JPH05283878A

JPH05283878A - 熱放散特性に優れたヒートシンク冷却フィンおよびその製造法

Info

Publication number: JPH05283878A
Application number: JP4074652A
Authority: JP
Inventors: Toshio Aihara; 利雄相原; Sanehira Tasaka; 誠均田坂; Chihiro Hayashi; 千博林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-10-29
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2946930B2

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱密度、発熱量とも大きいシングルまたは
マルチチップモジュールを冷却する画期的な放熱性能を
発揮し得る、ヒートシンク冷却フィンとその製造方法を
提供する。【構成】底板と、該底板上に直立した、底板と一体を
なす中抜き突起形状体とから構成され、該中抜き突起形
状体の周壁を、前記底板上に直立した複数の平行平板形
フィンまたはピン形フィンからなるフィン列から形成す
る。【効果】強制空冷下の場合、る従来のチャンネルフィ
ン型ヒートシンク、ピンフィン型ヒートシンクに比べ、
数倍〜数十倍の極めて高い放熱性能を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シングルチップまたは
マルチチップモジュール用ヒートシンク、例えば、大規
模集積回路（LSI)等の発熱を伴うチップを複数個、近接
させて一括封止するマルチチップモジュール (MCM)の冷
却に用いられるヒートシンク冷却フィンとその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理量の急激な増大、情報処理の高
速化への要求に対応して、IC、LSI に代表される電子部
品のチップ内電子回路微細化による高度集積化が進むと
同時に、この高度集積化された複数のチップを近接させ
て一括封止するマルチチップモジュール (MCM)の採用が
急速に増大している。

【０００３】このマルチチップモジュールは封止する前
の略式斜視図を図１(イ) に、封止後の断面図を図１(ロ)
に、そしてヒートシンクを取り付けたときの側面図を図
１(ハ) にそれぞれ示すように、多層セラミックス配線基
板(MLS) 11上に複数個のLSIチップ12を搭載しキャップ1
3により気密封止し、マルチチップモジュールパッケー
ジ15を構成し、入出力ピン14により電気信号の入出力を
行う構造となっている。

【０００４】それぞれが高集積化されたチップ12を複数
搭載しているため発熱密度、発熱量ともに従来の単一IC
パッケージ等に比べ飛躍的に増大しており回路動作速度
の確保、信頼性の向上のため各チップが許容温度以下に
保たれるよう冷却する必要がある。このためチップ12か
ら発生する熱を効率良く外部へ放散すべく、図１(ハ)に
示すように、マルチチップモジュールパッケージ15にヒ
ートシンク16を取り付けた構造が考案されている。 (博
報堂出版、 '87、日本機械学会編、電子機器の冷却技
術、p30 〜32) 。ヒートシンク16には冷却用作動流体が
強制的に供給されており、その冷却を行っている。

【０００５】キャップ13とチップ12とは線膨張率の同等
な材質から構成されており、キャップ13にダイボンディ
ングされたチップ12は、その発生する熱をダイボンディ
ング材17からキャップ13、ヒートシンク16への熱伝導を
通して、またヒートシンク16から作動流体への熱伝達を
通して持ち去られることにより冷却される。

【０００６】従来、この冷却方法としてはヒートシンク
に作動流体として空気を強制的に流す強制空冷が、冷却
装置の構造が簡単で手軽であることから多用されてい
る。また、この強制空冷に用いるヒートシンク形状とし
ては、図２(イ) に斜視図で示すように、底板21上に平行
平板型の放熱フィン22 (以下、放熱板という) を有する
チャンネルフィン型ヒートシンク23や、図２(ロ) に示す
ように、底板21上にピン型フィン24 (以下、放熱ピンと
いう) の並んだピンフィン型ヒートシンク25が代表的で
ある。図中、白抜き矢印は作動流体としての空気の流れ
を示す。

【０００７】これら従来のヒートシンクを用いて、マル
チチップモジュールの如き大発熱量、大発熱密度を有す
る発熱体の冷却に対応するためには、ヒートシンクの放
熱面積の増加およびヒートシンク内を通過する空気流量
の増大によって放熱能力を向上させる必要がある。この
ため、ヒートシンクを大型化することなく、同一専有体
積で放熱面積を増加させるには、フィンピッチ、フィン
間隔を減少させねばならない。

【０００８】ところが従来のヒートシンク製造法は、押
出し、切削、ダイキャスト等による方法であって、その
ような方法では必要な放熱面積を得ることな困難であ
る。

【０００９】また、従来の冷却方法においては、図２
(イ) に示す如く、ヒートシンクに、底板21と平行な方向
へ、もしくは図２(ロ) に示す如く、底板21と垂直な方向
へ作動流体である空気を供給することにより冷却が行わ
れているため、単にフィンピッチ、フィン間隔の減少に
よるだけでは、放熱板あるいは放熱ピンの摩擦抵抗によ
る流路圧力損失の増大を招き、供給される空気の大半は
ヒートシンク23、25を迂回して流れ、冷却に寄与しなく
なる。また、ヒートシンク内を通過する空気流量を増大
しようとすれば、摩擦抵抗による流路圧力損失はほぼ流
速の２〜３乗に比例して増加するため、十分な送風能力
を持つ大出力送風機が必要となり、スペース、騒音の問
題が生じる。上述のようなことから従来のヒートシンク
を用いた冷却方法によりマルチチップモジュールを許容
温度以下に冷却することは非常に困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、発熱密度、発熱量ともに大きいマルチチップモジュ
ールを冷却するに際して、ヒートシンク流路入口に冷却
用作動流体を供給し、かつ冷却に寄与して温められた作
動流体をヒートシンク流路出口近傍で回収することによ
り、画期的な放熱性能を発揮し得る、ヒートシンク冷却
フィンとその製造方法を提供することである。

【００１１】さらに本発明の目的は、同一専有体積をも
つ従来のチャンネルフィン、ピンフィンよりはるかに大
きい放熱面積を有するにも関わらず、流路における摩擦
抵抗により生じる圧力損失に起因する作動流体の迂回を
防ぐことができ、また冷却に用いられる流体は、ヒート
シンクの他の部分で温められず、またヒートシンクの流
路近傍で淀むことがないため、効率の良い冷却を行うこ
とを可能ならしめる、ヒートシンク冷却フィンとその製
造方法を提供することである。

【００１２】より具体的には、本発明の目的は、強制空
冷下で使用した場合、同じ強制空冷下で用いられる従来
のチャンネルフィン型ヒートシンク、ピンフィン型ヒー
トシンクに比べ、数倍〜数十倍の極めて高い放熱性能を
有しているヒートシンク冷却フィンとその製造方法を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題に対し、本発
明者らは、複数の単位フィン要素、すなわち放熱板、放
熱ピンから成るフィン列の中央に１種の中抜き部分を設
けること、さらにそのようなフィン列の複数を整列また
は千鳥状またはアトランダムに配列することが有効であ
ることを知り、本発明を完成した。

【００１４】ここに、本発明の要旨とするところは、底
板と、該底板上に直立した、底板と一体をなす中抜き突
起形状体とから構成され、該中抜き突起形状体の周壁
を、前記底板上に直立した複数の平行平板型フィンまた
はピン型フィンからなるフィン列から形成したことを特
徴とするヒートシンク冷却フィンである。

【００１５】また、別の面からは、底板と、該底板上に
直立した、底板と一体をなす中抜き突起形状体とから構
成され、該中抜き突起形状体の周壁を、前記底板上に直
立した複数の平行平板型フィンまたはピン型フィンから
なるフィン列から形成し、該中抜き突起形状体の中空部
分より作動流体を供給または吸引することを特徴とする
ヒートシンク冷却フィンである。

【００１６】さらに別の面からは、底板と、該底板上に
直立した、底板と一体をなす中抜き突起形状体と、該中
抜き突起形状体の周囲に設けた、前記底板の一部を成す
非突起部分とから構成され、前記中抜き突起形状体の周
壁を、前記底板上に直立した複数の平行平板型フィンま
たはピン型フィンからなるフィン列から形成し、該中抜
き突起形状体の中空部分より作動流体を供給または吸引
し、該フィン列の外周部である前記非突起部分より作動
流体を吸引または供給することを特徴とするヒートシン
ク冷却フィンである。

【００１７】さらに、本発明は、底板と、該底板上に直
立した、底板と一体をなす中抜き突起形状体を有する素
材を用意し、該突起形状体に所要のフィンピッチと同一
ピッチで張設されたワイヤ列を走行せしめ、該ワイヤ列
と前記素材との間に砥粒を含む加工液を介在させた状態
で該ワイヤ列と該素材とを押しつけ、該砥粒の研削作用
によって前記素材の中抜き突起形状体に所定の深さと幅
を有する平行溝列または平行ピン列を形成せしめること
を特徴とするヒートシンク冷却フィンの製造方法であ
る。上記複数のフィン列は、互いに離間させて複数組配
列して、ヒートシンク冷却フィンを構成してもよい。

【００１８】さらに別の面からは、本発明は、底板と、
該底板上に直立した、底板と一体をなす複数の中抜き突
起形状体とを有する素材を用意し、該突起形状体に、所
要のフィンのピッチと同一ピッチで張設されたワイヤ列
を走行せしめ、該ワイヤ列と前記素材との間に砥粒を含
む加工液を介在させた状態で該ワイヤ列と該素材とを押
しつけ、該砥粒の研削作用によって前記素材の中抜き突
起形状体に所定の深さと幅を有する平行溝列または平行
ピン列を形成せしめることを特徴とするヒートシンク冷
却フィンの製造方法である。

【００１９】本発明の好適態様によれば、底板と、該底
板上に直立した、底板と一体を成す複数の整列または千
鳥状に配列された中抜き突起形状体とを有する素材を用
意し、該突起形状体をワイヤソーによって砥粒研削加工
するに際し、非突起部分でワイヤを迂回させるようにし
てもよい。

【００２０】

【作用】次に、本発明を添付図面を参照することでさら
に詳細に説明する。図３ (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) は、本
発明にかかるヒートシンク冷却フィンの一例を、その平
面図、側面図、断面図によりそれぞれ示したものであ
り、図３ (ニ) は、図３ (ロ) のＢ部分の拡大図であ
る。

【００２１】図示したヒートシンク35は、熱の良導体よ
りなる底板31と、その上に中空領域32、つまり中抜き部
分を有する直立した中抜き突起形状体36と、この中空領
域32を囲んで中抜き突起形状体36を形成する、底板31上
に直立した熱の良導体でできた放熱フィン列34とから構
成されている。放熱フィン列34は、複数の単位フィン要
素33( 図示例では放熱板) から構成される。放熱フィン
列34は底板31上に整列して複数組 (この図の場合、６×
６＝36組)配列されている。

【００２２】このヒートシンク35において、底板寸法Ｗ
×Ｌ×Ｔ、フィン高さＨ、中空領域の底板面上での断面
寸法１₁×１₂、フィン列の寸法ａ₁×ａ₂、フィン列
同士の間隔ｃ₁、ｃ₂、放熱板厚ｔ、放熱板ピッチｐは
適宜設定できる。図４は、本発明にかかるヒートシンク
を用いた強制空冷方法の一例を図３に示したヒートシン
クを用いて説明する図であり、図４（イ) はＡ−Ａ断面
図、同 (ロ) はＢ−Ｂ断面図、同 (ハ) はＣ−Ｃ断面図
である。

【００２３】図示態様にあっては、ヒートシンク35には
天板41が取り付けられ、この天板41には、放熱フィン列
の中抜き部分に相当する位置に開口が設けられており、
これにより底板31、放熱フィン列34とあわせて矩形断面
流路を形成するよう、天板は放熱板上面に放熱板と密着
して設置されている。発熱体であるチップから生じる熱
は、ヒートシンクの底板31を通して放熱フィン列34へ熱
伝導により伝わる。一方冷却用の冷たい空気は、天板中
央部の開口42よりフィン列の中空領域32へ供給され、こ
の後、底板31、放熱フィン列34、天板41により囲まれた
矩形断面流路内を通過しながら、放熱フィン列34より熱
を奪う。こうして熱を奪い温められた空気は、放熱フィ
ン列34の周囲の非突起部分より吸引、回収される。

【００２４】この方法において、放熱フィン列34の周囲
に冷却用空気を供給し、天板中央部の開口42より吸引、
回収するよう冷却用空気の流れ方向を逆にしても差し支
えない。本発明では、中抜き突起形状体の中空部より作
動流体を供給または吸引し、該フィン列の外周部すなわ
ち非突起部より作動流体を吸引または供給する場合を例
に説明したが、中抜き突起形状体の中空部より作動流体
を供給または吸引するだけでも上記に準ずる効果があ
る。

【００２５】後述する図10はその例を示すもので、図10
(イ) は、Ａ−Ａ断面図、図10 (ロ) はＢ−Ｂ断面図、
図10 (ハ) はＣ−Ｃ断面図であり、図10 (ニ) は図10
(ロ)のＤ部分の拡大図である。図10に示すヒートシンク
103 に、図４に示すような断熱材である樹脂製の天板10
4 を取り付けた。底板102 に設けた放熱フィン列101が
整列して配置されており、その中抜き部分、つまり中空
領域105 に相当する位置に設けられた天板104 の開口か
らは作動流体である空気が吸引される。

【００２６】同様に、後述する図11は中空領域115 から
空気を供給し、放熱フィン列111 の周囲の非突起部分か
ら空気の吸引を行う場合を示す。図11 (イ) は、Ａ−Ａ
断面図、図11 (ロ) はＢ−Ｂ断面図、図11 (ハ) はＣ−
Ｃ断面図であり、図11 (ニ)は図11 (ロ) のＤ部分の拡
大図である。

【００２７】このように、本発明によれば、作動流体を
中抜き突起形状体の中空領域より吸引、供給することに
より放熱フィン列の冷却効果の均一化、効率化をはかる
ことができる。また、作動流体が液体であれば更なる効
果をもたらすこと当然である。

【００２８】ヒートシンクの放熱フィン列は、特定の形
態のものに制限されず、図５ (イ)に示すように、中空
領域51の周囲二方向に底板31上に直立する放熱フィン列
52を配置したもの、図５ (ロ) に示すように、中空領域
53の周囲に底板31上に直立する放熱フィン列54を配置し
たもの、図５ (ハ) に示すように、中空領域55の周囲に
底板31上に直立する放熱フィン列56を配置したもの、図
５ (ニ) に示すように、中空領域57の周辺部に底板31上
に直立する放熱ピン列58を配置したもの等を用いても、
同じ原理で本発明による冷却方法を適用することが可能
である。この場合も底板および放熱フィン列、放熱ピン
列は、熱の良導体であることが望ましい。

【００２９】本発明にかかる構成によれば、供給される
冷却用空気は全て、底板、放熱フィン列、天板により構
成されるヒートシンク内の複数の流路へ、均一に流入、
通過するため、従来の冷却方法のように、ヒートシンク
外側を冷却用空気が迂回して流れることがなく、少ない
空気流量で、効率の良い冷却が可能となる。このため、
従来のようにヒートシンクの放熱面積を増大すべくフィ
ンピッチ、フィン間隔を減少したとき生じる流路摩擦抵
抗の影響を受けにくい。次に、本発明にかかるヒートシ
ンク冷却フィンの製造方法について説明する。

【００３０】図６は、本発明にかかるヒートシンク冷却
フィンを製造するための出発材料の一例として、図３に
示すヒートシンクの出発材料である被加工材を斜視図で
示すものである。

【００３１】この被加工材は、図３に示すヒートシンク
と同一寸法 (Ｗ×Ｌ×Ｔ) の底部31と中空領域の底板面
上での断面寸法 (１₁×１₂) かつ平面寸法 (ａ₁×ａ
₂)の口形水平断面をもつ高さＨの複数の突起61よりな
っており、材質は銅またはアルミ合金等、熱伝導率の大
きいものが用いられる。各突起61の間隔ｃ₁、ｃ₂は前
述のフィン列同士の間隔ｃ₁、ｃ₂に同一である。

【００３２】なお、この被加工材自体は、例えば、平面
寸法Ｗ×Ｌ、厚さがＴより大きくＴ＋Ｈより小さい板を
冷間鍛造する方法、あるいは平面寸法Ｗ×Ｌ、厚さがＴ
＋Ｈの板を機械加工、放電加工等で除去加工する方法、
さらには平面寸法Ｗ×Ｌ、厚さがＴの板に中空領域の底
板面上での断面寸法 (１₁×１₂) かつ平面寸法 (ａ₁
×ａ₂) の口形水平断面をもつ高さＨの枠材をブレージ
ングにより取り付ける方法等により形成される。

【００３３】図７は図３に示すヒートシンクの製造方法
を説明するもので、図７(イ) は、ワイヤソー加工部の略
式斜視図、図７(ロ) はその正面図である。図面向かって
左手方向より図示しないワイヤ繰り出し装置から送られ
た、例えばピアノ線であるワイヤ70は、溝ローラ72a 、
72b 、72c 、72d を周回して巻き付けられ、所定のピッ
チおよび幅のワイヤ列71が形成される。このとき被加工
材74の突起部と接触し加工に関与するワイヤ列71ａは４
個の溝ローラ72ａ、72ｂ、72ｃ、72ｄに周回されるが、
加工に関与しないワイヤ列71ｂは、３個の溝ローラ72
ａ、72ｂ、72ｄにのみ三角形状に周回して、非突起部分
を迂回させることが望ましい。これは非加工部のワイヤ
列が振動等により成形された各放熱ピン要素に当たって
倒したり底板を切り込むことを防ぐと共に、加工液中の
砥粒塊や異物が溝ローラとワイヤの間に持ち込まれワイ
ヤの脱線、断線の起こることを防止するためである。

【００３４】このことからすれば、もちろん加工に関与
しないワイヤ列は、２個の溝ローラ72ａ、72ｂにのみ周
回されてもよいが、ワイヤの繰り返し曲げをできるだけ
少なくするという点、また溝ローラにかかる力をできる
だけ軽減するという点から前記のように３個の溝ローラ
72ａ、72ｂ、72ｄに周回する方が望ましい。

【００３５】このようにして溝ローラを周回してワイヤ
列を形成したワイヤは図面向かって右手方向に向かい図
示されていないワイヤ巻取り装置に巻き取られる。４個
の溝ローラ72ａ、72ｂ、72ｃ、72ｄの内少なくとも１個
は回転駆動してワイヤ列を一方向に走行させる。この走
行するワイヤ列に、載置台73に搭載しワイヤと二辺が平
行になるように固定された被加工材74を載置台とともに
上昇させることにより押し当て、かつ、ワイヤ列と被加
工材の間にノズル75より砥粒を含む加工液76を供給する
ことにより砥粒の研削作用で被加工材の突起のワイヤ列
を押し当てられる部分のみ削り取られてゆく。

【００３６】すなわち、放熱板または放熱ピンから成る
放熱フィン列の具体的加工操作についてさらに述べる
と、まず、図３に示す形態のヒートシンクを例にとる
と、図８のように、被加工材83が前述のワイヤ列と接触
し始める位置より所定の放熱フィン列の高さＨだけ載置
台を上昇させることにより中抜き突起形状体の向かい合
う二辺に複数の溝列を成形した後、被加工材を一旦ワイ
ヤ列から離し、この溝列81とワイヤ列82とが直交する方
向に被加工材83をワイヤ列82に押し当てて同様に研削す
ることにより複数の放熱板よりなるフィン列が形成され
る。

【００３７】このように２回の研削により製造する他
に、図９ (イ) 、 (ロ) に示すようにワイヤ91a 、91b
を直交する２方向にセットし、一度の研削で被加工材92
の中抜き突起93を所要のフィン列に成形することも同じ
原理で可能である。このとき直交するワイヤ列91ａと91
ｂとは同一高さにセットできないため切り込まれる溝深
さが直交する２方向で若干異なるがその差は高々ワイヤ
径程度であるため実用上全く差し支えない。

【００３８】本発明においては、前記フィン列を底板上
に所定の間隔を置いて整列に配列する場合について述べ
てきたが、千鳥状さらにはアトランダムに配列すること
も可能なことは勿論である。また、各中抜き突起形状体
のサイズはそれぞれ異なってもよいことは言をまたな
い。次に、本発明の作用をその実施例によってさらに具
体的に説明する。

【００３９】

【実施例】[実施例１]図３に示すように、純アルミニウ
ム製放熱フィン列34が底板31上に６×６＝36個整列状に
配置されており、各部位の寸法が、Ｌ＝Ｗ＝100 mm、ａ
₁＝ａ₂＝10.0mm、ｃ₁＝ｃ₂＝7.0 mm、１₁＝１₂＝
5.05mm、Ｔ＝2.0 mm、Ｈ＝10.0mm、ｐ＝0.4 mm、ｔ＝0.
15mmであるようなヒートシンク35に、図４に示すような
断熱材である樹脂製の天板41を取り付けた冷却装置を用
い、ヒートシンク裏面にシート状のヒーターを取り付
け、冷却性能試験を行った。このとき、冷却用空気は図
４の如く各フィン列の中抜き部分に供給され、各フィン
列の外周部の非突起部分より吸引される。

【００４０】冷却用空気入口温度25℃にて発熱量と空気
流速を変化させたところ、発熱量180W、冷却用空気流量
6000cc/sec (フィン列１組あたりに供給する冷却用空気
流量165cc/sec 、ヒートシンク冷却フィン間流路内での
流速は1.5m/sec) の条件下で、ヒートシンクにおける圧
力損失が約1080Pa、熱抵抗値が約0.3K/Wという冷却性能
を示した。

【００４１】これは発熱密度にして、1.8W/cm²の冷却を
可能にしており、従来の強制空冷においては、パッケー
ジ単体での発熱量で最大約15Ｗ、発熱密度で最大約１Ｗ
/cm²が冷却可能な限界であったことを考慮すると、画期
的な冷却性能を示していることが分かる。

【００４２】[実施例２]図10に示すように、アルミニウ
ム合金製の放熱フィン列101 が底板102 上に４×４＝16
組整列状に配置されており、各部位の寸法が、Ｌ＝60m
m、Ｗ＝70mm、ａ₁＝12.2mm、ａ₂＝9.5 mm、ｃ₁＝2.5
mm、ｃ₂＝4.0 mm、１₁＝2.3 mm、Ｔ＝2.0 mm、Ｈ＝1
0.0mm、ｐ＝0.5 mm、ｔ＝0.2 mmであるようなヒートシ
ンク103 に、断熱材である樹脂製の天板104 を取り付け
た冷却装置を用い、ヒートシンク裏面にシート状のヒー
ターを取り付け、冷却性能試験を行った。このとき、冷
却用空気は各フィン列101 の中空部105 より吸引するこ
とにより、各フィン列の外周部よりフィン間流路に流入
する。

【００４３】冷却空気入口温度25℃にて発熱量と空気流
速を変化させたところ発熱量100W、冷却用空気流量3200
cc/sec (フィン列１組あたりに供給する冷却用空気流量
200cc/sec 、ヒートシンク冷却フィン間流路内での流速
は1.4m/sec) の条件下で、ヒートシンクにおける圧力損
失が約900 Pa、熱抵抗値が約0.4K/Wという冷却性能を示
した。

【００４４】これは発熱密度にして、2.4W/cm²の冷却を
可能にしており、従来の強制空冷においては、パッケー
ジ単体での発熱量で最大約15Ｗ、発熱密度で約１Ｗ/cm²
が冷却可能な限界であったことを考慮すると、画期的な
冷却性能を示している。

【００４５】[実施例３]銅製で、図11に示すように、放
熱ピンよりなるフィン列111 が底板112 上に６×６＝36
組整列状に配置されており、各部位の寸法が、Ｌ＝Ｗ＝
100 mm、ａ₁＝ａ₂＝12.3mm、ｃ₁＝ｃ₂＝4.0 mm、１
₁＝１₂＝3.1 mm、Ｔ＝1.0 mm、Ｈ＝5.0 mm、ｐ＝0.5
mm、ｔ＝0.2 mmであるようなヒートシンク113 に、断熱
材である樹脂製の天板114 を取り付けた冷却装置を用
い、ヒートシンク裏面にシート状のヒーターを取り付
け、冷却性能試験を行った。このとき、冷却用空気は各
フィン列111 の中空部115 より供給され、各フィン列の
外周部より吸引される。

【００４６】冷却空気入口温度25℃にて発熱量と空気流
速を変化させたところ発熱量250W、冷却用空気流量6000
cc/sec (フィン列１組あたりに供給する冷却用空気流量
165cc/sec)の条件下で、ヒートシンクにおける圧力損失
が約2200Pa、熱抵抗値が約0.25K/W という冷却性能を示
した。

【００４７】これは発熱密度にして、2.5W/cm²の冷却を
可能にしており、従来の強制空冷においては、パッケー
ジ単体での発熱量で約15Ｗ、発熱密度で約１Ｗ/cm²が冷
却可能な限界であったことを考慮すると、画期的な冷却
性能を示している。

【００４８】

【発明の効果】本発明にかかるヒートシンク冷却フィン
は、従来のヒートシンクに比べ同一占有体積当たりの放
熱面積がはるかに大きく、かつ冷却用の作動流体が、比
較的小さい流量で全て放熱部を通過するようにするた
め、従来の冷却方法に比べ、流路摩擦による圧力損失の
増大を低く抑えつつ、冷却能力を格段に向上させること
ができる。このため、従来の小型送風機を用いた強制空
冷により発熱量、発熱密度とも非常に大きいマルチチッ
プモジュールを許容温度まで冷却することを可能ならし
めるものである。また、本発明にかかるヒートシンク冷
却フィンは、マルチチップモジュールの冷却のみなら
ず、シングルチップモジュールの冷却にも適用できるこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) は、マルチチップ
モジュールおよびこの冷却方法の概略を説明する、それ
ぞれ斜視図、断面図、そして側面図である。

【図２】図２ (イ) 、 (ロ) は、それぞれ、従来の強制
空冷用放熱板およびフィン列に作動流体を供給して行う
冷却の態様を説明する。

【図３】図３ (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) 、 (ニ) は、本発
明の冷却フィンを用いたマルチチップモジュール用ヒー
トシンクの、それぞれ平面図、側面図、断面図、そして
部分拡大図である。

【図４】図４ (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) は、本発明にかか
る冷却フィンを用いたヒートシンクのそれぞれ断面図、
断面図、断面図である。

【図５】図５ (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) 、 (ニ) は、本発
明のヒートシンクの冷却フィン列のそれぞれ斜視図であ
る。

【図６】本発明にしたがってヒートシンク冷却フィンを
成形するのに用いる被加工材の斜視図である。

【図７】図７ (イ) 、 (ロ) は、ワイヤソーおよび本発
明のヒートシンク冷却フィンの製造方法の説明図であ
る。

【図８】加工部分のワイヤ列と被加工材との位置関係の
説明図である。

【図９】図９ (イ) 、 (ロ) は、加工部分のワイヤ列と
被加工材との位置関係の説明図である。

【図１０】図10 (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) 、 (ニ) は、本
発明のヒートシンク冷却フィンの別の例のそれぞれ断面
図、断面図、断面図、そして部分拡大図である。

【図１１】図11 (イ) 、 (ロ) 、 (ハ) 、 (ニ) は、本
発明のヒートシンク冷却フィンのさらに別の例のそれぞ
れ断面図、三面図、断面図、そして部分拡大図である。

【符号の説明】

31: 底板 32: 中空領域( 中抜き部分) 33: 単位フィン要素 34: フィン列 35: ヒートシンク 36: 中抜き突起形状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/467 Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｔ 8727−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底板と、該底板上に底板と一体をなす中
抜き突起形状体から構成され、該中抜き突起形状体の周
壁に該底板上に直立した複数の平行平板型フィンまたは
ピン型フィンからなるフィン列を形成することを特徴と
するヒートシンク冷却フィン。
【請求項２】底板と、該底板上に底板と一体をなす中
抜き突起形状体から構成され、該中抜き突起形状体の周
壁に該底板上に直立した複数の平行平板型フィンまたは
ピン型フィンからなるフィン列を形成し、該中抜き突起
形状体の中空部分より作動流体を供給または吸引するこ
とを特徴とするヒートシンク冷却フィン。
【請求項３】底板と、該底板上に底板と一体をなす中
抜き突起形状体から構成され、該中抜き突起形状体の周
壁に該底板上に直立した複数の平行平板型フィンまたは
ピン型フィンからなるフィン列を形成し、該中抜き突起
形状体の中空部分より作動流体を供給または吸引し、該
フィン列の外周部すなわち非突起部分より作動流体を吸
引または供給することを特徴とするヒートシンク冷却フ
ィン。
【請求項４】底板と、該底板上に底板と一体をなす中
抜き突起形状体を有する素材の該突起形状体に、所要フ
ィンのピッチと同一ピッチで張設されたワイヤ列を走行
せしめ、該ワイヤ列と前記素材との間に砥粒を含む加工
液を介在させた状態で該ワイヤ列と該素材とを押しつ
け、該砥粒の研削作用によって前記素材の中抜き突起形
状体に所定の深さと幅を有する平行溝列または平行ピン
列を形成せしめることを特徴とする請求項１〜３記載の
ヒートシンク冷却フィンの製造方法。
【請求項５】請求項１、２および３記載のヒートシン
ク冷却フィン列を互いに離間させて複数組配列したこと
を特徴とするヒートシンク冷却フィン。
【請求項６】底板と、該底板上に底板と一体をなす複
数の中抜き突起形状体を有する素材の該突起形状体に、
所要フィンのピッチと同一ピッチで張設されたワイヤ列
を走行せしめ、該ワイヤ列と該素材との間に砥粒を含む
加工液を介在させた状態で該ワイヤ列と該素材とを押し
つけ、該砥粒の研削作用によって前記素材の中抜き突起
形状体に所定の深さと幅を有する平行溝列または平行ピ
ン列を形成せしめることを特徴とする請求項５記載のヒ
ートシンク冷却フィンの製造方法。
【請求項７】底板と、該底板上に底板と一体を成す複
数の中抜き突起形状体を有する素材の該突起形状体をワ
イヤソーによって砥粒研削加工するに際し、非突起部分
でワイヤを迂回させることを特徴とする請求項５記載の
ヒートシンク冷却フィンの製造方法。