專利名稱：波紋翅片型散熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于例如晶體管、LSI (large-scale integration 大規模集成電路)、 微處理器等因使用而發熱的半導體元件的冷卻的散熱器，特別是具有波紋翅片的波紋翅片 型散熱器。
背景技術：
用于冷卻半導體元件的散熱器有各種形態，以往，已知有通過在安裝半導體元件 的支承基板上固定波紋翅片來擴大散熱面積從而提高散熱效果的波紋翅片型散熱器。作為現有的波紋翅片型散熱器，例如有專利文獻1中記載的散熱器。此處，參照圖 4，對專利文獻1中記載的波紋翅片型散熱器進行說明。圖4的(a)是表示在現有的波紋翅 片型散熱器中、將波紋翅片的翅片固定部固定到固定槽的狀況的圖，圖4的(b)是固定有翅 片固定部的固定槽附近的局部放大剖視圖。如圖4的(a)所示，現有的波紋翅片型散熱器 100構成為主要具有波紋翅片110和形成有多個翅片固定用槽123的支承基板120，翅片固 定用槽123包括平坦的底部125 ；從開口側擴展開來的錐形部124 ；以及位于錐形部124和 底部125之間的帶有圓弧(7 —的角部127。波紋翅片110的波紋翅片固定部114具 有使該波紋翅片固定部114的下端部向翅片固定用槽123側凸出而形成的凸出部111，該波 紋翅片固定部114的寬度形成為在翅片固定用槽123的開口側的最小開口寬度以下。當利用下端平坦的壓入刀具132將這樣的波紋翅片固定部114按壓向翅片固定用 槽123時，凸出部111被壓潰而變形，從而沿著翅片固定用槽123的形狀被壓接緊固。這樣， 波紋翅片固定部114被固定于翅片固定用槽123。專利文獻1 日本專利第3602806號公報但是，在如上所述的波紋翅片型散熱器100中還留有改良的余地。此處，在散熱器的技術領域中，謀求進一步提高散熱效率。為此，進一步增加波紋 翅片與支承基板的密接面積和密接力成為重要課題。按照這一點來進行研究，在現有的波紋翅片型散熱器100中，如圖4的(b)所示， 有時無法使波紋翅片固定部114很好地擴展至翅片用固定槽123的角部127，無法沿角部 127良好地緊密接觸，從而形成了間隙S。此外，在現有的波紋翅片型散熱器100中，當利用下端平坦的壓入刀具132按壓波 紋翅片固定部114的凸出部111時，凸出部111被壓潰從而在翅片固定用槽123的寬度方 向擴展開來，當擴展至角部127時，該凸出部111被向翅片固定用槽123的高度方向頂起而 變形。通過該變形，波紋翅片固定部114被向寬度方向牽拉，其大致中央部隆起而變形，由 此，會在凸出部111和翅片固定用槽123的底部125之間形成間隙S。因此，期望有這樣的波紋翅片型散熱器能夠增加波紋翅片與支承基板的密接面 積和密接力，由此，能夠提高散熱效率。
發明內容
本發明提供一種波紋翅片型散熱器，該波紋翅片型散熱器包括波紋翅片，其用于 散熱；以及支承基板，其為了固定所述波紋翅片的一部分而形成有由側壁部和底部形成的 多個固定槽，所述波紋翅片型散熱器的特征在于，所述底部在至少一部分具有脊部，該脊部 與所述底部平行地形成，并且該脊部的高度比所述底部的高度要高，所述側壁部包括下降 部，其從所述支承基板沿垂直方向下降；錐形部，其直徑隨著從所述下降部朝向所述底部而 擴大；以及角部，其具有從所述錐形部連續地形成至所述底部的圓弧，所述波紋翅片的一部 分以沿著所述固定槽的側壁部和底部的形狀被固定。根據本發明，由于在底部的至少一部分具有脊部，所以波紋翅片的一部分首先被 脊部按壓，從而沿脊部的形狀擴展。進而，該波紋翅片的一部分沿底部的形狀擴展，并向固 定槽的兩側的側壁部壓散開來。通過這樣具有脊部，能夠增加波紋翅片與支承基板的密接 面積。另外，通過具有脊部，能夠相應地增加波紋翅片的變形量，由此，能夠增強將波紋翅片 的一部分向固定槽的兩側的角部和側壁部壓散的力。因此，能夠使波紋翅片的一部分與固 定槽良好地緊密接觸。此外，由于固定槽的側壁部具有下降部和錐形部，所以通過將波紋翅 片的一部分與固定槽配合固定，能夠與相鄰的波紋翅片之間相互牽拉的橫向的力的作用相 配合地、使波紋翅片的一部分與側壁部良好地緊密接觸。這樣，通過將波紋翅片的一部分以 沿著固定槽的側壁部和底部的形狀固定，能夠增加波紋翅片與支承基板的密接面積。另外， 由于側壁部具有帶有圓弧的角部，所以朝向角部的方向被壓散開來的波紋翅片的一部分按 壓角部，由此能夠提高波紋翅片相對于支承基板的固定強度。此外，優選的是，所述下降部的長度在所述側壁部的長度的六分之一以上且在二 分之一以下。此外，優選的是，所述脊部的高度在所述固定槽的高度的十分之一以上且在三 分之二以下，所述脊部的下端部的寬度在所述固定槽的寬度的十分之一以上且在六分之五 以下，所述脊部的上端部的寬度在所述脊部的下端部的寬度的八分之一以上且在五分之四 以下，并且，滿足以下關系所述上端部的寬度的尺寸在所述下端部的寬度的尺寸以下。由此，能夠更合適地、且不對波紋翅片施加過大載荷地將波紋翅片的一部分以沿 著固定槽的側壁部、底部以及角部的形狀固定起來。此外，優選的是，所述角部的圓弧半徑在所述固定槽的寬度的十六分之一以上且 在三分之一以下。由此，能夠使波紋翅片的一部分更良好地與角部緊密接觸。此外，本發明的波紋翅片型散熱器的制造方法為制造第一方面所記載的波紋翅片 型散熱器的方法，其包括基板制造階段、翅片成型階段以及固定階段。根據本發明的波紋翅片型散熱器的制造方法，通過基板制造階段，通過對所述支 承基板進行擠壓加工或切削加工，來形成多個由所述側壁部和所述底部構成的所述固定 槽，并且在所述底部形成所述脊部，所述側壁部具有所述錐形部和所述角部；通過翅片成型 階段，使金屬薄板彎曲，以翅片底部和翅片頂部交替、并且相鄰的連接部的外壁部間的尺寸 相對于所述固定槽的開口寬度的尺寸大致相同或稍小的方式，形成多個所述翅片底部、所 述翅片頂部以及所述連接部，由此來制造波紋翅片，其中，所述翅片底部構成所述波紋翅片 的下端、且相對于所述支承基板大致平行，所述翅片頂部構成所述波紋翅片的上端、且相對 于所述支承基板大致平行，所述連接部連接所述翅片底部和所述翅片頂部、且相對于所述支承基板大致垂直；通過固定階段，將翅片固定部從開口側插入到所述固定槽并配合至所 述脊部的上方，所述翅片固定部由所述翅片底部、和從該翅片底部的長度方向的兩端部連 續地形成的所述連接部的下端部構成，從所述連接部之間，利用在末端具有凹部的沖壓工 具的末端部將所述翅片底部按壓向所述脊部，從而使所述翅片固定部沿所述固定槽的形狀 變形，由此將所述波紋翅片固定于所述支承基板。根據本發明，能夠獲得如下效果。即，根據本發明的波紋翅片型散熱器，能夠增加 波紋翅片與支承基板的密接面積，能夠提高從支承基板向波紋翅片的熱傳導性。因此，能夠 提高波紋翅片型散熱器的散熱效率。此外，能夠提高波紋翅片在支承基板上的固定強度。此外，根據本發明的波紋翅片型散熱器的制造方法，使翅片固定部沿固定槽的形 狀變形來將波紋翅片固定于支承基板，由此能夠增加波紋翅片與支承基板的密接面積和密 接力，因此能夠提高波紋翅片型散熱器的散熱特性。此外，能夠提高波紋翅片在支承基板上 的固定強度。另外，由于無需使用楔形件等就能夠使波紋翅片與支承基板配合并固定起來， 因此能夠減少散熱器的部件個數，能夠以低廉的價格來制造散熱器。關于所述本發明的各方面和效果以及其它的效果和進一步的特征，可以通過參照 附圖在后面進行敘述的本發明的例示且非限制性的實施方式的詳細說明來進一步了解。
圖1的(a)是本實施方式所涉及的波紋翅片型散熱器的整體結構圖，(b)是(a)中 的固定槽部分的局部放大立體圖。圖2是圖1中的固定槽附近的局部放大剖視圖。圖3的(a)到(C)是用于說明將波紋翅片固定于固定槽的狀況的圖。圖4的(a)是表示在現有的波紋翅片型散熱器中、將波紋翅片的翅片固定部固定 于固定槽的狀況的圖，(b)是固定有翅片固定部的固定槽附近的局部放大剖視圖。標號說明1 波紋翅片型散熱器；10 波紋翅片；11 翅片底部；12 翅片頂部；13 連接部； 14 翅片固定部；15 最外側翅片底部；20 支承基板；21 上表面部；22 下表面部；23 固 定槽；24 側壁部；24a 下降部；24b 錐形部；24c 角(corner)部；25 底部；26 脊部；28 卡合部；28a 卡合側壁部；28b 卡合底部；29 斂縫部；31、32 沖壓工具；31a 凹部。
具體實施例方式以下，對用于實施本發明所涉及的波紋翅片型散熱器1的最佳方式進行說明。如圖1的(a)所示，波紋翅片型散熱器1構成為包括波紋翅片10，其用于釋放熱 量；以及支承基板20，其為了固定波紋翅片10的一部分而形成有多個由側壁部24和底部 25形成的固定槽23。此處，波紋翅片10和支承基板20由銅、銅合金、鋁合金等熱傳導性優 異的材料形成。波紋翅片10構成為具有翅片底部11，其構成波紋翅片的下端，并且相對于支承 基板20大致平行；翅片頂部12，其構成波紋翅片10的上端，并且相對于支承基板20大致平 行；以及連接部13，其連接翅片底部11和翅片頂部12，并且相對于支承基板20大致垂直。 翅片底部11和翅片頂部12交替地形成有多個。
這樣的波紋翅片10可以通過利用沖壓加工等使長條狀的金屬薄板彎曲來成型。 另外，在本實施方式中，如圖ι的(a)和圖2所示，在波紋翅片10的最外側未形成連接部 13，并且，最外側翅片底部15(參照圖2)形成為比其他的翅片底部11要短。此外，波紋翅片10的連接部13自支承基板20起的高度只要是足以獲得散熱效果 的高度，則沒有特別限定。此外，波紋翅片10的寬度Wl既可以在支承基板20的寬度以下， 也可以在支承基板20的寬度以上，并沒有特別限定。此外，波紋翅片10的厚度可以考慮到 強度等而適當設定。在本實施方式中，在這樣構成的波紋翅片10中，翅片底部11和連接部13、13的下 端附近與固定槽23配合，從而沿固定槽23的形狀被固定，所述連接部13、13從翅片底部11 的長度方向的兩端部連續地形成。以下，為了便于說明，將該部分也稱為“翅片固定部”。翅 片固定部14(參照圖2)的寬度、即連接部13的外壁部間的尺寸形成為與固定槽23的開口 側的寬度、即側壁部24、24間的尺寸大致相同或稍小。由此，能夠將翅片固定部14順暢地 插入到固定槽23中。如圖1的(a)和(b)所示，支承基板20成為波紋翅片型散熱器1的基座，在上表 面部21具有多條固定槽23，該固定槽23具有用于固定波紋翅片10的預定寬度和深度。此 外，支承基板20在下表面部22與半導體元件等發熱源(未圖示)抵接，將來自發熱源(未 圖示)的熱傳遞至波紋翅片10。如圖1的(b)所示，從支承基板20的上表面部21向下表面部22側凹陷設置有多 條固定槽23，并且固定槽23形成為具有側壁部24和底部25。側壁部24包括下降部24a，其相對于支承基板20的上表面部21大致垂直地下 降；錐形部24b，其從下降部24a、即下降部24a的下端部連續地形成，并且其直徑隨著朝向 底部25而擴大；以及角部24c，其具有從錐形部24b、即錐形部24b的下端部連續地形成的 圓弧。下降部24a的長度Ll優選在側壁部24的長度L2的六分之一以上且在二分之一 以下。若下降部24a的長度Ll在側壁部24的長度L2的六分之一以下，則下降部24a的長 度Ll過短，所以有可能無法使翅片固定部14良好地緊密接觸，因而不是優選的。另一方 面，若下降部24a的長度Ll在側壁部24的長度L2的二分之一以上，則下降部24a與錐形 部24b所成的角度、以及錐形部24b與角部24c所成的角度過陡，所以有可能無法使翅片固 定部14良好地緊密接觸，因而不是優選的。更為優選的是，下降部24a的長度Ll在側壁部 24的長度L2的四分之一以上且在三分之一以下。角部24c的圓弧半徑優選在固定槽23的寬度W2的十六分之一以上且在三分之一 以下。若角部24c的圓弧半徑在固定槽23的寬度W2的十六分之一以下，則角部24c的角 度過陡，有可能無法使翅片固定部14沿角部24c的形狀良好地緊密接觸，因而不是優選的。 另一方面，若角部24c的圓弧半徑在固定槽23的寬度W2的三分之一以上，則角部24c的角 度過緩，有可能固定強度不足，因而不是優選的。更為優選的是，角部24c的圓弧半徑在固 定槽23的寬度W2的八分之一以上且在四分之一以下。底部25形成為與支承基板20的上表面部21大致平行的平板狀，在該底部25的 至少一部分具有脊部26，該脊部26與底部25平行地形成、并且高度比底部25要高。在本實施方式中，脊部26形成于底部25的大致中央部。脊部26形成為脊部26自固定槽23起的高度H2在固定槽23的高度Hl的十分之一以上且在三分之二以下，脊部 26的下端部的寬度W3在固定槽23的寬度W2的十分之一以上且在六分之五以下，脊部26 的上端部的寬度W4在脊部26的下端部的寬度W3的八分之一以上且在五分之四以下，并 且，滿足脊部26的上端部的寬度W4的尺寸在脊部26的下端部的寬度W3的尺寸以下的關 系。由此，能夠增加翅片固定部14與固定槽13的密接面積。更為優選的是，脊部26自固 定槽23起的高度H2在固定槽23的高度Hl的四分之一以上且在二分之一以下，脊部26的 下端部的寬度W3在固定槽23的寬度W2的五分之一以上且在三分之一以下，脊部26的上 端部的寬度W4在脊部26的下端部的寬度W3的三分之一以上且在二分之一以下。這樣的支承基板20例如通過利用擠壓加工或切削加工在金屬板的一個板面部 (在本實施方式中為上表面部21)凹設多條固定槽23而形成。此外，在支承基板20的兩端部形成有卡合部28，該卡合部28用于在位于波紋翅片 10的最外側的最外側翅片底部15與連續地形成于最外側翅片底部15的連接部13卡合。 卡合部28構成為具有卡合側壁部28a，其從上表面部21沿垂直方向下降；以及卡合底部 28b，其從卡合側壁部28a連續地形成，并且相對于支承基板20平行。卡合部28的寬度形 成為與從最外側翅片底部15的外端部到連接部13的外壁部為止的尺寸大致相同的寬度。此外，在卡合部28的外側進一步形成有斂縫部29。斂縫部29通過被壓潰來將最 外側翅片底部15固定于卡合部28，在本實施方式中，斂縫部29形成為沿卡合部28的卡合 底部28b的外側端部向上立起的凸起狀。斂縫部29的高度H3優選形成為比卡合側壁部 28a的高度、即固定槽23的高度Hl要低，以免在壓潰斂縫部29時末端部附近勾掛到卡合側 壁部28a。接下來，參照圖3的(a)至(c)并適當參照圖1、圖2，對將翅片固定部14固定于 固定槽23的狀況進行說明。如圖3的(a)所示，將波紋翅片10的翅片固定部14從開口側 插入到固定槽23中，并配合至脊部26的上方。然后，如圖3的(b)所示，從連接部13、13 之間利用在末端具有凹部31a的沖壓工具31的末端部將翅片底部11按壓向固定槽23的 脊部26。由此，翅片底部11沿脊部26的形狀緊密接觸，并且從脊部26在固定槽23的底部 25的寬度方向上壓散開來，從而沿角部24c的形狀緊密接觸。進而，翅片固定部14從角部 24c向上方被頂起，從而沿錐形部24b和下降部24a的形狀緊密接觸。由于固定槽23的側壁部24具有下降部24a和錐形部24b，所以通過將翅片固定 部14與固定槽23配合固定，能夠與相鄰的波紋翅片10相互牽拉的橫向的力的作用相配合 地、使翅片固定部14中的特別是連接部13、13與側壁部24良好地緊密接觸。此外，由于側 壁部24具有帶有圓弧的角部24c，所以能夠使翅片固定部14與角部24c良好地緊密接觸。 這樣，如圖3的(c)所示，翅片固定部14沿固定槽23的形狀緊密接觸地被固定。此外，與此同時，使最外側的連接部13和最外側翅片底部15與卡合部28 (參照圖1 的(b))配合，并利用末端平坦的沖壓工具32將斂縫部29向接近卡合底部28b(參照圖1的 (b))的方向按壓，此時，斂縫部29沿沖壓工具32的末端的形狀被壓潰并向最外側翅片底部 15的上方擴展，從而將最外側翅片底部15按壓向卡合底部28b(參照圖1的(b))側。由此， 如圖3的(c)所示，最外側翅片底部15和連接部13被卡合部28(參照圖1的(b))固定。這樣，波紋翅片10被固定于支承基板20。另外，沖壓工具31的末端的凹部31a優 選形成為以下寬度和深度考慮到脊部26的下端部的寬度和高度以及翅片底部11的厚度，能夠使翅片底部11沿脊部26的形狀緊密接觸。根據本實施方式所涉及的波紋翅片型散熱器1，通過使波紋翅片10的翅片固定部 14沿支承基板20的固定槽23的形狀緊密接觸，能夠增加波紋翅片10與支承基板20的密 接面積，能夠提高從支承基板20向波紋翅片10的熱傳導性。因此，能夠提高波紋翅片型散 熱器1的散熱效率。此外，能夠提高波紋翅片10相對于支承基板20的固定強度。以上，對本實施方式所涉及的波紋翅片型散熱器進行了說明，但本發明的波紋翅 片型散熱器并不限定于本實施方式，當然也可以在不脫離本發明主旨的范圍內進行各種變 形。
權利要求
一種波紋翅片型散熱器，該波紋翅片型散熱器構成為包括波紋翅片，其用于散熱；以及支承基板，其為了固定所述波紋翅片的一部分而形成有由側壁部和底部形成的多個固定槽，所述波紋翅片型散熱器的特征在于，所述底部在至少一部分具有脊部，該脊部與所述底部平行地形成，并且該脊部的高度比所述底部的高度要高，所述側壁部包括下降部，其從所述支承基板沿垂直方向下降；錐形部，其直徑隨著從所述下降部朝向所述底部而擴大；以及角部，其具有從所述錐形部連續地形成至所述底部的圓弧，所述波紋翅片的一部分以沿著所述固定槽的側壁部和底部的形狀固定于該固定槽。
2.根據權利要求1所述的波紋翅片型散熱器，其特征在于，所述下降部的長度在所述側壁部的長度的六分之一以上且在二分之一以下。
3.根據權利要求1或2所述的波紋翅片型散熱器，其特征在于，所述脊部的高度在所述固定槽的高度的十分之一以上且在三分之二以下，所述脊部的 下端部的寬度在所述固定槽的寬度的十分之一以上且在六分之五以下，所述脊部的上端部 的寬度在所述脊部的下端部的寬度的八分之一以上且在五分之四以下，并且，滿足以下關 系所述上端部的寬度的尺寸在所述下端部的寬度的尺寸以下。
4.根據權利要求1或2所述的波紋翅片型散熱器，其特征在于，所述角部的圓弧半徑在所述固定槽的寬度的十六分之一以上且在三分之一以下。
5.根據權利要求3所述的波紋翅片型散熱器，其特征在于，所述角部的圓弧半徑在所述固定槽的寬度的十六分之一以上且在三分之一以下。
6.一種波紋翅片型散熱器的制造方法，其為權利要求1中記載的波紋翅片型散熱器的 制造方法，所述波紋翅片型散熱器的制造方法的特征在于，該波紋翅片型散熱器的制造方法包括以下階段基板制造階段，在該基板制造階段，通過對所述支承基板進行擠壓加工或切削加工，來 形成多個由所述側壁部和所述底部構成的所述固定槽，并且在所述底部形成所述脊部，所 述側壁部具有所述錐形部和所述角部；翅片成型階段，在該翅片成型階段，使金屬薄板彎曲，以翅片底部和翅片頂部交替、并 且相鄰的連接部的外壁部間的尺寸相對于所述固定槽的開口寬度的尺寸大致相同或稍小 的方式，形成多個所述翅片底部、所述翅片頂部以及所述連接部，由此來制造波紋翅片，其 中，所述翅片底部構成所述波紋翅片的下端、且相對于所述支承基板大致平行，所述翅片頂 部構成所述波紋翅片的上端、且相對于所述支承基板大致平行，所述連接部連接所述翅片 底部和所述翅片頂部、且相對于所述支承基板大致垂直；以及固定階段，在該固定階段，將翅片固定部從開口側插入到所述固定槽并配合至所述脊 部的上方，所述翅片固定部由所述翅片底部、和從該翅片底部的長度方向的兩端部連續地 形成的所述連接部的下端部構成，在所述連接部之間，利用在末端具有凹部的沖壓工具的 末端部將所述翅片底部按壓向所述脊部，從而使所述翅片固定部沿所述固定槽的形狀變 形，由此將所述波紋翅片固定于所述支承基板。
全文摘要
本發明提供一種波紋翅片型散熱器。波紋翅片型散熱器(1)包括波紋翅片(10)；以及形成有由側壁部(24)和底部(25)形成的多個固定槽(23)的支承基板(20)。底部(25)在至少一部分具有脊部(26)，側壁部(24)由下降部(24a)、錐形部(24b)以及角部(24c)形成，翅片固定部(14)以沿著固定槽(23)的側壁部(24)和底部(25)的形狀被固定。波紋翅片型散熱器(1)的制造方法包括基板制造階段、翅片成型階段以及固定階段。根據本發明，能夠提供一種能夠提高散熱效率的波紋翅片型散熱器及其制造方法。
文檔編號H01L23/36GK101904001SQ200980101429
公開日2010年12月1日 申請日期2009年1月21日 優先權日2008年1月21日
發明者吉村正, 宮本三也, 小山卓巳, 巖田邦久, 武藤文男, 渡邊陽介 申請人:水谷電機工業株式會社