JP2018160499A - 放熱型電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚みのばらつきが抑制された放熱型電子部品群を量産することができる放熱型電子部品の製造方法を開示する。【解決手段】放熱板に放熱板側伝熱層を接合する工程と、放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みを計測する工程と、その計測結果に基づいて電子部品側伝熱層となる剤６３の塗布厚ｔａを計算する工程と、電子部品２０に電子部品側伝熱層となる剤６３を塗布して接合する工程と、電子部品側伝熱層と放熱板側伝熱層を接合する工程を備えている。塗布厚ｔａの計算工程では、計測結果（合計厚みｔｓ１）が薄ければ厚い塗布厚を計算し、計測結果が厚ければ薄い塗布厚を計算する。【選択図】図５

Description

動作すると発熱する電子部品を冷却するために、電子部品に放熱板を接合した部品が知られている。本明細書では、放熱板を接合した電子部品を放熱型電子部品という。本明細書では、放熱型電子部品の量産に適した製造方法を開示する。

電子部品の表面に表面側放熱板を接合し、電子部品の裏面に裏面側放熱板を接合した部品が知られている。このタイプ（両面タイプという）の放熱型電子部品は、電子部品を表裏両面から冷却することができる。
両面タイプの放熱型電子部品を積層した装置も知られている。この場合、表面側に配置した放熱型電子部品の裏面側放熱板と、裏面側に配置した放熱型電子部品の表面側放熱板との間に間隙を作り、その間隙に水などの冷媒が流れるようにすることができる。この種の装置によると電子部品を水冷することができる。３個以上の放熱型電子部品を積層した装置も知られている。
本明細書でいう放熱板は、上記に例示した各種の放熱板を含むものであり、空冷する放熱板の場合もあれば、水冷する放熱板の場合もある。一対の放熱板の間に冷媒流路を形成する場合もあれば、冷媒流路を形成しない場合もある。放熱フィンを備えている場合もあれば、放熱フィンを備えていない場合もある。両面タイプの場合もあれば、片面タイプの場合もある。

電子部品と放熱板の間の熱抵抗を下げるために、電子部品と放熱板を、伝熱層を介して接合する場合がある。その伝熱層が絶縁層を兼用する場合もあれば、絶縁性を備えない場合もある。

電子部品と放熱板を接合する伝熱層はヒートサイクルに晒され、長期にわたる信頼性を確保することが難しい。そこで、電子部品に電子部品側伝熱層を接合し、放熱板に放熱板側伝熱層を接合し、電子部品側伝熱層と放熱板側伝熱層を接合する技術が開発されている。ただし、この技術はまだ未公開である。

特許文献１の技術では、電子部品の表面にグリス状の伝熱層を塗布し、その伝熱層の表面に放熱板を密着させる。

特開２００９−２６６８９７号公報

特許文献１の技術では、グリス状の伝熱層の塗布厚を一定厚に管理する。この方法で放熱型電子部品を量産すると、放熱板に厚みのばらつきが存在する場合は、量産した放熱型電子部品の厚みがばらついてしまう。両面タイプの場合、表面側放熱板の表面から裏面側放熱板の裏面までの距離がばらついてしまう。片面タイプの場合、電子部品の表面から放熱板の裏面までの距離がばらついてしまう。電子部品側伝熱層と放熱板側伝熱層を接合する技術でも、各層の厚みを一定に管理する方法によると、放熱板の厚みのばらつきに起因して、量産した放熱型電子部品の厚みがばらついてしまう。

放熱型電子部品は、さらに加工したり、他部材に組み付けたりする。例えば、放熱型電子部品の周囲に樹脂をモールド成形して、冷媒流路を形成したり、電子部品から延びている端子を固定したりする。後加工ないし組み付けのためには、量産した放熱型電子部品群の厚みがばらつくことは好ましくない。

本明細書では、厚みのばらつきが抑制された放熱型電子部品群を量産することができる放熱型電子部品の製造方法を開示する。

本製造方法は、電子部品と放熱板が伝熱層を介して接合されている放熱型電子部品を製造する方法であり、放熱板に放熱板側伝熱層を接合する工程と、放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みを計測する工程と、その計測結果に基づいて電子部品側伝熱層となる剤の塗布厚を計算する工程と、電子部品に電子部品側伝熱層となる剤を塗布して接合する工程と、電子部品側伝熱層と放熱板側伝熱層を接合する工程を備えている。塗布厚の計算工程では、計測結果（合計厚み）が薄ければ厚い塗布厚を計算し、計測結果が厚ければ薄い塗布厚を計算する。なお、放熱板側伝熱層となる部材は、シート状であってもよいし液状であってもよい。

上記の構成を備えていると、放熱板の厚みのばらつき等により合計厚みの計測結果が薄ければ、電子部品側伝熱層となる剤を電子部品に厚く塗布し、当該計測結果が厚ければ、電子部品側伝熱層となる剤を電子部品に薄く塗布する。これにより、伝熱層の塗布厚を一定厚に管理する従来の製造方法と比較して、放熱型電子部品を量産する際に、放熱型電子部品の厚みのばらつきを抑制することができる。

上記製造方法は、種々の形式の放熱型電子機器に有効であり、空冷・水冷にかかわらずに有効であり、放熱フィンの有無にかかわらずに有効であり、片面・両面にかかわらずに有効である。両面タイプの場合、表面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みと裏面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みの平均値に基づいて、電子部品の表面に塗布する電子部品表面側伝熱層の塗布厚と、電子部品の裏面に塗布する電子部品裏面側伝熱層の塗布厚を計算することが好ましい。これに代えて、表面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みに基づいて電子部品の表面に塗布する電子部品表面側伝熱層の塗布厚を計算し、裏面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みに基づいて電子部品の裏面に塗布する電子部品裏面側伝熱層の塗布厚を計算してもよい。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態と実施例」にて説明する。

実施例の放熱型電子部品を含む電子部品収容体の斜視図である。 図１のII−II線における断面図である。 伝熱層となる部材を放熱板に貼り付ける工程を示す図である。 伝熱層となる部材を放熱板に接合する工程と、合計厚みを計測する工程を示す図である。 伝熱層となる部材を電子部品に塗布する工程を示す図である。 伝熱層となる部材を電子部品に接合する工程を示す図である。 放熱板側伝熱層と電子部品側伝熱層を接合する工程を示す図である。 複数個の電子部品収容体を積層した水冷型電子装置の斜視図である。

以下に説明する実施例の特徴を整理しておく。
（特徴１）表面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みに基づいて電子部品の表面に塗布する電子部品表面側伝熱層の塗布厚を計算し、裏面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚に基づいて電子部品の裏面に塗布する電子部品裏面側伝熱層の塗布厚を計算する。表面側放熱板の表面から電子部品の表面までの距離と、電子部品の裏面から裏面側放熱板の裏面までの距離を管理する。
（特徴２）表面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みと裏面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みの平均値に基づいて、電子部品の表面に塗布する電子部品表面側伝熱層の塗布厚と、電子部品の裏面に塗布する電子部品裏面側伝熱層の塗布厚を計算する。電子部品表面側伝熱層の塗布厚と、電子部品裏面側伝熱層の塗布厚を等しくする。
（特徴３）放熱板の外面に放熱フィンが形成されている。放熱フィンが形成されていない範囲で、放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚みを計測する。
（特徴４）放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚み＋電子部品側伝熱層の塗布厚×収縮率＝一定値の関係から、塗布圧を計算する。
（特徴５）特徴２の両面タイプの放熱型電子部品の製造時に、表面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚み＋２×（電子部品側伝熱層の塗布厚×収縮率）＋裏面側放熱板と放熱板側伝熱層の合計厚み＝一定値の関係から、電子部品の表面と裏面に塗布する伝熱層の塗布厚を計算する。
（特徴６）放熱型電子部品を射出成型内に収容しておいて樹脂を射出成形することによって電子部品収容体を製造する。放熱型電子部品の厚みが管理されているために、射出成型時にバリ等の発生が抑制される。
（特徴７）複数個の電子部品収容体を積層して水冷型電子装置を製造する。

図２に示すように、電子部品２０の表面に表面側放熱板４０が接合され、電子部品２０の裏面に裏面側放熱板５０が接合され、放熱型電子部品１０が構成されている。なお図２は、放熱型電子部品１０を利用して製造した電子部品収容体１００の断面図を示しており、放熱型電子部品１０には存在しない部材が開示されている。これらについては後記する。図中には、ＸＹＺ座標系が記述されており、以下では、当該ＸＹＺ座標を適宜に利用して構成を説明する。また、電子部品等の各部品について、Ｘ軸正方向を向く面を「表面」と呼び、Ｘ軸負方向を向く面を「裏面」と呼ぶ。

電子部品２０は、一対のトランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂを樹脂パッケージ３０で封止した部品である。樹脂パッケージ３０のＸ軸正方向における端面（即ち、表面）には、一対の内蔵放熱板２６Ａ、２６Ｂが露出しており、Ｘ軸負方向における端面（即ち、裏面）には、一枚の内蔵放熱板２８が露出している。参照番号２４Ａ，２４Ｂは導電性と伝熱性を合わせ持つスペーサである。トランジスタチップ２２Ａは、内蔵放熱板２６Ａと内蔵放熱板２８に接続されており、トランジスタチップ２２Ｂは、内蔵放熱板２６Ｂと内蔵放熱板２８に接続されている。なお、トランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂと内蔵放熱板２６Ａ、２６Ｂの間には、スペーサ２４Ａ、２４Ｂが介在している。

表面側放熱板４０は、金属製（例えば、銅製）の板材を加工することに製造されている。表面側放熱板４０は、電子部品２０の表面に対面する板状部４２と、板状部４２の表面側に設けられている放熱フィン４４を備える。板状部４２の裏面は後記する伝熱層を介して電子部品２０に接合されており、その反対側の面に放熱フィン４４が設けられている。放熱フィン４４は、複数枚の板が櫛状に並んだ構造を有している。裏面側放熱板５０も、同様の構造を有しており、板状部５２と放熱フィン５４を備える。

表面側放熱板４０は、伝熱層６０、６２を介して、一対の内蔵放熱板２６Ａ、２６Ｂに対面している。すなわち、表面側放熱板４０は、伝熱層６０、６２を介して、電子部品２０の表面に接合されている。トランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂの熱は、内蔵放熱板２６Ａ、２６Ｂを介して、表面側放熱板４０に伝熱する。一方、裏面側放熱板５０は、伝熱層７０、７２を介して、内蔵放熱板２８に対面している。すなわち、裏面側放熱板５０は、伝熱層７０、７２を介して、電子部品２０の裏面に接合されている。トランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂの熱は、内蔵放熱板２８を介して、裏面側放熱板５０にも伝熱する。

詳しくは後述するが、複数個の電子部品収容体を積層して水冷型電子装置に仕上げると、表面側放熱板４０の表面側を液状の冷媒（以下、「液体冷媒」と呼ぶ）が流動し、裏面側放熱板５０の裏面側を液体冷媒が流動する。これにより、トランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂが、両面から水冷される。液体冷媒は、水、あるいは、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）などである。

図１に示すように、放熱型電子部品１０は、３本の出力端子１３Ａ〜１３Ｃと、複数本の制御端子１４を備えている。一対のトランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂは、電子部品２０内で直列に接続されており、出力端子１３Ａは、直列接続の高電位側の電極と導通している。出力端子１３Ｂは直列接続の低電位側の電極と導通している。出力端子１３Ｃは、直列接続の中点と導通している。複数本の制御端子１４は、３本の出力端子１３Ａ〜１３Ｃの反対側に延びている。複数本の制御端子１４は、トランジスタチップのゲートと接続しているゲート端子、トランジスタチップを流れる電流を計測するセンスエミッタと接続しているセンサ端子などである。
内蔵放熱板２６Ａは、出力端子１３Ａの一部を構成しており、トランジスタチップ２２Ａの電極と導通している。同様に、内蔵放熱板２６Ｂは、出力端子１３Ｂの一部を構成し、内蔵放熱板２８は、出力端子１３Ｃの一部を構成している。図２に示されている伝熱層６０、６２は、トランジスタチップ２２Ａ、２２Ｂと導通している内蔵放熱板２６Ａ、２６Ｂと表面側放熱板４０の間を絶縁する絶縁層としても機能する。同様に、伝熱層７０、７２も、内蔵放熱板２８と裏面側放熱板５０の間を絶縁する絶縁層としても機能する。

放熱板側伝熱層６０、７０は、柔軟なシート状の伝熱部材を放熱板４０、５０に貼り付けた後に当該伝熱部材を硬化させた層である。一方、電子部品側伝熱層６２、７２は、液状の伝熱剤を電子部品２０に塗布した後に当該伝熱部剤を硬化させた層である。なお、変形例では、伝熱層６０、７０は、液状の伝熱剤を放熱板４０、５０に塗布した後に当該伝熱剤を硬化させた層であってもよい。

図３〜図７を参照して、放熱型電子部品１０の製造方法を説明する。放熱型電子部品１０は、放熱板側伝熱層６０を放熱板４０に接合し、放熱板側伝熱層７０を放熱板５０に接合し、電子部品側伝熱層６２を電子部品２０の表面に接合し、電子部品側伝熱層７２を電子部品２０の裏面に接合し、これら工程の後に、放熱板側伝熱層６０と電子部品側伝熱層６２を接合し、放熱板側伝熱層７０と電子部品側伝熱層７２を接合して製造する。

図３を参照して、伝熱層６０となるシート状の伝熱部材６１を表面側放熱板４０の裏面４２ａ（即ち、板状部４２の裏面４２ａ）に貼り付ける工程を説明する。なお、図２と図３では、表面側放熱板４０の表裏が反転している。表面側放熱板４０は、放熱フィン４４を下にして、治具１０２上に配置される。表面側放熱板４０の放熱フィン４４は治具１０２の上面に設けられている凹部１０２ａに収容され、板状部４２の表面４２ｂが治具１０２の上面と接触する。即ち、板状部４２の表面４２ｂは、放熱フィン４４が形成されていない範囲で治具１０２の上面に接触する。この状態で、板状部４２の裏面４２ａに、シート状の伝熱部材６１が貼り付けられる。なお、変形例では、板状部４２の裏面４２ａに、伝熱層６０となるグリス状の伝熱剤６１を塗布してもよい。

上述したように、表面側放熱板４０は、金属製の板材を加工することに製造される。このため、表面側放熱板４０の板状部４２には、加工の際に反りが発生する。特に、Ａ１−Ａ１断面に示すように、板状部４２の反りは、放熱フィン４４の櫛構造が並んでいる方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って発生している。板状部４２に反りが発生している状況では、板状部４２の厚みを正確に測定することが困難である。また、板状部４２の裏面４２ａに貼り付けられる伝熱部材６１も、板状部４２の反りの影響を受けてしわが発生し、裏面４２ａ上で狙い通りの厚みにならない可能性がある。

図４を参照して、伝熱層６０を表面側放熱板４０の裏面４２ａに接合する工程、及び、板状部４２と伝熱層６０の合計厚みを計測する工程を説明する。伝熱部材６１と表面側放熱板４０は、その上方をカバー１０４で覆った後に、加圧板１０６と治具１０２に挟まれて加圧・加熱される。これにより、伝熱層６０が表面側放熱板４０の裏面４２ａに接合する。この際、カバー１０４と治具１０２の間の空間を真空状態にして、伝熱部材６１と板状部４２との間の気泡が取り除かれる。

伝熱部材６１と表面側放熱板４０の板状部４２を加圧することで、Ａ２−Ａ２断面に示すように、板状部４２の反りが真っ直ぐに矯正される。また、当該加圧工程により、伝熱部材６１のしわが解消して平坦となり、伝熱部材６１が表面側放熱板４０に密着する（すなわち接合する）。表面側放熱板４０に接合したモノを伝熱層６０という。図４の状態が得られると、伝熱層６０の厚みと板状部４２の厚みを合計した厚みを正確に計測することができる。

計測装置（不図示）は、加圧加熱工程の後に、板状部４２の厚みと伝熱層６０の厚みを合計した合計厚みｔｓ１を計測する。例えば、計測装置は、加圧加熱工程後の加圧板１０６が伝熱層６０に接触している状態で、加圧板１０６の下面と治具１０２の上面の間の距離を計測することで、合計厚みｔｓ１を計測する。即ち、計測装置は、放熱フィン４４が形成されていない範囲で、表面側放熱板４０と放熱板側伝熱層６０の合計厚みｔｓ１を計測する。

一方、裏面側放熱板５０の表面にも伝熱層７０が接合される。当該接合工程は、図３、図４と同様である。計測装置は、裏面側放熱板５０の板状部５２と伝熱層７０の合計厚みｔｓ２（図７参照）も計測する。

図５を参照して、図４の計測結果である合計厚みｔｓ１に基づいて塗布厚を計算し、電子部品側伝熱層６２となる液状の伝熱剤６３を電子部品２０の表面２０ａに塗布する工程を説明する。電子部品２０は、表面２０ａを上にして、塗布用の治具２０２上に配置される。そして、基準レール２０４が電子部品２０の表面２０ａ上に配置される。基準レール２０４の下面は、電子部品２０の表面２０ａに当接している。液状の伝熱剤６３を供給するための供給ノズル２０６が基準レール２０４に沿って移動することで、電子部品２０の表面２０ａ上に平坦に伝熱剤６３を塗布することができる。

伝熱剤６３の塗布厚ｔａは、図４の工程で計測された合計厚みｔｓ１に基づいて計算される。伝熱層６２は、図５の後工程である図６で加圧される。計算装置（不図示）は、当該後工程による伝熱層６２の厚みの収縮率αを考慮して、塗布厚ｔａを計算する。具体的には、計算装置は、合計厚みの基準値ｔｓ０（例えば、合計厚みのばらつきの中央値）と計測結果を示す合計厚みｔｓ１の差分Δｔ（＝ｔｓ０−ｔｓ１）を計算する。計算装置は、伝熱層６２の加圧後の厚みの基準値ｔｐ０に上記の差分Δｔを加算して、伝熱層６２の加圧後の厚みｔｐ１（＝ｔｐ０＋Δｔ）を計算する。そして、計算装置は、加圧後の厚みｔｐ１に収縮率αの逆数を乗算して、塗布厚ｔａ（＝ｔｐ１×１／α）を計算する。別言すれば、計算装置は、合計厚みｔｓ１＋塗布厚ｔａ×収縮率α＝一定値（即ち、基準値ｔｓ０＋基準値ｔｐ０）の関係から、塗布厚ｔａを計算する。さらに別言すれば、計算装置は、合計厚みｔｓ１が基準値より小さければ（即ち、図４の工程の計測結果が薄ければ）、厚い塗布厚を計算し、合計厚みｔｓ１が基準値より大きければ（即ち、計測結果が厚ければ）、薄い塗布厚を計算する。

供給ノズル２０６を制御する制御装置（不図示）は、計算装置が計算した塗布厚ｔａに従って、供給ノズル２０６の基準レール２０４に対する高さＨと伝熱剤６３の供給量Ｍを制御する。これにより、塗布厚ｔａを有する伝熱層６３が電子部品２０の表面２０ａに形成される。

図６を参照して、伝熱層６２を電子部品２０の表面２０ａに接合する工程を説明する。電子部品２０は、伝熱剤６３が塗布されている表面２０ａを上にして、加圧用の治具２１０上に配置される。伝熱剤６３と電子部品２０は、その上方をカバー２１２で覆った後に、加圧板２１４と治具２１０に挟まれて加圧・加熱される。これにより、伝熱剤６３が電子部品２０の表面２０ａに密着して接合し、伝熱層６２となる。この際、カバー２１２と治具２１０の間の空間を真空状態にして、伝熱層６２と表面２０ａとの間及び伝熱層６２内の気泡が取り除かれる。

図６の接合工程により、伝熱層６２の厚みは、収縮率αによって示される割合で薄くなる。即ち、伝熱層６２の厚みは、塗布厚ｔａから加圧後の厚みｔｐ１に変化する。

一方、電子部品２０の裏面２０ｂにも伝熱層７２が接合される。伝熱層７２となる伝熱剤を電子部品２０の裏面に塗布して、伝熱層７２を当該裏面に接合する工程は、図５、図６と同様である。即ち、伝熱剤の塗布厚は、裏面側放熱板５０の板状部５２と伝熱層７０の合計厚みの計測結果であるｔｓ２（図７参照）に基づいて上記の計算方法により計算される。本実施例では、裏面側放熱板５０の板状部５２と伝熱層７０の合計厚みの基準値と伝熱層７２の厚みの基準値は、それぞれ、上記と同じ、ｔｓ０、ｔｐ０である。

ここで、電子部品２０の表面及び裏面に塗布する伝熱部材の塗布厚を計算する変形例を説明する。計算装置は、表面側放熱板４０の板状部４２と伝熱層６０の合計厚みｔｓ１と裏面側放熱板５０の板状部５２と伝熱層７０の合計厚みｔｓ２の平均値に基づいて、電子部品２０の表面２０ａに塗布する伝熱剤６３の塗布厚ｔａを計算してもよい。同様に、合計厚みｔｓ１と合計厚みｔｓ２の平均値に基づいて、電子部品２０の裏面２０ｂに塗布する伝熱剤の塗布厚ｔａを計算してもよい。特に、表面側放熱板４０の板状部４２と伝熱層６０の合計厚みｔｓ１＋２×（塗布厚×収縮率α）＋裏面側放熱板５０の板状部５２と伝熱層７０の合計厚みｔｓ２＝一定値の関係から、電子部品２０の表面と裏面に塗布する剤の塗布厚を計算してもよい。

図７を参照して、放熱板側伝熱層と電子部品側伝熱層を接合する工程を説明する。表面側放熱板４０と電子部品２０と裏面側放熱板５０が、図３〜図６の工程で接合済みの伝熱層同士が対面するように配置される。表面側放熱板４０の裏面４２ａに接合している伝熱層６０と電子部品２０の表面２０ａに接合している伝熱層６２が対面し、電子部品２０の裏面２０ｂに接合している伝熱層７２と裏面側放熱板５０の表面５２ａに接合している伝熱層７０が対面する。そして、表面側放熱板４０と電子部品２０と裏面側放熱板５０を表裏両側から挟む治具（不図示）により、表面側放熱板４０と電子部品２０と裏面側放熱板５０が積層方向（即ち、Ｘ軸方向）に沿って加圧される。この際、伝熱層６０、６２、７０、７２は、所定の温度に達するまで加熱される。これにより、伝熱層６０、６２及び伝熱層７０、７２が、接合するとともに硬化する。

放熱型電子部品１０の厚み（即ち、表面側放熱板４０の表面と裏面側放熱板５０の裏面の間の距離）は、ｔｓ１＋ｔｐ１＋ｔｅ１＋ｔｐ２＋ｔｓ２となる。ここで、ｔｅ１は、電子部品２０の実際の厚みであり、ｔｐ２は、図５、図６の工程により形成された伝熱層６２の厚みであり、ｔｓ２は、図４の工程により計測された裏面側放熱板５０の板状部５２の厚みと伝熱層７０の合計厚みである。図５の計算式を参照すれば、放熱型電子部品１０の厚みは、２×（ｔｓ０＋ｔｐ０）＋ｔｅ１に略等しくなる。即ち、各部材の厚みが基準値通りである基準品の厚みと略等しい厚みを有する放熱型電子部品１０を量産することができる。厚みのばらつきが抑制された放熱型電子部品群を量産することができる。なお、図７の工程では、各伝熱層６０、６２、７０、７２の厚みが薄くなるが、その収縮率は、上記の図４、図６の工程と比較して僅かである。

放熱型電子部品１０を利用して、図１に示す電子部品収容体１００を製造する。複数個の電子部品収容体１００を利用して、図８に示す水冷型電子装置３００を製造する。図８は、７個の電子部品収容体１００Ａ〜１００Ｇを積層して構成した水冷型電子装置３００の斜視図を示している。なお、複数個の電子部品収容体１００Ａ〜１００Ｇを区別なく説明する際には、大文字アルファベットの添え字を省略して説明する。また、電子部品収容体１００Ｂ〜１００Ｇでは、樹脂枠と出力端子の符号が省略されている。
各々の電子部品収容体１００の外周は樹脂枠１２で形成されており、その樹脂枠１２の内部に、図１と図２に示すように、一方の貫通通路１２ｄと、他方の貫通通路１２ｅと、表面側の横断流路１２ｆと、裏面側の横断流路１２ｇ（図２参照）が形成されている。放熱型電子部品１０は、その表裏両側に位置する放熱板４０、５０が樹脂枠１２の筒の軸線方向（図中のＸ軸方向）における両端面（即ち、表裏両面）１２ｃの側に向くように、樹脂枠１２の内側に固定されている。放熱型電子部品１０の外周は、樹脂枠１２のＺ軸方向における一対の内面１２ａと当該一対の内面１２ａの間を架け渡す一対の柱部１２ｂに囲まれている。なお、参照番号１２ａは樹脂枠１２の内面であり、１２ｂは樹脂枠１２に対する放熱型電子部品１０のＹ方向の位置を規制する柱部であり、１２ｈは樹脂枠１２のＸ軸負方向の端面である。一方の貫通通路１２ｄと他方の貫通通路１２ｅは、柱部１２ｂのＹ軸方向における両外側に位置している。端面１２ｃのＸ軸方向の位置は、表面側放熱板４０のＸ軸方向の位置よりも高く、その差によって表面側の横断流路１２ｆが形成されている。樹脂枠１２の裏面側の端面１２ｈのＸ軸方向の位置は、裏面側放熱板５０のＸ軸方向の位置よりも低く、その差によって裏面側の横断流路１２ｇが形成されている。

図８に示すように、電子部品収容体１００を積層して水冷型電子装置３００とする。図１と図２に示すように、放熱型電子部品１０の端面にはシール部材１６が２重に配置されているために、２個の電子部品収容体１００を積層すると、樹脂枠１２の内部空間（水冷型電子装置３００の内部空間）が密閉される。具体的には、Ｘ軸の正方向に位置する（表面側に位置する）電子部品収容体１００の裏面側端面に、Ｘ軸の負方向に位置する（裏面側に位置する）電子部品収容体１００の表面側端面を当接させる。上述したように、放熱型電子部品１０は、他の放熱型電子部品とともに筒の軸線方向に沿って連結する。

この場合、表面側の電子部品収容体（例えば１００Ｆ）の裏面側横断流路１２ｇと裏面側の電子部品収容体（例えば１００Ｅ）の表面側横断流路１２ｆが合体し、表面側の放熱型電子部品（電子部品収容体１００Ｆ内の放熱型電子部品）を、裏面側放熱板５０を介して冷却するとともに、裏面側の放熱型電子部品（電子部品収容体１００Ｅ内の放熱型電子部品）を、表面側放熱板４０を介して冷却する冷媒流路が形成される。

水冷型電子装置３００の積層方向における電子部品収容体１００Ａ側の一端には、裏面側カバー３０２が配置されており、電子部品収容体１００Ｇ側の他端には、表面側カバー３０４が配置されている。裏面側カバー３０２には冷媒供給管３０６と冷媒排出管３０８が設けられている。冷媒供給管３０６は、各電子部品収容体１００の一方の貫通通路１２ｄと同軸に並び、冷媒排出管３０８は、各電子部品収容体１００の他方の貫通通路１２ｅと同軸に並ぶ。冷媒供給管３０６と冷媒排出管３０８は、水冷型電子装置３００の内側の空間（即ち、冷媒流路）と連通する。冷媒供給管３０６と冷媒排出管３０８は、冷媒循環装置（不図示）に接続される。液体冷媒は、冷媒供給管３０６から供給される。液体冷媒は、各電子部品収容体１００の横断流路１２ｆ、１２ｇを通過して放熱板４０、５０に接触することで電子部品２０から熱を吸収する。液体冷媒は、冷媒排出管３０８から排出され、冷媒循環装置に戻る。
具体的には、液体冷媒は、冷媒供給管３０６と同軸に並ぶ一方の貫通通路１２ｄから樹脂枠１２の内部空間に流入し、横断流路１２ｆ、１２ｇを通過する。液体冷媒は、放熱板４０、５０の放熱フィン４４、５４に接触しながら、横断流路１２ｆ、１２ｇを通過する。この間に、液体冷媒は、電子部品２０から伝熱層を介して放熱板４０、５０に伝達された熱を吸収する。熱を吸収した液体冷媒は、他方の貫通通路１２ｄと同軸に並ぶ冷媒排出管３０８から流出される。

図５を参照して、第２実施例の放熱型電子部品１０の製造方法を説明する。本実施例は、伝熱層６２となる伝熱剤６３の塗布厚ｔａの計算方法が異なる以外は、第１実施例と同様である。本実施例は、放熱板と伝熱層の合計厚みだけでなく、電子部品２０の厚みも計測し、電子部品２０の厚みも考慮して塗布厚ｔａを計算する。以下では、塗布厚ｔａの計算方法を説明する。

計測装置は、電子部品２０の表面及び裏面に伝熱剤を塗布する前に、電子部品２０の厚みｔｅ１（即ち、表裏両面の間の距離）を計測する。そして、計算装置は、表面側放熱板４０と伝熱層６０の合計厚みｔｓ１と裏面側放熱板５０と伝熱層７０の合計厚みｔｓ２と電子部品２０の厚みｔｅ１に基づいて塗布厚ｔａを計算する。具体的には、計算装置は、各部品の厚みの基準値と各部品の厚みの計測結果との間の差分Δｔ（＝２×ｔｓ０＋ｔｅ０−（ｔｓ１＋ｔｓ２＋ｔｅ１））を計算する。ここで、ｔｅ０は、電子部品２０の厚みの基準値である。計算装置は、伝熱層６２の加圧後の厚みの基準値ｔｐ０にΔｔ／２を加算して、伝熱層６２の加圧後の厚みｔｐ１（＝ｔｐ０＋Δｔ／２）を計算する。そして、計算装置は、加圧後の厚みｔｐ１に収縮率αの逆数を乗算して、塗布厚ｔａ（＝ｔｐ１×１／α）を計算する。即ち、合計厚みｔｓ１＋２×（塗布厚ｔａ×収縮率α）＋合計厚みｔｓ２＋電子部品２０の厚みｔｅ１＝一定値（即ち、基準値ｔｓ０＋基準値ｔｐ０＋基準値ｔｅ０）の関係から、電子部品２０の表面と裏面に塗布する剤の塗布厚ｔａを計算する。

制御装置は、計算装置が計算した塗布厚ｔａに従って、電子部品２０の表面２０ａ及ぶ裏面２０ｂに伝熱剤を塗布する。

本実施例でも、基準品の厚みと略等しい厚みを有する放熱型電子部品１０を量産することができる。特に、電子部品２０の厚みのばらつきも考慮して塗布厚ｔａを計算するので、電子部品２０の厚みが大きくばらつく場合でも、厚みのばらつきが抑制された放熱型電子部品群を量産することができる。

以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。本実施例の技術は、両面タイプだけでなく、片面タイプの放熱型電子部品の製造にも採用することができる。また、放熱フィンを備えない放熱板、即ち、単純な板状の放熱板を備える放熱型電子部品の製造にも採用することができる。

本実施例では、電子部品の表面に表面側放熱板を接合し、電子部品の裏面に裏面側放熱板を接合した両面タイプの放熱型電子部品の製造方法を開示する。本実施例では、両面タイプの放熱型電子部品を射出成型型にセットしておいて樹脂枠を成形することによって電子部品収容体を製造する。本実施例では、電子部品収容体を積層し、表面側に配置された放熱型電子部品の裏面側放熱板と、裏面側に配置された放熱型電子部品の表面側放熱板の間に間隙を作り、その間隙に水などの冷却媒体が流れるようにした水冷型電子装置（図８参照）を製造する。
本実施例の技術によると、厚みが一定な放熱型電子部品が量産できるために、電子部品収容体を製造する際に、樹脂枠からバリが延びるといった現象が抑制でき、バリ取り工程を不要化することができる。

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。

１０ ：放熱型電子部品
１２ ：樹脂枠
１２ａ ：内面
１２ｂ ：柱部
１２ｃ ：端面
１２ｄ、１２ｅ：貫通通路
１２ｆ、１２ｇ：横断流路
１３Ａ〜１３Ｃ：出力端子
１４ ：制御端子
１６ ：シール部材
２０ ：電子部品
２０ａ ：表面
２０ｂ ：裏面
２２Ａ、２２Ｂ：トランジスタチップ
２４Ａ、２４Ｂ：スペーサ
２６Ａ、２６Ｂ、２８：内蔵放熱板
３０ ：樹脂パッケージ
４０ ：表面側放熱板
４２ ：板状部
４２ａ ：裏面
４２ｂ ：表面
４４ ：放熱フィン
５０ ：裏面側放熱板
５２ ：板状部
５２ａ ：表面
５４ ：放熱フィン
６０ ：伝熱層
６１ ：伝熱部材
６２ ：伝熱層
６３ ：伝熱部材
７０ ：伝熱層
７２ ：伝熱層
１００、１００Ａ〜１００Ｇ：電子部品収容体
１０２ ：治具
１０２ａ ：凹部
１０４ ：カバー
１０６ ：加圧板
２０２ ：治具
２０４ ：基準レール
２０６ ：供給ノズル
２１０ ：治具
２１２ ：カバー
２１４ ：加圧板
３００ ：水冷型電子装置
３０２ ：裏面側カバー
３０４ ：表面側カバー
３０６ ：冷媒供給管
３０８ ：冷媒排出管
ｔｓ１、ｔｓ２：合計厚み
ｔｓ０ ：基準値
ｔｐ１、ｔｐ２：伝熱層の厚み
ｔｐ０ ：基準値
ｔａ ：塗布厚
ｔｅ１ ：電子部品の厚み
ｔｅ０ ：基準値
Δｔ ：差分
α ：収縮率

Claims (1)

1. 電子部品と放熱板が伝熱層を介して接合されている部品の製造方法であり、
   前記放熱板に放熱板側伝熱層を接合する工程と、
   前記放熱板と前記放熱板側伝熱層の合計厚みを計測する工程と、
   前記合計厚みの計測結果に基づいて、電子部品側伝熱層となる剤の塗布厚を計算する工程と、
   前記電子部品に前記電子部品側伝熱層となる剤を塗布して接合する工程と、
   前記電子部品側伝熱層と前記放熱板側伝熱層を接合する工程を備えており、
   前記塗布厚の計算工程で、前記計測結果が薄ければ厚い塗布厚を計算し、前記計測結果が厚ければ薄い塗布厚を計算することを特徴とする放熱型電子部品の製造方法。

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