JP2006148162A

JP2006148162A - 電装部品用ヒートシンクとその製造方法

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Publication number: JP2006148162A
Application number: JP2006042288A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Arai; 稔之新井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: JP4564928B2

Abstract

【課題】半導体部品等の放熱を行うために半導体に取り付ける簡単な構造の電送部品用ヒートシンクとその簡単な製造方法を提供することを課題としている。
【解決手段】片側の面に発熱体２が装着された金属製で板状をなすベース３の他方側の面３ａに、底部が平坦で、且つ底面部分の幅に対して開口部分の幅が短いアリ形状をなし、Ｕ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材６のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部７ａの挿入が可能な溝部８を形成し、フィン部材６とベース３とを、フィン部材６の開放端側から挿入される当接面が平坦なカシメ用のパンチ９によるカシメ加工により固定する。
【選択図】図１９

Description

本発明は半導体部品等の放熱を行うために半導体に取り付ける電送部品用ヒートシンクとその製造方法に関する。

特開平１０−７５０７８号公報

カシメ加工により製造される電装部品用ヒートシンクとその製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための本発明の電装部品用ヒートシンクは、金属製で板状をなすベース３の片側の面に発熱体２を装着し、他方側の面３ａに放熱用のプレート状のフィン４を突設して取り付けたヒートシンクにおいて、フィン４が、Ｕ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材６からなり、上記ベース３のフィン取り付け側の面３ａに、底部が平坦で、且つ底面部分の幅に対して開口部分の幅が短いアリ形状をなし、上記フィン部材６のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部７ａの挿入が可能な溝部８を形成し、溝部８に挿入されたフィン部材６とベース３とが、フィン部材６の開放端側から挿入される当接面が平坦なカシメ用のパンチ９によるかしめ加工により固定されることを特徴としている。

本電装部品用ヒートシンクの製造方法は、片側の面に発熱体２が装着された金属製で板状をなすベース３の他方側の面３ａに放熱用のプレート状のフィン４が突設されるヒートシンクの製造方法において、フィン４をＵ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材６から構成し、上記ベース３のフィン取り付け側の面３ａに、底部が平坦で、且つ底面部分の幅に対して開口部分の幅が短いアリ形状をなし、上記フィン部材６のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部７ａの挿入が可能な溝部８を形成し、フィン部材６を溝部８に挿入し、フィン部材６の開放端側から当接面が平坦なカシメ用のパンチ９を挿入し、フィン部材６をベース３にカシメ加工により固定してフィン４とすることを特徴としている。

以上のように構成される本発明の構造によると、溝がアリ形状であるため、フィン部材のカシメ外れ防止が効率的に行われる。

図１は発熱体（パワートランジスタ）２を取り付けた状態のヒートシンク１の背面斜視図である。該ヒートシンク１は、片側の面（正面）にパワートランジスタ２等の発熱体を装着することができる金属製の板材からなるベース３と、該ベース３の他方の側の面３ａ｛発熱体２の取付面の反対側の面（背面）｝に後述するように取り付けられて突設されるフィン４とにより構成されている。従来のヒートシンクと同様に、通電され発熱した発熱体２（ベース３に密着して取り付けられている）の熱を周囲の空気に移し（熱交換を行い）冷却を行う機能を有している。

図２に示されるように上記フィン４は、一基端部がＵ字形に折り曲げ形成され、略Ｕ字状断面を有するプレートからなるフィン部材６が、ベース３の背面３ａに複数取り付けられて構成されている。上記ベース３の背面３ａにはフィン部材６の基端部（湾曲部分）７を挿入することができる凹状の溝部８が形成されている。各フィン部材６が各溝部８にそれぞれ挿入固定されて本発明のヒートシンク１が構成されている。

溝部８は平面視におけるベース３の一辺方向に延出し、他辺方向に複数列設けられている。フィン部材６の湾曲部分７には挿入方向に突出し、溝部８方向に連続する突出部７ａが突設されている。湾曲部分７は断面視段状形状をなす。ベース３の溝部８は前記段部分（突出部７ａ）のみ挿入可能なサイズとなっている。上記突出部７ａが溝部８に挿入されてベース３とフィン部材６が固定されている。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、まずベース３の溝部８にフィン部材６の突出部７ａを挿入し、次にフィン部材６における開放端側から湾曲部分の内周面にカシメ用のパンチ９を挿入し、該パンチ９によりフィン部材６とベース３（溝部８）とをカシメ加工することで、フィン部材６とベース３との固定が行われている。

図４（ａ）に示されるように上記パンチ９は溝部８方向に所定間隔でカシメ突起９ａが突設されている。１度のカシメ加工により、フィン部材６とベース３（溝部８）とはフィン部材６の延出方向に所定間隔でカシメ加工される。パンチ９のカシメ突起９ａに対応した所定間隔のカシメ部分１１により図４（ｂ）に示されるようにフィン部材６とベース３との固定が行われている。

比較的小さな部品であるフィン部材６を延出方向に複数箇所でカシメを行うため、フィン部材６とベース３との固定がより確実に行われ、フィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなる。

フィン部材６の開放幅はカシメ用のパンチ９が挿入可能な最小の寸法に設定することができるので、フィンピッチ（フィン部材６の開放幅及びフィン部材６間のピッチ）を従来の押出し成型されたヒートシンクに比較して小さくすることができる。これによってヒートシンク１全体の表面積が増大するためヒートシンク１の放熱効果が従来のコルゲートヒートシンク及び押出し成型タイプのヒートシンクに比較して向上する。本発明のヒートシンク１は上記のように２種類のプレート部材（ベース３とフィン部材６）により製造することができるため押出し成型に比較して容易且つ安価に製造することができる。

図５（ａ）に示すようにベース３の溝部８を複数（本実施形態においては２つ）の平行な溝Ｄにより形成し、フィン部材６の突出部７ａを上記各溝Ｄに対応して挿入可能な２つの凸部Ｃにより形成し、図５（ｂ），（ｃ）に示すように各溝部Ｄにそれぞれ対応する凸部Ｃを挿入し、２つの凸部Ｃを同時に（パンチ９における１つのカシメ突起９ａにより）カシメ加工することで、図５（ｄ）に示されるようにベース３とフィン部材６とをカシメ部分１１により固定するように構成してもよい。

この場合溝部８における両溝Ｄ間の凸状の突起Ｐが凸部Ｃ側に食い込むため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固に行われ、ベース３とフィン部材６とがさらに容易に外れることがなくなる他、フィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなる。

図６に示されるようにフィン部材６に延出方向に複数のスリット１２を形成しても良い。この場合はスリット１２によりエアの通路が形成され、放熱効果が向上する。スリット１２を図６（ａ）に示されるようにフィン部材６の配列方向に同軸上に形成しても、図６（ｂ）に示されるように各フィン部材６における一対のプレートに千鳥状に形成してもともに上記効果を得ることができる。

特にスリット１２がフィン部材６の配列方向に同軸上に形成されている場合は、スリット１２部分でカシメ加工を行うように構成することで、フィン幅をパンチ９の幅より小さくすることができる。これによりフィンピッチをさらに小さくすることができ、さらなる放熱効果向上を図ることも可能である。更にカシメ固定部分を比較的大きくすることができるため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固となり、放熱効果も向上する。

図７に示すようにフィン部材６をＵ字状断面を有するプレート（湾曲部分に段部がないもの）から構成し、ベース３の溝部８を該湾曲部分を挿入することができるサイズとし、前述の実施形態同様図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるようにフィン部材６の開放端側から湾曲部７の内周面にカシメ用のパンチ９を挿入し、該パンチ９によりフィン部材６とベース３（溝部８）とをフィン部材６の延出方向に所定間隔でカシメ加工することでフィン部材６とベース３とをカシメ固定してヒートシンク１を構成してもよい。この場合も上記同様の効果を得ることができる。

図９に示されるようにフィン部材６を、フィン部材６の底面（湾曲部分７）の一部を下方（挿入方向）に絞り加工して、突出部７ａをフィン部材６の延出方向に断続的に複数形性せしめた構造としてもよい。この場合は図１０に示されるようにベース３の溝部８を上記突出部７ａに対応させてフィンの延出方向に断続的に複数設け、該溝部８に突出部７ａを挿入し、突出部７ａにおいてフィン部材６の開放端側からパンチを挿入してカシメ加工することで、カシメ部分１１によりフィン部材６とベース３とを固定（カシメ固定）し、これにより上記実施形態と同様の効果を得ることができる。フィン部材６に上記同様にスリット（図示しない）を形成してもよい。

さらに上記フィン部材６におけるフィン部材６の延出方向に絞り加工により断続的に複数形成された突出部７ａに対応するベース３の溝部８を複数（本実施形態においては２つ）の平行な溝Ｄ２（図１２参照）により形成し、図１１に示すようにフィン部材６の上記突出部７ａ（絞り加工によりフィン部材６の延出方向に断続的に複数形成されたもの）を上記各溝Ｄ２に対応して挿入可能な２つの凸部Ｃ２により形成し、図１２（ａ），（ｂ）に示すように各溝部Ｄ２にそれぞれ対応する凸部Ｃ２を挿入し、２つの凸部Ｃ２を同時に（パンチにおける１つのカシメ突起により）カシメ加工することで、図１２（ｃ）に示されるようにベース３とフィン部材６とをカシメ部分１１により固定するように構成してもよい。

前述と同様に溝部８における両溝Ｄ２間の凸状の突起Ｐ２が凸部Ｃ２側に食い込むため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固に行われ、ベース３とフィン部材６とがさらに容易に外れることがなくなる。またフィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなる。

図１２（ａ），（ｂ）に示されるように、ベース３における溝部８に平行な両端をフィン部材６の底面における内面より高くし、フィン部材６に相対する部分をカシメ加工することで図１２（ｃ）に示されるようにカシメ部分１１Ｂによりフィン部材６とベース３とをフィン部材６の端部において固定してフィン部材６とベース３との外れをより確実に防止するように構成してもよい。

一方図１３に示されるようにフィン部材６の側面におけるカシメ加工時にベース３側と係合する部分を凹状に窪ませ、フィン部材６にベース３側との固定（カシメ）時にベース３側と係合する係合部１３をこの窪みにより構成して設けても良い。

この場合はフィン部材６とベース３とのカシメ固定時にフィン部材６側にかかる負担が少なくてすむとともに、カシメ固定がより確実に行われ、ベース３とフィン部材６とのカシメ外れ防止がさらに効果的に行われる。

フィン４を図１４に示されるような１枚のプレートからなるフィン部材５により構成し、ベース３におけるフィン部材５間において、ベース３側の溝８間を間欠的に複数箇所でカシメ加工することで、ベース３とフィン部材５の固定（カシメ固定）を行い、ヒートシンクを構成しても良い。この場合も上記実施形態と同様にベース３とフィン部材５がカシメ加工により比較的強固に且つ容易に固定されるので上記実施形態同様の効果を得ることができる。

図１５に示されるように、フィン部材５に前述同様の窪みによる係合部１３を形成し、ベース３におけるフィン部材５間においてカシメ加工を行うことで、上記係合部１３によりベース３とフィン部材５の固定（カシメ）外れを防止しながら、ベース３とフィン部材５を固定する構造としても良い。

図１６に示すようにフィン部材５の挿入端に外側方に突出する突起部１４を設け、該突起部１４とフィン部材５の側面５ａとにより上記と同様の機能を有する係合部１３を形成し、上記同様ベース３におけるフィン部材５間において、ベース３側の溝８間を間欠的に複数箇所でカシメ加工を行うことで、上記係合部１３によりベース３とフィン部材５のカシメ外れを防止しながら、ベース３とフィン部材６を固定する構造とすることもできる。

上記いずれの場合も前述の実施形態（Ｕ字状をなすフィン部材６を使用したもの）と同様の効果を得ることができるが、フィン部材６をカシメる部分が多くなるため、カシメ作業は多くなる。

図１７に示されるように溝部８を断面視において底面部分の長さｂに対して開口部分の長さａが狭められた（短い）アリ形状とし、カシメ加工時に開口部分がフィン部材５側に食い込み、カシメ外れが防止される構造としてもよい。特にフィン部材５側に前述のような係合部１３を形成せしめることでより効果的にフィン部材５とベース３とのカシメ外れを防止することができる。

図１８，１９に示されるようにＵ字状をなすフィン部材６を挿入する溝部８を断面視において底面部分の長さｂに対して開口部分の長さａが狭められた（短い）アリ形状とし、上記同様フィン部材６のカシメ外れがより効率的に行われる構造としてもよい。

ちなみに図２０に示すようにコルゲートフィンタイプのヒートシンク（コルゲートヒートシンク１６）のコルゲートフィン１７にスリット１８を形成せしめることもでき、これによって従来のコルゲートヒートシンクに比較して放熱効果を向上させることも可能である。なお各図において同一の符号は同一機能を有し、このため詳細な説明は割愛する。

なお図２１に示されるようにベースａ上（背面）に突設されたリブｂに、コルゲートフィンｃに形成された溝ｄを挿入し、コルゲートフィンｃの開放端からパンチを挿入してコルゲートフィンｃとベースａとをカシメ加工により固定し、コルゲートフィンｃをベースａに固定する構造の場合、コルゲートフィンｃとベースａの固定性及び密着度が比較的悪く、ベースａからコルゲートフィンｃへの熱伝導が良好でないため、放熱効率が比較的低いという欠点の他、比較的容易にコルゲートフィンｃがベースａから外れるという問題点があった。また押出し成型のものはコスト高であるという欠点があった。

パワートランジスタを取り付けた状態のヒートシンクの背面斜視図である。ヒートシンクの分解背面斜視図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、フィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図である。（ａ），（ｂ）は、カシメ加工時の状態を示すフィン部材の側断面図及びフィン部材が固定された状態のヒートシンクの平面図である。（ａ），（ｂ）は、他の実施形態のフィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図であり、（ｃ）はフィン部材が固定された状態のヒートシンクの要部平面図である。（ａ）はスリットを備えたフィン部材を取り付けたヒートシンクの側断面図であり、（ｂ）はスリットが千鳥状に形成せしめられたヒートシンクの平断面図である。挿入端に段部を備えないフィン部材を取り付けたヒートシンクの背面斜視図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、挿入端に段部を備えないフィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は断続的な突起部を設けたフィン部材の平面図，側面図，正面図，Ａ−Ａ断面図である。（ａ）は断続的な突起部を設けたフィン部材のベースへの挿入状態を示す側断面図，（ｂ）は前記フィン部材のベースへの取付状態を示す平面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は断続的な突起部を設けたフィン部材の他の実施形態を示す平面図，側面図，正面図，Ａ−Ａ断面図である。（ａ），（ｂ）は図１１におけるフィン部材のベースへの挿入状態を時系列的に示す側断面図，（ｃ）は前記フィン部材のベースへの取付状態を示す平面図である。（ａ），（ｂ）は窪みからなる係合部が形成せしめられたＵ字状フィン部材をベースに取り付る状態を時系列的に示した断面図である。（ａ）はプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図，（ｂ）は前記フィン部材のベースへの固定状態を示す断面図である。係合部を窪みにより形成せしめたプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図である。係合部を突起部により形成せしめたプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図である。（ａ），（ｂ）は、アリ形状の溝部へのプレート状のフィン部材の挿入状態及び固定状態を示す断面図である。突出部が形成せしめられたＵ字形状をなすフィン部材のアリ形状の溝部への挿入状態を示す断面図である。Ｕ字形状をなすフィン部材のアリ形状の溝部への挿入状態を示す断面図である。スリットが形成せしめられたコルゲートフィンタイプのヒートシンクの背面斜視図である。（ａ），（ｂ）は従来のコルゲートヒートシンクの分解背面斜視図及び背面斜視図である。

符号の説明

２パワートランジスタ（発熱体）
３ベース
４フィン
６フィン部材
７ａ突出部（段部）
８溝部

Claims

金属製で板状をなすベース（３）の片側の面に発熱体（２）を装着し、他方側の面（３ａ）に放熱用のプレート状のフィン（４）を突設して取り付けたヒートシンクにおいて、フィン（４）が、Ｕ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材（６）からなり、上記ベース（３）のフィン取り付け側の面（３ａ）に、底部が平坦で、且つ底面部分の幅に対して開口部分の幅が短いアリ形状をなし、上記フィン部材（６）のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部（７ａ）の挿入が可能な溝部（８）を形成し、溝部（８）に挿入されたフィン部材（６）とベース（３）とが、フィン部材（６）の開放端側から挿入される当接面が平坦なカシメ用のパンチ（９）によるかしめ加工により固定される電装部品用ヒートシンク。
片側の面に発熱体（２）が装着された金属製で板状をなすベース（３）の他方側の面（３ａ）に放熱用のプレート状のフィン（４）が突設されるヒートシンクの製造方法において、フィン（４）をＵ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材（６）から構成し、上記ベース（３）のフィン取り付け側の面（３ａ）に、底部が平坦で、且つ底面部分の幅に対して開口部分の幅が短いアリ形状をなし、上記フィン部材（６）のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部（７ａ）の挿入が可能な溝部（８）を形成し、フィン部材（６）を溝部（８）に挿入し、フィン部材（６）の開放端側から当接面が平坦なカシメ用のパンチ（９）を挿入し、フィン部材（６）をベース（３）にカシメ加工により固定してフィン（４）とする電装部品用ヒートシンクの製造方法。