JP6009209B2 - ヒートシンクの製造方法およびヒートシンク一体型半導体モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
のかしめヒートシンクの放熱性能が安定する。
図1はこの発明にかかわるヒートシンク一体型の半導体モジュールを示すものである。半導体モジュール100は、制御基板11、リードフレーム12、モールド樹脂13、半導体チップ14、絶縁シート15、ヒートシンク16などから構成されている。ヒートシンク16は、金属製のフィンベース1と、フィンベース1にかしめ固定された複数枚のフィン4から構成されている。半導体モジュール100は、放熱面にフィンベース1を埋め込んで成形し、フィン4を後付かしめ加工で一体化することで、得られる。かしめ加工後のフィン4はフィンベース1に対して直立している。図1には、リードフレーム12に半導体チップ14を搭載し、絶縁シート15を介してフィンベース1に接着し、制御基板11と一体的にモールド樹脂13で封止した半導体モジュールの例を示しているが、他の構成のものでも同様の構成とすることで、フィン4をフィンベース1に対して直立にかしめられる作用が得られる。
本発明の実施の形態2におけるかしめヒートシンクの構造を図4に基づいて説明する。フィンベース1には、図4(a)に示すように、テーパー付フィンベース突壁部8とかしめ部3が交互に形成されている。テーパー付フィンベース突壁部8は、側面が傾斜している。断面で見ると、幅がフィン挿入溝7の底面7aに向かって厚くなっている。このフィンベースの突壁部のテーパー角度としては、5度程度設けると良かった。なお、フィンベースは、ダイキャスト、押出加工、鍛造加工などで作製されるため、フィンベースの突壁部に数度程度のテーパーを設けることは追加コストなしで作製可能であった。
め部は、フィンベースよりも硬さが硬いフィンに密着する。フィンはフィンベースの突壁部と密着するため、接触熱抵抗が安定する。
実施の形態3においては、ベース部21に段差付きフィンベース突壁部6を設ける。実施の形態2におけるかしめヒートシンクの構造を図5に基づいて説明する。かしめ後のフィンがフィンベースに対して直立した状態でかしめるために、図5(a)に示すようにフィンベースの突壁部の幅をフィン挿入溝7の底面側が厚くなるように、突壁部の側面に段差20を設けている。フィンベースの突壁部の幅をフィン挿入溝底面側が厚くなるような段差構造とすることで、かしめ加工の際のフィンベースの突壁部の塑性変形の影響が少なくなり、かしめ加工後のフィンは図5(b)に示すようにフィンベースに対して直立した状態となった。
本発明の実施の形態4におけるかしめヒートシンクの構造を図6に基づいて説明する。フィンベース1は、隣接するかしめ部3の間にフィン4と接触する曲面フィンベース突壁部10が形成されている。かしめ加工により、かしめ部3をフィン側に塑性変形し、フィン4をフィンベース1の突壁部の両側から接触させることでフィンベースとフィンを一体化している。実施の形態4においても、本発明に係るフィンベースとフィンの関係は、フィンベースの硬さ<フィンの硬さを満足する。フィンベースとフィンの硬さの関係をフィンベースの硬さ<フィンの硬さとすることで、かしめ加工の際に、硬さがフィンよりも軟らかいフィンベースのかしめ部は、フィンベースよりも硬さが硬いフィンに密着する。フィンはフィンベースの突壁部と密着するため、接触熱抵抗は安定した。フィンベースの突壁部を曲面で構成することで、実施の形態1、2、3と同様の効果が得られる。なお、フィンベースの突壁部の構造としては図6のような曲面に限らず、突壁部の幅がフィン挿入溝底面に向かって厚くなる構造(斜面、曲面、複合面)であれば良い。
実施の形態1にかかわるヒートシンクを実際に検証する実験を行った。作成したヒートシンクを観察用に断面カットした結果を図7に示す。図7(a)に示すようにフィンベースの突壁部はフィン挿入溝の底面まで垂直である。かしめ加工後のフィンとフィンベースの突壁部の形態を図7(b)に示す。かしめ加工前、フィンベースの突壁部はフィン挿入溝底面に対して垂直であり、フィンとフィンベースの突壁部は面接触している。プレスツールを使いかしめ加工を行うと、フィンベースの突壁部は図7(b)に示すように左方向に傾いて塑性変形していた。図7(b)に示す観察画像から、フィンの傾きは垂直方向から約2度であった。フィンの高さが低ければ、この程度の傾きは大きな問題を生じない。
次に、実施の形態2にかかわるヒートシンクを実際に検証する実験を行った。フィンベースの突壁部がフィン挿入溝の底面に向かって幅の厚くなるテーパーを設けたフィンベースでの断面カット観察結果を図8に示す。図8(a)に示すように、フィンベースの突壁部には5度程度のテーパーを設けている。かしめ加工後のフィンとフィンベースの突壁部は図8(b)に示すようになった。フィンベースの突壁部にテーパーを設けたことで、かしめ加工後の突壁部の塑性変形は極めて小さくなった。このため、かしめ加工後のフィンはフィンベースに対して直立している。
Claims (4)
- 相対向する突壁部間に配置され先端が二股状に分かれているかしめ部を有していて、この突壁部は、両側の側面が傾斜し、根元のほうが上端部よりも広くなっているフィンベースを用意し、
このフィンベースの前記かしめ部と前記突壁部との間にフィンベースよりも硬いフィンを配置してから、かしめ部の二股状に分かれている先端にプレスツールを使用してプレス荷重を加えて、複数のフィンをフィンベースにかしめ固定することを特徴とするヒートシンクの製造方法。 - 前記突壁部の側面は、湾曲していることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンクの製造方法。
- 前記フィンベースの突壁部は、両側の側面に段差が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンクの製造方法。
- ヒートシンクに載置された半導体チップと、
前記半導体チップを封止するモールド樹脂とを備えているヒートシンク一体型半導体モジュールの製造方法において、
前記ヒートシンクは、請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンクの製造方法によって製造されていることを特徴とするヒートシンク一体型半導体モジュールの製造方法。
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