JPH1131771A - 半導体素子用ヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィン相互の間隔をできるだけ短く配置
したヒートシンクを簡易に製造する。 【解決手段】 予め成形した複数のフィン３を、ダイカ
スト機の金型１内に固定配置した後、溶湯を金型１，２
内に注入してベース部を鋳造し、その鋳造と同時に前記
各フィン３の一端をベース部に固着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、民生用産業用を
問わず、あらゆる分野の電源供給装置や制御装置等に使
用される半導体素子を冷却するためのヒートシンクに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子は、使用中に温度が上昇する
とその性能が格段に落ち、ひどい場合にはシステムが暴
走したりする。このため、ヒートシンクに半導体素子を
固着し、半導体素子の熱をヒートシンクに伝導させ、そ
こから放熱するものとしている。

【０００３】ヒートシンクには種々の形状のものがある
が、図４に示すように、半導体を取り付けるベース部61
と、そのベース部61に一定間隔で並列に配置されるフィ
ン60とからなる構造が汎用されている。このような構造
の場合、フィン60が放熱部となるため、放熱効果を向上
させようとすればフィン６の数を増加させて放熱部の表
面積を大きくすればよい。そしてヒートシンク自体の形
状、大きさを変えずにフィン６の数を増加させるには、
フィン６相互の間隔を短く設定すればよい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
ようなヒートシンクは、アルミニウム押出型を利用して
製造するのが一般的である。しかしながら、このような
製造方法によるヒートシンクは、押出型の技術上の制約
によりフィンとフィンとの間隔設定には限界がある。例
えば図４に示す構造では、フィンとフィンとの間隔が約
１cmであって、それをさらに短くするのは容易でない。
すなわち、押出型によるヒートシンクでは、フィンの数
を増やして放熱部の表面積を大きくするのに一定の限界
があったものである。

【０００５】また、ダイカストによりベース部とフィン
とを一体的に鋳造するヒートシンク製造技術もあり、こ
れによってフィン相互の間隔を詰めることも考えられる
が、しかしこの技術では、製造工程中金型からフィンを
抜く工程があることから、鋳造するフィンは、図５に示
すようにフィン７の根元を太くしたテーパ状とする必要
があるため、ダイカストによる一体鋳造でもフィン７相
互の間隔設定には限界があって、やはりフィン７の数を
増やして放熱部の表面積を大きくするのに一定の限界が
あった。

【０００６】このような問題に対し、ヒートシンクのベ
ース部とフィンとを別途成形した後、フィンをベース部
にロー付する製造工程をとれば、フィン相互の間隔を任
意に短くでき、フィンの数を増やして放熱部の表面積を
増加させ、その放熱効果を向上させることができる。そ
して実際に、そのような製造方法も採られている。しか
し、この方法ではアルミニウムの酸化膜を除去する等の
理由からロー付を真空炉で行うことになるが、真空炉等
を要することから設備が大規模にならざるを得ずかつ設
備コストが高いという問題があった。また、真空炉でロ
ー付するにあたっては、炉内を約500℃程度の高温に熱
してロー付し、その後炉内を冷やしてから取り出すとい
う工程をとり、一度の工程に少なくとも半日はかかると
ともに、炉内を高温にする等の動力コストが大きいとい
う問題もあった。

【０００７】本発明は従来技術の以上のような問題に鑑
み創案されたもので、フィン相互の間隔をできるだけ短
く配置したヒートシンクを簡易に製造することができる
技術を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ダイカストによる鋳造技
術は広く普及されかつ一般的に簡易な技術である一方、
従来その技術を用いたヒートシンク製造方法においは、
上述した図５に示すように、フィン７の根元を太くする
必要からフィン７相互の間隔を短くするのに一定の限界
あった。このような問題がありつつも、本発明者らは、
ダイカスト技術の有する簡易な点に特に着目した結果、
ヒートシンクの放熱部となるフィンを予め成形してお
き、ベース部の鋳造と同時に前記フィンを固着させれ
ば、フィン相互の間隔を自在に設定できることを見い出
した。

【０００９】本発明に係るヒートシンク製造方法は、以
上のような知見により創案されたもので、予め成形した
複数のフィンを、ダイカスト機の金型内に固定配置した
後、溶湯を金型内に注入してベース部を鋳造し、その鋳
造と同時に前記各フィンの一端をベース部に固着させる
ことをその基本的特徴とするものである。

【００１０】ベース部の鋳造時にフィンそれぞれを適宜
間隔で固着させるためには、上述のように金型内にフィ
ンを予め固定配置させればよい。ここで固定配置とは、
鋳造後フィンはベース部と固着された状態で金型から取
り出されるものであり、したがって着脱自在に固定され
るものであって、固着されるという意味ではない。また
フィンの固定配置の具体的方法としては種々の方法が考
えられるが、例えば金型内にフィンを固定する複数の溝
を形成し、その各溝に、フィンをその一端が突出するよ
うにそれぞれ挿入固定する。一端を突出させているの
で、そこが鋳造部と一体となり、結果としてベース部に
固着されることになる。なお、ダイカストには溶湯の圧
入方式の違いによるホットチャンバ式とコールドチャン
バ式、型締め方向の違いによる横型と立て型、型締め方
法の違いによる液圧直圧式と液圧トグル式等種々のもの
があるが、本発明ではいずれの形式でも適用可能であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態例を図面に基づ
き説明する。

【００１２】本実施形態例は一般的なダイカスト機で製
造する実施形態例を示す。図２はダイカスト機の金型を
示し、１は固定金型、２は可動金型、３はフィンを各示
す。本形態例はコールドチャンバ式による立て型ダイカ
スト機において適用される好適例を示すものであり、金
型以外の装置構成は公知のコールドチャンバ式立て型で
あることを前提としている。

【００１３】固定金型１には、ベース部用型枠10が切ら
れており、さらにその型枠10内に、同一幅の複数の溝11
が所定間隔で切られている。

【００１４】可動金型２には、ベース部用型枠（図示な
し）が切られている。図中、20は湯口である。

【００１５】以上のような金型１，２を用いた鋳造によ
って、本形態例ではアルミニウム製ヒートシンクを製造
するが、鋳造の前に、アルミニウム製よりなるフィン３
を押出型で成形するか、板材を切断するか等して成形し
ておく。ここで、フィン３の幅及び厚みは、前記溝11よ
りは小さいが略同一と言える程度の幅及び厚みとする。
また、その頭部を前記溝11の幅よりその幅方向に突出す
る係止部30に形成させる。したがって、フィン３はその
下方側から前記各溝11に挿入することができるが、挿入
の途中で係止部30に係止され、頭部が突出するように固
定される。

【００１６】このように成形されたフィン３を、前記固
定金型１の溝11に挿入する。上述のように、係止部30の
係止作用によって、フィン３は頭部が突出して固定され
る。フィン３の下方側の寸法は溝11よりほんのわずか小
さいだけなので、ある程度の力を加えれば溝11から抜き
取ることができる。

【００１７】すべての溝11にフィン３を挿入固定した
ら、アルミニウム溶湯を金型方向に圧入し、湯口20から
金型１，２に注入してベース部を鋳造する。ベース部用
型枠10内ではフィン３の頭部が突出しており、ベース部
が鋳造されると同時にフィン３の突出部はベース部に固
着される。その後、型から、鋳造されたヒートシンクを
取り出し、その製造工程は終了する。図２は型から取り
だしたヒートシンク４である。なお、金型１，２に形成
されるベース部用型枠の形状を種々変更すれば、図２以
外の形状のヒートシンクを製造できることは言うまでも
なく、例えば半導体取付枠（図３に示す50に相当）を鋳
造させた形状や図３に示すような形状のヒートシンク５
も当然ながら製造できる。

【００１８】本形態例は以上のような工程により、図２
に示すようなヒートシンク４が製造されるものである
が、製造されるヒートシンク４のフィン３相互の間隔
は、本形態例では前記固定金型１に形成される溝11相互
の間隔によって決定される。そして、固定金型１の溝11
相互の間隔は短くすることに特にその制約はなく、型製
作上の限度において任意に短くできるものである。すな
わち、本形態例によれば、フィン３相互の間隔を任意に
短くできるので、放熱効果を向上させるためにフィン３
の数を増加させたヒートシンクを簡単に製造できること
になる。

【００１９】

【実施例】前記固定金型１の溝11相互の間隔を５mmに形
成し、上記工程によってフィン３相互の間隔が５mmのヒ
ートシンク４（図２に示す形状）が得られた。押出型に
よって得られた図４に示す従来製法のヒートシンク６は
フィン60相互の間隔が１cmであるので、ベース部の大き
さが同一であれば、本形態例では図４に示すものと比較
してフィン３が約２倍増とすることができるものであ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るヒー
トシンク製造方法によれば、簡易なダイカスト技術を用
いて、フィン相互の間隔が短いヒートシンクを大量に製
造することができる。すなわち、簡易な設備かつ低コス
トで、フィンが多数ある放熱効果の良好なヒートシンク
を大量に製造することができるといった従来にない極め
て顕著な効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例の装置構成のうち、金型とフィン
の説明図である。

【図２】本実施形態例によって製造されるヒートシンク
を示す説明図である。

【図３】本実施形態例によって製造可能なヒートシンク
の一例を示す説明図である。

【図４】押出型によって製造した従来のヒートシンクの
説明図である。

【図５】ダイカストで全体を一体的に製造した従来のヒ
ートシンクの説明図である。

【符号の説明】

１ 固定金型 ２ 可動金型 ３ フィン ４ ヒートシンク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め成形した複数のフィンを、ダイカス
   ト機の金型内に固定配置した後、溶湯を金型内に注入し
   てベース部を鋳造し、その鋳造と同時に前記各フィンの
   一端をベース部に固着させることを特徴とする半導体素
   子用ヒートシンクの製造方法。
2. 【請求項２】 一方の金型内にフィンを固定する複数の
   溝を形成し、その各溝に、予め成形したフィンをその一
   端が突出するようにそれぞれ挿入固定した後、溶湯を金
   型内に注入してベース部を鋳造し、その鋳造と同時に前
   記各フィンの一端をベース部に固着させることを特徴と
   する半導体素子用ヒートシンクの製造方法。
3. 【請求項３】 前記フィンとして、一端部側に、前記溝
   の幅よりその幅方向に突出する係止部を形成させたもの
   を用いたことを特徴とする請求項２の半導体素子用ヒー
   トシンクの製造方法。