JPS6132820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子の冷却体とその製法に係わ
り、特に複数枚の板状の冷却フインと柱状の母体
とを良好に接合する冷却体の製法に関する。

第１図から第３図は従来用いられている冷却体
を示した図である。第１図に示される冷却体は、
平型素子の冷却体として初期のもので、円柱状の
冷却母材１と、放熱面積を増すためにヒダのつい
た冷却フイン２とからなるアルミ鋳物製である。
この冷却体は鋳物製であるため、肉厚を薄くする
ことが難しく、第１図に示されるような肉厚の厚
い冷却フインを有するため、重量もかなりであ
る。しかも、鋳物であるため、冷却体の厚さによ
つて冷却フインの枚数が限られ放熱積が小さいの
で冷却体の熱抵抗も、大きかつた。

素子の電流容量がふえるにつれて、より小さい
熱抵抗を有する冷却体が求められ、また装置の軽
量化から、より軽い冷却体が求められ、第２図に
示す多層フイン型の冷却体が考案された。多層フ
イン型冷却体も、第１図の鋳物製冷却体と同様に
円柱状の冷却母材１１と板状の冷却フイン１２と
から構成されている。その製法としては、円柱状
の冷却母材１１に、その中央に冷却母材１１の直
径にみあつた寸法の穴のあいた板状フイン１２を
適当な間隔をおいて、組み込んで配置し、ロー付
けしたものである。第３図、冷却母体１１と冷却
フイン１２とのロー付け部の拡大図を示す。冷却
フイン１２の中央の穴の部分は、穴打抜き加工時
ダレをもたせ、冷却母体１１とのロー付け部の面
積を増して接合を良くするのが一般的である。

冷却フインを１枚１枚ロー付けするのは、作業
工数がかかり、得策ではないので、通常は、あら
かりめ製作した板状の冷却フイン１２を冷却母体
１１に組み込み、第２図の如く形造つた冷却体
を、炉中に入れ、炉中にてロー付けする製作方法
がとられている。しかし、炉中における温度の不
平衡によつて、炉中の冷却体の温度が一様になら
ないと第３図に示されるロー材１３の内部に空隙
部１４が出来、冷却母体１１と冷却フイン１２と
の接合が不良となることがあつた。しかし炉下の
温度を一様に保つのは難しく、常に冷却母体１１
と冷却フイン１２とのロー付けが、接合不良とな
る危険性を伴つている。

また仮りに第３図に示されるような接合不良が
生じても、一見した限りでは発見できず、製品と
して納入した後に振動車両に塔載したような場合
等により、離れてしまうケースが考えられる。こ
のような接合不良の箇所においては、熱の伝わり
方も悪く、冷却体として所定の熱抵抗より大きな
熱抵抗となり、素子の冷却が充分でなくなり、最
悪事態には素子の破壊も考えられる。

本発明の目的は、冷却フインと冷却母体とが良
好に接合されるような冷却体の製法を提共するに
ある。

本発明の特徴は、中央に穴のあいた冷却フイン
と鋳型とを交互に複数枚積重ね、前記穴に溶解し
た金属を流し込み、前記複数枚の冷却フインと一
体に接合された冷却母体を作ることにある。

第４図、第５図は本発明による冷却体を示した
図である。第４図に本発明の冷却体を示すが、第
２図の従来例と同様、あらかじめ製作された板状
の冷却フイン２２と、冷却母体２１とから冷却体
が構成されている。第５図に冷却フイン２２と冷
却母体２１の拡大図を示す。冷却フイン２２と冷
却母体２１とは共融部２３をもつて互いに融合し
接合されている。第６図に本発明による冷却体の
製法の一例を示す。ロー付けによる従来の冷却体
と同様に、中央に穴（必ずしも円形でなくてもよ
い）のあいた板状の冷却フイン２２を必要枚製作
する。この冷却フイン２２は冷却母体２１にロー
付けする必要がないため、従来の冷却フイン１２
のように中央の穴にダレを作らなくてもよい。穴
の大きさは、鋳込まれる冷却母体直径より小さく
することが必要である。また冷却フイン２２、冷
却母体１２は同一材料が好ましく、さらに軽く
で、比較的熱伝達が良く、導電性ということでは
アルミニウムなどが良い。

次に製作された冷却フイン２２を適当な間隔を
保ち配置すると同時に冷却母体の鋳型を形づく
る。

冷却母体の鋳型は、冷却フイン２２間の鋳型３
１ｂと、上側の鋳型３１ａ、下側の鋳型３１ｃと
から成つている。この時、冷却フイン２２間の鋳
型３１ｂを冷却フイン２２を適当な間隔を保つた
めのスペーサとして用いることにより、冷却母体
２１の鋳型を用いて冷却フイン２２の配置が決ま
り、工数の低減がはかれる。

次のこのように冷却フイン２２が配置され、冷
却母体２１の鋳型が出来た後、その鋳型に溶解し
た金属を流し込む。この時第５図に示される冷却
母体の鋳型の中に入つている冷却フイン２２の一
部は、溶解した金属の熱によつて溶解し、冷却母
体２１と一体の共融部２３となり、冷却母体２１
と冷却フイン２２とを接合する。

冷却母体２１が、かたまつた後、冷却体を鋳型
より取りだし、さらに冷却体の上下の素子と圧接
する面を研磨し、冷却体が完成する。

この製法によると、第１図に示されるような、
冷却体全体を鋳造する方法に比らべ、冷却フイン
間の間隔を小さくすることが可能であり、さらに
冷却フインとして、場合によつて極めて薄い板を
用いて、冷却フイン枚数を増し、冷却性能をより
良くすることも可能である。また第２図のロー付
けによる従来の冷却体のもつ欠点である冷却母体
と冷却フインとの接合不良をなくし、従来は接合
部がロー付けだけだつたのに対し、本発明の製法
においては、接合部が冷却フインと冷却母体との
共融部であるため、熱の伝わり方が向上し、フイ
ン効率の良好な冷却体を提共することができる。

冷却母体として溶けた金属を鋳造む製法につい
て述べたが、冷却母体全体を溶けた金属を鋳込む
他に、冷却母体として芯材をはじめから用意して
おき、冷却母体と冷却フインとの接合部だけを溶
けた金属を流し込み、冷却母体と冷却フインを接
合する製法を用いても、同様の効果が期待でき
る。

また鋳型についても、上記説明では、冷却母体
２１が固まつた後鋳型を取りはずすようにしてい
るが、鋳型そのものを冷却フイン２２、冷却母体
２１と同一の金属で作り、冷却フイン２２、冷却
母材２１と一体に接合してしまつてもよい。

第７図は、本発明の他の実施例を説明するため
の図である。

第６図に示した実施例の場合、鋳型特に３１ｂ
が冷却フイン２２より小さいため、鋳込み後に鋳
型を取りはずす作業が若干面倒になる。

第７図に示した実施例は、鋳型の取りはずしが
容易に行なえるように考慮したものである。

すなわち、金台３２に冷却フイン２２と、スペ
ーサ３３を交互に積重ね、冷却フイン２２とスペ
ーサ３３で作られる中空部に溶解した金属を流し
込むようにしたものである。ここでスペーサ３３
は、３３ａと３３ｂの２枚で一組とし、中空部を
作る。なお図ｂでは３３ａと３３ｂの間にすき間
があるが、これは説明の便宣上そうしたまでで、
実際は、溶解した金属が流れ出ない程度に密着さ
せる。またスペーサの穴３４は、組立時の寸法あ
わせるために、ガイド（たとえば鉄棒等）をさし
込み、このガイドに沿つてスペーサ３３と冷却フ
イン２２を積重ねるために設けてある。さらにこ
の穴３４は、鋳込後に、スペーサ３３を取りはず
すとき、組立時の時のようなガイドをさし込み、
それをもつて冷却体とスペーサを分離させるのに
使う。また穴３４は、寸法ｔを所定の値にするた
め、すなわち冷却フイン２２の板厚と枚数及び冷
却フイン２２間の間隔によつて決まる値にするた
めに、たとえばボルトとナツト等によつて締付け
るのに使うことができる。

スペーサ３３は、溶解した金属を鋳込むとき
に、その金属によつて容易に解かされない材料で
作られることは言うまでもない。またこのスペー
サ３３は第６図の鋳型３１ｂに相当する。

説明が遅れたが、図ｂは、スペーサの一組と冷
却フインの一枚とを重ねた平面図を示すものであ
る。

本発明によれば、冷却母体として、溶解した金
属を流し込み、冷却フインと共に融解し、一体成
型する製法を用いることにより、容易に冷却母体
と多数枚薄い冷却フインとを接合することが出
来、さらに、その接合の完全な冷却体を製作する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の冷却体の外形図、第３
図は第２図の冷却体の部分拡大図、第４図は本発
明による冷却体の外形図、第５図は第４図の冷却
体の部分拡大図、第６図は本発明の製法の一例を
示す説明図、第７図は本発明の製法の他の例を示
す説明図である。 ２１……冷却母体、２２……冷却フイン、２３
……共融部、３１ａ，ｂ，ｃ……鋳型、３２……
金台、３３，ａ，ｂ……スペーサ、３４……穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空部を有する冷却フインと、中空部を有す
   る鋳型とを交互に積重ね、前記冷却フインと鋳型
   との中空部によつて形成された空間に溶解した金
   属を流し込むことを特徴とする冷却体の製法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記冷却フ
   インの中空部は前記鋳型の中空部より小さいこと
   を特徴とする冷却体の製法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記冷却フ
   インは、前記空間に流し込まれる金属と同じ材料
   で作られていることをを特徴とする冷却体の製
   法。