JP2003229520A

JP2003229520A - 冷却装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003229520A
Application number: JP2002027359A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Onishi; 徹夫大西; Hideaki Okubo; 英明大久保; Hideaki Tachibana; 英明橘; Takumi Sugihara; 巧杉原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】熱をハンダに効率的に伝えて良好なハンダづ
けを行なうことの可能な、冷却装置の製造方法を提供す
る。【解決手段】発熱体(12)と、発熱体(12)から発生する
熱を移動又は放熱させる放熱器(14)とを備えた冷却装置
の製造方法において、前記放熱器(14)が内部が中空の伝
熱チューブ部(16)を備え、熱電素子(19,20)を備えた熱
電モジュール(26)からなる発熱体(12)の一側にメインヒ
ータ(29)の平らな加熱面を熱的に接触させ、発熱体(12)
の他側に接合材(25)を介して放熱器(14)を接触させ、冷
却装置(11)を真空炉(27)内に設置し、メインヒータ(29)
を昇温して接合材(25)を溶解させ、発熱体(12)と放熱器
との間を接合した後、伝熱チューブ部(16)の内部に作動
流体を封入することを特徴とする冷却装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体と放熱器と
が一体になった冷却装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電力用半導体チップ１１２等
の発熱体を冷却するために、電力用半導体チップ１１２
に放熱器１１４を接合した冷却装置１１１が知られてお
り、例えば特開平１０−２８４６８５号公報に示されて
いる。図９は、同公報に開示された冷却装置１１１を表
しており、以下図９に基づいて従来技術を説明する。

【０００３】図９において、冷却装置１１１の放熱器１
１４は、空冷用のフィン１１７の一側の面（図９中上
面）に、アルミナ等の絶縁性の板の両側に金属皮膜を形
成した絶縁板１１３を、明記されていない手段で接合し
て形成されている。絶縁板１１３と半導体チップ１１２
との間は、ハンダづけのような方法で、接合されてい
る。そして、例えば電力用半導体チップ１１２の周りを
囲むように樹脂ケース１１５を形成することにより、電
力用半導体チップ１１２が発熱する熱が、空冷によって
冷却される。

【０００４】このように、発熱体である電力用半導体チ
ップ１１２と放熱器１１４との間をハンダ１２５で接合
することにより、接合部の熱抵抗は大幅に低下し、例え
ば接着剤やグリースを用いて接触させる場合に比べ、伝
熱効率が良くなる。従って、電力用半導体チップ１１２
の熱を、より効率良く移動、放熱することが可能となっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、同公
報には、発熱体である電力用半導体チップ１１２と絶縁
板１１３とをハンダづけのような方法によって接合する
と開示されているのみであり、その詳細な接合方法に関
しては記載がない。

【０００６】例えば特開２００１−１６８５６９号公報
によれば、水冷式の冷却ジャケットと半導体チップ１１
２との間を、リフロー炉によってハンダづけしている。
ところがリフロー炉は、その構造上、内部を真空状態に
することが困難である。その結果、空気中や不活性ガス
雰囲気中でハンダづけを行なうことになり、ハンダ１２
５の溶解時にハンダ１２５の内部に発生した気泡（ボイ
ド）が除去できず、ハンダづけ不良の原因となるという
問題がある。特にこのような冷却装置１１１において
は、発熱部が高熱を帯びることがあるため、ハンダづけ
の不良によってハンダづけされた箇所がはずれたり、熱
伝導性が不良となって動作不良の原因となったりするこ
とがある。

【０００７】従って、このような冷却装置１１１におい
ては、バッチ式の真空炉１２７を用いて、真空雰囲気内
でハンダづけを行なうのが望ましい。真空炉１２７は、
一般的に図１０に示すように、上下に分割自在なチャン
バ１２８を備えている。上部チャンバ１２８Ａには例え
ばランプヒータ１３０が、下部チャンバ１２８Ｂには例
えばメインヒータ１２９が、それぞれ付設されている。
チャンバ１２８の内部を真空にして、メインヒータ１２
９及びランプヒータ１３０に通電し、昇温することによ
り、ハンダ１２５を加熱して溶解し、ハンダづけを行な
う。

【０００８】図１０に、図９に示したような冷却装置１
１１を、放熱器１１４側をメインヒータ１２９に接触さ
せて真空炉１２７に入れた場合の、冷却装置１１１の温
度分布を示す。放熱器１１４がフィン形状の場合、メイ
ンヒータ１２９と放熱器１１４の接触面積や、メインヒ
ータ１２９からハンダ１２５に熱が伝わる伝熱断面積が
小さい。その結果、メインヒータ１２９とハンダ１２５
との間の熱抵抗が大きくなるため、メインヒータ１２９
の熱がハンダ１２５に効率良く伝わらない。即ち、図１
０に示すように、メインヒータ１２９の熱が、放熱器１
１４との間で失われ、大きく低下してＴ１２となる。そ
の結果、メインヒータ１２９の温度Ｔ１１に比べて、ハ
ンダ１２５の温度Ｔ１３は極めて低くなってしまう。ま
た、放熱器１１４が水冷式の冷却ジャケットであるよう
な場合にも、冷却ジャケットの内部が中空であるため
に、前記伝熱断面積が小さく、メインヒータ１２９の熱
がハンダ１２５に効率良く伝わらない。

【０００９】その結果、ハンダ１２５が充分に溶解せ
ず、ハンダ１２５の一部でしか接合が行なわれないため
に、接合の強度が弱い場合がある。また、接合面積が減
少するために、発熱体から放熱器１１４までの間の熱抵
抗が大きく、伝熱効率が低下して冷却装置１１１の冷却
能力が不足することがある。このようなハンダづけの不
良を防止するためには、メインヒータ１２９の出力を上
げて、真空炉１２７内の温度を過剰に上昇させる必要が
ある。その結果、エネルギー効率が低下するばかりか、
真空炉１２７が熱的に損傷を受けることがある。

【００１０】さらに、例えば放熱器１１４が中空の伝熱
チューブ部内部に作動流体を封入したヒートパイプであ
る場合には、作動流体を封入後にハンダの溶融温度であ
る２００度近くまで加熱すると、加熱によって作動流体
が膨張し、伝熱チューブ部が破損することがある。

【００１１】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、熱をハンダに効率的に伝えて良好なハンダ
づけを行なうことの可能な、冷却装置の製造方法を提供
することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】発熱体
と、発熱体から発生する熱を移動又は放熱させる放熱器
とを備えた冷却装置の製造方法において、前記発熱体の
一側にメインヒータの平らな加熱面を熱的に接触させ、
発熱体の他側に接合材を介して放熱器を接触させ、冷却
装置を真空炉内に設置し、メインヒータを昇熱して接合
材を溶解させ、発熱体と放熱器との間を接合している。
これにより、放熱器をメインヒータに接触させた場合に
比べて、メインヒータからハンダまでの間の熱抵抗を小
さくできるため、熱が効率良くハンダに伝わり、良好な
ハンダづけが可能である。

【００１３】また本発明は、前記放熱器は、内部が中空
の伝熱チューブ部を備え、発熱体と放熱器との間を接合
材を溶解させて接合した後、伝熱チューブ部の内部に作
動流体を封入している。これにより、作動流体の熱膨張
や沸騰による、伝熱チューブ部からの漏れが起きにく
い。

【００１４】また本発明は、前記発熱体が、熱電素子を
備えた熱電モジュールである。これにより、他の被冷却
物を冷却する冷却装置においても、同様に良好なハンダ
づけが可能である。一般に、熱電モジュールは発熱面
(排熱側電極)と冷却面(温調側電極)とを有し、発熱面は
放熱器に接合され、冷却面は被冷却物との間の熱抵抗が
小さくなるように、平滑に研削されている。よって、メ
インヒータとハンダ接合時の加熱部である冷却面とを、
熱抵抗の小さな状態で接触させることができる。さらに
熱電モジュールは、冷却面と発熱面との間の熱抵抗が一
般的に小さいため、メインヒータの熱が効率良くハンダ
に伝達され、良好なハンダ付けが可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。まず、第１実施形態
を説明する。図１は、本実施形態に係る発熱体１２を冷
却するための冷却装置１１の構成図を示している。以下
の説明は、発熱体１２として、熱電モジュール２６を例
に取って行なう。

【００１６】図１において冷却装置１１は、例えば熱電
モジュール２６などの発熱体１２と、熱電モジュール２
６と放熱器１４との間を固定するための取付ベース１８
と、熱電モジュール２６から発生した熱を除去するため
の放熱器１４とを備えている。取付ベース１８は、熱伝
導率の良い、例えば銅などの金属で形成されており、熱
電モジュール２６と取付ベース１８との間は、ハンダづ
けされている。

【００１７】図２に、放熱器１４の斜視図を示す。放熱
器１４は、内部に中空の細長い伝熱チューブ部１６が複
数本並んだ、Ｓ字型の伝熱チューブユニット１５を備え
ている。伝熱チューブ部１６は、例えば、中空の金属板
の内部を仕切って形成されている。伝熱チューブユニッ
ト１５の一端部には、作動流体を注入する注入口３５
が、各伝熱チューブ部１６の内部空間とそれぞれ連通す
る様に取りつけられている。伝熱チューブ部１６の内部
空間には、例えば水、代替フロン、アセトン、或いはア
ルコールなどの作動流体が封入されている。尚、ここで
は注入口３５が、各伝熱チューブ部１６ごとに備えられ
ているように説明しているが、例えば１箇所の注入口３
５から、各伝熱チューブ部１６に作動流体を封入できる
ようにしてもよい。

【００１８】放熱器１４は、伝熱チューブユニット１５
に接触させた、空冷用の放熱フィン１７を備えている。
伝熱チューブユニット１５と放熱フィン１７との間、及
び伝熱チューブユニット１５と取付ベース１８との間
は、いずれもロウづけされている。熱電モジュール２６
から発生した熱は、伝熱チューブ部１６によって放熱フ
ィン１７に搬送され、空冷によって外部に放熱される。

【００１９】熱電モジュール２６は、ｐ型及びｎ型の熱
電素子１９，２０を交互に配置し、その上部同士及び下
部同士を、導電体からなる排熱側電極２２及び温調側電
極２１によってそれぞれ連結している。そして、電極２
１，２２を介して熱電素子１９，２０に電流を流すこと
により、温調側電極２１に接触した被冷却物３３を、冷
却している。

【００２０】取付ベース１８の排熱側電極２２側表面に
は、アルミナなどの絶縁層２３と、導電性のメタル層２
４とが形成されている。メタル層２４は、マスキングに
よって、排熱側電極２２が接する位置のみに形成されて
いる。メタル層２４と排熱側電極２２との間には、ペー
スト状のハンダ２５が挿入されている。このハンダ２５
を、真空炉２７内で溶かすことにより、熱電モジュール
２６と取付ベース１８とをハンダづけによって接合す
る。

【００２１】図３に、ハンダづけ時に、真空炉２７内に
冷却装置１１を設置する際の説明図を示す。図３におい
て真空炉２７は、上部チャンバ２８Ａと下部チャンバ２
８Ｂとに分割自在で、内部を真空引きすることのできる
チャンバ２８を備えている。下部チャンバ２８Ｂには平
板状のメインヒータ２９が、上部チャンバ２８Ａにはラ
ンプヒータ３０が、それぞれ付設されている。尚、メイ
ンヒータ２９は、平らな加熱面を一側に有していればよ
く、必ずしも平板状である必要はない。

【００２２】次に、本実施形態に係る冷却装置１１の製
造方法について、前記図３、及び図４に示すフローチャ
ートを用いて説明する。冷却装置１１は、熱電モジュー
ル２６と放熱器１４とを別途製作し、これらを真空炉２
７内でハンダづけして製作される。

【００２３】まず、熱電モジュール２６の製作について
説明する（ステップＳ１１〜Ｓ１２）。これは、熱電素
子１９，２０と、電極２１，２２との間に、それぞれ図
示しない高融点のハンダを介在させて組み立てる（ステ
ップＳ１１）。そして、組み立てた熱電モジュール２６
をリフロー炉等に入れ、例えば２５０度程度まで昇温し
てハンダを溶解させ、接合を行なう。

【００２４】次に、放熱器１４の製作について説明する
（ステップＳ２１〜Ｓ２４）。まず、図２に示したよう
な伝熱チューブユニット１５を製作する（ステップＳ２
１）。上述したように、伝熱チューブユニット１５の一
端部には、各伝熱チューブ部１６の内部空間と連通する
注入口３５が設けられている。このときは、伝熱チュー
ブ部１６の内部空間には作動流体は封入されておらず、
注入口３５は開放されている。そして、伝熱チューブユ
ニット１５と放熱フィン１７と取付ベース１８とを仮組
みし、例えばロウづけによって互いに接合する（ステッ
プＳ２２）。このときの接合する部材の温度は、部材が
アルミニウムの場合には約５００度、部材が銅で銀ロウ
を用いるような場合には約７００度となる。

【００２５】次に、取付ベース１８の、熱電モジュール
２６を接合する側の面を平滑に研削し、その面にプラズ
マ溶射によってアルミナ等を５０〜２００μｍ程度の膜
厚で積層して、絶縁層２３を形成する（ステップＳ２
３）。このときの取付ベース１８の温度は、約１５０度
になる。そして、絶縁層２３上にマスキングを施し、排
熱側電極２２の形状に合わせてメタル層２４を形成する
（ステップＳ２４）。尚、熱電モジュール２６の製作
（ステップＳ１１〜Ｓ１２）と、放熱器１４の製作（ス
テップＳ２１〜Ｓ２４）とは、逆の順序で行なっても、
或いは同時に行なってもよい。

【００２６】次に、こうして製作された放熱器１４と熱
電モジュール２６とを、真空炉２７でハンダづけする手
順（ステップＳ３１〜Ｓ３６）について説明する。まず
図３に示すように、真空炉２７内に冷却装置１１を、熱
電モジュール２６がメインヒータ２９と接触するように
載置する（ステップＳ３１）。

【００２７】この際、メインヒータ２９と熱電モジュー
ル２６との間に、熱伝導率が良く、かつハンダ２５の融
点以上の耐熱性を有する緩衝材を介挿して、両者を熱的
に密着させると、尚良い。或いは、両者の間に熱伝導率
の良い銅板などを介挿し、メインヒータ２９の熱が均一
に熱電モジュール２６に伝わるようにするのもよい。

【００２８】次に、熱電モジュール２６の排熱側電極２
２上にハンダ２５を載置し（ステップＳ３２）、その上
に、ステップＳ２１〜Ｓ２４で製作した放熱器１４を載
置する（ステップＳ３３）。この際、ステップＳ２２
で、一側に伝熱チューブユニット１５と放熱フィン１７
とをロウづけした取付ベース１８の他側を、排熱側電極
２２の位置とメタル層２４の位置とが一致するように載
置する。そして、チャンバ２８を閉じて内部を真空引き
し（ステップＳ３４）、メインヒータ２９及びランプヒ
ータ３０に通電して昇温し、ハンダづけを行なう（ステ
ップＳ３５）。

【００２９】ステップＳ３５における部材の温度は、例
えば約２００度である。従って、５００度でロウづけし
た部位や、２５０度でハンダづけした熱電素子１９，２
０と電極２１，２２との間のハンダづけ部位が、再溶融
して位置ずれを起こすようなことはない。また、炉内に
設置した各部品に対し、適当な治具を用いて位置ずれを
起こさないように固定しておくようにすれば、２５０度
程度まで昇温してハンダづけを行なってもよい。ハンダ
づけが終了すると、冷却装置１１を炉から取り出し（ス
テップＳ３６）、放熱器１４の最終組み立てを行なう。

【００３０】以下、最終組み立てについて説明する（ス
テップＳ４１〜Ｓ４６）。まず、熱電モジュール２６に
よって冷却される機器を取り付けるために、熱電モジュ
ール２６の被冷却物取付面（図示せず）を、平滑に研削
する（ステップＳ４１）。次に、伝熱チューブ部１６の
内部を真空ポンプ等によって真空引きし（ステップＳ４
２）、その内部に注入口３５から作動流体を注入した後
（ステップＳ４３）、注入口３５を封止する（ステップ
Ｓ４４）。この封止は、例えば注入口３５をかしめるな
どの手段によって行なわれる。

【００３１】そして、こうして組み立てた冷却装置１１
を、所定の温度（例えば１００度程度）まで加熱して信
頼性検査を行ない（ステップＳ４５）、熱電モジュール
２６に通電して動作特性の確認を行なう（ステップＳ４
６）。

【００３２】以上説明したように第１実施形態によれ
ば、熱電モジュール２６を、メインヒータ２９に接触さ
せて、熱電モジュール２６と放熱器１４とをハンダづけ
している。メインヒータ２９を熱電モジュール２６に接
触させてハンダづけすることにより、熱伝導性の良い熱
電モジュール２６を通じて熱が伝わるので、メインヒー
タ２９に放熱器１４側等を接触させる場合に比べて、メ
インヒータ２９の熱がハンダ２５に伝わるまでの熱抵抗
を大幅に低減でき、ハンダ２５が効率的に熱せられて良
好なハンダづけが行なえる。

【００３３】図５に、本実施形態に係るハンダづけ時
の、冷却装置１１の温度分布を示す。図５に示すよう
に、本実施形態によれば、メインヒータ２９からの熱
が、ハンダ２５に伝わるまでの熱抵抗を大幅に低減でき
る。即ち、メインヒータ２９と熱電モジュール２６との
間の熱抵抗が小さく、メインヒータ２９の温度Ｔ１に比
べて、熱電モジュール２６の温度Ｔ２がそれほど低くな
らない。しかも、熱電モジュール２６は熱伝導性がいい
ので、ハンダ２５の温度Ｔ３もそれほど低下しない。従
って、ハンダ２５がよく溶けるので、小電力で良好なハ
ンダづけが可能である。

【００３４】また本実施形態によれば、熱電モジュール
２６と取付ベース１８との間のハンダづけを行なった後
で、放熱器１４の内部に作動流体を注入している。放熱
器１４の内部に作動流体を注入した状態でハンダづけを
行なうと、作動流体が熱せられて激しく沸騰して膨張
し、その圧力で伝熱チューブ部１６が破損して作動流体
が漏れるようなことがある。ハンダづけの後で作動流体
を注入することにより、作動流体の漏れを防止すること
が可能である。

【００３５】尚、上記説明において、例えば発熱体１２
がパワートランジスタである場合のように、取付ベース
１８との接合面に絶縁層２３を必要としないような場合
には、ステップＳ２３、Ｓ２４を省略する。また、発熱
体１２が絶縁体である場合には、ステップＳ２３は不要
であり、必要ならステップＳ２４において、この発熱体
１２の放熱器１４取付側に、ハンダ接合を行なうための
メタル層２４を形成する。

【００３６】尚、上記実施形態においては、ランプヒー
タ３０が上部チャンバ２８Ａに、メインヒータ２９が下
部チャンバ２８Ｂにそれぞれ付設されているように説明
したが、これに限られるものではない。例えば、図６に
示すように、ランプヒータ３０が下部チャンバ２８Ｂ
に、メインヒータ２９が上部チャンバ２８Ａにそれぞれ
付設されているような場合でも、同様に発熱部１２をメ
インヒータ２９に近づけ、或いは接触させることによ
り、ハンダ２５に対して熱をより効率的に伝えることが
可能である。尚、図６において３４は、取付ベース１８
を介して冷却装置１１を支える支持台である。

【００３７】尚、上記説明においては、熱電モジュール
２６の製作（ステップＳ１１〜Ｓ１２）と、放熱器１４
の製作（ステップＳ２１〜Ｓ２４）とを、別々に行なっ
てから、両者を接合するように説明したが、これに限ら
れるものではない。例えば、熱電モジュール２６を真空
炉２７のメインヒータ２９条に仮組みし、その上に放熱
器１４を載置して加熱を行なってもよい。これにより、
熱電モジュール２６内の各部品の接合、及び熱電モジュ
ール２６と放熱器１４との接合を、同時に行なえる。

【００３８】次に、第２実施形態について説明する。図
７に、第２実施形態に係る冷却装置１１の構成及びその
製造方法を示す。図７において、メインヒータ２９上に
は、銅等の熱伝導性の良好な材質の伝熱ブロック３１が
屹立し、伝熱ブロック３１の先端部は取付ベース１８に
接している。発熱体１２は、押しバネ３２によってメイ
ンヒータ２９から上方へ押され、発熱体１２と取付ベー
ス１８との間には、ハンダ２５が介挿されている。この
とき、伝熱ブロック３１と、取付ベース１８やメインヒ
ータ２９との間には、熱伝導グリース等を介在させて熱
伝導性をより良好にするのがよい。

【００３９】熱は、伝熱ブロック３１を介してメインヒ
ータ２９から取付ベース１８へと伝わり、ハンダ２５を
溶解させる。このように、伝熱ブロック３１を介してハ
ンダ２５を加熱することにより、発熱体１２が、例えば
絶縁物で周囲をモールドされた半導体のように熱伝導率
が悪い場合にも、良好にハンダづけを行なうことが可能
である。また、この伝熱ブロック３１の断面積を変える
ことにより、ハンダ２５の温度上昇を任意に制御するこ
とが可能である。即ち、発熱体１２を、放熱器１４より
もメインヒータ２９に熱的に接近させることにより、熱
の損失が小さくなり、効率的なハンダづけが可能であ
る。

【００４０】尚、図７において、伝熱ブロック３１は発
熱体１２の両側にのみ形成されているかのように見える
が、これに限られるものではなく、例えば発熱体１２の
四方や四隅を囲んでもよく、或いは発熱体１２の外周す
べてを囲むように形成してもよい。

【００４１】また、第１、第２実施形態においては、放
熱器１４として中空チューブに作動流体を封入した伝熱
チューブユニット１５と放熱フィン１７とを備えるよう
に説明したが、これに限られるものではない。例えば、
放熱フィン１７のみを備え、放熱フィン１７と取付ベー
ス１８とを直接ハンダづけしたものでもよく、放熱フィ
ン１７の代わりに水冷ジャケットを備えて水冷するよう
にしてもよい。また、放熱器１４の一部が、予め発熱体
１２を取り付けられるように加工、成形されている場合
には、取付ベース１８は不要である。即ち、ステップＳ
２２における取付ベース１８の接合を省略し、以降のス
テップにおいて、取付ベース１８に対して行なっている
加工を、放熱器１４の該当部分に対して直接行なうよう
にする。

【００４２】次に、第３実施形態について説明する。図
８に、第３実施形態に係る冷却装置１１の構成及びその
製造方法を示す。図８において、第３実施形態に係る冷
却装置１１は、プレート型の放熱器１４を備えている。
このような冷却装置１１は、例えば個人用の冷蔵庫など
に用いられる。

【００４３】このような場合、放熱器１４の放熱効率が
放熱フィン１７や伝熱チューブユニット１５などに比べ
て低いため、放熱器１４は、発熱体１２に比べて大きな
面積を必要とする。従って、例えばメインヒータ２９を
放熱器１４に接触させてハンダづけを行なおうとするな
らば、放熱器１４をメインヒータ２９に熱的に密着させ
る必要がある。そのためには、放熱器１４の、メインヒ
ータ２９に接触する面を平滑に加工する必要があるが、
面積の大きな放熱器１４を平滑に加工するのは困難であ
る。さらには、面積の大きなメインヒータ２９が必要と
なり、真空炉２７が巨大化する。

【００４４】これに対し、図８に示すように、メインヒ
ータ２９を発熱体１２側に接触させるならば、発熱体１
２の面積が小さいため、比較的容易にメインヒータ２９
に熱的に密着させることが可能である。また、発熱体１
２の周囲のみが真空となっていればよく、例えば、放熱
器１４の発熱体取付面を炉壁の一部とするように構成さ
れた真空炉を用いてもよい。これにより、小さな真空炉
２７であっても、熱がメインヒータ２９からハンダ２５
に効率的に伝わり、良好なハンダづけが可能となってい
る。

【００４５】尚、上記の説明においては、中空の伝熱チ
ューブ１６の内部に作動流体を封入した、一般的に用い
られているヒートパイプを用いて説明したが、例えば気
泡振動型ヒートパイプと呼ばれるものが、さらに好適で
ある。これは、例えば日本機械学会論文週６４巻６２２
号『蛇行閉ループ式熱輸送デバイスに関する研究』に紹
介されている。当該論文によれば、中空の伝熱チューブ
１６を蛇行させて閉ループとし、その内部に通常のヒー
トパイプよりも大きな封入率で作動流体を封入してい
る。これにより、作動流体中に微細な気泡が発生し、こ
の気泡の働きによって、熱をより効率的に伝搬させるも
のである。

【００４６】尚、上記第１〜第３実施形態においては、
熱電モジュール２６を発熱体１２とし、この排熱側電極
２２で生じた熱を、放熱器１４で冷却する場合について
中心に説明したが、本発明はこれに限られるものではな
い。例えば、第１実施形態の図４におけるフローチャー
トにおいて説明したように、発熱体１２がパワートラン
ジスタ等の電子部品であって、これらの電子部品を放熱
器１４にハンダづけし、電子部品を直接冷却する場合に
も応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る冷却装置の構成図。

【図２】伝熱チューブユニットの斜視図。

【図３】第１実施形態に係る冷却装置の製造方法を示す
説明図。

【図４】第１実施形態に係る冷却装置の製造方法を示す
フローチャート。

【図５】ハンダづけ時の冷却装置の温度分布を示す説明
図。

【図６】真空炉内に設置した冷却装置の製造方法を示す
説明図。

【図７】第２実施形態に係る冷却装置の製造方法を示す
説明図。

【図８】第３実施形態に係る冷却装置の製造方法を示す
説明図。

【図９】従来技術に係る冷却装置説明図。

【図１０】従来技術に係る冷却装置の製造方法を示す説
明図。

【符号の説明】

１１：冷却装置、１２：発熱体、１４：放熱器、１５：
伝熱チューブユニット、１６：伝熱チューブ部、１７：
放熱フィン、１８：取付ベース、１９：ｐ型熱電素子、
２０：ｎ型熱電素子、２１：温調側電極、２２：排熱側
電極、２３：絶縁層、２４：メタル層、２５：ハンダ、
２６：熱電モジュール、２７：真空炉、２８：チャン
バ、２９：メインヒータ、３０：ランプヒータ、３１：
伝熱ブロック、３２：押しバネ、３３：被冷却物、３
４：支持台、３５：注入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/38 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｄ 23/473 23/46 Ｚ (72)発明者杉原巧神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA04 BA05 BA33 BB05 BB21 BB44 BC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体(12)と、発熱体(12)から発生する
熱を移動又は放熱させる放熱器(14)とを備えた冷却装置
の製造方法において、前記発熱体(12)の一側にメインヒータ(29)の平らな加熱
面を熱的に接触させ、発熱体(12)の他側に接合材(25)を介して放熱器(14)を接
触させ、冷却装置(11)を真空炉(27)内に設置し、メインヒータ(29)を昇温して接合材(25)を溶解させ、発
熱体(12)と放熱器との間を接合することを特徴とする冷
却装置の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の冷却装置の製造方法に
おいて、前記放熱器(14)は、内部が中空の伝熱チューブ部(16)を
備え、発熱体(12)と放熱器(14)との間を接合材を溶解させて接
合した後、伝熱チューブ部(16)の内部に作動流体を封入することを
特徴とする冷却装置の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の冷却装置の製造
方法において、前記発熱体(12)が、熱電素子(19,20)を備えた熱電モジ
ュール(26)であることを特徴とする冷却装置の製造方
法。