JP2001503198A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱パッド(64)に連結するための熱伝導性の脚(72,74)、これらの脚に熱的に連結された複数の熱対流性フィン(86)、及び脚(72,74)の間で連結された支持構造(82)によって張り出された面(80)を備えているヒートシンク(60)。支持構造(82)からは１以上の熱対流性フィン(88,90)が直接延出してもよい。このヒートシンクを製造するための方法もまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ヒートシンク 発明の背景 本発明はヒートシンクに関する。 種々のヒートシンク設計が提案されてきた。マックゲイハは、２つの側方部材 、接続ブリッジ、各側方部材の上にあり取付パッドにはんだ付けするための足、 各側方部材の足から延出する位置決め用ピン、及び各側方部材の上にある熱放散 用フィンガーを含んだヒートシンクを開示している（米国特許第5,311,395号） 。ハーモンは、中央領域で接続された２つの側方部材から形成され、かつ、側方 部材が連結される端部に対して直角な端部に沿ってその中央領域から延出する複 数の熱放散用フィンガーを有するヒートシンクの設計を示している（米国意匠特 許第361,317号）。 発明の概要 １つの観点では、本発明は、熱パッドに連結するための熱伝導性の脚と、これ らの脚に熱的に連結された複数の熱対流性フィンと、脚どうしに連結された支持 構造によって張り出され た面とを備えているヒートシンクを特徴とする。 別の観点では、本発明は、熱パッドに連結するための熱伝導性の脚と、これら の脚どうしに連結された支持構造と、それぞれの脚から直接延出する複数の熱対 流性フィンと、周囲の環境への熱通路をもたらすために支持構造から直接延出す る１以上の熱対流性フィンとを備えたヒートシンクを特徴とする。 実施態様は以下の特徴の１以上を含むことができる。前記の脚、面及びフィン は、熱伝導性材料製の同一片から一体構造に形成されているのが好ましい。前記 の支持構造は、熱発生要素の１以上の導線が延出してもよい開口を画定するのが 好ましい。前記の面は、ヒートシンクとともに用いられるときにそのヒートシン クの上方から熱発生要素へ空気流を通じさせるために、その面と前記の脚との間 に１以上の通気口を画定するようにして前記の脚に連結されているのが好ましい 。その脚と前記の張出面とは、直接接触することなく熱発生要素を収容するため に充分な空間を画定するのが好ましい。 別の観点では、本発明は、熱伝導性熱パッドに熱的に連結されている熱発生要 素から熱を対流させるための面取付可能なヒートシンクを特徴とする。このヒー トシンクは、熱パッドにそれぞれ連結されかつヒートシンクがその熱パッドに連 結されるときにその熱パッドから離れてそれぞれ延出する熱伝導性の一対の脚と 、この一対の脚の間に連結された選択・配置面（pick-and-place surface）であ ってヒートシンクが熱パッドに連結されるときにヒートシンクが熱発生要素に直 接接触しな いように熱発生要素を収容するための充分な空間を一対の脚と選択・配置面とで 画定するような選択・配置面と、それぞれが脚の１つにそれぞれ連結されかつ、 ヒートシンクを熱伝導性パッドに連結するためそれに対してある角度で方向付け られた一対の足と、脚から周囲の環境への熱通路をもたらすために脚にそれぞれ が熱的に連結され、ここで脚がほぼ平行であり、それぞれのフィンが脚に対して 鋭角をなして方向付けられている複数の熱対流性フィンとを備えている。 別の観点では、本発明は、熱伝導性材料製のシートを準備する工程と、このシ ートを、ヒートシンクに第１、第２及び第３側部が形成されるようにかつ第２側 部が第１側部及び第３側部の両方に隣接するように、２つの平行な線に沿って曲 げる工程と、ヒートシンクの第１側部及び第３側部から複数のフィンを形成する 工程と、張出面を形成するために第２側部に対してある角度で第２側部の一部を 曲げる工程とを備えたヒートシンクの製造方法を特徴とする。 実施態様は次の特徴の１つ以上を含むことができる。１以上のフィンは、ヒー トシンクの第２側部から形成されているのが好ましい。第１側部及び第３側部の 一部は、熱発生要素が連結される熱伝導性パッドに連結するための足を形成する ために曲げられているのが好ましい。 本発明の観点は、熱伝導性熱パッドに熱的に連結されている熱発生要素から熱 を対流させるための面取付可能なヒートシンクに関する。 本発明の利点のいくつかは次のようなものである。ヒートシンクの脚を垂直に 延出する第３側部とともに連結すれば、熱流動のために利用できる有効面積が、 簡単で容易に製造された構造で増加する。張出状の選択・配置面によれば、自動 化されたＳＭＴ設備によってヒートシンクを取り扱うことができる。本発明は熱 パッドに直接はんだ付けしてもよいので、回路板に電子部品を取り付けるために 用いられる、同一の面取付技術（ＳＭＴ）が本発明を取り付けるために用いられ てもよい。標準的なクリップ取付やエポキシ取付によるヒートシンク取付に用い られる余分の工程は、本発明を取り付けるために必要ではない。したがって、そ のようなヒートシンク取付技術に対して、本発明は加工時間、組立時間、材料コ スト及び労働コストを節約する。発明は、面取付可能であるので、熱発生要素の 形状的公差がヒートシンクの同要素への直接の取付を邪魔しあるいは妨げるとこ ろに用いるのが都合よい。本発明は、回路板における熱パッドへのより短い熱通 路を有する熱発生要素とともに用いられるときに、特に都合がよい。他の特徴と 利点は、以下の説明と請求の範囲から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、面取付可能なヒートシンク、熱発生要素、熱伝導性熱パッド及び回路 板の概略分解図である。 図１Ａは、図１の面取付可能なヒートシンクの概略側面図で ある。 図１Ｂは、図１の面取付可能なヒートシンクを図１Ａで示されるのとは反対側 から透視した概略側面図である。 図１Ｃは、図１の面取付可能なヒートシンクの概略上面図である。 図２は、面取付可能なヒートシンク、熱発生要素、熱伝導性熱パッド及び回路 板の概略分解側面図である。 図２Ａは、図２の面取付可能なヒートシンクの概略側面図である。 図２Ｂは、図２の面取付可能なヒートシンクを図２Ａの透視に対して９０度の 角度で方向付けられた側から透視した概略側面図である。 図２Ｃは、図２の面取付可能なヒートシンクの概略上面図である。 好ましい実施態様の説明 図１によれば、面取付可能なヒートシンク６０は熱発生要素６２をおおって取 り付けられ、両者は回路板６６の上の熱伝導性熱パッド６４の上に取り付けられ ている。ヒートシンク６０は、それが要素６２に直接接触しないように同要素を 収容するために充分な空間を画定する。要素６２は、ヒートシンク６０の端部を 越えて延出して回路板６６の上の回路パッド７１にそれぞれ連結する数本の導線 ７０を有している。 図１Ａ〜２Ｃによれば、ヒートシンク６０は、熱パッド６４にそれぞれ連結す る一対の足７２，７４を含んでいる。足７２，７４は、ヒートシンクが熱パッド にはんだ付けされまたはエポキシで接着されるときにその熱パッドから離れて延 出する一対の脚７６，７８にそれぞれ連結されている。ヒートシンク６０は、そ のヒートシンクの第３側部８２で脚どうしの間に配されかつ脚のそれぞれに連結 された選択・配置面８０をもまた含んでいる。前記のように、２つの脚と選択・ 配置面とは、そのヒートシンクが熱発生要素に直接接触しないように充分な空間 ８４を画定する。 脚７６、７８からは複数の熱対流性フィン８６が延出し、第３側部８２からは 一対のフィン８８，９０が延出する。これらのフィンは脚から周囲の環境への熱 通路をもたらす。これらのフィンは、フィンの熱対流有効表面積を増加させるた めに、またフィンと周囲の強制空気流との相互作用を改善するために、脚に対し て鋭角をなしてねじれている。 再び図１において、ヒートシンク６０は熱伝導性材料製の単一片から一体構造 に形成されている。シートは２つの平行線９２，９４に沿って曲げられて、脚７ ６，７８と第３側部８２とを形成している。脚の頂部と第３側部の頂部とが切断 され、各切断部分がねじられてフィン８６，８８，９０が形成されている。第３ 側部８２の中央頂部が第３側部に対して９０度の角度で曲げられて、張出状の選 択・配置面８０が形成されている。脚７６，７８の底部がそれぞれ９０度の角度 で曲げられて、足 ７２，７４が形成されている。第３側部８２の底部が切り取られて、熱発生要素 からの１以上の導線が延出することのできる開口９６（図１Ａ）が形成されてい る。 ＳＯＩＣ８要素のために設計された現在好ましい実施態様では、足は幅が０． ０５インチであり長さが０．２３インチである。１つの足の外側端部から他の足 の外側端部までの距離は０．４４４インチである。選択・配置面は幅が０．１２ インチであり長さが０．２５インチである。脚は長さが０．２７６インチであり 、足の底からフィンの基部までの高さが０．１２インチである。１つの脚の外側 端部から他の脚の外側端部までの距離は０．３４４インチである。開口９６（図 １Ａ）は幅が０．３０４インチであり高さが０．０１インチである。フィンは脚 の頂部から０．３６インチ延出している。銅ストックは厚さが０．０２インチで ある。 別の実施態様を示す図２によれば、面取付可能なヒートシンク１００は熱発生 要素１０２をおおって取り付けられ、両者は回路板１０６の上の熱伝導性熱パッ ド１０４の上に取り付けられている。ヒートシンク１００は、それが要素１０２ に直接接触しないように同要素を収容するために充分な空間１０８を画定する。 要素１０２は、ヒートシンク１００の端部を越えて延出して回路板１０６の上の 回路パッド１１１にそれぞれ連結する数本の導線１１０を有している。 図２Ａ〜２Ｃによれば、ヒートシンク１００は、熱パッド１０４にそれぞれ連 結する一対の足１１２，１１４を含んでいる。 足１１２，１１４は、ヒートシンクが熱パッドにはんだ付けされるときにその熱 パッドから離れて延出する一対の脚１１６、１１８にそれぞれ連結されている。 ヒートシンク１００は、脚どうしの間に置かれかつ脚のそれぞれに連結された選 択・配置面１２０をもまた含んでいる。前記のように、２つの脚と選択・配置面 とは、そのヒートシンクが熱発生要素に直接接触しないように充分な空間１０８ を画定する。 脚１１６，１１８からは複数の熱対流性フィン１２２が延出する。これらのフ ィンは脚から周囲の環境への熱通路をもたらす。これらのフィンは、フィンの熱 対流有効表面積を増加させるために、脚に対して鋭角をなしてねじれている。 再び図２において、ヒートシンク１００は熱伝導性材料製の単一片から一体構 造に形成されている。シートは２つの平行線１２４，１２６に沿って曲げられて 、それぞれ脚１１６，１１８を形成し、かつ選択・配置面１２０を形成している 。シートは平行線１２８，１３０に沿って曲げられて、側部１３２，１３４を形 成している。側部１３２，１３４の頂部が切断され、各切断部分がねじられて熱 対流性フィン１２２が形成されている。脚１１６，１１８の底部がそれぞれ９０ 度の角度で曲げられて、それぞれ足１１２，１１４が形成されている。 ＳＯＩＣ１０要素のために設計された現在好ましい実施態様では、足は長さが ０．３インチであり幅が０．１インチである。脚は幅が０．３インチであり高さ が０．１８インチである。脚の内面１１６，１１８どうしの距離は０．３９イン チである。 側部１３２，１３４の外面どうしの距離は０．４４インチである。フィンは、選 択・配置面から上方へ０．１インチの箇所から始まって０．３６インチ延出する 。フィンどうしの間隔は０．０３５インチである。銅ストックは厚さが０．０２ インチである。 ＳＯＩＣ２０要素のために設計された現在好ましい実施態様では、足は長さが ０．３インチであり幅が０．１インチである。脚は幅が０．３インチであり高さ が０．１８インチである。脚の内面どうしの距離は０．６５インチである。側部 １３２，１３４の外面どうしの距離は０．４４インチである。フィンは、選択・ 配置面から上方へ０．１インチの箇所から始まって０．３６インチ延出する。フ ィンどうしの間隔は０．０６６インチである。銅ストックは厚さが０．０２イン チである。 前記のそれぞれの実施態様におけるヒートシンクは、前進式型打ちダイを用い て個々別々の型で、またはリールの上に巻き上げることのできる連続ストリップ 型で製造することができる。現在好ましい実施態様では、ヒートシンクは、はん だ付け適正のために６３／３７の錫／鉛合金により形成の前または後に錫メッキ された銅ストックから形成されている。これにより、多くのＳＭＴ工程における 電子部品と同様の方法で、ヒートシンクを熱パッドに取り付けることができる。 ヒートシンクは、従来の技術、例えば連続ストリップ型での無電極錫メッキまた は別々の型でのバレルメッキでメッキすることができ、ヒートシンクは前メッキ された銅ストックから製造してもよい。連続ス トリップ型は、自動選択・配置設備へ配送するためのテープ・リールパッケージ 型に容易に置くことができ、またそのような選択・配置設備を用いる自動化され たＳＭＴラインに容易に組み込むことができる。 他の実施態様は請求の範囲の範囲内にある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年７月１４日（１９９８．７．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １ ．熱伝導性熱パッドに熱的に連結されている熱発生要素から熱を対流させるた めの面取付可能なヒートシンクであって、 熱パッドにそれぞれ連結されかつ、ヒートシンクがその熱パツドに連結される ときにその熱パッドから離れてそれぞれ延出する熱伝導性の一対の脚と、 この一対の脚の間で連結された選択・配置面であって、ヒートシンクが熱パッ ドに連結されるときにヒートシンクが熱発生要素に直接接触しないように熱発生 要素を収容するための充分な空間を一対の脚と選択・配置面とで画定するような 選択・配置面と、 それぞれが脚の１つにそれぞれ連結されかつ、ヒートシンクを熱伝導性パッド に連結するためそれに対してある角度で方向付けられた一対の足と、 脚から周囲の環境への熱通路をもたらすために脚にそれぞれが熱的に連結され 、ここで脚がほぼ平行であり、それぞれのフィンが脚に対して鋭角をなして方向 付けられている複数の熱対流性フィンとを備えているヒートシンク。２ ．熱伝導性材料製のシートを準備する工程と、 このシートを、ヒートシンクに第１、第２及び第３側部が形成されるようにか つ第２側部が第１側部及び第３側部の両方に隣接するように、２つの平行な線に 沿って曲げる工程と、 ヒートシンクの第１側部及び第３側部から複数のフィンを形成する工程と、 張出面を形成するために第２側部に対してある角度で第２側部の一部を曲げる 工程とを備えているヒートシンクの製造方法。３ ．さらに、ヒートシンクの第２側部から１以上のフィンを形成する工程を備え ている請求項２記載の方法。４ ．さらに、熱発生要素が連結される熱伝導性パッドに連結するための足を形成 するために第１側部及び第３側部の一部を曲げる工程を備えている請求項２記載 の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱パッドに連結するための熱伝導性の脚と、これらの脚に熱的に連結された 複数の熱対流性フィンと、脚の間で連結された支持構造によって張り出された面 とを備えているヒートシンク。 ２．脚、面及びフィンが、熱伝導性材料製の同一片から一体構造に形成されてい る請求項１記載のヒートシンク。 ３．支持構造が、熱発生要素の１以上の導線が延出してもよい開口を画定する請 求項１記載のヒートシンク。 ４．張出面は、ヒートシンクがそれとともに用いられるときにそのヒートシンク の上方から熱発生要素へ空気流を通じさせるために、その面と前記の脚との間に １以上の通気口を画定するようにして前記の脚に連結されている請求項１記載の ヒートシンク。 ５．その脚とその面とが、直接接触することなく熱発生要素を収容するために充 分な空間を画定する請求項１記載のヒートシンク。 ６．熱パッドに連結する熱伝導性の脚と、これらの脚の間で連結された支持構造 と、脚のそれぞれから直接延出する複数の熱対流性フインと、周囲の環境への熱 通路をもたらすために支持構造から直接延出する１以上の熱対流性フィンとを備 えているヒートシンク。 ７．さらに、ヒートシンクとともに用いられるときにそのヒートシンクの上方か ら熱発生要素へ空気流を通じさせるために、前記の脚との間に１以上の通気口を 画定するようにして前記の脚のそれぞれに連結された面を備えている請求項６記 載のヒートシンク。 ８．その面が、ヒートシンクとともに用いられるときにその熱発生要素の上方で 支持構造により張り出されている請求項７記載のヒートシンク。 ９．脚、面及びフィンが、熱伝導性材料製の同一片から一体構造に形成されてい る請求項７記載のヒートシンク。 １０．さらに、一対の脚の１つにそれぞれ連結されかつヒートシンクを熱発生要 素が連結される熱伝導性パッドに連結するためそれに対してある角度で方向付け られた一対の足を備えている請求項６記載のヒートシンク。 １１．熱伝導性熱パッドに熱的に連結されている熱発生要素から熱を対流させる ための面取付可能なヒートシンクであって、 熱パッドにそれぞれ連結されかつ、ヒートシンクがその熱パッドに連結される ときにその熱パッドから離れてそれぞれ延出する熱伝導性の一対の脚と、 この一対の脚の間で連結された選択・配置面であって、ヒートシンクが熱パッ ドに連結されるときにヒートシンクが熱発生要素に直接接触しないように熱発生 要素を収容するための充分な空間を一対の脚と選択・配置面とで画定するような 選択・配置面と、 それぞれが脚の１つにそれぞれ連結されかつ、ヒートシンクを熱伝導性パッド に連結するためそれに対してある角度で方向付けられた一対の足と、 脚から周囲の環境への熱通路をもたらすために脚にそれぞれが熱的に連結され 、ここで脚がほぼ平行であり、それぞれのフィンが脚に対して鋭角をなして方向 付けられている複数の熱対流性フィンとを備えているヒートシンク。 １３．熱伝導性材料製のシートを準備する工程と、 このシートを、ヒートシンクに第１、第２及び第３側部が形成されるようにか つ第２側部が第１側部及び第３側部の両方に隣接するように、２つの平行な線に 沿って曲げる工程と、 ヒートシンクの第１側部及び第３側部から複数のフィンを形成する工程と、 張出面を形成するために第２側部に対してある角度で第２側部の一部を曲げる 工程とを備えているヒートシンクの製造方法。 １４．さらに、ヒートシンクの第２側部から１以上のフィンを形成する工程を備 えている請求項１３記載の方法。 １５．さらに、熱発生要素が連結される熱伝導性パッドに連結するための足を形 成するために第１側部及び第３側部の一部を曲げる工程を備えている請求項１３ 記載の方法。