JP4494662B2 - 脚付きヒートシンクおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器部品に搭載された半導体素子（トランジスタやサイリスタ）などの発熱体の冷却に適したヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子などの発熱体の冷却には、板状体の表面に複数のフィンを立設したヒートシンクが用いられている。発熱体は、通常、前記板状体の裏面に取り付けられる。
ところで、近年、半導体素子などを搭載した電子機器部品は小型化の傾向にあり、それに伴い、前記半導体素子を冷却するヒートシンクを配置するスペースが狭くなり、そのため前記板状体に脚を設けてその高さを調節するなどの対策が講じられている。
【０００３】
このような脚付きヒートシンクの製造は、図７に示すように、基板１の表面に複数のフィンＡ２が立設したヒートシンク本体４を押出加工し、このヒートシンク本体４の裏面に脚１３を半田付けして設ける方法により行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来法は、半田付け作業が煩雑であり、また電子機器部品の組立て中に脚が外れたりすることがあった。
本発明は、脚を容易に設けることができ、また脚が外れたりしない半導体素子の冷却用ヒートシンク（以下、単に「ヒートシンク」ともいう）およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板の表面に複数のフィンが立設され、前記基板の裏面に脚がプレス加工により前記基板から延出して設けられており、前記複数のフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分が熱的に接続され、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部が熱的に接続されていることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記複数のフィンの先端部と横断面コの字型伝熱板の中央部分との間に変形自在な伝熱部材が介在していることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の冷却用ヒートシンクである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設けることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクの製造方法である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設け、次いでフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分を熱的に接続し、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部を熱的に接続することを特徴とするヒートシンクの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図を参照して具体的に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明する全図において、同じ機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は本発明のヒートシンクの第１の参考例を示す横断面図である。
このヒートシンクは、基板１の表面に複数のフィンＡ２が基板表面に対し直角に立設され、基板１裏面に脚３がプレス加工により基板１から延出して設けられている。
【００１２】
このヒートシンクの製造は、図２（イ）に示すように、基板１表面に複数のフィンＡ２が立設したヒートシンク本体４を押出加工し、その後、図２（ロ）に示すように脚３を設ける箇所に相当する位置の基板１表面から裏面に向けて（図２イの矢印方向）基板１をプレス加工して、基板１から脚３を延出させて行う。
図２（イ）に示すように、脚３を設ける箇所を厚肉にしておくと、脚３を延出後にフィンＡの高さが揃い（図２ロ参照）、風冷時の風通しが良好になる。
このヒートシンクは、脚３をプレス加工により延出させて設けるので、従来の半田付け法に較べて作業が容易である。また脚３は基板１に一体に設けられるので基板１から外れるようなことがない。
【００１３】
図３は本発明のヒートシンクの第２の参考例を示す横断面図である。
基板１の表面に複数のフィンＡ２が基板表面に対し直角に立設され、基板１裏面に脚３がプレス加工により基板１から延出して設けられ、さらにフィンＡ２の先端部に平型伝熱板５が熱的に接続されている。
このヒートシンクは、図１に示したヒートシンクに較べて、平型伝熱板５の分だけ放熱面積が増加し冷却特性に優れる。
【００１４】
図４は本発明のヒートシンクの第１の実施形態を示す横断面図である。
このヒートシンクは、基板１表面に複数のフィンＡ２が立設して設けられているが、脚３を設けた箇所に相当する位置のフィンＡ２が欠落している。そして前記フィンＡ２の先端部６に、横断面コの字型伝熱板（以下、適宜コの字型伝熱板と略記する）７の中央部分８が熱的に接続され、前記基板１表面のフィンＡ２の欠落部にコの字型伝熱板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０が熱的に接続されている。
【００１５】
このヒートシンクの製造は図５（イ）〜（ハ）に示すようにして行われる。
即ち、基板１の表面にフィンＡ２を設けたヒートシンク本体４を押出加工する。ここで脚３を設ける箇所に相当する位置のフィンＡ２は高さが低く形成されている（図５イ）。次にこのヒートシンク本体の低フィン１１部分を基板１の表面から裏面に向けて（図５イの矢印方向）プレス加工して、基板１から脚３を延出させる（図５ロ）。次にコの字型伝熱板７の中央部分８をフィンＡ２の先端部６に熱的に接続し、またコの字型伝熱板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０を脚３を設けた箇所に相当する位置の基板１表面に熱的に接続する（図５ハ）。
【００１６】
このヒートシンクは、脚３を設ける箇所に相当する位置のフィンＡ２の高さが低くなっているため、この部分は幅方向にスペースが広くなっていて脚３を延出させるプレス加工がし易い。
【００１７】
本発明において、平型伝熱板またはコの字型伝熱板をフィンＡの先端部や基板表面に熱的に接続する方法には、圧着法、接着剤法、半田付け法など任意の方法が適用できる。
【００１８】
図６は本発明のヒートシンクの第２の実施形態を示す横断面図である。
このヒートシンクは、図４に示したヒートシンクのフィンＡ２とコの字型伝熱板７の中央部分８との間に変形自在な伝熱部材１２を介在させたものである。
【００１９】
このヒートシンクの製造は、ヒートシンク本体４に脚を設けたのち（図５ロ参照）、フィンＡ２の先端部６に変形自在な伝熱部材１２を配し、この伝熱部材１２上にコの字型伝熱板７の中央部分８を配し、この中央部分８を下方に押圧しながら、コの字型伝熱基板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０を基板１表面に熱的に接続して行う。この場合は、伝熱部材１２とフィンＡ２先端部６との間、および伝熱部材１２とコの字型伝熱板７の中央部分８との間を熱的に接続しなくても伝熱部材１２が両者間に密着して介在するのでフィンＡ２と前記中央部分８との間で良好な熱伝導が得られる。
【００２０】
本発明において、ヒートシンク本体、平型伝熱板およびコの字型伝熱板には、銅（銅合金を含む）、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）などの熱伝導性に優れる任意の金属材料が適用できる。前記伝熱部材には、グリース、またはシリコンゴムやアクリルゴムなどにアルミナなどを配合した材料などが適用できる。 本発明において、伝熱経路となる部材間に隙間がある場合は、前記隙間にグリースを充填しておくと伝熱損失を小さくすることができる。
【００２１】
本発明において、脚の個数は任意であり、またその形状は連続していても、スポット状でも良い。また脚を設ける箇所に相当する位置の基板１表面側を厚肉にしたり（図２イ参照）、フィンの高さを低くしたり（図５イ参照）しなくても、基板１表面をプレス加工して脚を設けることは可能であるが、そうすると、脚を設けたあとに凹みが生じる。この凹みは使用条件によっては支障とならない。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の脚付きヒートシンクは、脚をヒートシンク本体にプレス加工により一体に設けるので、従来の半田付けに較べて作業が容易であり、また部品組み立て中に脚が外れたりすることもない。コの字型伝熱板をフィンＡの先端部や基板表面に熱的に接続しておくため、放熱面積が増加しヒートシンクの冷却特性が向上する。コの字型伝熱板を用いるとき、脚を設ける箇所に相当するフィンＡの高さが低いまたはフィンＡが無いためプレス加工がし易い。前記プレス加工する位置のフィンＡが低くてもまた無くても、そこにはコの字型伝熱板の両端部分（フィンＢ）が配されるため冷却特性が低下するようなことはない。またコの字型伝熱板中央部分とフィンＡ先端部との間に変形自在な伝熱部材を介在させる場合はフィンＡ先端部における半田付けなどの熱的接続が不要になる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のヒートシンクの第１の参考例を示す横断面図である。
【図２】 （イ）、（ロ）は図１に示したヒートシンクの製造工程説明図である。
【図３】 本発明のヒートシンクの第２の参考例を示す横断面図である。
【図４】 本発明のヒートシンクの第１の実施形態を示す横断面図である。
【図５】 （イ）〜（ハ）は図４に示したヒートシンクの製造工程説明図である。
【図６】 本発明のヒートシンクの第２の実施形態を示す横断面図である。
【図７】 従来のヒートシンクの横断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 基板表面に立設されたフィンＡ
３ 基板裏面に設けられた脚
４ ヒートシンク本体
５ 平型伝熱板
６ フィンＡの先端部
７ 横断面コの字型伝熱板
８ コの字型伝熱板の中央部分
９ コの字型伝熱板の両側部分（フィンＢ）
１０ コの字型伝熱板の両側部分（フィンＢ）の先端部
１１ 低フィン
１２ 変形自在な伝熱部材
１３ 基板裏面に設けられた脚
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器部品に搭載された半導体素子（トランジスタやサイリスタ）などの発熱体の冷却に適したヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子などの発熱体の冷却には、板状体の表面に複数のフィンを立設したヒートシンクが用いられている。発熱体は、通常、前記板状体の裏面に取り付けられる。
ところで、近年、半導体素子などを搭載した電子機器部品は小型化の傾向にあり、それに伴い、前記半導体素子を冷却するヒートシンクを配置するスペースが狭くなり、そのため前記板状体に脚を設けてその高さを調節するなどの対策が講じられている。
【０００３】
このような脚付きヒートシンクの製造は、図７に示すように、基板１の表面に複数のフィンＡ２が立設したヒートシンク本体４を押出加工し、このヒートシンク本体４の裏面に脚１３を半田付けして設ける方法により行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来法は、半田付け作業が煩雑であり、また電子機器部品の組立て中に脚が外れたりすることがあった。
本発明は、脚を容易に設けることができ、また脚が外れたりしない半導体素子の冷却用ヒートシンク（以下、単に「ヒートシンク」ともいう）およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板の表面に複数のフィンが立設され、前記基板の裏面に脚がプレス加工により前記基板から延出して設けられており、前記複数のフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分が熱的に接続され、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部が熱的に接続されていることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記複数のフィンの先端部と横断面コの字型伝熱板の中央部分との間に変形自在な伝熱部材が介在していることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の冷却用ヒートシンクである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設けることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクの製造方法である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設け、次いでフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分を熱的に接続し、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部を熱的に接続することを特徴とするヒートシンクの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図を参照して具体的に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明する全図において、同じ機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は本発明のヒートシンクの第１の参考例を示す横断面図である。
このヒートシンクは、基板１の表面に複数のフィンＡ２が基板表面に対し直角に立設され、基板１裏面に脚３がプレス加工により基板１から延出して設けられている。
【００１２】
このヒートシンクの製造は、図２（イ）に示すように、基板１表面に複数のフィンＡ２が立設したヒートシンク本体４を押出加工し、その後、図２（ロ）に示すように脚３を設ける箇所に相当する位置の基板１表面から裏面に向けて（図２イの矢印方向）基板１をプレス加工して、基板１から脚３を延出させて行う。
図２（イ）に示すように、脚３を設ける箇所を厚肉にしておくと、脚３を延出後にフィンＡの高さが揃い（図２ロ参照）、風冷時の風通しが良好になる。
このヒートシンクは、脚３をプレス加工により延出させて設けるので、従来の半田付け法に較べて作業が容易である。また脚３は基板１に一体に設けられるので基板１から外れるようなことがない。
【００１３】
図３は本発明のヒートシンクの第２の参考例を示す横断面図である。
基板１の表面に複数のフィンＡ２が基板表面に対し直角に立設され、基板１裏面に脚３がプレス加工により基板１から延出して設けられ、さらにフィンＡ２の先端部に平型伝熱板５が熱的に接続されている。
このヒートシンクは、図１に示したヒートシンクに較べて、平型伝熱板５の分だけ放熱面積が増加し冷却特性に優れる。
【００１４】
図４は本発明のヒートシンクの第１の実施形態を示す横断面図である。
このヒートシンクは、基板１表面に複数のフィンＡ２が立設して設けられているが、脚３を設けた箇所に相当する位置のフィンＡ２が欠落している。そして前記フィンＡ２の先端部６に、横断面コの字型伝熱板（以下、適宜コの字型伝熱板と略記する）７の中央部分８が熱的に接続され、前記基板１表面のフィンＡ２の欠落部にコの字型伝熱板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０が熱的に接続されている。
【００１５】
このヒートシンクの製造は図５（イ）〜（ハ）に示すようにして行われる。
即ち、基板１の表面にフィンＡ２を設けたヒートシンク本体４を押出加工する。ここで脚３を設ける箇所に相当する位置のフィンＡ２は高さが低く形成されている（図５イ）。次にこのヒートシンク本体の低フィン１１部分を基板１の表面から裏面に向けて（図５イの矢印方向）プレス加工して、基板１から脚３を延出させる（図５ロ）。次にコの字型伝熱板７の中央部分８をフィンＡ２の先端部６に熱的に接続し、またコの字型伝熱板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０を脚３を設けた箇所に相当する位置の基板１表面に熱的に接続する（図５ハ）。
【００１６】
このヒートシンクは、脚３を設ける箇所に相当する位置のフィンＡ２の高さが低くなっているため、この部分は幅方向にスペースが広くなっていて脚３を延出させるプレス加工がし易い。
【００１７】
本発明において、平型伝熱板またはコの字型伝熱板をフィンＡの先端部や基板表面に熱的に接続する方法には、圧着法、接着剤法、半田付け法など任意の方法が適用できる。
【００１８】
図６は本発明のヒートシンクの第２の実施形態を示す横断面図である。
このヒートシンクは、図４に示したヒートシンクのフィンＡ２とコの字型伝熱板７の中央部分８との間に変形自在な伝熱部材１２を介在させたものである。
【００１９】
このヒートシンクの製造は、ヒートシンク本体４に脚を設けたのち（図５ロ参照）、フィンＡ２の先端部６に変形自在な伝熱部材１２を配し、この伝熱部材１２上にコの字型伝熱板７の中央部分８を配し、この中央部分８を下方に押圧しながら、コの字型伝熱基板７の両側部分（フィンＢ）９の先端部１０を基板１表面に熱的に接続して行う。この場合は、伝熱部材１２とフィンＡ２先端部６との間、および伝熱部材１２とコの字型伝熱板７の中央部分８との間を熱的に接続しなくても伝熱部材１２が両者間に密着して介在するのでフィンＡ２と前記中央部分８との間で良好な熱伝導が得られる。
【００２０】
本発明において、ヒートシンク本体、平型伝熱板およびコの字型伝熱板には、銅（銅合金を含む）、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）などの熱伝導性に優れる任意の金属材料が適用できる。前記伝熱部材には、グリース、またはシリコンゴムやアクリルゴムなどにアルミナなどを配合した材料などが適用できる。 本発明において、伝熱経路となる部材間に隙間がある場合は、前記隙間にグリースを充填しておくと伝熱損失を小さくすることができる。
【００２１】
本発明において、脚の個数は任意であり、またその形状は連続していても、スポット状でも良い。また脚を設ける箇所に相当する位置の基板１表面側を厚肉にしたり（図２イ参照）、フィンの高さを低くしたり（図５イ参照）しなくても、基板１表面をプレス加工して脚を設けることは可能であるが、そうすると、脚を設けたあとに凹みが生じる。この凹みは使用条件によっては支障とならない。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の脚付きヒートシンクは、脚をヒートシンク本体にプレス加工により一体に設けるので、従来の半田付けに較べて作業が容易であり、また部品組み立て中に脚が外れたりすることもない。コの字型伝熱板をフィンＡの先端部や基板表面に熱的に接続しておくため、放熱面積が増加しヒートシンクの冷却特性が向上する。コの字型伝熱板を用いるとき、脚を設ける箇所に相当するフィンＡの高さが低いまたはフィンＡが無いためプレス加工がし易い。前記プレス加工する位置のフィンＡが低くてもまた無くても、そこにはコの字型伝熱板の両端部分（フィンＢ）が配されるため冷却特性が低下するようなことはない。またコの字型伝熱板中央部分とフィンＡ先端部との間に変形自在な伝熱部材を介在させる場合はフィンＡ先端部における半田付けなどの熱的接続が不要になる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のヒートシンクの第１の参考例を示す横断面図である。
【図２】 （イ）、（ロ）は図１に示したヒートシンクの製造工程説明図である。
【図３】 本発明のヒートシンクの第２の参考例を示す横断面図である。
【図４】 本発明のヒートシンクの第１の実施形態を示す横断面図である。
【図５】 （イ）〜（ハ）は図４に示したヒートシンクの製造工程説明図である。
【図６】 本発明のヒートシンクの第２の実施形態を示す横断面図である。
【図７】 従来のヒートシンクの横断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 基板表面に立設されたフィンＡ
３ 基板裏面に設けられた脚
４ ヒートシンク本体
５ 平型伝熱板
６ フィンＡの先端部
７ 横断面コの字型伝熱板
８ コの字型伝熱板の中央部分
９ コの字型伝熱板の両側部分（フィンＢ）
１０ コの字型伝熱板の両側部分（フィンＢ）の先端部
１１ 低フィン
１２ 変形自在な伝熱部材
１３ 基板裏面に設けられた脚
Claims (4)
- 基板の表面に複数のフィンが立設され、前記基板の裏面に脚がプレス加工により前記基板から延出して設けられており、
前記複数のフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分が熱的に接続され、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部が熱的に接続されていることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンク。 - 前記複数のフィンの先端部と横断面コの字型伝熱板の中央部分との間に変形自在な伝熱部材が介在していることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の冷却用ヒートシンク。
- 基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設けることを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクの製造方法。
- 基板表面に複数のフィンが立設されたヒートシンク本体を押出加工し、次いで前記ヒートシンクの基板裏面に脚を、前記基板をプレス加工により延出して設け、次いでフィンの先端部に横断面コの字型伝熱板の中央部分を熱的に接続し、また前記基板の表面に前記コの字型伝熱板の両側部分の先端部を熱的に接続することを特徴とする半導体素子の冷却用ヒートシンクの製造方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0662546U (ja) * | 1993-02-05 | 1994-09-02 | 水谷電機工業株式会社 | 半導体素子用放熱器 |
| JPH11163231A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートシンク付き半導体装置 |
| JP2000150728A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-30 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001077174A patent/JP4494662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JPH11163231A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートシンク付き半導体装置 |
| JP2000150728A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-30 | Nec Corp | 半導体装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002280497A (ja) | 2002-09-27 |
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