JP3133713U - 熱伝導部品 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であって、部品点数が少なく、簡易な構成で安価に製造することができる熱伝導部品を提供する。
【解決手段】熱伝導部品１は、熱伝導部品１を半導体素子が取り付けられた配線基板に固定するための固定部材１０と、半導体素子で発生した熱を放熱ケースに伝導するための熱伝導部材２０と、を有し、固定部材１０は、半導体素子へ密着させる平板部１１と、この平板部１１の四隅を略垂直方向に曲折させて形成した、配線基板への固定部１２と、を有し、熱伝導部材２０は、金属製の薄板部材をプレス加工して形成し、少なくとも平板部１１の両端部と合致する位置に、平板部１１に当接して固定部材１０と接合するための接合部２１と、この接合部２１から連続して形成され、接合部２１から離間する方向に突設される熱伝導部２２と、を有して構成される。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば、トランジスタやＬＳＩ、マイクロプロセッサなど使用により発熱する半導体素子と放熱ケースの間に介在して、半導体素子の熱を放熱ケースに伝導するための熱伝導部品に関する。

例えば、パーソナルコンピュータに組み込まれるＣＰＵなどの半導体素子は、使用により発熱するが、半導体素子の発熱量が増大すると、誤動作を引き起こしたり、破損したりしてしまう恐れがある。このため、半導体素子から発生する熱を空気中に放出して、半導体素子を冷却することが一般的に行われており、その手段として、ヒートシンクや放熱ケースが用いられている。

ここで、通常、放熱ケースに熱を伝導するための手段として、放熱ケースと半導体素子との間に熱伝導部品を介在させることが行われている。
このような熱伝導部品は、一般的に、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で形成されたブロックや押出し材でなる熱伝導部と、固定部と、を有して構成されている。固定部は、板状部材であって、別途、はんだ付け用端子等の固定部材が取り付けられたり、固定部にネジなどの固定部材を嵌合するための固定用孔を設けたりして、はんだ付け、ネジ止めなどにより配線基板に固定される。

例えば、特許文献１には、電子基板１上には発熱体（ＣＰＵ等）２が搭載され、発熱体２の周囲には、高さが同等のスペーサ３が間隔をおいて配設され、発熱体２およびスペーサ３の上面に熱伝導シート４を介して熱伝導ブロック５が固定された電子冷却装置が記載されている。この熱伝導ブロック５は、熱伝導率の良い材料（銅、アルミ、ステンレス、銀、ダイヤモンド等）からなり、四角錐台の形状をしており、その頂面は発熱体２に熱伝導シート４を介して固定されている。

特開２００２−１１８２１６号公報

しかしながら、前記したような電子部品装置の熱伝導部品には、さらに改良の余地が残されていた。すなわち、特許文献１に示す熱伝導ブロックは、銅やアルミニウムなどのブロックで形成されているため、重量が重く、下部に位置するＣＰＵへの負荷が大きかった。また、熱伝導部品を銅やアルミニウムなどのブロックによって形成する場合、材料費がかかり製造費用が高額となっていた。また、十分な固定強度で配線基板へ固定するためには、複数の固定箇所を設けて固定部材で固定する必要があり、部品点数が増え、製造費用がさらに高額となってしまうことに加え、重量が重くなってしまうため、半導体素子への負担が、なお大きかった。
一方で、軽量化のために、熱伝導ブロックを切削や押出しなどにより薄肉化しようとすると、製造費用が高くなることに加えて、薄肉化にも限界があった。

本考案は、前記目的に鑑み、軽量であって半導体素子への負荷を軽減することができ、部品点数が少なく、安価に製造することができる熱伝導部品を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本考案の熱伝導部品は、半導体素子と放熱ケースの間に介在させて使用する熱伝導部品であって、前記熱伝導部品を前記半導体素子が取り付けられた配線基板に固定するための固定部材と、前記半導体素子から発生した熱を前記放熱ケースに伝導するための熱伝導部材と、を有し、前記固定部材は、前記半導体素子へ密着させる平板部と、この平板部の端部を当該平板部に対して垂直方向に曲折させて形成した、少なくとも一以上の前記配線基板への固定部と、を有し、前記熱伝導部材は、金属製の薄板部材を曲折させて形成し、前記平板部に当接して前記固定部材と接合するための複数の接合部と、この接合部から連続して形成され、前記接合部から離間する方向に突設される熱伝導部と、を有する構成とした。

本考案の熱伝導部品によれば、熱伝導部は、金属製の薄板部材を曲折させて形成するため、アルミニウムのブロックなどで形成する場合と比較して、熱伝導部を軽量化することができる。これにより、半導体素子への負荷を軽減することができる。さらに、熱伝導部は、金属製の薄板部材を曲折させることで簡単に形成することができる。加えて、固定部には、はんだ付け用端子が一体的に形成されているため、別途、固定部材を取り付ける必要がなく、部品点数を少なくすることができ、熱伝導部品がさらに軽量となり、また、熱伝導部品が安価となる。

また、前記熱伝導部材と前記固定部材を、機械的接合、金属的接合、熱伝導性接着剤接合のいずれか一つの手段で接合してもよい。

このような構成とすることで、熱伝導部材と固定部材とを、熱伝導を妨げることなく接合することができる。

また、前記熱伝導部は、前記板材を一の前記接合部から離間する方向に前記固定部と反対側へ略垂直方向に曲折させた第１の熱伝導部と、前記第１の熱伝導部から連続して形成され、当該第１の熱伝導部を直角方向に曲折させた、前記接合部と平行に延びる第２の熱伝導部と、前記第２の熱伝導部から連続して形成され、前記接合部と近接する方向に直角方向に曲折させた、他方の前記接合部と連続する第３の熱伝導部と、でなり、これを少なくとも一以上有するように形成してもよい。

このような構成とすることで、熱伝導部の断面積を増やすことができるため、半導体素子が発生する熱を、効率よく放熱ケースに伝達することができる。

本考案によれば、熱伝導部を軽量化することができ、これにより、半導体素子への負荷を軽減することができる。さらに、部品点数が少なく、構成が簡単となり、熱伝導効率の高い熱伝導部品が安価となる。

以下、本考案を実施するための最良の形態を、適宜図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る熱伝導部品の全体を示す斜視図、図２は、図１の熱伝導部品を固定部材側から見た図、図３は、図１の熱伝導部品の使用状態を示す図である。なお、以下の説明において、上下左右方向は、図面中の方向と同じであるものとする。

図１に示すように、熱伝導部品１は、固定部材１０と、熱伝導部材２０と、を主に有して構成される。

固定部材１０は、熱伝導部材２０を配線基板４０（図３参照）に固定するためのものであって、平板部１１と、固定部１２と、を有して構成される。

平板部１１は、金属製のプレートであって、上面部１１ａには、熱伝導部材２０が接合される。図２に示すように、下面部１１ｂには、例えば、熱伝導性粘着シート（図示せず）を介して半導体素子３０（図３参照）を密着させて固定する。平板部１１の大きさは、半導体素子３０（図３参照）と後記する固定部１２が干渉しないように、半導体素子３０（図３参照）よりも若干大きくなるように形成することが望ましく、固定される半導体素子の大きさに応じて適宜変更される。

固定部１２は、熱伝導部品１を配線基板４０（図３参照）に、はんだ付けして固定するためのものであって、平板部１１から連続して、平板部１１の端部の一部を直角方向に曲折させて形成した、はんだ付け用端子からなる。本実施形態では、固定部１２を、平板部１１の四隅に設けている。
このように構成された平板部１１と固定部１２は、プレス加工や押出し加工により、一体的に成形される。

熱伝導部材２０は、半導体素子３０（図３参照）から発生した熱を放熱ケース５０（図３参照）に伝導するためのものであって、接合部２１と、熱伝導部２２と、を主に有して構成されている。
なお、熱伝導部材２０は、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成することが好ましい。

接合部２１と熱伝導部２２は、金属製の薄板部材を、プレス加工により曲折させて、一体的に成形される。

接合部２１は、熱伝導部２２を固定部材１０に接合して固定するためのものである。

熱伝導部２２は、半導体素子３０（図３参照）で発生した熱を放熱ケース５０（図３参照）に伝導するためのものであって、一方の接合部２１から離間する方向に固定部１２と反対側へ略垂直方向に曲折させた第１の熱伝導部２２ａと、第１の熱伝導部２２ａから連続して形成され、第１の熱伝導部２２ａに対して直角方向に曲折させた、接合部２１と平行に延びる第２の熱伝導部２２ｂと、第２の熱伝導部２２ｂから連続して形成され、接合部２１と近接する方向に直角方向に曲折させた、他方の接合部２１と連続する第３の熱伝導部２２ｃと、を主に有して構成される。

熱伝導部２２は、プレス加工や押出し加工などにより成形することができ、成形が容易である。
また、第１の熱伝導部２２ａと第３の熱伝導部２２ｃの双方から半導体素子３０の熱を放熱ケース５０へ伝達することができるので、熱伝導の効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、熱伝導部２２は、熱伝導部品１の左右方向に３つ連設されているが、これに限られず、適宜変更することができることはもちろんである。なお、熱伝導部２２の個数を増やすことで、熱伝導の効率をさらに向上させることができる。

ここで、本実施形態では、熱伝導部２２に、放熱ケース５０（図３参照）へ取り付けるためのネジ孔等の取付用孔２４が複数形成されている。この取付用孔２４と、放熱ケース５０（図３参照）に形成された接続用孔５１とを合致させた状態で、ネジ等の取付部材を螺合・締結することにより、熱伝導部材２０が放熱ケース５０（図３参照）に取り付けられる。

このように構成された接合部２１と熱伝導部２２は、かしめ・リベットなどの機械的接合、溶接・ろう付け・はんだ付けなどの金属的接合、熱伝導性接着剤接合のいずれか一つの手段によって相互に接合される。
このいずれかの手段によることで、接合部２１と熱伝導部２２とを、熱伝導を妨げることなく接合することができる。本実施形態では、所定間隔で接合箇所２５を設けているが、接合箇所２５の数は、接合手段に応じて適宜変更することができる。

なお、本実施形態では、接合部２１と熱伝導部２２とを、熱伝導部材２０の左右方向に交互に形成しているが、これに限られず、接合部２１を両端に設け、この間に熱伝導部２２を設けることとしてもよい。

以上のように構成した本考案の熱伝導部品１の使用例を、図３及び適宜図１、図２を参照して説明する。ここで、図３は、図１の熱伝導部品の使用状態を示す概念図である。

まず、熱伝導部品１の固定部材１０と熱伝導部材２０とを接合する。そして、固定部材１０が接合された熱伝導部材２０に放熱ケース５０を取り付ける。例えば、熱伝導部材２０の熱伝導部２２に設けられた取付用孔２４を雌ネジ部材とし、この取付用孔２４と放熱ケース５０（図３参照）に形成された接続用孔５１と、を合致させた状態で、雄ネジ部材６０を螺合・締結する。なお、図３では、代表的に中央の熱伝導部２２の取付用孔２４に雄ネジ部材６０を締結する様子を示しているが、左右の取付用孔２４にも同様に取り付けることができることはもちろんである。

このように、熱伝導部品１に放熱ケース５０が取り付けられた状態で、図３に示すように、配線基板４０に取り付けられた半導体素子３０の上面側から、熱伝導部品１を被せるようにして、半導体素子３０と、下面部１１ｂとを密接させる。なお、下面部１１ｂには、あらかじめ、例えば、熱伝導性の両面粘着シート（図示せず）が接着されており、この熱伝導性の両面粘着シート（図示せず）を介して、下面部１１ｂと半導体素子３０とを接着により固定する。

そして、固定部１１を、配線基板４０が有するはんだ付け用孔４１を介してはんだ付けすることで、熱伝導部品１を半導体素子３０及び放熱ケース５０に取り付ける。

このような熱伝導部品１によれば、半導体素子３０が発生した熱を、熱伝導部品１の固定部材１０及び熱伝導部材２０から放熱ケース５０に伝導し、放熱ケース５０から空気中に放熱することができる。

本実施形態の熱伝導部品１によれば、熱伝導部材２０は、金属製の薄板部材をプレス加工して形成するため、従来のように、銅やアルミニウムなどのブロックや押出し形材で形成されたものと比較して、軽量化することができ、半導体素子３０上に配置したときに、半導体素子３０への負荷を軽減することができる。

さらに、固定部１２は、平板部１１と一体成形されるため、配線基板４０へ固定するための部品を別途設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができる。このため、熱伝導部品１が安価となる。さらに、固定部１２は、プレス加工や押出し加工により平板部１１と一体成形することができるので、熱伝導性能の高い熱伝導部品１の製造が容易となる。

以上、本考案の実施形態について説明したが、本考案は前記実施形態に限らず、様々な形態で実施され、使用目的等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。

本実施形態に係る熱伝導部品の全体を示す斜視図である。 図１の熱伝導部品を固定部材側から見た図である。 図１の熱伝導部品の使用状態を示す概念図である。

符号の説明

１ 熱伝導部品
１０ 固定部材
１１ 平板部
１２ 固定部
２０ 熱伝導部材
２１ 接合部
２２ 熱伝導部
２２ａ 第１の放熱部
２２ｂ 第２の放熱部
２２ｃ 第３の放熱部
２４ 取付用孔
３０ 半導体素子
４０ 配線基板
５０ 放熱ケース

Claims (3)

1. 半導体素子と放熱ケースの間に介在させて使用する熱伝導部品であって、
   前記熱伝導部品を前記半導体素子が取り付けられた配線基板に固定するための固定部材と、
   前記半導体素子から発生した熱を前記放熱ケースに伝導するための熱伝導部材と、
   を有し、
   前記固定部材は、前記半導体素子へ密着させる平板部と、この平板部の端部を当該平板部に対して垂直方向に曲折させて形成した、少なくとも一以上の前記配線基板への固定部と、を有し、
   前記熱伝導部材は、金属製の薄板部材を曲折させて形成し、前記平板部に当接して前記固定部材と接合するための複数の接合部と、この接合部から連続して形成され、前記接合部から離間する方向に突設される熱伝導部と、を有する
   ことを特徴とする熱伝導部品。
2. 前記熱伝導部材と前記固定部材を、機械的接合、金属的接合、熱伝導性接着剤接合のいずれか一つの手段で接合する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導部品。
3. 前記熱伝導部は、前記薄板部材を、一の前記接合部から離間する方向に前記固定部と反対側へ略垂直方向に曲折させた第１の熱伝導部と、前記第１の熱伝導部から連続して形成され、当該第１の熱伝導部を直角方向に曲折させた、前記接合部と平行に延びる第２の熱伝導部と、前記第２の熱伝導部から連続して形成され、前記接合部と近接する方向に直角方向に曲折させた、他の前記接合部と連続する第３の熱伝導部と、でなり、これを少なくとも一以上有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱伝導部品。

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