JP2013045782A - Cooler - Google Patents
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Description
本発明は、冷却器に関する。特に、発熱体(典型的にはパワートランジスタなどの半導体チップ)が固定されたプレート(ベースプレート)を上面に固定して発熱体を冷却する冷却器に関する。 The present invention relates to a cooler. In particular, the present invention relates to a cooler that cools a heating element by fixing a plate (base plate) to which a heating element (typically a semiconductor chip such as a power transistor) is fixed on an upper surface.
冷却器では、ケースにカバープレートを接合する際、冷媒が漏れないように、わずかな隙間もなく接合する必要がある。冷媒が漏れないようにカバープレートを接合する手法の一つとして、特許文献1には、ケース開口部周囲上面にカバープレートを、摩擦撹拌接合により周囲全体に亘って連続的に接合する技術が提案されている。 In the cooler, when joining the cover plate to the case, it is necessary to join the cover plate without a slight gap so that the refrigerant does not leak. As a technique for joining the cover plate so that the refrigerant does not leak, Patent Document 1 proposes a technique for joining the cover plate to the upper surface around the case opening continuously by friction stir welding. Has been.
摩擦撹拌溶接は、回転するツールを部材に押し当て、摩擦熱によって部材を軟化・塑性流動させ、2つの部材を局所的に練り混ぜて接合する。そのため、回転するツールを押し当てた場所の周囲が盛り上がり、固化するといわゆるバリとなって残る。通常、カバープレートの上に冷却対象物を載せることが多いが、そうするとバリが邪魔である。特許文献1では、摩擦撹拌溶接の後にバリを除去する工程が示されている。本明細書は、摩擦撹拌溶接によってケースにカバープレートを接合し、カバープレートの上に冷却対象物を固定する冷却器において、バリ除去を不要とする冷却器を提供する。 In friction stir welding, a rotating tool is pressed against a member, the member is softened and plastically flowed by frictional heat, and the two members are locally mixed and joined. For this reason, the area around the place where the rotating tool is pressed rises and becomes a so-called burr when solidified. Usually, an object to be cooled is often placed on the cover plate. Patent Document 1 discloses a process of removing burrs after friction stir welding. The present specification provides a cooler that eliminates burr removal in a cooler in which a cover plate is joined to a case by friction stir welding and a cooling target is fixed on the cover plate.
本明細書が提供する冷却器は、冷媒を流すためのケースの開口部周囲上面にカバープレートが溶接されており、上面中央に発熱体が固定されたベースプレートがカバープレートの上に固定される冷却器である。即ち、この冷却器は、発熱体が固定されたプレート(ベースプレート)を上面に固定して発熱体を冷却するのに適している。この冷却器では、ベースプレートの下面とカバープレートの上面の一方において、中央領域が、中央領域を囲む周囲領域に対して出っ張っている。別言すれば、中央領域に、周囲領域の面よりも一段高い段丘部が形成されている。段丘部があるため、カバープレートの上にベースプレートを重ねると、中央領域ではベースプレートの下面とカバープレートの上面が接するが、周囲領域ではベースプレートとカバープレートの間に隙間が形成される。そして、カバープレートとケース開口部周囲上面との摩擦撹拌接合部位が上記の隙間の下に位置する。さらに、ベースプレートが、摩擦撹拌接合部位よりも外側でケース開口部周囲上面にボルトで固定されている。なお、カバープレートとケース開口部周囲上面との摩擦撹拌接合部位は上記隙間の下に位置しているが、製造工程としては、ベースプレートを載せて隙間を形成した後に溶接する必要はなく、先にカバープレートとケース開口部周囲上面を溶接した後にベースプレートを取り付ければよい。 In the cooler provided in this specification, the cover plate is welded to the upper surface around the opening of the case for flowing the refrigerant, and the base plate having the heating element fixed at the center of the upper surface is fixed on the cover plate. It is a vessel. That is, this cooler is suitable for cooling the heating element by fixing the plate (base plate) on which the heating element is fixed to the upper surface. In this cooler, the central region protrudes from the surrounding region surrounding the central region on one of the lower surface of the base plate and the upper surface of the cover plate. In other words, a terrace that is one step higher than the surface of the surrounding region is formed in the central region. Since there is a terrace, when the base plate is overlaid on the cover plate, the lower surface of the base plate and the upper surface of the cover plate are in contact with each other in the central region, but a gap is formed between the base plate and the cover plate in the peripheral region. And the friction stir welding site | part of a cover plate and case opening part surrounding upper surface is located under said clearance gap. Furthermore, the base plate is fixed to the upper surface around the case opening by a bolt outside the friction stir welding site. Although the friction stir welding site between the cover plate and the upper surface around the case opening is located below the gap, the manufacturing process does not require welding after forming the gap by placing the base plate. The base plate may be attached after welding the cover plate and the upper surface around the case opening.
上記の構成によると、摩擦撹拌部位の上には隙間が確保される。そのため、摩擦撹拌溶接によって発生するバリが残っていても、カバープレートとベースプレートの中央領域同士の接触には影響を及ぼさないから、バリを除去する必要がない。 According to said structure, a clearance gap is ensured on a friction stirring site | part. For this reason, even if burrs generated by friction stir welding remain, they do not affect the contact between the central regions of the cover plate and the base plate, so it is not necessary to remove the burrs.
上記の冷却器はさらに、ベースプレートの下面中央領域とカバープレート上面中央領域が、放熱グリスを介して接していてもよい。放熱グリスを塗布した後ベースプレートとカバープレートを重ねると、余分な放熱グリスが中央部から隙間へとはみ出すが、隙間があるので、そのさらに外側には広がらず、摩擦撹拌接合部位よりも外側のボルト締結部へ放熱グリスが侵入することを防止できる。即ち、放熱グリスによってボルトが緩み易くなることがない。なおここで「摩擦撹拌接合部位よりも外側」とは、ケースを平面視したときの「外側」を意味する。 In the cooler described above, the center area of the lower surface of the base plate and the center area of the upper surface of the cover plate may be in contact with each other via heat radiation grease. If the base plate and the cover plate are overlapped after applying heat dissipation grease, excess heat dissipation grease protrudes from the center to the gap, but there is a gap, so it does not spread further outside, and the bolt outside the friction stir welding site It is possible to prevent heat radiation grease from entering the fastening portion. That is, the bolts are not easily loosened by the heat dissipation grease. Here, “outside from the friction stir welding part” means “outside” when the case is viewed in plan.
図面を参照して実施例の冷却器10を説明する。図1は、冷却器10の分解斜視図である。図2は、図1におけるII−II線における断面図である。但し、図2は、完成品における断面図である。 A cooler 10 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of the cooler 10. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. However, FIG. 2 is a cross-sectional view of the finished product.
冷却器10は、半導体チップ90(発熱体)を冷却するための装置である。冷却器10は、冷媒を流すケース6、ケースの開口を封止するカバープレート4、及び、上面に半導体チップ90を固定し、下面にてカバープレート4に接するベースプレート2を備える。ケース6の側面には、冷媒の供給口8aと排出口8bが設けられている。図2に示すように、カバープレート4の裏面には、半導体チップ90の熱の拡散を促進する複数のフィン4bが設けられている。ケース6、カバープレート4、及び、ベースプレート2は、アルミ、あるいは銅などの熱伝導率の高い素材で作られる。
The
ケースの開口部周囲上面7には、開口周囲に沿って一巡する段差が2重に設けられている。最外側の平面7aの内側に一段低い第1段差7bが形成されており、さらにその内側に一段低い第2段差7cが形成されている。カバープレート4は、ケースの開口部周囲上面7の最内側の縁に沿って一巡する第2段差7cにちょうど収まる大きさである。カバープレート4は、第2段差7cに嵌められたのち、開口を一巡するように周囲を摩擦撹拌溶接により接合される。図2の符号Wが示す箇所が摩擦撹拌接合部である。図1は分解図であるので摩擦撹拌接合部位は図示されていない。
On the upper surface 7 around the opening of the case, there are double steps that make a round along the periphery of the opening. A
カバープレート4の上面の中央に、周囲よりも一段高い段丘部4aが形成されている。以下、段丘部4aが形成されている領域を中央領域と称し、段丘部4aの周囲を周囲領域と称する。別言すれば、カバープレート4の上面の中央領域は、周囲領域に対して出っ張っている。周囲領域は、中央領域の周囲を一巡している。なお、「周囲領域」という呼称は、カバープレート4に対してだけでなく、ベースプレート2に対しても用いる。即ち、カバープレート4とベースプレート2を重ねた際、段丘部4aのエッジよりも内側を「中央領域」と称し外側を「周囲領域」と称する。
A
段丘部4aによって、カバープレート4の上にベースプレート2を重ねると、中央領域で両者は接するが、周囲領域(ただし、開口部周囲上面7の第1段差7bにおいて)では両者の間に隙間Spが確保される。図2に示すように、摩擦撹拌接合部Wは、隙間Spの下に位置する。摩擦撹拌接合部Wの両側には、溶接時に生じたバリBが残っているが、隙間Spがあるため、バリBは、ベースプレート2の裏面に届いておらず、バリBは冷却器10の性能に何ら影響を与えない。従ってバリBを削除する必要がない。なお、隙間Spの高さD、想定されるバリBの高さ以上に設定される。隙間Spの高さDは、概ね段丘4aの高さに等しい。ただし、厳密には、隙間Spの高さDは、段丘部4aの高さに、放熱グリスG(後述)の望ましい厚みを加えた値となる。
When the
ベースプレート2の大きさは、ケース6の外形とほぼ同じである。また、ケースの開口部周囲上面7の最外側の平面7aは、上記隙間Spの下側境界を形成する第1段差7bよりも一段高い。段差の高さは、カバープレート4に設けられた段丘部4aの高さと同じである。即ち、最外側の平面7aとベースプレート2の下面も接する。ベースプレート2は、開口部周囲上面7(最外側の平面7a)においてボルト14でケース6に固定される。なお、図1の符号2aはベースプレート2に設けられたボルト貫通孔を示しており、符号6aはケース6の開口部周囲上面7の最外側平面7aに設けられたボルト螺合孔を示している。本実施例では、ベースプレート2は、開口部周囲上面の6箇所でボルト止めされる。図2に示されているように、また、図1から明らかなように、ベースプレート2は、摩擦撹拌接合部位Wよりも外側でボルト14によってケース6に固定される。
The size of the
ベースプレート2の下面中央領域とカバープレート4の上面中央領域は放熱グリスGを介して接している。放熱グリスGを塗布した後にベースプレート2とカバープレート4を重ねると、余分な放熱グリスGが脇からはみ出す。このとき中央領域の外側には隙間Spがあるため、放熱グリスGはその隙間Spに溜まり、外側に広がることがない。図2に示すように、放熱グリスGは隙間Spの内側に留まり、外側、即ち、ボルト14まで達することがない。グリスは螺合を緩め易くするが、放熱グリスGはボルト14に届かないのでカバープレート4を固定しているボルト14の螺合が緩み易くなることはない。特に、隙間Spの下側境界を形成する第2段差7bよりも、螺合孔6aが形成されている平面7aの方が高い位置にあるので、放熱グリスGが隙間Spの外側まで達しても、隙間Sp全体が埋まるほど多量の放熱グリスGがないかぎり、放熱グリスGがボルト14に達することはない。
The center area of the lower surface of the
上記実施例の変形例を説明する。図3は、変形例の冷却器110の断面図である。図3の断面は、図2の断面に対応する。上記実施例の冷却器10では、カバープレート4の上面中央領域に段丘部4aが形成されており、ベースプレート2の下面はフラットであった。これとは逆に、変形例の冷却器110では、ベースプレート102の下面に段丘部102aが形成されており、カバープレート104の上面はフラットである。その他の部品は冷却器10と同じである。ベースプレート102とカバープレート104の組み合わせでも、冷却器10と同じ作用効果を得ることができるのは明らかである。即ち、本明細書が開示する技術では、ベースプレートの下面とカバープレートの上面のいずれか一方において、周囲領域よりも中央領域が出っ張っていればよい。さらに別言すれば、ベースプレートの下面とカバープレートの上面のいずれか一方に、周囲領域よりも一段高い段丘部が設けられていればよい。もちろん、ベースプレート下面中央領域とカバープレート上面竜王領域の双方に段丘が設けられていてもよい。
A modification of the above embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of a cooler 110 according to a modification. The cross section of FIG. 3 corresponds to the cross section of FIG. In the cooler 10 of the said Example, the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:ベースプレート
4:カバープレート
6:ケース
7:開口部周囲上面
14:ボルト
W:摩擦撹拌接合部
G:放熱グリス
2: Base plate 4: Cover plate 6: Case 7: Upper surface around opening 14: Bolt W: Friction stir joint G: Heat radiation grease
Claims (2)
ベースプレートの下面とカバープレートの上面の一方は、中央領域が、中央領域を囲む周囲領域に対して出っ張っており、周囲領域ではベースプレートとカバープレートとの間に隙間が形成されており、カバープレートとケース開口部周囲上面との摩擦撹拌接合部位が前記隙間の下に位置しているとともに、ベースプレートが、摩擦撹拌接合部位よりも外側でケース開口部周囲上面にボルトで固定されている、
ことを特徴とする冷却器。 A cover plate is welded to the upper surface around the opening of the case for flowing the refrigerant, and a base plate with a heating element fixed to the center of the upper surface is a cooler that is fixed on the cover plate.
One of the lower surface of the base plate and the upper surface of the cover plate has a central area protruding from the surrounding area surrounding the central area, and a gap is formed between the base plate and the cover plate in the surrounding area. The friction stir welding site with the upper surface around the case opening is located under the gap, and the base plate is fixed to the upper surface around the case opening with a bolt outside the friction stir welding site,
A cooler characterized by that.
Priority Applications (1)
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ID=48009484
Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2011
- 2011-08-22 JP JP2011180115A patent/JP2013045782A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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