JP2701692B2 - ヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体デバイ
スの製造に使用される強制空冷用のヒートシンク及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートシンクとして、図
１３に示すように、伝熱性を有するアルミニウムあるい
はアルミニウム合金製の基板ａに複数の溝条ｂを列設
し、各溝条ｂにアルミニウムあるいはアルミニウム合金
製のフィンｃを嵌合固定し、フィンｃの他端側にフィン
と嵌合する溝が複数形成された蓋ｄを差込んで、蓋ｄと
基板ａとをねじｅをもって側板ｆにて固定した構造のも
のが知られている。このヒートシンクを製造する方法と
して、基板ａに列設された溝条ｂ内にフィンｃを嵌合し
た後、溝条ｂの突壁部をかしめてフィンｃと基板ａとを
固定する方法が知られている（特公平１−１２５７１号
公報参照）。

【０００３】また、別のヒートシンクとして、図１４に
示すように、一対の伝熱性基板ａ，ａの対向面に両端を
折曲したフィンｃをろう付けした構造のものも知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者す
なわち、図１３に示すヒートシンクは、フィンｃの一端
と基板ａとがかしめ結合される構造であるため、片面冷
却専用としてしか使用することができず、熱交換率が低
下するという問題があり、また、基板ａとフィンｃの他
に蓋ｄ、側板ｆ及びねじｅ等の部品が必要となるので、
構成部材が多くなり組立に手間を要するという問題があ
った。この問題を解決する手段として、蓋ｄとフィンｃ
とをかしめ結合する方法が考えられるが、かしめ結合す
るためには、プレス装置に取付けられる押圧治具が挿入
されるための開放部が存在しなければならないため、フ
ィンの両端をかしめ結合することは困難である。

【０００５】一方、後者すなわち図１４に示すヒートシ
ンクは両面冷却用に使用することができ、熱交換率の向
上を図ることができるが、フィンｃの両端の折曲部と基
板ａとを当接させた状態でろう付けするため、設備費が
かかり、コストが嵩むという問題がある。また、フィン
ｃの両端に折曲部を設けて基板ａにろう付けするため、
フィンｃ，ｃ間のピッチを狭小にすることができず、熱
交換率が低下するという問題がある。さらに、高温の下
でろう付けを行うので、フィンｃ，基板ａに焼きが入り
強度が低下するという問題もある。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、少ない構成部材で両面使用可能な熱交換率の高いヒ
ートシンクを提供すると共に、その製造を容易にしたヒ
ートシンクの製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のヒートシンクは、対峙して配置される伝
熱性を有する板体の対向する面に適宜間隔をおいて複数
の溝条を形成し、上記溝条は、突壁部を有するかしめ部
と、このかしめ部の突壁部と共にフィンを挟持する固定
壁部とで形成され、対向する上記溝条内にフィンを嵌合
すると共に、溝条の突壁部をかしめ結合してなるもので
ある（請求項１）。

【０００８】この発明のヒートシンクにおいて、上記固
定壁部には、かしめ部の突壁部より板体の対向する面に
突出する平坦面を形成してあることが好ましい（請求項
２）。

【０００９】また、この発明のヒートシンクの製造方法
は、対峙して配置される伝熱性を有する板体の対向する
面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、上記溝条
を、突壁部を有するかしめ部と、このかしめ部の突壁部
と共にフィンを挟持する固定壁部とで形成し、対向する
上記溝条内にフィンを嵌合した後、対峙する上記板体と
隣接する上記フィンとで形成される空間内の上記溝条間
のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を移動することに
より、対向する溝条片側の突壁部をフィン側に圧潰して
上記フィンの両端をかしめるようにしたことを特徴とす
るものである（請求項３）。

【００１０】この発明において、上記押圧治具の移動方
向は、例えば板体とフィンに向って押す方向または引く
方向のいずれでもよい。

【００１１】

【作用】上記のように構成されるこの発明のヒートシン
クによれば、板体の対向する溝 条を、突壁部を有するか
しめ部と、このかしめ部の突壁部と共にフィンを挟持す
る固定壁部とで形成することにより、溝条内にフィンを
嵌合すると共に、溝条片側の突壁部をかしめるだけで、
固定壁部とかしめ部の突壁部との間にフィンを確実に結
合することができ、しかも溝条とフィンとの接触面積が
増えるので、この間に隙間が生じることもない。このた
め、熱伝導性能が上がって熱交換効率が向上する。

【００１２】また、固定壁部が、かしめ部の突壁部より
板体の対向面に突出する平坦面を有することにより、か
しめ部に損傷を与えることなくロールを使用して板体を
容易に矯正することができる。

【００１３】また、この発明のヒートシンクの製造方法
によれば、板体の溝条を、突壁部を有するかしめ部と、
このかしめ部の突壁部と共にフィンを挟持する固定壁部
とで形成し、板体の対向する溝条内にフィンを嵌合した
後、対峙する板体と隣接するフィンとで形成される空間
内の溝条間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を移動
することにより、対向する溝条片側の突壁部をフィン側
に圧潰するだけでフィンの両端をかしめることができ、
溝条両側の突壁部をかしめる場合に比べて約半数の押圧
治具で複数のフィンと溝条とを同時にかしめることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

【００１５】図１はこの発明のヒートシンクの第１実施
例の正面図、図２，図３はその要部の拡大断面図であ
る。

【００１６】第１実施例のヒートシンク１は、対峙して
配置される伝熱性を有する板体２と、この板体２の対向
する面に適宜間隔をおいて形成された複数の溝条３と、
溝条３内にかしめ結合されるフィン４とで構成されてい
る。この場合、溝条３は、突壁部７を有するかしめ部５
と、このかしめ部５の突壁部７と共にフィン４を挟持 す
る固定壁部６とで形成されている。

【００１７】また、板体２は、例えばアルミニウムある
いはアルミニウム合金製の押出形材にて形成されてお
り、押出成形と同時に互いの対向面にそれぞれ溝条３を
列設してなる。また、フィン４は、板体２と同様に伝熱
性を有するアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の
板材にて形成されている。この場合、例えば溝条３の幅
を１．０ｍｍ、溝条３の中心間距離をかしめ部で３．８
ｍｍ、固定壁部で４．２ｍｍ、フィン４の厚みを０．８
ｍｍとすることができ、可及的にフィン４の間隔を狭め
て多数のフィン１を板体２，２間に取付けることがで
き、熱交換率の向上を図ることができる。

【００１８】なお、上記の数値は一例を示すものであっ
て、特にこれらの数値に限定されるわけではなく、ま
た、フィン４の長さ、板体２の幅等は任意に設定するこ
とができる。

【００１９】また、溝条３，３間に位置するかしめ部５
の両側部は、図２に示すように溝条３の一部を形成する
突壁部７とされている。

【００２０】また、突壁部７と共に溝条３を形成する固
定壁部６の先端側の平坦面６ａは、図２に示すようにか
しめ部５の突壁部７より板体２の対向する面に若干（例
えば０．３ｍｍ程度）突出している。このように、固定
壁部６の平坦面６ａはかしめ部５の突壁部７より突出し
ているので、板体２の両面よりロールを押し当てて引き
抜く（または押出す）ことにより、板体２の撓み等を容
易に矯正することができ、また、これによりかしめ部５
が潰れ等の損傷を受けることもない。

【００２１】上記のヒートシンク１の使用について説明
すると、例えば、半導体素子等の電子部品が板体２上に
載置されて使用に供される。そして、ヒートシンク１の
フィン４，４間に冷媒（空気）を通すことにより、板体
２上に載置された電子部品を冷却することができる。こ
のため、電子部品を高温域で使用する際に熱による破
壊、損傷を防止することができる。

【００２２】上記のように構成されるヒートシンク１を
製造するには、まず、上記のように形成された板体２を
一対用意し、この板体２の対向する面に形成された溝条
３にフィン４の両端を嵌合する。そして、対峙する板体
２，２と隣接するフィン４，４とで形成される空間内の
溝条３，３間のかしめ部５の両側の突壁部７，７間に、
溝条３に沿って後述する押圧治具を移動すると、図３に
想像線で示すように、突壁部７がフィン４側に圧潰され
てフィン４をかしめることができる。

【００２３】以下、その手順について詳細に説明する。
まず、対峙して配置された板体２の溝条３にフィン４の
両端を嵌合した後、板体２，２間に図４に示すようにス
ペーサ８を複数取付け、スペーサ８を介在させることに
より板体２，２間の間隔を一定に保持する。

【００２４】次に、このようにスペーサ８が取付けられ
たかしめ結合前のヒートシンク１ａを、図５に示すよう
に、支持台９上に設置する。支持台９は、ヒートシンク
１ａが載置されるベッド１０と、ベッド１０の一端側に
設けられ、溝条３，３間に押圧治具を移動する際に板体
２の移動を阻止するストッパ１１と、ベッド１０脇の支
柱１２，１２に取付けられ、上方の板体２を下方へ押圧
してヒートシンク１ａ全体を支持する２つの支持枠１３
とで構成されている。そして、上記ヒートシンク１ａを
ベッド１０上に載置し、上方より支持枠１３を支柱１２
に取付け、支持枠１３の両端部に挿通された調整ボルト
１４を締め付けることにより、上記ヒートシンク１ａを
ベッド１０上に固定する。

【００２５】その後、支持台９上に固定された上記ヒー
トシンク１ａの対峙する板体２，２と隣接するフィン
４，４とで形成される空間内の溝条３，３間のかしめ部
５の突壁部７，７間に、溝条３に沿って押圧治具を移動
することにより、対向する溝条片側の突壁部７をフィン
４側に圧潰してフィン４の両端をかしめることができ
る。

【００２６】この場合、上記押圧治具１５は、図６に示
すように、長尺で略Ｔ字形状の治具本体１６と、治具本
体１６の後部に形成された２つの取付溝１７に取付けら
れ、傾斜面を有するカシメプラグ１８とで構成されてお
り、治具本体１６の先端部には支持孔１９が穿設されて
いる。治具本体１６の先端部は、上記ヒートシンク１ａ
の対峙する板体２，２と隣接するフィン４，４とで形成
される空間内の溝条３，３間に挿入されて反対側に突出
され、その支持孔１９に図示しないプレス装置に連結さ
れた軸２０が挿通される。板体２，２間の間隔が狭い場
合は、押圧治具１５とカシメプラグ１８を一体化するこ
とも可能である。そして、図示しないプレス装置により
軸２０がヒートシンク１ａから離れるように水平移動さ
れ、これにより各押圧治具１５が引っ張られて溝条３，
３間を移動し、カシメプラグ１８の先端部がかしめ部５
の突壁部７をフィン４側に圧潰する（図３参照）。した
がって、板体２の溝条３に嵌合された全てのフィン４の
両端を同時にかしめ結合することができる。

【００２７】カシメプラグ１８は図７に示すように高
さ、幅共にその長さにほぼ比例して寸法が大きくなるよ
うに形成されている。図においてカシメプラグ１８の上
端部には、板体２のかしめ部５の突壁部７との接触面積
を減らしてその摩擦抵抗を下げるための逃げ溝２１が形
成されており、逃げ溝２１より立ち上がった上端面には
その送りを円滑に行うためにテーパー２２が形成されて
いる。カシメプラグ１８の上端部（先端部）の形状は、
図７及び図８に示す実施例では三角形状とされている
が、図９に示すように略円弧形状とすることもできる。

【００２８】また、上記実施例では、押圧治具１５を引
っ張って、板体２の溝条３内に嵌合されたフィン４，４
間のかしめ部５の突壁部７にカシメプラグ１８を押し付
ける場合について説明したが、押圧治具６を後ろから押
し込んで行ってもよい。

【００２９】上記実施例では対峙する板体２，２間の全
域にわたって溝条３を設けると共に、溝条３，３間にフ
ィン４をかしめ結合するヒートシンクについて説明した
が、ヒートシンクの構造は必ずしも上記のようにする必
要はなく、例えば、図１０ないし図１２に示すような構
造としてもよい。

【００３０】図１０にはこの発明のヒートシンクの第２
実施例の斜視図が示されている。この実施例では、フィ
ン４は板体２，２の一端側のみに取付けられており、板
体２内面の平面部を広くとっている。このため、図示す
るように下側の板体２の上に例えばプリント基板２３を
載置することができ、これによりプリント基板２３を上
下の板体２で保護することができる。

【００３１】また、図１１にはこの発明のヒートシンク
の第３実施例の斜視図が示されている。この実施例で
は、フィン４は板体２，２の両端側にのみ取付けられて
おり、その中央部は平面部とされている。そして、下側
の板体２の上には、例えば半導体素子等の電子部品２４
が載置されている。また、上側の板体２には切り欠き部
２５が形成されており、これにより板体２内に載置され
た半導体素子２４へ外部からの配線等を通すことができ
る。

【００３２】また、図１２にはこの発明のヒートシンク
の第４実施例の斜視図が示されている。この実施例で
は、上下２段にフィン４が取付けられている。すなわ
ち、上下の板体２は上記実施例と同様に構成されてお
り、中央の板体２ａの両面には溝条３とかしめ部５と固
定壁部６が形成されている。このように構成することに
より、上下で方向を逆にしてフィン４，４間に冷媒（空
気）を送風することができるので、長手方向における両
端、すなわち冷媒の入口端と出口端の温度差を小さくす
ることができ、熱交換性能を高めることができる。した
がって、特に長さ寸法の大きいヒートシンクでは、その
効果が高い。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明のヒー
トシンク及びその製造方法は上記のように構成されてい
るので、以下のような効果が得られる。

【００３４】１）請求項１記載のヒートシンクによれ
ば、板体の対向する溝条を、突壁部を有するかしめ部
と、このかしめ部の突壁部と共にフィンを挟持する固定
壁部とで形成してあるので、溝条内にフィンを嵌合する
と共に、溝条片側の突壁部をかしめるだけで溝条内にフ
ィンを確実に結合することができ、しかも溝条とフィン
との接触面積が増えるので、この間に隙間が生じること
もない。このため、熱伝導性能を上げることができ、熱
交換効率を向上することができる。

【００３５】２）請求項２記載のヒートシンクによれ
ば、固定壁部が、かしめ部の突壁部より板体の対向面に
突出する平坦面を有しているので、かしめ部に損傷を与
えることなくロールを使用して板体を容易に矯正するこ
とができる。

【００３６】３）請求項３記載のヒートシンクの製造方
法によれば、板体の溝条を、突壁部を有するかしめ部
と、このかしめ部の突壁部と共にフィンを挟持する固定
壁部とで形成し、板体の対向する溝条内にフィンを嵌合
した後、対峙する板体と隣接するフィンとで形成される
空間内の溝条間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を
移動するので、対向する溝条片側の突壁部をフィン側に
圧潰するだけでフィンの両端をかしめることができ、生
産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のヒートシンクの第１実施例を示す正
面図である。

【図２】この発明における溝条、かしめ部及び固定壁部
を示す拡大断面図である。

【図３】この発明におけるフィンの取付状態を示す拡大
断面図である。

【図４】ヒートシンクの板体間にスペーサを取付けた状
態を示す斜視図である。

【図５】支持台に固定された状態のヒートシンクを示す
斜視図である。

【図６】この発明における押圧治具の一例を示す斜視図
である。

【図７】押圧治具に取付けられるカシメプラグを示す斜
視図である。

【図８】図７のカシメプラグの断面図である。

【図９】カシメプラグの別の実施例を示す断面図であ
る。

【図１０】この発明のヒートシンクの第２実施例を示す
斜視図である。

【図１１】この発明のヒートシンクの第３実施例を示す
斜視図である。

【図１２】この発明のヒートシンクの第４実施例を示す
斜視図である。

【図１３】従来のヒートシンクを示す正面図である。

【図１４】従来の別のヒートシンクを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

２ 板体 ３ 溝条 ４ フィン ５ かしめ部 ６ 固定壁部 ７ 突壁部 １５ 押圧治具

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、上記溝条は、突壁部を有するかしめ部と、このかしめ部
   の突壁部と共にフィンを挟持する固定壁部とで形成さ
   れ、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合すると共に、上記か
   しめ部の突壁部をかしめ結合してなることを特徴とする
   ヒートシンク。
2. 【請求項２】 上記固定壁部が、かしめ部の突壁部より
   板体の対向する面に突出する平坦面を有することを特徴
   とする請求項１記載のヒートシンク。
3. 【請求項３】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、上記溝条を、突壁部を有するかしめ部と、このかしめ部
   の突壁部と共にフィンを挟持する固定壁部とで形成し、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合した後、対峙する上記板体と隣接する上記フィンとで形成される
   空間内の上記 溝条間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治
   具を移動することにより、対向する溝条片側の突壁部を
   フィン側に圧潰して上記フィンの両端をかしめるように
   したことを特徴とするヒートシンクの製造方法。