JP2001284505A

JP2001284505A - ヒートシンク及びその製造方法

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Publication number: JP2001284505A
Application number: JP2000098394A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshie; 隆吉江
Original assignee: Sanko Co Ltd
Current assignee: Sanko Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】精度良く、歩留まり良く製造でき、製造コス
トを低減できること。【解決手段】電子部品等の発熱源に接触する側として
平板から成形され、該発熱源から熱を吸収する吸熱板１
２と、表層側として平板から成形され、プレス加工によ
って切り込まれ且つ立ち上げられて熱を放出するフィン
部３２が設けられると共に、透孔３４が設けられた放熱
板３０と、吸熱板１２と放熱板３０との間に挟まれる
中間層として平板から成形され、プレス加工によって切
り込まれ且つ立ち上げられた部分が、放熱板３０の透孔
３４から露出されて熱を放出するフィン部２２として設
けられた中間層板２０とが、積層されて形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートシンク及びそ
の製造方法に関する。さらに詳細な技術分野としては、
近年、集積度が急速に高まって発熱量が大きくなってい
る中央演算装置（ＣＰＵ）等の半導体装置を代表とする
電子部品を、冷却するためのヒートシンク及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発熱源が電子部品である半導
体装置用のヒートシンクは、一般的に、アルミニウムの
ダイカストによって一体的に製造されている。例えば図
７に示すように、半導体装置用のヒートシンク５０の基
本構成は、一方側が放熱部であるフィン部５２に形成さ
れ、他方側が半導体装置６０に接触して、その熱を吸収
する吸熱部５４に形成されている。吸熱部５４の半導体
装置６０に接触する面は平坦に形成されており、半導体
装置の平坦な放熱面全面に接して効率良く吸熱できるよ
うに設けられている。そして、一般的には、送風手段
（図示せず）によって換気され、空冷される。従って、
このヒートシンク５０によれば、半導体装置６０の発熱
を好適に放熱して冷却することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにダイカストによって製造するのでは、溶融したア
ルミニウムが冷却される際の引け等の問題から、大型で
複雑な形状のヒートシンクを、精度良く、また歩留まり
良く効率的に製造することが難しいという課題があっ
た。また、ダイカスト用の金型は、一体的に製品を成形
する金型であるため、その構造が複雑になる。そして、
プレス金型に比べ、型寿命が短く、これらの点から結果
的にヒートシンクの製造コストを高くしてしまうという
課題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、精度良く、歩留
まり良く製造でき、製造コストを低減できるヒートシン
ク及びその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明にか
かるヒートシンクは、電子部品等の発熱源に接触する側
として平板から成形され、該発熱源から熱を吸収する吸
熱板と、表層側として平板から成形され、プレス加工に
よって切り込まれ且つ立ち上げられて熱を放出するフィ
ン部が設けられると共に、透孔が設けられた放熱板と、
前記吸熱板と前記放熱板との間に挟まれる中間層として
平板から成形され、プレス加工によって切り込まれ且つ
立ち上げられた部分が、前記放熱板の透孔から露出され
て熱を放出するフィン部として設けられた中間層板と
が、積層されて形成されている。

【０００６】また、前記吸熱板が、前記中間層板や前記
放熱板よりも厚いことで、吸熱板によって吸収できる熱
容量を好適に確保することができ、発熱源を安定的に冷
却できる。また、構造的な強度を好適に得ることができ
る。このため、発熱源との接触関係、及び中間層板との
接触関係を好適に維持でき、高い冷却効率を好適に維持
できる。

【０００７】また、前記中間層板が、前記吸熱板や前記
放熱板よりも伝熱性能の優れた材質で設けられているこ
とで、吸熱板によって吸熱された熱を好適に拡散でき
る。従って、放熱効率を向上させることができ、発熱源
を好適に冷却できる。

【０００８】また、前記吸熱板及び前記放熱板はアルミ
ニウム材によって設けられ、前記中間層板は銅材によっ
て設けられていることで、吸熱容量、熱拡散性、及び放
熱性の好適なヒートシンクを安価に製造することができ
る。

【０００９】また、前記吸熱板、前記中間層板及び前記
放熱板は、カシメによって、積層状態に固定されている
ことで、好適な放熱性能を備えるヒートシンクを好適且
つ容易に製造できる。

【００１０】また、本願発明は、以上に記載のヒートシ
ンクの製造方法であって、該ヒートシンクにかかる部品
である前記吸熱板、前記中間層板及び前記放熱板を、プ
レス金型によって形成し、その積層方向のプレスによる
カシメによって、積層状態に固定することを特徴とする
ヒートシンクの製造方法にもある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に
かかるヒートシンクの一実施例を示す断面図であり、図
２は図１の実施例の平面図、また、図３は図１の実施例
の側面図である。また、図４は図１の実施例に係る吸熱
板の部品図である。図５は図１の実施例に係る中間層板
の部品図である。図６は図１の実施例に係る放熱板の部
品図である。なお、本実施例は、発熱源である半導体装
置の冷却を行うもので、半導体装置に設けられた放熱ベ
ース板の表面に、一般的に熱伝導グリス等を介して接触
搭載されるヒートシンク１０である。

【００１２】１２は吸熱板であり、半導体装置に接触す
る側として平板から成形され、その半導体装置から熱を
吸収する。この吸熱板１２は、熱を吸収する容量を確保
するため、所定の体積が求められる。従って、所定の厚
さに設けられる。また、半導体装置の放熱ベース板の表
面は、一般的に平坦面に設けられているため、その平坦
面に対応して、吸熱板１２の接触面１４も平坦に設けら
れる。その接触面１４の平坦度を向上させるためにも、
吸熱板１２の厚さは、ある程度厚い方が好ましい。な
お、この吸熱板１２は、特徴的な作用として発熱源であ
る半導体装置から直接的に熱を奪う熱吸収作用を奏する
が、熱を拡散すると共に放熱作用も奏することは勿論で
ある。

【００１３】３０は放熱板であり、表層側として平板か
ら成形され、プレス加工によって切り込まれ且つ立ち上
げられて熱を放出する第１のフィン部３２が設けられる
と共に、第１の透孔３４が設けられている。なお、立ち
上げるとは、板面３１に対して交差する方向、本実施例
では垂直方向へ曲げる加工のことである。この立ち上げ
る加工によれば、切り込みを入れる加工と共に、必然的
に第１の透孔３４を形成する加工になる。なお、第１の
透孔３４は、このように形成されるものだけではなく、
図面において左端側の孔３４ａのように、単純に孔を形
成する加工によって設けられたものを含むのは勿論であ
る。また、本発明にかかる第１の透孔３４とは、周囲が
完全に閉じられた通常の開口孔に限定されるものではな
く、周囲の一部が開放された切り欠き状開口の形態を含
むものである。

【００１４】中間層板２０であり、吸熱板１２と放熱板
３０との間に挟まれる中間層として平板から成形され、
プレス加工によって切り込まれ且つ立ち上げられた部分
が、放熱板３０の第１の透孔３４から露出されて熱を放
出する第２のフィン部２２として設けられている。すな
わち、第２のフィン部２２は、図１に示すように、第１
の透孔３４内を通って突き出た状態、別言すれば突起し
ている状態に、組み立てられることで放熱作用を奏する
ように露出されている。なお、２４は第２の透孔であ
り、第２のフィン部２２を成形することで必然的に形成
される。そして、以上の三層の板１２、２０、３０が、
吸熱板１２、中間層板２０、放熱板３０の順に積層され
ることで、ヒートシンク１０が設けられている。その積
層するとは、吸熱板１２の表面と中間層板２０の裏面と
を張り合わせた状態に接触させ、さらに、中間層板２０
の表面と放熱板３０の裏面とを張り合わせた状態に接触
させて固定した状態のことである。

【００１５】以上の構成を備えるヒートシンク１０によ
れば、ダイカストによる成形をプレス加工に好適に置き
換えることができる。プレス加工によって製造できるた
め、大型で複雑な形状のヒートシンクを、精度良く、ま
た、歩留まり良く効率的に製造することができる。ま
た、ダイカスト用の金型に比べ、プレス金型は型寿命を
長くすることができる。従って、効率的な生産が可能と
なり、製造コストを低減できる。

【００１６】また、吸熱板１２が、中間層板２０や放熱
板３０よりも厚いことで、前述したように吸熱板１２に
よって吸収できる熱容量を好適に確保することができ、
発熱源を安定的に冷却できる。そして、吸熱板１２が中
間層板２０よりも厚くて構造的剛性があるため、中間層
板２０との熱膨張率の差によるストレスを、内部応力と
して閉じ込め、ヒートシンク１０の反り等の変形を防止
することができる。つまり、中間層板２０は、例えば図
１に示すように極めて薄いため、吸熱板１２の伸縮に伴
って伸縮することになり、反り等が発生することを抑制
できる。このため、発熱源である半導体装置との接触関
係、及び中間層板２０との接触関係を好適に維持でき、
高い冷却効率を好適に維持できる。

【００１７】また、中間層板２０が、吸熱板１２や放熱
板３０よりも伝熱性能の優れた材質で設けられているこ
とで、吸熱板１２によって吸熱された熱を好適に拡散で
き、放熱性能を向上できる。例えば、伝熱性能に富む銅
（Ｃｕ）材を好適に利用できる。なお、中間層板２０
は、この熱拡散性向上の他に、前述した第２のフィン部
２２によって、放熱性向上のため空気に接触する表面積
を拡大する手段としても好適に作用する。従って、放熱
効率を向上させることができ、発熱源を好適に冷却でき
る。また、吸熱板１２及び放熱板３０はアルミニウム
（Ａｌ）材によって設けられ、中間層板２０は銅（Ｃ
ｕ）材によって設けられていることで、吸熱容量、熱拡
散性、及び放熱性の好適なヒートシンク１０を安価に製
造することができる。なお、同一素材で各層１２、２
０、３０を形成したとしても、放熱面積を拡大させるこ
とは可能であり、放熱性能を向上できる

【００１８】また、吸熱板１２、中間層板２０及び放熱
板３０は、カシメによって、積層状態に固定されている
ことで、好適な放熱性能を備えるヒートシンク１０を好
適且つ容易に製造できる。本実施例のカシメは、ハーフ
ピアス１５（半抜き）等によって吸熱板１２の表面にプ
レスによって形成された突起部１６を、中間層板２０及
び放熱板３０に形成された接合用の孔２６、３６に嵌
め、積層方向にプレスして潰すことによって行うことが
できる。カシメによる結合固定強度を高めるには、カシ
メのポイント数を増やせば良い。すなわち、突起部１６
を多数設け、それに対応する接合用の孔２６、３６を多
数設ければ良い。これらの多数の突起部１６、また、多
数の孔２６、多数の孔３６は、それぞれプレス加工で同
時に成形することができ、製造効率を低下させない。ま
た、本実施例のカシメ構造によれば、一回のプレス加工
の押圧動作で、多数の突起部１６全体のカシメができ
る。従って、カシメのポイント数が多くても一工程でよ
く、容易に製造できる。また、このカシメ作業は、プレ
ス加工なので、吸熱板１２、中間層板２０及び放熱板３
０を積層して強く押し付けた状態で行うことが可能であ
る。従って、三層の板１２、２０、３０を密着した状態
に好適に固定できる。なお、三層の板１２、２０、３０
を密着した状態に積層するには、以上のカシメに限定さ
れず、ネジ締め、或いはリベットによる固定等の種々の
固着手段を用いることが可能であるのは勿論である。

【００１９】また、本願発明によるヒートシンク製造方
法によれば、部品である吸熱板１２、中間層板２０及び
前記放熱板３０を、順送プレス金型によって形成でき
る。また、上述したように、吸熱板１２、中間層板２０
及び前記放熱板３０の積層方向のプレスによるカシメに
よって、積層状態に固定することができる。従って、生
産スピードを上げることができ、効率的な製造が可能に
なる。また、自動化が容易であり、効率的に連続生産で
きる。

【００２０】また、以上に説明した中間層板２０が２層
以上、或いは放熱板３０が２層以上積層した状態に設け
ることで、より放熱フィン部２２、３２の面積を増やす
ことができる。すなわち、立ち上げ部である放熱フィン
部２２、３２を、密に増やした状態に組み込めるため、
発熱源である半導体装置にかかる冷却性能を向上でき
る。

【００２１】また、吸熱板１２と中間層板２０との接触
部、又は中間層板２０と放熱板３０との接触部の少なく
とも一方の接触部を、伝熱の確実性を向上させるため、
熱伝導グリスで密着させることも可能である。また、熱
伝導グリスに代えて熱伝導シート等の熱伝導介在物を利
用することも可能である。なお、通常は、吸熱板１２、
中間層板２０及び前記放熱板３０を、カシメ等によって
好適な密着状態に積層できるため、以上のような介在物
を特に必要とはしない。

【００２２】以上の実施例では放熱フィン部２２、３２
が立ち上げられている以外は、平面的に形成されたもの
であるが、本発明にこれに限定されるものではない。す
なわち、半導体装置（放熱ベース板）に接触する面のよ
うに、平坦面であることを要求される部分以外は、適宜
成形されてもよい。例えば、半導体装置に接触されない
部分をＬ字状に曲げるなど立体的に形成し、放熱性能を
向上させるようにヒートシンクの大型化を図っても良
い。また、そのように立体的に形成された部分には開口
を設け、通風性を向上させるようにしてもよい。

【００２３】また、以上の実施例では、同一外形面積の
板材を、吸熱板１２、中間層板２０、及び放熱板３０に
加工したが、本発明にこれに限定されるものではない。
たとえば、吸熱板１２に比べて、放熱板３０や中間層板
２０を外形面積の広い板材から形成し、吸熱板１２より
も広い部分については、立ち上げて放熱フィン部２２、
３２として利用してもよい。これによれば、放熱面積を
効果的に増大させることができ、放熱性能を向上でき
る。

【００２４】また、以上の実施例は半導体装置の冷却に
かかるヒートシンクであるが、本発明はこれに限らず、
他の発熱源の冷却に応用できることは勿論である。以
上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してき
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のは勿論のことである。

【００２５】

【発明の効果】本発明のヒートシンクによれば、吸熱板
によって発熱源から熱を好適に吸収でき、プレス加工に
よって成形された放熱板と中間層板のフィン部で、放熱
面積を好適に得ることができる。このため、冷却性能を
好適に得ることができると共に、プレス加工で製造でき
るため、精度良く、歩留まり良く製造でき、生産性を向
上できると共に製造コストを低減できるという著効を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒートシンクの一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１の実施例の平面図である。

【図３】図１の実施例の側面図である。

【図４】図１の実施例に係る吸熱板の部品図である。

【図５】図１の実施例に係る中間層板の部品図である。

【図６】図１の実施例に係る放熱板の部品図である。

【図７】従来技術を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０ヒートシンク１２吸熱板１６突起部２０中間層板２２第２のフィン部２６孔３０放熱板３２第１のフィン部３４第１の透孔３６孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品等の発熱源に接触する側として
平板から成形され、該発熱源から熱を吸収する吸熱板
と、表層側として平板から成形され、プレス加工によって切
り込まれ且つ立ち上げられて熱を放出するフィン部が設
けられると共に、透孔が設けられた放熱板と、前記吸熱板と前記放熱板との間に挟まれる中間層として
平板から成形され、プレス加工によって切り込まれ且つ
立ち上げられた部分が、前記放熱板の透孔から露出され
て熱を放出するフィン部として設けられた中間層板と
が、積層されて形成されていることを特徴とするヒート
シンク。
【請求項２】前記吸熱板が、前記中間層板や前記放熱
板よりも厚いことを特徴とする請求項１記載のヒートシ
ンク。
【請求項３】前記中間層板が、前記吸熱板や前記放熱
板よりも伝熱性能の優れた材質で設けられていることを
特徴とする請求項１は２記載のヒートシンク。
【請求項４】前記吸熱板及び前記放熱板はアルミニウ
ム材によって設けられ、前記中間層板は銅材によって設
けられていることを特徴とする請求項３記載のヒートシ
ンク。
【請求項５】前記吸熱板、前記中間層板及び前記放熱
板は、カシメによって、積層状態に固定されていること
を特徴とする請求項１、２、３又は４記載のヒートシン
ク。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載のヒー
トシンクの製造方法であって、該ヒートシンクにかかる
部品である前記吸熱板、前記中間層板及び前記放熱板
を、プレス金型によって形成し、その積層方向のプレス
によるカシメによって、積層状態に固定することを特徴
とするヒートシンクの製造方法。