JP2012231043A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウムの押し出し形材を用いずに、熱伝導性に優れた金属板をプレス成形し、自然対流を促進して放熱性を向上させると共に、軽量で、部品点数を削減して工程を簡素化し、安価なヒートシンクを提供するものである。
【解決手段】熱伝導性に優れた金属板をプレス成形して縦断面をＣ字形状に折曲して本体部１０を形成すると共に、この本体部１０の天板６と底板８に、それぞれ複数個の通気孔１３を開孔すると共に、天板６の長手方向に沿った両側を下方に折曲して電子機器の基盤に接合する取付け脚１２を一体に成形したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレス成形したヒートシンクに関するものである。

ヒートシンクはアルミニウムの押し出し形材でフィンを形成したもので、ダイオードやサイリスタなど発熱素子の放熱に用いられている。電子機器が発生する熱を熱伝導性に優れたアルミニウムで形成されたフィンに伝播し、その熱によりヒートシンク自身の温度が上昇し、 周囲の大気温度よりも高い温度となる。この時、ヒートシンクのフィンと大気の境界層では、温度差による空気密度の変化が生じ、自然対流が発生し放熱される。

従来のヒートシンク１は、例えば図１０および図１１に示すようにアルミニウムを押し出し成形して断面櫛歯状に複数のフィン２を横方向に平行して形成し、この最下段の底板フィン２に断面Ｃ形状の嵌合溝部３を形成して、この嵌合溝部３に電子機器の基盤に接合する別個にプレス成形したＬ形状の取付け脚４を差し込んで連結した構造となっている。

しかしながらこの構造では、複数のフィン２を横方向に平行して、断面櫛歯状に形成されているので、加熱されて上昇する空気の自然対流が妨げられて放熱性が悪い問題がある。またヒートシンク１はアルミニウムの押し出し形材で形成されているので重量が重く、その上、別個にプレス成形したＬ形状の取付け脚４の取付け工程が必要で製造コストが高くなる問題もあった。

またアルミニウムを押し出し成形して断面櫛歯状に複数のフィンを縦方向に平行に立設したヒートシンクも提案されている（特許文献１）。このヒートシンクは押し出し成形した後に、強アルカリ水溶液や強酸水溶液に浸漬してフィンの表面を溶解して薄くすることによりフィン間隔を広くして放熱性を向上させたものである。しかしながらアルミニウムの押し出し材を、更に処理液に浸漬してフィンを薄くするので工程が複雑でコストが高くなる問題がある。

特開２００１−１６８２４５号公報

本発明は上記問題を改善し、アルミニウムの押し出し形材を用いずに、熱伝導性に優れた金属板をプレス成形し、自然対流を促進して放熱性を向上させると共に、軽量で、部品点数を削減して工程を簡素化し、安価なヒートシンクを提供するものである。

本発明の請求項１記載のヒートシンクは、熱伝導性に優れた金属板をプレス成形して縦断面をコ字形状またはＣ字形状もしくは逆Ｌ字形状に折曲して本体部を形成すると共に、この本体部の底部両側に電子機器の基盤に接合する取付け脚を一体に成形し、前記本体部の天板に通気孔を開孔したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載のヒートシンクは、請求項１において、天板に開孔した通気孔が円形または四角形、もしくは多角形であることを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載のヒートシンクは、請求項１において、熱伝導性に優れた金属板としてアルミニウム板または銅板を用いたことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載のヒートシンクによれば、熱伝導性に優れた金属板をプレス成形して縦断面がコ字形状またはＣ字形状もしくは逆Ｌ字形状に折曲して本体部を形成し、この天板に通気孔を開孔したので、この部分から温度の高くなった空気が通過して自然対流が促進され、放熱性を向上させることができる。更に本発明のヒートシンクは、アルミニウムの押し出し形材を用いずに、熱伝導性に優れた金属板をプレス成形して形成するので軽量で安価に製造することができる。また本体部の底部両側に電子機器の基盤に接合する取付け脚を一体に成形したので、従来の様に別個にプレス成形した取付け脚を、本体部に取付ける必要がなく部品点数を削減して工程を簡素化し、更に安価に製造することができる。

また請求項２記載のヒートシンクによれば、熱伝導性に優れた金属板を用いてプレス成形による打ち抜きや切り起こしにより、天板に円形または四角形、もしくは多角形など自由な形状の通気孔を容易に形成することができる。

また請求項３記載のヒートシンクによれば、熱伝導性に優れた金属板としてアルミニウム板または銅板を用いているので、プレス成形が容易で、従来のアルミニウムの押し出し材に比べて、軽量で、しかも直交する面や取付け脚など複雑な形状のもでも容易に成形することができる。

以下本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。本発明のヒートシンク１は、熱伝導性に優れたアルミニウム板をプレス成形して、縦方向の側板５の上部に、水平な天板６を形成し、その先端を下方に折曲して上部側板７を形成すると共に、前記側板５の下部に水平な底板８を形成し、更にその先端を上方に折曲して下部側板９とした縦断面がＣ字形状の本体部１０を形成する。また底板８の長手方向に沿った両端側を下方に折曲して電子機器の基盤に接合する取付け脚１２、１２を一体に成形し、更に天板６と底板８に複数個の円形で形成した通気孔１３を開孔すると共に、側板５の中央に、発熱素子１４を取付ける円形の取付け孔１５を開孔したものである。

上記構成のヒートシンク１は、アルミニウム板で形成した本体部１０の天板６と底板８に複数個の円形の通気孔１３を開孔したので、本体部１０に取付けた発熱素子１４からの熱が本体部全体に効率よく熱伝達され、更に本体部全体が放熱フィン２となって、その表面から放熱されると共に、周囲の空気が底板８の通気孔１３と、上部側板７と下部側板９との間の間隙１６から流入した空気が暖められて、温度の高くなった空気が天板６に開孔した通気孔１３から上方に抜けて対流が促進され、放熱フィン２となる本体部１０の表面から効率よく放熱され、優れた放熱性が得られる。

更に本発明のヒートシンクは、アルミニウムの押し出し形材を用いずに、熱伝導性に優れたアルミニウム板をプレス成形して、本体部１０と取付け脚１２を一体に形成するので、軽量化を図ると共に、製造工程を簡素化して安価に製造することができる。

図１に示すヒートシンク１を作成した。厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板をプレス成形して縦１９ｍｍ、横１５ｍｍ、幅４５ｍｍの縦断面がＣ字形状の本体部１０を形成し、底板８の両端を下方に折曲して縦９．５ｍｍ、横１１ｍｍの取付け脚１２を形成した。また天板６と底板８に直径５ｍｍΦの通気孔１３を５個ずつ開孔し、重量は７．０ｇであった。このヒートシンク１に発熱素子１４としてダイオードを取付けて放熱特性を調べ、その結果を図４のグラフに発明品として示した。また比較のために発明品の天板６と底板８に通気孔１３を開孔していないヒートシンクについても放熱特性を調べ、その結果を図４のグラフに比較例品として示した。

また図１０に示す従来のアルミニウムを押し出し成形して断面櫛歯状に複数のフィン２を横方向に平行して形成し、この最下段の底板フィン２にＬ形状の取付け脚４を取付けたヒートシンク１についても放熱特性を調べ、その結果を図４のグラフに従来品として示した。この従来のヒートシンク１は縦２２ｍｍ、幅４５ｍｍ、厚さ２ｍｍの側板の側面に、縦１３ｍｍ、幅４５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのフィン２を５枚等間隔で平行に成形したもので、その重量は１５．０ｇであった。

図４のグラフの結果から、本発明品はアルミニウムを押し出し成形した従来品に比べて重量が半分以下で、熱抵抗が小さく放熱性が優れており、しかも通気孔１３を開孔していない比較例品に比べても優れていることが確認された。

図５は本発明の他の実施の形態を示すもので、天板６と底板８に正方形の通気孔１３を開孔したヒートシンク１である。また図６は本発明の他の実施の形態を示すもので、本体部１０を上部側板７と下部側板９のない縦断面をコ字形状に形成したものである。

図７および図８は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、このヒートシンク１は、熱伝導性に優れたアルミニウム板をプレス成形して、縦方向の側板５の上部に、水平な天板６を形成し、更にその先端をコ字形に折曲して上部コ字形部１８を形成すると共に、前記側板５の下部に水平な底板８を形成し、更にその先端をコ字形に折曲して下部コ字形部１９とした縦断面が略Ｃ字形状の本体部１０を形成する。また底板８の両側を下方に折曲して電子機器の基盤に接合する取付け脚１２、１２を一体に成形し、更に天板６と上部コ字形部１８および底板８と下部コ字形部１９に複数個の長方形状の通気孔１３を間隔をおいて開孔したものである。このヒートシンク１はフィン２の面積と通気孔１３の面積が大きく放熱性に優れている。

図９は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、このヒートシンク１は、熱伝導性に優れたアルミニウム板をプレス成形して、縦方向の側板５の上部に、天板６を水平に形成して縦断面を逆Ｌ字形状とし、更に側板５の両端を手前に折曲して右側板２０と左側板２１を形成して水平断面をコ字形状とした本体部１０を形成する。更に側板５の底部両側と、右側板２０および左側板２１の底部に取付け脚１２をそれぞれ突出すると共に、天板６に複数個の円形の通気孔１３を開口したものである。

なお上記説明ではアルミニウム板を用いた場合について示したが、銅板を用いた構造でも良い。また取付け脚１２は上記構造に限らず他の構造でも良い。

本発明の実施の一形態によるヒートシンクの斜視図である。 図１に示すヒートシンクの縦断側面図である。 図１に示すヒートシンクの縦断正面図である。 本発明品と比較例品および従来品の放熱特性を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態によるヒートシンクの斜視図である。 本発明の他の実施の形態によるヒートシンクの斜視図である。 本発明の異なる他の実施の形態によるヒートシンクの斜視図である。 図７に示すヒートシンクの側面図である。 本発明の更に異なる他の実施の形態によるヒートシンクの斜視図である。 従来のヒートシンクを示す斜視図である。 図１０の従来のヒートシンクを反転して示す斜視図である。

１ ヒートシンク
２ フィン
３ 嵌合溝部
４ Ｌ形状の取付け脚
５ 側板
６ 天板
７ 上部側板
８ 底板
９ 下部側板
１０ 本体部
１２ 取付け脚
１３ 通気孔
１４ 発熱素子
１５ 取付け孔
１６ 間隙
１８ 上部コ字形部
１９ 下部コ字形部
２０ 右側板
２１ 左側板

Claims (3)

1. 熱伝導性に優れた金属板をプレス成形して縦断面をコ字形状またはＣ字形状もしくは逆Ｌ字形状に折曲して本体部を形成すると共に、この本体部の底部両側に電子機器の基盤に接合する取付け脚を一体に成形し、前記本体部の天板に通気孔を開孔したことを特徴とするヒートシンク。
2. 天板に開孔した通気孔が円形または四角形もしくは多角形であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
3. 熱伝導性に優れた金属板としてアルミニウム板または銅板を用いたことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。