JP2003078267A - Heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に用い
る放熱体に好適な放熱体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat radiator suitable for a heat radiator used in a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えば半導体装置用の放熱体（ヒ
ートスプレッダー）として、特開２０００−７７５８２
号公報に開示された放熱材が提案されている。図８に示
すように、この放熱材５０は、熱伝導率が高い銅からな
る芯材５１が、熱膨張率が小さいインバーからなる枠材
５２で取り囲まれた構造を備えている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat radiator (heat spreader) for a semiconductor device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-77582.
The heat dissipating material disclosed in the publication is proposed. As shown in FIG. 8, the heat dissipation material 50 has a structure in which a core material 51 made of copper having a high thermal conductivity is surrounded by a frame material 52 made of Invar having a small thermal expansion coefficient.
【０００３】この放熱材５０は、図９に示すように、芯
材５１に設けられた取付面５１ａに半導体チップＴが取
り付けられ、この取付面５１ａと反対側に設けられた放
熱面５１ｂが基板Ｂ上に当接する状態で基板Ｂに固定さ
れる。そして、半導体チップＴが発生する熱は、取付面
５１ａから芯材５１に伝達され、放熱面５１ｂから基板
Ｂに放熱される。その結果、半導体チップＴの温度上昇
が抑制される。As shown in FIG. 9, in this heat dissipation member 50, a semiconductor chip T is attached to an attachment surface 51a provided on a core member 51, and a heat dissipation surface 51b provided on the opposite side of the attachment surface 51a is a substrate. It is fixed to the substrate B while being in contact with B. Then, the heat generated by the semiconductor chip T is transferred from the mounting surface 51a to the core member 51 and is radiated to the substrate B from the heat radiation surface 51b. As a result, the temperature rise of the semiconductor chip T is suppressed.
【０００４】このとき、温度上昇に伴う芯材５１の取付
面５１ａに沿う方向での熱膨張が、枠材５２によって制
限される。このため、半導体チップＴと芯材５１との実
質的な熱膨張量の差が小さくなり、半導体チップＴと取
付面５１ａとの半田付け部に発生する取付面５１ａに沿
う方向の熱応力が抑制される。At this time, the frame member 52 limits the thermal expansion in the direction along the mounting surface 51a of the core member 51 due to the temperature rise. For this reason, the difference in the substantial amount of thermal expansion between the semiconductor chip T and the core material 51 becomes small, and the thermal stress in the direction along the mounting surface 51a generated at the soldering portion between the semiconductor chip T and the mounting surface 51a is suppressed. To be done.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の放熱
材５０では、基板Ｂに接触する放熱面５１ｂの面積が、
放熱材５０の設置面積よりも枠材５２の分だけ小さくな
っている。このため、芯材５１から基板Ｂへの放熱量が
十分でなく、設置面積当たりの放熱性能が良くなかっ
た。However, in the above-mentioned heat dissipation material 50, the area of the heat dissipation surface 51b in contact with the substrate B is
It is smaller than the installation area of the heat dissipation member 50 by the amount of the frame member 52. Therefore, the amount of heat released from the core material 51 to the substrate B was not sufficient, and the heat dissipation performance per installation area was not good.
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、熱伝導性が高い金属か
らなる放熱部を熱膨張材が小さい材料からなる枠部で取
り囲んだ構成の放熱体において、その設置面積当たりの
放熱性能をより高くすることにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to surround a heat radiation portion made of a metal having a high thermal conductivity with a frame portion made of a material having a small thermal expansion material. In the heat radiating body, the heat radiating performance per installation area is to be further improved.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、熱伝導率が１００Ｗ／
（ｍ・Ｋ）以上の金属からなる放熱部と、この放熱部を
形成する金属よりも熱膨張率が低い材料からなる環状の
枠部とを備え、前記放熱部には、発熱体が取り付けられ
る取付面と、この取付面と反対側に位置する放熱面とが
設けられ、前記枠部は、前記放熱部の外周面に対し全周
で密接する状態で放熱部に一体化されている放熱体にお
いて、前記放熱部には、前記取付面及び放熱面の少なく
ともいずれか一方の側に、前記枠部が密接する外周面を
形成する部位の最大断面積よりも取付面又は放熱面の面
積を大きくするように外周側に張り出す面拡大部が設け
られている。In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 has a thermal conductivity of 100 W /
A heat dissipation part made of a metal of (m · K) or more and an annular frame part made of a material having a coefficient of thermal expansion lower than that of the metal forming the heat dissipation part are provided, and a heat generating body is attached to the heat dissipation part. A heat dissipating body provided with a mounting surface and a heat dissipating surface located on the opposite side of the mounting surface, and the frame portion being integrated with the heat dissipating portion in close contact with the outer peripheral surface of the heat dissipating portion over the entire circumference. In the heat dissipating portion, the area of the mounting surface or the heat dissipating surface is larger than the maximum cross-sectional area of the portion forming the outer peripheral surface in close contact with the frame portion on at least one side of the mounting surface and the heat dissipating surface. As described above, the enlarged surface portion is provided on the outer peripheral side.
【０００８】請求項１に記載の発明によれば、発熱体で
発生する熱は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の
金属からなる放熱部の取付面からその反対側に位置する
放熱面まで伝達され、放熱面から外部に放熱される。こ
こで、放熱部の温度上昇に伴って取付面及び放熱面に沿
う方向で発生する放熱部の熱膨張が、放熱部の外周面に
全周で密接する状態で放熱部に一体化された枠部によっ
て制限される。その結果、取付面に半田つけ又はろう付
けされる発熱体の半田付け部又はろう付け部や、基板に
固定される取付面の半田付け部やろう付け部に発生する
面に沿う方向での熱応力の発生が抑制される。このと
き、放熱部の取付面又は放熱面の少なくとも一方の側に
設けられた面拡大部によって、枠部が密接する外周面を
形成する部位の最大断面積よりも取付面又は放熱面が拡
大される。このため、放熱体の設置面積に対する放熱面
積が増大する。According to the first aspect of the present invention, the heat generated by the heating element is located on the opposite side of the mounting surface of the heat radiating portion made of metal having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more. It is transmitted to the heat dissipation surface, and is dissipated to the outside from the heat dissipation surface. Here, the thermal expansion of the heat radiating portion, which occurs in the direction along the mounting surface and the heat radiating surface due to the temperature rise of the heat radiating portion, is in close contact with the outer circumferential surface of the heat radiating portion over the entire circumference, and thus is integrated with the heat radiating portion. Limited by department. As a result, heat is generated in the direction along the soldering part or brazing part of the heating element that is soldered or brazed to the mounting surface, or the surface generated in the soldering part or brazing part of the mounting surface fixed to the board. Generation of stress is suppressed. At this time, the mounting surface or the heat radiating surface is expanded more than the maximum cross-sectional area of the portion forming the outer peripheral surface in close contact with the frame portion by the mounting surface of the heat radiating portion or the surface expanding portion provided on at least one side of the heat radiating surface. It For this reason, the heat radiation area with respect to the installation area of the heat radiator increases.
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記面拡大部は、前記放熱面を大きく
するように放熱面側に設けられている。請求項２に記載
の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え
て、放熱部の取付面の側に設けられた拡大部によって、
放熱体の設置面積当たりの放熱面の面積が、枠部が密接
する放熱部の部位の断面積よりも大きくなる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the surface enlarging portion is provided on the heat radiation surface side so as to enlarge the heat radiation surface. According to the invention described in claim 2, in addition to the function of the invention described in claim 1, by the enlarged portion provided on the mounting surface side of the heat dissipation portion,
The area of the heat radiating surface per installation area of the heat radiator is larger than the cross-sectional area of the portion of the heat radiating portion with which the frame portion is in close contact.
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の発明において、前記放熱部及び枠部はそ
れぞれ予め成形され、嵌合によって一体化されている。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２
に記載の発明の作用に加えて、別々に形成した放熱部と
枠部とを嵌合によって一体化するので、枠部を鋳造によ
って成形すると同時に放熱部に一体化する場合と異な
り、鋳造工程がない製造ラインで製造することができ
る。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the heat radiating portion and the frame portion are respectively preformed and integrated by fitting.
According to the invention of claim 3, claim 1 or claim 2
In addition to the effect of the invention described in (1), since the separately formed heat dissipation part and the frame part are integrated by fitting, unlike the case where the frame part is molded by casting and the heat dissipation part is integrated at the same time, the casting process is It can be manufactured on a non-production line.
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３のいずれか一項に記載の発明において、前記放熱部
を形成する金属は銅である。請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明
の作用に加えて、金や銀等と異なり、豊富に得られる金
属中では熱伝導率が最も高い銅を用いれば、原価をそれ
ほど高くすることなく良好な放熱性能を得ることができ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the metal forming the heat dissipation portion is copper. According to the invention as set forth in claim 4, in addition to the effect of the invention as set forth in any one of claims 1 to 3, unlike gold or silver, the thermal conductivity in abundantly obtained metals is high. If the highest copper is used, good heat dissipation performance can be obtained without raising the cost so much.
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求
項４のいずれか一項に記載の発明において、前記枠部を
形成する材料はインバー系合金である。請求項５に記載
の発明によれば、請求項１〜請求項４のいずれか一項に
記載の発明の作用に加えて、モリブデン等と異なり、豊
富に得られる金属中では熱膨張率が最も低いグループの
インバー系合金を用いれば、原価をそれほど高くするこ
となく良好な熱膨張制限効果を得ることができる。The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the material forming the frame portion is an Invar alloy. According to the invention described in claim 5, in addition to the action of the invention described in any one of claims 1 to 4, unlike molybdenum and the like, the coefficient of thermal expansion is the highest among the abundantly obtained metals. If the Invar alloy of the low group is used, a good thermal expansion limiting effect can be obtained without increasing the cost so much.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体装置用のヒ
ートスプレッダーに具体化した一実施形態を図１及び図
２に従って説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which the present invention is embodied in a heat spreader for a semiconductor device will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
【００１４】図１，２に示すように、本実施形態のヒー
トスプレッダー１０は、略板状の放熱部１１と、枠状の
枠部１２とが一体化されたものである。放熱部１１は、
金や銀と異なり豊富に得られる金属の中で熱伝導率が最
も高い銅（Ｃｕ）で一体形成されている。また、放熱部
１１は、銅より熱伝導率が低いアルミニウム（Ａｌ）で
あってもよい。これ以外の金属であってもよいが、その
熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好
ましい。As shown in FIGS. 1 and 2, the heat spreader 10 of the present embodiment has a substantially plate-shaped heat dissipation portion 11 and a frame-shaped frame portion 12 which are integrated. The heat dissipation part 11 is
Unlike gold and silver, it is integrally formed of copper (Cu), which has the highest thermal conductivity among the abundantly available metals. Further, the heat dissipation portion 11 may be aluminum (Al) having a lower thermal conductivity than copper. Other metals may be used, but their thermal conductivity is preferably 100 W / (m · K) or more.
【００１５】枠部１２は、半導体チップのシリコン（Ｓ
ｉ）よりも熱伝導率が小さい材料であって、モリブデン
（Ｍｏ）よりも安価なインバー（Ｆｅ−３６．５ｗｔ％
Ｎｉ）から形成されている。枠部１２は、この他、イン
バー系合金であるスーパーインバー（Ｆｅ−３２Ｎｉ−
５Ｃｏ）、ステンレスインバー（Ｆｅ−５４Ｃｏ−９．
５Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｐｄ合金（Ｆｅ−４６Ｐｄ）等で形成
することができる。これ以外の金属であっても、その熱
膨張率が銅よりも小さい必要があり、１０×１０-6／°
Ｃ以下であることが好ましい。The frame portion 12 is made of silicon (S
Invar (Fe-36.5 wt%), which is a material having a smaller thermal conductivity than i) and is cheaper than molybdenum (Mo).
Ni). In addition to this, the frame portion 12 is made of Super Invar (Fe-32Ni-) which is an Invar alloy.
5Co), stainless steel invar (Fe-54Co-9.
5Cr), Fe-Pd alloy (Fe-46Pd), or the like. Even for metals other than these, the coefficient of thermal expansion must be smaller than that of copper, and 10 × 10 -6 / °
It is preferably C or less.
【００１６】ヒートスプレッダー１０を使用して半導体
装置を実装した場合は、ケースを構成するアルミニウム
ベースの上にＨＩＴＴ（High Insulated Thermal Techn
ology ）基板Ｂが半田により固定されている。ＨＩＴＴ
基板Ｂは、アルミニウム製の本体と、そのアルミニウム
ベースと反対側の面に接着された例えばエポキシ樹脂か
らなる絶縁層と、絶縁層の上に積層された金属（銅）層
とから構成されている。ＨＩＴＴ基板Ｂ上にはヒートス
プレッダー１０が半田で固定され、ヒートスプレッダー
１０の上に半田を介して半導体チップＴが実装されてい
る。When a semiconductor device is mounted using the heat spreader 10, a HITT (High Insulated Thermal Techn) is mounted on the aluminum base forming the case.
ology) Board B is fixed by soldering. HITT
The substrate B is composed of an aluminum main body, an insulating layer made of, for example, an epoxy resin adhered to the surface opposite to the aluminum base, and a metal (copper) layer laminated on the insulating layer. . The heat spreader 10 is fixed on the HITT board B by solder, and the semiconductor chip T is mounted on the heat spreader 10 via the solder.
【００１７】放熱部１１は略平板状に形成され、そのう
ち、半導体チップＴが実装される側の面が取付面１１ａ
とされ、その反対側の面が放熱面１１ｂとされている。
放熱部１１は、四角柱状の基部１３と、この基部１３の
外周面１３ａから外方に突出するように放熱面１１ｂ側
に設けられた放熱面拡大部１４とからなる。そして、基
部１３の上面が取付面１１ａとなり、放熱面拡大部１４
の下面を合わせた基部１３の下面が放熱面１１ｂとなっ
ている。従って、放熱面１１ｂは、放熱面拡大部１４の
分だけ取付面１１ａよりも大きくなっている。The heat radiating portion 11 is formed in a substantially flat plate shape, of which the surface on which the semiconductor chip T is mounted is the mounting surface 11a.
And the surface on the opposite side is the heat dissipation surface 11b.
The heat radiating portion 11 includes a square columnar base portion 13 and a heat radiating surface widening portion 14 provided on the heat radiating surface 11b side so as to project outward from the outer peripheral surface 13a of the base portion 13. Then, the upper surface of the base portion 13 becomes the mounting surface 11a, and the heat dissipation surface expansion portion 14
The bottom surface of the base 13 including the bottom surfaces of the above is the heat dissipation surface 11b. Therefore, the heat dissipation surface 11b is larger than the attachment surface 11a by the heat dissipation surface enlarged portion 14.
【００１８】枠部１２は四角枠状に形成され、その内周
面１２ａが部位としての基部１３の外周面１３ａに対し
全周で密接する状態で放熱部１１に一体化されている。
前記放熱面拡大部１４は、放熱部１１に一体化された枠
部１２の外周面１２ｂの位置まで放熱面１１ｂを拡大す
るように形成されている。The frame portion 12 is formed in the shape of a rectangular frame, and is integrated with the heat dissipation portion 11 in a state where the inner peripheral surface 12a is in close contact with the outer peripheral surface 13a of the base portion 13 as a site over the entire circumference.
The heat dissipation surface expanding portion 14 is formed so as to expand the heat dissipation surface 11b to the position of the outer peripheral surface 12b of the frame portion 12 integrated with the heat dissipation portion 11.
【００１９】本実施形態では、枠部１２は、温度が低い
状態に維持された放熱部１１の基部１３に対し嵌合され
ることで放熱部１１と一体化されている。その後、一体
化された放熱部１１及び枠部１２が焼鈍されることで、
放熱面拡大部１４の環状の端面１４ａが、枠部１２の放
熱面拡大部１４側の端面１２ｃに拡散接合されている。In the present embodiment, the frame portion 12 is integrated with the heat radiating portion 11 by being fitted to the base portion 13 of the heat radiating portion 11 which is maintained in a low temperature. After that, the integrated heat dissipation part 11 and the frame part 12 are annealed,
The annular end surface 14a of the heat dissipation surface expansion portion 14 is diffusion-bonded to the end surface 12c of the frame portion 12 on the heat dissipation surface expansion portion 14 side.
【００２０】以上のように構成された本実施形態のヒー
トスプレッダー１０は以下のように作用する。半導体チ
ップＴが動作に伴って発熱すると、その熱は半導体チッ
プＴが接触する放熱部１１の取付面１１ａから放熱部１
１に伝達され、熱伝導率が高い放熱部１１によって基板
Ｂ側に効率良く伝達され、放熱面１１ｂから基板Ｂに伝
達される。このため、半導体チップＴで発生する熱がヒ
ートスプレッダー１０によって効率良く放熱され、その
温度上昇が抑制される。The heat spreader 10 of the present embodiment configured as described above operates as follows. When the semiconductor chip T generates heat as it operates, the heat is transferred from the mounting surface 11a of the heat dissipation part 11 with which the semiconductor chip T contacts to the heat dissipation part 1
1, and is efficiently transmitted to the substrate B side by the heat radiating portion 11 having a high thermal conductivity, and then is transmitted to the substrate B from the heat radiating surface 11b. Therefore, the heat generated by the semiconductor chip T is efficiently radiated by the heat spreader 10, and the temperature rise is suppressed.
【００２１】ここで、放熱部１１の温度上昇に伴う放熱
部１１の取付面１１ａ及び放熱面１１ｂに沿う方向での
熱膨張が、熱膨張率が低いインバー等からなる枠部１２
によって制限される。このため、取付面１１ａにおける
半導体チップＴの半田付け部、放熱面１１ｂにおける基
板Ｂとの半田付け部において、各面１１ａ，１１ｂに沿
う方向での熱応力の発生が抑制され、各半田付け部での
クラックの発生が抑制される。Here, the thermal expansion in the direction along the mounting surface 11a and the thermal radiation surface 11b of the thermal radiation portion 11 due to the temperature rise of the thermal radiation portion 11, the frame portion 12 made of Invar or the like having a low thermal expansion coefficient.
Limited by Therefore, in the soldering portion of the semiconductor chip T on the mounting surface 11a and the soldering portion of the heat dissipation surface 11b with the substrate B, generation of thermal stress in the direction along each surface 11a, 11b is suppressed, and each soldering portion is suppressed. The occurrence of cracks in the ground is suppressed.
【００２２】このとき、放熱面拡大部１４により、基板
Ｂに接触する放熱面１１ｂの面積が、枠部１２が密接す
る放熱部１１の部位の断面積よりも拡大されているた
め、放熱部１１に伝達された熱が放熱面１１ｂから基板
Ｂにより効率良く放熱される。このため、半導体チップ
Ｔで発生する熱がより効率良く基板Ｂ側に放熱され、半
導体チップＴの温度上昇がより効率良く抑制される。At this time, the area of the heat dissipation surface 11b contacting the substrate B is made larger by the heat dissipation surface expanding portion 14 than the cross-sectional area of the portion of the heat dissipation portion 11 to which the frame portion 12 closely contacts. The heat transferred to the substrate B is efficiently radiated from the heat radiation surface 11b by the substrate B. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip T is radiated to the substrate B side more efficiently, and the temperature rise of the semiconductor chip T is suppressed more efficiently.
【００２３】以上詳述した本実施形態によれば、以下の
各効果を得ることができる。
（１） 放熱面拡大部１４によって拡大された放熱面１
１ｂからより多量の熱が放熱されるので、ヒートスプレ
ッダー１０の設置面積に対する放熱性能をより高くする
ことができる。According to this embodiment described in detail above, the following respective effects can be obtained. (1) Heat dissipation surface 1 expanded by the heat dissipation surface expansion portion 14
Since a larger amount of heat is radiated from 1b, the heat radiation performance for the installation area of the heat spreader 10 can be further enhanced.
【００２４】（２） 放熱面拡大部１４が、枠部１２の
外周面１２ｂまで張り出すように形成されている。この
ため、ヒートスプレッダー１０の設置面積に対する放熱
性能をより一層高くすることができる。(2) The radiating surface enlarged portion 14 is formed so as to extend to the outer peripheral surface 12b of the frame portion 12. For this reason, the heat dissipation performance with respect to the installation area of the heat spreader 10 can be further enhanced.
【００２５】（３） 放熱面拡大部１４は、放熱部１１
の全周に形成されている。このため、ヒートスプレッダ
ー１０の設置面積に対する放熱性能をより一層高くする
ことができる。(3) The heat radiating surface expansion portion 14 has the heat radiating portion 11
Is formed all around. For this reason, the heat dissipation performance with respect to the installation area of the heat spreader 10 can be further enhanced.
【００２６】（４） 放熱面１１ｂの側だけに放熱面拡
大部１４を設け、別々に形成した放熱部１１と枠部１２
とを嵌合させた後に焼鈍させることで一体化するように
した。このため、鋳造工程がない製造ラインで製造する
ことができる。(4) The radiating surface enlarged portion 14 is provided only on the radiating surface 11b side, and the radiating portion 11 and the frame portion 12 are formed separately.
After fitting and, they were annealed to be integrated. Therefore, it can be manufactured on a manufacturing line without a casting process.
【００２７】（５） 金、銀等と異なり豊富に得られる
金属中では最も熱伝導率が高い銅によって放熱部１１を
一体形成したので、原価に対する放熱性能を高くするこ
とができる。(5) Unlike gold, silver, etc., the heat dissipation portion 11 is integrally formed of copper, which has the highest thermal conductivity among metals that can be obtained in abundance, so that heat dissipation performance with respect to cost can be improved.
【００２８】次に、上記一実施形態以外の実施形態を箇
条書きする。
○ 図３，４に示すように、面拡大部は、放熱面拡大部
１４として放熱部１１の放熱面１１ｂ側に形成されるだ
けでなく、取付面拡大部１５として放熱部１１の取付面
１１ａ側にも形成されてよい。Next, an embodiment other than the above-mentioned one embodiment will be itemized. As shown in FIGS. 3 and 4, the expanded surface portion is not only formed as the expanded heat dissipation surface 14 on the side of the dissipated heat dissipation surface 11b of the dissipative heat dissipation portion 11, but also as the expanded surface 15 at the mounting surface 11a of the dissipative heat dissipation portion 11. It may also be formed on the side.
【００２９】○ 面拡大部は、取付面１１ａ側のみに取
付面拡大部１５として設けられてもよい。
○ 前記一実施形態で、放熱部１１と枠部１２とは、拡
散接合によって一体化されなくても、放熱部１１と枠部
１２とを別々に形成した後に嵌合することによって一体
化してもよい。The surface enlargement portion may be provided as the attachment surface enlargement portion 15 only on the side of the attachment surface 11a. In the above-described embodiment, the heat dissipation part 11 and the frame part 12 may not be integrated by diffusion bonding, but may be integrated by forming the heat dissipation part 11 and the frame part 12 separately and then fitting them. Good.
【００３０】○ 前記一実施形態で、枠部１２を、成形
金型内に固定した放熱部１１と金型の間に溶融させたイ
ンバーを鋳込むことで成形すると同時に放熱部１１に一
体化させてもよい。この場合には、枠部１２の内周面１
２ａが基部１３の外周面１３ａに拡散接合し、同じく端
面１２ｃが放熱面拡大部１４の端面１４ａに拡散接合す
る。In the above-described embodiment, the frame portion 12 is molded by casting the melted invar between the heat radiation portion 11 fixed in the molding die and the die, and at the same time integrated with the heat radiation portion 11. May be. In this case, the inner peripheral surface 1 of the frame portion 12
2a is diffusion-bonded to the outer peripheral surface 13a of the base portion 13, and similarly, the end surface 12c is diffusion-bonded to the end surface 14a of the heat dissipation surface expansion portion 14.
【００３１】○ 前記一実施形態で、図５に示すよう
に、放熱面拡大部１４が、枠部１２の外周面１２ｂの位
置まで放熱面１１ｂを拡大しない構成とする。この場合
にも、第１実施形態の（１）〜（３）の各効果を得るこ
とができる。In the above-described one embodiment, as shown in FIG. 5, the heat dissipation surface enlarging portion 14 does not expand the heat dissipation surface 11b to the position of the outer peripheral surface 12b of the frame portion 12. Also in this case, the effects (1) to (3) of the first embodiment can be obtained.
【００３２】○ 前記一実施形態で、図６に示すよう
に、枠部１２が外周面１３ａに密接する基部１３が、放
熱面拡大部１４が設けられた放熱面１１ｂ側に近づくほ
どその断面積が徐々に大きくなるように形成された構成
であってもよい。この場合には、外周面１３ａが、放熱
面拡大部１４の端面１４ａに切り替わるところの基部１
３の部位の最大断面積よりも放熱面１１ｂを拡大するよ
うに放熱面拡大部１４が設けられている。このような構
成によれば、半導体チップＴが接続する取付面１１ａか
ら放熱部１１に伝達される熱が、放熱面拡大部１４が拡
大した放熱面１１ｂにより効率的に伝達されるので、第
１実施形態の（１）の効果がより顕著となる。In the above-described embodiment, as shown in FIG. 6, the cross-sectional area of the base portion 13 in which the frame portion 12 closely contacts the outer peripheral surface 13a becomes closer to the heat radiation surface 11b side where the heat radiation surface enlarged portion 14 is provided. May be formed so as to gradually increase. In this case, the base portion 1 where the outer peripheral surface 13a is switched to the end surface 14a of the heat dissipation surface enlarged portion 14
The heat dissipation surface expansion portion 14 is provided so as to expand the heat dissipation surface 11b beyond the maximum cross-sectional area of the region 3. According to such a configuration, the heat transferred from the mounting surface 11a to which the semiconductor chip T is connected to the heat radiating portion 11 is efficiently transferred to the heat radiating surface 11b enlarged by the heat radiating surface expanding portion 14, so that the first The effect (1) of the embodiment becomes more remarkable.
【００３３】○ 前記一実施形態で、図７に示すよう
に、放熱面拡大部１４が、基部１３の対向する一組の両
外周面１３ａからのみ外周側に張り出すように形成され
た構成とする。このような構成の場合でも、第１実施形
態の（１）の効果を得ることができる。In the above-described one embodiment, as shown in FIG. 7, the heat dissipation surface enlarging portion 14 is formed so as to project to the outer peripheral side only from a pair of opposing outer peripheral surfaces 13a of the base 13. To do. Even with such a configuration, the effect (1) of the first embodiment can be obtained.
【００３４】○ 前記一実施形態で、放熱部がアルミニ
ウム又はアルミニウム・シリコン合金で一体形成された
ものであってもよい。
○ 放熱体はヒートシンクとして用いられてもよい。In the one embodiment, the heat dissipation portion may be integrally formed of aluminum or aluminum-silicon alloy. ○ The heat radiator may be used as a heat sink.
【００３５】以下、前述した各実施形態から把握される
技術的思想をその効果とともに記載する。
（１） 請求項１に記載の発明において、前記面拡大部
（取付面拡大部１５）は、前記取付面を大きくするよう
に取付面側に設けられている放熱体。このような構成に
よれば、取付面側の面拡大部によって拡大された取付面
の周囲部分からも放熱されるので、電子部品の温度上昇
をより抑制することができる。Hereinafter, the technical idea understood from each of the above-described embodiments will be described together with its effects. (1) In the invention as set forth in claim 1, the surface expanding portion (mounting surface expanding portion 15) is a radiator provided on the mounting surface side so as to enlarge the mounting surface. According to such a configuration, heat is also radiated from the peripheral portion of the mounting surface enlarged by the surface enlarging portion on the mounting surface side, so that the temperature rise of the electronic component can be further suppressed.
【００３６】（２） 請求項１〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明において、前記面拡大部（放熱面拡大部
１４、取付面拡大部１５）は、前記枠部（１２）の外周
面（１２ｂ）の位置まで前記取付面又は放熱面を拡大す
るように設けられている放熱体。このような構成によれ
ば、放熱体の設置面積当たりの放熱性能をより一層高く
することができる。(2) In the invention according to any one of claims 1 to 5, the surface enlarging portion (the heat dissipating surface enlarging portion 14 and the mounting surface enlarging portion 15) is the frame portion (12). A heat radiator provided so as to expand the attachment surface or the heat radiation surface to the position of the outer peripheral surface (12b). With such a configuration, it is possible to further improve the heat radiation performance per installation area of the heat radiator.
【００３７】（３） （図５に示す実施形態）請求項１
〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、枠部
が密接する外周面を形成する放熱部の部位は、前記面拡
大部が設けられた取付面又は放熱面側に近づくほどその
断面積が大きくなる形状を備えている放熱体。このよう
な構成によれば、発熱体が取り付けられた取付面から放
熱部により効率的に熱が伝達され、あるいは、放熱部に
伝達された熱がより効率的に取付面側に伝達されるの
で、放熱性能をより一層高くすることができる。(3) (Embodiment shown in FIG. 5) Claim 1
In the invention according to any one of claims 5 to 5, the portion of the heat dissipation portion forming the outer peripheral surface with which the frame portion closely contacts is cut off as it approaches the mounting surface or the heat dissipation surface side where the surface enlarging portion is provided. A radiator with a shape that increases the area. According to such a configuration, heat is efficiently transferred from the mounting surface on which the heating element is mounted to the heat dissipation section, or the heat transferred to the heat dissipation section is more efficiently transferred to the mounting surface side. The heat dissipation performance can be further enhanced.
【００３８】（４） 請求項１〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明において、前記面拡大部（放熱面拡大部
１４、取付面拡大部１５）は、前記枠部の外周面全周に
形成されている放熱体。このような構成によれば、取付
面の面積に対する放熱体の設置面積を大きくすることな
く、放熱性能をより一層高くすることができる。(4) In the invention according to any one of claims 1 to 5, the surface enlarging portion (the heat dissipating surface enlarging portion 14, the mounting surface enlarging portion 15) is the entire outer peripheral surface of the frame portion. Radiator formed around the circumference. With such a configuration, the heat radiation performance can be further enhanced without increasing the installation area of the heat radiator with respect to the area of the mounting surface.
【００３９】（５） 請求項１〜請求項４のいずれか一
項に記載の発明において、前記枠部を形成する材料は、
熱膨張率が１０×１０-6／°Ｃ以下の金属である放熱
体。(5) In the invention according to any one of claims 1 to 4, the material forming the frame is
A heat radiator that is a metal having a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 −6 / ° C or less.
【００４０】[0040]
【発明の効果】請求項１〜請求項５に記載の発明によれ
ば、高熱伝導性の金属からなる放熱部を、低熱膨張材か
らなる枠部で取り囲んだ構成の放熱体において、設置面
積当たりの放熱性能をより高くすることができる。According to the inventions of claims 1 to 5, in a radiator having a structure in which a heat radiating portion made of a metal having a high thermal conductivity is surrounded by a frame portion made of a low thermal expansion material, The heat radiation performance of can be improved.
【図１】 一実施形態のヒートスプレッダーを示す一部
破断斜視図。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a heat spreader according to an embodiment.
【図２】 使用状態を示すヒートスプレッダーの模式縦
断面図。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of the heat spreader showing a usage state.
【図３】 別の実施形態のヒートスプレッダーを示す一
部破断斜視図。FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a heat spreader of another embodiment.
【図４】 使用状態を示すヒートスプレッダーの模式縦
断面図。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of the heat spreader showing a usage state.
【図５】 別の実施形態のヒートスプッダーを示す模式
縦断面図。FIG. 5 is a schematic vertical sectional view showing a heat spreader according to another embodiment.
【図６】 別の実施形態のヒートスプッダーを示す模式
縦断面図。FIG. 6 is a schematic vertical sectional view showing a heat spreader according to another embodiment.
【図７】 別の実施形態のヒートスプッダーを示す一部
破断斜視図。FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing a heat spreader according to another embodiment.
【図８】 従来のヒートスプレッダーを示す模式斜視
図。FIG. 8 is a schematic perspective view showing a conventional heat spreader.
【図９】 同じく使用状態を示すヒートスプレッダーの
模式縦断面図。FIG. 9 is a schematic vertical sectional view of the heat spreader similarly showing a usage state.
１０…放熱体としてのヒートスプレッダー、１１…放熱
部、１１ａ…取付面、１１ｂ…放熱面、１２…枠部、１
３…放熱部を構成する部位としての基部、１３ａ…外周
面、１４…放熱部を構成する面拡大部としての放熱面拡
大部、１５…同じく取付面拡大部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heat spreader as a radiator, 11 ... Heat dissipation part, 11a ... Mounting surface, 11b ... Heat dissipation surface, 12 ... Frame part, 1
3 ... Base part as a part which constitutes a heat dissipation part, 13a ... Outer peripheral surface, 14 ... Heat dissipation surface expansion part as a surface expansion part which comprises a heat dissipation part, 15 ... Similarly mounting surface expansion part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 貴司 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 杉山 知平 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 河野 栄次 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 5E322 AA11 EA11 FA04 5F036 AA01 BB21 BC33 BD01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takashi Yoshida 2-1, Toyota-cho, Kariya City, Aichi Stock Association Inside Toyota Toyota Industries (72) Inventor Chihei Sugiyama 2-1, Toyota-cho, Kariya City, Aichi Stock Association Inside Toyota Toyota Industries (72) Inventor Eiji Kono 2-1, Toyota-cho, Kariya City, Aichi Stock Association Inside Toyota Toyota Industries F-term (reference) 5E322 AA11 EA11 FA04 5F036 AA01 BB21 BC33 BD01
Claims (5)
金属からなる放熱部と、この放熱部を形成する金属より
も熱膨張率が低い材料からなる環状の枠部とを備え、 前記放熱部には、発熱体が取り付けられる取付面と、こ
の取付面と反対側に位置する放熱面とが設けられ、 前記枠部は、前記放熱部の外周面に対し全周で密接する
状態で放熱部に一体化されている放熱体において、 前記放熱部には、前記取付面及び放熱面の少なくともい
ずれか一方の側に、前記枠部が密接する外周面を形成す
る部位の最大断面積よりも取付面又は放熱面の面積を大
きくするように外周側に張り出す面拡大部が設けられて
いる放熱体。1. A heat radiating portion made of a metal having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more, and an annular frame portion made of a material having a coefficient of thermal expansion lower than that of the metal forming the heat radiating portion, The heat radiating portion is provided with a mounting surface on which a heating element is mounted and a heat radiating surface located on the opposite side of the mounting surface, and the frame portion is in close contact with the outer peripheral surface of the heat radiating portion over the entire circumference. In the heat dissipating body integrated with the heat dissipating part, the heat dissipating part has a maximum cross-sectional area of a portion forming an outer peripheral surface to which the frame part closely contacts at least one of the mounting surface and the heat dissipating surface. A heat-dissipating body provided with a surface-expanded portion projecting to the outer peripheral side so as to increase the area of the mounting surface or the heat-dissipating surface.
るように放熱面側に設けられている請求項１に記載の放
熱体。2. The heat radiator according to claim 1, wherein the surface enlargement portion is provided on the heat radiation surface side so as to enlarge the heat radiation surface.
され、嵌合によって一体化されている請求項１又は請求
項２に記載の放熱体。3. The heat radiating body according to claim 1, wherein the heat radiating portion and the frame portion are pre-molded and integrated by fitting.
求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の放熱体。4. The heat radiator according to claim 1, wherein the metal forming the heat radiation portion is copper.
金である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の放
熱体。5. The heat radiator according to claim 1, wherein the material forming the frame portion is an Invar alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001270713A JP2003078267A (en) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | Heat sink |
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| JP2001270713A JP2003078267A (en) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | Heat sink |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003078267A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7279723B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-10-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | LED lamp |
| KR101277202B1 (en) * | 2011-04-25 | 2013-06-20 | 주식회사 코스텍시스 | Metal base and Method of manufacturing the same and Device package using the same |
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2001
- 2001-09-06 JP JP2001270713A patent/JP2003078267A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7279723B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-10-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | LED lamp |
| US7768029B2 (en) | 2003-03-20 | 2010-08-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | LED lamp |
| KR101277202B1 (en) * | 2011-04-25 | 2013-06-20 | 주식회사 코스텍시스 | Metal base and Method of manufacturing the same and Device package using the same |
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