JP2004071941A - 放熱器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、基板からテーパ状のピンを突出させた放熱器の製造方法であって、該ピンの細径側を、該基板に形成したテーパ状の貫通孔の太径側から挿入して、該貫通孔の細径側から突出させ、該ピンと該貫通孔を嵌合させることによって放熱器を製造する方法である。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は放熱器の製造方法に関する。具体的には金属板の孔部に放熱フィンとなるピン又はネジを挿入して貫通させた放熱器の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の放熱器の製造方法は、厚板を切削加工するか、又は押し出し成形により放熱フィンを形成するか、または、放熱フィンを基板にかしめて取りつける方法があった(特公平1−32919号)。従来の放熱器の製造方法を図6に示す。図6は従来の放熱器の製造方法を説明する工程図であって、61は基板、62はかしめ用突壁部、63は放熱フィン取付け溝、64は放熱フィンである。図6において、基板61に放熱フィン取付け溝63を掘り、溝63の両側にかしめ用突壁部62を形成する(図6(a))。放熱フィン取付け溝63に放熱フィン64を立てる(図6(b))。両側のかしめ用突壁部62を押しつぶして、放熱フィン64を基板61にかしめ結合する(図6(c))。
【0003】
しかし、放熱フィンを基板にかしめて取りつける方法には、フィンをかしめるための特殊な工具が必要であり、コスト高となっていた。また、厚板を切削加工する方法は、加工費が非常に高く、放熱フィン形状も角柱状となり、必ずしも放熱効果が高くならなかった。さらに、押し出し成形する方法では、金型を製造せねばならず、異なる形状や大きさの放熱フィンを製造するためには、新たな金型の作製に高いコストを必要とした。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決するために、放熱器の簡易な製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願発明は、基板からテーパ状のピンを突出させた放熱器の製造方法であって、該ピンの細径側を、該基板に形成したテーパ状の貫通孔の太径側から挿入して、該貫通孔の細径側から突出させ、該ピンと該貫通孔を嵌合させることによって放熱器を製造する方法である。
さらに、本願発明には、前記ピンの挿入前に、前記ピンの外周若しくは前記貫通孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布することも含まれる。
【0006】
本願他の発明は、基板からネジを突出させた放熱器の製造方法であって、該基板に形成した貫通ネジ孔に該ネジをねじ込み、該ネジの先端を該貫通ネジ孔から突出させることによって放熱器を製造する方法である。
さらに、本願発明には、前記ネジをねじ込む前に、前記ネジの外周若しくは前記貫通ネジ孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布することも含まれる。
【0007】
本願他の発明は、基板からネジを突出させた放熱器の製造方法であって、該基板に形成した貫通孔に該ネジを挿入し、該ネジの先端を該貫通孔から突出させ、該貫通孔と該ネジの隙間に充填した熱伝導性接着剤で該ネジと前記基板を固着することによって放熱器を製造する方法である。
【0008】
本願他の発明は、ピンを基板にロウ付けする放熱器の製造方法であって、該ピンを支持する孔を穿った固定台を該基板に仮設して、該孔に該ピンを挿入し、該ピンを該基板にロウ付けすることによって放熱器を製造する方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態を図1で説明する。図1は放熱器の製造方法を説明する工程図であって、放熱器の断面を示したものである。11は熱伝導性の基板、12は放熱フィンを挿入するテーパ状の孔、13は放熱器を製造するための台座、14は放熱フィンを受けるためのピン受け孔、15は放熱フィンとなるテーパ状のピンである。
【0010】
放熱フィンの基板部となる熱伝導性の基板11に、基板を貫通するテーパ状の孔12を所要の数だけ形成する(図1(a))。基板11には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。テーパ状の孔12は、後の工程で圧入するテーパ状のピン15の形状に合わせて表面から裏面へ内径がテーパ状の変化し、孔方向は基板面に垂直である。テーパ状の孔12の内径は、圧入するテーパ状のピン15の外径より小さくするが、その径差は、圧入可能でかつ圧入時に嵌合面が変形して互いに密着する範囲で、圧入孔の内径公差、テーパ状のピンの外径公差、テーパ状のピンと基板の材質などを考慮して設定する。次に、上記基板11をテーパ状の孔の太径側が上になるように、台座13の上に載置する(図1(b))。台座13には、例えば、上面に基板11のテーパ状の孔12と対応する位置にテーパ状の孔12より大きめのピン受け孔14が形成されたものを用い、双方の孔が対向するように基板11を台座13の上に載置する。この状態で、基板11のテーパ状の孔12にテーパ状のピン15の細径側を挿入する(図1(c))。テーパ状のピン15には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。基板とテーパ状のピンの材料は同じでも異なってもよく、自由な組み合わせが可能である。テーパ状のピン15の先端部はテーパ状の孔12の入り口よりも小さいのでテーパ状のピン15をテーパ状の孔12に挿入することは容易である。さらに、プレスによってテーパ状のピン15を基板垂直方向に圧入する(図1(d))。テーパ状のピン15はテーパ状の孔12と嵌合して、両者は密着する。台座13から基板11をはずすと、テーパ状のピン15の細径側は基板11から突出しており、放熱フィンとして機能する(図1(e))。
【0011】
以上の工程を各テーパ状のピン毎に繰り返すか、あるいは複数のテーパ状のピンをテーパ状の孔に挿入した後、一括してプレスによってテーパ状のピンを圧入すれば、複数のテーパ状のピンが装着された放熱器が製造できる。
【0012】
本実施の形態においては、さらに、テーパ状のピンと基板との間に隙間ができるような場合には、テーパ状のピンの挿入前に、テーパ状のピンの外周若しくはテーパ状の孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布すると、隙間が熱伝導性ペーストで埋められ、テーパ状のピンと基板との間の熱抵抗が減少し、放熱効果を向上させることができる。
【0013】
本実施の形態により製造した放熱器の例として、50mm×100mm、厚さ2mmのアルミ製の基板に、縦、横それぞれ5mm間隔に格子状に配置されたテーパ状の孔に、長さ6mm、太径2.5mm/細径2.3mmのテーパ状のピン200本を圧入したものがある。この寸法の放熱器は例えば、内部に温度制御用のペルチェ素子を内蔵したアレイ導波路型回折格子の放熱に用いられる。
【0014】
本実施の形態では、テーパ状のピンを基板に挿入して放熱器を製造するので、切削加工、押出し成形、かしめ等の従来の製造方法に比べて、特別な工具が不要となった。また、テーパ状のピンの細径側をテーパ状の孔の太径側から挿入するため、テーパ状のピンをテーパ状の孔に挿入することが容易である。圧入時においても圧入荷重が嵌合面に均等に印加されるため、テーパ状の孔に無理なく、確実に圧入することができた。さらに、テーパ状の孔とテーパ状のピンとは密着性がよいため、テーパ状のピンと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を高めることができた。また、テーパ状のピンとテーパ状の孔の間に熱伝導性ペーストが充填されていると、テーパ状のピンと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を一層高めることができた。
【0015】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態を図2で説明する。図2は放熱器の製造方法を説明する工程図であって、放熱器の断面を示したものである。21は熱伝導性の基板、22は放熱フィンを挿入するネジ孔、23は放熱器を製造するための台座、24は放熱フィンを受けるためのネジ受け孔、25は放熱フィンとなるネジである。
【0016】
放熱フィンの基板部となる熱伝導性の基板21に、基板を貫通するネジ孔22を所要の数だけ形成する(図2(a))。基板21には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。ネジ孔22は、後の工程でねじ込むネジ25の形状に合わせている。次に、上記基板21を台座23の上に載置する(図2(b))。台座には、例えば、上面に基板21のネジ孔22と対応する位置にネジ孔22より大きめのネジ受け孔24が形成されたものを用い、双方の孔が対向するように基板21を台座23の上に載置する。この状態で、基板21のネジ孔22にネジ25をねじ込む(図2(c))。ネジ25には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。基板とネジの材料は同じでも異なってもよく、自由な組み合わせが可能である。ネジ25の先端部はネジ孔22の入り口よりも小さいので作業は容易である。さらに、ネジが埋没するまでねじ込む(図2(d))。ネジ25とネジ孔22は嵌合する。台座23から基板21をはずすと、ネジ25の先端は基板21から突出しており、放熱フィンとして機能する(図2(e))。
【0017】
図2では皿ネジを用いて、基板のネジ孔にねじ込んだが、みの虫形ネジを用いてもよい。図3にみの虫形ネジの形状を示す。図3(a)は側面図、図3(b)は上面図である。みの虫形ネジ31の頭頂部には、六角形状の六角レンチ用穴32を有する。みの虫形ネジを用いると、基板には貫通したネジ孔を不要とすることもできる。基板には、みの虫形ネジをねじ込むだけの深さのネジ穴を形成して、このネジ穴にみの虫形ネジをねじ込むことで、放熱器を製造することができる。
【0018】
本実施の形態においては、さらに、ネジと基板との間に隙間ができるような場合には、ネジをねじ込む前に、ネジの外周若しくはネジ孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布すると、隙間が熱伝導性ペーストで埋められ、ネジと基板との間の熱抵抗が減少し、放熱効果を向上させることができる。
本実施の形態により製造した放熱器は例えば、内部に温度制御用のペルチェ素子を内蔵したアレイ導波路型回折格子の放熱に用いられる。
【0019】
本実施の形態では、ネジを基板にねじ込んで放熱器を製造するので、切削加工、押出し成形、かしめ等の従来の製造方法に比べて、特別な工具が不要となった。また、ネジとネジ孔とは密着性がよいため、ネジと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を高めることができた。さらに、基板から突出したネジがネジ溝を有するため、表面積が大きくなり、放熱効果を高めることができた。また、ネジとネジ孔の間に熱伝導性ペーストが充填されていると、ネジと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を一層高めることができた。
【0020】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態を図4で説明する。図4は放熱器の製造方法を説明する工程図であって、放熱器の断面を示したものである。41は熱伝導性の基板、42は放熱フィンを挿入する孔、43は放熱器を製造するための台座、44は放熱フィンを受けるためのネジ受け孔、45は放熱フィンとなるネジ、46はネジ45と基板41とを接着する熱伝導性接着剤である。
【0021】
放熱フィンの基板部となる熱伝導性の基板41に、基板を貫通する孔42を所要の数だけ形成する(図4(a))。基板41には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。孔42は、後の工程でねじ込むネジ45の形状に合わせている。孔42の内径はネジ45の外径よりもわずかに大きくして、ネジ45の挿入を容易にする。次に、上記基板41を台座43の上に載置する(図4(b))。台座43には、例えば、上面に基板41の孔42と対応する位置に孔42より大きめのネジ受け孔44が形成されたものを用い、双方の孔が対向するように基板41を台座43の上に載置する。この状態で、基板41の孔42にネジ45を挿入する(図4(c))。ネジ45には、熱伝導性、加工性のよい材料、例えば金属、セラミックス、熱伝導性エンプラが用いられる。基板とネジの材料は同じでも異なってもよく、自由な組み合わせが可能である。ネジ45を挿入する前に、ネジの外周に熱伝導性接着剤46を塗布する。熱伝導性接着剤46は基板41の孔42の内面に塗布してもよいし、両方に塗布してもよい。ネジ45の先端部は孔42の入り口よりも小さいので作業は容易である。さらに、ネジ45が埋没するまで挿入する(図4(d))。ネジ45と孔42の間は熱伝導性接着剤が介在して両者を固着する。台座43から基板41をはずすと、ネジ45の先端は基板41から突出しており、放熱フィンとして機能する(図4(e))。
【0022】
図4では皿ネジを用いて、基板の孔に挿入したが、図3に示すみの虫形ネジを用いてもよい。みの虫形ネジを用いると、基板には貫通した孔を不要とすることもできる。基板には、みの虫形ネジを挿入するだけの深さの穴を形成して、この穴にみの虫形ネジを挿入することで、放熱器を製造することができる。
本実施の形態により製造した放熱器は例えば、内部に温度制御用のペルチェ素子を内蔵したアレイ導波路型回折格子の放熱に用いられる。
【0023】
本実施の形態では、ネジを基板に挿入して放熱器を製造するので、切削加工、押出し成形、かしめ等の従来の製造方法に比べて、特別な工具が不要となった。また、ネジと孔との間は導電性接着剤が介在しているため、ネジと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を高めることができた。さらに、基板から突出したネジがネジ溝を有するため、表面積が大きくなり、放熱効果を高めることができた。
【0024】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態を図5で説明する。図5は放熱器の製造方法を説明する工程図であって、放熱器の断面を示したものである。51は熱伝導性の基板、52はピンを支持する支持孔、53はピンを固定する固定台、54は熱伝導性のピン、55はロウ材である。
【0025】
放熱フィンの基板部となる熱伝導性の基板51(図5(a))に、ピンを支持する支持孔52を設けた固定台53を仮設する(図5(b))。基板51には、熱伝導率が高くロウ付けの出来る材料、例えば銅、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、金が用いられる。支持孔52は、後の工程で挿入するピン54の形状に合わせている。支持孔52の内径はピン54の外径よりもわずかに大きくして、ピン54の挿入を容易にする。次に、ピン54を支持孔52に挿入する(図5(c))。ピン54には熱伝導率が高くロウ付けの出来る材料、例えば銅、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、金が用いられる。基板とピンの材料は同じでも異なってもよく、自由な組み合わせが可能である。この状態で、ピン54と基板51の接触面の回りにロウ材55を配置して加熱すると、ロウ材55は毛細管現象によりピン54と基板51との隙間に侵入し、固化する(図5(d))。ロウ材を配置する前に、ピン54と基板51との接触面にフラックスを塗布しておくと、ロウ付けが容易になる。ロウ付けが完了して、固定台53を取り除くと、放熱フィンとして機能する。
本実施の形態により製造した放熱器は例えば、内部に温度制御用のペルチェ素子を内蔵したアレイ導波路型回折格子の放熱に用いられる。
【0026】
本実施の形態では、ピンを基板にロウ付けして放熱器を製造するので、切削加工、押出し成形、かしめ等の従来の製造方法に比べて、特別な工具が不要となった。また、ピンと基板との間はロウ材が介在しているため、ピンと基板の間の熱抵抗が減少し、放熱効果を高めることができた。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば放熱効果の高い放熱器を特殊な工具を使用することなく製造することが可能となり、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態である放熱器の製造方法を説明する工程図である。
【図2】本願発明の実施の形態である放熱器の製造方法を説明する工程図である。
【図3】本願発明の他の実施の形態を説明する図である。
【図4】本願発明の実施の形態である放熱器の製造方法を説明する工程図である。
【図5】本願発明の実施の形態である放熱器の製造方法を説明する工程図である。
【図6】従来の放熱器の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
11、21、41、51:基板
12:テーパ状の孔
13、23、43:台座
14:ピン受け孔
15:テーパ状のピン
22:ネジ孔
24、44:ネジ受け孔
25、45:ネジ
31:みの虫形ネジ
32:六角レンチ穴
42:孔
46:熱伝導性接着剤
52:支持孔
53:固定台
54:熱伝導性のピン
55:ロウ材
61:基板
62:かしめ用突壁部
63:放熱フィン取付け溝
64:放熱フィン
Claims (6)
- 基板からテーパ状のピンを突出させた放熱器の製造方法であって、該ピンの細径側を、該基板に形成したテーパ状の貫通孔の太径側から挿入して、該貫通孔の細径側から突出させ、該ピンと該貫通孔を嵌合させる放熱器の製造方法。
- 請求項1に記載の放熱器の製造方法において、前記ピンの挿入前に、前記ピンの外周若しくは前記貫通孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布することを特徴とする放熱器の製造方法。
- 基板からネジを突出させた放熱器の製造方法であって、該基板に形成した貫通ネジ孔に該ネジをねじ込み、該ネジの先端を該貫通ネジ孔から突出させる放熱器の製造方法。
- 請求項3に記載の放熱器の製造方法において、前記ネジをねじ込む前に、前記ネジの外周若しくは前記貫通ネジ孔の内面のいずれか又は双方に熱伝導性ペーストを塗布することを特徴とする放熱器の製造方法。
- 基板からネジを突出させた放熱器の製造方法であって、該基板に形成した貫通孔に該ネジを挿入し、該ネジの先端を該貫通孔から突出させ、該貫通孔と該ネジの隙間に充填した熱伝導性接着剤で該ネジと前記基板を固着する放熱器の製造方法。
- 基板にピンをロウ付けする放熱器の製造方法であって、該ピンを支持する孔を穿った固定台を該基板に仮設し、該孔に該ピンを挿入して、該基板と該ピンとをロウ付けすることを特徴とする放熱器の製造方法。
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