TW201927124A - 散熱器及電子零件封裝體 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提高散熱性。本發明的散熱器具備：板狀的底座部（10），將一側的面作為電子零件接觸面（11）；及圍繞部（20），以圍繞將底座部（10）作為邊界之另一側的空間（S1）之方式，從底座部（10）的周緣側突出，圍繞部（20）具有貫通狀的長孔（31c）及在空間（S1）的外側沿著長孔（31c）的長邊緣部（31c1）突出之凸片部（22）。

Description

散熱器及電子零件封裝體

本發明係有關一種對電子零件等的熱進行散熱之散熱器及電子零件封裝體者。

以往，該種發明中已知有如下散熱裝置，亦即，例如如專利文獻1所述，具備：底座部；凸片，從該底座部的左右端向上方突出；複數個散熱片，從前述各凸片向外側突出；及功率電晶體，在左右凸片之間安裝於底座部上，並構成為大致コ字形。 [先行技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本實開昭59-103496（圖1）

[發明所欲解決之問題]

如前述以往技術，立體地構成之散熱裝置中，由於暴露於外氣之散熱片等的表面積比較大等，可期待一定程度的有效的散熱性能。 然而，導致前述凸片和複數個散熱片等阻礙周圍的外氣的流動，由於停滯之外氣，還有可能產生未預期之溫度上升。 [解決問題之技術手段]

鑒於該種課題，本發明係具備以下結構者。 一種散熱器，其特徵為，具備：板狀的底座部，將一側的面作為電子零件接觸面；及圍繞部，以圍繞將前述底座部作為邊界之另一側的空間之方式從前述底座部的周緣側突出，前述圍繞部具有貫通狀的長孔及在前述空間的外側沿著前述長孔的長邊緣部突出之凸片部。 [發明效果]

本發明構成為如以上說明，故，能夠提高散熱性。

本實施形態中，揭示有以下特徵。 第1特徵如下，亦即，具備：板狀的底座部，將一側的面作為電子零件接觸面；及圍繞部，以圍繞將前述底座部作為邊界之另一側的空間之方式從前述底座部的周緣側突出，前述圍繞部具有貫通狀的長孔及在前述空間的外側沿著前述長孔的長邊緣部突出之凸片部。

第2特徵如下，亦即，前述長孔為長方形，前述凸片部構成為沿著前述長孔之長方形筒狀（參閱圖1、圖5及圖7）。

第3特徵如下，亦即，前述長孔為長方形，前述凸片部沿著前述長孔的兩側的長邊緣部與單側的短邊緣部而構成為凹狀（參閱圖3及圖9）。

作為第4特徵，前述凸片部沿著前述長孔的兩側的長邊緣部而設置有2個，該等2個凸片部以隔著前述長孔之方式於兩側分開（參閱圖4及圖10）。

作為第5特徵，前述長孔以向其短邊方向排列之方式設置有複數個，與每個前述長孔對應而設置有前述凸片部（參閱圖1）。

作為第6特徵，前述圍繞部具有從前述底座部的周緣部向前述另一側立起之平板狀的圍繞片，前述長孔向厚度方向貫通前述圍繞片，前述凸片部從前述圍繞片向前述空間的相反側突出（參閱圖1～圖4）。

作為第7特徵，前述圍繞部具有從前述底座部的周緣部向前述空間的外側突出之鍔部，前述長孔向厚度方向貫通前述鍔部，前述凸片部從前述鍔部向電子零件接觸面相反側突出（參閱圖5～圖10）。

作為第8特徵，一種使用上述散熱器之電子零件封裝體，在前述底座部的電子零件接觸面接觸並支承有電子零件（參閱圖2、圖6及圖8）。

另外，後述之實施態樣中，還揭示了僅將以下的構成要件作為必需要件之發明。 亦即，該發明係一種散熱器，其具備：板狀的底座部，將一側的面作為電子零件接觸面；及圍繞部，以圍繞將前述底座部作為邊界之另一側的空間之方式從前述底座部的周緣側突出，其中，前述圍繞部具有從前述底座部的周緣部向前述空間的外側突出之鍔部，在前述鍔部設置有向厚度方向貫通該鍔部之通氣孔及從前述通氣孔的內邊部向電子零件接觸面相反側突出之凸片部（參閱圖5～圖10）。其中，在前述通氣孔中例如包含長孔或圓孔、多邊形狀的孔、其他形狀的孔等。 依該發明，在前述通氣孔流通有前述空間外側的比較低溫的空氣，相對於該空氣，前述凸片部的熱有效地被散熱。故，例如，形成為底座部厚度方向的總長比較小的扁平狀時，其散熱性能亦良好。

＜第1實施形態＞ 接著，依據圖式，對具有上述特徵之具體的實施態樣進行詳細說明。 圖1及圖2所示之散熱器A一體地具備：板狀的底座部10，將一側（依據圖1，為下側）的面作為電子零件接觸面11；及圍繞部20，以圍繞將底座部10作為邊界之另一側（依據圖1，為上側）的空間S1之方式，從底座部10的周緣側立起。 該散熱器A的原材料中，包含由單體的金屬元素構成之純金屬、或複數個金屬元素或者由金屬元素與非金屬元素構成之合金。其中，作為前述金屬元素的具體例，可以舉出鋁、銅、不鏽鋼、鎳或鎂等。 又，該散熱器A可以由單一材料形成，亦可以由將2個以上的不同材料組合成一體之複合材料形成。 又，圖示例的散熱器A中，使電子零件接觸面11與電子零件X（例如，CPU或電晶體、晶閘管、其他半導體或電子零件等）接觸來構成電子零件封裝體（參閱圖2）。

底座部10形成為矩形平板狀（依據圖示例，為正方形平板狀），將位於其厚度方向的一側之面形成為平坦狀來作為用以與電子零件X接觸之電子零件接觸面11。 依據圖示例，該底座部10的另一側（相反側）的面形成為沒有貫通孔或凹凸之平坦狀，但還能夠依據需要，設置適當形狀的散熱片等。

圍繞部20具有：複數個圍繞片21，具有貫通狀長孔21a；及凸片部22、23，在空間S1及圍繞片21的外側沿著長孔21a的長邊緣部21a1突出，從四方包圍空間S1，並且在空間S1的底座部相反側（依據圖1，為上方）開口。

圍繞片21以從底座部10的周緣部（依據圖示例，為各邊部）包圍空間S1之方式向熱源相反側（相對於電子零件a側之相反側）立起。 依據圖示例，該圍繞片21與底座部10的各邊對應而設置有複數個，並相對於底座部10大致垂直地立起。 各圍繞片21形成為矩形平板狀。在該圍繞片21設置有向厚度方向貫通之長孔21a。

長孔21a為交叉之2個徑向的尺寸不同之孔，依據圖示例，形成為相對於底座部10之垂直方向的尺寸比水平方向的尺寸更長之長方形狀。該長孔21a具有：2個長邊緣部21a1，隔開間隔而大致平行；及2個短邊緣部21a2，分別以直角與該等長邊緣部21a1的一端側和另一端側連接。 又，前述結構的長孔21a以向其短邊方向排列之方式，以規定的間距而配設複數個（依據圖1的一例，每個圍繞片21上配設7個）。

凸片部22形成為沿著各長孔21a的兩側的長邊緣部21a1之長條的矩形平板狀，從長邊緣部21a1向空間S1的相反側突出。 又，凸片部23形成為比凸片部22更短尺寸的矩形平板狀，從長孔21a的兩側的短邊緣部21a2向空間S1的相反側突出。 又，該等凸片部22、23構成沿著長孔21a之長方形筒狀的長條筒部a。該長條筒部a的內表面與長孔21a內表面連續。

如圖1所示，相鄰之2個長條筒部a、a構成為共用該等之間的凸片部22而一體化之牢固結構。 又，相鄰之2個長條筒部a、a以使兩側（依據圖示例，為上側和下側）的凸片部23、23彼此連續之方式連接。

接著，對上述結構的散熱器A，詳細說明其特徵性的作用效果。 在使底座部10的電子零件接觸面11與發熱中的電子零件X接觸之狀態（參閱圖2）下，關於周圍的空氣溫度，與四方被包圍且比較靠近電子零件X之圍繞部20內的空間S1相比，圍繞部20外側的空間S2的空氣溫度更低。又，空間S1的外側的空氣易通過長孔21a及長條筒部a而流動。 故，構成長條筒部a之凸片部22、22的熱傳遞至在長條筒部a內流動之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。

另外，散熱器A的周圍的空氣藉由自然對流使其流動即可，但作為其他例，亦可以在適當部位設置送風機，強制性地使周圍的空氣對流，從而更有效地進行散熱。

＜第2實施態樣＞ 接著，對本發明之散熱器的另一實施態樣進行說明。另外，以下示出之實施態樣係對上述實施態樣進行局部變更者，故，主要對其變更部分進行詳細說明，關於共同部分的說明，使用相同符號等來適當省略。

圖3所示之散熱器B為相對於上述結構的散熱器A，省略了熱源側（底座部10側）的凸片部23者。 亦即，該散熱器B中，藉由沿著各長孔21a的兩側的長邊緣部21a1、21a1之長條狀的凸片部22、22及位於該長孔21a的一方（依據圖示例，為上側）之短條狀的凸片部23，構成向空間S1及圍繞片21的外側突出之凹狀壁部b。 依據該散熱器B，構成凹狀壁部b之凸片部22、23的熱傳遞至在凹狀壁部b內流動之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。

另外，圖示例的散熱器B中，相對於上述散熱器A省略了熱源相反側的凸片部23，但作為其他例，還能夠設為相對於散熱器A省略熱源側的凸片部23之態樣（圖示的凹狀壁部b上下相反的態樣）。

＜第3實施態樣＞ 圖4所示之散熱器C為相對於上述結構的散熱器A省略了兩側的凸片部23、23者。 亦即，該散熱器C中，沿著各長孔21a的兩側的長邊緣部21a1、21a1之長條狀的凸片部22、22以在其之間隔著長孔21a之方式分為2個，向空間S1及圍繞片21的外側大致平行地突出有平行散熱片c。 依據該散熱器C，與上述散熱器A大致相同地，構成平行散熱片c之凸片部22、22的熱傳遞至在該等凸片部之間流動之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。

＜第4實施態樣＞ 圖5所示之散熱器D由與上述散熱器A相同的金屬材料形成，一體地具備：板狀的底座部10，將一側（圖6的下方側）的面作為電子零件接觸面11；及圍繞部30，以包圍將底座部10作為邊界之另一側（依據圖1，為上方側）的空間S1之方式從底座部10的周緣側突出，並且使底座部10的電子零件接觸面11與電子零件X接觸。

圍繞部30具有：鍔部31，從底座部10的周緣部（依據圖示例，為各邊部）向空間S1的外側突出；及凸片部32、33，從鍔部31向電子零件接觸面相反側（圖6的上方）突出。

如圖6所示，鍔部31在底座部10的各片部中，形成為從底座部10內表面向電子零件接觸面相反側突出，而且從該突出端向空間S1的外側突出之剖面倒L字狀，依據圖示例，具有：立起片部31a，從底座部10的各片部大致垂直地立起；及平板部31b，從該立起片部31a的突出端與底座部10大致平行地向空間S1相反側突出。

在鍔部31的平板部31b以向其厚度方向貫通之方式設置有長孔31c（通氣孔）。 該長孔31c與上述長孔21a大致相同地為交叉之2個徑向尺寸不同之孔，依據圖示例，形成為沿著底座部10的一邊之尺寸比與該一邊正交之尺寸更長之長方形狀，具有：2個長邊緣部31c1（參閱圖6），隔開間隔而大致平行；及2個短邊緣部31c2，分別以直角連接於該等長邊緣部31c1的一端側和另一端側。 該長孔31c沿著底座部10的各邊設置有複數個（依據圖5及圖6的一例，為2個）。

又，凸片部32從各長孔31c的兩側的長邊緣部31c1向熱源相反側（電子零件接觸面相反側）突出。同樣地，凸片部33從該長孔31c的兩側的短邊緣部31c2向熱源相反側突出。 又，如圖5中例示，該等凸片部32、33的每一個構成從開口側觀察時長方形狀的長條筒部d。

如圖5所示，沿著底座部10的一邊相鄰之2個長條筒部d、d構成為共用該等之間的凸片部33而一體化之牢固結構。 相鄰之2個長條筒部d、d以沿著底座部10的一邊連續之方式連接短邊方向兩側的凸片部32、32彼此。

又，依據圖5的一例，在沿著底座部10的一邊之2個長條筒部d、d與沿著和該一邊正交之另一邊之2個長條筒部d、d之間設置有間隙g1。該間隙g1使長條筒部d的成形性良好，並且作為空氣流通空間發揮作用。

接著，對上述結構的散熱器D，詳細說明其特徵性作用效果。 在使底座部10的電子零件接觸面11與發熱中的電子零件X接觸之狀態（參閱圖6）下，關於周圍的空氣溫度，與四方被包圍且比較靠近電子零件X之圍繞部30內的空間S1相比，圍繞部30外側的空間S2的空氣溫度更低。又，空間S1的外側的空氣易通過長條筒部d及長孔等而流動。 故，構成長條筒部d之凸片部32、32的熱傳遞至在長條筒部d內流動之比較低溫的空氣，進行有效地散熱。 而且，依散熱器D，與上述散熱器A～C相比，能夠形成為底座部10厚度方向的總長小的扁平狀，能夠應對節省空間的設置態樣，例如，在以比較狹窄之間隔平行地配設之2個基板之間設置該散熱器D及電子零件X之情況等。

＜第5實施態樣＞ 圖7所示之散熱器E為相對於上述結構的散熱器D，長條筒部的配設態樣不同者。 該散熱器E與上述散熱器D大致相同地，在底座部10的周緣部具備與上述散熱器D的鍔部大致相同的鍔部31。 在鍔部31，沿著底座部10的對置之一側的兩邊，設置有複數個長條筒部e，沿著與前述一側的兩邊正交之另一側的兩邊，設置有複數個長條筒部f。

一側的各長條筒部e為沿著底座部10的一邊之長條狀，依據圖示例，形成為具有短邊方向兩側的凸片部32、32及長邊方向兩側的凸片部33、33之長方形筒狀。該長條筒部e的內表面與貫通鍔部31之長孔31c（參閱圖8）的內表面連續。 該長條筒部e沿著底座部10的一邊而排列設置有複數個（依據圖示例，為3個），且沿著相對於前述一邊之交叉方向排列設置有複數個（依據圖示例，為2個）。 沿著前述一邊相鄰之2個長條筒部e、e在其之間具有間隙g2。該間隙g2使各長條筒部e的成形性良好，並且還作為空氣流通空間發揮作用。 沿前述交叉方向相鄰之2個長條筒部e、e共用該等之間的凸片部32而連接。

又，另一側的各長條筒部f形成為向與上述長條筒部e相同的方向長條且比長條筒部e更短之長方形筒狀，具有短邊方向兩側的凸片部32’、32’及長邊方向兩側的凸片部33’、33’。 該長條筒部f沿著前述交叉方向排列設置有複數個，相鄰之2個長條筒部f、f共用該等之間的凸片部32’而一體化。 又，在該等複數個長條筒部f與其兩側的長條筒部e之間確保有間隙g3。該間隙g3使長條筒部f的成形性良好，並且還作為空氣流通空間發揮作用。

藉此，依上述結構的散熱器E，與上述散熱器D大致相同地，構成長條筒部e、f之凸片部32、33、32’、33’的熱傳遞至在長條筒部e、f內流通之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。又，在該散熱器E中，亦能夠將底座部10厚度方向的總長設為比較小，能夠應對節省空間的設置態樣。

＜第6實施態樣＞ 圖9所示之散熱器F為相對於上述結構的散熱器E，省略了長條筒部e、f的長邊方向的一側的凸片部33、33’者。 亦即，該散熱器F中，由短邊方向兩側的凸片部32、32與長邊方向的一側（依據圖9，為下側）的凸片部33構成凹狀壁部h，由短邊方向兩側的凸片部32’、32’與長邊方向的一側（依據圖9，為下側）的凸片部33’構成凹狀壁部i，與上述散熱器E的長條筒部e、f相同地配設該等凹狀壁部h、i。 凹狀壁部h的內側空間與貫通鍔部31之長孔31c（通氣孔）連續。同樣地，凹狀壁部h的內部空間與貫通鍔部31之長孔31c’（通氣孔、參閱圖9）連續。 依據該散熱器F，與上述散熱器E大致相同地，構成凹狀壁部h、i之凸片部32、33、32’、33’的熱傳遞至在凹狀壁部h、i內流動之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。又，該散熱器F中，亦能夠將底座部10厚度方向的總長設為比較小，能夠應對節省空間的設置態樣。

另外，圖示例的散熱器F中，相對於上述散熱器E省略了圖示的上方側的凸片部33、33’，但作為其他例，還能夠設為相對於散熱器E省略相反側（圖示的下側）的凸片部33、33’之態樣（圖示的凹狀壁部h、i上下相反的態樣）。

＜第7實施態樣＞ 圖10所示之散熱器G為相對於上述結構的散熱器E，省略了長條筒部e、f的長邊方向的兩側的凸片部33、33’者。 亦即，該散熱器F中，沿短邊方向隔著長孔31c之兩側的凸片部32構成分離為2個之平行散熱片j，沿短邊方向隔著長孔31c’之兩側的凸片部32’構成分離為2個之平行散熱片k。 又，藉由與上述散熱器E相同的配置，在鍔部31上配設有複數個該平行散熱片j、k。 依該散熱器G，與上述散熱器E大致相同地，構成平行散熱片j、k之凸片部32、32’的熱傳遞至在該等散熱片之間流通之比較低溫的空氣，進行有效的散熱。又，該散熱器G中，亦能夠將底座部10厚度方向的總長設為比較小，能夠應對節省空間的設置態樣。

接著，對上述結構的散熱器A～G和圖12所示之比較例的散熱器100，說明藉由電腦分析求出相同部位（圍繞部）的溫度上升值之結果。 散熱器100（參閱圖12）具備與散熱器A～G大致相同尺寸的底座部10，在包圍空間S1之圍繞部20的各圍繞片21具有複數個向內外貫通之蜂窩狀的散熱散熱片101，與通常習知之散熱器相比，具有高散熱性能。 前述電腦分析的結果，比較例的散熱器100的溫度上升值約為47℃，而本申請發明的散熱器A～G的溫度上升值為39～42℃。 本申請發明的散熱器A～G中，沿著長孔31c、31c’的長邊方向以長條狀具有凸片部22、32、32’，故，在空間S1的外側，比較寬地確保與空氣的接觸面積，其結果，認為係可進行比散熱器100更有效的散熱者。

又，圖11係表示在沿著圖5的散熱器D的（VI）-（VI）線之剖面圖上，基於電腦分析之空氣的流動之圖。 該電腦分析中，針對散熱器D，設為使底座部10朝向上下方向之姿勢（立置狀的姿勢），熱源與電子零件接觸面11接觸。 該分析的結果，得知如圖11中以箭頭表示，在上側的長條筒部d內，存在從空間S2側向基板側（電子零件X側）通過之空氣的流動F1，在下側的長條筒部d中，存在從基板側向空間S2側通過之空氣的流動F2。另外，圖中，符號F0表示圍繞部30內（空間S1）的空氣的上升。 藉由該分析結果得知，散熱器D中，圍繞部20的外側（空間S2）的比較低溫的空氣通過長條筒部d內。藉此，認為藉由該低溫空氣，凸片部32的熱有效地被散熱。

另外，上述實施態樣中，將形成於鍔部31之長孔31c、31c’形成為長方形狀，但作為另一例，能夠將該長孔設為橢圓形狀或菱形狀、長條多邊形狀、其他形狀的長條狀。

又，上述實施態樣中，以朝向底座部10下方的姿勢（參閱圖1～圖4）使用散熱器A～C，並以朝向底座部10橫向的姿勢（參閱圖5～圖10）使用了散熱器D～G，但該等散熱器A～G的姿勢並不限定於圖示例，能夠依據與周圍的零件之間的關係等來設為適當的姿勢。

又，上述散熱器D～G（圖5～圖10）示出了散熱性尤其優異之具體例，但作為其他發明，還能夠針對具有鍔部31之散熱器D～G，將長方形的長孔31c、31c’取代為長方形以外的形狀的通氣孔，該情況下，亦能夠形成為底座部厚度方向的尺寸小的扁平狀，而且還能夠獲得良好的散熱性。

又，本發明並不限定於上述實施態樣，能夠在不變更本發明宗旨之範圍內適當進行變更。

10‧‧‧底座部

11‧‧‧電子零件接觸面

20‧‧‧圍繞部

21‧‧‧圍繞片

21a‧‧‧長孔

21a1‧‧‧長邊緣部

21a2‧‧‧短邊緣部

22、23、32、33、32’、33’‧‧‧凸片部

31‧‧‧鍔部

31c、31c’‧‧‧長孔（通氣孔）

31c1‧‧‧長邊緣部（內邊部）

31c2‧‧‧短邊緣部（內邊部）

a‧‧‧長條筒部

b‧‧‧凹狀壁部

c‧‧‧平行散熱片

d、e、f‧‧‧長條筒部

g、h、i‧‧‧凹狀壁部

j、k‧‧‧平行散熱片

A～G‧‧‧散熱器

S1、S2‧‧‧空間

圖1係表示本發明之散熱器的一例之立體圖。 圖2係沿著圖1中的（II）-（II）線之剖面圖。 圖3係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖4係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖5係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖6係沿著圖5中的（VI）-（VI）線之剖面圖。 圖7係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖8係沿著圖7中的（VIII）-（VIII）線之剖面圖。 圖9係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖10係表示本發明之散熱器的另一例之立體圖。 圖11係表示在沿著圖5的散熱器的（VI）-（VI）線之剖面圖上，基於電腦分析之空氣流動之圖。 圖12係表示比較例的散熱器之立體圖。

Claims (10)

1. 一種散熱器，其特徵在於具備：板狀之底座部，其將一側之面設為電子零件接觸面；及圍繞部，其以包圍將上述底座部作為邊界之另一側之空間之方式自上述底座部之周緣側突出；上述圍繞部具有貫通狀之長孔、及於上述空間之外側沿著上述長孔之長邊緣部突出之凸片部。
2. 如請求項1之散熱器，其中上述長孔為長方形，上述凸片部構成為沿著上述長孔之長方形筒狀。
3. 如請求項1之散熱器，其中上述長孔為長方形，上述凸片部沿著上述長孔之兩側之長邊緣部與單側之短邊緣部而構成為凹狀。
4. 如請求項1之散熱器，其中上述凸片部沿著上述長孔之兩側之長邊緣部而設置有2個，該等2個凸片部以隔著上述長孔之方式於兩側分開。
5. 如請求項1至4中任一項之散熱器，其中上述長孔以朝其短邊方向排列之方式設置有複數個，與每個上述長孔對應而設置有上述凸片部。
6. 如請求項1至4中任一項之散熱器，其中上述圍繞部具有自上述底座部之周緣部向上述另一側立起之平板狀之圍繞片，上述長孔朝厚度方向貫通上述圍繞片，上述凸片部自上述圍繞片向與上述空間之相反側突出。
7. 如請求項5之散熱器，其中上述圍繞部具有自上述底座部之周緣部向上述另一側立起之平板狀之圍繞片，上述長孔向厚度方向貫通上述圍繞片，上述凸片部自上述圍繞片向與上述空間之相反側突出。
8. 如請求項1至4中任一項之散熱器，其中上述圍繞部具有自上述底座部之周緣部向上述空間之外側突出之鍔部，上述長孔向厚度方向貫通上述鍔部，上述凸片部自上述鍔部向電子零件接觸面之相反側突出。
9. 如請求項5之散熱器，其中上述圍繞部具有自上述底座部之周緣部向上述空間之外側突出之鍔部，上述長孔向厚度方向貫通上述鍔部，上述凸片部自上述鍔部向電子零件接觸面之相反側突出。
10. 一種電子零件封裝體，其使用如請求項1至9中任一項所述之散熱器，其特徵在於：在上述底座部之電子零件接觸面接觸並支承電子零件。