JPH03293753A - 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等のサイリスタなど、発熱量の多
い半導体部品にあっては、その高熱化を防ぐために、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
、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、行なわれている。

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、製品の信較性に欠けるといった不具合
を有していたのである。

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た。

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
シンクを高い信軌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）少なくとも
前記プレートフィンが装着される部分の内部を軸方向に
延び、少なくとも一方の軸方向端面に開口する内孔を有
する中空形状をもって、前記ポストをｉｌｌ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、前記ポストの内孔内に、該内孔の内径よ
りも所定寸法大きな外径を有する棒材を圧入セしめて、
かかるポストを拡径することにより、該ポストの外周面
を前記プレートフィンにおける取付札の内周面に対して
圧着、固定せしめる工程とを含んで、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。

また、本発明にあっては、前記ポストの内孔内に圧入さ
れる棒材を、熱伝導性の高い材料によって構成し、かか
るポストの内孔内に組み込むようにした、半導体装置用
ヒートシンクの製造方法をも、その特徴とするものであ
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ＸＯを製造す
るに際しては、先ず、第３図に示されている如き、ポス
ト１２が準備される。かかるポスト１２にあっては、軸
方向に路間−の外径を有すると共に、その内部において
、軸心上を、同一内径をもって軸方向に貫通する円形の
内孔１１を有する、中空の円柱形状にて形成されている
。なお、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が形成されて、準備され
ることとなる。かかるプレートフィン１４は、第４図に
も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の拡径によるボスト外
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、かかるポスト
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、一般には、薄肉平板状の板素材を用い
て、プレス加工によって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２０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、ポスト１２の軸方向両端部
に対して、前記台座１６および天板１８が、それぞれの
中心部分に設けられた取付孔２４．２５において外挿せ
しめられ、前記プレートフィン１４の重ね合わせ方向両
側に、それぞれ所定距離を隔てて位置せしめられること
となる。なお、これら台座１６および天板１８にあって
も、前記ボスト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、かかる台座１６および天板１８の取付孔２４
．２５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、形成されている。

そして、このようにプレートフィン１４および台座Ｉ６
、天板１８が外挿せしめられた後、ポストＩ２の内孔１
１に対して、その内径よりも所定寸法大きな外径を有す
る棒材２６が圧入せしめられる。而して、かかる棒材２
６の内孔１１内への圧入によって、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、台座１６
及び天板１８における取付孔２０．２４．２５の各内周
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Ｉ４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、棒材正大の
作業性等を考慮して、通常は、０．１〜１．０　ｍｍ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、台座１６及び天板
１８における取付孔２０．２４．２５の各内周面に対し
て充分に密着され得るように、それら取付孔２０．２４
．２５の内径が決定されることとなる。

また、上記棒材２６は、内孔１１内への圧入によるポス
ト１２の拡径後、核内孔１１内に一体的に組み込まれる
ようになっている。ここにおいて、かかる棒材２６は、
内孔１１内に組み込まれることによって、ポストの一部
を構成することとなるところから、ポスト１２と同様、
熱伝導性に優れた材料、例えば銅やアルミニウム合金等
を用いて形成されたものを用いることが望ましい。

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に対する拡径成形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には直接的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
頼性に優れたヒートシンクが、を利に実現され得るので
ある。

また、本実施例の製造手法においては、ポスト１２の内
孔１１内に圧入されて、該ポスト１２を拡径する棒材２
６が、かかるポスト１２の内孔１１内に組み込まれるこ
ととなるところから、特別な工程を必要とすることなく
、ポストが実質的に中実の円柱形状とされ得て、その伝
熱面積が有利に確保され得るといった利点を有している
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。

さらに、本実施例におけるヒートシンク１０にあっては
、プレートフィン１４の重ね合わせ方向両側に位置せし
められる台座１６および天板１８も、それぞれ、ポスト
１２の拡径操作によって、プレートフィン１４と共に、
該ポスト１２に対して圧着、固定され得ることから、そ
れら台座１６および天板１８も、容易に組み付けられ得
るといった利点を有しているのである。

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、前記実施例においては、ポスト１２の内孔１１
内に圧入されて該ボス）１２を拡径する棒材２６が、か
かるポスト１２の拡径後に、内孔１１内に一体的に組み
込まれるようになっていたが、その他、かかるポスト１
２の拡径後、棒材２６を引抜くことにより、ヒートシン
クのポストを中空形状にて構成したり、或いはかかるポ
スト１２の内孔１工内に対して、より熱伝導性に優れた
材質から成る芯材を挿入配置するようにしても良い。そ
して、そのような場合には、棒材２６を、高い熱伝導性
を有する材料にて形成する必要がないことは、勿論であ
る。

また、かかるポスト１２における内孔１１を、ポスト１
２を軸方向に貫通する形態にて形成することも可能であ
る。

さらに、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
、また、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や天板１８を、ポスト１２や該ポスト１
２の内孔１１内に組み付けられる棒材２６の軸方向端部
に対して、一体的に形成することも可能であり、或いは
また、それら台座１６や天板１８を、ポスト１２に対し
て、溶接やろう付は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１８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。

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、プレートフィンがボスト外周面に
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。

また、ポストを拡径する棒材を、かかるポストの内孔内
に組み込むようにした本発明手法に従えば、ポストの拡
径と同時に、該ポストが実質的に中実の円柱形状とされ
得て、その伝熱面積が有利に確保され得るといった利点
を有しているのである。

【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
トシンクの一興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。 １０：ヒートシンク　　　１１：内孔 １２：ポスト　　　　　　１４ニブレートフィン２０：
取付孔　　　　　　２６：棒材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、 少なくとも前記プレートフィンが装着される部分の内部
   を軸方向に延び、少なくとも一方の軸方向端面に開口す
   る内孔を有する中空形状をもって、前記ポストを準備す
   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、前記ポストの内孔内に
   、該内孔の内径よりも所定寸法大きな外径を有する棒材
   を圧入せしめて、かかるポストを拡径することにより、
   該ポストの外周面を前記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。
2. （２）前記ポストの内孔内に圧入される棒材を、熱伝導
   性の高い材料によって構成し、かかるポストの内孔内に
   組み込むようにした請求項（１）記載の半導体装置用ヒ
   ートシンクの製造方法。