JPH0671052B2 - 半導体装置用ヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、半導体装置用ヒートシンクの製造方法に係
り、特に優れた放熱効果を有する半導体装置用ヒートシ
ンクを、容易に且つ優れた量産性をもって製造すること
の出来る、半導体装置用ヒートシンクの製造方法に関す
るものである。

（背景技術） 一般に、各種の電子機器において電気回路を構成するLS
I等のICやSCR等のサイリスタなど、発熱量の多い半導体
部品にあっては、その高熱化を防ぐために、所謂半導体
装置用ヒートシンクが用いられている。かかるヒートシ
ンクは、実公昭51−20916号公報や実公昭55−44362号公
報等に示されているように、軸方向の一端側において被
冷却物たる半導体部品が取り付けられる柱状のポストに
対して、軸直角方向に広がる薄肉板状のプレートフィン
が、軸方向に所定間隔を隔てて、多数枚、装着されてな
る構造を有しており、ポストを介して伝達される半導体
部品の熱が、プレートフィン部分において、それらプレ
ートフィン間を流通せしめられる冷却空気に対して放熱
せしめられるようになっている。

ところで、このような構造のヒートシンクにあっては、
通常、各プレートフィンに対して、ポストの外径に略対
応した内径を有する取付孔を形成し、それらプレートフ
ィンを、かかる取付孔において、ポストに外挿、固定せ
しめることによって製造されることとなるが、かかるプ
レートフィンのポストに対する固定方法としては、従来
から、プレートフィンにおける取付孔の内径をポストの
外径よりも小さく設定して、該取付孔内にポストを圧入
して嵌着せしめることにより、或いはプレートフィンに
おける取付孔の内周面をポストの外周面に対してろう付
けすることにより、行われている。

しかしながら、前者の圧入による固定方法では、圧入時
に及ぼす圧力を大きくし過ぎると、圧入時にプレートフ
ィンが変形してしまうために、余り大きな圧着力を得る
ことが出来ず、そのためにプレートフィンにおける取付
孔の内周面とポストの外周面との間での密着性が安定し
て得られ難く、それら両部材間における伝熱抵抗が大き
くなり勝ちであると共に、製品間における放熱性能のバ
ラツキが大きく、製品の信頼性に欠けるといった不具合
を有しているのである。

また一方、後者のろう付けによる固定方法では、ろう付
け時に加熱操作が必要であるために、作業が面倒でコス
トがかかることに加えて、ろう付け時の加熱によってプ
レートフィンが変形してしまう恐れがあり、その修正に
多くの労力が必要とされるといった問題を有している。
また、一般に、ろう材は、ポストやプレートフィンの形
成材料よりも熱伝導率が低いために、かかるろう材がポ
ストとプレートフィンとの間に介在せしめられることに
より、それら両部材間での伝熱抵抗が大きくなり、放熱
効果が低下してしまうといった問題をも内在していたの
である。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その解決課題とするところは、
多数枚のプレートフィンを、ポストに対して、良好なる
作業性をもって、容易に且つ優れた密着性をもって装着
することが出来、それによって放熱効果の優れたヒート
シンクを高い信頼性をもって製造することのできる技術
を、提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明の特徴と
するところは、軸方向の一端側において被冷却物たる半
導体部品が取り付けられる柱状のポストに対して、軸直
角方向に広がる薄肉板状のプレートフィンが、軸方向に
所定間隔を隔てて、多数枚、装着されてなる半導体装置
用ヒートシンクを製造するに際して、（ａ）前記柱状の
ポストを準備する工程と、（ｂ）該ポストの外径よりも
僅かに大きな内径を有する取付孔を備えた、前記多数枚
のプレートフィンを準備する工程と、（ｃ）それらプレ
ートフィンを、その取付孔において前記ポストに外挿せ
しめ、互いに軸方向に所定間隔を隔てて配する工程と、
（ｄ）かかるプレートフィンの外挿後、前記ポストを軸
方向に圧縮せしめて、かかるポストを拡径成形すること
により、該ポストの外周面を該プレートフィンにおける
取付孔の内周面に対して圧着、固定せしめる工程とによ
って、半導体装置用ヒートシンクを製造するようにした
ことにある。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図及び第２図には、本発明手法に従って製造
された半導体装置用ヒートシンクの一具体例が示されて
いる。

かかるヒートシンク10は、その中央部分において、円柱
形状を呈するポスト12を備えている。また、かかるポス
ト12には、多数枚（本実施例において７枚）のプレート
フィン14が、軸直角方向に広がる状態で、互いに軸方向
に所定距離を隔てて装着されている。更に、該ポスト12
の軸方向両端部には、それぞれプレートフィン14と略同
一の平面形状を呈する台座16および天板18が、それぞれ
設けられており、それら台座16と天板18との間に、上記
プレートフィン14が位置せしめられることにより、かか
るプレートフィン14が保護されている。

そして、このようなヒートシンク10にあっては、図示は
されていないが、良く知られているように、ポスト12
が、台座16側において、被冷却物たる半導体部品に対し
て取り付けられることによって半導体装置を構成するこ
ととなり、それによって該半導体部品において発生する
熱が、かかる台座16からポスト12を経由して、各プレー
トフィン14に伝わり、該プレートフィン14において、そ
れらプレートフィン14間を流通せしめられる冷却空気に
対して放熱せしめられることとなるのである。

ところで、このような構造のヒートシンク10を製造する
に際しては、先ず、第３図に示されている如き、軸方向
に略同一の外径をもって延びる円柱形状のポスト12が形
成される。なお、本実施例においては、かかるポスト12
の軸方向一端側に、軸直角方向に広がる台座16が、一体
成形されている。また、かかるポスト12の形成材料とし
ては、熱伝導性に優れ、且つ使用環境に対する耐蝕性を
有する材料、例えば銅やアルミニウム合金等が採用され
ることとなる。

さらに、このようなポスト12とは別工程において、前記
多数枚のプレートフィン14が形成されることとなる。か
かるプレートフィン14は、第４図に示されているよう
に、薄肉の矩形平板形状を呈していると共に、その中心
部分において、上記ポスト12の外径に対応した内径を有
する取付孔20が設けられており、且つ該取付孔20の周縁
部分には、一方の面上に所定高さで突出する円筒形状の
取付筒部22が、一体的に形成されている。

なお、これらプレートフィン14に設けられる取付孔20の
内径は、後述するポスト12への外挿操作を容易とするた
めに、該ポスト12の外径よりも小さくならないように、
且つ後述するポスト12の圧縮操作によるポスト外周面へ
の密着性が有利に得られるように、該ポスト12の外径よ
りも余り大きくならないように、かかるポスト12の径よ
りも僅かに大きな値に設定されることとなる。

また、かかるプレートフィン14にあっては、熱伝導性お
よび使用環境に対する耐蝕性に優れ、且つプレス加工が
容易な材料、例えば銅やアルミニウム合金等を用いて形
成されることとなり、一般には、薄肉平板状の板素材
を、打抜加工によって矩形平板形状に成形すると共に、
バーリング加工によって取付筒部22を成形することによ
り、形成されることとなる。

次いで、これらのプレートフィン14は、第５図に示され
ている如く、その取付孔20において、前記ポスト12に外
挿されることにより、それぞれ、該ポスト12の軸直角方
向に広がる状態で、軸方向に重ね合わされる。なお、こ
こにおいて、これらのプレートフィン14にあっては、そ
の取付筒部22の突出端面が、軸方向に隣接するプレート
フィン14に対して当接せしめられることにより、かかる
取付筒部22の突出高さ分だけ、互いに軸方向に距離を隔
てて重ね合わされるようになっている。

また、本実施例においては、それらプレートフィン14の
外挿後、更に、ポスト12の先端部に対して、第６図に示
されている如き、前記天板18が、その中央部分に設けら
れた取付孔24において外挿され、上記プレートフィン14
に対して、軸方向に所定距離を隔てて重ね合わされた状
態で配設されることとなる。なお、かかる天板18にあっ
ても、前記ポスト12等と同様、銅やアルミニウム合金等
の熱伝導性および耐蝕性に優れた材料を用いて形成され
る。また、その取付孔24にあっては、前記プレートフィ
ン14における取付孔20と同様、ポスト12の外径に対応し
た内径をもって、形成される。

そして、ここにおいて、前記ポスト12にあっては、第５
図から明らかなように、上記プレートフィン14および天
板18の重ね合わせ高さよりも、所定寸法だけ長い軸方向
長さをもって形成されており、それによって、それらプ
レートフィン14および天板18の外挿状態下、かかるポス
ト12が、天板18の外面上に所定高さで突出せしめられる
ようになっているのである。

而して、このようにプレートフィン14および天板18が外
挿せしめられた後、ポスト12に対して、適当なプレス機
械を用いて、軸方向に圧縮荷重が加えられることによ
り、圧縮加工せしめられる。そして、かかる圧縮加工に
よって、該ポスト12が塑性変形せしめられて拡径される
のであり、それによって該ポスト12の外周面が、各プレ
ートフィン14の取付孔20および天板18の取付孔24の内周
面に対して、それぞれ、拡径変形に基づく圧接力をもっ
て、強固に密着、固定せしめられることとなり、以て、
目的とするヒートシンク10が、完成されることとなるの
である。

なお、かかる圧縮加工によるポスト12の拡径量は、プレ
ートフィン14の取付孔20に対して充分に密着され得る程
度に設定されることは勿論であるが、圧縮加工の作業性
等を考慮して、通常は、0.1〜1.0mm程度の拡径量に設定
され、かかる拡径量によって、ポスト12の外周面がプレ
ートフィン14における取付孔20の内周面に対して充分に
密着され得るように、該プレートフィン14における取付
孔20の内径が決定されることとなる。

従って、このような製造手法に従えば、プレートフィン
14のポスト12に対する圧着、固定が、かかるプレートフ
ィン14をポスト12に外挿せしめた後の、該ポスト12に対
する圧縮加工によって為されることから、それらプレー
トフィン14のポスト12に対する外挿を、大きな圧入圧力
をもって行なう必要もなく、その作業性が極めて容易と
なるのである。

また、かかる製造手法においては、ポスト12に対してプ
レートフィン14を外挿せしめた状態下に、該ポスト12を
拡径することにより、それら両部材12、14を圧着せしめ
るものであって、かかる圧着に際して、プレートフィン
14には直接的な作用力が及ぼされないことから、該プレ
ートフィン14における変形等の問題を伴うことなく、ポ
スト12とプレートフィン14との圧着面間において、大き
な圧着力を有利に得ることができるのである。

そして、それ故、上述の如き製造手法に従えば、ポスト
12に対して、プレートフィン14が、極めて優れた組付作
業性と密着性とをもって装着され得て、それら両部材1
2、14間における熱伝導性の向上が図られ得るのであ
り、それによって、優れた放熱効果を有し、且つ信頼性
に優れたヒートシンクが、有利に実現され得るのであ
る。

また、特に本実施例におけるヒートシンク10にあって
は、各プレートフィン14に設けられた取付筒部22によっ
て、それらプレートフィン14間の間隔が容易に且つ正確
に規定され得ると共に、該プレートフィン14のポスト12
に対する密着面積が、より有利に確保され得るといった
効果をも有しているのである。

更にまた、本実施例におけるヒートシンク10にあって
は、ポスト12の軸方向一端部において、被冷却物に対し
て取り付けられる台座16が、一体的に形成されていると
ころから、該台座16とポスト12との間における熱伝達
が、極めて小さな熱抵抗の下に為され得ることとなり、
より一層優れた放熱効果が発揮され得るといった利点を
も有している。

以上、本発明の実施例について詳述してきたが、これは
文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例にの
み限定して解釈されるものではない。

例えば、プレートフィン14の形状やその配設数等は、前
記実施例の記載によって何等限定されるものではなく、
更に、放熱効果のより一層の向上を図るために、かかる
プレートフィン14に対して、突起や貫通孔（スリット）
等を設けても良い。

また、台座16を、ポスト12とは別部品にて構成し、溶接
やろう付け、或いは圧着等によって後接合することも、
勿論可能である。尤も、かかる台座16や、天板18を備え
ない構造のヒートシンクに対しても、本発明は、有利に
適用され得るものである。

更にまた、ヒートシンクの放熱効果をより高めるため、
或いはポストの拡径量を調節するため等の目的をもっ
て、かかるポスト12の内部に、軸方向に延びる内孔を形
成することも可能である。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて、種々なる修正、改良、変更等を加えた態様
において実施され得るものであり、またそのような実施
態様が、本発明の主旨を逸脱しない限り、何れも、本発
明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもな
いところである （発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明手法に従えば、
プレートフィンをポストに外挿せしめた後、該ポストを
拡径することにより、プレートフィンがポスト外周面に
対して圧着、固定せしめられることとなるところから、
プレートフィンをポストに対して大きな圧力をもって圧
入する必要がなく、その組付けが容易に為され得ると共
に、プレートフィンの変形を回避しつつ、該プレートフ
ィンのポストに対する密着面に対して、大きな圧着力を
及ぼすことが可能となるのである。

そして、それ故、かかる本発明手法によれば、プレート
フィンがポストの外周面に対して、優れた組付作業性の
下に、強固に密着され得ることとなるのであり、それに
よって優れた放熱効果が安定して発揮され得る半導体装
置用ヒートシンクを、容易に製造することができるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って製造された半導体装置用ヒー
トシンクの一具体例を示す縦断面図であり、第２図は、
第１図におけるII−II断面図である。また、第３図は、
第１図に示されている半導体装置用ヒートシンクを構成
するポストを示す縦断面図である。また、第４図は、第
１図に示されている半導体装置用ヒートシンクを構成す
るプレートフィンを示す縦断面図である。また、第５図
は、第１図に示されている半導体装置用ヒートシンクの
一製造工程を説明するための断面説明図である。更にま
た、第６図は、第１図に示されている半導体装置用ヒー
トシンクを構成する天板を示す縦断面図である。 10:ヒートシンク、12:ポスト 14:プレートフィン、20:取付孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向の一端側において被冷却物たる半導
   体部品が取り付けられる柱状のポストに対して、軸直角
   方向に広がる薄肉板状のプレートフィンが、軸方向に所
   定間隔を隔てて、多数枚、装着されてなる半導体装置用
   ヒートシンクを製造する方法であって、 前記柱状のポストを準備する工程と、 該ポストの外径よりも僅かに大きな内径を有する取付孔
   を備えた、前記多数枚のプレートフィンを準備する工程
   と、 それらプレートフィンを、その取付孔において前記ポス
   トに外挿せしめ、互いに軸方向に所定間隔を隔てて配す
   る工程と、 かかるプレートフィンの外挿後、前記ポストを軸方向に
   圧縮せしめて、かかるポストを拡径成形することによ
   り、該ポストの外周面を該プレートフィンにおける取付
   孔の内周面に対して圧着、固定せしめる工程とを、 有することを特徴とする半導体装置用ヒートシンクの製
   造方法。