CN109729740A - 散热单元的制造方法 - Google Patents

散热单元的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109729740A
CN109729740A CN201780053158.7A CN201780053158A CN109729740A CN 109729740 A CN109729740 A CN 109729740A CN 201780053158 A CN201780053158 A CN 201780053158A CN 109729740 A CN109729740 A CN 109729740A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
pin
heat
substrate
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780053158.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109729740B (zh
Inventor
田村忍
松泽崇之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lishennoco Co ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of CN109729740A publication Critical patent/CN109729740A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109729740B publication Critical patent/CN109729740B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/022—Making the fins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49353—Heat pipe device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49789—Obtaining plural product pieces from unitary workpiece
    • Y10T29/49798—Dividing sequentially from leading end, e.g., by cutting or breaking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49945—Assembling or joining by driven force fit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

提供一种能够简单且低成本制造散热单元的方法。散热单元(12)的制造方法，使从销用的第2板材(22)冲压形成的销(17)穿过具有多个贯穿孔(16)的基板用的第1板材(20)的贯穿孔(16)。在第1板材(20)上沿着第1板材(20)的长度方向并排设置多个基板形成部(25)。在第2板材(22)上沿着第2板材(22)的长度方向并排设置多个销冲压部(26)。所述方法包括：工序A，在第1板材(20)的基板形成部(25)形成贯穿孔(16)；工序B，对第2板材(22)的销冲压部(26)实施半冲压加工，形成向第2板材(22)的一面侧突出的半冲压状的销成型部(27)；工序C，在从第2板材(22)冲压销成型部(27)制作销(17)的同时使销(17)穿过第1板材(20)的贯穿孔(16)；以及工序D，将贯穿孔(16)中插通有销(17)的基板形成部(25)从第1板材(20)上切断，制作基板。

Description

散热单元的制造方法
技术领域
本发明涉及制造冷却装置中所使用的散热单元的方法，所述冷却装置对例如由半导体元件等电子部件构成的发热体进行冷却。
在本说明书和权利要求的范围中，将图6和图7中的上下作为上下。
背景技术
例如，作为对电动汽车、混合动力汽车、电车等搭载的电力转换装置中所使用的IGBT(绝缘栅双极晶体管；Insulated Gate Bipolar Transistor)等功率器件(半导体元件)进行冷却的液冷式冷却装置，本申请人此前提出过一种具备壳体和散热器的冷却装置，所述壳体具有顶壁和底壁，并且在壳体内部设有冷却流体通路，所述散热器配置于壳体内的冷却流体通路，由一个散热单元构成，所述散热单元由基板和销构成，所述基板形成有多个贯穿孔，所述销在以长度方向两端侧的一定长度部分从贯穿孔突出的方式穿过基板的贯穿孔的状态下固定于基板，并且销的从贯穿孔突出的部分成为散热鳍(参照专利文献1)。
专利文献1记载的冷却装置的散热单元是通过下述方式制造的：准备形成有多个用于插通散热鳍的贯穿孔的基板，以及在外周面的长度方向的中间部一体设有从外周面向外侧突出的多个凸部的销，使将销的多个凸部的突出端连结而绘制的虚拟形状的大小大于基板的贯穿孔，将销压入基板的贯穿孔，由此在销的凸部和基板的贯穿孔的周围的部分之中至少使凸部塑性变形，将销固定于基板。
另外，专利文献1记载的冷却装置的散热单元也可以通过下述方式制造：准备形成有多个用于插通散热鳍的贯穿孔的基板，以及在外周面的长度方向的中间部一体设有从外周面向外侧突出的多个凸部的销，使将销的多个凸部的突出端连结而绘制的虚拟形状的大小大于基板的散热鳍插通孔，将销压入基板的贯穿孔，由此在销的凸部和基板的贯穿孔的周围的部分之中至少使基板的贯穿孔的周围的部分塑性变形，将销固定于基板。
但是，上述散热单元的制造方法中，制造销的操作麻烦并且成本高，而且将多个在外周面一体设有多个凸部的销压入基板的贯穿孔的操作麻烦，无法简单且低成本地制造散热单元。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2013-123038号公报
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种能够简单且低成本地制造散热单元的方法。
本发明为达成上述目的，包括以下技术方案。
1)一种散热单元的制造方法，
所述散热单元包括：形成有多个贯穿孔的基板；以及以穿过基板的贯穿孔的状态固定于基板的销，销的长度方向两端侧的一定长度部分从贯穿孔突出，销的从贯穿孔突出的部分成为散热鳍，
所述制造方法的特征在于，使销穿过具有多个贯穿孔的基板用的第1板材的贯穿孔，从销用的第2板材同时冲压多个销。
2)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，使用第1板材制作具有所需数量的贯穿孔的基板，使销穿过基板的贯穿孔。
3)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，在第1板材上沿着第1板材的长度方向并排设有多个具有可形成一个基板的尺寸的基板形成部，在第1板材的一端部的基板形成部形成一个基板所需数量的贯穿孔之后，使销穿过该基板形成部的贯穿孔，然后将贯穿孔中插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板。
4)根据上述3)记载的散热单元的制造方法，在第2板材上沿着第2板材的长度方向并排设有多个可冲压一个基板所需数量的销的销冲压部，在第2板材的一端部的销冲压部形成向第2板材的一面侧突出的多个半冲压状销成型部之后，从第2板材冲压该销冲压部的销成型部，由此在制作多个销的同时，使销穿过第1板材的所述一端部的基板形成部的贯穿孔。
5)根据上述4)记载的散热单元的制造方法，使用一个模具进行以下工序：工序A，在第1板材的基板形成部形成贯穿孔；工序B，对第2板材的销冲压部实施半冲压加工，形成向第2板材的一面侧突出的半冲压状的销成型部；工序C，在从第2板材冲压销成型部而制作销的同时，使销穿过第1板材的所述一端部的基板形成部的贯穿孔；以及工序D，将贯穿孔中插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板。
6)根据上述5)记载的散热单元的制造方法，使用实施工序A～D的模具进行工序E：从第2板材的一端部的销冲压部制作多个销之后，将该销冲压部从第2板材上切断。
7)根据上述6)记载的散热单元的制造方法，将卷绕有第1板材的第1卷材和卷绕有第2板材的第2卷材以从这两个卷材送出两个板材的方向在俯视下正交的方式配置，一边从第1卷材间歇地送出第1板材并且从第2卷材间歇地送出第2板材，一边实施工序A～E。
8)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，第2板材由JIS A1000系铝制成。
9)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，第2板材由JIS A6000系铝制成。
10)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，将销在穿过第1板材的贯穿孔时进行压入。
11)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，在第1板材的至少一面设有钎焊材料层。
12)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，在第2板材的至少一面设有钎焊材料层。
13)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，冲压的销的横截面形状为圆形，该销的长度L与直径D之比L/D为1.7以下。
14)根据上述1)记载的散热单元的制造方法，第1板材的贯穿孔的形状为流线形，销的横截面形状为圆弧端和尖端分别朝向与贯穿孔的圆弧端和尖端相同方向的流线形。
根据上述1)～14)的方法，由于具有使销穿过具有多个贯穿孔的基板用的第1板材的贯穿孔，从销用的第2板材同时冲压多个销这一特征，因此能够一次制作多个销，制造多个销的操作变得容易，进而能够简单且低成本地制造散热单元。
根据上述4)的方法，在包括“在第1板材上沿着第1板材的长度方向并排设有多个具有可形成一个基板的尺寸的基板形成部，在第1板材的一端部的基板形成部形成一个基板所需数量的贯穿孔之后，使销穿过该基板形成部的贯穿孔，然后将贯穿孔中插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板”的上述3)的方法的基础上，在第2板材上沿着第2板材的长度方向并排设有多个可冲压一个基板所需数量的销的销冲压部，在对第2板材的一端部的销冲压部实施半冲压加工而形成向第2板材的一面侧突出的多个半冲压状销成型部之后，从第2板材冲压该销冲压部的销成型部而制作多个销，同时使销穿过第1板材的所述一端部的基板形成部的贯穿孔，因此能够在从第2板材的销冲压部冲压多个销的同时，使冲压出的销穿过第1板材的基板形成部的贯穿孔，然后将插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板，由此能够简单且低成本地制造包含基板和销的散热单元，其中，基板形成有多个贯穿孔，销以穿过基板的贯穿孔的状态固定于基板，销的长度方向两端侧的一定长度部分从贯穿孔突出，销的从贯穿孔突出的部分成为散热鳍。并且，能够在对第2板材的一端部的销冲压部实施半冲压加工而形成了向第2板材的一面侧突出的多个销成型部的状态下，使销成型部与第1板材的基板形成部的贯穿孔的位置对齐，因此能够进行所有销成型部与所有贯穿孔的位置对齐，然后能够将冲压出的销准确地穿过贯穿孔。
根据上述5)和6)的方法，能够缩短散热单元的制造所需的时间。
根据上述7)的方法，能够连续高效地制造散热单元。
根据采用上述8)的方法制造出的散热单元，散热鳍的导热性优异。
根据采用上述9)的方法制造出的散热单元，散热鳍的导热性优异。另外，销的长度方向的耐负载性提高。
根据上述10)的方法，制造出的散热单元中的基板与散热鳍之间的导热性能提高。
在具备具有顶壁和底壁并且内部设有冷却流体通路的壳体、以及具有至少一个散热单元并且配置于壳体内的冷却流体通路的散热器的冷却装置中，将采用上述11)的方法制造出的散热单元用于构成散热器的情况下，发挥以下效果。即、壳体通常通过将两个以上构件进行钎焊而制造，但在该构件的钎焊的同时，能够将由第1板材制成的基板和形成散热鳍的销进行钎焊，使基板与散热鳍之间的导热性能提高。
在具备具有顶壁和底壁并且内部设有冷却流体通路的壳体、以及具有至少一个散热单元并且配置于壳体内的冷却流体通路的散热器的冷却装置中，将采用上述12)的方法制造出的散热单元用于构成散热器的情况下，发挥以下效果。即、壳体通常通过将两个以上构件进行钎焊而制造，但在散热器由一个散热单元构成的情况下，能够在该构件的钎焊的同时，将散热单元的销的至少一端部与壳体的顶壁或底壁进行钎焊。另外，散热器具备在上下方向上以层叠状配置的多个散热单元、以及配置于相邻的散热单元之间的中间板的情况下，能够将散热单元的销的至少一端部与壳体的顶壁或底壁、和/或中间板进行钎焊。因此，上述钎焊不需要另外使用具有钎焊材料的构件。并且，通过进行上述钎焊，冷却装置的耐压性提高。
根据上述13)的方法，能够从第2板材以高精度冲压销，因此能够使固定于一个基板的销的数量较多，散热鳍与基板之间的导热性能提高。
在具备具有顶壁和底壁并且内部设有冷却流体通路的壳体、以及具有至少一个散热单元并且配置于壳体内的冷却流体通路的散热器的冷却装置中，将采用上述14)的方法制造出的散热单元用于构成散热器的情况下，能够减小对于在壳体内的冷却流体通路内流动的冷却液的阻力。
附图说明
图1是表示具备由采用本发明的方法制造出的散热单元构成的散热器的冷却装置的整体结构的立体图。
图2是图1的A-A线的截面图。
图3是图2的局部放大图。
图4是表示图1的冷却装置所使用的散热器的整体结构的立体图。
图5是概略性地表示本发明的散热单元的制造方法的平面图。
图6是图5的B-B线的向视图。
图7是按工序顺序表示本发明的散热单元的制造方法的图，(a)对应于图5的C-C线的放大截面图，(b)对应于图5的D-D线的放大截面图，(c)对应于图5的E-E线的放大截面图。
图8是概略性地表示本发明的散热单元的制造方法的立体图。
图9是表示采用本发明的方法制造的散热单元的第1变形例的与图7(c)相对应的图。
图10是表示采用本发明的方法制造的散热单元的第2变形例的与图7(c)相对应的图。
图11是表示采用本发明的方法制造的散热单元的第3变形例的与图7(c)相对应的图。
图12是表示采用本发明的方法制造的散热单元的第4变形例的平面图。
附图标记说明
(12)(30)(35)(40)(45)：散热单元
(14)：基板
(15)：散热鳍
(16)：贯穿孔
(17)：销
(20)；第1板材
(21)：第1卷材
(22)：第2板材
(23)：第2卷材
(24)：模具
(25)：基板形成部
(26)：销冲压部
(27)：销成型部
(31)(36)：基板的钎焊材料层
(41)：销的钎焊材料层
(46)：贯穿孔
(47)：销
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。该实施方式中，采用本发明的方法制造液冷式冷却装置中所使用的散热单元。
本说明书中，“铝”这一用语除了纯铝以外还包括铝合金。
再者，以下关于冷却装置的说明中，将图2的上下左右作为上下左右。
另外，所有附图中对同一物体和同一部分附带相同标记。
图1和图2表示具有采用本发明的方法制造出的散热单元的冷却装置的整体结构，图3表示其主要部分的结构。另外，图4表示图1的冷却装置中所使用的散热器。另外，图5～图8表示本发明的散热单元的制造方法。
图1和图2中，液冷式的冷却装置(1)具备散热器(4)和中空状的壳体(2)，壳体(2)具有顶壁(2a)、底壁(2b)和周壁(2c)，并且在其内部设有冷却流体通路(3)，散热器(4)配置于壳体(2)内的冷却流体通路(3)。
在壳体(2)内的靠近一端、在此为靠近右端的部分，设置供冷却液从外部流入的入口集流部(5)，并且在壳体(3)的靠近长度方向的另一端、在此为靠近左端的部分，设置供冷却液向外部流出的出口集流部(6)，冷却流体通路(3)使流入入口集流部(5)的冷却液向出口集流部(6)流动。在壳体(2)的顶壁(2a)连接有用于向壳体(2)内的入口集流部(5)供给冷却液的铝制入口管(7)和用于使冷却液从壳体(2)内的出口集流部(6)排出的铝制出口管(8)。另外，在壳体(2)的顶壁(2a)外表面和底壁(2b)外表面之中的至少任一方，在此为顶壁(2a)的外表面，安装有发热体(省略图示)，该发热体包括IGBT等功率器件、IGBT和控制电路一体化并收纳于同一壳体中的IGBT模块、IGBT模块进一步与保护电路一体化并收纳于同一壳体中的智能功率模块等。
壳体(2)由形成顶壁(2a)的板状的铝制上部构件(9)、以及形成底壁(2b)和周壁(2c)的上方开口的箱状的铝制下部构件(11)制成，上部构件(9)的下表面周缘部与下部构件(11)的作为周壁(2c)的部分的上端部通过钎焊材料接合(以下称为钎焊)。
如图2～图4所示，散热器(4)具备在上下方向上呈层叠状配置的多个、在此为两个散热单元(12)，以及配置在相邻的散热单元(12)之间的铝制中间板(13)。散热单元(12)由水平状的铝制基板(14)和多个铝制散热鳍(15)制成，所述铝制散热鳍以从基板(14)突出的方式设置在基板(14)的两面，并且将长度方向朝向上下方向。在基板(14)上形成有多个圆形贯穿孔(16)，铝制的圆棒状的销(17)在穿过圆形贯穿孔(16)并且长度方向的中央部位于圆形贯穿孔(16)内的状态下固定于基板(14)。销(17)的从圆形贯穿孔(16)向上下突出的部分成为上下两个散热鳍(15)。基板(14)例如由JIS A3000系铝、JIS A1000系铝、JISA6000系铝制成，销(17)例如由JISA1000系铝、JIS A6000系铝制成。通过将销(17)向圆形贯穿孔(16)内压入和/或钎焊来进行销(17)对于基板(14)的固定。
使上侧的散热单元(12)的上侧散热鳍(15)的顶端与壳体(2)的顶壁(2a)内表面热接触，同样地使下侧散热鳍(15)的顶端与中间板(13)的上表面热接触。另外，使下侧的散热单元(12)的下侧散热鳍(15)的顶端与壳体(2)的底壁(2b)内表面热接触，同样地使上侧散热鳍(15)的顶端与中间板(13)的下表面热接触。这样，使两个散热单元(12)的基板(14)和中间板(13)在上下方向上隔离。在上下方向上相邻的两个散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)的横截面形状为尺寸相等的圆形，所有在上下方向上相邻的两个散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)，在俯视下至少一部分重叠，在此为整体重叠。
冷却装置(1)是采用下述方法制造的：将两个散热单元(12)以隔着中间板(13)层叠的状态配置于下部构件(11)内，在其上方载置上部构件(9)，并将上下两个构件(9)(11)钎焊。该制造方法中，在将上侧的散热单元(12)的上侧散热鳍(15)的顶端钎焊在壳体(2)的顶壁(2a)内表面，并且将下侧散热鳍(15)的顶端钎焊在中间板(13)的上表面的情况下，和/或在将下侧的散热单元(12)的下侧散热鳍(15)的顶端钎焊在壳体(2)的底壁(2b)内表面，并且将上侧散热鳍(15)的顶端钎焊在中间板(13)的下表面的情况下，使用另外准备的片状钎焊材料。
在上述冷却装置(1)中，通过入口管(7)流入壳体(2)的入口集流部(5)内的冷却液进入冷却流体通路(3)内，在上下两个散热单元(12)的基板(14)与壳体(2)的顶壁(2a)和底壁(2b)之间，以及各散热单元(12)的基板(14)与中间板(13)之间，从散热鳍(15)之间流入出口集流部(6)内，再从出口集流部(6)通过出口管(8)排出。从安装于壳体(2)的顶壁(2a)外表面的发热体放出的热向顶壁(2a)传递，进而从两个散热单元(12)的基板(14)和上下两个散热鳍(15)、以及中间板(13)向流动于冷却流体通路(3)内的冷却液传递，从而使发热体冷却。
从发热体放出而传递到壳体(2)的顶壁(2a)的热向流动于冷却流体通路(3)内的冷却液的导热路径如下所述。将从安装于壳体(2)的顶壁(2a)外表面的发热体放出的热向冷却液传递的第1路径，是从顶壁(2a)直接向冷却液传递的路径。第2路径是从顶壁(2a)向上侧散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)传递，再从上下两个散热鳍(15)向冷却液传递的路径。第3路径是从顶壁(2a)经过上侧散热单元(12)的上侧散热鳍(15)向基板(14)传递，再从该基板(14)向冷却液传递的路径。第4路径是从顶壁(2a)经过上侧散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)向中间板(13)传递，再从该中间板(13)向冷却液传递的路径。第5路径是从顶壁(2a)经过上侧散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)和中间板(13)向下侧散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)传递，再从该上下两个散热鳍(15)向冷却液传递的路径。第6路径是从顶壁(2a)经过上侧散热单元(12)的上下两个散热鳍(15)和中间板(13)向下侧散热单元(12)的上侧散热鳍(15)传递，进而经过上侧散热鳍(15)向基板(14)传递，再从基板(14)向冷却液传递的路径。
上述冷却装置(1)中，散热器(4)由两个散热单元(12)构成，但散热器也可以具备在上下方向上呈层叠状配置的3个以上散热单元(12)、以及配置在相邻的散热单元(12)之间的中间板(13)。
接着，参照图5～图8，对制造图1的冷却装置(1)的散热器(4)所使用的散热单元(12)的方法进行说明。再者，图5～图8所示的方法用于制造销(17)被压入基板(14)的贯穿孔(16)中的类型的散热单元。
以下的说明中，将图5的左右作为左右，将图5的下侧作为前方。
如图5～图8所示，例如准备卷绕有由JISA3000系铝制成的基板(14)用的第1板材(20)的第1卷材(21)、卷绕有由JISA1000系铝或JISA6000系铝制成的销(17)用的第2板材(22)的第2卷材(23)、以及对从第1卷材(21)放出的第1板材(20)和从第2卷材(23)放出的第2板材(22)实施各种加工的模具(24)，在第1卷材(21)的前方的左侧配置第2卷材(23)，在第1卷材(21)的前方且第2卷材(23)的右方配置模具(24)。
在卷绕于第1卷材(21)的第1板材(20)上，具有形成一个基板(14)的尺寸的基板形成部(25)沿着第1板材(20)的长度方向并排设有多个。在卷绕于第2卷材(23)的第2板材(22)上，具有与第1板材(20)的基板形成部(25)相同尺寸并且能够冲压一个基板(14)所需数量的销(17)的销冲压部(26)，沿着第2板材(22)的长度方向并排设有多个。
第1卷材(21)将第1板材(20)向模具(24)每次以一个基板形成部(25)的长度量间歇地向前方放出，第2卷材(23)将第2板材(22)向模具(24)每次以一个销冲压部(26)的长度量间歇地向右方放出。从第1卷材(21)放出的第1板材(20)在从第2卷材(23)放出的第2板材(22)的下侧，并且在俯视下，来自两个卷材(21)(23)的两个板材(20)(22)的放出方向正交。
模具(24)具备以下部分：对第1板材(20)的基板形成部(25)实施冲孔加工而形成贯穿孔(16)的冲孔部分；对第2板材(22)的销冲压部(26)实施半冲压加工而形成向第2板材(22)的下表面侧突出的多个销成型部(27)(参照图7(a))的半冲压部分；在从第2板材(22)对销成型部(27)进行冲压而制作销(17)的同时使销(17)插通第1板材(20)的所述一端部的基板形成部(25)的贯穿孔(16)的销插通部分；将贯穿孔(16)中插通有销(17)的基板形成部(25)从第1板材(20)上切断而制作基板(14)的切断部分；以及将由第2板材(22)的一端部的销冲压部(26)制作多个销(17)之后的该销冲压部(26)从第2板材(22)切断的废料部分。
在制造散热单元(12)时，将第1板材(20)从第1卷材(21)每次以一个基板形成部(25)的长度量间歇地向前方放出，并且使顶端部的基板形成部(25)移动到模具的(24)的冲孔部分，在该冲孔部分，在第1板材(20)的顶端部的基板形成部(25)同时形成一个基板(14)所需数量的贯穿孔(16)(工序A，参照图8)。与此同时，将第2板材(22)从第2卷材(23)每次以一个销冲压部(26)的长度量间歇地向右方放出，并且使其移动至模具(24)的半冲压部分，在该半冲压部分实施半冲压加工，形成向第2板材(22)的下表面侧突出的多个半冲压状的销成型部(27)(工序B，参照图7(a)和图8)。
接着，使第1板材(20)的形成有贯穿孔(16)的基板形成部(25)移动到模具(24)的销插通部分，并且使第2板材(22)的形成有销成型部(27)的销冲压部(26)移动到模具(24)的销插通部分。此时，所有销成型部(27)的位置与所有贯穿孔(16)的位置一致。
然后，在模具(24)的销插通部分，在从第2板材(22)冲压销成型部(27)而制作多个销(17)的同时，将销(17)压入第1板材(20)的所述一端部的基板形成部(25)的贯穿孔(16)中(工序C，参照图7(b)和图8)。在此，优选销(17)的横截面形状为圆形，销(17)的长度L与直径D之比L/D为1.7以下。该情况下，能够高精度地冲压销(17)，能够在一个基板(14)固定更多的销(17)。
接着，将在第1板材(20)的贯穿孔(16)中压入有销(17)的基板形成部(25)移动到模具(24)的切断部分，在该切断部分，将贯穿孔(16)中插通有销(17)的基板形成部(25)从第1板材(20)上切断，制作基板(14)(工序D)，将销(17)的从基板(14)的贯穿孔(16)突出的部分作为散热鳍(15)。通过这样制造散热单元(12)(参照图7(c)和图8)。另一方面，使第2板材(22)的冲压了销(17)之后的销成型部(27)移动到模具(24)的废料部分，在该废料部分，将销成型部(27)从第2板材(22)上切断作为废料(工序E)。
上述模具(24)的工序A～E，对于每个不同的基板形成部(25)和销冲压部(26)同时进行。
上述实施方式中，从第1卷材(21)放出的第1板材(20)在从第2卷材(23)放出的第2板材(22)的下侧，但并不限定于此，也可以根据模具(24)的种类，使从第1卷材(21)放出的第1板材(20)位于从第2卷材(23)放出的第2板材(22)的上侧。
图9～图12示出采用本发明的方法制造的散热单元的变形例。
图9所示的散热单元(30)，基板(14)的一面(上表面)被铝钎焊材料层(31)覆盖，基板(14)是使用由一面被铝钎焊材料层覆盖的铝钎焊板构成的第1板材(20)制作的。
图10所示的散热单元(35)，基板(14)的两面被铝钎焊材料层(36)覆盖，基板(14)是使用由两面被铝钎焊材料层覆盖的铝钎焊板构成的第1板材(20)制作的。
图9和图10所示的散热单元(30)(35)，在上述冷却装置(1)的制造时的壳体(2)的上下两个构件(9)(11)彼此的钎焊的同时，将基板(14)与销(17)进行钎焊。
图11所示的散热单元(40)，销(17)的上下两个端面被铝钎焊材料层(41)覆盖，销(17)是使用由两面被铝钎焊材料层覆盖的铝钎焊板构成的第2板材(22)制作的。
图11所示的散热单元(40)，在上述冷却装置(1)的制造时的壳体(2)的上下两个构件(9)(11)彼此的钎焊的同时，将上侧散热单元(40)的上侧散热鳍(15)的上端面与壳体(2)的顶壁(2a)钎焊并且将下侧散热鳍(15)的下端面与中间板(13)钎焊，将下侧散热单元(40)的下侧散热鳍(15)的下端面与壳体(2)的底壁(2b)钎焊并且将上侧散热鳍(15)的上端面与中间板(13)钎焊。
图12所示的散热单元(45)，基板(14)的贯穿孔(46)的形状为圆弧端和尖端分别朝向同一方向的流线形，销的横截面形状是圆弧端和尖端分别朝向与贯穿孔的圆弧端和尖端朝向同一方向的流线形的圆弧端和尖端同一方向的流线形，作为上下的散热鳍(15)的销(47)在俯视下的形状是圆弧端和尖端分别朝向与贯穿孔(46)的圆弧端和尖端同一方向的流线形。
但是，基板(14)的贯穿孔(46)的形状也并不一定必须是圆弧端和尖端分别朝向同一方向。
产业可利用性
本发明的方法，可适用于在电动汽车、混合动力汽车、电车等搭载的电力转换装置等功率模块中，用于冷却IGBT等功率器件的冷却装置的散热单元的制造。

Claims (14)

1.一种散热单元的制造方法，
所述散热单元包括：
形成有多个贯穿孔的基板；以及
以穿过基板的贯穿孔的状态固定于基板的销，销的长度方向两端侧的一定长度部分从贯穿孔突出，销的从贯穿孔突出的部分成为散热鳍，
所述制造方法的特征在于，
使销穿过具有多个贯穿孔的基板用的第1板材的贯穿孔，从销用的第2板材同时冲压多个销。
2.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
使用第1板材制作具有所需数量的贯穿孔的基板，使销穿过基板的贯穿孔。
3.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
在第1板材上沿着第1板材的长度方向并排设有多个具有可形成一个基板的尺寸的基板形成部，在第1板材的一端部的基板形成部形成一个基板所需数量的贯穿孔之后，使销穿过该基板形成部的贯穿孔，然后将贯穿孔中插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板。
4.根据权利要求3所述的散热单元的制造方法，
在第2板材上沿着第2板材的长度方向并排设有多个可冲压一个基板所需数量的销的销冲压部，在第2板材的一端部的销冲压部形成向第2板材的一面侧突出的多个半冲压状销成型部之后，从第2板材冲压该销冲压部的销成型部，由此在制作多个销的同时，使销穿过第1板材的所述一端部的基板形成部的贯穿孔。
5.根据权利要求4所述的散热单元的制造方法，
使用一个模具进行以下工序：
工序A，在第1板材的基板形成部形成贯穿孔；
工序B，对第2板材的销冲压部实施半冲压加工，形成向第2板材的一面侧突出的半冲压状的销成型部；
工序C，在从第2板材冲压销成型部而制作销的同时，使销穿过第1板材的所述一端部的基板形成部的贯穿孔；以及
工序D，将贯穿孔中插通有销的基板形成部从第1板材上切断，制作基板。
6.根据权利要求5所述的散热单元的制造方法，
使用实施工序A～D的模具进行：
工序E，从第2板材的一端部的销冲压部制作多个销之后，将该销冲压部从第2板材上切断。
7.根据权利要求6所述的散热单元的制造方法，
将卷绕有第1板材的第1卷材和卷绕有第2板材的第2卷材以从这两个卷材送出两个板材的方向在俯视下正交的方式配置，一边从第1卷材间歇地送出第1板材并且从第2卷材间歇地送出第2板材，一边实施工序A～E。
8.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
第2板材由JISA1000系铝制成。
9.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
第2板材由JISA6000系铝制成。
10.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
将销在穿过第1板材的贯穿孔时进行压入。
11.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
在第1板材的至少一面设有钎焊材料层。
12.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
在第2板材的至少一面设有钎焊材料层。
13.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
冲压的销的横截面形状为圆形，该销的长度L与直径D之比L/D为1.7以下。
14.根据权利要求1所述的散热单元的制造方法，
第1板材的贯穿孔的形状为流线形，销的横截面形状为圆弧端和尖端分别朝向与贯穿孔的圆弧端和尖端相同方向的流线形。
CN201780053158.7A 2016-10-07 2017-09-11 散热单元的制造方法 Active CN109729740B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016199003A JP6775374B2 (ja) 2016-10-07 2016-10-07 放熱ユニットの製造方法
JP2016-199003 2016-10-07
PCT/JP2017/032648 WO2018066311A1 (ja) 2016-10-07 2017-09-11 放熱ユニットの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109729740A true CN109729740A (zh) 2019-05-07
CN109729740B CN109729740B (zh) 2023-04-04

Family

ID=61830994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780053158.7A Active CN109729740B (zh) 2016-10-07 2017-09-11 散热单元的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11335623B2 (zh)
JP (1) JP6775374B2 (zh)
CN (1) CN109729740B (zh)
DE (1) DE112017005093T5 (zh)
WO (1) WO2018066311A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11297745B2 (en) * 2018-03-28 2022-04-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Active thermal management system for electronic devices and method of achieving device-to-device isothermalization
USD903610S1 (en) * 2019-08-28 2020-12-01 Carbice Corporation Flexible heat sink
USD906269S1 (en) * 2019-08-28 2020-12-29 Carbice Corporation Flexible heat sink
US20210063099A1 (en) 2019-08-28 2021-03-04 Carbice Corporation Flexible and conformable polymer-based heat sinks and methods of making and using thereof
USD904322S1 (en) * 2019-08-28 2020-12-08 Carbice Corporation Flexible heat sink
JPWO2021045211A1 (zh) * 2019-09-06 2021-03-11

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090120677A1 (en) * 2007-09-05 2009-05-14 Ibiden Co., Ltd Wiring substrate and associated manufacturing method
JP2013239676A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Toyota Industries Corp 冷却器及び冷却器の製造方法
CN205503829U (zh) * 2016-04-15 2016-08-24 王柚苹 具中空散热柱之制动结构

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074342A (en) * 1974-12-20 1978-02-14 International Business Machines Corporation Electrical package for lsi devices and assembly process therefor
JP3692437B2 (ja) 1997-05-21 2005-09-07 昭和電工株式会社 ヒートシンクの製造方法
US6807059B1 (en) * 1998-12-28 2004-10-19 James L. Dale Stud welded pin fin heat sink
JP2005024107A (ja) 2003-06-30 2005-01-27 Hitachi Cable Ltd 熱交換器およびその製造方法
CN103402669B (zh) * 2011-03-03 2015-07-01 昭和电工株式会社 锻造加工方法
JP5953206B2 (ja) * 2011-11-11 2016-07-20 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置およびその製造方法
US20130180688A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-18 Cooler Master Co., Ltd. Heat-dissipating module and method for manufacturing the same
JP5805838B1 (ja) * 2014-09-29 2015-11-10 株式会社日立製作所 発熱体の冷却構造、電力変換器ユニットおよび電力変換装置
US10222125B2 (en) * 2015-04-06 2019-03-05 International Business Machines Corporation Burst resistant thin wall heat sink
JP6648420B2 (ja) * 2015-06-09 2020-02-14 トヨタ紡織株式会社 金属成形体の製造方法及び金属成形体の製造装置
GB2543790A (en) * 2015-10-28 2017-05-03 Sustainable Engine Systems Ltd Pin fin heat exchanger
US10101097B2 (en) * 2016-09-25 2018-10-16 Cooler Master Co., Ltd. Heat sink having thermal distortion compensation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090120677A1 (en) * 2007-09-05 2009-05-14 Ibiden Co., Ltd Wiring substrate and associated manufacturing method
JP2013239676A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Toyota Industries Corp 冷却器及び冷却器の製造方法
CN205503829U (zh) * 2016-04-15 2016-08-24 王柚苹 具中空散热柱之制动结构

Also Published As

Publication number Publication date
US20190221501A1 (en) 2019-07-18
CN109729740B (zh) 2023-04-04
JP2018060963A (ja) 2018-04-12
DE112017005093T5 (de) 2019-08-01
WO2018066311A1 (ja) 2018-04-12
JP6775374B2 (ja) 2020-10-28
US11335623B2 (en) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109729740A (zh) 散热单元的制造方法
US8944147B2 (en) Heat exchanger and method for manufacturing same
CN103107149B (zh) 液冷式冷却装置及其制造方法
CN109478542A (zh) 冷却装置
US8199505B2 (en) Jet impingement heat exchanger apparatuses and power electronics modules
US20150189791A1 (en) Radiator for liquid-cooled-type cooling device and method of manufacturing the same
CN106989617A (zh) 热交换器用散热器及具备该散热器的热交换器
JP6735664B2 (ja) 液冷式冷却装置用放熱器およびその製造方法
CN105518855B (zh) 层叠型冷却器
JP2010123881A (ja) コールドプレート
US20160282054A1 (en) Heat receiving structure and heat sink
CN103715157A (zh) 散热装置
CN108292639A (zh) 半导体装置
CN106537585B (zh) 液体套及液冷套的制造方法
JP2013225553A (ja) 熱交換器及びその製造方法
JP2002026201A (ja) 放熱器
CN104075602B (zh) 导热模块、热管及制作热管的方法
JP5194557B2 (ja) パワー素子搭載用液冷式冷却器とその製造方法
KR101780624B1 (ko) 방열핀 융착형 히트싱크와 그 제조방법 및 제조장치.
CN106463487A (zh) 具有导热装置的电子模块和制造电子模块的方法
WO2017175538A1 (ja) ケース、半導体装置、ケースの製造方法
CN208920366U (zh) 电感组件、电控组件及空调器
CN217116741U (zh) 车用电子装置
JP2013219125A (ja) 熱交換器
CN208817773U (zh) 一种冷媒散热器及其空调

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Lishennoco Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Showa electrical materials Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230413

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Showa electrical materials Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: SHOWA DENKO Kabushiki Kaisha

TR01 Transfer of patent right