JP2701687B2 - ピン型冷却フィン - Google Patents
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ピン型冷却フィン、特
に大規模集積回路(LSI)あるいは超LSI(ULSI) 等の冷却
用に用いられるICパッケージ冷却用ピン型冷却フィン
(以下、単にピンフィンとも言う)に関する。
に大規模集積回路(LSI)あるいは超LSI(ULSI) 等の冷却
用に用いられるICパッケージ冷却用ピン型冷却フィン
(以下、単にピンフィンとも言う)に関する。
【0002】本発明にかかるピン型冷却フィンは発熱が
問題となる装置あるいは部品の冷却用として広く適用し
得るが、ここではその代表であるICパッケージ用ピン
型冷却フィンを例にとって説明する。
問題となる装置あるいは部品の冷却用として広く適用し
得るが、ここではその代表であるICパッケージ用ピン
型冷却フィンを例にとって説明する。
【0003】
【従来の技術】ICパッケージはICチップを気密封着
した最も基本的なエレクトロニクスデバイスである。図
1はその典型的な一例であるセラミックス製のパッケー
ジを示し、図1(イ)は平面図、同 (ロ)は断面図である。
した最も基本的なエレクトロニクスデバイスである。図
1はその典型的な一例であるセラミックス製のパッケー
ジを示し、図1(イ)は平面図、同 (ロ)は断面図である。
【0004】図1において、ICチップ1は、セラミッ
クスベース2とセラミックスキャップ3で構成された気
密空間4内に収納され、べース2の中心凹み部に適宜固
定されている。ベース2とキャップ3の合わせ面はリー
ド5をはさんだ状態でガラス層6で封着される。リード
5とICチップ1はリードワイヤ7で連結される。
クスベース2とセラミックスキャップ3で構成された気
密空間4内に収納され、べース2の中心凹み部に適宜固
定されている。ベース2とキャップ3の合わせ面はリー
ド5をはさんだ状態でガラス層6で封着される。リード
5とICチップ1はリードワイヤ7で連結される。
【0005】ここで、ベース2、キャップ3、リード5
およびガラス層6の線膨脹係数は略同一となるようにそ
の材質が選定され、パッケージの気密性、信頼性が保た
れるように細心の注意が払われている。
およびガラス層6の線膨脹係数は略同一となるようにそ
の材質が選定され、パッケージの気密性、信頼性が保た
れるように細心の注意が払われている。
【0006】ところで、ICの集積度が向上するにつ
れ、ICチップ1から発生する熱をパッケージの外に放
熱する必要が生じる。これは、熱によってICに誤動作
が生じたり、パッケージの気密性が損なわれて機能が停
止するなどの重大なトラブルを来すからである。このた
めには、図1(ロ) に示すベース2を熱伝導率が良い材質
のものにするのも1つの方法であるが、ベース2の表面
からだけの放熱であるので、その放熱性能には限界があ
る。そこで、ICで発生する熱をパッケージの外部に効
率的に逃がすための構造のパッケージが提案されてい
る。
れ、ICチップ1から発生する熱をパッケージの外に放
熱する必要が生じる。これは、熱によってICに誤動作
が生じたり、パッケージの気密性が損なわれて機能が停
止するなどの重大なトラブルを来すからである。このた
めには、図1(ロ) に示すベース2を熱伝導率が良い材質
のものにするのも1つの方法であるが、ベース2の表面
からだけの放熱であるので、その放熱性能には限界があ
る。そこで、ICで発生する熱をパッケージの外部に効
率的に逃がすための構造のパッケージが提案されてい
る。
【0007】図2はその一例で、ピングリッドアレイ型
セラミックスパッケージにそのような冷却装置を適用し
た場合である。ICチップ1は、図1のベース2に対応
する伝熱基板12の中心に固定され、額縁状のセラミック
ス板9、10およびリッド13で構成された気密空間14内に
収納される。金属製のリッド13とセラミックス板9、伝
熱基板12とセラミックス板10はロウ付けなど適宜方法で
接合され、セラミックス板9と10の合わせ面はガラス層
で封着されている。セラミックス板9に差し込まれたピ
ン11とICチップ1の回路はリードワイヤ7およびセラ
ミックス板10の表面10a に描かれた導通回路を介して電
気的に連絡されている。
セラミックスパッケージにそのような冷却装置を適用し
た場合である。ICチップ1は、図1のベース2に対応
する伝熱基板12の中心に固定され、額縁状のセラミック
ス板9、10およびリッド13で構成された気密空間14内に
収納される。金属製のリッド13とセラミックス板9、伝
熱基板12とセラミックス板10はロウ付けなど適宜方法で
接合され、セラミックス板9と10の合わせ面はガラス層
で封着されている。セラミックス板9に差し込まれたピ
ン11とICチップ1の回路はリードワイヤ7およびセラ
ミックス板10の表面10a に描かれた導通回路を介して電
気的に連絡されている。
【0008】伝熱基板12は熱伝導率が大きく、かつIC
チップ1との線膨脹率の差が少ない材質のものが選定さ
れ、例えば銅を含浸させたタングステンあるいはコバー
ル(Co-Ni-Fe 合金の商品名) などが用いられる。
チップ1との線膨脹率の差が少ない材質のものが選定さ
れ、例えば銅を含浸させたタングステンあるいはコバー
ル(Co-Ni-Fe 合金の商品名) などが用いられる。
【0009】伝熱基板12の下面には冷却フィン8が接合
される。冷却フィン8は伝熱基板12に取付けられる底板
部8bと複数の放熱部8aとで構成される。ICチップ1で
発生した熱は伝熱基板12を通して底板部8bから放熱部8a
に伝わり、その表面8dから放散される。この熱放散を促
進するため、放熱部8aにはファンによって空気などの冷
却媒体が吹き付けられる。すなわち、冷却フィン8には
熱伝導性と熱伝達性が要求される。
される。冷却フィン8は伝熱基板12に取付けられる底板
部8bと複数の放熱部8aとで構成される。ICチップ1で
発生した熱は伝熱基板12を通して底板部8bから放熱部8a
に伝わり、その表面8dから放散される。この熱放散を促
進するため、放熱部8aにはファンによって空気などの冷
却媒体が吹き付けられる。すなわち、冷却フィン8には
熱伝導性と熱伝達性が要求される。
【0010】冷却フィン8の熱伝導性を向上させるに
は、アルミニウムなどの熱伝導率が優れた材質を使用
し、かつ放熱部8aの合計断面積を大きくとることが必要
である。冷却フィン8の熱伝達性を向上させるには、冷
却媒体が放熱部8aを通過する際の圧損を極力小さくし、
かつ放熱部8aの全表面積を大きくとることが必要であ
る。
は、アルミニウムなどの熱伝導率が優れた材質を使用
し、かつ放熱部8aの合計断面積を大きくとることが必要
である。冷却フィン8の熱伝達性を向上させるには、冷
却媒体が放熱部8aを通過する際の圧損を極力小さくし、
かつ放熱部8aの全表面積を大きくとることが必要であ
る。
【0011】冷却フィン8の外形寸法、すなわち図2の
W、Hを大きくすれば放熱部8aの合計断面積、全表面積
を増加することは容易であるが、パッケージを収納する
電子機器の小形化の趨勢に逆行することになり、これは
採用し難い。すなわち、Wはせいぜいセラミック板9、
10の外形寸法と同程度、Hは極力小さくすることが要求
される。
W、Hを大きくすれば放熱部8aの合計断面積、全表面積
を増加することは容易であるが、パッケージを収納する
電子機器の小形化の趨勢に逆行することになり、これは
採用し難い。すなわち、Wはせいぜいセラミック板9、
10の外形寸法と同程度、Hは極力小さくすることが要求
される。
【0012】従来より、コンパクトでかつ優れた冷却機
能を有する放熱フィンについて、種々の形状のものが検
討されており、図3に例を示すピンフィンの性能が優れ
ていることが明らかとなっている。
能を有する放熱フィンについて、種々の形状のものが検
討されており、図3に例を示すピンフィンの性能が優れ
ていることが明らかとなっている。
【0013】ピンフィン8'は、平板状の底板部8b' の上
に多数のピン状放熱部8a'(以下、ピンと略す) が所定ピ
ッチで林立した形状のものである。図3では、断面形状
が矩形のピン8a' が示すが、これは円形であってもよ
い。矢印AまたはBで示す横方向から、あるいは矢印C
で示す上方向から冷却媒体を吹き付けて冷却する。
に多数のピン状放熱部8a'(以下、ピンと略す) が所定ピ
ッチで林立した形状のものである。図3では、断面形状
が矩形のピン8a' が示すが、これは円形であってもよ
い。矢印AまたはBで示す横方向から、あるいは矢印C
で示す上方向から冷却媒体を吹き付けて冷却する。
【0014】ところで、一般に冷却媒体が衝突する面に
おいて、冷却が効率的に行われることが、いわゆる前縁
効果として知られている。ピンフィン8'においては、す
べてのピン8a' の周囲を冷却媒体が吹き抜け得るので、
ピン8a' の側面全体に前縁効果が生ずる。
おいて、冷却が効率的に行われることが、いわゆる前縁
効果として知られている。ピンフィン8'においては、す
べてのピン8a' の周囲を冷却媒体が吹き抜け得るので、
ピン8a' の側面全体に前縁効果が生ずる。
【0015】ピンフィン8'の冷却性能を向上させると共
にコンパクトにするには、ピン8a'を細く、かつ底板部8
b' の単位面積あたりのピン8a' の本数 (以後、ピン密
度と略す) を増加させることが必要である。
にコンパクトにするには、ピン8a'を細く、かつ底板部8
b' の単位面積あたりのピン8a' の本数 (以後、ピン密
度と略す) を増加させることが必要である。
【0016】ところで、ピンフィン8'の製造方法として
は、例えば特開昭51−12370 号公報あるいは特開昭64−
27736 号公報に記載されている鍛造押出し加工が知られ
ている。これは、図4(イ) に示すように多数のダイス穴
16を有するダイス15上のワーク18をポンチ17で押圧し、
同(ロ) の如くダイス穴16内にピン8a' を押し出すと共
に、ダイス上に底板部8b' を形成し、この後ノックアウ
トピン19を上昇してピンフィン8'を取出す。鍛造押出し
加工は能率が優れている反面、製造しうるピンフィンの
寸法には次のような制約がある。
は、例えば特開昭51−12370 号公報あるいは特開昭64−
27736 号公報に記載されている鍛造押出し加工が知られ
ている。これは、図4(イ) に示すように多数のダイス穴
16を有するダイス15上のワーク18をポンチ17で押圧し、
同(ロ) の如くダイス穴16内にピン8a' を押し出すと共
に、ダイス上に底板部8b' を形成し、この後ノックアウ
トピン19を上昇してピンフィン8'を取出す。鍛造押出し
加工は能率が優れている反面、製造しうるピンフィンの
寸法には次のような制約がある。
【0017】第1は、ダイス穴10の加工法および押出し
加工後のワークのノックアウトの問題から、ピン8a' の
直径dをあまり細くできないことである。具体的な数値
で言えば、dの実用的限界は1mm程度であろう。第2
は、ダイス9の強度の点からダイス穴10のピッチすなわ
ち、ピン8a' の隙間gをあまり小さくできないことであ
る。具体的には、gの実用的な限界は1mm程度であろ
う。
加工後のワークのノックアウトの問題から、ピン8a' の
直径dをあまり細くできないことである。具体的な数値
で言えば、dの実用的限界は1mm程度であろう。第2
は、ダイス9の強度の点からダイス穴10のピッチすなわ
ち、ピン8a' の隙間gをあまり小さくできないことであ
る。具体的には、gの実用的な限界は1mm程度であろ
う。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ピン8a' の径をさらに
細く、その間隙をさらに小さくする方法としては、図5
(イ) に示すように厚さの薄い円板状の砥石をスペーサを
介して多数積み重ねて構成した回転砥石20を使用してま
ず一方向の溝加工を行い、次いで同(ロ) に示すように直
交方向に研削してピンフィン8'を加工する方法である。
しかし、この方法でも、円板状の砥石の剛性不足による
研削中の曲がりを防止する必要があり、砥石の厚さはあ
まり薄くはできない。具体的には、せいぜい0.5 mm程度
が限界である。しかも、砥石20の曲がりを防ぐためには
切込み量と送り速度を小さくする必要があるので、加工
時間がかかる。また、剛性の面から砥石20の半径を小さ
くすることも必要なので、ピン8a' の高さh (図3参
照) も制約される。具体的には、回転砥石20を構成する
各円板状砥石の厚さが0.5 mmの場合のhは高々20mm位が
限界である。さらに、図5(ロ) に示す2回目の研削の際
に、図5(イ) の1回目の研削加工で形成した板状のフィ
ン21が倒れるのを防ぐために樹脂などで溝を充填し、ピ
ンフィン8'に加工したあとでこれを除去する必要がある
ので非常に手間がかかる。
細く、その間隙をさらに小さくする方法としては、図5
(イ) に示すように厚さの薄い円板状の砥石をスペーサを
介して多数積み重ねて構成した回転砥石20を使用してま
ず一方向の溝加工を行い、次いで同(ロ) に示すように直
交方向に研削してピンフィン8'を加工する方法である。
しかし、この方法でも、円板状の砥石の剛性不足による
研削中の曲がりを防止する必要があり、砥石の厚さはあ
まり薄くはできない。具体的には、せいぜい0.5 mm程度
が限界である。しかも、砥石20の曲がりを防ぐためには
切込み量と送り速度を小さくする必要があるので、加工
時間がかかる。また、剛性の面から砥石20の半径を小さ
くすることも必要なので、ピン8a' の高さh (図3参
照) も制約される。具体的には、回転砥石20を構成する
各円板状砥石の厚さが0.5 mmの場合のhは高々20mm位が
限界である。さらに、図5(ロ) に示す2回目の研削の際
に、図5(イ) の1回目の研削加工で形成した板状のフィ
ン21が倒れるのを防ぐために樹脂などで溝を充填し、ピ
ンフィン8'に加工したあとでこれを除去する必要がある
ので非常に手間がかかる。
【0019】一方、ICチップ1の集積度はますます増
加の一途をたどっており、ピンフィン8'の放熱性能向上
のためのピン8a' の細径化とピン密度の向上を達成する
技術が是非とも必要である。かくして、本発明の目的
は、高さhを十分に大きくとることが可能なピン型冷却
フィンを提供することである。
加の一途をたどっており、ピンフィン8'の放熱性能向上
のためのピン8a' の細径化とピン密度の向上を達成する
技術が是非とも必要である。かくして、本発明の目的
は、高さhを十分に大きくとることが可能なピン型冷却
フィンを提供することである。
【0020】より具体的には、熱伝導性および熱伝達性
にともに優れ、高集積度のLSI 、ULSI等の冷却用に使用
でき、安価に大量生産が可能なピン型冷却フィンを提供
することである。
にともに優れ、高集積度のLSI 、ULSI等の冷却用に使用
でき、安価に大量生産が可能なピン型冷却フィンを提供
することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、従
来と発想を全く変えてヒートシンクを二つの要素に分
け、一旦それらを別々に作成し、その後で組み立て、固
定することでその目的が達成できるとの着想を得、本発
明を完成した。
来と発想を全く変えてヒートシンクを二つの要素に分
け、一旦それらを別々に作成し、その後で組み立て、固
定することでその目的が達成できるとの着想を得、本発
明を完成した。
【0022】ここに、本発明の要旨とするところは、複
数の平行な溝が形成された底板と、該底板の溝にはめ込
み固定されている基板部を備え所定ピッチで一列に形成
された複数のピンが該基板部より一体的に形成された櫛
型状薄板とから構成されたことを特徴とするピンフィン
である。
数の平行な溝が形成された底板と、該底板の溝にはめ込
み固定されている基板部を備え所定ピッチで一列に形成
された複数のピンが該基板部より一体的に形成された櫛
型状薄板とから構成されたことを特徴とするピンフィン
である。
【0023】別の面からは、本発明は、基板部と、所定
ピッチで一列にかつ前記基板部より一体的に形成された
複数のピンとを備えた複数の櫛型状薄板を、該櫛型状薄
板の基板部間にスペーサを介在させながら、組み合わせ
たことを特徴とするピンフィンである。
ピッチで一列にかつ前記基板部より一体的に形成された
複数のピンとを備えた複数の櫛型状薄板を、該櫛型状薄
板の基板部間にスペーサを介在させながら、組み合わせ
たことを特徴とするピンフィンである。
【0024】本発明にあって、上述の各要素は適宜手段
でもって製作すればよく、またその組立に際しても適宜
手段を採用できるが、実用上の観点からは次のような好
適態様を挙げることができる。すなわち、例えば、上述
の櫛型形状薄板は、金属平板素材から打抜き加工または
レーザ加工またはウォータジェット加工またはワイヤ放
電加工またはエッチング加工で製造してもよい。
でもって製作すればよく、またその組立に際しても適宜
手段を採用できるが、実用上の観点からは次のような好
適態様を挙げることができる。すなわち、例えば、上述
の櫛型形状薄板は、金属平板素材から打抜き加工または
レーザ加工またはウォータジェット加工またはワイヤ放
電加工またはエッチング加工で製造してもよい。
【0025】また、櫛型形状薄板を底板にはめ込み固定
するには、例えば、前記櫛型形状薄板を、所定ピッチの
平行溝を有する溝付平板の該平行溝に圧入、あるいは該
平行溝にはめ込んだ状態で溶接またはロウ付けまたは接
着することによって一体化してもよい。さらに、前記溝
付平板の前記平行溝は、切削または砥石切削または遊離
砥粒研削または放電加工で形成してもよい。
するには、例えば、前記櫛型形状薄板を、所定ピッチの
平行溝を有する溝付平板の該平行溝に圧入、あるいは該
平行溝にはめ込んだ状態で溶接またはロウ付けまたは接
着することによって一体化してもよい。さらに、前記溝
付平板の前記平行溝は、切削または砥石切削または遊離
砥粒研削または放電加工で形成してもよい。
【0026】
【作用】次に、添付図面を参照しながら、本発明の作用
についてさらに具体的に説明する。本発明では、図6に
示す櫛型形状薄板22 (以下、櫛と略す) を使用して、ピ
ンフィンを製造する。櫛22は、多数のピン8a' とピン根
元部を構成する基板部32とが一体となったもので、図3
のピン8a' の幅d2に等しい厚さの薄板から製造される。
材質はアルミニウム、アルミニウム合金などであり、金
型を使用したプレス打抜加工を採用すれば極めて能率的
に製造することができる。
についてさらに具体的に説明する。本発明では、図6に
示す櫛型形状薄板22 (以下、櫛と略す) を使用して、ピ
ンフィンを製造する。櫛22は、多数のピン8a' とピン根
元部を構成する基板部32とが一体となったもので、図3
のピン8a' の幅d2に等しい厚さの薄板から製造される。
材質はアルミニウム、アルミニウム合金などであり、金
型を使用したプレス打抜加工を採用すれば極めて能率的
に製造することができる。
【0027】打抜き加工以外の方法としては、レーザ切
断、ワイヤ放電加工、ウォータジェット加工で櫛形状に
打抜く方法や、エッチング加工がある。これらの方法に
よれば、ピン8a' の幅d1、d2、隙間g1、g2は0.2 mm程度
までは全く問題なく加工できる。また、ピン8a' の高さ
hは自由に設定することができる。
断、ワイヤ放電加工、ウォータジェット加工で櫛形状に
打抜く方法や、エッチング加工がある。これらの方法に
よれば、ピン8a' の幅d1、d2、隙間g1、g2は0.2 mm程度
までは全く問題なく加工できる。また、ピン8a' の高さ
hは自由に設定することができる。
【0028】次に、櫛22を使用してヒートシンクを組み
立てる方法を説明する。第1は、まず図6に示す櫛22を
用意し、一方、後述する図7に示す複数の平行な溝( 以
下、平行溝という)24 が形成された底板 (以下溝付板と
もいう)23 を用意する。次いで、これらの平行溝24に櫛
22の基板部32をはめ込むのである。なお、寸法等の記号
は図3におけるそれに同じである。
立てる方法を説明する。第1は、まず図6に示す櫛22を
用意し、一方、後述する図7に示す複数の平行な溝( 以
下、平行溝という)24 が形成された底板 (以下溝付板と
もいう)23 を用意する。次いで、これらの平行溝24に櫛
22の基板部32をはめ込むのである。なお、寸法等の記号
は図3におけるそれに同じである。
【0029】ここで、図7について説明すると、溝付板
23の材質は櫛22と同一でよく、平行溝24の幅b'は櫛22の
板厚tと同一である。深さh'は、図6に示すピン根元部
を構成する基板部32の高さhrと同一であることを基本と
するが、櫛22を安定して立てることができれば、高さhr
より小さくてもよく、溝幅b'の3〜5倍であれば十分で
ある。平行溝24間の壁25の幅w'は、図3に示すピン8a'
の間隙g2に等しい。
23の材質は櫛22と同一でよく、平行溝24の幅b'は櫛22の
板厚tと同一である。深さh'は、図6に示すピン根元部
を構成する基板部32の高さhrと同一であることを基本と
するが、櫛22を安定して立てることができれば、高さhr
より小さくてもよく、溝幅b'の3〜5倍であれば十分で
ある。平行溝24間の壁25の幅w'は、図3に示すピン8a'
の間隙g2に等しい。
【0030】溝付板23は、厚さT'の板材から製作する。
T'はピンフィン8'の底板部8b' の厚さTと同一でよい。
平行溝24は、シェーパ、フライス等による切削加工ある
いは図5に示す如き回転砥石による研削加工、あるいは
マルチブレードソー、マルチワイヤソーによる遊離砥粒
研削加工で形成してもよく、さらに放電加工によって形
成してもよい。上述のごとく、平行溝24の深さh'は小さ
くてよいので切削加工あるいは回転砥石による研削加工
も可能である。
T'はピンフィン8'の底板部8b' の厚さTと同一でよい。
平行溝24は、シェーパ、フライス等による切削加工ある
いは図5に示す如き回転砥石による研削加工、あるいは
マルチブレードソー、マルチワイヤソーによる遊離砥粒
研削加工で形成してもよく、さらに放電加工によって形
成してもよい。上述のごとく、平行溝24の深さh'は小さ
くてよいので切削加工あるいは回転砥石による研削加工
も可能である。
【0031】櫛22の基板部32を溝付板23の平行溝24には
め込み固定する方法としては、圧入法、溶接法、ロウ付
け法、接着法がある。圧入法は、櫛22の基板部32を平行
溝24に力を加えて差し込み、その摩擦力で櫛22を保持す
る方法である。圧入は、図8に示すように櫛根元余長部
33の上面を押金30で押圧して行う。平行溝24の入口に面
取りを実施しておけば、圧入作業は容易である。圧入だ
けでは保持力が不足する場合には、図9に示すように、
櫛根元部である基板32の余長部33の端面Aあるいは溝付
板23の壁25の端面Bの位置に両側からポンチ27を打ち込
み、保持力を増加させればよい。
め込み固定する方法としては、圧入法、溶接法、ロウ付
け法、接着法がある。圧入法は、櫛22の基板部32を平行
溝24に力を加えて差し込み、その摩擦力で櫛22を保持す
る方法である。圧入は、図8に示すように櫛根元余長部
33の上面を押金30で押圧して行う。平行溝24の入口に面
取りを実施しておけば、圧入作業は容易である。圧入だ
けでは保持力が不足する場合には、図9に示すように、
櫛根元部である基板32の余長部33の端面Aあるいは溝付
板23の壁25の端面Bの位置に両側からポンチ27を打ち込
み、保持力を増加させればよい。
【0032】溶接法は、櫛22の基板部32を平行溝24に挿
入し、アーク溶接あるいはレーザ溶接で溝付板23と接合
する方法で、図10にその例を示す。図10 (イ) は溶接を
CあるいはC'のラインで実施するケース、同(ロ) は点付
け溶接をDあるいはD'の位置で実施するケースである。
入し、アーク溶接あるいはレーザ溶接で溝付板23と接合
する方法で、図10にその例を示す。図10 (イ) は溶接を
CあるいはC'のラインで実施するケース、同(ロ) は点付
け溶接をDあるいはD'の位置で実施するケースである。
【0033】ロウ付けは、ロウ材付きのブレージングシ
ートから製作した櫛22を平行溝24に挿入し、真空中で加
熱・冷却して櫛22と溝付板23を一体化する方法である。
なお、片面ブレージングシートのロウ材付きの面に平行
溝24を加工した溝付板23を使用し、櫛22はロウ材なしの
材料から製作してもよい。図11はロウ付け後のピン型フ
ィン8'を示し、溶けたロウ材28は平行溝24の入口付近に
凝集して櫛22と溝付板23がロウ付けされている。
ートから製作した櫛22を平行溝24に挿入し、真空中で加
熱・冷却して櫛22と溝付板23を一体化する方法である。
なお、片面ブレージングシートのロウ材付きの面に平行
溝24を加工した溝付板23を使用し、櫛22はロウ材なしの
材料から製作してもよい。図11はロウ付け後のピン型フ
ィン8'を示し、溶けたロウ材28は平行溝24の入口付近に
凝集して櫛22と溝付板23がロウ付けされている。
【0034】接着法は、櫛22の基板部32あるいは平行溝
24内に接着剤を塗布し、櫛22を平行溝24に挿入して乾燥
固化して固定する方法である。櫛22を使用してヒートシ
ンクを組立てる第2の方法は、図12に示すように、先ず
前述の図6の櫛22をいくつか用意し、それらをスペーサ
31、31' をはさんで一体化する方法である。スペーサ3
1、31' は短冊状の板である。なお、図12 (イ)は平面
図、同 (ロ) は側面図、同(ハ) は正面図である。
24内に接着剤を塗布し、櫛22を平行溝24に挿入して乾燥
固化して固定する方法である。櫛22を使用してヒートシ
ンクを組立てる第2の方法は、図12に示すように、先ず
前述の図6の櫛22をいくつか用意し、それらをスペーサ
31、31' をはさんで一体化する方法である。スペーサ3
1、31' は短冊状の板である。なお、図12 (イ)は平面
図、同 (ロ) は側面図、同(ハ) は正面図である。
【0035】この場合の櫛22の基板部32の高さhrおよび
スペーサ31、31' の高さは、図3に示すピンフィン底板
部8b' の厚さTに等しくとる。スペーサ31の厚さは、図
3に示すピン8a' の隙間g2に等しい。両端のスペーサ3
1' の厚さは、図3に示すピンフィン底板部8b' の幅W2'
に合わせて選定すればよい。櫛22とスペーサ31、31'
を一体化する方法としては、溶接法、ロウ付け法、接着
法、かしめ法がある。
スペーサ31、31' の高さは、図3に示すピンフィン底板
部8b' の厚さTに等しくとる。スペーサ31の厚さは、図
3に示すピン8a' の隙間g2に等しい。両端のスペーサ3
1' の厚さは、図3に示すピンフィン底板部8b' の幅W2'
に合わせて選定すればよい。櫛22とスペーサ31、31'
を一体化する方法としては、溶接法、ロウ付け法、接着
法、かしめ法がある。
【0036】図13は溶接法の一例を示し、ラインC、
C' でアーク溶接あるいはレーザ溶接で接合する。ロウ
付け法では、櫛22あるいはスペーサ31、31' をブレージ
ングシートから製作し、積層加圧状態で真空中で加熱・
冷却してロウ付けする。接着法では、櫛22の基板部32と
スペーサ31、31' の間に接着剤を介在させて乾燥固化さ
せる。図14、図15はかしめ法で使用する櫛22とスペーサ
31の例を示す。なお、図14 (イ)は櫛22の部分側面図、
および同 (ロ) はA−Aラインでの断面図である。図15
(イ)はスペーサ31の部分側面図、および同 (ロ) はB
−Bラインでの断面図である。
C' でアーク溶接あるいはレーザ溶接で接合する。ロウ
付け法では、櫛22あるいはスペーサ31、31' をブレージ
ングシートから製作し、積層加圧状態で真空中で加熱・
冷却してロウ付けする。接着法では、櫛22の基板部32と
スペーサ31、31' の間に接着剤を介在させて乾燥固化さ
せる。図14、図15はかしめ法で使用する櫛22とスペーサ
31の例を示す。なお、図14 (イ)は櫛22の部分側面図、
および同 (ロ) はA−Aラインでの断面図である。図15
(イ)はスペーサ31の部分側面図、および同 (ロ) はB
−Bラインでの断面図である。
【0037】図14の櫛22の基板部32には所定ピッチpで
凹部35と凸部36がプレス打抜途中止めで形成され、ま
た、図15のスペーサ31には同ピッチpで凹部35' と凸部
36' が同じくプレス打抜途中止めで形成されている。こ
こでは図示しないが、両端のスペーサ31' でも同様であ
る。凹部35、35' の径は凸部36、36' の径よりもごく僅
か小さく、凹部35と凸部36' 、凹部35' と凸部36を合わ
せて加圧することにより、図12に示すように櫛22とスペ
ーサ31とを一体化することができる。
凹部35と凸部36がプレス打抜途中止めで形成され、ま
た、図15のスペーサ31には同ピッチpで凹部35' と凸部
36' が同じくプレス打抜途中止めで形成されている。こ
こでは図示しないが、両端のスペーサ31' でも同様であ
る。凹部35、35' の径は凸部36、36' の径よりもごく僅
か小さく、凹部35と凸部36' 、凹部35' と凸部36を合わ
せて加圧することにより、図12に示すように櫛22とスペ
ーサ31とを一体化することができる。
【0038】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。 〔実施例1〕板厚0.2 mmの耐食アルミニウム合金3種の
薄板より、図6に示す、W1' =40mm、hr=1mmの基板部
32に、h=10mm、d1=0.2 mmのピン8a' が間隔g1=0.2
mmで96本並んだ櫛22をレーザ切断で96枚製作した。一
方、板厚2mmの耐食アルミニウム合金3種の40mm角の板
に、図7に示すb'=0.2 mm、h'=1mmの96本の平行溝24
を回転砥石研削で加工し、底板23とした。次いで、櫛22
の基板部32を底板( 溝付板)23 の平行溝24に挿入し、図
10に示すC、C' ラインをレーザ溶接することにより、
図3に示す全高H=12mm、ピン数9216本のピンフィン8'
を製作した。
薄板より、図6に示す、W1' =40mm、hr=1mmの基板部
32に、h=10mm、d1=0.2 mmのピン8a' が間隔g1=0.2
mmで96本並んだ櫛22をレーザ切断で96枚製作した。一
方、板厚2mmの耐食アルミニウム合金3種の40mm角の板
に、図7に示すb'=0.2 mm、h'=1mmの96本の平行溝24
を回転砥石研削で加工し、底板23とした。次いで、櫛22
の基板部32を底板( 溝付板)23 の平行溝24に挿入し、図
10に示すC、C' ラインをレーザ溶接することにより、
図3に示す全高H=12mm、ピン数9216本のピンフィン8'
を製作した。
【0039】〔実施例2〕耐食アルミニウム合金3種の
芯材の両面に60μm厚のアルミニウム合金ロウ材(Si 10
%、Mg 1.5%含有) を有する板厚0.4 mmのブレージング
シートより、図6に示す W1'=65mm、hr=2mmの基板部
32にh=30mm、d1=0.4 mmのピン8a' が間隔g1=0.4 mm
で80本並んだ櫛22をプレス打抜加工で80枚製作した。一
方、板厚3mmの耐食アルミニウム合金3種の65mm角の板
にマルチワイヤ遊離砥粒研削で図7に示すb'=0.4 mm、
h'=2mmの80本の平行溝24を加工し、底板( 溝付板)23
とした。次いで、櫛22の基板部32を底板23の平行溝24に
挿入し、真空炉中で600 ℃に加熱・冷却してロウ付けす
ることにより、図3に示す全高H=33mm、ピン数6400本
のピンフィン8'を製作した。
芯材の両面に60μm厚のアルミニウム合金ロウ材(Si 10
%、Mg 1.5%含有) を有する板厚0.4 mmのブレージング
シートより、図6に示す W1'=65mm、hr=2mmの基板部
32にh=30mm、d1=0.4 mmのピン8a' が間隔g1=0.4 mm
で80本並んだ櫛22をプレス打抜加工で80枚製作した。一
方、板厚3mmの耐食アルミニウム合金3種の65mm角の板
にマルチワイヤ遊離砥粒研削で図7に示すb'=0.4 mm、
h'=2mmの80本の平行溝24を加工し、底板( 溝付板)23
とした。次いで、櫛22の基板部32を底板23の平行溝24に
挿入し、真空炉中で600 ℃に加熱・冷却してロウ付けす
ることにより、図3に示す全高H=33mm、ピン数6400本
のピンフィン8'を製作した。
【0040】〔実施例3〕板厚 0.5mmの高力アルミニウ
ム合金4種の薄板58枚を積層し、ワイヤ放電加工によ
り、図6に示すW'=60mm、hr=2mmの基板部32にh=40
mm、d1=0.5 mm (8a')が間隔g1=0.5 mmで58本並んだ櫛
22を58枚同時に切り出した。一方、板厚3mmの高力アル
ミニウム合金4種の60mm角の板にフライス加工で図7に
示すb'=0.5mm、h'=2mmの58本の平行溝24を形成し、
底板( 溝付板)23 とした。次いで、櫛22の基板部32を底
板23の平行溝24に挿入し、あらかじめ平行溝24内に注入
しておいたエポキシ系接着剤で固定することにより、図
3に示す全高H=43mm、ピン数3364本のピンフィン8'を
製作した。
ム合金4種の薄板58枚を積層し、ワイヤ放電加工によ
り、図6に示すW'=60mm、hr=2mmの基板部32にh=40
mm、d1=0.5 mm (8a')が間隔g1=0.5 mmで58本並んだ櫛
22を58枚同時に切り出した。一方、板厚3mmの高力アル
ミニウム合金4種の60mm角の板にフライス加工で図7に
示すb'=0.5mm、h'=2mmの58本の平行溝24を形成し、
底板( 溝付板)23 とした。次いで、櫛22の基板部32を底
板23の平行溝24に挿入し、あらかじめ平行溝24内に注入
しておいたエポキシ系接着剤で固定することにより、図
3に示す全高H=43mm、ピン数3364本のピンフィン8'を
製作した。
【0041】〔実施例4〕耐食アルミニウム合金3種の
芯剤の両面に60μm厚のアルミニウム合金ロウ材(Si 10
%、Mg 1.5%含有) を有する板厚0.4 mmのブレージング
シートより、プレス打抜加工で図6に示すW'=65mm、hr
=3mmの基板部32にh=30mm、d1=0.4 mmのピン8a' が
間隔g1=0.4 mmで80本並んだ櫛22を80枚を製作した。こ
れに別途製作した長さW' 65 mm、幅hr 3mm、厚さg2 0.4
mmのスペーサ31を79枚交互に重ね、さらに両側から長さ
W' 65 μm、幅hr 3mm、厚さ0.7 mmのスペーサ31' では
さみ、真空炉中で600 ℃に加熱・冷却してロウ付けする
ことにより、図12に示す全高H=33mm、ピン数6400本の
ピンフィン8'を製作した。
芯剤の両面に60μm厚のアルミニウム合金ロウ材(Si 10
%、Mg 1.5%含有) を有する板厚0.4 mmのブレージング
シートより、プレス打抜加工で図6に示すW'=65mm、hr
=3mmの基板部32にh=30mm、d1=0.4 mmのピン8a' が
間隔g1=0.4 mmで80本並んだ櫛22を80枚を製作した。こ
れに別途製作した長さW' 65 mm、幅hr 3mm、厚さg2 0.4
mmのスペーサ31を79枚交互に重ね、さらに両側から長さ
W' 65 μm、幅hr 3mm、厚さ0.7 mmのスペーサ31' では
さみ、真空炉中で600 ℃に加熱・冷却してロウ付けする
ことにより、図12に示す全高H=33mm、ピン数6400本の
ピンフィン8'を製作した。
【0042】〔実施例5〕板厚 0.5mmの耐食アルミニウ
ム合金3種の薄板より、図6に示すW'=60mm、hr=4mm
の基板部32にh=40mm、d1=0.5 mmのピン8a' が間隔g1
=0.5 mmで58本並び、かつ基板部32に図14に示す直径2
mmの凹部33と凸部34をピッチp=16mmで4ヶ所に設けた
櫛22をプレス打抜加工と打抜途中止め加工の組み合わせ
により58枚製作した。次に、同一素材から製作した、図
15に示す長さW1' 60mm、幅hr 4mm、厚さg2 0.5mmで、直
径2mmの凹部33' と凸部34' をピッチp=18mmで4ヶ所
に設けたスペーサ31 57 枚と、同一材質で図15に示す長
さW1 60 mm、幅hr 4mm、厚さ1.25mmのスペーサ31' 2枚
を製作した。これら櫛22およびスペーサ31、31' を交互
にかしめることによって、図12に示す全高H=44mm、ピ
ン数3364本のピンフィン8'とした。
ム合金3種の薄板より、図6に示すW'=60mm、hr=4mm
の基板部32にh=40mm、d1=0.5 mmのピン8a' が間隔g1
=0.5 mmで58本並び、かつ基板部32に図14に示す直径2
mmの凹部33と凸部34をピッチp=16mmで4ヶ所に設けた
櫛22をプレス打抜加工と打抜途中止め加工の組み合わせ
により58枚製作した。次に、同一素材から製作した、図
15に示す長さW1' 60mm、幅hr 4mm、厚さg2 0.5mmで、直
径2mmの凹部33' と凸部34' をピッチp=18mmで4ヶ所
に設けたスペーサ31 57 枚と、同一材質で図15に示す長
さW1 60 mm、幅hr 4mm、厚さ1.25mmのスペーサ31' 2枚
を製作した。これら櫛22およびスペーサ31、31' を交互
にかしめることによって、図12に示す全高H=44mm、ピ
ン数3364本のピンフィン8'とした。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明によるピン型冷却
フィン8'は、薄板から製造した篩22を溝付板である底板
23に立てる方法やスペーサ31、31' を用いる方法によっ
て平行配列せしめ、これらと一体化した点に特徴があ
る。ピン8a' の寸法とその配列に関わる制約は、従来法
と比較してはるかに少なく、極めて細くかつ高いピン8
a'が高密度に林立したピンフィン8'を容易に製造するこ
とができる。また、製造には特別な設備を必要としない
ので、ピンフィン底板部8b' の寸法が大きい場合にも容
易に対応することができる。したがって、本発明にかか
るピン型冷却フィンはICパッケージの冷却用の他、発
熱が問題となる数多くの機器の冷却にも応用でき、その
工業的価値は高い。
フィン8'は、薄板から製造した篩22を溝付板である底板
23に立てる方法やスペーサ31、31' を用いる方法によっ
て平行配列せしめ、これらと一体化した点に特徴があ
る。ピン8a' の寸法とその配列に関わる制約は、従来法
と比較してはるかに少なく、極めて細くかつ高いピン8
a'が高密度に林立したピンフィン8'を容易に製造するこ
とができる。また、製造には特別な設備を必要としない
ので、ピンフィン底板部8b' の寸法が大きい場合にも容
易に対応することができる。したがって、本発明にかか
るピン型冷却フィンはICパッケージの冷却用の他、発
熱が問題となる数多くの機器の冷却にも応用でき、その
工業的価値は高い。
【図1】セラミックスICパッケージの説明図であり、
図1(イ) は平面図そして図1(ロ) は断面図である。
図1(イ) は平面図そして図1(ロ) は断面図である。
【図2】ピングリッドアレイ型セラミックスICパッケ
ージに装着した冷却フィンの説明図である。
ージに装着した冷却フィンの説明図である。
【図3】図3は、ピン型冷却フィンの斜視図である。
【図4】図4 (イ)および同 (ロ) は、従来の鍛造押出
し加工の様子の概略説明図である。
し加工の様子の概略説明図である。
【図5】図5 (イ)および同 (ロ) は、回転砥石による
研削加工の様子の概略説明図である。
研削加工の様子の概略説明図である。
【図6】本発明において使用する櫛型形状薄板の正面図
である。
である。
【図7】図7 (イ)は、底板23の平面図、同 (ロ) は、
側面図である。
側面図である。
【図8】櫛型形状薄板と底板との圧入法による組立の様
子の概略説明図である。
子の概略説明図である。
【図9】櫛型形状薄板と底板とのポンチの打ち込みを併
用する同じく圧入法による組立の様子の概略説明図であ
る。
用する同じく圧入法による組立の様子の概略説明図であ
る。
【図10】図10 (イ) は、櫛型形状薄板と底板との溶接
法による組立の様子の概略説明図、同 (ロ) は、同じく
点付け溶接法による組立の様子の概略説明図である。
法による組立の様子の概略説明図、同 (ロ) は、同じく
点付け溶接法による組立の様子の概略説明図である。
【図11】櫛型形状薄板と底板とのロウ付け法による組
立の様子の概略説明図である。
立の様子の概略説明図である。
【図12】図12 (イ)は、櫛型形状薄板をスペーサを挟
んで組み立てたピン型冷却フィンの平面図、同 (ロ) は
側面図、同 (ハ) は正面図である。
んで組み立てたピン型冷却フィンの平面図、同 (ロ) は
側面図、同 (ハ) は正面図である。
【図13】櫛型形状薄板とスペーサとを溶接法で一体化
したピン型冷却フィンの斜視図である。
したピン型冷却フィンの斜視図である。
【図14】図14 (イ) は、櫛型形状薄板とスペーサとを
かしめ法で一体化するときの櫛型形状薄板の部分側面
図、同( ロ) はA−Aライン断面図である。
かしめ法で一体化するときの櫛型形状薄板の部分側面
図、同( ロ) はA−Aライン断面図である。
【図15】図15 (イ) は、櫛型形状薄板とスペーサとを
かしめ法で一体化するときのスペーサの部分側面図、同
( ロ) はB−Bライン断面図である。
かしめ法で一体化するときのスペーサの部分側面図、同
( ロ) はB−Bライン断面図である。
1: ICチップ 2:ベース 3: キャップ 5: リード 8: ヒートシンク 8': ピン型冷却フィン 8a: 放熱部 8a': ピン 8b: 底板部 22 :櫛型形状薄板
(櫛) 31: スペーサ 32 : 基板部 35: 凹部 36 :凸部
(櫛) 31: スペーサ 32 : 基板部 35: 凹部 36 :凸部
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の平行な溝が形成された底板と、該
底板の溝にはめ込み固定されている基板部を備え、所定
ピッチで一列に形成された複数のピンが該基板部より一
体的に形成された櫛型状薄板とから構成されたことを特
徴とするピン型冷却フィン。 - 【請求項2】 基板部と、所定ピッチで一列にかつ前記
基板部より一体的に形成された複数のピンとを備えた複
数の櫛型状薄板を、該櫛型状薄板の基板部間にスペーサ
を介在させながら組み合わせたことを特徴とするピン型
冷却フィン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5058898A JP2701687B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ピン型冷却フィン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5058898A JP2701687B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ピン型冷却フィン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06275747A JPH06275747A (ja) | 1994-09-30 |
JP2701687B2 true JP2701687B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=13097622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5058898A Expired - Fee Related JP2701687B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ピン型冷却フィン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2701687B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5323612B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2013-10-23 | 古河スカイ株式会社 | ヒートシンク |
JP5914968B2 (ja) * | 2011-01-12 | 2016-05-11 | 三菱マテリアル株式会社 | ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
JP6064191B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2017-01-25 | 太陽工業株式会社 | ヒートシンク及びヒートシンクの製造方法 |
JP6360722B2 (ja) * | 2014-05-30 | 2018-07-18 | Dowaメタルテック株式会社 | くし歯形放熱ピン部材を用いたパワー半導体の水冷用ピン付き放熱板 |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5058898A patent/JP2701687B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06275747A (ja) | 1994-09-30 |
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