JP3764267B2 - heatsink - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種の熱交換機器や熱伝達装置等において熱交換面積を増大させるためのヒートシンクに関し、特に加圧鋳造法によって製造できるヒートシンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ヒートパイプ等の熱関連機器において、放熱面積あるいは吸熱面積を拡大して熱交換能力を向上させるために、ヒートシンクを備えることは周知の通りである。
【0003】
その一例を図4および図5に図示する。図4に示すヒートシンク1は、互いに平行とされた複数枚の平板状のフィン本体2が平板状のベース3の上面から垂直上方に延ばされた構成であり、例えばアルミ合金を材料とした押し出し成型法によって製造される。また、図5に示すヒートシンク1は、フィン本体2を平板状に替えて円柱形状に形成した構成であり、例えば銅合金を材料とした鍛造によって製造される。
【0004】
ここで、上記の押し出し成形や鍛造は、単一の材料からフィン本体2とベース3とを一体に加工する方法であるから、図6に示すように、この種の方法によって製造し得るフィン本体2は、厚さ(t)が最小で2mm程度が限度であり、また、厚さ(t)を2mmに設定した場合のフィン本体2の高さ(h)は、最大で20mm程度が限度である。したがって、これらの製法におけるフィン本体2の厚さ(t)と高さ(h)との比率(C)は、C=h/t≦20/2=10として表される。さらに、各フィン本体2の間のピッチ(p)としては、最小で5mm以上が必要とされている。
【0005】
このように、上記の押し出し成形や鍛造による製造方法によって得られる従来のヒートシンク1では、フィン本体2を薄くかつ高く形成することができず、また、ベース3の表面積に対して備えられるフィン本体2の枚数(本数)も少ないことから、充分な熱交換面積を得ることができなかった。
【0006】
そこで、上記の課題を解決する手段として、加圧鋳造製法を採用したヒートシンクが提案されており、これを図7を参照して簡単に説明する。この種のヒートシンク4は、予め所定形状に形成した複数枚の圧延板を互いにほぼ平行に保持した状態で、それらの圧延板の各下端部のうちの例えば2mm程度を一体に鋳込むように溶湯を加圧鋳造させて、平板状のベース5と一体化させた構成である。
【0007】
この加圧鋳造製法によれば、既製の圧延板がフィン本体6として採用されるから、フィン本体6における薄さと高さとの両立が可能になるとともに、各フィン本体6のピッチを狭く設定することができ、その結果、ヒートシンク4としての熱交換面積を上記従来のものに比べて大きくすることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のヒートシンク4では、フィン本体6とベース5との連結箇所に緩みが生じ、フィン本体6がベース5から抜け出るおそれが多分にあった。これは、フィン本体6とベース5との連結箇所に作用する荷重がフィン本体6の高さに比例して大きくなることや、元来、フィン本体6とベース5とが別部材であって、ベース5自体を厚く形成して、ベース5に対するフィン本体6の挿入深さを大きくするとしても限度があることなどによるものである。
【0009】
すなわち、従来では、フィン本体が薄くかつ高くて、充分な強度を備えた構成のヒートシンクが開発されていないのが実情であった。
【0010】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、発熱もしくは吸熱する熱交換対象箇所の表面に熱授受可能に設けられるベース中に、ベースを構成する材料よりも融点の低い材料を用いた複数のフィンの一端部を一体に鋳込んで、それらのフィンをベースに対して起立状態に組み付けたヒートシンクにおいて、前記ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、そのベースと同じ材料によって一体に形成され、かつ前記フィンの外周部を鋳込んだ状態でフィンの他端部に向けて三角状断面に延びる突出部が設けられていることを特徴とするものである。
【0012】
したがって、請求項1の発明によれば、ベースとフィンとの接触面積が突出部の分だけ大きいことに加えて、各フィンの基端部がベースの表面方向において支持されているから、ベースとフィンとの連結が強化され、その結果、フィンがベースから抜け出ることが確実に防止される。換言すれば、ベースとフィンとの連結が強固な構成のヒートシンクとなる。なお、突出部を鋭角とすることにより、フィンとフィンとの間のピッチが狭い場合でも平坦部が確保でき、ヒートシンク自体は過度に重くならない。
【0013】
また、請求項2に記載した発明は、前記突出部が、前記ベースの表面のうちの突出部以外の部分に前記フィンを起立状態に取り付けた構成と比較して、15%以上大きいフィンとの接触面積を有していることを特徴とするものである。
【0014】
したがって、請求項2の発明によれば、ベースと各フィンとの接触面積が充分に確保されるから、ベースと各フィンとの連結箇所の強度がより一層向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明に係る一具体例を図1に基づいて説明する。ここに示す例は、平板状のフィン本体を採用した例である。ベース7の図1での上面部には、複数枚のフィン本体8が鉛直上方に延びた状態に取り付けられており、これらのベース7とフィン本体8とによってヒートシンク9が構成されている。ベース7は、一例として厚さが1〜3mm程度のほぼ正方形あるいは長方形の板状体であって、CuあるいはCu合金を鋳造することによって形成される。
【0016】
これに対して、フィン本体8は、一例として厚さ(t)が1.5mmで、高さ(h1)が20mmの平板体を成している。なお、フィン本体8の材料としては、AlあるいはAl合金からなる圧延材が採用されている。フィン本体8における厚さ(t)と高さ(h)との比率(C)は、C=h/t≦20/0.5=40として表される。また、各フィン本体8の間のピッチ(p)は、2mmに設定されている。
【0017】
他方、ベース7の上面部のうち各フィン本体8を挟んだ左右両側の箇所は、各フィン本体8の側面に沿って上方に隆起しており、この部分が突出部10として形成されている。これに対して、ベース7の上面部のうち突出部10以外の箇所、すなわち、突出部10同士の間の部分は、互いに厚さの等しい平坦部20となっている。なお、ベース7に対するフィン本体8の挿入深さは、平坦部20から1〜2mmとされている。
【0018】
前記突出部10は、一例としてフィン本体8を挟んで対向する三角状断面の突起である。また、この具体例では、ベース7の平坦部20に対する突出部10の高さ(h2)は、平坦部20にフィン本体8を起立状態に取り付けた構成と比べて、フィン本体8との接触面積が約15%増大した高さに設定されている。換言すれば、突出部10と各フィン本体8との接触面積は、フィン本体8を平坦部20に起立状態に取り付けた構成に対して15%程度大きく採られている。このように、フィン本体8は、その基端箇所の外周部がベース7と同じ材料から一体に形成された突出部10により覆われて支持されている。
【0019】
ここで、ベース7の材料とフィン本体8の材料との他の組み合わせとしては、Al−Mg、Al−グラファイト、Al−カーボンファイバ等が挙げられる。これらの中から可及的に熱伝導率の高く、かついわゆる鋳造性のよい材料を選択することが好ましい。また、フィン本体8の表面にZnあるいはSn等のメッキを施してもよく、このようによれば、ベース7を形成する溶湯との相性が良好になる。
【0020】
したがって、上記のように構成されたヒートシンク9によれば、各フィン本体8のベース7に鋳込まれる実質上の面積が従来に比べて15%程度増大することに加えて、各フィン本体8の基端部を図1での横方向から支持するから、両部材の連結が強化され、ベース7からフィン本体8が抜け出ることが確実に防止される。なお、圧延材からなるフィン本体8を加圧鋳造によってベース7に取り付ける製法が採用されているから、フィン本体8を薄くかつ高く構成でき、しかもピッチ(p)を狭く設定できるために、全体としての熱交換面積が大きくなる。したがって、構成が強固で熱交換面積の大きいヒートシンク9を得ることができる。
【0021】
ここで、ヒートシンク9の製造方法、より具体的には、フィン本体8とベース5との取り付け方法としては、例えば従来知られた加圧鋳造製法を基に行うことができる。すなわち、図2に示すように、複数枚のフィン本体8の各上端部を上記のピッチおよび姿勢で上型11(可動型11)に保持させる。その場合、各フィン本体8の下端部が、下型12(固定型12)の内部空間に1〜2mm程度突出するように保持する。この寸法が、上述のベース7に対するフィン本体8の挿入深さとなる。なお、上型11の底面部には、突出部10に倣った形状の窪みが設けられている。
【0022】
これに対して、下型12の底面部は、平坦面に形成されている。また、この固定型12には、ベース7の素材であるCuの溶湯13を図2での下方から上方に向けて押圧する構成の加圧パンチ14が備えられている。そして、上記の状態から、図3に示すように、加圧パンチ14を可動型11に向けて矢印方向に移動させ、溶湯13に対して圧力を加える。その場合、各フィン本体8の下端部の1〜2mm程度が溶湯13中に挿入される。フィン本体8の下端部がCuの溶湯13に接触すると、Cuの融点に対してAlの融点が低いためにフィン本体8の表面が溶かされる。そして、溶湯13およびフィン本体8の材料が共に凝固すると、ベース7とフィン本体8とが一体に連結する。
【0023】
更に、通例に倣う冷却・洗浄工程等を行えば、作業が完了する。その結果、ベース7中に空孔欠陥の殆どなく、しかもベース7とフィン本体8とが強固に連結したヒートシンク9を得ることができる。すなわち、この具体例のヒートシンク9では、フィン本体8の基端部がベース7に埋設されており、またその基端部を覆うようにベース7の表面からフィン本体8の上端部に向けて延びる突出部10がベース7に一体的に形成された構成となっている。
【0024】
なお、上記具体例では、平板状のフィン本体を例示したが、この発明は上記具体に限定されるものではなく、フィン本体の形状としては例えば波状に湾曲した薄板や円柱形状あるいは角柱形状でもよい。なお、フィン本体は、圧延材に限定されず、切削加工によって形成されたものあるいは鋳造によって形成されたものなどを採用することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1の発明によれば、ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、ベースと同じ材料によって一体に形成され、かつフィンの外周部を鋳込んだ状態でフィン他端部に向けて延びる三角状断面の突出部が設けられており、フィンの材料にはベースの材料よりも融点の低い材料を使用していることから、従来に比べてフィンとベースとの連結強度を向上させることができ、換言すれば、熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシンクを得ることができる。
【0026】
また、請求項2の発明では、ベースの表面のうちの突出部以外の部分にフィンを起立状態に取り付けた構成と比較して、突出部が15%以上大きいフィンとの接触面積を有しているから、ベースと各フィン本体との連結箇所の強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るヒートシンクの一具体例を示す断面図である。
【図2】 その具体例の製造方法において加圧前の状態を示す模式図である。
【図3】 その製造方法において加圧中の状態を示す模式図である。
【図4】 従来のヒートシンクを示す概略図である。
【図5】 従来のヒートシンクの他の例を示す概略図である。
【図6】 従来のヒートシンクにおけるフィン本体の厚さと高さの関係を示す模式図である。
【図7】 加圧鋳造方法によって製造されたヒートシンクを示す断面図である。
【符号の説明】
7…ベース、 8…フィン本体、 9…ヒートシンク、 10…突出部、 120…平坦部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat sink for increasing a heat exchange area in various heat exchange devices, heat transfer devices, and the like, and more particularly to a heat sink that can be manufactured by a pressure casting method.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a heat-related device such as a heat pipe is provided with a heat sink in order to increase a heat dissipation area or an endothermic area to improve heat exchange capability.
[0003]
An example of this is shown in FIGS. A
[0004]
Here, the above-described extrusion molding and forging are methods in which the fin
[0005]
Thus, in the
[0006]
Thus, as a means for solving the above problems, a heat sink employing a pressure casting manufacturing method has been proposed, and this will be briefly described with reference to FIG. This type of heat sink 4 is a molten metal in which a plurality of rolled plates formed in advance in a predetermined shape are held substantially parallel to each other and, for example, about 2 mm of each lower end portion of the rolled plates is cast integrally. Is formed by pressure casting and integrated with the
[0007]
According to this pressure casting manufacturing method, since a ready-made rolled plate is adopted as the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of heat sink 4, there is a possibility that the
[0009]
In other words, conventionally, a heat sink having a thin and high fin body and sufficient strength has not been developed.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat sink having a large heat exchange area and a strong configuration.
[0011]
[Means for Solving the Problem and Action]
In order to achieve the above object, the invention described in
[0012]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the base end portion of each fin is supported in the surface direction of the base in addition to the contact area between the base and the fin being increased by the protruding portion. The connection with the fins is strengthened, and as a result, the fins are reliably prevented from coming out of the base. In other words, the heat sink has a structure in which the connection between the base and the fins is strong. Note that by a protrusion with an acute angle, even if the pitch between the fins is narrow can be secured flat portion, the heat sink itself is not heavily over-time.
[0013]
Further, in the invention described in
[0014]
Therefore, according to the invention of
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific example according to the present invention will be described with reference to FIG. The example shown here is an example employing a flat fin body. A plurality of
[0016]
On the other hand, the fin
[0017]
On the other hand, the left and right side portions of the upper surface portion of the base 7 sandwiching the fin
[0018]
The
[0019]
Here, as other combinations of the material of the base 7 and the material of the
[0020]
Therefore, according to the heat sink 9 configured as described above, the substantial area cast into the base 7 of each
[0021]
Here, as a manufacturing method of the heat sink 9, more specifically, as a method of attaching the fin
[0022]
On the other hand, the bottom surface portion of the
[0023]
Furthermore, if the cooling / cleaning process etc. which follow a usual way are performed, work will be completed. As a result, it is possible to obtain a heat sink 9 in which there are almost no void defects in the base 7 and the base 7 and the
[0024]
In the above specific example, a flat fin body is illustrated, but the present invention is not specifically limited to the above, and the shape of the fin body may be, for example, a thin plate curved in a wave shape, a cylindrical shape, or a prismatic shape. . Note that the fin body is not limited to a rolled material, and a fin body formed by cutting or a casting can be employed .
[0025]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the outer peripheral portion of the fin is formed integrally with the fin on the surface of the base by the same material as the base. state and impact out of the triangular cross-section Ru extending toward the fin other end portion is provided with, since the material of the fins using a material having lower melting point than the base material, as compared with the conventional The connection strength between the fin and the base can be improved. In other words, a heat sink having a large heat exchange area and a strong structure can be obtained.
[0026]
Moreover, in invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a specific example of a heat sink according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state before pressurization in the manufacturing method of the specific example.
FIG. 3 is a schematic view showing a state during pressurization in the manufacturing method.
FIG. 4 is a schematic view showing a conventional heat sink.
FIG. 5 is a schematic view showing another example of a conventional heat sink.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the thickness and height of a fin body in a conventional heat sink.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a heat sink manufactured by a pressure casting method.
[Explanation of symbols]
7 ... Base, 8 ... Fin body, 9 ... Heat sink, 10 ... Projection, 120 ... Flat part.
Claims (2)
前記ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、そのベースと同じ材料によって一体に形成され、かつ前記フィンの外周部を鋳込んだ状態でフィンの他端部に向けて三角状断面に延びる突出部が設けられていることを特徴とするヒートシンク。In the base provided so that heat can be exchanged on the surface of the heat exchange target portion that generates heat or absorbs heat, one end portion of the multiple fin with lower melting point material than the material constituting the base is cast integrally with their In the heat sink assembled in an upright state with respect to the base,
The base is integrally formed with the same material as that of the base at the connection portion with the fin on the surface of the base, and extends in a triangular cross section toward the other end of the fin with the outer periphery of the fin cast. A heat sink characterized in that a protruding part is provided.
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