JP2000151163A - ヒートシンクの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造のポンチの使用でよく、またフイ
ンを基板にかしめ止める前にフイン姿勢保持のための別
の部品を必要としないようにする。 【解決手段】 ヒートシンクの製造法は、平板状基板の
片面に所定間隔をおいてプレートフイン６の基部6aの肉
厚より若干広い溝幅を有する溝４を多数並列状に形成
し、基板５の各溝４にプレートフイン６の基部6aをはめ
入れ、隣り合うプレートフイン６どうしの間および両端
のプレートフイン６のすぐ外側に位置するようになされ
かつ横断面Ｖ状先端7aを有する板状部７を櫛歯状に備え
たプレスのポンチ８により、各板状部７に対応する基板
平坦部5aに板状部７の先端7aを押込み、各溝４にはめ込
まれたプレートフィン６の基部6a両側をかしめ止めるも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクの製
造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートシンクの製造法として、平
板状基板の片面に所定間隔をおいてプレートフインの基
部の肉厚より若干広い溝幅を有する条溝を多数並列状に
形成するとともに、条溝２つずつを対として両溝間に開
口端に向かって順次広がった凹溝を形成することによ
り、凹溝の両側に対峙状にかしめ用突壁部を設けかつか
しめ用突壁に対向する壁を固定用突壁部となし、各溝に
プレートフインの基部をはめ入れた後、対峙する両かし
め用突壁間に、条溝にそってかしめ用治具の押圧部を移
動することにより、かしめ用突壁部をプレートフイン側
に押圧し、ついで加工治具の膨隆突部を条溝にそって移
動することにより、かしめ用突壁部の中間部をプレート
フイン側に向かってく字状に圧潰し、プレートフインを
基板にかしめ止めるものが知られている（特許第２７１
５８９０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記ヒートシン
クの製造法によれば、複雑な構造の加工治具を必要とす
るのみならず、加工治具の押圧部および膨隆突部を条溝
にそって移動させるものであるから、このさい各凹溝に
基部がはめ込まれたプレートフインの姿勢を保持せしめ
ねばならず、そのために幾つかの部品を必要とする。

【０００４】本発明の目的は、簡単な構造のポンチの使
用でよく、また上記のようなフイン姿勢保持のための部
品を必要としないヒートシンクの製造法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるヒ
ートシンクの製造法は、平板状基板の両面のうち少なく
とも片面に所定間隔をおいてプレートフインの基部の肉
厚より若干広い溝幅を有する溝を多数並列状に形成する
工程と、基板の各溝にプレートフインの基部をはめ入れ
る工程と、隣り合うプレートフインどうしの間および両
端のプレートフインのすぐ外側に位置するようになされ
かつ横断面Ｖ状先端を有する板状部を櫛歯状に備えたプ
レスのポンチにより、各板状部に対応する基板平坦部に
板状部の先端を押込み、各溝にはめ込まれたプレートフ
ィンの基部両側をかしめ止める工程とよりなるものであ
る。

【０００６】請求項２の発明によるヒートシンクの製造
法は、請求項１の発明において、プレートフイン基部嵌
入用溝の両開口縁を横断面凸弧状に形成し、かしめ止め
時、凸弧状部の一部をプレートフインの基部に面接触す
るように塑性変形せしめるものである。

【０００７】請求項３の発明によるヒートシンクの製造
法は、請求項１または２の発明において、基板の厚みが
１〜１０ｍｍ、プレートフインの厚みが０．０５〜２．
０ｍｍ、プレートフインの高さが１０〜１５０ｍｍ、プ
レートフインの中心間ピッチが１〜１０ｍｍであるもの
である。

【０００８】請求項４の発明によるヒートシンクの製造
法は、平板状基板の両面のうち少なくとも片面にコルゲ
ートフインの波頂部の内幅より若干狭い間隔をおいてコ
ルゲートフインの波頂部の外幅より若干広い溝幅を有す
る溝を多数形成する工程と、基板の溝にコルゲートフイ
ンの片方の波頂部をはめ入れる工程と、各溝に前記波頂
部を介して波頂部の内幅より若干小さい横断面幅を有し
かつ基板と同じ材質のかしめ用棒をはめ入れる工程と、
コルゲートフインの隣り合う波間に位置するようになさ
れかつ横断面Ｖ状先端を有する板状部を櫛歯状に備えた
プレスのポンチにより、各板状部に対応するかしめ用棒
に板状部の先端を押込み、溝にはめ込まれたコルゲート
フインの波頂部の両側折曲げ垂直部の片側をかしめ止め
るとともにその反対側を溝壁に圧接する工程とよりなる
ものである。

【０００９】上記において、基板、プレートフインおよ
びコルゲートフインには、伝熱性のよいアルミニウムま
たはアルミニウム合金（以下単に「アルミニウム」とい
う）が使用される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下図面を
参照して説明する。 実施の形態１ この実施の形態は、請求項１および２のヒートシンクの
製造法を図１〜図４および図７により示すものである。
まず、鍛造により、アルミニウム製平板状基板の片面に
所定間隔をおいてプレートフインの基部の肉厚より若干
広い溝幅を有する溝を多数並列状に形成する。すなわ
ち、平板状基板を第１プレスのベッド(1) にのせ、櫛歯
状垂下突条(2) を並列状に有する第１プレスのポンチ
(3) により加圧し、上記所定の溝(4) を有する基板(5)
となす。このさい溝(4) には、その両開口縁を横断面凸
弧状に形成し、凸弧状部(4a)を具備せしめるものであ
り、ポンチ(3) の櫛歯状垂下突条(2) の横断面をこれが
形成せられる形状にすることによって得られる（図１参
照）。上記溝(4) は、鍛造によって得たが、切削加工に
よって形成してもよい。

【００１１】つぎに、基板(5) を第２プレスのベッド
（図示略）に移し、基板(5) の各溝(4) にプレートフイ
ン(6) の基部(6a)をはめ入れた後、隣り合うプレートフ
イン(6) どうしの間および両端のプレートフイン(6) の
すぐ外側に位置するようになされかつ横断面Ｖ状先端(7
a)を有する板状部(7) を櫛歯状に備えた第２プレスのポ
ンチ(8) （図２参照）により、各板状部(7) に対応する
基板平坦部(5a)に板状部(7) の先端(7a)を押込み、これ
に横断面Ｖ状の押込み圧痕(9) をつけると同時に、各溝
(4) にはめ込まれたプレートフイン(6) の基部(6a)両側
をかしめ止める（図３参照）。このかしめ止め時、凸弧
状部(4a)の一部をプレートフイン(6) の基部(6a)に面接
触するように塑性変形せしめ、広い面接触のかしめ止め
部(4b)を得る（図４参照）。板状部(7) の上下長さは、
プレートフイン(6) の基板(5) からの突出高さより、少
なくともその先端(7a)を基板平坦部(5a)に押込むために
降下移動する距離分長くなされている。

【００１２】溝には必ずしもその両開口縁に凸弧状部が
なくてもよく、図５に示すように、角(10a) のあるよう
な通常の溝(10)を形成してもよい。この場合は、図６に
かしめ止め時、線接触に近い狭い面接触のかしめ止め部
(10b) を得ることになる。したがって、プレートフイン
(6) のかしめ止め前の溝(4) には、その両開口縁に凸弧
状部(4a)のある方が好ましい。

【００１３】上記の工程を経て図７に示すように、基板
(5) のフインのある面と反対面が半導体素子等の発熱体
取付面(11)となされたヒートシンク(12)を得るのである
が、かしめ止め前、ポンチ(8) には、基板(5) の各溝
(4) にプレートフイン(6) の基部(6a)をはめ入れた後、
隣り合うプレートフイン(6) どうしの間および両端のプ
レートフイン(6) のすぐ外側に位置するようになされた
櫛歯状の板状部(7) を備えているので、各プレートフイ
ン(6) は、その両側から挟まれた状態になり、プレート
フイン(6) が倒れることを防止しうる。

【００１４】プレートフインの形態は、図７に示すよう
ななんの加工も施されていない方形状のものが一般的で
あるが、垂直方向の長孔(13)が複数あけられたプレート
フイン(14)（図８参照）、上から垂直方向の長い切欠き
(15)が複数あけられたプレートフイン(16)（図９参
照）、基部(18a) を平らなまま残し、これから上方に平
面からみて波状に屈曲した波状部(17)を有するプレート
フイン(18)（図１０参照）および基部(19b) を平らなま
ま残し、これから上方を先細となしたテーパ部(20)を有
するプレートフイン(19)（図１１参照）のようなものも
適宜採用せられる。

【００１５】実施の形態２ この実施の形態は、請求項４のヒートシンクの製造法を
図１２〜図１３により示すものである。まず、実施の形
態１と同じ要領で第１プレスを用いて鍛造により、アル
ミニウム製平板状基板の片面に角付きコルゲートフイン
(21)の波頂部(21a) の内幅(W1)より若干狭い間隔をおい
てコルゲートフイン(21)の波頂部(21a) の外幅(W2)より
若干広い溝幅を有する第１溝(22)を多数形成するととも
に、両端の同溝(22)の外側にそれぞれ前記と同様の間隔
をおいてコルゲートフイン(21)の垂直端部(21b)の肉厚
より若干広い溝幅を有する第２溝(23)を形成し、２種類
の溝(22)(23)を有する基板(24)を得る。

【００１６】つぎに、基板(24)を第２プレスのベッド
（図示略）に移し、基板(24)の第１溝(22)にコルゲート
フイン(21)の片方の波頂部(21a) をはめ入れるととも
に、基板(24)の第２溝(23)にコルゲートフイン(21)の垂
直端部(21b) をはめ入れた後、第１溝(22)に前記波頂部
(21a) を介して波頂部(21a) の内幅(W1)より若干小さい
横断面幅を有しかつ基板(24)と同じ材質のかしめ用棒(2
5)をはめ入れる（図１２参照）。続いて、コルゲートフ
イン(21)の隣り合う波間および両端の垂直部のすぐ外側
に位置するようになされかつ横断面Ｖ状先端(26a) を有
する板状部(26)を、櫛歯状に備えた第２プレスのポンチ
(27)により、各板状部(26)に対応するかしめ用棒(25)お
よび基板平坦部(24a) に板状部(26)の先端(26a) を押込
み、これらに横断面Ｖ形の圧痕(35)をつけると同時に、
第１溝(22)にはめ込まれたコルゲートフイン(21)の波頂
部(21a) の両側折曲げ垂直部の片側およびコルゲートフ
イン(21)の垂直端部(21b) の片側をかしめ止めるととも
にこれらの反対側を溝壁に圧接し、基板(24)のフインの
ある面と反対面が発熱体取付面(28)となされたヒートシ
ンク(29)を得る。

【００１７】このかしめ止め時、かしめ用棒(25)の上角
(25a) および溝(23)の外上角(23a)をコルゲートフイン
(26)の波頂部(21a) の両側折曲げ垂直部の片側およびコ
ルゲートフイン(21)の垂直端部(21b) の片側に接触する
ように塑性変形せしめ、狭い面接触のかしめ止め部(25
b)(23b)を得る。

【００１８】上記の工程を経てヒートシンク(29)を得る
のであるが、かしめ止め前、基板(24)の第１溝(22)にコ
ルゲートフイン(21)の片方の波頂部(21a) をはめ入れる
とともに、基板(24)の第２溝(23)にコルゲートフイン(2
1)の垂直端部(21b) をはめ入れた後、第１溝(22)に前記
波頂部(21a) を介してかしめ用棒(25)をはめ入れるの
で、コルゲートフイン(21)は正しくその姿勢を保つ。な
お、コルゲートフインの両側が図示のように垂下状でな
く、立上り状のものでは、第２溝(23)は不必要である。

【００１９】実施の形態３ この実施の形態は、図１〜図４および図７のヒートシン
クの製造法と異なる請求項１および４のヒートシンクの
製造法を図１４により示すものであり、これは基板(30)
の両面にフイン(31)(32)を片寄って具備せしめ、残りの
両側平坦面を発熱体取付面(33)となしたヒートシンク(3
4)を得るものである。両発熱体取付面(33)は必要に応じ
いずれかの片面または両面が使用される。フインの形態
は、上記したプレートフインおよびコルゲートフインの
いずれでもよい。

【００２０】

【実施例】図７のヒートシンクにおいて、基板(5) の厚
み(tb)を５．０ｍｍ、プレートフイン(6) の厚み(tf)を
１．０ｍｍ、プレートフイン(6) の高さ(H) を２０．０
ｍｍ、プレートフイン(6) の長さ(L) を７５．０ｍ
ｍ、、プレートフイン(6) の中心間ピッチ(P) を５．０
ｍｍとする。

【００２１】この実施例と、上記寸法と同寸法で基板と
プレートフインをろう付けした比較例において、風速を
変化させて熱抵抗を調べた結果を図１５のグラフに示
す。同グラフの線（イ）が実施例のものであり、線
（ロ）が比較例のものであるが、両者に熱抵抗の差がな
く、同等の性能を発揮していることか分かる。上記実施
例のヒートシンクにおいて、いま各部の寸法を変えた場
合のフイン効率および熱抵抗を以下に示す。

【００２２】図１６は、基板の厚み(tb)とフイン効率の
関係を示す。基板の厚み(tb)が厚いほど、全体のフイン
効率は向上するが、厚すぎると重量が顕著に増加するた
め現実的ではない。また、薄すぎると極端に全体のフイ
ン効率が低下する。したがって、基板の厚み(tb)は１〜
１０ｍｍが適当な範囲（Ａ）である。

【００２３】図１７は、比較的低風速条件でのプレート
フインの厚み(tf)を変えた場合のフイン効率を示す。厚
み(tf)が０．０５ｍｍ未満ではフイン効率が極端に低下
し、厚み(tf)が増せばフイン効率が向上するが、厚すぎ
るとヒートシンクの重量が増加して、現実的ではない。
したがって、プレートフインの厚み(tf)は、０．０５〜
２．０ｍｍの範囲（Ｂ）が適当である。

【００２４】図１８は、プレートフインの高さ(H) とフ
イン効率の関係を示す。プレートフインの高さ(H) は低
いほどよいが、低すぎると伝熱面積の増加が減少するた
め放熱効果が小さくなるので、現実的な下限としては１
０ｍｍであり、一方フイン効率を考慮すると上限値は１
００ｍｍであると考えられるので、プレートフインの高
さ(H) の適当な範囲（Ｃ）は、１０〜１００ｍｍであ
る。

【００２５】図１９は、プレートフインの中心間ピッチ
(P) と熱抵抗の関係を示す。プレートフインの中心間ピ
ッチ(P) が５ｍｍを超えると伝熱面積が減少し、熱伝達
率も低下するため熱抵抗は大きくなる。また、プレート
フインの中心間ピッチ(P) が小さいほど熱抵抗は小さく
なるが、大きくなりすぎると境界層が隣り合ったプレー
トフインの境界層と合体するため、フイン効率が小さく
なる。さらに、プレートフインの中心間ピッチ(P) が小
さすぎると圧力損失が極端に増大し、現実的ではない。
したがって、プレートフインの中心間ピッチ(P) は０．
５〜５．０ｍｍの範囲（Ｄ）が適当である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のヒートシンクの製造法によれ
ば、簡単な構造のポンチの使用でよく、またフインのか
しめ止めの前フイン姿勢保持のために特に別の部品を必
要としないので、ヒートシンクの製造を安価かつ能率的
に行ないうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鍛造より基板に溝を形成する状態を切欠いた正
面図である。

【図２】本発明の実施の形態１においてプレートフイン
を基板にかしめ止める前の状態を示す正面図である。

【図３】同プレートフインを基板にかしめ止めた後の状
態を示す正面図である。

【図４】図３において基板にプレートフインの基部をか
しめ止めた状態を示す部分詳細拡大断面図である。

【図５】基板に角のある通常の溝を設けこれにプレート
フインの基部をはめ込んだ状態を示す部分断面図であ
る。

【図６】図５の溝を有する基板にプレートフインの基部
をかしめ止めた図４に相当する断面図である。

【図７】実施の形態１により製造されたヒートシンクの
部分斜視図である。

【図８】プレートフインの第１変形例を示す斜視図であ
る。

【図９】プレートフインの第２変形例を示す斜視図であ
る。

【図１０】プレートフインの第３変形例を示す斜視図で
ある。

【図１１】プレートフインの第４変形例を示す斜視図で
ある。

【図１２】本発明の実施の形態２においてプレートフイ
ンを基板にかしめ止める前の状態を示す正面図である。

【図１３】同プレートフインを基板にかしめ止めた後の
状態を示す正面図である。

【図１４】本発明の実施の形態３により得られたヒート
シンクの側面図である。

【図１５】実施例と比較例における風速を変化した場合
の熱抵抗を示すグラフである。

【図１６】基板の厚みとフイン効率の関係を示すグラフ
である。

【図１７】比較的低風速条件でのプレートフインの厚み
を変えた場合のフイン効率を示すグラフである。

【図１８】プレートフインの高さとフイン効率の関係を
示すグラフである。

【図１９】プレートフインの中心間ピッチと熱抵抗の関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

(2) ：櫛歯状垂下突条 (3)(8)(27)：ポンチ (4) ：溝 (4a)：凸弧状部 (4b)(10b)(23b)(25b) ：かしめ止め部 (5)(24)(30) ：基板 (5a)(24a) ：基板平坦部 (6a)(18a)(19b)：プレートフインの基部 (7)(26) ：板状部 (7a)(26a) ：板状部の横断面Ｖ状先端 (12)(29)(34)：ヒートシンク (6)(14)(16)(18)(19) ：プレートフイン (21)：コルゲートフイン (21a) ：コルゲートフインの波頂部 (21b) ：コルゲートフインの垂直端部 (22)：第１溝 (23)：第２溝 (25)：かしめ用棒 (W1)：波頂部の内幅 (W2)：波頂部の外幅

フロントページの続き (72)発明者 浜野 秀光 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 雨宮 澄男 東京都大田区東糀谷４−４−10 雨宮エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐々木 隆 川崎市中原区上平間684 株式会社エス・ ティ・エス内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状基板の両面のうち少なくとも片面
   に所定間隔をおいてプレートフインの基部の肉厚より若
   干広い溝幅を有する溝を多数並列状に形成する工程と、
   基板の各溝にプレートフインの基部をはめ入れる工程
   と、隣り合うプレートフインどうしの間および両端のプ
   レートフインのすぐ外側に位置するようになされかつ横
   断面Ｖ状先端を有する板状部を櫛歯状に備えたプレスの
   ポンチにより、各板状部に対応する基板平坦部に板状部
   の先端を押込み、各溝にはめ込まれたプレートフィンの
   基部両側をかしめ止める工程とよりなることを特徴とす
   るヒートシンクの製造法。
2. 【請求項２】 プレートフイン基部嵌入用溝の両開口縁
   を横断面凸弧状に形成し、かしめ止め時、凸弧状部の一
   部をプレートフインの基部に面接触するように塑性変形
   せしめることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク
   の製造法。
3. 【請求項３】 基板の厚みが１〜１０ｍｍ、プレートフ
   インの厚みが０．０５〜２．０ｍｍ、プレートフインの
   高さが１０〜１５０ｍｍ、プレートフインの中心間ピッ
   チが１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１また
   は２記載のヒートシンクの製造法。
4. 【請求項４】 平板状基板の両面のうち少なくとも片面
   にコルゲートフインの波頂部の内幅より若干狭い間隔を
   おいてコルゲートフインの波頂部の外幅より若干広い溝
   幅を有する溝を多数形成する工程と、基板の溝にコルゲ
   ートフインの片方の波頂部をはめ入れる工程と、各溝に
   前記波頂部を介して波頂部の内幅より若干小さい横断面
   幅を有しかつ基板と同じ材質のかしめ用棒をはめ入れる
   工程と、コルゲートフインの隣り合う波間に位置するよ
   うになされかつ横断面Ｖ状先端を有する板状部を櫛歯状
   に備えたプレスのポンチにより、各板状部に対応するか
   しめ用棒に板状部の先端を押込み、溝にはめ込まれたコ
   ルゲートフインの波頂部の両側折曲げ垂直部の片側をか
   しめ止めるとともにその反対側を溝壁に圧接する工程と
   よりなることを特徴とするヒートシンクの製造法。