JPS5885555A - セラミツクヒ−トシンク - Google Patents

セラミツクヒ−トシンク

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JPS5885555A
JPS5885555A JP18416581A JP18416581A JPS5885555A JP S5885555 A JPS5885555 A JP S5885555A JP 18416581 A JP18416581 A JP 18416581A JP 18416581 A JP18416581 A JP 18416581A JP S5885555 A JPS5885555 A JP S5885555A
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JP
Japan
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wick
case
plate
transistor
ceramic
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JP18416581A
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JPS6219075B2 (ja
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Migiwa Ando
安藤 汀
Yukiaki Ito
伊藤 幸昭
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Nippon Tokushu Togyo KK
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd, Nippon Tokushu Togyo KK filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication of JPS5885555A publication Critical patent/JPS5885555A/ja
Publication of JPS6219075B2 publication Critical patent/JPS6219075B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672Foil-like cooling fins or heat sinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は1〜ランジスタ、集積回路素子等装冷却電気部
品の特にセラミック製ヒー1−シンクの構造に関するも
のである。
従来、パワー1〜ランジスタ、SCR@の電力制御用を
含む半導体素子及び集積回路素子等の発熱11電気部品
は、配線と其に基板に取り(ql 4〕られた状態て゛
放熱フィンを形成したアルミ製じ−(−シン−2− りあるいはヒートパイプを形成した合属製ヒートシンク
に取り付(づられるが、この場合、ヒートシンク上の基
板自体が電気的絶縁体であると同時に熱的絶縁体である
ため、電気部品り日ろに−1へシンクへの熱伝導率が極
めて悪い。
その結果、実質的な冷W効果は冷却ファンにたよること
になると共に、その場合、冷却空気の流れを確保する必
要上、電気部品の実装密度に(ま限度があり、結局、電
気部品を取り付りた制御装置が大型なるほか、その生産
コス(〜が高くなる等の欠点があった。
この対策として、ピー1−シンクと電気部品との間にあ
る熱的絶縁体を省く意味で、セラミック製ヒートシンク
に電気部品を直接取り角りることが考えられている。し
かしこの場合、熱的絶縁体の基板を省くことができても
セラミック自体が熱的絶縁体で、その熱伝導度が金属材
131の1/10程度と低いこともあって電気部品の熱
がと−1〜シンクの作動液に伝わり難く、冷却効果の向
上は期待できない。
−3− だからと苦っで、電気部品をセラミック製ヒー1−シン
クに直接埋め込んで電気部品をビー1ヘシンク内の水、
アル−コールあるいはフレオン等の作動液(こ直接接触
させた場合、冷却効果は高い反面、埋込間隔に制限され
て電気部品の実装密度が高くならないことから、これで
は冷却効果を高めて電気部品の実装密度を上げると占う
冷却効果向上の本来の意味がなくなる。
ヌ、この場合、ピー1〜シンクの製作と電気部品の取イ
4りを同時に行わ4工tJればならないため生産工程が
神頼になって、じ−1〜シンクの製作を含む電気部品の
取りM f、j・配線の生産性が大幅に低下するばかり
か、電気部品の1個でも不良になると、不良品の交換が
容易にぐきないためヒートシンクとそれに埋め込まれた
全ての電気部品が使用できなくなる等の欠点があった。
本発明の目的は電気部品の冷却効果を大幅に向トさけた
状態で、しかも、電気部品の取イ」け・配線を容易にす
ることができるセラミックヒートシンクを提供すること
によって、前記従来の欠点を−4− 除去することにある。
以下に、本発明の第1実施例の構成を第1〜第11図に
よって説明する。
例えば、電力制御用パワートランジスタ取りイ(1けの
セラミック上−1〜シンクの場合、まず第1図のように
、厚さ0.6mmの92%アルミナグリーンシートをピ
ー1〜シンクの−1−板1、下板2の索材1”、2=と
じて所定のサイズ、例えば120mmX72mmのサイ
ズに2枚打ち扱くとともに、第2図のように、下根索材
2−のグー1〜パイプ挿込口とトランジスタ搭載箇所に
ゲートパイプと後述トランジスタ取りイζi CJ用全
金属板ローイ4け部3.4を所定の寸法、例えばゲート
パイプロー付【プ部3は4φ、金属板ローイ」け部4は
外径36φ・内径24φの1法に従ってメタライズペー
ストでスクリーン印刷をする。
次に第3図のように、ヒートシンクの」]板1内面と下
板2内面に沿った円面のウィック5形成用素材5′とし
ての合成繊維織布を粘着テープに貼付けて補強した状態
で所定の形に2枚打ち抜き、−5− この索材5′にグリーンシートの母体どなるアルミナペ
ースl−を塗布含浸させた状態で、この素材5′を上板
素材1−の内面に第4図のように貼飼(Jて乾燥させる
とともに、乾燥後第5図のように下根索材2−のトラン
ジスタ搭載個所にピー1〜シンクの中空室ど連通する連
通孔6どゲートパイプ挿入口を打ち扱く。
更に、ピー1〜シンクの中空室を形成するスペーサ8の
素材8−をグリーンシー1−で第6図のように打ち抜い
た後、ウーイック素材5′を貼(d【−Jた−に板素材
1−ど不板素材2−の間にこのスペーサ累月8′を挾ん
で第7図のj:うに、例えば150−180°C15k
g/−で熱圧@後、第8図のようにトランジスタケース
取付用、放熱フィン取イ・1用及び本体取イζ」用ポル
1へ孔9等を打ち抜いた後、温度1500℃、露点40
℃の水素炉で約1時間焼成するとともに、焼成後の各メ
タライズ部分、即ちロー何部3.4をニッケルメッキ、
金メッキする。
その後、スペーサ8で形成された中空室10内に水、ア
ルコールあるいはフレオン等の作動液を−6− 所定量注入した後、トランジスタ1k)載個所の)ip
通孔6(こ孔6の形状に111う抜いた例えばセラミッ
クファイバーブランク−ツ1への充填ウィック11を第
9図のように、下板2内面の沿面ウィック5に密着さけ
た状態で圧縮充填するとともに、第10図のように充填
ウィック11を圧入した連通孔6の〔1−イ」部4に例
えばI9さ0.3mmの銅製金属板12をボルト孔9等
に合わせて治具で固定し、ロー(1(−J L、てセラ
ミック上−1〜シンク13が完成される。
このようにして形成されたt?ラミツクヒ−1〜シンク
13に第11図のように、例えば厚さ0.2mmのアル
ミニウム製放熱フィン14を取り付け、更に、セラミッ
クと−1〜シンク13の金属板12上に電力制御用パワ
ー1〜ランジスタ15を取り付ける。 この状態でパワ
ートランジスタ15が発熱しても、1〜ランジスタ15
とウィック11.5に含浸した作動液との間にセラミッ
ク壁がないため1ヘランジスタ15と作動液間の熱抵抗
が人[1]に減少し、パワー1〜ランジスタ15から発
生した熱−7= は熱伝導劇の高い金属板12を介して直ちにウィック1
1.55に含浸した作78)+液に伝導される結果、パ
ワー1〜ランジスタ15(Jダ1率良く冷却される。
従って、口のセラミック壁−(〜シンク13を1〜ラン
ジスタ、集積回路素子等電気部品の取り何G〕・配線に
使用した場合、従来の基板が省略できるばかりでなく、
電気部品の実装密疾を署しく高くすることかぐき、又、
このセラミック上−1〜シンク13の構造体はセラミッ
ク本来の電気絶縁性が従来通り活用できるため、I41
なるピー1〜シンクとしてだ()で<r < 、I’?
膜・薄膜集積回路基板あるいは多層配線基板と()でも
有効に活用することができる。しかも、グリーンシー1
への段階C金型等にJζる打抜操作り゛1〜ランジスタ
締イ1あるいは放熱フィン取り付り用ポル1−礼等をも
容易に形成することがぐきる。
次に第12図、第13図は本発明の第2実施例であって
、この場合(,1,、第12図のようにグリーンシー1
〜の上板16用素材16′に連通孔17を形成した後の
上板素材16−に沿面ウィック188− 用素材18′を貼(F口jるとともに、第13図のよう
に充填ウィック19を中空室20内に突出させることな
く、土板16内面の沿面ウィック1 Bと金属板210
間の連通孔17のみに充l眞つインク19を挿入して、
外部からの衝撃等による充填ウィック19のの移動を防
止した他は、楢成、作用、効果とも、前記第1実施例と
ほぼ同様である。
次に、第14図〜第16図は前記各実施例におりる金属
板12.21の裏面に、充填ウィック11.19との接
触率を一層増大させて熱伝導率を高めるとともに、外部
からの衝撃等による充填ウィック11.19の移動・脱
落を防止するために、任意の突起を、例えば第14図に
示す小径突起22、第15図に示す大径突起23、第1
6図に示すフィン若しくは剣状突起24を一体形成した
、本発明の仙の実施例の金属板25.26.27を示す
なお前記各実施例におtJる金属板12.21.25.
26.27、は銅の他、珪素、モリブデン等の任意の金
属とすることができ、各ウィック5、− 9 − 11.18.19、の材料としては金属等無機質材のペ
ーパー、クロス、プランケラ1〜若しくは不織布等を用
いることもできる。又各液面ウィック5.18に代えで
毛細管現象を有する溝をウィックと1〕で名士(反1.
16、−ト板2の内面に刻設することができる。更には
金属板12.21.25.26.27、取り付lJは上
板1.16のほか、下板2にも取り<q+−+ることが
できる他、金属板12.21.25.26.27の形状
及び取りイ」り位置は電気部品の実装に対応して任意に
設定することができる。
次に、本発明の効果について説明する。
本発明はセラミック製と一トシンクにおいて、トランジ
スタ、宋槓回路素子等電気部品が接する部分のセラミッ
ク壁を取り除き、電気部品が高熱1ム導率の金属板を介
してウィックと接触づるようにしたため、Lニー 1−
シンクの熱放散特性を著しく白土させ、かつ冷u1効果
を高めた状態で電気部品の実駅密葭を著しく高めること
ができ、金属板の裏面に突起を設置)たことによって、
ピー1〜シンク−10〜 の熱放散特性を一層向上さゼた状態でウィックの移動を
防止ザることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第11図(ま本発明の第1実施例の製造段階別
部品及び組み付は状態を示1詳細図、第12図と第13
図は本発明の第2実施例の製造段階別部品の相状態を示
す詳細図、第14図〜第16図は本発明の金属板のみの
他の実施例を示す側面図である。 1.16・・・・・・・・・・・・・・・」二4反2・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・下板
5.18・・・・・・・・・・・・・・・液面ウィック
6・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
連通孔8・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・スペーサ10.20・・・・・・・・・・・・中
空挙11.19・・・・・・・・・・・・充填ウィック
12.21.25.26.27・・・・・・・・・金属
板13・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・セ
ラミック上−1ヘシンク15・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・パワー1〜ランジスタ22.23.
2/l・・・突起 −11− \     ( 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上板と下板の間にスペーサを介1ノで密閉状中空室
    を形成したセラミック製ケースの前記中空案内に、熱媒
    体としての作動液を蒸発・凝縮可能に入れ、かつ、前記
    ケースの上板と下板の内面に前記作動液を毛細管現象に
    よってしJJ込]:i!る沿面ウィックを形成づ−ると
    共に、前記ケースの要冷却電気部品取りトロj4f?−
    首に前記中空部ど連通ずる連通孔を形成し、更に、前記
    ケースの連通孔位置に、充填ウィックを介して前記沿面
    ウィックと接触する金属板を、前記中空室を密閉するよ
    うに取り付tJることを特徴とするセラミック上−1ヘ
    シンク。 2 上板と一ト板の間にスペーサを介して密閉状空室を
    形成したセラミック製ケースの前記中空室内に熱媒体と
    しての作動液を蒸発・凝縮r<f能に入れ、かつ、前記
    ケースの−h板と下板の内面に前記−1− 作動液を毛細vも・現象にJ、ってしみ込まける沿面ウ
    ィックを形成すると共に、前記ケースの要冷却電気部品
    取り(N11:J位置に前記中空室と連通りる連通孔を
    形成し、更に、前記ケースの連通孔位置に、前記充填ウ
    ィックを前記ケース内面の沿面ウィックと接触可能に設
    け、かつ、前記ケースの連通孔外面位置に対して、金属
    板を前記中空室を密閉するようにga +、−*ると共
    に、前記金属板と一体に形成した裏面突起を前記連通孔
    内に前記充填ウィックとの接触率増大及び前記充填ウィ
    ックの移動阻止可能に突入したことを特徴とするセラミ
    ック上−1−ランク。
JP18416581A 1981-11-17 1981-11-17 セラミツクヒ−トシンク Granted JPS5885555A (ja)

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