JPH08130274A - Heat sink - Google Patents

Heat sink

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JPH08130274A
JPH08130274A JP28873294A JP28873294A JPH08130274A JP H08130274 A JPH08130274 A JP H08130274A JP 28873294 A JP28873294 A JP 28873294A JP 28873294 A JP28873294 A JP 28873294A JP H08130274 A JPH08130274 A JP H08130274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat sink
plate
corrugated plate
substrate
corrugated
Prior art date
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Pending
Application number
JP28873294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Azetsu
隆司 疇津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Metal Products Co Ltd
Original Assignee
Shinko Metal Products Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shinko Metal Products Co Ltd filed Critical Shinko Metal Products Co Ltd
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a large heat sink having enhanced performance at low cost. CONSTITUTION: The heat sink 10 comprises fins 12 having one ends fixed to a substrate 11. The fin 12 is made of a corrugated plate produced by bending a thin aluminum plate perpendicularly at a short pitch. The corrugated plate is brazed or welded, at the bent end plate part on one side thereof, to the substrate 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の冷却に
用いるアルミニウムを用いたヒートシンクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink using aluminum used for cooling semiconductor devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】サイリスタ、トランジスタ又はパワーI
C等の半導体は動作させることによって熱を発生するの
で、その熱を放散する必要があり、このためヒートシン
クが使用されている。前記ヒートシンクは、通常半導体
を固定する基板と、該基板に取付けられているフィンと
からなり、前記フィンには多数の板を並列に配置したプ
レートフィンや、多数のピンを一定間隔で立設したピン
フィンがある。ピンフィンは極めて冷却効率が良いが、
大型のヒートシンクをピンフィン構造とすると極めてコ
スト高になるので、通常はプレートフィンが多用されて
いる。前記プレートフィンの一例を図5に示すが、図に
示すようにアルミクラッド板からなる基板50と、基板
50に立設されたアルミニウム製のフィン51とを有し
ている。フィンの製造にあっては、多数のプレートを並
べて製造するのは手間であり、更には途中が繋がってい
ないと強度的に弱いので、通常は一定のピッチで並設さ
れた縦板52と、縦板52を天井部及び中間部でそれぞ
れ連接する天井板53及び連結板54を有するフィン5
1を押し出し成形によって製造し、基板50上に鑞付け
している。
2. Description of the Related Art Thyristors, transistors or power I
Since a semiconductor such as C generates heat when operated, it is necessary to dissipate the heat. Therefore, a heat sink is used. The heat sink is usually composed of a substrate on which a semiconductor is fixed, and fins attached to the substrate. Plate fins in which a large number of plates are arranged in parallel or a large number of pins are erected at regular intervals on the fins. There is a pin fin. Pin fins have extremely good cooling efficiency,
Since a large heat sink having a pin fin structure is extremely expensive, plate fins are usually used. An example of the plate fin is shown in FIG. 5, which has a substrate 50 made of an aluminum clad plate and an aluminum fin 51 standing on the substrate 50 as shown in the figure. In the production of fins, it is troublesome to fabricate a large number of plates side by side, and further, since strength is weak if the plates are not connected in the middle, the vertical plates 52 normally arranged side by side at a constant pitch, A fin 5 having a ceiling plate 53 and a connecting plate 54 that connect the vertical plate 52 to the ceiling and the middle, respectively.
1 is manufactured by extrusion molding, and is brazed on the substrate 50.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、押し出
し成形も比較的コスト高となるという問題がある。更に
は、縦板52の基端部と基板50との接合が不十分であ
る場合には、冷却効率が落ちるので、十分に鑞付けする
必要がある。更には、表面積を向上するためにプレート
部分に小孔を設けるのが好ましいが、押し出し加工の場
合には小孔の形成は困難である。本発明はかかる事情に
鑑みてなされたもので、大型のヒートシンクが安価に製
造でき、しかも性能も従来のヒートシンクより向上した
ヒートシンクを提供することを目的とする。
However, there is a problem that the cost of extrusion molding is relatively high. Furthermore, if the base end portion of the vertical plate 52 and the substrate 50 are not joined sufficiently, the cooling efficiency will drop, so it is necessary to perform sufficient brazing. Further, it is preferable to form small holes in the plate portion in order to increase the surface area, but it is difficult to form small holes in the case of extrusion processing. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat sink in which a large-sized heat sink can be manufactured at low cost and which has improved performance over conventional heat sinks.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載のヒートシンクは、基板と、該基板にその一端が取
付けられたフィンとを有してなるヒートシンクにおい
て、前記フィンには、薄いアルミニウム板を短いピッチ
で直角曲げしたコルゲート板が用いられ、前記基板には
該コルゲート板の片側の折り曲げ端板部が鑞付け又は溶
接にて接合されている。そして、請求項2記載のヒート
シンクは、請求項1記載のヒートシンクにおいて、前記
コルゲート板の長板部には、5〜15%の開口率で、多
数の小孔が形成されている。また、請求項3記載のヒー
トシンクは、請求項1又は2記載のヒートシンクにおい
て、前記コルゲート板の厚みは0.3〜0.8mm程
度、前記コルゲート板の折り曲げピッチは3〜5mm、
コルゲート板の長板部の長さは50〜80mmとしてい
る。
A method according to the above-mentioned object.
The heat sink described in claim 1 is a heat sink having a substrate and a fin whose one end is attached to the substrate, wherein the fin is a corrugated plate obtained by bending a thin aluminum plate at a right angle at a short pitch. The bent end plate portion on one side of the corrugated plate is joined by brazing or welding. The heat sink according to a second aspect is the heat sink according to the first aspect, wherein a large number of small holes are formed in the long plate portion of the corrugated plate at an opening ratio of 5 to 15%. The heat sink according to claim 3 is the heat sink according to claim 1 or 2, wherein the corrugated plate has a thickness of about 0.3 to 0.8 mm, and the corrugated plate has a bending pitch of 3 to 5 mm.
The long plate portion of the corrugated plate has a length of 50 to 80 mm.

【0005】[0005]

【作用】請求項1〜3記載のヒートシンクにおいては、
前記フィンには、薄いアルミニウム板を短いピッチで直
角曲げしたコルゲート板が用いられ、基板には該コルゲ
ート板の片側の折り曲げ端板部が接合されている。従っ
て、比較的幅の広い折り曲げ端板部が基板に接合するの
で、鑞付けに部分的に欠陥があっても十分な熱伝導性を
有し、従って、溶接(例えば、スポット溶接あるいはシ
ーム溶接)によってコルゲート板の折り曲げ端板部と基
板とを接合でき、これによって、生産性が向上する。そ
して、コルゲート板の折り曲げ端板部の片側を基板に接
合した場合には、一つ一つのフィンが門形となるので、
強度が向上する。特に、請求項2記載のヒートシンクに
おいては、コルゲート板の長板部には、5〜15%の開
口率で、多数の小孔が形成されているので、表面積が向
上し、冷却効率が向上する。この場合、この小孔はコル
ゲート加工を行う前のアルミニウム板にパンチ加工をす
ることによって極めて簡単に形成することができる。更
に、請求項3記載のヒートシンクにおいては、コルゲー
ト板の厚みは0.3〜0.8mm程度、コルゲート板の
折り曲げピッチは3〜5mmとしているので、折り曲げ
成形が容易であり、コルゲート板の長板部の長さは50
〜80mmとしているので、重量を小さくして冷却効率
を向上することができる。即ち、コルゲート板の折り曲
げピッチが小さい場合には、通気抵抗が増加し更にはコ
ルゲート加工が難しいという欠点があり、コルゲート板
の折り曲げピッチが広い場合には冷却効率が低下する。
そして、コルゲート板の厚みが厚い場合には、コルゲー
ト加工が困難となり、コルゲート板が薄い場合には熱伝
導面積が減少して伝熱効率が下がる。次に、コルゲート
板の長板部が短い場合には十分な放熱面積を確保するこ
とが困難であり、コルゲート板の長板部が長い場合に
は、端部まで熱が伝熱しないので、結果として重量に対
する伝熱効率が下がる。
In the heat sink according to claims 1 to 3,
A corrugated plate obtained by bending a thin aluminum plate at a short pitch at a right angle is used as the fin, and a bent end plate portion on one side of the corrugated plate is joined to the substrate. Therefore, since the relatively wide bent end plate part is joined to the substrate, it has sufficient thermal conductivity even if there is a partial defect in the brazing, and therefore welding (eg spot welding or seam welding) The bent end plate portion of the corrugated plate and the substrate can be joined together, which improves productivity. And when one side of the bent end plate of the corrugated plate is joined to the substrate, each fin becomes a gate shape,
Strength is improved. Particularly, in the heat sink according to the second aspect, since a large number of small holes are formed in the long plate portion of the corrugated plate with an opening ratio of 5 to 15%, the surface area is improved and the cooling efficiency is improved. . In this case, this small hole can be formed extremely easily by punching the aluminum plate before corrugating. Further, in the heat sink according to claim 3, since the thickness of the corrugated plate is about 0.3 to 0.8 mm and the bending pitch of the corrugated plate is 3 to 5 mm, it is easy to bend and form the long plate of the corrugated plate. The length of the part is 50
Since it is set to -80 mm, the weight can be reduced and the cooling efficiency can be improved. That is, when the bending pitch of the corrugated plate is small, there is a drawback that the ventilation resistance increases and the corrugating process is difficult, and when the bending pitch of the corrugated plate is wide, the cooling efficiency decreases.
When the corrugated plate has a large thickness, corrugating becomes difficult, and when the corrugated plate has a small thickness, the heat conduction area decreases and the heat transfer efficiency decreases. Next, it is difficult to secure a sufficient heat dissipation area when the long plate part of the corrugated plate is short, and when the long plate part of the corrugated plate is long, the heat is not transferred to the end. As a result, the heat transfer efficiency with respect to the weight decreases.

【0006】[0006]

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図1は本発明の一実施例に係るヒートシン
クの正面図、図2は同平面図、図3は同製造工程を示す
正面図、図4は他の実施例に係るヒートシンクの説明図
である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention. 1 is a front view of a heat sink according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a front view showing the same manufacturing process, and FIG. 4 is an explanatory view of a heat sink according to another embodiment. Is.

【0007】図1、図2に示すように、本発明の一実施
例に係るヒートシンク10は、アルミニウムの基板11
と、アルミニウムのコルゲート板12からなる。基板1
1は、純アルミニウム板13の表面に低融点の硅素アル
ミ合金14が積層された約8〜10mmの板厚tのクラ
ッド板からなっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a heat sink 10 according to an embodiment of the present invention comprises an aluminum substrate 11
And an aluminum corrugated board 12. Board 1
Reference numeral 1 is a clad plate having a plate thickness t of about 8 to 10 mm in which a low melting point silicon aluminum alloy 14 is laminated on the surface of a pure aluminum plate 13.

【0008】前記コルゲート板12は、厚みが0.3〜
0.8mm、幅Wが100〜200mm程度のアルミニ
ウム板を、予め長板部15の高さhを50〜80mm、
折り曲げピッチpを3〜5mmとして、ジグザグ状に直
角曲げしてコルゲート状に形成している。
The corrugated plate 12 has a thickness of 0.3 to
An aluminum plate having a width of about 0.8 mm and a width W of about 100 to 200 mm, and the height h of the long plate portion 15 is set to 50 to 80 mm,
The bending pitch p is set to 3 to 5 mm, and the zigzag shape is bent at a right angle to form a corrugated shape.

【0009】そして、図3に示すように、基板11の上
にコルゲート板12を乗せて、コルゲート板12の谷部
に嵌入する押さえ歯16を備えた押圧部材17によって
押圧し、真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持した状態
で、全体をアルミニウムの融点より低く、前記硅素アル
ミ合金14の融点より高い温度に加熱しコルゲート板1
2を基板11に鑞付けする。なお、この場合、押圧部材
17をコルゲート板12の谷底18から少し上げて、全
体を加熱して鑞付けができる状態としておき、次に、押
圧部材17を下げてコルゲート板12の谷底18を基板
11に押しつけ、折り曲げ端部の鑞付けがある程度完了
した時点で、押圧部材17を上げてもよい。この後、全
体を冷却してヒートシンク10が完成する。
Then, as shown in FIG. 3, the corrugated plate 12 is placed on the substrate 11 and pressed by the pressing member 17 having the pressing teeth 16 which are fitted in the valleys of the corrugated plate 12 to be vacuum or inactive. The corrugated plate 1 is heated to a temperature lower than the melting point of aluminum and higher than the melting point of the silicon-aluminum alloy 14 while maintaining the gas atmosphere.
2 is brazed to the substrate 11. In this case, the pressing member 17 is slightly raised from the valley bottom 18 of the corrugated plate 12 so that the whole can be heated to be brazed, and then the pressing member 17 is lowered to set the valley bottom 18 of the corrugated plate 12 to the substrate. Alternatively, the pressing member 17 may be lifted at the time when it is pressed against 11 and brazing of the bent end portion is completed to some extent. Then, the whole is cooled and the heat sink 10 is completed.

【0010】前記実施例において、更にコルゲート板1
2の長板部15に、図4に示すように小孔19を設けて
もよく、これによって更に放熱面積が増加する。ここ
で、多数の小孔を設けると、放熱面積は増加するが、コ
ルゲート板12の断面部を流れ有効熱伝導面積も減少す
るので、直径が1〜3mm程度の小孔を5〜15%程度
の開口率で設けると、全体的な放熱効率が向上する。表
1、表2は、図5に示す従来例のヒートシンク55と、
本発明の実施例を適用した種々のヒートシンクの性質を
示したものである。
In the above embodiment, the corrugated board 1 is further added.
The second long plate portion 15 may be provided with a small hole 19 as shown in FIG. 4, which further increases the heat radiation area. Here, if a large number of small holes are provided, the heat dissipation area increases, but the effective heat conduction area also flows through the cross-section of the corrugated plate 12, so a small hole with a diameter of 1 to 3 mm is about 5 to 15%. If the aperture ratio is set to, the overall heat dissipation efficiency is improved. Tables 1 and 2 show the conventional heat sink 55 shown in FIG.
It shows the properties of various heat sinks to which the embodiment of the present invention is applied.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】[0012]

【表2】 [Table 2]

【0013】表1からも明らかなように、発明の一実施
例に係るヒートシンクの方が全体的な冷却効率が良く、
更に重量も軽量化されていることが分かる。前記実施例
においては、基板11とコルゲート板12の接合は鑞付
けであったが、溶接であっても可能である。この溶接は
スポット溶接、シーム溶接が好ましく、これによって大
気中でも溶接作業が行われるので、極めて作業効率が向
上し、製品が廉価に製造できる。
As is clear from Table 1, the heat sink according to one embodiment of the invention has better overall cooling efficiency,
Furthermore, it can be seen that the weight is also reduced. In the above-mentioned embodiment, the substrate 11 and the corrugated plate 12 are joined by brazing, but welding is also possible. This welding is preferably spot welding or seam welding. Since the welding work is performed in the atmosphere, the work efficiency is extremely improved and the product can be manufactured at a low price.

【0014】[0014]

【発明の効果】請求項1〜3記載のヒートシンクは、以
上の説明からも明らかなように、コルゲート板を基板に
接合することによってヒートシンクを製造しているの
で、極めて安価に製造することが可能である。また、コ
ルゲート板の厚み、ピッチ、長板部の高さを選択するこ
とによって従来の押し出し成形のヒートシンクより、よ
り軽量でより冷却効率のよいヒートシンクを提供でき
る。
As is clear from the above description, the heat sinks according to claims 1 to 3 are manufactured at a very low cost because the heat sink is manufactured by joining the corrugated plate to the substrate. Is. Further, by selecting the thickness, pitch, and height of the long plate portion of the corrugated plate, it is possible to provide a heat sink that is lighter in weight and more efficient in cooling than the conventional extruded heat sink.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るヒートシンクの正面図
である。
FIG. 1 is a front view of a heat sink according to an embodiment of the present invention.

【図2】同平面図である。FIG. 2 is a plan view of the same.

【図3】同製造工程を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the manufacturing process.

【図4】他の実施例に係るヒートシンクの説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a heat sink according to another embodiment.

【図5】従来例に係るヒートシンクの正面図である。FIG. 5 is a front view of a heat sink according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ヒートシンク 11 基板 12 コルゲート板 13 純アルミニウム板 14 硅素アルミ合金 15 長板部 16 押さえ歯 17 押圧部材 18 谷底 19 小孔 10 Heat Sink 11 Substrate 12 Corrugated Plate 13 Pure Aluminum Plate 14 Silicon Aluminum Alloy 15 Long Plate Part 16 Pressing Teeth 17 Pressing Member 18 Valley Bottom 19 Small Hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、該基板にその一端が取付けられ
たフィンとを有してなるヒートシンクにおいて、 前記フィンには、薄いアルミニウム板を短いピッチで直
角曲げしたコルゲート板が用いられ、前記基板に該コル
ゲート板の片側の折り曲げ端板部が鑞付け又は溶接にて
接合されていることを特徴とするヒートシンク。
1. A heat sink comprising a substrate and a fin having one end attached to the substrate, wherein the fin is a corrugated plate obtained by bending a thin aluminum plate at a right angle at a short pitch. A heat sink characterized in that a bent end plate portion on one side of the corrugated plate is joined by brazing or welding.
【請求項2】 前記コルゲート板の長板部には、5〜1
5%の開口率で、多数の小孔が形成されている請求項1
記載のヒートシンク。
2. The long plate portion of the corrugated plate has 5 to 1
2. A large number of small holes are formed with an opening ratio of 5%.
Heatsink as described.
【請求項3】 前記コルゲート板の厚みは0.3〜0.
8mm程度、前記コルゲート板の折り曲げピッチは3〜
5mm、コルゲート板の長板部の長さは50〜80mm
である請求項1又は2記載のヒートシンク。
3. The corrugated plate has a thickness of 0.3 to 0.
About 8 mm, the folding pitch of the corrugated plate is 3 ~
5 mm, length of corrugated plate is 50-80 mm
The heat sink according to claim 1 or 2.
JP28873294A 1994-10-29 1994-10-29 Heat sink Pending JPH08130274A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378051B1 (en) * 2001-03-31 2003-03-29 만도공조 주식회사 Radiating means cladding method of integred circuit and tne clad
US6650215B1 (en) * 2002-06-17 2003-11-18 The Bergquist Company Finned heat sinks

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