JP2845833B2 - ヒートシンク - Google Patents
ヒートシンクInfo
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Description
Iチップなどの半導体チップを冷却するためのヒートシ
ンクに関し、特にコンピュータ装置に用いられる半導体
チップを冷却するヒートシンクに関する。
の向上およびダウンサイジング化が進み、装置内部に搭
載される各種半導体チップも小型化される傾向にある。
このため、半導体チップは年々高集積化され消費電力が
増大し高発熱化する傾向にある。
冷却のため、放熱効果の高いアルミニウムなどを材料に
したヒートシンクをセラミックパッケージ表面に接触さ
せ、発生した熱を放熱させている。しかし、半導体チッ
プの消費電力がより大きくなると、ヒートシンクによる
自然放熱が困難となり、ヒートシンクと電動ファンを組
み合せて冷却効率を高めている。
み合せることにより、部品点数の増加によるコストの上
昇、ファン回転による騒音の誘発及び装置の消費電力増
加を招いてしまう。
から比較的多く使用されているアルミニウム製のヒート
シンクによる自然放熱には限界があるということであ
る。
較的良好で、軽量であるという利点はあるが、銅などに
比べ熱伝導率が低いため、自然放熱性能に限界があるか
らである。
に高価な冷却用電動ファンを装着することで、コストの
上昇とファン回転による騒音を誘発してしまうことであ
る。
いことにある。また、ファンが回転することによりモー
タ音、フィンの風切り音が騒音となり、品質低下につな
がりかねないことも理由である。
ンクによる放熱限界をおぎない、電動ファン等による強
制空冷を行わなくても効率的な自然放熱を可能とするヒ
ートシンクを提供することにある。
ンクの製造コストを抑えることにある。
は、第1の材料からなる第1のヒートシンクの第1のベ
ースの中央部に設けた穴に第2の材料からなる第2のヒ
ートシンクの第2のベースを嵌め込み固定したことを特
徴とし、第1のベースの中央部に設けた穴はテーパ穴で
あり、第2のベースの外周面はテーパ状であるように
し、第2のヒートシンクのベース底面からフィン先端ま
での高さは第1のヒートシンクのものより高いようにす
ることができる。
は第2の材料は第1の材料より熱伝導率が高いように
し、例えば第1の材料はアルミニウムであり、第2の材
料は銅であるようにすることができる。
て説明する。
クの斜視図、図2は図1におけるA−A断面図、図3は
図1のヒートシンクの分解斜視図、図4は図1のヒート
シンクをCPU等の集積回路パッケージに搭載した時の
断面図である。
設けられていることを除き、アルミヒートシンク1は一
般に使用されているアルミニウム製のヒートシンクと同
形状のもので、四辺形のベース12に多数のピン4が植
設されている。このピン4は冷却風がどの方向からでも
流入できるよう円柱形をしている。ベース12の中央部
にはテーパ穴3が設けられていて、テーパ穴3には外周
がテーパ状に形成された銅ヒートシンク2のベース5が
嵌め込まれている。
導体集積回路チップ7が実装され、この凹部にはキャッ
プ8が設けられている。セラミックパッケージ6の上面
にはヒートシンクが載置され、下面にはリード9が植設
されている。
めヒートシンク1のピン4よりも高いピン4aが放射状
に配列されてベース5に植設されている。下側が広がる
テーパ穴3に上側が細いテーパ状の外周面を有するベー
ス5が上向けに押し込まれテーパ穴3の内面にベース5
の外周が密着している。また、銅ヒートシンク2は、熱
伝導率の高い銅を材料とし、ベース5の下面は、図4の
チップ7が発生した熱を効率良く伝達するため、チップ
7の面積より大きく、またセラミックパッケージ6の表
面との良好な接触を得るため、できるだけ表面粗さは小
さくしてある。なお、ヒートシンク1と銅ヒートシンク
2との固定は溶着又は接着の方法を用いる。
チップ7が実装されたパッケージ6に図1のヒートシン
クを搭載した場合は、ヒートシンクの中央部に設けられ
た熱伝導率の高い銅シンク2により発熱体であるチップ
7を効果的に冷却することができる。
来のアルミニウム製のヒートシンクとについて、冷却性
能の比較のためそれぞれの熱抵抗値をコンピュータによ
る熱流体シミュレーションにより算出し、そのグラフを
図7に示した。
は、風速0.6m/sで熱抵抗3.87℃/wであり、
本発明の実施例では、風速0.6m/sで熱抵抗3.3
2℃/wとなった。この結果より、熱抵抗が小さい本発
明がアルミニウム製のヒートシンクより冷却性能で優れ
ていることが言える。
の形態のヒートシンクの断面図及び分解斜視図である。
異なる点は、銅ヒートシンク22のベース25の外周に
段差11を付加し、アルミヒートシンク21のベース3
2の中央部にベース25に合致する形状の段差穴10を
設けた点である。銅ヒートシンク22のベース25は下
面より段差穴10に挿入され、溶着又は接着により固定
される。
銅ヒートシンクの材料を、銅に限らず銅以外の熱伝導率
の比較的良好な材料、例えば銀に変更してもよい。この
場合に、さらにアルミヒートシンクの材料を銅などに変
更しても本発明は適用できる。
穴10へ圧入して固定するようにしてベース5,25を
ベース1,32に溶着も接着もしなくても済むようにも
できる。
シンクに指向性を持たせてもよい場合はピン4、4aか
らなるフィンの代わりに板状のフィンを設けてもよい。
さらに放射状に配置されたピン4aの代わりにベース2
5の中央部に固定した1本のピンに複数のフランジを設
けたようにしてもよい。
材料と中央部以外の部分の第1の材料を異なったものと
することにより、第1及び第2の材料の長所を有するヒ
ートシンクを得ることができる。例えば、第1の材料に
アルミニウムを用い、第2の材料に銅を用いた場合の効
果を示せば次のとおりである。
の放熱限界をおぎない、効率的な冷却が可能で、半導体
チップ等の冷却対象の発熱を抑えることが可能である。
部を熱伝導率の高い銅を材料とした銅ヒートシンクに置
き換えることで、半導体チップから発せられた熱を最も
近い位置で受熱し、効率的に放熱することが可能になる
からである。
コストの上昇を抑えることが可能である。
ートシンク中央部のみを熱伝導率の高い銅にすること
で、コストの上昇をできる限り抑えることができるから
である。
ある。
ジに搭載した状態の断面図である。
図である。
トシンクとのシミュレーションにより求めた熱抵抗を示
す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 第1の材料からなる第1のヒートシンク
の第1のベースの中央部に設けた穴に第2の材料からな
る第2のヒートシンクの第2のベースを嵌め込み固定し
たことを特徴とするヒートシンク。 - 【請求項2】 第1のベースの中央部に設けた穴はテー
パ穴であり、第2のベースの外周面はテーパ状であるこ
とを特徴とする請求項1記載のヒートシンク。 - 【請求項3】 第2のヒートシンクのベース底面からフ
ィン先端までの高さは第1のヒートシンクのものより高
いことを特徴とする請求項1または2記載のヒートシン
ク。 - 【請求項4】 第2の材料は第1の材料より熱伝導率が
高いことを特徴とする請求項1,2または3記載のヒー
トシンク。 - 【請求項5】 第1の材料はアルミニウムであり、第2
の材料は銅であることを特徴とする請求項1ないし4記
載のヒートシンク。
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JP24180596A JP2845833B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24180596A JP2845833B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | ヒートシンク |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2845833B2 true JP2845833B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=17079778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24180596A Expired - Fee Related JP2845833B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | ヒートシンク |
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1996
- 1996-09-12 JP JP24180596A patent/JP2845833B2/ja not_active Expired - Fee Related
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