JP2011114206A - Fin integrated heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体素子を冷却するヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink for cooling a semiconductor element.
従来、半導体素子を冷却するヒートシンクとして、図5に示すように基板90に多数の板状フィン91が列設して固着される形態のものが知られている。この形態のヒートシンクの製造方法として、基板90に列設された溝内にフィン91を嵌合した後、溝壁部92をかしめてフィン91と基板90とを固定する方法が知られている(特許文献1、図1、図5〜図7)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat sink for cooling a semiconductor element, a structure in which a large number of plate-
また、別のヒートシンクの形態として、コルゲート状(ひだ状)のフィンも知られている。これは、図6に示すように、板部材が曲折・押圧加工等により適宜折曲されて、フィン部100となる上側凸部と、固定部101となる下側凸部とが、交互に形成される形状となるものである(以下、この形状のフィンを「コルゲートフィン」ともいう)。この形態のヒートシンクの製造方法としては、コルゲートフィンをろう付けして基板103上に固着する方法や、コルゲートフィンを基板に押圧することによって固着する方法が用いられている(特許文献2、図5〜図7、0004、0005段落)。
As another heat sink, corrugated (pleated) fins are also known. This is because, as shown in FIG. 6, the plate member is appropriately bent by bending, pressing, or the like, so that the upper convex portion that becomes the
このような前者のヒートシンク、すなわち、基板90に多数の板状フィン91が列設されて固着される形態のものについては、フィン本体を曲折する必要はないが、これら板状のフィン91を一枚ずつ基板の溝に挿入して固着しなければならず、手間がかかる。また、フィン91を基板90に固着する際には、溝壁部92をかしめるために大きな荷重をかける必要があり、そのための設備投資がかさむという問題がある。
For the former heat sink, that is, in a form in which a large number of plate-
一方、後者のヒートシンク、すなわち複数のフィン部100と固定部101とからなるコルゲートフィンを用いたものについては、フィン部を形成する各上側凸部の頂部102が平面状となり、屋根のようになってしまうので、上方(垂直方向や斜め方向)から風を当てて放熱する場合、その平面状頂部102に風が遮られて、下方(フィン部100下方や固定部101)へ効率よく風が当たらず、その放熱特性を下げてしまうことになる。同様に、風や水によるジェット噴射で清掃をする際にも、その天井部102に遮られて噴射が届かず、固定部101にゴミが溜まりやすい上、定期的なメンテナンスもしづらくなるという問題がある。また、これらフィン部100はその厚みが厚ければ厚いほど、放熱特性が向上する性質があるが、前者のヒートシンクではフィン91の板厚を容易に厚くすることができるのに対し、コルゲートフィンを用いた後者のヒートシンクでは、その板厚が厚いとフィン部100を曲折する工程で、曲げ強度を高めなければならず、費用がかさむという問題がある。
On the other hand, for the latter heat sink, that is, a corrugated fin composed of a plurality of
この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、従来のコルゲートフィン型ヒートシンクを改良することによって、それが有する問題点を解決し、従来の板状フィンを基板に列設して固着されるヒートシンクの利点をも備えた技術を提供しようとするものである。 The present invention was devised in view of the above problems of the prior art, and by improving the conventional corrugated fin type heat sink, it solves the problems that it has and arranges the conventional plate fins on the substrate. The present invention intends to provide a technology that also has the advantage of a heat sink that is installed and fixed.
このため、この発明に係るフィン一体型ヒートシンクは、板部材を折曲して、フィン部となる上側凸部と、固定部となる下側凸部とが、交互に形成される形状のコルゲート状フィンにおいて、各上側凸部の頂部が、一度の折り返しで形成されるような形状であることを特徴とする。 For this reason, the fin-integrated heat sink according to the present invention is a corrugated shape in which a plate member is bent and an upper convex portion serving as a fin portion and a lower convex portion serving as a fixing portion are alternately formed. In the fin, the top portion of each upper convex portion has a shape that is formed by one turn.
本発明のフィン部となる各上側凸部は、一度の折り返しで形成されるような形状となっており、各上側凸部の頂部は、後述する実施形態例に示すように、尖っている形状(先端がアール状となるものも含む)となるので、上方からの風もフィン部下方や固定部に十分届くことになる。 Each upper convex part which becomes a fin part of the present invention has a shape that is formed by one turn, and the top part of each upper convex part is a pointed shape as shown in an embodiment described later. Therefore, the wind from above reaches the lower part of the fin part and the fixed part sufficiently.
以上説明したように、本発明に係るフィン一体型ヒートシンクによれば、フィン部である各上側凸部の頂部が、従来のような平面状とならないので、上方(垂直方向や斜め方向)からの風がフィン部下方や固定部に十分届くことになり、放熱特性が向上する上、固定部のメンテナンスやゴミ溜まりを防ぐことができる。また、その板厚も従来と同じ曲げ強度で、従来のコルゲートフィンの2倍の厚さを得ることができ、放熱特性を向上させることができる。 As described above, according to the fin-integrated heat sink according to the present invention, the top portion of each upper convex portion that is a fin portion does not have a planar shape as in the prior art, so that it is from above (vertical direction or oblique direction). The wind reaches the lower part of the fin part and the fixed part sufficiently, so that the heat radiation characteristic is improved and the maintenance of the fixed part and the accumulation of dust can be prevented. In addition, the plate thickness can be the same bending strength as the conventional one, a thickness twice that of the conventional corrugated fin can be obtained, and the heat dissipation characteristics can be improved.
本願に係る発明の具体的実施形態の一例を図面に基づき説明する。以下に示すコルゲートフィン及び基板は、素材としてアルミニウムを想定しているが、形態例に示す変形自在な素材で、かつヒートシンクとして放熱特性に優れる素材であれば、銅やマグネシウム等の金属でも、さらに他の素材でもよい。なお、以下の形態例はあくまで一例に過ぎず、本願に係る発明が以下の形態例に限定されるものでないことは当然である。 An example of a specific embodiment of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings. The corrugated fin and substrate shown below assume aluminum as a material, but if it is a deformable material shown in the form example and is a material having excellent heat dissipation characteristics as a heat sink, even a metal such as copper or magnesium, Other materials may be used. The following embodiment is merely an example, and it is natural that the invention according to the present application is not limited to the following embodiment.
図1は本発明に係るフィンの一形態例を示し、(a)は正面図、(b)は斜視図である。1はフィン部(上側凸部)、2は固定部(下側凸部)、3はフィン部の頂部を各示す。本発明に係るフィンは、従来のコルゲート状(ひだ状)フィンを改良したものになるため、以下、図6に示す従来の形態を基に説明する。
FIG. 1 shows one embodiment of the fin according to the present invention, where (a) is a front view and (b) is a perspective view.
本形態例の基になる形態は図6に示すように、板部材が折曲されて、フィン部100となる上側凸部と、固定部101となる下側凸部とが、交互に形成される形状のコルゲートフィンであるが、本形態例は、図1に示すとおり、各上側凸部の頂部3が、一度の折り返しで形成されるような形状となっており、さらに各上側凸部1を形成する板部材相互が上下にわたって(頂部から基端部まで)すべて重なるように形成されている。このため、各上側凸部、すなわち各フィン部1の頂部3は図示のように尖った状態となっている。このような形態は、従来のコルゲートフィン製造工程を利用した工程によって得ることができるが、もちろんその工程以外の工程で得られるものであっても良い。
As shown in FIG. 6, the base form of the present embodiment is formed by bending the plate member and alternately forming the upper convex portion that becomes the
また、本形態例においては、固定部2となる下側凸部相互が隙間なく隣接することになり、フィンA底部に隙間のない水平面が形成される。したがって、フィンAは、この固定部2の水平面を直接放熱器に固着して、それ単体でもヒートシンクとして使用することができる。また、図2に示すように、接触面が平面となる基板4に固着させて使用させてもよい。本形態例では基板4は直方体状となっているが、その形状は特に限定されない。固着方法は、ロウ、半田、粘着テープ、接着剤等、フィン部Aと基板4とを接着させるものであれば、何を用いてもよい。また、次に記載するように、本形態例をかしめて基板に取り付けたヒートシンクとしてもよい。
Further, in the present embodiment, the lower convex portions that serve as the
図3は、本形態例に係るヒートシンクを、基板にかしめた一形態例を示す。フィンBは、フィンAの固定部2からフィン部1の基端部にわたって2列の切欠部5,6が形成された構成となっている。そして、基板にはフィンの切欠部5,6に対応する位置に突条部7,8が形成される。
FIG. 3 shows an embodiment in which the heat sink according to this embodiment is caulked on the substrate. The fin B has a configuration in which two rows of
次に、フィンBを基板にかしめる工程を示す。まず、図3(a)に示すように、上記基板の突条部7,8をフィンBの切欠部5,6に嵌入させ、その後、図3(b)に示すように、各フィン部1間に挟まれた突条部7,8部分を上方より押しつぶし、切欠部5,6の縁部にかしめ付けてかしめ部9,10となし、フィンBを基板4に取り付ける。
Next, a process of caulking the fin B to the substrate is shown. First, as shown in FIG. 3 (a), the
また、図4に示すように、図1に示す形態例を図4に示すような基板4にかしめる際、フィン基端部を広げて多少の隙間が生じるように設置してもよい。このようなフィンCでも、各上側凸部の頂部が一度の折り返しで形成されるような形状である点は前記形態例と同じであるため、図示のように各フィン部1の頂部3は尖った状態となり、本発明の効果を得ることができる。本形態例のヒートシンクは、図4(b)に示すように、基板4の突条部11がフィンCの固定部2間に嵌入されて形成される。
Further, as shown in FIG. 4, when the embodiment shown in FIG. 1 is caulked to the
このような、本形態例に係るフィン一体型ヒートシンクによれば、コルゲートフィン型ヒートシンクの天井部102の平面をなくしたため、板状フィンを基板に列設してなるヒートシンク同様、上方(垂直方向や斜め方向)からの風がフィン部1下方や固定部2に十分届くことになり、その放熱特性を維持できるとともに、固定部2にゴミが溜まるのを防ぎ、そのメンテナンスもしやすくすることができる。また、フィンAのようにフィン部1が頂部3からフィン基端部まで板部材相互が上下にわたってすべて重なるように形成された形態であれば、固定部2だけでなく、板部材相互間へのゴミ溜まりを防ぎ、その部分のメンテナンスも容易にすることができる。そして、その板厚も従来の長尺状の板部材を利用し、それらを二重に重ねた構成とすることから、その曲げ強度を高めることなく、従来のコルゲートフィンの2倍の厚さを得ることができ、放熱特性を向上させることができる。
According to such a fin-integrated heat sink according to this embodiment, since the plane of the
さらに、固定部2が平面状でほぼ1つの面を形成していることから、基板4を設けず、フィン単体でヒートシンクとして使用できる他、基板4に固着して使用する場合も、フィンA〜Cが一体化されていることから、一度にフィンA〜Cを基板4に接着したり、基板4の溝に挿入することができ、手間がかからない。そして、フィンA〜Cをかしめて固着する場合の荷重も、基板90の溝壁部92をかしめるのに比べ低減できる。
In addition, since the fixing
なお、本願に係る発明が上記形態例に限定されるものでないことは上記したとおりであり、例えば、フィンA〜Cの形態は他の形態であっても構わず、フィン部1及び固定部2の数や大きさ等も適宜変更可能である。また、フィンを基板4に接着、かしめ等により固着させたヒートシンクとする場合は、フィンと基板が対応している形状であれば良く、例えば、基板に溝を形成させ、フィンをその溝に嵌合させるような構成であれば、フィン固定部の形状をその溝の形状に合わせてももちろんよい。
As described above, the invention according to the present application is not limited to the above-described embodiment. For example, the fins A to C may be in other forms, and the
A〜C フィン
1 フィン部(上側凸部)
2 固定部(下側凸部)
3 頂部
4 基板
5,6 切欠部
7,8 突条部
9,10 かしめ部
11 突条部
A ~ C Fin
1 Fin part (upper convex part)
2 Fixed part (lower convex part)
3 Top
4 Board
5,6 Notch
7,8 ridge
9,10 Caulking section
11 ridge
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