JPH104158A - ヒートシンク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り付け作業を簡単に行うことができると共
に、放熱効果を著しく向上させるヒートシンク装置を提
供する。 【解決手段】 半導体デバイス３０と接触する平面部１
１と、この平面部１１の少なくとも両側２箇所に形成し
た第１の取り付け部１５とを有するメインヒートシンク
１０と、少なくとも両側２箇所に第１の取り付け部１５
と係合する第２の取り付け部２４を有し、この第２の取
り付け部２４が第１の取り付け部１５と係合したときメ
インヒートシンク１０に弾性的に保持されて、メインヒ
ートシンク１０の平面部１１との間に半導体デバイス３
０を挟み込んで保持するサブヒートシンク２０とを備え
ることにより、半導体デバイス３０をメインヒートシン
ク１０とサブヒートシンク２０との間にワンタッチで取
り付けることができ、また半導体デバイス３０はその両
面側から放熱することができるので、放熱効果を著しく
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネジ部材を使用す
ることなく、２つのヒートシンクにて半導体デバイスを
挟み込み、放熱効果と半導体デバイスの固定を行うスク
リュレース構造のヒートシンク装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスにヒートシンクを
取り付ける方法としては、次のようなものがある。

【０００３】（１）ビス等のネジ部材を用いて固定する
方法 図９（ａ）（ｂ）に示すように、配線基板１に差し込む
差込爪３を有するヒートシンク２側にネジ穴を形成し、
半導体デバイス４を直接ネジ部材５を用いてヒートシン
ク２に取り付け固定する方法があった。

【０００４】（２）スプリング（バネ）を用いて固定す
る方法 図１０（ａ）（ｂ）に示すように、コの字状のステンレ
スバネ６を用いてヒートシンク２と半導体デバイス４を
挟み付けることにより、ネジ部材を使用しないで半導体
デバイス４をヒートシンク２に固定する方法があった
（実開昭６３−１４５３３８号公報）。

【０００５】（３）ヒートシンク自体の弾性で抱き込ん
で固定する方法 図１１に示すように、半導体デバイス４に対する接触面
７と、その両端から延在する脚８とを有する形のヒート
シンク２を用い、それ自体の弾性を利用して、接触面７
を半導体デバイス４に接触させつつ、脚８を弾性的に基
板１の穴１ａに差し込むことにより、抱き込んだ状態で
カシメ固定する方法があった（特開昭４−１０５５８号
公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）のネジ部材を用いて固定する方法の場合において
は、ネジ穴が必要であるという点と、半導体デバイスが
変わるとネジ穴の位置が異なる場合が多く、その場合は
ヒートシンクの種類が増す点、また、ネジ締め作業が必
要で取付け作業が煩雑であるという点などの問題があ
る。また放熱は、半導体デバイスの片側のみがヒートシ
ンクに接触して、その片側とヒートシンク間の熱伝導に
よる放熱のみであり、半導体デバイスの反対側の面はヒ
ートシンクに接触していないので、放熱効果としてはあ
まり高くできないという問題がある。

【０００７】また上記（２）のスプリングを用いて固定
する方法の場合においては、固定作業がしずらく、コス
ト高となる。また、半導体デバイスの位置出しができな
いという問題がある。また放熱も、やはり半導体デバイ
スの片側による放熱のみであり、放熱効果としてはあま
り高くできないという、上記（１）の場合と同様の問題
がある。

【０００８】更に上記（３）の、ヒートシンク自体の弾
性で抱き込んで固定する方法の場合においては、やはり
固定作業がしずらいと共に、半導体デバイスの位置出し
ができないという問題がある。また放熱も、やはり半導
体デバイスの片側による放熱のみであり、放熱効果とし
てはあまり高くできないという、上記（１）の場合と同
様の問題がある。

【０００９】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、取
り付け作業を簡単に行うことができると共に、放熱効果
を著しく向上させるヒートシンク装置を提供することを
課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるヒートシンク装置は、半導体デバイス
と接触する平面部と、この平面部の少なくとも両側２箇
所に形成した第１の取り付け部とを有するメインヒート
シンクと、少なくとも両側２箇所に前記第１の取り付け
部と係合する第２の取り付け部を有し、この第２の取り
付け部が前記第１の取り付け部と係合したとき前記メイ
ンヒートシンクに弾性的に保持されて、前記メインヒー
トシンクの平面部との間に半導体デバイスを挟み込んで
保持するサブヒートシンクとを備えることを構成とした
ものである。

【００１１】このような構成のヒートシンク装置によれ
ば、メインとサブの２つのヒートシンクの間に半導体デ
バイスを挟み、第１の取り付け部と第２の取り付け部を
係合させることにより、ワンタッチで半導体デバイスを
簡単にヒートシンクに取り付けることができる。また、
半導体デバイスはその両面が共にヒートシンクに接触す
るのでその両面側から放熱することができるため、従来
のように片面側からのみ放熱する場合に比べ著しく放熱
効果を向上させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図１ないし図８は、本発明
の第１の実施の形態に係るヒートシンク装置を示す図で
ある。図１は、ヒートシンク装置の全体構成を示したも
のであり、このヒートシンク装置は、図３に示すよう
に、基板に固定される金属製のメインヒートシンク１０
と、これに組み合わされる金属製のサブヒートシンク２
０の、２つの部分から成る。

【００１３】そしてヒートシンク装置は、図２に示すよ
うに、メインヒートシンク１０とサブヒートシンク２０
を用いて、半導体デバイス３０をその間に挟み込む構成
となっている。このような、２つのメインヒートシンク
１０とサブヒートシンク２０は、半導体デバイス３０の
放熱効果とその固定を兼ねた機能を有している。

【００１４】メインヒートシンク１０は、半導体デバイ
ス３０を接触させて取り付けるための、図５に示す形状
の平面部１１と、図４に示すように、平面部１１の両側
に全体としてコ字状に折れ曲がった翼部１２，１３と、
図６に示すように、その翼部１２，１３の下縁から下方
に突設された、基板１に取り付けるための複数の脚１４
と、図４に示すように、サブヒートシンク２０を取り付
けるための、平面部１１の翼部１２，１３に接する４つ
の隅部において切り起こされた、弾性的に外側に撓み可
能な爪（第１の取り付け部）１５とを有する。この爪１
５は図４ないし図６から分かるように、平坦な基部１５
ｂの先端側に、平面部１１の中央側に膨出するよう円弧
状に曲げられた突部１５ａを有している。

【００１５】また、メインヒートシンク１０は半田付け
の可能な材質又は処理がされており、脚１４は基板１の
穴に差し込み、半田付けにより取り付け可能となってい
る。そしてメインヒートシンク１０は、全体として半導
体デバイス３０に対する放熱効果を上げるための十分な
大きさを持っている。

【００１６】一方、サブヒートシンク２０は、図３及び
図７，図８に示すように、全体としてほぼ長方形の金属
製の板状部材から成るが、放熱効果のある材料であれば
金属以外の材料であってもよい。このサブヒートシンク
２０の平坦部２１の中央には、半導体デバイス３０を位
置決めしつつ収納し、且つメインヒートシンク１０との
間に挟み付けて取り付ける挟持収納部２２が形成されて
いる。この挟持収納部２２は断面がコの字形状に形成さ
れ、この挟持収納部２２のメインヒートシンク１０側に
は半導体デバイス３０の寸法に合わせて、前記コの字形
状の開口としての溝部２２ａが形成されている。

【００１７】そして、サブヒートシンク２０を構成する
板状部材の長方形の四隅、つまり平坦部２１の図７中上
下左右の隅部には、上記メインヒートシンク１０の爪１
５と係合する嵌合凹部（第２の取り付け部）２４が形成
されている。この嵌合凹部２４は、そこにメインヒート
シンク１０の爪１５が入り込んで係合し、且つこの爪１
５により内側に押圧される切欠きから成る。

【００１８】図２に、ヒートシンク１０，２０及び半導
体デバイス３０の相対的関係を示す。メインヒートシン
ク１０によるサブヒートシンク２０の保持機能は、サブ
ヒートシンク２０をメインヒートシンク１０の爪１５間
に挿入すべく押圧したとき、サブヒートシンク２０の嵌
合凹部２４がメインヒートシンク１０の爪１５の凸部１
５ａを乗り越えて、平坦な基部１５ｂの位置に入り込む
こと、即ち、サブヒートシンク２０の嵌合凹部２４にメ
インヒートシンク１０の爪１５が挿入されることにより
行われる。

【００１９】また、半導体デバイス３０に対するヒート
シンク１０，２０間の弾性的な挟持機能は、上記メイン
ヒートシンク１０において、爪１５が弾性的に平面部１
１の外側に撓み可能となっており、四隅部の爪１５で保
持されるサブヒートシンク２０が、爪１５の内側方向へ
の力に抗して平面部１１に対して直角方向に摺動可能と
なっていることにより行われる。

【００２０】すなわち爪１５の凸部１５ａの曲面は、そ
の曲面とサブヒートシンク２０の嵌合凹部２４との接触
が、曲面のうちの平面部１１に近い側の半分の曲面領域
内で生ずる限り、サブヒートシンク２０を平面部１１側
へ押し付ける弾性力をサブヒートシンク２０の嵌合凹部
２４に付与する。

【００２１】従って、この弾性的な押圧力の生ずる関係
となるような平坦部２１の位置において、挟持収納部２
２内の溝部２２ａで半導体デバイス３０が平面部１１へ
押し付けられるように、溝部２２ａの深さＤ（図２参
照）が決定される。そして、図２に示すように、平坦部
２１と平面部１１との間に隙間ｄが残るように設定する
ことが、弾性的な挟持機能の上から好ましい。

【００２２】なお、平面部１１の水平方向両端部におけ
る幅方向（高さ方向）中央部に爪１５を１個づつ設け、
サブヒートシンク２０の水平方向両端部における幅方向
（高さ方向）中央部にも、その爪１５に対応させて嵌合
凹部２４を１個づつ設けるように構成することによって
も、上記と同様の保持機能及び弾性的な挟持機能を得る
ことができる。

【００２３】また挟持収納部２２の位置決め機能は、こ
の挟持収納部２２の断面がコの字形状の開口側に溝部２
２ａを形成することにより、その溝部２２ａ内ではこの
溝部２２ａの形成されている長手方向（図では上下方
向）に沿って、半導体デバイス３０を移動可能とするこ
とにより行うことができる。なお、溝部２３の幅Ｗ（図
７参照）は、必ずしも半導体デバイス３０の横幅に完全
に一致させる必要は無く、その溝内部で半導体デバイス
３０が若干左右方向（溝部２３の幅方向）に移動可能な
程度に広くしてもよい。

【００２４】また組み立てに際しては、メインヒートシ
ンク１０の平面部１１上に半導体デバイス３０を載せ、
ある程度位置を設定する。この位置設定は、治具または
ダボや突起を用いて対応させることができる。位置が決
まったら、その上からサブヒートシンク２０を載せ、最
終位置出しをしながらメインヒートシンク１０の爪１５
とサブヒートシンク２０の嵌合凹部２４を合わせて上か
ら押しつけることで、両者１５，２４が係合して半導体
デバイス３０が固定される。半導体デバイス３０が確実
に固定され、かつサブヒートシンク２０を爪１５の弾性
力に抗して押す力が作業性上問題ないようにとの観点か
ら、上記の寸法ｄ，Ｄ等を設定することが好ましい。

【００２５】なお、前記実施の形態においては挟持収納
部２２をサブヒートシンク２０の側に形成したが、挟持
収納部２２はメインヒートシンク１０の側に形成しても
よく、或はメインヒートシンク１０及びサブヒートシン
ク２０両側に各々ほぼ半分の深さで形成してもよい。

【００２６】また、前記実施の形態においてはメインヒ
ートシンク１０の側に爪１５を形成し、サブヒートシン
ク２０の側に嵌合凹部２４を形成したが、サブヒートシ
ンク２０の側に爪を形成し、メインヒートシンク１０の
側に嵌合凹部を形成してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、メ
インとサブの２つのヒートシンクの間に半導体デバイス
を挟み、第１の取り付け部と第２の取り付け部を係合さ
せることにより、ワンタッチで半導体デバイスを簡単に
ヒートシンクに取り付けることができる。また、半導体
デバイスはその両面が共にヒートシンクに接触するので
その両面側から放熱することができるため、従来のよう
に片面側からのみ放熱する場合に比べ著しく放熱効果を
向上させることができる。

【００２８】また上記実施の形態によれば、サブヒート
シンク２０に溝部２２ａを有する挟持収納部２２を形成
することにより、メインヒートシンク１０との間で挟み
付ける半導体デバイス３０をその溝部２２ａにより位置
決めすることができる。

【００２９】さらに、上記実施の形態によれば、次のよ
うな効果が得られる。 （１）ネジ穴がないためヒートシンク１０又は２０の共
通化ができると共に、ネジを使用しないので部品の加工
が容易である。 （２）複数個の爪１５でサブヒートシンク２０を固定す
るので、確実かつ緩みがない。 （３）サブヒートシンク２０にアルミニウム合金が使用
できるので、その場合は放熱効果が大である。 （４）半導体デバイス３０によっては、ヒートシンク装
置とのトータルでのコストダウンが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒートシンク
装置の全体構成を示した組立斜視図である。

【図２】図１のヒートシンク装置の一部を上から見た図
である。

【図３】図１のヒートシンク装置を示す分解斜視図であ
る。

【図４】図３のメインヒートシンクの平面図である。

【図５】図３のメインヒートシンクの正面図である。

【図６】図３のメインヒートシンクの側面図である。

【図７】図３のサブヒートシンクの正面図である。

【図８】図３のサブヒートシンクの側面図である。

【図９】従来のヒートシンク装置の一例を示した図であ
り、図９（ａ）はその側面図、図９（ｂ）はその正面図
である。

【図１０】従来のヒートシンク装置の他の例を示した図
であり、図１０（ａ）はその側面図、図１０（ｂ）はそ
の正面図である。

【図１１】従来のヒートシンク装置の更に他の例を示し
た断面図である。

【符号の説明】

１……基板、１０……メインヒートシンク、１１……平
面部、１２，１３……翼部、１４……脚、１５……爪
（第１の取り付け部）、１５ａ……突部、１５ｂ……基
部、２０……サブヒートシンク、２１……平坦部、２２
……挟持収納部、２２ａ……溝部、２４……嵌合凹部
（第２の取り付け部）、３０……半導体デバイス、ｄ…
…平面部１１と平坦部２１間の隙間、Ｄ……溝部２２ａ
の深さ、Ｗ……溝部２２ａの幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体デバイスと接触する平面部と、こ
   の平面部の少なくとも両側２箇所に形成した第１の取り
   付け部とを有するメインヒートシンクと、 少なくとも両側２箇所に前記第１の取り付け部と係合す
   る第２の取り付け部を有し、この第２の取り付け部が前
   記第１の取り付け部と係合したとき前記メインヒートシ
   ンクに弾性的に保持されて、前記メインヒートシンクの
   平面部との間に半導体デバイスを挟み込んで保持するサ
   ブヒートシンクと、 を備えることを特徴とするヒートシンク装置。
2. 【請求項２】 前記第１の取り付け部及び前記第２の取
   り付け部の一方を爪により形成し、前記第１の取り付け
   部及び前記第２の取り付け部の他方を前記爪と係合する
   嵌合凹部により形成することを特徴とする請求項１に記
   載のヒートシンク装置。
3. 【請求項３】 前記爪は内側に膨出する弧状の突起を有
   し、この突起が前記嵌合凹部を内側方向に弾性的に押さ
   えることにより、前記サブヒートシンク及び前記メイン
   ヒートシンクの一方が前記サブヒートシンク及び前記メ
   インヒートシンクの他方に弾性的に保持されることを特
   徴とする請求項２に記載のヒートシンク装置。
4. 【請求項４】 前記メインヒートシンク及びサブヒート
   シンクの少なくとも一方に、半導体デバイスを位置決め
   しつつ収納し且つメインヒートシンクとサブヒートシン
   クの間に挟み付けて取り付ける挟持収納部を設けること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   のヒートシンク装置。