(57)【要約】【課題】  本発明によるヒートシンクでは、金属基板上に複数の貫通孔を形成し、各々の貫通孔に突起体を挿入した上で突起体と金属基板を接合することにより、突起体挿入圧力を軽減し、また各突起体と金属基板を接合することにより熱伝導率を改善することを課題とする。【解決手段】  本発明によるヒートシンクは、複数の貫通孔を有する金属基板と、前記貫通孔の各々に一端部が挿入され他端部が前記金属板表面より突出し互いに離間して配設された複数の突起体からなり、前記各貫通孔表面と前記各突起体の前記貫通孔接触面とが接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する金属基板と、前記貫通孔の各々に一端部が挿入され他端部が前記金属板表面より突出し互いに離間して配設された複数の突起体からなり、前記各貫通孔表面と前記各突起体の前記貫通孔接触面とが接合されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記金属基板と前記各突起体とが同種金属であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記金属基板と前記各突起体とが異種金属であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記各突起体が中空であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記貫通孔の片側に広径部が形成されており、フランジ部の形成された突起体が挿入され密着されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記各貫通孔表面と前記各突起体の前記貫通孔接触面との間に、前記金属基板と前記突起体のいずれよりも融点の低い接合金属層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、放熱性に優れ製造の容易なヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】  大規模集積回路（ＬＳＩ）やＩＣ、パワートランジスタなどの各種デバイスやこれらのデバイスを搭載した電子機器などでは、デバイスの高出力化に伴って稼働時に発生する熱量が増大している。そして、発生した熱を十分に放熱させることができないと、デバイスにおける能力が低下してしまい、電子機器における応答性の遅延や誤動作を招いてしまう恐れが生じる。之を解決するための手段の１つとして、増大する熱量を効果的に放熱することが求められている。【０００３】  また、近年では各種デバイスの小型化や電子機器の小型化に伴って、より効率的に放熱を行えることの要求が高まっている。放熱を効果的に行うには、デバイス自体にヒートシンクを設けた構成だけでは不十分であり、より放熱面積の広いヒートシンクを用いて冷却を行うことが必要になる。【０００４】  ヒートシンクの性能を高めるために、放熱面の表面積を広く構成することが行われており、この構成としては、一般的に、金属板の表面にフィンと呼ばれる板を複数枚平行に立設した構成や、棒状の突起を複数本互いに接触しないように立設した構成が採用されている。【０００５】  最も一般的なヒートシンクは、モールド成形によって製造されている。この方法では通常、多数の凹凸が形成された成形型に素材を注入することにより製造される。そのため、例えば、成形型の凹凸間の間隔が狭く構成されている場合、注入した素材を多数の凹凸を備えたまま成形型から剥離させることが困難になることがある。【０００６】  また、金属材料に対して高圧力を加えて行う押出成形によって、多数のフィンや多数の棒状突起を備えたヒートシンクを製造することも従来から行われている。この方法の場合、特に隣接するフィン間或いは棒状突起間の間隔を狭く構成しようとすると、金属材料を押し出すために非常に高い押圧力を用いなければならず、押出装置の大型化や製造コストの増大を招いてしまう問題があった。【０００７】  このような問題点を解決するため、金属板における一方の面に対してパンチなどの押圧工具を用いて押圧し、金属板の他方の面を隆起させることで突起を形成する方法が提案されている（特許文献１及び２）。【０００８】  特許文献１や２に記載された発明では、金属板に対してパンチを圧入した側の面にはパンチで押圧した跡として凹部が形成される。このような凹部があると、ヒートシンクとして使用する際にこの凹凸により冷却対象部品との接触面積が減少するため、放熱効率が低下するという問題点が生ずる。【０００９】  このような放熱効率の低下を解決するため本出願人は、エンボス金属板及びその製造方法（特許文献３）を提案している。この発明では、金属板における一方の側の面に多数の棒状部材を圧入し、この棒状部材を圧入した面と反対側の面において金属板部材を突出させることにより、多数の突起を形成する構成である。この方法によれば、棒状部材を圧入した面ではパンチで押圧した場合と異なり凹部が形成されず平面を維持することができる。従って、金属板の反対側の表面では多数の突起により表面積を増大できる一方、棒状部材圧入側の面は平坦に保てるため、冷却対象部材との接触面積を減ずることがない。【００１０】  ただし、特許文献３の発明のように、金属板に棒状部材を単に圧入した場合、棒状部材と圧入を受けた金属板の棒状部材との接触面との間に隙間が形成されることになる。これは、圧入を受ける金属板の部材が流動を起こすためである。特に、棒状部材の圧入を順番に行っていく場合、先に圧入した棒状部材の周囲の金属板部材が応力により二次的に流動するため、前述の隙間が広がる可能性がある。【００１１】  また、隙間の拡大を抑制するため多数の棒状部材を同時に圧入しようとすると大きな押圧力が必要となるため、前述の押出成形の場合と同様装置の大型化や製造コストの増大を招くことになる。
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−５１１６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３０９３１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  前述の問題点に鑑みて本発明によるヒートシンクでは、金属基板上に複数の貫通孔を形成し、各々の貫通孔に突起体を挿入した上で突起体と金属基板を接合することにより、突起体挿入圧力を軽減し、また各突起体と金属基板を接合することにより熱伝導率を改善することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  上記の課題を解決するため本発明によるヒートシンクは、複数の貫通孔を有する金属基板と、前記貫通孔の各々に一端部が挿入され他端部が前記金属板表面より突出し互いに離間して配設された複数の突起体からなり、前記各貫通孔表面と前記各突起体の前記貫通孔接触面とが接合されていることを特徴とする。前記金属基板と前記各突起体は、同種金属であっても良いし、また異種金属であっても良い。さらに、挿入する各突起体は棒状であってもよいが、内部が中空に加工されたパイプ状であっても良い。【００１６】  また、前記貫通孔の各々は片側に広径部が形成され、この広径部とほぼ一致する外径のフランジ部が追加された突起体が挿入され、密着された構成を採用することもできる。【００１７】  前記各貫通孔表面と前記各突起体の前記貫通孔接触面との間に、前記金属基板と前記突起体のいずれよりも融点の低い接合金属層が形成されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によるヒートシンクでは、金属基板上に形成した複数の貫通孔の各々に金属からなる棒状突起体を挿入し互いを接合することによって一体化しているため、金属基板と突起体が密に接触していて熱の伝導が容易となるため、良好な放熱特性が得られる。用途によっては、突起体に金属基板より熱伝導率の良い金属材料を用いることにより、放熱特性の良好なヒートシンクを安価で提供することも可能となる。また、広径部を設けた貫通孔とフランジ部を設けた突起体とからなるヒートシンクでは、熱伝導の良好な突起体と発熱体との接触面積が拡大することにより、放熱をさらに効率的にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１９】  以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発明によるヒートシンクの第１の実施例の断面図を示す。（ａ）は、複数の貫通孔２を形成した金属基板１の断面図、（ｂ）は各貫通孔２に突起体３を挿入し接合して完成したヒートシンクの断面図である。最終的なヒートシンクとしては、金属基板１上に多数の突起体３がそれぞれ独立に立設された構成となっている。【００２０】  突起体３の形状としては特に限定されるものではなく、円筒状、角柱状等、用途に応じて適宜選択することができる。【００２１】  次に、上記実施例の製造方法について説明する。まず、図１（ａ）に示したように、金属基板１の表面に対して垂直に複数の貫通孔２を形成する。これは、プレス打ち抜き等を利用して順次或いは一括して行うことができる。続いて、この金属基板１を例えば１００℃〜４００℃程度に加熱して膨張させた上で、各貫通孔２に突起体３を挿入する。貫通孔２の直径は突起体３の直径とほぼ等しく形成しておくことが望ましいが、金属基板１を加熱することによりこの貫通孔２の直径が拡大し、突起体３の挿入が容易となる。突起体３を挿入した後、金属基板１を除冷することにより各突起体３が金属基板１と接合される。【００２２】  上記実施例によるヒートシンクの製造方法としては、別の方法と使用することもできる。突起体３の少なくとも金属基板１と接触する外表面に低融点金属層を予め形成しておき（図示してない）、突起体３を金属基板１の各貫通孔２に挿入した後、加熱してこの低融点金属層を融解してから除冷する。この処理により、低融点金属材料が突起体３及び金属基板１の内部に拡散して両者を接合することができる。【００２３】  上記実施例に使用する金属基板１としては、コストの点からアルミニウム材やアルミニウム合金が好適であり、突起体３としては同じ材料でも良いし、より熱伝導率の高い銅や銅合金を使用することもできる。ただし、これ以外の材料を使用することももちろん可能である。【００２４】  上記低融点金属層としては、スズ材やハンダ材が利用できるが、硬ろうなどを使用することも可能である。この低融点金属形成方法としては、例えばめっき加工や塗布加工、浸漬加工等が利用できる。【００２５】  図２には、本発明によるヒートシンクの別の実施例を示した。（ａ）は、複数の貫通孔２を形成した金属基板１の断面図、（ｂ）は各貫通孔２に突起体３を挿入し接合して完成したヒートシンクの断面図である。最終的なヒートシンクとしては、図１に示した実施例と同様であるが、異なるのは金属基板１上の貫通孔２の一部が広径部４に形成されていることである。これに伴って、突起体の一端にもフランジ部５が形成されている。図２（ｂ）においては、ヒートシンクの下面側が発熱体との接触面となるため、突起体と発熱体との接触面積が拡大することにより放熱効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  本発明によるヒートシンクは、金属基板と突起体が密に接触していて熱の伝導が容易となるため、良好な放熱特性が得られる。従って、本発明はヒートシンクの分野において貢献できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるヒートシンクの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明によるヒートシンクの別の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】１    金属基板
２    貫通孔
３    突起体
４    広径穴
５    フランジ部
【図１】
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【図２】
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