JPH02113561A - 放熱用部品 - Google Patents
放熱用部品Info
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- JPH02113561A JPH02113561A JP26604388A JP26604388A JPH02113561A JP H02113561 A JPH02113561 A JP H02113561A JP 26604388 A JP26604388 A JP 26604388A JP 26604388 A JP26604388 A JP 26604388A JP H02113561 A JPH02113561 A JP H02113561A
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックス焼結体を用いて作られたフィン
形状を有する放熱用部品に関する。詳しくはパワートラ
ンジスタや集積回路等の発熱性電子部品から発生する熱
を効率良く方散させるためのフィン形状を有する放熱用
部品に関する。さらに詳しくは切削加工が容易であり、
かつある特定平面内で高い熱伝導率を有するセラミック
ス焼結体を用いて作られたフィン形状を有する放熱用部
品に関する。
形状を有する放熱用部品に関する。詳しくはパワートラ
ンジスタや集積回路等の発熱性電子部品から発生する熱
を効率良く方散させるためのフィン形状を有する放熱用
部品に関する。さらに詳しくは切削加工が容易であり、
かつある特定平面内で高い熱伝導率を有するセラミック
ス焼結体を用いて作られたフィン形状を有する放熱用部
品に関する。
一般にパワートランジスタ、集積回路等の発熱性電子部
品は熱に弱くしばしば破壊を生じるためそこから発生す
る熱をすみやかに除去する必要があり、放熱効率の良い
高熱伝導率の基板にマウントしたり、さらに放熱フィン
を接着した形で使用されている。このうち放熱フィンは
特に発熱の激しい電子部品に接着して用いられるが、通
常は形状付与性に優れたＭやＣｕの様な金属を用いて作
られるため、部品とフィンとの間には絶縁性の基板を介
在させる必要がある。基板と放熱フィンとは通常、熱伝
導性のレジンなどにより接着される。
品は熱に弱くしばしば破壊を生じるためそこから発生す
る熱をすみやかに除去する必要があり、放熱効率の良い
高熱伝導率の基板にマウントしたり、さらに放熱フィン
を接着した形で使用されている。このうち放熱フィンは
特に発熱の激しい電子部品に接着して用いられるが、通
常は形状付与性に優れたＭやＣｕの様な金属を用いて作
られるため、部品とフィンとの間には絶縁性の基板を介
在させる必要がある。基板と放熱フィンとは通常、熱伝
導性のレジンなどにより接着される。
しかしながらこのレジンは、接着剤のうちでは比較的高
い熱伝導率を有してはいるものの、ＭやＣＵの様な金属
、あるいは高熱伝導率のセラミックスと比較すると２ケ
タ程度熱伝導率が劣るため、より放熱効率を高める目的
で、高熱伝導率のセラミックスを使用した基板と放熱フ
ィンとを一体化させた構造が提唱さねている（中村、エ
レクトロニク・セラミックス、υａｔ、１６．３月号＋
Ｐ−４６（１９８５））。
い熱伝導率を有してはいるものの、ＭやＣＵの様な金属
、あるいは高熱伝導率のセラミックスと比較すると２ケ
タ程度熱伝導率が劣るため、より放熱効率を高める目的
で、高熱伝導率のセラミックスを使用した基板と放熱フ
ィンとを一体化させた構造が提唱さねている（中村、エ
レクトロニク・セラミックス、υａｔ、１６．３月号＋
Ｐ−４６（１９８５））。
しかしながら、高熱伝導率のセラミックスとして従来公
知のＡｌ２Ｎ、ＳｉＣなどは他のセラミックスと同様に
切削加工が困難であるため、所望の形状を得るのに長時
間を要したり、あるいは通常はダイヤモンドによる加工
が必要であるため、コストが高くなるという欠点を有し
ている。このため基板と放熱フィンを一体化させること
により放熱効率は高まるものの、生産性の低下が起こり
、またコスト高になるという欠点を有していた。
知のＡｌ２Ｎ、ＳｉＣなどは他のセラミックスと同様に
切削加工が困難であるため、所望の形状を得るのに長時
間を要したり、あるいは通常はダイヤモンドによる加工
が必要であるため、コストが高くなるという欠点を有し
ている。このため基板と放熱フィンを一体化させること
により放熱効率は高まるものの、生産性の低下が起こり
、またコスト高になるという欠点を有していた。
本発明は、被切削加工性に優れるため形状付与が容易で
あり、また３次元直交座標のある２軸方向、およびそれ
らを含む平面内で高熱伝導率であるセラミックスを用い
ることにより、より放熱効率の優れた放熱用部品、換言
すれば基板と一体化した放熱フィンを提供することを目
的とする。
あり、また３次元直交座標のある２軸方向、およびそれ
らを含む平面内で高熱伝導率であるセラミックスを用い
ることにより、より放熱効率の優れた放熱用部品、換言
すれば基板と一体化した放熱フィンを提供することを目
的とする。
本発明は特定の２軸方向およびそれらを含む平面で１６
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する六方晶ＢＮ−ＡＱ
Ｎ系複合セラミック焼結体に溝切り加工を施したフィン
形状を有する放熱用部品にある。
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する六方晶ＢＮ−ＡＱ
Ｎ系複合セラミック焼結体に溝切り加工を施したフィン
形状を有する放熱用部品にある。
以下に本発明の放熱用部品について詳述する。
本発明の放熱用部品は第１図に示した構造を有する。部
品全体としての大きさは大小さまざまであり、小さいも
のではＬｏｎｅ四方程度から大きいものは１５０薗四方
程度まである。また厚さは５ｍ程度から５０ｎｎ程度ま
である。切り込む溝の幅は細ければ細いほど放熱効率が
良くなり１通常は０．５〜ＩＩ程度の範囲から選択され
る。また溝の深さは６〜４０ｍ程度である。
品全体としての大きさは大小さまざまであり、小さいも
のではＬｏｎｅ四方程度から大きいものは１５０薗四方
程度まである。また厚さは５ｍ程度から５０ｎｎ程度ま
である。切り込む溝の幅は細ければ細いほど放熱効率が
良くなり１通常は０．５〜ＩＩ程度の範囲から選択され
る。また溝の深さは６〜４０ｍ程度である。
使用するセラミックスは、六方晶ＢＮ−ＡｆｌＮ系焼結
体が特に好ましい。このセラミックスは切削加工が容易
であり、かつ比較的高い熱伝導率を有するセラミックス
として従来公知であるが（例えば特開昭６０−１９５０
５９．特開昭６２−３２９６２６など）、これらの公知
の焼結体は熱伝導率が最高でも１３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度で
あるため。
体が特に好ましい。このセラミックスは切削加工が容易
であり、かつ比較的高い熱伝導率を有するセラミックス
として従来公知であるが（例えば特開昭６０−１９５０
５９．特開昭６２−３２９６２６など）、これらの公知
の焼結体は熱伝導率が最高でも１３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度で
あるため。
例えばＭＮの基板にＭのフィンを接着した放熱部品と比
較してより放熱効率の良い部品が得られるとはいいがた
い、一方特願昭６３−１３５５６２には六方晶窒化はう
素２０〜８０重址部、窒化アルミニウム８０〜２０重量
部、および焼結助剤０．２〜５重量部よりなり、熱伝導
率の異方液が２以上有り、かつ高い方の熱伝導率の値が
１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である異方性を有するＢＮ−Ａｉ
Ｎ系焼結体、およびそのホットプレス法による製造方法
についての記載がある。この焼結体は高い方の熱伝導率
が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と／ＩＮ焼結体とほぼ同等かそ
れ以上の値を有し、かつ切削加工も容易であるため１本
発明の放熱用部品を製造するセラミックスとして好適で
あり、従来品より優れた放熱効率の放熱用部品を製造す
ることが可能となる。しかしながらこの焼結体には熱伝
導率などの異方性が存在し、３次元直交ｆｇ、標で考え
た場合、ある２軸方向、およびこれらを含む平面内では
１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有してはいるもの
の、残りの１軸方向は熱伝導率が低い。したがって第１
図に示した放熱用部品としての使用を考えた場合、焼結
体の使用方向を誤ると期待した放熱効果が得られない。
較してより放熱効率の良い部品が得られるとはいいがた
い、一方特願昭６３−１３５５６２には六方晶窒化はう
素２０〜８０重址部、窒化アルミニウム８０〜２０重量
部、および焼結助剤０．２〜５重量部よりなり、熱伝導
率の異方液が２以上有り、かつ高い方の熱伝導率の値が
１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である異方性を有するＢＮ−Ａｉ
Ｎ系焼結体、およびそのホットプレス法による製造方法
についての記載がある。この焼結体は高い方の熱伝導率
が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と／ＩＮ焼結体とほぼ同等かそ
れ以上の値を有し、かつ切削加工も容易であるため１本
発明の放熱用部品を製造するセラミックスとして好適で
あり、従来品より優れた放熱効率の放熱用部品を製造す
ることが可能となる。しかしながらこの焼結体には熱伝
導率などの異方性が存在し、３次元直交ｆｇ、標で考え
た場合、ある２軸方向、およびこれらを含む平面内では
１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有してはいるもの
の、残りの１軸方向は熱伝導率が低い。したがって第１
図に示した放熱用部品としての使用を考えた場合、焼結
体の使用方向を誤ると期待した放熱効果が得られない。
焼結体の使用方向は焼結体の熱伝導率の値、あるいは放
熱用部品の形状などによって異なると考えられるため、
計算などによって求めるのが最適であるが、第１図のＸ
軸方向、およびＺ軸方向が焼結体の高熱伝導率を有する
軸と一致するのが好ましい。すなわち第１図のｘ−ｚ平
面を高熱伝導率平面とするのが好ましい。またこのＢＮ
−ＡｆｌＮ系焼結体は、ＢＮとＡｌＮの組成比によって
熱伝導率などの諸物性値が異なる。本発明の放熱用部品
に好適に用いられる素材トシテは、ＢＮが５０−２０重
量％、ＡｆｌＮが５０〜８０重量％の組成である。ＢＮ
が５０重量％を超える組成においては焼結体は比較的高
熱伝導率ではあるものの、曲げ強さがあまり大きくなく
、また熱膨張係数の異方性が大きいため、またＡＱＮが
８０ｇ１量％を超える組成においては焼結体の切削加工
性が劣るため本発明の放熱用部品の素材としては適さな
い。
熱用部品の形状などによって異なると考えられるため、
計算などによって求めるのが最適であるが、第１図のＸ
軸方向、およびＺ軸方向が焼結体の高熱伝導率を有する
軸と一致するのが好ましい。すなわち第１図のｘ−ｚ平
面を高熱伝導率平面とするのが好ましい。またこのＢＮ
−ＡｆｌＮ系焼結体は、ＢＮとＡｌＮの組成比によって
熱伝導率などの諸物性値が異なる。本発明の放熱用部品
に好適に用いられる素材トシテは、ＢＮが５０−２０重
量％、ＡｆｌＮが５０〜８０重量％の組成である。ＢＮ
が５０重量％を超える組成においては焼結体は比較的高
熱伝導率ではあるものの、曲げ強さがあまり大きくなく
、また熱膨張係数の異方性が大きいため、またＡＱＮが
８０ｇ１量％を超える組成においては焼結体の切削加工
性が劣るため本発明の放熱用部品の素材としては適さな
い。
以下に本発明の放熱用部品を好適に製造し得る方法の一
例について述べる。平均粒径１μｍ以上の六方晶ＢＮ粉
末と平均粒径２μｍ程度のＭＮ粉末を所定の組成比とな
るように配合し、さらに炭化カルシウム、酸化イソ１−
リウム等を焼結助剤として０．２〜５重量部程度配合す
る。この混合粉末を窒素ガス気流中で１８００℃で２時
間程度。
例について述べる。平均粒径１μｍ以上の六方晶ＢＮ粉
末と平均粒径２μｍ程度のＭＮ粉末を所定の組成比とな
るように配合し、さらに炭化カルシウム、酸化イソ１−
リウム等を焼結助剤として０．２〜５重量部程度配合す
る。この混合粉末を窒素ガス気流中で１８００℃で２時
間程度。
４０ Ｍ Ｐ ａ程度の圧力でホットプレス焼結を行な
う。得られた焼結体は、ホットプレス圧力軸と平行な軸
方向が熱伝導率の低い方向であるため、通常はこの軸方
向が第１、図のｙ軸方向となるように所定の形状に切り
出す。必要に応じて表面粗度を調整した後、アルミナ砥
石等を用いて溝切り加工を行ない、所定の形状の放熱用
部品とする。
う。得られた焼結体は、ホットプレス圧力軸と平行な軸
方向が熱伝導率の低い方向であるため、通常はこの軸方
向が第１、図のｙ軸方向となるように所定の形状に切り
出す。必要に応じて表面粗度を調整した後、アルミナ砥
石等を用いて溝切り加工を行ない、所定の形状の放熱用
部品とする。
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はか
かる実施例にのみ限定されるものではない。
かる実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例］、）
平均粒径６μｍの六方晶窒化はう素粉末５０重鼠部、平
均粒径１．８μｒｎ以下の窒化アルミニウム粉末５０重
量部、および焼結助剤として炭化カルシウム１．３重量
部を配合し、ボールミル中で２４時間、アセトンを溶媒
として湿式混合を行なった。
均粒径１．８μｒｎ以下の窒化アルミニウム粉末５０重
量部、および焼結助剤として炭化カルシウム１．３重量
部を配合し、ボールミル中で２４時間、アセトンを溶媒
として湿式混合を行なった。
得られた粉末を乾燥した後黒鉛製ダイスに充填し、毎分
２Ｑの窒素ガス気流中、１８００℃で２時間４０ Ｍ
Ｐ ａの圧力でホットプレス焼結を行なった・ 得られた焼結体の熱伝導率は、ホットプレス圧力軸と垂
直方向が２５８Ｗ／ｍ・Ｋ、平行方向が１９Ｗ／ｍ・Ｋ
であった。
２Ｑの窒素ガス気流中、１８００℃で２時間４０ Ｍ
Ｐ ａの圧力でホットプレス焼結を行なった・ 得られた焼結体の熱伝導率は、ホットプレス圧力軸と垂
直方向が２５８Ｗ／ｍ・Ｋ、平行方向が１９Ｗ／ｍ・Ｋ
であった。
この焼結体を第１図のｙ軸方向にホットプレスの圧力軸
が一致するように切りだし、１５．Ｇ１ｍＸ６．４ｎｎ
のブロック状試験片を得た。この試験片のｙ軸方向にア
ルミナ砥石を用い、幅０．６ ｗｒ 、深さ４ｍｏ＋、
ピッチ１．２喝の溝切り加工を行なった。
が一致するように切りだし、１５．Ｇ１ｍＸ６．４ｎｎ
のブロック状試験片を得た。この試験片のｙ軸方向にア
ルミナ砥石を用い、幅０．６ ｗｒ 、深さ４ｍｏ＋、
ピッチ１．２喝の溝切り加工を行なった。
得られた放熱用部品の熱抵抗の測定を行なったところ、
ＭＮ基板とＡＱフィンを用いて作成した同じ形状の放熱
部品と比較して約３割放熱特性が向上した。
ＭＮ基板とＡＱフィンを用いて作成した同じ形状の放熱
部品と比較して約３割放熱特性が向上した。
（実施例２）
実施例１と同一の原料粉末を用い、同様の方法により窒
化はう素３０重量％−窒化アルミニウム７０重量％のホ
ットプレス焼結体を得た。得られた焼結体の熱伝導率は
、１７５Ｗ／ｍ・Ｋと４６Ｗ／ｍ・Ｋであった。実施例
１と同一の形状に加工し、同様の比較測定を行なったと
ころ約２割の放熱特性の向上が認められた。
化はう素３０重量％−窒化アルミニウム７０重量％のホ
ットプレス焼結体を得た。得られた焼結体の熱伝導率は
、１７５Ｗ／ｍ・Ｋと４６Ｗ／ｍ・Ｋであった。実施例
１と同一の形状に加工し、同様の比較測定を行なったと
ころ約２割の放熱特性の向上が認められた。
（実施例３）
実施例１，２と同一の原料粉末を用い、同様の方法によ
り窒化はう素２０重量％−窒化アルミニウム８０重量％
の組成の粉末を得た。焼結助剤としては、酸化イツトリ
ウムを３．０重猷％混合した。
り窒化はう素２０重量％−窒化アルミニウム８０重量％
の組成の粉末を得た。焼結助剤としては、酸化イツトリ
ウムを３．０重猷％混合した。
得られた混合粉末から実施例１，２と同様の方法により
ホットプレス焼結体を得た。得られた焼結体の熱伝導率
は、１６４Ｗ／ｍ・Ｋと７８Ｗ／ｍ・Ｋであった。実施
例１，２と同一の形状に加工し、同様の比較測定を行な
ったところ約２割の放熱特性の向上が認められた。
ホットプレス焼結体を得た。得られた焼結体の熱伝導率
は、１６４Ｗ／ｍ・Ｋと７８Ｗ／ｍ・Ｋであった。実施
例１，２と同一の形状に加工し、同様の比較測定を行な
ったところ約２割の放熱特性の向上が認められた。
以上述べたごとく、本発明のフィン形状を有する放熱用
部品は、被切削加工性に優れるため容易に所望の形状に
することができ、またある特定の平面はＡｆｌＮ焼結体
と同等かそれ以上の熱伝導率を有するため放熱効率に優
れており、パワートランジスタ、集積回路等の発熱性電
子部品の放熱用部品として好適であり、産業上きわめて
有用である。
部品は、被切削加工性に優れるため容易に所望の形状に
することができ、またある特定の平面はＡｆｌＮ焼結体
と同等かそれ以上の熱伝導率を有するため放熱効率に優
れており、パワートランジスタ、集積回路等の発熱性電
子部品の放熱用部品として好適であり、産業上きわめて
有用である。
第１図は本発明の放熱用部品を示す。部品のあるひとつ
の角を原点として、Ｘ、 ｙ、ｚの３軸をとった場合の
ｙ軸に平行に溝切り加工を施したフィン形状の一例であ
る。
の角を原点として、Ｘ、 ｙ、ｚの３軸をとった場合の
ｙ軸に平行に溝切り加工を施したフィン形状の一例であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、特定の２軸方向およびそれらを含む平面で１６０Ｗ
／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する六方晶ＢＮ−ＡｌＮ系
複合セラミック焼結体に溝切り加工を施したフィン形状
を有する放熱用部品。 ２、該溝が、該特定の２軸方向のいずれにも直交するｙ
軸方向に平行となるように切り出し加工されていること
を特徴とする請求項１記載の放熱用部品。 ３、ＢＮが５０〜２０重量％、ＡｌＮが５０〜８０重量
％の組成からなる特定の２軸方向およびそれらを含む平
面で熱伝導異方性を有するＢＮ−ＭＮ系複合セラミック
焼結体に溝切り加工を施したフィン形状を有する放熱用
部品。 ４、該溝が、ホットプレス圧力軸と平行な軸方向に平行
に切り出し加工されていることを特徴とする請求項３記
載の放熱用部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26604388A JPH02113561A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 放熱用部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26604388A JPH02113561A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 放熱用部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113561A true JPH02113561A (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=17425601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26604388A Pending JPH02113561A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 放熱用部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02113561A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06213588A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-08-02 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 回路パックとそのヒートシンクの構造を最適化する方法 |
| JPH08330483A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Seiko Seiki Co Ltd | ヒートシンク |
| GB2304455A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-19 | Kitagawa Ind Co Ltd | A heat radiative ceramic plate |
| US6967844B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-11-22 | Abc Taiwan Electronics Corp. | Ceramic heat sink with micro-pores structure |
| JP2014241410A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-25 | 京セラ株式会社 | 放熱部材およびこれを用いた電子装置ならびに画像表示装置 |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP26604388A patent/JPH02113561A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06213588A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-08-02 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 回路パックとそのヒートシンクの構造を最適化する方法 |
| JPH08330483A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Seiko Seiki Co Ltd | ヒートシンク |
| GB2304455A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-19 | Kitagawa Ind Co Ltd | A heat radiative ceramic plate |
| GB2304455B (en) * | 1995-08-21 | 1998-07-08 | Kitagawa Ind Co Ltd | A heat radiative electronic component |
| DE19630002B4 (de) * | 1995-08-21 | 2010-11-18 | Kitagawa Industries Co., Ltd., Nagoya | Elektronisches Wärmestrahlungsbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Wärmestrahlungsbauteils |
| US6967844B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-11-22 | Abc Taiwan Electronics Corp. | Ceramic heat sink with micro-pores structure |
| JP2014241410A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-25 | 京セラ株式会社 | 放熱部材およびこれを用いた電子装置ならびに画像表示装置 |
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