JP2017041544A - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱フィンが放熱ベースに固定されていることを容易に判断することができ、さらに、放熱ベースを押圧して塑性変形させる力よりも小さい力で放熱フィンを固定することができるヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンク1は、複数の溝部4を有する金属展伸材製放熱ベース2と、一端部が放熱ベース2の溝部4に嵌め入れられた金属展伸材製放熱フィン3とを備えている。放熱フィン3は、フィン本体5と、フィン本体5の一端部がＵターン状に折り曲げられることにより形成された折り返し部6とからなり、フィン本体5と折り返し部6との重ね合わせにより形成された重ね合わせ部7が放熱ベース2の溝部4に収容され、折り返し部6の先端が放熱ベース2の溝部4内に入っているとともに重ね合わせ部7が溝部4の左右両側面間に突っ張り放熱フィン3が放熱ベース2に固定されている。【選択図】図１
Description
この発明は、民生用、産業用を問わずあらゆる分野の発熱部材に用いられ、発熱部材の構成要素である発熱体、例えば電子機器においては電子部品から発せられる熱を放熱するヒートシンクおよびその製造方法に関する。
従来、電子部品を冷却するヒートシンクとしては、板状の放熱ベースと、放熱ベースの片面に立ち上がり状にかつ並列状に一体成形された複数の板状放熱フィンとよりなるアルミニウム押出形材製のものが用いられていた。
しかしながら、最近では、電子部品などからなる発熱体の高性能化に伴って発熱量が著しく増大しており、ヒートシンクの高性能化が求められているが、従来のアルミニウム押出形材製ヒートシンク場合、その製法上、隣接する放熱フィン間の間隔（フィン間隔）に対する放熱フィンの高さ（フィン高さ）の比であるトング比（フィン高さ／フィン間隔）に上限があり、フィン間隔を小さくかつフィン高さを大きくすることができないので、高性能化の要求に応じきれていないという問題があった。
そこで、このような問題を解決したヒートシンクとして、放熱ベースに放熱フィンを嵌め入れ、放熱ベースを押圧して固定するヒートシンクの需要が増えてきた。
放熱ベースを押圧して放熱フィンを固定するヒートシンクとして、例えば、板状の放熱ベースに複数の溝が並列状に形成され、各溝内に放熱フィンの一端部が嵌め入れられ、放熱ベースにおける溝の両側壁を押圧することにより、放熱フィンが放熱ベースに固定されたものが提案されている（特許文献１参照）。
このようなヒートシンクは、放熱ベースに圧力を加え塑性変形させて放熱ベースに放熱フィンを固定している。
しかし、放熱ベースが塑性変形する前後において、その形状はほとんど変わらないため、外観視によって放熱フィンが放熱ベースに固定されているか否かを判断することは困難である。さらに、放熱ベースを大きな力で押圧して塑性変形させるため、放熱ベースを押圧する部品の寿命が短くなる。
この発明の目的は、上記問題を解決し、放熱フィンが放熱ベースに固定されていることを容易に判断することができ、さらに、放熱ベースを押圧して塑性変形させる力よりも小さい力で放熱フィンを固定することができるヒートシンクを提供することある。
１）並列状に設けられた複数の溝部を有する金属展伸材製放熱ベースと、一端部が放熱ベースの溝部に嵌め入れられて放熱ベースに対して立ち上がり状に設けられた金属展伸材製放熱フィンとを備えるヒートシンクであって、放熱フィンは、フィン本体と、フィン本体の一端部がＵターン状に折り曲げられることにより形成された折り返し部とからなり、フィン本体と折り返し部との重ね合わせにより形成された重ね合わせ部が放熱ベースの溝部に収容され、折り返し部の先端が放熱ベースの溝部内に入っているとともに放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側面間に突っ張り放熱フィンが放熱ベースに固定されているヒートシンク。
２）折り返し部に貫通孔が空けられている１）記載のヒートシンク。
３）上記１）のヒートシンクを製造する方法であって、溝部を有する金属展伸材製放熱ベースと、金属展伸材製放熱フィン用板材とを用意し、放熱フィン用板材の一端部をＵターン状に折り曲げることにより、フィン本体と、フィン本体の一端部に連なりかつ放熱ベースの溝部から突出する高さを有する折り返し部とからなる放熱フィンを形成し、フィン本体と折り返し部とを重ね合わせて形成した重ね合わせ部を溝部に収容し、折り返し部を先端側から溝部の底方向へ押圧して塑性変形させ、折り返し部の先端を溝部内に入れるとともに重ね合わせ部を溝部の左右両側面間に突っ張らせ放熱フィンを放熱ベースに固定するヒートシンクの製造方法。
４）放熱フィン用板材の一端部を折り曲げる前に折り返し部となる部分に貫通孔を空けておく３）記載のヒートシンクの製造方法。
５）折り返し部の放熱ベースの溝部から突出した高さが０．５ｍｍ以下である３）または４）記載のヒートシンクの製造方法。
上記１）記載のヒートシンクによれば、放熱フィンは、フィン本体と、フィン本体の一端部がＵターン状に折り曲げられることにより形成された折り返し部とからなり、フィン本体と折り返し部との重ね合わせにより形成された重ね合わせ部が放熱ベースの溝部に収容され、折り返し部の先端が放熱ベースの溝部内に入っているとともに放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側面間に突っ張り放熱フィンが放熱ベースに固定されているので、放熱ベースを押圧して放熱フィンを放熱ベースに固定する場合に比べて、押圧する力が小さくてすみ押圧する部品の寿命を長くすることができる。
上記２）記載のヒートシンクによれば、折り返し部に貫通孔が空けられているので、放熱フィンの折り返し部を先端側から放熱ベースの溝部の底方向に押圧した際に、折り返し部が塑性変形し易くなり、貫通孔が形成されていない場合に比べて、小さい力で放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側面間に突っ張ることができる。
上記３）記載のヒートシンクの製造方法によれば、溝部を有する金属展伸材製放熱ベースと、金属展伸材製放熱フィン用板材とを用意し、放熱フィン用板材の一端部をＵターン状に折り曲げることにより、フィン本体と、フィン本体の一端部に連なりかつ放熱ベースの溝部から突出する高さを有する折り返し部とからなる放熱フィンを形成し、フィン本体と折り返し部とを重ね合わせて形成した重ね合わせ部を溝部に収容し、折り返し部を先端側から溝部の底方向へ押圧して塑性変形させ、折り返し部の先端を溝部内に入れるとともに重ね合わせ部を溝部の左右両側面間に突っ張らせ放熱フィンを放熱ベースに固定するので、外観視で放熱フィンが放熱ベースに固定されているか否かを容易に判断することができる。
すなわち、放熱フィンの折り返し部が放熱ベースの溝部に嵌め入れられた状態において、折り返し部の先端が溝部から突出している場合、折り返し部が押圧されていないので放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側間に突っ張っておらず、放熱フィンが放熱ベースに固定されていないことが外観視で判断でき、折り返し部の先端が溝部内に入っている場合、折り返し部が押圧されているので放熱フィンの重ね合わせ部が塑性変形により放熱ベースの溝部の左右両側間に突っ張っており、放熱フィンが放熱ベースに固定されていることが外観視で判断できる。
上記４）記載のヒートシンクの製造方法によれば、放熱フィン用板材の一端部を折り曲げる前に折り返し部となる部分に貫通孔を空けておくので、放熱フィンの折り返し部を先端側から放熱ベースの溝部の底方向に押圧した際に、折り返し部が塑性変形し易くなり、貫通孔が形成されていない場合に比べて、小さい力で放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側面間に突っ張ることができる。
上記５）記載のヒートシンクの製造方法によれば、折り返し部の先端を溝部の底方向へ押圧した際、折り返し部の先端のみが曲がることを防止することができる。したがって、折り返し部を先端側から溝部の底方向へ押圧した際、確実に折り返し部を塑性変形させ、折り返し部の先端を溝部内に入れるとともに重ね合わせ部を溝部の左右両側面間に突っ張らせ放熱フィンを放熱ベースに固定することができ、外観視で放熱フィンが放熱ベースに固定されているか否かを容易に判断することができる。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。この実施形態において、図１の紙面に向かって手前側を前、紙面に向かって奥側を後といい、同図の上下を上下、左右を左右というものとする。
さらに、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
図１に示すように、ヒートシンク(1)は、上面がフィン取付面(2a)となされるとともに下面が受熱面(2b)となされた方形板状金属製放熱ベース(2)と、放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)に、フィン取付面(2a)に対して立ち上がり状となりかつ左右方向に等間隔をおいて並列状となるように設けられた複数の板状金属展伸材製放熱フィン(3)とを備えている。
放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)には、前後方向に延びる複数の溝部(4)が左右方向に等間隔をおいて並列状となるように形成されている。
溝部(4)の幅は、上端（開口）から下端（底）まで同一幅で形成されている。
放熱フィン(3)は、板状のフィン本体(5)と、フィン本体(5)の下端部がＵターン状に折り曲げられて形成された折り返し部(6)とから構成されている。フィン本体(5)と折り返し部(6)との重ね合わせにより形成された重ね合わせ部(7)が、溝部(4)内に嵌め入れられている。
折り返し部(6)の先端は、放熱フィン(3)の溝部(4)から突出していたが、先端側から溝部(4)の底方向へ押圧されて放熱フィン(3)の溝部(4)内に入った状態となっている。
放熱フィン(3)の折り返し部(6)に、貫通孔(8)が前後方向に複数並べられて形成されており、この実施形態において貫通孔(8)の形状は、図４（ａ）に示す円形とされているが、この形状の他に、貫通孔の形状は、例えば、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ひし形(9)、横長楕円形(10)、縦長楕円形(11)とされてもよい。
次にヒートシンク(1)の製造方法について説明する。
まず、並列状に設けられた複数の溝部(4)を有する放熱ベース(2)と、放熱フィン用板材とを用意する。
放熱ベース(2)はアルミニウムや銅などの熱伝導性に優れた金属展伸材により形成されるが、アルミニウムの場合、例えば押出により形成され、銅の場合、例えば押出により形成される。
放熱ベース(2)の肉厚は、３〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。また、溝部(4)の深さは１〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。
アルミニウムや銅などの熱伝導性に優れた金属展伸材よるなる放熱フィン用板材により放熱フィン(3)が形成される。すなわち、放熱フィン用板材の一端部をＵターン状に折り曲げることにより、フィン本体(5)と、フィン本体(5)の一端部に連なった折り返し部(6)とからなる放熱フィン(3)を形成する。フィン本体(5)の肉厚は０．１〜５ｍｍ程度であることが好ましい。
そして、フィン本体(5)と折り返し部(6)とを重ね合わせて重ね合わせ部(7)を形成する。
放熱フィン用板材の下端部をＵターン状に折り曲げる前に、折り返し部(6)となる部分に貫通孔(8)を折り返し部(6)の前後方向に並べて複数形成しておく。
折り返し部(6)の高さは、図３に示す溝部(4)の深さよりも若干高くなるように形成する。
ついで、図２および図３に示すように、放熱ベース(2)の溝部(4)の底に放熱フィン(3)の重ね合わせ部(7)の先端が当接するように重ね合わせ部(7)を溝部(4)に嵌め入れる。溝部(4)の開口幅は放熱フィン(3)の重ね合わせ部(7)の肉厚により異なるが、放熱フィン(3)の左右両面と溝部(4)の開口の両側縁との間に、それぞれ１〜５ｍｍ程度の隙間が存在することが好ましい。
放熱フィン(3)の重ね合わせ部(7)を放熱ベース(2)の溝部(4)に嵌め入れると、図３に示した鎖線のように、折り返し部(6)の先端が、放熱ベース(2)の溝部(4)からわずかに突出する。折り返し部(6)の放熱ベース(2)の溝部(4)から突出する高さは、０．５ｍｍ以下とされている。折り返し部(6)の放熱ベース(2)の溝部(4)から突出する高さが高すぎると、折り返し部(6)の先端を溝部(4)の底方向へ押圧した際、折り返し部(6)の先端のみが右側へ曲がってしまい、折り返し部(6)が塑性変形せず折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)内に入らない可能性がある。折り返し部(6)の放熱ベース(2)の溝部(4)から突出した高さが０．５ｍｍ以下であれば、折り返し部(6)を先端側から溝部(4)の底方向へ押圧した際、折り返し部(6)の先端のみが曲がることが防止でき、確実に折り返し部(6)を塑性変形させることができる。
その後、折り返し部(6)を先端側から溝部(4)の底方向へ押圧すると折り返し部(6)が塑性変形し、折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)内に入るとともに重ね合わせ部(7)が左右方向に広がって溝部(4)の左右両側面間に突っ張る。その結果、放熱フィン(3)を放熱ベース(2)に固定することができる。
こうして、ヒートシンク(1)が製造される。
折り返し部(6)に貫通孔(8)を形成すると、折り返し部(6)を押圧した時に折り返し部(6)が塑性変形して左右方向に広がり易くなり、放熱フィン(3)を放熱ベース(2)に固定することが容易となる。
放熱ベース(2)の溝部(4)に収納された折り返し部(6)が押圧される前は、折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)から上方へ突出した状態となり、溝部(4)に収納された折り返し部(6)が先端から溝部(4)の底方向へ押圧された後は、折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)内に入った状態となる。
すなわち、折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)から上方へ突出していれば、折り返し部(6)は押圧されていないため、放熱フィン(3)の重ね合わせ部(7)が放熱ベース(2)の溝部(4)の左右両側面間に突っ張っておらず、放熱フィン(3)は放熱ベース(2)に固定されていない。一方、折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)内に入っていれば、折り返し部(6)が押圧されているため、放熱フィン(3)の重ね合わせ部(7)が放熱ベース(2)の溝部(4)の左右両側面間に突っ張っており、放熱フィン(3)は放熱ベース(2)に固定されている。
したがって、外観視で折り返し部(6)の先端が放熱ベース(2)の溝部(4)から上方へ突出しているか否かによって、放熱フィン(3)が放熱ベース(2)に固定されているか否かを容易に判別することができる。
この発明によるヒートシンクは、自動車用電子制御機器および産業用電子制御機器における発熱体などの冷却装置や半導体用冷却器に好適に使用される。
（１）：ヒートシンク
（２）：放熱ベース
（３）：放熱フィン
（４）：溝部
（５）：フィン本体
（６）：折り返し部
（７）：放熱フィンの重ね合わせ部
（２）：放熱ベース
（３）：放熱フィン
（４）：溝部
（５）：フィン本体
（６）：折り返し部
（７）：放熱フィンの重ね合わせ部
Claims (5)
- 並列状に設けられた複数の溝部を有する金属展伸材製放熱ベースと、一端部が放熱ベースの溝部に嵌め入れられて放熱ベースに対して立ち上がり状に設けられた金属展伸材製放熱フィンとを備えるヒートシンクであって、
放熱フィンは、フィン本体と、フィン本体の一端部がＵターン状に折り曲げられることにより形成された折り返し部とからなり、フィン本体と折り返し部との重ね合わせにより形成された重ね合わせ部が放熱ベースの溝部に収容され、折り返し部の先端が放熱ベースの溝部内に入っているとともに放熱フィンの重ね合わせ部が放熱ベースの溝部の左右両側面間に突っ張り放熱フィンが放熱ベースに固定されているヒートシンク。
- 折り返し部に貫通孔が空けられている請求項１記載のヒートシンク。
- 請求項１記載のヒートシンクを製造する方法であって、溝部を有する金属展伸材製放熱ベースと、金属展伸材製放熱フィン用板材とを用意し、
放熱フィン用板材の一端部をＵターン状に折り曲げることにより、フィン本体と、フィン本体の一端部に連なりかつ放熱ベースの溝部から突出する高さを有する折り返し部とからなる放熱フィンを形成し、フィン本体と折り返し部とを重ね合わせて形成した重ね合わせ部を溝部に収容し、折り返し部を先端側から溝部の底方向へ押圧して塑性変形させ、折り返し部の先端を溝部内に入れるとともに重ね合わせ部を溝部の左右両側面間に突っ張らせ放熱フィンを放熱ベースに固定するヒートシンクの製造方法。
- 放熱フィン用板材の一端部を折り曲げる前に折り返し部となる部分に貫通孔を空けておく請求項３記載のヒートシンクの製造方法。
- 折り返し部の放熱ベースの溝部から突出した高さが０．５ｍｍ以下である請求項３または４記載のヒートシンクの製造方法。
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