JP2002050723A

JP2002050723A - 放熱器

Info

Publication number: JP2002050723A
Application number: JP2000238003A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 正幸小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】隣接間距離Ｌを一定に維持して複数の放熱フ
ィンを接合することにより、冷却能の高い電子部品用放
熱器を提供する。【構成】この放熱器は、発熱体搭載面とは反対側の基
板２の上面に複数の放熱フィン１が立設されている。各
放熱フィン１は、スペーサ突起１ｃが隣り合う放熱フィ
ンの垂直辺１ｂ又は垂直辺１ｂから突出するスペーサ突
起１ｃに接合されることにより各放熱フィンの隣接間距
離Ｌが一定に維持されている。水平部１ａを底辺とする
Ｕ形状の薄板材１を使用すること，予めろう材層が設け
られたブレージングシートを薄板材１として使用するこ
とも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等の発熱体を
搭載する基板に設けられ、発熱体から発生する熱を効率
よく外部に放出させる放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子部品は殆どがその動作中
に発熱し、高温になる。電子部品はその動作温度を定格
内に収めるため、電子装置の設計にあたっては温度上昇
を考慮し、場合によっては放熱器等の適当な冷却手段が
必要となる。従来の放熱器としては、基板に放熱フィン
をろう付け法やカシメ法で接合したり、押出法，鍛造
法，ダイキャスト法等で基板に放熱フィンや放熱ピンを
一体成形したものが知られている。

【０００３】半導体装置用の放熱器では、放熱性を向上
させるため高密度で放熱フィンを設けることが望まれて
いる。基板に多数の放熱フィンを接合した放熱器として
は、たとえば薄板材からなる多数の放熱フィンを基板上
面にろう付けすることが知られている（特開平１１−１
７０８０号公報）。基板に対向する縁部を曲げたＬ型状
の薄板材１を、隣り合う薄板材１に互いの水平部１ａが
接するように基板２の上面に配列し、水平部１ａと基板
２上面との間をろう付けすることにより、多数の放熱フ
ィンが基板に一体化される（図１）。Ｌ型状の薄板材１
の使用により多数の放熱フィンを基板上に配列でき、放
熱フィンの高密度配置が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】薄板材１の材質として
は、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅等が従来から使
用されているが、軽量性を考慮してアルミニウム製の放
熱フィンが主流になってきている。ところが、ろう付け
温度が５７０〜６２０℃とＡｌの融点（６６０℃）に近
く、ろう付け時の高温加熱で薄板材１が軟化・変形しや
すい。軟化・変形は、高密度化のために肉厚を一層薄く
した薄板材１を狭い間隙で配置した場合ほど顕著にな
る。

【０００５】ろう付け時の高温加熱で薄板材１が変形す
ると、隣接する薄板材１の垂直辺１ｂに接触しやすく、
放熱フィン相互の間に一定の間隙が維持できなくなる。
放熱フィンの相互接触は、上部が閉鎖された空間部が基
板上方に形成されることを意味し、たとえばファンで放
熱器の上方から冷風を送り込んでも放熱フィンに冷風が
当たらない部分が生じる。冷風が当たらない部分、換言
すれば冷却能の低い部分は発熱体基板の近傍に生じてい
るため、冷却不足から発熱体基板の温度上昇、ひいては
電子部品の故障や誤動作の原因となる。したがって、比
較的冷却効率の劣る吸引方式を採用せざるを得ない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、スペーサ突起を
備えた薄板材を使用することにより、接合時の高温加熱
で放熱フィンが軟化・変形した場合にあっても隣り合う
放熱フィン相互の間隙を一定に維持し、冷却能の高い半
導体装置用冷却器を提供することを目的とする。

【０００７】本発明の放熱器は、その目的を達成するた
め、発熱体搭載面とは反対側の基板面に立設された複数
の放熱フィンを備え、各放熱フィンは垂直辺にスペーサ
突起を形成した薄板材からなり、水平部で基板に接合さ
れ、スペーサ突起が隣り合う放熱フィンの垂直辺又は該
垂直辺から突出するスペーサ突起に接合されることによ
り各放熱フィンの隣接間距離が一定に維持されているこ
とを特徴とする。

【０００８】放熱フィンとして使用される薄板材は、基
板に形成した溝部に下部が挿し込まれろう付け又は溶接
（以下、「接合」で総称する）されるＩ形状，下部を折
り曲げて形成した水平部が基板上面に接合されるＬ形
状，水平部が底辺にスペーサ突起が垂直辺に形成された
Ｕ形状の何れであっても良い。更に、薄板材としてブレ
ージングシートを使用し、ろう材層が外側になるように
Ｕ形状にプレス成形することが好ましい。

【０００９】

【実施の形態】本発明に従った放熱器は、基板２の上面
に形成した溝部に薄板材１の下部を挿し込んで接合する
方法、或いは薄板材１の下端を折り曲げて形成した水平
部１ａを基板２に接合する方法（図２）の何れによって
も放熱フィン１を基板２に接合できる。基板２に対する
接合の他に、隣り合う薄板材１の垂直辺１ｂが相互接触
しないように垂直辺１ｂの適宜の個所に複数のスペーサ
突起１ｃを形成している。スペーサ突起１ｃは、平板状
の薄板材１に水平部１ａを形成する際のプレス加工で同
時に成形できる。スペーサ突起１ｃが形成された薄板材
１は、複数の薄板材１を相互に溶接又はろう付けした後
で基板２に水平部１ａをろう付けする方法（以下、Ａ法
という），薄板材１相互及び水平部１ａと基板２とを同
時にろう付けする方法（以下、Ｂ法という）の何れによ
っても基板２に接合され、放熱器が組み立てられる。

【００１０】Ａ法では、スペーサ突起１ｃを隣り合う薄
板材１の垂直辺１ｂに接触させた状態で必要枚数の薄板
材１を重ね合わせ、スペーサ突起１ｃと垂直辺１ｂとの
接触部を集中加熱することにより溶接又はろう付けす
る。この場合、水平部１ａに比較してスペーサ突起１ｃ
の熱容量が大幅に少ないため少量の入熱で済み、有害な
熱変形が薄板材１に生じない。連結された複数枚の薄板
材１は、ろう材が塗布された基板２の上面に配置され、
炉中ろう付け等により基板２に接合される。Ｂ法では、
隣り合う薄板材１の垂直辺１ｂに接触するスペーサ突起
１ｃの頂面及び基板２の上面に対向する水平部１ａの底
面にろう材を塗布した後、スペーサ突起１ｃの頂面が垂
直辺１ｂに密着するように所定枚数の薄板材１を治具等
によって拘束する。組み付けられた薄板材１を基板２の
上に配置し、全体を炉中加熱することによりろう付けす
る。

【００１１】何れの方法による場合も、薄板材１は、底
辺部が水平部１ａと基板２との接触（以下、接触Ｐ₁と
いう）で、中間部及び上辺部がスペーサ突起１ｃと垂直
辺１ｂとの接触（以下、接触Ｐ₂という）で所定位置関
係に維持されている。そのため、ろう付け時の加熱によ
って軟化した薄板材１が変形しようとしても、薄板材１
の変形が接触Ｐ₁，Ｐ₂で規制され、薄板材１の垂直辺１
ｂは当初の基板２から起立した形状に維持される。すな
わち、基板２にろう付けされた複数の薄板材１は、相互
の間隔が一定に維持される。

【００１２】隣り合う薄板材１の隣接間距離Ｌは、垂直
辺１ｂから隆起したスペーサ突起１ｃの高さによって定
まる。そのため、低いスペーサ突起１ｃを形成した薄板
材１を使用すると、高密度で薄板材１を基板２に接合す
ることも可能になる。しかも、接触Ｐ₁，Ｐ₂により薄板
材１の変形が抑制されるため、より一層薄くした薄板材
１を使用でき、この点でも薄板材１の高密度化が可能と
なる。放熱フィンには、ブレージングシートの使用も可
能である。また、薄板材１の下部に水平部１ａを形成し
たＬ形状に代え、基板２に接合される水平部１ｄを底辺
としたＵ形状にすることもできる。

【００１３】たとえば、片面がろう材層からなるブレー
ジングシートを、ろう材層１ｅが外側となるようにＵ形
状（図３）にプレス・折曲げ加工する。Ｕ形状への成形
に際してはスペーサ突起１ｃを同時に成形することが好
ましい。Ｕ形状に成形された複数の薄板材１を基板２の
上面に配列する。最外側部では、Ｕ形状に成形された薄
板材１を二つ割にして、一方を一端側用薄板材１ｆ，他
方を他端側用薄板材１ｇとして使用する。側部用薄板材
１ｆ，１ｇは、何れも垂直辺１ｂが外側を向くように配
置される。次いで、全体を適宜の治具で拘束し、炉中ろ
う付け等によって薄板材１を基板２に接合する。この場
合にも、接触Ｐ₁，Ｐ₂により薄板材１の変形が抑制さ
れ、隣り合う薄板材１の隣接間距離Ｌが一定に維持され
る。

【００１４】以上の例では、プレス成形によって円錐台
形状のスペーサ突起１ｃを成形することを説明した。し
かし、スペーサ突起１ｃの形状は、円錐台形状に限った
ものではなく、接触Ｐ₁，Ｐ₂により薄板材１の変形を抑
制できる限り種々の形状であってよいことは勿論であ
る。たとえば、図４に示すように薄板材１の垂直辺１ｂ
から一部を切り離したスペーサ突起１ｈを形成してもよ
い。

【００１５】また、隣り合う垂直辺１ｂ，１ｂに設けた
スペーサ突起１ｃを突き合わせて接合してもよい（図
５）。この場合、垂直辺１ｂの両面から突出するスペー
サ突起１ｃを形成した薄板材１（図５ｃ）が使用され
る。そして、隣り合う垂直辺１ｂ，１ｂの間でスペーサ
突起１ｃ，１ｃが突き合わされるように複数の薄板材１
を基板２上に配列し（図５ａ，ｂ）、スペーサ突起１
ｃ，１ｃを相互に接合する。

【００１６】

【実施例】熱伝導性に優れた板厚０．４ｍｍのＡ１０
５０アルミニウム板（融点６５０℃）を３１ｍｍ×９０
ｍｍの矩形状薄板材１に切り出し、薄板材１の一辺を曲
げて水平距離１ｍｍの水平部１ａを形成すると共に、高
さ１ｍｍ，底部径５ｍｍ，上部径３．５ｍｍの円錐台状
スペーサ突起１ｃをピッチ１５ｍｍで形成するプレス加
工を施した。スペーサ突起１ｃの頂面及び水平部１ａの
底面にろう材を塗布した後，複数の薄板材１を隣接間距
離Ｌ＝１ｍｍで治具により拘束して基板２上に配置し、
温度６０３℃で炉中ろう付けした。

【００１７】ろう付け後、基板２に接合された薄板材１
の形状を測定したところ、何れの薄板材１も初期形状を
保ち、隣り合う薄板材１間の隣接間距離Ｌも１±０．１
ｍｍの範囲に維持されていた。得られた放熱器は、隣り
合う薄板材１間に必要な間隙が維持されていることか
ら、吸引冷却方式は勿論、放熱フィンの上部に配置した
ファンで冷風を吹き付ける送気冷却方式が採用可能なた
め、比較的小型の冷却ファンで効率よく発熱素子を冷却
できた。

【００１８】比較のため、スペーサ突起１ｃを形成しな
い以外は同じ条件下で複数の薄板材１を基板２にろう付
けした。この場合に得られた放熱器を観察すると、隣り
合う薄板材１が相互接触するまでの軟化・変形が散見さ
れた。そのため、放熱フィンの上部に配置したファンで
は放熱フィン１の内部にまで冷風を送り込む送気冷却方
式が採用できず、放熱器を包み囲んだ空間を吸引する吸
引冷却方式に依らざるを得ず、比較的大型の冷却ファン
が必要であった。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の放熱器
は、下部で基板上面に接合され、スペーサ突起で隣り合
う薄板材の隣接間距離が一定に維持されるため、接合時
の軟化・変形に起因した薄板材の相互接触が防止され、
冷却に好適な放熱フィン形状をもっている。そのため、
発熱量が増加する一途である高密度集積回路等の電子部
品の冷却に適した放熱器として使用でき、冷気送風ファ
ンも小型で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の放熱器

【図２】Ｌ形状の薄板材を使用した本発明に従った放
熱器

【図３】Ｕ形状の薄板材を使用した本発明に従った放
熱器

【図４】スペーサ突起の他の例

【図５】隣り合う垂直辺のスペーサ突起を突き合わせ
て接合した放熱器

【符号の説明】

１：薄板材（放熱フィン）１ａ，１ｄ：水平部
１ｂ：垂直辺１ｃ：スペーサ突起１ｅ：ろう材
層１ｆ，１ｇ：側部用薄板材２：基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体搭載面とは反対側の基板面に立設
された複数の放熱フィンを備え、各放熱フィンは垂直辺
にスペーサ突起を形成した薄板材からなり、下部で基板
に接合され、スペーサ突起が隣り合う放熱フィンの垂直
辺又は該垂直辺から突出するスペーサ突起に接合される
ことにより各放熱フィンの隣接間距離が一定に維持され
ていることを特徴とする放熱器。
【請求項２】発熱体搭載面とは反対側の基板面に立設
された複数の放熱フィンを備え、各放熱フィンはスペー
サ突起が垂直辺に形成されたＵ形状の薄板材からなり、
Ｕ形状の底部で基板面に接合され、スペーサ突起が隣り
合う放熱フィンの垂直辺又は該垂直辺から突出するスペ
ーサ突起に接合されることにより各放熱フィンの隣接間
距離が一定に維持されていることを特徴とする放熱器。
【請求項３】ろう材層が予め設けられたブレージング
シートをプレス加工した薄板材を使用する請求項１又は
２記載の放熱器。