JP2015041768A

JP2015041768A - Heat sink

Info

Publication number: JP2015041768A
Application number: JP2013187728A
Authority: JP
Inventors: 信彦小林; Nobuhiko Kobayashi
Original assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-03-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat sink which is inexpensive, has high strength and deterioration resistance, and is easily manufactured.SOLUTION: A heat sink includes a thin-plate like metal substrate having a plurality of uneven portions, and a thermally conductive resin filling the inside of the metal substrate. As another feature, the heat sink can be also formed from a cavity metal substrate of which one face is formed into a planar shape and the other face is formed into an uneven shape, and a thermally conductive resin filling the inside of the metal substrate.

Description

本発明は、ＬＥＤ照明や自動車用インバータ等小形発熱電子機器の冷却に適したヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink suitable for cooling small heat-generating electronic devices such as LED lighting and automobile inverters.

従来からＣＰＵや半導体パワー装置等の電子機器において、回路を冷却するためにヒートシンクが使用されており、主として金属板にフィンを形成して表面積を増大させたものが主流であった。最近では、省電力のためのＬＥＤ照明器具や自動車用電子装置のインバータなどにも使用されるようになり、安価で放熱特性の良好なヒートシンクの需要が高まっている。 Conventionally, in electronic devices such as CPUs and semiconductor power devices, heat sinks have been used to cool circuits, and the mainstream has been to mainly increase the surface area by forming fins on a metal plate. Recently, it has been used for LED lighting fixtures for power saving, inverters for electronic devices for automobiles, and the like, and there is an increasing demand for heat sinks that are inexpensive and have good heat dissipation characteristics.

特許文献１においては、ＬＥＤランプ用のヒートシンクが熱抵抗の低いアルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、銅合金、鉄などの金属材料で形成され、たとえば板状部材とこの板状部材に設けられたフィン部材とからなることが記載されている。 In Patent Document 1, a heat sink for an LED lamp is formed of a metal material such as an aluminum alloy, a zinc alloy, a magnesium alloy, a copper alloy, or iron having a low thermal resistance. For example, a plate-like member and the plate-like member are provided. It is described that it consists of a fin member.

特許文献２においては、軽量化を図るために良熱伝導体金属又は炭素材料のどちらか一方と熱伝導性樹脂を組み合わせたことを特徴とするヒートシンクが提案されている。そして形状としては、複数のフィンを配列した熱伝導性樹脂本体の受熱面に良熱伝導体金属又は炭素材料からなる板体を接合固定するか、それらの部材をインサート成形によりにより接合固定することが提案されている。 Patent Document 2 proposes a heat sink characterized by combining either a good heat conductor metal or a carbon material and a heat conductive resin in order to reduce the weight. And as a shape, a plate made of a good heat conductor metal or carbon material is bonded and fixed to the heat receiving surface of the heat conductive resin main body in which a plurality of fins are arranged, or these members are bonded and fixed by insert molding. Has been proposed.

特許文献３においては、ＬＥＤ放熱用の樹脂組成物としてポリフェニレンスルフィド樹脂、水酸化マグネシウム及びガラス繊維からなる部材が提案されており、また既存の熱伝導性樹脂としてポリアリーレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ樹脂）とポリアリーレンエーテル樹脂からなる樹脂組成物も記載されている。 Patent Document 3 proposes a member composed of polyphenylene sulfide resin, magnesium hydroxide and glass fiber as a resin composition for LED heat dissipation, and polyarylene sulfide resin (PPS resin) as an existing thermal conductive resin. A resin composition comprising a polyarylene ether resin is also described.

特開２００２−３３０１１号公報JP 2002-33011 A 特開２０１１−６１１５７号公報JP 2011-61157 A 特開２０１１−２２８６８５号公報JP 2011-228685 A

特許文献１に示されたようにヒートシンクを金属で形成する場合、熱伝導性の面からは銅または銅合金が最も適しているが、ヒートシンク全体を金属で形成すると強度は強い反面材料使用量が多くなり、また加工も複雑となるため製造費用が高価となるという問題点がある。また、金属製の場合重量が大きくなるという問題点もある。一方で、熱伝導性樹脂だけでヒートシンクを形成した場合、強度に問題があるばかりか、水や油等による劣化の心配もある。 When the heat sink is formed of a metal as shown in Patent Document 1, copper or a copper alloy is most suitable from the viewpoint of thermal conductivity. However, if the entire heat sink is formed of metal, the strength is high, but the amount of material used is large. There is a problem that the manufacturing cost becomes expensive due to the increase in the number and the complicated processing. There is also a problem that the weight is increased in the case of metal. On the other hand, when the heat sink is formed only from the heat conductive resin, there is not only a problem in strength, but also there is a risk of deterioration due to water or oil.

特許文献２に記載されているように金属と熱伝導性樹脂を組み合わせてヒートシンクを形成すると材料コストの点においては改善されるが、樹脂でフィンを形成する場合型に樹脂を注入して成形する必要があり、型の製作に相当のコストが必要となる。また、フィン自体は樹脂であるため、前述のような強度や劣化の問題は解決されない。 When a heat sink is formed by combining a metal and a heat conductive resin as described in Patent Document 2, the material cost is improved. However, when fins are formed with resin, the resin is injected into the mold and molded. It is necessary and a considerable cost is required to manufacture the mold. Further, since the fin itself is a resin, the above-described problems of strength and deterioration cannot be solved.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、安価で強度や耐劣化性が高く、製造が容易なヒートシンクを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat sink that is inexpensive, has high strength and high deterioration resistance, and is easy to manufacture.

上述の課題を解決するため本発明によるヒートシンクは、複数の凹凸部を有する薄板状金属基体と、前記金属基体内に充填された熱伝導性樹脂とからなることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a heat sink according to the present invention is characterized by comprising a thin plate-like metal substrate having a plurality of concave and convex portions and a heat conductive resin filled in the metal substrate.

また、別の特徴として、片面が平面状、反対側が凹凸状に形成された空洞金属基体と、前記金属基体内に充填された熱伝導性樹脂とから形成することもできる。 Further, as another feature, it can be formed from a hollow metal base having one surface formed in a flat shape and the opposite side formed in a concavo-convex shape, and a heat conductive resin filled in the metal base.

本発明によるヒートシンクでは、空洞状の金属基体内に熱伝導性樹脂を充填することにより、強度が強く耐劣化性が高く、安価で製造が容易なヒートシンクを提供することができる。 In the heat sink according to the present invention, by filling a hollow metal base with a heat conductive resin, it is possible to provide a heat sink that is strong and has high deterioration resistance, is inexpensive, and is easy to manufacture.

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説明する。図１に本発明によるヒートシンクのいくつかの実施例を示した。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例１、２、３それぞれの底面側からの斜視図であり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はそれぞれの実施例の底面図を示す。これらのヒートシンクでは、金属薄板を用いてプレス成形により基体部１と複数の突起部２を形成する。実施例１（図１（ｄ））のＡ−Ａ断面を示したものが図２である。図２（ｂ）に示したように、本発明によるヒートシンクは金属薄板の成形により内側に凹部を形成して容器状とし、図２（ａ）に示したようにその内部に熱伝導性樹脂３を充填する。これにより、金属薄板による外形と熱伝導性樹脂による内部が一体的にヒートシンクとして機能するようになる。図２（ａ）に示したヒートシンクは、受熱面４に発熱体を直接接合してこのまま使用することも可能であるが、受熱面４に金属製の受熱板を介して発熱体を接合すればより効果的である。実施例２及び３については、突起部の形状が異なるだけで構成は実施例１と同じである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows several embodiments of a heat sink according to the present invention. (A), (b), (c) is a perspective view from the bottom side of each of Examples 1, 2, and 3, and (d), (e), (f) are bottom views of each example. Show. In these heat sinks, the base portion 1 and the plurality of protrusions 2 are formed by press molding using a metal thin plate. FIG. 2 shows an AA cross section of Example 1 (FIG. 1D). As shown in FIG. 2 (b), the heat sink according to the present invention is formed into a container shape by forming a concave portion on the inside by molding a thin metal plate, and as shown in FIG. Fill. As a result, the outer shape of the metal thin plate and the inner portion of the heat conductive resin function integrally as a heat sink. The heat sink shown in FIG. 2A can be used as it is by directly joining the heating element to the heat receiving surface 4, but if the heating element is joined to the heat receiving surface 4 via a metal heat receiving plate, More effective. About Example 2 and 3, only the shape of a projection part differs, and a structure is the same as Example 1. FIG.

上記のような実施例では、金属薄板をプレス成形により容器状とし、内部に熱伝導性樹脂を充填するため、全体を金属材料から切削により製作するより容易であり、また安価である。さらに、金属薄板を容器状として内部に樹脂を充填するため、樹脂成型のための型が不要であり、製造コストが低く抑えられる。 In the embodiment as described above, the metal thin plate is formed into a container shape by press molding, and the inside is filled with the heat conductive resin, so that it is easier and cheaper than manufacturing the whole by cutting from a metal material. Furthermore, since a metal thin plate is used as a container and filled with resin, a mold for resin molding is unnecessary, and the manufacturing cost can be kept low.

上記実施例において、金属薄板としては特許文獣１に記載されたようなアルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、銅合金、鉄などの金属材料が利用できる。また、熱伝導性樹脂としては、特許文献３に記載されているような既存の樹脂を利用することができ、また今後さらに特性の良好な新規樹脂が開発された場合、それを利用することも可能である。 In the said Example, metal materials, such as an aluminum alloy, a zinc alloy, a magnesium alloy, a copper alloy, and iron as described in the patent literary animal 1, can be utilized as a metal thin plate. Moreover, as a heat conductive resin, the existing resin as described in Patent Document 3 can be used, and when a new resin having better characteristics is developed in the future, it may be used. Is possible.

図３には、本発明によるヒートシンクの実施例４を示した。これは突起部における断面図であり、受熱面４に金属基板を同じ種類の材料による受熱板５を配設することにより、発熱体と接合する際に別途受熱板を設ける必要がなくなる。樹脂の周囲を金属で密閉することにより、樹脂の劣化を防止することもできる。 FIG. 3 shows a fourth embodiment of the heat sink according to the present invention. This is a cross-sectional view of the protrusion, and by disposing a heat receiving plate 5 made of the same material as the metal substrate on the heat receiving surface 4, it is not necessary to provide a separate heat receiving plate when joining the heating element. By sealing the periphery of the resin with a metal, the deterioration of the resin can be prevented.

以上述べたように、本発明によれば、強度が強く耐劣化性が高く、安価で製造が容易なヒートシンクを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a heat sink that is strong and has high deterioration resistance, is inexpensive, and can be easily manufactured.

本発明によるヒートシンクの実施例を示す図である。（ａ）は実施例１の底面側からの斜視図、（ｄ）はその底面図、（ｂ）は実施例２の底面側からの斜視図、（ｅ）はその底面図、（ｃ）は実施例３の底面側からの斜視図、（ｆ）はその底面図である。It is a figure which shows the Example of the heat sink by this invention. (A) is a perspective view from the bottom side of Example 1, (d) is a bottom view thereof, (b) is a perspective view from the bottom side of Example 2, (e) is a bottom view thereof, and (c) is a bottom view thereof. The perspective view from the bottom face side of Example 3, (f) is the bottom view. （ａ）は図１（ｄ）における実施例１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は樹脂３注入前の金属基体１の断面図である。(A) is AA sectional drawing of Example 1 in FIG.1 (d), (b) is sectional drawing of the metal base | substrate 1 before resin 3 injection | pouring. 実施例４の断面図を示す。Sectional drawing of Example 4 is shown.

１金属基体
２突起部
３熱伝導性樹脂
４受熱面
５受熱板DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal base | substrate 2 Protrusion part 3 Thermally conductive resin 4 Heat receiving surface 5 Heat receiving plate

Claims

A heat sink comprising: a thin plate-like metal base having a plurality of uneven portions; and a heat conductive resin filled in the metal base.

A heat sink comprising: a hollow metal base having a flat surface on one side and a concavo-convex shape on the opposite side; and a heat conductive resin filled in the metal base.