JP2015216158A - ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の共通化が可能で製造が容易であるヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ヒートシンクは、上部にフィン２が設けられた基盤ヒートシンク１と、接合部５が下部に形成された延長用フィン４とを備え、フィン２に接合部５が下方向に圧入される。【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法に関する。

発熱する電子部品を放熱するために、電子部品に取り付けられるヒートシンクが利用されている。取り付けられる製品ごとに異なる高さ制限や空冷条件がある場合、形状の異なるヒートシンクを使い分ける必要があり、在庫が増える要因となる。在庫を共通化する方法として、フィンの高さが高いヒートシンクを用意しておき、後からフィンを削ることで製品高さを調整する方法が考えられる。しかし、特に薄型フィンの場合は、削る際にフィンを曲げてしまい不良となるリスクがある。

このような問題を解決するために、特許文献１〜３には、ベース部分にフィンが取り付けられて形成されたヒートシンクが開示されている。このようなヒートシンクは、フィンを交換することにより放熱量を変更することができるのでベース部分を共通化することができる。

実開平０４−０６１８８８号公報 特開２００８−２５１５６８号公報 特開２００６−１１４６８８号公報

特許文献１および特許文献２に記載されたヒートシンクは、ベース部分にフィンを側面からスライドさせて挿入することによりベース部分とフィンとが組み合わされる。しかし、フィンを挿入する際に、特にフィンが長い場合、フィンが折れ曲がってしまう可能性がある。特に、ベース部分にフィンをより密着させるために圧入して取り付ける方法が用いられる場合、フィンが折れ曲がってしまう可能性が高まるという課題がある。

また、特許文献３に記載されたヒートシンクは、ベース部分にフィンを半田付けすることにより、ベース部分とフィンとが組み合わされる。そのため、特許文献３に記載されたヒートシンクは、ベース部分にフィンを組み合わせる作業に手間がかかるという課題がある。

そこで、本発明は、部品の共通化が可能で製造が容易であるヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるヒートシンクは、上部にフィンが設けられた基盤ヒートシンクと、接合部が下部に形成された延長用フィンとを備え、フィンに接合部が下方向に圧入されたことを特徴とする。

本発明によるヒートシンクの製造方法は、上部にフィンが設けられた基盤ヒートシンクに、接合部が下部に形成された延長用フィンを取り付けるヒートシンクの製造方法であって、フィンに接合部を下方向に圧入することを特徴とする。

本発明によれば、ヒートシンクの部品の共通化が可能で製造が容易となる。

第１の実施形態のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。 図１のＡ部分の正面拡大図である。 第１の実施形態の基盤ヒートシンクに延長用フィンを取り付けられた状態のヒートシンクを示す斜視図である。 第１の実施形態のヒートシンクの構造を示す正面断面図である。 第２の実施形態のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。 第３の実施形態の延長用フィンを示す斜視図である。 第４の実施形態のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。 第４の実施形態の基盤ヒートシンクに延長用プレートフィンが搭載された状態のヒートシンクを示す斜視図である。 第５の実施形態のヒートシンクを示す背面図、平面図および正面図を連結して示した図である。 第６の実施形態のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。 第６の実施形態の基盤ヒートシンク４１に延長用フィン４５が取り付けられた状態のヒートシンクを示す斜視図である。

本発明によるヒートシンクの実施形態を、図面を参照して説明する。

実施形態１．
図１は、第１の実施形態（実施形態１）のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のヒートシンクは、板状の基盤ヒートシンク１と、基盤ヒートシンク１の上部に設置される延長用フィン４と備える。

基盤ヒートシンク１の上部には複数のプレートフィン２が形成されている。なお、プレートフィン２の数はいくつでもよく、図１に示した数に限定されない。

プレートフィン２は、縦長の凸形状であり、長手側の両側面には縦長で変形可能な凸部３が形成されている。凸部３の数もいくつであってもよく、プレートフィン２の両側面でなく一方の側面にのみ形成されていてもよい。

図２は、図１のＡ部分の正面拡大図である。具体的には、図２は、基盤ヒートシンク１のプレートフィン２のうちの一つを拡大した正面図である。なお、図２は正面図であるが、プレートフィン２の正面断面も同様に図２に示す形状である。図２に示すように、プレートフィン２は、正面断面において略長方形で、両側面に複数の変形可能な凸部３を有する形状である。

また、凸部３は、正面断面が三角形状であるが、三角形状には限られない。凸部３は、正面断面が、例えば、半円形状または台形状であってもよい。凸部３は、根本から先端にかけて細くなる形状であることが好ましい。凸部３がこのような形状であることにより、延長用フィン４を基盤ヒートシンク１に下方向に圧入することが容易となる。

延長用フィン４は、板状であって、上部には延長用フィン４と略垂直にプレートフィン６が形成されている。プレートフィン６の数はいくつでもよく、図１に示した数に限定されない。また、各プレートフィン６の下部には、縦長の溝５（本発明における接合部）が形成されている。

溝５は、基盤ヒートシンク１のプレートフィン２の形状に適合するように形成されている。ただし、本実施形態では、溝５の側面には、凸部３に対応する溝は形成されておらず平面である。

図３は、基盤ヒートシンク１に延長用フィン４が取り付けられた状態のヒートシンクを示す斜視図である。基盤ヒートシンク１のプレートフィン２に、延長用フィン４の下部に形成された溝５が嵌めこまれることにより、基盤ヒートシンク１および延長用フィン４が一体化して一つのヒートシンクが製造される。この際、延長用フィン４は、基盤ヒートシンク１の上方から下方向に押し込まれる。すなわち、凸部３が押しつぶされて、延長用フィン４が基盤ヒートシンク１に圧入固定される。凸部３は、押しつぶされたことにより略平面となり、延長用フィン４の溝５の内側面と密着する。本実施形態のヒートシンクは、延長用フィン４が基盤ヒートシンク１に圧入されたことより、延長用フィン４と基盤ヒートシンク１とが使用中にずれることを防止することができる。

延長用フィン４の材料は基盤ヒートシンク１と同じであってもよいし、異なる材料でもよい。例えば、基盤ヒートシンク１の材料がアルミであり、延長用フィン４の材料が銅であってもよい。つまり、本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンク１と延長用フィン４とに別の材料を用いることができるので、同一の材料で製造した場合と異なる熱伝導性を持たせることができる。

次に、本実施形態のヒートシンクの動作を説明する。図４は、第１の実施形態のヒートシンクの構造を示す正面断面図である。図４に示すように、基盤ヒートシンク１の内部に発熱体７が設置される。また、発熱体７の熱は、基盤ヒートシンク１上面および上面に設けられたプレートフィン２より延長用フィン４に伝わり、空気中に放散される。

本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンク１に延長用フィン４を取り付けることにより製造される。そのため、製造者は、要求される冷却性能または高さ制限等に応じて、形状または高さの異なる複数の延長用フィン４のいずれかを選択してヒートシンクをカスタマイズできる。よって、本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンク１を共通化することができるので在庫を削減することができる。また、本実施形態のヒートシンクは、形状を変更するためにフィンを削る必要がないので、フィンを削る際に曲げてしまい不良とすることを防ぐことができる。

また、本実施形態のヒートシンクは、延長用フィン４が、基盤ヒートシンク１の上方から圧入されることにより形成される。そのため、本実施形態のヒートシンクは、延長用フィン４と基盤ヒートシンク１とを横方向からスライドさせて製造されるヒートシンクと比べてフィンが折れ曲がってしまう可能性が少ない。また、本実施形態のヒートシンクは、半田付けで固定することにより製造されるヒートシンクと比べて手間がかからず容易に製造することができる。

実施形態２．
図５は、第２の実施形態（実施形態２）のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。なお、本実施形態のヒートシンクにおいて特に説明しない構造および機能は、第１の実施形態のヒートシンクと同じである。

本実施形態の基盤ヒートシンク１は、第１の実施形態における基盤ヒートシンク１と同じである。延長用フィン１４には、下部に基盤ヒートシンク１のプレートフィン２の形状に適合する溝１５が形成されている。

延長用フィン１４の溝１５の内側面には、凹部１６が形成されている。凹部１６は、基盤ヒートシンク１のプレートフィン２の側面に形成された凸部３に適合する形状である。

また、本実施形態の延長用フィン１４は、製造工程において、第１の実施形態のヒートシンクのように基盤ヒートシンク１の上方から圧入されてもよいし、基盤ヒートシンク１の正面または背面からスライドさせて嵌め込まれてもよい。

本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンク１のプレートフィン２に形成された凸部３に適合する凹部１６が、延長用フィン１４の溝１５に形成されているので、基盤ヒートシンク１と延長用フィン１４とが一体化した状態から外れにくいという効果を有する。

実施形態３．
図６は、第３の実施形態の延長用フィン１７を示す斜視図である。本実施形態の基盤ヒートシンク１は、第１の実施形態および第２の実施形態の基盤ヒートシンク１と同じであるため、説明および図示を省略する。本実施形態のヒートシンクは、延長用フィン１７が１枚のプレートフィンで構成されている。図６に示す延長用フィン１７は、第２の実施形態における延長用フィン１４の各プレートフィンに相当する。また、延長用フィン１７は、第１の実施形態における延長用フィン４のプレートフィン６と同形状であってもよい。

本実施形態のヒートシンクは、製造工程において、基盤ヒートシンク１のプレートフィン２に延長用フィン１７が１本ずつ、上方から圧入されて嵌め込まれる。この際、基盤ヒートシンク１に取り付けられる延長用フィン１７は、形状や高さがそれぞれ異なるものであってもよい。

本実施形態のヒートシンクは、延長用フィン１７がプレートフィン１枚で構成されているので、基盤ヒートシンク１に取り付けられるプレートフィンの数および種類の自由度が高い。製造者は、基盤ヒートシンク１のプレートフィン６の数、または必要とされる冷却性能等に応じて最適な延長用フィン１７の数および種類を決定することができる。また、例えば、部分的にフィンの高さを変更したい場合に、製造者は、その箇所の延長用フィン１７のみ入れ替えれば済むため、延長用フィン１７の部品を共用化することができる。

実施形態４．
図７は、第４の実施形態（実施形態４）のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。本実施形態のヒートシンクは、板状の基盤ヒートシンク２１と、基盤ヒートシンク２１の上部に設置される延長用フィン２３とを備える。

基盤ヒートシンク２１には、上部に円筒形状のピンフィン２２が形成されている。延長用フィン２３には、上部に円筒形状のピンフィン２５が形成されている。また、延長用フィン２３の各ピンフィン２５の下部に、基盤ヒートシンク２１のピンフィン２２の形状に適合する穴（図示せず）が形成されている。

図８は、基盤ヒートシンク２１に延長用フィン２３が搭載された状態のヒートシンクを示す斜視図である。図８に示すヒートシンクは、基盤ヒートシンク２１の上部に延長用フィン２３が設置されたものである。具体的には、基盤ヒートシンク２１の上部に形成されたピンフィン２２が延長用フィン２３の下部に形成された穴に圧入固定されることにより、基盤ヒートシンク２１と延長用フィン２３とが一体化して一つのヒートシンクとなる。

実施形態５．
図９は、第５の実施形態（実施形態５）のヒートシンクを示す背面図、平面図および正面図を連結して示した図である。図９は、上から本実施形態のヒートシンクの背面図、平面図および正面図を示している。図９に示すように、基盤ヒートシンク３１上に、第１の延長用プレートフィン３２、第２の延長用プレートフィン３３、第１の延長用ピンフィン３４、第２の延長用ピンフィン３５、第３の延長用プレートフィン３６、第４の延長用プレートフィン３７が取り付けられる。

第１の延長用プレートフィン３２、第２の延長用プレートフィン３３、第３の延長用プレートフィン３６、および第４の延長用プレートフィン３７の構造は、第１の実施形態または第２の実施形態の延長用フィンの構造と同じである。また、第１の延長用ピンフィン３４、および第２の延長用ピンフィン３５の構造は、第４の実施形態の延長用フィン２３と同じである。

第２の延長用プレートフィン３３は、第１の延長用プレートフィン３２よりも上下方向の高さが高い。また、第４の延長用プレートフィン３７は、第３の延長用プレートフィン３６よりも上下方向の高さが高い。

基盤ヒートシンク３１には、上部に設置される延長用プレートフィンまたは延長用ピンフィンの下部に形成された溝または穴に適合するプレートフィンまたはピンフィンが形成されている。

なお、本実施形態のヒートシンクは、図９に示す構成に限らず、様々な形状、高さの延長用プレートフィンおよび延長用ピンフィンが送風量や送風の向き、高さ制限等に応じて、任意の位置に配置される。また、延長用フィンは、第１の延長用プレートフィン３２のように、基盤ヒートシンク３１から飛び出した状態で取り付けられてもよい。

本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンク３１に種類や高さが異なる延長用フィンを取り付けることにより製造される。よって、本実施形態のヒートシンクは、ヒートシンクの部分によって送風量や送風の向き、高さ制限等が異なる場合に対応することができる。

実施形態６．
図１０は、第６の実施形態（実施形態６）のヒートシンクの組み立て前の構造を示す斜視図である。基盤ヒートシンク４１上部のプレートフィン４２の先端（上端部分）には、正面断面においてＶ字型の溝４３が形成されている。

延長用フィン４５の下部には、楔状接合部４６が形成されている。楔状接合部４６は、基盤ヒートシンク４１の溝４３と適合する形状である。

図１１は、基盤ヒートシンク４１に延長用フィン４５が取り付けられた状態のヒートシンクを示す斜視図である。図１１に示すように、基盤ヒートシンク４１上のＶ字型の溝４３に延長用フィン４５の楔状接合部４６が圧入されることにより、基盤ヒートシンク４１と延長用フィン４５とが一体化して一つのヒートシンクが製造される。

本実施形態の延長用フィン４５は、一枚のプレートで構成されているが、複数のプレートフィンを組み合わせた延長用フィンであってもよい。その場合、各プレートフィンの下部に楔状接合部４６が形成される。

本実施形態のヒートシンクは、基盤ヒートシンクに凸部を設ける加工がされたヒートシンクに比べて製造が容易であるという効果を有する。

なお、本発明によるヒートシンクは、以上の各実施形態に記載したヒートシンクに限られず、各実施形態に記載したヒートシンクの一部または全部を任意に組み合わせたものであってもよい。

次に本発明の概要を説明する。本発明によるヒートシンクは、上部にフィン（例えば、プレートフィン２、ピンフィン２２、またはプレートフィン４２）が設けられた基盤ヒートシンク（基盤ヒートシンク１、基盤ヒートシンク２１、基盤ヒートシンク３１、または基盤ヒートシンク４１）と、接合部（溝５、溝１５、延長用フィン２３下部の図示しない穴、または楔状接合部４６）が下部に形成された延長用フィン（延長用フィン４、延長用フィン１４、延長用フィン１７、延長用フィン２３、第１の延長用プレートフィン３２、第２の延長用プレートフィン３３、第１の延長用ピンフィン３４、第２の延長用ピンフィン３５、第３の延長用プレートフィン３６、第４の延長用プレートフィン３７、または延長用フィン４５）とを備え、フィンに接合部が下方向に圧入される。

また、上記の各実施形態には、以下の（１）〜（７）に示すヒートシンクも開示されている。

（１）ヒートシンクは、基盤ヒートシンク（例えば、基盤ヒートシンク１）に設けられたフィンが、プレートフィン（例えば、プレートフィン２）であり、長手側の側面に変形可能な凸部（例えば、凸部３）が形成され、延長用フィン（例えば、延長用フィン４）に形成された接合部は、側面が平らな凹形状の溝（例えば、溝５）であるように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、圧入固定により、延長用フィン４と基盤ヒートシンク１とが使用中にずれることを防止することができる。

（２）ヒートシンクは、凸部が、正面断面において根本から先端にかけて細くなる形状であるように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、延長用フィン４を基盤ヒートシンク１に下方向に圧入することが容易となる。

（３）ヒートシンクは、基盤ヒートシンク（例えば、基盤ヒートシンク１）に設けられたフィンが、プレートフィン（例えば、プレートフィン２）であり、長手側の側面に凸部（例えば、凸部３）が形成され、延長用フィン（例えば、延長用フィン１４）に形成された接合部が、側面に凸部に適合する凹部（例えば、凹部１６）が形成されている凹形状の溝（例えば、溝１５）であるように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、基盤ヒートシンク１と延長用フィン１４とが一体化した状態から外れにくい。

（４）ヒートシンクは、延長用フィン（例えば、延長用フィン２３）が、ピンフィン（例えば、ピンフィン２５）を含むように構成されていてもよい。

（５）ヒートシンクは、基盤ヒートシンクに設けられたフィンの上端部分には、正面断面においてＶ字型の溝（例えば、溝４３）が形成され、延長用フィンに形成された接合部（例えば、楔状接合部４６）が、溝に適合する楔形状であるように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、基盤ヒートシンクに凸部を設ける加工がされたヒートシンクに比べて製造が容易である。

（６）ヒートシンクは、延長用フィン（例えば、延長用フィン１７）が、１つのフィンにより構成されているように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、延長用フィンの部品を共用化することができる。

（７）ヒートシンクは、延長用フィンが、形状または高さが異なる複数のフィン（例えば、第１の延長用プレートフィン３２、第２の延長用プレートフィン３３、第１の延長用ピンフィン３４、第２の延長用ピンフィン３５、第３の延長用プレートフィン３６、および第４の延長用プレートフィン３７）を含むように構成されていてもよい。このようなヒートシンクによれば、ヒートシンクの部分によって送風量や送風の向き、高さ制限等が異なる場合に対応することができる。

本発明は、例えば、放熱用にヒートシンクが取り付けられる電子部品、または複数の電子部品を含む組立状態の電子機器全般に適用される。

１，２１，３１，４１ 基盤ヒートシンク
２，６，４２ プレートフィン
３ 凸部
４，１４，１７，２３，４５ 延長用フィン
５，１５，４３ 溝
７ 発熱体
１６ 凹部
２２，２５ ピンフィン
３２ 第１の延長用プレートフィン
３３ 第２の延長用プレートフィン
３４ 第１の延長用ピンフィン
３５ 第２の延長用ピンフィン
３６ 第３の延長用プレートフィン
３７ 第４の延長用プレートフィン
４６ 楔状接合部

Claims (10)

1. 上部にフィンが設けられた基盤ヒートシンクと、
   接合部が下部に形成された延長用フィンとを備え、
   前記フィンに前記接合部が下方向に圧入された
   ことを特徴とするヒートシンク。
2. 基盤ヒートシンクに設けられたフィンは、プレートフィンであり、長手側の側面に変形可能な凸部が形成され、
   延長用フィンに形成された接合部は、側面が平らな凹形状の溝である
   請求項１記載のヒートシンク。
3. 凸部は、正面断面において根本から先端にかけて細くなる形状である
   請求項２記載のヒートシンク。
4. 基盤ヒートシンクに設けられたフィンは、プレートフィンであり、長手側の側面に凸部が形成され、
   延長用フィンに形成された接合部は、側面に前記凸部に適合する凹部が形成されている凹形状の溝である
   請求項１記載のヒートシンク。
5. 基盤ヒートシンクのフィンおよび延長用フィンに含まれるフィンは、ピンフィンである 請求項１記載のヒートシンク。
6. 基盤ヒートシンクに設けられたフィンの上端部分には、正面断面においてＶ字型の溝が形成され、
   延長用フィンに形成された接合部は、前記溝に適合する楔形状である
   請求項１記載のヒートシンク。
7. 延長用フィンは、１つのフィンにより構成されている
   請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のヒートシンク。
8. 延長用フィンは、形状または高さが異なる複数のフィンを含む
   請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のヒートシンク。
9. 上部にフィンが設けられた基盤ヒートシンクに、接合部が下部に形成された延長用フィンを取り付けるヒートシンクの製造方法であって、
   前記フィンに前記接合部を下方向に圧入する
   ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
10. 基盤ヒートシンクに設けられたフィンは、プレートフィンであり、長手側の側面に変形可能な凸部が形成され、
    延長用フィンに形成された接合部は、側面が平らな凹形状の溝であり、
    前記凸部を押しつぶして前記フィンを前記溝に圧入することにより、前記基盤ヒートシンクと前記延長用フィンとを取り付ける
    請求項９記載のヒートシンクの製造方法。