WO2011004815A1 - 熱交換器、その熱交換器を備えたパワーモジュールのｘ線検査方法及びその方法に使用する治具 - Google Patents

熱交換器、その熱交換器を備えたパワーモジュールのｘ線検査方法及びその方法に使用する治具 Download PDF

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fin
power module
heat exchanger
base portion
parallel
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正裕 森野
靖治 竹綱
栄作 垣内
悠也 高野
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to, for example, a heat exchanger used for cooling a semiconductor element such as an IGBT, an X-ray inspection method for a power module including the heat exchanger, and a jig used for the method.
  • a power module including a heat exchanger (cooler) is described.
  • this cooler two cooling fins bent in a wave shape are provided in two upper and lower layers with an intermediate plate as a boundary. These cooling fins have a plurality of projections and depressions formed by the bent portions. These cooling fins are fixed between the top plate and the bottom plate in a state where the bent portions are offset so as not to overlap each other.
  • An insulating substrate is fixed on the top plate via an aluminum block, and an IGBT and a diode are fixed on the insulating substrate by soldering.
  • an X-ray inspection is performed in order to inspect bubble defects (voids) in the solder. That is, an X-ray generator and an imaging device are arranged so as to sandwich the power module, and X-rays are irradiated in a direction orthogonal to the insulating substrate, thereby obtaining a void transmission image.
  • the bent portions of the cooling fins constituting the cooler are arranged in an offset state, and each cooling fin is inclined from each bent portion, so that the X-ray transmittance is uniform, and the X-ray transmission image In this case, it is possible to avoid the problem that the shadow of the void in the solder is hidden.
  • Patent Document 2 listed below describes a power module including this type of comb-type cooling fin.
  • an insulating layer is formed on an upper surface of a base portion of a comb-type cooling fin, a wiring board is fixed to the insulating layer, and a semiconductor switching element is joined to the wiring board by soldering.
  • This type of power module is also subjected to an X-ray inspection in order to inspect voids in the solder.
  • the power module described in Patent Document 2 has the following problems when X-rays are irradiated from the top surface by X-ray inspection. That is, since the plurality of fin portions constituting the cooling fin are arranged in parallel with each other at a predetermined interval, the transmission distance of the X-rays irradiated from above the base portion is a portion where the fin portion is present and a portion where the fin portion is not present. Becomes non-uniform. As a result, the shadow of the X-ray transmission image becomes a striped pattern, which may make it difficult to accurately detect voids.
  • the semiconductor element 33 or the like is bonded onto the simple flat substrate 31 via the bonding agent 32 such as solder, and the void 34 is formed in the bonding agent 32.
  • the bonding agent 32 such as solder
  • the void 34 is formed in the bonding agent 32.
  • the semiconductor element 33 or the like is bonded onto the base portion 36 a of the comb type cooling fin 36 via the bonding agent 32, and the void 34 is inserted into the bonding agent 32.
  • the transmission distance of the X-rays becomes nonuniform between the part with the fin portion 36b and the part without the fin part 36b.
  • the shadow of the X-ray transmission image 35 becomes non-uniform as a stripe pattern, and the void 34 is hidden by the shadow of the stripe pattern and becomes unclear, and the void 34 is accurately detected. It becomes difficult to do.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to use a power module, even if it is a heat exchanger provided with comb-shaped cooling fins, and to detect voids by X-ray inspection.
  • the object is to provide a heat exchanger that can be accurately detected.
  • Another object of the present invention is to provide an X-ray inspection method for a power module having a heat exchanger that can accurately detect voids even in a power module having a heat exchanger including comb-type cooling fins.
  • Still another object of the present invention is to provide a jig that can be used effectively for the above method.
  • the first aspect of the present invention is a cooling system in which a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each of an upper surface and a lower surface of a flat base portion.
  • the cooling fins of the heat exchanger are spaced apart from each other by a plurality of fin portions protruding in parallel and perpendicularly from the upper surface of the base portion and from the lower surface of the base portion.
  • a plurality of fins protruding in parallel and vertically are offset in parallel. That is, the plurality of fin portions on the upper surface side of the base portion and the plurality of gaps on the lower surface side are disposed so as to have the same width and overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps on the upper surface side of the base portion
  • the plurality of fin portions on the lower surface side have the same width and are arranged so as to overlap in the vertical direction.
  • the difference in the thickness of the heat exchanger in the vertical direction of the base portion between the portion having the fin portion and the portion having no fin portion is reduced, and X-rays are transmitted to the heat exchanger so that X-rays are transmitted vertically through the base portion.
  • the difference in X-ray transmission distance at each part of the heat exchanger is reduced.
  • a plurality of fin portions protrude in parallel and obliquely with a gap from at least one of the upper surface and the lower surface of the flat base portion.
  • a heat exchanger provided with a cooling fin, wherein the cooling fin has, for a plurality of fin portions, the tip end of one adjacent fin portion and the base end of the other fin portion have the same width and overlap in the vertical direction. The purpose is to be arranged as follows.
  • the cooling fin of the heat exchanger has a plurality of fin portions protruding from the base portion in parallel and obliquely with a gap therebetween. Moreover, about the several fin part, while arrange
  • a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other at least from one of the upper surface and the lower surface of the flat base portion.
  • a heat exchanger including a cooling fin and a case for accommodating the cooling fin, the case including an upper wall and a lower wall arranged in parallel with the base portion, and at least one of the upper wall and the lower wall And a plurality of groove portions that are arranged in parallel to the plurality of fin portions and are arranged to overlap the plurality of fin portions in the vertical direction of the base portion and have the same width as the fin portions. The purpose is to prepare.
  • the cooling fins of the heat exchanger are accommodated in the case, and at least one of the upper wall and the lower wall of the case arranged in parallel with the base portion of the cooling fin, outside the case.
  • a plurality of grooves are formed. These groove portions are arranged in parallel with the plurality of fin portions, are arranged so as to overlap the plurality of fin portions in the vertical direction of the base portion, and have the same width as the fin portions. Therefore, the difference in the thickness of the heat exchanger in the vertical direction of the base portion between the portion having the fin portion and the portion having no fin portion is reduced, and X-rays are transmitted to the heat exchanger so that X-rays are transmitted vertically through the base portion. When a line is irradiated, the difference in X-ray transmission distance at each part of the heat exchanger is reduced.
  • a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other with at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion.
  • a heat exchanger comprising a cooling fin and a plate-like stress relieving material disposed in parallel with the base portion, wherein the stress relieving material is disposed in parallel with the plurality of fin portions and perpendicular to the base portion. It is intended to include a plurality of elongated holes that are formed so as to overlap a plurality of fin portions in the direction and have the same width as the fin portions.
  • a plurality of long holes are formed in the plate-like stress relaxation material arranged in parallel with the base portion of the cooling fin.
  • the plurality of long holes are arranged in parallel with the plurality of fin portions protruding in parallel and vertically with a gap from the base portion, and are formed so as to overlap the plurality of fin portions in the vertical direction of the base portion, It has the same width as the fin portion. Therefore, the difference in the thickness of the heat exchanger in the vertical direction of the base portion between the portion having the fin portion and the portion having no fin portion is reduced, and X-rays are transmitted to the heat exchanger so that X-rays are transmitted vertically through the base portion. When a line is irradiated, the difference in X-ray transmission distance at each part of the heat exchanger is reduced.
  • a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other with at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion.
  • a power module having a heat exchanger including a cooling fin and having a semiconductor element bonded to the heat exchanger in parallel with the base portion via a bonding agent, the X-ray is perpendicular to the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent.
  • a jig is disposed below the power module,
  • the jig includes a plurality of simulated gaps and a plurality of simulated fin parts that can be fitted in a concavo-convex relationship with the plurality of fin parts and the plurality of gaps of the cooling fin.
  • Multiple models Position the jig so that the gaps overlap in the vertical direction and the gaps in the cooling fins and the simulated fins in the jig overlap in the vertical direction, allowing X-rays to pass through both the power module and the jig.
  • the purpose is to irradiate with X-rays.
  • the power module is irradiated with X-rays so that X-rays are transmitted vertically through the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent, and based on the X-ray transmission image, Bubble defects are inspected.
  • a jig is disposed below the power module.
  • the jig includes a plurality of simulated gaps and a plurality of simulated fins that can be fitted in a concave-convex relationship with the plurality of fins and the plurality of gaps of the cooling fin.
  • the plurality of fin portions of the cooling fin and the plurality of simulated gaps of the jig overlap in the vertical direction, and the plurality of clearances of the cooling fin and the plurality of simulated fin portions of the jig overlap in the vertical direction. Is positioned. Accordingly, the difference in thickness between the power module and the jig in the vertical direction of the base part between the part with and without the fin part is reduced, and X-rays are transmitted through both the power module and the jig. By irradiating X-rays in this way, the difference in the transmission distance of X-rays at each part of the power module is reduced.
  • a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion.
  • a power module having a heat exchanger including a cooling fin and having a semiconductor element bonded to the heat exchanger in parallel with the base portion via a bonding agent the X-ray is perpendicular to the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent.
  • the modules are stacked one above the other, and the fins on the upper power module adjacent to each other and the gaps on the lower power module overlap in the vertical direction. Position the even number of power modules so that the gaps of the power module and the fins of the lower power module overlap in the vertical direction so that X-rays can be transmitted through all of the even number of power modules.
  • the purpose is to irradiate X-rays.
  • the power module is irradiated with X-rays so that X-rays are transmitted vertically through the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent, and based on the X-ray transmission image, Bubble defects are inspected.
  • an even number of power modules are prepared, and the even number of power modules are stacked one above the other.
  • the plurality of fin portions of the upper power module adjacent to each other and the plurality of gaps of the lower power module overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps of the upper power module and the plurality of fins of the lower power module
  • the even number of power modules are positioned so that the portions overlap each other in the vertical direction.
  • the difference in wall thickness including the even number of power modules in the vertical direction of the base portion between the portion with and without the fin portion is reduced, and X-rays are transmitted through all of the even number of power modules.
  • the difference in the transmission distance of X-rays at each part of the even number of power modules is reduced.
  • a seventh aspect of the present invention is a jig used in an X-ray inspection method for a power module including a heat exchanger, wherein the heat exchanger is a flat plate Including a cooling fin in which a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly with a gap from each other from at least one of the upper surface and the lower surface of the base portion, and in an uneven relationship with respect to the plurality of fin portions and the plurality of gaps of the cooling fin It is intended that a plurality of simulated gaps and a plurality of simulated fin portions that can be fitted are provided.
  • voids can be accurately detected even with a power module including a heat exchanger including comb-type cooling fins.
  • the configuration (7) can be used effectively for the X-ray inspection method described in the configuration (5).
  • FIG. 16 is a front cross-sectional view schematically showing two power modules according to a sixth embodiment.
  • the front sectional view which concerns on a prior art example and shows a simplified power module.
  • the top view which concerns on a prior art example and shows the transmission image of X-ray
  • the front sectional view which concerns on a prior art example and shows a simplified power module.
  • the top view which concerns on a prior art example and shows the transmission image of X-ray
  • FIG. 1 is a perspective view showing a power module 2 including the heat exchanger 1 of this embodiment and an X-ray inspection method for the power module 2.
  • FIG. 2 similarly shows the power module 2 in a front sectional view.
  • the power module 2 is joined to the case 3, the comb-type cooling fins 4 accommodated in the case 3, the heat spreader 5 joined to the case 3, and the heat spreader 5.
  • an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 6 as a semiconductor element.
  • the heat exchanger 1 includes a case 3, cooling fins 4, and a heat spreader 5.
  • the cooling fin 4 includes a flat base portion 4a and a plurality of fin portions 4b and 4c protruding from the upper surface and the lower surface of the base portion 4a.
  • the plurality of fin portions 4b and 4c are formed in parallel with gaps 9a and 9b, respectively, and protruded vertically from the base portion 4a.
  • the cooling fins 4 are parallel so that the plurality of fin portions 4b on the upper surface side of the base portion 4a and the plurality of fin portions 4c on the lower surface side of the base portion 4a do not overlap in the vertical direction of the base portion 4a. It is arranged with an offset.
  • the cooling fins 4 are arranged such that the plurality of fin portions 4b on the upper surface side and the plurality of gaps 9b on the lower surface side have the same width W1, and overlap each other in the vertical direction of the base portion 4a.
  • the plurality of gaps 9a and the plurality of fin portions 4c on the lower surface side have the same width W1, and are arranged so as to overlap each other in the vertical direction of the base portion 4a.
  • the upper fin portion 4b and the lower fin portion 4c have the same height (length in the vertical direction on the paper surface in FIG. 2) and the same length (length in the vertical direction on the paper surface in FIG. 2). .
  • the case 3 has a rectangular cylindrical shape, and includes an upper wall 3a and a lower wall 3b arranged in parallel to the base portion 4a, and both side walls 3c arranged perpendicular to the base portion 4a.
  • the case 3 is open at both ends in the longitudinal direction, that is, the direction in which the fin portions 4b and 4c of the cooling fin 4 extend, one opening being the cooling water inlet 7 and the other opening being the cooling water outlet 8. ing.
  • the cooling fin 4 is accommodated in a state of being fitted in the case 3. In this accommodated state, the gaps 9a and 9b between the fin portions 4b and 4c serve as cooling water passages, respectively.
  • the heat spreader 5 is bonded to the upper surface of the upper wall 3a of the case 3 with a bonding agent such as solder.
  • the IGBT 6 is bonded to the upper surface of the heat spreader 5 with a bonding agent.
  • the heat spreader 5 diffuses the heat generated from the IGBT 6 and transmits it to the case 3 and the cooling fins 4.
  • cooling water is introduced from the inlet 7 of the case 3 constituting the heat exchanger 1.
  • the introduced cooling water flows through the gaps 9 a and 9 b between the plurality of fin portions 4 b and 4 c in the case 3 and is led out from the outlet 8 of the case 3.
  • the heat generated in the IGBT 6 is transmitted to the case 3 via the heat spreader 5 and is exchanged with the cooling water via the cooling fins 4. Thereby, the IGBT 6 is cooled.
  • bubble defects (voids) in each of the bonding agent between the IGBT 6 and the heat spreader 5 and the bonding agent between the heat spreader 5 and the case 3 are obtained.
  • X-ray inspection is performed for inspection. That is, the X-rays pass substantially perpendicularly through the bonding surface between the bonding agent between the IGBT 6 and the heat spreader 5 and the IGBT 6 and the bonding surface between the bonding agent between the heat spreader 5 and the case 3 and the heat spreader 5.
  • the power module 2 is irradiated with X-rays, and the presence and size of voids in the bonding agent are inspected based on the transmission image of the X-rays.
  • an X-ray generator and an imager are arranged so that the power module 2 is sandwiched between the upper and lower sides, and X-rays are irradiated in a direction substantially orthogonal to the joint surface, whereby a void transmission image is obtained.
  • a void transmission image is obtained.
  • FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of the power module 2.
  • the heat spreader 5 is not shown, and only the IGBT 6 is exaggeratedly shown in a state where it is bonded to the upper wall 3 a of the case 3 via the bonding agent 10.
  • the X-rays are emitted from the IGBT 6, the bonding agent 10, the upper wall 3 a of the case 3, the cooling fins 4, and the case 3.
  • the lower wall 3b is transmitted vertically.
  • the thickness of the cooling fin 4 in the vertical direction varies depending on the portion.
  • the fin portion 4c is present and a portion where the fin portion 4c is not present, and apparently the thickness of the cooling fin 4 in the vertical direction differs depending on the portion.
  • the plurality of fin portions 4c protruding in parallel and vertically with a gap 9b from each other are arranged offset in parallel so as not to overlap in the vertical direction of the base portion 4a.
  • the plurality of fin portions 4b on the upper surface side of the base portion 4a and the plurality of gaps 9b on the lower surface side are disposed so as to have the same width W1 and overlap in the vertical direction, and a plurality of fin portions 4b on the upper surface side of the base portion 4a.
  • the gap 9a and the plurality of fin portions 4c on the lower surface side are arranged so as to have the same width W1 and overlap in the vertical direction. Therefore, there is no difference in the thickness of the heat exchanger 1 in the vertical direction of the base portion 4a between the portion where the fin portions 4b and 4c are present and the portion where the fin portions 4b and 4c are not present.
  • the X-ray transmission distances at each part of the heat exchanger 1 are made uniform. Become. If this is seen about the whole power module 2, the X-ray transmission distance in each part of the power module 2 will also be made uniform. For this reason, according to the heat exchanger 1 of this embodiment, even if it is the heat exchanger 1 provided with the comb-type cooling fin 4, it is used for the power module 2 and the void 11 is correctly detected by X-ray inspection. Can be detected. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy.
  • the lengths of the arrows A1 and A2 indicate that the fin portions 4b and 4c are formed on the upper surface and the lower surface of the base portion 4a of the cooling fin 4 in the range where the IGBT 6 is bonded by the bonding agent 10. It means the height of the power module 2 at a certain part and not a part.
  • the solid line portions of the arrows A1 and A2 are the portions (material portions) of the IGBT 6, the bonding agent 10, the case 3, and the cooling fin 4 that transmit X-rays, and the broken line portions of the arrows A1 and A2 are X-ray portions. It means the part without meat (space part) that passes.
  • the lengths of the solid line portions of the two arrows A1 and A2, that is, the X-ray transmission distances in the power module 2 are the same. From this, as shown in FIG. 12, the shadow of the X-ray transmission image becomes substantially uniform except for the void 11, and the void 11 can be clearly distinguished from the others and detected accurately.
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, and shows the power module 2 in a simplified cross-sectional view.
  • This embodiment differs from the first embodiment in the structure of the cooling fin 4. That is, the cooling fin 4 of this embodiment is formed by a plurality of fin portions 4d protruding in parallel with the gap 9 from the lower surface of the flat base portion 4a.
  • the plurality of fin portions 4d are formed to protrude obliquely from the base portion 4a.
  • the tip 4e of one adjacent fin portion 4d and the base end 4f of the other fin portion 4d2 have the same width W2, and the base portion 4a Arranged so as to overlap in the vertical direction.
  • the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4 protrude from the base portion 4a in parallel and obliquely with a gap 9 therebetween.
  • the tip end 4e of one adjacent fin portion 4d1 and the base end 4f of the other fin portion 4d2 have the same width W2, and are arranged so as to overlap in the vertical direction of the base portion 4a. The Therefore, the difference in the thickness of the heat exchanger 1 in the vertical direction of the base portion 4a is reduced between the portion where the fin portion 4d is present and the portion where the fin portion 4d is not present.
  • the difference in X-ray transmission distance in each part of the heat exchanger 1 is reduced.
  • the difference in the X-ray transmission distance in each part of the power module 2 is reduced.
  • the heat exchanger 1 of this embodiment even if it is the heat exchanger 1 provided with the comb-type cooling fin 4, it is used for the power module 2 and the void 11 is correctly detected by X-ray inspection. Can be detected. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy.
  • the X-ray transmission distance does not need to be completely uniform in each part of the heat exchanger 1 and the power module 2, and if it is slightly uneven, the shadow of the fin portion 4d becomes thin. Detection is possible.
  • FIG. 4 shows arrows B1 and B2 according to the arrows A1 and A2.
  • the lengths of the solid line portions of the two arrows B1 and B2 that is, the X-ray transmission distances in the power module 2 are substantially equal to each other. From this, as shown in FIG. 12, the shadow of the X-ray transmission image becomes substantially uniform except for the void 11, and the void 11 can be clearly distinguished from the others and accurately detected.
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, in which the power module 2 is simplified and shown in a front sectional view.
  • This embodiment differs from the first and second embodiments in the structure of the cooling fins 4 and the case 3. That is, the cooling fin 4 of this embodiment is formed by protruding a plurality of fin portions 4d parallel and perpendicularly with a gap 9 from the lower surface of the base portion 4a. In addition, a plurality of grooves 12 are formed in the lower wall 3 b outside the case 3.
  • the plurality of groove portions 12 are arranged in parallel with the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4, and are arranged so as to overlap the plurality of fin portions 4d in the vertical direction of the base portion 4a, and have the same width W3 as the fin portions 4d.
  • the X-rays are irradiated with the IGBT 6, the bonding agent 10, the upper wall 3a of the case 3, and the cooling.
  • the fin 4 and the lower wall 3b of the case 3 are transmitted vertically.
  • on the lower surface of the base portion 4a of the cooling fin 4 there are a portion where the fin portion 4d is present and a portion where the fin portion 4d is not present, and apparently the thickness of the cooling fin 4 in the vertical direction differs depending on the portion.
  • the cooling fins 4 are accommodated in the case 3, and the plurality of groove portions 12 are formed in the lower wall 3 b of the case 3 arranged in parallel with the base portion 4 a of the cooling fin 4. Is formed.
  • the plurality of groove portions 12 are arranged so as to overlap with a plurality of fin portions 4d protruding in parallel and perpendicularly with a gap 9 from the base portion 4a, and in the vertical direction of the base portion 4a, and have the same width W3 as the fin portions 4d.
  • the plurality of groove portions 12 are arranged offset in parallel so as not to overlap the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 and the vertical direction of the base portion 4a.
  • the difference in the thickness of the heat exchanger 1 in the vertical direction of the base portion 4a between the portion with the fin portion 4d and the portion without the fin portion 4d is reduced. Then, by irradiating the power module 2 with X-rays so that the X-rays are transmitted vertically through the base portions 4a of the cooling fins 4, the difference in X-ray transmission distance in each part of the heat exchanger 1 is reduced. When this is seen for the entire power module 2, the difference in the X-ray transmission distance in each part of the power module 2 is reduced.
  • the heat exchanger 1 of this embodiment even if it is the heat exchanger 1 provided with the comb-type cooling fin 4, it is used for the power module 2 and the void 11 is correctly detected by X-ray inspection. Can be detected. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy. Also here, the X-ray transmission distance does not need to be completely uniform in each part of the heat exchanger 1 and the power module 2, and if it is somewhat uneven, the shadow of the fin portion 4d becomes thin. Detection is possible.
  • FIG. 5 shows arrows C1 and C2 corresponding to the arrows A1 and A2.
  • the difference between the lengths of the solid line portions of the two arrows C1 and C2, that is, the X-ray transmission distance in the power module 2 decreases. From this, as shown in FIG. 12, the shadow of the X-ray transmission image becomes substantially uniform except for the void 11, and the void 11 can be clearly distinguished from the others and accurately detected.
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, in which the power module 2 is simplified and shown in a front sectional view.
  • the configuration of the heat exchanger 1 includes the stress relaxation material 13 and the shape of the cooling fin 4 is different from the first and second embodiments. That is, in this embodiment, the cooling fin 4 has the same structure as the cooling fin 4 of 3rd Embodiment.
  • a plate-like stress relaxation material 13 arranged in parallel with the base portion 4a of the cooling fin 4 is fixed in close contact.
  • the stress relieving material 13 is arranged in parallel with the plurality of fin portions 4d, is formed so as to overlap the plurality of fin portions 4d in the direction perpendicular to the base portion 4a, and has a plurality of widths W4 that are the same as the fin portions 4d.
  • a long hole 13a is included.
  • a plurality of long holes 13a are formed in the plate-like stress relaxation material 13 arranged in parallel with the base portion 4a of the cooling fin 4.
  • the plurality of long holes 13a are arranged in parallel with the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4, and are formed so as to overlap the plurality of fin portions 4d in the vertical direction of the base portion 4a, and have the same width as the fin portions 4d. W4.
  • the plurality of long holes 13a are arranged offset in parallel so as not to overlap the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 and the vertical direction of the base portion 4a.
  • the difference in thickness of the heat exchanger 1 in the vertical direction of the base portion 4a is reduced between the portion where the fin portion 4d is present and the portion where the fin portion 4d is not present. Then, by irradiating the power module 2 with X-rays so that the X-rays are transmitted vertically through the base portions 4a of the cooling fins 4, the difference in X-ray transmission distance in each part of the heat exchanger 1 is reduced. When this is viewed as the entire power module 2, the difference in the X-ray transmission distance in each part of the power module 2 is reduced.
  • the heat exchanger 1 of this embodiment even if it is the heat exchanger 1 provided with the comb-type cooling fin 4, it is used for the power module 2 and the void 11 is correctly detected by X-ray inspection. Can be detected. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy.
  • the X-ray transmission distance does not need to be completely uniform in each part of the heat exchanger 1 and the power module 2, and if it is slightly uneven, the shadow of the fin portion 4d becomes thin. Detection is possible.
  • FIG. 6 shows arrows D1 and D2 according to the arrows A1 and A2.
  • the difference between the lengths of the solid line portions of the two arrows D1 and D2, that is, the X-ray transmission distance in the power module 2 is reduced. From this, as shown in FIG. 12, the shadow of the X-ray transmission image becomes substantially uniform except for the void 11, and the void 12 can be clearly distinguished from the others and accurately detected.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a power module 2 including the heat exchanger 1 of this embodiment and an X-ray inspection method for the power module 2.
  • FIG. 8 similarly shows the power module 2 in a front sectional view.
  • the power module 2 is joined to the case 3, the comb-type cooling fins 4 accommodated in the case 3, the heat spreader 5 joined to the case 3, and the heat spreader 5.
  • IGBT6 the heat exchanger 1 includes a case 3, cooling fins 4, and a heat spreader 5.
  • the configuration of the case 3 and the cooling fin 4 is the same as that of the fourth embodiment.
  • the X-ray inspection method of this embodiment is performed by placing the jig 14 in close contact with the lower side of the power module 1.
  • the jig 14 has a shape similar to that of the cooling fin 4, and a plurality of simulated gaps 15 and a plurality of simulated fins that can be fitted to the plurality of fin portions 4 d and the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 in an uneven relationship.
  • Part 14b That is, the jig 14 is formed by projecting a plurality of simulated fin portions 14b in parallel and vertically with a gap 15 from the lower surface of the flat simulated base portion 14a.
  • the width W5 of the fin portion 4d of the cooling fin 4, the gap 9 of the cooling fin 4, the simulated fin portion 14b of the jig 14, and the simulated gap 15 of the jig 14 are the same.
  • the height H1 of the cooling fin 4 and the height H2 of the jig 14 are the same.
  • the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4 and the plurality of simulated fin portions 14b of the jig 14 are perpendicular to the base portion 4a and the simulated base portion 14a.
  • the jig 14 is positioned so as to be arranged offset in parallel so as not to overlap.
  • the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4 and the plurality of simulated gaps 15 of the jig 14 overlap in the vertical direction of the base portions 4a and 14a, and the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 and the plurality of jigs 14 are overlapped.
  • the jig 14 is positioned so that the simulated fin portion 14b overlaps with the vertical direction of the base portions 4a and 14a. Then, X-rays are irradiated so that the X-rays are transmitted through both the power module 2 and the jig 14.
  • FIG. 9 is a view similar to FIG. 3, in which the power module 2 is simplified and shown in a front sectional view.
  • the power module 2 by irradiating the power module 2 with X-rays in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the bonding agent 10, the X-rays are converted into IGBT 6, bonding agent 10, upper wall 3 a of the case 3, The cooling fin 4, the lower wall 3 b of the case 3, and the jig 14 are vertically transmitted.
  • the jig 14 is disposed in close contact with the lower side of the power module 2.
  • the jig 14 includes a plurality of simulated gaps 15 and a plurality of simulated fin portions 14b that can be fitted to the plurality of fin portions 4d and the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 in an uneven relationship.
  • the plurality of fin portions 4d of the cooling fin 4 and the plurality of simulated gaps 15 of the jig 14 overlap in the vertical direction of the base portions 4a and 14a, and the plurality of gaps 9 of the cooling fin 4 and the plurality of jigs 14
  • the jig 14 is positioned so that the simulated fin portion 14b overlaps the base portions 4a and 14a in the vertical direction. Accordingly, there is no difference in thickness between the power module 2 and the jig 14 in the vertical direction of the base portion 4a between the portion where the fin portion 4d of the cooling fin 4 is present and the portion where the fin portion 4d is not present.
  • the void 11 can be accurately detected even in the power module 2 including the heat exchanger 1 including the comb-type cooling fins 4. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy.
  • FIG. 9 shows arrows E1 and E2 corresponding to the arrows A1 and A2.
  • the solid line portions of the arrows E1 and E2 are the portions (material portions) of the IGBT 6, the bonding agent 10, the case 3, the cooling fin 4 and the jig 14 through which X-rays pass, and the broken line portions of the arrows E1 and E2 Means a non-meat portion (space portion) through which X-rays pass.
  • the jig 14 has a shape similar to that of the cooling fin 4, and a plurality of simulations that can be fitted to the plurality of fin portions 4 d of the cooling fin 4 and the plurality of gaps 9 in an uneven relationship.
  • a gap 15 and a plurality of simulated fin portions 14b are included.
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 3, and shows two power modules 2A and 2B in a simplified cross-sectional view.
  • two power modules 2A and 2B having substantially the same configuration as that of the fifth embodiment are prepared.
  • One power module 2A includes a case 3A and a cooling fin 4A constituting the heat exchanger 1A.
  • the other power module 2B includes a case 3B and a cooling fin 4B constituting the heat exchanger 1B.
  • Case 3A and case 3B have the same shape and dimensions.
  • the cooling fin 4A and the cooling fin 4B are different in overall shape, the cooling fin 4A and the cooling fin 4B include fin portions 4d and gaps 9 having the same shape and size.
  • One of these two power modules 2A and 2B is inverted 180 ° on the lower side of the other and placed in close contact with each other. Further, the plurality of fin portions 4d of the power module 2A disposed on the upper side and the plurality of fin portions 4d of the power module 2B disposed on the lower side are offset in parallel so as not to overlap in the vertical direction of the base portion 4a. The two power modules 2A and 2B are positioned so as to be arranged.
  • the plurality of fin portions 4d of the upper power module 2A and the plurality of gaps 9 of the lower power module 2B overlap in the vertical direction of the base portion 4a, and the plurality of gaps 9 of the upper power module 2A
  • the two power modules 2A and 2B are positioned so that the plurality of fin portions 4d of the power module 2B on the side overlap with the vertical direction of the base portion 4a.
  • X-rays are irradiated so that both the two power modules 2A and 2B transmit X-rays.
  • the X-rays are related to the upper power module 2A by irradiating the X-rays in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the bonding agent 10 of each power module 2A, 2B.
  • the IGBT 6, the bonding agent 10, the upper wall 3a of the case 3A, the cooling fin 4A, and the lower wall 3b of the case 3A are vertically transmitted, and the lower wall 3b, the cooling fin 4B, and the case of the case 3B according to the lower power module 2B.
  • the upper wall 3a of 3B, the bonding agent 10, and the IGBT 6 are transmitted vertically.
  • the base portion 4a of the cooling fins 4A and 4B has a portion where the fin portion 4d is present and a portion where the fin portion 4d is not present, and apparently in the vertical direction of the cooling fins 4A and 4B. Thickness varies depending on the part.
  • two power modules 2A and 2B are prepared, and one of them is arranged below the other. Further, the plurality of fin portions 4d of the upper power module 2A and the plurality of gaps 9 of the lower power module 2B overlap in the vertical direction of the base portion 4a, and the plurality of gaps 9 of the upper power module 2A and the lower side The two power modules 2A and 2B are positioned so that the plurality of fin portions 4d of the power module 2B overlap in the vertical direction of the base portion 4a.
  • the void 11 is accurately detected even in the power modules 2A and 2B including the heat exchangers 1A and 1B including the comb-type cooling fins 4A and 4B. can do. In this sense, the inspection of the void 11 can be performed with high accuracy.
  • FIG. 10 shows arrows F1 and F2 corresponding to the arrows A1 and A2.
  • the solid line portions of the arrows F1 and F2 indicate the IGBT 6, the bonding agent 10, the case 3A and the cooling fin 4A related to the upper power module 2A through which X-rays pass, and the case 3A and the cooling fin related to the lower power module 2B.
  • the bonding agent 10 and the IGBT 6 are meat portions (substance portions), and the broken-line portions of the arrows F1 and F2 mean portions without meat (space portions) through which X-rays pass.
  • the two power modules 2A and 2B can be simultaneously inspected by X-ray. For this reason, the time required for the X-ray inspection can be shortened as compared with the case where X-ray inspection is performed individually one by one.
  • the cooling fins 4 are formed so that a plurality of fin portions 4d are projected from the lower surface of the flat base portion 4a in parallel to each other at an equal interval and obliquely projecting from the base portion 4a. did.
  • a plurality of fin portions are formed from the upper surface of the flat plate-like base portion so as to protrude at an equal interval in parallel to each other and obliquely from the base portion. It is also possible to form a plurality of fin portions from both the upper surface and the lower surface of the base portion so as to protrude in parallel with each other at an equal interval and obliquely from the base portion.
  • a plurality of fin portions 4d are arranged at equal intervals from the lower surface of the flat base portion 4a in parallel with each other and perpendicular to the base portion 4a. It was formed to protrude.
  • a plurality of fin portions are formed so as to protrude from the upper surface of the flat plate-like base portion at equal intervals in parallel to each other and perpendicularly from the base portion. It is also possible to form a plurality of fin portions from both the upper surface and the lower surface of the base portion so as to protrude in parallel with each other at an equal interval and vertically from the base portion.
  • the plurality of grooves 12 are formed in the lower wall 3b of the case 3, but a plurality of grooves are formed in the upper wall of the case, or a plurality of grooves are formed in both the upper wall and the lower wall of the case.
  • the groove portion may be formed.
  • the plurality of elongated holes 13a are formed in the stress relieving material 13 provided on the upper wall 3a of the case 3, but the plurality of elongated holes are provided in the stress relieving material provided on the lower wall of the case. You may form, or you may form a some long hole in the stress relaxation material provided in both the upper wall and lower wall of the case.
  • two power modules 2A and 2B having the same configuration are prepared, and one of the two power modules 2A and 2B is disposed in close contact with each other on the lower side of the other. .
  • the plurality of fin portions 4d of the upper power module 2A and the plurality of gaps 9 of the lower power module 2B overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps 9 of the upper power module 2A and the lower power module 2B
  • the two power modules 2A and 2B were positioned so that the plurality of fin portions 4d overlapped in the vertical direction.
  • an even number of power modules other than two are prepared, and the even number of power modules are stacked one on top of the other, and the upper power adjacent to each other is arranged.
  • the plurality of fin portions of the module and the plurality of gaps of the lower power module overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps of the upper power module and the plurality of fin portions of the lower power module overlap in the vertical direction.
  • an even number of power modules may be positioned.
  • the present invention can be used for a heat exchanger used in a power module for an electric vehicle, and this type of power module can be used for inspecting voids in a bonding agent.

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Abstract

　パワーモジュールは、熱交換器とＩＧＢＴを含む。熱交換器は、四角筒形のケースと、ケースに収容された櫛形タイプの冷却フィンと、ケースの上面に接合剤により接合されたヒートスプレッダとを備える。ＩＧＢＴは、ヒートスプレッダの上面に接合剤により固定される。冷却フィンは、平板状のベース部の上面及び下面両方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出して形成される。冷却フィンは、ベース部の上面側の複数のフィン部と下面側の複数の隙間とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置されると共に、上面側の複数の隙間と下面側の複数のフィン部とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置される。このパワーモジュールにつき、ＩＧＢＴと接合剤との接合面をＸ線がほぼ垂直に透過するようにパワーモジュールにＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づき接合剤中の気泡欠陥（ボイド）を検査するようになっている。

Description

熱交換器、その熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法及びその方法に使用する治具
　この発明は、例えば、ＩＧＢＴ等の半導体素子の冷却に使用される熱交換器、その熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法及びその方法に使用する治具に関する。
　従来より、ＩＧＢＴ等の半導体素子を備えたパワーモジュールが知られている。ところで、この種のパワーモジュールは、半導体素子が通電により発熱することにより性能を低下させるおそれがある。そこで、従来から半導体素子を実装した絶縁基板を冷却フィン等を備えた熱交換器に装着し、熱交換器を流れる冷媒によって半導体素子を放熱させていた。
　例えば、下記の特許文献１には、熱交換器（冷却器）を備えたパワーモジュールが記載されている。この冷却器は、波形状に折り曲げられた２つの冷却フィンが中板を境にして上下２層に設けられる。これら冷却フィンは、その折り曲げ部により複数条の凹凸が形成される。これら冷却フィンは、各折り曲げ部が上下に重複しないようにオフセットした状態で、天板と底板との間に固定される。そして、天板の上には、アルミブロックを介して絶縁基板が固定され、その絶縁基板の上にＩＧＢＴ及びダイオードがハンダにより固定される。
　ここで、上記したパワーモジュールについては、ハンダ中の気泡欠陥（ボイド）を検査するためにＸ線検査が行われる。すなわち、パワーモジュールを挟むようにＸ線発生器と撮像器を配置し、絶縁基板と直交する方向にＸ線を照射することにより、ボイドの透過画像を得る。このパワーモジュールでは、冷却器を構成する冷却フィンの折り曲げ部が上下にオフセットした状態で配置され、各冷却フィンが各折り曲げ部から傾斜するので、Ｘ線透過率が均等となり、Ｘ線の透過画像においてハンダ中のボイドの影が隠されるという不具合を回避することができる。
　ところで、この種のパワーモジュールに用いられる冷却フィンとして、上記のように波形状のものとは異なり、平板状のベース部と、ベース部の下面又は上面から所定間隔を置いて互いに平行に突き出した複数のフィン部とを有する、櫛形タイプの冷却フィンが知られている。例えば、下記の特許文献２には、この種の櫛形タイプの冷却フィンを備えたパワーモジュールが記載される。このパワーモジュールは、櫛形タイプの冷却フィンのベース部の上面に絶縁層が形成され、その絶縁層に配線板が固定され、その配線板に半導体スイッチング素子がハンダにより接合される。この種のパワーモジュールについても、ハンダ中のボイドを検査するためにＸ線検査が行われる。
特開２００８－２８８４９５号公報 特開２００８－２７０２９２号公報
　ところが、特許文献２に記載のパワーモジュールでは、Ｘ線検査により、その上面からＸ線を照射した場合に、次のような問題があった。すなわち、冷却フィンを構成する複数のフィン部が、所定間隔を置いて互いに平行に配置されるので、ベース部の上から照射されるＸ線の透過距離が、フィン部のある部位とない部位とで不均一となる。この結果、Ｘ線の透過画像の陰影が縞模様となり、ボイドを正確に検出することが困難になるおそれがあった。
　例えば、図１１に正断面図に示すように、単なる平板な基板３１の上にハンダ等の接合剤３２を介して半導体素子３３等を接合し、接合剤３２の中にボイド３４ができたことを想定する。この場合は、Ｘ線を垂直に照射すると、Ｘ線の透過距離は、基板３１の各部位の間でほぼ均等となる。このため、図１２にメッシュで示すように、Ｘ線の透過画像３５の陰影がボイド３４を除いてほぼ均一となり、ボイド３４を他と明確に区別して正確に検出することができる。
　これに対し、図１３に正断面図に示すように、櫛形タイプの冷却フィン３６のベース部３６ａの上に接合剤３２を介して半導体素子３３等を接合し、接合剤３２の中にボイド３４ができたことを想定する。この場合は、Ｘ線を垂直に照射すると、Ｘ線の透過距離は、フィン部３６ｂのある部位とない部位との間で不均一となる。このため、図１４にメッシュで示すように、Ｘ線の透過画像３５の陰影が縞模様のように不均一となり、ボイド３４が縞模様の陰影に隠れて不明確となり、ボイド３４を正確に検出することが困難になる。
　そこで、この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、櫛形タイプの冷却フィンを備えた熱交換器であっても、パワーモジュールに使用して、Ｘ線検査によりボイドを正確に検出できる熱交換器を提供することにある。この発明の別の目的は、櫛形タイプの冷却フィンを含む熱交換器を備えたパワーモジュールであっても、ボイドを正確に検出できる熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法を提供することにある。この発明の更に別の目的は、上記方法のために有効に使用できる治具を提供することにある。
　（１）上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、平板状のベース部の上面及び下面のそれぞれから複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを備えた熱交換器であって、前記上面の側の複数のフィン部と前記下面の側の複数の隙間とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置されると共に、前記上面の側の複数の隙間と前記下面の側の複数のフィン部とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置されることを趣旨とする。
　上記（１）の構成によれば、熱交換器の冷却フィンは、ベース部の上面から互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部と、ベース部の下面から互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部とが平行にオフセットして配置される。すなわち、ベース部の上面の側の複数のフィン部と下面の側の複数の隙間とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置されると共に、ベース部の上面の側の複数の隙間と下面の側の複数のフィン部とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置される。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向における熱交換器の肉厚の差が少なくなり、ベース部をＸ線が垂直に透過するように熱交換器にＸ線を照射した場合に、熱交換器の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（２）上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ斜めに突き出してなる冷却フィンを備えた熱交換器であって、冷却フィンは、複数のフィン部につき、隣り合う一方のフィン部の先端と他方のフィン部の基端とが同じ幅を有すると共に、垂直方向に重なるように配置されることを趣旨とする。
　上記（２）の構成によれば、熱交換器の冷却フィンは、複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ斜めにベース部から突き出している。また、複数のフィン部につき、隣り合う一方のフィン部の先端と他方のフィン部の基端とが同じ幅を有すると共に、垂直方向に重なるように配置される。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向における熱交換器の肉厚の差が少なくなり、ベース部をＸ線が垂直に透過するように熱交換器にＸ線を照射した場合に、熱交換器の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（３）上記目的を達成するために、本発明の第３の態様は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンと、冷却フィンを収容するケースとを備えた熱交換器であって、ケースは、ベース部と平行に配置される上壁及び下壁を含むことと、上壁及び下壁の少なくとも一方にてケースの外側に形成され、複数のフィン部と平行に配置されると共に、ベース部の垂直方向に複数のフィン部と重なるように配置され、フィン部と同じ幅を有する複数の溝部とを備えたことを趣旨とする。
　上記（３）の構成によれば、熱交換器の冷却フィンは、ケースに収容され、冷却フィンのベース部と平行に配置されるケースの上壁及び下壁の少なくとも一方にてケースの外側に複数の溝部が形成される。これら溝部は、複数のフィン部と平行に配置されると共に、ベース部の垂直方向に複数のフィン部と重なるように配置され、フィン部と同じ幅を有する。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向における熱交換器の肉厚の差が少なくなり、ベース部をＸ線が垂直に透過するように熱交換器にＸ線を照射した場合に、熱交換器の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（４）上記目的を達成するために、本発明の第４の態様は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンと、ベース部と平行に配置される板状の応力緩和材とを備えた熱交換器であって、応力緩和材は、複数のフィン部と平行に配置されると共に、ベース部の垂直方向に複数のフィン部と重なるように形成され、フィン部と同じ幅を有する複数の長孔を含むことを備えたことを趣旨とする。
　上記（４）の構成によれば、冷却フィンのベース部と平行に配置される板状の応力緩和材には、複数の長孔が形成される。これら複数の長孔は、ベース部から互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部と平行に配置されると共に、ベース部の垂直方向に複数のフィン部と重なるように形成され、フィン部と同じ幅を有する。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向における熱交換器の肉厚の差が少なくなり、ベース部をＸ線が垂直に透過するように熱交換器にＸ線を照射した場合に、熱交換器の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（５）上記目的を達成するために、本発明の第５の態様は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含む熱交換器を備え、熱交換器に対しベース部と平行に接合剤を介して接合された半導体素子を有するパワーモジュールにつき、半導体素子と接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュールにＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づき接合剤中の気泡欠陥を検査するＸ線検査方法において、パワーモジュールの下側に治具を配置し、その治具は、冷却フィンの複数のフィン部及び複数の隙間に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間及び複数の模擬フィン部を含み、冷却フィンの複数のフィン部と治具の複数の模擬隙間とが垂直方向に重なると共に、冷却フィンの複数の隙間と治具の複数の模擬フィン部とが垂直方向に重なるように治具を位置決めし、パワーモジュールと治具の両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射することを趣旨とする。
　上記（５）の構成によれば、半導体素子と接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュールにＸ線が照射され、そのＸ線の透過画像に基づき接合剤中の気泡欠陥（ボイド）が検査される。この検査に際して、パワーモジュールの下側に治具が配置される。この治具は、冷却フィンの複数のフィン部及び複数の隙間に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間及び複数の模擬フィン部を含む。そして、冷却フィンの複数のフィン部と治具の複数の模擬隙間とが垂直方向に重なると共に、冷却フィンの複数の隙間と治具の複数の模擬フィン部とが垂直方向に重なるように治具が位置決めされる。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向におけるパワーモジュールと治具を併せた肉厚の差が少なくなり、パワーモジュールと治具の両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射することにより、パワーモジュールの各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（６）上記目的を達成するために、本発明の第６の態様は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含む熱交換器を備え、熱交換器に対しベース部と平行に接合剤を介して接合された半導体素子を有するパワーモジュールにつき、半導体素子と接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュールにＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づき接合剤中の気泡欠陥を検査するＸ線検査方法において、パワーモジュールを偶数個準備し、それら偶数個のパワーモジュールを上下に積み上げて配置し、互いに隣接する上側のパワーモジュールの複数のフィン部と下側のパワーモジュールの複数の隙間とが垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュールの複数の隙間と下側のパワーモジュールの複数のフィン部とが垂直方向に重なるように偶数個のパワーモジュールを位置決めし、偶数個のパワーモジュールの全てにＸ線が透過するようにＸ線を照射することを趣旨とする。
　上記（６）の構成によれば、半導体素子と接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュールにＸ線が照射され、そのＸ線の透過画像に基づき接合剤中の気泡欠陥（ボイド）が検査される。この検査に際して、偶数個のパワーモジュールが準備され、それら偶数個のパワーモジュールが上下に積み上げて配置される。また、互いに隣接する上側のパワーモジュールの複数のフィン部と下側のパワーモジュールの複数の隙間とが垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュールの複数の隙間と下側のパワーモジュールの複数のフィン部とが垂直方向に重なるように偶数個のパワーモジュールが位置決めされる。従って、フィン部のある部位とない部位との間で、ベース部の垂直方向における偶数個のパワーモジュールを併せた肉厚の差が少なくなり、偶数個のパワーモジュールの全てにＸ線が透過するようにＸ線を照射することにより、偶数個のパワーモジュールの各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。
　（７）上記目的を達成するために、本発明の第７の態様は、熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法に使用する治具であって、熱交換器は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含み、冷却フィンの複数のフィン部及び複数の隙間に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間及び複数の模擬フィン部を備えたことを趣旨とする。
　上記（７）の構成によれば、（５）のＸ線検査方法において治具として使用可能である。
　上記（１）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを備えた熱交換器であっても、パワーモジュールに使用して、Ｘ線検査によりボイドを正確に検出することができる。
　上記（２）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを備えた熱交換器であっても、パワーモジュールに使用して、Ｘ線検査によりボイドを正確に検出することができる。
　上記（３）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを備えた熱交換器であっても、パワーモジュールに使用して、Ｘ線検査によりボイドを正確に検出することができる。
　上記（４）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを備えた熱交換器であっても、パワーモジュールに使用して、Ｘ線検査によりボイドを正確に検出することができる。
　上記（５）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを含む熱交換器を備えたパワーモジュールであっても、ボイドを正確に検出することができる。
　上記（６）の構成によれば、櫛形タイプの冷却フィンを含む熱交換器を備えたパワーモジュールであっても、ボイドを正確に検出することができる。
　上記（７）の構成によれば、構成（５）に記載のＸ線検査方法に有効に使用することができる。
第１実施形態に係り、熱交換器を備えたパワーモジュールと、そのパワーモジュールのＸ線検査方法を示す斜視図。 同じく、パワーモジュールを示す正断面図。 同じく、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 第２実施形態に係り、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 第３実施形態に係り、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 第４実施形態に係り、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 第５実施形態に係り、熱交換器を備えたパワーモジュールと、そのパワーモジュールのＸ線検査方法を示す斜視図。 同じく、パワーモジュールを示す正断面図。 同じく、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 第６実施形態に係り、２つのパワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 従来例に係り、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 従来例に係り、Ｘ線の透過画像を示す平面図。 従来例に係り、パワーモジュールを簡略化して示す正断面図。 従来例に係り、Ｘ線の透過画像を示す平面図。
［第１実施形態］
　以下、本発明の熱交換器をパワーモジュールに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図１に、この実施形態の熱交換器１を備えたパワーモジュール２と、そのパワーモジュール２のＸ線検査方法を斜視図により示す。図２に、同じくパワーモジュール２を正断面図により示す。図１，２に示すように、このパワーモジュール２は、ケース３と、ケース３の中に収容された櫛形タイプの冷却フィン４と、ケース３に接合されたヒートスプレッダ５と、ヒートスプレッダ５に接合された半導体素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）６とを備える。この実施形態で、熱交換器１は、ケース３、冷却フィン４及びヒートスプレッダ５により構成される。
　冷却フィン４は、平板状のベース部４ａと、そのベース部４ａの上面及び下面のそれぞれから突き出した複数のフィン部４ｂ，４ｃとを備える。複数のフィン部４ｂ，４ｃは、それぞれ互いに隙間９ａ，９ｂを置いて平行に形成され、かつベース部４ａから垂直に突き出して形成される。また、冷却フィン４は、ベース部４ａの上面側の複数のフィン部４ｂと、ベース部４ａの下面側の複数のフィン部４ｃとが、ベース部４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置される。換言すると、冷却フィン４は、上面側の複数のフィン部４ｂと下面側の複数の隙間９ｂとが同じ幅Ｗ１を有しそれぞれベース部４ａの垂直方向に重なるように配置されると共に、上面側の複数の隙間９ａと下面側の複数のフィン部４ｃとが同じ幅Ｗ１を有しそれぞれベース部４ａの垂直方向に重なるように配置される。この実施形態では、上側のフィン部４ｂと下側のフィン部４ｃが互いに同じ高さ（図２の紙面上下方向の長さ）と同じ長さ（図２の紙面垂直方向の長さ）を有する。
　ケース３は、四角筒形をなし、ベース部４ａと平行に配置される上壁３ａ及び下壁３ｂと、ベース部４ａと垂直に配置される両側壁３ｃとを含む。ケース３は、その長手方向、すなわち冷却フィン４のフィン部４ｂ，４ｃが延びる方向の両端が開口し、その一方の開口が冷却水の入口７、その他方の開口が冷却水の出口８となっている。冷却フィン４は、このケース３の中に嵌め合わされた状態で収容される。この収容状態において、各フィン部４ｂ，４ｃの間の隙間９ａ，９ｂはそれぞれ冷却水の通路となる。
　ヒートスプレッダ５は、ケース３の上壁３ａの上面にハンダ等の接合剤により接合される。ＩＧＢＴ６は、このヒートスプレッダ５の上面に接合剤により接合される。ヒートスプレッダ５は、ＩＧＢＴ６から発生する熱を拡散してケース３及び冷却フィン４等に伝えるようになっている。
　上記のように構成したパワーモジュール２では、熱交換器１を構成するケース３の入口７から冷却水が導入される。導入された冷却水は、ケース３の中の複数のフィン部４ｂ，４ｃの間の隙間９ａ，９ｂを流れ、ケース３の出口８から導出される。このとき、ＩＧＢＴ６にて発生する熱は、ヒートスプレッダ５を介してケース３に伝わり、冷却フィン４を介して冷却水との間で熱交換される。これによりＩＧＢＴ６が冷却される。
　この実施形態では、上記のように構成されたパワーモジュール２につき、ＩＧＢＴ６とヒートスプレッダ５との間の接合剤、ヒートスプレッダ５とケース３との間の接合剤のそれぞれの中の気泡欠陥（ボイド）を検査するためにＸ線検査を行うようになっている。すなわち、ＩＧＢＴ６とヒートスプレッダ５との間の接合剤とＩＧＢＴ６との接合面、並びに、ヒートスプレッダ５とケース３との間の接合剤とヒートスプレッダ５との接合面をＸ線がほぼ垂直に透過するようにパワーモジュール２にＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づいて接合剤中のボイドの有無及び大きさを検査するようになっている。詳しくは、パワーモジュール２を上下に挟むようにＸ線発生器と撮像器（それぞれ図示略）を配置し、上記接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、ボイドの透過画像を得るようになっている。ここで、ボイドを正確に検出するためには、Ｘ線の透過画像の陰影がボイドを除いてほぼ均一となり、ボイドを他と明確に区別できるようにする必要がある。
　図３には、パワーモジュール２を簡略化して正断面図により示す。図３では、ヒートスプレッダ５の図示を省略し、ＩＧＢＴ６のみが接合剤１０を介してケース３の上壁３ａに接合された状態を誇張して示す。図３に示すように、接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、ＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３の上壁３ａ、冷却フィン４及びケース３の下壁３ｂを垂直に透過することとなる。ここで、冷却フィン４のベース部４ａの上面では、フィン部４ｂのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。同様に、ベース部４ａの下面では、フィン部４ｃのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態におけるパワーモジュール２の熱交換器１では、冷却フィン４のベース部４ａの上面から互いに隙間９ａを置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部４ｂと、ベース部４ａの下面から互いに隙間９ｂを置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部４ｃとが、ベース部４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置される。すなわち、ベース部４ａの上面側の複数のフィン部４ｂと下面側の複数の隙間９ｂとが同じ幅Ｗ１を有し垂直方向に重なるように配置されると共に、ベース部４ａの上面側の複数の隙間９ａと下面側の複数のフィン部４ｃとが同じ幅Ｗ１を有し垂直方向に重なるように配置される。従って、フィン部４ｂ，４ｃのある部位とない部位との間で、ベース部４ａの垂直方向における熱交換器１の肉厚の差がなくなる。そして、冷却フィン４のベース部４ａをＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュール２にＸ線を照射することにより、熱交換器１の各部位におけるＸ線の透過距離が均一化することとなる。これをパワーモジュール２の全体について見ると、パワーモジュール２の各部位におけるＸ線の透過距離も均一化することとなる。このため、この実施形態の熱交換器１によれば、櫛形タイプの冷却フィン４を備えた熱交換器１であっても、パワーモジュール２に使用して、Ｘ線検査によりボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。
　具体的に説明すると、図３において、矢印Ａ１と矢印Ａ２の長さは、ＩＧＢＴ６が接合剤１０により接合される範囲における、冷却フィン４のベース部４ａの上面及び下面にフィン部４ｂ，４ｃがある部位とない部位でのパワーモジュール２の高さを意味する。各矢印Ａ１，Ａ２の実線部分は、Ｘ線が透過するＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３及び冷却フィン４の肉あり部分（物質部分）であり、各矢印Ａ１，Ａ２の破線部分は、Ｘ線が通る肉なし部分（空間部分）を意味する。これら矢印Ａ１，Ａ２から明らかなように、両矢印Ａ１，Ａ２の実線部分の長さ、すなわち、パワーモジュール２におけるＸ線の透過距離は、互いに同じとなる。このことから、図１２に示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いてほぼ均一となり、ボイド１１を他と明確に区別して正確に検出することができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の熱交換器をパワーモジュールに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　なお、以下の説明において前記第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
　図４に、図３に準ずる図であって、パワーモジュール２を簡略化して正断面図により示す。この実施形態では、冷却フィン４の構造の点で第１実施形態と異なる。すなわち、この実施形態の冷却フィン４は、平板状のベース部４ａの下面から複数のフィン部４ｄが互いに隙間９を置いて平行に突き出して形成される。加えて、複数のフィン部４ｄは、ベース部４ａから斜めに突き出して形成される。詳しくは、複数のフィン部４ｄにつき、図４に示すように、隣り合う一方のフィン部４ｄの先端４ｅと他方のフィン部４ｄ２の基端４ｆとが同じ幅Ｗ２を有すると共に、ベース部４ａの垂直方向に重なるように配置される。
　図４に示すように、Ｘ線検査に際して、接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、ＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３の上壁３ａ、冷却フィン４及びケース３の下壁３ｂを垂直に透過することとなる。ここで、冷却フィン４のベース部４ａの下面では、フィン部４ｄのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態におけるパワーモジュール２の熱交換器１では、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄが互いに隙間９を置いて平行かつ斜めにベース部４ａから突き出している。また、複数のフィン部４ｄにつき、隣り合う一方のフィン部４ｄ１の先端４ｅと他方のフィン部４ｄ２の基端４ｆとが同じ幅Ｗ２を有すると共に、ベース部４ａの垂直方向に重なるように配置される。従って、フィン部４ｄのある部位とない部位との間で、ベース部４ａの垂直方向における熱交換器１の肉厚の差が少なくなる。そして、冷却フィン４のベース部４ａをＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュール２にＸ線を照射することにより、熱交換器１の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。これをパワーモジュール２の全体について見ると、パワーモジュール２の各部位におけるＸ線の透過距離の差は少なくなる。このため、この実施形態の熱交換器１によれば、櫛形タイプの冷却フィン４を備えた熱交換器１であっても、パワーモジュール２に使用して、Ｘ線検査によりボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。ここで、Ｘ線の透過距離は、熱交換器１やパワーモジュール２の各部位にて完全に均一化する必要はなく、多少の不均一ならフィン部４ｄの陰影は薄くなるため、ボイド１１の検出は可能である。
　具体的に説明すると、図４に、上記矢印Ａ１，Ａ２に準ずる矢印Ｂ１，Ｂ２を示す。これら矢印Ｂ１，Ｂ２から明らかなように、両矢印Ｂ１，Ｂ２の実線部分の長さ、すなわち、パワーモジュール２におけるＸ線の透過距離は、互いにほぼ等しくなる。このことから、図１２で示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いてほぼ均一となり、ボイド１１を他と明確に区別して正確に検出することができる。
［第３実施形態］
　次に、本発明の熱交換器をパワーモジュールに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図５に、図３に準ずる図であって、パワーモジュール２を簡略化して正断面図により示す。この実施形態では、冷却フィン４及びケース３の構造の点で第１及び第２の実施形態と異なる。すなわち、この実施形態の冷却フィン４は、ベース部４ａの下面から複数のフィン部４ｄが互いに隙間９を置いて平行かつ垂直に突き出して形成される。また、ケース３の外側にて下壁３ｂには、複数の溝部１２が形成される。これら複数の溝部１２は、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄと平行に配置されると共に、ベース部４ａの垂直方向に複数のフィン部４ｄと重なるように配置され、フィン部４ｄと同じ幅Ｗ３を有する。
　図５に示すように、Ｘ線検査に際して、接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、ＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３の上壁３ａ、冷却フィン４及びケース３の下壁３ｂを垂直に透過することとなる。ここでも、冷却フィン４のベース部４ａの下面では、フィン部４ｄのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態におけるパワーモジュール２の熱交換器１では、冷却フィン４がケース３に収容され、冷却フィン４のベース部４ａと平行に配置されるケース３の下壁３ｂに複数の溝部１２が形成される。これら複数の溝部１２は、ベース部４ａから互いに隙間９を置いて平行かつ垂直に突き出した複数のフィン部４ｄと、ベース部４ａの垂直方向に重なるように配置され、フィン部４ｄと同じ幅Ｗ３を有する。換言すると、これら複数の溝部１２は、冷却フィン４の複数の隙間９と、ベース部４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置される。従って、フィン部４ｄのある部位とない部位との間でベース部４ａの垂直方向における熱交換器１の肉厚の差が少なくなる。そして、冷却フィン４のベース部４ａをＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュール２にＸ線を照射することにより、熱交換器１の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。これをパワーモジュール２の全体について見ると、パワーモジュール２の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。このため、この実施形態の熱交換器１によれば、櫛形タイプの冷却フィン４を備えた熱交換器１であっても、パワーモジュール２に使用して、Ｘ線検査によりボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。ここでも、Ｘ線の透過距離は、熱交換器１やパワーモジュール２の各部位にて完全に均一化する必要はなく、多少の不均一ならフィン部４ｄの陰影は薄くなるため、ボイド１１の検出は可能である。
　具体的に説明すると、図５に、上記矢印Ａ１，Ａ２に準ずる矢印Ｃ１，Ｃ２を示す。これら矢印Ｃ１，Ｃ２から明らかなように、両矢印Ｃ１，Ｃ２の実線部分の長さ、すなわち、パワーモジュール２におけるＸ線の透過距離は、互いの差が少なくなる。このことから、図１２で示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いてほぼ均一となり、ボイド１１を他と明確に区別して正確に検出することができる。
［第４実施形態］
　次に、本発明の熱交換器をパワーモジュールに具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図６に、図３に準ずる図であって、パワーモジュール２を簡略化して正断面図により示す。この実施形態では、熱交換器１が応力緩和材１３を含むことと、冷却フィン４の形状の点で第１及び第２の実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態で、冷却フィン４は、第３実施形態の冷却フィン４と同じ構造を有する。ケース３の上壁３ａの上面には、冷却フィン４のベース部４ａと平行に配置される板状の応力緩和材１３が密着して固定される。この応力緩和材１３は、複数のフィン部４ｄと平行に配置されると共に、ベース部４ａの垂直方向に複数のフィン部４ｄと重なるように形成され、フィン部４ｄと同じ幅Ｗ４を有する複数の長孔１３ａを含む。
　図６に示すように、Ｘ線検査に際して、接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、ＩＧＢＴ６、接合剤１０、応力緩和材１３、ケース３の上壁３ａ、冷却フィン４及びケース３の下壁３ｂを垂直に透過することとなる。ここでも、冷却フィン４のベース部４ａの下面では、フィン部４ｄのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態におけるパワーモジュール２の熱交換器１では、冷却フィン４のベース部４ａと平行に配置される板状の応力緩和材１３に複数の長孔１３ａが形成される。これら複数の長孔１３ａが、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄと平行に配置されると共に、ベース部４ａの垂直方向に複数のフィン部４ｄと重なるように形成され、フィン部４ｄと同じ幅Ｗ４を有する。換言すると、これら複数の長孔１３ａは、冷却フィン４の複数の隙間９と、ベース部４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置される。従って、フィン部４ｄのある部位とない部位との間で、ベース部４ａの垂直方向における熱交換器１の肉厚の差が少なくなる。そして、冷却フィン４のベース部４ａをＸ線が垂直に透過するようにパワーモジュール２にＸ線を照射することにより、熱交換器１の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。これをパワーモジュール２の全体として見ると、パワーモジュール２の各部位におけるＸ線の透過距離の差が少なくなる。このため、この実施形態の熱交換器１によれば、櫛形タイプの冷却フィン４を備えた熱交換器１であっても、パワーモジュール２に使用して、Ｘ線検査によりボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。ここで、Ｘ線の透過距離は、熱交換器１やパワーモジュール２の各部位にて完全に均一化する必要はなく、多少の不均一ならフィン部４ｄの陰影は薄くなるため、ボイド１１の検出は可能である。
　具体的に説明すると、図６に、上記矢印Ａ１，Ａ２に準ずる矢印Ｄ１，Ｄ２を示す。これら矢印Ｄ１，Ｄ２から明らかなように、両矢印Ｄ１，Ｄ２の実線部分の長さ、すなわち、パワーモジュール２におけるＸ線の透過距離は、互いの差が少なくなる。このことから、図１２で示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いてほぼ均一となり、ボイド１２を他と明確に区別して正確に検出することができる。
［第５実施形態］
　次に、本発明における熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法及びその検査方法に使用する治具を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図７に、この実施形態の熱交換器１を備えたパワーモジュール２と、そのパワーモジュール２のＸ線検査方法を斜視図により示す。図８に、同じくパワーモジュール２を正断面図により示す。図７，８に示すように、このパワーモジュール２は、ケース３と、ケース３の中に収容された櫛形タイプの冷却フィン４と、ケース３に接合されたヒートスプレッダ５と、ヒートスプレッダ５に接合されたＩＧＢＴ６とを備える。この実施形態で、熱交換器１は、ケース３、冷却フィン４及びヒートスプレッダ５により構成される。ケース３と冷却フィン４の構成は、第４実施形態のそれと同じである。
　この実施形態のＸ線検査方法は、パワーモジュール１の下側に治具１４を密着させて配置して行う。治具１４は、冷却フィン４に準ずる形状を有し、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄ及び複数の隙間９に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間１５及び複数の模擬フィン部１４ｂを含む。すなわち、治具１４は、平板状の模擬ベース部１４ａの下面から複数の模擬フィン部１４ｂが互いに隙間１５を置いて平行かつ垂直に突き出して形成される。また、冷却フィン４のフィン部４ｄ、冷却フィン４の隙間９、治具１４の模擬フィン部１４ｂ及び治具１４の模擬隙間１５の幅Ｗ５が互いに同じとなっている。また、この実施形態で、冷却フィン４の高さＨ１と、治具１４の高さＨ２は互いに同じである。
　そして、Ｘ線検査に際して、図７，８に示すように、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄと治具１４の複数の模擬フィン部１４ｂとが、ベース部４ａ及び模擬ベース部１４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置されるように治具１４を位置決めする。換言すると、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄと治具１４の複数の模擬隙間１５とがベース部４ａ，１４ａの垂直方向に重なると共に、冷却フィン４の複数の隙間９と治具１４の複数の模擬フィン部１４ｂとがベース部４ａ，１４ａの垂直方向に重なるように治具１４を位置決めする。そして、パワーモジュール２と治具１４の両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射する。
　図９に、図３に準ずる図であって、パワーモジュール２を簡略化して正断面図により示す。図９に示すように、パワーモジュール２に対し、接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、ＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３の上壁３ａ、冷却フィン４、ケース３の下壁３ｂ及び治具１４を垂直に透過することとなる。ここでも、冷却フィン４のベース部４ａの下面にフィン部４ｄのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４の垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態のＸ線検査方法では、パワーモジュール２の下側に密着して治具１４が配置される。この治具１４は、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄ及び複数の隙間９に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間１５及び複数の模擬フィン部１４ｂを含む。そして、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄと治具１４の複数の模擬隙間１５とがベース部４ａ，１４ａの垂直方向に重なると共に、冷却フィン４の複数の隙間９と治具１４の複数の模擬フィン部１４ｂとがベース部４ａ，１４ａの垂直方向に重なるように治具１４が位置決めされる。従って、冷却フィン４のフィン部４ｄのある部位とない部位との間で、ベース部４ａの垂直方向におけるパワーモジュール２と治具１４を併せた肉厚の差がなくなる。そして、パワーモジュール２と治具１４の両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射することにより、パワーモジュール２の各部位におけるＸ線の透過距離の差がなくなる。このため、この実施形態のＸ線検査方法によれば、櫛形タイプの冷却フィン４を含む熱交換器１を備えたパワーモジュール２であっても、ボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。
　具体的に説明すると、図９に、上記矢印Ａ１，Ａ２に準ずる矢印Ｅ１，Ｅ２を示す。各矢印Ｅ１，Ｅ２の実線部分は、Ｘ線が透過するＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３、冷却フィン４及び治具１４の肉あり部分（物質部分）であり、各矢印Ｅ１，Ｅ２の破線部分は、Ｘ線が通る肉なし部分（空間部分）を意味する。これら矢印Ｅ１，Ｅ２から明らかなように、両矢印Ｅ１，Ｅ２の実線部分の長さ、すなわち、パワーモジュール２におけるＸ線の透過距離は、互いの差がなくなる。このことから、図１２で示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いて均一となり、ボイド１１を他と明確に区別して正確に検出することができる。
　この実施形態によれば、治具１４は、冷却フィン４に準ずる形状を有し、冷却フィン４の複数のフィン部４ｄ及び複数の隙間９に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間１５及び複数の模擬フィン部１４ｂを含む。このため、この治具１４によれば、上記Ｘ線検査方法に有効に使用することができる。
［第６実施形態］
　次に、本発明における熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法を具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図１０に、図３に準ずる図であって、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを簡略化して正断面図により示す。この実施形態のＸ線検査方法では、前記第５実施形態とほぼ同じ構成を有する２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを準備する。一方のパワーモジュール２Ａは、熱交換器１Ａを構成するケース３Ａと冷却フィン４Ａとを含む。他方のパワーモジュール２Ｂは、熱交換器１Ｂを構成するケース３Ｂと冷却フィン４Ｂとを含む。ケース３Ａとケース３Ｂは、互いに同じ形状と寸法を有する。冷却フィン４Ａと冷却フィン４Ｂは、全体の形状は異なるものの、互いに同じ形状と寸法を有するフィン部４ｄと隙間９を備える。これら２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂの一方を他方の下側にて１８０°反転させ、互いに密着させて配置する。また、上側に配置したパワーモジュール２Ａの複数のフィン部４ｄと下側に配置したパワーモジュール２Ｂの複数のフィン部４ｄとが、ベース部４ａの垂直方向に重ならないように、平行にオフセットして配置されるように、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを位置決めする。換言すると、上側のパワーモジュール２Ａの複数のフィン部４ｄと下側のパワーモジュール２Ｂの複数の隙間９とがベース部４ａの垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュール２Ａの複数の隙間９と下側のパワーモジュール２Ｂの複数のフィン部４ｄとがベース部４ａの垂直方向に重なるように２個のパワーモジュール２Ａ，２Ｂを位置決めする。そして、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂの両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射するようにしている。
　図１０に示すように、Ｘ線検査に際して、各パワーモジュール２Ａ，２Ｂの接合剤１０の接合面とほぼ直交する方向にＸ線を照射することにより、Ｘ線は、上側のパワーモジュール２Ａに係るＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３Ａの上壁３ａ、冷却フィン４Ａ及びケース３Ａの下壁３ｂを垂直に透過すると共に、下側のパワーモジュール２Ｂに係るケース３Ｂの下壁３ｂ、冷却フィン４Ｂ、ケース３Ｂの上壁３ａ、接合剤１０及びＩＧＢＴ６を垂直に透過することとなる。ここでも、上下両方のパワーモジュール２Ａ，２Ｂにつき、冷却フィン４Ａ，４Ｂのベース部４ａでは、それらフィン部４ｄのある部位とない部位が存在し、見かけ上、冷却フィン４Ａ，４Ｂの垂直方向における肉厚が部位により異なる。
　しかし、この実施形態のＸ線検査方法では、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂが準備され、その一方が他方の下側に配置される。また、上側のパワーモジュール２Ａの複数のフィン部４ｄと下側のパワーモジュール２Ｂの複数の隙間９とがベース部４ａの垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュール２Ａの複数の隙間９と下側のパワーモジュール２Ｂの複数のフィン部４ｄとがベース部４ａの垂直方向に重なるように２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂが位置決めされる。従って、各冷却フィン４Ａ，４Ｂにおけるフィン部４ｄのある部位とない部位との間でベース部４ａの垂直方向における２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを併せた肉厚の差がなくなる。そして、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂの両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射することにより、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂの各部位におけるＸ線の透過距離の差がなくなる。このため、この実施形態のＸ線検査方法によれば、櫛形タイプの冷却フィン４Ａ，４Ｂを含む熱交換器１Ａ，１Ｂを備えたパワーモジュール２Ａ，２Ｂであっても、ボイド１１を正確に検出することができる。この意味で、ボイド１１の検査を精度良く行うことができる。
　具体的に説明すると、図１０に、上記矢印Ａ１，Ａ２に準ずる矢印Ｆ１，Ｆ２を示す。各矢印Ｆ１，Ｆ２の実線部分は、Ｘ線が透過する上側のパワーモジュール２Ａに係るＩＧＢＴ６、接合剤１０、ケース３Ａ及び冷却フィン４Ａ、並びに、下側のパワーモジュール２Ｂに係るケース３Ａ、冷却フィン４Ａ、接合剤１０及びＩＧＢＴ６の肉あり部分（物質部分）であり、各矢印Ｆ１，Ｆ２の破線部分は、Ｘ線が通る肉なし部分（空間部分）を意味する。これら矢印Ｆ１，Ｆ２から明らかなように、両矢印Ｆ１，Ｆ２の実線部分の長さ、すなわち、２つのパワーモジュール２Ａ，２ＢにおけるＸ線の透過距離は、互いの差がなくなる。このことから、図１２で示したと同様、Ｘ線の透過画像の陰影がボイド１１を除いて均一となり、ボイド１１を他と明確に区別して正確に検出することができる。
　この実施形態では、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを同時にＸ線検査することができる。このため、１つずつ個別にＸ線検査する場合に比べて、Ｘ線検査の所要時間を短縮することができる。
　なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
　（１）前記第２実施形態では、冷却フィン４につき、平板状のベース部４ａの下面から複数のフィン部４ｄを等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部４ａから斜めに突き出すように形成した。これに対し、冷却フィンにつき、平板状のベース部の上面から複数のフィン部を等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部から斜めに突き出すように形成したり、冷却フィンにつき、平板状のベース部の上面及び下面の両方から複数のフィン部を等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部から斜めに突き出すように形成したりすることもできる。
　（２）前記第３～第６の実施形態では、冷却フィン４につき、平板状のベース部４ａの下面から複数のフィン部４ｄを等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部４ａから垂直に突き出すように形成した。これに対し、冷却フィンにつき、平板状のベース部の上面から複数のフィン部を等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部から垂直に突き出すように形成したり、冷却フィンにつき、平板状のベース部の上面及び下面の両方から複数のフィン部を等間隔を置いて互いに平行に、かつベース部から垂直に突き出すように形成したりすることもできる。
　（３）前記第３実施形態では、ケース３の下壁３ｂに複数の溝部１２を形成したが、ケースの上壁に複数の溝部を形成したり、ケースの上壁及び下壁の両方に複数の溝部を形成したりしてもよい。
　（４）前記第４実施形態では、ケース３の上壁３ａに設けた応力緩和材１３に複数の長孔１３ａを形成したが、ケースの下壁に設けた応力緩和材に複数の長孔を形成したり、ケースの上壁及び下壁の両方に設けた応力緩和材に複数の長孔を形成したりしてもよい。
　（５）前記第６実施形態では、同じ構成を有する２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを２つ準備し、それら２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂの一方を他方の下側にて互いに密着させて配置した。また、上側のパワーモジュール２Ａの複数のフィン部４ｄと下側のパワーモジュール２Ｂの複数の隙間９とが垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュール２Ａの複数の隙間９と下側のパワーモジュール２Ｂの複数のフィン部４ｄとが垂直方向に重なるように、２つのパワーモジュール２Ａ，２Ｂを位置決めした。これに対し、パワーモジュールを２つ以外の偶数個（例えば、「４つ」又は「６つ」等）準備し、それら偶数個のパワーモジュールを上下に積み上げて配置し、互いに隣接する上側のパワーモジュールの複数のフィン部と下側のパワーモジュールの複数の隙間とが垂直方向に重なると共に、上側のパワーモジュールの複数の隙間と下側のパワーモジュールの複数のフィン部とが垂直方向に重なるように、偶数個のパワーモジュールを位置決めするようにしてもよい。
　この発明は、電気自動車のためのパワーモジュールに使用される熱交換器に利用でき、この種のパワーモジュールについて、接合剤中のボイドを検査するために利用できる。
１　熱交換器
１Ａ　熱交換器
１Ｂ　熱交換器
２　パワーモジュール
２Ａ　パワーモジュール
２Ｂ　パワーモジュール
３　ケース
３Ａ　ケース
３Ｂ　ケース
３ａ　上壁
３ｂ　下壁
４　冷却フィン
４Ａ　冷却フィン
４Ｂ　冷却フィン
４ａ　ベース部
４ｂ　フィン部
４ｃ　フィン部
４ｄ　フィン部
４ｄ１　フィン部
４ｄ２　フィン部
４ｅ　先端
４ｆ　基端
６　ＩＧＢＴ（半導体素子）
９　隙間
９ａ　隙間
９ｂ　隙間
１０　接合剤
１１　ボイド
１２　溝部
１３　応力緩和材
１３ａ　長孔
１４　治具
１４ｂ　模擬フィン部
１５　模擬隙間
Ｗ１　幅
Ｗ２　幅
Ｗ３　幅
Ｗ４　幅
Ｗ５　幅

Claims (7)

  1. 　平板状のベース部の上面及び下面のそれぞれから複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを備えた熱交換器であって、
    　前記上面の側の複数のフィン部と前記下面の側の複数の隙間とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置されると共に、前記上面の側の複数の隙間と前記下面の側の複数のフィン部とが同じ幅を有し垂直方向に重なるように配置される
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 　平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ斜めに突き出してなる冷却フィンを備えた熱交換器であって、
    　前記冷却フィンは、前記複数のフィン部につき、隣り合う一方のフィン部の先端と他方のフィン部の基端とが同じ幅を有すると共に、垂直方向に重なるように配置されることを特徴とする熱交換器。
  3. 　平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンと、
    　前記冷却フィンを収容するケースと
    を備えた熱交換器であって、
    　前記ケースは、前記ベース部と平行に配置される上壁及び下壁を含むことと、
    　前記上壁及び前記下壁の少なくとも一方にて前記ケースの外側に形成され、前記複数のフィン部と平行に配置されると共に、前記ベース部の垂直方向に前記複数のフィン部と重なるように配置され、前記フィン部と同じ幅を有する複数の溝部と
    を備えたことを特徴とする熱交換器。
  4. 　平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンと、
    　前記ベース部と平行に配置される板状の応力緩和材と
    を備えた熱交換器であって、
    　前記応力緩和材は、前記複数のフィン部と平行に配置されると共に、前記ベース部の垂直方向に前記複数のフィン部と重なるように形成され、前記フィン部と同じ幅を有する複数の長孔を含むこと
    を備えたことを特徴とする熱交換器。
  5. 　平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含む熱交換器を備え、前記熱交換器に対し前記ベース部と平行に接合剤を介して接合された半導体素子を有するパワーモジュールにつき、前記半導体素子と前記接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するように前記パワーモジュールにＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づき前記接合剤中の気泡欠陥を検査するＸ線検査方法において、
    　前記パワーモジュールの下側に治具を配置し、
    　前記治具は、前記冷却フィンの前記複数のフィン部及び複数の前記隙間に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間及び複数の模擬フィン部を含み、
    　前記冷却フィンの複数のフィン部と前記治具の複数の模擬隙間とが垂直方向に重なると共に、前記冷却フィンの複数の隙間と前記治具の複数の模擬フィン部とが垂直方向に重なるように前記治具を位置決めし、
    　前記パワーモジュールと前記治具の両方にＸ線が透過するようにＸ線を照射する
    ことを特徴とする熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法。
  6. 　平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含む熱交換器を備え、前記熱交換器に対し前記ベース部と平行に接合剤を介して接合された半導体素子を有するパワーモジュールにつき、前記半導体素子と前記接合剤との接合面をＸ線が垂直に透過するように前記パワーモジュールにＸ線を照射し、そのＸ線の透過画像に基づき前記接合剤中の気泡欠陥を検査するＸ線検査方法において、
    　前記パワーモジュールを偶数個準備し、それら偶数個のパワーモジュールを上下に積み上げて配置し、
    　互いに隣接する上側のパワーモジュールの複数のフィン部と下側のパワーモジュールの複数の隙間とが垂直方向に重なると共に、前記上側のパワーモジュールの複数の隙間と前記下側のパワーモジュールの複数のフィン部とが垂直方向に重なるように前記偶数個のパワーモジュールを位置決めし、
    　前記偶数個のパワーモジュールの全てにＸ線が透過するようにＸ線を照射する
    ことを特徴とする熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法。
  7. 　熱交換器を備えたパワーモジュールのＸ線検査方法に使用する治具であって、
    　前記熱交換器は、平板状のベース部の上面及び下面の少なくとも一方から複数のフィン部が互いに隙間を置いて平行かつ垂直に突き出してなる冷却フィンを含み、
    　前記冷却フィンの前記複数のフィン部及び複数の前記隙間に対して凹凸の関係で嵌合可能な複数の模擬隙間及び複数の模擬フィン部を備えたことを特徴とする治具。
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