JP2014140026A - Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device - Google Patents
Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014140026A JP2014140026A JP2013260513A JP2013260513A JP2014140026A JP 2014140026 A JP2014140026 A JP 2014140026A JP 2013260513 A JP2013260513 A JP 2013260513A JP 2013260513 A JP2013260513 A JP 2013260513A JP 2014140026 A JP2014140026 A JP 2014140026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- sheet
- heat dissipation
- conductive material
- cooling member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
- H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
- H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
- H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
- H05K7/20472—Sheet interfaces
- H05K7/20481—Sheet interfaces characterised by the material composition exhibiting specific thermal properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、放熱シート、放熱装置、および放熱装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat dissipation sheet, a heat dissipation device, and a method for manufacturing the heat dissipation device.
従来、半導体装置では、多孔質金属からなるシート状基材に伝熱性浸透物質が充填されてなる放熱シートを備え、この放熱シートが半導体モジュールの金属ベースとヒートシンクとの間に配置されているものがある。(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device is provided with a heat radiating sheet in which a sheet-like base material made of porous metal is filled with a heat transfer material, and this heat radiating sheet is disposed between a metal base of a semiconductor module and a heat sink. There is. (For example, refer to Patent Document 1).
このものにおいては、金属ベースとヒートシンクとによって放熱シートに圧力を加えて放熱シートを圧縮した状態で金属ベースとヒートシンクとが締結されている。このため、放熱シートが金属ベースやヒートシンクの凹凸に応じて塑性変形する。これにより、放熱シートを介する金属ベースおよびヒートシンクの間の隙間を減らして熱抵抗を下げることができる。 In this structure, the metal base and the heat sink are fastened in a state where the heat dissipation sheet is compressed by applying pressure to the heat dissipation sheet by the metal base and the heat sink. For this reason, the heat radiating sheet is plastically deformed according to the unevenness of the metal base and the heat sink. Thereby, the clearance between the metal base and the heat sink via the heat dissipation sheet can be reduced, and the thermal resistance can be lowered.
上記特許文献1の半導体装置では、熱伝導性を向上するために放熱シートとしてその厚み寸法を小さくしたものを用いると、上述の如く、圧力によって放熱シートが塑性変形しても、その変形量が不足する。これにより、その塑性変形した放熱シートが金属ベースやヒートシンクの凹凸に沿った形状にならない。
In the semiconductor device disclosed in
このため、放熱シートと金属ベースとの間に隙間が生じ、放熱シートとヒートシンクとの間に隙間が生じてしまう。したがって、放熱シートと金属ベースとの間の熱抵抗が大きくなり、また放熱シートとヒートシンクとの間の熱抵抗が大きくなる。 For this reason, a clearance gap arises between a thermal radiation sheet and a metal base, and a clearance gap will arise between a thermal radiation sheet and a heat sink. Accordingly, the thermal resistance between the heat dissipation sheet and the metal base is increased, and the thermal resistance between the heat dissipation sheet and the heat sink is increased.
一方、金属ベースとヒートシンクとによって放熱シートに加える圧力を大きくすると、放熱シートの変形量が大きくなり、放熱シートが金属ベースの凹凸やヒートシンクの凹凸に沿うように変形するものの、放熱シートに歪みが生じてしまう。これに加えて、金属ベースとヒートシンクとによって加わる圧力によって放熱シートが大きく変形すると、放熱シートにクラックが発生する場合がある。このような放熱シートに生じる歪みやクラックは、放熱シートの電気絶縁性の低下を招くことになる。 On the other hand, if the pressure applied to the heat dissipation sheet by the metal base and heat sink is increased, the amount of deformation of the heat dissipation sheet increases, and the heat dissipation sheet deforms along the unevenness of the metal base and the heat sink, but the heat dissipation sheet is distorted. It will occur. In addition, if the heat dissipation sheet is greatly deformed by the pressure applied by the metal base and the heat sink, cracks may occur in the heat dissipation sheet. Such distortion and cracks generated in the heat radiating sheet cause a decrease in electrical insulation of the heat radiating sheet.
そこで、歪みやクラックの発生を抑制するために、放熱シートの弾性率を下げて、放熱シートを大きく変形させることも考えられるものの、弾性率の低下によって放熱シートの材料強度が低くなる。このため、放熱シートの厚み寸法を大きくする必要がある。したがって、熱伝導性を向上することができない。 Therefore, in order to suppress the occurrence of distortion and cracks, it is conceivable to lower the elastic modulus of the heat radiating sheet to greatly deform the heat radiating sheet, but the material strength of the heat radiating sheet is lowered due to the decrease in the elastic modulus. For this reason, it is necessary to enlarge the thickness dimension of a thermal radiation sheet. Therefore, thermal conductivity cannot be improved.
本発明は上記点に鑑みて、熱伝導性を向上するようにした放熱シートを提供することを第1の目的とし、放熱シートを用いて放熱性を高めるようにした放熱装置を提供することを第2の目的とし、放熱シートを用いて放熱性を高めるようにした放熱装置の製造方法を提供することを第3の目的とする。 In view of the above points, the present invention has as its first object to provide a heat radiating sheet designed to improve thermal conductivity, and to provide a heat radiating device that uses the heat radiating sheet to improve heat radiating performance. A second object is to provide a method for manufacturing a heat dissipation device that uses a heat dissipation sheet to enhance heat dissipation.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、放熱シートにおいて、シート状に形成されて、多数の孔を有する多孔質基材(21a、21b)と、
熱伝導性を有して、前記多孔質基材の多数の孔内に含浸されている熱伝導性物質と、を備え、
前記多孔質基材内から前記熱伝導性物質が染み出ることが可能に構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention according to
A thermal conductive material having thermal conductivity and impregnated in a number of pores of the porous substrate;
The heat conductive material is configured to be oozed out from the porous base material.
請求項1に記載の発明によれば、例えば、請求項11に記載の発明のように、放熱シートを発熱体および冷却部材の間に配置すれば、発熱体および多孔質基材の間に熱伝導性物質を介在させ、かつ冷却部材および多孔質基材の間に熱伝導性物質を介在させることができる。このため、発熱体および多孔質基材の間の熱抵抗と冷却部材および多孔質基材の間の熱抵抗とを下げることができる。したがって、発熱体から冷却部材への熱伝達性を高めることができる。このため、熱伝導性を向上するようにした放熱シートを提供することができる。
According to the invention described in
具体的には、請求項11に記載の発明では、放熱装置において、
熱を発生する発熱体(10)を冷却する冷却部材(30a、30b)と、
請求項1ないし9のいずれか1つに記載の放熱シート(20a、20b)と、を備え、
前記放熱シートは、前記発熱体および前記冷却部材の間に配置されており、
前記放熱シートを構成する多孔質基材内から染み出た熱伝導性物質が、前記発熱体および前記多孔質基材の間と前記冷却部材および前記多孔質基材の間とに介在することを特徴とする。
Specifically, in the invention according to
Cooling members (30a, 30b) for cooling the heating element (10) that generates heat;
A heat dissipation sheet (20a, 20b) according to any one of
The heat dissipating sheet is disposed between the heating element and the cooling member,
The heat conductive material that oozes out from the porous substrate constituting the heat dissipation sheet is interposed between the heating element and the porous substrate and between the cooling member and the porous substrate. Features.
したがって、放熱シートを用いて放熱性を高めるようにした放熱装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a heat dissipation device that uses a heat dissipation sheet to improve heat dissipation.
また、請求項2に記載の発明では、多孔質基材は、柔軟性を備えることを特徴とする。したがって、放熱シートを発熱体および冷却部材の間に配置した場合に、発熱体、或いは冷却部材の形状に合わせて多孔質基材が変形することができる。よって、放熱シートを介して発熱体および冷却部材の間に生じる隙間を小さくすることができる。このため、放熱シートを介する発熱体および多孔質基材の間の熱抵抗をより一層下げることができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that the porous substrate has flexibility. Therefore, when the heat radiating sheet is disposed between the heating element and the cooling member, the porous substrate can be deformed according to the shape of the heating element or the cooling member. Therefore, the clearance gap produced between a heat generating body and a cooling member via a heat radiating sheet can be made small. For this reason, the thermal resistance between the heating element and the porous substrate via the heat dissipation sheet can be further reduced.
また、請求項18に記載の発明では、放熱装置の製造方法において、
熱を発生する発熱体(10)と、前記発熱体を冷却する冷却部材(30a、30b)との間に、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の放熱シート(20a、20b)を配置する配置工程(S110)と、
前記放熱シートを構成する多孔質基材内から前記発熱体側と前記冷却部材側とに熱伝導性物質を染み出させる染み出し工程(S120)と、を備えることを特徴とする。
In the invention according to claim 18, in the method for manufacturing a heat dissipation device,
The heat dissipating sheet (20a, 20b) according to any one of
And a leaching step (S120) for leaching a heat conductive material from the porous base material constituting the heat radiating sheet to the heating element side and the cooling member side.
したがって、放熱シートを用いて放熱性を高めるようにした放熱装置の製造方法を提供することができる。 Therefore, the manufacturing method of the heat radiating device which improved heat dissipation using the heat radiating sheet can be provided.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1の車載用放熱装置1は、半導体スイッチング素子10から放熱させるためのものである。半導体スイッチング素子10は、いわゆるパワーカードであって、走行用電動機に対して三相交流電圧を出力するインバータ回路に適用されるものである。
(First embodiment)
The on-vehicle
具体的には、車載用放熱装置1は、図2に示すように、放熱シート20a、20bを備える。放熱シート20aは、半導体スイッチング素子10のヒートシンク13とチューブ30aとの間に配置されている。放熱シート20bは、半導体スイッチング素子10のヒートシンク14とチューブ30bとの間に配置されている。
Specifically, the in-vehicle
放熱シート20aは、シート状に形成されている多孔質基材21aに熱伝導性物質が含浸されているものである。放熱シート20bは、シート状に形成されている多孔質基材21bに熱伝導性物質が含浸されているものである。多孔質基材21a、21bは、それぞれ、多数の孔を有する基材である。
The
多孔質基材21a、21bは、それぞれ、柔軟性を有する。このことにより、放熱シート20a、20bは、柔軟性に基づいて形状を自在に変更可能に構成されていることになる。
Each of the
多孔質基材21a、21bに含まれる多数の孔のうち隣接する2つの孔は連通するように形成されている。多孔質基材21a、21bは、熱伝導性および電気絶縁性を有するポリテトラフルオロエチレン等の樹脂材料からなるものである。
Two adjacent holes among many holes included in the
本実施形態の多孔質基材21a、21bには、熱伝導性を向上するために放熱フィラーが添加されている。放熱フィラーは、熱伝導性および電気絶縁性を有する微粉末である。具体的には、放熱フィラーとしては、窒化ホウ素、アルミナ、窒化アルミ等の材料が用いられる。
A heat radiation filler is added to the
本実施形態の放熱シート20a、20bとしては、その厚み寸法が例えば1mm以上のものが用いられる。
As the
熱伝導性物質は、熱伝導性、および電気絶縁性を有する流動性物質である。これに加えて、熱伝導性物質は、予め粘性および高い気体透過係数性を有する。本実施形態では、熱伝導性物質としては、例えば、シリコーンが用いられる。当該シリコーンとしては、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSE1880(製品番号)が用いられる。 The thermally conductive material is a fluid material having thermal conductivity and electrical insulation. In addition, the heat conductive material has a viscosity and a high gas permeability coefficient beforehand. In the present embodiment, for example, silicone is used as the heat conductive material. As the silicone, for example, SE1880 (product number) manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. is used.
本実施形態の放熱シート20aの下面のサイズは、ヒートシンク13の表面13aのサイズよりも大きい。放熱シート20bの上面のサイズは、ヒートシンク14の裏面14aのサイズよりも大きい。
The size of the lower surface of the
図1に示すように、チューブ30a、30bは、冷却水配管40a、40bとともに冷却器50を構成するものである。チューブ30a、30bは、それぞれ、その内部空間31a、31b(図2参照)に冷却水を流通させる金属製の配管である。
As shown in FIG. 1, the
冷却水配管40a、40bは、チューブ30a、30bに対して直交するように配置されている。冷却水配管40a、40bは、チューブ30a、30b内の冷却水の流れ方向(矢印X参照)と垂直方向において、半導体スイッチング素子10を挟むように配置されている。
The cooling
冷却水配管40aは、図1中の鎖線矢印Aのように、入口41aから入った冷却水をチューブ30a、30bに対して分流する。冷却水配管40bは、図1中の鎖線矢印Bのように、チューブ30a、30bから流れ出る冷却水を集合させて出口41bから排出する。
The cooling
冷却水配管40aは、座屈部42aを備える。座屈部42aは、冷却水配管40aのうちチューブ30a、30bの間に配置されて、蛇腹状に形成されている。座屈部42aは、その撓みによって冷却水配管40aの長手方向(図中上下方向)に収縮が可能に形成されている。
The cooling
冷却水配管40bは、座屈部42bを備える。座屈部42bは、冷却水配管40bのうちチューブ30a、30bの間に配置されて、蛇腹状に形成されている。座屈部42bは、その撓みによって冷却水配管40bの長手方向(図中上下方向)に収縮が可能に形成されている。
The cooling
本実施形態の冷却水配管40a、40b、およびチューブ30a、30bは、アルミニウム等の金属材料からなるものである。
The cooling
半導体スイッチング素子10は、薄板状に形成されている。この半導体スイッチング素子10は、図2に示すように、半導体チップ11、スペーサ12、ヒートシンク13、14、複数本のターミナル15(図2中2本のターミナル15を示す)、および樹脂モールド部16を有した構成とされている。
The
半導体チップ11は、例えばIGBTなどのスイッチング素子を構成する。半導体チップ11は、ヒートシンク13、14の間に配置されている。ヒートシンク13、14は、それぞれ、銅によって薄板状に形成されている。ヒートシンク13、14は、それぞれ、半導体チップ11から発生する熱を放出する。ヒートシンク13の表面13aが樹脂モールド部16の表面側(図1中上側)に露出している。また、ヒートシンク14の裏面14aが樹脂モールド部16の裏面側(図1中下側)に露出している。
The
スペーサ12は、銅によって薄板状に形成されている。スペーサ12は、半導体チップ11およびヒートシンク13の間に配置されている。複数本のターミナル15は、それぞれの先端側が樹脂モールド部16から外側に突出するように形成されている。複数本のターミナル15と半導体チップ11との間は、それぞれ、ワイヤ15aによって接続されている。樹脂モールド部16は、電気絶縁性樹脂材料からなるもので、半導体チップ11、スペーサ12、およびヒートシンク13、14、および複数本のターミナル15を覆うように形成されている。
The
本実施形態のヒートシンク13の表面13a、およびヒートシンク14の裏面14aは、平らに加工成形されている。同様に、チューブ30aの上面、下面、およびチューブ30bの上面、下面は、それぞれ、平らに加工成形されている。ヒートシンク13の表面13a、ヒートシンク14の裏面14a、チューブ30aの上面、下面、およびチューブ30bの上面、下面のそれぞれの十点平均粗さ(Rz)は、6.3z〜50zに設定されている。
The
なお、半導体チップ11およびスペーサ12の間は、半田層17aによって接続されている。半導体チップ11およびヒートシンク14の間は、半田層17bによって接続されている。スペーサ12およびヒートシンク13の間は、半田層17cによって接続されている。
The
本実施形態では、ヒートシンク13の表面13a(放熱面)のサイズは、樹脂モールド部16の上面のサイズよりも小さい。ヒートシンク14の裏面14a(放熱面)のサイズは、樹脂モールド部16の下面のサイズよりも小さい。そして、放熱シート20aの下面のサイズは、樹脂モールド部16の上面のサイズよりも小さい。放熱シート20bの上面のサイズは、樹脂モールド部16の下面のサイズよりも小さい。
In the present embodiment, the size of the
次に、本実施形態の車載用放熱装置1の製造方法について図4を参照して説明する。
Next, the manufacturing method of the vehicle-mounted
まず、準備工程(ステップS100)において、半導体スイッチング素子10、放熱シート20a、20b、および冷却器50を、それぞれ、別々に用意する。このとき、冷却器50としては、座屈部42a、42bが伸びた状態のものを用意する。
First, in the preparation step (step S100), the
次の配置工程(ステップS110)において、チューブ30a、30bの間に、放熱シート20a、半導体スイッチング素子10、および放熱シート20bを配置する。具体的には、半導体スイッチング素子10のヒートシンク13とチューブ30aとの間に放熱シート20aを配置する。これにより、放熱シート20aがヒートシンク13を図1中上側から覆うように配置されることになる。
In the next arrangement step (step S110), the
さらに、半導体スイッチング素子10のヒートシンク14とチューブ30bとの間に放熱シート20bを配置する。これにより、放熱シート20bがヒートシンク14を図1中下側から覆うように配置されることになる。
Further, a
これにより、半導体スイッチング素子10(パワーカード)および放熱シート20a、20bがチューブ30b、30bの間に配置されることになる。
Thereby, the semiconductor switching element 10 (power card) and the
次の染み出し工程(ステップS120)において、冷却水配管40aの座屈部42aと冷却水配管40bの座屈部42bとをそれぞれ収縮させる。これにより、チューブ30a、30bの間の距離が短くなる。このため、チューブ30a、30bによって、半導体スイッチング素子10および放熱シート20a、20bに対して圧力が加わる。
In the next leaching step (step S120), the buckling
したがって、放熱シート20aは、半導体スイッチング素子10のヒートシンク13とチューブ30aとによって板厚方向に圧縮される。これに伴って、放熱シート20aの多孔質基材21aからヒートシンク13側とチューブ30a側とに熱伝導性物質が染み出る。このとき、放熱シート20aの多孔質基材21aからヒートシンク13側に染み出た熱伝導性物質は、毛細管現象で、多孔質基材21aとヒートシンク13との間の隙間を埋めることができる。これに加えて、放熱シート20aの多孔質基材21aからチューブ30a側に染み出た熱伝導性物質は、多孔質基材21aとチューブ30aとの間の隙間を埋めることができる。
Therefore, the
これに加えて、放熱シート20bは、ヒートシンク14とチューブ30bとによって板厚方向に圧縮される。このとき、放熱シート20bの多孔質基材21bからヒートシンク14側とチューブ30b側とに熱伝導性物質が染み出る。このため、放熱シート20bの多孔質基材21bからヒートシンク14側に染み出た熱伝導性物質は、毛細管現象で、放熱シート20bの多孔質基材21bとヒートシンク14との間の隙間を埋めることができる。さらに、放熱シート20bの多孔質基材21bからチューブ30b側に染み出た熱伝導性物質は、放熱シート20bの多孔質基材21bとチューブ30bとの間の隙間を埋めることができる。
In addition, the
次の固定工程(ステップS130)において、座屈部42a、41bが伸びることを防止するために、固定部材によってチューブ30a、30bを挟み込んでチューブ30a、30bの間を保持固定する。これにより、チューブ30a、30bの間において、放熱シート20a、20bが圧縮した状態で維持されることになる。以上により、車載用放熱装置1が完成することになる。
In the next fixing step (step S130), in order to prevent the buckling
次に、本実施形態の車載用放熱装置1の作動について説明する。
Next, the operation of the in-vehicle
まず、半導体スイッチング素子10において、半導体チップ11がスイッチング作動する際に半導体チップ11が熱を発生する。このとき、半導体チップ11から発生した熱が半田層17a、スペーサ12、および半田層17cを通してヒートシンク13に伝わる。そして、ヒートシンク13を介して放熱が行われる。つまり、ヒートシンク13などを含む半導体スイッチング素子10が発熱体となり、半導体スイッチング素子10で発生した熱が放出させられる。また、これに伴って、ヒートシンク13から、放熱シート20aを通してチューブ30aに熱が伝わる。よって、チューブ30aにおいて、放熱シート20aを通して伝わった熱が冷却水に排熱される。このことにより、チューブ30aにて半導体スイッチング素子10を冷却することができる。
First, in the
また、半導体チップ11から発生した熱が半田層17bを通してヒートシンク14に伝わる。このとき、ヒートシンク14から、放熱シート20bを通してチューブ30bに熱が伝わる。これに伴い、チューブ30bにおいて、放熱シート20bを通して伝わった熱が冷却水に排熱される。このことにより、チューブ30bにて半導体スイッチング素子10を冷却することができる。
Further, the heat generated from the
以上説明した本実施形態によれば、放熱シート20aは、ヒートシンク13とチューブ30aとの間に配置されている。放熱シート20aの多孔質基材21aは、ヒートシンク13とチューブ30aとによってその板厚方向に圧縮されている。多孔質基材21aの圧縮に伴って多孔質基材21a内から染み出た熱伝導性物質が多孔質基材21aとヒートシンク14との間と多孔質基材21aとチューブ30aとの間とに介在している。
According to this embodiment described above, the
ここで、ヒートシンク13の表面13a、およびチューブ30aの下面には、加工痕として凹凸部が形成されている。加工痕とは、ヒートシンク13やチューブ30aを金属加工により成形する際に形成される凹凸部のことである。
Here, on the
これに対して、本実施形態では、加工痕を熱伝導性物質で埋めることができる。つまり、放熱シート20aとヒートシンク13との間の隙間と放熱シート20aとチューブ30aとの間の隙間とをそれぞれ熱伝導性物質で埋めることができる。このため、放熱シート20aを介したヒートシンク13とチューブ30aとの間の熱抵抗を下げることができる。
On the other hand, in this embodiment, the processing trace can be filled with a heat conductive material. That is, the gap between the
放熱シート20bは、ヒートシンク14とチューブ30bとの間に配置されている。放熱シート20bの多孔質基材21bは、ヒートシンク14とチューブ30bとによってその板厚方向に圧縮されている。多孔質基材21bの圧縮に伴って多孔質基材21b内から染み出た熱伝導性物質が多孔質基材21bとヒートシンク14との間と多孔質基材21bとチューブ30bとの間とに介在している。
The
ここで、ヒートシンク14の表面14a、およびチューブ30bの上面には、加工痕が形成されているものの、加工痕を熱伝導性物質で埋めることができる。つまり、放熱シート20bとヒートシンク14との間の隙間と放熱シート20bとチューブ30bとの間の隙間とをそれぞれ熱伝導性物質で埋めることができる。このため、放熱シート20bを介したヒートシンク14とチューブ30bとの間の熱抵抗を下げることができる。
Here, although the processing mark is formed on the
以上により、半導体スイッチング素子10とチューブ30a、30bとの間の熱抵抗を下げることができる。したがって、半導体スイッチング素子10の放熱性を高めることができる。
As described above, the thermal resistance between the
本実施形態の放熱シート20aは、柔軟性を有している。このため、放熱シート20aは、ヒートシンク13およびチューブ30aの形状に適応して変形することができる。例えば、図3に示すように、チューブ30aに湾曲状の凹み50が形成されて、かつヒートシンク13の加工痕として凹部51が形成されている場合がある。この場合には、チューブ30aの凹み50、およびヒートシンク13の凹部51に合わせて放熱シート20aを変形させることができる。よって、ヒートシンク13および放熱シート20aの隙間、および放熱シート20aおよびチューブ30aの間の隙間をそれぞれ小さくすることができる。
The
また、図3に示すように、ヒートシンク13およびチューブ30aの形状に合わせて放熱シート20が変形して、ヒートシンク13の凹部51内や放熱シート20aおよびチューブ30aの隙間に熱伝導性物質が太線の矢印のように放熱シート20aから移動する。このため、ヒートシンク13および放熱シート20aの隙間、および放熱シート20aおよびチューブ30aの間の隙間に熱伝導性物質が充填されるようにできる。
Further, as shown in FIG. 3, the heat radiating sheet 20 is deformed according to the shape of the
一方、放熱シート20bも、放熱シート20aと同様、柔軟性を有している。このため、放熱シート20bは、ヒートシンク14やチューブ30bの形状に沿って変形する。したがって、放熱シート20aの場合と同様に、ヒートシンク14およびチューブ30bの間に生じる隙間を小さくすることができる。
On the other hand, the
本実施形態の放熱シート20a、20bを構成する熱伝導性物質は、上述の如く、予め粘性を有する。このため、冷熱サイクルや毛細管現象によって放熱シート20aとヒートシンク13との間から熱伝導性物質が押し出されることを防ぐことができる。つまり、熱伝導性物質の粘性によって、放熱シート20aとヒートシンク13との間に保持され得る。同様の理由で、放熱シート20aとチューブ30aとの間に熱伝導性物質が保持される。放熱シート20bとヒートシンク14との間、および放熱シート20bとチューブ30bとの間にも、それぞれ、熱伝導性物質が保持される。したがって、半導体スイッチング素子10とチューブ30a、30bとの間の熱抵抗を低い状態で維持することができる。
As described above, the heat conductive material constituting the
本実施形態の放熱シート20a、20bの多孔質基材21a、21bは、上述の如く、多数の孔のうち隣接する2つの孔は連通した構造になっている。このため、放熱シート20a、20bは、多数の孔のうち連通した複数の孔を通して気体を透過させることができる。これに加えて、熱伝導性物質は、高い気体透過係数を有する。したがって、放熱シート20a、20b内からガスが発生しても、多孔質基材21a、21bや熱伝導性物質を通して外側にガスを排出することができる。
As described above, the
本実施形態の放熱シート20a、20bの多孔質基材21a、21b、および熱伝導性物質は、電気絶縁性を有している。このため、放熱シート20a、20bが電気絶縁性を有することになる。したがって、放熱シート20aによって半導体チップ11とチューブ30aとの間の電気絶縁性を確保することができる。さらに、放熱シート20bによって半導体チップ11とチューブ30bとの間の電気絶縁性を確保することができる。したがって、放熱シート20a、20b以外に電気絶縁部材を設ける必要がない。このため、部品点数の増加を抑えることができる。
The
また、多孔質基材21a、21bにクラックが生じたり、多孔質基材21a、21bから放熱フィラーが剥離して剥離跡として空所が形成されると、クラックや剥離跡が絶縁破壊の起点になり得る。
In addition, when cracks are generated in the
これに対して、本実施形態では、多孔質基材21a、21bから染み出た熱伝導性物質が多孔質基材21a、21bに生じたクラックや放熱フィラーの剥離跡を埋めることができる。このため、クラックや剥離跡といった多孔質基材21a、21bの欠陥を製造工程の検査で発見できなかった場合であっても、当該欠陥を熱伝導性物質が修復することができる。
On the other hand, in this embodiment, the thermally conductive material that has exuded from the
本実施形態の放熱シート20a、20bでは、熱伝導性物質を硬化させていなく、熱伝導性物質が粘性を保持している。このため、例えば、放熱シート20aをヒートシンク13の表面13a(或いは、チューブ30aの下面)に配置しても、この放熱シート20aを配置したヒートシンク13から放熱シート20aを剥がすことができる。このため、放熱シート20aをヒートシンク13に再び配置することができる。つまり、放熱シート20aをヒートシンク13やチューブ30aに一旦貼り付けても、この放熱シート20aを再度、貼り直すことができる。放熱シート20bも放熱シート20aと同様の効果がある。
In the
さらに、本実施形態の放熱シート20a、20bでは、多数の孔を有する多孔質基材21a、21bを用いている。多孔質基材21a、21bはシリコーンなどで構成される場合と比較して空隙が多く、放熱フィラーの添加や流動性物質で構成される熱伝導性物質を埋め込み易く、これらを保持できる量も多い。また、多孔質基材21a、21bは、放熱フィラーの添加や流動性物質で構成される熱伝導性物質によって孔内が埋め込まれても柔軟性が担保され、圧縮特性、つまり荷重印加に伴って圧縮され易い特性を有している。このため、多孔質基材21a、21b内に保持できる放熱フィラーや熱伝導性物質の総量を多くしても確実に放熱シート20a、20bを圧縮して熱伝導性物質が染み出すようにできる。
Furthermore, in the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、予め粘性を持った熱伝導性物質を多孔質基材21aに含浸されてなる放熱シート20aを用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、粘性が低い熱伝導性物質を多孔質基材21aに含浸されてなる放熱シート20aを用意し、この放熱シート20aをヒートシンク13とチューブ30aとの間に組み付ける際に放熱シート20aに対して熱伝導性物質の粘性を高める架橋剤を付着する例について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example using the
本実施形態では、粘性が低い熱伝導性物質を多孔質基材21aに含浸されてなる放熱シート20aを用意する。同様に、粘性が低い熱伝導性物質を多孔質基材21bに含浸されてなる放熱シート20bを用意する。
In the present embodiment, a
多孔質基材21a、21bに含浸されている熱伝導性物質、および架橋剤(添加剤)として、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のCY52−276A&B(製品番号)を用いる。
For example, CY52-276A & B (product number) manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. is used as the heat conductive material impregnated in the
ここで、CY52−276A&Bは、主剤、および主剤に架橋反応を起こさせる副剤から構成されており、主剤が袋A、副剤が袋Bと2つの袋に分けられている。熱伝導性物質として主剤を用いることができ、袋A内の主剤を多孔質基材21a、21bに含浸させることで放熱シート20a、20bを構成できる。この主剤には、架橋反応の反応速度を速める触媒が含まれている。また、架橋剤として副剤を用いることができ、架橋剤を付着させる際には袋B内の副剤を用いている。
Here, CY52-276A & B is composed of a main agent and an auxiliary agent that causes a crosslinking reaction to occur in the main agent, and the main agent is divided into a bag A and an auxiliary agent is divided into a bag B and two bags. A main agent can be used as the heat conductive substance, and the
次に、本実施形態の車載用放熱装置の製造工程について説明する。図5は、本実施形態の車載用放熱装置の製造工程を示すフローチャートである。図5は、図4のフローチャートにおいて、準備工程(ステップS100)に代わる準備工程(ステップS100A)と、配置工程(ステップS110)に代わる架橋剤付着・配置工程(ステップS110A)を備えたものである。 Next, the manufacturing process of the vehicle-mounted heat dissipation device of this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a manufacturing process of the in-vehicle heat dissipation device of the present embodiment. FIG. 5 includes a preparation step (step S100A) in place of the preparation step (step S100) and a cross-linking agent adhesion / placement step (step S110A) in place of the arrangement step (step S110) in the flowchart of FIG. .
まず、準備工程(ステップS100A)では、半導体スイッチング素子10、冷却器50、および粘性が低い熱伝導性物質を含浸されてなる放熱シート20a、20bを、別々に用意する。
First, in the preparation process (step S100A), the
次に、架橋剤付着・配置工程(ステップS110A)では、チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する。この際に、ヒートシンク13の表面13aに架橋剤(添加剤)を付け、この架橋剤が付いた表面13aに放熱シート20aの下面を配置し、チューブ30aの下面に放熱シート20aの上面を配置する。このことにより、放熱シート20aの多孔質基材21aに架橋剤が付着する。このため、多孔質基材21aに含浸されている熱伝導性物質において架橋剤による架橋反応が始まる。これにより、熱伝導性物質の硬化が開始される。
Next, in the cross-linking agent adhesion / arrangement step (step S110A), the
さらに、チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、ヒートシンク14の裏面14aに架橋剤を付け、この架橋剤が付いた裏面14aに放熱シート20bの上面を配置し、チューブ30bの上面に放熱シート20bの下面を配置する。このことにより、放熱シート20aの多孔質基材21aに架橋剤が付着する。このため、多孔質基材21bに含浸されている熱伝導性物質において架橋剤による架橋反応が始まる。これにより、熱伝導性物質の硬化が開始される。
Further, when the
以上により、チューブ30a、30bの間に放熱シート20a、20bを配置する際に、多孔質基材21a、21bに含浸されている熱伝導性物質の硬化が開始されることになる。
As described above, when the
その後、次の染み出し工程(ステップS120)において、冷却水配管40aの座屈部42aと冷却水配管40bの座屈部42bとをそれぞれ収縮させることにより、半導体スイッチング素子10および放熱シート20a、20bに対して圧力を加える。
Thereafter, in the next seepage process (step S120), the buckling
したがって、上記第1実施形態と同様に、放熱シート20aの多孔質基材21aが圧縮される。これに伴って、多孔質基材21aから染み出た熱伝導性物質は、多孔質基材21aとヒートシンク13との間の隙間を埋める。これに加えて、多孔質基材21aから染み出た熱伝導性物質は、多孔質基材21aとチューブ30aとの間の隙間を埋めることができる。
Therefore, as in the first embodiment, the
また、放熱シート20bの多孔質基材21bが圧縮される。このため、多孔質基材21bから染み出た熱伝導性物質は、多孔質基材21bとヒートシンク14との間の隙間を埋めることができる。さらに、多孔質基材21bから染み出た熱伝導性物質は、多孔質基材21bとチューブ30bとの間の隙間を埋めることができる。
Moreover, the
次の固定工程(ステップS130)において、チューブ30a、30bの間を固定部材によって固定する。以上により、車載用放熱装置1の組み付けが終了する。その後、熱伝導性物質を硬化して熱伝導性物質の粘性を高めるために、所定期間の間、車載用放熱装置1を待機させることになる。例えば、室温25度の環境下で車載用放熱装置1を待機させる場合には、20時間ほど車載用放熱装置1を室内で待機させることが必要になる。
In the next fixing step (step S130), the space between the
以上説明した本実施形態によれば、放熱シート20aをヒートシンク13とチューブ30aとの間に組み付け、放熱シート20bをヒートシンク14とチューブ30bとの間に組み付ける際に、放熱シート20a、20bに対して熱伝導性物質の粘性を高める架橋剤(すなわち、添加剤)を付着する。これに伴って、熱伝導性物質の硬化を開始することができる。その後、組み付けが完了した車載用放熱装置1を必要時間待機させることにより、車載用放熱装置1において、チューブ30a、30bとの間に配置した状態で、熱伝導性物質の粘性を高めることができる。したがって、上記第1実施形態と同様に、放熱シート20aを介するヒートシンク13とチューブ30aとの間に熱伝導性物質を保持し得る。放熱シート20bを介するヒートシンク14とチューブ30bとの間に熱伝導性物質を保持し得る。
According to this embodiment described above, when the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、ヒートシンクと樹脂モールド部との間に段差がある場合に対して本発明の一実施形態を適用したものである。本実施形態のうち、第1、第2実施形態と同様の部分については、第1、第2実施形態を参照して説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, one embodiment of the present invention is applied to a case where there is a step between the heat sink and the resin mold portion. In the present embodiment, the same portions as those in the first and second embodiments are described with reference to the first and second embodiments.
本実施形態では放熱機能付きの電子装置を本発明の一実施形態にかかる放熱装置としている。図6に示すように、電子装置100は、次のように構成されている。すなわち、ヒートシンク101の上に半田層102を介して半導体チップ103を配置した構成において、ヒートシンク101のうち半導体チップ103が配置された側の一面が樹脂モールド部104によって封止されている。ヒートシンク101のうち半導体チップ103が配置された一面と反対側の面は樹脂モールド部104から露出させられており、この面から半導体チップ101で発した熱を放出する。
In this embodiment, an electronic device with a heat dissipation function is used as a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the
このような構造において、ヒートシンク101のうち樹脂モールド部104から露出させられた面側に放熱シート105を介して図示しないフィン部が備えられた放熱フィン106を配置している。そして、ヒートシンク101と放熱フィン106との間に放熱シート105が挟まれた状態になっている。
In such a structure, the
放熱フィン106は、例えば放熱性の良い金属材料で構成されており、板状部分のうち放熱シート105と反対側の表面に図示しないフィンが形成されることで、半導体チップ103で発した熱を放出して冷却を行う。このような構造によって、本実施形態にかかる電子装置100が構成されている。
The
なお、ヒートシンク101は上記したヒートシンク13、14と、半導体チップ103は上記した半導体チップ11と、樹脂モールド部104は上記した樹脂モールド部16と、放熱シート105は上記した放熱シート21a、21bと同様の構成とされている。また、本実施形態の場合、半導体チップ103およびヒートシンク101を樹脂モールド部104で封止した部分が発熱体に相当し、放熱フィン106が冷却部材に相当する。
The
このように構成される電子装置100では、樹脂モールド部104によってヒートシンク101を封止したときに、ヒートシンク101のうちの放熱シート105側の表面と樹脂モールド部104のうち放熱シート105側の表面が同一平面にならない場合がある。この場合、樹脂モールド部104と共にヒートシンク101に放熱シート105を接触させたときに、樹脂モールド部104とヒートシンク101との間に形成される段差部107に放熱シート101の変形が追従できず、段差部107に隙間が残る。
In the
しかしながら、本実施形態の電子装置100においても、放熱シート105に第1、第2実施形態で説明した放熱シート21a、21bと同様のものを用いている。このため、放熱シート105から染み出た熱伝導性物質が段差部107に形成された隙間に入り込み、その隙間を熱伝導性物質で埋めることができる。このため、放熱シート105を介してヒートシンク101と放熱フィン106との間の熱抵抗を下げることが可能となる。したがって、半導体チップ103の放熱性を高めることができるなど、上記第1、第2実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
However, also in the
(第3実施形態の変形例)
上記第3実施形態では、ヒートシンク101のうち放熱シート105側の面の外縁部を樹脂モールド部104によって覆った構造、つまり樹脂モールド部104における放熱シート105側の面がヒートシンク101よりも突き出た構造について説明した。これに対して、図7に示すように、ヒートシンク101のうち放熱シート105側の一面が樹脂モールド部104よりも突き出た構造とすることもできる。
(Modification of the third embodiment)
In the third embodiment, a structure in which the outer edge portion of the surface of the
この場合にも、樹脂モールド部104と共にヒートシンク101に放熱シート105を接触させたときに、ヒートシンク101と樹脂モールド部104との間に形成される段差部107に放熱シート101の変形が追従できず、段差部107に隙間が残る。
Also in this case, when the
しかしながら、このような構造であっても、放熱シート105に第1、第2実施形態で説明した放熱シート21a、21bと同様のものを用いることで、放熱シート105から染み出た熱伝導性物質が段差部107に形成された隙間に入り込ませることができる。これにより、段差部107に形成された隙間を熱伝導性物質で埋めることができ、第3実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
However, even in such a structure, the heat conductive material that exudes from the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、表面に段差がある配線部が形成された基板の上に放熱シートを配置して放熱を行う場合に対して本発明の一実施形態を適用したものである。本実施形態のうち、第1、第2実施形態と同様の部分については、第1、第2実施形態を参照して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, one embodiment of the present invention is applied to a case where a heat radiation sheet is disposed on a substrate on which a wiring portion having a step on the surface is formed to perform heat radiation. In the present embodiment, the same portions as those in the first and second embodiments are described with reference to the first and second embodiments.
図8に示すように、本実施形態では放熱機能付きの回路基板200に対して本発明の一実施形態を適用している。回路基板200は、次のように構成されている。すなわち、プリント基板などの配線部201が形成された基板202の上に、フリップチップ実装品などの電子部品203が実装されており、配線部201および電子部品203を覆うように基板202の一面側に放熱シート204を配置している。このような構造によって、本実施形態にかかる回路基板200が構成されている。なお、放熱シート204は上記した放熱シート21a、21bと同様の構成とされている。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, one embodiment of the present invention is applied to a
このように構成される回路基板200では、基板202の表面に配置された配線部201や電子部品203により、基板202の表面との間において段差部205が構成される。この場合、配線部201および電子部品203を覆うように放熱シート204を配置したときに、配線部201および電子部品203と基板202との間に形成される段差部205に放熱シート204の変形が追従できず、段差部205に隙間が残る。
In the
しかしながら、本実施形態の回路基板200においても、放熱シート204に第1、第2実施形態で説明した放熱シート21a、21bと同様のものを用いている。このため、放熱シート204から染み出た熱伝導性物質が段差部205に形成された隙間に入り込み、その隙間を熱伝導性物質で埋めることができる。このため、放熱シート204による配線部201および電子部品203からの放熱効率を向上させることが可能となり、回路基板200の放熱性を高めることができるなど、上記第1、第2実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
However, also in the
(他の実施形態)
上記第1、2の実施形態では、放熱シート20aの下面のサイズを樹脂モールド部16の上面のサイズよりも小さくした例について説明したが、これに限らず、放熱シート20aの下面のサイズを樹脂モールド部16の上面のサイズよりも大きくしてもよい。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the example in which the size of the lower surface of the
同様に、放熱シート20bの上面のサイズを、樹脂モールド部16の下面のサイズよりも大きくしてもよい。
Similarly, the size of the upper surface of the
上記第2の実施形態では、チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、ヒートシンク13の表面13aに架橋剤を付けた。そして、この架橋剤が付いた表面13aに放熱シート20aの下面を配置して、放熱シート20aの多孔質基材21aに架橋剤を付着させる例について説明したが、これに代えて、次の(1)、(2)のようにしてもよい。
In the said 2nd Embodiment, when arrange | positioning the
(1)チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、チューブ30aの下面に架橋剤を付ける。また、チューブ30aの下面のうち架橋剤が付いた部分に放熱シート20aの上面を配置して、ヒートシンク13の表面13aに放熱シート20aの下面を配置する。これにより、放熱シート20aの多孔質基材21aに架橋剤を付着させる。
(1) When the
(2)チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、放熱シート20aに対して直接架橋剤を付ける。
(2) When the
同様に、放熱シート20bの多孔質基材21bに架橋剤を付着させるために、次の(3)、(4)のようにしてもよい。
Similarly, the following (3) and (4) may be used in order to adhere the crosslinking agent to the
(3)チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、チューブ30bの上面に架橋剤を付け、チューブ30bの上面のうち架橋剤が付いた部分に放熱シート20bの下面を配置して、ヒートシンク14の下面に放熱シート20bの上面を配置する。これにより、放熱シート20bの多孔質基材21bに架橋剤を付着させてもよい。
(3) When the
(4)チューブ30a、30bの間に半導体スイッチング素子10を配置する際に、放熱シート20bに対して直接架橋剤を付ける。
(4) When the
上記第1〜第3の実施形態では、本発明の放熱装置として車載用放熱装置1や電子装置100を用いた例について説明したが、これに代えて、本発明の放熱装置として車載用放熱装置1や電子装置100以外の他の放熱装置に用いてもよい。
In the first to third embodiments, the examples using the in-vehicle
上記第1、第2の実施形態では、冷却水配管40a、40bの座屈部42a、41bを収縮させてチューブ30a、30bの間を短くすることにより、チューブ30a、30bによって放熱シート20a、20bを圧縮させる例について説明した。これに代えて、チューブ30a、30bの間をネジ等の締結部材によって固定することによって放熱シート20a、20bを圧縮させるようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the
上記第1、第2の実施形態では、発熱体として半導体スイッチング素子10を用いた例について説明したが、これに代えて、半導体スイッチング素子10以外の部材を発熱体として用いてもよい。
In the first and second embodiments, the example in which the
上記第1の実施形態では、粘性を有する熱伝導性物質によって多孔質基材21aとヒートシンク13(或いは、チューブ30a)との間を埋める例について説明した。これに限らず、粘性が低い液状の熱伝導性物質によって多孔質基材21aとヒートシンク13(或いは、チューブ30a)との間を埋めるようにしてもよい。つまり、粘性が低い液状の熱伝導性物質によって多孔質基材21aとヒートシンク13(或いは、チューブ30a)との間を埋めるようにしてもよい。
In the first embodiment, the example in which the space between the
同様に、粘性が低い液状の熱伝導性物質によって多孔質基材21bとヒートシンク14(或いは、チューブ30b)との間を埋めるようにしてもよい。
Similarly, the space between the
上記第1、第2の実施形態において、放熱シート20aをヒートシンク13とチューブ30aとの間に配置する際に、熱伝導性物質に接着性を持たせる反応を起こさせる添加剤を放熱シート20aに付けてもよい。これにより、熱伝導性物質が添加剤の反応によって接着性を持つようになる。この接着性を持った熱伝導性物質が放熱シート20aとヒートシンク13との間を接着し、かつ放熱シート20aとチューブ30aとの間を接着する。
In the first and second embodiments, when the
同様に、放熱シート20bをヒートシンク14とチューブ30bとの間に配置する際に、熱伝導性物質に接着性を持たせる反応を起こさせる添加剤を放熱シート20bに付けてもよい。これにより、この接着性を持った熱伝導性物質が放熱シート20bとヒートシンク14との間を接着し、かつ放熱シート20bとチューブ30bとの間を接着する。
Similarly, when the
上記第2実施形態では、多孔質基材21a、21bに含浸されている熱伝導性物質、および架橋剤として、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のCY52−276A&B(製品番号)を用いた例について説明した。これに代えて、米国、Gelesr(ゲレスト)社製の製品を用いて主剤(熱伝導性物質)、および架橋剤(添加剤)を生成してもよい。
In the second embodiment, for example, CY52-276A & B (product number) manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. is used as the thermal conductive material impregnated in the
具体的には、DMS-T21(100cSr.silicone fluid)、SIS6964.0-S45(silica powder)、SN3260(DBTL tin catalyst)を50%、45%、5%の混合比で混合したものを主剤(熱伝導性物質)とする。 Specifically, DMS-T21 (100cSr.silicone fluid), SIS6964.0-S45 (silica powder), SN3260 (DBTL tin catalyst) mixed at a mixing ratio of 50%, 45%, 5% are the main ingredients ( Thermally conductive material).
また、DMS-S45(silnol fluid)、SIS6964.0-S45(silica powder)、PSI-021(erthlsilicare)を70%、28%、2%の混合比で混合したものを架橋剤とする。 Moreover, what mixed DMS-S45 (silnol fluid), SIS6964.0-S45 (silica powder), and PSI-021 (erthlsilicare) by the mixing ratio of 70%, 28%, and 2% is made into a crosslinking agent.
なお、DMS-T21、SIS6964.0-S45、SN3260、DMS-S45、SIS6964.0-S45、PSI-021は、それぞれ、Gelesr社の製品番号を示している。 Note that DMS-T21, SIS6964.0-S45, SN3260, DMS-S45, SIS6964.0-S45, and PSI-021 indicate the product numbers of Gelsr, respectively.
上記第1、第2の実施形態では、多孔質基材21a、21bとして、放熱フィラーが添付されたものを用いた例について説明したが、これに代えて、熱伝導性物質として、予め放熱フィラーが添付されたものを用いてもよい。熱伝導性物質に添付される放熱フィラーは、熱伝導性および電気絶縁性を有する微粉末である。具体的には、放熱フィラーとしては、窒化ホウ素、アルニナ、窒化アルミナ等の材料が用いられる。
In the said 1st, 2nd embodiment, although the example using the thing to which the thermal radiation filler was attached was demonstrated as the
或いは、多孔質基材21a、21bとして、予め放熱フィラーが添付されたものを用い、かつ熱伝導性物質として、予め放熱フィラーが添付されたものを用いてもよい。
Alternatively, as the
上記第1、第2の実施形態では、半導体スイッチング素子10の表面側(図1中上側)に放熱シート20aに配置し、かつ半導体スイッチング素子10の裏面側(図1中下側)に放熱シート20bを配置した例について説明した。これに限らず、半導体スイッチング素子10の表面側および裏面側のうち、一方側にのみ放熱シートを配置してもよい。
In the first and second embodiments, the
例えば、半導体スイッチング素子10として、ヒートシンク13、14のうちヒートシンク13が廃止されてヒートシンク14だけが樹脂モールド部16の下面側に露出しているものを用いる場合には、裏面側(図1中下側)にのみ放熱シート20bを配置する。そして、半導体スイッチング素子10とチューブ30bとの間に放熱シート20bが介在した状態で、半導体スイッチング素子10とチューブ30bとの間をネジ等の締結によって固定する。これにより、放熱シート20bの多孔質基材21bは、ヒートシンク14とチューブ30bとによって、圧縮されて、熱伝導性物質を染み出させることができる。この染み出た熱伝導性物質は、放熱シート20bとヒートシンク14との間の隙間と放熱シート20bとチューブ30bとの間の隙間とを熱伝導性物質で埋めることができる。
For example, when the
上記第1、第2の実施形態では、冷却部材としてチューブ30a、30bを用いた例について説明したが、これに代えて、チューブ30a、30bの放熱を促進する放熱フィンを冷却部材として用いてもよい。
In the first and second embodiments, the example in which the
上記第1、第2の実施形態では、放熱シート20aの多孔質基材21aの圧縮により多孔質基材21aから熱伝導性物質がヒートシンク13側とチューブ30a側とに染み出るようにした例について説明した。これに代えて、多孔質基材21aから熱伝導性物質がその自重でヒートシンク13側とチューブ30a側とに染み出るようにしてもよい。
In the first and second embodiments described above, the heat conductive material oozes from the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship or the like.
1 車載用放熱装置
10 半導体スイッチング素子
13、14 ヒートシンク
11 半導体チップ(発熱体)
12 スペーサ
15 ターミナル
15a ワイヤ
16 樹脂モールド部
20a、20b 放熱シート(第1、第2の放熱シート)
21a、21b 多孔質基材(第1、第2の多孔質基材)
30a、30b チューブ(第1、第2の冷却部材)
DESCRIPTION OF
12
21a, 21b Porous base material (first and second porous base materials)
30a and 30b tubes (first and second cooling members)
Claims (28)
熱伝導性を有して、前記多孔質基材の多数の孔内に含浸されている熱伝導性物質と、を備え、
前記多孔質基材内から前記熱伝導性物質が染み出ることが可能に構成されていることを特徴とする放熱シート。 A porous substrate (21a, 21b) formed into a sheet and having a large number of pores;
A thermal conductive material having thermal conductivity and impregnated in a number of pores of the porous substrate;
The heat-radiating sheet is configured to allow the heat conductive material to ooze out from the porous base material.
請求項1ないし9のいずれか1つに記載の放熱シート(20a、20b、105)と、を備え、
前記放熱シートは、前記発熱体および前記冷却部材の間に配置されており、
前記放熱シートを構成する多孔質基材内から染み出た熱伝導性物質が、前記発熱体および前記多孔質基材の間と前記冷却部材および前記多孔質基材の間とに介在することを特徴とする放熱装置。 Cooling members (30a, 30b, 106) for cooling the heating elements (10, 103) that generate heat;
A heat dissipating sheet (20a, 20b, 105) according to any one of claims 1 to 9,
The heat dissipating sheet is disposed between the heating element and the cooling member,
The heat conductive material that oozes out from the porous substrate constituting the heat dissipation sheet is interposed between the heating element and the porous substrate and between the cooling member and the porous substrate. Features a heat dissipation device.
前記第1、第2の冷却部材の間に前記発熱体が配置されており、
前記第1の放熱シートは、前記発熱体および前記第1の冷却部材の間に配置されており、
前記第2の放熱シートは、前記発熱体および前記第2の冷却部材の間に配置されていることを特徴とする請求項11ないし15のいずれか1つに記載の放熱装置。 The first and second cooling members as the cooling member, and the first and second heat dissipation sheets as the heat dissipation sheet,
The heating element is disposed between the first and second cooling members;
The first heat dissipation sheet is disposed between the heating element and the first cooling member,
The heat radiating device according to any one of claims 11 to 15, wherein the second heat radiating sheet is disposed between the heating element and the second cooling member.
前記第1の多孔質基材の圧縮に伴って前記第1の多孔質基材から染み出た熱伝導性物質が、前記発熱体および前記第1の多孔質基材の間と前記第1の冷却部材および前記第1の多孔質基材の間とに介在し、
前記第2の多孔質基材の圧縮に伴って前記第2の多孔質基材から染み出た熱伝導性物質が、前記発熱体および前記第2の多孔質基材の間と前記第2の冷却部材および前記第2の多孔質基材の間とに介在することを特徴とする請求項16に記載の放熱装置。 The first porous substrate constituting the first heat radiating sheet and the second porous substrate constituting the second heat radiating sheet are compressed by the first and second cooling members, respectively. And
The heat conductive material that oozes out of the first porous substrate as the first porous substrate is compressed is between the heating element and the first porous substrate and between the first porous substrate and the first porous substrate. Interposed between the cooling member and the first porous substrate,
The heat conductive material that oozes out from the second porous base material as the second porous base material is compressed is between the heating element and the second porous base material and between the second porous base material and the second porous base material. The heat radiating device according to claim 16, wherein the heat radiating device is interposed between a cooling member and the second porous substrate.
前記冷却部材は、前記放熱シートを介して、前記ヒートシンクのうち前記樹脂モールド部から露出させられた面側に配置され、該冷却部材と前記ヒートシンクのうち前記樹脂モールド部から露出させられた面との間に前記放熱シートが挟み込まれており、
前記ヒートシンクのうちの前記樹脂モールド部から露出している面と前記樹脂モールド部のうち前記放熱シート側の面との間に段差部(107)が構成されており、該段差部によって構成される隙間に前記熱伝導性物質が埋め込まれていることを特徴とする請求項11ないし15のいずれか1つに記載の放熱装置。 The heating element has a semiconductor chip (103) disposed on one surface of a heat sink (101), and the surface opposite to the one surface of the heat sink is covered with the resin mold part (104) on the one surface. It is configured to be exposed from the resin mold part,
The cooling member is disposed on the surface side of the heat sink exposed from the resin mold part via the heat dissipation sheet, and the surface of the cooling member and the heat sink exposed from the resin mold part; The heat dissipation sheet is sandwiched between
A stepped portion (107) is formed between a surface of the heat sink exposed from the resin mold portion and a surface of the resin mold portion on the heat radiating sheet side, and is configured by the stepped portion. The heat dissipation device according to any one of claims 11 to 15, wherein the thermal conductive material is embedded in the gap.
請求項1ないし9のいずれか1つに記載の放熱シート(204)と、を備え、
前記基板の一面と前記配線部もしくは前記電子部品との間において段差部(205)が構成されており、該段差部によって構成される隙間に前記熱伝導性物質が埋め込まれていることを特徴とする回路基板。 A substrate (202) on which at least one of the wiring part (201) and the electronic component (203) is disposed on one surface side;
A heat dissipating sheet (204) according to any one of claims 1 to 9,
A step portion (205) is formed between one surface of the substrate and the wiring portion or the electronic component, and the thermally conductive material is embedded in a gap formed by the step portion. Circuit board to do.
前記放熱シートを構成する多孔質基材内から前記発熱体側と前記冷却部材側とに熱伝導性物質を染み出させる染み出し工程(S120)と、を備えることを特徴とする放熱装置の製造方法。 The heat dissipating sheet (20a, 20b) according to any one of claims 1 to 9 is provided between a heat generating element (10) that generates heat and a cooling member (30a, 30b) that cools the heat generating element. An arrangement step (S110) of arranging;
A leaching step (S120) for leaching a heat conductive material from the porous substrate constituting the radiating sheet to the heating element side and the cooling member side. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013260513A JP2014140026A (en) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012279923 | 2012-12-21 | ||
JP2012279923 | 2012-12-21 | ||
JP2013260513A JP2014140026A (en) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014140026A true JP2014140026A (en) | 2014-07-31 |
Family
ID=50977924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013260513A Withdrawn JP2014140026A (en) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014140026A (en) |
WO (1) | WO2014097561A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016119360A (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社デンソー | Electronic device |
JP2017034167A (en) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Semiconductor device |
CN111315197A (en) * | 2020-04-02 | 2020-06-19 | 深圳市龙航科技有限公司 | Vehicle-mounted navigator with heat radiation structure |
KR20220165054A (en) * | 2021-06-07 | 2022-12-14 | 중앙대학교 산학협력단 | Semiconductor device thermal management module and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102169412B1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-10-23 | 주식회사 고산 | Heat exchanger for electric element cooling |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5545473A (en) * | 1994-02-14 | 1996-08-13 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Thermally conductive interface |
JP5267412B2 (en) * | 2009-10-07 | 2013-08-21 | 株式会社デンソー | Refrigerant cooling type double-sided cooling semiconductor device |
JP5246133B2 (en) * | 2009-10-29 | 2013-07-24 | 富士通株式会社 | Semiconductor module |
-
2013
- 2013-12-05 WO PCT/JP2013/007139 patent/WO2014097561A1/en active Application Filing
- 2013-12-17 JP JP2013260513A patent/JP2014140026A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016119360A (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社デンソー | Electronic device |
JP2017034167A (en) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Semiconductor device |
CN111315197A (en) * | 2020-04-02 | 2020-06-19 | 深圳市龙航科技有限公司 | Vehicle-mounted navigator with heat radiation structure |
KR20220165054A (en) * | 2021-06-07 | 2022-12-14 | 중앙대학교 산학협력단 | Semiconductor device thermal management module and manufacturing method thereof |
KR102539336B1 (en) | 2021-06-07 | 2023-06-01 | 중앙대학교 산학협력단 | Semiconductor device thermal management module and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014097561A1 (en) | 2014-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105742252B (en) | A kind of power module and its manufacturing method | |
JP2011040565A (en) | Thermal conductive sheet, semiconductor device using the same, and method of manufacturing the same | |
WO2013114647A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP2009536458A (en) | Semiconductor module and manufacturing method thereof | |
JP2014140026A (en) | Heat radiation sheet, heat radiation device, and manufacturing method of heat radiation device | |
JP5843539B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
EP2020683A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US11062972B2 (en) | Electronic module for power control and method for manufacturing an electronic module power control | |
JP6308780B2 (en) | Power module | |
JP4284636B2 (en) | Metal substrate | |
CN111615746A (en) | Power electronic module and method of manufacturing a power electronic module | |
JP2008198921A (en) | Module component and manufacturing method | |
JPWO2015194023A1 (en) | Power module device and power conversion device | |
JPWO2014141346A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2008205344A (en) | Conductive heat transfer board, manufacturing method therefor, and circuit module using the board | |
JP4046623B2 (en) | Power semiconductor module and fixing method thereof | |
JP7059714B2 (en) | Power converter and manufacturing method of power converter | |
JP3801576B2 (en) | Cooling method of module structure | |
JP2010003718A (en) | Heat-dissipating substrate and its manufacturing method, and module using heat-dissipating substrate | |
JP2016092261A (en) | Electronic controller and method of manufacturing the same | |
JP4961314B2 (en) | Power semiconductor device | |
CN110634751A (en) | Packaging method and packaging structure of power semiconductor module | |
JP2015122430A (en) | Electronic apparatus | |
JP2010141034A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
CN211128383U (en) | Anti-interference heat dissipation type circuit board |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140611 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20141001 |