JP2004095917A - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外面に発熱素子16を装着する基板12と、この基板12に立設した複数の縦フィン13を有し、相隣接する縦フィン13、13の間にコルゲートフィン15が配置され、縦フィン13の少なくとも一方の面にコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部13aが形成され、該係止用凹凸部13aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aがろう付けされてなるヒートシンク11。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシンクに係わり、さらに詳しくはファン等によって流動する空気等の冷却流体により発熱部位を強制冷却するためのヒートシンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インバータ、工作機械等の各種発熱部位には、ヒートシンクと称される熱交換器を設け、そのヒートシンクにファン等により空気等の冷却流体を強制的に流通させて冷却するようにしたものが知られている。ヒートシンクは熱伝導率の良い金属で構成され、なるべく表面積を大きくして冷却媒体との接触面積を多くして、各種発熱素子の温度上昇を抑えるように構成されている。
【0003】
図17は従来のこの種のヒートシンクの構造の一例を示す断面図である。
図17に示す従来のヒートシンク131は、サイリスタ、トランジスタ等の電子部品(図示省略)等が固着された平面ほぼ矩形形状の基板132と、基板132上に立設されている平板状の多数の縦フィン134と、隣合う縦フィン134、134の間に配置されたコルゲートフィン135を有するフィン本体133とから構成されている。基板132と縦フィン134は、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている。これら基板132と縦フィン134とは、基板132の上面側に設けられたブレージングシート132aを介して接合されている。コルゲートフィン135はブレージングシートから構成されてており、このコルゲートフィン135の折り返し曲げ部135cが縦フィン134の内面に接合されている。
このヒートシンク131では、各縦フィン134は、各側面を相互に対向するようにして空気等の所望の冷却流体の流通方向(図では紙面に垂直な方向)に対向して、適度な間隔Gを保ってほぼ並行に整列配置されている。そして、各コルゲートフィン135は上記の間隔Gが保たれた縦フィン134、134の間に配置されることで、縦フィン134とコルゲートフィン135により囲まれた空間が冷却流体が流通する流路136とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種の従来のヒートシンクを製造するには、多数の縦フィン134を並列し、これら縦フィン134、134の間にそれぞれコルゲートフィン135を入れ、これらを基板132の上面側にブレージングシート132aを介して配置したものを治具で拘束して組立体を作製し、次いでこの組立体を真空炉内に入れて加熱することにより、基板132と縦フィン134がろう付けけされ、また、これとともにコルゲートフィン135の折り返し曲げ部135cが縦フィン134の内面にろう付けされて一体化される。
【0005】
しかしながら上記のような構成の従来のヒートシンクを製造する際には上述したように上記組立体を上記真空炉内で加熱しており、このときにコルゲートフィン135が熱を受け膨張し、コルゲートフィン135が下側(基板132側)に下がってしまうことがあり、しかも図17に示すように各コルゲーフィン135の下がり方はまちまちであるので、均一な大きさの流路136を形成するのが困難で、一つのヒートシンクにおいて冷却性能が部分的に大きく異なることがあり、均一な冷却性能が得られないという問題があった。
また、コルゲートフィン135の下がり方もヒートシンクによって異なるので、得られる製品の冷却性能にバラツキが生じてしまうという問題があった。
【0006】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成され、均一な冷却性能を有するヒートシンクを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明のヒートシンクは、外面に発熱素子を装着又は接合する基板と、この基板に立設した複数の縦フィンを有し、相隣接する前記縦フィンの間にコルゲートフィンが配置され、前記縦フィンの少なくとも一方の面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなるヒートシンクとした。
【0008】
上記基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の熱伝導性の良い金属で形成されている。
上記縦フィンは、ベア材又はクラッド材から形成されている。ここでのベア材は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の熱伝導性の良い金属からなるものである。また、上記クラッド材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなる芯材の片面又は両面に、該芯材より融点が低いろう材を貼り合わせてなるものである。
また、上記基板は、上記クラッド材から形成されていてもよい。
上記基板と上記縦フィンは、互いにろう付け加工をして組み立て、良熱伝導性を確保する。
上記コルゲートフィンとしては、厚みの薄いブレージングシート(クラッド材ともいう)又は厚みの薄いベア材をコルゲート加工したものが好ましく、表面積を大きくして冷却流体との接触機会を増やして、熱交換効率の向上を図るようにする。
ここでコルゲートフィンを構成するブレージングシートとしては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなる芯材の両面に、該芯材より融点が低いろう材を貼り合わせてなるものが好適に用いられる。
なお、上記縦フィンがベア材から形成されている場合、上記コルゲートフィンはブレージングシートから形成されていることが好ましく、また、上記縦フィンがクラッド材から形成されている場合、上記コルゲートフィンはベア材から形成されていることが好ましい。
【0009】
上記構成の本発明のヒートシンクを製造する場合には、上記基板の一方面上に複数の縦フィンを立設配置し、これら縦フィンの間にそれぞれ上記コルゲートフィンを配置した組立体を作製する。
本発明で用いられる縦フィンは少なくとも一方の面に上記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成されているものであるので、上記で作製した組立体は、上記縦フィンの係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が係り止めされた状態となっている。
次に、このような組立体を真空炉内に入れて加熱すると、上記コルゲートフィンの折り返し部と上記縦フィンがろう付けされるとともに上記基板と縦フィンもろう付けされて一体化される。
ここで組立体を加熱する際、先に述べたように上記組立体は上記縦フィンの係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が係り止めされた状態となっているので、加熱時に上記コルゲートフィンが熱を受けて膨張しても上記コルゲートフィンが上記基板側に下がることがなく、上記コルゲートフィンの折り返し曲げ部は上記縦フィンの係止用凹凸部にろう付けされ、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成される。また、上記組立体は上記縦フィンの係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が係り止めされた状態となっているので、この組立体の加熱の際には上記コルゲートフィンと縦フィンとを拘束する治具を使用しなくても済む。
【0010】
本発明のヒートシンクによれば、縦フィンの少なくとも一方の面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成されたことにより、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィンと縦フィンのろう付け性が向上し、上記コルゲートフィンが基板側に下がることが改善され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成される。このように本発明のヒートシンクは、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されているので、一つのヒートシンクにおいて冷却性能が部分的に大きく異なることが改善され、また、得られる製品の冷却性能にバラツキが生じることも改善され、均一な冷却性能を有するヒートシンクの提供が可能となる。
【0011】
上記の構成の本発明のヒートシンクにおいては、前記相隣接する前記縦フィンの間に板状又は波状のスペーサが立設され、該スペーサの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置されていてもよい。
【0012】
また、上記の課題を解決するため本発明のヒートシンクは、外面に発熱素子を装着又は接合する基板と、この基板に立設した複数の縦フィンを有し、前記相隣接する前記縦フィンの間にスペーサが立設され、該スペーサの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置され、前記スペーサの両面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなるヒートシンクとした。
【0013】
かかる構成の本発明のヒートシンクによれば、前記スペーサの両面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成されたことにより、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィンと縦フィンのろう付け性が向上し、このヒートシンクの製造の際に上記コルゲートフィンが基板側に下がることが改善され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されるので、均一な冷却性能を有するヒートシンクの提供が可能となる。
【0014】
上記のいずれかの構成の本発明のヒートシンクにおいては、前記基板と縦フィンは押出型材等を用いて一体成形されたものであってもよい。かかるヒートシンクによれば、ヒートシンクの製造の際に上記組立体を簡単に作製でき、結果としてヒートシンクの製造の簡略化が可能である。
【0015】
また、上記の課題を解決するため本発明のヒートシンクは、外面に発熱素子を装着又は接合する一対の基板が対向配置され、これら基板間にコルゲートフィンが配置され、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなるヒートシンクとした。
【0016】
かかる構成の本発明のヒートシンクによれば、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成されたことにより、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィンと基板のろう付け性が向上し、ヒートシンクの製造の際に上記コルゲートフィンの位置ずれが防止され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されるので、均一な冷却性能を有するヒートシンクの提供が可能となる。
【0017】
また、上記の課題を解決するため本発明のヒートシンクは、外面に発熱素子を装着又は接合する一対の基板が対向配置され、これら基板間に該基板と平行に配置された横フィンが一以上設けられ、前記各横フィンの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置され、前記横フィンの少なくとも一方の面及び/又は前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなるヒートシンクとした。
【0018】
かかる構成の本発明のヒートシンクによれば、前記横フィンの少なくとも一方の面及び/又は前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成されたことにより、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部が良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィンと基板又横フィンとのろう付け性が向上し、このヒートシンクの製造の際に上記コルゲートフィンの位置ずれが防止され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されるので、均一な冷却性能を有するヒートシンクの提供が可能となる。
【0019】
上記構成の本発明のヒートシンクにおいては、前記対向配置された一対の基板の両側にこれら一対の基板を接続する接続壁が設けられたものであってもよい。
この接続壁の外面には発熱素子が装着又は接合されていてもよい。
また、上記構成の本発明のヒートシンクにおいては、該接続壁は前記一対の基板と一体成形されているものであってもよい。
以下図面を使用して本発明をさらに詳細に説明する。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は本発明のヒートシンクの第1の実施形態を示すものであり、図1(a)はその外観斜視図を、図1(b)は図1(a)のA−A’線に沿った断面図を示す。
なお、以下の図においては構造を分かり易く説明するため、縮尺は必ずしも正確ではない。
図1に示すように、本実施形態のヒートシンク11はサイリスタ、トランジスタ等の電子部品等の素子16が装着される、例えば縦寸法Lが600mm、横寸法Wが400mm程度の矩形状の基板12と、基板12の一方の面(図1では上面)に設置されたブレージングシート12aと、このブレージングシート12aの上面に立設させた多数の縦フィン13を有するフィン本体14と、相隣接する縦フィン13と13との間に配置されたコルゲートフィン15から形成されている。このヒートシンク11では、縦フィン13とコルゲートフィン15により囲まれた空間が冷却流体が流通する流路26とされている。
【0021】
基板12の形状としては、矩形平板に限らず、平面楕円形状、平面円形形状等が利用できる。基板12の材質としては、アルミニウムや、アルミニウム合金や、銅等の熱伝導率の良い金属を使用する。特に、軽量化の点からはアルミニウムを使用するのが好ましい。
ブレージングシート12aとしては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなる芯材の片面又は両面に、該芯材より融点が低いろう材を貼り合わせてなるものを使用する。
【0022】
縦フィン13は、図1に示すように基板12に形成されたブレージングシート12aの上面に、矢印で示す冷却流体の流路方向Fに対してほぼ平行になるように多数整列配置してある。フィン本体14の大きさは、例えば高さh1は20〜300mm程度、縦寸法及び横寸法はそれぞれ基板12と同じか、もしくはやや小さい程度であり、縦フィン13の厚さは0.5mm〜10.0mm程度、縦フィンピッチP1は、2〜40mm程度に構成する。縦フィン13も熱伝導性の良い金属、例えば、アルミニウムや、アルミニウム合金や、銅等が用いられ、特に、軽量化の点からアルミニウムが好んで用いられる。
この縦フィン13の内面(コルゲートフィンに面する側の面)には、図1に示すようにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部13aが形成されている。この係止用凹凸部13aの縦断面形状は、縦断面の断面曲線の傾きが連続的な波状のものであり、言い換えれば、丸溝状凹部13b、13bの間の凸部13cも曲面を有している。また、隣合う縦フィン13、13の対向する内面は、一方の係止用凹凸部13aの凸部13cと他方の係止用凹凸部13aの凹部13bが対向している。
【0023】
コルゲートフィン15は、厚さ0.1〜2mm程度のアルミニウムやアルミニウム合金や銅などの極薄板もしくは箔の両面にろう材を付着させたいわゆるブレージングシートをコルゲート加工した縦断面波形状のものが用いられる。従って、このコルゲートフィン15は複数の折り返し曲げ部15aを有しており、これら折り返し曲げ部15aは図1に示すように右側と左側に交互に設けられている。
このコルゲートフィン15は冷却流体の流路方向F側又はその反対側からフィン本体14の隣合う縦フィン13、13の間に配置され、これら縦フィン13の内面にそれぞれ形成された係止用凹凸部13aの丸溝状凹部13bにこれに対応するコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが嵌められ、さらにこの折り返し曲げ部15aが丸溝状凹部13bの下側の凸部13cに係り止めされ、ろう付けされている。各縦フィン13においては丸溝状凹部13b毎に折り返し曲げ部15aが嵌められたようになっている。
【0024】
図1に示すコルゲートフィン15のピッチP2は1〜10mm、コルゲートフィン15の横寸法w2は、縦フィン13のピッチP1よりやや小さい程度、コルゲートフィン15の長さはフィン本体14の長さとほぼ等しい程度、コルゲートフィン15の高さh2はフィン本体14の高さh1よりやや小さい程度とされる。
素子16は、基板12の他方の面(図1では下面)に取り付けられる。
【0025】
本実施形態のヒートシンク11は例えば以下のようにして製造することができる。
まず、複数の縦フィン13が並列され、これら縦フィン13、13の間に冷却流体の流路方向F側又はその反対側からそれぞれコルゲートフィン15を嵌めたものを、基板12の上面にブレージングシート12aを介して配置して組立体を作製する。ここで作製した組立体は、上記縦フィン13の係止用凹凸部13aの凸部13cにこれに対応するコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが係り止めされた状態となっている。
【0026】
次に、上記のような組立体を真空炉内に入れて500℃〜630℃程度、好ましくは590℃程度で加熱する。このようにすると上記コルゲートフィン15の折り返し部15aと縦フィン13がろう付けされるとともに上記基板12と縦フィン13もろう付けされて一体化される。また、上記組立体は先に述べたように上記縦フィン13の係止用凹凸部13aの凸部13cに対応するコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが係り止めされた状態となっているので、加熱の際にコルゲートフィン15が熱を受けて膨張してもコルゲートフィン15が基板側に下がることがなく、コルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aは縦フィン13の係止用凹凸部13aの凸部13cにろう付けされて、コルゲートフィンのピッチP2が均一な大きさとなり、均一な大きさの冷却媒体の流路26が形成され、目的とするヒートシンク11が得られる。
【0027】
本実施形態のヒートシンク11によれば、縦フィン13の内面に係止用凹凸部13aが形成されたことにより、該係止用凹凸部13aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィン15と縦フィン13のろう付け性が向上し、コルゲートフィン15が基板側に下がることが改善され、均一な大きさの冷却媒体の流路26が形成される。このように本実施形態のヒートシンク11は、均一な大きさの冷却媒体の流路26が形成されているので、一つのヒートシンクにおいて冷却性能が部分的に大きく異なることが改善され、また、得られる製品の冷却性能にバラツキが生じることも改善され、均一な冷却性能を有することができる。
なお、上記の実施形態においては、基板12と縦フィン13がブレージングシート12aを介して接合された場合について説明したが、基板12と縦フィン13は押出型材等を用いて一体成形されたものであってもよく、その場合ブレージングシート12aは不要である。また、基板12もしくは縦フィン13にクラッド材を用いた場合、ブレージングシート12aを用いずとも良い。
また、上記の実施形態においては、フィン本体14の両端以外の縦フィン13の両内面に係止用凹凸部13aが形成された場合について説明したが、図2に示すようにフィン本体14を構成する縦フィン13の一方の内面(図2では左側の内面)のみに係止用凹凸部13aを形成したものでも、本発明の効果が得られる。 また、上記の実施形態においては、縦フィン13の内面の上部から下部のほぼ全面に渡って係止用凹凸部13aを形成した場合について説明したが、縦フィン13の内面に数カ所設けたものでもよく、特に、縦フィン13の場合においては内面のうち少なくとも上部に設けられていることが好ましい。
また、上記の実施形態においては、縦フィン13に形成された係止用凹凸部13aの縦断面形状が波形である場合について説明したが、係止用凹凸部13aは縦断面形状が矩形波形であってもよい。
また、上記の実施形態においては、縦フィン13がベア材から形成され、コルゲートフィン15がブレージングシート(クラッド材)から形成されている場合について説明したが、縦フィン13がクラッド材から形成され、コルゲートフィン15がベア材から形成されていてもよい。
【0028】
(第2の実施形態)
図3は本発明のヒートシンクの第2の実施形態を示す正面図である。
第2の実施形態のヒートシンク21が、図1に示した第1の実施形態と異なるところは、縦フィン13の内面に形成された係止用凹凸部の形状が異なる点と、隣合う縦フィン13、13間にコルゲートフィン15が複数配設されている点である。
【0029】
本実施形態の縦フィン13の内面に形成された係止用凹凸部23aの縦断面形状は、縦断面の断面曲線の傾きが不連続な波状のものであり、言い換えれば、丸溝状凹部23b、23bの間の凸部23cは曲面を有していない。また、隣合う縦フィン13、13の対向する内面は、一方の係止用凹凸部23aの丸溝状凹部23bと他方の係止用凹凸部23aの丸溝状凹部23bが対向しており、また、一方の係止用凹凸部23aの凸部23cと他方の係止用凹凸部23aの凸部23cが対向している。
【0030】
隣合う縦フィン13、13間に形成される空間の長さ方向には、複数(図3では2本)のコルゲートフィン15が冷却流体の流路方向F側又はその反対側から配設されている。各コルゲートフィン15は、縦フィン13、13の内面にそれぞれ形成された係止用凹凸部23aの丸溝状凹部23bにこれに対応するコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが嵌められ、さらにこの折り返し曲げ部15aが丸溝状凹部23bの下側の凸部23cに係り止めされ、ろう付けされている。各縦フィン13においては丸溝状凹部23b毎に折り返し曲げ部15aが嵌められているのでなく、1溝飛びに折り返し曲げ部15aが嵌められている。さらに、図3中点線で示される奥側の縦フィン15は実線で示される手前側の縦フィン15に対して1溝づれたオフセット配置とされている。
このヒートシンク21では、縦フィン13とコルゲートフィン15により囲まれた空間が、冷却流体が流通する流路36とされている。
【0031】
第2の実施形態のヒートシンク21によれば、縦フィン13の内面に係止用凹凸部23aが形成されたことにより、該係止用凹凸部23aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィン15と縦フィン13のろう付け性が向上し、コルゲートフィン15が基板側に下がることが改善され、均一な大きさの冷却媒体の流路36が形成され、均一な冷却性能を有することができる。
【0032】
なお、上記実施形態においては、隣合う縦フィン13、13間に形成される空間の長さ方向に複数のコルゲートフィン15が配設された場合について説明したが、図4に示すように隣合う縦フィン13、13間に形成される空間の長さ方向に1本のコルゲートフィン15が配設され、各縦フィン13においては2溝飛びあるいは3溝以上の複数溝飛びに折り返し曲げ部15aが嵌められて、この溝の下輪の凸部23cにろう付けされているものであってもよい。この場合のコルゲートフィン15のピッチは、図3のヒートシンク21で用いられたコルゲートフィン15のピッチより大きく形成される。
【0033】
(第3の実施形態)
図5は本発明のヒートシンクの第3の実施形態を示す正面図である。
第3の実施形態のヒートシンク31が、図1に示した第1の実施形態と異なる点は、フィン本体14の相隣接する縦フィン13、13間の距離(縦フィンピッチP1)が第1の実施形態のものよりも大きくされており、このように相隣接する縦フィン13、13の間に波状のスペーサ40が立設され、該スペーサ40の両側にそれぞれコルゲートフィン15が配置されている点である。
スペーサ40としては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなる芯材の両面に、該芯材より融点が低いろう材を貼り合わせてなるブレージングシートからなるものか、またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなるベア材からなるものが用いられる。
このスペーサ40の両面にコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部43aが形成されている。係止用凹凸部43aの縦断面形状は、縦フィン13に形成された係止用凹凸部13aと同様に波状のものである。この係止用凹凸部43aの丸溝状凹部43b、43bの間の凸部43cも曲面を有している。
このスペーサ40の厚みは、縦フィン13よりも薄くされている。
このスペーサ40は基板12の上面に設けられたブレージングシート12aの上面の縦フィン13、13間に配置され、ろう付けされている。
【0034】
スペーサ40の両側に配置された各コルゲートフィン15は、右側と左側のうち一方の側の折り返し曲げ部15aは縦フィン13の内面に形成された係止用凹凸部13aの丸溝状凹部13bに嵌められ、さらにこの丸溝状凹部13bの下側の凸部13cに係り止めされ、ろう付けされており、他方の側の折り返し曲げ部15aはスペーサ40の一方の面に形成された係止用凹凸部43aの丸溝状凹部43bに嵌められ、さらにこの丸溝状凹部43bの下側の凸部43cに係り止めされ、ろう付けされている。
第3の実施形態のヒートシンク31では、縦フィン13又はスペーサ40と、コルゲートフィン15とにより囲まれた空間が冷却流体が流通する流路46とされている。
【0035】
第3の実施形態のヒートシンク31によれば縦フィン13の内面に係止用凹凸部13aが形成され、隣合う縦フィン13、13間に立設されたスペーサ40の両面に係止用凹凸部43aが形成されたことにより、該係止用凹凸部13a、43aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが良好にろう付けされるので、均一な大きさの冷却媒体の流路46が形成され、均一な冷却性能を有することができる。
なお、上記実施形態においては、隣合う縦フィン13、13間に立設されたスペーサ40の両面に係止用凹凸部43aが形成された場合について説明したが、図6に示すように板状のスペーサ50であってもよく、あるいは、両面に係止用凹凸部43aが形成されたスペーサ40を用いる場合は、縦フィンとしては図7に示すように内面に係止用凹凸部が形成されていない縦フィン53を用いてもよい。図6や図7に示すヒートシンクによれば、コルゲートフィン15の右側と左側のうち一方の側の折り返し曲げ部15aが縦フィン13の係止用凹凸部13a又はスペーサ40の係止用凹凸部43aに係り止めされ、良好にろう付けされる。
【0036】
(第4の実施形態)
図8は本発明のヒートシンクの第4の実施形態を示す外観斜視図である。
図8に示すように、本実施形態のヒートシンク61は、サイリスタ、トランジスタ等の電子部品等の素子16が装着される一対の基板62、62が対向配置され、これら基板62、62間にコルゲートフィン15が配置されている。
このヒートシンク61では、基板62とコルゲートフィン15により囲まれた空間が冷却流体が流通する流路66とされている。
基板62の材質としては、第1の実施形態で用いた基板12と同様のものを使用するのが好ましい。
基板62の内面には、コルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部63aが形成されている。この係止用凹凸部63aの縦断面形状は、縦断面の断面曲線の傾きが連続的な波状のものである。一対の基板62、62の対向する内面は、一方の係止用凹凸部63aの凸部63cと他方の係止用凹凸部63aの凹部63bが対向している。
コルゲートフィン15は冷却流体の流路方向F側又はその反対側から一対の基板62、62の間に配置され、これら基板62の内面にそれぞれ形成された係止用凹凸部63aの丸溝状凹部63bにこれに対応するコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが嵌められ、さらにこの折り返し曲げ部15aが丸溝状凹部63bの側方の凸部63cに係り止めされ、ろう付けされている。
素子16は、各基板62の外側面に装着されている。
【0037】
第4の実施形態のヒートシンク61によれば、一対の基板62、62の内面にコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部63aが形成されたことにより、該係止用凹凸部63aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが良好にろう付けされ、コルゲートフィンのピッチP2が均一な大きさとなるので、これらコルゲートフィン15と基板62、62のろう付け性が向上し、ヒートシンクの製造の際に上記コルゲートフィンの位置ずれが防止され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されるので、均一な冷却性能を有することができる。
なお、本実施形態のヒートシンクの製造の際には、所定ピッチで対向させた基板62、62を縦に配置し、ついでこれら基板62、62間に冷却流体の流路方向F側又はその反対側からコルゲートフィン15を嵌めて組立体を作製した後、この組立体を真空炉内に入れて加熱することにより製造できる。
なお、上記の実施形態においては、基板62に形成された係止用凹凸部63の縦断面形状が波形である場合について説明したが、係止用凹凸部63aは縦断面形状が矩形波形のものであってもよい。
【0038】
(第5の実施形態)
図9は本発明のヒートシンクの第5の実施形態を示す正面図である。
第5の実施形態のヒートシンク71が、図8に示した第4の実施形態と異なるところは、一対の基板62、62間にこれら基板と平行に配設された横フィン80が複数設けられ、各横フィン80の上側と下側の両側にそれぞれコルゲートフィン15が配置されている点である。
横フィン80としては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の熱伝導性のよい金属からなる芯材の両面に、該芯材より融点が低いろう材を貼り合わせてなるブレージングシートからなるもので、その上面と下面の両面にコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aを係り止めする係止用凹凸部83aが形成されている。係止用凹凸部83aの縦断面形状は、基板62に形成された係止用凹凸部63aと同様に波状のものである。
【0039】
横フィン80の両側に配置された各コルゲートフィン15は、上側と下側のうち上側の折り返し曲げ部15aは基板62又は横フィン80に形成された係止用凹凸部63a又は係止用凹凸部83aの丸溝状凹部63b又は83bに嵌められ、さらにこの丸溝状凹部63b又は83bの側方の凸部63c又は83cに係り止めされ、ろう付けされており、下側の折り返し曲げ部15aは基板62又は横フィン80に形成された係止用凹凸部63a又は係止用凹凸部83aの丸溝状凹部63b又は83bに嵌められ、さらにこの丸溝状凹部63b又は83bの側方の凸部63c又は83cに係り止めされ、ろう付けされている。
第5の実施形態のヒートシンク71では、基板62又は横フィン80と、コルゲートフィン15とにより囲まれた空間が冷却流体が流通する流路86とされている。
【0040】
第5の実施形態のヒートシンク71によれば、横フィン80の両面に係止用凹凸部63aが形成され、一対の基板62、62の内面に係止用凹凸部83aが形成されたことにより、係止用凹凸部63a、83aにコルゲートフィン15の折り返し曲げ部15aが良好にろう付けされるので、これらコルゲートフィン15と基板62又は横フィン80とのろう付け性が向上し、このヒートシンクの製造の際に上記コルゲートフィンの位置ずれが防止され、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成されるので、均一な冷却性能を有する。
【0041】
なお、上記の実施形態においては、横フィン80の両面に係止用凹凸部83aが形成された場合について説明したが、図10に示すように横フィン80の一方の面(図10では下面)に係止用凹凸部83aを形成したものでも、本発明の効果が得られる。この場合には、下側の基板62の内面には係止用凹凸部63aは形成されていても、いなくてもよい。
また、図9や図10に示した実施形態においては、基板62に形成された係止用凹凸部63aや横フィン80に形成された係止用凹凸部83aの縦断面形状が波形である場合について説明したが、係止用凹凸部63a、83aは縦断面形状が矩形波形のものであってもよい。
【0042】
(第6の実施形態)
図11は本発明のヒートシンクの第6の実施形態を示す外観斜視図である。
第6の実施形態のヒートシンク81が、図8に示した第4の実施形態と異なるところは、対向配置された一対の基板62、62の両側にこれら一対の基板62、62を接続する接続壁85、85が設けられた点である。
接続壁85としては、基板62と同様の材質のものを使用する。
この接続壁85、85と一対の基板62、62とは押出型材等を用いて一体成形されている。
本実施形態のヒートシンクの製造の際には、対向配置された一対の基板62、62とこの両側に設けられた接続壁85、85とからなる枠体87を形成し、この枠体87を縦に配置し、この枠体87の基板62、62間に冷却流体の流路方向F側又はその反対側からコルゲートフィン15を嵌めて組立体を作製した後、この組立体を真空炉内に入れて加熱することにより製造できる。
第6の実施形態のヒートシンク81によれば、一対の基板62、62と接続壁85が一体に成形されたものであるので、ヒートシンクの製造の際には枠体87にコルゲートフィン15を嵌めるだけで上記組立体を簡単に作製でき、結果としてヒートシンクの製造の簡略化が可能である。
【0043】
(第7の実施形態)
図12は本発明のヒートシンクの第7の実施形態を示す外観斜視図である。
第7の実施形態のヒートシンク91が、図9に示した第5の実施形態と異なるところは、対向配置された一対の基板62、62の両側にこれら一対の基板62、62を接続する接続壁95、95が設けられ、さらにこれら接続壁95、95に各横フィン80の両端部が接続され、各接続壁95の外面にも素子16が装着されている点である。
接続壁95としては、基板62と同様の材質のものを使用する。
この接続壁95、95と一対の基板62、62と複数の横フィン80とは押出型材等を用いて一体成形されている。
【0044】
本実施形態のヒートシンクの製造の際には、対向配置された一対の基板62、62とこの両側に設けられた接続壁95、95と、これら接続壁に両端が接続された複数の横フィン80からなる枠体97を形成し、この枠体97を縦に配置し、この枠体97の各横フィン80の両側にそれぞれ冷却流体の流路方向F側又はその反対側からコルゲートフィン15を嵌めて組立体を作製した後、この組立体を真空炉内に入れて加熱することにより製造できる。
第7の実施形態のヒートシンク91によれば、第6の実施形態のヒートシンク81と同様の効果が得られる。
【0045】
なお、第1〜第7の実施形態においては、縦フィン又は基板又はスペーサ又は横フィンに形成されるコルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部の縦断面形状が波形の場合について説明したが、図13に示すように縦断面形状が矩形波形の係止用凹凸部93aであってもよい。
また、図14に示すように冷却媒体の流路側にあるコルゲートフィン15の一部に複数の切り越こし部(ルーバー)15dを設けても良い。
また、コルゲートフィンの形状としては第1〜第7の実施形態で説明したものに限らず、図15に示すように縦断面形状が矩形波形のコルゲートフィン75であってもよく、あるいは図16に示すように縦断面形状が三角波形のコルゲートフィン105であってもよい。
【0046】
【発明の効果】
本発明のヒートシンクによれば、均一な大きさの冷却媒体の流路が形成され、均一な冷却性能を有するヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の係わるヒートシンクの構造を説明する図であり、図1(a)はこのヒートシンクの外観斜視図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’線に沿った断面図である。
【図2】本発明のヒートシンクの他の例を示す正面図である。
【図3】本発明の第2実施形態の係わるヒートシンクを示す正面図である。
【図4】本発明のヒートシンクの他の例を示す正面図である。
【図5】本発明の第3実施形態の係わるヒートシンクを示す正面図である。
【図6】本発明のヒートシンクの他の例を示す正面図である。
【図7】本発明のヒートシンクの他の例を示す正面図である。
【図8】本発明のヒートシンクの第4の実施形態を示す外観斜視図である。
【図9】本発明のヒートシンクの第5の実施形態を示す正面図である。
【図10】本発明のヒートシンクの他の例を示す正面図である。
【図11】本発明のヒートシンクの第6の実施形態を示す外観斜視図である。
【図12】本発明のヒートシンクの第7の実施形態を示す外観斜視図である。
【図13】本発明のヒートシンクに形成される係止用凹凸部の他の例を示す断面図である。
【図14】本発明のヒートシンクに備えられるコルゲートフィンの他の例を示す斜視図である。
【図15】本発明のヒートシンクに備えられるコルゲートフィンの他の例を示す断面図である。
【図16】本発明のヒートシンクに備えられるコルゲートフィンの他の例を示す断面図である。
【図17】従来のヒートシンクの構造の一例を説明する断面図である。
【符号の説明】
11,21,31,61,71,81,91・・・・・・ヒートシンク
12,62・・・・・・基板
13,53・・・・・・縦フィン
13a,23a,43a,63a,83a,93a・・・・・・係止用凹凸部
13b,23b,43b,63b,83b・・・・・・丸溝状凹部
13c,23c,43c,63c,83c・・・・・・凸部
15,75,105・・・・・・コルゲートフィン
15a・・・・・・折り返し曲げ部
16・・・・・・素子
40,50・・・・・・スペーサ
80・・・・・・横フィン
85,95・・・・・・接続壁
Claims (6)
- 外面に発熱素子を装着する基板と、この基板に立設した複数の縦フィンを有し、相隣接する前記縦フィンの間にコルゲートフィンが配置され、前記縦フィンの少なくとも一方の面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなることを特徴とするヒートシンク。
- 前記相隣接する前記縦フィンの間に板状又は波状のスペーサが立設され、該スペーサの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置されていることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。
- 外面に発熱素子を装着する基板と、この基板に立設した複数の縦フィンを有し、前記相隣接する前記縦フィンの間にスペーサが立設され、該スペーサの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置され、前記スペーサの両面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなることを特徴とするヒートシンク。
- 外面に発熱素子を装着する一対の基板が対向配置され、これら基板間にコルゲートフィンが配置され、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなることを特徴とするヒートシンク。
- 外面に発熱素子を装着する一対の基板が対向配置され、これら基板間に該基板と平行に配置された横フィンが一以上設けられ、前記各横フィンの両側にそれぞれ前記コルゲートフィンが配置され、前記横フィンの少なくとも一方の面及び/又は前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部を係り止めする係止用凹凸部が形成され、該係止用凹凸部に前記コルゲートフィンの折り返し曲げ部がろう付けされてなることを特徴とするヒートシンク。
- 前記対向配置された一対の基板の両側にこれら一対の基板を接続する接続壁が設けられたことを特徴とする請求項4又は5に記載のヒートシンク。
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JP2008199058A (ja) * | 2008-04-30 | 2008-08-28 | Toshiba Home Technology Corp | 放熱体および冷却装置 |
CN107958885A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-04-24 | 钦州学院 | 仿草鱼鱼鳞微结构表面的仿生风冷式微型散热器 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002256168A patent/JP2004095917A/ja active Pending
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