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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023154736
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】レーザ溶接方法及び冷却器
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20231013BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20231013BHJP
F28F 1/32 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
B23K26/21 N
F28F1/32 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064257
(22)【出願日】2022-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100173598
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 桜子
(72)【発明者】
【氏名】伊川 俊輔
(72)【発明者】
【氏名】山内 忍
(72)【発明者】
【氏名】田村 忍
【テーマコード（参考）】
4E168
5F136
【Ｆターム（参考）】
4E168BA21
4E168BA87
4E168CB03
4E168DA23
4E168DA24
4E168DA26
4E168DA28
4E168DA29
4E168EA19
4E168KA04
5F136BA07
5F136BA36
5F136CB07
5F136FA02
5F136FA03
5F136GA04
5F136GA37
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させる。
【解決手段】レーザ溶接方法は、平板状の基部１１と、基部１１の表面から突出し、表面における第１の方向に延びる間隙１１３を挟んで並ぶ平板状の複数のフィン１２’とを有するフィン部材（例えばヒートシンク１０）を、平板状の保持部材（例えばカバー２２）に重ね、基部１１の間隙に対して、第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光Ｌを照射することで、フィン部材と保持部材とを接合するとともに、複数のフィン１２’の少なくとも一部を波型に変形させる。
【選択図】図９
【解決手段】レーザ溶接方法は、平板状の基部１１と、基部１１の表面から突出し、表面における第１の方向に延びる間隙１１３を挟んで並ぶ平板状の複数のフィン１２’とを有するフィン部材（例えばヒートシンク１０）を、平板状の保持部材（例えばカバー２２）に重ね、基部１１の間隙に対して、第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光Ｌを照射することで、フィン部材と保持部材とを接合するとともに、複数のフィン１２’の少なくとも一部を波型に変形させる。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ平板状の複数のフィンとを有するフィン部材を、平板状の保持部材に重ね、
前記基部の前記間隙に対して、前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光を照射することで、前記フィン部材と前記保持部材とを接合するとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部を波型に変形させる
レーザ溶接方法。
前記基部の前記間隙に対して、前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光を照射することで、前記フィン部材と前記保持部材とを接合するとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部を波型に変形させる
レーザ溶接方法。
【請求項2】
前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向の同じ位置にレーザ光を照射する
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項3】
前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向にずれた位置にレーザ光を照射する
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項4】
前記間隙に対して、前記第１の方向に間隔をあけて並ぶ複数の第１の箇所と、当該第１の箇所に対し当該第１の方向に隣接し且つ当該第１の方向に交差する第２の方向にずれた複数の第２の箇所とにレーザ光を照射する
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項5】
前記間隙において前記レーザ光を照射した部位に向けて前記フィンを傾斜させることで、当該フィンを波型に変形させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ溶接方法。
【請求項6】
平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有するフィン部材と、
前記フィン部材を保持する平板状の保持部材とを備え、
前記フィン部材は、前記基部の前記間隙に対して前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで、前記保持部材に接合されているとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部が波型に変形している
冷却器。
前記フィン部材を保持する平板状の保持部材とを備え、
前記フィン部材は、前記基部の前記間隙に対して前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで、前記保持部材に接合されているとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部が波型に変形している
冷却器。
【請求項7】
平板状の保持部材と、
平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有し、当該基部の当該間隙に対して当該第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで前記保持部材に接合されているフィン部材と
を備え、
前記フィン部材は、前記フィンの少なくとも一部が、前記第１の方向の複数箇所において前記基部に垂直な方向に対して傾斜している
冷却器。
平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有し、当該基部の当該間隙に対して当該第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで前記保持部材に接合されているフィン部材と
を備え、
前記フィン部材は、前記フィンの少なくとも一部が、前記第１の方向の複数箇所において前記基部に垂直な方向に対して傾斜している
冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ溶接方法及び冷却器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、長手方向に沿って延びるフィンが短手方向に複数配置された冷却器において、高い冷却性能を実現するために、フィンを長手方向と短手方向に直交する方向から見た断面形状を波型とする技術が開示されている。
特許文献２には、ベース板に対しレーザ溶接によりフィンを接合する技術が開示されている。
特許文献２には、ベース板に対しレーザ溶接によりフィンを接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１０６２２０号公報
【特許文献2】特開２０１８－１９０８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
フィンによる冷却効率を向上させるためには、フィン間を流通する冷却液とフィンとの接触面積を大きくすることが好ましい。
本発明は、簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させることを目的とする。
本発明は、簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
かかる目的のもと完成させた本発明は、平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ平板状の複数のフィンとを有するフィン部材を、平板状の保持部材に重ね、前記基部の前記間隙に対して、前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光を照射することで、前記フィン部材と前記保持部材とを接合するとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部を波型に変形させるレーザ溶接方法である。
ここで、前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向の同じ位置にレーザ光を照射してもよい。
また、前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向にずれた位置にレーザ光を照射してもよい。
また、前記間隙に対して、前記第１の方向に間隔をあけて並ぶ複数の第１の箇所と、当該第１の箇所に対し当該第１の方向に隣接し且つ当該第１の方向に交差する第２の方向にずれた複数の第２の箇所とにレーザ光を照射してもよい。
また、前記間隙において前記レーザ光を照射した部位に向けて前記フィンを傾斜させることで、当該フィンを波型に変形させてもよい。
また、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有するフィン部材と、前記フィン部材を保持する平板状の保持部材とを備え、前記フィン部材は、前記基部の前記間隙に対して前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで、前記保持部材に接合されているとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部が波型に変形している冷却器である。
さらに、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の保持部材と、平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有し、当該基部の当該間隙に対して当該第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで前記保持部材に接合されているフィン部材とを備え、前記フィン部材は、前記フィンの少なくとも一部が、前記第１の方向の複数箇所において前記基部に垂直な方向に対して傾斜している冷却器である。
ここで、前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向の同じ位置にレーザ光を照射してもよい。
また、前記フィン部材には、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記フィンを挟んで並ぶ複数の前記間隙が形成されており、当該第２の方向に隣接する当該間隙に対し当該第１の方向にずれた位置にレーザ光を照射してもよい。
また、前記間隙に対して、前記第１の方向に間隔をあけて並ぶ複数の第１の箇所と、当該第１の箇所に対し当該第１の方向に隣接し且つ当該第１の方向に交差する第２の方向にずれた複数の第２の箇所とにレーザ光を照射してもよい。
また、前記間隙において前記レーザ光を照射した部位に向けて前記フィンを傾斜させることで、当該フィンを波型に変形させてもよい。
また、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有するフィン部材と、前記フィン部材を保持する平板状の保持部材とを備え、前記フィン部材は、前記基部の前記間隙に対して前記第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで、前記保持部材に接合されているとともに、複数の前記フィンの少なくとも一部が波型に変形している冷却器である。
さらに、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の保持部材と、平板状の基部と、当該基部の表面から突出し、当該表面における第１の方向に延びる間隙を挟んで並ぶ複数のフィンとを有し、当該基部の当該間隙に対して当該第１の方向の複数箇所に分割してレーザ光が照射されることで前記保持部材に接合されているフィン部材とを備え、前記フィン部材は、前記フィンの少なくとも一部が、前記第１の方向の複数箇所において前記基部に垂直な方向に対して傾斜している冷却器である。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施形態に係る冷却装置の構成する部品を分解した図の一例である。
【図2】冷却装置を長手方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
【図3】冷却装置を短手方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
【図4】ヒートシンクおよびカバーを、ヒートシンクのフィンが形成された側から見た斜視図である。
【図6】（ａ）～（ｂ）は、ヒートシンクを長手方向に垂直な面で切断した断面図である。
【図7】ヒートシンクとカバーとのレーザ溶接を説明するための図である。
【図8】ヒートシンクとカバー２２とをレーザ溶接する際のレーザ光の照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンクをフィン側から見た図である。
【図10】第２の実施形態が適用されるヒートシンクおよびカバーを、フィンの先端側から見た図である。
【図11】第３の実施形態が適用されるヒートシンクおよびカバーを、フィンの先端側から見た図である。
【図12】第３の実施形態が適用されるヒートシンクおよびカバーを、フィンの先端側から見た図である。
【図13】ヒートシンクおよびカバーを、長手方向に垂直な面で切断した断面図である。
【図14】第３の実施形態において、ヒートシンクとカバーとをレーザ溶接する際のレーザ光の照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンクをフィン側から見た図である。
【図15】レーザ光を照射した後のヒートシンクおよびカバーの状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る冷却装置１の構成する部品を分解した図の一例である。
図２および図３は、冷却装置１の断面の一例を示す図である。図２は、冷却装置１を後述する長手方向に沿って切断した断面の一例を示す図であり、図３は、冷却装置１を後述する短手方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る冷却装置１は、フィン１２を有するフィン部材の一例としてのヒートシンク１０と、ヒートシンク１０を収容するとともに、冷却液が流通する空間を形成するケース２０とを備えている。冷却装置１は、発熱体の一例としての半導体モジュール５を、冷却液及びヒートシンク１０を用いて冷却する液冷式冷却装置である。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る冷却装置１の構成する部品を分解した図の一例である。
図２および図３は、冷却装置１の断面の一例を示す図である。図２は、冷却装置１を後述する長手方向に沿って切断した断面の一例を示す図であり、図３は、冷却装置１を後述する短手方向に沿って切断した断面の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る冷却装置１は、フィン１２を有するフィン部材の一例としてのヒートシンク１０と、ヒートシンク１０を収容するとともに、冷却液が流通する空間を形成するケース２０とを備えている。冷却装置１は、発熱体の一例としての半導体モジュール５を、冷却液及びヒートシンク１０を用いて冷却する液冷式冷却装置である。
【0009】
ケース２０は、有底凹状のケース本体２１と、ケース本体２１の開口部を覆う保持部材の一例としてのカバー２２と、ケース本体２１とカバー２２との間を密封するＯリング２３と、ケース本体２１とカバー２２とを接合するボルト２４とを備えている。また、ケース２０は、ケース２０内に冷却液を流入させる流入管２５と、ケース２０内から冷却液を流出させる流出管２６とを備えている。
ケース本体２１及びカバー２２の材質は、Ａ６０６３等の、アルミニウム合金のＡ６０００系、ＡＤＣ１２等のアルミニウム合金ダイカスト、銅であることを例示することができる。
ケース本体２１及びカバー２２の材質は、Ａ６０６３等の、アルミニウム合金のＡ６０００系、ＡＤＣ１２等のアルミニウム合金ダイカスト、銅であることを例示することができる。
【0010】
ケース本体２１は、平板状の矩形の底部３１と、底部３１における周囲の端部から底部３１の板面に直交する方向に突出した４つの側壁３２とを有している。
４つの側壁３２の内の第１側壁３２１には、第１側壁３２１を貫通する第１貫通孔３２３が形成されている。また、４つの側壁３２の内の、第１側壁３２１に対向する第２側壁３２２には、第２側壁３２２を貫通する第２貫通孔３２４が形成されている。第１貫通孔３２３には、流入管２５が嵌め込まれ、第２貫通孔３２４には、流出管２６が嵌め込まれている。
また、４つの側壁３２におけるカバー２２側の端面には、ケース本体２１の開口部の周囲に、Ｏリング２３が嵌め込まれる溝３２５と、溝３２５の外側の四隅それぞれに、ボルト２４が締め付けられる雌ネジ３２６とが形成されている。
４つの側壁３２の内の第１側壁３２１には、第１側壁３２１を貫通する第１貫通孔３２３が形成されている。また、４つの側壁３２の内の、第１側壁３２１に対向する第２側壁３２２には、第２側壁３２２を貫通する第２貫通孔３２４が形成されている。第１貫通孔３２３には、流入管２５が嵌め込まれ、第２貫通孔３２４には、流出管２６が嵌め込まれている。
また、４つの側壁３２におけるカバー２２側の端面には、ケース本体２１の開口部の周囲に、Ｏリング２３が嵌め込まれる溝３２５と、溝３２５の外側の四隅それぞれに、ボルト２４が締め付けられる雌ネジ３２６とが形成されている。
【0011】
カバー２２は、平板状の部材である。カバー２２の四隅には、それぞれ、ボルト２４を通すための孔２２１が形成されている。
カバー２２におけるケース本体２１側の面である内面２２２には、ヒートシンク１０が接合されている。
カバー２２におけるケース本体２１側の面である内面２２２には、ヒートシンク１０が接合されている。
【0012】
一方、カバー２２における内面２２２とは反対側の面である外面２２３には、半導体モジュール５が接合されている。
ここで、半導体モジュール５は、絶縁層５１と、絶縁層５１上に設けられた配線層５２と、配線層５２に、はんだ層５４を介して装着された半導体素子５３とを有している。また、半導体モジュール５は、絶縁層５１からの熱を冷却装置１に伝達する伝熱層５５を有している。
そして、半導体モジュール５は、伝熱層５５がカバー２２の外面２２３に接合されている。伝熱層５５とカバー２２とを接合する手法としては、ろう付、はんだ付け、シンタリング（焼結）、樹脂による接着、熱伝導グリスによる貼り付け等を例示することができる。
ここで、半導体モジュール５は、絶縁層５１と、絶縁層５１上に設けられた配線層５２と、配線層５２に、はんだ層５４を介して装着された半導体素子５３とを有している。また、半導体モジュール５は、絶縁層５１からの熱を冷却装置１に伝達する伝熱層５５を有している。
そして、半導体モジュール５は、伝熱層５５がカバー２２の外面２２３に接合されている。伝熱層５５とカバー２２とを接合する手法としては、ろう付、はんだ付け、シンタリング（焼結）、樹脂による接着、熱伝導グリスによる貼り付け等を例示することができる。
【0013】
図４～図６は、ヒートシンク１０およびカバー２２を示した図である。図４は、ヒートシンク１０およびカバー２２を、ヒートシンク１０の後述するフィン１２が形成された側から見た斜視図である。図５は、ヒートシンク１０およびカバー２２を、図４におけるＶ方向から見た図である。図６（ａ）～（ｂ）は、ヒートシンク１０を長手方向に垂直な面で切断した断面図である。図６（ａ）は、図５におけるVIＡ－VIＡ部の断面図であり、図６（ｂ）は、図５におけるVIＢ－VIＢ部の断面図である。
ヒートシンク１０は、平板状の基部１１と、基部１１から突出する複数のフィン１２とを有している。
ヒートシンク１０は、平板状の基部１１と、基部１１から突出する複数のフィン１２とを有している。
【0014】
基部１１は、第１の方向の一例である長手方向と、長手方向に直交する第２の方向の一例である短手方向とを有する矩形状の部材である。基部１１は、複数のフィン１２が突出する表面１１１と、カバー２２の内面２２２に接合される裏面１１２（図３参照）とを有している。
なお、本実施形態の説明では、基部１１の長手方向および短手方向を、それぞれ、単に長手方向および短手方向と称する場合がある。
なお、本実施形態の説明では、基部１１の長手方向および短手方向を、それぞれ、単に長手方向および短手方向と称する場合がある。
【0015】
それぞれのフィン１２は、基部１１の表面１１１から基部１１の板面に直交する方向に突出する。以下の説明では、フィン１２のうち基部１１の表面１１１側（図４における下側）をフィン１２の根元側と称し、フィン１２のうち表面１１１とは反対側（図４における上側）をフィン１２の先端側と称する場合がある。
それぞれのフィン１２は、長手方向に沿って延びる板状の部材である。それぞれのフィン１２は、基部１１の表面１１１における長手方向に延びる間隙１１３を挟んで並んで配置されている。それぞれのフィン１２は、流入管２５から流出管２６への方向（後述する流通空間３５における冷却液の流通方向）に沿って設けられている。
また、本実施形態のフィン１２は、波型に変形した部分を有する。波型とは、フィン１２が延びる方向（この例では長手方向）に交差する方向（この例では短手方向）の一端側に突出する部分と、他端側に突出する部分とが、フィン１２が延びる方向に交互に並んでいる形状を意味する。
それぞれのフィン１２は、長手方向に沿って延びる板状の部材である。それぞれのフィン１２は、基部１１の表面１１１における長手方向に延びる間隙１１３を挟んで並んで配置されている。それぞれのフィン１２は、流入管２５から流出管２６への方向（後述する流通空間３５における冷却液の流通方向）に沿って設けられている。
また、本実施形態のフィン１２は、波型に変形した部分を有する。波型とは、フィン１２が延びる方向（この例では長手方向）に交差する方向（この例では短手方向）の一端側に突出する部分と、他端側に突出する部分とが、フィン１２が延びる方向に交互に並んでいる形状を意味する。
【0016】
ヒートシンク１０は、ヒートシンク１０とカバー２２とが積層される部位にヒートシンク１０側からレーザ光を照射することで、カバー２２に接合されている。付言すると、ヒートシンク１０は、ヒートシンク１０とカバー２２とが積層される部位に、ヒートシンク１０における基部１１の表面に形成された間隙１１３に沿ってレーザ光を照射することで、カバー２２に接合されている。
【0017】
図５に示すように、ヒートシンク１０およびカバー２２には、レーザ光の照射によってヒートシンク１０およびカバー２２を構成する材料が溶融することにより、溶接部４０が形成されている。付言すると、ヒートシンク１０およびカバー２２には、ヒートシンク１０の基部１１におけるそれぞれの間隙１１３に沿って延びる溶接部４０が形成されている。
本実施形態では、ヒートシンク１０およびカバー２２に形成される溶接部４０は、それぞれの間隙１１３に沿って延びるとともに長手方向に複数箇所（この例では３箇所）に分割されている。
本実施形態では、ヒートシンク１０およびカバー２２に形成される溶接部４０は、それぞれの間隙１１３に沿って延びるとともに長手方向に複数箇所（この例では３箇所）に分割されている。
【0018】
そして、本実施形態のヒートシンク１０は、レーザ光が照射されて溶接部４０が形成されたことによって、フィン１２の一部が波型に変形している。詳細については後述するが、本実施形態では、基部１１の板面に直交する方向および長手方向に延びる平板状のフィン１２´（後述する図７参照）を有するヒートシンク１０をカバー２２に重ねてレーザ溶接することで、平板状のフィン１２´が変形して、波型の部分を有するフィン１２が得られる。なお、波型に変形する前の平板状のフィン１２´を有するヒートシンク１０は、例えば、切削加工、押出成形、鍛造、プレス加工等により得られる。
【0019】
図５に示すように、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２のうち短手方向の中央部に位置するフィン１２１は、基部１１の板面に直交する方向および長手方向に延びる平板状の形状を有している。
【0020】
これに対し、複数のフィン１２のうちフィン１２１よりも短手方向の一端側に位置する複数のフィン１２２は、溶接部４０に隣接する部分が、溶接部４０に向けて短手方向の他端側に突出している。具体的には、複数のフィン１２２は、溶接部４０に隣接し短手方向の他端側に突出する第１領域１２２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２２Ｂとが、長手方向に交互に並んだ波型の形状となっている。そして、複数のフィン１２２では、短手方向の一端側に位置するフィン１２２ほど、第１領域１２２Ａの短手方向の他端側への突出量、および第２領域１２２Ｂの短手方向の一端側への突出量が大きい波型の形状となっている。
また、短手方向に隣接するフィン１２２では、図６（ａ）～（ｂ）に示すように、第１領域１２２Ａ同士の短手方向の間隔が、第２領域１２２Ｂ同士の短手方向の間隔と比べて狭くなっている。
また、短手方向に隣接するフィン１２２では、図６（ａ）～（ｂ）に示すように、第１領域１２２Ａ同士の短手方向の間隔が、第２領域１２２Ｂ同士の短手方向の間隔と比べて狭くなっている。
【0021】
同様に、複数のフィン１２のうちフィン１２１よりも短手方向の他端側に位置する複数のフィン１２３は、溶接部４０に隣接する部分が、溶接部４０に向けて短手方向の他端側に突出している。具体的には、複数のフィン１２３は、短手方向の一端側に突出する第１領域１２３Ａと、短手方向の他端側に突出する第２領域１２３Ｂとが、長手方向に交互に並んだ波型の形状となっている。そして、複数のフィン１２３では、短手方向の他端側に位置するフィン１２３ほど、第１領域１２３Ａの短手方向の一端側への突出量、および第２領域１２３Ｂの短手方向の他端側への突出量が大きい波型の形状となっている。
また、短手方向の隣接するフィン１２３では、図６（ａ）～（ｂ）に示すように、第１領域１２３Ａ同士の短手方向の間隔が、第２領域１２３Ｂ同士の短手方向の間隔と比べて狭くなっている。
また、短手方向の隣接するフィン１２３では、図６（ａ）～（ｂ）に示すように、第１領域１２３Ａ同士の短手方向の間隔が、第２領域１２３Ｂ同士の短手方向の間隔と比べて狭くなっている。
【0022】
そして、ヒートシンク１０全体では、短手方向の中央部から短手方向の両端に向かうほど、フィン１２の短手方向への突出量が大きくなるとともに、フィン１２の曲率が大きくなっている。
付言すると、複数のフィン１２２では、短手方向の一端側に位置するフィン１２２ほど、第１領域１２２Ａと第２領域１２２Ｂとの短手方向への突出量および曲率が大きくなっている。同様に、複数のフィン１２３では、短手方向の他端側に位置するフィン１２３ほど、第１領域１２３Ａと第２領域１２３Ｂとの短手方向への突出量および曲率が大きくなっている。
付言すると、複数のフィン１２２では、短手方向の一端側に位置するフィン１２２ほど、第１領域１２２Ａと第２領域１２２Ｂとの短手方向への突出量および曲率が大きくなっている。同様に、複数のフィン１２３では、短手方向の他端側に位置するフィン１２３ほど、第１領域１２３Ａと第２領域１２３Ｂとの短手方向への突出量および曲率が大きくなっている。
【0023】
また、図６（ａ）～（ｂ）に示すように、ヒートシンク１０の基部１１は、間隙１１３のうち溶接部４０が形成された領域の短手方向の幅が、間隙１１３のうち溶接部４０が形成されていない領域と比べて小さくなっている。詳細については後述するが、これは、レーザ光の照射によって溶接部４０を形成する際に、基部１１を構成する母材が収縮することに由来する。
【0024】
以上のように構成された冷却装置１は、以下のようにして得られる。
カバー２２と、複数の平板状のフィン１２´を有するヒートシンク１０とをレーザ溶接にて接合する。この際、レーザ光の照射によって複数のフィン１２´が変形することで、波型の形状のフィン１２が得られる。
半導体モジュール５とカバー２２との接合は、採用する接合方法によって、カバー２２とヒートシンク１０との接合の前に行う場合と、カバー２２とのヒートシンク１０との接合の後に行う場合とがある。例えば、半導体モジュール５とカバー２２とをろう付けやシンタリング等により接合する場合には、カバー２２とヒートシンク１０との接合の前に行うことが好ましい。一方、半導体モジュール５とカバー２２とを接着、はんだ付け、グリスによる貼り付け等により接合する場合には、カバー２２とヒートシンク１０との接合の後に行うことが好ましい。
カバー２２と、複数の平板状のフィン１２´を有するヒートシンク１０とをレーザ溶接にて接合する。この際、レーザ光の照射によって複数のフィン１２´が変形することで、波型の形状のフィン１２が得られる。
半導体モジュール５とカバー２２との接合は、採用する接合方法によって、カバー２２とヒートシンク１０との接合の前に行う場合と、カバー２２とのヒートシンク１０との接合の後に行う場合とがある。例えば、半導体モジュール５とカバー２２とをろう付けやシンタリング等により接合する場合には、カバー２２とヒートシンク１０との接合の前に行うことが好ましい。一方、半導体モジュール５とカバー２２とを接着、はんだ付け、グリスによる貼り付け等により接合する場合には、カバー２２とヒートシンク１０との接合の後に行うことが好ましい。
【0025】
そして、ヒートシンク１０が接合されたカバー２２を、半導体モジュール５が外部に位置し、ヒートシンク１０がケース２０の内部に収容されるように、ケース本体２１に被せ、ケース本体２１の開口部をカバー２２で覆う。ケース本体２１にカバー２２を被せる時には、ケース本体２１に形成された溝３２５にＯリング２３を嵌め込んでおく。
ケース本体２１にカバー２２を被せた後、カバー２２に形成された孔２２１に通したボルト２４をケース本体２１に形成された雌ネジ３２６に締め付ける。
これにより、ヒートシンク１０とケース本体２１の凹部３４との間に囲まれた空間に冷却液が流通する流通空間３５が形成される。流通空間３５では、ヒートシンク１０の隣接するフィン１２同士の間を、冷却液が流通する。なお、この例では、流通空間３５による冷却液の流通方向が、長手方向と平行になっている。流通空間３５は、Ｏリング２３にて密封される。
ケース本体２１にカバー２２を被せた後、カバー２２に形成された孔２２１に通したボルト２４をケース本体２１に形成された雌ネジ３２６に締め付ける。
これにより、ヒートシンク１０とケース本体２１の凹部３４との間に囲まれた空間に冷却液が流通する流通空間３５が形成される。流通空間３５では、ヒートシンク１０の隣接するフィン１２同士の間を、冷却液が流通する。なお、この例では、流通空間３５による冷却液の流通方向が、長手方向と平行になっている。流通空間３５は、Ｏリング２３にて密封される。
【0026】
以上説明したように、本実施形態のヒートシンク１０は、フィン１２が波型に変形している部分を有している。このような構成を有することで、冷却装置１では、ヒートシンク１０のフィン１２が平板状である場合と比べて、流通空間３５において隣接するフィン１２同士の間を流通する冷却液とフィン１２との接触面積が大きくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率が向上する。
【0027】
また、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２のうち短手方向の両端に位置するフィン１２ほど、短手方向への突出量および曲率が大きい。このような構成を有することで、冷却装置１では、短手方向の中央と比べて短手方向の両端側のほうが、冷却液とフィン１２との接触面積が大きくなり、冷却効率が高くなっている。これにより、例えば半導体モジュール５等の発熱体において熱源が短手方向の中央からずれた位置にある場合に、冷却装置１によって発熱体をより効果的に冷却することができる。
【0028】
さらにまた、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２のうち短手方向の中央に位置するフィン１２ほど、短手方向への突出量および曲率が小さい。このような構成を有することで、冷却装置１では、短手方向の中央に位置するフィン１２の短手方向への突出量および曲率が短手方向の両端と同じ場合と比べて、短手方向の中央に位置するフィン１２間を流通する冷却液の圧力損失が小さくなっている。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率がより向上する。また、冷却液がフィン１２間を流通する際に、冷却液の流れに生じる乱れを低減できる。
【0029】
次に、レーザ溶接により、ヒートシンク１０をカバー２２に接合するとともに、ヒートシンク１０のフィン１２を波型に変形させる方法について説明する。
図７は、ヒートシンク１０とカバー２２とのレーザ溶接を説明するための図である。
図８は、ヒートシンク１０とカバー２２（図５等参照）とをレーザ溶接する際のレーザ光Ｌの照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンク１０をフィン１２´側から見た図である。図９は、レーザ光Ｌを照射した後のヒートシンク１０およびカバー２２の状態の一例を示す図であって、図８におけるIX-IX部の断面図である。
図７は、ヒートシンク１０とカバー２２とのレーザ溶接を説明するための図である。
図８は、ヒートシンク１０とカバー２２（図５等参照）とをレーザ溶接する際のレーザ光Ｌの照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンク１０をフィン１２´側から見た図である。図９は、レーザ光Ｌを照射した後のヒートシンク１０およびカバー２２の状態の一例を示す図であって、図８におけるIX-IX部の断面図である。
【0030】
図７に示すように、平板状のフィン１２´を有するヒートシンク１０を、基部１１の裏面１１２が接触するように、カバー２２の上に重ね合わせる。そして、ヒートシンク１０の複数のフィン１２´側から、基部１１の表面１１１において複数の平板状のフィン１２´間に形成された間隙１１３に対して、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５７からレーザ光Ｌを照射する。そして、複数のフィン１２´間に形成された間隙１１３に沿ってレーザヘッド１５７を移動させることで、レーザ光Ｌを照射する。なお、レーザ装置１５０のレーザ源は特に限定されない。ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、半導体レーザであることを例示することができる。
【0031】
本実施形態では、ヒートシンク１０のフィン１２を波型に変形させる観点から、ヒートシンク１０の間隙１１３に対して、長手方向の複数箇所に分割してレーザ光Ｌを照射する。
この例では、図８に示すように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３に対して、長手方向に間隔をあけながら、長手方向の複数箇所（この例では３箇所）に分割してレーザ光Ｌを照射する。付言すると、この例では、それぞれの間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置にレーザ光Ｌを照射する。
レーザ光Ｌを長手方向の複数箇所に分割して照射する方法としては、例えばレーザヘッド１５７を長手方向に移動させながら、レーザ光Ｌの照射と消灯とを繰り返すことが挙げられる。また、レーザ光Ｌを長手方向の複数箇所に分割して照射する他の方法としては、ヒートシンク１０上にレーザ光Ｌの進行を遮断する遮断板等を重ねて、ヒートシンク１０の間隙１１３にレーザ光Ｌが照射される箇所と照射されない箇所とを設けることが挙げられる。
この例では、図８に示すように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３に対して、長手方向に間隔をあけながら、長手方向の複数箇所（この例では３箇所）に分割してレーザ光Ｌを照射する。付言すると、この例では、それぞれの間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置にレーザ光Ｌを照射する。
レーザ光Ｌを長手方向の複数箇所に分割して照射する方法としては、例えばレーザヘッド１５７を長手方向に移動させながら、レーザ光Ｌの照射と消灯とを繰り返すことが挙げられる。また、レーザ光Ｌを長手方向の複数箇所に分割して照射する他の方法としては、ヒートシンク１０上にレーザ光Ｌの進行を遮断する遮断板等を重ねて、ヒートシンク１０の間隙１１３にレーザ光Ｌが照射される箇所と照射されない箇所とを設けることが挙げられる。
【0032】
ヒートシンク１０の基部１１に対してレーザ光Ｌが照射されると、レーザ光Ｌのエネルギーが熱に変換されることによって、ヒートシンク１０の基部１１およびカバー２２の母材自体が溶融し、その後、急速に冷却される。この急速加熱・急速冷却により溶接部４０に組織変化が生じ、溶接部４０は溶けて固まった溶融部４１と、溶融熱により組織変化の生じた熱影響部４２とにより構成される。熱影響部４２は、基部１１の熱影響部４２ｈと、カバー２２の熱影響部４２ｃとにより構成される。
【0033】
半導体モジュール５が接合されるカバー２２の外面２２３に凹凸が生じることを抑制する観点から、溶融部４１がカバー２２を貫通しないようにレーザ光Ｌを照射することが好ましい。溶融部４１がカバー２２を貫通しないようにレーザ溶接するためには、レーザ光Ｌの単位時間当たりのエネルギー密度を調整すれば良い。単位時間当たりのエネルギー密度が大きくなるのに応じて、より深い溶融部４１が形成されるため、溶融部４１がカバー２２を貫通する大きさよりも小さくなるように、レーザ光Ｌの単位時間当たりのエネルギー密度を小さくする。また、レーザ光Ｌの単位時間当たりのエネルギー密度を小さくするには、レーザヘッド１５７の移動速度を大きくするか、または、レーザ出力を小さくすれば良い。
【0034】
ここで、ヒートシンク１０では、基部１１に対してレーザ光Ｌが照射され溶接部４０が形成されると、溶接部４０が形成された部位では、ヒートシンク１０の基部１１を構成する母材が冷却されて凝固する際に収縮する。この例では、図９に示すように、溶接部４０が形成された部位において、基部１１が、ヒートシンク１０における短手方向の中心に向けて、短手方向に収縮する。
一方、基部１１のうち溶接部４０が形成されていない部位は、収縮しない。
一方、基部１１のうち溶接部４０が形成されていない部位は、収縮しない。
【0035】
そして、溶接部４０が形成された部位において基部１１が短手方向に収縮すると、平板状のフィン１２´のうち溶接部４０に隣接する部分が、収縮した基部１１に引っ張られるように、溶接部４０に近づく方向に変形する。
具体的には、複数のフィン１２´のうちヒートシンク１０における短手方向の一端側に位置するフィン１２´は、図８に示すように、溶接部４０に隣接する部分が、短手方向の他端側に突出するように変形する。一方、これらのフィン１２´のうち、溶接部４０に隣接していない部分は、変形しない。これにより、図５に示したように、溶接部４０に隣接し短手方向の他端側に突出する第１領域１２２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２２Ｂとが、長手方向に交互に並んだ波型のフィン１２２が得られる。
具体的には、複数のフィン１２´のうちヒートシンク１０における短手方向の一端側に位置するフィン１２´は、図８に示すように、溶接部４０に隣接する部分が、短手方向の他端側に突出するように変形する。一方、これらのフィン１２´のうち、溶接部４０に隣接していない部分は、変形しない。これにより、図５に示したように、溶接部４０に隣接し短手方向の他端側に突出する第１領域１２２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２２Ｂとが、長手方向に交互に並んだ波型のフィン１２２が得られる。
【0036】
また、複数のフィン１２´のうちヒートシンク１０における短手方向の他端側に位置するフィン１２´は、図８に示すように、溶接部４０に隣接する部分が、短手方向の一端側に突出するように変形する。一方、これらのフィン１２´のうち、溶接部４０に隣接していない部分は、変形しない。これにより、図５に示したように、溶接部４０に隣接し短手方向の一端側に突出する第１領域１２３Ａと、短手方向の他端側に突出する第２領域１２３Ｂとが、長手方向に交互に並んだ波型のフィン１２３が得られる。
なお、複数のフィン１２´のうちヒートシンク１０における短手方向の中央に位置するフィン１２´（図５におけるフィン１２１）は、溶接部４０において基部１１が収縮した場合であっても、ほとんど変形しない。
なお、複数のフィン１２´のうちヒートシンク１０における短手方向の中央に位置するフィン１２´（図５におけるフィン１２１）は、溶接部４０において基部１１が収縮した場合であっても、ほとんど変形しない。
【0037】
ここで、本実施形態では、複数の間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置に溶接部４０を形成している。また、上述したように、それぞれの間隙１１３に形成された溶接部４０において、基部１１は、ヒートシンク１０における短手方向の中心に向けて収縮する。
これにより、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２´のうち、短手方向の両端側に位置するフィン１２´ほど、溶接部４０を形成することによる短手方向への変形量が大きくなる。
この結果、短手方向の中央部と比べて短手方向の両端側において、フィン１２の短手方向への突出量が大きいとともに、フィン１２の曲率が大きい本実施形態のヒートシンク１０が得られる。
これにより、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２´のうち、短手方向の両端側に位置するフィン１２´ほど、溶接部４０を形成することによる短手方向への変形量が大きくなる。
この結果、短手方向の中央部と比べて短手方向の両端側において、フィン１２の短手方向への突出量が大きいとともに、フィン１２の曲率が大きい本実施形態のヒートシンク１０が得られる。
【0038】
ここで、波型のフィンを有するヒートシンクは、例えば、切削加工、押出成形、鍛造、プレス加工等によっても製造することができる。しかしながら、このような方法で波型のフィンを有するヒートシンクを製造すると、平板状のフィンを有するヒートシンクを製造する場合と比べて、製造工程が複雑になったり製造に要するコストが高価になったりする傾向がある。また、これらの方法により得られた波型のフィンを有するヒートシンクをレーザ溶接によりカバー２２に接合しようとすると、レーザ光を波型に蛇行させて照射する必要があり、ヒートシンクとカバー２２との接合精度が低下するおそれがある。
【0039】
これに対し、本実施形態では、ヒートシンク１０の間隙１１３に対して、長手方向の複数箇所に分割してレーザ光Ｌを照射することで、ヒートシンク１０をカバー２２に接合するとともに、ヒートシンク１０のフィン１２を波型に変形させることができる。これにより、例えば、切削加工、押出成形、鍛造、プレス加工等によって波型のフィンを有するヒートシンクを得る場合と比べて、簡易な方法で、冷却効率の高い波型のフィン１２を有するヒートシンク１０を得ることができる。また、冷却装置１の製造工程を変更することなく、波型のフィン１２を有するヒートシンク１０を備えた冷却装置１を得ることができる。
【0040】
＜第２の実施形態＞
続いて、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態が適用されるヒートシンク１０およびカバー２２を、フィン１２の先端側から見た図である。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
第１の実施形態では、上述したように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置にレーザ光Ｌを照射し、長手方向の同じ位置に溶接部４０を形成している。これに対し、第２の実施形態では、ヒートシンク１０において短手方向に隣接する間隙１１３に対して、長手方向にずれた位置にレーザ光Ｌを照射し、長手方向にずれた位置に溶接部４０を形成している点で、第１の実施形態とは異なっている。
続いて、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態が適用されるヒートシンク１０およびカバー２２を、フィン１２の先端側から見た図である。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
第１の実施形態では、上述したように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置にレーザ光Ｌを照射し、長手方向の同じ位置に溶接部４０を形成している。これに対し、第２の実施形態では、ヒートシンク１０において短手方向に隣接する間隙１１３に対して、長手方向にずれた位置にレーザ光Ｌを照射し、長手方向にずれた位置に溶接部４０を形成している点で、第１の実施形態とは異なっている。
【0041】
ヒートシンク１０およびカバー２２には、それぞれの間隙１１３に沿って延びるとともに長手方向に複数箇所に分割された溶接部４０が形成されている。
本実施形態では、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３のうち短手方向の一端側（図１０における上側）から奇数段目の間隙１１３に対して、長手方向における第１の位置に、複数（この例では３個）の第１溶接部４０Ｃが、長手方向に間隔をあけて形成されている。また、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３のうち短手方向の一端側から偶数段目の間隙１１３に対して、第１溶接部４０Ｃ同士の間隔に対応する長手方向における第２の位置に、複数（この例では３個）の第２溶接部４０Ｄが、長手方向に間隔をあけて形成されている。付言すると、第１溶接部４０Ｃと第２溶接部４０Ｄとは、長手方向にずれた位置に形成されている。
本実施形態では、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３のうち短手方向の一端側（図１０における上側）から奇数段目の間隙１１３に対して、長手方向における第１の位置に、複数（この例では３個）の第１溶接部４０Ｃが、長手方向に間隔をあけて形成されている。また、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３のうち短手方向の一端側から偶数段目の間隙１１３に対して、第１溶接部４０Ｃ同士の間隔に対応する長手方向における第２の位置に、複数（この例では３個）の第２溶接部４０Ｄが、長手方向に間隔をあけて形成されている。付言すると、第１溶接部４０Ｃと第２溶接部４０Ｄとは、長手方向にずれた位置に形成されている。
【0042】
本実施形態のヒートシンク１０においても、第１の実施形態と同様に、溶接部４０（第１溶接部４０Ｃ、第２溶接部４０Ｄ）が形成された部位において基部１１が短手方向に収縮することで、複数のフィン１２が波型に変形している。本実施形態のヒートシンク１０では、フィン１２は、溶接部４０（第１溶接部４０Ｃ、第２溶接部４０Ｄ）に隣接する部分が、溶接部４０に向けて短手方向に突出し、波型に変形している。
【0043】
具体的には、複数のフィン１２のうち短手方向の一端側から奇数段目のフィン１２４は、第１溶接部４０Ｃに向けて短手方向の他端側に突出する領域と、第２溶接部４０Ｄに向けて短手方向の一端側に突出する領域とが、長手方向に順に並んでいる。
また、複数のフィン１２のうち短手方向の一端側から偶数段目のフィン１２５は、第１溶接部４０Ｃに向けて短手方向の一端側に突出する領域と、第２溶接部４０Ｄに向けて短手方向の他端側に突出する領域とが、長手方向に順に並んでいる。
また、複数のフィン１２のうち短手方向の一端側から偶数段目のフィン１２５は、第１溶接部４０Ｃに向けて短手方向の一端側に突出する領域と、第２溶接部４０Ｄに向けて短手方向の他端側に突出する領域とが、長手方向に順に並んでいる。
【0044】
そして、本実施形態のヒートシンク１０では、短手方向に隣接するフィン１２の波型の位相が互い違いになっている。言い換えると、本実施形態のヒートシンク１０では、短手方向に隣接する一方のフィン１２のうち短手方向の一端側に突出する領域と、他方のフィン１２のうち短手方向の他端側に突出する領域とが、間隙１１３を挟んで短手方向に対向している。同様に、本実施形態のヒートシンク１０では、短手方向に隣接する一方のフィン１２のうち短手方向の他端側に突出する領域と、他方のフィン１２のうち短手方向の一端側に突出する領域とが、間隙１１３を挟んで短手方向に対向している。
【0045】
このように、第２の実施形態のヒートシンク１０では、第１の実施形態と同様に、フィン１２が波型に変形している部分を有している。このような構成を有することで、冷却装置１では、ヒートシンク１０のフィン１２が平板状である場合と比べて、流通空間３５において隣接するフィン１２同士の間を流通する冷却液とフィン１２との接触面積が大きくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率が向上する。
【0046】
また、本実施形態のヒートシンク１０では、短手方向に隣接するフィン１２の波型の位相が互い違いであることで、短手方向の一端側から他端側に亘って、フィン１２同士の間を流通する冷却液による冷却効率が一定となりやすい。これにより、冷却装置１により冷却される半導体モジュール５に温度むらが生じることが抑制される。
【0047】
さらに、本実施形態のヒートシンク１０では、上述したように、短手方向に隣接する間隙１１３に対して、長手方向にずれた位置にレーザ光Ｌを照射し、長手方向にずれた位置に溶接部４０を形成している。これにより、例えば第１の実施形態のように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３に対して、長手方向の同じ位置に溶接部４０を形成する場合と比べて、溶接部４０を形成するためにレーザ光を照射する距離が短くなる。この結果、本実施形態では、ヒートシンク１０とカバー２２とを接合するためのレーザ光の照射に要する時間を短くすることができる。
【0048】
＜第３の実施形態＞
続いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ヒートシンク１０のフィン１２の形状、およびヒートシンク１０とカバー２２とに形成される溶接部４０の位置が、第１の実施形態および第２の実施形態とは異なっている。
図１１および図１２は、第３の実施形態が適用されるヒートシンク１０およびカバー２２を、フィンの先端側から見た図である。なお、図１２では、フィン１２のうち基部１１との境界のみを実線で示し、フィン１２の他の部分については破線で示している。
図１３（ａ）～（ｂ）は、ヒートシンク１０およびカバー２２を、長手方向に垂直な面で切断した断面図である。図１３（ａ）は、図１１におけるXIIIＡ－XIIIＡ部の断面図であり、図１３（ｂ）は、図１１におけるXIIIＢ－XIIIＢ部の断面図である。
続いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ヒートシンク１０のフィン１２の形状、およびヒートシンク１０とカバー２２とに形成される溶接部４０の位置が、第１の実施形態および第２の実施形態とは異なっている。
図１１および図１２は、第３の実施形態が適用されるヒートシンク１０およびカバー２２を、フィンの先端側から見た図である。なお、図１２では、フィン１２のうち基部１１との境界のみを実線で示し、フィン１２の他の部分については破線で示している。
図１３（ａ）～（ｂ）は、ヒートシンク１０およびカバー２２を、長手方向に垂直な面で切断した断面図である。図１３（ａ）は、図１１におけるXIIIＡ－XIIIＡ部の断面図であり、図１３（ｂ）は、図１１におけるXIIIＢ－XIIIＢ部の断面図である。
【0049】
図１２に示すように、ヒートシンク１０およびカバー２２には、ヒートシンク１０の基部１１におけるそれぞれの間隙１１３に沿って延びるとともに長手方向に複数箇所に分割されている溶接部４０を有している。本実施形態では、ヒートシンク１０およびカバー２２に形成される溶接部４０は、それぞれの間隙１１３において、短手方向の一端側（図１２の上側）において長手方向に沿って延びる複数の第１溶接部４０Ａと、短手方向の他端側（図１２の下側）において長手方向に沿って延びる複数の第２溶接部４０Ｂとに分割されている。それぞれの間隙１１３において、複数の第１溶接部４０Ａと第２溶接部４０Ｂとは、長手方向に交互に並んで設けられている。
【0050】
また、それぞれのフィン１２は、図１３（ａ）～（ｂ）に示すように、基部１１の板面に垂直な方向に対して傾斜している部分を有する。付言すると、それぞれのフィン１２は、間隙１１３に形成された溶接部４０に隣接する部分が、溶接部４０側に向けて傾斜している。より具体的には、図１３（ａ）に示すように、それぞれのフィン１２は、間隙１１３に形成された第１溶接部４０Ａに隣接する部分が、第１溶接部４０Ａ側に向けて、短手方向の他端側に傾斜している。また、図１３（ｂ）に示すように、それぞれのフィン１２は、間隙１１３に形成された第２溶接部４０Ｂに隣接する部分が、第２溶接部４０Ｂ側に向けて、短手方向の一端側に傾斜している。
なお、図示は省略するが、それぞれのフィン１２は、長手方向に隣接する第１溶接部４０Ａと第２溶接部４０Ｂとの境界であって、間隙１１３に溶接部４０が形成されていない領域に対向する部分では、基部１１の板面に垂直な方向に対して傾斜していない。言い換えると、それぞれのフィン１２は、第１溶接部４０Ａと第２溶接部４０Ｂとの境界に対向する部分では、基部１１の板面に垂直な方向に延びている。
なお、図示は省略するが、それぞれのフィン１２は、長手方向に隣接する第１溶接部４０Ａと第２溶接部４０Ｂとの境界であって、間隙１１３に溶接部４０が形成されていない領域に対向する部分では、基部１１の板面に垂直な方向に対して傾斜していない。言い換えると、それぞれのフィン１２は、第１溶接部４０Ａと第２溶接部４０Ｂとの境界に対向する部分では、基部１１の板面に垂直な方向に延びている。
【0051】
そして、それぞれのフィン１２は、第１溶接部４０Ａに向けて短手方向の他端側に傾斜している部分、および第２溶接部４０Ｂに向けて短手方向の一端側に傾斜している部分が、長手方向に順に並んでいる。付言すると、それぞれのフィン１２は、基部１１の板面に垂直な方向に対する傾斜角度が、長手方向の一端から他端に亘り連続して変化している。
これにより、フィン１２全体としては、フィン１２を先端側から基部１１の板面に垂直な方向に見た場合に、短手方向の他端側に突出する第１領域１２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２Ｂとが長手方向に並んだ波型の形状となっている。
これにより、フィン１２全体としては、フィン１２を先端側から基部１１の板面に垂直な方向に見た場合に、短手方向の他端側に突出する第１領域１２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２Ｂとが長手方向に並んだ波型の形状となっている。
【0052】
また、それぞれのフィン１２は、根元側と先端側とで形状が異なっている。より具体的には、それぞれのフィン１２は、根元側では、長手方向に沿って延びる平板状である。また、それぞれのフィン１２は、根元側から先端側に向かうに従い、短手方向の一端側または他端側への突出量が大きい波型の形状となっている。付言すると、それぞれのフィン１２は、第１領域１２Ａおよび第２領域１２Ｂの曲率が、根元側から先端側に向かうに従い大きくなっている。
【0053】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、平板状のフィン１２´（図７参照）を有するヒートシンク１０をカバー２２に重ね合わせ、ヒートシンク１０の間隙１１３にレーザ光Ｌを照射することで、波型のフィン１２が形成される。
図１４は、第３の実施形態において、ヒートシンク１０とカバー２２（図１１等参照）とをレーザ溶接する際のレーザ光Ｌの照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンク１０をフィン１２´側から見た図である。
図１５は、レーザ光Ｌを照射した後のヒートシンク１０およびカバー２２の状態の一例を示す図である。
図１４は、第３の実施形態において、ヒートシンク１０とカバー２２（図１１等参照）とをレーザ溶接する際のレーザ光Ｌの照射方法の一例を示した図であって、ヒートシンク１０をフィン１２´側から見た図である。
図１５は、レーザ光Ｌを照射した後のヒートシンク１０およびカバー２２の状態の一例を示す図である。
【0054】
本実施形態では、平板状のフィン１２´を基部１１の板面に垂直な方向に対して傾斜させて波型のフィン１２を得る観点から、ヒートシンク１０の間隙１１３に対して、フィン１２´に隣接する位置に、レーザ光Ｌを長手方向の複数箇所に分割して照射する。
この例では、まず、図１４にて矢印Ａで示すように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３における短手方向の一端側に、長手方向に間隔をあけながら、長手方向の複数箇所（この例では３箇所）に分割してレーザ光Ｌを照射する。これにより、それぞれの間隙１１３に、フィン１２´に対して短手方向の他端側に隣接する位置に、長手方向に間隔をあけて並ぶ複数の第１溶接部４０Ａ（図１２参照）が形成される。
この例では、まず、図１４にて矢印Ａで示すように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３における短手方向の一端側に、長手方向に間隔をあけながら、長手方向の複数箇所（この例では３箇所）に分割してレーザ光Ｌを照射する。これにより、それぞれの間隙１１３に、フィン１２´に対して短手方向の他端側に隣接する位置に、長手方向に間隔をあけて並ぶ複数の第１溶接部４０Ａ（図１２参照）が形成される。
【0055】
続いて、図１４にて矢印Ｂで示すように、ヒートシンク１０のそれぞれの間隙１１３における短手方向の他端側において、第１溶接部４０Ａが形成された箇所の間に位置する複数箇所（この例では３箇所）に分割して、レーザ光Ｌを照射する。これにより、それぞれの間隙１１３に、フィン１２´に対して短手方向の一端側に隣接する位置に、長手方向に間隔をあけて並ぶ複数の第２溶接部４０Ｂ（図１２参照）が形成される。
【0056】
ここで、上述したように、ヒートシンク１０では、基部１１に溶接部４０（第１溶接部４０Ａ、第２溶接部４０Ｂ）が形成されると、溶接部４０において、基部１１が収縮する。
そして、溶接部４０において基部１１が収縮すると、平板状のフィン１２´のうち溶接部４０に隣接する部分が、収縮した基部１１に引っ張られるように変形する。これにより、図１５に示すように、フィン１２´のうち溶接部４０に隣接する部分が、溶接部４０側に向けて短手方向に傾斜する。
そして、溶接部４０において基部１１が収縮すると、平板状のフィン１２´のうち溶接部４０に隣接する部分が、収縮した基部１１に引っ張られるように変形する。これにより、図１５に示すように、フィン１２´のうち溶接部４０に隣接する部分が、溶接部４０側に向けて短手方向に傾斜する。
【0057】
より具体的には、間隙１１３に対してレーザ光Ｌが照射されると、第１溶接部４０Ａおよび第２溶接部４０Ｂにおいて、基部１１が収縮する。そして、第１溶接部４０Ａにおいて基部１１が収縮すると、フィン１２´のうち第１溶接部４０Ａに隣接する部分が、上述した図１３（ａ）に示したフィン１２のように、第１溶接部４０Ａ側に向けて短手方向の他端側に傾斜する。同様に、第２溶接部４０Ｂにおいて基部１１が収縮すると、フィン１２´のうち第２溶接部４０Ｂに隣接する部分が、上述した図１３（ｂ）に示したフィン１２のように、第２溶接部４０Ｂ側に向けて短手方向の一端側に傾斜する。
これにより、短手方向の他端側に突出する第１領域１２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２Ｂとが長手方向に交互に並んだ波型のフィン１２が得られる。
これにより、短手方向の他端側に突出する第１領域１２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２Ｂとが長手方向に交互に並んだ波型のフィン１２が得られる。
【0058】
このように、第３の実施形態のヒートシンク１０では、第１の実施形態と同様に、フィン１２が波型に変形している部分を有している。このような構成を有することで、冷却装置１では、ヒートシンク１０のフィン１２が平板状である場合と比べて、流通空間３５において隣接するフィン１２同士の間を流通する冷却液とフィン１２との接触面積が大きくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率が向上する。
【0059】
また、本実施形態のヒートシンク１０では、フィン１２の根元側と先端側とで波型の形状が異なっている。具体的には、本実施形態のヒートシンク１０では、フィン１２の先端側ほど、短手方向への突出量および曲率が大きい。冷却装置１では、このような構成を有することで、フィン１２の先端側の形状が根元側と等しい場合と比べて、流通空間３５において隣接するフィン１２同士の間を流通する冷却液とフィン１２との接触面積がより大きくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率がより向上する。
【0060】
さらに、本実施形態のヒートシンク１０では、フィン１２の根元側ほど、短手方向への突出量および曲率が小さい。冷却装置１では、このような構成を有することで、フィン１２の根元側の形状が先端側と等しい場合と比べて、フィン１２の根元側の近傍を流通する冷却液の圧力損失が小さくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率がより向上する。また、冷却液がフィン１２間を流通する際に、冷却液の流れに生じる乱れを低減できる。
【0061】
さらにまた、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２の波型の位相が揃っている。言い換えると、本実施形態のヒートシンク１０では、複数のフィン１２において、短手方向の他端側に突出する第１領域１２Ａと、短手方向の一端側に突出する第２領域１２Ｂとの長手方向の位置が、互いに等しくなっている。このような構成を有することで、複数のフィン１２の波型の位相がずれている場合と比べて、フィン１２間を流通する冷却液の圧力損失が小さくなる。これにより、冷却装置１による半導体モジュール５の冷却効率がより向上する。また、冷却液がフィン１２間を流通する際に、冷却液の流れに生じる乱れを低減できる。
【0062】
以上説明したように、レーザ溶接方法は、平板状の基部（例えば基部１１）と、基部の表面（例えば表面１１１）から突出し、表面における第１の方向（例えば長手方向）に延びる間隙（例えば間隙１１３）を挟んで並ぶ平板状の複数のフィン（例えばフィン１２´）とを有するフィン部材（例えばヒートシンク１０）を、平板状の保持部材（例えばカバー２２）に重ね、基部の間隙に対して、第１の方向の複数個所に分割してレーザ光を照射することで、フィン部材と保持部材とを接合するとともに、複数のフィンの少なくとも一部を波型に変形させる。
これにより、簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
これにより、簡易な方法で、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
【0063】
また、冷却器（例えばケース２０）は、平板状の基部（例えば基部１１）と、基部の表面（例えば表面１１１）から突出し、表面における第１の方向（例えば長手方向）に延びる間隙（例えば間隙１１３）を挟んで並ぶ複数のフィン（例えばフィン１２）とを有するフィン部材（例えばヒートシンク１０）と、フィン部材を保持する平板状の保持部材（例えばカバー２２）とを備え、フィン部材は、基部の間隙に対して第１の方向の複数個所に分割してレーザ光が照射されることで、保持部材に接合されているとともに、複数のフィンの少なくとも一部が波型に変形している。
これにより、複数のフィンが波型に変形していない場合と比べて、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
これにより、複数のフィンが波型に変形していない場合と比べて、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
【0064】
さらに、冷却器（例えばケース２０）は、平板状の保持部材（例えばカバー２２）と、平板状の基部（例えば基部１１）と、基部の表面（例えば表面１１１）から突出し、表面における第１の方向（例えば長手方向）に延びる間隙（例えば間隙１１３）を挟んで並ぶ複数のフィン（例えばフィン１２）とを有し、基部の間隙に対して第１の方向の複数個所に分割してレーザ光が照射されることで保持部材に接合されているフィン部材（例えばヒートシンク１０）とを備え、フィン部材は、フィンの少なくとも一部が、第１の方向の複数個所において基部に垂直な方向に対して傾斜している。
これにより、フィンが基部に垂直な方向に対して傾斜していない場合と比べて、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
これにより、フィンが基部に垂直な方向に対して傾斜していない場合と比べて、フィンによる冷却効率を向上させることができる。
【0065】
ここで、上述した第１の実施形態～第３の実施形態では、ヒートシンク１０において、複数の間隙１１３の全てに対して長手方向の複数箇所に分割された溶接部４０を形成することで、短手方向の一端側から他端側に亘って複数のフィン１２を波型に変形させたが、これに限られない。例えば、冷却装置１により冷却する半導体モジュール５等の発熱体の形状や発熱体における熱源の位置等に応じて、複数のフィン１２のうち一部のフィン１２のみを波型に変形させてもよい。例えば、複数のフィン１２のうち短手方向の中央に位置するフィン１２のみを波型に変形させる場合には、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３のうち、短手方向の中央に位置する間隙１１３にのみ、長手方向の複数箇所に分割された溶接部４０を形成すればよい。
【0066】
また、上述した第１の実施形態～第３の実施形態では、ヒートシンク１０において、それぞれのフィン１２を、長手方向の一端から他端の全域に亘って波型に変形させたが、これに限られない。例えば、フィン１２のうち、冷却装置１により冷却する半導体モジュール５等の発熱体が配置される位置のみを、波型に変形させてもよい。例えば、上述した第１の実施形態～第３の実施形態のように、冷却装置１における長手方向の中央に半導体モジュール５が配置される場合、フィン１２における長手方向の中央部のみを波型に変形させてもよい。この場合、ヒートシンク１０の複数の間隙１１３に対し、長手方向の中央部のみに溶接部４０を形成すればよい。
【符号の説明】
【0067】
１…冷却装置、１０…ヒートシンク、１１…基部、１２…フィン、１２Ａ…第１領域、１２Ｂ…第２領域、２２…カバー、４０…溶接部、４０Ａ…第１溶接部、４０Ｂ…第２溶接部、４１…溶融部、４２…熱影響部、１１１…表面、１１２…裏面、１１３…間隙
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
