(57)【要約】      （修正有）【課題】小型軽量化を図りながら、熱の放射性能の高いヒートシンク及びヒートシンクの製造方法を提供する。【解決手段】電子部品に接触する平面部を含み、電子部品から発生した熱を平面部以外の部分から放熱し、電子部品を冷却するため、ヒートシンク１は、熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材（酸化アルミニウム）から構成され、平面部２以外の少なくとも一部が帯状に延びて帯状部４を形成し、帯状部４がつづら折状に成形される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に接触する平面部を含み、該電子部品から発生した熱を前記平面部以外の部分から放熱して該電子部品を冷却するヒートシンクであって、
熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材からなることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記薄板部材は、酸化アルミニウムからなることを特徴とする、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記薄板部材は、前記平面部以外の少なくとも一部が帯状に延びて帯状部を形成し、該帯状部がつづら折状に成形されてなることを特徴とする、請求項１または２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記薄板部材は、前記平面部を挟んで対称に帯状に延びて帯状部を形成し、該帯状部がつづら折状に成形されてなることを特徴とする、請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記薄板部材は、黒色であ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】
電子部品に接触する平面部を含み、該電子部品から発生した熱を前記平面部以外の部分から放熱して該電子部品を冷却するヒートシンクの製造方法であって、
熱伝導性を有する薄板から、前記平面部及び該平面部以外の少なくとも一部が帯状に延びてなる帯状部を含んだ薄板素材を枠材部に複数連結した状態でプレス加工する第１工程と、
前記枠材部に複数連結した状態のまま、前記薄板素材の前記帯状部をつづら折状にプレス加工する第２工程と、
前記枠材部に複数連結した状態のまま、前記薄板素材が所定値以上の熱放射率を有した薄板部材となるよう表面処理を施す第３工程と、
前記枠材部に複数連結した状態の薄板部材を該枠材部から各々切り離す第４工程と、
からなることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項７】
前記熱伝導性を有する薄板はアルミニウム板であり、前記薄板素材はアルミニウム素材であって、
前記第３工程では、前記薄板部材を酸化アルミニウムとすべく前記薄板素材に酸化被膜処理を施すことを特徴とする、請求項６に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
前記第２工程の最後において、併せて前記薄板素材と前記枠材部との連結部にノッチを施すことを特徴とする、請求項６または７に記載のヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に実装された電子部品の放熱を行うヒートシンク及びヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に実装された半導体素子等の電子部品から発生した熱を放熱して電子部品を冷却するため、ヒートシンクが広く用いられている。
ヒートシンクの材料としては、熱伝導性の優れた金属素材、例えばアルミニウム素材が採用されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６８４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に示すようなヒートシンクは、アルミニウム素材を鋳造、鍛造或いは押し出し成形を行うことで放熱用のフィンを形成するように構成されている。これにより、熱伝導性の高いヒートシンクを実現することができ、半導体素子等の電子部品から発生した熱をヒートシンクを介して比較的良好に放熱可能である。
しかしながら、このような鋳造、鍛造或いは押し出し成形によるヒートシンクは、フィンに厚みがあり、装置の小型化に伴い要求される小型軽量化に対し十分に貢献できないという問題がある。
【０００５】
また、出願人の研究によれば、フィンに厚みがあると熱伝導には有利であり、電子部品から発生した熱を良好に吸収できるものの、アルミニウム素材は、熱の放射率が低く、放熱については空気による対流熱伝達に頼らざるを得ないという問題があることが確認された。
熱の放射率が高い部材としては、特にセラミック部材が挙げられ、セラミック部材をヒートシンクに用いれば、対流熱伝達のみに依らずに高い熱の放射性能を確保可能である。
【０００６】
ところが、セラミック部材は加工に手間がかかるとともに脆く壊れ易いという問題があり、ヒートシンクに用いることは現実的ではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小型軽量化を図りながら、熱の放射性能の高いヒートシンク及びヒートシンクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１のヒートシンクは、電子部品に接触する平面部を含み、該電子部品から発生した熱を前記平面部以外の部分から放熱して該電子部品を冷却するヒートシンクであって、熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材からなることを特徴とする。
請求項２のヒートシンクは、請求項１において、前記薄板部材は、酸化アルミニウムからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３のヒートシンクは、請求項１または２において、前記薄板部材は、前記平面部以外の少なくとも一部が帯状に延びて帯状部を形成し、該帯状部がつづら折状に成形されてなることを特徴とする。
請求項４のヒートシンクは、請求項３において、前記薄板部材は、前記平面部を挟んで対称に帯状に延びて帯状部を形成し、該帯状部がつづら折状に成形されてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項５のヒートシンクは、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記薄板部材は、黒色であることを特徴とする。
請求項６のヒートシンクの製造方法は、電子部品に接触する平面部を含み、該電子部品から発生した熱を前記平面部以外の部分から放熱して該電子部品を冷却するヒートシンクの製造方法であって、熱伝導性を有する薄板から、前記平面部及び該平面部以外の少なくとも一部が帯状に延びてなる帯状部を含んだ薄板素材を枠材部に複数連結した状態でプレス加工する第１工程と、前記枠材部に複数連結した状態のまま、前記薄板素材の前記帯状部をつづら折状にプレス加工する第２工程と、前記枠材部に複数連結した状態のまま、前記薄板素材が所定値以上の熱放射率を有した薄板部材となるよう表面処理を施す第３工程と、前記枠材部に複数連結した状態の薄板部材を該枠材部から各々切り離す第４工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項７のヒートシンクの製造方法は、請求項６において、前記熱伝導性を有する薄板はアルミニウム板であり、前記薄板素材はアルミニウム素材であって、前記第３工程では、前記薄板部材を酸化アルミニウムとすべく前記薄板素材に酸化被膜処理を施すことを特徴とする。
請求項８のヒートシンクの製造方法は、請求項６または７において、前記第２工程の最後において、併せて前記薄板素材と前記枠材部との連結部にノッチを施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のヒートシンクによれば、ヒートシンクは、熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材からなるので、薄く軽量の薄板部材でありながら表面積を十分に確保することで、電子部品から発生した熱を対流熱伝達のみならず熱放射によって良好に放熱することができる。
従って、装置の小型化に伴うヒートシンクの小型軽量化に十分に貢献することができる。
請求項２のヒートシンクによれば、薄板部材は酸化アルミニウムであるので、所定値以上の熱放射率を有する薄板部材を容易に入手可能であり、コストの低減を図りながら熱の放射性能の高いヒートシンクを実現可能である。
【００１２】
請求項３のヒートシンクによれば、薄板部材は平面部以外の帯状部がつづら折状に成形されてなるので、簡単な構成にして省スペースでありながら表面積を十分に確保することができる。
請求項４のヒートシンクによれば、薄板部材は平面部を挟んで対称をなす帯状部がつづら折状に成形されてなるので、簡単な構成にして省スペースでありながら表面積を見栄え良く効果的に確保することができる。
【００１３】
請求項５のヒートシンクによれば、薄板部材は黒色であるので、熱の放射性を高めることができ、より一層良好に放熱可能である。
請求項６のヒートシンクの製造方法によれば、第１工程において熱伝導性を有する薄板からプレス加工により枠材部に複数連結した状態の薄板素材を生成し、第２工程において枠材部に複数連結した状態のまま帯状部をつづら折状にプレス加工し、第３工程において枠材部に複数連結した状態のまま薄板素材に表面処理を施して所定値以上の熱放射率を有した薄板部材を生成し、第４工程において薄板部材を枠材部から各々切り離すようにしている。
従って、一連のプレス加工工程及び表面処理工程によって、小型軽量化した熱の放射性能の高いヒートシンクを効率的に量産することができる。
【００１４】
請求項７のヒートシンクの製造方法によれば、薄板素材はアルミニウム素材であって、第３工程において薄板素材に酸化被膜処理を施して酸化アルミニウムからなる薄板部材を生成するので、小型軽量化した熱の放射性能の高いヒートシンクを効率的に量産することができる。
請求項８のヒートシンクの製造方法によれば、薄板素材と枠材部との連結部にノッチを施すようにするので、第４工程において薄板部材をノッチ部分で枠材部から容易にして確実に切り離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るヒートシンクの斜視図である。
【図２】本発明に係るヒートシンクの平面図である。
【図３】本発明に係るヒートシンクを図１の矢視Ａ方向から視た正面図である。
【図４】本発明に係るヒートシンクを図１の矢視Ｂ方向から視た側面図である。
【図５】本発明に係るヒートシンクの電子基板上に配設した電子部品への適用例を示す斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面の拡大図である。
【図７】アルミニウムと酸化アルミニウムの熱放射率を示すグラフである。
【図８】放熱評価試験結果を示す図である。
【図９】ヒートシンクに空冷ファンを取り付けた図である。
【図１０】本発明に係るヒートシンクの製造方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明に係るヒートシンクの斜視図が示され、図２には本発明に係るヒートシンクの平面図が示され、図３には本発明に係るヒートシンクを図１の矢視Ａ方向から視た正面図、図４には本発明に係るヒートシンクを図１の矢視Ｂ方向から視た側面図が示されている。
本発明に係るヒートシンク１は、電子部品から発生した熱を放熱して該電子部品を冷却するためのものであり、大きくは、同図に示すように電子部品に接触して電子部品から熱を吸収する平面部２と、平面部２以外の熱を放熱するための放熱部としての帯状部４とを有して構成されている。詳しくは、帯状部４は平面部２を挟んで対称に延びて形成されている。
【００１７】
ヒートシンク１は、熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材、詳しくは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）からなる薄板部材（例えば、厚さｔ≦１．０mm）で構成されており、曲げ加工が容易である。これより、ヒートシンク１では、帯状部４は複数回つづら折状に曲折されて成形されており、省スペースでありながら表面積を十分に確保するようにしている。
図５を参照すると、本発明に係るヒートシンク１の電子基板１０上に配設した電子部品、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）２０への適用例が断面を含む斜視図で示され、図６を参照すると、図５のＣ−Ｃ線に沿う断面の拡大図が示されており、以下これらの図に基づいて、本発明に係るヒートシンク１の構造のさらに詳細及び作用、効果について説明する。
【００１８】
ヒートシンク１の平面部２は、電子基板１０に載置されたＬＥＤ２０の発光部２２の背面側の放熱面２４と接するように電子基板１０に取り付けられる。実際には、ＬＥＤ２０の放熱面２４とヒートシンク１の平面部２とは熱伝導性粘着シート３０を介して密接されるのが一般的である。
ヒートシンク１の帯状部４の先端部にはそれぞれ孔６が穿設されており、ヒートシンク１は図示しないものの孔６にビスを通すようにして電子基板１０に締結される。詳しくは、ヒートシンク１の帯状部４の先端部と平面部２とは、図３、図４に示すようにＬＥＤ２０の厚さ分だけ段差が設けられており、これによりヒートシンク１を適切に収まりよくＬＥＤ２０の放熱面２４上に取り付けることが可能である。
【００１９】
このようにＬＥＤ２０の放熱面２４上にヒートシンク１が取り付けられると、ヒートシンク１が熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する酸化アルミニウムであることから、ＬＥＤ２０で発生する熱は帯状部４に良好に伝達されるとともに帯状部４から良好に放射される。これにより、ヒートシンク１は薄く軽量の薄板部材でありながら、ＬＥＤ２０で発生する熱を良好に放熱することができる。
図７を参照すると、温度に対する熱放射率をアルミニウムと酸化アルミニウムとで比較調査した結果が対数グラフで示されているが、同図に示すように酸化アルミニウムの熱放射率は同一温度範囲で所定値以上（例えば、放射率ε≧０．７）であって、大きいところではアルミニウムの約２０倍であることが分かる。
【００２０】
従って、例えば小型のＬＥＤ２０を用いるような場合であっても、装置の小型化に伴うヒートシンクの小型軽量化に十分に貢献することができる。
特に、ヒートシンク１は所定値以上の熱放射率を有する酸化アルミニウムからなるので、酸化アルミニウムは後述の製造方法等により容易に入手可能であり、コストの低減を図りながら熱の放射性能の高いヒートシンクを実現可能である。
また、帯状部４をつづら折状に成形しているので、簡単な構成にして省スペースでありながら表面積を見栄え良く効果的に確保しつつ、ＬＥＤ２０で発生する熱を帯状部４から良好に放射し放熱することができる。
【００２１】
なお、黒色の酸化皮膜を施して酸化アルミニウムを生成し、ヒートシンク１を黒色とするのが好ましい。このようにすれば、熱の放射性を高めることができ、より一層良好にヒートシンク１から放熱を行うことが可能である。
図８を参照すると、ＬＥＤ２０にヒートシンクを設けずに無風状態から送風状態とした後、このＬＥＤ２０に上記黒色のヒートシンク１を設けて送風状態から無風状態とした場合の放熱評価試験結果が示されている。同図中、実線がＬＥＤ２０の放熱面２４の中央の温度、破線がＬＥＤ２０の端部の温度、一点鎖線がＬＥＤ２０の配設された装置内雰囲気温度をそれぞれ示す。
【００２２】
同図に示すように、黒色のヒートシンク１を設けると、ヒートシンクを設けない場合に比べ、ＬＥＤ２０の放熱面２４の中央の温度が無風状態でΔＴ（＝約５．５℃）も低くなっていることが分かる。
また、ヒートシンク１の平面部２には一対の孔８、８を穿設するようにしており、例えば図９に示すように、これら孔８、８を利用して空冷ファン４０をビスでヒートシンク１に締結するようにしてもよい。このように空冷ファン４０をヒートシンク１に取り付けて送風を行うことで、対流熱伝達を促進させ、さらに良好にヒートシンク１から放熱を行うことが可能である。
【００２３】
図１０を参照すると、本発明に係るヒートシンクの製造方法の工程図が示されており、以下、上記ヒートシンク１の製造方法について説明する。
第１工程は、平面部２及び帯状部４を含んだ薄板素材であるアルミニウム素材１１を熱伝導性を有する薄板状のアルミニウム板から枠材部１２に複数連結した状態となるようにプレス加工により生成する工程である。
即ち、第１工程では、アルミニウム板から枠材部１２とアルミニウム素材１１とを一体に打抜加工する。
【００２４】
第２工程は、枠材部１２に複数連結した状態のまま、アルミニウム素材１１の帯状部４をつづら折状にプレス加工する工程である。
即ち、第２工程では、帯状部４をつづら折状にプレス加工可能なプレス型を用意し、このプレス型によってアルミニウム素材１１の帯状部４をつづら折状にプレス加工する。
第３工程は、やはり枠材部１２に複数連結した状態のまま、アルミニウム素材１１が所定値以上の熱放射率を有したアルミニウム部材１１’となるようアルミニウム素材１１に表面処理、詳しくは酸化被膜処理を施す工程である。
【００２５】
具体的には、第３工程では、希硫酸や蓚酸等を処理浴に用い、浴槽に陰極を枠材部１２に陽極を接続し、枠材部１２に複数連結した状態のアルミニウム素材１１を陽極として電気分解することで、アルミニウム素材１１の表面を電気化学的に酸化させて酸化皮膜を形成させ、酸化アルミニウムからなるアルミニウム部材１１’を生成する。
なお、この際、上記の如く熱の放射性を高めるべく黒色の封孔処理を施すのがよい。
第４工程は、複数連結した状態で酸化被膜処理されたアルミニウム部材１１’を枠材部１２から各々切り離す工程である。
即ち、第４工程では、枠材部１２に複数連結した状態のアルミニウム部材１１’を自動または手動により枠材部１２から各々切り離すようにする。これにより、本発明に係るヒートシンク１を得る。
【００２６】
このように、本発明に係るヒートシンクの製造方法によれば、第１工程ではアルミニウム板から枠材部１２とアルミニウム素材１１とを一体に打抜加工し、第２工程では枠材部１２に複数連結した状態のままアルミニウム素材１１の帯状部４をつづら折状にプレス加工し、第３工程では枠材部１２に複数連結した状態のままアルミニウム素材１１に酸化被膜処理を施すようにしているので、一連のプレス加工工程及び表面処理工程によって、小型軽量化した熱の放射性能の高いヒートシンクを効率的に量産することができる。
なお、第２工程の最後において、アルミニウム素材１１と枠材部１２との連結部にノッチを施すようにしておくのがよく、このようにすれば、第４工程においてアルミニウム部材１１’を枠材部１２から各々切り離すようにする際、ノッチ部分で容易にして確実に切り離すことが可能である。
【００２７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記実施形態では、ヒートシンク１の帯状部４を平面部２を挟んで対称に形成しているが、帯状部４は単数であって一方向にのみ延びるようなものであってもよく、また平面部２を挟んで十字状に延びるように形成してもよい。
また、ヒートシンク１のつづら折状の帯状部４のつづら折の折回数は上記実施形態に限られるものではなく、要求される表面積に応じて適宜設定すればよく、表面積が十分であれば帯状部４を平らなままとし、つづら折を設けなくてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、電子部品が例えばＬＥＤ２０である場合について説明したが、電子部品はＬＥＤに限られるものではなく、ヒートシンク１はＣＰＵ等の種々の半導体素子に対しても採用可能である。
そして、上記実施形態では、ヒートシンク１を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）で構成したが、熱伝導性を有するとともに所定値以上の熱放射率を有する薄板部材であれば、ヒートシンク１を構成する薄板部材は酸化アルミニウムに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
１  ヒートシンク
２  平面部
４  帯状部
１１  アルミニウム素材
１１’  アルミニウム部材
１２  枠材部
２０  発光ダイオード（ＬＥＤ）
【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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