JPH04199736A - ピン形放熱フィンの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放熱フィンの製造技術に関し、特にピン形放
熱フィンに適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

ＬＳＩパッケージを始めとする各種電子機器の冷却方式
には、強制空冷方式と伝導水冷方式とがある。このうち
、放熱フィン（ヒートシンク）を使用した強制空冷方式
は、構造が簡単であることから、最も広範に利用されて
いる。なお、上記ＬＳＩパッケージの冷却技術について
は、日経ＢＰ社発行、［日経エレクトロニクス１９８７
．７．１３Ｊ　Ｐ１６７〜Ｐ１７６において論じられて
いる。

ところで、従来の放熱フィンは、ＡＩ！の押出し成形で
製造したリブ状のフィンを有するものが一般的であった
が、近年、より放熱効率の高い放熱フィンとして、ベー
ス上に多数のピンを立てたピン形放熱フィンが注目され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来のピン形放熱フィンは、ピンとベースと
を一体に成形しているので加工性が悪く、そのため、ベ
ース上にピンを密に立てることが困難で、放熱効率か充
分に得られないという問題や、製造コス）・が高いとい
う問題かあった。

本発明の目的は、ピン形放熱フィンの放熱効率を向上さ
せる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ピン形放熱フィンの製造コストを
低減する技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明によるピン形放熱フィンの製造方法は、放熱フィ
ンを構成するピンをあらかじめ一本ずつ単体で製造して
おき、その後、上記ピンの所定本数をＬＳＴパッケージ
などの被放熱体に接合するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、あらかじめ単体で製造したピン
を被放熱体に接合することにより、従来のベース・ピン
一体形放熱フィンに比へてピンピッチを微細化すること
ができるので、放熱効率の高いピン形放熱フィンが得ら
れる。

また、寸法や形状の異なる被放熱体毎に放熱フィンを設
計、製造する必要かないので、低コストのピン形放熱フ
ィンが得られる。

以下、実施例により本発明を説明する。

〔実施例１〕 本実施例１によるピン形放熱フィンの製造方法では、ま
ず第１図に示すようなマイクロピン１を多数本用意する
。上記マイクロピン１は、ＡＡ、Ｃｕなとのような熱伝
導度の高い金属からなり、例えば長さ２０ｍｍ程度、直
径０．５−程度の円柱状をなしている。上記マイクロピ
ンｊは、プレス、ダイキャスト、エツチングなど、従来
の金属加工技術を利用して簡単に製造することができる
。

上記マイクロピンｌの一端には、必要に応じて太径の接
合部２が設けられる。上記接合部２は、■マイクロピン
ｌ同士の間隔を規制する、■マイクロピンｌの接合面積
を確保する、■マイクロピン１の整列を容易にする、な
どの機能を有している。上記接合部２は、例えばマイク
ロピン１の本体と一体成形で製造することができる。ま
た、マイクロピン１の一端をプレスなどで潰して製造す
ることもできる。さらに、マイクロピン１の本体と接合
部２とを別体で製造し、その後接合部２に設けた孔にマ
イクロピン１の一端を挿入して製造することもできる。

マイクロピン１の本体や接合部２は、前記第１図に示す
形状に限定されない。例えば第２図や第３図に示すよう
に、マイクロピンｌの本体を四角柱状にしたり、接合部
２を円板状にしたりするなど、適宜設計変更することが
できる。また、第４図に示すように、複数本のマイクロ
ピンＩのそれぞれの一端に共通の接合部２を設けてもよ
い。このようなマイクロピン１は、例えば第５図に示す
ように、Ａｌ、Ｃｕなとの薄い板材をエツチングやプレ
スで加工してマイクロピン１の本体と接合部２とを一＝
一体成形し、その後本体部分を直角に折り曲げ加工する
ことによって容易に製造することができる。

次に、上記のようにして製造したマイクロピン１同士を
接合することにより、第６図に示すようなピン形放熱フ
ィン４が得られる。上記ピン形放熱フィン４は、例えば
第１図に示す形状のマイクロピンＩを６４本用意し、そ
れらの接合部２同士を接合することによって組立てたも
のである。マイクロピン１同士は、例えば高熱伝導性の
シリコーン系接着剤や、半田のような低融点ろう材を使
って接合する。また、第７図に示すように、それぞれの
マイクロピン１の接合部２に凹部４ａと凸部４ｂとから
なる嵌合部を設け、１つのマイクロピンＩの凸部４ｂを
他のマイクロピン１の凹部４ａに挿入して接合すること
もできる。なお、ピン形放熱フィン４の組立てを容易に
するため、接合部２の表面にニッケルメッキなどの磁性
体膜を被着し、磁石を使ってマイクロピン１同士を速や
かに整列させることもできる。

また、上記した組立て方法の他、被放熱体の表面にマイ
クロピン１を一本ずつ接合することによって、被放熱体
上で直接ピン形放熱フィン４を組立ててもよい。

第８図は、上記ピン形放熱フィン３を装着したピングリ
ッドアレイ（Ｐｉｎ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）　５であ
る。

ピングリッドアレイ５の絶縁基板６は、例えばガラス布
基材エポキシ樹脂（ガラエポ）またはガラス布基材ポリ
イミド樹脂などの合成樹脂で構成されており、その下面
には多数の配線７が形成されている。上記配線７は、例
えばＣｕからなり、その表面にはＮｉ、Ａｕの順でイッ
キか施されている。上記絶縁基板６の下面には、上記配
線７と電気的に接続された多数のリードピン８が挿入さ
れている。上記リードピン８は、４２７０イやコバール
などのＦｅ系合金で構成されており、その表面にはＳｎ
あるいは半田なとのメツキが施されている。

上記絶縁基板６上には、例えばＣｕの薄板からなる熱拡
散板９が設けられている。上記熱拡散板９は、例えばエ
ポキシ樹脂系またはシリコーンゴム系の接着剤１０によ
って絶縁基板６の上面に接着されている。また、上記熱
拡散板９上には、ピン形放熱フィン３が設けられている
。上記ピン形放熱フィン３は、例えば前記マイクロピン
１を一本ずつ熱拡散板９上に接合することによって、熱
拡散板９上で直接組立てたものである。マイクロピン１
と熱拡散板９との接着には、例えばエポキシ樹脂系また
はシリコーンゴム系の接着剤１０を使用する。なお、マ
イクロピン１と熱拡散板９とが異なる材料で構成されて
いる場合は、マイクロピンｌを熱拡散板９上に接合する
際、その接合部２と、隣接する他のマイクロピン１の接
合部２との間に僅かな隙間（図示せず）を設けるとよい
。

このようにすると、マイクロピンｌと熱拡散板９との熱
膨張係数差に起因してピン形放熱フィン３と熱拡散板９
との界面に発生する応力を有効に緩和することができる
ので、ピン形放熱フィン３と熱拡散板９との密着不良な
どによる放熱効率の低下を有効に防止することができる
。

上記熱拡散板９の下面中央部には、半導体チップＩＩが
その集積回路形成面を下に向けた状態で接合されている
。すなわち、ピングリッドアレイ５は、半導体チップ１
１から発生した熱を熱拡散板９の全面を通じてピン形放
熱フィン３に伝達し、それぞれのマイクロピン１の表面
から外部に逃がす冷却構造になっている。上記半導体チ
ップ１１は、接着剤１２によって前記熱拡散板９の下面
に接着されている。上記接着剤１２は、半導体チップ１
１と熱拡散板９との熱膨張係数の不整合に起因する応力
を緩和する能力の高い、例えばシリコーンゴムのような
低ヤング率の接着剤からなる。

上記半導体チップ１１と絶縁基板６の配線７とは、Ａｕ
またはＡＡなどからなるワイヤ１３によって電気的に接
続されている。上記半導体チップ１１は、熱拡散板９、
絶縁基板６、エポキシ樹脂などの合成樹脂からなるダム
１４およびキャップ１５によって隔成されたキャビティ
１６内に封止されており、上記キャビティ１６内には、
水分の浸入による半導体チップ１１およびワイヤ１３の
腐食を防止するためのシリコーンゲル１７が注入されて
いる。

このように、本実施例１のピン形放熱フィンｌの製造方
法によれば、下記の効果を得ることができる。

（１）、あらかじめ−本ずつ製造したマイクロピン１同
士を接合してピン形放熱フィン３を製造することにより
、従来のベース・ピン一体形放熱フィンに比べてピンピ
ッチを微細化することができるので、ピン形放熱フィン
３の放熱効率を向上させることかできる。

（２）、あらかじめ−本ずつ製造したマイクロピン１同
士を接合してピン形放熱フィン３を製造することにより
、ベースとピンとを一体成形する従来のピン形放熱フィ
ンの製造方法に比べて加工性が向上する。

（３）、あらかじめ−本ずつ製造したマイクロピンＩ同
士を接合してピン形放熱フィン３を製造することにより
、ピン形放熱フィン３の外形寸法を自由に拡大または縮
小することができるので、寸法や形状の異なるピングリ
ッドアレイ毎に放熱フィンを設計、製造する必要がない
。

（４）上記（２）、（３）により、ピン形放熱フィンの
製造コストを低減することができる。

〔実施例２〕 第９図および第１Ｏ図に示すように、本実施例２による
ピン形放熱フィンの製造方法は、被放熱体であるピング
リッドアレイ５の熱拡散板９の上面にあらかじめ多数の
孔１８を設けておき、上記孔１８内にマイクロピン１を
一本ずつ挿入することによって、熱拡散板９上で直接ピ
ン形放熱フィン３の組立てを行うものである。マイクロ
ピン１は、例えばかしめ、または接着剤（ろう材）によ
って孔１８内に固定される。あるいはマイクロピン１の
一端および孔１８の内部にそれぞれネジを設けて両者を
固定してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例１．２に限定
されるものてはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることはいうまでもない。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装
置用の放熱フィンについて説明したか、本発明はそれに
限定されるものではなく、特に小形電子機器の冷却に用
いる放熱フィンに広く適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

放熱フィンを構成するピンを単体毎に製造し、上記ピン
の所定本数を被放熱体に接合することにより、従来のベ
ース・ピン一体形放熱フィンに比べてピンピッチを微細
化することができるので、放熱効率の高いピン形放熱フ
ィンが得られる。

また、寸法や形状の異なる被放熱体毎に放熱フィンを設
計、製造する必要がないので、低コストのピン形放熱フ
ィンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるピン形放熱フィンの
製造方法を示すマイクロピンの斜視図、第２図〜第４図
は、マイクロピンの別例をそれぞれ示す斜視図、 第５図は、第４図に示すマイクロピンの製造方法を示す
斜視図、 第６図は、ピン形放熱フィンの斜視図、第７図は、ピン
形放熱フィンの製造方法の別例を示す断面図、 第８図は、ピン形放熱フィンを装着したピングリッドア
レイの断面図、 第９図および第１０図は、ピン形放熱フィンの製造方法
の別例を工程順に示す斜視図である。 １・・・マイクロピン、２・・・接合部、３・・・ピン
形放熱フィン、４ａ・・・凹部、４ｂ・・・凸部、５・
・・ピングリッドアレイ、６・・・絶縁基板、７・・・
配線、８・・・リードピン、９・・・熱拡散板、１０．
１２・・・接着剤、１１・・・半導体チップ、１３・・
・ワイヤ、１４・・・ダム、１５・・・キャップ、１６
・・・キャピティ、１７・・・ソリコーンゲル、１８・
・・孔。 区　　　　　　　　　　　　　　　区 寸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０転　
　　　　　　　　　　　　銖 区 ｒつ 沫 綜　　　　　　　八 −ＬＩ　　　　　　区 口 〈 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放熱フィンを構成するピンを単体毎に製造し、前記
   ピンの所定本数を被放熱体に接合することを特徴とする
   ピン形放熱フィンの製造方法。 ２、前記ピンの一端に太径の接合部を設けることを特徴
   とする請求項１記載のピン形放熱フィンの製造方法。 ３、前記ピンの一端に嵌合部を設け、前記嵌合部を介し
   て所定本数をピン同士を接合することを特徴とする請求
   項１記載のピン形放熱フィンの製造方法。 ４、前記ピンを前記被放熱体に設けたピン挿入孔に挿入
   することを特徴とする請求項１記載のピン形放熱フィン
   の製造方法。