JPH0274060A - 電子機器用放熱器の製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器用放熱器の製造法に関する。

より詳しくは放熱性能のよいピンフィン付き電子機器用
放熱器の製造法に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕電子機器
において、半導体素子等に通電されると、その電気抵抗
により発熱する。一般に温度が高くなると半導体が誤動
作したり、短期間で破壊が生じるため、部品から発生し
た熱を速く放散させる必要があり、そのため半導体自身
や、半導体を取り付ける基板等に通常放熱フィンを取付
ける。

従来のフィンはプレート状のものを用い、放熱面積を拡
大するためにそのプレートをＵ字形、プレート形、プレ
ート状コルゲート形に加工して放熱面に取り付けている
。このようなプレート状フインの場合、取付は放熱面に
対するフィンの放熱面積を飛躍的に拡大するには、製造
上困難であり、且つ、プレート表面に厚い境界層が発生
し、この境界層がフィン表面に滞留して、断熱層を形成
するので高い熱交換効率が得られない。その点からはピ
ン状フィンの方が好ましい。又ピン状フィンの放熱面へ
の取付密度を高くすれば熱交換効率を向上させることが
できる。

しかしながら、放熱面にピン状フィンを配置するための
実際の作業は極めて困難なものであり、珪つ熱交換効率
を高めるためにビンを密に配置しようとする際にはビン
の線径に対応して定められる密度で正しくピン状フィン
を配置することを要し、その作業はますます困難となる
。したがって現在迄工業的に実用可能なピンフィン付き
電子機器用放熱器の製造法は確立されてない。

本発明は従来公知のピンフィン付き電子機器用放熱器の
製造方法の有する問題点を解決して工業的に実用可能な
ピンフイン付き電子機器用放熱器の製造法を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は複数の線状熱伝導体が溶解性のある樹脂
内に互いに平行且つ長手方向および幅方向に所定の間隔
をあけて配列されて長方形の外形を存する異方熱伝導性
シートを作り、該異方熱伝導性シートの線状熱伝導体の
配列方向に対して垂直方向の片端面から複数の線状熱伝
導体の片端が露出するように前記片端面近傍の樹脂を溶
解して片端溶解異方シートを作り、一方電子機器との熱
伝導を仲介するフィン支持部材を用意し、前記片端溶解
異方シートの線状熱伝導体の露出面および／又は前記フ
ィン取付は面支持部材にろう材を塗布した後に、前記片
端溶解異方シートをフィン支持部材に接触させ、さらに
相互に密接するように加圧しながら加熱して前記支持部
材と前記片端熔解異方シートが一体化した支持部材フィ
ン一体物を作り、次いで前記支持部材フィン一体物中の
溶解性樹脂を溶出して複数の線状熱伝導体が露出した電
子機器用放熱器を得ることを特徴とする電子機器用放熱
器の製造法によって達成される。

前記異方熱伝導性シートが、複数の線状熱伝導体を互い
に平行に、且つ同一平面内において、実質的に等ピッチ
に配列し、この平行配列の線状熱伝導性ソートに溶解性
のある樹脂を重ね墨合わせて加熱して線状熱伝導体が溶
解性樹脂と一体化した複合シートを作り、この複合シー
トの複数枚を線状熱伝導体が互いに平行に配列するよう
に積層して異方熱伝導性構造体を作り、この構造体を線
状熱伝導体に対して直角方向にスライスして作られると
よい。

本発明の熱交換器の製造法において用いられる線状熱伝
導体としては、銀、銅、アルミニウム等の純金属細線或
いは合金細線、又は前記金属細線にハンダメツキ、スズ
メツキ等を施した金属細線を用いることができる。線状
熱伝導体の断面形状については特に限定はしないが、熱
交換器のフィンとして用いる場合の圧力損失を小さく且
つ熱伝達率を大きくするためには円形に近い断面の線状
熱伝導体を用いるとよい。

線状熱伝導体の熱伝導率は、０．４０ｃａ　ｌ　／　ｃ
ｒｍ−ｓｅｃ−℃以上が好ましく、用途によっては、さ
らに適切な熱伝導率を有する線状熱伝導体を選定して用
いることができる。

本発明の熱交換器用フィン部材を製造する際に用いられ
る溶解性樹脂シートとしては、有機溶剤、アルカリ、酸
等で溶解するものであればよく例えばポリエステル系、
ポリアミド系、酢酸セルロース系、エチレン酢酸ビニー
ル系、ポリビニールアルコール系、オレフィン系、セル
ロース系誘導体や、該誘導体とセルロースバルブの混合
シート等を用いることができる。又、例えばカルボキシ
メチルセルロースとセルロースバルブを混合したシート
にポリビニールアルコールをコーティンクヤラミネート
したものでもよく、各種樹脂を適宜組み合わせてもよい
。ただしその取扱い性の容易さからポリビニール系が好
ましく、中でも温水で容易に溶解させるためにはけん化
度８５〜９０％の部分けん化物で重合度が５００程度の
ものがより好ましい。

本発明の熱交換器用ピンフィン部材を用いて圧力損失が
少なく巨つ熱交換効率の高い熱交換器を得るためには、
用いられる線状熱伝導体の大きさとコルゲート状ピンフ
ィン部材中の配列密度について下記の特定の範囲に定め
られるとよい。

０．２５≦Ｘ≦２．５ ０゜２５≦ＸＹ≦２．５ ここにＸは線状熱伝導体断面の外周長（鶴）であり、Ｙ
は線状熱伝導体の配列密度（本／ｎりである。

Ｘ＜０．２５の場合は、線状熱伝導体の線径が小さずぎ
て、その力学的特性が低くなりすぎるため熱交換器の製
造時、より詳しくは異方熱伝導性シートの製造時の取扱
い性が極度に悪くなり、生産効率が低下するので好まし
くない。

Ｘ　＞　２．５の場合は、線状熱伝導体の線径が大きす
ぎてビン状フィンとしての性能を発揮しｌこくくなる。

Ｘのより好ましい範囲は０．５≦Ｘ≦２．０であり、断
面円形の線状熱伝導体の場合ではほぼ１６０〜・６４０
趨φに相当する。

一方ＸＹ＜０．２５の場合は、熱交換器用熱伝導体の表
面積としては小さすぎて、高い熱交換率が得られない。

Ｘ　Ｙ　＞　２．５の場合は、表面積の大きい熱伝導体
を用いることができるが、林立するフィン間の間隔が狭
くなりすぎて、熱交換流体の圧力損失が大きくなりすぎ
る。

Ｘのより好ましい範囲は０，３５≦ＸＹ≦１．２であり
、断面円形の線径２００μφの線状電体の場合では、線
状導電体の配列密度はほぼ０．５５本／１ｍ２〜１．９
本／龍２に相当する。

以下本発明による電子機器用放熱器の製造法の一例を説
明する添付図面を参照して本発明を詳述する。

第１図に本発明による製造法で作られた電子機器用放熱
器の一例を示す。第１図に示すように、熱伝導性の良い
銅、アルミニウム等でできたスタンド１を予めセラミッ
クケース２にろう付けしておき、ケース２の凹部３に半
導体素子４を固着させて、アルミニウム、金等を主成分
とした金属細線５で半導体素子４の電極（図示せず）と
ケース２側のパッド（図示せず）とを結線し、キャンプ
６で凹部３を封止した後、本発明による放熱器７をスタ
ッド１に嵌合し、放熱器として機能させる。

前記放熱器７では、電子機器との熱伝導を仲介する部材
として役立つフィン支持部材８の放熱面９に複数の線状
熱伝導体ｌＯが互いに平行に間隔をあけて配置され、固
着されている。

次に第１図に例示した電子機器用敢２！器を製造する方
法を順を追って説明する。

先ず第２図に示す装置を用いて、異方熱伝導性構造体用
の複合シートを作る。

第２図に示す装置において、複数の線状熱伝導体はＩＯ
はパッケージ（図示せず）としてクリール１３に所定本
数仕掛けられており、１対のフィードローラ１６　、１
６　’によって引き出される。その際複数本の線状熱伝
導体１０は、目板１３、前筬１４を経て、テンションバ
ー１５を介して、引き出されることによって張力が均一
に揃えられ、その後筬１７を経て、−平面内に実質的に
等ピンチに揃えられる。

一方溶解性樹脂から成るシート１２はシートロール１２
’から引き出され、ガイドロール１８　、１９を経て、
前記線状熱伝導体ＩＯの群とともに一対の加熱プレスロ
ール２０　、２０　’に導かれる。加熱プレスロール２
０　、２０　’では、線状熱伝導体１０の群と溶解性樹
脂シート１２とが加熱押圧され、シート１２の中に線状
熱伝導体が埋込まれたような状態で一体化される。

前記加熱プレスロール２０　、２０　’で線状熱伝導体
ｌＯの群と溶解性シート１２とを加熱プレス接合するに
あたっては、第２図に示すように、２枚のシート１２．
１２’の間に線状熱伝導体ｌＯの群を配置した形態のほ
か、１枚のシー）１２の片側もしくは両側に線状熱伝導
体１０の群を配置した形態でもよい。

前記、加熱プレスロール２０　、２０　’を通過して一
体化された複合シート２１は一対の送り出しローラ２２
　、２２　’を経た後、適当な切断装置２３により線状
熱伝導体ｌＯの配向方向にほぼ直角な面で切断して複合
シートセグメント３０を得る（第３図）。

この複合シートセグメント３０を第４図に示すように線
状熱伝導体１０が平行になるように下金型３２内に所定
の枚数（この場合は４枚）積層して配置し、上金型３１
との間でプレス加熱することにより第５図に示すような
異方熱伝導性構造体３３を得る。この異方熱伝導性構造
体３３を切断線Ａ−Ａ’で切断して異方熱伝導性シート
を得る。

このようにして得られた異方熱伝導性シートを用いて電
子機器用放熱器を製造する方法の一例を以下説明する。

前述のように異方熱伝導性シートは第５図に示すように
異方熱伝導性構造体３３を線状熱伝導体に対して直角方
向にスライスして得られる。その場合の異方熱伝導性シ
ートの厚さ、すなわちスライスする幅は目的とする放熱
器７で用いられるフィン支持部材に合わせる。

次に異方熱伝導性シートの片面４０ａの溶解性樹脂を溶
解させて片面４０ａに線状熱伝導体１０の片端１０ａが
露出した片端溶解異方シート４０を作る（第６図参照）
。線状熱伝導体１０の片端１０ａは１〜２　ｍ　／　ｍ
程度露出すると好ましい。この線状熱伝導体１０が露出
する面４０ａにろう材を塗布する。

一方第７図に示すような放熱フィン支持部材８を用意す
る。この支持部材８の放熱面９にろう材を塗布する。前
記ろう材塗布は支持部材８或いは片端溶解異方シート４
０の片方のみでも良い。

次に前述の片端溶解異方シート４０を第８図に示すよう
に治具４１を用いてフィン支持体８上に乗せ上部から加
圧する。この状態で例えば１６５℃の加熱炉中で３０分
間放置して複数の片端溶解異方シート４０とフィン支持
体８を一体化する。このようにして得られた支持体フィ
ン一体物４２（第９図）では未だ線状熱伝導体１０間に
熔解性樹脂が残存しているので、例えば第１Ｏ図に示す
ように、支持体フィン一体物４２をコンベア４３上にの
せて移動し、その上から例えば１００℃の熱水４４をか
ける。約３０分間の熱水処理により溶解性樹脂１２は除
去されて電子機器用放熱器４５が得られる。なおパイプ
フィン一体物４２を熱水槽中に浸積処理することによっ
ても、溶解性樹脂１２を除去することができる。

かくして得られた放熱器７は第１１図に例示するように
複数の線状熱伝導体１０が互いに間隔をあけて林立して
取り付けられている。

前記放熱ｌＳ７を第１図に例示した如く取り付けて電子
機器用放熱器が完成される。

〔実施例〕

以下実施例をあげて本発明の製造方法を具体的に説明す
る。

第２図に示す装置に準じた装置を用いて線状熱伝導体４
と溶解性樹脂６からなるシートとを積層した複合シート
セグメント３０を下記条件で製造した。

線状熱伝導体材質（断面形状円型、太さ２００μφ）　
　　　　　　　　銅 クリール本数　　　　　　５００本 給糸方法　　　　　　　　ボビン回転よこ取りフィード
ロール周速　　　１ｍ／分 使用筬　　　　　　　　　２５．４羽／１ｎｃｈ（した
がって筬ピッチＩ龍） 溶解性樹脂シート　　　　ＰｖＡフィルム厚さ５００μ （倉庫セーレン社製） シート使用枚数　　　　　２枚（したがってフィルム厚
さは１鶴層と なる） 加熱プレス条件　　　　　温度　２００℃荷重　２０　
ｋｇ この場合筬ピッチ１ｆｉであり、フィルムの厚さが１鶴
であるので、線状熱伝導体の配列密度Ｙは１となる。一
方線状熱伝導体の線径は２００ｎφであるのでＸは０．
６２８となり、したがってＸＹ値は０．６２８となる。

前記複合シートセグメント３０を第４図に準じた装置を
用いて下記条件で６枚積層し、第５図に示す異方熱伝導
性構造体３３を得、この構造体３３を幅８鶴に切断して
異方熱伝導性シートを得る。異方熱伝導性シー）４００
片面を第６図に示す如く熱水シャワーを用いて片面４０
ａのＰＶＡ樹脂を溶解除去して線状熱伝導体１００片端
１０ａが１鶴程度露出させた後、乾燥して片端溶解異方
シート４０を得た。一方第７図に示す銅製フィン支持体
８の放熱面９に■ニホンゲンマ製品番ソルダークリーム
Ｔ３７２１ＤＭＴ２６２ＧＶ（７）り’Ｊ　−ム状低温
ハ７ダ（溶融温度１３５〜１５３℃）を塗布し第８図に
例示した治具４１に前記フィン支持体８並びに片端溶解
異方シート４０を組み込み上部より加圧（１０ｋｇ／ｃ
＋Ｊ）　した状態で１７０℃の加熱炉中に３０分間放置
して支持体・フィン一体物４２を得る。次いで第１０図
に示すように、１００℃の熱水中で３０分間処理するこ
とにより溶解性樹脂１２を除去して電子機器用放熱器７
を得た。

前記製造方法によって得られた放熱器を使用した処、優
れた放熱性能を示した。

〔発明の効果〕

本発明による熱交換器の製造方法は前述のように構成さ
れているので、本製造方法を用いることにより優れた放
熱性能を有するピンフィン付き電子機器用放熱器を工業
的規模で容易に作ることができる。又前述のような製法
であるので高い放熱性能を得るために所望されるＸ値お
よびＸＹ値を満たす製造条件を容易に達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子機器用放熱器の一例を示す断
面図であり、第２図は異方熱伝導性シートを製造するた
めに用いられる装置の側面図であり、第３図は複合シー
トセグメントの一例を示す斜視図であり、第４図は複合
シートセグメントを積層して一体化する金型を示す正面
図であり、第５図は異方熱伝導性構造体の一例を示す斜
視図であり、第６図は線状熱伝導体の片端が露出してい
る異方熱伝導性シートの斜視図であり、第７図は放熱フ
ィン支持体の正面図であり、第８図は支持体フィン一体
物を製造する方法を説明する断面図であり、第９図は、
支持体・フィン一体物の正面図であり、第１０図は支持
体・フィン一体物から溶解性樹脂を除去するための方法
を説明する斜視図であり、第１１図は、電子機器用放熱
器の正面図である。 ７・・・放熱器、　　　　　　　８・・・フィン支持体
、１０・・・線状熱伝導体、　　　１２・・・溶解性樹
脂、３０・・・複合シートセグメント、 ３３・・・異方熱伝導性構造体、 ４０・・・異方熱伝導性シート、 ４２・・・支持体・フィン一体物。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の線状熱伝導体が溶解性のある樹脂内に互いに
   平行且つ長手方向および幅方向に所定の間隔をあけて配
   列されて長方形の外形を有する異方熱伝導性シートを作
   り、該異方熱伝導性シートの線状熱伝導体の配列方向に
   対して垂直方向の片端面から複数の線状熱伝導体の片端
   が露出するように前記片端面近傍の樹脂を溶解して片端
   溶解異方シートを作り、一方電子機器との熱伝導を仲介
   するフィン支持部材を用意し、前記片端溶解異方シート
   の線状熱伝導体の露出面および／又は前記フィン取付け
   面支持部材にろう材を塗布した後に、前記片端溶解異方
   シートをフィン支持部材に接触させ、さらに相互に密接
   するように加圧しながら加熱して前記支持部材と前記片
   端溶解異方シートが一体化した支持部材フィン一体物を
   作り、次いで前記支持部材フィン一体物中の溶解性樹脂
   を溶出して複数の線状熱伝導体が露出した電子機器用放
   熱器を得ることを特徴とする電子機器用放熱器の製造法
   。