在前道处理工序、后道处理工序，但在此省略说明。
实施了镀镍处理的冷却器被接合到装有功率器件31的发热体、即功率模块30。此时，将第二壳体2的顶面(受热面2A)与功率模块30的下部30a的下表面通过焊锡40接合(参照图3)。另外，在图3中，符号“7”是镀覆膜层。
根据上述实施方式的冷却器的制造方法，由于能使第一壳体1和第二壳体2中的、至少接合到功率模块30的受热面2A的状态稳定，并确保表面粗糙度，因此，能实现成本的低廉化，并且能提高生产性。
此外，能在第一壳体1和第二壳体2中的至少第二壳体2的表面、即受热面2A形成厚度均匀的镀镍膜，因此，能理想地实现受热面2A与功率模块30的接合。
此外，通过在将附着在第一壳体1和第二壳体2表面的焊剂残渣去除之后，在第一壳体1和第二壳体2的表面形成厚度均匀的镀镍膜，从而能使冷却器的外观更为美观，并且能实现冷却器的品质提高。
另外，在上述实施方式中，对将冷却器接合在功率模块30的一个面的情况进行了说明，但在将冷却器接合在功率模块30的两个面的情况下也能获得相同的效果。
(符号说明)
1 第一壳体；
2 第二壳体；
2A 受热面；
3 冷却器主体；
4 制冷剂流通空间；
5 制冷剂流通路径；
6 翅片；
7 镀覆膜层；
30 功率模块(发热体)；
31 功率器件。

Claims (4)

1.一种功率器件用冷却器的制造方法，其中，所述功率器件用冷却器包括：
铝制的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体彼此接合以在内部形成制冷剂流通空间；以及
多个铝制的翅片，多个所述翅片配置在所述制冷剂流通空间内，并分别在相邻部分之间形成制冷剂流通路径，
所述功率器件用冷却器被接合到装有功率器件的发热体，以对从所述功率器件产生的热进行冷却，
所述功率器件用冷却器的制造方法的特征在于，包括：
钎焊接合工序，在所述钎焊接合工序中，经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对所述第一壳体、所述第二壳体和所述翅片进行钎焊；以及
焊剂残渣去除工序，在所述钎焊之后，在所述焊剂残渣去除工序中将所述第一壳体和所述第二壳体表面的焊剂残渣去除，
所述焊剂残渣去除工序是通过湿式喷砂法进行的，在所述湿式喷砂法中，利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到所述第一壳体和所述第二壳体的、被接合到所述发热体的受热面。
2.一种功率器件用冷却器的制造方法，其中，所述功率器件用冷却器包括：
铝制的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体彼此接合以在内部形成制冷剂流通空间；以及
多个铝制的翅片，多个所述翅片配置在所述制冷剂流通空间内，并分别在相邻部分之间形成制冷剂流通路径，
所述功率器件用冷却器被接合到装有功率器件的发热体，以对从所述功率器件产生的热进行冷却，
所述功率器件用冷却器的制造方法的特征在于，包括：
钎焊接合工序，在所述钎焊接合工序中，经由非腐蚀性焊剂和钎焊材料对所述第一壳体、所述第二壳体和所述翅片进行钎焊；以及
焊剂残渣去除工序，在所述钎焊之后，在所述焊剂残渣去除工序中将所述第一壳体和所述第二壳体的表面的焊剂残渣去除，
所述焊剂残渣去除工序是通过湿式喷砂法进行的，在所述湿式喷砂法中，利用压缩空气将由中心粒径为4～250μm的多边形状的氧化铝粒子形成的研磨件与液体的混合物投射到所述第一壳体和所述第二壳体的表面。
3.如权利要求1所述的功率器件用冷却器的制造方法，其特征在于，
还包括镀覆工序，在所述镀覆工序中，对所述焊剂残渣被去除后的所述受热面实施镀镍。
4.如权利要求2所述的功率器件用冷却器的制造方法，其特征在于，
还包括镀覆工序，在所述镀覆工序中，对所述焊剂残渣被去除后的所述第一壳体和所述第二壳体的表面实施镀镍。
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