JP3786868B2 - ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベースプレートに貫通した切り欠き部を備え、フィンが強固にかしめ接合されたヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上部にファンを取り付けるタイプのヒートシンクは、デスクトップパソコンの冷却装置の主流となっている。このようなタイプのヒートシンクには、現在、フィンおよびベースプレートが一体型のアルミニウムの押し出し材が主に用いられている。しかし、ＣＰＵの性能向上に伴って発熱量も増加するので、ヒートシンクを大型化したり、ファンの風量を上げて、発熱量の増加に対応している。
同一サイズのヒートシンクの性能を向上させる手段として、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材のヒートシンクに分断スリットを設けることが、特開２００１−１０２７８７号公報に開示されている。図７は、従来のヒートシンクを示す図である。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は平面図を示す。図７（ａ）に示すように、従来のヒートシンクは、フィン部５３とベースプレート部５２が押し出し材によって一体的に形成されたヒートシンクである。図７（ｂ）に示すように、分断スリットが設けられ、フィン部も、ベースプレート部と同様に分断されている。なお、ベースプレート部の中央直下に発熱素子を密着固定して発熱素子の熱をベースプレート部で受熱するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィン・ベースプレート一体型のアルミニウムの押し出し材において、ヒートシンクの側部を切断するには、薄板であるフィンも同時に切削する必要があり、特別な固定治具が必要であり、切削に要する時間が必要であった。また、フィン部が切断されることによって、フィン部の面積も減少する。更に、ベースプレート部もフィン部も枝状に分離しているため、ベースプレート部中央の受熱部からの熱拡散効果もそがれることがあった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、その目的とするところは、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができる放熱効率に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材ではなく、分離したフィンとベースプレートを用いて、ベースプレートの周辺部に打ち抜きプレスによって切り欠き部を形成し、ベースプレートの表面にフィン挿入用の溝部を形成し、溝部にフィンを少なくともその一部が前記切り欠き部を跨ぐようにクリンプして固定することによって、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができ、ヒートシンクの放熱効率を高めることができることが判明した。
【０００６】
この発明は、上述した研究結果に基づくものであって、この発明のヒートシンクの第１の態様は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部を備え、上面に複数のフィン挿入溝部および前記フィン挿入溝部の周囲の少なくとも一部に、複数のフィンが該フィン挿入溝部に装入され押圧変形させて形成された凹部を備えたベースプレートと、前記フィン挿入溝部に装入され、前記押圧変形によって前記ベースプレートに固定された複数のフィンとからなるヒートシンク、
周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入して、該フィン間をカシメ刃によりベースプレートに固定されたヒートシンク、
又は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入し、更に前記フィンの間の該フィンに近い位置に押圧治具を装入して押圧し、該フィン挿入溝部に装入された前記フィンを凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって両側からかしめ接合されたヒートシンクであって、
前記複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなく前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されていることを特徴とするヒートシンクである。
【０００７】
この発明のヒートシンクの第２の態様は、前記フィンの上部に更に冷却用のファンを備えている、ヒートシンクである。
【０００８】
この発明のヒートシンクの第３の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部の断面は多角形、円形、または、楕円形からなっている、ヒートシンクである。
【０００９】
この発明のヒートシンクの第４の態様は、前記切り欠き部が打ち抜きプレスによって成形されている、ヒートシンクである。
【００１０】
この発明のヒートシンクの第５の態様は、前記押圧変形させて形成された凹部が平らな面および傾斜した側面からなる断面が台形状に先細りに形成された凹部である、ヒートシンクである。
【００１１】
この発明のヒートシンクの第６の態様は、前記切り欠き部は、組み付けられた前記ファンの翼部の概ね直下に設けられている、ヒートシンクである。
【００１２】
この発明のヒートシンクの製造方法の第１の態様は、下記ステップ（ｉ）ないし (iii)からなり、かつステップ (ii) で挿入する複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなくステップ (i) で形成されるベースプレートの切り欠き部を跨いで固定される、ヒートシンクの製造方法である。
（ｉ）金属製のベースプレートの、周囲に貫通する複数の切り欠き部を打ち抜きプレスによって形成し、
(ii)前記ベースプレートの上面に、複数のフィンを挿入する複数の溝部を設け、
(iii)前記溝部にフィンを挿入し、前記フィンの挿入部周囲のベースプレートを押圧して変形させて前記フィンをベースプレートに固定する。
【００１３】
この発明のヒートシンクの製造方法の第２の態様は、前記フィンを挿入する複数の前記溝部は、前記切り欠き部が形成される前記ベースプレートの周辺部にも形成される、ヒートシンクの製造方法である。
【００１４】
この発明のヒートシンクの製造方法の第３の態様は、前記切り欠き部が前記ファンの翼部の概ね直下に位置するように前記ファンを組み付ける、ヒートシンクの製造方法である。
【００１５】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、少なくとも一辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している、ヒートシンクである。
【００１６】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、２辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している、ヒートシンクである。
【００１７】
この発明のヒートシンクの製造方法のその他の態様は、前記フィンの上部に、更に冷却用のファン組み付ける、ヒートシンクの製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のヒートシンクおよびその製造方法を図面を参照して具体的に説明する。
この発明のヒートシンクは、周辺部に貫通する複数の切り欠き部を備え、上面に複数のフィン挿入溝部および前記フィン挿入溝部の周囲の少なくとも一部に、複数のフィンが該フィン挿入溝部に装入され押圧変形させて形成された凹部を備えたベースプレートと、前記フィン挿入溝部に装入され、前記押圧変形によって前記ベースプレートに固定された複数のフィンとからなるヒートシンク、
周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入して、該フィン間をカシメ刃によりベースプレートに固定されたヒートシンク、
又は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入し、更に前記フィンの間の該フィンに近い位置に押圧治具を装入して押圧し、溝部に装入された前記各フィンを凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって両側からかしめ接合されたヒートシンクであって、
前記複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなく前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されていることを特徴とする。
なお、上述した周辺部とは、ベースプレートにおいて受熱する部分を中心にした周辺部分を意味する。
【００１９】
この発明のヒートシンクの製造方法は、下記ステップ（ｉ）ないし (iii)からなり、かつステップ (ii) で挿入する複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなくステップ (i) で形成されるベースプレートの切り欠き部を跨いで固定される、ことを特徴とする。
（ｉ）金属製のベースプレートの、周囲に貫通する複数の切り欠き部を打ち抜きプレスによって形成し、
(ii)前記ベースプレートの上面に、複数のフィンを挿入する複数の溝部を設け、
(iii)前記溝部にフィンを挿入し、前記フィンの挿入部周囲のベースプレートを押圧して変形させて前記フィンをベースプレートに固定する。
【００２０】
上述したフィンの上部に更に冷却用のファンを備えている。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、少なくとも一辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、２辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部の断面は多角形、円形、または、楕円形からなっている。前記切り欠き部が打ち抜きプレスによって成形されている。前記複数のフィンの少なくとも一部は、前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されている。前記切り欠き部は、組み付けられた前記ファンの翼部の概ね直下に設けられている。
【００２１】
図１は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。図１（ａ）は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。図１（ｂ）は、フィンがベースプレートに固定されている状態を説明する図である。図１に示すように、この発明のヒートシンク１は、ベースプレート２と複数のフィン３とからなっており、ベースプレート２の周辺部には、ベースプレート上面から下面に貫通する複数の切り欠き部４を備えている。更に、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
【００２２】
図２は、図１に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。図２に示すように、ベースプレート２の２つの辺の周辺部には、端部から中心部に向かって概ね同一長さで延伸した切り欠き部４が形成されている。切り欠き部は、例えば、打ち抜きプレスによって成形される。切り欠き部は、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている。即ち、切り欠き部がベースプレートの周辺部に、一方の面から他方の面に貫通して形成されているので、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００２３】
更に、図２から明らかなように、切り欠き部が形成されるベースプレートの周辺部においても、切り欠き部を跨ぐように、フィンが固定されている。この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレートの周辺部には切り欠き部が貫通して設けられるけれども、フィンには、貫通する切り欠き部は形成されない。従って、フィンの面積が減少することはない。
【００２４】
更に、この発明のヒートシンクにおいては、上述したように、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
フィンを押圧変形によってベースプレートにクリンプして固定する詳細については、後述する。
なお、切り欠き部は、ベースプレートの１つの辺の周辺部だけに設けられても良い。３つの辺、または、４つの辺の周辺部に設けてもよい。
【００２５】
図３は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す図である。図３に示すように、この発明のヒートシンク１は、ベースプレート１２と複数のフィン１３とからなっており、ベースプレート１２の周辺部には、ベースプレート上面から下面に貫通する複数の切り欠き部１４を備えている。この態様においては、周辺部に備えられた貫通する切り欠き部は８個形成されており、切り欠き部の断面は円形からなっている。更に、ベースプレート１２の上面には、複数のフィン挿入溝部およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部を備えている。フィン１３は、フィン挿入溝部に装入され、押圧変形によって、ベースプレート１２にクリンプされて固定されている。
【００２６】
図４は、図３に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。図４に示すように、ベースプレート２の周辺部に沿って、８個の円形の切り欠き部１４が形成されている。切り欠き部は、例えば、打ち抜きプレスによって成形される。切り欠き部は、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている。即ち、切り欠き部がベースプレートの周辺部に、一方の面から他方の面に貫通して形成されているので、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００２７】
更に、図４から明らかなように、切り欠き部が形成されるベースプレートの周辺部においても、切り欠き部を跨ぐように、フィンが固定されている。この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレートの周辺部には切り欠き部が貫通して設けられるけれども、フィンには、貫通する切り欠き部は形成されない。従って、フィンの面積が減少することはない。
【００２８】
更に、上述したように、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
切り欠き部の大きさおよび数は、被冷却部品の形状等に応じて、適宜選択することができる。
【００２９】
図５は、フィン用溝を備えた、この発明のベースプレートの１つの態様を示す図である。図５に示すように、ベースプレートの２つの辺の周辺部には、端部から中心部に向かって概ね同一長さで延伸した切り欠き部４が形成されている。ベースプレート２の１つの面にはフィン挿入用の複数の溝部７が形成されている。溝部は、ベースプレートの切り欠き部と切り欠き部との間にも形成されている。従って、フィンは、切り欠き部を跨ぐように、押圧変形によって、ベースプレートに固定される。
【００３０】
図６は、この発明のヒートシンクに組み込まれたファンを示す図である。図６に示すように、ベースプレートの１つの面に形成された溝部に挿入され、押圧変形によって、カシメられて接合されたフィンの上部に、ファン６が組み付けられる。ファンの翼部の概ね直下に切り欠き部が位置するように、ファンを組み付けると、放熱効率を一層高めることができる。ファンによって、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている切り欠き部に風を送ることができ、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００３１】
この発明のヒートシンクにおいては、上述したように、押圧変形によって、クリンプされて、ベースプレートの溝部に薄板フィンが強固にかしめ接合されている。即ち、図１（ｂ）に示すように、ベースプレート２の薄板フィン取付面に並列して設けた複数の溝部７に薄板フィン３が装入され、薄板フィン取付面の溝部両側近傍に、平らな面９ａおよび傾斜した側面９ｂからなる断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部８が、押圧変形（即ち、塑性変形）によって連続的に形成されている。このようになされた塑性変形によって、薄板フィン３が溝部７内にかしめ接合されている。上述した断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部８は、溝部７に沿って連続的に形成されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、このヒートシンクにおいては、薄板フィン取付面の溝部両側近傍４に塑性変形により連続的に設けられた凹部８は、断面が概ね台形状に先細りに形成されているので、塑性変形の量が多く、傾斜した側面９ｂが薄板フィンに押し付けられて、溝部７の深い位置まで圧縮される。従って、薄板フィン３は、広い面積において、溝部２の側面によって強固にかしめ接合される。
【００３３】
なお、この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレート１の薄板フィン取付面に並列して設けた複数の溝部７に薄板フィン３を装入し、次いで薄板フィン取付面の溝部両側近傍を、押圧側端部の断面が概ね台形状に先細りに形成された押圧治具の押圧側端部で押圧して溝部両側近傍を塑性変形する。
【００３４】
上述した先端面の幅が所定の値より小さ過ぎると、塑性変形の量が十分でなく、溝部７の深い位置まで圧縮されず、一方、先端面の幅が所定の値を超えて大き過ぎると、押圧抵抗が増加して、押圧治具の押圧側端部を、ベースプレートに十分に押込めなくなり、いずれの場合も、薄板フィンのかしめ不良が発生し易くなる。更に、溝部２の側面と薄板フィンとの接触面が小さく、放熱特性が劣る。
【００３５】
更に、この発明のヒートシンクにおいて、上述した凹部が不連続的に形成されていてもよい。
このヒートシンクは、凹部は、溝部に沿って所定の間隔で、不連続的に形成されていてもよい。
更に、押圧治具は、押圧側端部の所要箇所が突出し、突出部のそれぞれの断面が概ね台形状に先細りに形成されていてもよい。
【００３６】
更に、薄板フィン３取付面の溝部７の両側近傍に、不連続に形成された断面が概ね台形状に先細りに形成された複数の塑性変形部分が、溝部７を挟んで、千鳥配列で交互に位置していてもよい。この態様のヒートシンクによると、かしめ力が溝部７の長さ方向に均一化し、かつ押圧治具の押圧力も小さくすることができる。
【００３７】
上述した押圧治具には、鉄鋼などの通常の高強度材が使用できる。またベースプレートおよび薄板フィンには、銅やアルミニウムなどの熱伝導性に優れた任意の材料を使用することができる。
【００３８】
更に、押圧側端部の断面が二股形状の刃からなっており、そして、二股形状の刃のそれぞれの断面が台形状に先細りに形成されている押圧治具を隣接する薄板フィンの間に装入し、押圧して、２個の凹部を形成してもよい。
即ち、この態様のヒートシンクは、複数の溝部および隣接する２つの溝部の間に、塑性変形によって形成された、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形状された２個の凹部を備えたベースプレートと、溝部に装入され、凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって、両側からかしめ接合された複数の薄板フィンとからなるヒートシンクである。
【００３９】
即ち、ベースプレート２の溝部７に薄板フィン３を装入し、二股形状の刃のそれぞれの断面が台形状に先細りに形成されている押圧治具を隣接する薄板フィン３、３の間に装入し、所定の深さまで押圧する。その結果、薄板フィンの間の薄板フィンに近い位置には、押圧治具によって押圧されて塑性変形によって形成された、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された２つの凹部が形成されている。図示されていないけれども、隣接する薄板フィンの間には、同様に、押圧治具が装入され、押圧されるので、溝部に装入された各薄板フィンは、凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって、両側からかしめ接合される。
【００４０】
この発明のヒートシンクにおいても、薄板フィン間に、押圧治具によって押圧されて塑性変形によって、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部が２個形成されるので、塑性変形量が多く、溝部７に装入された薄板フィン３を広い面積において、両側からかしめ接合することができる。従って、かしめの精度が高まり、ベースプレートと薄板フィンとの接触面が大きく、放熱特性に優れている。
【００４１】
更に、凹部がハの字配列された凹部からなっていてもよい。ハの字配列された凹部によって、かしめ力が薄板フィンに斜めに指向されるので、かしめの精度が高まる。ハの字配列の凹部の長軸の延長線と、薄板フィンの長軸がなす角度が、４５度以内であることが好ましい。
【００４２】
なお、切り欠き部の加工方法は、上述した方法に限られるわけではなく、放電加工など他の方法であっても構わない。また、ベースプレート、フィンの材質もアルミニウムが自由に組合わせられるし、他の金属であっても構わない。また、フィンピッチ、フィン厚さ、ベース形状、フィンの配列は自由に選定することができる。また、ベースプレートには固定用の孔やタップが施されていてもよく、このためにフィンの一部が欠落していてもよい。
この発明のヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法を実施例によって更に詳細に説明する。
【００４３】
【実施例】
実施例１
押し出し材によって、予め１．９ｍｍピッチでフィン肉厚０．４ｍｍ用の溝が成形されている幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製のベースを調製した。次いで、このように押し出し材によって調製されたベースを、長さ８０ｍｍに切断して複数枚のベースプレートを調製した。次いで、このように調製した複数枚のベースプレートを重ね合わせて、マルチソーによって、ベースプレートの側面に、切り欠き部を同時に複数成形した。成形された切り欠き部は、幅３ｍｍで奥行き１０ｍｍの大きさで、片側１０箇所づつ設けられた。
【００４４】
フィンは銅製の肉厚０．４ｍｍのフィンで、シャーリングによって、幅８０ｍｍ、高さ１０ｍｍに切断して調製した。このように調製した銅製フィンをベースプレートの溝に挿入し、フィン間をカシメ刃によって押圧して、ベースプレートを変形させてフィンを固定した。このとき、ベースプレート周辺部のフィンは、切り欠き部を跨ぐように固定された。このように作製したヒートシンクのフィンの上部にアタッチメントによって、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさのファンを組み付けた。
【００４５】
このように作製した、上部にファンが組み付けられたヒートシンクを使用して、ベースプレートにＣＰＵを熱的に接続して放熱効率を調べた。その結果、ファンの翼部の直下に切り欠き部があるので、ファンからの風がベースプレートの表面に沿った方向だけでなく、ベースプレートの板厚方向に沿って、ベースプレートの下部にも抜け、流路抵抗が低減して流量が増加する。また、フィンはそのまま使用するので、フィン面積は減少せず、ベースプレートの切り欠き部の側面も放熱部として機能する。
【００４６】
更に、銅製フィンを使用しているので、ベースプレートの切り欠き部においても、ベースプレートからフィンへと熱が拡散し、放熱効率が高い。更に、ベースプレートのみに切り欠き部が設けられるので、一度の工程で複数のベースプレートを所望の形状に加工することができ、製造コストの低下が図れる。
【００４７】
実施例２
押し出し材によって、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製のベースを調製した。このように調製したアルミニウム製のベースを長さ８０ｍｍに切断して幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、長さ８０ｍｍのベースプレートを調製した。このように調製したベースプレートに鍛造工程によって、ベースプレートの表面に１．９ｍｍピッチでフィン肉厚０．４ｍｍ用の溝を加工するとともに、ベースプレートの周辺部に打ち抜きによって、切り欠き部を形成した。形成された切り欠き部は、幅３ｍｍで奥行き１０ｍｍの大きさで、片側１０箇所づつ設けられた。
【００４８】
フィンは銅製の肉厚０．４ｍｍのフィンで、シャーリングによって、幅８０ｍｍ、高さ１０ｍｍに切断して調製した。このように調製した銅製フィンをベースプレートの溝に挿入し、フィン間をカシメ刃によって押圧して、ベースプレートを変形させてフィンを固定した。このとき、ベースプレート周辺部のフィンは、切り欠き部を跨ぐように固定された。このように作製したヒートシンクのフィンの上部にアタッチメントによって、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさのファンを組み付けた。
【００４９】
このように作製した、上部にファンが組み付けられたヒートシンクを使用して、ベースプレートにＣＰＵを熱的に接続して放熱効率を調べた。その結果、ファンの翼部の直下に切り欠き部があるので、ファンからの風がベースプレートの表面に沿った方向だけでなく、ベースプレートの板厚方向に沿って、ベースプレートの下部にも抜け、流路抵抗が低減して流量が増加する。また、フィンはそのまま使用するので、フィン面積は減少せず、ベースプレートの切り欠き部の側面も放熱部として機能する。
【００５０】
更に、銅製フィンを使用しているので、ベースプレートの切り欠き部においても、ベースプレートからフィンへと熱が拡散し、放熱効率が高い。
【００５１】
更に、鍛造によって、フィン用の溝および切り欠き部が設けることができるので、切削に比べてバリ処理や切削粉の処理が容易であり、工程も簡略化することができ、製造コストを低下させることができる。また、フィンが平行に整列しないレイアウトであっても自由にフィン溝を設けることができるので、設計の自由度が増す。
上述したように、この発明のヒートシンクは、通常の切り欠き部の無いヒートシンクと比べると、流路抵抗が低減して風量が増加し、ベースプレートの側面も放熱面として利用することができるので、放熱性能が向上する。更に、アルミニウム製の押し出し材によるフィン・ベースプレート一体型のヒートシンクと比べると、フィン面積が減少せず、フィンによる熱拡散も期待することができ、また、フィンの隙間から風がバイパスすることもない。その結果、フィン枚数を多くすることができる等のクリンプフィンによる性能向上に加えて、更に、性能向上に寄与することが出来る。
【００５２】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明のヒートシンクによると、容易な加工方法によって切り欠き部を設けることによって、ファン風量が増加しヒートシンクの性能が向上する。即ち、この発明のヒートシンクは、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材ではなく、分離したフィンとベースプレートを用いて、ベースプレートの周辺部に打ち抜きプレスによって切り欠き部を形成し、ベースプレートの表面にフィン挿入用の溝を形成し、溝にフィンをクリンプして固定することによって、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができる放熱効率に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供することができ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。
【図３】図３は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。
【図５】図５は、フィン用溝を備えた、この発明のベースプレートを示す図である。
【図６】図６は、この発明のヒートシンクに組み込まれたファンを示す図である。
【図７】図７は、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材による従来のヒートシンクである。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ ベースプレート
３ フィン
４ 切り欠き部
６ ファン
７ ベースプレートに形成されたフィン用の溝
１１ ヒートシンク
１２ ベースプレート
１３ フィン
１４ 切り欠き部
５１ フィン・ベースプレート一体型ヒートシンク
５２ フィン部
５３ ベース部
５４ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベースプレートに貫通した切り欠き部を備え、フィンが強固にかしめ接合されたヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上部にファンを取り付けるタイプのヒートシンクは、デスクトップパソコンの冷却装置の主流となっている。このようなタイプのヒートシンクには、現在、フィンおよびベースプレートが一体型のアルミニウムの押し出し材が主に用いられている。しかし、ＣＰＵの性能向上に伴って発熱量も増加するので、ヒートシンクを大型化したり、ファンの風量を上げて、発熱量の増加に対応している。
同一サイズのヒートシンクの性能を向上させる手段として、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材のヒートシンクに分断スリットを設けることが、特開２００１−１０２７８７号公報に開示されている。図７は、従来のヒートシンクを示す図である。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は平面図を示す。図７（ａ）に示すように、従来のヒートシンクは、フィン部５３とベースプレート部５２が押し出し材によって一体的に形成されたヒートシンクである。図７（ｂ）に示すように、分断スリットが設けられ、フィン部も、ベースプレート部と同様に分断されている。なお、ベースプレート部の中央直下に発熱素子を密着固定して発熱素子の熱をベースプレート部で受熱するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィン・ベースプレート一体型のアルミニウムの押し出し材において、ヒートシンクの側部を切断するには、薄板であるフィンも同時に切削する必要があり、特別な固定治具が必要であり、切削に要する時間が必要であった。また、フィン部が切断されることによって、フィン部の面積も減少する。更に、ベースプレート部もフィン部も枝状に分離しているため、ベースプレート部中央の受熱部からの熱拡散効果もそがれることがあった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、その目的とするところは、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができる放熱効率に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材ではなく、分離したフィンとベースプレートを用いて、ベースプレートの周辺部に打ち抜きプレスによって切り欠き部を形成し、ベースプレートの表面にフィン挿入用の溝部を形成し、溝部にフィンを少なくともその一部が前記切り欠き部を跨ぐようにクリンプして固定することによって、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができ、ヒートシンクの放熱効率を高めることができることが判明した。
【０００６】
この発明は、上述した研究結果に基づくものであって、この発明のヒートシンクの第１の態様は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部を備え、上面に複数のフィン挿入溝部および前記フィン挿入溝部の周囲の少なくとも一部に、複数のフィンが該フィン挿入溝部に装入され押圧変形させて形成された凹部を備えたベースプレートと、前記フィン挿入溝部に装入され、前記押圧変形によって前記ベースプレートに固定された複数のフィンとからなるヒートシンク、
周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入して、該フィン間をカシメ刃によりベースプレートに固定されたヒートシンク、
又は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入し、更に前記フィンの間の該フィンに近い位置に押圧治具を装入して押圧し、該フィン挿入溝部に装入された前記フィンを凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって両側からかしめ接合されたヒートシンクであって、
前記複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなく前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されていることを特徴とするヒートシンクである。
【０００７】
この発明のヒートシンクの第２の態様は、前記フィンの上部に更に冷却用のファンを備えている、ヒートシンクである。
【０００８】
この発明のヒートシンクの第３の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部の断面は多角形、円形、または、楕円形からなっている、ヒートシンクである。
【０００９】
この発明のヒートシンクの第４の態様は、前記切り欠き部が打ち抜きプレスによって成形されている、ヒートシンクである。
【００１０】
この発明のヒートシンクの第５の態様は、前記押圧変形させて形成された凹部が平らな面および傾斜した側面からなる断面が台形状に先細りに形成された凹部である、ヒートシンクである。
【００１１】
この発明のヒートシンクの第６の態様は、前記切り欠き部は、組み付けられた前記ファンの翼部の概ね直下に設けられている、ヒートシンクである。
【００１２】
この発明のヒートシンクの製造方法の第１の態様は、下記ステップ（ｉ）ないし (iii)からなり、かつステップ (ii) で挿入する複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなくステップ (i) で形成されるベースプレートの切り欠き部を跨いで固定される、ヒートシンクの製造方法である。
（ｉ）金属製のベースプレートの、周囲に貫通する複数の切り欠き部を打ち抜きプレスによって形成し、
(ii)前記ベースプレートの上面に、複数のフィンを挿入する複数の溝部を設け、
(iii)前記溝部にフィンを挿入し、前記フィンの挿入部周囲のベースプレートを押圧して変形させて前記フィンをベースプレートに固定する。
【００１３】
この発明のヒートシンクの製造方法の第２の態様は、前記フィンを挿入する複数の前記溝部は、前記切り欠き部が形成される前記ベースプレートの周辺部にも形成される、ヒートシンクの製造方法である。
【００１４】
この発明のヒートシンクの製造方法の第３の態様は、前記切り欠き部が前記ファンの翼部の概ね直下に位置するように前記ファンを組み付ける、ヒートシンクの製造方法である。
【００１５】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、少なくとも一辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している、ヒートシンクである。
【００１６】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、２辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している、ヒートシンクである。
【００１７】
この発明のヒートシンクの製造方法のその他の態様は、前記フィンの上部に、更に冷却用のファン組み付ける、ヒートシンクの製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のヒートシンクおよびその製造方法を図面を参照して具体的に説明する。
この発明のヒートシンクは、周辺部に貫通する複数の切り欠き部を備え、上面に複数のフィン挿入溝部および前記フィン挿入溝部の周囲の少なくとも一部に、複数のフィンが該フィン挿入溝部に装入され押圧変形させて形成された凹部を備えたベースプレートと、前記フィン挿入溝部に装入され、前記押圧変形によって前記ベースプレートに固定された複数のフィンとからなるヒートシンク、
周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入して、該フィン間をカシメ刃によりベースプレートに固定されたヒートシンク、
又は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入し、更に前記フィンの間の該フィンに近い位置に押圧治具を装入して押圧し、溝部に装入された前記各フィンを凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって両側からかしめ接合されたヒートシンクであって、
前記複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなく前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されていることを特徴とする。
なお、上述した周辺部とは、ベースプレートにおいて受熱する部分を中心にした周辺部分を意味する。
【００１９】
この発明のヒートシンクの製造方法は、下記ステップ（ｉ）ないし (iii)からなり、かつステップ (ii) で挿入する複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなくステップ (i) で形成されるベースプレートの切り欠き部を跨いで固定される、ことを特徴とする。
（ｉ）金属製のベースプレートの、周囲に貫通する複数の切り欠き部を打ち抜きプレスによって形成し、
(ii)前記ベースプレートの上面に、複数のフィンを挿入する複数の溝部を設け、
(iii)前記溝部にフィンを挿入し、前記フィンの挿入部周囲のベースプレートを押圧して変形させて前記フィンをベースプレートに固定する。
【００２０】
上述したフィンの上部に更に冷却用のファンを備えている。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、少なくとも一辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部は、２辺の端部から中心部に向かって、概ね同一長さで延伸している。前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部の断面は多角形、円形、または、楕円形からなっている。前記切り欠き部が打ち抜きプレスによって成形されている。前記複数のフィンの少なくとも一部は、前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されている。前記切り欠き部は、組み付けられた前記ファンの翼部の概ね直下に設けられている。
【００２１】
図１は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。図１（ａ）は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。図１（ｂ）は、フィンがベースプレートに固定されている状態を説明する図である。図１に示すように、この発明のヒートシンク１は、ベースプレート２と複数のフィン３とからなっており、ベースプレート２の周辺部には、ベースプレート上面から下面に貫通する複数の切り欠き部４を備えている。更に、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
【００２２】
図２は、図１に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。図２に示すように、ベースプレート２の２つの辺の周辺部には、端部から中心部に向かって概ね同一長さで延伸した切り欠き部４が形成されている。切り欠き部は、例えば、打ち抜きプレスによって成形される。切り欠き部は、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている。即ち、切り欠き部がベースプレートの周辺部に、一方の面から他方の面に貫通して形成されているので、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００２３】
更に、図２から明らかなように、切り欠き部が形成されるベースプレートの周辺部においても、切り欠き部を跨ぐように、フィンが固定されている。この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレートの周辺部には切り欠き部が貫通して設けられるけれども、フィンには、貫通する切り欠き部は形成されない。従って、フィンの面積が減少することはない。
【００２４】
更に、この発明のヒートシンクにおいては、上述したように、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
フィンを押圧変形によってベースプレートにクリンプして固定する詳細については、後述する。
なお、切り欠き部は、ベースプレートの１つの辺の周辺部だけに設けられても良い。３つの辺、または、４つの辺の周辺部に設けてもよい。
【００２５】
図３は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す図である。図３に示すように、この発明のヒートシンク１は、ベースプレート１２と複数のフィン１３とからなっており、ベースプレート１２の周辺部には、ベースプレート上面から下面に貫通する複数の切り欠き部１４を備えている。この態様においては、周辺部に備えられた貫通する切り欠き部は８個形成されており、切り欠き部の断面は円形からなっている。更に、ベースプレート１２の上面には、複数のフィン挿入溝部およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部を備えている。フィン１３は、フィン挿入溝部に装入され、押圧変形によって、ベースプレート１２にクリンプされて固定されている。
【００２６】
図４は、図３に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。図４に示すように、ベースプレート２の周辺部に沿って、８個の円形の切り欠き部１４が形成されている。切り欠き部は、例えば、打ち抜きプレスによって成形される。切り欠き部は、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている。即ち、切り欠き部がベースプレートの周辺部に、一方の面から他方の面に貫通して形成されているので、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００２７】
更に、図４から明らかなように、切り欠き部が形成されるベースプレートの周辺部においても、切り欠き部を跨ぐように、フィンが固定されている。この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレートの周辺部には切り欠き部が貫通して設けられるけれども、フィンには、貫通する切り欠き部は形成されない。従って、フィンの面積が減少することはない。
【００２８】
更に、上述したように、ベースプレート２の上面には、複数のフィン挿入溝部７およびフィン挿入溝部の周囲に、押圧変形させて形成された凹部８を備えている。フィン３は、フィン挿入溝部７に装入され、押圧変形によって、ベースプレート２にクリンプされて固定されている。
切り欠き部の大きさおよび数は、被冷却部品の形状等に応じて、適宜選択することができる。
【００２９】
図５は、フィン用溝を備えた、この発明のベースプレートの１つの態様を示す図である。図５に示すように、ベースプレートの２つの辺の周辺部には、端部から中心部に向かって概ね同一長さで延伸した切り欠き部４が形成されている。ベースプレート２の１つの面にはフィン挿入用の複数の溝部７が形成されている。溝部は、ベースプレートの切り欠き部と切り欠き部との間にも形成されている。従って、フィンは、切り欠き部を跨ぐように、押圧変形によって、ベースプレートに固定される。
【００３０】
図６は、この発明のヒートシンクに組み込まれたファンを示す図である。図６に示すように、ベースプレートの１つの面に形成された溝部に挿入され、押圧変形によって、カシメられて接合されたフィンの上部に、ファン６が組み付けられる。ファンの翼部の概ね直下に切り欠き部が位置するように、ファンを組み付けると、放熱効率を一層高めることができる。ファンによって、ベースプレートの一方の面から他方の面に貫通して形成されている切り欠き部に風を送ることができ、ベースプレートの板厚方向に沿った風の流路が確保される。
【００３１】
この発明のヒートシンクにおいては、上述したように、押圧変形によって、クリンプされて、ベースプレートの溝部に薄板フィンが強固にかしめ接合されている。即ち、図１（ｂ）に示すように、ベースプレート２の薄板フィン取付面に並列して設けた複数の溝部７に薄板フィン３が装入され、薄板フィン取付面の溝部両側近傍に、平らな面９ａおよび傾斜した側面９ｂからなる断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部８が、押圧変形（即ち、塑性変形）によって連続的に形成されている。このようになされた塑性変形によって、薄板フィン３が溝部７内にかしめ接合されている。上述した断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部８は、溝部７に沿って連続的に形成されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、このヒートシンクにおいては、薄板フィン取付面の溝部両側近傍４に塑性変形により連続的に設けられた凹部８は、断面が概ね台形状に先細りに形成されているので、塑性変形の量が多く、傾斜した側面９ｂが薄板フィンに押し付けられて、溝部７の深い位置まで圧縮される。従って、薄板フィン３は、広い面積において、溝部２の側面によって強固にかしめ接合される。
【００３３】
なお、この発明のヒートシンクにおいては、ベースプレート１の薄板フィン取付面に並列して設けた複数の溝部７に薄板フィン３を装入し、次いで薄板フィン取付面の溝部両側近傍を、押圧側端部の断面が概ね台形状に先細りに形成された押圧治具の押圧側端部で押圧して溝部両側近傍を塑性変形する。
【００３４】
上述した先端面の幅が所定の値より小さ過ぎると、塑性変形の量が十分でなく、溝部７の深い位置まで圧縮されず、一方、先端面の幅が所定の値を超えて大き過ぎると、押圧抵抗が増加して、押圧治具の押圧側端部を、ベースプレートに十分に押込めなくなり、いずれの場合も、薄板フィンのかしめ不良が発生し易くなる。更に、溝部２の側面と薄板フィンとの接触面が小さく、放熱特性が劣る。
【００３５】
更に、この発明のヒートシンクにおいて、上述した凹部が不連続的に形成されていてもよい。
このヒートシンクは、凹部は、溝部に沿って所定の間隔で、不連続的に形成されていてもよい。
更に、押圧治具は、押圧側端部の所要箇所が突出し、突出部のそれぞれの断面が概ね台形状に先細りに形成されていてもよい。
【００３６】
更に、薄板フィン３取付面の溝部７の両側近傍に、不連続に形成された断面が概ね台形状に先細りに形成された複数の塑性変形部分が、溝部７を挟んで、千鳥配列で交互に位置していてもよい。この態様のヒートシンクによると、かしめ力が溝部７の長さ方向に均一化し、かつ押圧治具の押圧力も小さくすることができる。
【００３７】
上述した押圧治具には、鉄鋼などの通常の高強度材が使用できる。またベースプレートおよび薄板フィンには、銅やアルミニウムなどの熱伝導性に優れた任意の材料を使用することができる。
【００３８】
更に、押圧側端部の断面が二股形状の刃からなっており、そして、二股形状の刃のそれぞれの断面が台形状に先細りに形成されている押圧治具を隣接する薄板フィンの間に装入し、押圧して、２個の凹部を形成してもよい。
即ち、この態様のヒートシンクは、複数の溝部および隣接する２つの溝部の間に、塑性変形によって形成された、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形状された２個の凹部を備えたベースプレートと、溝部に装入され、凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって、両側からかしめ接合された複数の薄板フィンとからなるヒートシンクである。
【００３９】
即ち、ベースプレート２の溝部７に薄板フィン３を装入し、二股形状の刃のそれぞれの断面が台形状に先細りに形成されている押圧治具を隣接する薄板フィン３、３の間に装入し、所定の深さまで押圧する。その結果、薄板フィンの間の薄板フィンに近い位置には、押圧治具によって押圧されて塑性変形によって形成された、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された２つの凹部が形成されている。図示されていないけれども、隣接する薄板フィンの間には、同様に、押圧治具が装入され、押圧されるので、溝部に装入された各薄板フィンは、凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって、両側からかしめ接合される。
【００４０】
この発明のヒートシンクにおいても、薄板フィン間に、押圧治具によって押圧されて塑性変形によって、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部が２個形成されるので、塑性変形量が多く、溝部７に装入された薄板フィン３を広い面積において、両側からかしめ接合することができる。従って、かしめの精度が高まり、ベースプレートと薄板フィンとの接触面が大きく、放熱特性に優れている。
【００４１】
更に、凹部がハの字配列された凹部からなっていてもよい。ハの字配列された凹部によって、かしめ力が薄板フィンに斜めに指向されるので、かしめの精度が高まる。ハの字配列の凹部の長軸の延長線と、薄板フィンの長軸がなす角度が、４５度以内であることが好ましい。
【００４２】
なお、切り欠き部の加工方法は、上述した方法に限られるわけではなく、放電加工など他の方法であっても構わない。また、ベースプレート、フィンの材質もアルミニウムが自由に組合わせられるし、他の金属であっても構わない。また、フィンピッチ、フィン厚さ、ベース形状、フィンの配列は自由に選定することができる。また、ベースプレートには固定用の孔やタップが施されていてもよく、このためにフィンの一部が欠落していてもよい。
この発明のヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法を実施例によって更に詳細に説明する。
【００４３】
【実施例】
実施例１
押し出し材によって、予め１．９ｍｍピッチでフィン肉厚０．４ｍｍ用の溝が成形されている幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製のベースを調製した。次いで、このように押し出し材によって調製されたベースを、長さ８０ｍｍに切断して複数枚のベースプレートを調製した。次いで、このように調製した複数枚のベースプレートを重ね合わせて、マルチソーによって、ベースプレートの側面に、切り欠き部を同時に複数成形した。成形された切り欠き部は、幅３ｍｍで奥行き１０ｍｍの大きさで、片側１０箇所づつ設けられた。
【００４４】
フィンは銅製の肉厚０．４ｍｍのフィンで、シャーリングによって、幅８０ｍｍ、高さ１０ｍｍに切断して調製した。このように調製した銅製フィンをベースプレートの溝に挿入し、フィン間をカシメ刃によって押圧して、ベースプレートを変形させてフィンを固定した。このとき、ベースプレート周辺部のフィンは、切り欠き部を跨ぐように固定された。このように作製したヒートシンクのフィンの上部にアタッチメントによって、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさのファンを組み付けた。
【００４５】
このように作製した、上部にファンが組み付けられたヒートシンクを使用して、ベースプレートにＣＰＵを熱的に接続して放熱効率を調べた。その結果、ファンの翼部の直下に切り欠き部があるので、ファンからの風がベースプレートの表面に沿った方向だけでなく、ベースプレートの板厚方向に沿って、ベースプレートの下部にも抜け、流路抵抗が低減して流量が増加する。また、フィンはそのまま使用するので、フィン面積は減少せず、ベースプレートの切り欠き部の側面も放熱部として機能する。
【００４６】
更に、銅製フィンを使用しているので、ベースプレートの切り欠き部においても、ベースプレートからフィンへと熱が拡散し、放熱効率が高い。更に、ベースプレートのみに切り欠き部が設けられるので、一度の工程で複数のベースプレートを所望の形状に加工することができ、製造コストの低下が図れる。
【００４７】
実施例２
押し出し材によって、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製のベースを調製した。このように調製したアルミニウム製のベースを長さ８０ｍｍに切断して幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、長さ８０ｍｍのベースプレートを調製した。このように調製したベースプレートに鍛造工程によって、ベースプレートの表面に１．９ｍｍピッチでフィン肉厚０．４ｍｍ用の溝を加工するとともに、ベースプレートの周辺部に打ち抜きによって、切り欠き部を形成した。形成された切り欠き部は、幅３ｍｍで奥行き１０ｍｍの大きさで、片側１０箇所づつ設けられた。
【００４８】
フィンは銅製の肉厚０．４ｍｍのフィンで、シャーリングによって、幅８０ｍｍ、高さ１０ｍｍに切断して調製した。このように調製した銅製フィンをベースプレートの溝に挿入し、フィン間をカシメ刃によって押圧して、ベースプレートを変形させてフィンを固定した。このとき、ベースプレート周辺部のフィンは、切り欠き部を跨ぐように固定された。このように作製したヒートシンクのフィンの上部にアタッチメントによって、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさのファンを組み付けた。
【００４９】
このように作製した、上部にファンが組み付けられたヒートシンクを使用して、ベースプレートにＣＰＵを熱的に接続して放熱効率を調べた。その結果、ファンの翼部の直下に切り欠き部があるので、ファンからの風がベースプレートの表面に沿った方向だけでなく、ベースプレートの板厚方向に沿って、ベースプレートの下部にも抜け、流路抵抗が低減して流量が増加する。また、フィンはそのまま使用するので、フィン面積は減少せず、ベースプレートの切り欠き部の側面も放熱部として機能する。
【００５０】
更に、銅製フィンを使用しているので、ベースプレートの切り欠き部においても、ベースプレートからフィンへと熱が拡散し、放熱効率が高い。
【００５１】
更に、鍛造によって、フィン用の溝および切り欠き部が設けることができるので、切削に比べてバリ処理や切削粉の処理が容易であり、工程も簡略化することができ、製造コストを低下させることができる。また、フィンが平行に整列しないレイアウトであっても自由にフィン溝を設けることができるので、設計の自由度が増す。
上述したように、この発明のヒートシンクは、通常の切り欠き部の無いヒートシンクと比べると、流路抵抗が低減して風量が増加し、ベースプレートの側面も放熱面として利用することができるので、放熱性能が向上する。更に、アルミニウム製の押し出し材によるフィン・ベースプレート一体型のヒートシンクと比べると、フィン面積が減少せず、フィンによる熱拡散も期待することができ、また、フィンの隙間から風がバイパスすることもない。その結果、フィン枚数を多くすることができる等のクリンプフィンによる性能向上に加えて、更に、性能向上に寄与することが出来る。
【００５２】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明のヒートシンクによると、容易な加工方法によって切り欠き部を設けることによって、ファン風量が増加しヒートシンクの性能が向上する。即ち、この発明のヒートシンクは、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材ではなく、分離したフィンとベースプレートを用いて、ベースプレートの周辺部に打ち抜きプレスによって切り欠き部を形成し、ベースプレートの表面にフィン挿入用の溝を形成し、溝にフィンをクリンプして固定することによって、フィンの面積を減少させることなく、ファンから送られる風をベースプレートの表面に沿った方向だけでなく板厚方向にも導くことができる放熱効率に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供することができ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。
【図３】図３は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すこの発明のヒートシンクの裏側から見た斜視図である。
【図５】図５は、フィン用溝を備えた、この発明のベースプレートを示す図である。
【図６】図６は、この発明のヒートシンクに組み込まれたファンを示す図である。
【図７】図７は、フィン・ベースプレート一体型の押し出し材による従来のヒートシンクである。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ ベースプレート
３ フィン
４ 切り欠き部
６ ファン
７ ベースプレートに形成されたフィン用の溝
１１ ヒートシンク
１２ ベースプレート
１３ フィン
１４ 切り欠き部
５１ フィン・ベースプレート一体型ヒートシンク
５２ フィン部
５３ ベース部
５４ スリット
Claims (9)
- 周辺部に貫通する複数の切り欠き部を備え、上面に複数のフィン挿入溝部および前記フィン挿入溝部の周囲の少なくとも一部に、複数のフィンが該フィン挿入溝部に装入され押圧変形させて形成された凹部を備えたベースプレートと、前記フィン挿入溝部に装入され、前記押圧変形によって前記ベースプレートに固定された複数のフィンとからなるヒートシンク、
周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入して、該フィン間をカシメ刃によりベースプレートに固定されたヒートシンク、
又は、周辺部に貫通する複数の切り欠き部と、上面に複数のフィン挿入溝部とを備えたベースプレートに、複数のフィンを該フィン挿入溝部に挿入し、更に前記フィンの間の該フィンに近い位置に押圧治具を装入して押圧し、該フィン挿入溝部に装入された前記フィンを凹部の塑性変形によって形成された傾斜した側面によって両側からかしめ接合されたヒートシンクであって、
前記複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなく前記ベースプレートの切り欠き部を跨いで固定されていることを特徴とするヒートシンク。 - 前記フィンの上部に更に冷却用のファンを備えている、請求項１に記載のヒートシンク。
- 前記周辺部に備えられた貫通する前記複数の切り欠き部の断面は多角形、円形、または、楕円形からなっている、請求項１または２に記載のヒートシンク。
- 前記切り欠き部が打ち抜きプレスによって成形されている、請求項１または３に記載のヒートシンク。
- 前記押圧変形させて形成された凹部が平らな面および傾斜した側面からなる断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
- 前記切り欠き部は、組み付けられた前記ファンの翼部の直下に設けられている、請求項２に記載のヒートシンク。
- 下記ステップ（ｉ）ないし (iii)からなり、かつステップ (ii) で挿入する複数のフィンの少なくとも一部が、該フィンの面積を減少させることなくステップ (i) で形成されるベースプレートの切り欠き部を跨いで固定される、ヒートシンクの製造方法。
（ｉ）金属製のベースプレートの、周囲に貫通する複数の切り欠き部を打ち抜きプレスによって形成し、
(ii)前記ベースプレートの上面に、複数のフィンを挿入する複数の溝部を設け、
(iii)前記溝部にフィンを挿入し、前記フィンの挿入部周囲のベースプレートを押圧して変形させて前記フィンをベースプレートに固定する。 - 前記フィンを挿入する複数の前記溝部は、前記切り欠き部が形成される前記ベースプレートの周辺部にも形成される、請求項７に記載のヒートシンクの製造方法。
- 前記切り欠き部が前記フィンの上部に備えられたファンの翼部の直下に位置するように前記ファンを組み付ける、請求項８に記載のヒートシンクの製造方法。
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