JP3956544B2 - Air-cooled heat sink and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等を冷却するための空冷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】
図11乃至図13に示すように、従来の空冷ヒートシンク51は、放熱用プレート52を有しており、その基端側で隣接する放熱用プレート52の間に複数の伝熱用プレート53を挟み込んで、ピン54のかしめにより固定されていた。これにより、放熱用プレート52が適宜間隔をあけて配置されていた。
【0003】
上記空冷ヒートシンク51によれば、半導体デバイス等の被冷却物55からの熱は、伝熱用プレート53を介してか或いは直接放熱用プレート52へと伝わり、その先端側で外気へ放熱されるようになっていた。
【0004】
なお、図11の平面図においては、中心部分の伝熱用プレート53の図示を省略している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の空冷ヒートシンク51は、放熱用プレート52と多数の伝熱用プレート53との組合わせにより構成されているため、部品点数が多くなり、その部品製造にコストと手間がかかるという問題があった。
【0006】
また、組立作業に時間を要し、かつピン54のかしめ時に、各部品が移動し易い等の不具合があり、製造効率が低かった。
【0007】
さらに、被冷却物55から熱を受ける伝熱部分に、複数の伝熱用プレート53が設けられているため、被冷却物55からの主な熱の移動は各プレート52,53間を伝熱すると考えられる。
【0008】
このとき、各プレート52,53間で接触熱抵抗が生じ、伝熱しにくいという問題があった。そのため、放熱用プレート52には熱があまり移動せず、その先端側と外気の温度差が小さくなり、放熱効率があまりよくなかった。
【0009】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであり、その目的は、放熱効率がよく、容易に製造ができる空冷ヒートシンク及びその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願発明は、被冷却物に接触して熱を吸収する厚板状の伝熱部と、吸収した熱を外気に放出する薄板状の放熱部を一体的に形成した異形条を複数有し、これらの異形条がその幅方向に積層され、上記伝熱部に形成された貫通穴にヒートパイプが挿入され、上記ヒートパイプのかしめによって上記異形条が一体固定されたものである。
【0011】
上記構成によれば、異形条を一体的に形成したので、その部品点数を削減することができ、製造コストと手間を低減できる。また、組立作業の容易化も図れる。さらに、厚板状の伝熱部から薄板状の放熱部への伝熱がスムーズに行われ、その熱は適宜間隔をあけて配置された放熱部から放熱されるので、放熱効率の向上が図れる。
【0012】
さらに、上記異形条の表面に、防食層が形成されたものが好ましい。
【0013】
また、厚板部と薄板部とを有する板材を形成し、この板材を上記厚板部と薄板部とを跨ぐように打ち抜いて厚板状の伝熱部と薄板状の放熱部とからなる異形条を複数形成し、これら異形条の上記伝熱部に貫通穴を形成した後、異形条をその幅方向に積層し、上記貫通穴にヒートパイプを挿入し、上記ヒートパイプのかしめによって上記異形条を一体固定した製造方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0015】
図1は本発明に係る空冷ヒートシンクの第一の実施の形態を示した平面図、図2はその正面図、図3はその側面図である。
【0016】
まず、本発明に係る空冷ヒートシンクの構成を説明する。
【0017】
図示するように、上記空冷ヒートシンク1は、半導体デバイス等の被冷却物2(図5参照)に接触して熱を吸収する伝熱部3と、吸収した熱を外気に放出する放熱部4とからなる異形条5を有している。
【0018】
伝熱部3は厚板状に形成され、放熱部4は薄板状に形成されている。放熱部4は、その片面が伝熱部3の片面と面一となるように伝熱部3から上方に延出して一体的に形成されている。
【0019】
なお、放熱部4は、伝熱部3の厚さ方向中心部より延出するものであってもよい。但し、加工上、打抜きが行い易い点で、上述のような片面同士が面一のものが最適である。
【0020】
異形条5は、正面から見て矩形になっており、伝熱部3には、所定ピッチで貫通穴6が複数形成されている。
【0021】
異形条5は、その幅方向に積層されて、空冷ヒートシンク1を構成している。上記貫通穴6にはピン7が挿入され、そのピン7の両端のかしめによって、異形条5が一体固定されている。異形条5の伝熱部3の底面に吸熱面8が構成されることとなる。
【0022】
さらに、被冷却物2の温度分布に偏りがあり、放熱部3間で温度の偏りがある場合には、かしめを行うピン7として、ヒートパイプを用いる。
【0023】
次に、上記構成の空冷ヒートシンク1の製造方法を説明する。
【0024】
まず、最初に図4に示すような厚板部11と薄板部12とを有する帯状の板材14をプレス加工により形成する。厚板部11は長手方向に沿って形成されており、薄板部12は厚板部11の幅方向両側に形成されている。
【0025】
そして、板材14をプレス金型を用いて、図中破線にて示すように厚板部11と薄板部12とを跨ぐように打ち抜いて、厚板状の伝熱部3と薄板状の放熱部4とからなる異形条5を複数形成する。その後、異形条5の伝熱部3に貫通穴6を形成する。
【0026】
なお、貫通穴6は、異形条5を打ち抜く際に同時に打抜き形成してもよい。
【0027】
上記異形条5のバリ(図示せず)を取り除いた後、溶剤を用いて洗浄して、仕上げを行う。
【0028】
その後、異形条5をその幅方向に積層し、貫通穴6にピン7を挿入して、そのピン7の両端のかしめにより異形条5を一体固定し空冷ヒートシンク1が完成する。
【0029】
ここで、使用状況の空気環境が劣悪の場合には、伝熱部3下面の吸熱面8を除いた空冷ヒートシンク1の表面に、ウレタン樹脂等をスプレーガンで吹き付けて防食層を形成する。
【0030】
なお、空冷ヒートシンク1の側面には、冷却ファン(図示せず)が設けられており、異形条5の面方向に沿って外気が流される。
【0031】
次に、上記構成の空冷ヒートシンク1の作用を説明する。
【0032】
図5に示すように、空冷ヒートシンク1の下部に半導体デバイス等の被冷却物2を設置する。被冷却物2は吸熱面8に接するように配置させる。
【0033】
被冷却物2からの排熱は、吸熱面8から伝熱部3に伝わった後、放熱部4へ移動して、外気に放熱される。
【0034】
このとき、伝熱部3と放熱部4とが一体的に形成されているので、従来のようなプレート間の接触熱抵抗は生じず、伝熱部3から放熱部4へと熱がスムーズに移動できる。従って、放熱部4と吸熱面8との温度は略同等となり、外気との温度差が大きくなるので、放熱効率の向上が図れる。
【0035】
また、伝熱部3を厚板状として放熱部4を薄板状としたことによって、隣接する放熱部4と所定間隔をあけることができ、外気との接触面積を大きくできるので、さらなる放熱効率の向上が図れる。
【0036】
伝熱部3が厚板状であるので、ピン7のかしめ時の異形条5の曲りや歪みを防止でき、仕上げコストの低減を図れる。
【0037】
さらに、異形条5を一体的に形成したことによって、その部品点数を削減することができ、プレス費用等の製造コストと加工手間を低減できる。そして、組立作業においても、従来のように伝熱用プレートがずれることはないので、その容易化が図れる。
【0038】
また、かしめ用のピンをヒートパイプとすれば、被冷却物2の温度分布に偏りがある場合でも、ヒートパイプの長手方向に沿って熱が移動し、異形条5の幅方向に熱を均等に分布させることができるので、一部の放熱部4が、局部的に熱くなることがない。従って、各放熱部4から均等に放熱することができ、放熱効率の悪化を防止できる。
【0039】
図6は本発明に係る空冷ヒートシンクの第二の実施の形態を示した平面図、図7はその正面図である。
【0040】
図示するように、この第二の実施の形態の空冷ヒートシンク16は、放熱部17を櫛歯状にプレス加工して形成したものである。なお、その他の構成は、上記第一の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【0041】
この空冷ヒートシンク16は、主に放熱量が上記空冷ヒートシンク1と比較して少ない低放熱量用であり、放熱部17の周囲を風が流れ易くなるので、自然対流型として用いられる。
【0042】
図8は本発明に係る空冷ヒートシンクの第三の実施の形態を示した平面図、図9はその正面図である。
【0043】
図示するように、この第三の実施の形態の空冷ヒートシンク18は、放熱部19を櫛歯状にプレス加工して形成すると共に、隣接する放熱部19を千鳥状にずらして配置したものである。なお、その他の構成は、上記第一の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【0044】
この空冷ヒートシンク18は、主に放熱量が上記空冷ヒートシンク1と空冷ヒートシンク16との中間となる中放熱量用であり、放熱部19に冷却ファンで風を流す強制対流型として用いられる。
【0045】
図10は本発明に係る空冷ヒートシンクの第四の実施の形態を示した側面図である。
【0046】
この第四の実施の形態の空冷ヒートシンク21は、放熱部22をウェーブ状にプレス加工で形成したものである。
【0047】
これによれば、放熱部22の表面積が増加するので、放熱効率を向上させることができる。
【0048】
この放熱部22は、上記第一乃至第三の実施の形態の空冷ヒートシンク1,16,18に適用することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、異形条を一体的に形成したので、その部品点数を削減することができ、製造コストと手間を低減できると共に、組立作業の容易化も図れるという優れた効果を発揮する。さらに、厚板状の伝熱部から薄板状の放熱部への伝熱がスムーズに行われ、その熱は適宜間隔をあけて配置された放熱部から外気へ放熱されるので、放熱効率の向上が図れ、被冷却物の冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第一の実施の形態を示した平面図である。
【図2】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第一の実施の形態を示した正面図である。
【図3】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第一の実施の形態を示した側面図である。
【図4】 本発明に係る空冷ヒートシンクの製造方法の説明図である。
【図5】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第一の実施の形態を示した側面図である。
【図6】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第二の実施の形態を示した平面図である。
【図7】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第二の実施の形態を示した正面図である。
【図8】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第三の実施の形態を示した平面図である。
【図9】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第三の実施の形態を示した正面図である。
【図10】 本発明に係る空冷ヒートシンクの第四の実施の形態を示した側面図である。
【図11】 従来の空冷ヒートシンクを示した平面図である。
【図12】 従来の空冷ヒートシンクを示した正面図である。
【図13】 従来の空冷ヒートシンクを示した側面図である。
【符号の説明】
1 空冷ヒートシンク
3 伝熱部
4 放熱部
5 異形条
7 ピン
16,18,21 空冷ヒートシンク
17,19,22 放熱部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-cooled heat sink for cooling semiconductor devices and the like and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 11 to 13, a conventional air-cooled
[0003]
According to the air-cooled
[0004]
In addition, in the top view of FIG. 11, illustration of the heat-
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described air-cooled
[0006]
Further, the assembly work takes time, and there are problems such as easy movement of each part when the
[0007]
Further, since a plurality of
[0008]
At this time, there was a problem that contact thermal resistance was generated between the
[0009]
Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air-cooled heat sink that can be easily manufactured with good heat dissipation efficiency and a method for manufacturing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention integrally forms a thick plate-like heat transfer portion that contacts the object to be cooled and absorbs heat and a thin plate-like heat release portion that releases the absorbed heat to the outside air. There are a plurality of deformed strips, these deformed strips are stacked in the width direction, a heat pipe is inserted into a through hole formed in the heat transfer section, and the deformed strip is integrally fixed by caulking of the heat pipe . Is.
[0011]
According to the above configuration, since the deformed strip is integrally formed, the number of parts can be reduced, and the manufacturing cost and labor can be reduced. Also, the assembly work can be facilitated. Furthermore, heat transfer from the thick plate-shaped heat transfer section to the thin plate heat dissipation section is performed smoothly, and the heat is radiated from the heat dissipation sections arranged at appropriate intervals, so that the heat dissipation efficiency can be improved. .
[0012]
Furthermore, it is preferable that the anticorrosive layer is formed on the surface of the deformed strip.
[0013]
Also, a plate material having a thick plate portion and a thin plate portion is formed, and this plate material is punched out so as to straddle the thick plate portion and the thin plate portion, and is formed by a thick plate heat transfer portion and a thin plate heat dissipation portion. After forming a plurality of strips and forming through holes in the heat transfer portions of these deformed strips, laminating the deformed strips in the width direction, inserting heat pipes into the through holes, and caulking the heat pipes to deform the deformed strips. This is a manufacturing method in which strips are integrally fixed .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a side view thereof.
[0016]
First, the configuration of the air-cooled heat sink according to the present invention will be described.
[0017]
As shown in the figure, the air-cooled
[0018]
The
[0019]
In addition, the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Furthermore, when there is a bias in the temperature distribution of the object to be cooled 2 and there is a bias in temperature between the
[0023]
Next, a method for manufacturing the air-cooled
[0024]
First, a strip-shaped
[0025]
Then, the
[0026]
The through
[0027]
After removing the burrs (not shown) of the
[0028]
Thereafter, the
[0029]
Here, when the air environment of use condition is inferior, urethane resin etc. are sprayed with the spray gun on the surface of the air-
[0030]
A cooling fan (not shown) is provided on the side surface of the air-
[0031]
Next, the operation of the air-cooled
[0032]
As shown in FIG. 5, an object to be cooled 2 such as a semiconductor device is installed below the air-cooled
[0033]
The exhaust heat from the object to be cooled 2 is transferred from the
[0034]
At this time, since the
[0035]
Further, by making the
[0036]
Since the
[0037]
Furthermore, by forming the
[0038]
Also, if the caulking pin is a heat pipe, even if the temperature distribution of the object to be cooled 2 is uneven, the heat moves along the longitudinal direction of the heat pipe, and the heat is evenly distributed in the width direction of the
[0039]
FIG. 6 is a plan view showing a second embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention, and FIG. 7 is a front view thereof.
[0040]
As shown in the drawing, the air-cooled
[0041]
The air-cooled
[0042]
FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention, and FIG. 9 is a front view thereof.
[0043]
As shown in the figure, the air-cooled
[0044]
The air-cooled
[0045]
FIG. 10 is a side view showing a fourth embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention.
[0046]
In the air-cooled
[0047]
According to this, since the surface area of the
[0048]
The
[0049]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the deformed strips are integrally formed, so that the number of parts can be reduced, manufacturing costs and labor can be reduced, and the assembly work can be facilitated. To do. In addition, heat transfer from the thick plate heat transfer section to the thin plate heat dissipation section is performed smoothly, and the heat is radiated from the heat dissipation section arranged at appropriate intervals to the outside air, improving heat dissipation efficiency. This improves the cooling efficiency of the object to be cooled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a first embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 3 is a side view showing a first embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 5 is a side view showing a first embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a second embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 7 is a front view showing a second embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a third embodiment of the air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 10 is a side view showing a fourth embodiment of an air-cooled heat sink according to the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a conventional air-cooled heat sink.
FIG. 12 is a front view showing a conventional air-cooled heat sink.
FIG. 13 is a side view showing a conventional air-cooled heat sink.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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