JP2500764B2

JP2500764B2 - ヒ―トシンク

Info

Publication number: JP2500764B2
Application number: JP16248193A
Authority: JP
Inventors: 真石澤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH0766334A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を冷却する
ためのヒートシンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒートシンクは、半導体装置と接
触して該半導体装置の熱を吸熱するヒートシンク本体
と、ヒートシンク本体で吸熱した熱を放熱する冷却フィ
ンとを有しており、冷却フィンは通常ヒートシンク本体
に一体に固定されており、冷却フィンによる放熱面積
は、ヒートシンクごとに固定であり、したがって、同一
条件下（風速等）では放熱効果は一定であった。

【０００３】また、冷却フィンを可動にした構造のもの
があるが、このものは冷却フィンの向きを変えるだけの
もので、その放熱面積は、一定であり、放熱効果は変化
しない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のヒートシン
クでは、放熱効果すなわち熱抵抗は同一条件（風速等）
では一定であるため、ゲートアレーのように同一製品で
も品種コードによって発熱量が大きく異なる場合、チッ
プ温度が大きくバラつくこととなり、特性や信頼性の保
証が難しい。

【０００５】また、同様にバーンインスクリーニングに
おいても、同じ条件（炉内温度，時間等）で実施して
も、品種コードによってスクリーニング効果がバラつい
てしまう。

【０００６】これらの問題を従来技術を用いて防止する
には、品種コードごとに放熱効果の異なるヒートシンク
を設計するか、品種ごとに実使用条件（風速等）やバー
ンインスクリーニング条件（温度，時間）を変更するし
かなく、費用が膨大となる。

【０００７】本発明の目的は、半導体装置が発する熱量
に比例させて、冷却フィンの放熱面積を増減制御するよ
うにしたヒートシンクを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るヒートシンクは、ヒートシンク本体
と、冷却フィンの組と、発熱量検出部と、フィン駆動部
とを有し、半導体装置を冷却するヒートシンクであっ
て、ヒートシンク本体は、半導体装置の熱を吸熱するも
のであり、半導体装置に密着して取付けられ、各冷却フ
ィンは、ヒートシンク本体の熱を放熱する放熱面を少な
くとも両側面に有し、放熱面同士を互いに向き合わせて
ヒートシンク本体に摺動可能に支持され、組をなす冷却
フィンは、放熱面同士を互いに接触させて放熱面積が実
質的に最小となる１ブロック体に寄せ集められ、発熱量
検出部は、半導体装置が発する熱量を検出し、放熱に必
要な放熱面積の指令信号をフィン駆動部に出力するもの
であり、フィン駆動部は、発熱量検出部より出力された
指令信号に基づいて放熱面積を決定し、必要とされる放
熱面積の大小に応じて少なくとも１以上の冷却フィンを
駆動し、ブロック体から引き離し、冷却フィンの相互間
に隙間を形成して実質的な放熱面積を制御するものであ
る。

【０００９】また、組をなす冷却フィンは、同一表面積
の放熱面を有するものである。

【００１０】また、組をなす冷却フィンは、ブロック体
として組合わされる順に放熱面の表面積を減少させたも
のである。

【００１１】

【作用】組をなす冷却フィンは、放熱面同士を接触させ
て１ブロック体に寄せ集められ、その全体の放熱面積が
最小となっている。ヒートシンクを取付けるべき半導体
装置が発する熱量に応じて、ブロック体から１以上の冷
却フィンを引き離し、冷却フィン間に隙間を形成するこ
とにより、冷却フィン全体の放熱面積の大小を制御す
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。

【００１３】（実施例１）図１（ａ）は、本発明の実施
例１を示す横断面図、（ｂ）は、同縦断面図である。

【００１４】図１（ａ），（ｂ）において、本発明に係
るヒートシンクは、ヒートシンク本体３と、組をなす冷
却フィン７，７…と、発熱量検出部２と、フィン駆動部
５とを有している。

【００１５】ヒートシンク本体３は、半導体装置１の熱
を吸熱するものであり、半導体装置１に密着して取付け
られる。また、ヒートシンク本体３は、長方体形状に形
成され、上面一端部に１本の冷却フィン８が起立して一
体に固定して設けられている。冷却フィン８は長方体形
状に形成され、その側面に放熱面８ａを有している。

【００１６】また、ヒートシンク本体３は、上面にレー
ル６を有しており、レール６は、冷却フィン８の内側放
熱面８ａと直交する方向に向けて敷設されている。組を
なす冷却フィン７，７…は、冷却フィン８と同一形状を
なし、両側面に放熱面７ａをそれぞれ有しており、各冷
却フィン７は、放熱面７ａ同士を互いに向き合わせてレ
ール６に摺動可能に支持され、ヒートシンク本体３の熱
を放熱面７ａより放熱するようになっている。また組を
なす冷却フィン７，７間及び冷却フィン８と最左端の冷
却フィン７間には、圧縮スプリング４が張設してあり、
スプリンク４の圧縮力を受けて組をなす冷却フィン７
は、放熱面同士を接触させて１ブロック体に寄せ集めら
れ、最左端の冷却フィン７がヒートシンク本体３の固定
冷却フィン８に密着するようになっている。１つのブロ
ック体に寄せ集められた各冷却フィン７の放熱面７ａ
は、互いに冷却フィン７により被覆されるため、１つの
ブロック体に寄せ集められた冷却フィン７の組による放
熱面積が実質的に最小となっている。

【００１７】また、発熱量検出部２は、半導体装置１が
発する熱量を検出し、放熱に必要な放熱面積の指令信号
をフィン駆動部５に出力するものであり、ヒートシンク
本体３内の半導体装置取付端面側に接近させて設けた液
タンク２ａと、液タンク２ａ内に充填され、半導体装置
１の発熱量に比例して膨張する液体２ｂと、液体２ｂの
膨張量を直線方向への移動量に変換するシリンダ２ｃと
を有している。

【００１８】またフィン駆動部５は、発熱量検出部２よ
り出力された指令信号に基づいて放熱面積を決定し、必
要とされる放熱面積の大小に応じて少なくとも１以上の
冷却フィンを、駆動し、ブロック体から引き離し、冷却
フィン７，７の相互間に隙間を形成して実質的な放熱面
積を制御するものであり、シリンダ２ｃ内に摺動可能に
嵌合させたピストン５ａと、ピストン５ａと最左端の冷
却フィン９とを連結する連結杆５ｂとを有している。フ
ィン駆動部５のピストン５ａは、液タンク２ａ内の液体
２ｂが膨張した量に比例してシリンダ２ｃ内を移動し、
連結杆５ｂを右方に移動させる。連結杆５ｂが右方に移
動すると、スプリング４に抗して個々の冷却フィン７を
ブロック体から引き離して冷却フィン７，７の相互間に
隙間を形成するようになっている。

【００１９】実施例において、半導体装置１が低温の場
合、液タンク２中の液は収縮しているため、冷却フィン
７，８はすべてスプリング４によってすべて密着してい
る。

【００２０】半導体装置１が高温となると、液タンク２
の液が膨張し、ピストン５をシリンダ２ａ内を右方向に
押すことにより、右側の冷却フィン７が１枚ずつ徐々に
レール６に沿ってブロック体から離れてゆき、離れた冷
却フィン７，７の相互間に隙間が形成され、それの放熱
面７ａによりヒートシンク全体の表面積が増加し、冷却
効果が増す。

【００２１】なお、１枚の冷却フィンのサイズを５ｃｍ
×５ｃｍ×１ｃｍと仮定し、冷却フィンの枚数を５枚と
仮定すると、冷却フィンをすべて密着させて寄せ集めた
ブロック体の放熱面積は１２５ｃｍ²であり、ブロック
体を個々の冷却フィンに切り離した場合は３２５ｃｍ²
であり、３倍近い面積となる。

【００２２】なお、発熱量検出部２及びフィン駆動部５
は、図示の構造に限定されるものではない。

【００２３】（実施例２）図２は、本発明の実施例２を
示す断面図である。

【００２４】実施例１では、冷却フィンの放熱面７ａの
表面積は、同一の大きさに設定してあるため、１枚ずつ
冷却フィンが引き離されて増加する表面積は同じであ
る。これに対して、本実施例では、組をなす冷却フィン
７は、１ブロック体として組合わされる順に放熱面７ａ
の表面積が減少するようになっている。

【００２５】本実施例によれば、ブロック体から１枚ず
つ冷却フィン７を引き離すことにより、冷却フィン７の
拡大した放熱面が表われるため、ヒートシンクの表面積
の増加量自体も次第に増えるようになっており、熱暴走
などを防止する効果がより高いという利点を有する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体装
置の発熱に応じ自動的に放熱効果を調節する機能を付加
したので、ゲートアレーのように品種コードによって発
熱量が大きく異なる場合も、チップ温度のバラツキを押
さえ、特性や信頼性の保証を容易に得ることができる。

【００２７】また、バーンインスクリーニングにおいて
も、異なる品種を同一条件で実施しても、スクリーニン
グ効果のバラツキを押さえることができる。

【００２８】さらに、ブロック体から冷却フィンを引き
離して増加する放熱面積の増加量を種々調節することに
より、半導体装置が発する熱量の変化に追従させること
ができ、熱影響による半導体装置の暴走などを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施例１を示す横断面図、
（ｂ）は同縦断面図である。

【図２】本発明の実施例２を示す横断面図である。

【符号の説明】

１半導体装置２発熱量検出部３ヒートシンク本体４スプリング５フィン駆動部６レール７，８冷却フィン７ａ，８ａ冷却フィンの放熱面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートシンク本体と、冷却フィンの組
と、発熱量検出部と、フィン駆動部とを有し、半導体装
置を冷却するヒートシンクであって、ヒートシンク本体は、半導体装置の熱を吸熱するもので
あり、半導体装置に密着して取付けられ、各冷却フィンは、ヒートシンク本体の熱を放熱する放熱
面を少なくとも両側面に有し、放熱面同士を互いに向き
合わせてヒートシンク本体に摺動可能に支持され、組をなす冷却フィンは、放熱面同士を互いに接触させて
放熱面積が実質的に最小となる１ブロック体に寄せ集め
られ、発熱量検出部は、半導体装置が発する熱量を検出し、放
熱に必要な放熱面積の指令信号をフィン駆動部に出力す
るものであり、フィン駆動部は、発熱量検出部より出力された指令信号
に基づいて放熱面積を決定し、必要とされる放熱面積の
大小に応じて少なくとも１以上の冷却フィンを駆動し、
ブロック体から引き離し、冷却フィンの相互間に隙間を
形成して実質的な放熱面積を制御するものであることを
特徴とするヒートシンク。
【請求項２】組をなす冷却フィンは、同一表面積の放
熱面を有することを特徴とする請求項１に記載のヒート
シンク。
【請求項３】組をなす冷却フィンは、ブロック体とし
て組合わされる順に放熱面の表面積を減少させたことを
特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。