JPH03293752A - 半導体装置用ヒートシンクの製造方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、半導体装置用ヒートシンクの製造方法に係り
、特に優れた放熱効果を有する半導体装置用ヒートシン
クを、容易に且つ優れた量産性をもって製造することの
出来る、半導体装置用ヒートシンクの製造方法に関する
ものである。

（背景技術） 一般に、各種の電子機器において電気回路を構成するＬ
ＳＩ等のＩＣやＳＣＲ等のサイリスクなど、発熱量の多
い半導体部品にあっては、その高熱化を防くために、所
謂半導体装置用ヒートシンクが用いられている。かかる
ヒートシンクは、実公昭５１−２０９１６号公報や実公
昭５５−４４３６２号公報等に示されているように、軸
方向の一端側において被冷却物たる半導体部品が取り付
けられる柱状のポストに対して、軸直角方向に広がる薄
肉板状のプレートフィンが、軸方向に所定間隔を隔てて
、多数枚、装着されてなる構造を有しており、ポストを
介して伝達される半導体部品の熱が、プレートフィン部
分において、それらプレートフィン間を流通せしめられ
る冷却空気に対して放熱せしめられるようになっている
。

ところで、このような構造のヒートシンクにあっては、
通常、各プレートフィンに対して、ポストの外径に略対
応した内径を有する取付孔を形成し、それらプレートフ
ィンを、かかる取付孔において、ポストに外挿、固定せ
しめることによって製造されることとなるが、かかるプ
レートフィンのポストに対する固定方法としては、従来
から、プレートフィンにおける取付孔の内径をポストの
外径よりも小さく設定して、該取付孔内にポストを圧入
して嵌着せしめることにより、或いはプレートフィンに
おける取付孔の内周面をポストの外周面に対してろう付
けすることにより、行われている。

しかしながら、前者の圧入による固定方法では、圧入時
に及ぼす圧力を大きくし過ぎると、圧入時にプレートフ
ィンが変形してしまうために、余り大きな圧着力を得る
ことが出来ず、そのためにプレートフィンにおける取付
孔の内周面とポストの外周面との間での密着性が安定し
て得られ難く、それら両部材間における伝熱抵抗が大き
くなり勝ちであると共に、製品間における放熱性能のバ
ラツキが大きく、製品の信顧性に欠けるといった不具合
を有しているのである。

また一方、後者のろう付けによる固定方法では、ろう付
は時に加熱操作が必要であるために、作業が面倒でコス
トがかかることに加えて、ろう付は時の加熱によってプ
レートフィンが変形してしまう恐れがあり、その修正に
多くの労力が必要とされるといった問題を有している。

また、一般に、ろう材は、ポストやプレートフィンの形
成材料よりも熱伝導率が低いために、かかるろう材がポ
ストとプレートフィンとの間に介在せしめられることに
より、それら両部材間での伝熱抵抗が大きくなり、放熱
効果が低下してしまうといった問題をも内在していたの
である。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その解決課題とするところは、
多数枚のプレートフィンを、ポストに対して、良好なる
作業性をもって、容易に且つ優れた密着性をもって装着
することが出来、それによって放熱効果の優れたヒート
シンクを高い信頼性をもって製造することのできる技術
を、提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明の特徴と
するところは、軸方向の一端側において被冷却物たる半
導体部品が取り付けられる柱状のポストに対して、軸直
角方向に広がる薄肉板状のプレートフィンが、軸方向に
所定間隔を隔てて、多数枚、装着されてなる半導体装置
用ヒートシンクを製造するに際して、（ａ）前記柱状の
ポストを準備する工程と、（ｂ）　該ポストの外径より
も僅かに大きな内径を有する取付孔を備えた、前記多数
枚のプレートフィンを準備する工程と、（ｃ）それらプ
レートフィンを、その取付孔において前記ポストに外挿
せしめ、互いに軸方向に所定間隔を隔てて配する工程と
、（ｄ）かかるプレートフィンの外挿後、前記ポストを
軸方向に圧縮せしめて、かかるポストを拡径成形するこ
とにより、該ポストの外周面を該プレートフィンにおけ
る取付孔の内周面に対して圧着、固定せしめる工程とに
よって、半導体装置用ヒートシンクを製造するようにし
たことにある。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図及び第２図には、本発明手法に従って製造
された半導体装置用ヒートシンクの一興体例が示されて
いる。

かかるヒートシンク１０は、その中央部分において、円
柱形状を呈するポスト１２を備えている。

また、かかるポスト１２には、多数枚（本実施例におい
ては７枚）のプレートフィン１４が、軸直角方向に広が
る状態で、互いに軸方向に所定距離を隔てて装着されて
いる。更に、該ポスト１２の軸方向両端部には、それぞ
れプレートフィン１４と路間−の平面形状を呈する台座
１６および天板１８が、それぞれ設けられており、それ
ら台座１６と天板１８との間に、上記プレートフィン１
４が位置せしめられることにより、かかるプレートフィ
ン１４が保護されている。

そして、このようなヒートシンク１０にあっては、図示
はされていないが、良く知られているように、ポスト１
２が、台座１６側において、被冷却物たる半導体部品に
対して取り付けられることによって半導体装置を構成す
ることとなり、それによって該半導体部品において発生
する熱が、かかる台座１６からポスト１２を経由して、
各プレートフィン１４に伝わり、該プレートフィン１４
において、それらプレートフィン１４間を流通せしめら
れる冷却空気に対して放熱せしめられることとなるので
ある。

ところで、このような構造のヒートシンク１０を製造す
るに際しては、先ず、第３図に示されている如き、軸方
向に路間−の外径をもって延びる円柱形状のポスト１２
が形成される。なお、本実施例においては、かかるポス
ト１２の軸方向一端側に、軸直角方向に広がる台座１６
が、一体成形されている。また、かかるポスト１２の形
成材料としては、熱伝導性に優れ、且つ使用環境に対す
る耐蝕性を有する材料、例えば銅やアルミニウム合金等
が採用されることとなる。

さらに、このようなポスト１２とは別工程において、前
記多数枚のプレートフィン１４が形成されることとなる
。かかるプレートフィン１４は、第４図に示されている
ように、薄肉の矩形平板形状を呈していると共に、その
中心部分において、上記ポスト１２の外径に対応した内
径を有する取付孔２０が設けられており、且つ該取付孔
２０の周縁部分には、一方の面上に所定高さで突出する
円筒形状の取付筒部２２が、一体的に形成されている。

なお、これらプレートフィン１４に設けられる取付孔２
０の内径は、後述するポスト１２への外挿操作を容易と
するために、該ポスト１２の外径よりも小さくならない
ように、且つ後述するポスト１２の圧縮操作によるポス
ト外周面への密着性が有利に得られるように、該ポスト
１２の外径よりも余り大きくならないように、かがるポ
スト１２の外径よりも僅かに大きな値に設定されること
となる。

また、かかるプレートフィン１４にあっては、熱伝導性
および使用環境に対する耐蝕性に優れ、且つプレス加工
が容易な材料、例えば銅やアルミニウム合金等を用いて
形成されることとなり、般には、薄肉平板状の板素材を
、打抜加工によって矩形平板形状に成形すると共に、バ
ーリング加工によって取付筒部２２を成形することによ
り、形成されることとなる。

次いで、これらのプレートフィン１４は、第５図に示さ
れている如く、その取付孔２ｏにおいて、前記ポスト１
２に外挿されることにより、それぞれ、該ポスト１２の
軸直角方向に広がる状態で、軸方向に重ね合わされる。

なお、ここにおいて、これらのプレートフィン１４にあ
っては、その取付筒部２２の突出端面が、軸方向に隣接
するプレートフィン１４に対して当接せしめられること
により、かかる取付筒部２２の突出高さ分だけ、互いに
軸方向に距離を隔てて重ね合わされるようになっている
。

また、本実施例においては、それらプレートフィン１４
の外挿後、更に、ポスト１２の先端部に対して、第６図
に示されている如き、前記天板１８が、その中央部分に
設けられた取付孔２４において外挿され、上記プレート
フィン１４に対して、軸方向に所定距離を隔てて重ね合
わされた状態で配設されることとなる。なお、かかる天
板１８にあっても、前記ポスト１２等と同様、銅やアル
ミニウム合金等の熱伝導性および耐蝕性に優れた材料を
用いて形成される。また、その取付孔２４にあっては、
前記プレートフィン１４における取付孔２０と同様、ポ
スト１２の外径に対応した内径をもって、形成される。

そして、ここにおいて、前記ポスト１２にあっては、第
５図から明らかなように、上記プレートフィン１４およ
び天板１８の重ね合わせ高さよりも、所定寸法だけ長い
軸方向長さをもって形成されており、それによって、そ
れらプレートフィン１４および天板１８の外挿状態下、
かかるポスト１２が、天板１８の外面上に所定高さで突
出せしめられるようになっているのである。

而して、このようにプレートフィン１４および天板１８
が外挿せしめられた後、ポスト１２に対して、適当なプ
レス機械を用いて、軸方向に圧縮荷重が加えられること
により、圧縮加工せしめられる。そして、かかる圧縮加
工によって、該ポスト１２が塑性変形せしめられて拡径
されるのであり、それによって該ポスト１２の外周面が
、各プレートフィン１４の取付孔２０および天板１８の
取付孔２４の内周面に対して、それぞれ、拡径変形に基
づく圧接力をもって、強固に密着、固定せしめられるこ
ととなり、以て、目的とするヒートシンク１０が、完成
されることとなるのである。

なお、かかる圧縮加工によるポスト１２の拡径量は、プ
レートフィン１４の取付孔２０に対して充分に密着され
得る程度に設定されることは勿論であるが、圧縮加工の
作業性等を考慮して、通常は、０．１〜１．０　ｎｍ程
度の拡径量に設定され、かかる拡径量によって、ポスト
１２の外周面がプレートフィン１４における取付孔２０
の内周面に対して充分に密着され得るように、該プレー
トフィン１４における取付孔２０の内径が決定されるこ
ととなる。

従って、このような製造手法に従えば、プレートフィン
１４のポスト１２に対する圧着、固定が、かかるプレー
トフィン１４をポスト１２に外挿せしめた後の、該ポス
ト１２に対する圧縮加工によって為されることから、そ
れらプレートフィン１４のポスト１２に対する外挿を、
大きな圧入圧力をもって行なう必要もなく、その作業性
が極めて容易となるのである。

また、かかる製造手法においては、ポスト１２に対して
プレートフィン１４を外挿せしめた状態下に、該ポスト
１２を拡径することにより、それら両部材１２．１４を
圧着せしめるものであって、かかる圧着に際して、プレ
ートフィン１４には直接豹な作用力が及ぼされないこと
から、該プレートフィン１４における変形等の問題を伴
うことなく、ポスト１２とプレートフィン１４との圧着
面間において、大きな圧着力を有利に得ることができる
のである。

そして、それ故、上述の如き製造手法に従えば、ポスト
１２に対して、プレートフィン１４が、極めて優れた組
付作業性と密着性とをもって装着され得て、それら両部
材１２．１４間における熱伝導性の向上が図られ得るの
であり、それによって、優れた放熱効果を有し、且つ信
頬性に優れたヒートシンクが、有利に実現され得るので
ある。

また、特に本実施例におけるヒートシンク１０にあって
は、各プレートフィン１４に設けられた取付筒部２２に
よって、それらプレートフィン１４間の間隔が容易に且
つ正確に規定され得ると共に、該プレートフィン１４の
ポスト１２に対する密着面積が、より有利に確保され得
るといった効果をも有しているのである。

更にまた、本実施例におけるヒートシンク１０Ｇこあっ
ては、ポスト１２の軸方向一端部において、被冷却物に
対して取り付けられる台座１６が、体的に形成されてい
るところから、該台座１６とポスト１２との間における
熱伝達が、極めて小さな熱抵抗の下に為され得ることと
なり、より一層優れた放熱効果が発揮され得るといった
利点をも有している。

以上、本発明の実施例について詳述してきたが、これは
文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例にの
み限定して解釈されるものではない。

例えば、プレートフィン１４の形状やその配設数等は、
前記実施例の記載によって何等限定されるものではなく
、更に、放熱効果のより一層の向上を図るために、かか
るプレートフィン１４に対して、突起や貫通孔（スリッ
ト）等を設けても良い。

また、台座１６を、ポスト１２とは別部品にて構成し、
溶接やろう付け、或いは圧着等によって後接合すること
も、勿論可能である。尤も、かかる台座１６や、天板１
８を備えない構造のヒートシンクに対しても、本発明は
、有利に適用され得るものである。

更にまた、ヒートシンクの放熱効果をより高めるため、
或いはポストの拡径量を調節するため等の目的をもって
、かかるポスト１２の内部に、軸方向に延びる内孔を形
成することも可能である。

その他、−々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて、種々なる修正、改良、変更等を加えた態様
において実施され得るものであり、またそのような実施
態様が、本発明の主旨を逸脱しない限り、何れも、本発
明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもな
いところである。

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明手法に従えば、
プレートフィンをポストに外挿せしめた後、該ポストを
拡径することにより、プレートフィンがポスト外周面に
対して圧着、固定せしめられることとなるところから、
プレートフィンをポストに対して大きな圧力をもって圧
入する必要がなく、その組付けが容易に為され得ると共
に、プレートフィンの変形を回避しつつ、該プレートフ
ィンのポストに対する密着面に対して、大きな圧着力を
及ぼすことが可能となるのである。

そして、それ故、かかる本発明手法によれば、プレート
フィンがポストの外周面に対して、優れた組付作業性の
下に、強固に密着され得ることとなるのであり、それに
よって優れた放熱効果が安定して発揮され得る半導体装
置用ヒートシンクを、容易に製造することができるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って製造された半導体装置用ヒー
トシンクの一具体例を示す縦断面図であり、第２図は、
第１図における■−■断面図である。また、第３図は、
第１図に示されている半導体装置用ヒートシンクを構成
するポストを示す縦断面図である。また、第４図は、第
１図に示されている半導体装置用ヒートシンクを構成す
るプレートフィンを示す縦断面図である。また、第５図
は、第１図に示されている半導体装置用ヒートシンクの
一製造工程を説明するための断面説明図である。更にま
た、第６図は、第１図に示されている半導体装置用ヒー
トシンクを構成する天板を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　軸方向の一端側において被冷却物たる半導体部品が取
   り付けられる柱状のポストに対して、軸直角方向に広が
   る薄肉板状のプレートフィンが、軸方向に所定間隔を隔
   てて、多数枚、装着されてなる半導体装置用ヒートシン
   クを製造する方法であって、前記柱状のポストを準備す
   る工程と、該ポストの外径よりも僅かに大きな内径を有
   する取付孔を備えた、前記多数枚のプレートフィンを準
   備する工程と、それらプレートフィンを、その取付孔に
   おいて前記ポストに外挿せしめ、互いに軸方向に所定間
   隔を隔てて配する工程と、かかるプレートフィンの外挿
   後、前記ポストを軸方向に圧縮せしめて、かかるポスト
   を拡径成形することにより、該ポストの外周面を該プレ
   ートフィンにおける取付孔の内周面に対して圧着、固定
   せしめる工程とを、有することを特徴とする半導体装置
   用ヒートシンクの製造方法。