(57)【要約】【課題】  金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部を有する表面積の大きいフィンと前記基板を備える熱伝導性の基板を備えたヒートシンクにおいて、前記基板の四角状の溝とフィンとの間に空隙が形成されており、熱伝導性の基板近傍のフィンの空隙部を減少されることが課題である。【解決手段】  金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙にハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つが設けられてなることを特徴とする。【選択図】  図1
2008098591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙にハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つが設けられ熱的結合されることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項1記載のヒートシンクにおいて、コイル状の金属線材が、右巻きに巻回されるコイル状の巻回単位及び左巻きに巻回されるコイル状の巻回単位が相互に位置ずれして組み合わさったものであることを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
請求項1または2のいずれか記載のヒートシンクにおいて、前記熱伝導性の基板に設けられた溝の底面が前記フィンの弧状傾斜面の一部に沿って形成されることを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙にハンダ、及び金属箔の少なくとも一つを備え、前記溝を外部から押圧、又はかしめるとともに、溶融して熱的結合することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項５】
金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面の間隙に熱伝導性樹脂を備え、熱伝導性樹脂を熱硬化して熱的結合することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はヒートシンクおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、主に半導体素子上に設置され、半導体素子の内部で発生する熱を流動する気体・液体に吸収させることによって半導体を冷却したり、その他、熱交換素子としての種々の用途に用いられるヒートシンク及びその製造方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートシンクは、半導体素子を効率的に冷却するため、一般に、表面の形状等を工夫し、表面積を大きくして放熱性能を向上させている。
【０００３】
例えば、複数の孔を有する板状のベース部に、同様に複数の孔を有する柱状のフィンが立設されたヒートシンクが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、上記（特許文献１）の発明は、複数の孔を設けて表面積を大きくすることにより放熱性が高められているが、ダイカスト法や引抜き法により製造されるため、手間がかかり、また製造コストが高いという欠点があった。
【０００５】
一方、半導体素子とリードとが電気的に接続されて封止されたパッケージの上部に金属板を設け、その金属板の上部に金属細線製のコイル形放熱器が搭載された半導体装置が記載されている（特許文献２）。これによれば、コイルを放熱フィンとするため安価に製造できるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、上記（特許文献２）の発明は、コイルと金属板とが点接合であるため、金属板からコイルへの熱伝導が十分でなく、全体の放熱性能が低いという問題があった。また、コイルの占める空間体積が大きいため金属板上に密に搭載することができず、そのため大きな放熱量が得られないという問題もあった。
【０００７】
また、上記課題を解決するため、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける四角状の溝が形成された熱伝導性の基板とを備え、前記フィンの扁平な面が熱伝導性の基板に対して垂直になるように、前記熱伝導性基板の溝中に配列されたヒートシンクが開示されている（特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−３３０４８３号公報
【特許文献２】特開平０６−２７５７４６号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０６７０３６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記（特許文献３）の発明は、コイル状の金属線材を利用して表面積の大きいヒートシンクが得られることとなった。さらに鋭意研究した結果、基板の四角状の溝とフィンとの間に空隙が形成され、熱伝導性の基板の熱をフィンに伝えれば、十分な放熱量が得られることを発見した。すなわち、前記フィンは、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部を有するので、熱伝導性の基板近傍の前記フィンの空隙部を減少させることにより熱的結合が改善されることが判明した。
【００１０】
この発明は、上述したように上記発明（特許文献３）がさらに研究されたものであり、前記熱伝導性の基板と前記フィンの熱的結合を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、前記目的を達成すべく、本発明に係るヒートシンク及び製造方法は、次のような手段を選択する。
【００１２】
すなわち、請求項1に記載のヒートシンクは、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙にハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つが設けられて熱的結合されることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、弧状頂部から弧状傾斜面にかけて増加する基板底面と金属線材の空隙部に、ハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つが設けられるため、前記熱伝導性の基板から前記フィンへの熱的結合部分が増加する。
【００１４】
請求項２に記載のヒートシンクは、請求項1記載のヒートシンクにおいて、コイル状の金属線材が、右巻きに巻回されるコイル状の巻回単位及び左巻きに巻回されるコイル状の巻回単位が相互に位置ずれして組み合わさったものであることを特徴とする。
【００１５】
前記構成によれば、右巻きに巻回されるコイル状の巻回単位及び左巻きに巻回されるコイル状の巻回単位が逆向きに相互に位置ずれして組み合わさるため、金属線材は空隙部を有し、かつ金属線材が密集して密に形成される。よって、金属線材同士が通気可能な状態で、金属線材同士の接触部が増加するため、フィンの熱抵抗が減少する。また、右巻きと左巻にそれぞれ巻回される巻回単位同士が逆向きで良好に絡み合う。
【００１６】
請求項3に記載のヒートシンクは、請求項1または2のいずれか記載のヒートシンクにおいて、前記熱伝導性の基板に設けられた溝の底面が前記フィンの弧状傾斜面の一部に沿って形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記構成によれば、熱伝導性の基板の溝の底面が長さ方向にわたって、前記フィンの弧状傾斜面に沿って応接されているので、フィンの弧状傾斜面の一部とがより近接し、基板とフィンの間の熱抵抗が減少する。
【００１８】
請求項４に記載のヒートシンクの製造方法は、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙にハンダ、及び金属箔の少なくとも一つを備え、前記溝を外部から押圧、又はかしめるとともに、溶融して熱的結合することを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、前記熱伝導性基板の溝が押圧又はかしめることにより、基板の溝の空隙が減少するとともに、基板とフィンとが、ハンダ、及び金属箔の少なくとも一つを介して機械的結合される。さらに、ハンダ溶融による熱的結合が加わる。
【００２０】
請求項５記載のヒートシンクの製造方法は、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、前記フィンを設ける熱伝導性の基板とを備え、前記熱伝導性の基板に設けられた溝に対してフィンが立設され、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面の間隙に熱伝導性樹脂を備え、熱伝導性樹脂を熱硬化して熱的結合することを特徴とする。
【００２１】
前記構成によれば、前記熱伝導性の基板から前記フィンへ、熱伝導性樹脂による熱的結合部分が増加するヒートシンクを得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のことから、本発明の請求項１に係るヒートシンクによれば、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位の弧状頂部とこれに連なる弧状傾斜面が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンを効率良く利用するヒートシンクが容易に得られる。前記フィンが前記熱伝導性の基板に設けられた四角状の溝に対して立設されると、前記溝と前記フィンの弧状傾斜面に間隙が生じる。前記弧状傾斜面の間隙に、ハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つが設けられることにより、熱伝導性基板の溝とフィンとの間隙の空隙率が減少する。例えば、基板にフィンを立設した後、ハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つを設けると、前記弧状傾斜面の間隙から埋められる。よって、熱伝導性基板の熱は、前記ハンダ、熱伝導性樹脂、及び金属箔の少なくとも一つ、または前記熱伝導性基板とフィンの接触部を介して、フィンに伝わる。
【００２３】
また、本発明の請求項２に係るヒートシンクによれば、右巻きに巻回されるコイル状の巻回単位及び左巻きに巻回されるコイル状の巻回単位が相互に位置ずれして逆向きに組み合わさるため、例えば、右巻きに巻回されるコイル状の巻回単位のみからなる場合より、金属線材が密集して密に形成され、金属線材同士の接触部が増加する。よって、上記フィンの熱抵抗が減少する。また、通気可能な空隙は保持されているため、フィンの放熱性が向上する。また、右巻きと左巻にそれぞれ巻回される巻回単位同士が逆向きで良好に絡み合うため、形状の保持が良好になる。
【００２４】
また、本発明の請求項３に係るヒートシンクによれば、熱伝導性の基板の溝の底面が長さ方向にわたって、前記フィンの弧状傾斜面に沿って応接されているので、基板とフィンの間の熱抵抗が減少し、ヒートシンクの放熱性が向上する。
【００２５】
また、本発明の請求項４に係るヒートシンクの製造方法によれば、前記熱伝導性基板からの熱が、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙のハンダ、及び金属箔の少なくとも一つ、または前記熱伝導性の基板と前記フィンの接触部を介して、コイル状の金属線材を利用した表面積の大きいフィンに効率良く伝わるヒートシンクが容易に得られる。
【００２６】
また、本発明の請求項５に係るヒートシンクの製造方法によれば、前記熱伝導性基板からの熱が、前記熱伝導性の基板の溝面と前記フィンの弧状傾斜面との間隙の熱伝導性樹脂、または前記熱伝導性の基板と前記フィンの接触部を介して、コイル状の金属線材を利用した表面積の大きいフィンに効率良く伝わるヒートシンクが容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るヒートシンク及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２８】
図１〜図４は、本発明に係るヒートシンクの一実施の形態を示す。
【００２９】
図１のヒートシンク１は、基板１０に複数の溝１００を形成し、その溝１００に沿うように、コイル状に巻回された金属線材から作製するフィン１１を配列させることによって概略構成されている。基板１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製で、高熱伝導性、かつ軽量である。フィン１１も、同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金製である。なお、図１では、図の煩雑を避けるために、フィン１１を１列のみ描き、他の列については一部省略している。
【００３０】
また、図１の例では、基板１０に四角状の溝１００を設け、熱伝導性の基板１０に対してフィン１１の扁平な面１１１が垂直となるように立設されている。
【００３１】
フィン１１は、コイル状に巻回された金属線材を、扁平に形成することによって作製されている。このとき、隣接する一巻き一巻きの巻回単位１１ａ、１１ｂが、相互に密着するようにする。これにより密着した接触部１１３を介して熱がフィン１１全体に速やかに伝導する。また、コイル状の金属線材であるために、フィン１１の表面積が大きくなり、したがって高い放熱性能を得ることができる。なお、ここでコイル状とは、円形に巻いたものに限定されるものではなく、三角形や四角形等の多角形、楕円形あるいは星形等の種々の形状を含んだものをいう。
【００３２】
また、フィン１１は金属線材１２、１３がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に連続形成され、各巻回単位１１ａ、１１ｂが相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部１１２と接触部１１３を形成する。特に、各巻回単位１１ａ、１１ｂが相互に位置ずれしているため多数の空隙部１１２及び接触部１１３が形成される。そして、金属線材１２、１３とが扁平に形成されているため、各巻回単位が相互に接触した接触部１１３の接触面積が大きくなる。
【００３３】
具体的には、図２に示すように左巻きに巻回されたコイル状の金属線材１２と、右巻きに巻回されたコイル状の金属線材１３とが組み合わされる。そして、圧延等の手段により各金属線材１２、１３を扁平に形成することによって、扁平コイルが得られる。この加圧の際には、金属線材１２，１３の帯形の中心部分が内側（重合わせの内部側）に折曲げられるとともに、金属線材１２，１３の重合わせの表側の部分が圧潰されて中心部分に扁平な面１１１が形成される。
【００３４】
図３及び図４（ａ）で示すように、金属線材１２は、巻回単位の弧頂頂部１１４で、基板の溝１００の底部と接するが、接触部１２３以外では、前記弧頂頂部１１４の下部と基板の溝の底部とに空隙が生じる。そして、図３及び図４（ｂ）で示すように、巻回単位の弧状傾斜面１１５では、弧状傾斜面１１５の下部と基板の溝の底部とに空隙が生ずる。また、金属線材１２と反対巻きの金属線材１３は、巻回単位の弧頂頂部１１６で基板の溝１００の底部と最も近接するが、弧頂頂部１１６の下部と基板の溝の底部とに空隙が生じる。そして、巻回単位の弧状傾斜面１１７では、弧状傾斜面１１７の下部と基板の溝の底部との空隙は増大する。
【００３５】
前記金属線材１２の巻回単位の弧頂頂部１１４では、弧頂頂部１１４の下部の空隙にハンダ１１８を備えることにより、基板１０の溝１００の底部との接合部が増加している。また、前記金属線材１２と反対巻きに巻回されるコイル状の金属線材１３の巻回単位の弧状頂部１１６では、ハンダ１１８’により基板１０の溝１００の底部と接合している。
【００３６】
また、金属線材１２の巻回単位の弧状頂部１１４は、基板１０へ備えるとき、図４（ａ）の様に変形させ、接触部１２１から接触部１２２の平坦部を形成することもできる。また、金属線材１２と反対向きに巻回される金属線材１３の弧状頂部１１６も変形させ、接触部１２４から接触部１２５の平坦部を形成することができる。さらに、前記弧状頂部１１４と前記弧状頂部１１６間においても接触部１２６から接触部１２７の平坦部を形成することができる。
【００３７】
このときには、基板１０の熱は、前記接触部１２３、ハンダ１１８、前記接触部１２１から接触部１２２の平坦部、または前記接触部１２６から接触部１２７の平坦部において金属線材１２の弧状頂部１１４に伝導する。また、金属線材１３の弧状頂部１１６では、ハンダ１１８’、前記接触部１２４から接触部１２５の平坦部、または前記接触部１２６から接触部１２７の平坦部において、基板１０の熱が伝導する。
【００３８】
図４（ｂ）で示すように、弧状傾斜面１１５では、ハンダ１１９により基板１０の溝の底部と接合される部分は、前記弧状頂部においてハンダ１１８で接合される部分の２倍以上の体積となる。また、金属線材１３の巻回単位の弧状傾斜面１１７では、前記弧状頂部１１６と同様に、ハンダ１１９’により基板１０の溝の底部と接合している。前記弧状傾斜面１１５，１１６の部分には、前記弧状頂部１１３，１１４より多くのハンダが供給されることが望ましい。例えば、ディスペンサーなどにより、弧状傾斜面の部分に多くのハンダを供給することができる。
【００３９】
前記と同様に、金属線材１２の巻回単位の弧状傾斜面１１５、金属線材１３の巻回単位の弧状傾斜面１１７でも変形させ、平坦部１２８及び平坦部１２９を形成することができる。また、金属線材１２の弧状傾斜面１１５と金属線材１３の弧状傾斜面１７の間に平坦部１３０を形成することができる。
【００４０】
このときには、基板１０の熱は、ハンダ１１９、１１９’、金属線材１２と基板１０との平坦部１２８、または金属線材１３と基板１０との平坦部１２９において前記弧状傾斜面１１５，１１７に伝導する。また、金属線材同士が接する平坦部１３０においても熱が伝導する。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）では、ハンダ１１８、１１８’、１１９、または１１９’の換わりに、熱伝導性樹脂、または金属箔を使用することができる。
【００４１】
このように製造された扁平コイルでは、金属線材１２の巻回単位１１ａ及び金属線材１３の巻回単位１１ｂが隣接し、相互に密着している。そして、扁平コイルには、隣接した巻回単位１１ａ、１１ｂが相互に位置ずれして空隙部１１２及び接触部１１３が形成されている。具体的には、隣接する巻回単位１１ａ、１１ｂが幅方向に長さｍ、長手方向に長さｎの距離だけ位置ずれしている。幅方向の位置ずれの長さｍは、金属線材１２、１３の直径ｄに対して０.５〜２倍が好ましい。幅方向の位置ずれの長さｍが金属線材１２、１３の直径ｄに対して２倍以上の場合には、扁平コイルの端部における金属線材の密度が低くなることがある。また、幅方向の位置ずれの長さｍが金属線材１２、１３の直径ｄの０.５倍未満の場合には、金属線材の重なりが大きく圧延等の手段により扁平に形成する際の成形性が低くなることがことがある。また、長手方向の位置ずれの長さｎは、巻回単位１１ａ、１１ｂの長手方向の直径ｋに対して０．３〜０．７倍が好ましく、０．４〜０．６倍が特に好ましい。
【００４２】
次に、図５は、本発明に係るヒートシンクの製造方法の実施の形態（１）を示す。まず、基板１０の溝にハンダシート１５、金属線材１２，１３を備える（図５（ａ））。その後、ハンダシートを溶解し、冷却することにより、基板１０と金属線材１２，１３との間隙に、溶融後のハンダ１６を形成することができる（図５（ｂ））。
【００４３】
また、図６は、本発明に係るヒートシンクの製造方法の実施の形態（２）を示す。まず、基板１０の溝に熱伝導性樹脂１７、金属線材１２，１３を備える。その後、加熱、または放置などにより、熱伝導性樹脂１７は硬化する。前記ハンダ１６は、金属線材１２，１３及び基板１０と濡れ性がよいため、ハンダ付け時に溝を埋めることが難しいが、熱伝導性樹脂１７により、基板の溝１００を埋めることができる。
【００４４】
図６には示されていないが、基板１０と金属線材１２、１３との間隙に金属箔またはハンダを備えることも好ましい。この場合には、基板１０の溝の間隙を熱伝導性樹脂１７よりも高熱伝導性の金属箔またはハンダで形成することが可能となる。
【００４５】
また、図７は、本発明に係るヒートシンクの製造方法の実施の形態（３）を示す。まず、基板１０の溝に金属線材１２，１３、金属箔１８、及びハンダ１６を備える。その後、外部から押圧、またはかしめることにより、基板１０、金属箔１８、金属線材１２，１３は変形し、熱的結合状態が向上する。
【００４６】
図７には示されていないが、前記ハンダ１６、及び金属箔１８に加えて、熱伝導性樹脂１７を使用することもできる。また、基板10の溝と金属線材１２，１３との間隙に、ハンダ１６、熱伝導性樹脂１７、金属箔１８のいずれか一つを備えた後、押圧、またはかしめてヒートシンクを製造することも可能である。
【００４７】
また、基板に溝が複数形成されているときには、溝の一つおきにフィン１１を立設すると、フィン１１が立設されていない溝を利用して、押圧、またはかしめることができるため、作業性が向上する。
【００４８】
次に、基板１０としては、熱伝導性の高い材質を適宜選択して用いることができる。具体的には、アルミニウム、銅、銀、金等の金属材料、もしくはこれらとニッケル、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等との合金、あるいは炭素材料等を挙げることができる。
【００４９】
基板１０上の溝１００は、平板状の基板の表面に切削加工を施すことによって形成することができる。また、ダイキャスト法、押出成形等により、溝１００が形成された基板１０を直接製造することもできる。なお、溝１００のピッチ、形状等は、要求される放熱性能や、フィン１１の大きさ等に応じて適宜設定することができる。なお、ここでいう熱伝導性の基板とは、放熱が要求される半導体装置等の基板をも含んだものをいう。
【００５０】
また、コイル状に巻回された金属線材を扁平に形成するには、圧延等の公知の手段により押し潰す等して行うことができる。また、一方向に送られるコイルを連続的に圧延して、長尺状のフィン１１を得ることもできる。このとき、隣接する巻回単位１１ａ、１１ｂが相互に適切に密着するように、圧延の圧力、圧延する角度等を適宜設定することが好ましい。なお、コイルを連続的に圧延すると、強度等の関係でコイルが伸びてしまい不適当な場合がある。このような場合には、例えば、左巻きコイルと右巻きコイルとを同軸に組み合わせ（絡み合わせ）、その組み合わせた状態で圧延すると乱れがなく良好に押し潰すことができる。
【００５１】
フィン１１についても、上記基板１０の場合と同様に種々の材質から構成することができる。具体的には、アルミニウム、銅、銀、金等の金属材料、又はこれらとニッケル、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等との合金等を挙げることができる。特に、アルミニウム系の材料は、熱伝導性が高くかつ低コストであるため好適に用いられる。
【００５２】
また、フィン１１の金属線材の材質として、耐蝕性の金属を用いることもできる。ヒートシンクの用途によっては、腐食しやすい環境で使用される場合があるため、そのような場合に適している。耐蝕性の金属の例としては、チタン、及びその合金、ステンレス等が挙げられる。
【００５３】
フィン１１を構成する金属線材には、必要に応じて、熱伝導性、耐蝕性を高めるために表面処理を施すことができる。具体的には、銅めっき、銀めっき等が挙げられる。また、アルミニウム又はその合金を素材とする場合には、表面に陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）を施すことが好ましい。これにより、耐蝕性が向上するとともに、巻回単位１１ａ、１１ｂの相互に密着する接触部１１３の熱抵抗が低下し、全体の放熱性をさらに高めることができる。処理の方法は、既知の工程を採用することができ、具体的には、処理物を陽極として、シュウ酸や硫酸、リン酸等の液中で電解を行うことにより酸化皮膜を形成することができる。なお、陽極酸化皮膜処理には、いわゆる白色アルマイトと黒色アルマイトとがあるが、いずれも適用可能である。
【００５４】
また、金属線材の表面には、必要に応じて、フェライトを含む塗膜を形成することもできる。これにより、フェライトが電磁波吸収能を有するため、全体として電磁波を効果的に吸収するヒートシンクを得ることができる。特に、フィン１１の表面は、金属線材から構成するがゆえに凹凸形状であるため、電磁波が乱反射されて、電磁波吸収の効果が相乗的に大きくなる。
なお、フェライトとしては、軟磁性フェライト（ソフトフェライト）と、硬磁性フェライト（ハードフェライト）とが知られているが、いずれか一方を用いても良いし、複数種を混合して用いても良い。また、フェライトを分散させるバインダーとしては、特に限定されることなく、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の一般的な物質を用いることができる。
【００５５】
さらに、金属線材の表面には、必要に応じて、フィン１１中を伝導する熱を速やかに外部へ放熱するために、熱放射性の塗膜を形成することができる。
このような塗膜は、熱放射効果を有する種々の顔料を含有させた塗料から形成することができる。顔料の例としては、カーボンブラック、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、ジルコン、マグネシア、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２）等を挙げることができる。これらは、いずれかを単独で用いても良いし、複数を複合して用いても良い。また、塗料中の顔料の量は、所望の熱放射性に応じて適宜設定することができ、一般には塗膜の乾燥質量に対して１０〜９０質量％程度が適当である。また、バインダーとしては、熱によって劣化し難い物質が好ましく、例として、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
なお、熱放射性の塗膜の厚さは、１〜５０μｍが適当である。１μｍ未満であると、熱放射効果が小さくなり好ましくない。
【００５６】
そして、フィン１１の径（扁平な面１１１の幅）は、特に限定されることなく、要求される放熱性能に応じて適宜設定することができる。一般には、径が大きくなると表面積が増加し、放熱性が向上する。具体的には、製造したヒートシンクの用途によっても異なるが、数ｍｍ〜数ｃｍ程度が適当である。
【００５７】
さらに、上記では、コイル状に巻回される金属線材を、押し潰す等して扁平に形成しているが、これに限定されるものではない。すなわち、隣接する巻回単位１１ａ、１１ｂが相互に密着することを条件として、例えば、コイル状の金属線材を、その長さ方向の端面が湾曲（三日月形など）になるように押し潰したり、端面が多角形等になるよう成形する等して異形面に形成することができる。
【００５８】
また、上記ハンダは、基板１０及びフィン１１と濡れ性がよければよい。また、ハンダの形状は、シート、粉末、ペースト、糸状などが使用できる。また、軟らかいハンダであれば、フィン１１を基板１０の溝へ備える際にハンダを変形させることもできる。
【００５９】
上記フィン１１を構成する金属線材の断面形状は円形であるので、四角形状の溝１００との間に空隙が形成される。この空隙にハンダを供給すると、毛細管現象によりフィン１１の表面に沿ってハンダが拡がり、確実な固定が行われて、基板１０からフィン１１への熱の移動が円滑になる。
【００６０】
次に、上記熱伝導性樹脂１７の例としては、金、銀、銅、ニッケル等の金属粉、アルミナ、窒化アルミナ、窒化ケイ素、カーボン粉等を、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等のバインダーに配合したもの等を挙げることができる。
【００６１】
さらに、図８（ａ）に示すように、ヒートシンク１０’の溝１０2の底面を、上記フィンの弧状傾斜面に沿って形成することができる。図７（ｂ）で示すように、前記ヒートシンク１０’と前記フィンを接合すると、溝の弧状頂部１０３とフィンの弧状頂部前記ヒートシンク１０’の溝の弧状頂部１１８から、溝の弧状傾斜面１０４とフィンの弧状傾斜面１１９が、熱的結合される。よって、熱伝導性の基板からフィンへの熱抵抗が減少し、ヒートシンクの放熱特性が向上する。
【００６２】
なお、上記のヒートシンク１を半導体等に設置する場合には、半導体等からヒートシンク１への熱伝導を妨げないように、上述の熱伝導性接着剤等を介して設置することが好ましい。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
線形１．５（ｍｍ）のアルミ線（Ａ１０５０材）を巻回径30mmで長さ63mmに加工し、フィンとした。基板には、幅が63mm、長さ63mm、基板の厚さは１２ｍｍ、溝のピッチは４．５ｍｍ、溝幅は３ｍｍ、溝底部の厚さが４ｍｍのＡ５０５２材を使用した。前記基板の溝の一つおきに、前記フィンとハンダシート（コンピュータクラフト製鉛フリーアルミ・ハンダ）を設置した。ハンダシートは、０．５ｍｍ厚で、幅５ｍｍで長さ６３ｍｍのものを使用した。この後、2mmピッチでかしめ、ヒートシンクを作製した。
【００６４】
次に、ヒートシンクの評価装置を作製した。幅６０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの断熱材の上に、幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍのラバーヒーターを設置した。その上に、上記ヒートシンク、ファン（COPAL製Ｆ６１４Ｔ−１２ＭＣ）の順に重ねた。ファンは空気を吹き付ける向きに設置した。前記ラバーヒーターとヒートシンクの間には、放熱用グリースを塗布した。また、上記断熱材、ラバーヒーター、アルミ板、ヒートシンク、ファンは、それぞれの中心が重なるように設置した。また、ラバーヒーターの表面には、Ｋ型熱伝対を埋め込んだ。
【００６５】
上記の評価装置を用い、前記ファンを回転させながら、前記ラバーヒーターに８０Ｖの電圧をかけ、ラバーヒーター表面の温度を測定した。
【００６６】
（実施例２）
実施例１で作製したヒートシンクを２８０℃で加熱し、ハンダを溶解した。その後、実施例１と同じ方法で評価を行った。
【００６７】
（実施例３）
実施例１で作製したヒートシンクにおいて、ハンダシートの換わりに導電性エポキシ樹脂を用い、ヒートシンクを作製した。その後、実施例１と同じ方法で評価を行った。
【００６８】
（実施例４）
実施例１で作製したヒートシンクにおいて、ハンダシートの換わりにアルミ箔を用いた。アルミ箔は、幅８ｍｍ、長さ６３ｍｍにしたものを用いた。フィンと基板の溝の側壁の間にアルミ箔を設置した。アルミ箔は、フィンの両側に設置した。その後、導電性エポキシ樹脂を基板壁、フィン、およびアルミ箔の間隙に導電性エポキシ樹脂を注入し、硬化させ、ヒートシンクを作製した。その後、実施例１と同じ方法で評価を行った。
【００６９】
（実施例５）
ヒートシンクには実施例１と同じものを使用し、以下のようにヒートシンクの評価装置を作製した。幅６０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの断熱材の上に、幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍのラバーヒーターを設置した。その上に、幅６３ｍｍ、長さ６３ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ板（Ａ１０５０材）を置き、前記アルミ板の上に上記ヒートシンク、ファン（COPAL製Ｆ６１４Ｔ−１２ＭＣ）の順に重ねた。ファンは空気を吹き付ける向きに設置した。前記ラバーヒーターとアルミ板の間、及びアルミ板とヒートシンクの間には、放熱用グリースを塗布した。また、上記断熱材、ラバーヒーター、アルミ板、ヒートシンク、ファンは、それぞれの中心が重なるように設置した。また、ラバーヒーターの表面には、Ｋ型熱伝対を埋め込んだ。
【００７０】
（実施例６）
線形１．５（ｍｍ）のアルミ線（Ａ１０５０材）を巻回径30mmで長さ63mmに加工し、フィンとした。基板には、幅が９ｍｍ、長さ63mm、基板の厚さは１２ｍｍ、溝のピッチは４．５ｍｍ、溝幅は３ｍｍ、溝底部の厚さが４ｍｍのＡ５０５２材を使用した。前記基板の溝の一つおきに、前記フィンとを設置した。この後、2mmピッチでかしめた。上記基板の溝の側壁と上記フィンの間隙に導電性エポキシ樹脂を注入し、硬化させ、ヒートシンクを作製した。
【００７１】
次に、ヒートシンクの評価装置を作製した。幅２０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの断熱材の上に、幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ３ｍｍのラバーヒーターを設置した。その上に、上記ヒートシンク、ファン（COPAL製Ｆ６１４Ｔ−１２ＭＣ）の順に重ねた。ファンは空気を吹き付ける向きに設置した。前記ラバーヒーターとヒートシンクの間には、放熱用グリースを塗布した。また、上記断熱材、ラバーヒーター、アルミ板、ヒートシンク、ファンは、それぞれの中心が重なるように設置した。また、ラバーヒーターの表面には、Ｋ型熱伝対を埋め込んだ。
【００７２】
上記の評価装置を用い、前記ファンを回転させながら、前記ラバーヒーターに４０Ｖの電圧をかけ、ラバーヒーター表面の温度を測定した。
【００７３】
（比較例）
実施例１で使用したヒートシンクからハンダシートを除き、他は実施例６と同じ方法でヒートシンクを作製した。その後、実施例６と同じ方法で評価を行った。
【００７４】
（表１）
2008098591.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、比較例のヒートシンクの熱抵抗１．３６（℃／Ｗ）に対して、実施例５のヒートシンクの熱抵抗は０．９０（℃／Ｗ）と良好な放熱特性を示した。また、実施例５と同じ構成の実施例３のヒートシンクの熱抵抗が０．３６（℃／Ｗ）であったのに対し、実施例１、実施例２、実施例４のヒートシンクの熱抵抗は、それぞれ０．３１（℃／Ｗ）、０．３１（℃／Ｗ）、０．３４（℃／Ｗ）と、いずれも実施例３のヒートシンクより良好な放熱特性を示した。また、実施例２のヒートシンクにアルミ板を供えたヒートシンクの熱抵抗は０．２４（℃／Ｗ）となり、ヒートシンクとアルミ板との組合せにより、モットの良好な放熱特性を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明のヒートシンクの斜視図である。
【図２】扁平コイルを示す図である。
【図３】図１のＡ方向でのフィンを示す図である。
【図４】（ａ） 図２のＢ−Ｂ’方向でのヒートシンクの断面の拡大図である。（ｂ） 図２のＣ−Ｃ’方向でのヒートシンクの溝の断面の拡大図である。
【図５】本発明の実施形態（１）に係るヒートシンクの製造方法の説明図である。
【図６】本発明の実施形態（２）に係るヒートシンクの製造方法の説明図である。
【図７】本発明の実施形態（３）に係るヒートシンクの製造方法の説明図である。
【図８】図1のＡ方向で、ヒートシンクの溝の底面が上記フィンの弧状傾斜面に沿って形成されるときを説明する図。
【符号の説明】
【００７７】
１                ヒートシンク
１０、１０’      基板
１００            溝
１０１            空隙
１０２            溝
１０３            溝の弧状頂部
１０４            溝の弧状傾斜面
１１              フィン
１１ａ、１１ｂ    巻回単位
１１１            扁平な面
１１２            空隙部
１１３            接触部
１１４            金属線材の巻回単位の弧状頂部
１１５            金属線材の巻回単位の弧状傾斜面
１１６            金属線材の巻回単位の弧状頂部
１１７            金属線材の巻回単位の弧状傾斜面
１１８、１１８’  ハンダ
１１９、１１９’  ハンダ
１２、１３        金属線材
１２１、１２２、１２３    基板と金属線材の接触部
１５              ハンダシート
１６              溶融後のハンダ
１７              熱伝導性樹脂
１８              金属箔
【図１】
2008098591.tif 000004
【図２】
2008098591.tif 000005
【図３】
2008098591.tif 000006
【図４】
2008098591.tif 000007
【図５】
2008098591.tif 000008
【図６】
2008098591.tif 000009
【図７】
2008098591.tif 000010
【図８】
2008098591.tif 000011