JP4407764B2

JP4407764B2 - ヒートシンクおよびヒートシンクを備えた半導体装置

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Publication number: JP4407764B2
Application number: JP2008185350A
Authority: JP
Inventors: 剛司乾; 秀夫門戸; 吉伸川本; 光則溝口; 浩一川本; 佐智男樋口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: CN101365328A; TWI373833B; CN101365328B; JP2009065128A; TW200908253A

Description

本発明は、冷却用流体を用いて発熱体を冷却するヒートシンク、発熱体が半導体素子であるヒートシンクを備えた半導体装置に関するものである。

従来から、半導体素子のような発熱体を冷却するために放熱器やヒートシンクが用いられている。とくに、パワー半導体では発熱量が大きいので、ヒートシンク内に冷却用流体を流す構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１には、発熱体としての発光ダイオードを設けたヒートシンクを固定治具にねじによって固定したユニットモジュール光源装置が開示されている。また、ヒートシンクと固定治具との間には、ヒートシンクに冷却用流体を導入する供給口およびヒートシンクから冷却用流体を排出する排出口を、固定治具の供給口および排出口に対して水漏れなく連結する部材を用いる旨の記載がある。

さらに、特許文献１には、複数個のユニットモジュール光源装置を配列するために、ユニットモジュール光源装置同士の供給口および排出口を互いに水漏れなく連結するために、樹脂や金属の部材を用いることが記載されている。つまり、固定治具同士の結合を水密的に行うことが記載されている。
特開２００６−１９６７６号公報（段落番号００５４−００５５）

ところで、特許文献１に記載の技術は、ヒートシンクと固定治具とが一対一に結合されている。この構成において、複数個の固定治具を連結することによって複数個のヒートシンクを一体化することが可能ではあるが、水密的に結合しなければならない箇所が多くなり、水漏れの可能性が高くなるという問題がある。また、水漏れを防止するための具体的な構成についてはとくに記載されていない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数個のヒートシンクを１個のヘッダに結合することにより、水密的に結合する箇所を低減して液漏れの発生を抑制したヒートシンクおよびヒートシンクを備えた半導体装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヒートシンク本体とヘッダとの間に、ヒートシンク本体とヘッダとを水密的に結合するシート状のシール部材が挟装され、シール部材には、前記第１の流通口と前記供給口とを連通させる供給孔と、前記第２の流通口と前記排出口とを連通させる排出孔とが厚み方向に貫設されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヘッダには、一端が前記供給路に連通し他端が前記供給口に開放された第１の受け筒と、一端が前記排出路に連通し他端が前記排出口に開放された第２の受け筒とが形成され、ヒートシンク本体は、前記当接面に突設され各受け筒にそれぞれ差し込まれる２本の差込筒を有し、一方の差込筒には前記第１の流通口が貫設され、他方の差込筒には前記第２の流通口が貫設されており、第１および第２の受け筒との内部には差し込まれた各差込筒の外周面に密着し第１および第２の受け筒の内周面と各差込筒の外周面との間を水密的に封止するシール部材が配設されることを特徴とする。

請求項３の発明は、発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヒートシンク本体の前記当接面における前記第１の流通口および前記第２の流通口の周囲と、ヘッダの取付面における前記供給口および前記排出口の周囲との少なくとも一方に凹所が形成され、ゴム弾性を有する環状のシール部材が凹所内に配置され、ヒートシンク本体とヘッダとの間にシール部材が圧縮される形で、ヒートシンク本体がヘッダに結合されることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記発熱体は、発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記ヘッダが絶縁性を有する合成樹脂材料により形成されていることを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートシンクを備え、前記発熱体は半導体素子であって、前記ヒートシンク本体は、金属板からなり半導体素子と熱的に結合されるとともに半導体素子の一つの電極が電気的に接続されたベース基板と、金属板からなり半導体素子の他の電極が電気的に接続されたカバー基板と、ベース基板とカバー基板との間を絶縁する絶縁材層との積層体であることを特徴とする。

本発明の構成によれば、１個のヘッダに複数個の供給口および排出口を形成するとともに、複数個のヒートシンク本体をヘッダに結合しているから、各ヒートシンク本体に設けた第１の流通口とヘッダの供給口とを水密的に結合し、かつ各ヒートシンク本体に設けた第２の流通口とヘッダの排出口とを水密的に結合すれば、複数個のヒートシンク本体を液漏れの生じないように一体化することができる。また、複数個のヒートシンク本体を一体化した装置を構成する際に、ヒートシンク本体の個数の２倍の箇所について水密的に結合すればよいから、従来構成のように固定治具も水密的に結合する場合に比較すると、水密的に結合する箇所が略半分になり、それだけ液漏れが生じる可能性が低減されることになる。

さらに、複数個のヒートシンク本体を１つのヘッダに結合するから、複数個のヒートシンク本体への冷却用流体の流路をヘッダでまとめることで、複数個のヒートシンク本体について、冷却用流体の供給と排出とを一括して管理することが可能になる。また、複数個のヒートシンク本体に対してヘッダが１個であるから、ヒートシンク本体とヘッダとの接合部位での冷却用流体の漏れを管理するだけでよく、管理項目を少なくすることができる。このことは、保守点検の際の作業性に寄与する。

しかも、ヒートシンク本体に設けた第１および第２の流通口とヘッダに設けた供給口および排出口との間を水密的に結合するにあたって、ヒートシンク本体とヘッダとの位置合わせをして結合するだけでよく、ヒートシンク本体のヘッダへの結合作業が容易になるとともに、ヒートシンク本体の交換作業が容易になる。

とくに、請求項１の発明は、ヒートシンク本体とヘッダとの間にシート状のシール部材を挟装しているから、たとえば各ヒートシンク本体ごとにシール部材を設けるとしても、第１および第２の流通口に１枚のシール部材を用いればよく、ヒートシンク本体の個数と同枚数のシール部材を用いるだけの少ない部品点数で水密を維持することができる。また、複数個のヒートシンク本体に対して１枚のシール部材で対応することも可能であって、さらに少ない部品点数とすることが可能になる。加えて、シール部材が絶縁材料により形成されている場合には、ヒートシンク本体が電極を兼ね、かつヘッダが金属製である場合でも、シール部材をヒートシンク本体とヘッダとの間の絶縁部材として兼用することが可能になり、結果的に部品点数の削減につながる。

また、請求項２の発明は、ヒートシンク本体に突設した差込筒をヘッダに設けた受け筒に挿入し、受け筒の中に配置したシール部材により差込筒と受け筒との間を水密的に封止しているから、封止部位の距離を大きくとって水密性を高めることが可能である。また、ヒートシンク本体の差込筒をヘッダの受け筒に差し込むことにより、ヘッダに対するヒートシンク本体の位置決めおよび仮固定がなされるから、ヘッダに対するヒートシンク本体の取付作業が容易になる。

請求項３の発明では、ヒートシンク本体とヘッダとの少なくとも一方に凹所を形成し、ゴム弾性を有する環状のシール部材を凹所内に配置し、ヒートシンク本体とヘッダとの間でシール部材を圧縮するようにヒートシンク本体とヘッダとを結合しているから、シール部材はヒートシンク本体とヘッダとに対して線接触に近い状態で接触することになり、ヒートシンク本体やヘッダの平面度にかかわらずシール部材を両者に密着させることができる。その結果、ヒートシンク本体およびヘッダとシール部材との間に隙間が形成されず、高圧が作用しても冷却用流体が漏れにくくなる。

請求項４の発明の構成によれば、発光ダイオードを冷却することにより、発光ダイオードを用いた高出力の光源を得ることができる。一般に、発光ダイオードは温度が上昇すると発光効率が低下するが、冷却用流体を流して強制的に冷却しているから、大電流を流しながらも温度上昇を抑制することができ、発光効率を維持して高出力で点灯させることが可能になる。

請求項５の発明の構成によれば、ヘッダが絶縁性を有する合成樹脂材料により形成されているから、ヒートシンク本体が電極として兼用されている場合でも、ヒートシンク本体をヘッダに直接接触させて取り付けることが可能になり、金属製のヘッダを用いる場合に比較するとヒートシンク本体との間に絶縁部材を介在させる必要がないから、部品点数の削減につながる。

請求項６の発明の構成によれば、ヒートシンク本体をベース基板とカバー基板との２枚の金属板の間に絶縁材層を介して形成し、カバー基板に載設した半導体素子の２個の電極をベース基板とカバー基板とにそれぞれ接続しているから、端子ピンやリード線を用いる場合に比較すると電極面積を大きくして電流容量を大きくとることが可能になる。しかも、ヒートシンク本体が電気的接続部として兼用されるから、端子ピンやリード線のような電気的接続部を別途に設ける場合に比較するとヒートシンク本体からの突出部が少なくなり、ヘッダなどの他部材への取付が容易であり、かつ収まりがよくなる。

（実施形態１）
以下に説明するヒートシンクは、紫外線発光ダイオードを発熱体として担持する場合を例として説明する。ただし、発熱体としては、発光波長領域が紫外線領域である発光ダイオードだけではなく、発光波長領域が可視光領域である発光ダイオードであってもよく、また他のパワー半導体素子であっても本発明の構成を適用することが可能である。

図１ないし図３に示すように、ヒートシンク本体１は、紫外線発光ダイオード２を載設した金属板からなるベース基板１１と、ベース基板１１においてベアチップである紫外線発光ダイオード２を載設した部位の周囲を囲む金属板からなるカバー基板１２と、ベース基板１１とカバー基板１２との間に介装されベース基板１１とカバー基板１２とを絶縁する絶縁材層１３とを積層した積層体として構成される。ベース基板１１とカバー基板１２とには、銅単体または銅系合金を用いる。

図１に示すように、紫外線発光ダイオード２の一方の電極（アノード）は、ベース基板１１にダイボンドにより直接接続され、紫外線発光ダイオード２の他方の電極（カソード）は、カバー基板１２に対してワイヤボンドにより接続される。つまり、紫外線発光ダイオード２の一方の電極はベース基板１１に電気的に接続され、他方の電極はカバー基板１２に電気的に接続される。

カバー基板１２にはベース基板１１に載設された紫外線発光ダイオード２を露出させるように露出孔１４が貫設される。露出孔１４の内周面はベース基板１１からの距離が大きくなるほど露出孔１４の内径を広げるように傾斜している。また、露出孔１４には外周面が凸曲面（たとえば、球面状）である投光レンズ１５が装着される。したがって、紫外線発光ダイオード２は、ベース基板１１とカバー基板１２と投光レンズ１５とにより囲まれた密閉空間内に収納され、湿度などの環境の影響から遮断される。なお、投光レンズ１５の位置や特性、あるいは露出孔１４の内周面の傾斜角度や反射率を調節することにより、紫外線発光ダイオード２から放射された光の配光を制御することができる。

ベース基板１１の背面（カバー基板１２を積層した面の反対面）には、それぞれ円形に開口した一対の流通口１６が開口し、ベース基板１１の内部には両流通口１６の間を連通させる流路１７が形成される。流路１７は、ベース基板１１において紫外線発光ダイオード２が載設されている部位の近傍を通るように形成され、流路１７の中を通る冷却用流体と紫外線発光ダイオード２との熱的な結合度を高めてある。冷却用流体は、水を用いることができるが、常温で液体であって比熱が１に近い材料であれば水以外の液体を用いることができる。

図３に示すように、本例では、投光レンズ１５の正面から見て、ベース基板１１とカバー基板１２とはともに長方形状であって略同幅に形成してある。ただし、長さ寸法が異なっており、ベース基板１１のほうがカバー基板１２よりも長寸に形成されている。ベース基板１１の長手方向の中心とカバー基板１２の長手方向の中心とは位置が異なっている。言い換えると、カバー基板１２の長手方向の一端部は、ベース基板１１の長手方向の一方に延長されている。投光レンズ１５の中心は、ベース基板１１の長手方向の中心と一致している。また、両流通口１６は、ベース基板１１の長手方向に離間して形成されている。

ベース基板１１の長手方向の両端部にはそれぞれ取付孔１８が形成される。さらに、ベース基板１１とカバー基板１２とには、それぞれねじ孔である接続孔２１，２２が形成される。各接続孔２１，２２は、ベース基板１１の長手方向における中心と各取付孔１８との間に位置しており、ベース基板１１の長手方向における中心から各接続孔２１，２２までの距離は等距離になっている。接続孔２１，２２は紫外線発光ダイオード２を電気的に接続するために設けられている。

ところで、各流通口１６の周囲には、それぞれ円形に開口した凹所２３，２４が形成される。つまり、各流通口１６は、それぞれ凹所２３，２４の内底面に開口し、各流通口１６は各凹所２３，２４とそれぞれ同心上に形成される。

上述したヒートシンク本体１を使用するにあたっては、図１、図４、図５に示すように、冷却用流体を通すヘッダ３に結合する。ヘッダ３は、金属材料からなる支持台３ａと絶縁材料からなるスペーサ３ｂとを結合ねじ３ｃにより固着して形成されている。結合ねじ３ｃは、支持台３ａを通してスペーサ３ｂに螺合する。ただし、ヘッダ３は、この形状に限定されるものではなく、ヒートシンク本体１を結合する面（取付面）３１が平面であれば、断面形状はとくに制限されない。ヘッダ３の内部には、冷却用流体を通す供給路３２と排出路３３とが形成され、ヘッダ３における取付面３１の適所には、供給路３２と排出路３３とにそれぞれ連通した供給口３４と排出口３５とが開口する。なお、図５ではスペーサ３ｂを省略して簡略に表記している。

供給口３４および排出口３５はそれぞれ円形に開口するとともに、開口径は上述した流通口１６の開口径に略一致する。また、供給口３４と排出口３５との距離は、ヒートシンク本体１に設けた両流通口１６の間の距離と等しくしてある。供給口３４および排出口３５の組は、ヘッダ３に複数組（たとえば、１０個）形成される。

ヒートシンク本体１をヘッダ３に結合するには、ベース基板１１において一対の流通口１６が開口している当接面２５をヘッダ３の取付面３１に当接させ、取付孔１８を通して取付ねじ１９をヘッダ３に螺合させる。このとき、ヘッダ３の取付面３１に開口する一組の供給口３４および排出口３５の口軸が１個のヒートシンク本体１の各流通口１６の口軸に一致する。各凹所２３，２４の中に、それぞれゴム弾性を有した円環状のシール部材４を装着しておき、凹所２３，２４の内底面とヘッダ３の取付面３１との間でシール部材４を圧縮する形で、ヒートシンク本体１をヘッダ３に結合することにより、供給口３４および排出口３５と各流通口１６とを隙間なく結合することができる。シール部材４にはＯリングを用いることができる。

シール部材４は、円環状でありかつ断面も円形であるから、ヒートシンク本体１とヘッダ３との間で圧縮されると、ヒートシンク本体１とヘッダ３とに対してそれぞれ線接触に近い状態で接触し、隙間が形成されるのを防止する。しかも、線接触であるから、ヒートシンク本体１の当接面２５とヘッダ３の取付面３１との平面度には依存せず、シール部材４のゴム弾性が有効に機能する範囲内であれば、供給口３４および排出口３５と流通口２５とは冷却用流体を漏らさないように連通する。

上述の構成では、パイプやチューブを用いていないから、ヘッダ３へのヒートシンク本体１の取り付けが容易であり、結果的にヒートシンク本体１のヘッダ３への結合作業が容易になるとともに、ヒートシンク本体１の交換作業も容易になる。言い換えると、ヒートシンク本体１の故障時などの保守作業が容易になる。

さらに、複数個のヒートシンク本体１を１つのヘッダ３に結合しているから、ヒートシンク本体１とヘッダ３とを結合させている部位で冷却用流体の漏れが生じないように管理するだけでよく、ヘッダ３をヒートシンク本体１ごとに設ける場合に比較すると、ヘッダ３同士を接続する必要がなく、冷却用流体の漏れについて管理箇所を低減することができる。

ヒートシンク本体１における両流通口１６とヘッダ３における供給口３４および排出口３５とを連結する構造は、ヘッダ３において支持台３ａとスペーサ３ｂとの間にも用いられる。すなわち、供給路３２および排出路３３は、支持台３ａとスペーサ３ｂとの間で連通していなければならないから、支持台３ａとスペーサ３ｂとにおいて、供給路３２および排出路３３を結合する部位では、図１に示すように、支持台３ａに凹所３６を形成し、凹所３６内に配置した円環状のシール部材３７（Ｏリング）を、支持台３ａとスペーサ３ｂとの間に挟むことにより圧縮する。

なお、上述の例ではヒートシンク本体１のベース基板１１においてカバー基板１２とは反対側の面を当接面２５としているが、ベース基板１１においてカバー基板１２を設けた面に隣接する面を当接面２５とすることも可能である。たとえば、ベース基板１１における長手方向の一端面を当接面２５として、流通口１６をこの面に設けてもよい。また、２個の流通口１６を１面に並べて設けるのではなく、ベース基板１１における長手方向の各端面にそれぞれ流通口１６を設け、ヘッダ３を各流通口１６に対応付けて２本設けてもよい。さらに、上述の例では凹所２３，２４をヒートシンク本体１に設けているが、凹所２３，２４をヘッダ３に設けてもよく、凹所２３，２４をヒートシンク本体１とヘッダ３との両方に設けることも可能である。

（実施形態２）
実施形態１では円環状のシール部材４を用いてヒートシンク本体１とヘッダ３との間を水密的に結合する構成を採用していたが、本実施形態は、図６、図７に示すように、シート状のシール部材５を用いる構成を採用している。また、実施形態１では、ヒートシンク本体１にシール部材４を収納する凹所２３，２４を形成しているが、本実施形態では、凹所２３，２４は不要になっている。

シール部材５は、ヒートシンク本体１を構成するベース基板１１におけるヘッダ３との対向面の全面に一致する寸法を有し、シール部材４と同様にゴム弾性を有する材料により形成されている。また、シール部材５において、ヒートシンク本体１の各流通口１６に対応する部位には、ヘッダ３における供給口３４および排出口３５と各流通口１６とを連通させる供給孔４１と排出孔４２とが厚み方向に貫設されている。また、シール部材５にはヒートシンク本体１における取付孔１８に対応する部位において貫通孔４３も形成されている。

したがって、ヒートシンク本体１とヘッダ３との間にシール部材５を挟装した形で、ヒートシンク本体１をヘッダ３に固定することにより、シール部材５が圧縮され、ヘッダ３の供給口３４および排出口３５と、ヒートシンク本体１の各流通口１６との間が水密的に結合されることになる。

本実施形態の構成では、ヒートシンク本体１に凹所２３，２４を形成する必要がない上に、１個のヒートシンク本体１について１枚のシール部材５を設ければよいから、ヘッダ３へのヒートシンク本体１の取付作業が容易になる。また、シール部材５のサイズが実施形態１に用いた円環状のシール部材４のサイズよりも大きくなるから、シール部材５の取扱が容易になり、ヒートシンク本体１のヘッダ３への取付作業の作業性が向上する。また、シール部材５として絶縁材料を用いることによって、ヘッダ３が金属製であってもヒートシンク本体１とヘッダ３との間を絶縁することが可能になる。したがって、絶縁材料の取付ねじ１９を用いることによりスペーサ３ｂが不要になる（図７にスペーサ３ｂを省略した構成を示している）。

上述したシール部材５は、ヒートシンク本体１に対して１枚ずつ設けているが、図８に示すように、複数個のヒートシンク本体１に対して１枚のシール部材６を設けるようにしてもよい。この構成では、個々のヒートシンク本体１にシール部材５を適用する場合に比較して、シール部材６の枚数が低減され、部品点数の一層の削減が可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態は、図９、図１０に示すように、ヒートシンク本体１のベース基板１１に一対の差込筒２６，２７を突設し、差込筒２６，２７をヘッダ３に挿入した形でヒートシンク本体１をヘッダ３に取り付ける構成を採用している。差込筒２６，２７には流通口１６が貫設される。

ヘッダ３には、図１０に示すように、一端が供給路３２に連通し他端が供給口３４に開放された第１の受け筒３８と、一端が排出路３３に連通し他端が排出口３５に開放された第２の受け筒３９とが形成されている。各受け筒３８，３９の内部にはそれぞれ一対のシール部材７を保持する保持溝３８ａ，３９ａが形成され、円環状のシール部材７が受け筒３８，３９内の定位置に保持されている。

受け筒３８，３９は、差込筒２６，２７が挿入可能な直径および深さを有しており、シール部材７が差込筒２６，２７の外周面に密着することにより、差込筒２６，２７と保持溝３８ａ，３９ａの底面との間でシール部材７が圧縮され、結果的に受け筒３８，３９の内周面と各差込筒２６，２７の外周面との間を水密的に封止するようになっている。

したがって、ヘッダ３の受け筒３８，３９にヒートシンク本体１の差込筒２６，２７を挿入し、ヘッダ３に対して取付ねじ１９を用いてヒートシンク本体１を固定すれば、ヘッダ３とヒートシンク本体１とを水密的に結合することができる。

ところで、本実施形態では、ヘッダ３が金属製である場合にヒートシンク本体１のベース基板１１がヘッダ３に対して電気的に接続されることになる。したがって、各ヒートシンク本体１を直列に接続する場合には、実施形態１と同様にスペーサ３ｂを設けることによって絶縁するか、あるいはヘッダ３を合成樹脂のような絶縁材料により形成するのが望ましい。ただし、各ヒートシンク本体１を互いに並列に接続する場合には、金属製のヘッダ３を用いてベース基板１１をヘッダ３に直接接触させる形で取り付けるようにしてもよい。

本実施形態の構成では、受け筒３８，３９の中に配置したシール部材７により差込筒２６，２７と受け筒３８，３９との間を水密的に封止しているから、封止部位の距離を大きくとって水密性を高めることが可能になる。また、ヒートシンク本体１の差込筒２６，２７をヘッダ３の受け筒３８．３９に差し込むから、ヒートシンク本体１をヘッダ３に対して位置合わせするとともに、シートシンク本体１をヘッダ３に対して仮固定することができるから、ヒートシンク本体１のヘッダ３への取付作業が容易になる。

他の構成および動作は実施形態１、２と同様である。なお、実施形態１、２においてもヘッダ３を合成樹脂製とすることによって、スペーサ３ｂを省略したり、取付ねじ１９に金属製のものを用いたりすることが可能になる。また、実施形態１の構成においてもヒートシンク本体１を直列に接続するのではなく並列に接続する場合には、金属製のヘッダ３にベース基板１１を直接接触させる構成を採用することが可能である。実施形態２の構成の場合は、この構成を採用するには、シール部材６を導電性材料（金属でもよい）で形成する必要がある。

実施形態１の使用例を示す断面図である。同上を示し、（ａ）は前面側の斜視図、（ｂ）は背面側の斜視図である。同上を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。同上の使用例を示す正面図である。同上の使用例を示す分解斜視図である。実施形態２の使用例を示す分解斜視図である。同上の断面図である。同上に用いるシール部材の他例を示す斜視図である。実施形態３の使用例を示す分解斜視図である。同上の断面図である。

符号の説明

１ヒートシンク本体
２紫外線発光ダイオード（発熱体、半導体素子）
３ヘッダ
４シール部材
６シール部材
７シール部材
１１ベース基板
１２カバー基板
１３絶縁材層
１６流通口
１７流路
２３，２４凹所
２５当接面
２６差込筒
２７差込筒
３１取付面
３２供給路
３３排出路
３４供給口
３５排出口
３８受け筒
３９受け筒
４１供給孔
４２排出孔

Claims

発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヒートシンク本体とヘッダとの間に、ヒートシンク本体とヘッダとを水密的に結合するシート状のシール部材が挟装され、シール部材には、前記第１の流通口と前記供給口とを連通させる供給孔と、前記第２の流通口と前記排出口とを連通させる排出孔とが厚み方向に貫設されていることを特徴とするヒートシンク。
発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヘッダには、一端が前記供給路に連通し他端が前記供給口に開放された第１の受け筒と、一端が前記排出路に連通し他端が前記排出口に開放された第２の受け筒とが形成され、ヒートシンク本体は、前記当接面に突設され各受け筒にそれぞれ差し込まれる２本の差込筒を有し、一方の差込筒には前記第１の流通口が貫設され、他方の差込筒には前記第２の流通口が貫設されており、第１および第２の受け筒との内部には差し込まれた各差込筒の外周面に密着し第１および第２の受け筒の内周面と各差込筒の外周面との間を水密的に封止するシール部材が配設されることを特徴とするヒートシンク。
発熱体を担持し内部に冷却用流体の流路が形成されるとともに、冷却用流体を通す供給路と排出路とが形成されたヘッダの取付面に当接面を対向させた形で結合されるヒートシンク本体を有し、ヒートシンク本体の当接面には、前記供給路から冷却用流体が導入される第１の流通口と、前記排出路に冷却用流体を排出させる第２の流通口とが設けられ、ヘッダの取付面には、前記供給路に連通して第１の流通口に冷却用流体を供給する供給口と、前記排出路に連通して第２の流通口から冷却用流体を排出させる排出口とが複数個ずつ形成され、ヒートシンク本体はヘッダに複数個結合されるとともに、第１の流通口は供給口に水密的に結合され、第２の流通口は排出口に水密的に結合されるヒートシンクであって、ヒートシンク本体の前記当接面における前記第１の流通口および前記第２の流通口の周囲と、ヘッダの取付面における前記供給口および前記排出口の周囲との少なくとも一方に凹所が形成され、ゴム弾性を有する環状のシール部材が凹所内に配置され、ヒートシンク本体とヘッダとの間にシール部材が圧縮される形で、ヒートシンク本体がヘッダに結合されることを特徴とするヒートシンク。
前記発熱体は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
前記ヘッダが絶縁性を有する合成樹脂材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートシンクを備え、前記発熱体は半導体素子であって、前記ヒートシンク本体は、金属板からなり半導体素子と熱的に結合されるとともに半導体素子の一つの電極が電気的に接続されたベース基板と、金属板からなり半導体素子の他の電極が電気的に接続されたカバー基板と、ベース基板とカバー基板との間を絶縁する絶縁材層との積層体であることを特徴とするヒートシンクを備えた半導体装置。