JP3032505B1 - ヒートシンク - Google Patents
ヒートシンクInfo
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Abstract
つ、電子部品の熱を効率よく伝導して放熱するヒートシ
ンクを提供する。 【解決手段】 ヒートシンク10は、アルミ、銅等の長
方形形状の金属板を長手方向に折り曲げるようにプレス
加工にて形成した放熱板11と、放熱板11の天井面1
1aに貼り付けられ、パラフィンに熱伝導フィラーとし
てのアルミナを分散させた相変化部材12とから構成さ
れる。リフローソルダリングによる加熱によって、ヒー
トシンク10及び電子部品41がプリント配線板40に
はんだ付けされる際、パラフィンで形成された相変化部
材12は、融解して、二点鎖線で示すように、その一部
が重力の作用によって下方に移動し、電子部品41の上
面41aに当接して固化し、放熱板11及び電子部品4
1を連接する。
Description
体、又は該発熱体によって加熱される被加熱体の放熱を
促進させるためのヒートシンクに関する。
等の電子部品は、その集積度の向上及び動作の高速化に
より消費電力が増大すると共に発熱量も増大し、電子機
器の誤動作や電子部品自体の故障の一因となっているた
め、その放熱対策が大きな問題となっている。
に電子部品の温度上昇を抑えるために、黄銅等、熱伝導
率の高い金属板を用いたヒートシンクが使用されてい
る。ヒートシンクは、その電子部品が発生する熱を伝導
し、その熱を外気との温度差によって表面から放出す
る。そして、このようなヒートシンクの中には、電子部
品と共に自動実装可能なものもあった。
00が従来より使用されている。図4(a)は、ヒート
シンク100の平面図であり、図4(b)は、図4
(a)中の記号Aで示した矢印方向の側面を示す側面図
である。ヒートシンク100は、長方形形状の一枚の金
属板を長手方向に折り曲げて作製されている。具体的に
は、金属板が断面「コ」の字状に折り曲げられ、その断
面で見た場合、金属板の長手方向における端部に相当す
る部分がそれぞれ「コ」の字の外側へ直角に折り曲げら
れている。そして、「コ」の字の内側の面100aがプ
リント配線板側にくるように、直角に折り曲げた両端部
の面、すなわち「コ」の字の内側の面100aに連続す
る面100bがプリント配線板にはんだ付けされる。な
お、外気との接触面積を大きくすることが放熱に有効で
あるため、図4(c)に示すヒートシンク101のよう
に、金属板を折り返す等して放熱フィン101aを形成
するというような工夫がなされるのが一般的であるが、
本発明の特徴部分と関係がないため、以下の説明では、
放熱フィン101aのないヒートシンクを用いて説明す
る。
側の面100aに連続する面100bには、はんだメッ
キが施されており、この面100bがプリント配線板に
当接するように機械によって載置され、リフローソルダ
リングによってプリント配線板に対しはんだ付けされる
のである。その際、「コ」の字の内側に電子部品が配置
される。
は、ヒートシンク100が、電子部品41と共にプリン
ト配線板40に実装された様子を示しており、図5
(a)が平面図を示し、図5(b)が、図5(a)中の
記号Aで示した矢印方向の側面を示している。図5
(a)及び(b)に示すように、ヒートシンク100
は、プリント配線板40に実装された電子部品41の上
面41aを覆うよう実装される。
0の熱をヒートシンク100へ効率的に伝導させるため
には、ヒートシンク100が電子部品41に当接するこ
とが望ましい。例えばヒートシンク100を電子部品4
1の上面41aに当接させるという具合である。
ては、電子部品41、ヒートシンク100の公差によっ
て、電子部品41とヒートシンク100が必ず当接する
ように実装することは不可能であった。すなわち、図5
(b)に示すように、電子部品41の上面41aとヒー
トシンク100との間に隙間βが生じる可能性があっ
た。そのため、電子部品41の熱をヒートシンク100
へ効率的に伝導させることができないという問題があっ
た。
電子部品41の端子とヒートシンク100とを、リフロ
ーソルダリングの際、はんだによって連接するという工
夫がなされていたが、短絡や接触不良を生じる要因とも
なり、好ましい解決方法ではなかった。また、従来、ヒ
ートシンクの中には、シールドパッケージと呼ばれ、少
なくとも表面が導電体で形成され、電子部品を包囲する
形状の放熱板を備えるものがあった。このようなヒート
シンクは、電子部品の放熱を行うと共に、電磁波を遮蔽
できる点で有利である。しかし、このようなヒートシン
クは電子部品を覆うように載置されるため、リフローソ
ルダリングによる熱風が電子部品に当たらず、電子部品
のはんだ付けができないという問題があった。そのた
め、自動実装を可能とするためには、電子部品に対し熱
風が流れ、電子部品のはんだ付けが可能となるように、
ヒートシンクに空孔を数多く設ける必要があった。その
ため、この空孔を電磁波が通過してしまい、特に、波長
の短い高周波を遮蔽できないといった問題があった。
になされたものであり、電子部品の熱を効率よく伝導し
て放熱し、電磁波の遮蔽効果が高く、かつ、電子部品と
同時に自動実装可能なヒートシンクを提供することを目
的とする。
的を達成するためになされた請求項1に記載のヒートシ
ンクは、電子部品の熱を伝導して外気へ放出する放熱板
を備え、電子部品と共にプリント配線板に自動実装され
るヒートシンクにおいて、放熱板と一体となるように設
けられ、熱伝導フィラーを分散させて形成された部材で
あって、外部からの加熱によって相変化を生じ、当該相
変化により電子部品に当接して当該電子部品と放熱板と
を連接可能な相変化部材を備えることを特徴とする。
プリント配線板に自動実装されるものであり、そして、
ヒートシンクの備える放熱板は、電子部品の熱を伝導
し、外気との温度差を利用して、その熱を外気へ放出す
る。したがって、この放熱板は、高い熱伝導率を有する
材料、例えば金属材料、金属メッキを施した材料を用い
て形成される。なお、ここで本発明のヒートシンクは、
一の電子部品に対して用いられ、その電子部品の熱を放
出するものであってもよいし、あるいは、複数の電子部
品に対して用いられ、それら複数の電子部品の熱を放出
するものであってもよい。
相変化部材が放熱板と一体となるように設けられてお
り、この相変化部材は、外部からの加熱によって相変化
を生じ、この相変化によって電子部品に当接する。つま
り、外部からの加熱により融解して自由度を増し、重力
等の作用で移動することにより、電子部品に当接して固
化するのである。その結果、放熱板と電子部品とが連接
されることになる。なお、「外部からの加熱」とは、例
えば表面実装される電子部品に対し、外部からの熱源に
よりはんだ付けを行うリフローソルダリングによる加熱
が一例として考えられる。リフローソルダリングによる
加熱で相変化を起こすためには、具体的に約100〜1
50℃で相変化を起こす材料を用い相変化部材を形成す
ればよい。
説明する。例えば図2(a)に示すヒートシンク10で
は、断面「コ」の字状に折り曲げられた放熱板11の面
のうち天井面11a、すなわちプリント配線板40への
実装時に電子部品41の上面41aと対向する面11a
に相変化部材12を設けた。このように相変化部材12
を設ければ、リフローソルダリングによってヒートシン
ク10及び電子部品41がプリント配線板40にはんだ
付けされる際、相変化部材12の相変化によって、図2
(a)中に二点鎖線で示すように、融解した相変化部材
12の一部が重力の作用によって下方に移動し、電子部
品41の上面41aに当接する。したがって、放熱板1
1と電子部品41とは、相変化部材12を介して連接さ
れることになる。
されるものではない。ただし、熱伝導を促進するという
観点からは、電子部品及び放熱板との接触面積を大きく
した方がより効果が高い。そこで、例えば図2(a)の
場合、断面「コ」の字状の放熱板11の内側側面11c
に相変化部材12を設けてもよいが、接触面積を大きく
するという点からは放熱板11の天井面11aに相変化
部材12を設けることが望ましい。
分散させて形成されているため、高い熱伝導率を示す。
したがって、本発明のヒートシンクによれば、電子部品
から放熱板への熱伝導が促進され、結果として電子部品
の熱を効率よく放熱することができる。
も表面が導電体で形成され、電磁波を遮蔽するように電
子部品を覆う形状に形成され、さらに、外部からの熱が
前記相変化部材を介して前記電子部品へ供給されること
によって前記自動実装の際に前記電子部品がはんだ付け
されるよう形成されている。これによって、電磁波の遮
蔽効果が高くなり、特に高周波を遮蔽することができ
る。また、電子部品と同時に自動実装することができ
る。
を覆う形状」といった場合、電磁波遮蔽の観点からは放
熱板に空孔を全く設けず、放熱板によって電子部品を密
閉することが望ましい。しかし、相変化部材を介して供
給される熱量のみで電子部品のはんだ付けができない場
合も考えられる。このときは、放熱板に空孔を設け、こ
の空孔を介した熱供給を行うことが考えられる。すなわ
ち、請求項2に示すように、放熱板に空孔を設け、外部
からの熱が相変化部材を介して供給されることに加え、
空孔からも供給されることによって自動実装の際に電子
部品がはんだ付けされるよう放熱板を形成してもよい。
電子部品をはんだ付けするために必要な熱量の一部は、
相変化部材を介して供給されるため、従来と比較して少
ない数の空孔を設けるだけでよい。つまり、電磁波は、
波長が短くなればなるほど、空孔を通り抜けやすいた
め、空孔の数を減らすことによって、高周波に対する遮
蔽効果を高めることができるのである。
態を図面を参照して説明する。 [第1実施形態]図1は、第1実施形態のヒートシンク
10を示す斜視図である。図1に示すように、本第1実
施形態のヒートシンク10は、放熱板11と相変化部材
12とを備えている。
の金属板を長手方向に折り曲げるようにプレス加工にて
形成した。具体的には、金属板が断面「コ」の字状に折
り曲げられ、金属板の長手方向における端部に相当する
部分が、「コ」の字の外側へそれぞれ直角に折り曲げら
れている。そして、「コ」の字の内側の面11a,11
cがプリント配線板側にくるように、直角に折り曲げた
両端部の面、すなわち「コ」の字の内側の面11cに連
続する面11bがプリント配線板にはんだ付けされる。
以下、この面11bを接着面11bと記述する。この接
着面11bには、はんだメッキを施した。
り曲げられた放熱板11の天井面11aに接着剤によっ
て貼り付けられている。相変化部材12は、パラフィン
に熱伝導フィラーとしてのアルミナを分散させ、熱伝導
率を0.5W/m・K以上として形成された長方形形状
の板状部材である。相変化部材12は、相変化を生じた
際、後述する電子部品の上面に十分に当接する大きさと
なっている。
相変化部材12の基材として用いたが、パラフィンの他
に、SEBS、SIS、SEPS等のゴム系スチレン樹
脂や、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アク
リル酸エステル共重合体、非結晶PP/エチレンランダ
ム共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体等のオレ
フィン系材料、さらに、エステル系材料、アミド系材
料、エポキシ樹脂等を用いてもよい。また、本第1実施
形態では、熱伝導フィラーとしてアルミナの微粒子を分
散させているが、アルミナの他に、水酸化アルミ、Si
C、酸化ベリリウム、窒化アルミ、窒化ボロン等を用い
てもよい。
のヒートシンク10は、放熱板11の接着面11bをプ
リント配線板40に当接させ、プリント配線板40上に
載置された電子部品41が断面「コ」の字状に折り曲げ
られた放熱板11の内側の空間に収まるように、機械に
て載置される。接着面11bには、はんだメッキが施し
てあるため、リフローソルダリングによって、電子部品
41と共にプリント配線板40にはんだ付けされる。
た放熱板11の天井面11aには、上述したように相変
化部材12が設けられている。すなわち、電子部品41
の上面41aと対向する放熱板11の天井面11aに相
変化部材12が設けられている。したがって、リフロー
ソルダリングによってヒートシンク10及び電子部品4
1がプリント配線板40にはんだ付けされる際、パラフ
ィンで形成された相変化部材12は、融解して、図2
(a)中に二点鎖線で示すように、その一部が重力の作
用によって下方に移動し、電子部品41の上面41aに
当接する。したがって、放熱板11と電子部品41と
が、相変化部材12を介して連接されることになる。こ
の相変化部材12には、熱伝導フィラーとしてのアルミ
ナが分散されており、高い熱伝導率を示す。
されるヒートシンク10によれば、電子部品41から放
熱板11への熱伝導が促進され、結果として電子部品4
1の熱を効率よく放熱することができる。 [第2実施形態]ところで、上記第1実施形態では、電
子部品41から放熱板11への熱伝導を促進するという
観点から、パラフィンにアルミナを分散させた相変化部
材12を設け、この相変化部材12を介して電子部品4
1と放熱板11とを連接したのであるが、相変化部材1
2を介して電子部品41と放熱板11とを連接するとい
う工夫は、リフローソルダリングによる電子部品41の
はんだ付けにおいても有効である。
11と電子部品41とが連接されれば、リフローソルダ
リングによる熱が放熱板11から相変化部材12を介し
て電子部品41へ伝導されることにもなる。つまり、電
子部品41のはんだ付けに必要な熱が相変化部材12を
介して伝導されるのである。
ートシンクを考えることができる。図3は、第2実施形
態のヒートシンク30を示す斜視図であり、プリント配
線板40に対し、電子部品41と共に載置された様子を
示している。ここで放熱板31は、直方体の一の面が開
放された箱形形状をしている。図3では、開放された面
をプリント配線板40側にして電子部品41を覆うよう
に載置されている様子を示している。なお、放熱板31
の材質は、上記第1実施形態と同様、アルミ、又は銅で
形成されている。
第1実施形態と同様の相変化部材32が接着材によって
貼り付けられている。したがって、ヒートシンク30
は、リフローソルダリングによって電子部品41と共に
プリント配線板40にはんだ付けされる際、相変化部材
32が相変化を生じ、プリント配線板40に載置された
電子部品41に当接し、放熱板31と電子部品41とを
連接する。
30は、リフローソルダリングを経て、プリント配線板
40に実装された後は、上記第1実施形態のヒートシン
ク10と同様に、電子部品41からの熱を効率よく外気
へ放出できる。また、放熱板31は、金属材料で形成さ
れており、電子部品41を覆うように実装されるため、
電磁波を遮蔽することができる。
う形状の放熱板を備えるヒートシンクをリフローソルダ
リングによって自動実装する場合には、次のような問題
があった。それは、放熱板が電子部品を覆っているた
め、リフローソルダリングにおける熱風が電子部品に流
れず、電子部品のはんだ付けができないという問題であ
る。そのため、自動実装を可能とするためには、リフロ
ーソルダリングによる熱風が電子部品へ流れるように、
放熱板に空孔を数多く設ける必要があった。その結果、
この空孔を電磁波が通過し、特に、波長の短い高周波を
遮蔽できないといった問題があった。
ンク30では、リフローソルダリングによるはんだ付け
の際、相変化部材32によって放熱板31と電子部品4
1とが連接されるため、リフローソルダリングにおける
熱の一部は、放熱板31から相変化部材32を介して電
子部品41へ伝導する。つまり、放熱板31が加熱され
れば相変化部材32を介した熱伝導により電子部品41
が加熱されるのである。したがって、相変化部材32を
介して供給される熱量で電子部品41のはんだ付けが可
能であれば、リフロー熱を電子部品41へ流す空孔を放
熱板31に設ける必要がない。結果として、電磁波を確
実に遮蔽することができる。
熱量だけでは電子部品41のはんだ付けができない場合
には、放熱板31に空孔を設けることになるが、この場
合であっても、相変化部材32を介してある程度の熱が
供給されるため、従来と比較して、少ない数の空孔を設
ければよい。その結果、電磁波の遮蔽効果、空孔を通り
抜ける高周波に対する遮蔽効果を高くすることができ
る。
限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範
囲において種々なる形態で実施し得る。例えば、上記第
1及び第2実施形態で示した放熱板の形状、相変化部材
の配置位置は、特に限定されるものではない。すなわ
ち、相変化部材の相変化によって、相変化部材を介して
電子部品と放熱板とが連接すればよい。したがって、相
変化部材は、相変化を生じることによって結果的に放熱
板と電子部品とを連接するように、放熱板と電子部品と
の形状及び位置関係を考慮して設ければよい。
ンク20は、その放熱板21が電子部品41の周辺部に
プリント配線板40に対して略垂直となるように実装さ
れるため、放熱板21の電子部品41側の側面21aに
相変化部材22を設けた。この場合、相変化部材22の
相変化によって、図2(b)中に二点鎖線で示すよう
に、融解した相変化部材22の一部が重力の作用によっ
て電子部品41側に移動し、電子部品41に当接する。
したがって、放熱板21と電子部品41とは、相変化部
材22を介して連接されることになる。
は、電子部品及び放熱板との接触面積を大きくした方が
より効果が高い。そこで、上記第1実施形態の場合、図
2(a)において、断面「コ」の字状の放熱板11の内
側側面11cに相変化部材12を設けてもよいが、接触
面積を大きくするという点からは放熱板11の天井面1
1aに相変化部材12を設けることが望ましい。
熱板11,31にアルミ、銅等の金属板を用いたが、例
えば金属メッキを施した樹脂材料などを用いることも考
えられる。ただし、少なくとも表面を導電体で形成する
ことによって、上記第2実施形態に示すように、電磁波
を遮蔽する効果を発揮する点で有効となる。
る。
面図である。
る。
平面図、(b)及び(c)は側面図である。
であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
1…放熱板 12,22,32…相変化部材 40…プリント
配線板 41…電子部品 100,101…
ヒートシンク
Claims (2)
- 【請求項1】電子部品の熱を伝導して外気へ放出する放
熱板を備え、前記電子部品と共にプリント配線板に自動
実装されるヒートシンクにおいて、 前記放熱板と一体となるように設けられ、熱伝導フィラ
ーを分散させて形成された部材であって、外部からの加
熱によって相変化を生じ、当該相変化により前記電子部
品に当接して当該電子部品と前記放熱板とを連接可能な
相変化部材を備え、 前記放熱板は、 少なくとも表面が導電体で形成され、電磁波を遮蔽する
ように前記電子部品を覆う形状に形成されると共に、 外部からの熱が前記相変化部材を介して前記電子部品へ
供給されることによって前記自動実装の際に前記電子部
品がはんだ付けされるよう形成されていることを特徴と
するヒートシンク。 - 【請求項2】請求項1に記載のヒートシンクにおいて、前記放熱板には空孔が設けられており、 前記放熱板は、 外部からの熱が前記相変化部材を介して供給されること
に加え、前記空孔からも供給されることによって前記自
動実装の際に前記電子部品がはんだ付けされるよう形成
されていること を特徴とするヒートシンク。
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