JP3574537B2 - 放熱フィンおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンなどによって流動する空気などの冷却流体により各種の発熱部位を強制冷却することのできる放熱フィンおよびその製造方法に係り、特に、ろう付けのような熱処理を行なわずとも基板にフィン体を固定することのできる放熱フィンおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インバータ、サイリスタ、トランジスタ、工作機械などの各種の機器あるいは部品の発熱部位には、ファンなどにより空気などの冷却流体を強制的に流通させて発熱部位を強制冷却することのできるヒートシンクと称される放熱フィンが用いられている。
【０００３】
図８はこの種の従来の放熱フィンの一例を示すものであり、従来の放熱フィン１は、サイリスタ、トランジスタなどの電子部品（図示せず）の発熱部位が固着される平面ほぼ矩形形状の基板２と、基板２に立設するようにして保持された平板状の多数のフィン体３ａからなるフィン本体３とを有している。そして、フィン本体３を構成する各フィン体３ａは、各フィン体３ａの各側面を相互に対向するようにして、図８において矢印Ａにて示すファン（図示せず）などにより強制的に送風される空気などの所望の冷却流体の流通方向に対して所望の間隔Ｇを隔ててほぼ平行に整列配置されている。
【０００４】
このような従来の放熱フィン１は、基板２の表面に各フィン体３ａを所望の間隔Ｇを隔ててろう付けすることにより形成されている。そして、基板２に各フィン体３ａをろう付けする場合には、専用の位置決め治具および押え治具（ともに図示せず）を用いて、基板２に対する各フィン体３ａの位置決めを行うとともに、各フィン体３ａを基板２に押圧する錘りを各フィン体３ａの上部に載置して加熱するようになっている。
【０００５】
ところで、近年の工業界においては、種々の製品の高性能化、小型化などが常にはかられており、従来の放熱フィン１においても高性能化、小型化が求められている。そして、放熱フィン１の高性能化、小型化をはかるために、フィン本体３の表面積を拡大するように、各フィン体３ａの間隔Ｇを狭くしてフィン体３ａの数を増加させてフィン体３ａを高密度配置する構成が採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の放熱フィン１においては、基板２に多数枚のフィン体３ａからなるフィン本体３を保持させるのに多大な労力および時間を必要とし、経済的負担が大きいという問題点があった。
【０００７】
また、それぞれ個別に形成された基板２およびフィン体３ａがともに反り易く、基板２あるいはフィン体３ａの少なくとも一方に反りがあると基板２にフィン体３ａの端縁が密着せず、ろう付けがしにくいという問題点があった。
【０００８】
さらにまた、フィン体３ａを基板２にろう付けする際に、フィン体３ａを基板２に押圧し基板２にフィン体３ａの端縁が密着した状態で加熱するので、基板２あるいはフィン体３ａの少なくとも一方に反りがあると、ろう付けした後に基板２またはフィン体３ａの少なくとも一方に歪みが生じる場合があり、高精度の製品を安定して得ることができないという問題点があった。
【０００９】
このような問題点に対処するためには、複数枚のフィン体３ａを一体とする構成、例えば、図９に示すように、フィン本体３Ａをいわゆるコルゲートフィンとすることが考えられる。すなわち、このコイル本体３Ａは、隣位の１対のフィン体３ａ，３ａに連接部３ｂを介在させて各フィン体３ａと連接部３ｂとの接合部３ｃをそれぞれ直角に折曲して、平行に位置する複数枚のフィン体３ａのうちの各２枚のフィン体３ａ，３ａを連接する各連接部３ｂがフィン本体３Ａの上端と下端とに交互に千鳥状に位置するように構成したものである。
【００１０】
そして、このフィン本体３Ａを基板２にろう付けして放熱フィン１が構成される。
【００１１】
しかしながらこのような従来の放熱フィンにおいては、ろう付けを行なう際に、フィン本体３Ａを基板２に押圧するための例えばステンレスからなる押え治具（図示せず）を必要とし、この押え治具は、ろう付け時の熱エネルギを吸収して、ろう付け時の熱効率を低下させてしまうばかりでなく押圧力によりフィン本体３Ａを変形させてしまうおそれがあるという問題点があった。
【００１２】
このような従来のものにおける問題点を克服し、ろう付けを行なうことなくかしめのみによりフィン体を基板に保持するようにした放熱フィンおよびその製造方法が特開平６−３１５７３１号公報に記載されている。
【００１３】
この公報記載の放熱フィンは、基板に形成した長溝にフィン体を嵌合したうえで、長溝の突壁部をフィン体方向にかしめてフィン体を固定するようにしたものである。
【００１４】
しかしながら、この公報記載のものは、長溝の突壁部をフィン体方向にかしめるため、突壁部をフィン体を越えてはかしめられず、このため突壁部がかしめたのちにその弾性復帰力によりフィン体から離間してしまい、基板によるフィン体の保持を確実に行なえないおそれがあった。
【００１５】
本発明は、このような点に鑑み、ろう付けのような熱処理を行なうことなく基板によるフィン体の保持を確実に行なうことのできる放熱フィンおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため請求項１に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、基板に２枚のフィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部とを嵌合しうる複数の嵌合用長溝を、各嵌合用長溝の側壁が嵌合用長溝の各側縁から嵌合用長溝が下向きに拡開する方向の傾斜状をなし、各嵌合用長溝の底壁が両側壁下端に連なり嵌合用長溝の幅方向における中央部が最深となるような浅いＶ字形の縦断面形状をなすように形成し、同一の嵌合用長溝に嵌合される２枚のフィン体の下端部が嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接するように連接部が２枚のフィン体の下端部を支持するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、下向きに拡開している各側壁に連接部が２枚のフィン体の下端部を弾性的に圧接させるので、仮りにろう付けのような熱処理を行なわなくとも基板にフィン体を安定的に保持することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、嵌合用長溝の両側の基板に、嵌合用長溝との間の基板の弾性変形を許容する基板可撓用長溝を形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、嵌合用長溝および基板可撓用長溝間の基板の弾性復帰力と連接部の支持力とにより基板にフィン体をさらに安定的に保持することができる。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、基板に２枚のフィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部とを嵌合しうる複数の嵌合用長溝を、各嵌合用長溝の側壁が嵌合用長溝の各側縁から嵌合用長溝が下向きに拡開する方向の傾斜状をなし、各嵌合用長溝の底壁が両側壁下端に連なり嵌合用長溝の幅方向における中央部が最深となるような浅いＶ字形の縦断面形状をなすように形成し、同一の嵌合用長溝に嵌合される２枚のフィン体を連接する連接部をその幅方向の中央部が上向きに突出する頂縁をなすように逆Ｖ字形に形成し、基板の嵌合用長溝内にフィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部を嵌合し、連接部の頂縁を下方に押動して各フィン体の下端部を拡開し各フィン体の下端部を嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させるようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、連接部が突っ張るようにして各フィン体の下端部を嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させることができる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、連接部の頂縁が鉛直方向において嵌合用長溝の側壁の下端以下の高さに位置するようにこの頂縁を下方に押動する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、連接部が２枚のフィン体の下端部を拡開状態において安定的に保持することができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、嵌合用長溝の両側の基板に、嵌合用長溝との間の基板の弾性変形を許容する基板可撓用長溝を形成し、連接部の頂縁を下方に押動して各フィン体の下端部を拡開し各フィン体の下端部を前記嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させる際に、嵌合用長溝および基板可撓用長溝間の基板を基板可撓用長溝方向に撓ませるようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、嵌合用長溝および基板可撓用長溝間の基板の弾性復帰力と連接部の支持力とにより基板にフィン体をさらに安定的に保持することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放熱フィンの実施の形態を示すものであり、本発明の放熱フィン１０は、基板２０にコルゲートフィンのようなフィン本体３０を嵌合して構成されている。
【００２２】
アルミニウムのような高熱伝導率を有する材料の押出し型材である前記基板２０は、図３に詳示するように構成されている。すなわち、基板２０の上面２１には、複数の嵌合用長溝２２，２２…が平行に形成されており、各嵌合用長溝２２は、嵌合用長溝２２の各側縁２３から嵌合用長溝２２が下向きに拡開する方向の傾斜状をなし相互に線対称となる１対の側壁２４，２４と、両側壁２４，２４の下端に連なり嵌合用長溝２２の幅方向における中央部に最深部２５が直線状に形成され浅いＶ字形の縦断面形状をなす底壁２６とにより構成されている。また、隣位の各１対の嵌合用長溝２２，２２間ならびに両端に位置する各嵌合用長溝２２の外側の前記基板２０の上面２１には、それぞれ基板可撓用長溝２７が形成されている。この基板可撓用長溝２７の深さ前記嵌合用長溝２２の深さとほぼ等しくされている。そして、隣位の嵌合用長溝２２および基板可撓用長溝２７間の基板２０は、前記嵌合用長溝２２内に横方向の負荷を与えると基板可撓用長溝２７方向に撓みうる可撓部２８とされている。
【００２３】
なお、前記嵌合用長溝２２の開口幅はそれぞれＡとされ、また、隣位の１対の嵌合用長溝２２，２２の間隔はそれぞれＢとされている。
【００２４】
一方、前記基板２０の各嵌合用長溝２７に嵌合される前記フィン本体３０は、アルミニウムのような高熱伝導率を有する材料のコイル材を加工してなる図５に示すほぼ平板状の長尺のブランク３１から形成されるようになっている。このブランク３１は、複数の長方形のフィン体３２，３２…と、隣位の１対のフィン体３２，３２を連接する複数の連接部３３，３３…とが交互に配設されたものであり、前記ブランク３１の表裏両面の各フィン体３２と各連接部３３との間には、フィン体３２と連接部３３との折曲を容易にするための切込み線３４がそれぞれ形成されている。また、前記連接部３３は、フィン本体３０を形成した際にその下部に位置する連接部３３ａと上部に位置する連接部３３ｂとで形状を異にしている。これらの連接部３３ａと連接部３３ｂとは、前記ブランク３１に交互に配設されており、下部に位置する連接部３３ａには、前記ブランク３１の長手方向に対応する幅方向の中央部に上向きに突出する直線状の頂縁３５が形成され、連接部３３ａの縦断面形状が逆Ｖ字形に形成されている。そして、頂縁３５が形成されている前記連接部３３ａの幅寸法と他の連接部３３ｂの幅寸法とは、図５に示すように、等しくＰとされている。なお、各フィン体３２はいずれも等しい高さ寸法Ｈとされている。
【００２５】
図５に示す前記ブランク３１を前記各切込み線３４に沿って折曲することにより図４に示すフィン本体３０が形成されることになる。このとき、前記各連接部３３ａ，３３ｂの幅寸法Ｐは、隣位の１対のフィン体３２，３２の各肉厚の中央間の寸法とされ、また、前記基板２０の同一の嵌合用長溝２２に嵌合される１対のフィン体３２，３２の各外側間の間隔は、この嵌合用長溝２２の前記開口幅Ａと等しいＡに設定されている。
【００２６】
ついで、図３に示す基板２０と、図４に示すフィン本体３０との組立てについて説明する。
【００２７】
まず、図２に示すように、基板２０の各嵌合用長溝２２内に、フィン本体３０の隣位の１対のフィン体３２，３２の下端部と、これらの両フィン体３２を連接する連接部３３ａを嵌合する。この両フィン体３２の外側間の間隔Ａは、前述したように前記嵌合用長溝２２の開口幅Ａと等しくされている。
【００２８】
そして、同一の嵌合用長溝２２内に嵌合されている各１対のフィン体３２間となるこれらの両フィン体３２を連接している連接部３３ａの上方から、図６Ａに示すように偏平なパンチ４０を下降せしめ、パンチ４０の先端によりこの連接部３３ａの頂縁３５を下方に押動する。すると、この頂縁３５が下降することにより連接部３３ａが嵌合用長溝２２の幅方向に拡開し、各フィン体３２の下端部を嵌合用長溝２２の各側壁２４に圧接する。この各フィン体３２の下端部の嵌合用長溝２２の各側壁２４への圧接圧は、前記連接部３３ａがほぼ平板状に変形されたときが最大となるが、連接部３３ａの弾性復帰力によっても各フィン体３２の下端部の嵌合用長溝２２の各側壁２４への圧接状態が保持されるようにするため、前記連接部３３ａの頂縁３５が鉛直方向において嵌合用長溝２２の各側壁の下端以下の高さに位置するまで、連接部３３ａは前記パンチ４０により下方に押動される。ところで、前記各フィン体３２の下端部が前記嵌合用長溝２２の各側壁２４へ圧接すると、この圧接圧により、この嵌合用長溝２２および基板可撓用長溝２７間に位置する基板２０の可撓部２８が基板可撓用長溝２７側に撓むことになる。
【００２９】
前述したようにして図６Ｂに示すように同一の嵌合用長溝２２内に嵌合されている各フィン体３２の下端部が、それぞれ嵌合用長溝２２の下向きに拡開している各側壁２４に圧接することになり、同一の嵌合用長溝２２内に嵌合している１対のフィン体３２の下端部が相互に離間する方向に拡開するので、フィン体３２は各嵌合用長溝２２から抜け止めされることになる。
【００３０】
しかも、フィン本体３０の各連接部３３ａは、その頂縁３５が図４に示す初期状態からほぼ逆向きに凹状に変形されるので、連接部３３ａはその弾性復帰力により頂縁３５の上昇する方向への付勢力を有することになる。すると、各フィン体３２の下端部が、それぞれ嵌合用長溝２２の下向きに拡開している各側壁２４にさらに強く圧接することになるので、この点においてもフィン体３２は各嵌合用長溝２２から安定的に抜け止めされることになる。
【００３１】
さらに、前記パンチ４０によるフィン本体３０のかしめ成形時に基板２０の可撓部２８が各嵌合用長溝２２を拡開させる方向に撓むので、この基板２０の可撓部２８の弾性復帰力によって各フィン体３２の下端部が、それぞれ嵌合用長溝２２の下向きに拡開している各側壁２４にさらに強く圧接することになるので、この点においてもフィン体３２は各嵌合用長溝２２から安定的に抜け止めされることになる。
【００３２】
なお、前述したフィン本体３０のかしめ成形に加え補助的にろう付けを行なうことも可能である。
【００３３】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３４】
たとえば、前述した実施の形態においてはいわゆるコルゲートフィンタイプのフィン本体３０を基板２０に保持するように説明したが、図７に示すように、２枚のフィン体３２，３２と、これらのフィン体３２を連接し頂縁３５を有する連接部３３ａとからなる単体のフィン本体３０Ａを複数設け、各フィン本体３０Ａをそれぞれ基板２０の嵌合用長溝２２内に嵌合させてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の放熱フィンおよびその製造方法によれば、ろう付けのような熱処理を行なうことなく基板によるフィン体の保持を確実に行なうことができる。また、連接部の頂縁が鉛直方向において前記嵌合用長溝の側壁の下端以下の高さに位置するようにこの頂縁を下方に押動することにより、連接部の弾性復帰力を利用してさらに強固に基板によるフィン体の保持を行なうことができる。さらに、嵌合用長溝の両側の基板に、嵌合用長溝との間の基板の弾性変形を許容する基板可撓用長溝を形成することにより、連接部の頂縁を下方に押動して各フィン体の下端部を拡開し各フィン体の下端部を前記嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させる際に、嵌合用長溝および基板可撓用長溝間の基板を基板可撓用長溝方向に撓ませるようにして撓んだ部位の基板の弾性復帰力によりさらに強固に基板によるフィン体の保持を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放熱フィンの実施の形態を示す縦断面図
【図２】図１の放熱フィンのパンチによるかしめ成形前の状態を示す縦断面図
【図３】図１の実施の形態における基板の縦断面図
【図４】図１の実施の形態におけるフィン本体の正面図
【図５】図４のフィン本体のブランクの正面図
【図６】Ａ，Ｂはパンチによるかしめ成形の状態を示す縦断面図
【図７】フィン本体の他の実施の形態を示す正面図
【図８】従来の放熱フィンの一例を示す斜視図
【図９】従来の放熱フィンの他例を示す正面図
【符号の説明】
１０ 放熱フィン
２０ 基板
２２ 嵌合用長溝
２４ 嵌合用長溝２２の側壁
２６ 底壁
２７ 基板可撓用長溝
２８ 基板２０の可撓部
３０，３０Ａ フィン本体
３１ ブランク
３２ フィン体
３３ａ，３３ｂ 連接部
３５ 頂縁
４０ パンチ

Claims (5)

1. 複数枚のフィン体を基板に保持するようにして基板上に整列配置してなる放熱フィンにおいて、
   前記基板に２枚の前記フィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部とを嵌合しうる複数の嵌合用長溝を、各嵌合用長溝の側壁が嵌合用長溝の各側縁から嵌合用長溝が下向きに拡開する方向の傾斜状をなし、各嵌合用長溝の底壁が前記両側壁下端に連なり嵌合用長溝の幅方向における中央部が最深となるような浅いＶ字形の縦断面形状をなすように形成し、
   同一の嵌合用長溝に嵌合される前記２枚のフィン体の下端部が前記嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接するように前記連接部が２枚のフィン体の下端部を支持するようにした
   ことを特徴とする放熱フィン。
2. 前記嵌合用長溝の両側の基板に、嵌合用長溝との間の基板の弾性変形を許容する基板可撓用長溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の放熱フィン。
3. 複数枚のフィン体を基板に保持するようにして基板上に整列配置してなる放熱フィンの製造方法において、
   前記基板に２枚の前記フィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部とを嵌合しうる複数の嵌合用長溝を、各嵌合用長溝の側壁が嵌合用長溝の各側縁から嵌合用長溝が下向きに拡開する方向の傾斜状をなし、各嵌合用長溝の底壁が前記両側壁下端に連なり嵌合用長溝の幅方向における中央部が最深となるような浅いＶ字形の縦断面形状をなすように形成し、
   同一の嵌合用長溝に嵌合される前記２枚のフィン体を連接する前記連接部をその幅方向の中央部が上向きに突出する頂縁をなすように逆Ｖ字形に形成し、
   前記基板の嵌合用長溝内に前記フィン体の下端部とこれらの両フィン体を連接する連接部を嵌合し、
   前記連接部の頂縁を下方に押動して前記各フィン体の下端部を拡開し各フィン体の下端部を前記嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させるようにした
   ことを特徴とする放熱フィンの製造方法。
4. 前記連接部の頂縁が鉛直方向において前記嵌合用長溝の側壁の下端以下の高さに位置するようにこの頂縁を下方に押動することを特徴とする請求項３に記載の放熱フィンの製造方法。
5. 前記嵌合用長溝の両側の基板に、嵌合用長溝との間の基板の弾性変形を許容する基板可撓用長溝を形成し、前記連接部の頂縁を下方に押動して前記各フィン体の下端部を拡開し各フィン体の下端部を前記嵌合用長溝の各側壁に弾性的に圧接させる際に、嵌合用長溝および基板可撓用長溝間の基板を基板可撓用長溝方向に撓ませるようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の放熱フィンの製造方法。

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