(57)【要約】【課題】電気部品からの熱を効率よく放熱させる電気部材を提供する。【解決手段】ＩＣチップ２０から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材１０において、ＩＣチップ２０に接触される接触部と、接触部１１を介してＩＣチップ２０から伝達された熱を放熱する放熱部１２とを有し、接触部１１は、放熱部１２から突出して形成され、接触部１１の熱伝導率は放熱部１２の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、
前記電気部品に接触される接触部と、
該接触部を介して前記電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、
前記接触部は、前記放熱部から突出して形成され、
前記接触部の熱伝導率は前記放熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする電気部品用放熱部材。
【請求項２】
電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、
前記電気部品に接触される接触部と、
該接触部を介して前記電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、
前記放熱部には凹部が形成されると共に、
前記接触部には前記凹部に嵌合される凸部が形成され、
前記接触部の熱伝導率は前記放熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする電気部品用放熱部材。
【請求項３】
前記接触部は、異方性熱伝導率を有した部材で構成され、
前記電気部品との接触面の垂直方向に高い熱伝導率を示すように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気部品用放熱部材。
【請求項４】
前記接触部がパイログラファイトで構成され、前記放熱部がアルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電気部品用放熱部材。
【請求項５】
前記接触部と前記放熱部とが接着剤を介して接着され、前記接触部又は前記放熱部の少なくとも一方の接着面には、接着剤が入り込むための複数の凹みが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電気部品用放熱部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体部品等の電気部品の放熱を行う放熱部材、特に、放熱性を向上させた放熱部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からこの種の放熱部材としては、例えば図１０に示すようなものがある。この放熱部材１はアルミ製で、ＩＣパッケージ３０に備えられたＩＣチップ２０の表面に接触してそのＩＣチップ２０の放熱を行うように構成されている。
【０００３】
そのＩＣパッケージ３０には、凹部３０ａが形成され、この凹部３０ａにＩＣチップ２０が配設されている。そして、放熱部材１には、そのＩＣチップ２０に接触させるために凸部１ａが形成され、この凸部１ａの接触面がＩＣチップ２０に面接触するようになっている。この面接触した状態で、ＩＣチップ２０からの熱が凸部１ａ等を介してフィン部１ｂに伝達されることにより放熱されることとなる。
【０００４】
詳しくは図１１に示すように、ＩＣチップ２０からの熱は図中破線で示すように伝搬していき、主に各フィン部１ｂで放熱されることになる。従って、ＩＣチップ２０から各フィン部１ｂへの熱の伝達が速い方が放熱性が良好となる。
【０００５】
そこで、放熱性、換言すれば冷却効率を高めるべく特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００６】
すなわち、この特許文献１の図１に示すように、半導体チップとヒートシンクとの間に、熱伝導材が設けられ、半導体チップからの熱を効率よくヒートシンクに伝えることができるようにしている。このようにすれば、図１１に示す放熱部材１のように全体が同一材料のものより、熱伝導率の高い熱伝導材を用いることにより冷却効率を高めることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３０７０４２号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放熱を行うのは主として複数のフィン部であるが、特許文献１に記載されたように、熱伝導材を用いたものでも複数のフィン部への熱の伝達はいまひとつ良好といえるものではなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、電気部品から放熱部への熱の伝達効率をより向上させて放熱性を向上させることができる電気部品用放熱部材を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、前記電気部品に接触される接触部と、該接触部を介して前記電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、前記接触部は、前記放熱部から突出して形成され、前記接触部の熱伝導率は前記放熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、前記電気部品に接触される接触部と、該接触部を介して前記電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、前記放熱部には凹部が形成されると共に、前記接触部には前記凹部に嵌合される凸部が形成され、前記接触部の熱伝導率は前記放熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記接触部は、異方性熱伝導率を有した部材で構成され、前記電気部品との接触面の垂直方向に高い熱伝導率を示すように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の構成に加え、前記接触部がパイログラファイトで構成され、前記放熱部がアルミニウムで構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の構成に加え、前記接触部と前記放熱部とが接着剤を介して接着され、前記接触部又は前記放熱部の少なくとも一方の接着面には、接着剤が入り込むための複数の凹みが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図６には、この発明の実施の形態１を示す。
【００１７】
まず構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係わる電気部品用放熱部材の断面図である。
【００１８】
図１に示すように放熱部材１０は、ＩＣパッケージ３０に固定された電気部品であるＩＣチップ２０に接触する接触部１１と、接触部１１を介してＩＣチップ２０から伝達された熱を放熱する放熱部１２から構成されている。
【００１９】
また、放熱部１２は、板状のベース部１２ａとこのベース部１２ａから複数片突設されたフィン１２ｂが一体成形され、このフィン１２ｂによりＩＣチップ２０から伝搬された熱を効率よく放熱するように構成されている。そして、そのベース部１２ａの底面部の中央部分には四角錐形状の凹部１２ｃが形成されている。
さらに、図１に示すように、接触部１１は、異方性熱伝導率を有した部材であるパイログラファイト製で、四角柱形状を呈する接触部本体１１ａとこの接触部１１ａの上部に形成された四角錐形状の凸部１１ｂとが一体成形されている。この凸部１１ｂがベース部１２ａの凹部１２ｃに嵌合されて接着されるようになっている。この嵌合状態で接触部本体１１ａが放熱部１２から下方に突出して形成されている。図３に、接触部１１の斜視図を示している。
【００２０】
この放熱部１２と接触部１１とは図４に示すように接着されている。接触部１１の凸部１１ｂの接着面１３には、複数の凹み１３ａが形成され、これら凹み１３ａに接着剤１４が入り込むようになっている。
次に、接触部１１の材質として用いるパイログラファイトに関して説明する。
【００２１】
ロケット及び宇宙システム用カーボンコンポジットの高熱ユニット材料として、パイログラファイトが活用されている。この材料は、非酸化雰囲気で２７００℃までその強度を保持できる。別の特徴としては、結晶化されたグラファイトの面が平行に複数連なった層構造から成り、熱伝導率に異方性を持つ。表１にパイログラファイトとアルミニウムの熱伝導率（単位：２０℃  ｗ・ｍ−１・ｋ−１）を示す。パイログラファイトは、表１に示すように、層水平方向では従来の放熱部材の材料であるアルミニウムに比べても高い熱伝導率を、結晶化表面と垂直方向の層垂直方向では低い熱伝導率を示す。これに対してアルミニウムは、層水平・垂直依存せず一定の値を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
パイログラファイトは、温度２１００度乃至２２００度でメタンからのカーボン析出により生成される。図２は、パイログラファイトの取り付け方向を示す図で、パイログラファイトは、ＩＣチップ２０との接触面の垂直方向に高い熱伝導率を示すように配置する。
【００２４】
また、図４に示すように接着部分には、シリコン系接着剤１４を放熱部１２の凹型部分に塗布し、高温、高圧にて接触部１１との凸型形状の部分と接着を行うことによって形成する。
【００２５】
図５は、等温度曲線を示す図である。図中、破線は、温度が等しい位置を示している。熱を発生するＩＣチップ２０から遠くなる方向に温度が低くなる。比較のために、図１１に従来例２の構造に係わる等温度曲線を示した。また、図５、図１１共に、矢印は熱が拡散する方向を示している。
【００２６】
図６は、熱伝導特性を示している。図６（ａ）は、本発明の構造（図１）に、図６（ｂ）は従来例の構造（図１１）に対応する。図６（ａ）の熱伝導特性は、熱源距離遠、中、近に拘わらず、同図（ｂ）に比較して高い熱伝導特性を示していることがわかる。
【００２７】
かかる図から明らかなように、本発明では、放熱部から突出する接触部の熱伝導率を放熱部の熱伝導率より高くすることにより、放熱部材１０の冷却効果が高まる。また、接触部１１に凸部１１ａを形成し、放熱部１２に凹部１２ｃを形成して嵌合させるようにしているため、接触部１１から放熱部１２へ熱を伝搬するための実効面積を広くすることができる。その結果、放熱部材１０の冷却効果を高めることができる。また、パイログラファイトの熱伝導率の異方性を利用することによって、熱接触部１１の熱伝搬速度は速くなり、放熱部材１０の冷却効果が高まる。さらに、接触部１１の接着面１３には複数の凹み１３ａがあるため、アンカー効果で接着力を増加させる効果がある。
【００２８】
［発明の実施の形態２］
図７には、本発明の実施の形態２を示す。
【００２９】
この実施の形態２は、実施の形態１と比較すると、放熱部１２の凹部１２ｃと接触部１１の凸部１１ｂとの形状が異なっている。すなわち、放熱部１２の凹部１２ｃは、半球形状の凹型を呈し、接触部１１の凸部１１ｂは、その凹部１２ｃに嵌合される半球形状の凸型を呈している。
【００３０】
他の構成及び作用は、本発明の実施の形態１で述べたものと同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３１】
［発明の実施の形態３］
図８には、本発明の実施の形態３を示す。
【００３２】
この実施の形態３は、実施の形態１と比較すると、放熱部１２の凹部１２ｃと接触部１１の凸部１１ｂとの形状が異なっている。すなわち、放熱部１２の凹部１２ｃは、円錐形状の凹型を呈し、接触部１１の凸部１１ｂは、その凹部１２ｃに嵌合される円錐形状の凸型を呈している。
【００３３】
他の構成及び作用は、本発明の実施の形態１で述べたものと同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３４】
［発明の実施の形態４］
図９には、本発明の実施の形態４を示す。
【００３５】
この実施の形態４の接触部１１は、四角錐形状の凸部のみから形成され、実施の形態１と異なり、放熱部１２の凹部１２ｃに嵌合された状態では、この接触部１１は、放熱部１２から下方に突出しておらず、接触部１１の接触面は放熱部１２のベース部１２ａの面と同一平面となっている。
【００３６】
他の構成及び作用は、本発明の実施の形態１で述べたものと同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、電気部品に接触される接触部と、接触部を介して電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、接触部は、放熱部から突出して形成され、この突出した接触部の全体の熱伝導率が放熱部の熱伝導率よりも高いため、放熱部から突出する接触部の熱伝導率を放熱部の熱伝導率より高くすることにより、放熱部材の冷却効果が高まる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、電気部品から発生した熱を放熱させるための電気部品用放熱部材において、電気部品に接触される接触部と、接触部を介して電気部品から伝達された熱を放熱する放熱部とを有し、放熱部には凹部が形成されると共に、接触部には凹部に嵌合される凸部が形成され、接触部の熱伝導率は放熱部の熱伝導率よりも高いため、接触部から放熱部へ熱を伝搬するための実効面積を広くすることができる。その結果、放熱部材１０の冷却効果を高めることができる。
【００３９】
請求項３又は４に記載の発明によれば、異方性熱伝導率を有した部材で構成され、電気部品との接触面の垂直方向に高い熱伝導率を示すように配置されているので、接触部の熱伝搬速度は速くなり、放熱部材１０の冷却効果を高めることができる。
【００４０】
請求項５に記載の発明によれば、接触部と放熱部とが接着剤を介して接着され、接触部又は放熱部の少なくとも一方の接着面には、接着剤が入り込むための複数の凹みが形成されているので、アンカー効果で接着力を増加させる効果がある。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電気部品用放熱部材の断面図である。
【図２】同実施の形態１に係わる放熱部と接触部との取付部分等を示す拡大断面図である。
【図３】同実施の形態１に係わる接触部１１の斜視図である。
【図４】同実施の形態１に係わる放熱部と接触部との接着部位を示す拡大断面図である。
【図５】同実施の形態１に係わる構造の等温度曲線を示す図である。
【図６】同実施の形態１に係わる熱伝搬特性を示す図であり、（ａ）は本発明の構造の場合に、図６（ｂ）は従来構造の場合に対応する。
【図７】本発明の実施の形態２に係わる図２に相当する拡大断図面である。
【図８】本発明の実施の形態３に係わる接触部１１の斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係わる図１に相当する断面図である
【図１０】従来例に係わる電気部品用放熱部材の断面図である。
【図１１】従来構造に係わる等温度曲線を示す図である。
【符号の説明】
１０、８、７    放熱部材
１１    接触部
１１ａ  接触部本体
１１ｂ  凸部
１２    放熱部
１２ａ  ベース部
１２ｂ  フィン部
１２ｃ  凹部
１３    接着面
１３ａ  凹み
１４    接着剤
２０    ＩＣチップ
３０    ＩＣパッケージ
３０ａ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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