JP7082036B2 - 放熱器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放熱器の製造方法に関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力制御装置に用いられるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワーデバイス（半導体素子）を冷却する液冷式冷却装置用の放熱器として、複数のフィンプレートを有する物が提案されている。
例えば、特許文献１に記載された液冷式冷却装置用放熱器は、複数のフィンプレートと、全フィンプレートを一体に連結する連結部材とからなる。フィンプレートは、縦長方形の平板状プレート本体と、プレート本体の両端部に一体に設けられた幅狭部とによりなる。全フィンプレートを、プレート本体の板厚方向に間隔をおいて配置する。連結部材は、プレート本体の幅狭部と一体に設けられた平板部と、隣り合う平板部どうしを上下両端で交互に連結する円弧状部とからなるコルゲート状である。プレート本体、幅狭部および平板部の厚みが等しく、プレート本体の両側面、幅狭部の両側面および平板部の両側面は同一平面上に位置している。

特開２０１８－１０７３６５号公報

複数のフィンを用いてパワーデバイス等の発熱体を冷却する装置においては、発熱体を均等に冷却することができるように、互いに隣接するフィン間の隙間に冷却水が均一に流れることが望ましい。それゆえ、複数のフィンの間隔は均一であることが望ましい。
本発明は、放熱器の複数のフィンの間隔を精度高く均一にすることができる放熱器の製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的のもと完成させた本発明は、板材から複数のフィンの周りを打ち抜く工程と、前記複数のフィンそれぞれの端部から外側に突出した複数の突出部の周りを打ち抜く工程と、前記フィンの表面の角度が前記板材の板面に対して交差する角度となるように当該フィンを回転させる工程と、両端部それぞれが隣接する前記突出部に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部を有する屈曲片の周りを打ち抜く工程と、前記屈曲片の前記屈曲部をさらに屈曲させて隣接する前記突出部同士を接触させる工程と、を備える放熱器の製造方法である。
ここで、前記突出部同士を接触させた状態で、当該突出部同士を溶着又は接着して接合する工程をさらに備えても良い。
また、前記接合する工程の後に前記屈曲片を切断する工程をさらに備えても良い。
また、前記フィンの周りを打ち抜く工程は、前記板材の短手方向が当該フィンの長手方向、当該板材の長手方向が当該フィンの短手方向となる矩形状に打ち抜いても良い。
また、前記突出部の周りを打ち抜く工程は、当該突出部における前記板材の板面方向の一方側の端部が、前記長手方向に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部が、当該長手方向に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有するように打ち抜き、前記接触させる工程は、隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とを接触させるとともに、前記凸部と前記凹部とを嵌め合わせても良い。
また、前記接合する工程は、レーザ溶接にて溶着しても良い。

本発明によれば、放熱器の複数のフィンの間隔を精度高く均一にすることができる放熱器の製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る液冷式冷却装置の斜視図である。 図１のII－II部の断面図である。 図２のIII－III部の断面図である。 放熱器の製造方法を説明するための図である。 放熱器の製造方法を説明するための図である。 レーザ溶接にて突出部同士を溶着する様子を示す斜視図である。 屈曲片の拡大図である。 第２の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。 放熱器とカバーとを接合させた状態を示す図である。 第３の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。 第４の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。 第５の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。 第６の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る液冷式冷却装置１の斜視図である。
図２は、図１のII－II部の断面図である。
図３は、図２のIII－III部の断面図である。
実施の形態に係る液冷式冷却装置１は、矩形状の複数のフィン１１を有する放熱器１０と、放熱器１０を収納するケース２０と、を備えている。また、液冷式冷却装置１は、ケース２０の外部から内部に冷却液を流入させる入口ジョイント３０と、ケース２０の内部から外部に冷却液を流出させる出口ジョイント４０と、を備えている。以下では、矩形状のフィン１１の長手方向を左右方向、フィン１１の短手方向を上下方向、複数のフィン１１の並び方向を前後方向と称する場合がある。

液冷式冷却装置１は、平板状の絶縁部材Ｉを介してケース２０の外面（本実施の形態においては上面）に装着された発熱体Ｐを、ケース２０の内部に流通させる冷却液及び放熱器１０を用いて冷却する装置である。発熱体Ｐは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））等のパワー半導体デバイスであることを例示することができる。また、発熱体Ｐは、ＩＧＢＴと、このＩＧＢＴを制御する制御回路とがパッケージ化されたＩＧＢＴモジュールや、このＩＧＢＴモジュールと自己保護機能とがパッケージ化されたインテリジェントパワーモジュールであることを例示することができる。

（ケース２０）
ケース２０は、絶縁部材Ｉを介して発熱体Ｐが装着されるケース本体２１と、ケース本体２１の開口部を覆うカバー２２とを備えている。
ケース本体２１は、平板状の頂部２１ａと、頂部２１ａにおける各端部から頂部２１ａに直交する方向（下方）に突出した側部２１ｂと、側部２１ｂにおける各端部から側部２１ｂに直交する方向に外側に突出したフランジ部２１ｃとを有している。頂部２１ａにおける、側部２１ｂが設けられた側と反対側の面（上面）の中央部に、絶縁部材Ｉを介して発熱体Ｐが装着される。そして、頂部２１ａにおける、絶縁部材Ｉ及び発熱体Ｐが配置される部位よりも左右方向それぞれの外側には、ケース２０の内部と外部とを連通するように貫通された、入口用貫通孔２１ｄと出口用貫通孔２１ｅとが形成されている。

カバー２２は、平板状であり、かつ、矩形状であり、ケース本体２１のフランジ部２１ｃよりも大きい。カバー２２における４つの角部には、液冷式冷却装置１を他の部材に取り付けるためのボルト等を通す貫通孔２２１が形成されている。

ケース２０は、ケース本体２１のフランジ部２１ｃとカバー２２とがろう付されることで、内部に放熱器１０を収納可能なように箱状に構成される。ケース本体２１及びカバー２２は、アルミニウムブレージングシートを使用して成形されることを例示することができる。その際、少なくとも、互いに対向する一面にろう材層が位置する。
そして、ケース本体２１とカバー２２とがろう付されることで、ケース２０内における入口用貫通孔２１ｄよりも下方には流入側空間２３が形成され、ケース２０内における出口用貫通孔２１ｅよりも下方には流出側空間２４が形成される。

（入口ジョイント３０）
入口ジョイント３０は、円筒状の円筒状部３１と、直方体状の直方体状部３２とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部３１の一方の端部（右端部）は開口しており、他方の端部は直方体状部３２と接続している。直方体状部３２における一面（下面）には、入口ジョイント３０の内部と外部とを連通する貫通孔３３が形成されている。入口ジョイント３０は、貫通孔３３が形成された面が、ケース本体２１の頂部２１ａにおける発熱体Ｐが装着された面（上面）上に載せられた状態で、ケース本体２１にろう付される。その際、入口ジョイント３０の貫通孔３３と、ケース本体２１の入口用貫通孔２１ｄとを介して、入口ジョイント３０の内部とケース本体２１の内部とが連通される。

（出口ジョイント４０）
出口ジョイント４０は、円筒状の円筒状部４１と、直方体状の直方体状部４２とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部４１の一方の端部（左端部）は開口しており、他方の端部は直方体状部４２と接続している。直方体状部４２における一面（下面）には、出口ジョイント４０の内部と外部とを連通する貫通孔４３が形成されている。出口ジョイント４０は、貫通孔４３が形成された面が、ケース本体２１の頂部２１ａにおける発熱体Ｐが装着された面（上面）上に載せられた状態で、ケース本体２１にろう付される。その際、出口ジョイント４０の貫通孔４３と、ケース本体２１の出口用貫通孔２１ｅとを介して、出口ジョイント４０の内部とケース本体２１の内部とが連通される。

（放熱器１０）
放熱器１０は、板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィン１１と、複数のフィン１１のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部１２と、フィン１１と突出部１２とを接続する接続部１３とを有している。

フィン１１は、矩形状であり、フィン１１の短手方向が図１に示した上下方向、フィン１１の長手方向が図１に示した左右方向となるように配置されている。また、複数のフィン１１は、フィン１１の表面に直交する方向に、予め定められた間隔（以下、「所定間隔」と称する場合がある。）で並べられている。複数のフィン１１は、並び方向が図１に示した前後方向となるように配置されている。

突出部１２は、フィン１１の長手方向における両端部それぞれから外側に突出した、左側突出部１２ｌと、右側突出部１２ｒとを有している。左側突出部１２ｌと、右側突出部１２ｒとは、左右対称である。以下では、代表して、左側突出部１２ｌについて説明する。また、左側突出部１２ｌと右側突出部１２ｒとをまとめて突出部１２と称する場合もある。

突出部１２は、複数のフィン１１の並び方向（前後方向）が板面に平行となる板状である。突出部１２における並び方向の一方側の端部１２１は、フィン１１の板面に平行な一方側平行部１２１ａと、一方側平行部１２１ａから突出した凸部１２１ｂとを有している。また、突出部１２における並び方向の他方側の端部１２２は、フィン１１の板面に平行な他方側平行部１２２ａと、他方側平行部１２２ａから凹んだ凹部１２２ｂとを有している。図３（ｂ）に示すように、凸部１２１ｂ及び凹部１２２ｂは、半円状に形成されている。

そして、複数のフィン１１それぞれに設けられた複数の突出部１２の内、隣接する突出部１２におけるフィン１１の並び方向の端部が接触している。つまり、一の突出部１２における一方側平行部１２１ａと、この一の突出部１２の前側に配置された突出部１２における他方側平行部１２２ａとが接触している。また、一の突出部１２における他方側平行部１２２ａと、この一の突出部１２の後側に配置された突出部１２における一方側平行部１２１ａとが接触している。

それゆえ、一のフィン１１と、この一のフィン１１の前後に配置されたフィン１１との間の間隔は、一のフィン１１の外側に設けられた突出部１２における、フィン１１の並び方向（前後方向）の大きさで定まる。そして、複数の突出部１２の大きさが均一である場合には、複数のフィン１１間の間隔が均一となる。
本実施の形態に係る放熱器１０においては、突出部１２が、後で説明するように、プレス抜きにより成形されるので、複数の突出部１２の大きさが均一となり、複数のフィン１１間の間隔が均一となるように構成されている。
また、放熱器１０においては、隣接する突出部１２の一方側平行部１２１ａと他方側平行部１２２ａとが接触した状態で、凸部１２１ｂと凹部１２２ｂとが嵌まり合っている。これにより、複数のフィン１１が、互いに、フィン１１の長手方向（左右方向）にずれ難い。
突出部１２は、上下方向には、フィン１１の短手方向の略中央部に設けられている。

接続部１３は、Ｌ字状であり、フィン１１に接続する第１接続部１３１と、突出部１２に接続する第２接続部１３２とを有する。第１接続部１３１は、フィン１１における短手方向の略中央部に接続している。第２接続部１３２は、９０度に曲げられている。これにより、フィン１１の表面と突出部１２の表面とが９０度をなす。

なお、放熱器１０の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム材であることを例示することができる。また、放熱器１０の材質は、銅、アルミニウム又はアルミニウム合金とカーボンとの複合材であっても良い。また、フィン１１の部分がアルミニウムカーボン複合材で、突出部１２及び接続部１３がアルミニウム材であっても良い。
また、放熱器１０の板厚は、０．３～１．２ｍｍであることを例示することができる。液冷式冷却装置１全体の大きさや、ケース２０を流通する冷却液の種類、又はフィン１１の熱伝導率に応じて適宜変更される。

放熱器１０は、複数のフィン１１の上端部がケース本体２１の頂部２１ａにおける、発熱体Ｐが装着される面とは反対側の面（下面）にろう付され、複数のフィン１１の下端部がカバー２２の上面にろう付されることで、ケース２０内に固定される。ろう付する際には、複数のフィン１１の上端部とケース本体２１とのろう付、複数のフィン１１の下端部とカバー２２とのろう付、ケース本体２１とカバー２２とのろう付を全て同時に行うことを例示することができる。

以上のように構成された液冷式冷却装置１においては、入口ジョイント３０の内部及び入口用貫通孔２１ｄを通ってケース２０内の流入側空間２３に冷却液が流入する。そして、放熱器１０における、複数のフィン１１の内の互いに隣接するフィン１１間の隙間にて形成されるフィン間流路１４内を左方向に流れ、流出側空間２４に至る。また、放熱器１０における最も前側のフィン１１とケース本体２１の側部２１ｂとの間にて形成される前側流路１５、及び、放熱器１０における最も後側のフィン１１とケース本体２１の側部２１ｂとの間の隙間にて形成される後側流路１６を通って左方向に流れ、流出側空間２４に至る。流出側空間２４に至った冷却液は、出口用貫通孔２１ｅ及び出口ジョイント４０の内部を通ってケース２０の外に流出する。

そして、発熱体Ｐから発せられた熱は、絶縁部材Ｉ、ケース本体２１の頂部２１ａ、及び、放熱器１０のフィン１１を経て、フィン間流路１４、前側流路１５、及び、後側流路１６を流れる冷却液に放熱される。これにより、発熱体Ｐが冷却される。

（放熱器１０の製造方法）
図４、図５は、放熱器１０の製造方法を説明するための図である。
本実施の形態に係る製造方法においては、一のフィン１１、この一のフィン１１から外側に突出した突出部１２及び接続部１３と、この一のフィン１１の隣の他のフィン１１、この他のフィン１１から外側に突出した突出部１２及び接続部１３と、をつなぐ屈曲片１７を一旦形成する。屈曲片１７は、両端部それぞれが隣接する突出部１２に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部１７１を有する。
そして、その後、屈曲片１７を切断することにより、複数のフィン１１、突出部１２、及び、接続部１３とから構成される放熱器１０を取り出す。

より具体的には、図４に示すように、先ず、アルミニウム材からなる板材Ｍにプレス加工を施すことによって、複数のフィン１１、突出部１２及び接続部１３の周りを打ち抜く（第１工程）。その際、フィン１１の長手方向が板材Ｍの短手方向、フィン１１の短手方向が板材Ｍの長手方向となるように矩形状に打ち抜く。板材Ｍの板厚が例えば０．３～１．２ｍｍである場合に、フィン１１の短手方向の大きさは、３～１２ｍｍであることを例示することができる。なお、図４においては、第１工程にて、３つのフィン１１、突出部１２、及び、接続部１３の周りを打ち抜くことを例示しているが、特に３つには限定されない。また、図４においては、第１工程にて、フィン１１、突出部１２、及び、接続部１３の周りを同時に打ち抜くことを例示しているが、フィン１１の周りを打ち抜く工程と、突出部１２及び接続部１３の周りを打ち抜く工程とは別の工程であっても良い。

また、板材Ｍにプレス加工を施すことによって、屈曲片１７よりも内側の部分、言い換えれば、屈曲片１７と突出部１２との間の部分を打ち抜く（第２工程）。なお、図４においては、第２工程にて、第１工程にて生成された３つの突出部１２間に設けられる少なくとも２つの屈曲片１７の内側を打ち抜くことを例示している。このように、第２工程においては、第１工程にて成形された突出部１２の数に応じて、打ち抜く範囲を設定すると良い。
なお、第１工程と第２工程の順序、及び、第１工程と第２工程のタイミングは特に限定されない。

その後、第１工程にて成形したフィン１１の表面の角度が板材Ｍの板面に対して交差する角度となるようにフィン１１を回転させる（第３工程）。第３工程においては、接続部１３の第２接続部１３２における突出部１２側の端部を、突出部１２に対して曲げることにより、フィン１１、及び、接続部１３におけるフィン１１側の部位（第１接続部１３１）を、板材Ｍの板面、言い換えれば突出部１２に対して交差する角度となるように回転させる。その際、突出部１２を押さえながら、接続部１３の第２接続部１３２における突出部１２側の端部を曲げると良い。これによれば、フィン１１に力を加える必要がないので、フィン１１が変形することが抑制される。なお、本実施の形態においては、フィン１１を、板材Ｍに対して９０度回転させることを例示することができる。
なお、第１工程と第２工程の順序、及び、第２工程と第３工程のタイミングは特に限定されない。

その後、屈曲片１７よりも外側の部分を、板材Ｍにプレス加工を施すことによって打ち抜く（第４工程）。これにより、複数のフィン１１、複数の突出部１２、複数の接続部１３、及び、複数の屈曲片１７の周りが打ち抜かれた状態となる。

その後、屈曲片１７の屈曲部１７１をさらに屈曲させて隣接する突出部１２同士を接触させる（第５工程）。第５工程においては、一の突出部１２における一方側平行部１２１ａと、この一の突出部１２の前側に配置された突出部１２における他方側平行部１２２ａとを接触させる（図３（ｂ）参照）。また、一の突出部１２における他方側平行部１２２ａと、この一の突出部１２の後側に配置された突出部１２における一方側平行部１２１ａとを接触させる（図３（ｂ）参照）。その際、一方側平行部１２１ａと他方側平行部１２２ａとが接触した状態で、凸部１２１ｂと凹部１２２ｂとが嵌まり合うように、屈曲部１７１を屈曲させる。この第５工程により、隣接するフィン１１間の間隔が縮まり、その間隔が、予め定められた大きさ（突出部１２の一方側平行部１２１ａと他方側平行部１２２ａとの間の大きさ）となる。
なお、第５工程においては、突出部１２に、突出部１２の表面に平行な方向（フィン１１の表面に直交な方向）の力を加えることで、屈曲片１７の屈曲部１７１を屈曲させると良い。これにより、フィン１１に力を加える必要がないので、フィン１１が変形することが抑制される。

その後、所定間隔にされたフィン１１の枚数が予め定められた枚数（以下、「所定枚数」と称する場合がある。）になった場合には、所定枚数のフィン１１、及び、所定枚数のフィン１１から突出した、突出部１２、接続部１３及び屈曲片１７を、切り離す（第６工程）。切り離す際には、所定枚数目のフィン１１から突出した突出部１２及び接続部１３と、（所定枚数＋１）枚目のフィン１１から突出した突出部１２及び接続部１３と、を接続する屈曲片１７を切断する。屈曲片１７を切断する箇所は、特に限定されないが、例えば、屈曲片１７と突出部１２との接続箇所や、屈曲部１７１であることを例示することができる。

その後、隣接する突出部１２同士を接触させた状態で、突出部１２同士を溶着又は接着して接合させる（第７工程）。突出部１２同士を接着する手法としては、突出部１２に接着剤を塗布することを例示することができる。また、突出部１２同士を溶着する手法としては、突出部１２にレーザ溶接や超音波溶接を施すことを例示することができる。

第７工程にて突出部１２同士を接合させた後、屈曲片１７を切断する（第８工程）。この第８工程においては、突出部１２を押さえた状態で、屈曲片１７の先端部を、突出部１２に対して、上方又は下方に曲げることにより（フィン１１の短手方向に力を加えることにより）、屈曲片１７と突出部１２との接続部を破断させることを例示することができる。

図６は、レーザ溶接にて突出部１２同士を溶着する様子を示す斜視図である。
図６に示すように、隣接する突出部１２同士を接触させた部位の内、凸部１２１ｂと凹部１２２ｂとが嵌まり合っている部位に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザヘッド１５１を、複数のフィン１１の並び方向（複数の突出部１２の並び方向）、言い換えれば、フィン１１の表面に直交する方向に移動させることで、レーザ光Ｌを連続的に照射する。
なお、レーザ装置１５０のレーザ源は特に限定されない。ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、半導体レーザであることを例示することができる。また、レーザ光Ｌの照射方向は、突出部１２の表面に対して直交する方向でも良いし、直交方向に対して傾斜した方向であっても良い。

図７は、屈曲片１７の拡大図である。
屈曲片１７の屈曲部１７１に、内面から凹んだ切り欠き１７２を形成すると良い。これにより、屈曲部１７１を屈曲させて、隣り合う突出部１２同士を接触させ易くなる。また、屈曲片１７の両端部それぞれにおける突出部１２との接続部位に、内面から凹んだ切り欠き１７３を形成すると良い。これにより、屈曲片１７を突出部１２から切り離す際に容易に切り離すことが可能になる。

以上説明したように、上記製造方法は、板材Ｍから複数のフィン１１の周りを打ち抜く工程の一例としての第１工程と、複数のフィン１１それぞれの端部から外側に突出した複数の突出部１２の周りを打ち抜く工程の一例としての第１工程と、を備えている。また、上記製造方法は、フィン１１の表面の角度が板材Ｍの板面に対して交差する角度となるようにフィン１１を回転させる工程の一例としての第３工程と、両端部それぞれが隣接する突出部１２に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部１７１を有する屈曲片１７の周りを打ち抜く工程の一例としての第４工程と、を備えている。また、上記製造方法は、屈曲片１７の屈曲部１７１をさらに屈曲させて隣接する突出部１２同士を接触させる工程の一例としての第５工程を備えている。

上記製造方法によれば、放熱器１０の複数のフィン１１間の間隔を均一にすることができる。すなわち、一のフィン１１の外側に突出した突出部１２の一方側平行部１２１ａと他方側平行部１２２ａとの間の大きさで、隣のフィン１１との間の隙間が定まるが、この突出部１２の形状は、プレス加工にて打ち抜くことにより形成される。そして、プレス加工にて打ち抜くことにより成形する場合の寸法は、例えば、曲げ加工にて塑性変形させることにより成形する場合の寸法よりも、所望の大きさ（設計図の寸法）になり易い。それゆえ、上記製造方法によれば、放熱器１０の複数のフィン１１間の間隔を均一にすることができる。

また、上記製造方法によれば、屈曲片１７の屈曲部１７１を屈曲させて隣接する突出部１２同士を接触させることで、フィン１１間の間隔が定まる。つまり、突出部１２に、突出部１２の表面に平行な方向の力を加えて、隣り合う突出部１２に突き当てることでフィン１１間の間隔が定まる。それゆえ、容易にフィン１１間の間隔を定めることが可能である。

また、上記製造方法は、突出部１２同士を接触させた状態で、突出部１２同士を溶着又は接着して接合する工程の一例としての第７工程を備えている。これにより、複数のフィン１１間の間隔が均一である状態を強固に維持することができる。なお、突出部１２同士を溶着又は接着して接合させる第７工程を行う際には、突出部１２の表面に平行な方向の力を突出部１２に加えることで、複数のフィン１１が所定間隔に並べられた状態に維持（拘束）することができるので、精度高く所定間隔となるように接合させることが可能である。

また、上記製造方法は、接合する第７工程の後に屈曲片１７を切断する工程の一例としての第８工程を備えている。これにより、放熱器１０におけるフィン１１の長手方向の大きさを小さくすることができる。

なお、フィン１１の周りを打ち抜く第１工程は、板材Ｍの短手方向がフィン１１の長手方向、板材Ｍの長手方向がフィン１１の短手方向となる矩形状に打ち抜いても良い。これにより、板材Ｍの短手方向の大きさが小さくても、１つの放熱器１０が有するフィン１１の枚数を多くすることができる。但し、板材Ｍの長手方向がフィン１１の長手方向、板材Ｍの短手方向がフィン１１の短手方向となる矩形状に打ち抜いても、上述した製造方法を用いて放熱器１０を製造することが可能である。

また、突出部１２の周りを打ち抜く第２工程は、突出部１２における板材Ｍの板面方向の一方側の端部１２１が、長手方向に平行な一方側平行部１２１ａと一方側平行部１２１ａから突出した凸部１２１ｂとを有し、他方側の端部１２２が、長手方向に平行な他方側平行部１２２ａと他方側平行部１２２ａから凹んだ凹部１２２ｂとを有するように打ち抜く。そして、接触させる第５工程は、隣接する突出部１２の一方側平行部１２１ａと他方側平行部１２２ａとを接触させるとともに、凸部１２１ｂと凹部１２２ｂとを嵌め合わせても良い。これにより、突出部１２同士を接触させるべく、突出部１２に力を加えて突出部１２の表面に平行な方向に押したとしても、フィン１１が長手方向にずれることが抑制される。それゆえ、複数のフィン１１が真っ直ぐ並び易くなる。

（放熱器１０の作用・効果）
上記製造方法を用いて製造された放熱器１０によれば、複数のフィン１１間の間隔は均一である可能性が高い。つまり、上記放熱器１０の形状によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部１２同士を接触させることでフィン１１間の間隔が定まるので、複数のフィン１１間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器１０によれば、発熱体Ｐから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Ｐが一様に冷却される。

また、放熱器１０において、突出部１２は、フィン間流路１４、前側流路１５及び後側流路１６を通って、流入側空間２３から流出側空間２４へ至る冷却液の流れの妨げになることが考えられるが、突出部１２におけるフィン１１の短手方向の大きさは、板材Ｍの板厚（例えば０．３～１．２ｍｍ）と同じ大きさであり、フィン１１の短手方向の大きさよりもかなり小さいため（一例として略１０％）、妨げになり難い。

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態に係る放熱器２００の概略構成図である。
第２の実施形態に係る放熱器２００は、第１の実施形態に係る放熱器１０に対して、突出部１２に相当する突出部２１２が異なる。以下、放熱器１０と異なる点について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２の実施形態に係る放熱器２００は、複数のフィン２１１と、複数のフィン２１１のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部２１２と、フィン２１１と突出部２１２とを接続する接続部２１３とを有している。
突出部２１２は、第１の実施形態に係る放熱器１０の突出部１２に対して、フィン２１１に対する位置が異なる。突出部２１２は、フィン２１１の短手方向における最下端部に設けられている。また、突出部２１２の下面と、フィン２１１の下端面とが同一高さとなるように設けられている。

接続部２１３は、Ｌ字状であり、フィン２１１に接続する第１接続部２３１と、突出部２１２に接続する第２接続部２３２とを有する。第１接続部２３１は、フィン２１１における長手方向の端部に接続しており、９０度曲げられている。第２接続部２３２は、突出部１２と同じ平面上となるように設けられている。

また、接続部２１３がフィン２１１における長手方向の端部に接続し、９０度に曲げられていることに起因して、フィン２１１における接続部２１３が接続された部位周辺には、切り欠き２１１ａが形成されている。これにより、接続部２１３におけるフィン２１１に接続する辺を突出部２１２に対して曲げ易くなっており、フィン２１１の表面と突出部２１２の表面とが９０度をなすように成形し易い。

このように構成された放熱器２００も、図４、図５を用いて説明した製造方法を用いて製造することができる。そして、放熱器２００によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部２１２同士を接触させることでフィン２１１間の間隔が定まるので、複数のフィン２１１間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器２００によれば、発熱体Ｐから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Ｐが一様に冷却される。
また、放熱器２００においては、突出部２１２は、フィン２１１の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間２３から流出側空間２４へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。

放熱器２００は、第１の実施形態に係る放熱器１０と同様に、複数のフィン２１１の上端部がケース本体２１の頂部２１ａにろう付され、複数のフィン２１１の下端部がカバー２２の上面にろう付されることで、ケース２０内に固定される。また、上述したように、複数のフィン２１１とケース本体２１とのろう付、複数のフィン２１１とカバー２２とのろう付、及び、ケース本体２１とカバー２２とのろう付のタイミングは特に限定されない。

図９は、放熱器２００とカバー２２とを接合させた状態を示す図である。
放熱器２００においては、突出部２１２が、フィン２１１の短手方向における最下端部に設けられており、突出部２１２の下面とフィン２１１の下端面とが同一高さである。ゆえに、複数のフィン２１１とカバー２２とをろう付する際には、突出部２１２の下面とカバー２２とが溶着される。それゆえ、放熱器２００によれば、放熱器２００とカバー２２とを溶着又は接着することで、放熱器２００とカバー２２との位置が精度高く定まる。
なお、放熱器２００とカバー２２とを接合させる手法は、ろう付に限定されない。例えば、圧着、接着、ろう付以外の溶着であっても良い。

＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る放熱器３００の概略構成図である。
第３の実施形態に係る放熱器３００は、第２の実施形態に係る放熱器２００に対して、接続部２１３に相当する接続部３１３が異なる。以下、放熱器２００と異なる点について説明する。第３の実施形態と第２の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３の実施形態に係る放熱器３００は、複数のフィン３１１と、複数のフィン３１１のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部３１２と、フィン３１１と突出部３１２とを接続する接続部３１３とを有している。
接続部３１３は、第２の実施形態に係る放熱器２００の突出部２１２と同様に、突出部３１２の下面とフィン３１１の下端面とが同一高さとなるように、フィン２１１の短手方向における最下端部に設けられている。また、接続部３１３は、第１の実施形態に係る放熱器１０の接続部１３と同様に、フィン３１１における短手方向の部位に接続する第１接続部３３１と、突出部３１２に接続する第２接続部３３２とを有する、Ｌ字状である。第２接続部３３２は、９０度に曲げられている。これにより、フィン３１１の表面と突出部３１２の表面とが９０度をなす。

このように構成された放熱器３００も、図４、図５を用いて説明した製造方法を用いて製造することができる。そして、放熱器３００によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部３１２同士を接触させることでフィン３１１間の間隔が定まるので、複数のフィン３１１間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器３００によれば、発熱体Ｐから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Ｐが一様に冷却される。
また、放熱器３００においては、突出部３１２は、フィン３１１の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間２３から流出側空間２４へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。
また、放熱器３００とカバー２２とを溶着又は接着することで、放熱器３００とカバー２２との位置が精度高く定まる。

＜第４の実施形態＞
上述した第１の実施形態に係る放熱器１０、第２の実施形態に係る放熱器２００、第３の実施形態に係る放熱器３００においては、一方側の端部１２１に半円状の凸部１２１ｂを、他方側の端部１２２に半円状の凹部１２２ｂを形成している。そして、凸部１２１ｂと凹部１２２ｂとを嵌め合わせることで、フィン１１、２１１、３１１の長手方向のずれを抑制している。しかしながら、凸部１２１ｂ及び凹部１２２ｂの形状は、半円状に限定されない。

図１１は、第４の実施形態に係る放熱器４００の概略構成図である。
第４の実施形態に係る放熱器４００は、第２の実施形態に係る放熱器２００に対して、突出部２１２に相当する突出部４１２が異なる。以下、放熱器２００と異なる点について説明する。

第４の実施形態に係る放熱器４００は、複数のフィン４１１と、複数のフィン４１１のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部４１２と、フィン４１１と突出部４１２とを接続する接続部４１３とを有している。フィン４１１、接続部４１３は、それぞれ、第２の実施形態に係るフィン２１１、接続部２１３と同一であるので詳細な説明は省略する。

突出部４１２における並び方向の一方側の端部４２１は、フィン４１１の板面に平行な一方側平行部４２１ａと、一方側平行部４２１ａから突出した凸部４２１ｂとを有している。また、突出部４１２における並び方向の他方側の端部４２２は、フィン４１１の板面に平行な他方側平行部４２２ａと、他方側平行部４２２ａから凹んだ凹部４２２ｂとを有している。凸部４２１ｂは、１／４円弧状に突出しており、凹部４２２ｂは、１／４円弧状に凹んでいる。

以上のように構成された突出部４１２においても、一の突出部４１２における一方側平行部４２１ａと、この一の突出部４１２の前側に配置された突出部４１２における他方側平行部４２２ａとが接触している。また、一の突出部４１２における他方側平行部４２２ａと、この一の突出部４１２の後側に配置された突出部４１２における一方側平行部４２１ａとが接触している。そして、複数の突出部４１２の大きさが均一である場合には、複数のフィン２１１間の間隔が均一となる。

また、放熱器４００においては、隣接する突出部４１２の一方側平行部４２１ａと他方側平行部４２２ａとが接触した状態で、凸部４２１ｂと凹部４２２ｂとが嵌まり合っている。そして、この構造は、フィン２１１の長手方向における両端部それぞれから外側に突出した、左側突出部１２ｌと、右側突出部１２ｒとで左右対称である。それゆえ、一のフィン４１１における左右両端部それぞれから突出した突出部４１２の凹部４２２ｂは、それぞれ、この一のフィン１１の後に配置されたフィン４１１における左右両端部それぞれから突出した突出部４１２の凸部４２１ｂから内側に押される。その結果、複数のフィン４１１が、互いに、フィン４１１の長手方向（左右方向）にずれ難い。

このように構成された放熱器４００も、図４、図５を用いて説明した製造方法にて製造することが可能である。そして、放熱器４００によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部４１２同士を接触させることでフィン４１１間の間隔が定まるので、複数のフィン４１１間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器４００によれば、発熱体Ｐから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Ｐが一様に冷却される。

なお、放熱器４００の接続部４１３を、第１の実施形態に係る接続部１３や、第３の実施形態に係る接続部３１３と同様に、構成しても良い。また、第１の実施形態に係る突出部１２と同様に、突出部４１２をフィン４１１の短手方向の略中央部に設けても良い。

＜第５の実施形態＞
図１２は、第５の実施形態に係る放熱器５００の概略構成図である。
第５の実施形態に係る放熱器５００は、第２の実施形態に係る放熱器２００に対して、フィン２１１に相当するフィン５１１が異なる。以下、放熱器２００と異なる点について説明する。第５の実施形態と第２の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２の実施形態に係るフィン２１１は、長手方向に直線状であるが、第５の実施形態に係るフィン５１１は、上下方向に見た場合、山部と谷部とが長手方向に連続的に形成された波形状である（前後方向に見た場合に矩形状であるのはフィン２１１と同様である）。このように、フィン５１１が波形状であることにより、直線状である場合よりも表面積が増えるので、発熱体Ｐをより冷却することができる。

このように構成された放熱器５００も、図４、図５を用いて説明した製造方法において、フィン５１１を波形状にする工程を、第１工程の後や第２工程の後に設けることで、精度高く波形状を成形することが可能となる。
また、第１の実施形態に係るフィン１１、第３の実施形態に係るフィン３１１及び第４の実施形態に係るフィン４１１も、フィン５１１と同様に波形状としても良い。

また、上記製造方法を用いれば、第５の実施形態に係るフィン５１１のような波形状に限らず、プレス加工により面の成形が必要な複雑な形状のフィンであっても、製造可能である。ゆえに、上記製造方法によれば、多種多様な形状のフィンを有する放熱器を製造することができる。

＜第６の実施形態＞
図１３は、第６の実施形態に係る放熱器６００の概略構成図である。
第６の実施形態に係る放熱器６００は、第２の実施形態に係る放熱器２００に対して、フィン２１１に相当するフィン６１１が異なる。以下、放熱器２００と異なる点について説明する。第６の実施形態と第２の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第６の実施形態に係るフィン６１１は、左右方向に延びる棒状のベース部６１１ａと、ベース部６１１ａから上方に突出した柱状の複数の柱状部６１１ｂとを有している。複数の柱状部６１１ｂは、左右方向に、予め定められた間隔で並べられている。柱状部６１１ｂは、上下方向に見た場合の形状が菱形であり、菱形における短い対角線の長さは、ベース部６１１ａの厚み、ひいては板材Ｍの板厚よりも大きい。また、複数のフィン６１１の内の互いに隣接するフィン６１１に設けられた柱状部６１１ｂにおける短い対角線同士は、左右方向にずれている。例えば、一のフィン６１１における、隣接する柱状部６１１ｂと柱状部６１１ｂとの間に、この一のフィン６１１の隣の他のフィン６１１における柱状部６１１ｂが配置されている。なお、柱状部６１１ｂの菱形における短い対角線の長さは、板材Ｍの板厚と同じであっても良い。
そして、このように、フィン６１１が菱形の柱状部６１１ｂを複数有することにより、フィン６１１間を流れる冷却液が満遍なく柱状部６１１ｂに接触するので、発熱体Ｐをより冷却することができる。

なお、図４、図５を用いて説明した製造方法において、フィン６１１に複数の柱状部６１１ｂを成形する工程を、第１工程の後や第２工程の後に設けることで、精度高く柱状部６１１ｂを成形することが可能となる。
また、第１の実施形態に係るフィン１１、第３の実施形態に係るフィン３１１及び第４の実施形態に係るフィン４１１も、フィン６１１と同様に複数の柱状部６１１ｂを有しても良い。

１…液冷式冷却装置、１０，２００，３００，４００，５００，６００…放熱器、１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１…フィン、１２，２１２，３１２，４１２…突出部、１３，２１３，３１３，４１３…接続部、１７…屈曲片、２０…ケース、３０…入口ジョイント、４０…出口ジョイント、１５０…レーザ装置、Ｐ…発熱体、Ｉ…絶縁部材、Ｍ…板材

Claims (6)

1. 板材から複数のフィンの周りを打ち抜く工程と、
   前記複数のフィンそれぞれの端部から外側に突出した複数の突出部の周りを打ち抜く工程と、
   前記フィンの表面の角度が前記板材の板面に対して交差する角度となるように当該フィンを回転させる工程と、
   両端部それぞれが隣接する前記突出部に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部を有する屈曲片の周りを打ち抜く工程と、
   前記屈曲片の前記屈曲部をさらに屈曲させて隣接する前記突出部同士を接触させる工程と、
   を備える放熱器の製造方法。
2. 前記突出部同士を接触させた状態で、当該突出部同士を溶着又は接着して接合する工程
   をさらに備える請求項１に記載の放熱器の製造方法。
3. 前記接合する工程の後に前記屈曲片を切断する工程
   をさらに備える請求項２に記載の放熱器の製造方法。
4. 前記フィンの周りを打ち抜く工程は、前記板材の短手方向が当該フィンの長手方向、当該板材の長手方向が当該フィンの短手方向となる矩形状に打ち抜く
   請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
5. 前記突出部の周りを打ち抜く工程は、当該突出部における前記板材の板面方向の一方側の端部が、前記長手方向に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部が、当該長手方向に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有するように打ち抜き、
   前記接触させる工程は、隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とを接触させるとともに、前記凸部と前記凹部とを嵌め合わせる
   請求項４に記載の放熱器の製造方法。
6. 前記接合する工程は、レーザ溶接にて溶着する
   請求項２に記載の放熱器の製造方法。

Images