(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数が少なく、簡易な構成で安価に製造することができる放熱器を提供する。【解決手段】放熱器１Ａは、支持基板１０Ａと支持基板１０Ａに立設される放熱フィン２０と、を主に有して構成されている。放熱フィン２０の板厚Ｗ１は、０．１ｍｍないし０．８ｍｍであり、支持基板１０Ａの板厚Ｗ２は、０．１ｍｍないし１．０ｍｍである。また、支持基板１０Ａの当接部には、熱伝導性部材が固着されていることが望ましい。また、支持基板１０Ａには、支持基板１０Ａの両端部を当接部１０ｂ側へ折り曲げた挟持部１１、１１が形成されていることが望ましい。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板で形成した複数の放熱フィンを一面側に設け、他面側に半導体素子を当接するための当接部を設けた金属薄板の支持基板を含んでなる半導体素子の放熱器であって、
前記放熱フィンを形成する前記金属薄板の板厚を、０．１ｍｍないし０．８ｍｍとし、かつ、前記支持基板を形成する前記金属薄板の板厚を、０．１ｍｍないし１．０ｍｍとしたことを特徴とする半導体素子の放熱器。
【請求項２】
前記当接部に、熱伝導性部材を固着したことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の放熱器。 
【請求項３】
前記支持基板の両端部を前記当接部側に向けて折り曲げて形成した前記半導体素子を挟持するための挟持部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の放熱器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、例えば、トランジスタやＬＳＩ、マイクロプロセッサ等の、使用により発熱する半導体素子の冷却に用いる放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を冷却する放熱器には種々の形態があるが、従来、半導体素子を取付ける基板の裏面に放熱フィンを立設し、放熱フィンによって放熱面積を拡大して放熱効果を高めた放熱器が知られている。放熱器の分野では、主に、製造のしやすさや固定強度、熱伝導性及び放熱効果の向上等に重点がおかれている。
【０００３】
この点、特許文献１には、発熱体搭載面とは反対側の基板面に立設された複数の放熱フィンを備え、各放熱フィンは垂直辺にスペーサ突起を形成した薄板材からなり、下部で基板に接合され、スペーサ突起が隣り合う放熱フィンの垂直辺又は該垂直辺から突出するスペーサ突起に接合されることにより各放熱フィンの隣接間距離が一定に維持されていることを特徴とする放熱器が記載されている。
【０００４】
また、放熱器を半導体素子に固定するには、両面粘着性の熱伝導性シートや熱伝導性接着剤により、支持基板を半導体素子に固着する方法が簡便である。しかし、放熱器の重量が重い場合、熱伝導性シート等のみでは衝撃などにより放熱器が半導体素子から外れてしまうおそれがあり、固定強度の信頼性に不安が残っていた。このため、熱伝導性シート等に加えて、固定部材を用いてのスプリング止め等を併用する場合が多かった。
【０００５】
例えば、特許文献２には、集積回路から発せられる熱を放熱する放熱器と、放熱器の前後縁部に設けられかつ集積回路が取り付けられたソケットの上に放熱器を固定する前後各留め具とよりなり、放熱器は、ソケットの前後側面に形成された突起に対応する位置に両端が開口した内部拡大溝を上面に有する基板と、基板の上面における内部拡大溝を除く部分に設けられた放熱フィンとを備えており、前後各留め具は、一部が外方に張り出すように内部拡大溝の前後開口部のそれぞれに嵌め込まれて固定されている固定部材と、固定部材の張り出し部に前後方向に揺動自在に枢着されているレバーと、レバーに前後方向に揺動自在に枢着されている係止部材とを備えていて、レバーが固定部材側揺動端に来た際に係止部材が突起に引っ掛かってロックされ、レバーが係止部材側揺動端に来た際に係止部材が突起から外れてロック解除されるようになっている、留め具付き放熱器が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−０５０７２３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３０５７５号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記したような放熱器には、さらに改良の余地があった。
すなわち、放熱器の分野では、軽量化という意識が少なく、重量が重くなりがちであり、半導体素子への重量的負担が大きかった。例えば、特許文献１に示す放熱器は、支持基板に厚みがあるため、放熱器全体の重量が重くなり、前記したように、半導体素子への重量的負担が大きくなっていた。また、搬送途中等において、衝撃が加わることにより、放熱器が半導体素子から外れてしまうおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献２に示す放熱器は、放熱器を半導体素子へ固定するために、支持基板に、留め具等の固定部材を別途設けることが必要となるため、部品点数が多くなり、放熱器の構造が複雑となっていた。また、放熱器の基板に、留め具を設けるための複雑な加工が必要となるため、放熱器の製造工程数が多くなっていた。このため、放熱器の製造費用が高額となっていた。また、支持基板が留め具等の固定部材を有することで放熱器の重量が重くなるため、半導体素子への重量的負担が大きくなり、半導体素子の故障等を招くおそれがある。
【０００８】
そこで、本考案は、放熱器の軽量化を実現し、部品点数が少なく、簡易な構成で安価に製造することができ、半導体素子への固定が容易であり、半導体素子への重量的負担を軽減することができる放熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決した本考案の放熱器は、金属薄板で形成した複数の放熱フィンを一面側に設け、他面側に半導体素子を当接するための当接部を設けた金属薄板の支持基板を含んでなる半導体素子の放熱器であって、前記放熱フィンを形成する前記金属薄板の板厚を、０．１ｍｍないし０．８ｍｍとし、かつ、前記支持基板を形成する前記金属薄板の板厚を、０．１ｍｍないし１．０ｍｍとした構成とした。
【００１０】
このように、放熱器の放熱フィン及び支持基板を金属薄板で形成することで、放熱器全体を軽量化することができ、放熱器による半導体素子への重量的負担を軽減することができる。
【００１１】
また、本考案の放熱器は、前記当接部に、熱伝導性部材を固着してもよい。
これによれば、熱伝導性を高めることができ、半導体素子の放熱効果をより高めることができる。
【００１２】
また、本考案の放熱器は、前記支持基板の両端部を前記当接部側に向けて折り曲げて形成した前記半導体素子を挟持するための挟持部を有していてもよい。
【００１３】
これによれば、支持基板の当接部に半導体素子の表面が当接した状態で、半導体素子の挟持部によって、半導体素子を側面から挟持することにより、放熱器を半導体素子に固定することができる。このため、別途、固定部材を使用したり、支持基板を加工したりすることなく、放熱器を半導体素子に固定することができる。さらに、支持基板は金属薄板で形成されているので、挟持部に弾性を持たせることができ、放熱器を半導体素子に強固に固定することができる。
【考案の効果】
【００１４】
本考案によれば、放熱器全体を軽量化することができ、半導体素子への重量的負担が軽微となるため、過負荷により半導体素子が故障することを防止することができる。また、別途、固定部材を使用したり、支持基板に複雑な加工を施したりすることなく、放熱器を半導体素子に取付けることができる。このため、構成が簡単となり、部品点数の削減、製造工程数の削減及び放熱器の製造費用の削減を図ることができる。また、支持基板を半導体素子に容易に固定することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照して、本考案の第１実施形態に係る半導体素子の放熱器１Ａ（以下、単に「放熱器１Ａ」という。）について説明する。参照する図面において、図１は、本考案の第１実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。なお、以下の説明において、支持基板１０Ａまたは支持基板１０Ｂを基準として、放熱フィン２０が配置される側を上側とし、半導体素子４０が配置される側を下側とする。
【００１６】
図１に示すように、放熱器１Ａは、支持基板１０Ａと、放熱フィン２０と、を主に有して構成されている。
【００１７】
支持基板１０Ａは、放熱器１Ａの基台となるものであって、上面側１０ａ（実用新案登録請求の範囲における「一面側」に相当する。）には、放熱フィン２０が複数枚立設される。また、下面側（実用新案登録請求の範囲における「他面側」に相当する。）は、半導体素子４０の表面を当接させるための当接部１０ｂとなる。
この当接部１０ｂと半導体素子４０との間に、熱伝導性シート等の熱伝導性部材３０を介在させてもよい。当接部１０ｂが、熱伝導性部材３０を介して半導体素子４０に固着されることにより、当接部１０ｂと半導体素子４０との密接度を高めることができ、これにより、熱伝導性を高めることができる。
【００１８】
なお、熱伝導性部材３０として、両面粘着性の熱伝導性シートや、熱伝導性接着剤などを用いることにより、当接部１０ｂを半導体素子４０へ固着させることができ、これにより、放熱器１Ａを半導体素子４０へ固定することができる。
【００１９】
このような支持基板１０Ｂは、例えば、薄く圧延されて製造された金属薄板を任意の寸法に切断することにより形成することができる。
【００２０】
放熱フィン２０は、半導体素子４０から発せられる熱を空気中に放出するためのものであって、支持基板１０Ａの上面側１０ａに、支持基板１０Ａに対して垂直方向に複数枚立設されている。放熱フィン２０は、放熱部分を対向させてＵ字状に形成されており、例えば、はんだ付けや接着剤等により、支持基板１０Ａの上面側１０ａに固着される。このように構成された放熱フィン２０は、例えば、プレス加工やロールフォーミング等により製造することができる。
【００２１】
このような支持基板１０Ａは、金属薄板で形成され、その板厚ｗ１は、０．１ｍｍから０．８とする。
板厚ｗ１が０．１ｍｍ以下であると、製造がしづらくなり、また、放熱フィン２０が撓みやすくなってしまうためであり、板厚ｗ１が０．８ｍｍ以上であると、既存のものと同様に、放熱器１Ａの重量が重くなってしまうためである。
【００２２】
また、放熱フィン２０は、金属薄板で形成され、板厚ｗ２は、０．１ｍｍから１．０ｍｍとする。板厚ｗ２が０．１ｍｍ以下であると、支持基板１０Ａの製造がしづらく、また、支持基板１０Ａの強度が不安定となってしまうためであり、板厚ｗ２が１．０ｍｍ以上であると、既存のものと同様に、放熱器１Ａの重量が重くなってしまうためである。
【００２３】
このように、支持基板１０Ａ及び放熱フィン２０を金属薄板で形成することで、放熱器１Ａを軽量化することができる。このため、放熱器１Ａが半導体素子４０に固定されたときに、放熱器１Ａの下方に位置することとなる半導体素子４０への重量的負担を軽減することができる。
【００２４】
また、支持基板１０Ａ及び放熱フィン２０は、アルミニウムや銅、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝導性の高い素材が好適に用いられる。軽量化のためには、アルミニウムやアルミニウム合金を用いて形成することがより望ましい。
また、支持基板１０Ａと放熱フィン２０とは、例えば、はんだ付け、ロウ付け、接着剤接合、リベット接合等のような機械的接合方法により接合することができる。
【００２５】
このように構成された放熱器１Ａを半導体素子４０に固定する方法について説明する。参照する図面において、図２は、本考案の第１実施形態に係る放熱器を半導体素子に固定する様子を説明するための図である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、支持基板１０Ａの当接部１０ｂに予め熱伝導性部材３０を固着しておく。そして、図２（ｂ）に示すように、熱伝導性部材３０が固着された当接部１０ｂを半導体素子４０の上面側１０ａに当接させて固着することにより、放熱器１Ａを半導体素子４０に固定することができる。
なお、半導体素子への固定のために熱伝導性部材３０を使用する必要はなく、一般的な固定手段、例えば、ねじ止めなどにより半導体素子へ固定することができることはもちろんである。
【００２７】
このような放熱器１Ａによれば、支持基板１０Ａと放熱フィン２０とを金属薄板で形成したため、放熱器１Ａ全体を軽量化することができる。このため、半導体素子４０への重量的負担を軽減することができ、過負担による半導体素子４０の故障を防止することができ、半導体素子４０の耐用年数を長くすることができる。
【００２８】
また、支持基板１０Ａの当接部１０ｂに熱伝導性部材３０を介在させた場合には、当接部１０ｂと半導体素子４０との密接度を高めることができ、これにより、熱伝導性を高めることができる。また、熱伝導性部材３０として両面粘着性の熱伝導性シート等を用いると、熱伝導性部材３０により、放熱器１Ａを半導体素子４０へ固定することができる。このため、放熱器１Ａの半導体素子４０への固定が簡便となる。
【００２９】
次に、本考案の第２実施形態に係る半導体素子の放熱器１Ｂ（以下、単に「放熱器１Ｂ」という。）について説明する。参照する図面において、図３は、本考案の第２実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。以下の説明において、半導体素子４０の、挟持部１１、１１が当接する側を左右側とし、これに対向する二面を前後側とする。なお、放熱器１Ｂは、放熱器１Ａの支持基板１０Ａを変更したものであるので、放熱器１Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
放熱器１Ｂは、支持基板１０Ｂと放熱フィン２０と、を有して構成され、支持基板１０Ｂには、挟持部１１、１１が設けられている。
挟持部１１、１１は、半導体素子４０を側面から挟持することで、放熱器１Ｂを半導体素子４０に固定するためのものであり、本考案では、その長さＨ１が、半導体素子４０（図２参照）の側面部４０ｂ、４０ｂ（図２参照。一方は図示せず）の高さと略同一となるように形成されている。しかし、長さＨ１は、これに限定されるものではなく、半導体素子４０（図２参照）の側面部４０ｂ、４０ｂ（図２参照。一方は図示せず）の高さよりも短くしてもよく、また、長くしてもよい。
【００３１】
挟持部１１、１１は、支持基板１０Ｂの両端部を当接部１０ｂ側へ折り曲げて形成されている。また、挟持部１１、１１は、支持基板１０Ｂから立ち上がる角度（すなわち、支持基板１０Ｂと挟持部１１、１１とのなす角度）θ１を鋭角としている。
【００３２】
角度θ１を鋭角とすることで、支持基板１０Ｂの当接部１０ｂが半導体素子４０（図２参照）の上面部４０ａ（図２参照）に当接したときに、挟持部１１、１１には、半導体素子４０（図２参照）を挟持する挟持力が働く。この挟持力により、挟持部１１、１１が、半導体素子４０を挟持することができる。
【００３３】
より具体的には、角度θ１を、８０°ないし８９．５°、より望ましくは、８６°ないし８９°とするのがよい。
角度θ１が８０°以下であると、放熱器１Ｂを半導体素子４０に固定しづらくなってしまう。すなわち、挟持部１１、１１の内壁側に半導体素子４０（図３参照）の左右の側面部４０ｂ、４０ｂ（図２参照。一方は図示せず）が位置するように、放熱器１Ａを半導体素子４０に固定しづらくなってしまう。一方、角度θ１が８９．５°以上であると、挟持部１１、１１が半導体素子４０（図３参照）を挟持する力が弱くなってしまうためである。角度θ１が８６°ないし８９°であると、放熱器１Ａを半導体素子４０（図３参照）に固定しやすく、かつ、挟持力も十分となるため、好ましい。
【００３４】
このように構成された支持基板１０Ｂは、例えば、薄く圧延されて製造された金属薄板を任意の寸法に切断し、さらに、プレス加工等して挟持部１１、１１を形成するとともに製造することができる。
【００３５】
また、挟持部１１、１１の板厚ｗ３は、０．１ｍｍないし１．０ｍｍとするのがよい。板厚ｗ３が０．１ｍｍ以上であると、挟持部１１、１１の製造がしづらく、また、挟持部１１、１１の強度が不安定となってしまうためであり、板厚ｗ３が１．０ｍｍ以上であると、既存のものと同様に、放熱器１Ａの重量が重くなってしまうためである。
【００３６】
次に、このように構成された放熱器１Ｂを、半導体素子４０に固定する方法について説明する。参照する図面において、図４は、本考案の第２実施形態に係る放熱器を半導体素子に固定する様子を説明するための図である。なお、図４においては、説明の便宜上、放熱フィン２０を省略している。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、挟持部１１、１１をやや外側方向に開いて放熱器１Ｂを矢印方向に押圧し、半導体素子４０に被せるようにして装着する。このとき、まず、挟持部１１、１１の下端部の内壁が、半導体素子４０の上面部４０ａと左右の側面部４０ｂ、４０ｂ（一方は図示せず）とがなす稜線に当接する。さらに、放熱器１Ｂを矢印方向に押圧すると曲折部１２、１２及び挟持部１１、１１が、半導体素子４０の上端部に摺接して外側方向に押し広げられながら矢印方向に移動していくことで、放熱器１Ｂが半導体素子４０に押し込まれていく。そして、当接部１０ｂが半導体素子４０に当接するまで、放熱器１Ａを矢印方向に押圧する。
【００３８】
そして、図４（ｂ）に示すように、放熱器１Ｂは、熱伝導性部材３０を介して半導体素子４０に固着される。さらに、支持基板１０Ｂと挟持部１１、１１とのなす角度θ１は、鋭角であるため、挟持部１１、１１は、半導体素子４０側に向けた挟持力を備えている。この挟持力を利用して、挟持部１１、１１は、半導体素子４０を左右の側面部４０ｂ、４０ｂ（一方は図示せず）側から挟持する。このようにして、放熱器１Ａを半導体素子４０に固定することができる。
【００３９】
第２実施形態に係る放熱器１Ｂによれば、放熱器１Ａによる効果に加えて、固定部材等を使用することなく、半導体素子４０を支持基板１０Ｂに取付けることができるため、部品点数及び製造工程数が削減され、放熱器１Ａを安価に製造することができる。また、挟持部１１、１１は、支持基板１０Ｂを、例えば、プレス加工するだけで形成することができるため、放熱器１Ｂを半導体素子４０に固定するための構成が簡単となり、容易に製造することができる。
【００４０】
次に、本考案の第３実施形態に係る放熱器１Ｃについて説明する。参照する図面において、図５は、本考案の第３実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。
なお、放熱器１Ｃは、放熱器１Ｂの挟持部１１、１１を変更したものであるので、放熱器１Ａ及び放熱器１Ｂと同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４１】
図５に示すように、放熱器１Ｃは、支持基板１０Ｃと、放熱フィン２０と、を有して構成される。支持基板１０Ｃの挟持部１１、１１は、曲折部１２、１２を有している。
【００４２】
曲折部１２、１２は、支持基板１０Ｃを半導体素子４０に固定したときに、支持基板１０Ｃの上下方向の動きを抑制するためのものである。ここで、曲折部１２、１２は、挟持部１１、１１の先端部を当接部１０ｂ側へ折り曲げて形成されている。また、曲折部１２、１２は、当接部１０ｂから立ち上がる角度（すなわち、挟持部１１、１１と曲折部１３、１３とのなす角度）θ２を鈍角としている。
【００４３】
角度θ２を鈍角とすることで、放熱器１Ｃを半導体素子４０に固定したときに、曲折部１２、１２の基端部が半導体素子４０の側面部４０ｂと下面部１０ｃとがなす稜線に当接することにより、放熱器１Ｂが半導体素子４０を抱え込むこととなる。これにより、放熱器１Ｃの上下方向の動きが抑制されて、放熱器１Ｂが半導体素子４０から外れることを防止することができる。このようにして、放熱器１Ｃを半導体素子４０に、より強固に固定することができる。
【００４４】
より具体的には、角度θ２を、１２０°ないし１７０°、より望ましくは、１３０°ないし１５０°とするのがよい。
角度θ２が１２０°以下であると、放熱器１Ｃを半導体素子４０に固定しづらくなるためである。一方、角度θ２が１７０°以上であると、放熱器１Ｃの半導体素子４０への固定強度が低くなってしまうためである。
角度θ２が１３０°ないし１５０°であると、曲折部１２、１２の先端部が半導体素子４０に引っ掛かることなく、放熱器１Ｃを半導体素子４０にスムーズに固定することができ、かつ、放熱器１Ｃを半導体素子４０に、より強固に固定することができるため、好ましい。
【００４５】
このような曲折部１２、１２は、第１実施形態の支持基板１０Ｂを製造するときと同様に、プレス加工等により、挟持部１１、１１とともに形成することができる。
【００４６】
このように構成された放熱器１Ｃを半導体素子４０に固定する方法について説明する。参照する図面において、図６は、放熱器１Ｂを半導体素子４０に固定する様子を説明するための図である。なお、図６においては、説明の便宜上、放熱フィン２０を省略している。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、挟持部１１、１１をやや外側方向に開いて放熱器１Ｃを矢印方向に押圧し、半導体素子４０に被せるようにして装着する。このとき、まず、曲折部１２、１２の先端部の内壁が、半導体素子４０の上面部４０ａと左右の側面部４０ｂ、４０ｂ（一方は図示せず）とがなす稜線に当接する。さらに、放熱器１Ｃを矢印方向に押圧すると、曲折部１２、１２及び挟持部１１、１１が、半導体素子４０の上端部に摺接して外側方向に押し広げられながら矢印方向に移動していくことで、放熱器１Ｃが半導体素子４０に押し込まれていく。そして、当接部１１ｂが半導体素子４０に当接するまで、放熱器１Ｃを矢印方向に押圧する。
【００４８】
そして、図６（ｂ）に示すように、放熱器１Ｃは、熱伝導性部材３０を介して、半導体素子４０に固着される。さらに、前記したように、挟持部１１、１１の挟持力を利用して、挟持部１１、１１が、半導体素子４０を挟持する。さらに、曲折部１２、１２の基端部が、半導体素子４０の下端部の角部に当接することで、放熱器１Ｃが半導体素子４０を抱え込み、支持基板１０Ｃの上下方向の動きを抑制する。このようにして、放熱器１Ｂを半導体素子４０に固定することができる。
【００４９】
以上、本考案は、前記した各実施形態に限られるものではない。
例えば、第１実施形態では、支持基板１０Ｂの挟持部１１、１１の先端部を直線状に形成したが、これに限られず、挟持部１１、１１の先端部を切削等することにより、挟持部１１、１１の先端部に向かうにつれて拡径するテーパ面を有するように形成してもよい。
【００５０】
これによれば、放熱器１Ｂを半導体素子４０側へ押圧すると、挟持部１１、１１のテーパ面は、半導体素子４０の上面部４０ａと左右の側面部４０ｂ、４０ｂ（一方は図示せず）とがなす稜線に当接し、この稜線に沿って滑らかに押圧方向へ移動することができる。このため、放熱器１Ｂを半導体素子４０により容易に固定することができる。
なお、支持基板１０Ｃにおいても、曲折部１２、１２の内壁側の先端部に前記したのと同様なテーパ面を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、例えば、放熱フィン２０は、Ｕ字状に形成したが、これに限られず、一枚板としてもよいし、コルゲートフィンとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本考案の第１実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。
【図２】本考案の第１実施形態に係る放熱器を半導体素子に固定する様子を説明するための図である。
【図３】本考案の第２実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。
【図４】本考案の第２実施形態に係る放熱器を半導体素子に固定する様子を説明するための図である。
【図５】本考案の第３実施形態に係る放熱器の全体を示す分解斜視図である。
【図６】本考案の第３実施形態に係る放熱器を半導体素子に固定する様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ      放熱器
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ      支持基板
１０ａ    上面側（一面側）
１０ｂ    当接部（他面側）
１１      挟持部
１２      曲折部
２０      放熱フィン
３０      熱伝導性部材
４０      半導体素子
【図１】
0003130026.tif 000003
【図２】
0003130026.tif 000004
【図３】
0003130026.tif 000005
【図４】
0003130026.tif 000006
【図５】
0003130026.tif 000007
【図６】
0003130026.tif 000008