JPWO2011004815A1 - Heat exchanger - Google Patents
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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。The power module includes a heat exchanger and an IGBT. The heat exchanger includes a quadrangular cylindrical case, comb-shaped cooling fins housed in the case, and a heat spreader joined to the upper surface of the case by a bonding agent. The IGBT is fixed to the upper surface of the heat spreader with a bonding agent. The cooling fin is formed by projecting a plurality of fin portions in parallel and perpendicularly to each other from both the upper surface and the lower surface of the flat base portion. The cooling fins are arranged so that the plurality of fin portions on the upper surface side of the base portion and the plurality of gaps on the lower surface side have the same width and overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps on the upper surface side and the plurality of gaps on the lower surface side These fin portions have the same width and are arranged so as to overlap in the vertical direction. For this power module, the power module is irradiated with X-rays so that X-rays are transmitted almost perpendicularly through the joint surface between the IGBT and the bonding agent, and bubble defects (voids) in the bonding agent are based on the X-ray transmission image. Are to be inspected.
Description
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。 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.
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。 Conventionally, a power module including a semiconductor element such as an IGBT is known. By the way, this kind of power module has a possibility that performance may fall because a semiconductor element will generate heat by energization. Therefore, conventionally, an insulating substrate on which a semiconductor element is mounted is attached to a heat exchanger having cooling fins or the like, and the semiconductor element is radiated by a refrigerant flowing through the heat exchanger.
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。
For example,
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。 Here, with respect to the power module described above, 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. In this power module, 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.
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。
By the way, unlike the wave-shaped cooling fins used in this type of power module, the flat plate-like base portion and the lower surface or the upper surface of the base portion protrude in parallel to each other at a predetermined interval. A comb-type cooling fin having a plurality of fin portions is known. For example,
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。
However, the power module described in
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。
For example, as shown in the front sectional view of FIG. 11, the
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。
On the other hand, as shown in the front sectional view of FIG. 13, the
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。 Therefore, 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. There is. Still another object of the present invention is to provide a jig that can be used effectively for the above method.
(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。 (1) In order to achieve the above object, 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. A heat exchanger including fins, wherein the plurality of fin portions on the upper surface side and the plurality of gaps on the lower surface side have the same width and overlap in the vertical direction; It is intended that the plurality of gaps on the side and 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.
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。 According to the configuration of (1) above, 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. 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.
(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。 (2) In order to achieve the above object, according to the second aspect of the present invention, 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.
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。 According to the configuration of (2) above, in the cooling fin of the heat exchanger, the plurality of fin portions protrude from the base portion in parallel and obliquely with a gap therebetween. Moreover, about the several fin part, while arrange | positioning so that the front-end | tip of one adjacent fin part and the base end of the other fin part may have the same width, it overlaps with a perpendicular direction. 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.
(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。 (3) In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, 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.
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。 According to the configuration of (3) above, 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.
(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。 (4) In order to achieve the above object, according to a fourth aspect of the present invention, 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.
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。 According to the configuration of (4) above, a plurality of long holes are formed in the plate-shaped 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.
(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。 (5) In order to achieve the above object, according to a fifth aspect of the present invention, 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. In the X-ray inspection method for inspecting the bubble defect in the bonding agent based on the X-ray transmission image by irradiating the power module with X-rays, 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 mock The jig is positioned so that the gaps overlap with each other in the vertical direction, and the gaps in the cooling fins and the simulated fins in the jig overlap in the vertical direction, and X-rays are transmitted through both the power module and the jig. The purpose is to irradiate with X-rays.
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。 According to the configuration of (5) above, 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. At the time of this inspection, 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. Then, 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.
(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。 (6) In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the present invention, 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. In an X-ray inspection method for inspecting bubble defects in a bonding agent based on an X-ray transmission image by irradiating a power module with X-rays so that the power modules are transmitted, even power modules are prepared. The modules are stacked one above the other, and the fins of the upper power module adjacent to each other and the gaps of the lower power module overlap each other 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, and X-rays can be transmitted through all of the even number of power modules. The purpose is to irradiate a line.
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。 According to the configuration of (6) above, 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. For this inspection, an even number of power modules are prepared, and the even number of power modules are stacked one above the other. In addition, 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. Therefore, 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. By irradiating X-rays in this way, the difference in the transmission distance of X-rays at each part of the even number of power modules is reduced.
(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。 (7) In order to achieve the above object, 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.
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。 According to the configuration of (7) above, it can be used as a jig in the X-ray inspection method of (5).
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。 According to the configuration of (1) above, even a heat exchanger provided with comb-type cooling fins can be used for a power module and a void can be accurately detected by X-ray inspection.
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。 According to the configuration of (2) above, even a heat exchanger provided with comb-type cooling fins can be used for a power module and a void can be accurately detected by X-ray inspection.
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。 According to the configuration of (3) above, even a heat exchanger provided with comb-type cooling fins can be used for a power module and a void can be accurately detected by X-ray inspection.
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。 According to the configuration of (4) above, even a heat exchanger provided with comb-type cooling fins can be used for a power module and a void can be accurately detected by X-ray inspection.
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。 According to the configuration of (5) above, voids can be accurately detected even in a power module including a heat exchanger including comb-type cooling fins.
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。 According to the configuration of (6) above, voids can be accurately detected even in a power module including a heat exchanger including comb-type cooling fins.
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。 According to the structure of said (7), it can be used effectively for the X-ray inspection method as described in structure (5).
[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。[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which a heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
In FIG. 1, the
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。
The cooling
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。
The
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。
The
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。
In the
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。
In this embodiment, for the
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。
In FIG. 3, the
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。
However, in the
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。
Specifically, in FIG. 3, the lengths of the arrows A1 and A2 indicate that the
[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。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。 In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described.
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。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 4, when X-ray inspection is performed, X-rays are irradiated in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 4 shows arrows B1 and B2 according to the arrows A1 and A2. As is clear from these arrows B1 and B2, the lengths of the solid line portions of the two arrows B1 and B2, that is, the X-ray transmission distances in the
[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。[Third Embodiment]
Next, a third embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 5, in the X-ray inspection, by irradiating X-rays in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 5 shows arrows C1 and C2 corresponding to the arrows A1 and A2. As is apparent from these arrows C1 and C2, 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
[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。[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 6, when X-ray inspection is performed, X-rays are irradiated to the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 6 shows arrows D1 and D2 according to the arrows A1 and A2. As is clear from these arrows D1 and D2, 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
[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。[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment in which an X-ray inspection method for a power module equipped with a heat exchanger according to the present invention and a jig used in the inspection method are embodied will be described in detail with reference to the drawings.
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。
In FIG. 7, the
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。
The X-ray inspection method of this embodiment is performed by placing the
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。
In the X-ray inspection, as shown in FIGS. 7 and 8, the plurality of
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。
FIG. 9 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
However, in the X-ray inspection method of this embodiment, the
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。
Specifically, FIG. 9 shows arrows E1 and E2 according to the arrows A1 and A2. The solid line portions of the arrows E1 and E2 are the portions (material portions) of the
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。
According to this embodiment, the
[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。[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment that embodies an X-ray inspection method for a power module including a heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 10 is a view similar to FIG. 3, and shows two
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。
As shown in FIG. 10, in the X-ray inspection, the X-rays are related to the
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。
However, in the X-ray inspection method of this embodiment, two
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。
Specifically, FIG. 10 shows arrows F1 and F2 according to the arrows A1 and A2. The solid line portions of the arrows F1 and F2 indicate the
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。
In this embodiment, two
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。 In addition, this invention is not limited to each said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement as follows.
(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。
(1) In the second embodiment, the cooling
(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。
(2) In the third to sixth embodiments, with respect to the
(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。
(3) In the third embodiment, the plurality of
(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。
(4) In the fourth embodiment, the plurality of
(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。
(5) In the sixth embodiment, two
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。 The present invention can be used for a heat exchanger used in a power module for an electric vehicle, and can be used for inspecting voids in a bonding agent for this type of power module.
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DESCRIPTION OF
9
【0004】
[0012]
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。
[0013]
(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、ベース部の上面及び下面と直交する方向に重なるように配置されることを趣旨とする。
[0014]
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、ベース部の上面及び下面と直交する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、ベース部の上面及び下面と直交する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。
[0015]
(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[0004]
[0012]
According to the configuration of (1) above, 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. 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.
[0013]
(2) In order to achieve the above object, according to the second aspect of the present invention, 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 the upper surface of the base portion And it is intended to be disposed so as to overlap in a direction orthogonal to the lower surface.
[0014]
According to the configuration of (2) above, in the cooling fin of the heat exchanger, the plurality of fin portions protrude from the base portion in parallel and obliquely with a gap therebetween. Moreover, about the several fin part, while arrange | positioning so that the front-end | tip of one adjacent fin part and the base end of the other fin part may have the same width, it may overlap in the direction orthogonal to the upper surface and lower surface of a base part. Therefore, the difference in the thickness of the heat exchanger in the direction orthogonal to the upper surface and the lower surface of the base portion between the portion with and without the fin portion is reduced, so that X-rays are transmitted vertically through the base portion. When the heat exchanger is irradiated with X-rays, the difference in X-ray transmission distance at each part of the heat exchanger is reduced.
[0015]
(3) In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, 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. The cooling fin and the case that accommodates the cooling fin
【0013】
[0044]
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。
[0045]
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(ベース部4aの上面及び下面と直交する方向)に重なるように配置される。
[0046]
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。
[0047]
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、[0013]
[0044]
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described.
[0045]
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, and shows the
[0046]
As shown in FIG. 4, when X-ray inspection is performed, X-rays are irradiated in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the
[0047]
However, in the
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に関する。 The present invention, for example, relates to heat exchangers used for cooling the semiconductor element such as an IGBT.
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。 Conventionally, a power module including a semiconductor element such as an IGBT is known. By the way, this kind of power module has a possibility that performance may fall because a semiconductor element will generate heat by energization. Therefore, conventionally, an insulating substrate on which a semiconductor element is mounted is attached to a heat exchanger having cooling fins or the like, and the semiconductor element is radiated by a refrigerant flowing through the heat exchanger.
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。
For example,
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。 Here, with respect to the power module described above, 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. In this power module, 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.
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。
By the way, unlike the wave-shaped cooling fins used in this type of power module, the flat plate-like base portion and the lower surface or the upper surface of the base portion protrude in parallel to each other at a predetermined interval. A comb-type cooling fin having a plurality of fin portions is known. For example,
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。
However, the power module described in
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。
For example, as shown in the front sectional view of FIG. 11, the
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。
On the other hand, as shown in the front sectional view of FIG. 13, the
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。 Therefore, 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. Ru near to provide a heat exchanger which can be accurately detected.
(1)上記目的を達成するために、本発明の態様は、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。 (1) To achieve the above object, status-like of the present invention, the cooling fins in which a plurality of fin portions from each of the upper and lower surfaces of the flat plate-like base portion is protruded in parallel and vertically with a gap to each other A plurality of fins on the upper surface side and a plurality of gaps on the lower surface side having the same width and overlapping in the vertical direction, and on the upper surface side. It is intended that the plurality of gaps and 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.
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。 According to the configuration of (1) above, 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. 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.
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。 According to the configuration of (1) above, even a heat exchanger provided with comb-type cooling fins can be used for a power module and a void can be accurately detected by X-ray inspection.
[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。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which a heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
In FIG. 1, the
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。
The cooling
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。
The
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。
The
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。
In the
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。
In this embodiment, for the
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。
In FIG. 3, the
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。
However, in the
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。
Specifically, in FIG. 3, the lengths of the arrows A1 and A2 indicate that the
[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。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。 In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described.
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(ベース部4aの上面及び下面と直交する方向)に重なるように配置される。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 4, when X-ray inspection is performed, X-rays are irradiated in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 4 shows arrows B1 and B2 according to the arrows A1 and A2. As is clear from these arrows B1 and B2, the lengths of the solid line portions of the two arrows B1 and B2, that is, the X-ray transmission distances in the
[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。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 5, in the X-ray inspection, by irradiating X-rays in a direction substantially orthogonal to the bonding surface of the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 5 shows arrows C1 and C2 corresponding to the arrows A1 and A2. As is apparent from these arrows C1 and C2, 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
[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。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment in which the heat exchanger of the present invention is embodied in a power module will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
As shown in FIG. 6, when X-ray inspection is performed, X-rays are irradiated to the
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。
However, in the
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。
Specifically, FIG. 6 shows arrows D1 and D2 according to the arrows A1 and A2. As is clear from these arrows D1 and D2, 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
[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。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment in which an X-ray inspection method for a power module equipped with a heat exchanger according to the present invention and a jig used in the inspection method are embodied will be described in detail with reference to the drawings.
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。
In FIG. 7, the
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。
The X-ray inspection method of this embodiment is performed by placing the
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。
In the X-ray inspection, as shown in FIGS. 7 and 8, the plurality of
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。
FIG. 9 is a view similar to FIG. 3, and shows the
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。
However, in the X-ray inspection method of this embodiment, the
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。
Specifically, FIG. 9 shows arrows E1 and E2 according to the arrows A1 and A2. The solid line portions of the arrows E1 and E2 are the portions (material portions) of the
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。
According to this embodiment, the
[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。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment that embodies an X-ray inspection method for a power module including a heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 10 is a view similar to FIG. 3, and shows two
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。
As shown in FIG. 10, in the X-ray inspection, the X-rays are related to the
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。
However, in the X-ray inspection method of this embodiment, two
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。
Specifically, FIG. 10 shows arrows F1 and F2 according to the arrows A1 and A2. The solid line portions of the arrows F1 and F2 indicate the
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。
In this embodiment, two
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。 In addition, this invention is not limited to each said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement as follows.
(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。
(1) In the second embodiment, the cooling
(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。
(2) In the third to sixth embodiments, with respect to the
(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。
(3) In the third embodiment, the plurality of
(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。
(4) In the fourth embodiment, the plurality of
(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。
(5) In the sixth embodiment, two
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。 The present invention can be used for a heat exchanger used in a power module for an electric vehicle, and can be used for inspecting voids in a bonding agent for this type of power module.
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
DESCRIPTION OF
9
Claims (7)
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。A heat exchanger provided with cooling fins in which a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other from the upper surface and the lower surface of a flat base portion,
The plurality of fins on the upper surface side and the plurality of gaps on the lower surface side have the same width and are arranged so as to overlap in the vertical direction, and the plurality of gaps on the upper surface side and the lower surface side A heat exchanger, wherein a plurality of fin portions have the same width and are arranged so as to overlap in a vertical direction.
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。A heat exchanger provided with cooling fins in which a plurality of fin portions protrude in parallel and obliquely with a gap from at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion,
The cooling fins are arranged such that, with respect to the 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. Heat exchanger.
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。A plurality of fin portions protruding in parallel and perpendicularly with a gap from at least one of the upper surface and the lower surface of the flat base portion; and
A heat exchanger comprising a case for accommodating the cooling fins,
The case includes an upper wall and a lower wall arranged in parallel with the base portion;
At least one of the upper wall and the lower wall is formed outside the case, arranged in parallel with the plurality of fin portions, and arranged to overlap the plurality of fin portions in a direction perpendicular to the base portion. And a plurality of groove portions having the same width as the fin portion.
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。A plurality of fin portions protruding in parallel and perpendicularly with a gap from at least one of the upper surface and the lower surface of the flat base portion; and
A heat exchanger comprising a plate-like stress relaxation material arranged in parallel with the base part,
The stress relieving material is arranged in parallel with the plurality of fin portions, and is formed so as to overlap the plurality of fin portions in a direction perpendicular to the base portion, and has a plurality of long holes having the same width as the fin portions. A heat exchanger characterized by comprising.
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。A heat exchanger including cooling fins in which a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other from at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion, and the base portion and the heat exchanger For a power module having a semiconductor element bonded in parallel via a bonding agent, the power module is irradiated with X-rays so that X-rays pass through the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent vertically, In an X-ray inspection method for inspecting a bubble defect in the bonding agent based on an X-ray transmission image,
Place a jig below the power module,
The jig includes a plurality of simulated gaps and a plurality of simulated fins that can be fitted in an uneven 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 gaps of the cooling fin and the plurality of simulated fin portions of the jig overlap in the vertical direction. Positioning the jig,
An X-ray inspection method for a power module including a heat exchanger, wherein X-rays are irradiated so that X-rays are transmitted through both the power module and the jig.
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。A heat exchanger including cooling fins in which a plurality of fin portions protrude in parallel and perpendicularly from each other from at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion, and the base portion and the heat exchanger For a power module having a semiconductor element bonded in parallel via a bonding agent, the power module is irradiated with X-rays so that X-rays pass through the bonding surface between the semiconductor element and the bonding agent vertically, In an X-ray inspection method for inspecting a bubble defect in the bonding agent based on an X-ray transmission image,
Prepare an even number of the power modules, stack the even number of power modules up and down,
The plurality of fins 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 Positioning the even number of power modules so that the portion overlaps the vertical direction,
An X-ray inspection method for a power module including a heat exchanger, wherein X-rays are irradiated so that X-rays are transmitted through all of the even number of power modules.
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。A jig used in an X-ray inspection method for a power module equipped with a heat exchanger,
The heat exchanger includes cooling fins in which a plurality of fin portions protrude in parallel and vertically with a gap from at least one of an upper surface and a lower surface of a flat base portion,
A jig comprising a plurality of simulated gaps and a plurality of simulated fins that can be fitted in an uneven relationship with the plurality of fins and the plurality of gaps of the cooling fin.
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