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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】P2024043758
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】冷却装置、冷却装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20240326BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 Z
H05K7/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022148925
(22)【出願日】2022-09-20
(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】植松 大地
(72)【発明者】
【氏名】田村 忍
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA02
5E322AA11
5E322AB01
5E322AB03
5E322AB11
5E322DA04
5E322EA10
5E322FA01
5E322FA04
5F136BA04
5F136BA14
5F136BB04
5F136BC03
5F136CB06
5F136DA27
5F136FA02
5F136FA03
5F136GA04
5F136GA11
(57)【要約】
【課題】フィンとともに流路を形成するケースの変形を抑制することができる冷却装置等を提供する。
【解決手段】冷却装置２は、平板状の平板状部１１１と平板状部１１１から板面に交差する方向に突出した複数のフィン１１２とを有するヒートシンク１１と、複数のフィン１１２を収容するとともに複数のフィン１１２とともに流路を形成するケース１２と、を備え、ケース１２は、ヒートシンク１１が設けられた側と反対側からレーザ光が照射されることによりヒートシンクに接合されている。
【選択図】図３
【解決手段】冷却装置２は、平板状の平板状部１１１と平板状部１１１から板面に交差する方向に突出した複数のフィン１１２とを有するヒートシンク１１と、複数のフィン１１２を収容するとともに複数のフィン１１２とともに流路を形成するケース１２と、を備え、ケース１２は、ヒートシンク１１が設けられた側と反対側からレーザ光が照射されることによりヒートシンクに接合されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状の平板状部と当該平板状部から板面に交差する方向に突出した複数のフィンとを有するヒートシンクと、
前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースと、
を備え、
前記ケースは、前記ヒートシンクが設けられた側と反対側からレーザ光が照射されることにより当該ヒートシンクに接合されている、
冷却装置。
前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースと、
を備え、
前記ケースは、前記ヒートシンクが設けられた側と反対側からレーザ光が照射されることにより当該ヒートシンクに接合されている、
冷却装置。
【請求項2】
前記ヒートシンクは、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を有し、
前記ケースは、前記大形部と対向する部位に対して、前記レーザ光が照射されることにより前記ヒートシンクに接合されている、
請求項１に記載の冷却装置。
前記ケースは、前記大形部と対向する部位に対して、前記レーザ光が照射されることにより前記ヒートシンクに接合されている、
請求項１に記載の冷却装置。
【請求項3】
前記大形部は、前記複数のフィンの内の２つのフィンの先端部が互いに近づくことで形成されている、
請求項２に記載の冷却装置。
請求項２に記載の冷却装置。
【請求項4】
前記大形部は、前記少なくとも１つのフィンにおける先端部が前記平板状部側の部位よりも大きくなるように成形された部位である、
請求項２に記載の冷却装置。
請求項２に記載の冷却装置。
【請求項5】
前記大形部は、前記複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部を接続する部位である、
請求項２に記載の冷却装置。
請求項２に記載の冷却装置。
【請求項6】
前記少なくとも１つのフィンは、前記平板状部側の部位及び前記先端部が、前記他のフィンよりも大きく成形されている、
請求項２に記載の冷却装置。
請求項２に記載の冷却装置。
【請求項7】
平板状の平板状部と当該平板状部から板面に交差する方向に突出した複数のフィンとを有するヒートシンクを製造する工程と、
前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースを、当該複数のフィンの上に載せる工程と、
前記ケースに対して、前記ヒートシンクとは反対側からレーザ光を照射することで当該ケースと当該ヒートシンクとを接合する工程と、
を有する冷却装置の製造方法。
前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースを、当該複数のフィンの上に載せる工程と、
前記ケースに対して、前記ヒートシンクとは反対側からレーザ光を照射することで当該ケースと当該ヒートシンクとを接合する工程と、
を有する冷却装置の製造方法。
【請求項8】
前記製造する工程は、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を製造する工程を有し、
前記接合する工程は、前記大形部と対向する部位に前記レーザ光を照射する工程である、
請求項７に記載の冷却装置の製造方法。
前記接合する工程は、前記大形部と対向する部位に前記レーザ光を照射する工程である、
請求項７に記載の冷却装置の製造方法。
【請求項9】
前記大形部を製造する工程は、複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部同士を近づけるように変形させて当該大形部を形成する工程である、
請求項８に記載の冷却装置の製造方法。
請求項８に記載の冷却装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却装置及び冷却装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１に記載された、半導体を冷却する流路形成体は、上ケースと、下ケースとを有する。上ケースは、上方のフィンベースに接合され、下ケースは、下方のフィンベースに接合される。ケースは、平面視で矩形枠状のベース部と、ベース部と一体形成されたカバー部とを有する。ケースのカバー部とフィンベースのフィンとの間の隙間は、水等の冷媒が流通する冷却用流路を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０８８１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ケースとフィンとの間の隙間から構成される流路を冷媒が流通することに起因して内圧が大きくなったとしてもケースが変形し難い方が望ましい。ケース内の圧力の上昇及び下降によりケースが繰り返し変形することで、ケースが塑性変形してしまい、フィンの先端とケースとの間に空間が生まれるおそれがあるからである。そして、フィンの先端とケースとの間に空間が生まれると、その空間を冷媒が流れていくことで冷却性能が低下するおそれがある。
本発明は、フィンとともに流路を形成するケースの変形を抑制することができる冷却装置等を提供することを目的とする。
本発明は、フィンとともに流路を形成するケースの変形を抑制することができる冷却装置等を提供す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、平板状の平板状部と当該平板状部から板面に交差する方向に突出した複数のフィンとを有するヒートシンクと、前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースと、を備え、前記ケースは、前記ヒートシンクが設けられた側と反対側からレーザ光が照射されることにより当該ヒートシンクに接合されている、冷却装置である。
ここで、前記ヒートシンクは、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を有し、前記ケースは、前記大形部と対向する部位に対して、前記レーザ光が照射されることにより前記ヒートシンクに接合されていても良い。
また、前記大形部は、前記複数のフィンの内の２つのフィンの先端部が互いに近づくことで形成されていても良い。
あるいは、前記大形部は、前記少なくとも１つのフィンにおける先端部が前記平板状部側の部位よりも大きくなるように成形された部位であっても良い。
あるいは、前記大形部は、前記複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部を接続する部位であっても良い。
あるいは、前記少なくとも１つのフィンは、前記平板状部側の部位及び前記先端部が、前記他のフィンよりも大きく成形されていても良い。
また、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の平板状部と当該平板状部から板面に交差する方向に突出した複数のフィンとを有するヒートシンクを製造する工程と、前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースを、当該複数のフィンの上に載せる工程と、前記ケースに対して、前記ヒートシンクとは反対側からレーザ光を照射することで当該ケースと当該ヒートシンクとを接合する工程と、を有する冷却装置の製造方法である。
ここで、前記製造する工程は、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を製造する工程を有し、前記接合する工程は、前記大形部と対向する部位に前記レーザ光を照射する工程であっても良い。
また、前記大形部を製造する工程は、複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部同士を近づけるように変形させて当該大形部を形成する工程であっても良い。
ここで、前記ヒートシンクは、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を有し、前記ケースは、前記大形部と対向する部位に対して、前記レーザ光が照射されることにより前記ヒートシンクに接合されていても良い。
また、前記大形部は、前記複数のフィンの内の２つのフィンの先端部が互いに近づくことで形成されていても良い。
あるいは、前記大形部は、前記少なくとも１つのフィンにおける先端部が前記平板状部側の部位よりも大きくなるように成形された部位であっても良い。
あるいは、前記大形部は、前記複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部を接続する部位であっても良い。
あるいは、前記少なくとも１つのフィンは、前記平板状部側の部位及び前記先端部が、前記他のフィンよりも大きく成形されていても良い。
また、他の観点から捉えると、本発明は、平板状の平板状部と当該平板状部から板面に交差する方向に突出した複数のフィンとを有するヒートシンクを製造する工程と、前記複数のフィンを収容するとともに当該複数のフィンとともに流路を形成するケースを、当該複数のフィンの上に載せる工程と、前記ケースに対して、前記ヒートシンクとは反対側からレーザ光を照射することで当該ケースと当該ヒートシンクとを接合する工程と、を有する冷却装置の製造方法である。
ここで、前記製造する工程は、前記複数のフィンの内の少なくとも１つのフィンの先端部に、他のフィンの先端部よりも大きく成形された大形部を製造する工程を有し、前記接合する工程は、前記大形部と対向する部位に前記レーザ光を照射する工程であっても良い。
また、前記大形部を製造する工程は、複数のフィンの内の少なくとも２つのフィンの先端部同士を近づけるように変形させて当該大形部を形成する工程であっても良い。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、フィンとともに流路を形成するケースの変形を抑制することができる冷却装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態に係る半導体装置１の外観の一例を示す図である。
【図2】第１実施形態に係る半導体装置１を構成する部品を分解した図の一例である。
【図3】第１実施形態に係る半導体装置１の断面の一例を示す図である。
【図4】ヒートシンク１１及びヒートシンク２１と、半導体モジュール１００とを接合する前の状態の一例を示す図である。
【図5】半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物と、カバー１３、カバー２３、介在部材３０を接合する方法の一例を示す図である。
【図6】半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３及び介在部材３０が一体となった物と、ケース１２を接合する方法の一例を示す図である。
【図7】ケース２２と連結部材４０とを接合する方法の一例を示す図である。
【図8】ヒートシンク１１を製造する方法の一例を示す図である。（ａ）は、大形部１１５を形成する前のヒートシンク１１の一例を示す図である。（ｂ）は、大形部１１５を形成する方法の一例を示す図である。
【図9】第２実施形態に係るヒートシンク２５０の概略構成の一例を示す図である。
【図10】第３実施形態に係るヒートシンク３５０の概略構成の一例を示す図である。
【図11】第４実施形態に係るヒートシンク４５０の概略構成の一例を示す図である。
【図12】第５実施形態に係るヒートシンク５５０の概略構成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、実施の形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の外観の一例を示す図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置１を構成する部品を分解した図の一例である。
図３は、第１実施形態に係る半導体装置１の断面の一例を示す図である。図３は、図１のIII－III部の断面図である。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の外観の一例を示す図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置１を構成する部品を分解した図の一例である。
図３は、第１実施形態に係る半導体装置１の断面の一例を示す図である。図３は、図１のIII－III部の断面図である。
【0009】
第１実施形態に係る半導体装置１は、パワー半導体素子１０１を有する半導体モジュール１００と、半導体モジュール１００を冷却する冷却装置２とを備えている。
半導体装置１は、図１に示すように、冷却装置２の後述する第１冷却器１０と第２冷却器２０との間に半導体モジュール１００を挟み込んだ状態で、例えば自動車に搭載される。以下では、第１冷却器１０と第２冷却器２０とが積層される方向を、「上下方向」と称する場合がある。また、直方体状の第１冷却器１０及び第２冷却器２０における、上下方向に直交する矩形状の長手方向を「長手方向」、矩形状の短手方向を「短手方向」と称する場合がある。
半導体装置１は、図１に示すように、冷却装置２の後述する第１冷却器１０と第２冷却器２０との間に半導体モジュール１００を挟み込んだ状態で、例えば自動車に搭載される。以下では、第１冷却器１０と第２冷却器２０とが積層される方向を、「上下方向」と称する場合がある。また、直方体状の第１冷却器１０及び第２冷却器２０における、上下方向に直交する矩形状の長手方向を「長手方向」、矩形状の短手方向を「短手方向」と称する場合がある。
【0010】
半導体モジュール１００は、カード型のパワーモジュールであり、セラミック製の絶縁基板（不図示）に実装されたパワー半導体素子１０１と、パワー半導体素子１０１の両面（上方及び下方）それぞれに設けられた平板状のヒートスプレッダ１０２とを有する。ヒートスプレッダ１０２は、銅、又は、アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム材の少なくともいずれかにて成形されている。
【0011】
冷却装置２は、内部に冷媒を流通させることが可能な冷却器である第１冷却器１０及び第２冷却器２０と、第１冷却器１０と第２冷却器２０との間に介在する介在部材３０とを備えている。また、冷却装置２は、第１冷却器１０及び第２冷却器２０に連結された連結部材４０と、連結部材４０を介して、第１冷却器１０及び第２冷却器２０を支持する支持部材５０とを備えている。
【0012】
（第１冷却器１０）
第１冷却器１０は、フィン１１２を有するヒートシンク１１と、ヒートシンク１１のフィン１１２を収容するとともに、冷媒が流通する空間を形成するケース１２と、ケース１２の開口部を覆うカバー１３とを備えている。詳細については後述するが、ケース１２は、レーザ溶接にてカバー１３と接合されているとともに、ヒートシンク１１ともレーザ溶接にて接合されている。
第１冷却器１０は、フィン１１２を有するヒートシンク１１と、ヒートシンク１１のフィン１１２を収容するとともに、冷媒が流通する空間を形成するケース１２と、ケース１２の開口部を覆うカバー１３とを備えている。詳細については後述するが、ケース１２は、レーザ溶接にてカバー１３と接合されているとともに、ヒートシンク１１ともレーザ溶接にて接合されている。
【0013】
ヒートシンク１１は、平板状の平板状部１１１と、平板状部１１１から板面に交差する方向に突出した複数のフィン１１２とを有している。フィン１１２は、長手方向に延びている。
【0014】
図３に示すように、複数のフィン１１２は、形状が異なる、第１フィン１１３と第２フィン１１４とを有する。第２フィン１１４は、短手方向の中央部に２個設けられており、第１フィン１１３は、短手方向において第２フィン１１４の両側それぞれに複数（図３においては４個）設けられている。
【0015】
第１フィン１１３は、長手方向に延びる平板状であり、平板状部１１１側の部位である基端部（図３においては下端部）から先端部（図３においては上端部）の全域に亘って平板状部１１１の板面に直交する方向に突出している。複数の第１フィン１１３は、短手方向に所定の間隔にて並べられていることを例示することができる。
【0016】
第２フィン１１４は、平板状部１１１側の部位である基端部（図３においては下端部）が平板状部１１１の板面に対して傾斜する方向に突出し、先端部（図３においては上端部）が板面に対して直交する方向に突出するように屈曲している。２個の第２フィン１１４は、短手方向に直交する面に対して対称となるように設けられている。そして、２個の第２フィン１１４は、先端部が互いに近づくことで、第１フィン１１３の肉厚（短手方向における大きさ）よりも厚い肉厚の大形部１１５を形成している。２個の第２フィン１１４における先端面、言い換えれば、大形部１１５の先端面１１５ａは、第１フィン１１３の先端面１１３ａと同一平面上にあることを例示することができる。
【0017】
平板状部１１１は、フィン１１２が形成されている側の面であるフィン側面１１１ａと、フィン１１２が形成されていない側の面であり平坦な平坦面１１１ｂとを有している。複数のフィン１１２は、フィン側面１１１ａにおける中央寄りの一部の領域に形成されており、フィン側面１１１ａにおけるフィン１１２が形成されている領域の外側は平坦な面である。このフィン１１２が形成されている領域の外側の平坦な面を、以下では、外側面１１１ｃと称する場合がある。
【0018】
ヒートシンク１１は、押出成形にて成形されることを例示することができる。また、ヒートシンク１１は、銅又はアルミニウム材の少なくともいずれかにて成形されている。アルミニウム材としては、Ａ６０６３合金であることを例示することができる。
【0019】
そして、ヒートシンク１１は、平板状部１１１の平坦面１１１ｂが、半導体モジュール１００のヒートスプレッダ１０２と金属接合されることで、半導体モジュール１００と一体化されている。金属接合は、はんだ付又は銅焼結による接合であることを例示することができる。また、ヒートシンク１１は、平板状部１１１の平坦面１１１ｂが、半導体モジュール１００のヒートスプレッダ１０２と熱伝導グリスにより貼り付けられることで、半導体モジュール１００と一体化されていても良い。
【0020】
ケース１２は、凹状であり、平板状の底部１２１と、底部１２１の外周部から底部１２１と直交する方向に伸びた側部１２２と、側部１２２の先端部から底部１２１と平行な方向に外側に突出したフランジ１２３とを有している。底部１２１と側部１２２とで凹部が形成され、この凹部の周囲に、フランジ１２３が形成されている。ケース１２は、アルミニウム材を用いてプレス加工にて成形されていることを例示することができる。
【0021】
カバー１３は、平板状であり、カバー１３の外形はケース１２のフランジ１２３の外周部と略同一である。そして、カバー１３と、ケース１２のフランジ１２３とが接合されることで、ケース１２の凹部の開口部をカバー１３が塞ぐ。カバー１３とケース１２との接合方法は、レーザ溶接であることを例示することができる。
【0022】
カバー１３には、長手方向の一方の端部に円形の第１貫通孔１３１が形成され、長手方向の他方の端部に円形の第２貫通孔１３２が形成されている。また、カバー１３には、第１貫通孔１３１と第２貫通孔１３２との間に、ヒートシンク１１のフィン１１２を通す矩形状の第３貫通孔１３３がヒートシンク１１と同数（本実施形態においては３つ）形成されている。
【0023】
カバー１３は、第３貫通孔１３３にヒートシンク１１のフィン１１２が通された状態で、ヒートシンク１１の平板状部１１１におけるフィン１１２の周囲の面に接合される。カバー１３とヒートシンク１１との接合方法は、レーザ溶接であることを例示することができる。
カバー１３は、アルミニウム材を用いてプレス加工にて成形されていることを例示することができる。
カバー１３は、アルミニウム材を用いてプレス加工にて成形されていることを例示することができる。
【0024】
（第２冷却器２０）
第２冷却器２０は、第１冷却器１０のヒートシンク１１と同一のヒートシンク２１と、第１冷却器１０のケース１２に相当するケース２２と、第１冷却器１０のカバー１３と同一のカバー２３とを有する。つまり、第２冷却器２０は、後述する第１貫通孔２４１及び第２貫通孔２４２が形成されている以外、第１冷却器１０と略同一形状である。そして、第２冷却器２０は、半導体モジュール１００に対して、第１冷却器１０と対称となるように配置されている。
第２冷却器２０は、第１冷却器１０のヒートシンク１１と同一のヒートシンク２１と、第１冷却器１０のケース１２に相当するケース２２と、第１冷却器１０のカバー１３と同一のカバー２３とを有する。つまり、第２冷却器２０は、後述する第１貫通孔２４１及び第２貫通孔２４２が形成されている以外、第１冷却器１０と略同一形状である。そして、第２冷却器２０は、半導体モジュール１００に対して、第１冷却器１０と対称となるように配置されている。
【0025】
より具体的には、ヒートシンク２１は、ヒートシンク１１の平板状部１１１と同一の平板状部２１１と、ヒートシンク１１のフィン１１２と同一のフィン２１２とを有している。平板状部２１１は、平板状部１１１のフィン側面１１１ａ、平坦面１１１ｂ、外側面１１１ｃとそれぞれ同一のフィン側面２１１ａ、平坦面２１１ｂ、外側面２１１ｃを有している。また、複数のフィン２１２は、第１フィン１１３、第２フィン１１４、大形部１１５とそれぞれ同一の第１フィン２１３、第２フィン２１４、大形部２１５を有している。
【0026】
ケース２２は、ケース１２の底部１２１、側部１２２、フランジ１２３とそれぞれ同一の底部２２１、側部２２２、フランジ２２３を有している。
ケース２２は、ケース１２と異なり、底部２２１に、長手方向の一方の端部に円形の第１貫通孔２４１が形成され、長手方向の他方の端部に円形の第２貫通孔２４２が形成されている。
ケース２２は、ケース１２と異なり、底部２２１に、長手方向の一方の端部に円形の第１貫通孔２４１が形成され、長手方向の他方の端部に円形の第２貫通孔２４２が形成されている。
【0027】
カバー２３は、カバー１３に形成されている第１貫通孔１３１、第２貫通孔１３２、第３貫通孔１３３とそれぞれ同一の第１貫通孔２３１、第２貫通孔２３２、第３貫通孔２３３が形成されている。
【0028】
（介在部材３０）
介在部材３０は、円筒状の部材である。介在部材３０の内径は、カバー１３に形成された第１貫通孔１３１及び第２貫通孔１３２の径と略同一である。介在部材３０は、上部がカバー１３に接合され、下部がカバー２３に接合される。接合方法は、レーザ溶接であることを例示することができる。
介在部材３０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
介在部材３０は、円筒状の部材である。介在部材３０の内径は、カバー１３に形成された第１貫通孔１３１及び第２貫通孔１３２の径と略同一である。介在部材３０は、上部がカバー１３に接合され、下部がカバー２３に接合される。接合方法は、レーザ溶接であることを例示することができる。
介在部材３０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
【0029】
（連結部材４０）
連結部材４０は、ケース１２の長手方向が短軸方向、ケース１２の短手方向が長軸方向となる楕円柱状の部材である。連結部材４０の中央部には、円形の第１貫通孔４１が形成されている。第１貫通孔４１は、第２冷却器２０のケース２２の第１貫通孔２４１及び第２貫通孔２４２の形状と同じ形状である。また、連結部材４０には、第１貫通孔４１の周囲に端面から凹んだ凹部４５（図７参照）が形成されている。また、連結部材４０には、第１貫通孔４１における長軸方向の両外側に第２貫通孔４２が形成されている。
連結部材４０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
連結部材４０は、ケース１２の長手方向が短軸方向、ケース１２の短手方向が長軸方向となる楕円柱状の部材である。連結部材４０の中央部には、円形の第１貫通孔４１が形成されている。第１貫通孔４１は、第２冷却器２０のケース２２の第１貫通孔２４１及び第２貫通孔２４２の形状と同じ形状である。また、連結部材４０には、第１貫通孔４１の周囲に端面から凹んだ凹部４５（図７参照）が形成されている。また、連結部材４０には、第１貫通孔４１における長軸方向の両外側に第２貫通孔４２が形成されている。
連結部材４０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
【0030】
（支持部材５０）
支持部材５０には、長手方向の一方の端部に上面から凹んだ第１空間５１と、長手方向の他方の端部に上面から凹んだ第２空間５２とが形成されている。第１空間５１における上面側の開口部５１ａは、連結部材４０の第１貫通孔４１と同じ形状である。第２空間５２における上面側の開口部５２ａは、連結部材４０の第１貫通孔４１と同じ形状である。支持部材５０における開口部５１ａの周囲には、Ｏリング５５が嵌め込まれる溝５１ｂが形成されている。支持部材５０における開口部５２ａの周囲には、Ｏリング５６が嵌め込まれる溝５２ｂが形成されている。また、支持部材５０には、溝５１ｂにおける長軸方向の両外側に雌ネジ５１ｃが形成されている。また、支持部材５０には、溝５２ｂにおける長軸方向の両外側に雌ネジ５２ｃが形成されている。
支持部材５０には、長手方向の一方の端部に上面から凹んだ第１空間５１と、長手方向の他方の端部に上面から凹んだ第２空間５２とが形成されている。第１空間５１における上面側の開口部５１ａは、連結部材４０の第１貫通孔４１と同じ形状である。第２空間５２における上面側の開口部５２ａは、連結部材４０の第１貫通孔４１と同じ形状である。支持部材５０における開口部５１ａの周囲には、Ｏリング５５が嵌め込まれる溝５１ｂが形成されている。支持部材５０における開口部５２ａの周囲には、Ｏリング５６が嵌め込まれる溝５２ｂが形成されている。また、支持部材５０には、溝５１ｂにおける長軸方向の両外側に雌ネジ５１ｃが形成されている。また、支持部材５０には、溝５２ｂにおける長軸方向の両外側に雌ネジ５２ｃが形成されている。
【0031】
支持部材５０には、第１空間５１と外部とを、上下方向に直交する方向（図１及び図２においては短手方向）に連通する連通孔が形成されており、当該連通孔に第１ジョイント５３が嵌め込まれている。また、支持部材５０には、第２空間５２と外部とを、上下方向に直交する方向に連通する連通孔が形成されており、当該連通孔に第２ジョイント５４が嵌め込まれている。
支持部材５０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
支持部材５０の材質はアルミニウム材であることを例示することができる。
【0032】
（半導体装置１の製造方法）
以上のように構成された半導体装置１は、以下のようにして製造される。
図４は、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１と、半導体モジュール１００とを接合する前の状態の一例を示す図である。
先ず、ヒートシンク１１の平板状部１１１の平坦面１１１ｂと、半導体モジュール１００のパワー半導体素子１０１（図３参照）の両側に設けられたヒートスプレッダ１０２の内の一方のヒートスプレッダ１０２とを金属接合する。金属接合は、はんだ付又は銅焼結による接合である。銅焼結にて接合する場合には、ヒートシンク１１の平板状部１１１と半導体モジュール１００の一方のヒートスプレッダ１０２とを、銅ペーストの塗膜を介して積層した後に、塗膜を焼結することで、ヒートシンク１１と一方のヒートスプレッダ１０２とを互いに接続する銅焼結体を形成すると良い。なお、ヒートシンク１１の平板状部１１１の平坦面１１１ｂと、半導体モジュール１００のヒートスプレッダ１０２とを、熱伝導グリスにて貼り付けることで接合しても良い。
また、他方のヒートスプレッダ１０２とヒートシンク２１の平板状部２１１の平坦面２１１ｂとを、一方のヒートスプレッダ１０２とヒートシンク１１の平板状部１１１とを接合するのと同様な手法で接合する。
以上のように構成された半導体装置１は、以下のようにして製造される。
図４は、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１と、半導体モジュール１００とを接合する前の状態の一例を示す図である。
先ず、ヒートシンク１１の平板状部１１１の平坦面１１１ｂと、半導体モジュール１００のパワー半導体素子１０１（図３参照）の両側に設けられたヒートスプレッダ１０２の内の一方のヒートスプレッダ１０２とを金属接合する。金属接合は、はんだ付又は銅焼結による接合である。銅焼結にて接合する場合には、ヒートシンク１１の平板状部１１１と半導体モジュール１００の一方のヒートスプレッダ１０２とを、銅ペーストの塗膜を介して積層した後に、塗膜を焼結することで、ヒートシンク１１と一方のヒートスプレッダ１０２とを互いに接続する銅焼結体を形成すると良い。なお、ヒートシンク１１の平板状部１１１の平坦面１１１ｂと、半導体モジュール１００のヒートスプレッダ１０２とを、熱伝導グリスにて貼り付けることで接合しても良い。
また、他方のヒートスプレッダ１０２とヒートシンク２１の平板状部２１１の平坦面２１１ｂとを、一方のヒートスプレッダ１０２とヒートシンク１１の平板状部１１１とを接合するのと同様な手法で接合する。
【0033】
図５は、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物と、カバー１３、カバー２３、介在部材３０を接合する方法の一例を示す図である。
半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物を複数（本実施形態においては３個）並べた後に、カバー１３を、ヒートシンク１１の上に載せる。その際、カバー１３の第３貫通孔１３３にヒートシンク１１のフィン１１２を通し、カバー１３を、ヒートシンク１１の平板状部１１１の外側面１１１ｃ（図３参照）の上に載せる。そして、カバー１３とヒートシンク１１とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、カバー１３とヒートシンク１１との重ね合わせ部位におけるカバー１３に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射し、レーザヘッド１５１を、複数のフィン１１２の周囲の外側面１１１ｃの形状に沿って移動させることで、第３貫通孔１３３の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。レーザ溶接による接合を、半導体モジュール１００の数分繰り返す。
半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物を複数（本実施形態においては３個）並べた後に、カバー１３を、ヒートシンク１１の上に載せる。その際、カバー１３の第３貫通孔１３３にヒートシンク１１のフィン１１２を通し、カバー１３を、ヒートシンク１１の平板状部１１１の外側面１１１ｃ（図３参照）の上に載せる。そして、カバー１３とヒートシンク１１とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、カバー１３とヒートシンク１１との重ね合わせ部位におけるカバー１３に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射し、レーザヘッド１５１を、複数のフィン１１２の周囲の外側面１１１ｃの形状に沿って移動させることで、第３貫通孔１３３の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。レーザ溶接による接合を、半導体モジュール１００の数分繰り返す。
【0034】
また、カバー１３と、長手方向の一方の端部に設けられた介在部材３０とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、カバー１３と介在部材３０との重ね合わせ部位におけるカバー１３に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射し、レーザヘッド１５１を、第１貫通孔１３１の周囲の形状に沿って移動させることで、第１貫通孔１３１の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。
【0035】
同様に、カバー１３と、長手方向の他方の端部に設けられた介在部材３０とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、レーザヘッド１５１を、カバー１３と介在部材３０との重ね合わせ部位における第２貫通孔１３２の周囲の形状に沿って移動させることで、第２貫通孔１３２の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。
【0036】
同様に、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物のヒートシンク２１とカバー２３とをレーザ溶接にて接合する。その際、カバー２３の第３貫通孔２３３（図３参照）にヒートシンク２１のフィン２１２（図３参照）を通し、カバー２３を、ヒートシンク２１の平板状部２１１（図３参照）の外側面２１１ｃ（図３参照）の上に載せる。そして、カバー２３に対してレーザ光Ｌを照射する。カバー２３とヒートシンク２１とをレーザ溶接にて接合する方法は、上述した、カバー１３とヒートシンク１１とをレーザ溶接にて接合する方法と同一であるので詳細な説明は省略する。
【0037】
また、カバー２３と、長手方向の両端部それぞれに設けられた介在部材３０とをレーザ溶接にて接合する。カバー２３と介在部材３０とをレーザ溶接にて接合する方法は、上述した、カバー１３と介在部材３０とをレーザ溶接にて接合する方法と同一であるので詳細な説明は省略する。
【0038】
なお、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１及びヒートシンク２１が一体となった物に対して、カバー１３及びカバー２３を接合する順番は特に限定されない。また、介在部材３０に対して、カバー１３及びカバー２３を接合する順番は特に限定されない。
【0039】
図６は、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３及び介在部材３０が一体となった物と、ケース１２を接合する方法の一例を示す図である。
半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３及び介在部材３０が一体となった物に対して、ケース１２を接合する。
先ず、カバー１３と、ケース１２のフランジ１２３とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接にて接合する場合には、カバー１３の上にケース１２を載せた状態で、カバー１３とケース１２との重ね合わせ部位におけるケース１２に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザヘッド１５１を、ケース１２のフランジ１２３の形状に沿って移動させてレーザ光Ｌを連続的に照射すると良い。
半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３及び介在部材３０が一体となった物に対して、ケース１２を接合する。
先ず、カバー１３と、ケース１２のフランジ１２３とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接にて接合する場合には、カバー１３の上にケース１２を載せた状態で、カバー１３とケース１２との重ね合わせ部位におけるケース１２に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザヘッド１５１を、ケース１２のフランジ１２３の形状に沿って移動させてレーザ光Ｌを連続的に照射すると良い。
【0040】
また、ケース１２とヒートシンク１１とを、レーザ溶接にて接合する。ケース１２をカバー１３に接合した状態においては、ケース１２の底部１２１が、大形部１１５の先端面１１５ａ、及び、第１フィン１１３（図３参照）の先端面１１３ａ（図３参照）の上に載せられた状態となる。この状態で、ケース１２における大形部１１５と対向する部位に向けて、ヒートシンク１１とは反対側からレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク１１とを接合する。そして、レーザヘッド１５１を、ヒートシンク１１の大形部１１５の形状に沿って、つまり、長手方向に移動させてレーザ光Ｌを連続的に照射する。これにより、ケース１２とヒートシンク１１の大形部１１５とを溶接する溶接部１４が形成され、ケース１２とヒートシンク１１とが接合される。
【0041】
同様に、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３及び介在部材３０等が一体となった物に対して、ケース２２を接合する。ケース２２とカバー２３とをレーザ溶接にて接合する方法、及び、ケース２２とヒートシンク２１とをレーザ溶接にて接合する方法は、それぞれ、上述した、ケース１２とカバー１３とをレーザ溶接にて接合する方法、及び、ケース１２とヒートシンク１１とをレーザ溶接にて接合する方法と同一であるので詳細な説明は省略する。
【0042】
図７は、ケース２２と連結部材４０とを接合する方法の一例を示す図である。
その後、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、及び、ケース２２が一体となった物に対して、連結部材４０を接合する。例えば、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、及び、ケース２２が一体となった物におけるケース２２と、長手方向の一方の端部に設けられた連結部材４０とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、連結部材４０の第１貫通孔４１とケース２２の底部２２１の第１貫通孔２４１とが対向するように、ケース２２の底部２２１の上に連結部材４０を載せた状態で、連結部材４０と底部２２１との重ね合わせ部位における連結部材４０の凹部４５に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザヘッド１５１を、第１貫通孔４１の周囲の凹部４５の形状に沿って移動させることで、第１貫通孔４１の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。
その後、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、及び、ケース２２が一体となった物に対して、連結部材４０を接合する。例えば、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、及び、ケース２２が一体となった物におけるケース２２と、長手方向の一方の端部に設けられた連結部材４０とをレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接する際には、連結部材４０の第１貫通孔４１とケース２２の底部２２１の第１貫通孔２４１とが対向するように、ケース２２の底部２２１の上に連結部材４０を載せた状態で、連結部材４０と底部２２１との重ね合わせ部位における連結部材４０の凹部４５に向けて、レーザ装置１５０のレーザヘッド１５１からレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザヘッド１５１を、第１貫通孔４１の周囲の凹部４５の形状に沿って移動させることで、第１貫通孔４１の周囲にレーザ光Ｌを連続的に照射する。
【0043】
同様に、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、及び、ケース２２が一体となった物におけるケース２２と、長手方向の他方の端部に設けられた連結部材４０とをレーザ溶接にて接合する。この接合方法は、上述した、ケース２２と長手方向の一方の端部に設けられた連結部材４０とを接合する方法と同一であるので詳細な説明は省略する。
【0044】
そして、半導体モジュール１００、ヒートシンク１１、ヒートシンク２１、カバー１３、カバー２３、介在部材３０、ケース１２、ケース２２、及び、連結部材４０が一体となった物を、ボルトにて支持部材５０に締め付けることで半導体装置１を完成させる。
【0045】
以上、説明したように、半導体装置１の製造方法は、平板状の平板状部１１１と平板状部１１１から板面に交差する方向に突出した複数のフィン１１２とを有するヒートシンク１１を製造する工程と、複数のフィン１１２を収容するとともに複数のフィン１１２とともに流路を形成するケース１２を、複数のフィン１１２の上に載せる工程と、を有する。さらに、半導体装置１の製造方法は、ケース１２に対して、ヒートシンク１１とは反対側からレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク１１とを接合する工程を有する。
【0046】
（ヒートシンク１１の製造方法）
次に、ヒートシンク１１を製造する方法について説明する。
図８は、ヒートシンク１１を製造する方法の一例を示す図である。図８（ａ）は、大形部１１５を形成する前のヒートシンク１１の一例を示す図である。図８（ｂ）は、大形部１１５を形成する方法の一例を示す図である。以下、大形部１１５を形成する前のヒートシンク１１を、ベース部材１１０と称する場合がある。
次に、ヒートシンク１１を製造する方法について説明する。
図８は、ヒートシンク１１を製造する方法の一例を示す図である。図８（ａ）は、大形部１１５を形成する前のヒートシンク１１の一例を示す図である。図８（ｂ）は、大形部１１５を形成する方法の一例を示す図である。以下、大形部１１５を形成する前のヒートシンク１１を、ベース部材１１０と称する場合がある。
【0047】
図８（ａ）に示すように、先ず、押出成形にてベース部材１１０を成形する。ベース部材１１０は、複数の第１フィン１１３と、短手方向の中央部に、長手方向に延びる平板状であり、かつ、平板状部１１１から板面に直交する方向に突出するとともに突出方向の大きさが第１フィン１１３よりも大きい２個の突出部１１６を有する。
【0048】
ベース部材１１０を製造した後、ベース部材１１０に対して、図８（ｂ）に示すような型１０００を用いてプレス加工を施すことにより、２個の突出部１１６における平板状部１１１側の部位である基端部（図８においては下端部）を屈曲させて先端部（図８においては上端部）同士を互いに近づけることで、第２フィン１１４及び大形部１１５を形成する。その際、大形部１１５の先端面１１５ａが、第１フィン１１３の先端面１１３ａと同一平面上となるように形成することを例示することができる。なお、長手方向においては、大形部１１５は、長手方向の全域に設けられていても良いし、長手方向の一部に設けられていても良い。
【0049】
以上、説明したように、半導体装置１の製造方法のヒートシンク１１を製造する工程は、複数のフィン１１２の内の少なくとも１つのフィン（例えば第２フィン１１４）の先端部に、他のフィン（例えば第１フィン１１３）の先端部よりも大きく成形された大形部１１５を製造する工程を有する。そして、半導体装置１の製造方法のケース１２とヒートシンク１１とを接合する工程は、ケース１２における大形部１１５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射する工程である。これにより、例えばケース１２における第１フィン１１３の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク１１とを接合するのと比べて、大形部１１５の先端部は第１フィン１１３の先端部よりも大きいので確度高く大形部１１５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。つまり、ケース１２における第１フィン１１３の先端部と対向する部位を狙ってレーザ光Ｌを照射したとしても、ケース１２における第１フィン１１３の先端部と接触していない部位に対してレーザ光Ｌが照射されるおそれがある。これに対して、大形部１１５の先端面１１５ａの面積は第１フィン１１３の先端面１１３ａの面積よりも大きいため、ケース１２における大形部１１５と対向する部位を狙ってレーザ光Ｌを照射すると、ケース１２における大形部１１５と接触している部位に対してレーザ光Ｌが照射され易い。その結果、ケース１２とヒートシンク１１との間に溶接部１４を形成することができ、ケース１２とヒートシンク１１とを確度高く接合することができる。なお、大形部１１５の先端面１１５ａの面積は、第１フィン１１３の先端面１１３ａの面積の２倍であることを例示することができる。ただし、ケース１２における大形部１１５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができるのであれば、流路面積を大きくして冷却性能を向上させる観点からは２倍未満であっても良く、例えば１．５倍であっても良い。
【0050】
そして、上述した大形部１１５を製造する工程は、複数のフィン１１２の内の２個の第２フィン１１４の先端部同士を近づけるように変形させて大形部１１５を形成する工程である。言い換えれば、ベース部材１１０の２個の突出部１１６の先端部同士を近づけるように変形させて大形部１１５を形成する工程である。これにより、ヒートシンク１１のベースとなる部材（例えばベース部材１１０）を押出成形に成形した後に、プレス加工を施すことにより大形部１１５を有するヒートシンク１１を製造することができる。なお、大形部１１５を、複数のフィン１１２の内の３つ以上の第２フィン１１４の先端部同士を近づけるように変形させて形成しても良い。
【0051】
（半導体装置１の作用）
以上のように構成された半導体装置１においては、支持部材５０の第１ジョイント５３から第１空間５１内に流入した冷媒が、開口部５１ａ、及び、第２冷却器２０のケース２２における長手方向の一方の端部に形成された第１貫通孔２４１を通って、第２冷却器２０の内部に流入する。そして、第２冷却器２０の内部に流入した冷媒は、ヒートシンク２１の複数のフィン２１２間や、フィン２１２とケース２２の側部２２２との間を通って長手方向に進み、ケース２２における長手方向の他方の端部に形成された第２貫通孔２４２を通って、第２冷却器２０外に流出する。
以上のように構成された半導体装置１においては、支持部材５０の第１ジョイント５３から第１空間５１内に流入した冷媒が、開口部５１ａ、及び、第２冷却器２０のケース２２における長手方向の一方の端部に形成された第１貫通孔２４１を通って、第２冷却器２０の内部に流入する。そして、第２冷却器２０の内部に流入した冷媒は、ヒートシンク２１の複数のフィン２１２間や、フィン２１２とケース２２の側部２２２との間を通って長手方向に進み、ケース２２における長手方向の他方の端部に形成された第２貫通孔２４２を通って、第２冷却器２０外に流出する。
【0052】
第１貫通孔２４１を通って、第２冷却器２０の内部に流入した冷媒の一部は、カバー２３の第１貫通孔２３１を通って、第２冷却器２０外に流出し、介在部材３０の内部、第１冷却器１０のカバー１３の第１貫通孔１３１を通って、第１冷却器１０の内部に流入する。そして、第１冷却器１０の内部に流入した冷媒は、ヒートシンク１１の複数のフィン１１２間や、フィン１１２とケース１２の側部１２２との間を通って長手方向に進み、カバー１３における長手方向の他方の端部に形成された第２貫通孔１３２を通って、第１冷却器１０外に流出する。
【0053】
第１冷却器１０外に流出した冷媒は、介在部材３０の内部、及び、第２冷却器２０のカバー２３の第２貫通孔２３２を通って、第２冷却器２０の内部に流入し、ケース２２における長手方向の他方の端部に形成された第２貫通孔２４２を通って、第２冷却器２０外に流出する。
第２冷却器２０外に流出した冷媒は、支持部材５０に形成された開口部５２ａを介して、第２空間５２内に入り、第２ジョイント５４から流出する。
第２冷却器２０外に流出した冷媒は、支持部材５０に形成された開口部５２ａを介して、第２空間５２内に入り、第２ジョイント５４から流出する。
【0054】
このようにして、冷媒が、第１冷却器１０の内部、第２冷却器２０の内部を流通する間に、第１冷却器１０と第２冷却器２０との間に配置された半導体モジュール１００が冷却される。
【0055】
そして、冷却装置２は、平板状の平板状部１１１と平板状部１１１から板面に交差する方向に突出した複数のフィン１１２とを有するヒートシンク１１と、複数のフィン１１２を収容するとともに複数のフィン１１２とともに流路を形成するケース１２と、を備える。そして、ケース１２は、ヒートシンク１１が設けられた側と反対側からレーザ光Ｌが照射されることによりヒートシンク１１に接合されている。
【0056】
このように、ケース１２がヒートシンク１１に接合されているので、例えばケース１２がヒートシンク１１と接合されていない構成と比べて、ケース１２内の流路を冷媒が流れることに起因してケース１２内の圧力が高くなったとしてもケース１２の変形を抑制することができる。それゆえ、ケース１２内の圧力が上昇及び下降してもケース１２が繰り返し変形することを抑制でき、ケース１２が塑性変形することを抑制できる。
【0057】
また、冷却装置２においては、複数のフィン１１２の内の少なくとも１つのフィン（例えば第２フィン１１４）は、先端部に、他のフィン（例えば第１フィン１１３）の先端部よりも大きく成形された大形部１１５を有し、ケース１２は、大形部１１５と対向する部位に対して、レーザ光Ｌが照射されることによりヒートシンク１１に接合されている。これにより、例えばケース１２における第１フィン１１３の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク１１とを接合するのと比べて、大形部１１５の先端部は大きいので確度高く大形部１１５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。その結果、ケース１２とヒートシンク１１とを確度高く接合することができる。また、フィン１１２の先端部とケース１２とを接合しているので、フィン１１２の先端部とケース１２との間に生じる空間を抑制でき、その空間を冷媒が流れていくことで冷却性能が低下することを抑制することができる。
【0058】
また、冷却装置２においては、複数のフィン１１２の内の２個のフィン（例えば第２フィン１１４）の先端部が互いに近づくことで大形部１１５を形成している。これにより、ヒートシンク１１のベースとなる部材（例えばベース部材１１０）を押出成形に成形した後に、プレス加工を施すことにより大形部１１５を有するヒートシンク１１を製造することができる。
【0059】
＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係るヒートシンク２５０の概略構成の一例を示す図である。
第２実施形態に係るヒートシンク２５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン２６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第２実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
図９は、第２実施形態に係るヒートシンク２５０の概略構成の一例を示す図である。
第２実施形態に係るヒートシンク２５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン２６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第２実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0060】
複数のフィン２６０は、形状が異なる、第１フィン２６１、第２フィン２６２及び第３フィン２６３を有する。第３フィン２６３は、短手方向の中央部に１つ設けられており、第２フィン２６２は、短手方向において第３フィン２６３の両側それぞれに１つ設けられている。第１フィン２６１は、短手方向において第２フィン２６２の両側それぞれに複数（図３においては３個）設けられている。
第１フィン２６１は、第１実施形態に係る第１フィン１１３と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
第１フィン２６１は、第１実施形態に係る第１フィン１１３と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【0061】
第３フィン２６３は、平板状部１１１側の部位である基端部（図９においては下端部）の肉厚と先端部（図９においては上端部）の肉厚とが異なる。第３フィン２６３の基端部の肉厚は第１フィン２６１の肉厚と同様である。第３フィン２６３の先端部は、基端部側から先端にかけて徐々に大きくなっている。つまり、第３フィン２６３は、先端部に、第１フィン２６１、第２フィン２６２及び第３フィン２６３の基端部の肉厚よりも厚い肉厚の大形部２６５を有している。第３フィン２６３における平板状部１１１からの突出量は第１フィン２６１の突出量と同様であり、大形部２６５の先端面２６５ａは、第１フィン２６１の先端面２６１ａと同一平面上にあることを例示することができる。
【0062】
第２フィン２６２は、第１フィン２６１と同様に長手方向に延びる平板状であるが、平板状部１１１からの突出量が第１フィン２６１の突出量よりも小さい。第２フィン２６２の突出量が小さいのは、第３フィン２６３の大形部２６５との隙間を、押出成形にて成形できる大きさとするためである。
【0063】
以上のように構成されたヒートシンク２５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１とは異なり、プレス加工を施すことなく、押出成形にて成形することが可能である。
また、ヒートシンク２５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク２５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク２５０の大形部２６５の先端面２６５ａ、及び、第１フィン２６１の先端面２６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部２６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク２５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
また、ヒートシンク２５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク２５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク２５０の大形部２６５の先端面２６５ａ、及び、第１フィン２６１の先端面２６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部２６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク２５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
【0064】
以上、説明したように、ヒートシンク２５０の複数のフィン２６０の内の第３フィン２６３は、平板状部１１１側の部位よりも先端部が大きくなるように成形されていることで大形部２６５を形成している。そして、ケース１２とヒートシンク２５０とを接合する際には、ケース１２における大形部２６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射する。これにより、例えばケース１２における第１フィン２６１の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク２５０とを接合するのと比べて、大形部２６５は第１フィン２６１の先端部よりも大きいので確度高く大形部２６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。その結果、ケース１２とヒートシンク２５０とを確度高く接合することができる。
【0065】
＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態に係るヒートシンク３５０の概略構成の一例を示す図である。
第３実施形態に係るヒートシンク３５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン３６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第３実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
図１０は、第３実施形態に係るヒートシンク３５０の概略構成の一例を示す図である。
第３実施形態に係るヒートシンク３５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン３６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第３実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0066】
複数のフィン３６０は、形状が異なる、第１フィン３６１と第２フィン３６２とを有する。第２フィン３６２は、短手方向の中央部に複数（図１０においては３個）設けられており、第１フィン３６１は、短手方向において第２フィン３６２の両側それぞれに複数（図３においては３個）設けられている。
【0067】
第１フィン３６１は、第１実施形態に係る第１フィン１１３と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
第２フィン３６２は、第１フィン３６１に対して、平板状部１１１からの突出量が第１フィン３６１の突出量よりも小さい点が異なる。
第２フィン３６２は、第１フィン３６１に対して、平板状部１１１からの突出量が第１フィン３６１の突出量よりも小さい点が異なる。
【0068】
そして、ヒートシンク３５０は、第２フィン３６２の先端部を接続するように平板状部１１１の板面に平行な大形部３６５を有する。大形部３６５におけるケース１２側の面３６５ａは、第１フィン３６１の先端面３６１ａと同一平面上にあることを例示することができる。
【0069】
以上のように構成されたヒートシンク３５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１とは異なり、プレス加工を施すことなく、押出成形にて成形することが可能である。
また、ヒートシンク３５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク３５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク３５０の大形部３６５の面３６５ａ、及び、第１フィン３６１の先端面３６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部３６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク３５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
また、ヒートシンク３５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク３５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク３５０の大形部３６５の面３６５ａ、及び、第１フィン３６１の先端面３６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部３６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク３５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
【0070】
以上、説明したように、ヒートシンク３５０においては、複数のフィン３６０の内の第２フィン３６２の先端部を接続するように大形部３６５が形成されている。そして、ケース１２とヒートシンク３５０とを接合する際には、ケース１２における大形部３６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射する。これにより、例えばケース１２における第１フィン３６１の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク３５０とを接合するのと比べて、大形部３６５は第１フィン３６１の先端部よりも大きいので確度高く大形部３６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。その結果、ケース１２とヒートシンク３５０とを確度高く接合することができる。
【0071】
なお、ヒートシンク３５０においては、ケース１２における大形部３６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができるように大形部３６５の大きさを大きくするとともに、プレス加工を施すことなくヒートシンク３５０を押出成形にて成形できるようにするために、３つの第２フィン３６２の先端部を接続するように大形部３６５を形成している。ただし、大形部３６５にて接続する第２フィン３６２の数は３つに限定されない。ケース１２における大形部３６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができるのであれば、流路面積を大きくして冷却性能を向上させる観点からは２個であることが望ましい。
【0072】
＜第４実施形態＞
図１１は、第４実施形態に係るヒートシンク４５０の概略構成の一例を示す図である。
第４実施形態に係るヒートシンク４５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン４６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第４実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
図１１は、第４実施形態に係るヒートシンク４５０の概略構成の一例を示す図である。
第４実施形態に係るヒートシンク４５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン４６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第４実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0073】
複数のフィン４６０は、形状が異なる、第１フィン４６１と第２フィン４６２とを有する。第２フィン４６２は、短手方向の中央部に１つ設けられており、第１フィン４６１は、短手方向において第２フィン４６２の両側それぞれに複数（図１１においては４個）設けられている。
【0074】
第１フィン４６１は、第１実施形態に係る第１フィン１１３と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
第２フィン４６２は、第１フィン４６１に対して、肉厚が第１フィン４６１の肉厚よりも厚い点が異なる。これにより、第２フィン４６２は、先端部に、第１フィン４６１の先端部よりも大きく成形された大形部４６５を有する。そして、大形部４６５におけるケース１２側の先端面４６５ａは、第１フィン４６１の先端面４６１ａと同一平面上にあることを例示することができる。
第２フィン４６２は、第１フィン４６１に対して、肉厚が第１フィン４６１の肉厚よりも厚い点が異なる。これにより、第２フィン４６２は、先端部に、第１フィン４６１の先端部よりも大きく成形された大形部４６５を有する。そして、大形部４６５におけるケース１２側の先端面４６５ａは、第１フィン４６１の先端面４６１ａと同一平面上にあることを例示することができる。
【0075】
以上のように構成されたヒートシンク４５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１とは異なり、プレス加工を施すことなく、押出成形にて成形することが可能である。
また、ヒートシンク４５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク４５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク４５０の大形部４６５の先端面４６５ａ、及び、第１フィン４６１の先端面４６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部４６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク４５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
また、ヒートシンク４５０を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３、ケース１２と接合する方法と同様な方法とすることが可能である。例えば、ケース１２とヒートシンク４５０とをレーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク４５０の大形部４６５の先端面４６５ａ、及び、第１フィン４６１の先端面４６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部４６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク４５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射すれば良い。
【0076】
以上、説明したように、ヒートシンク４５０においては、複数のフィン４６０の内の第２フィン４６２の先端部が大形部４６５を構成する。そして、ケース１２とヒートシンク４５０とを接合する際には、ケース１２における大形部４６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射する。これにより、例えばケース１２における第１フィン４６１の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク４５０とを接合するのと比べて、大形部４６５は第１フィン４６１の先端部よりも大きいので確度高く大形部４６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。その結果、ケース１２とヒートシンク４５０とを確度高く接合することができる。
【0077】
なお、ヒートシンク４５０においては、ケース１２における大形部４６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができるように大形部４６５の大きさを大きくするとともに、プレス加工を施すことなくヒートシンク４５０を押出成形にて成形できるようにするために、第２フィン４６２の肉厚を、第１フィン４６１の肉厚よりも大きくしている。例えば、第２フィン４６２の肉厚は、第１フィン４６１の肉厚の２倍であることを例示することができる。ただし、ケース１２における大形部４６５と対向する部位にレーザ光Ｌを確度高く照射することができるのであれば、流路面積を大きくして冷却性能を向上させる観点からは２倍未満であっても良く、例えば１．５倍であっても良い。
【0078】
＜第５実施形態＞
図１２は、第５実施形態に係るヒートシンク５５０の概略構成の一例を示す図である。図１２は、ヒートシンク５５０を上方向から見た図の一例を示す図である。
第５実施形態に係るヒートシンク５５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン５６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第５実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
図１２は、第５実施形態に係るヒートシンク５５０の概略構成の一例を示す図である。図１２は、ヒートシンク５５０を上方向から見た図の一例を示す図である。
第５実施形態に係るヒートシンク５５０は、第１実施形態に係るヒートシンク１１に対して、複数のフィン１１２に相当する複数のフィン５６０の形状が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第５実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0079】
複数のフィン５６０は、形状が異なる、第１フィン５６１と第２フィン５６２とを有する。第１フィン５６１及び第２フィン５６２は、第１実施形態に係るフィン１１２とは異なり、平板状部１１１からの突出方向が柱方向となる柱状であることを例示することができる。そして、第１フィン５６１及び第２フィン５６２を、突出方向に直交する面にて切断した断面の形状は、円、楕円、及び、正方形、長方形、ひし形等の四角形であることを例示することができる。そして、第１フィン５６１と第２フィン５６２とは、断面における面積（断面積）が異なり、第２フィン５６２の断面積は、第１フィン５６１の断面積よりも大きい。これにより、第２フィン５６２は、先端部に、第１フィン５６１の先端部よりも大きく成形された大形部５６５を有する。そして、大形部５６５におけるケース１２側の先端面５６５ａは、第１フィン５６１の先端面５６１ａと同一平面上にあることを例示することができる。
【0080】
フィン５６０は、長手方向及び短手方向にそれぞれ複数設けられている。図１２に示した例においては、フィン５６０が長手方向に１０個、短手方向に５個並べられている。長手方向の一方の端部（図１２においては左側の端部）から奇数番目の列におけるフィン５６０の短手方向の中心位置と偶数番目の列におけるフィン５６０の短手方向の中心位置とが異なるように設けられている。
【0081】
そして、図１２に示した例においては、第２フィン５６２は、長手方向の一方の端部（図１２においては左側の端部）から３番目の列に３個、長手方向の他方の端部（図１２においては右側の端部）から３番目の列に３個設けられているとともに、第２フィン５６２と第２フィン５６２との間には第１フィン５６１が設けられている。第２フィン５６２以外は第１フィン５６１である。
【0082】
以上のように構成されたヒートシンク５５０は、プレス加工又は鍛造加工にて成形されていることを例示することができる。
また、ヒートシンク５５０を、半導体モジュール１００、カバー１３と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３と接合する方法と同様な方法であることを例示することができる。
また、ヒートシンク５５０を、半導体モジュール１００、カバー１３と接合する方法は、第１実施形態に係るヒートシンク１１を、半導体モジュール１００、カバー１３と接合する方法と同様な方法であることを例示することができる。
【0083】
ヒートシンク５５０とケース１２とはレーザ溶接にて接合する。レーザ溶接にて接合する際には、ケース１２の底部１２１を、ヒートシンク５５０の大形部５６５の先端面５６５ａ、及び、第１フィン５６１の先端面５６１ａの上に載せた状態で、ケース１２における大形部５６５と対向する部位に向けて、ヒートシンク５５０とは反対側からレーザ光Ｌを照射する。つまり、複数の第２フィン５６２が設けられた部位において、第２フィン５６２とケース１２とがスポット的に接合されている。
【0084】
以上、説明したように、ヒートシンク５５０においては、複数のフィン５６０の内の第２フィン５６２の先端部が大形部５６５を構成する。そして、ケース１２とヒートシンク５５０とを接合する際には、ケース１２における大形部５６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射する。これにより、例えばケース１２における第１フィン５６１の先端部と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することでケース１２とヒートシンク５５０とを接合するのと比べて、大形部５６５は第１フィン５６１の先端部よりも大きいので確度高く大形部５６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができる。その結果、ケース１２とヒートシンク５５０とを確度高く接合することができる。
【0085】
なお、ヒートシンク５５０においては、ケース１２における大形部５６５と対向する部位にレーザ光Ｌを照射することができるように、第２フィン５６２を第１フィン５６１よりも大きくし、第２フィン５６２の先端面５６５ａを第１フィン５６１の先端面５６１ａよりも大きくしている。例えば、先端面５６５ａの面積は、先端面５６１ａの面積の２倍であることを例示することができる。ただし、ケース１２における大形部５６５と対向する部位にレーザ光Ｌを確度高く照射することができるのであれば、流路面積を大きくして冷却性能を向上させる観点からは２倍未満であっても良く、例えば１．５倍であっても良い。
【符号の説明】
【0086】
１…半導体装置、２…冷却装置、１０…第１冷却器、１１，２１，２５０，３５０，４５０，５５０…ヒートシンク、１２，２２…ケース、１３，２３…カバー、２０…第２冷却器、３０…介在部材、４０…連結部材、５０…支持部材、１００…半導体モジュール、１１１…平板状部、１１２，２６０，３６０，４６０，５６０…フィン、１１３，２６１，３６１，４６１，５６１…第１フィン、１１４，２６２，３６２，４６２，５６２…第２フィン、１１５，２６５，３６５，４６５，５６５…大形部、１５０…レーザ装置、１５１…レーザヘッド、２６３…第３フィン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
