JPH0671053B2 - 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、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、行なわれている。

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
有していたのである。

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た。
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）少なくとも
前記プレートフィンが装着される部分の内部を軸方向に
延び、少なくとも一方の軸方向端面に開口する内孔を有
する中空形状をもって、前記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、前記ポストの内孔内に、該内孔の内径より
も所定寸法大きな外径を有する棒材を圧入せしめて、か
かるポストを拡径することにより、該ポストの外周面を
前記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含んで、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。

また、本発明にあっては、前記ポストの内孔内の圧入さ
れる棒材を、熱伝導性の高い材料によって構成し、かか
るポストの内孔内に組み込むようにした、半導体装置用
ヒートシンクの製造方法をも、その特徴とするものであ
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（本実施例においては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、ポスト
12が準備される。かかるポスト12にあっては、軸方向に
略同一の外径を有すると共に、その内部において、軸心
上を、同一内径をもって軸方向に貫通する円形の内孔11
を有する、中空の円柱形状にて形成されている。なお、
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が形成されて、準備されるこ
ととなる。かかるプレートフィン14は、第４図にも示さ
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の拡径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の外径より
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用い
て、プレス加工によって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、ポスト12の軸方向両端部に
対して、前記台座16および天板18が、それぞれの中心部
分に設けられた取付孔24、25において外挿せしめられ、
前記プレートフィン14の重ね合わせ方向両側に、それぞ
れ所定距離を隔てて位置せしめられることとなる。な
お、これら台座16および天板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、かかる
台座16および天板18の取付孔24、25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、形成されている。

そして、このようにプレートフィン14および台座16、天
板18が外挿せしめられた後、ポスト12の内孔11に対し
て、その内径よりも所定寸法大きな外径を有する棒材26
が圧入せしめられる。而して、かかる棒材26の内孔11内
への圧入によって、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、台座16及び天板18における取
付孔20、24、25の各内周面に対して、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、棒材圧入の作業性
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、台座16及び天板18における取付孔20、2
4、25の各内周面に対して充分に密着され得るように、
それら取付孔20、24、25の内径が決定されることとな
る。

また、上記棒材26は、内孔11内への圧入によるポスト12
の拡径後、該内孔11内に一体的に組み込まれるようにな
っている。ここにおいて、かかる棒材26は、内孔11内に
組み込まれることによって、ポストの一部を構成するこ
ととなるところから、ポスト12と同様、熱伝導性に優れ
た材料、例えば銅やアルミニウム合金等を用いて形成さ
れたものを用いることが望ましい。

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
る拡径成形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、本実施例の製造手法においては、ポスト12の内孔
11内に圧入されて、該ポスト12を拡径する棒材26が、か
かるポスト12の内孔11内に組み込まれることとなるとこ
ろから、特別な工程を必要とすることなく、ポストが実
質的に中実の円柱形状とされ得て、その伝熱面積が有利
に確保され得るといった利点を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、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。

さらに、本実施例におけるヒートシンク10にあっては、
プレートフィン14の重ね合わせ方向両側に位置せしめら
れる台座16および天板18も、それぞれ、ポスト12の拡径
操作によって、プレートフィン14と共に、該ポスト12に
対して圧着、固定され得ることから、それら台座16およ
び天板18も、容易に組み付けられ得るといった利点を有
しているのである。

以上、本発明の実施例について詳述したきたが、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、前記実施例においては、ポスト12の内孔11内に
圧入されて該ポスト12を拡径する棒材26が、かかるポス
ト12の拡径後に、内孔11内に一体的に組み込まれるよう
になっていたが、その他、かかるポスト12の拡径後、棒
材26を引抜くことにより、ヒートシンクのポストを中空
形状にて構成したり、或いはかかるポスト12の内孔11内
に対して、より熱伝導性に優れた材質から成る芯材を挿
入配置するようしても良い。そして、そのような場合に
は、棒材26を、高い熱伝導性を有する材料にて形成する
必要がないことは、勿論である。

また、かかるポスト12における内孔11を、ポスト12を軸
方向に貫通する形態にて形成することも可能である。

さらに、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、
また、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や天板18を、ポスト12や該ポスト12の内孔
11内に組み付けられる棒材26の軸方向端部に対して、一
体的に形成することも可能であり、或いはまた、それら
台座16や天板18を、ポスト12に対して、溶接やろう付け
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。

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。

また、ポストを拡径する棒材を、かかるポストの内孔内
に組み込むようにした本発明手法に従えば、ポストの拡
径と同時に、該ポストが実質的に中実の円柱形状とされ
得て、その伝熱面積が有利に確保され得るといった利点
を有しているのである。

【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。 10:ヒートシンク、11:内孔 12:ポスト、14:プレートフィン 20:取付孔、26:棒材

Claims (2)

【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、 少なくとも前記プレートフィンが装着される部分の内部
   を軸方向に延び、少なくとも一方の軸方向端面に開口す
   る内孔を有する中空形状をもって、前記ポストを準備す
   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、前記ポストの内孔内
   に、該内孔の内径よりも所定寸法大きな外径を有する棒
   材を圧入せしめて、かかるポストを拡径することによ
   り、該ポストの外周面を前記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。
2. 【請求項２】前記ポストの内孔内に圧入される棒材を、
   熱伝導性の高い材料によって構成し、かかるポストの内
   孔内に組み込むようにした請求項（１）記載の半導体装
   置用ヒートシンクの製造方法。