JP3862861B2 - 電装部品用ヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体部品等の放熱を行うために半導体に取り付ける電送部品用ヒートシンクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来トランジスタやＩＣ等の半導体は作動時（通電時）に発熱するため、冷却用に放熱器（ヒートシンク）が取り付けられており、該放熱器により上記半導体の温度が必要以上に上昇することを防止している。そしてこのヒートシンクとして片側の面に発熱体の装着が可能な金属製板状のベースの他方側の面に放熱用のプレート状のフィンを突設して取り付けたものが知られており、押出し成型によりベースとフィンが一体に形成されているものや、アコーディオンの蛇腹状のコルゲートフィンをベースに固定したコルゲートヒートシンク等が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記コルゲートヒートシンクは、図２１に示されるようにベースａ上（背面）に突設されたリブｂに、コルゲートフィンｃに形成された溝ｄを挿入し、コルゲートフィンｃの開放端からパンチ（たがね）を挿入してコルゲートフィンｃとベースａとをカシメ加工により固定し、コルゲートフィンｃをベースａに固定する構造が一般的であり、コルゲートフィンｃとベースａの固定性及び密着度が比較的悪く、ベースａからコルゲートフィンｃへの熱伝導が良好でないため、放熱効率が比較的低いという欠点の他、比較的容易にコルゲートフィンｃがベースａから外れるという問題点があった。また押出し成型のものはコスト高であるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の電装部品用ヒートシンクの製造方法は、片側の面に発熱体２が装着される金属製で板状をなすベース３の他方側の面３ａに放熱用のプレート状のフィン４が突設されるヒートシンクの製造方法において、フィン４をＵ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材６から構成し、上記ベース３のフィン取り付け側の面３ａに、底部が平坦で、且つ上記フィン部材６のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部７ａの挿入が可能な凹状の溝部８を形成し、溝部８への挿入部分の底面が溝部８の底面に接するようにフィン部材６を溝部８に挿入し、フィン部材６の開放端側から、当接面が平坦なカシメ突起９ａが溝部８の溝方向に所定間隔で複数突設されたカシメ用のパンチ９を挿入し、フィン部材６の溝部８への挿入部分の内部底面を、パンチ９の全体幅より小さな幅を有する前記複数のカシメ突起９ａによって、溝部８の溝方向で一度に所定間隔毎の複数箇所をポイント状に押圧してカシメ加工し、該カシメ加工によりフィン部材６とベース３とを固定してフィン４付のヒートシンクとすることを特徴としている。
【０００５】
第２にフィン部材６の側面に延出方向に複数のスリット１２を形成したことを特徴としている。
【０００６】
第３にフィン部材６の側面にカシメ時にベース３と係合する係合部１３を形成したことを特徴としている。
【０００７】
第４にフィン部材６の側面を内側に凹状に窪ませて係合部１３としたことを特徴としている。
【０００８】
第５に溝部８を開口側が狭められたアリ形状としたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明のヒートシンク１の製造方法を説明する。図１は発熱体（パワートランジスタ）２を取り付けた状態のヒートシンク１の背面斜視図であり、該ヒートシンク１は片側の面（正面）にパワートランジスタ２等の発熱体を装着することができる金属製の板材からなるベース３と、該ベース３の他方の側の面３ａ｛発熱体２の取付面の反対側の面（背面）｝に後述するように取り付けられて突設されるフィン４とにより構成されており、従来のヒートシンクと同様に、通電され発熱した発熱体２（ベース３に密着して取り付けられている）の熱を周囲の空気に移し（熱交換を行い）冷却を行う機能を有している。
【００１０】
このとき図２に示されるように上記フィン４は一基端部がＵ字形に折り曲げ形成され、略Ｕ字状断面を有する所定間隔を介した一対のプレートからなるフィン部材６が、ベース３の背面３ａに複数取り付けられて構成されているが、上記ベース３の背面３ａにはフィン部材６の基端部（湾曲部分）７を挿入することができる凹状の溝部８が形成されており、各フィン部材６（突出部７ａ）が各溝部８にそれぞれ挿入固定されて本発明のヒートシンク１が構成されている。
【００１１】
なお溝部８は平面視におけるベース３の一辺方向に延出し、他辺方向に複数列設けられている。またフィン部材６の湾曲部分７には挿入方向に突出し、溝部８方向に連続する突出部７ａが突設されており、該湾曲部分７は断面視段状形状をなす。そしてベース３の溝部８は前記段部分（突出部７ａ）のみ挿入可能なサイズとなっており、上記突出部７ａが溝部８に挿入されてベース３とフィン部材６が固定されて取り付けられている。
【００１２】
つまり図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、まずベース３の溝部８にフィン部材６の突出部７ａを挿入し、次にフィン部材６における開放端側から湾曲部分の内周面にカシメ用のパンチ９を挿入し、該パンチ９によりフィン部材６とベース３（溝部８）とをカシメ加工することで、フィン部材６とベース３との固定が行われている。
【００１３】
このとき図４（ａ）に示されるように上記パンチ９は溝部８方向に所定間隔でカシメ突起９ａが突設されており、すなわち１度のカシメ加工により、フィン部材６とベース３（溝部８）とはフィン部材６の延出方向に所定間隔でカシメ加工され、このパンチ９のカシメ突起９ａに対応した所定間隔のカシメ部分１１により図４（ｂ）に示されるようにフィン部材６とベース３との固定が行われている。
【００１４】
これにより比較的小さな部品であるフィン部材６を延出方向に複数箇所でカシメを行うため、フィン部材６とベース３との固定がより確実に行われ、フィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなる。
【００１５】
またフィン部材６の開放幅はカシメ用のパンチ９が挿入可能な最小の寸法に設定することができるので、フィンピッチ（フィン部材６の開放幅及びフィン部材６間のピッチ）を従来の押出し成型されたヒートシンクに比較して小さくすることができ、これによってヒートシンク１全体の表面積が増大するためヒートシンク１の放熱効果が従来のコルゲートヒートシンク及び押出し成型タイプのヒートシンクに比較して向上する。また本発明のヒートシンク１は上記のように２種類のプレート部材（ベース３とフィン部材６）により製造することができるため押出し成型に比較して容易且つ安価に製造することができる。
【００１６】
一方図５（ａ）に示すようにベース３の溝部８を複数（本実施形態においては２つ）の平行な溝Ｄにより形成せしめるとともに、フィン部材６の突出部７ａを上記各溝Ｄに対応して挿入可能な２つの凸部Ｃにより形成せしめ、図５（ｂ），（ｃ）に示すように各溝部Ｄにそれぞれ対応する凸部Ｃを挿入し、２つの凸部Ｃを同時に（パンチ９における１つのカシメ突起９ａにより）カシメ加工することで、図５（ｄ）に示されるようにベース３とフィン部材６とをカシメ部分１１により固定するように構成してもよい。
【００１７】
この場合溝部８における両溝Ｄ間の凸状の突起Ｐが凸部Ｃ側に食い込むため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固に行われ、ベース３とフィン部材６とがさらに容易に外れることがなくなる他、フィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなる。
【００１８】
ちなみに図６に示されるようにフィン部材６に延出方向に複数のスリット１２を形成せしめ放熱効果をより高くするように構成しても良く、この場合はスリット１２によるエアの通路が形成せしめられさらに放熱効果が向上する。なおスリット１２を図６（ａ）に示されるようにフィン部材６の配列方向に同軸上に形成せしめても、図６（ｂ）に示されるように各フィン部材６における一対のプレートに千鳥状に形成せしめてもともに上記効果を得ることができる。
【００１９】
そして特にスリット１２がフィン部材６の配列方向に同軸上に形成せしめられている場合は、スリット１２部分でカシメ加工を行うように構成することで、フィン幅をパンチ９の幅より小さくすることができ、これによりフィンピッチをさらに小さくすることができ、さらなる放熱効果向上を図ることも可能であり、更にカシメ固定部分を比較的大きくすることができるため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固となり、放熱効果も向上する。
【００２０】
なお図７に示すようにフィン部材６をＵ字状断面を有するプレート（湾曲部分に段部がないもの）から構成し、ベース３の溝部８を該湾曲部分を挿入することができるサイズとし、前述の実施形態同様図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるようにフィン部材６の開放端側から湾曲部７の内周面にカシメ用のパンチ９を挿入し、該パンチ９によりフィン部材６とベース３（溝部８）とをフィン部材６の延出方向に所定間隔でカシメ加工することでフィン部材６とベース３とをカシメ固定してヒートシンク１を構成してもよく、この場合も上記同様の効果を得ることができる。
【００２１】
また図９に示されるようにフィン部材６を、フィン部材６の底面（湾曲部分７）の一部を下方（挿入方向）に絞り加工して、突出部７ａをフィン部材６の延出方向に断続的に複数形性せしめた構造としてもよく、この場合は図１０に示されるようにベース３の溝部８を上記突出部７ａに対応させてフィンの延出方向に断続的に複数設け、該溝部８に突出部７ａを挿入し、突出部７ａにおいてフィン部材６の開放端側からパンチを挿入してカシメ加工することで、カシメ部分１１によりフィン部材６とベース３とを固定（カシメ固定）せしめ、これにより上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なおフィン部材６に上記同様にスリット（図示しない）を形成せしめてもよい。
【００２２】
さらに上記フィン部材６におけるフィン部材６の延出方向に絞り加工により断続的に複数形成せしめられた突出部７ａに対応するベース３の溝部８を複数（本実施形態においては２つ）の平行な溝Ｄ２（図１２参照）により形成せしめるとともに、図１１に示すようにフィン部材６の上記突出部７ａ（絞り加工によりフィン部材６の延出方向に断続的に複数形成せしめられたもの）を上記各溝Ｄ２に対応して挿入可能な２つの凸部Ｃ２により形成せしめ、図１２（ａ），（ｂ）に示すように各溝部Ｄ２にそれぞれ対応する凸部Ｃ２を挿入し、２つの凸部Ｃ２を同時に（パンチにおける１つのカシメ突起により）カシメ加工することで、図１２（ｃ）に示されるようにベース３とフィン部材６とをカシメ部分１１により固定するように構成してもよい。
【００２３】
これにより前述と同様に溝部８における両溝Ｄ２間の凸状の突起Ｐ２が凸部Ｃ２側に食い込むため、ベース３とフィン部材６との固定がより強固に行われ、ベース３とフィン部材６とがさらに容易に外れることがなくなる他、フィン部材６とベース３との密着度が高くなり、ベース３からフィン部材６への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンク１の放熱効果がより高くなるが、図１２（ａ），（ｂ）に示されるようにこのときベース３における溝部８に平行な両端をフィン部材６の底面における内面より高く形成せしめ、フィン部材６に相対する部分をカシメ加工することで図１２（ｃ）に示されるようにカシメ部分１１Ｂによりフィン部材６とベース３とをフィン部材６の端部において固定してフィン部材６とベース３との外れをより確実に防止するように構成してもよい。
【００２４】
一方図１３に示されるようにフィン部材６の側面におけるカシメ加工時にベース３側と係合する部分を凹状に窪ませ、フィン部材６にベース３側との固定（カシメ）時にベース３側と係合する係合部１３をこの窪みにより構成して設けても良く、この場合はフィン部材６とベース３とのカシメ固定時にフィン部材６側にかかる負担が少なくてすむとともに、カシメ固定がより確実に行われ、ベース３とフィン部材６とのカシメ外れがさらに効果的に行われる。
【００２５】
なおフィン４を図１４に示されるような１枚のプレートからなるフィン部材５により構成し、ベース３におけるフィン部材５間において、ベース３側の溝８間を間欠的に複数箇所でカシメ加工することで、ベース３とフィン部材５の固定（カシメ固定）を行い、ヒートシンクを構成せしめても良い。この場合も上記実施形態と同様にベース３とフィン部材５がカシメ加工により比較的強固に且つ容易に固定されるので上記実施形態同様の効果を得ることができる。
【００２６】
特に図１５に示されるように、フィン部材５に前述同様の窪みによる係合部１３を形成せしめ、ベース３におけるフィン部材５間においてカシメ加工を行うことで、上記係合部１３によりベース３とフィン部材５の固定（カシメ）外れを防止しながら、ベース３とフィン部材５を固定する構造としても良い。
【００２７】
また図１６に示すようにフィン部材５の挿入端に外側方に突出する突起部１４を設け、該突起部１４とフィン部材５の側面５ａとにより上記と同様の機能を有する係合部１３を形成せしめ、上記同様ベース３におけるフィン部材５間において、ベース３側の溝８間を間欠的に複数箇所でカシメ加工を行うことで、上記係合部１３によりベース３とフィン部材５のカシメ外れを防止しながら、ベース３とフィン部材６を固定する構造とすることもできる。
【００２８】
なお上記いずれの場合も前述の実施形態（Ｕ字状をなすフィン部材６を使用したもの）と同様の効果を得ることができるが、フィン部材６をカシメる部分が多くなるため、カシメ作業は多くなる。なお図１７に示されるように溝部８を断面視において底面部分の長さｂに対して開口部分の長さａが狭められた（短い）アリ形状とし、カシメ加工時に開口部分がフィン部材５側に食い込み、カシメ外れが防止される構造としてもよく、この場合はフィン部材５側に前述のような係合部１３を形成せしめることでより効果的にフィン部材５とベース３とのカシメ外れを防止することができる。
【００２９】
また図１８，１９に示されるようにＵ字状をなすフィン部材６を挿入する溝部８を断面視において底面部分の長さｂに対して開口部分の長さａが狭められた（短い）アリ形状とし、上記同様フィン部材６のカシメ外れがより効率的に行われる構造としてもよい。ちなみに図２０に示すようにコルゲートフィンタイプのヒートシンク（コルゲートヒートシンク１６）のコルゲートフィン１７にスリット１８を形成せしめることもでき、これによって従来のコルゲートヒートシンクに比較して放熱効果を向上させることも可能である。
【００３０】
なお各図において同一の符号は同一機能を有し、このため詳細な説明は割愛する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明の構造によれば、ヒートシンクがベースと複数のフィン部材の２種類のプレート部材により構成されており、各フィン部材をベースに形成された溝部に挿入してカシメ加工して固定する構造であるため、ヒートシンクを容易且つ安価に製造することができる他、フィン部材とベースとの固定がより強固となり、フィン部材とベースとの密着度がより高くなるため、ベースからフィン部材への熱伝導が良好に行われ、ヒートシンクの放熱効果がより高くなるという効果がある。
【００３２】
そしてフィン部材が略Ｕ字形状をなすため、開放幅をカシメ用のパンチが挿入可能な最小の寸法に設定することができ、フィン幅を従来の押出し成型されたヒートシンクに比較して小さくすることができるので、これによりさらに放熱効果の高いヒートシンクを形成せしめることができる。加えてフィン部材の側面に、フィン部材の延出方向に複数のスリットを形成せしめることで放熱効果をより向上させることもできる。
【００３３】
またフィン部材の側面より内側に凹状に窪んだ窪み部によりフィン部材の側面にカシメ加工時にベースと係合する係合部を形成せしめることで、フィン部材とベースとのカシメ固定時にフィン部材側にかかる負担が少なくてすむとともに、カシメ加工による固定がより確実に行われ、ベースとフィン部材とのカシメ外れが減少するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パワートランジスタを取り付けた状態のヒートシンクの背面斜視図である。
【図２】 ヒートシンクの分解背面斜視図である。
【図３】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、フィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図である。
【図４】 （ａ），（ｂ）は、カシメ加工時の状態を示すフィン部材の側断面図及びフィン部材が固定された状態のヒートシンクの平面図である。
【図５】 （ａ），（ｂ）は、他の実施形態のフィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図であり、（ｃ）はフィン部材が固定された状態のヒートシンクの要部平面図である。
【図６】 （ａ）はスリットを備えたフィン部材を取り付けたヒートシンクの側断面図であり、（ｂ）はスリットが千鳥状に形成せしめられたヒートシンクの平断面図である。
【図７】 挿入端に段部を備えないフィン部材を取り付けたヒートシンクの背面斜視図である。
【図８】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、挿入端に段部を備えないフィン部材をベースに固定する状態を時系列的に示した断面図である。
【図９】 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は断続的な突起部を設けたフィン部材の平面図，側面図，正面図，Ａ−Ａ断面図である。
【図１０】 （ａ）は断続的な突起部を設けたフィン部材のベースへの挿入状態を示す側断面図，（ｂ）は前記フィン部材のベースへの取付状態を示す平面図である。
【図１１】 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は断続的な突起部を設けたフィン部材の他の実施形態を示す平面図，側面図，正面図，Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】 （ａ），（ｂ）は図１１におけるフィン部材のベースへの挿入状態を時系列的に示す側断面図，（ｃ）は前記フィン部材のベースへの取付状態を示す平面図である。
【図１３】 （ａ），（ｂ）は窪みからなる係合部が形成せしめられたＵ字状フィン部材をベースに取り付る状態を時系列的に示した断面図である。
【図１４】 （ａ）はプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図，（ｂ）は前記フィン部材のベースへの固定状態を示す断面図である。
【図１５】 係合部を窪みにより形成せしめたプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図である。
【図１６】 係合部を突起部により形成せしめたプレート状のフィン部材をベースに取り付けた状態を示す断面図である。
【図１７】 （ａ），（ｂ）は、アリ形状の溝部へのプレート状のフィン部材の挿入状態及び固定状態を示す断面図である。
【図１８】 突出部が形成せしめられたＵ字形状をなすフィン部材のアリ形状の溝部への挿入状態を示す断面図である。
【図１９】 Ｕ字形状をなすフィン部材のアリ形状の溝部への挿入状態を示す断面図である。
【図２０】 スリットが形成せしめられたコルゲートフィンタイプのヒートシンクの背面斜視図である。
【図２１】 （ａ），（ｂ）は従来のコルゲートヒートシンクの分解背面斜視図及び背面斜視図である。
【符号の説明】
２ パワートランジスタ（発熱体）
３ ベース
４ フィン
５ フィン部材
６ フィン部材
７ａ 突出部（段部）
８ 溝部
１３ 係合部
１４ 突起部

Claims (5)

1. 片側の面に発熱体（２）が装着される金属製で板状をなすベース（３）の他方側の面（３ａ）に放熱用のプレート状のフィン（４）が突設されるヒートシンクの製造方法において、フィン（４）をＵ字状の湾曲又は屈曲部分を有するプレート状のフィン部材（６）から構成し、上記ベース（３）のフィン取り付け側の面（３ａ）に、底部が平坦で、且つ上記フィン部材（６）のＵ字状の湾曲又は屈曲部分、あるいはＵ字状の湾曲又は屈曲部分に突設された段部（７ａ）の挿入が可能な凹状の溝部（８）を形成し、溝部（８）への挿入部分の底面が溝部（８）の底面に接するようにフィン部材（６）を溝部（８）に挿入し、フィン部材（６）の開放端側から、当接面が平坦なカシメ突起（９ａ）が溝部（８）の溝方向に所定間隔で複数突設されたカシメ用のパンチ（９）を挿入し、フィン部材（６）の溝部（８）への挿入部分の内部底面を、パンチ（９）の全体幅より小さな幅を有する前記複数のカシメ突起（９ａ）によって、溝部（８）の溝方向で一度に所定間隔毎の複数箇所をポイント状に押圧してカシメ加工し、該カシメ加工によりフィン部材（６）とベース（３）とを固定してフィン（４）付のヒートシンクとする電装部品用ヒートシンクの製造方法。
2. フィン部材（６）の側面に延出方向に複数のスリット（１２）を形成した請求項１の電装部品用ヒートシンクの製造方法。
3. フィン部材（６）の側面にカシメ時にベース（３）と係合する係合部（１３）を形成した請求項１又は２の電装部品用ヒートシンクの製造方法。
4. フィン部材（６）の側面を内側に凹状に窪ませて係合部（１３）とした請求項３の電装部品用ヒートシンクの製造方法。
5. 溝部（８）を開口側が狭められたアリ形状とした請求項１〜４のいずれかの１項に記載の電装部品用ヒートシンクの製造方法。

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