JPH0727158U - 半導体素子用放熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造が簡単でかつ放熱能力の変更にも対応し
易い、ピン状突起を多数、立設した形式の半導体素子用
放熱器を提供することを目的としている。 【構成】 一側面１ａを半導体素子取付面とした基板１
を貫通して、多数の中空管２が植設してある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、マイクロプロセッサその他の半導体素子の動作温度を維持する為 に使用する半導体素子用放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、マイクロプロセッサその他の半導体素子は、使用中に発熱するので、ア ルミニウムなど熱伝導性の良い金属製型材で、取付基板の一側に放熱フィンを設 けた構造の放熱器に取付けて使用され、自然空冷による冷却で動作温度を維持す るようにしていた。

【０００３】 前記の放熱器の放熱フィンは、半導体素子の発熱量に従って、必要な放熱面積 が確保できるように、その数、高さ等が決定されていた。又、表面の熱輻射率を 向上させるための、表面処理が施されたものもあった。

【０００４】 放熱能力を大きくした場合、前記放熱フィンの数、高さ等が必然的に増大して 放熱器全体が大型化するので、基板の一側面にピン状の突起を多数、立設して放 熱面積を大きくし、放熱フィンによる放熱器に比べて小型化を図った放熱器も知 られていた。

【０００５】

【考案により解決すべき課題】

基板の一側面にピン状の突起を多数、立設した構造の前記放熱器は、アルミニ ウム又はアルミニウム合金を素材として冷間鍛造によって整形し、次いで研削加 工、ばり取りを経て所望の形状に製造されていたので、連続的な製造が難しく大 量生産に不向きであると共に、冷間鍛造の為の精密な金型を必要とし、かつ製造 の歩留りも悪いので、結果としてコストアップを招く問題点があった。

【０００６】 又、放熱能力の向上のためにピン状の突起の径や高さを変化させたい場合には 、金型の変更が必要で、放熱能力の変更に対応し難い問題点もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、製造が簡単でかつ放 熱能力の変更にも対応し易い、ピン状突起を多数、立設した形式の半導体素子用 放熱器を提供することを目的としている。

【０００８】 斯る目的を達成したこの考案の半導体素子用放熱器は、一側面を半導体素子取 付面とした基板を貫通して、多数の中空管が植設してあることを特徴としている 。

【０００９】 前記の基板および中空管はアルミニウム又はアルミニウム合金製とし、基板に 形成した透孔内に中空管の一端を圧入、固定して構成することができる。又、中 空管の植設部は、基板に接着することもできる。前記中空管は既製のパイプの他 、帯板を巻曲げて、長手方向に合せ目を有するものとすることもできる。更に中 空管の基板近傍の基部には、側壁を貫通した通孔を設けても良い。

【００１０】

【作用】

この考案の半導体素子用放熱器によれば、半導体素子から発生した熱は、基板 から中空管へと伝熱させ、各部材の表面から輻射により放熱させることができる 。中空管の内側は空気の流通が可能で、空気の対流が生ずるので、対流により放 熱させることもできる。

【００１１】 製造は主として基板に中空管を植設する作業となり、金型を用いた作業は基板 の型抜き作業のみとなる。従って製造を簡単にすることができる。

【００１２】 又、放熱能力の変更も、基板に植設する中空管の長さを変更することで、簡単 に対応することができる。

【００１３】

【実施例】

以下この考案の実施例を図を参照して説明する。

【００１４】 図１は基本的な実施例で、方形のアルミニウム板でなる基板１と、アルミニウ ム製の中空管２とからなり、中空管２は基板１に予め形成した透孔３内に、一端 を圧入することにより固定して植設したもので、中空管２の圧入部は基板１の側 面（図中下面）１ａから突出しないようにし、この側面１ａを半導体素子取付面 としてある。

【００１５】 実施例では中空管２を８本、植設してあるが、中空管２の数は、熱負荷に従っ て決定する。

【００１６】 基板１の厚さおよび大きさ並びに中空管２の外径、内径および長さについても 同様である。実施例では全ての中空管２の外径、内径を同一としたが、異なる外 径、内径の中空管とすることもできる。基板１および中空管２の表面の熱輻射率 を向上する為に例えば黒色アルマイト処理などの表面処理を施すようにしても良 い。

【００１７】 基板１の透孔３へ中空管２を圧入することによって、中空管２は圧入部が縮径 され、そのスプリングバックの応力によって中空管２の外壁と透孔３の内壁は緊 密な圧接状態とされるが、前記内外壁当接部に、伝熱性を有する接着剤を介在さ せて、固着状態をより確実にすることもできる。

【００１８】 上記実施例の放熱器は、半導体素子取付面とした基板１の側面１ａに、マイク ロプロセッサその他の半導体素子を、シリコングリスなどの密着補助剤と固定用 ビスを用いて取付けて使用する。半導体素子側で発熱した熱は取付面を介して基 板１および中空管２へと伝導し、各部材の表面から熱輻射により放熱し、結果と して半導体素子が冷却され、動作温度の範囲内に維持される。

【００１９】 中空管２は外壁および内壁で放熱が行なわれるので、ピン状の突起とした従来 の放熱器に比べて放熱面積を大きくし、放熱効率を向上することができる。

【００２０】 又、中空管２を縦にして使用した場合、中空管２内を基板１側の端部から他端 部へ向けて空気が上昇するいわゆる煙突効果があり、中空管２の内壁からの放熱 を輻射と対流の両作用のもとに生じさせて放熱量を増大することができる。

【００２１】 上記実施例の放熱器の製造は、基板１の製造、中空管２の製造および中空管２ の基板１の圧入の三つの工程で行うことができる。基板１の製造では、打抜きの 為の金型を用いてアルミニウム板を型抜きすれば良く、所定の外形で、必要な透 孔３が形成された基板１を得ることができる。中空管２は既製のアルミニウム管 を所定の長さに切断すれば良い。圧入工程は中空管２を１乃至複数本把持し、基 板１の透孔３へ位置合わせして押込めば良く、自動化も容易である。

【００２２】 このように放熱器を構成することによって、製造を簡単にし、能率良く行うこ とが可能となり、歩留りも向上できるので、結果としてコスト低減を図ることが 可能である。

【００２３】 放熱能力の変更も、中空管２の長さを変更することで、ある程度の対応が可能 である。

【００２４】 図２はこの考案の実施例の放熱器と、従来のピン状の突起を多数立設した構造 の放熱器の性能を比較したものである。この考案の実施例の放熱器は図３に示し たように、４４mm×４４mmの方形で厚さ３．７mmのアルミニウム合金製の基板１ （黒色アルマイト処理）に、外径１．８mm、内径１．０mmで長さ１３．７mmとし たアルミニウム合金製の中空管２を９６本（８本×１２列）植設したものとした 。従来型の放熱器は図４に示したような構造のもので、アルミニウム合金の鍛造 品で、基板１１は４４mm×４４mm、厚さ３．７mmである。ピン状の突起は長さを ９mmとし、直径を６mmとした突起１２ａ、同じく直径を４mmとした突起１２ｂお よび同じく直径を２mmとした突起１２Ｃからなり、全体で９７本の突起が立設さ れたものである。表面は黒色アルマイト処理を施したものを使用した。

【００２５】 夫々の放熱器の半導体素子取付面に、同一の半導体素子４を１個、シリコング リスを塗布のうえ、取付ネジで緊締し、取付けた。

【００２６】 半導体素子取付面に取付けた半導体素子に隣接して、基板へ熱電対５を固着し 、半導体素子を動作させた時の、基板の温度を測定した。基板は水平とし、自然 空冷状態とした。

【００２７】 図２が測定した結果で、図中ａの曲線が実施例の放熱器、ｂの曲線が従来型の 放熱器の特性である。測定時の室温は、ａの場合は２８．０５℃、ｂの場合は３ １．０５℃であった。

【００２８】 両放熱器の特性に大きな差は無く、この考案によって、従来の鍛造による放熱 器に匹敵するものが簡単な製造で得られることが確かめられた。

【００２９】 前記実施例では、中空管２は既製のアルミニウム管としたが、図５に示したよ うに、帯状のアルミニウム板を巻曲げて長手方向に合せ目１３を有する中空管２ ａを用いて更にコスト低減を図ることもできる。

【００３０】 又、中空管２の内側への空気の流入を促進するように、図６に示したように、 中空管２の基板１に隣接する部分において側壁を貫通する通孔１４を１個又は複 数個設けるようにしても良い。

【００３１】

【考案の効果】

以上に説明した通り、この考案によれば、製造が簡単で、かつ放熱能力の変更 にも対応し易い放熱器を提供できる効果がある。

【００３２】 製造が簡単で、歩留りも向上できるので、コスト低減にも寄与することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は一部拡大断面図である。

【図２】この考案の実施例と従来の放熱器を比較して示
した特性曲線の図である。

【図３】特性曲線を測定した実施例の正面図である。

【図４】特性曲線を測定した従来の放熱器の図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図５】この考案の他の実施例の一部拡大図である。

【図６】この考案の更に他の実施例の一部拡大図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ 基板の側面（半導体素子取付面） ２ 中空管 ３ 透孔 ４ 半導体素子 ５ 熱電対 １３ 合せ目 １４ 通孔

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側面を半導体素子取付面とした基板を
   貫通して、多数の中空管が植設してあることを特徴とす
   る半導体素子用放熱器。
2. 【請求項２】 基板および中空管はアルミニウム又はア
   ルミニウム合金製とし、基板に形成した透孔内に中空管
   の一端を圧入、固定してある請求項１記載の半導体素子
   用放熱器。
3. 【請求項３】 中空管の植設部は、基板に接着してある
   請求項１又は２記載の半導体素子用放熱器。
4. 【請求項４】 中空管は、帯板を巻曲げて、長手方向に
   合せ目を有する中空管とした請求項１又は２記載の半導
   体素子用放熱器。
5. 【請求項５】 中空管は、基板近傍の基部に、側壁を貫
   通した通孔を設けてある請求項１又は２に記載の半導体
   素子用放熱器。