JP2007535801A - 電気部品の冷却用装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は電気部品の冷却用装置およびその製造方法に関する。発明性のある装置は、熱放散マス5を形成する部品の金属マスに熱結合された金属ラジエータ形成部材7を含む。本発明によれば、互いに向かい合う、放散面5Aとして知られている放散マス5の1つの面と、ラジエータ7の1つの面7Aとの間に自生溶接によって形成された少なくとも1つのヒートシンク10によって、ラジエータ7は放散マス5に熱結合される。本発明を、例えば、パワー電子モジュール内の電子部品を冷却するために使用することができる。
Description
本発明は発熱性電気部品の冷却用装置およびこの装置を製造するための方法に関する。
本発明は、より詳細には、例えばパワー電子モジュールにおける電子部品の冷却に適用される。
従来の技術は、部品からの熱放散用のマス(masse)を形成する部品の金属マスに熱結合されたラジエータを形成する金属部材を含むタイプの発熱性電気部品の冷却用装置をすでに記述している。
従来、ラジエータは、放散マスおよびラジエータのものとは異なる材料の中間マスによって放散マスに熱結合される。一般に、この付加された材料は、接着剤(ポリマー)またははんだである。
一般に、付加された材料はリフローまたは硬化を受ける。
実際、いくつかの電子部品は、はんだのリフローまたは接着剤の硬化温度に適合しない成分を含むことがある。さらに、中間マスが熱結合する2つの材料の一方または他方より劣る熱伝導特性をもつことがある。
本発明の目的は、そのような装置の製造の間に電気部品を損傷することなく、放散マスとラジエータの間に効率的に熱を伝達することを可能にする発熱性電気部品の冷却用装置を提案することである。
この目的のために、本発明は、互いに対向する、放散面と呼ばれる放散マスの1つの面と、ラジエータの1つの面との間に自生溶接によって形成された少なくとも1つのヒートシンクによって、ラジエータが放散マスに熱結合されることを特徴とする上述のタイプの発熱性電気部品の冷却用装置に関する。
放散マスとそのような装置のラジエータの間の熱リンクは、2つの材料の溶融によって作り出される。結果として、それは、これら2つの材料のものに近い熱伝導特性をもつ。自生溶接法は、従来の方法で使用される温度より高い溶融温度を必要とするが、溶接は、ヒートシンクの製作の間、電気部品の損傷を回避するために十分に局所化される。
本発明による冷却装置は1つまたは複数の以下の特徴を含んでもよい。
放散マスおよびラジエータのうちの少なくとも1つの要素が銅から作られる。
部品が少なくとも1つの熱源を含み、ヒートシンクが、放散面に垂直な方向にほぼ平行に、この熱源と一直線に並べられる。
熱源が半導体を含む。
ヒートシンク内に含まれる放散面の面積が、放散面の面積の少なくとも5%に相当する。
ヒートシンクが、部品をラジエータに固定するための手段も形成する。
シンクが部品とラジエータの間の電気伝導手段も形成する。
ラジエータが板形状をもち、放散マスに対向する1つの大きい面と、支持体に載り前述の大きい面と対向する1つの大きい面とを備える。
支持体がレーザ溶接ヘッドの波長に対し透明な材料から作られる。
ラジエータが、材料、好ましくはプラスチックをオーバーモールドすることによって、2つのほぼ平行な電気伝導バーに結合された2つの小さい対向する面を備える。
装置が複数のヒートシンクを含む。
放散マスおよびラジエータのうちの少なくとも1つの要素が銅から作られる。
部品が少なくとも1つの熱源を含み、ヒートシンクが、放散面に垂直な方向にほぼ平行に、この熱源と一直線に並べられる。
熱源が半導体を含む。
ヒートシンク内に含まれる放散面の面積が、放散面の面積の少なくとも5%に相当する。
ヒートシンクが、部品をラジエータに固定するための手段も形成する。
シンクが部品とラジエータの間の電気伝導手段も形成する。
ラジエータが板形状をもち、放散マスに対向する1つの大きい面と、支持体に載り前述の大きい面と対向する1つの大きい面とを備える。
支持体がレーザ溶接ヘッドの波長に対し透明な材料から作られる。
ラジエータが、材料、好ましくはプラスチックをオーバーモールドすることによって、2つのほぼ平行な電気伝導バーに結合された2つの小さい対向する面を備える。
装置が複数のヒートシンクを含む。
本発明のさらなる主題は、各ステップの間で1つのサブセットのシンクが形成される2つのステップの自生溶接によって、1セットのヒートシンクが形成され、これらの2つのステップが、ラジエータと離れた支持体に部品を固定するステップによって分けられていることを特徴とする上述の装置を製造するための方法である。
本発明による製造方法は1つまたは複数の以下の特徴を含んでもよい。
自生溶接がレーザ溶接ヘッドを用いて行われる。
自生溶接が支持体を介して行われる。
自生溶接が真空電子ビームを用いて行われる。
自生溶接がレーザ溶接ヘッドを用いて行われる。
自生溶接が支持体を介して行われる。
自生溶接が真空電子ビームを用いて行われる。
全く例としてのみ与えられ、本発明による冷却装置を備える発光ダイオードの断面を示す単一の図に関した以下の記述を読むことにより、本発明をよりよく理解できるであろう。
発光ダイオード1は半導体2である熱源を含む。発光ダイオード1は、Dの文字で表された本発明による冷却装置を使用して冷却されることが意図されている。
発光ダイオード1は、発光ダイオード1にその動作に必要な電力を供給する2つのほぼ平行な電気伝導バー3に、それを結合する伝導ラグ4を備える。伝導ラグ4は、伝導バー3への発光ダイオード1の機械的な固定も可能にする。
半導体2は熱放散金属マス5によって支持される。放散マス5は、熱がそれを通って好ましくは除去される1つの面5Aを含む。
装置Dは、面5Aに対向する大きい面7Aを備えるラジエータ7を形成する金属板を含む。このラジエータ7は、伝導バー3からラジエータ7を電気絶縁するためにオーバーモールドされた材料8、好ましくはプラスチックによって、伝導バー3に結合された2つの小さい対向する面を含む。
ラジエータ7および放散マス5は、好ましくは銅または、適切な熱伝導特性をもつ任意の他の金属、例えばステンレス鋼から作られる。
装置Dは、一方で、ラジエータ7と金属バー3との間に、また他方で、支持体9との間に固定手段(図示せず)を備える。面7Aの対向する大きい面7Bが支持体9に載っていることを見ることができる。支持体9は任意選択である。
有利には、装置Dは、放散マス5とラジエータ7とを熱結合する少なくとも1つのヒートシンク10を含む。このヒートシンク10は、放散マス5とラジエータ7との間に、より詳細には、互いに対向する、放散面6と呼ばれる放散マス5の1つの面とラジエータ7の1つの面との間に自生溶接によって形成される。
大きい面7Aおよび放散面5Aは、最小の可能な距離で分離されている。好ましくは、この距離はラジエータ7の厚さ(面7Aと7Bの距離)の50%より短く、好ましくはゼロである。
図の例において、ヒートシンク10は、ラジエータ7と放散マス5の間に挿入されたマスを形成する。
有利には、このように形成されたヒートシンク10は、ダイオード1をラジエータ7に固定するための手段、またはダイオード1とラジエータ7の間の電気伝導用手段としての役割もする。
好ましくは、ヒートシンク10内に含まれる放散面6の面積は、この放散面6の面積の少なくとも5%に相当する。
好ましくは、ヒートシンク10が、放散面5Aに垂直な方向にほぼ平行に、熱源と一直線に並べられるように置かれる。言い換えれば、ヒートシンク10は、熱源、ここでは半導体2に対向して置かれる。この配置は熱の放散に有利である。
一般に、放散マス5とラジエータ7の間の熱リンクは、前に述べられたもののような1セットのいくつかのヒートシンク10によって提供される。
いくつかのシンク10をもつ装置Dを製造するための方法は、第一に、伝導ラグが伝導バー3に接触し、放散面5Aがラジエータ7を形成する金属板の大きい面7aに対向するように、伝導バー3とラジエータ7のセットに向かって、発光ダイオード1を運ぶことにある。
したがって、第1サブセットのヒートシンクは、放散マス5とラジエータ7の自生溶接によって形成される。
したがって、伝導ラグ4は、ラジエータ7から離れて支持体に、好ましくは伝導バー3に、この場合も自生溶接によって固定される。これは、第1サブセットのヒートシンクに冷える時間を残し、それによって発光ダイオード1を損傷することを回避する。
最後に、残りのヒートシンク(第2サブセットのシンク)が、この場合も自生溶接によって形成される。
溶接は、矢印11で示されるように真空電子ビームまたはレーザ溶接ヘッドの照射によって行われる。後者の場合、自生溶接を、有利にはレーザ波長に透明な材料から選択された支持体9を介して行うことができる。
本発明は記載された実施形態に限られるものではない。特に、本発明は、任意の発熱性電気部品、特に発光ダイオード以外の電子部品の冷却にも適用することができる。
Claims (15)
- 部品(1)の熱放散マス(5)を形成する部品の金属マスに熱結合されたラジエータ(7)を形成する金属部材を含むタイプの、発熱性電気部品(1)の冷却用装置であって、互いに対向する、放散面(5A)と呼ばれる放散マス(5)の1つの面と、ラジエータ(7)の1つの面(7A)との間の自生溶接によって形成された少なくとも1つのヒートシンク(10)によって、ラジエータ(7)が放散マス(5)に熱結合されることを特徴とする装置。
- 放散マス(5)およびラジエータ(7)のうちの少なくとも1つの要素が銅から作られている請求項1に記載の装置。
- 部品(1)が少なくとも1つの熱源を含み、ヒートシンク(10)が、放散面(5A)に垂直な方向にほぼ平行に、この熱源と一直線に並べられる請求項1および2のいずれかに記載の装置。
- 熱源が半導体(2)を含む請求項3に記載の装置。
- ヒートシンク(10)内に含まれる放散面(5A)の面積が、放散面(5A)の面積の少なくとも5%に相当する請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
- シンク(10)が、部品(1)をラジエータ(7)に固定するための手段も形成する請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
- シンク(10)が部品(1)とラジエータ(7)の間の電気伝導手段も形成する請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
- ラジエータ(7)が板形状をもち、放散マス(5)に対向する1つの大きい面(7A)と、支持体(9)に載り前述の大きい面(7A)と対向する1つの大きい面(7B)とを備える請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 支持体(9)がレーザ溶接ヘッドの波長に対し透明な材料から作られる請求項8に記載の装置。
- ラジエータ(7)が、材料(8)、好ましくはプラスチックをオーバーモールドすることによって、2つのほぼ平行な電気伝導バー(3)に結合された2つの小さい対向する面を備える請求項8および9のいずれかに記載の装置。
- 複数のヒートシンク(10)を含む請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項11に記載の装置を製造するための方法であって、各ステップの間で1つのサブセットのシンク(10)が形成される2つのステップの自生溶接によって、1セットのヒートシンク(10)が形成され、これらの2つのステップが、ラジエータ(7)と離れた支持体(3)に部品(1)を固定するステップによって分けられていることを特徴とする方法。
- 自生溶接がレーザ溶接ヘッドを用いて行われることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 自生溶接が支持体(9)を介して行われる請求項9に記載の装置に関する請求項13に記載の方法。
- 自生溶接が真空電子ビーム(11)を用いて行われることを特徴とする請求項12に記載の方法。
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