JPH09148501A - 半導体冷却器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストが低く、かつ冷却性能に優れたル
−プ状ヒ−トパイプ式半導体冷却器の製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 直状ヒ−トパイプの一方の側に吸熱ブロ
ックを、他方の側に放熱フィンを取付ける工程、この直
状ヒ−トパイプの吸熱ブロックと放熱フィンとの間の部
分、及び両端部近傍の３ヶ所を切断し、それぞれ両端が
開放された、吸熱ブロックが取付けられた第１の直状部
と、放熱フィンが取付けされた第２の直状部とに分離す
る工程、前記分離された第１の直状部の一端と第２の直
状部の一端、及び第１の直状部の他端と第２の直状部の
他端とをそれぞれ継手管により接続し、ル−プ状ヒ−ト
パイプを形成する工程、及び前記継手管に取付けられた
封止管からル−プ状ヒ−トパイプ内に作動液を封入し、
封止管を封止する工程を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体冷却器の製
造方法に係り、特に、ル−プ状ヒ−トパイプ式半導体冷
却器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置（ＵＰＳ）や電車搭載用
のＶＶＶＦインバ−タに使用されるモジュ−ル型電力用
半導体は、大電力で使用されるため、発熱量が大きく、
単に放熱板を取り付けただけでは冷却が十分ではなく、
そのためヒ−トパイプを用いた冷却器を取り付けて効果
的に冷却することが行われている。

【０００３】半導体装置に取り付けられるヒ−トパイプ
式冷却器としては、図３に示すような直状ヒ−トパイプ
式と、図１に示すようなル−プ状ヒ−トパイプ式が考え
られる。図３に示す直状ヒ−トパイプ式冷却器は、複数
本並設された直状ヒ−トパイプ１と、これら直状ヒ−ト
パイプ１の一方の側に取り付けられた吸熱ブロック２
と、他方の側に取り付けられた放熱フィン３とから構成
される。

【０００４】ル−プ状のヒ−トパイプは、製造コスト
（組立てコスト）は高いが、性能的には以下のような利
点を有している。 （１）被冷却物として複数個の半導体装置を取り付けた
場合、半導体装置間で冷却能にバラツキが小さい。

【０００５】（２）長手方向のサイズがコンパクトとな
る。このことは、電車搭載用等、サイズに制約が強い場
合に有利となる。かかる利点を有するル−プ状のヒ−ト
パイプを用いた半導体冷却器は、図１に示すように、ル
−プ状ヒ−トパイプ１の一方の直管部に、吸熱ブロック
２をネジやビス等により取り付け、他方の直管部に、複
数枚の放熱フィン３を取り付けることにより構成され
る。

【０００６】ル−プ状ヒ−トパイプ１１は、継手管１４
によりル−プ状とされ、この継手管１４には、内部に冷
媒を封入した後にヒ−トパイプ１１を封止するための封
止管１５設けられている。このように構成される半導体
冷却器の吸熱ブロック１２に、被冷却物としての複数の
パワ−モジュ−ル１６が取り付けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ル−プ状ヒ−
トパイプを用いた半導体冷却器には、吸熱ブロック２お
よび放熱フィン３のヒ−トパイプ１への取り付けが困難
であるという問題がある。即ち、ル−プ状に構成された
大きなサイズのヒ−トパイプに吸熱ブロック２および放
熱フィン３を取り付けるには、特別の設備が必要であっ
て、製造コストがかさんでしまう。また、良好な接合性
を有する工法を採用することが困難であるため、直状の
ヒ−トパイプを用いた冷却器に比べ、冷却性能が劣って
しまう。

【０００８】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、製造コストが低く、かつ冷却性能に優れたル−プ状
ヒ−トパイプ式半導体冷却器の製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明（請求項１）は、直状ヒ−トパイプに吸熱ブ
ロック及び放熱フィンを取付ける工程、この直状ヒ−ト
パイプの吸熱ブロックと放熱フィンとの間の部分、及び
両端部近傍の３ヶ所を切断し、それぞれ両端が開放され
た、吸熱ブロックが取付けられた第１の直状部と、放熱
フィンが取付けされた第２の直状部とに分離する工程、
前記分離された第１の直状部の一端と第２の直状部の一
端、及び第１の直状部の他端と第２の直状部の他端とを
それぞれ継手管により接続し、ル−プ状ヒ−トパイプを
形成する工程、及びこのル−プ状ヒ−トパイプ内に作動
液を封入する工程を具備する半導体冷却器の製造方法を
提供する。

【００１０】本発明の方法では、まず、直状ヒ−トパイ
プに吸熱ブロック及び放熱フィンを取付ける。この吸熱
ブロック及び放熱フィンの取り付け、特に吸熱ブロック
の取り付けは、半田付けにより行う。直状ヒ−トパイプ
はその後、切断されるが、吸熱ブロックの直状ヒ−トパ
イプへの半田付けは切断前に行われ、即ち、両端が封止
された状態で行われる。

【００１１】半田付けをこのような状態で行うことによ
り、半田付け時の熱によりヒ−トパイプが作動し、大型
の吸熱ブロックであっても、均一に加熱される。そのた
め、特殊な炉を用いることなく、低コストで良好な半田
付けが可能であり、直状ヒ−トパイプと吸熱ブロックと
の間の良好な熱的接合性を得ることが出来る。

【００１２】吸熱ブロック及び放熱フィンが取り付けら
れた直状ヒ−トパイプは、その後、吸熱ブロックと放熱
フィンとの間の部分及び両端部近傍の３ヶ所、又は両端
部近傍の２ヶ所で切断され、密封が解除される。次い
で、３ヶ所で切断した場合には、２本の直状ヒ−トパイ
プのそれぞれの両端を２つの継手管により接続し、２ヶ
所で切断した場合には、直状ヒ−トパイプを、吸熱ブロ
ックと放熱フィンとの間の部分においてＵ字状に曲げ、
その両端を１つの継手管により接続し、ル−プ状ヒ−ト
パイプを形成する。

【００１３】これらの作業も特別の装置を必要とするこ
となく、容易に行うことが可能である。最後に、継手管
に取り付けられている封止管から作動液、例えば水を導
入し、封止することにより、半導体冷却器が完成する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
半導体冷却器の製造方法について、より具体的に説明す
る。図２は、本発明の方法により製造された、ル−プ状
のヒ−トパイプを用いた半導体冷却器を示す平面図
（ａ）、及び側面図（ｂ）である。図２において、ル−
プ状のヒ−トパイプを用いた半導体冷却器は、ル−プ状
ヒ−トパイプ１１の一方の直管部に、吸熱ブロック１２
を半田付けにより取り付け、他方の直管部に、複数枚、
例えば３１枚の放熱フィン１３が圧入により装着されて
いる。なお、ル−プ状ヒ−トパイプ１１は、例えば外径
１５．８８ｍｍの銅管からなる。

【００１５】吸熱ブロック１２は、例えば、長さ３００
ｍｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのアルミニウム製で
あり、この吸熱ブロック１２の一方の面に、被冷却物と
しての複数、例えば８個のパワ−モジュ−ル１６がネジ
止めにより取り付けられている。

【００１６】ル−プ状ヒ−トパイプ１１は、２つの継手
管１４によりル−プ状とされ、この継手管１４には、内
部に冷媒を封入した後にヒ−トパイプ１１を封止するた
めの封止管１５が設けられている。

【００１７】かかる半導体冷却器の製造にあたっては、
図３に示すように、４本の直状のヒ−トパイプを用い、
これに吸熱ブロック１２をハンダ付けにより取り付け、
次いで、放熱フィン１３をヒ−トパイプに圧入すること
により、直状のヒ−トパイプ冷却器を仮に作成する。図
３（ａ）は、このようにして得た直状のヒ−トパイプ冷
却器の正面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。

【００１８】次に、４本の直状のヒ−トパイプをＡ点、
Ｂ点、Ｃ点の３点で切断し、それぞれ両端において開口
する第１の直状部と第２の直状部とに分割する。これら
第１の直状部と第２の直状部の一方の端部と他方の端部
とを、２つのＵ字型の継手１４により接続し、ル−プ状
にする。

【００１９】その後、２つの継手１４のうち一方に取り
付けられた封止管１５から作動液としての水を適量封入
し、半導体冷却器が完成される。なお、水は、空気等の
非凝縮成分を脱気した後、封入される。

【００２０】このようにして作製された半導体冷却器に
ついて、その性能を評価した。即ち、半導体冷却器の吸
熱ブロック２に取り付けられた８個のパワ−モジュ−ル
１６を作動させ、損失熱７３６Ｗを印加した状態で、自
然対流における冷却特性（素子取付け面から外気までの
熱抵抗）を測定した。その結果、０．０６６℃／Ｗとい
う優れた値が得られた。この値は、従来の直状のヒ−ト
パイプ冷却器とほぼ同様の値であり、ル−プ状ヒ−トパ
イプ冷却器としても、その冷却特性が低下することは無
かった。以上の例では、４つのル−プ状ヒ−トパイプを
用いたが、本発明は、これに限ることなく、半導体素子
の発熱量に応じて、任意に選択することが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
ると、直状ヒ−トパイプを用い、これを切断してル−プ
状ヒ−トパイプに形成している。この場合、吸熱ブロッ
クの直状ヒ−トパイプへの半田付けを、切断前に、即
ち、両端が封止された状態で行なっている。半田付けを
このような状態で行うことにより、ヒ−トパイプの作用
で均一に加熱され、そのため、特殊な炉を用いることな
く、低コストで良好な半田付けが可能であり、直状ヒ−
トパイプと吸熱ブロックとの間の良好な熱的接合性を得
ることが出来る。その結果、冷却性能を低下させること
なく、コンパクト性に優れた半導体冷却器を得ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により製造されたル−プ状ヒ−ト
パイプ式半導体冷却器を示す図。

【図２】本発明の方法を説明するための直状ヒ−トパイ
プの切断位置を示す図。

【図３】従来の直状ヒ−トパイプ半導体冷却器を示す
図。

【符号の説明】

１…直状ヒ−トパイプ ２，１２…吸熱ブロック ３，１３…放熱フィン １１…ル−プ状ヒ−トパイプ １４…継手管 １５…封止管 １６…パワ−モジュ−ル。

フロントページの続き (72)発明者 肥後 孝児 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直状ヒ−トパイプに吸熱ブロック及び放
   熱フィンを取付ける工程、この直状ヒ−トパイプの吸熱
   ブロックと放熱フィンとの間の部分、及び両端部近傍の
   ３ヶ所を切断し、それぞれ両端が開放された、吸熱ブロ
   ックが取付けられた第１の直状部と、放熱フィンが取付
   けされた第２の直状部とに分離する工程、前記分離され
   た第１の直状部の一端と第２の直状部の一端、及び第１
   の直状部の他端と第２の直状部の他端とをそれぞれ継手
   管により接続し、ル−プ状ヒ−トパイプを形成する工
   程、及びこのル−プ状ヒ−トパイプ内に作動液を封入す
   る工程を具備する半導体冷却器の製造方法。