JP2596720Y2

JP2596720Y2 - 半導体素子用放熱器

Info

Publication number: JP2596720Y2
Application number: JP1993053782U
Authority: JP
Inventors: 和夫水谷; 正二横山
Original assignee: 水谷電機工業株式会社
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2008-10-04
Also published as: JPH0727158U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、マイクロプロセッサ
その他の半導体素子の動作温度を維持する為に使用する
半導体素子用放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロプロセッサその他の半導
体素子は、使用中に発熱するので、アルミニウムなど熱
伝導性の良い金属製型材で、取付基板の一側に放熱フィ
ンを設けた構造の放熱器に取付けて使用され、自然空冷
による冷却で動作温度を維持するようにしていた。

【０００３】前記の放熱器の放熱フィンは、半導体素子
の発熱量に従って、必要な放熱面積が確保できるよう
に、その数、高さ等が決定されていた。又、表面の熱輻
射率を向上させるための、表面処理が施されたものもあ
った。

【０００４】放熱能力を大きくした場合、前記放熱フィ
ンの数、高さ等が必然的に増大して放熱器全体が大型化
するので、基板の一側面にピン状の突起を多数、立設し
て放熱面積を大きくし、放熱フィンによる放熱器に比べ
て小型化を図った放熱器も知られていた。

【０００５】

【考案により解決すべき課題】基板の一側面にピン状の
突起を多数、立設した構造の前記放熱器は、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金を素材として冷間鍛造によって
整形し、次いで研削加工、ばり取りを経て所望の形状に
製造されていたので、連続的な製造が難しく大量生産に
不向きであると共に、冷間鍛造の為の精密な金型を必要
とし、かつ製造の歩留りも悪いので、結果としてコスト
アップを招く問題点があった。

【０００６】又、放熱能力の向上のためにピン状の突起
の径や高さを変化させたい場合には、金型の変更が必要
で、放熱能力の変更に対応し難い問題点もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この考案は前記のような
問題点に鑑みてなされたもので、製造が簡単でかつ放熱
能力の変更にも対応し易い、ピン状突起を多数、立設し
た形式の半導体素子用放熱器を提供することを目的とし
ている。

【０００８】斯る目的を達成したこの考案の半導体素子
用放熱器は、一側面を半導体素子取付面とした基板を貫
通して、多数の上下に貫通した中空管が植設してあり、
前記中空管は、帯板を巻曲げて、長手方向に合せ目を有
する中空管としてあると共に、前記中空管は、基板近傍
の基部に、側壁を貫通した通孔を設けてあることを特徴
としている。

【０００９】前記の基板および中空管はアルミニウム又
はアルミニウム合金製とし、基板に形成した透孔内に中
空管の一端を圧入、固定して構成することができる。
又、中空管の植設部は、基板に接着することもできる。

【００１０】

【作用】この考案の半導体素子用放熱器によれば、半導
体素子から発生した熱は、基板から中空管へと伝熱さ
せ、各部材の表面から輻射により放熱させることができ
る。中空管の内側は空気の流通が可能で、空気の対流が
生ずるので、対流により放熱させることもできる。

【００１１】製造は主として基板に中空管を植設する作
業となり、金型を用いた作業は基板の型抜き作業のみと
なる。従って製造を簡単にすることができる。

【００１２】又、放熱能力の変更も、基板に植設する中
空管の長さを変更することで、簡単に対応することがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下この考案の実施例を図を参照して説明す
る。

【００１４】図１は基本的な実施例で、方形のアルミニ
ウム板でなる基板１と、アルミニウム製の中空管２とか
らなり、中空管２は基板１に予め形成した透孔３内に、
一端を圧入することにより固定して植設したもので、中
空管２の圧入部は基板１の側面（図中下面）１ａから突
出しないようにし、この側面１ａを半導体素子取付面と
してある。

【００１５】実施例では中空管２を８本、植設してある
が、中空管２の数は、熱負荷に従って決定する。

【００１６】基板１の厚さおよび大きさ並びに中空管２
の外径、内径および長さについても同様である。実施例
では全ての中空管２の外径、内径を同一としたが、異な
る外径、内径の中空管とすることもできる。基板１およ
び中空管２の表面の熱輻射率を向上する為に例えば黒色
アルマイト処理などの表面処理を施すようにしても良
い。

【００１７】基板１の透孔３へ中空管２を圧入すること
によって、中空管２は圧入部が縮径され、そのスプリン
グバックの応力によって中空管２の外壁と透孔３の内壁
は緊密な圧接状態とされるが、前記内外壁当接部に、伝
熱性を有する接着剤を介在させて、固着状態をより確実
にすることもできる。

【００１８】上記実施例の放熱器は、半導体素子取付面
とした基板１の側面１ａに、マイクロプロセッサその他
の半導体素子を、シリコングリスなどの密着補助剤と固
定用ビスを用いて取付けて使用する。半導体素子側で発
熱した熱は取付面を介して基板１および中空管２へと伝
導し、各部材の表面から熱輻射により放熱し、結果とし
て半導体素子が冷却され、動作温度の範囲内に維持され
る。

【００１９】中空管２は外壁および内壁で放熱が行なわ
れるので、ピン状の突起とした従来の放熱器に比べて放
熱面積を大きくし、放熱効率を向上することができる。

【００２０】又、中空管２を縦にして使用した場合、中
空管２内を基板１側の端部から他端部へ向けて空気が上
昇するいわゆる煙突効果があり、中空管２の内壁からの
放熱を輻射と対流の両作用のもとに生じさせて放熱量を
増大することができる。

【００２１】上記実施例の放熱器の製造は、基板１の製
造、中空管２の製造および中空管２の基板１の圧入の三
つの工程で行うことができる。基板１の製造では、打抜
きの為の金型を用いてアルミニウム板を型抜きすれば良
く、所定の外形で、必要な透孔３が形成された基板１を
得ることができる。圧入工程は中空管２を１乃至複数本
把持し、基板１の透孔３へ位置合わせして押込めば良
く、自動化も容易である。

【００２２】このように放熱器を構成することによっ
て、製造を簡単にし、能率良く行うことが可能となり、
歩留りも向上できるので、結果としてコスト低減を図る
ことが可能である。

【００２３】放熱能力の変更も、中空管２の長さを変更
することで、ある程度の対応が可能である。

【００２４】図２はこの考案の実施例の放熱器と、従来
のピン状の突起を多数立設した構造の放熱器の性能を比
較したものである。この考案の実施例の放熱器は図３に
示したように、４４mm×４４mmの方形で厚さ３．７mmの
アルミニウム合金製の基板１（黒色アルマイト処理）
に、外径１．８mm、内径１．０mmで長さ１３．７mmとし
たアルミニウム合金製の中空管２を９６本（８本×１２
列）植設したものとした。従来型の放熱器は図４に示し
たような構造のもので、アルミニウム合金の鍛造品で、
基板１１は４４mm×４４mm、厚さ３．７mmである。ピン
状の突起は長さを９mmとし、直径を６mmとした突起１２
ａ、同じく直径を４mmとした突起１２ｂおよび同じく直
径を２mmとした突起１２Ｃからなり、全体で９７本の突
起が立設されたものである。表面は黒色アルマイト処理
を施したものを使用した。

【００２５】夫々の放熱器の半導体素子取付面に、同一
の半導体素子４を１個、シリコングリスを塗布のうえ、
取付ネジで緊締し、取付けた。

【００２６】半導体素子取付面に取付けた半導体素子に
隣接して、基板へ熱電対５を固着し、半導体素子を動作
させた時の、基板の温度を測定した。基板は水平とし、
自然空冷状態とした。

【００２７】図２が測定した結果で、図中ａの曲線が実
施例の放熱器、ｂの曲線が従来型の放熱器の特性であ
る。測定時の室温は、ａの場合は２８．０５℃、ｂの場
合は３１．０５℃であった。

【００２８】両放熱器の特性に大きな差は無く、この考
案によって、従来の鍛造による放熱器に匹敵するものが
簡単な製造で得られることが確かめられた。

【００２９】前記実施例では、中空管２は、図５に示し
たように、帯状のアルミニウム板を巻曲げて長手方向に
合せ目１３を有する中空管２ａを用いてあるので更にコ
スト低減を図ることもできる。

【００３０】又、中空管２の内側への空気の流入を促進
するように、図６に示したように、中空管２の基板１に
隣接する部分において側壁を貫通する通孔１４を１個又
は複数個設けるようにしても良い。

【００３１】

【考案の効果】以上に説明した通り、この考案によれ
ば、放熱効率を向上させると共に、透孔を型抜きした基
板に中空管を圧入するだけで製造が簡単で、かつ型抜き
する透孔の大きさと中空管の口径と長さを変更するだけ
で放熱能力の変更にも対応し易い放熱器を提供できる効
果がある。取り分け、中空管は帯板を巻曲げて、長手方
向に合せ目を有する中空管としたので、放射能力に対応
した放熱器を提供できる。

【００３２】製造が簡単で、歩留りも向上できるので、
コスト低減にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は一部拡大断面図である。

【図２】この考案の実施例と従来の放熱器を比較して示
した特性曲線の図である。

【図３】特性曲線を測定した実施例の正面図である。

【図４】特性曲線を測定した従来の放熱器の図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図５】この考案の他の実施例の一部拡大図である。

【図６】この考案の更に他の実施例の一部拡大図であ
る。

【符号の説明】

１基板１ａ基板の側面（半導体素子取付面）２中空管３透孔４半導体素子５熱電対１３合せ目１４通孔

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一側面を半導体素子取付面とした基板を
貫通して、多数の上下に貫通した中空管が植設してあ
り、前記中空管は、帯板を巻曲げて、長手方向に合せ目
を有する中空管としてあると共に、前記中空管は、基板
近傍の基部に、側壁を貫通した通孔を設けてあることを
特徴とする半導体素子用放熱器。
【請求項２】基板および中空管はアルミニウム又はア
ルミニウム合金製とし、基板に形成した透孔内に中空管
の一端を圧入、固定してある請求項１記載の半導体素子
用放熱器。
【請求項３】中空管の植設部は、基板に接着してある
請求項１又は２記載の半導体素子用放熱器。