JP6423604B2 - ヒートシンク及び電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等の放熱対象物の熱を放散するヒートシンク、及び、ヒートシンクを備えた電子部品に関する。

なお本明細書では、アルミニウムの語はアルミニウム合金をも含む意味で用いられ、銅の語は銅合金をも含む意味で用いられる。

放熱対象物として例えば電子部品には、一般に、その動作時に発生する熱を放散するヒートシンクが設けられる。

例えば特開２００１−５３２０２号公報（特許文献１）に記載されたヒートシンクは、銅板材からなるものであり、その外面側（即ち表面側）が波打ち状のエンボス面に付形されるとともに、その内面側（即ち裏面側）に粘着剤からなる両面粘着テープが配置されている。そして、銅板材が両面粘着テープによって電子部品（放熱対象物）の外表面に接着され、これによりヒートシンクが電子部品に取り付けられる。

特開２００１−５３２０２号公報

銅板材が電子部品の外表面に接着された状態では、銅板材は電子部品の外表面に接触しておらず銅板材の裏面と電子部品の外表面との間に両面粘着テープが介在されている。しかるに、一般に、粘着テープの熱伝導率は銅板材の熱伝導率よりも低い（小さい）。そのため、ヒートシンクが電子部品に接着された状態では、電子部品から銅板材への熱伝導があまり良くなかった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、放熱性能が高いヒートシンク及びヒートシンクを備えた電子部品を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 表面側を放熱面側とする放熱用金属板と、前記金属板の裏面側に配置されるとともに前記金属板を放熱対象物に接着する粘着材と、を備え、
前記金属板の前記裏面に複数の凹部及び凸部が形成され、
前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の頂部が露出する状態にして塗工されていることを特徴とするヒートシンク。

［２］ 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面の前記各凹部内に充満した状態にして塗工されている前項１記載のヒートシンク。

［３］ 前記金属板の前記裏面の前記各凹部に前記金属板の前記表面側と連通する連通孔が設けられている前項１又は２記載のヒートシンク。

［４］ 前記連通孔の内周面においてその面積の７０％以上が破断面である前項３記載のヒートシンク。

［５］ 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面の長さ方向全体及び幅方向全体に亘って連続した状態にして塗工されている前項１〜４のいずれかに記載のヒートシンク。

［６］ 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の頂部が略線状又は略面状に露出する状態にして塗工されている前項１〜５のいずれかに記載のヒートシンク。

［７］ 前記金属板の前記表面に複数の凹部及び凸部が形成され、
前記金属板の前記表面及び前記裏面のそれぞれの前記複数の凹部及び凸部は、前記金属板が両面エンボス加工されることによって形成されたものである前項１〜６のいずれかに記載のヒートシンク。

［８］ 前項１〜７のいずれかに記載のヒートシンクと、電子部品本体とを備え、
前記ヒートシンクの金属板が、前記ヒートシンクの粘着材によって、前記金属板の裏面の各凸部の頂部が前記電子部品本体の外表面に接触した状態にして前記電子部品本体に接着されていることを特徴とする電子部品。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］のヒートシンクでは、粘着材が放熱用金属板の裏面に、裏面の各凸部の頂部が露出する状態にして塗工されている。そのため、金属板の裏面の各凸部の頂部を放熱対象物の外表面に接触させた状態にして金属板を放熱対象物に粘着材によって接着することができる。これにより、放熱対象物から金属板への熱伝導が良好になり、ヒートシンクの放熱性能を高めることができる。

前項［２］では、粘着材は、金属板の裏面の各凹部内に充満した状態にして金属板の裏面に塗工されている。そのため、粘着材が金属板の裏面の凹部内に空気が残存した状態にして金属板の裏面に塗工されている場合に比べて、放熱対象物から金属板への熱伝導が良好である。これにより、ヒートシンクの放熱性能を更に高めることができる。

前項［３］では、金属板の裏面の各凹部に金属板の表面側と連通する連通孔が設けられている。そのため、粘着材を金属板の裏面に塗工する際に金属板の裏面の各凹部内の空気が粘着材によって連通孔を通じて金属板の表面側へ押し出される。これにより、粘着材を金属板の裏面の各凹部内に容易に且つ確実に充満させることができて、ヒートシンクの放熱性能を確実に高めることができる。

前項［４］では、連通孔の内周面においてその面積の７０％以上が破断面であることにより、連通孔の内周縁部は加工硬化により硬くなっている。そのため、金属板の裏面への粘着材の塗工時に金属板の形状が変形しにくく、これにより金属板の形状を確実に維持することができる。

前項［５］では、粘着材は、金属板の裏面の長さ方向全体及び幅方向全体に亘って連続した状態にして金属板の裏面に塗工されている。これにより、金属板の表面全体における熱分布の均一化を図ることができて、ヒートシンクの放熱性能を更に高めることができる。

前項［６］では、粘着材は、金属板の裏面に、裏面の各凸部の頂部が略線状又は略面状に露出する状態にして塗工されている。そのため、金属板の裏面の各凸部の頂部を放熱対象物の外表面に略線状又は略面状に接触させた状態にして金属板を放熱対象物に粘着材によって接着することができる。これにより、放熱対象物から金属板への熱伝導が更に良好になり、ヒートシンクの放熱性能を更に高めることができる。

前項［７］では、金属板の表面に複数の凹部及び凸部が形成されているので、金属板の表面の面積を増大させることができる。これにより、ヒートシンクの放熱性能を更に高めることができる。

しかも、金属板の表面及び裏面のそれぞれの複数の凹部及び凸部は、金属板が両面エンボス加工されることによって形成されたものであるから、金属板の表面及び裏面のそれぞれの複数の凹部及び凸部を低い加工荷重によって容易に形成することができるし、加工速度を速くすることができる。これにより、ヒートシンクの製造コストを引き下げることができる。

前項［８］の電子部品では、前項１〜７のいずれかに記載のヒートシンクの金属板が、ヒートシンクの粘着材によって、金属板の裏面の各凸部の頂部が電子部品本体の外表面に接触した状態にして接着されている。これにより、電子部品本体の熱をヒートシンクによって良好に放散することができて、電子部品本体を良好に冷却することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るヒートシンクの概略平面図である。 図２は、同ヒートシンクの概略底面図である。 図３は、同ヒートシンクをその表面側から見た拡大概略斜視図である。 図４は、同ヒートシンクの拡大概略平面図である。 図５は、同ヒートシンクの拡大概略底面図である。 図６は、図４中のＡ−Ａ線拡大概略断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るヒートシンクの概略平面図である。 図８は、同ヒートシンクの概略底面図である。 図９は、同ヒートシンクをその表面側から見た拡大概略斜視図である 図１０は、図ヒートシンクの拡大概略平面図である。 図１１は、図ヒートシンクの拡大概略底面図である。 図１２は、図１０中のＡ−Ａ線拡大概略断面図である。 図１３は、本発明の第３実施形態に係るヒートシンクの拡大概略断面図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜６は、本発明の第１実施形態に係るヒートシンク１を説明する図である。

本第１実施形態のヒートシンク１は、放熱対象物として例えば電子部品本体（半導体素子、ＬＥＤ等）の熱を放散するために用いられるものである。本実施形態では、電子部品本体は、例えば、半導体素子を有する半導体モジュール本体９ａであり、図６に示すように、ヒートシンク１は半導体モジュール本体（二点鎖線で示す）９ａの放熱対象面としての平坦な外表面９ｂに接着されて（取り付けられて）用いられる。すなわち、半導体モジュール９はヒートシンク１付きのものである。

ヒートシンク１は、放熱用金属板２、熱伝導性粘着材８などを備えている。なおこれらの図では、ヒートシンク１の構造を理解し易くするため粘着材８はドットハッチングで示されている。

金属板２は、放熱板として作用するものであり、その表面２ａ（外面）を放熱面とするものである。さらに、金属板２は高い熱伝導率を有する金属からなり、特にアルミニウム又は銅からなることが望ましい。すなわち、金属板２はアルミニウム板又は銅板であることが望ましい。

金属板２の平面視形状は限定されるものではなく、例えば、半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂの平面視形状に対応して設定される。本実施形態では、半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂの平面視形状は方形状（詳述すると長方形状）であり、図１に示すように金属板２の平面視形状も方形状（詳述すると長方形状）である。

金属板２の肉厚は限定されるものではないが、特に０．０５〜０．５ｍｍの範囲に設定されることが望ましく、本第１実施形態では例えば０．２ｍｍに設定されている。

なお図１において、矢印Ｘ及びＹは、金属板２の互いに交差（詳述すると直交）する二つの方向としての金属板２の長さ方向Ｘ及び幅方向Ｙを示している。

粘着材８は、金属板２の裏面２ｂ側（内面側）に配置されるとともに、金属板２を半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂに接着するものである。

さらに、粘着材８は、いわゆる熱伝導性粘着テープ材（例：アクリルポリマー系粘着テープ材）などと呼ばれている、熱伝導性フィラーを含有したものからなり、高い熱伝導率を有している。その熱伝導率は極力高い（大きい）方が望ましく、特に１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが良い。熱伝導率の上限は限定されるものではなく、例えば金属板２の熱伝導率未満である。

金属板２は、互いに対向状に配置された一対のエンボス加工用金型（例：エンボス加工用型ロール）間で金属板２が挟圧されることにより金属板２の肉厚が変化しないように両面エンボス加工されて製作されたものである。すなわち、金属板２は両面エンボス板からなるものであり、金属板２の肉厚はエンボス加工される前と後で殆ど変化していない。なお、各エンボス加工用金型の型面には、金属板２の表面２ａ及び裏面２ｂをそれぞれ所定形状にエンボス加工するための多数の押圧凸部及び受け凹部が設けられている。

図１、３、４及び６に示すように、金属板２の表面２ａ全体には、金属板２の表面２ａ側から見て、多数の凹部３ａ及び凸部３ｂが千鳥状配置に形成されている。詳述すると、金属板２の表面２ａ全体には、多数の凹部３ａ及び凸部３ｂが、金属板２の表面２ａの長さ方向Ｘ及び幅方向Ｙにそれぞれ凹部３ａと凸部３ｂが交互に且つ等間隔に並んだ態様にして形成されている。

これと同じく、図２、５及び６に示すように、金属板２の裏面２ｂ全体にも、金属板２の裏面２ｂ側から見て、多数の凹部４ａ及び凸部４ｂが千鳥状配置に形成されている（図６参照）。詳述すると、金属板２の裏面２ｂ全体には、多数の凹部４ａ及び凸部４ｂが、金属板２の裏面２ｂの長さ方向Ｘ及び幅方向Ｙにそれぞれ凹部４ａと凸部４ｂが交互に且つ等間隔に並んだ態様にして形成されている。

金属板２の表面２ａ及び裏面２ｂのそれぞれの多数の凹部（３ａ、４ａ）及び凸部（３ｂ、４ｂ）は、上述したように金属板２が両面エンボス加工されることによって形成されたものである。したがって、図６に示すように、金属板２の表面２ａの各凹部３ａの裏面側に金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂが配置されており、また金属板２の表面２ａの各凸部３ｂの裏面側に金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａが配置されている。すなわち、金属板２の表面２ａの各凹部３ａの位置と金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの位置とが一致しており、また金属板２の表面２ａの各凸部３ｂの位置と金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａの位置とが一致している。

図３及び６に示すように、金属板２の表面２ａの各凹部３ａは略逆四角錐状乃至は略凹球面状に窪んでおり、表面２ａの各凸部３ｂは略四角錐状乃至は略凸球面状に突き出ている。これと同じく、金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａは略逆四角錐状乃至は略凹球面状に窪んでおり、裏面２ｂの各凸部４ｂは略四角錐状乃至は略凸球面状に突き出ている。

金属板２の表面２ａの長さ方向Ｘにおける凸部３ｂ、３ｂ間のピッチＰ１（即ち、金属板２の裏面２ｂの長さ方向Ｘにおける凹部４ａ、４ａ間のピッチ）と、金属板２の表面２ａの幅方向Ｙにおける凸部３ｂ、３ｂ間のピッチＰ２（即ち、金属板２の裏面２ｂの幅方向Ｙにおける凹部４ａ、４ａ間のピッチ）とは等しく設定されている（即ち、Ｐ１＝Ｐ２）。ピッチＰ１及びＰ２は限定されるものではないが、特に０．５〜５．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第１実施形態では例えば３ｍｍに設定される。

また、図６に示すように、金属板２の裏面２ｂの凸部４ｂの頂部５ａと表面２ａの凸部３ｂの頂部との間の厚さＴは限定されるものではないが、特に０．１〜６．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第１実施形態では例えば２ｍｍに設定される。

金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａの底部には、金属板２の肉厚を表面２ａ側に貫通して金属板２の表面２ａ側と連通した空気出し用連通孔６が設けられている。また、金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの頂部５ａには、金属板２の肉厚を表面２ａ側に貫通して金属板２の表面２ａ側と連通した貫通孔７が設けられている。連通孔６及び貫通孔７の断面形状はともに略星状である。

連通孔６及び貫通孔７は金属板２への両面エンボス加工時に穿設されて形成されたものである。さらに、連通孔６の内周面６ａにおいてその面積の７０％以上が金属板２をその厚さ方向に破断した破断面となっている。これと同じく、貫通孔７の内周面においてもその面積の７０％以上が金属板２をその厚さ方向に破断した破断面となっている。

そして、図２、５及び６に示すように、粘着材８は、金属板２の裏面２ｂに、金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの頂部５ａだけが略点状に局部的に露出する状態に且つ金属板２の裏面２ｂの長さ方向Ｘ全体及び幅方向Ｙ全体に亘って連続した状態にして層状に塗工されており、更に、粘着材８はその粘着力によって金属板２の裏面２ｂに接着されている。

さらに、こうして粘着材８が塗工された状態において、図６に示すように、粘着材８は金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内に充満した状態になっている。したがって、各凹部４ａ内には空気が残存していない。このような粘着材８の塗工は、塗工ブレード等を備えた塗工装置（図示せず）を用いることにより容易に行うことができる。

次に、本第１実施形態のヒートシンク１の使用方法について以下に説明する。

ヒートシンク１を半導体モジュール本体９ａに取り付ける前においては、ヒートシンク１の粘着材８における半導体モジュール本体９ａへの接着面８ａにはその全体に亘って離型紙等の離型フィルム（図示せず）が予め引剥し可能に貼り付けられている。

この離型フィルムを粘着材８の接着面８ａから引き剥がし、接着面８ａの全体を半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂに押し付ける。すると、ヒートシンク１の金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの頂部５ａが半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂに略点状に直接接触した状態にして金属板２が粘着材８によって半導体モジュール本体９ａの外表面９ｂに接着される（図６参照）。これにより、ヒートシンク１が半導体モジュール本体９ａに取り付けられ、もって所望する半導体モジュール９が得られる。

この半導体モジュール９では、半導体モジュール本体９ａの動作により発生した熱の放熱時の移動経路は、半導体モジュール本体９ａから粘着材８を伝わってヒートシンク１の金属板２に移動する経路だけではなく更に半導体モジュール本体９ａから金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの頂部５ａに直接移動する経路が存在する。そのため、半導体モジュール本体９ａから金属板２への熱伝導が良好になり、これにより、ヒートシンク１の放熱性能を高めることができる。したがって、半導体モジュール本体９ａの熱をヒートシンク１によって良好に放散することができて、半導体モジュール本体９ａを良好に冷却することができる。

さらに、粘着材８は金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内に充満した状態にして金属板２の裏面２ｂに塗工されているため、粘着材８が金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内に空気が残存した状態にして金属板２の裏面２ｂに塗工されている場合に比べて、半導体モジュール本体９ａから金属板２への熱伝導が良好である。これにより、ヒートシンク１の放熱性能を更に高めることができる。

さらに、金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａの底部に金属板２の表面２ａ側と連通する空気出し用連通孔６が設けられているため、粘着材８を金属板２の裏面２ｂに塗工する際に金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内の空気が粘着材８によって連通孔６を通じて金属板２の表面２ａ側へ押し出される。すなわち、金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内の空気を連通孔６を通じて金属板２の表面２ａ側へ押し出しながら粘着材８を金属板２の裏面２ｂに塗工することができ、金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内に空気が残存しない。これにより、粘着材８を金属板２の裏面２ｂの各凹部４ａ内に容易に且つ確実に充満させることができて、ヒートシンク１の放熱性能を確実に高めることができる。

さらに、各連通孔６の内周面６ａにおいてその面積の７０％以上が破断面であるから、連通孔６の内周縁部は加工硬化により硬くなっている。そのため、金属板２の裏面２ｂへの粘着材８の塗工時に金属板２の形状が変形しにくくなっており、これにより粘着材８の塗工時に金属板２の凸凹形状を確実に維持することができる。

しかも、貫通孔７の内周面においてもその面積の７０％以上が破断面であるから、貫通孔７の内周縁部は加工硬化により硬くなっている。そのため、金属板２の裏面２ｂへの粘着材８の塗工時に金属板２の形状がより一層変形しにくくなっており、これにより粘着材８の塗工時に金属板２の凸凹形状をより一層確実に維持することができる。

さらに、粘着材８は、金属板２の裏面２ｂの長さ方向Ｘ全体及び幅方向Ｙ全体に亘って連続した状態にして金属板２の裏面２ｂに塗工されている。これにより、金属板２の表面２ａ全体における熱分布をできる限り均一にすることができて、ヒートシンク１の放熱性能を更に高めることができる。

さらに、金属板２の表面２ａに多数の凹部３ａ及び凸部３ｂが形成されているので、金属板２の放熱面である表面２ａの面積を増大させることができる。これにより、ヒートシンク１の放熱性能を更に高めることができる。

しかも、金属板２の表面２ａ及び裏面２ｂのそれぞれの複数の凹部（３ａ、４ａ）及び凸部（３ｂ、４ｂ）は、金属板２が両面エンボス加工されることによって形成されたものであるから、金属板２の表面２ａ及び裏面２ｂのそれぞれの複数の凹部（３ａ、４ａ）及び凸部（３ｂ、４ｂ）を低い加工荷重によって容易に形成することができるし、加工速度を速くすることができる。これにより、ヒートシンク１の製造コストを引き下げることができる。

図７〜１１は、本発明の第２実施形態に係るヒートシンク１１を説明する図である。これらの図において、上記第１実施形態のヒートシンク１と同等の構成要素にはその符号に１０を加算した符号が付されている。以下、本第２実施形態のヒートシンク１１の構成を上記第１実施形態のヒートシンク１との相異点を中心に説明する。

本第２実施形態のヒートシンク１１では、図７、９及び１０に示すように、金属板１２は、金属板１２の幅方向Ｙに連続する三角波板部１２ｃが、金属板２の長さ方向Ｘに隣接する三角波板部１２ｃの周期が半周期交互にずれるように長さ方向Ｘに複数列（詳述すると多数列）並んだ態様にして形成されている。これにより、金属板１２の表面１２ａ全体には、金属板１２の表面１２ａ側から見て、多数の谷型状凹部１３ａ及び山型状凸部１３ｂが千鳥状配置に形成されている。

これと同じく、金属板１２の裏面１２ｂ全体にも、金属板１２の裏面１２ｂ側から見て、多数の谷型状凹部１４ａ及び山型状凸部１４ｂが千鳥状配置に形成されている。図７、９及び１０に示した金属板１２において、１２ｄは谷折線、１２ｅは山折線である。

さらに、図９に示すように、金属板１２の長さ方向Ｘに互いに隣接する三角波板部１２ｃ、１２ｃ同士は、互いに、金属板の幅方向Ｙに離間して配置された複数（詳述すると多数）の繋ぎ部１２ｇで繋がっており、更に各繋ぎ部１２ｄで捻れた状態に配置されている。

金属板１２は、上記第１実施形態と同じく、金属板１２の肉厚が変化しないように両面エンボス加工されて製作されたものである。

さらに、金属板１２の裏面１２ｂの各凹部１４ａの両側部にはそれぞれ金属板１２の表面１２ａ側と連通した連通孔１６が設けられている。この連通孔１６は、図９及び１２に示すように金属板１２の側面から見て略菱形状に形成されたものであり、詳述すると、金属板１２の長さ方向Ｘに互いに隣接する三角波板部１２ｃ、１２ｃ間に両面エンボス加工時に穿設された切り線が金属板１２の厚さ方向に開いて形成されたものである。

図７及び１０に示すように、金属板１２の表面１２ａの幅方向Ｙにおける三角波板部１２ｃの凸部１３ｂ、１３ｂ間のピッチＰ３（即ち、金属板１２の裏面１２ｂの幅方向Ｙにおける三角波板部１２ｃの凹部１４ａ、１４ａ間のピッチ）は、限定されるものではないが、特に１．０〜６．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第２実施形態では例えば３ｍｍに設定される。

また、金属板１２の三角波板部１２ｃの幅Ｗは限定されるものではないが、特に０．３〜６．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第２実施形態では例えば３ｍｍに設定される。

また、図１２に示すように、金属板１２の裏面１２ｂの凸部１４ｂの頂部１５ａと表面１２ａの凸部１３ｂの頂部との間の厚さＴは限定されるものではないが、特に０．５〜６．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第１実施形態では例えば２ｍｍに設定される。

そして、図８、１１及び１２に示すように、粘着材１８は、金属板１２の裏面１２ｂに、金属板１２の裏面１２ｂの各凸部１４ｂの頂部１５ａだけが略線状に局部的に露出する状態に且つ金属板１２の裏面１２ｂの長さ方向Ｘ全体及び幅方向Ｙ全体に亘って連続した状態にして層状に塗工されている。

さらに、こうして粘着材１８が塗工された状態において、図１２に示すように、粘着材１８は金属板１２の裏面１２ｂの各凹部１４ａ内に充満した状態になっている。したがって、各凹部１４ａ内には空気が残存していない。

本第２実施形態のヒートシンク１１は上記第１実施形態のヒートシンク１と同様に使用される。

本第２実施形態のヒートシンク１１では、粘着材１８は、金属板１２の裏面１２ｂに、金属板１２の裏面１２ｂの各凸部１４ｂの頂部１５ａだけが略線状に露出する状態にして塗工されている。したがって、図１２に示すように、金属板１２の裏面１２ｂの各凸部１４ｂの頂部１５ａを半導体モジュール本体１９ａの外表面１９ｂに略線状に直接接触させた状態にして金属板１２を半導体モジュール本体１９ａの外表面１９ｂに粘着材１８によって接着することができる。これにより、半導体モジュール本体１９ａから金属板１２への熱伝導が更に良好になり、ヒートシンク１１の放熱性能を更に高めることができる。

図１３は、本発明の第３実施形態に係るヒートシンク２１を説明する図である。この図において、上記第１実施形態のヒートシンク１と同等の構成要素にはその符号に２０を加算した符号が付されている。以下、本第３実施形態のヒートシンク２１の構成を上記第１実施形態のヒートシンク１との相異点を中心に説明する。

本第３実施形態のヒートシンク２１では、金属板２２の裏面２２ｂの凸部２４ｂの頂部２５ａが裏面２２ｂ側から見て略円形平坦状に形成されている。さらに、金属板２２の表面２２ａの凸部２３ｂの頂部が表面２２ａ側から見て略円形平坦状に形成されるとともに、金属板２２の裏面２２ｂの各凹部２４ａの底部に金属板２２の表面２２ａ側と連通した断面略円形状の連通孔２６が設けられている。一方、金属板２２の裏面２２ｂの各凸部２４ｂの頂部２５ａには貫通孔は設けられていない。その他の構成は、上記第１実施形態のヒートシンク１と同じである。

金属板２２の裏面２２ｂの凸部２４ｂの頂部２５ａの直径Ｄは限定されるものではないが、特に０．１〜４．０ｍｍに設定されるのが望ましく、本第３実施形態では例えば２ｍｍに設定される。

そして、粘着材２８は、金属板２２の裏面２２ｂに、金属板２２の裏面２２ｂの各凸部２４ｂの頂部２５ａだけが略面状に露出する状態に且つ金属板２２の裏面２２ｂの長さ方向Ｘ全体及び幅方向Ｙ全体に亘って連続した状態にして層状に塗工されている。

さらに、こうして粘着材２８が塗工された状態において、粘着材２８は金属板２２の裏面２２ｂの各凹部２４ａ内に充満した状態になっている。したがって、各凹部２４ａ内には空気が残存していない。

本第３実施形態のヒートシンク２１では、粘着材２８は、金属板２２の裏面２２ｂに、金属板２２の裏面２２ｂの各凸部２４ｂの頂部２５ａだけが略面状に局部的に露出する状態にして塗工されている。したがって、金属板２２の裏面２２ｂの各凸部２４ｂの頂部２５ａを半導体モジュール本体２９ａの外表面２９ｂに略面状に直接接触させた状態にして金属板２２を半導体モジュール本体２９ａの外表面２９ｂに粘着材２８によって接着することができる。これにより、半導体モジュール本体２９ａから金属板２２への熱伝導が更に良好になり、ヒートシンク２１の放熱性能を更に高めることができる。

以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において様々に変更可能であることは言うまでもない。

また本発明は、上記第１〜第３実施形態で適用された技術的思想を複数組み合わせて構成しても良い。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

なお、以下の各実施例及び各比較例で用いた放熱対象物は、いずれも坂口電熱株式会社製（商品コード：ＷＡＬＮ−１）のセラミックヒータであり、ヒータの両外表面の長さ及び幅はそれぞれ２５ｍｍである。

＜実施例１＞
実施例１のヒートシンクとして上記第１実施形態のヒートシンク１を準備した。このヒートシンク１において、金属板２の材質はＪＩＳ（日本工業規格）で規定されたアルミニウム合金記号Ａ１０５０、金属板２の長さ及び幅はそれぞれ６０ｍｍ、金属板２の肉厚は０．２ｍｍ、ピッチＰ１及びＰ２はそれぞれ３ｍｍ、金属板２の裏面２ｂの凸部４ｂの頂部５ａと表面２ａの凸部３ｂの頂部との間の厚さＴは２ｍｍである。

このヒートシンク１の金属板２をセラミックヒータの両外表面にそれぞれヒートシンク１の粘着材８によって接着した。この接着状態では、各ヒートシンク１の金属板２の裏面２ｂの各凸部４ｂの頂部５ａはセラミックヒータの外表面に略点状に直接接触している。そして、出力５Ｗでセラミックヒータを加熱してヒータの温度を測定した。

＜比較例１＞
比較例１のヒートシンクとして、金属板の裏面が全く露出しないように粘着材が金属板の裏面全体に塗工されている点を除いて上記実施例１と同じ構成のヒートシンクを準備した。そして、上記実施例１と同様にヒータの温度を測定した。

［測定結果１］
実施例１で測定されたヒータの温度と比較例１で測定されたヒータの温度とを比較すると、実施例１の方が比較例１よりも約１５％低かった。

＜実施例２＞
実施例２のヒートシンクとして上記第２実施形態のヒートシンク１１を準備した。このヒートシンク１１において、金属板１２の材質はＪＩＳで規定されたアルミニウム合金記号Ａ１０５０、金属板１２の長さ及び幅はそれぞれ６０ｍｍ、金属板１２の肉厚は０．２ｍｍ、ピッチＰ３は３ｍｍ、金属板１２の三角波板部１２ｃの幅Ｗは３ｍｍ、金属板１２の裏面１２ｂの凸部１４ｂの頂部１５ａと表面１２ａの凸部１３ｂの頂部との間の厚さＴは２ｍｍである。

このヒートシンク１１の金属板１２をセラミックヒータの両外表面にそれぞれヒートシンク１１の粘着材１８によって接着した。この接着状態では、各ヒートシンク１１の金属板１２の裏面１２ｂの各凸部１４ｂの頂部１５ａはセラミックヒータの外表面に略線状に直接接触している。そして、出力５Ｗでセラミックヒータを加熱してその温度を測定した。

＜比較例２＞
比較例２のヒートシンクとして、金属板の裏面が全く露出しないように粘着材が金属板の裏面全体に塗工されている点を除いて上記実施例２と同じ構成のヒートシンクを準備した。そして、上記実施例２と同様にヒータの温度を測定した。

［測定結果２］
実施例２で測定されたヒータの温度と比較例２で測定されたヒータの温度とを比較すると、実施例２の方が比較例２よりも約２０％低かった。

＜実施例３＞
実施例３のヒートシンクとして上記第３実施形態のヒートシンク２１を準備した。このヒートシンク２１において、金属板２２の材質はＪＩＳで規定されたアルミニウム合金記号Ａ１０５０、金属板２２の長さ及び幅はそれぞれ６０ｍｍ、金属板２２の肉厚は０．２ｍｍ、ピッチＰ１及びＰ２はそれぞれ３ｍｍ、金属板２２の裏面２２ｂの凸部２４ｂの頂部２５ａと表面２２ａの凸部２３ｂの頂部との間の厚さＴは２ｍｍ、金属板２２の裏面２２ｂの凸部２４ｂの頂部２５ａの直径Ｄは２ｍｍである。

このヒートシンク２１の金属板２２をセラミックヒータの両外表面にそれぞれヒートシンク２１の粘着材２８によって接着した。この接着状態では、各ヒートシンク２１の金属板２２の裏面２２ｂの各凸部２４ｂの頂部２５ａはセラミックヒータの外表面に略面状に直接接触している。そして、出力５Ｗでセラミックヒータを加熱してその温度を測定した。

＜比較例３＞
比較例３のヒートシンクとして、金属板の裏面が全く露出しないように粘着材が金属板の裏面全体に塗工されている点を除いて上記実施例３と同じ構成のヒートシンクを準備した。そして、上記実施例３と同様にヒータの温度を測定した。

［測定結果３］
実施例３で測定されたヒータの温度と比較例３で測定されたヒータの温度とを比較すると、実施例３の方が比較例３よりも約３０％低かった。

以上の測定結果１〜３から分かるように、実施例１〜３のヒートシンクはいずれも優れた放熱性能を有していることを確認し得た。

また、実施例１〜３のヒートシンクにおいて、実施例２のヒートシンク１１の放熱性能は実施例１のヒートシンク１のそれよりも優れており、更に、実施例３のヒートシンク２１の放熱性能は実施例２のヒートシンク１１のそれよりも優れていた。

本発明は、電子部品等の放熱対象物の熱を放散するヒートシンク、及び、ヒートシンクを備えた電子部品に利用可能である。

１：ヒートシンク
２：金属板
２ａ：金属板の表面
２ｂ：金属板の裏面
３ａ：表面の凹部
３ｂ：表面の凸部
４ａ：裏面の凹部
４ｂ：裏面の凸部
５ａ：裏面の凸部の頂部
６：連通孔
６ａ：連通孔の内周面
８：粘着材
９：半導体モジュール（電子部品）
９ａ：半導体モジュール本体（電子部品本体）

Claims (10)

1. 表面側を放熱面側とする放熱用金属板と、前記金属板の裏面側に配置されるとともに前記金属板を放熱対象物に接着する粘着材と、を備え、
   前記金属板の前記表面に複数の凹部及び凸部が形成され、
   前記金属板の前記裏面に複数の凹部及び凸部が形成され、
   前記金属板の前記表面及び前記裏面のそれぞれの前記複数の凹部及び凸部は、前記金属板の前記表面の前記各凹部の位置と前記金属板の前記裏面の前記各凸部の位置とが一致し且つ前記金属板の前記表面の前記各凸部の位置と前記金属板の前記裏面の前記各凹部の位置とが一致するように前記金属板が両面エンボス加工されることによって形成されたものであり、
   前記金属板の前記表面の前記各凹部は略逆四角錐状乃至は略凹球面状に窪むとともに、前記金属板の前記表面の前記各凸部は略四角錐状乃至は略凸球面状に突き出ており、
   前記金属板の前記裏面の前記各凹部は略逆四角錐状乃至は略凹球面状に窪むとともに、前記金属板の前記裏面の前記各凸部は略四角錐状乃至は略凸球面状に突き出ており、
   前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の頂部が露出する状態にして塗工されていることを特徴とするヒートシンク。
2. 前記金属板の前記裏面の前記凸部の頂部が略平坦状に形成されており、
   前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の前記頂部が略面状に露出する状態にして塗工されている請求項１記載のヒートシンク
3. 前記金属板の前記裏面の前記各凹部の底部に前記金属板の前記表面側と連通する連通孔が設けられている請求項１又は２記載のヒートシンク。
4. 表面側を放熱面側とする放熱用金属板と、前記金属板の裏面側に配置されるとともに前記金属板を放熱対象物に接着する粘着材と、を備え、
   前記金属板の前記表面に複数の凹部及び凸部が形成され、
   前記金属板の前記裏面に複数の凹部及び凸部が形成され、
   前記金属板の前記表面及び前記裏面のそれぞれの前記複数の凹部及び凸部は、前記金属板の前記表面の前記各凹部の位置と前記金属板の前記裏面の前記各凸部の位置とが一致し且つ前記金属板の前記表面の前記各凸部の位置と前記金属板の前記裏面の前記各凹部の位置とが一致するように前記金属板が両面エンボス加工されることによって形成されたものであり、
   前記金属板に、前記金属板の幅方向に連続する三角波板部が、前記金属板の長さ方向に隣接する三角波板部の周期が半周期交互にずれるように前記金属板の長さ方向に複数列並んだ態様にして形成されるように、前記金属板が前記両面エンボス加工されており、
   前記金属板の前記表面には、前記表面の前記複数の凹部及び凸部として、前記複数列の三角波板部の複数の谷型状凹部及び山型状凸部が千鳥状配置に形成されており、
   前記金属板の前記裏面には、前記裏面の前記複数の凹部及び凸部として、前記複数列の三角波板部の複数の谷型状凹部及び山型状凸部が千鳥状配置に形成されており、
   前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の頂部が露出する状態にして塗工されていることを特徴とするヒートシンク。
5. 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面に、前記裏面の前記各凸部の頂部が略線状に露出する状態にして塗工されている請求項４記載のヒートシンク。
6. 前記金属板の前記裏面の前記各凹部の両側部にそれぞれ前記金属板の前記表面側と連通する連通孔が設けられており、
   前記連通孔は、前記金属板の長さ方向に互いに隣接する前記三角波板部間に設けられた切り線が前記金属板の厚さ方向に開いて形成されたものであり、
   前記金属板の長さ方向に互いに隣接する前記三角波板部同士は、当該三角波板部同士の隣接部において前記金属板の幅方向に前記各連通孔を介して離間して配置された複数の繋ぎ部で繋がっており且つ前記各繋ぎ部で前記金属板の厚さ方向に捻れた状態に配置されている請求項４又は５記載のヒートシンク。
7. 前記連通孔の内周面においてその面積の７０％以上が破断面である請求項３又は６記載のヒートシンク。
8. 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面の前記各凹部内に充満した状態にして塗工されている請求項１〜７のいずれかに記載のヒートシンク。
9. 前記粘着材は、前記金属板の前記裏面の長さ方向全体及び幅方向全体に亘って連続した状態にして塗工されている請求項１〜８のいずれかに記載のヒートシンク。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のヒートシンクと、電子部品本体とを備え、
    前記ヒートシンクの金属板が、前記ヒートシンクの粘着材によって、前記金属板の裏面の各凸部の頂部が前記電子部品本体の外表面に接触した状態にして前記電子部品本体に接着されていることを特徴とする電子部品。

Images