JPH06244326A

JPH06244326A - ヒートシンク放熱フィンおよびその製造法

Info

Publication number: JPH06244326A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Masahira Tasaka; 誠均田坂; Chihiro Hayashi; 千博林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】集積度の向上につれて増大するICチップかた
の熱を効果的に放散させるために、限られた平面寸法の
中で放熱面積を向上させ得るヒートシンク放熱フィンと
それを高い生産能率で成形可能な製造方法を提供する。【構成】研削用円形砥石が放熱板と同一ピッチとなる
ようスペーサを介して複数個並設して成るマルチブレー
ドを使用して、素材を研削する。チャンネルフィンの場
合、放熱板の高さh と厚さt との間に、ｈ≦61ｔ^1.79の
関係を、放熱ピンの場合、放熱ピンの平面寸法ｔ₁ ×ｔ
₂ 、高さｈとの間にｈ≦32ｔ₂ ² (但し、ｔ₁ ≦ｔ₂)の関
係をそれぞれ満足させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートシンク放熱フィ
ンおよびその製造方法、さらに詳しくはマルチブレード
研削によって製造されるヒートシンク放熱フィンおよび
その製造方法に関する。

【０００２】本発明にかかるヒートシンク放熱フィンは
各種の用途に適用し得るが、ここではその代表であるＩ
Ｃパッケージ用のヒートシンク放熱フィンを例にとって
記述する。

【０００３】

【従来の技術】ＩＣパッケージはＩＣチップを気密封着
した最も基本的なエレクトロニクスデバイスである。図
１はその典型的な一例であるセラミックス製のパッケー
ジを示し、図１(イ)は平面図、同(ロ) は断面図である。

【０００４】ＩＣチップ１は、セラミックスベース２と
セラミックスキャップ３で構成された気密空間４内に収
納され、ベース２の中心凹み部に固定されている。ベー
ス２とキャップ３の合わせ面はリード５をはさんだ状態
でガラス層６で封着される。リード５とＩＣチップ１は
リードワイヤ７で連結される。ここで、ベース２、キャ
ップ３、リード５およびガラス層６の線膨脹係数は略同
一となるようにその材質が選定され、パッケージの気密
性、信頼性が保たれるように細心の注意が払われてい
る。

【０００５】ところで、ＩＣの集積度が向上するにつ
れ、ＩＣチップ１から発生する熱をパッケージの外に放
熱する必要が生じる。これは、熱によってＩＣに誤動作
が生じたり、パッケージの気密性が損なわれて機能が停
止するなどの重大なトラブルをきたすからである。図１
(ロ) に示すベース２を熱伝導率が良い材質のものにする
のも１つの方法であるが、ベース２の表面からだけの放
熱であるので、その放熱性能には限界がある。そこで、
ＩＣで発生する熱をパッケージの外部に効率的に逃がす
ための構造のパッケージが提案されている。

【０００６】図２はその一例で、ピングリッドアレイ型
セラミックスパッケージに適用した場合である。ＩＣチ
ップ１は伝熱基板12の中心に固定され、額縁状のセラミ
ックス板９、10およびリッド13で構成された気密空間14
内に収納される。金属製のリッド13とセラミックス板
９、伝熱基板12とセラミックス板10はロウ付けなどの方
法で接合され、セラミックス板９と10の合わせ面はガラ
ス層で封着されている。セラミックス板９に差し込まれ
たピン11とＩＣチップ１の回路はリードワイヤ７および
セラミックス板10の表面10a に描かれた導通回路を介し
て電気的に連絡されている。

【０００７】伝熱基板12は熱伝導率が大きく、かつチッ
プ１との線膨脹率の差が少ない材質のものが選定され、
例えば銅を含浸させたタングステンあるいはコバールな
どが用いられる。伝熱基板12の下面には放熱フィン８が
接合される。放熱フィン８は伝熱基板12に取付けられる
底板部8bと複数の放熱部8aで構成される。ＩＣチップ１
で発生した熱は伝熱基板12を通して底板部8bおよび放熱
部8aに伝わり、フィン表面8dから放散される。この熱放
散を促進するため、放熱部8aには気体あるいは液体の冷
却媒体が流される。すなわち、放熱フィン８には熱伝導
と熱伝達が共に良好であることが要求される。

【０００８】放熱フィン８の熱伝導性を向上させるに
は、アルミニウム、銅などの熱伝導率が優れた材質を使
用し、かつ放熱部8aの合計断面積を大きくとることが必
要である。放熱フィン８の熱伝達性を向上させるには、
冷却媒体が放熱部8aを通過する際の圧損を極力小さく
し、かつ放熱部8aの全表面積を大きくとることが必要で
ある。以上の観点からこれまでに各種の形状の放熱フィ
ンが検討されている。

【０００９】図３(イ) 、(ロ) はそれぞれ放熱フィン８の
代表的な例を示す。図３(イ) は板状の放熱部8a'(以下、
放熱板という) を平行に配列させたチャンネル型放熱フ
ィン8' (以下、チャンネルフィンという) である。図３
(ロ) はピン状の放熱部8a"(以下、放熱ピンという) を林
立させたピン型放熱フィン8" (以下、ピンフィンとい
う) である。

【００１０】両者の違いは、放熱部 8a'、8a" での冷却
媒体の流れにある。図３(イ) のチャンネルフィン8'では
放熱板8a' に沿った一方向の流れに限定される。一方、
図３(ロ) のピンフィン8"では四方八方の流れが可能であ
る。また、冷却媒体が衝突する面が多いので、いわゆる
前縁効果によって冷却が促進される。

【００１１】次に、チャンネルフィン8'、ピンフィン8"
の従来の製造方法について説明する。チャンネルフィン
8'の製造方法としては、塑性加工による方法と切削加工
による方法がある。

【００１２】図４は、従来の塑性加工法としての熱間押
出しの説明図である。コンテナ15内に装入された加熱済
みのビレット16を後方より押金17で加圧し、ダイス18に
設けられた、図３(イ) の斜線部Ａと同一形状のダイス穴
20から長尺の半成品19を押出し、これを所定ピッチで切
断してチャンネルフィン8'が製造される。ところで、押
出加工でチャンネルフィン8'を製造する場合には、図３
(イ) に示す放熱板8a'の厚さｔ、間隙ｇが制約される。
厚さｔに関しては、押出し加工上のむづかしさから、２
mm程度が下限とされている。間隙ｇに関しては、ダイス
穴20の強度上の制約から３mm程度が下限とされている。
なお、放熱板8a' の高さｈについても、同じくダイス穴
20の強度上の制約から、間隙ｇの高々５倍程度が限界と
されている。

【００１３】機械加工でチャンネルフィン8'を製造する
場合にはフライス加工が採用されている。図５はフライ
ス加工の状況を示し、チャンネルフィン8'と同一外形寸
法の素材ブロックであるワーク22を所定枚数のフライス
カッタ21を回転させながら溝23を加工し、溝23の深さを
徐々に増加させていく。フライス加工でチャンネルフィ
ン8'を加工する場合にも図３(イ) に示す放熱板8a' の厚
さｔ、間隙ｇが制約される。厚さｔに関しては、溝23の
壁に作用する切削力による壁の破断を防止するために1.
5 mm程度が下限とされている。間隙ｇに関しては、フラ
イスカッタ21の剛性の問題から２mm程度が実用上の下限
とされている。なお、放熱板8a' の高さｈについても、
同じくフライスカッタ21の剛性上の制約から、ｇの高々
10倍程度が限界とされている。

【００１４】以上のように、従来の塑性加工あるいは切
削加工で製造したチャンネルフィン8'は、放熱板8a' の
厚さｔと間隙ｇが大きい一方、高さｈが制約されるの
で、所定枚数の放熱板8a' を設けて表面積と断面積を確
保しようとすれば、チャンネルフィン8'の平面寸法Ｗ₁
×Ｗ₂が大きくならざるを得ない。

【００１５】次に、ピンフィン8"の製造方法について説
明する。ピンフィン8"の製造方法としては、切削加工
法、ダイキャスト法などが考えられるが、いずれも生産
能率が悪く、工業的規模で生産するにはコスト的に困難
である。ここでは一例としてフライスによる切削加工性
を説明する。

【００１６】図５に示すように、まずワーク22の一面に
一方向の浅い溝を加工し、次いでワーク22を同一平面内
で90°ターンし、前記の溝と直交する方向に溝を加工す
る。これを繰り返して徐々に溝深さを増加させ、最終的
に図３(ロ) に示すピンフィン8"を得る。溝深さを徐々に
深くしていくのは、前段の加工で形成した溝壁がフライ
スカッタ21の切削力で変形するのを防止するためであ
る。この加工法においては切削加工中の変形を防止する
ための寸法上の制約があり、放熱ピン8a" の太さt₁(t₂)
は２mm程度、間隙g₁(g₂)は2.5 mm程度、高さｈはg₁(g₂)
の10倍程度が限界とされている。

【００１７】結局、切削加工で製造したピンフィン8"に
おいても、放熱ピン8a" の太さt₁(t₂)と間隙g₁(g₂)が大
きい一方、高さｈが制約されるので、所定本数の放熱ピ
ン8a" を設けて表面積と断面積を確保しようとすれば、
ピンフィン8"の平面寸法Ｗ₁×Ｗ₂が大きくならざるを
得ないのである。平面寸法Ｗ₁ ×Ｗ₂を大きくすると当
然のことながら収納するエレクトロニクス機器も大きく
なるので、これは採用し難い。

【００１８】以上で述べた従来の塑性加工、機械加工に
より製作されたヒートシンク放熱フィンの寸法上の制約
を解決すべく、マルチワイヤソーを使って成形されたヒ
ートシンク放熱フィンが提案されている (特願平３−28
6769号) 。この製造方法によれば、チャンネルフィンで
は放熱板の厚さが１mm以下、放熱板の間の間隙が1.5mm
以下のものが製造可能であり、ピンフィンでは放熱ピン
の平面寸法が１mm×１mm以下、放熱ピンの間の間隙が1.
5 mm以下のものが製造可能とされている。しかしこの方
法では上記寸法より大きなヒートシンク放熱フィンの加
工が困難とされており、またフライス加工等の従来の機
械加工に比べ生産能率が悪い。

【００１９】結局、これまで述べた製造方法で得られる
ヒートシンク放熱フィンでは、放熱板、放熱ピンおよび
これらの間隙が大きく粗いため充分な放熱面積を確保し
ようとすればヒートシンク放熱フィン自体大きくなりこ
れを収納するエレクトロニクス機器は大きなものとなる
か、または放熱板、放熱ピンおよびこれらの間隙が非常
に小さく細かいためコンパクトで放熱面積は大きいもの
の生産能率が悪くなり大きな冷却コストの許される高級
なエレクトロニクス機器にしか用いることができないと
いうことになる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ＩＣチップの集積度は
今後ますます高まる趨勢にあり、放熱フィンの寸法を大
きくすることなしにその熱放散性を高めていく必要があ
る。本発明の目的は、上記の如き従来のヒートシンク放
熱フィンが抱える放熱面積の制約を解決すべく、限られ
た平面寸法の中で放熱面積を向上させ得るヒートシンク
放熱フィンとそれを高い生産能率で製造可能な方法を提
供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】放熱フィンの平面寸法Ｗ
₁ ×Ｗ₂(図３参照) を増加させずに放熱面積を増加させ
るには、チャンネルフィンの放熱板の厚さあるいはピン
フィンの放熱ピンの太さをできるだけ小さく、かつこれ
らの間隙を流動抵抗が大きくならない範囲で狭くする必
要がある。なお、高さＨ (図３) は、放熱板あるいは放
熱ピンのフィン効率が小さ過ぎない範囲で大きい方が放
熱面積の増加の点で望ましい。

【００２２】ところで、従来、研削性の良好な金属材料
やセラミックスなど脆性材料の表面仕上げや切断などに
用いられてきた研削加工法がある。本発明者らは、この
研削加工法を検討した結果、平面研削盤においてマルチ
ブレードを用いることにより、上述のような従来の方法
では製造し得なかった、放熱板厚さｔ (図３) が小さく
放熱板高さｈ (図３) の大きなヒートシンク、あるいは
放熱ピン平面寸法ｔ₁×ｔ₂(図３) が小さく放熱ピン高
さｈ (図３) の大きなヒートシンクを高い生産能率で製
造できることを見い出し、本発明を完成したのである。

【００２３】ここに、本発明は、発熱体の熱を受ける底
板部と、該底板部に直立して複数平行に配列した放熱板
とが一体に成形されたヒートシンク放熱フィンの製造方
法において、研削用円形砥石が該放熱板と同一ピッチと
なるようスペーサを介して複数個並設して成るマルチブ
レードを回転せしめ、素材を該マルチブレードで研削す
ることによって前記素材に所定の深さと幅を有する平行
溝列を形成せしめることを特徴とするヒートシンク放熱
フィンの製造方法である。

【００２４】別の面からは、本発明は、発熱体の熱を受
ける底板部と、該底板部に直立して、該底板部の面内二
方向（Ｘ、Ｙ）に整列して複数配列した放熱ピンとが一
体に成形されたヒートシンク放熱フィンの製造方法にお
いて、研削用円形砥石が該放熱ピンのＸ方向ピッチと同
一ピッチとなるようスペーサを介して複数個並設して成
るマルチブレードを回転せしめ、素材を該マルチブレー
ドで研削することによって所定の深さと幅を有する平行
溝列間に平行壁列を成形した半製品となし、次いで、前
記放熱ピンのＹ方向ピッチと同一ピッチとなるようスペ
ーサを介して複数個並んだマルチブレードを回転せし
め、前記半製品の平行溝列と交差する方向に前記半製品
を該マルチブレードで研削することによって前記半製品
の前記平行溝列間の平行壁列を所定の深さまで寸断する
ことを特徴とするヒートシンク放熱フィンの製造方法で
ある。

【００２５】このようにして製造された本発明にかかる
ヒートシンク放熱フィンにあっては、底板部に直立して
複数平行に配列した放熱板とが一体に形成されたヒート
シンク放熱フィンの場合、放熱板の厚さｔと放熱板高さ
ｈとの間にｈ ≦ 61ｔ^1.79 なる関係を満足せしめることが好ましく、また、底板部
に直立して複数に配列した放熱ピンとが一体に成形され
たヒートシンク放熱フィンの場合、放熱ピンの平面寸法
ｔ₁ ×ｔ₂ としたとき放熱ピン高さｈとの間にｈ ≦ 32ｔ₂ ² (但し、ｔ₁ ≦ｔ₂) なる関係を満足せしめることが好ましい。

【００２６】

【作用】次に、添付図面を参照しながら、本発明にかか
る放熱フィンの製造方法について、ＩＣパッケージ用放
熱フィンを例にとって以下に説明する。はじめに、本発
明で使用するマルチブレードについて簡単に説明する。

【００２７】図６はマルチブレード28の概略図である。
直径d₁の研削用円形砥石24 (以下、砥石という) とこれ
より径の小さい直径d₂の円盤状のスペーサ25は、双方
共、中心部に直径 d_iの取付用穴を有する。フランジ26
は、外径 d_iなる円筒部26ａとこの円筒部より外径の大
きなストッパー部26ｂよりなり、円筒部26ａの端部には
ねじ部26ｃが、また中心部には軸方向にテーパを有する
研削盤への取付穴26ｄが形成されている。このフランジ
円筒部26ａに砥石24とスペーサ25を交互に所要枚数はめ
込み、締込みナット27によりストッパー26ｂとの間で固
定することによりマルチブレード28は構成され、平面研
削盤砥石軸( 図８参照) に取り付け使用する。マルチブ
レード28を構成する砥石24の厚さｔ_bは、チャンネルフ
ィンの放熱板間隙ｇ (図３参照) あるいはピンフィンの
放熱ピン間隙g₁、g₂ (図３参照) に応じて決定され、ス
ペーサ25の厚さｔ_sは、チャンネルフィンの放熱板厚さ
ｔ (図３参照) あるいはピンフィンの放熱ピン平面寸法
t₁、t₂ (図３参照) に応じて決定される。

【００２８】また砥石とスペーサの枚数はチャンネルフ
ィンの放熱板数あるいはピンフィンの放熱ピン数に応じ
て決定される。次に、上述のマルチブレードを用いたチ
ャンネルフィンの加工方法について説明する。

【００２９】図７(イ) 、(ロ) は、本発明で加工するチャ
ンネルフィン29を示すそれぞれ平面図、および側面図で
ある。前述したように本発明によるチャンネルフィン29
は、放熱板29ａの厚さｔを従来より相当薄く、かつ能率
よく成形できることが特徴である。ｔが極端に小さいと
加工中に放熱板29ａが曲がることがあり、実用的な最小
値は0.4 mm程度である。放熱板29は放熱板側面に作用す
る２枚の砥石の研削力の差や砥石の軸方向への振動によ
り倒れを生じないような剛性を有する必要がある。その
ため放熱板29の厚さｔを変化させ加工可能な放熱板高さ
ｈの限界を調べるため実験を行い、図８の白丸で示され
る寸法が安定して加工できることを確認した。この図８
より、本発明者らは放熱板29の高さｈの加工限界が厚さ
ｔの関数となり、次式のような実験式で表わされること
を見い出した。

【００３０】ｈ ≦ 61ｔ^1.79 ｔが小さい場合には、チャンネルフィン29のハンドリン
グの際に放熱板29ａが変形する危険があるので、図７
(イ) 、(ロ) に示すように両端に内側の放熱板29ａより厚
い放熱板29ｂを設けるのがよい。放熱板29ｂの厚さｔ₀
は0.5 〜１mm程度あれば十分である。もちろん放熱板29
ｂの厚さｔ₀と放熱板29ａの厚さｔとを同一にしてもよ
い。

【００３１】図９(イ) 、(ロ) は、複数の砥石24をスペー
サ25を介して並設して成るマルチブレード28を平面研削
盤に取り付け、チャンネルフィンが成形加工されつつあ
る状態を示すそれぞれ側面図、および正面図である。平
面研削盤の砥石軸30にマルチブレード28を構成するフラ
ンジ26の取付穴26ｄをはめ込みボルト31により固定す
る。図７に示すチャンネルフィン29の外形寸法 (Ｗ₁ ×
Ｗ₂×Ｈ) と同一の直方体素材ブロックをワーク32とし
て、ＸＹ平面で可動なテーブル33上に取り付け、回転す
るマルチブレード28の砥石24とワーク32を干渉させつ
つ、この砥石24とワーク32の間にノズル34より冷却、潤
滑、および研削屑の除去を目的とする研削液を噴射し、
テーブル33をＸ方向へ移動させることよりワーク32は研
削されチャンネルフィンが成形される。フィン高さｈは
砥石軸30をＺ方向に移動させ、砥石切込深さを任意に変
化させることにより設定される。

【００３２】以上は、１個のチャンネルフィンを加工す
る場合の説明であるが、ワーク32を製品が複数個採取で
きる長さとし、マルチブレードで溝加工した後に製品１
個づつの長さに切断する方法もある。次に、マルチブレ
ードを用いたピンフィンの加工方法について説明する。

【００３３】図10(イ) 、(ロ) 、(ハ) 、(ニ) は、本発明で
加工するピンフィン34を示すそれぞれ平面図、その部分
拡大図、側面図、そしてその部分拡大図である。前述し
たように本発明によるピンフィン34は、放熱ピン34ａの
平面寸法t₁×t₂を従来より相当細く、かつ能力よく成形
できることが特徴である。しかし、t₁、t₂が極端に小さ
いと加工中に放熱ピン34ａが曲がることがあり、実用的
な最小値はt₁、t₂共に0.4 mm程度である。

【００３４】ピンフィン34は前述のチャンネルフィンの
加工方法を適用して図10に示すピンフィンの外形寸法
(Ｗ₁ ×Ｗ₂×Ｈ) と同一の直方体素材ブロックをワー
ク32として図11のＸ方向に幅g₁、深さｈの一方向溝を複
数列研削し、幅t₁、深さｈの平行壁列29a'を有する半製
品29' を得た後、この半製品29' を平面内で90°回転
し、図11のＹ方向に半製品29' の平行壁列29'aに、幅
g₂、深さｈで複数列の平行溝研削することにより、幅
t₂、深さｈの放熱ピン34a が得られる。図10参照。この
ときＹ方向に半製品の壁列29'aを研削する際、壁列29'a
の剛性が大きくなり、かつ、放熱ピン34が放熱ピン側面
に作用する２枚の砥石の研削力の差や砥石の軸方向への
振動により倒れを生じないよう、t₁≦t₂に設定すること
が望ましい。そのため放熱ピン34のt₂を変化させ、加工
可能な放熱ピン高さｈの限界を調べるため実験を行い、
図12の白丸で示される寸法が安定して加工できることを
確認した。この図12より、本発明者らは放熱ピン34の高
さｈの加工限界が厚さｔ₂の関数となり、次式のような
実験式で表されることを見い出した。

【００３５】ｈ ≦ 32ｔ₂ ² t₁、t₂が小さい場合には、ピンフィン34のハンドリング
の際に放熱ピン34ａが変形する危険がある。そこで、四
隅には平面寸法W₁×W₂の太い放熱ピン34ｂ、四辺部には
平面寸法t₁×W₂、t₂×W₁の放熱ピン34f 、34g を設ける
のがよい。W₁、W₂の大きさは１〜２mm程度あれば十分で
ある。もちろん、W₁＝t₁、W₂＝t₂として全ての放熱ピン
を同一の太さとしてもよい。

【００３６】なお、砥石による研削では研削の進行と共
に砥石が摩耗するため、放熱板高さｈを一定に保つため
砥石切込深さを補正する必要があるが、超砥粒砥石を使
用すれば、その摩耗量は極めて小さく、補正の回数は非
常に少なくてすむ。

【００３７】本発明において用いるマルチブレードを構
成する砥石はすでに公知のものを使用すればよく、スペ
ーサ、フランジ、研削盤等に特設の制限はなく、ワーク
の材質、寸法などに応じて適宜選択すればよい。

【００３８】本発明において用いる素材形状は、成形さ
れるヒートシンク放熱フィンの外形に応じて決定され、
直方体形状はもちろん円柱形状、円錐形状等任意のブロ
ック状素材を用いることができる。

【００３９】さらに、本発明において用いる素材材質
は、従来の方法である塑性加工や切削加工で用いられる
材質はもちろんのこと、塑性加工が困難な低延性の金属
材料、切削加工が困難な脆性材料、あるいは従来研削加
工の困難とされた軟質延性材料等の材質でもよい。

【００４０】

【実施例】(実施例１)図９に示すように、純アルミニウ
ム熱間圧延板から切り出した、厚さ42.0mm、平面寸法10
0.0 mm×100.0 mmのワーク15個を５×３の長方形状に密
着整列せしめて電磁チャック付きテーブル上に鋼製バイ
スを用いて固定し、厚さ1.0 mm、外径φ300 mmのダイヤ
モンド砥石54枚と、厚さ0.8 mm、外径φ215 mmのステン
レス鋼製スペーサ53枚で構成されたマルチブレードを用
い、このマルチブレードを回転数2450rpm で回転させな
がらＺ方向切込量39.0mmとし、Ｘ方向送り速度35mm／mi
n でテーブルを移動させ、マルチブレードとワーク間に
中性水エマルジョン研削液を噴射しつつ研削加工を行
い、両サイドに厚さ1.7 mmの放熱板、その間に厚さ0.78
mmの放熱板が1.02mmの間隔を保って53枚平行整列し、放
熱板の高さ39.0mm、底板部の厚さが3.0 mmのチャンネル
フィン15個を約60min で得た。

【００４１】このチャンネルフィンを平面寸法100 mm×
100 mm、発熱量200Wのシート状ヒータに取り付け、断面
寸法が105 mm×45mmのダクト内にてチャンネルフィンの
底板と平行に通風したところ、風速2.0m/sで熱抵抗が0.
06℃/W、圧力損失が31mmH₂Oという画期的な冷却性能を
示した。

【００４２】(実施例２)実施例１と同様にして、材質が
高力アルミニウム合金、厚さ131.0 mm、平面寸法200.0
mm×200.0 mmのワーク３個を一列に長方形状に密着整列
せしめて電磁チャック付テーブル上に鋼製バイスを用い
て固定し、厚さ2.0 mm、外径φ400 mmのダイヤモンド砥
石48枚と、厚さ2.1 mm、外径φ140 mmのステンレス鋼製
スペーサ47枚で構成されたマルチブレードを用い、この
マルチブレードを回転数1640rpmで回転させながらＺ方
向切込量を115.0 mmとし、Ｘ方向送り速度30mm／min で
テーブルを移動させ、マルチブレードとワーク間に中性
水エマルジョン研削液を噴射しつつ研削加工を行い、チ
ャンネルフィン状の半製品を加工した後、前記の長方形
状に密着整列したワークを平面内で90°回転し、再び同
じマルチブレードを用い、回転数1640rpm で回転させな
がらＺ方向切込量を115.0 mmとし、Ｘ方向送り速度50mm
／min でテーブルを移動させ、マルチブレードとワーク
間に中性水エマルジョン研削液を噴射しつつ研削加工を
行い、四隅に2.6 mm角の放熱ピン、四辺に平面寸法2.6
mm×2.0 mmの放熱ピン合計188 本、これらに囲まれた部
分に2.0 mm角の放熱ピン2209本 (47×47本) が2.1 mmの
間隙を保って整列した、放熱ピンの高さが128.0 mm、底
板部の厚さが3.0 mmのピンフィン３個を約48min で得
た。

【００４３】このピンフィンを平面寸法200 mm×200 m
m、発熱量800Wのシート状ヒータに取り付け、断面寸法
が250 mm×150 mmのダクト内にてピンフィンの底板と平
行に通風したところ、風速2.0m/sで熱抵抗が0.009 ℃/
W、圧力損失が77mmH₂O という画期的な冷却性能を示し
た。

【００４４】(実施例３)実施例１と同様にして、材質が
純銅、厚さ13.7mm、平面寸法40.0mm×40.0mmのワーク84
個を12×７の長方形状に密着整列せしめて電磁チャック
付テーブル上に鋼製バイスを用いて固定し、厚さ0.8 m
m、外径φ200 mmのダイヤモンド砥石27枚と、厚さ0.6 m
m、外径φ175 mmのステンレス鋼製スペーサ26枚で構成
されたマルチブレードを用い、このマルチブレードを回
転数3850rpm で回転させながらＺ方向切込量を10.7mmと
し、Ｘ方向送り速度20mm／min でテーブルを移動させ、
マルチブレードとワーク間に中性水エマルジョン研削液
を噴射しつつ、加工内ドレスも同時に実施しながら研削
加工を行い、チャンネルフィン状の半製品を加工した
後、前記の長方形状に密着整列したワークを平面内で90
°回転し、再び同じマルチブレードを用い、回転数3850
rpm で回転させながらＺ方向切込量を10.7mmとし、Ｘ方
向送り速度35mm／min でテーブルを移動させ、マルチブ
レードとワーク間にアルカリ性エマルジョン研削液を噴
射しつつ研削加工を行い、四隅に1.39mm角の放熱ピン、
四辺に平面寸法1.39mm×0.58mmの放熱ピン合計104 本、
これらに囲まれた部分に0.58mm角の放熱ピン676 本 (26
×26本) が0.82mmの間隙を保って整列した、放熱ピンの
高さが10.7mm、底板部の厚さが3.0 mmのピンフィン84個
を約310minで得た。

【００４５】このピンフィンを平面寸法40mm×40mm、発
熱量30 Wのシート状ヒータに取り付け、断面寸法が42mm
×16mmのダクト内にてピンフィンの底板と平行に通風し
たところ、風速2.0m/sで熱抵抗が1.14℃/W、圧力損失が
15mmH₂O という画期的な冷却性能を示した。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来法
と比較してチャンネルフィンの放熱板の厚さあるいはピ
ンフィンの放熱ピンの太さを相当小さくすることができ
るので、同一平面寸法の放熱フィンであっても放熱板あ
るいは放熱ピンの本数が増加し、放熱性能を格段に向上
させることができるのである。また、研削加工であるの
で、従来の方法である塑性加工や切削加工で用いられる
材質はもちろんのこと塑性加工が困難な低延性の金属材
料あるいは切削加工が困難な脆性材料あるいは高硬度の
材料にも適用することができ、ヒートシンク放熱フィン
の材質選択の幅を広げることが可能となると同時に、加
工力が小さく、ピンフィンの研削時の半製品の壁列のよ
うに低剛性な部分も一回で設定した深さまで切り込める
ため、生産能率の高い加工が可能となる。

【００４７】本発明をＩＣパッケージ用の放熱フィンに
適用すれば、放熱性能の向上によって放熱フィン自体の
寸法をコンパクトにできるのでエレクトロニクス機器の
小型化も可能となる。また今後のＩＣチップの集積度の
さらなる増大にも、放熱フィンの大型化をすることなし
に対応できるようになるなど、エレクトロニクス産業の
発展に大なる寄与をなすものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックスＩＣパッケージの説明図であり、
(イ) は平面図、(ロ) は断面図である。

【図２】ピングリッドアレイ型セラミックスＩＣパッケ
ージに装着した放熱フィンの説明図である。

【図３】放熱フィンの代表例の斜視図で、 (イ) はチャ
ンネルフィン、(ロ) はピンフィンである。

【図４】押出し加工の説明図である。

【図５】フライス加工の説明図である。

【図６】マルチブレードを説明する側面図である。

【図７】本発明の方法によるチャンネルフィンの説明図
であり、 (イ) は平面図、(ロ)は断面図である。

【図８】放熱板厚さに対する放熱板高さの加工限界を示
すグラフである。

【図９】平面研削盤にマルチブレードを取り付け、フィ
ン研削している状態を説明する図で、(イ) は側面図、
(ロ) は正面図である。

【図１０】本発明の方法によるピンフィンの説明図であ
り、(イ) は平面図、(ロ) はその部分拡大図、(ハ) は側面
図、(ニ) はその部分拡大図である。

【図１１】ピンフィン加工時の半製品とその研削方向の
説明図である。

【図１２】放熱ピン寸法に対する放熱ピン高さの加工限
界を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体の熱を受ける底板部と、該底板部
に直立して複数平行に配列した放熱板とが一体に成形さ
れたヒートシンク放熱フィンの製造方法において、研削
用円形砥石が該放熱板と同一ピッチとなるようスペーサ
を介して複数個並設して成るマルチブレードを回転せし
め、素材を該マルチブレードで研削することによって前
記素材に所定の深さと幅を有する平行溝列を形成せしめ
ることを特徴とするヒートシンク放熱フィンの製造方
法。
【請求項２】発熱体の熱を受ける底板部と、該底板部
に直立して、該底板部の面内二方向（Ｘ、Ｙ）に整列し
て複数配列した放熱ピンとが一体に成形されたヒートシ
ンク放熱フィンの製造方法において、研削用円形砥石が
該放熱ピンのＸ方向ピッチと同一ピッチとなるようスペ
ーサを介して複数個並設して成るマルチブレードを回転
せしめ、素材を該マルチブレードで研削することによっ
て所定の深さと幅を有する平行溝列間に平行壁列を成形
した半製品となし、次いで、前記放熱ピンのＹ方向ピッ
チと同一ピッチとなるようスペーサを介して複数個並ん
だマルチブレードを回転せしめ、前記半製品の平行溝列
と交差する方向に前記半製品を該マルチブレードで研削
することによって前記半製品の前記平行溝列間の平行壁
列を所定の深さまで寸断することを特徴とするヒートシ
ンク放熱フィンの製造方法。
【請求項３】発熱体の熱を受ける底板部と、該底板部
に直立して複数平行に配列した放熱板とが一体に形成さ
れたヒートシンク放熱フィンであって、該放熱板の厚さ
ｔと該放熱板高さｈとの間にｈ ≦ 61ｔ^1.79 なる関係を満足せしめることを特徴とするマルチブレー
ド研削により形成されたヒートシンク放熱フィン。
【請求項４】発熱体の熱を受ける底板部と、該底板部
に直立して複数に配列した放熱ピンとが一体に成形され
たヒートシンク放熱フィンであって、該放熱ピンの平面
寸法ｔ₁ ×ｔ₂ としたとき該放熱ピン高さｈとの間にｈ ≦ 32ｔ₂ ² (但し、ｔ₁ ≦ｔ₂) なる関係を満足せしめることを特徴とするマルチブレー
ド研削により成形されたヒートシンク放熱フィン。