JP4723072B2 - ヒートシンク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプを挿入可能な貫通穴を備える受熱ブロックの貫通穴の一端に盲栓を装着し、半導体素子等の発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を受熱ブロックの貫通穴に装着固定されたヒートパイプを介して大気中に放熱できるよう構成されたヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、電子装置等の発熱体で発生した熱を効率良く放熱させるための放熱装置として、放熱用のフィンを備えたヒートパイプを介して発熱体からの熱を放熱させ得るよう構成されたヒートシンクがあることが知られている。
【０００３】
従来のヒートシンクは、一端のみが開口した長尺状の穴としての有底挿入穴を備えた受熱ブロックと、有底挿入穴に一部分が挿入された上、当該一部分が有底挿入穴の内壁面に対してはんだ（低融点材）を介して固定されたヒートパイプと、を備えている。
【０００４】
ここで、このヒートシンクの製造時において受熱ブロックとヒートパイプとの固定を行う際の手法は次の通りである。即ち、まず、ヒートパイプ挿入前の有底挿入穴に固形のはんだを所定量だけ挿入した後、受熱ブロックを加熱して有底挿入穴内のはんだを溶融させる。次に、ヒートパイプを有底挿入穴に挿入してヒートパイプをはんだに接しさせた後、受熱ブロックを冷却して有底挿入穴内のはんだを固化させることにより受熱ブロックとヒートパイプとを固定するのである。
【０００５】
尚、このように製造されるヒートシンクにおいて、ヒートパイプにおける有底挿入穴外に配置された部分には、複数枚の放熱用のフィンが取り付けられている。また、ヒートパイプは、パイプ材の両端が密封された密閉容器として形成されており、当該ヒートパイプの内部には、当該ヒートパイプの内部容積に比べて少量の作動液（熱媒体として機能する水、アルコール等の作動液）が封入されている。
【０００６】
そして、このヒートシンクは、受熱ブロックが発熱体に当接するように配置されることで、発熱体にて発生した熱を外部に効率良く放散させる放熱装置として機能する。
具体的には、受熱ブロックに伝達された熱が有底挿入穴に挿入されたヒートパイプに伝えられ、当該ヒートパイプの有底挿入穴外の部分から大気中に放熱される。このとき、ヒートパイプの内部に位置する作動液は、当該ヒートパイプの加熱部分（当該ヒートパイプの有底挿入穴内に配置された部分における内部）で気化されて当該ヒートパイプの放熱部分（当該ヒートパイプの有底挿入穴外に配置された部分における内部）に移動した後、液化することにより放熱作用を促進させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のヒートシンクにおいて、有底挿入穴を備えた受熱ブロックの製造方法としては、例えば、板状のブロック材を成形した後に、当該ブロック材にドリル等にて穴開け加工を施すことにより有底挿入穴を穿設して受熱ブロックを成形するものがあった。
【０００８】
しかし、この手法では、有底挿入穴を追加工により形成するため、加工時間が長くなって生産性が低下し、製造コストが嵩むこととなる。
そこで、このような問題を解決するため、従来より、受熱ブロックを押し出し加工法にて成形された押出形材とする手法を採ることが行われてきた。これは、押し出し加工法では、ヒートパイプを挿入可能な貫通穴を備えたブロック材（受熱ブロック）を周知の押し出し機にて安価に且つ容易に成形できるからである。
【０００９】
但し、押し出し加工法にて受熱ブロックを成形した場合は、断面形状が一様な成形品のみを加工できる押し出し加工法の特性により、受熱ブロックにおけるヒートパイプ挿入用の穴が、両端で開口した貫通穴となってしまい、当該穴を上記の如く一端のみで開口した有底挿入穴とすることができない。従って、この場合に更にヒートパイプを上記と同様にはんだを用いて受熱ブロックに固定する手法を採る場合は、受熱ブロックの貫通穴にはんだを挿入する前に当該貫通穴の一端を盲栓で塞ぎ、貫通穴に挿入されたはんだが貫通穴外に流出することを防ぐ必要がある。
【００１０】
そして、このように受熱ブロックの貫通穴の一端を盲栓で塞ぐ態様としては、当該貫通穴の一端に盲栓を挿入・配置した後、当該貫通穴の内壁面と盲栓とを溶接（ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接等）により固定するものが一般的であった。これは、このように溶接固定すれば、盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間を漏洩経路として液体化されたはんだが漏洩することが確実に防止されるからである。
【００１１】
しかし、このように溶接により盲栓を固定する態様では、貫通穴の一端に盲栓を挿入・配置する工程の他に、盲栓と貫通穴内壁面とを溶接固定する工程が必要となるばかりでなく、溶接箇所に溶接の結果形成される凸状の溶接ビードを切削する工程も必要となることから、工数増に伴ってヒートシンクの製造コストが増大してしまうという問題があった。
【００１２】
また、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に固定する他の態様としては、盲栓の外周面と当該貫通穴の内壁面とにねじ溝を形成して、盲栓を当該貫通穴に螺合する手法を採るものも考えられるが、この場合は、盲栓側のねじ溝と貫通穴側のねじ溝とが確実に整合するように双方のねじ溝を形成しないと、溶融したはんだが盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から漏洩することになる等の問題があるため、結局、盲栓を貫通穴の内壁面に溶接固定しなければならなくなる。
【００１３】
一方、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に容易に固定できるようにする上、溶融したはんだが盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から漏洩することも確実に防げる態様としては、盲栓の外径と貫通穴の内径との間の寸法差を所謂嵌め合い公差にするものが考えられる。
【００１４】
この態様では、盲栓の外径と貫通穴の内径との間の寸法差を、溶融したはんだが通過できない程度の寸法差としての嵌め合い公差とするので、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に固定する際には、盲栓を当該貫通穴に嵌合するだけで済み、ヒートシンクの製造コストも低めに抑えることが可能となる。
【００１５】
しかし、この場合は、盲栓が、当該盲栓と受熱ブロックの貫通穴の内壁面との間に作用する摩擦力だけを主要な固定のための力として、受熱ブロックの貫通穴の内壁面に固定されることになるため、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に嵌合した後に受熱ブロックに衝撃・振動が加わったとき等には、盲栓が受熱ブロックの貫通穴から脱落する場合があると考えられ、このような脱落を確実に防止する工夫が必要である。
【００１６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受熱ブロックの貫通穴に対する当該盲栓の取付時に、当該盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけを行った場合であっても、当該取付の後に受熱ブロックの貫通穴より当該盲栓が脱落することが確実に防止されるように構成された盲栓を備え、発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を大気中に効率良く放熱できるように構成されたヒートシンクを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載のヒートシンクは、ヒートパイプを挿入できる貫通穴を備えた受熱ブロックと、前記貫通穴の一端に装着される盲栓と、放熱用のフィンを備え、前記貫通穴の他端から前記貫通穴に挿入されたヒートパイプと、前記盲栓が前記貫通穴に装着された後に前記貫通穴に充填され、前記受熱ブロック、前記盲栓、及び前記ヒートパイプのいずれよりも低い融点を有し、液体の状態から固化した状態にされることで前記貫通穴の内壁面と前記ヒートパイプとを固定する低融点材とを有し、また、前記盲栓を前記貫通穴に装着させた際に前記貫通穴の内壁面と対向する前記盲栓の外周面には、前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が流れ込む凹部であって、前記低融点材が固化した際に、固化した前記低融点材と係合して前記盲栓の前記貫通穴からの脱落を防止する凹部と、該凹部に前記低融点材を導く通路溝とが設けられ、更に、前記盲栓の外径と前記貫通穴における前記盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が、前記貫通穴に充填された前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が前記盲栓の外周面と前記貫通穴の内壁面との間を通って前記貫通穴外に漏洩することを防ぐ嵌め合い公差とされ、前記嵌め合い公差が０〜２００μｍとされたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のヒートシンクによれば、従来のヒートシンクの場合と同様に、受熱ブロックが半導体素子等の発熱体に当接するように配置することにより、発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を大気中に効率良く放熱させることができる。
【００１９】
つまり、受熱ブロックに伝達された発熱体からの熱が受熱ブロックの貫通穴に挿入されたヒートパイプに伝えられ、ヒートパイプにおける当該貫通穴外の部分からフィンを介して大気中に効率良く放熱されるのである。
【００２０】
ヒートシンクの製造時において、受熱ブロックの貫通穴に対する盲栓の取り付けが盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけにより行われた場合であっても、盲栓の凹部には通路溝を介して低融点材が流れ込んで固化しており、凹部と低融点材とが係合していることから、受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することは確実に防止されるという効果が得られる。
【００２１】
受熱ブロックの貫通穴に対する盲栓の取付時に、溶接等の工程を伴わずに、盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけを行った場合であっても、この取付の後に受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することが確実に防止される。
【００２２】
つまり、盲栓の外周面には上記の如く凹部と通路溝とが設けられているので、受熱ブロックの貫通穴に当該盲栓を嵌合しておけば、その後、ヒートパイプ固定用の低融点材をこの貫通穴に充填して当該低融点材を溶融させた際には、低融点材が、盲栓の外周面上で通路溝を介して凹部に流れ込む。
【００２３】
そして、その後、低融点材が冷やされて固化した際には、凹部と低融点材とが係合して、盲栓の貫通穴からの脱落が確実に防止されることになるのである。
【００２４】
従って、本発明のヒートシンクによれば、盲栓の取り付けを容易に行える分だけ、当該ヒートシンクの製造時の生産性を向上することができ、当該ヒートシンクの製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、本発明のヒートシンクは、前記盲栓の外径と前記貫通穴における前記盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が、前記貫通穴に充填された前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が前記盲栓の外周面と前記貫通穴の内壁面との間を通って前記貫通穴外に漏洩することを防ぐ嵌め合い公差とされて、前記嵌め合い公差が０〜２００μｍとされている。
【００２６】
盲栓の外径と受熱ブロックの貫通穴における盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が上記の如く嵌め合い公差とされているので、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に嵌合した後に貫通穴の内壁面と盲栓とを更に溶接固定等しなくても、盲栓の受熱ブロックの貫通穴への取り付けの後に当該貫通穴に挿入され液体の状態とされる低融点材が盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から貫通穴外に漏洩することは防がれることになる。
【００２７】
尚、低融点材の漏洩をより確実に防止するためには、上記の寸法差をより小さくすることが望ましく、例えば、０〜１００μｍとすることが好ましい。
【００２８】
次に、請求項２に記載のヒートシンクは、前記貫通穴を備えた受熱ブロックが、金属製の押出形材として成形されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明（請求項２）のように、貫通穴を備えた受熱ブロックを押し出し加工法にて成形された金属製の押出形材とすれば、受熱ブロックの製造コスト（延いては、ヒートシンクの製造コスト）を低減することができる。
【００３０】
つまり、まず、当該ヒートシンクの構成要素である受熱ブロックを製造する方法としては、板状のブロック材を成形した後に、当該ブロック材に穴開け加工を施して貫通穴を形成することにより受熱ブロックを成形するものであっても良い。
【００３１】
しかし、このような手法を採った場合は、貫通穴を追加工で形成する分だけ製造コストが増大することになる上、穴開け加工時に切削屑として廃棄される材料がある分だけ材料コストも増大することになる。
【００３２】
一方、本発明（請求項２）のように、受熱ブロックを押し出し加工法により成形された金属製の押出形材とすれば、上記の穴開け加工のような追加工を施すことなく、周知の押し出し機にて貫通穴を有する受熱ブロックを安価に且つ容易に成形することができる。
【００３３】
従って、本発明（請求項２）によれば、追加工を施す必要がない分だけ受熱ブロックの製造コスト（延いては、ヒートシンクの製造コスト）を低減することができる。
【００３４】
ここで、盲栓の外周面に上記のように低融点材が流れ込む凹部と通路溝とを形成する具体的態様としては、上記のように、凹部に流れ込んだ低融点材と凹部とが係合して受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することが防止されるよう構成されたものであれば、特に限定はないが、例えば、請求項３に記載の態様であっても良い。
【００３５】
即ち、請求項３に記載のヒートシンクは、請求項１に記載の構成に加え、前記凹部と前記通路溝とが、夫々、当該盲栓の前記外周面上で周方向に延びる環状溝であり、前記凹部が前記外周面上で前記通路溝よりも深く凹設された環状溝として構成されたことを特徴とする。
【００３６】
請求項３に記載のヒートシンクによれば、当該盲栓の外周面を取り囲むように、環状溝としての凹部と通路溝とが設けられている上、凹部が通路溝よりも深く凹設されているので、上記のように低融点材が凹部に流れ込んで固化した際には、当該盲栓の外周面（凹部）が低融点材によって全周に渡って保持される。
【００３７】
従って、本発明（請求項３）によれば、例えば、盲栓の外周面上の通路溝によって低融点材が導かれる凹部が点状の穴（丸穴、楕円穴、多角形状の穴等）として局所的に設けられる態様等に比べ、盲栓が当該盲栓の全周に渡って低融点材に保持されることになる分だけ、盲栓が受熱ブロックの貫通穴から一層脱落し難くなる。
【００３８】
次に、請求項４に記載のヒートシンクは、請求項１〜請求項３に記載の構成に加え、当該盲栓の前記ヒートパイプ側の端部が平面形状を有することを特徴とする。
【００３９】
盲栓のヒートパイプ側の端部が平面形状とされているため、受熱ブロックの貫通穴にヒートパイプを挿入したときにヒートパイプの先端を盲栓のヒートパイプ側の端部に当接させることによってヒートパイプの該貫通穴内での位置決めを行う場合は、ヒートパイプと盲栓とを安定した状態で当接させることができる。
【００４０】
よって、ヒートパイプの該貫通穴内での位置決めを容易且つ確実に行うことができるという効果が得られる。
【００４１】
即ち、ヒートパイプの位置決めが行いやすい分だけヒートシンクの生産性を向上することができ、当該ヒートシンクの製造コストを一層低減することができるという効果が得られるのである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本実施例のヒートシンク１の全体的構成を示す斜視図であり、図２は、ヒートシンク１における受熱ブロック１０（後述）の内部構造を示した説明図である。
【００４３】
図１及び図２に示す如く、本実施例のヒートシンク１は、ヒートパイプ挿入用の３つの貫通穴１２を備えた受熱ブロック１０と、３つの貫通穴１２の一端１２ａに夫々装着された３つの盲栓２０と、３つの貫通穴１２の他端１２ｂから当該貫通穴１２に夫々挿入された３本のヒートパイプ３０と、３本のヒートパイプ３０の貫通穴１２外の部分に取り付けられた複数枚の放熱用のフィン４０と、貫通穴１２に充填され、貫通穴１２の内壁面１４とヒートパイプ３０とを固定する低融点材としてのはんだ５０と、からなる。
【００４４】
ヒートシンク１を構成する各部品は、伝熱性の高い金属材料で形成されており、本実施例では、受熱ブロック１０と盲栓２０とフィン４０とがアルミニウムを主体とした材料で形成されており、ヒートパイプ３０が銅を主体とした材料で形成されている。
【００４５】
そして、本実施例のヒートシンク１は、従来のヒートシンクと同様に、半導体素子、電子装置等の発熱体（図示省略）に受熱ブロック１０の外面１１（図１参照）が当接するように配置され、発熱体で発生した熱を効率良く放熱させるための放熱装置として機能する。
【００４６】
具体的には、受熱ブロック１０に伝達された発熱体からの熱が貫通穴１２内のヒートパイプ３０に伝えられ、ヒートパイプ３０に伝達された熱は、ヒートパイプ３０における貫通穴１２外の部分からフィン４０を介して大気中に効率良く放熱されるのである。
【００４７】
次に、図３〜図８も用いて、ヒートシンク１の製造方法について詳しく説明する。但し、以下の説明で、ヒートパイプコンテナ３０’とは、ヒートパイプ３０製造用に用いられるパイプ材であり、後述のように当該ヒートパイプコンテナ３０’の内部に熱媒体としての作動液が封入・密閉されることでヒートパイプ３０とされるものである。また、以下の説明では、この作動液の封入・密閉の工程を、ヒートシンク１の製造工程における最後の工程として説明するが、この工程は、ヒートシンク１の製造工程における最初の工程であっても良く、途中の工程であっても良い。
【００４８】
ヒートシンク１の製造時には、まず、３本のヒートパイプコンテナ３０’に複数枚のフィン４０を取り付ける（図３（ａ）参照）。具体的には、複数枚のフィン４０の夫々には、ヒートパイプコンテナ３０’圧入用の透孔としての穴４２が３つ形成されており（図１参照）、３本のヒートパイプコンテナ３０’に複数枚のフィン４０を取り付ける際には、ヒートパイプコンテナ３０’に穴４２を有するフィン４０を圧入して、３本のヒートパイプコンテナ３０’と複数枚のフィン４０とが一体に固定された状態にする。あるいは、ヒートパイプコンテナ３０’の外径よりも穴径の大きい穴４２を有するフィン４０の穴４２に、ヒートパイプコンテナ３０’を挿入し、ヒートパイプコンテナ３０’内に拡管プラグ（図示省略）を挿入してヒートパイプコンテナ３０’を拡管してフィン４０とヒートパイプコンテナ３０’とを一体に固定された状態にしても良い。
【００４９】
次に、ヒートパイプコンテナ３０’の両端３２ａ，３２ｂにキャップを取り付けて、図３（ａ）の状態にする。
具体的には、図３（ｂ）に示すヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａ近傍部分の断面図からも判るように、各ヒートパイプコンテナ３０’は、当該ヒートパイプコンテナ３０’を長手方向に貫通したパイプ穴３４を有しており、本実施例では、各ヒートパイプコンテナ３０’のパイプ穴３４の先端３２ａ近傍の箇所にパイプ穴３４封止用のキャップ３６を嵌合した上、ろう付け溶接等の溶接によりキャップ３６をヒートパイプコンテナ３０’に固定する。なお、ヒートパイプコンテナ３０’の管端（先端３２ａ近傍部分）に絞り加工を施し、当該管端を溶接により封止しても良い。
【００５０】
また、このように先端３２ａがキャップ３６にて封止される際には、各パイプ穴３４の後端３２ｂも同種のキャップ（図示省略）を溶接することにより塞がれるが、これら後端３２ｂ側に固定されるキャップにはパイプ穴３４に通じる注入管３８が取り付けられている。注入管３８は、後述のように熱媒体としての作動液をパイプ穴３４に注入する際に使用される管である。また、図３（ｂ）中で符号３７で示されているのは、上記のろう付け溶接時に使用されたろう材である。
【００５１】
一方、図４（ａ）に示すように、受熱ブロック１０に対しては、まず、３つの貫通穴１２の一端１２ａに、３つの盲栓２０を夫々嵌合しておく。
ここで、盲栓２０は、当該盲栓２０の平面図及び側面図である図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円柱状の部材の外周面２２に凹部２４と通路溝２６とを設けた形状を有している。
【００５２】
具体的には、まず、盲栓２０を貫通穴１２に装着した際に貫通穴１２の内壁面１４と対向する当該盲栓２０の外周面２２のうち、貫通穴１２の他端１２ｂ側（図２の状態においては、ヒートパイプ３０側）に位置する当該盲栓２０の端部２８側の縁２８ａを含んだ箇所には、周方向に延びる環状溝（換言すれば、縮径部）としての通路溝２６が形成されている。また、この通路溝２６に連接した外周面２２上の箇所には、通路溝２６よりも深く凹設された周方向に延びる環状溝である凹部２４が形成されている。また、本実施例では、盲栓２０における端部２８が平面形状とされている。
【００５３】
また、一方、本実施例における受熱ブロック１０は、押し出し加工法にて、貫通穴１２を備えた押出形材として成形されたものである。
従って、本実施例では、板状のブロック材に対してドリル等による穴開け加工を施して貫通穴１２を穿設して受熱ブロック１０を形成する場合等に比べ、貫通穴１２を追加工によって形成しなくてもよい分だけ、受熱ブロック１０の製造コスト（延いては、ヒートシンク１の製造コスト）が低減されている。
【００５４】
但し、本実施例では、図４（ａ）に示すように、押し出し加工により形成される貫通穴１２の内径Ｄが、押し出し加工によって形成される穴の内径の寸法誤差が一般に比較的大きめとなることから、予め盲栓２０の外径Ｄ１よりも小さめとされ、貫通穴１２における盲栓２０の嵌合箇所だけがその後の機械加工によって盲栓２０の嵌合可能な内径Ｄ２に拡径されている。
【００５５】
そして、本実施例では、上記Ｄ１とＤ２との間の寸法差（Ｄ２−Ｄ１）が０〜１００μｍ（直径差）の嵌め合い公差とされており（つまり、図４（ｂ）における外周面２２と内壁面１４における上記拡径された箇所との間の間隙δ（半径差）が、当該間隙部分を液体化されたはんだが通過できない間隙としての０〜５０μｍとなるようにされており）、３つの貫通穴１２の一端１２ａに３つの盲栓２０を夫々嵌合した際には、図４（ｂ）に示すように、盲栓２０における通路溝２６と貫通穴１２の内壁面１４との間に、液体化されたはんだが通過可能な所定の間隔ｄ１（ｄ１＞０）が空くよう構成されている。また、盲栓２０における端部２８と反対側の端部をなす後端面２９と、受熱ブロック１０における貫通穴１２の一端１２ａ近傍の外壁面１１ａとは、盲栓２０を嵌合した際に一平面上に並ぶようにされる（図４（ｂ）参照）。
【００５６】
そして、上記のように貫通穴１２に対する盲栓２０の嵌合がなされると、今度は、図６に示すように、３つの貫通穴１２の他端１２ｂから３つの貫通穴１２の夫々に所定量の固形のはんだ５０を挿入する。
次に、図７に示すように、受熱ブロック１０を加熱して３つの貫通穴１２内のはんだ５０を溶融させた後、３つのヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを３つの貫通穴１２の他端１２ｂから３つの貫通穴１２夫々の内部に挿入する。そして、３つのヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを３つの盲栓２０の端部２８に当接させることにより、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを行う。
【００５７】
このとき、液体化されたはんだ５０の液面は、貫通穴１２へのヒートパイプコンテナ３０’の挿入に伴って上昇するが、ヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを盲栓２０の端部２８に当接させた際の液面が図８（ａ）に示すように貫通穴１２の他端１２ｂに達していない場合は、図８（ｂ）に示すように、この貫通穴１２にはんだを追加して液面が他端１２ｂ近傍に達した状態にする。
【００５８】
そして、その後、受熱ブロック１０及びヒートパイプコンテナ３０’を冷却することによって、はんだ５０を固化させ、ヒートパイプコンテナ３０’がはんだ５０を介して受熱ブロック１０に一体に固定された状態にする。このとき、貫通穴１２の他端１２ｂ近傍におけるはんだ５０の表面５０ａ（図８（ｂ）参照）を必要に応じて研摩仕上げしておくと良い。
【００５９】
そして、最後に、ヒートパイプコンテナ３０’のパイプ穴３４に、注入管３８を介して、熱媒体として機能する水、アルコール等の作動液を注入し、パイプ穴３４内の脱気を行った後に注入管３８を溶接により密閉してヒートパイプコンテナ３０’をヒートパイプ３０とすれば、図１及び図２に示す状態となり、ヒートシンク１の製造は完了となる。
【００６０】
尚、本実施例では、上記のようにヒートパイプコンテナ３０’の挿入前にはんだ５０を溶融させて液体化させた際に、液体のはんだ５０の一部が、盲栓２０における通路溝２６（詳しくは、通路溝２６と内壁面１４との間の経路）を通って凹部２４に流れ込む。そして、凹部２４は、上述の如く通路溝２６よりも外周面２２上で深く凹設された溝であるため、当該凹部２４に流れ込んだはんだ５０がその後に冷やされて固化した際には、凹部２４とはんだ５０とが係合し、盲栓２０の貫通穴１２からの脱落が、確実に防止された状態になる。特に、本実施例では、凹部２４が、盲栓２０の外周面２２上に設けられた環状溝として構成されているので、はんだ５０が上記のように凹部２４に流れ込んだ後に固化した際には、盲栓２０の外周面２２がはんだ５０によって全周に渡って保持され、盲栓２０が貫通穴１２の一端１２ａに確実に固定される。従って、本実施例では、盲栓２０を貫通穴１２の一端１２ａに確実に固定するために溶接等の工程を必要としない分だけ、ヒートシンク１の生産性が向上され、ヒートシンク１の製造コストが低減されることになる。
【００６１】
また、本実施例では、上記のように盲栓２０がはんだ５０によって固定される前の段階では、盲栓２０が、貫通穴１２に嵌合されているだけであるものの、盲栓２０の外径Ｄ１と、貫通穴１２における盲栓２０の挿入箇所の内径Ｄ２との間の寸法差が０〜１００μｍの嵌め合い公差とされているため、盲栓２０の外周面２２と貫通穴１２の内壁面１４との間を液体化したはんだ５０が通過して貫通穴１２外に漏洩することは確実に防がれる。
【００６２】
また、一方、上記のように貫通穴１２へのヒートパイプコンテナ３０’の挿入を行う際には、ヒートパイプコンテナ３０’の挿入をゆっくり行うことが好ましい。
つまり、ヒートパイプコンテナ３０’の挿入を素早く行うと、溶融したはんだ５０が、貫通穴１２に挿入されたヒートパイプコンテナ３０’との界面で急激に冷やされ、はんだ５０がヒートパイプコンテナ３０’に対して好適に固着しない場合があることから、上記の挿入時に、ヒートパイプコンテナ３０’全体の温度が、溶融したはんだ５０の温度と略同一となり、はんだ５０がヒートパイプコンテナ３０’に好適に固着するようになる程度にヒートパイプコンテナ３０’の挿入をゆっくり行うことが好ましいのである。
【００６３】
また、本実施例では、上述のように、貫通穴１２に挿入されたヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを盲栓２０の端部２８に当接させることにより、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを行うが、本実施例では盲栓２０の端部２８が平面形状とされているため、ヒートパイプコンテナ３０’と盲栓２０とを安定した状態で当接させることができ、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを容易且つ確実に行うことができる。従って、このようにヒートパイプコンテナ３０’の位置決めが行いやすい分だけヒートシンク１の生産性が向上され、ヒートシンク１の製造コストが低減されることになる。
【００６４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、ヒートシンク１を、３本のヒートパイプ３０を備えたものとしたが、ヒートシンク１を構成するヒートパイプ３０の本数を３本以外の本数とし、このヒートパイプ３０の本数と同数の貫通穴１２を有する受熱ブロック１０と、このヒートパイプ３０の本数と同数の盲栓２０とを用いてヒートシンク１を構成しても良いのは勿論である。
【００６５】
また、上記実施例では、盲栓２０に設ける凹部２４及び通路溝２６の形状を共に外周面２２上に設けられた環状溝としたが、上記実施例のように液体化したはんだ５０が通路溝２６を介して凹部２４に流れ込み、はんだ５０が固化した後においては、はんだ５０と凹部２４との係合により盲栓２０が貫通穴１２から脱落することを防止できるように機能する形状であれば、凹部２４及び通路溝２６の形状を他の形状のものとしても良い。
【００６６】
そして、このような他の形状を有する凹部２４及び通路溝２６の具体例としては、例えば、図９に示すものが考えられる。ここで、図９（ａ）は、この具体例としての凹部２０４及び通路溝２０６を有する盲栓２００の平面図であり、図９（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図である。
【００６７】
図９に示すように、この盲栓２００は、円柱状の部材の外周面２０２上の一箇所に点状（詳しくは略楕円状）の窪みとしての凹部２０４を設け、この凹部２０４から当該円柱状部材の上面２０８に至る外周面２０２上の部分に線状の溝としての通路溝２０６を設けてなるものである。
【００６８】
そして、上面２０８を貫通穴１２の他端１２ｂ側に向けた状態にしつつ、この盲栓２００を貫通穴１２に嵌合しておけば、上記実施例のようにヒートシンク１を製造した際に、液体化したはんだ５０が通路溝２０６を通って凹部２０４に流れ込み、はんだ５０が固化した後においては、はんだ５０が凹部２０４と係合して、盲栓２００が貫通穴１２から脱落することが防止されることになる。
【００６９】
尚、このように凹部２０４及び通路溝２０６を構成する場合においては、図９に示すように外周面２０２上に凹部２０４及び通路溝２０６を１組だけ設けるのではなく、２組以上設けても良い。
また、盲栓２０（２００）の全体としての形状は、上記実施例や図９に示すもののように円柱状部材に凹部２４（２０４）や通路溝２６（２０６）を設けたものに限らず、貫通穴１２の形状に応じて、多角柱状部材に凹部２４（２０４）や通路溝２６（２０６）を設けたものであっても良い。
【００７０】
また、一方、上記実施例では、盲栓２０の外径Ｄ１と、貫通穴１２における盲栓２０の挿入箇所の内径Ｄ２との間の寸法差を０〜１００μｍの嵌め合い公差としたが（図４参照）、０〜２００μｍの嵌め合い公差としても上記実施例と略同様の効果が得られる。但し、０〜１００μｍの嵌め合い公差とすれば、盲栓２０の外周面２２と貫通穴１２の内壁面１４との間を液体化したはんだ５０が通過して貫通穴１２外に漏洩することが一層確実に防がれることになるので、上記Ｄ１とＤ２との寸法差は、０〜１００μｍの嵌め合い公差とすることが望ましい。
【００７１】
また、上記実施例では、図４（ｂ）に示すように、盲栓２０を貫通穴１２に嵌合した際に、盲栓２０の後端面２９と受熱ブロック１０の外壁面１１ａとが一平面上に並ぶようにするとして説明したが、後端面２９が外壁面１１ａに比べて貫通穴１２内に凹んだ状態になるようにしても良いし、後端面２９が外壁面１１ａに比べて貫通穴１２外に突出した状態になるようにしても良い。
【００７２】
尚、後端面２９の外壁面１１ａに対する位置は、貫通穴１２において内径Ｄ２に拡径された部分の奥行き長さを調節することによっても変化させることができる。
つまり、貫通穴１２における拡径部分の奥行き長さＨ２（図４（ｂ）参照）を、盲栓２０における後端面２９から凹部２４までの長さＨ１（図４（ｂ）参照）に対して相対的に変化させれば、盲栓２０の貫通穴１２に対する嵌入可能長さを変化させることができ、嵌合完了時における後端面２９の外壁面１１ａに対する位置を変化させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のヒートシンクの全体的構成を示す斜視図である。
【図２】 実施例のヒートシンクにおける受熱ブロックの内部構造を示した説明図である。
【図３】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）はヒートパイプコンテナにフィンを固定する工程を示す説明図、（ｂ）はヒートパイプの先端近傍部分の断面を示した説明図である。
【図４】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）は受熱ブロックに盲栓を取り付ける工程を示す説明図、（ｂ）は受熱ブロックの貫通穴に嵌合された盲栓の状態を説明する説明図である。
【図５】 実施例のヒートシンクの製造に用いる盲栓を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図６】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、受熱ブロックの貫通穴にはんだを挿入する工程を示す説明図である。
【図７】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、受熱ブロックの貫通穴にヒートパイプコンテナを挿入する工程を示す説明図である。
【図８】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）は受熱ブロックの貫通穴にはんだを追加する必要がある状態を示す説明図、（ｂ）ははんだの追加が完了した状態を示す説明図である。
【図９】 他の実施例としての盲栓の形状を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、１０…受熱ブロック、１２…貫通穴、２０，２００…盲栓、２２…外周面、２４，２０４…凹部、２６，２０６…通路溝、２８…端部、３０…ヒートパイプ、４０…フィン、５０…はんだ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプを挿入可能な貫通穴を備える受熱ブロックの貫通穴の一端に盲栓を装着し、半導体素子等の発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を受熱ブロックの貫通穴に装着固定されたヒートパイプを介して大気中に放熱できるよう構成されたヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、電子装置等の発熱体で発生した熱を効率良く放熱させるための放熱装置として、放熱用のフィンを備えたヒートパイプを介して発熱体からの熱を放熱させ得るよう構成されたヒートシンクがあることが知られている。
【０００３】
従来のヒートシンクは、一端のみが開口した長尺状の穴としての有底挿入穴を備えた受熱ブロックと、有底挿入穴に一部分が挿入された上、当該一部分が有底挿入穴の内壁面に対してはんだ（低融点材）を介して固定されたヒートパイプと、を備えている。
【０００４】
ここで、このヒートシンクの製造時において受熱ブロックとヒートパイプとの固定を行う際の手法は次の通りである。即ち、まず、ヒートパイプ挿入前の有底挿入穴に固形のはんだを所定量だけ挿入した後、受熱ブロックを加熱して有底挿入穴内のはんだを溶融させる。次に、ヒートパイプを有底挿入穴に挿入してヒートパイプをはんだに接しさせた後、受熱ブロックを冷却して有底挿入穴内のはんだを固化させることにより受熱ブロックとヒートパイプとを固定するのである。
【０００５】
尚、このように製造されるヒートシンクにおいて、ヒートパイプにおける有底挿入穴外に配置された部分には、複数枚の放熱用のフィンが取り付けられている。また、ヒートパイプは、パイプ材の両端が密封された密閉容器として形成されており、当該ヒートパイプの内部には、当該ヒートパイプの内部容積に比べて少量の作動液（熱媒体として機能する水、アルコール等の作動液）が封入されている。
【０００６】
そして、このヒートシンクは、受熱ブロックが発熱体に当接するように配置されることで、発熱体にて発生した熱を外部に効率良く放散させる放熱装置として機能する。
具体的には、受熱ブロックに伝達された熱が有底挿入穴に挿入されたヒートパイプに伝えられ、当該ヒートパイプの有底挿入穴外の部分から大気中に放熱される。このとき、ヒートパイプの内部に位置する作動液は、当該ヒートパイプの加熱部分（当該ヒートパイプの有底挿入穴内に配置された部分における内部）で気化されて当該ヒートパイプの放熱部分（当該ヒートパイプの有底挿入穴外に配置された部分における内部）に移動した後、液化することにより放熱作用を促進させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のヒートシンクにおいて、有底挿入穴を備えた受熱ブロックの製造方法としては、例えば、板状のブロック材を成形した後に、当該ブロック材にドリル等にて穴開け加工を施すことにより有底挿入穴を穿設して受熱ブロックを成形するものがあった。
【０００８】
しかし、この手法では、有底挿入穴を追加工により形成するため、加工時間が長くなって生産性が低下し、製造コストが嵩むこととなる。
そこで、このような問題を解決するため、従来より、受熱ブロックを押し出し加工法にて成形された押出形材とする手法を採ることが行われてきた。これは、押し出し加工法では、ヒートパイプを挿入可能な貫通穴を備えたブロック材（受熱ブロック）を周知の押し出し機にて安価に且つ容易に成形できるからである。
【０００９】
但し、押し出し加工法にて受熱ブロックを成形した場合は、断面形状が一様な成形品のみを加工できる押し出し加工法の特性により、受熱ブロックにおけるヒートパイプ挿入用の穴が、両端で開口した貫通穴となってしまい、当該穴を上記の如く一端のみで開口した有底挿入穴とすることができない。従って、この場合に更にヒートパイプを上記と同様にはんだを用いて受熱ブロックに固定する手法を採る場合は、受熱ブロックの貫通穴にはんだを挿入する前に当該貫通穴の一端を盲栓で塞ぎ、貫通穴に挿入されたはんだが貫通穴外に流出することを防ぐ必要がある。
【００１０】
そして、このように受熱ブロックの貫通穴の一端を盲栓で塞ぐ態様としては、当該貫通穴の一端に盲栓を挿入・配置した後、当該貫通穴の内壁面と盲栓とを溶接（ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接等）により固定するものが一般的であった。これは、このように溶接固定すれば、盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間を漏洩経路として液体化されたはんだが漏洩することが確実に防止されるからである。
【００１１】
しかし、このように溶接により盲栓を固定する態様では、貫通穴の一端に盲栓を挿入・配置する工程の他に、盲栓と貫通穴内壁面とを溶接固定する工程が必要となるばかりでなく、溶接箇所に溶接の結果形成される凸状の溶接ビードを切削する工程も必要となることから、工数増に伴ってヒートシンクの製造コストが増大してしまうという問題があった。
【００１２】
また、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に固定する他の態様としては、盲栓の外周面と当該貫通穴の内壁面とにねじ溝を形成して、盲栓を当該貫通穴に螺合する手法を採るものも考えられるが、この場合は、盲栓側のねじ溝と貫通穴側のねじ溝とが確実に整合するように双方のねじ溝を形成しないと、溶融したはんだが盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から漏洩することになる等の問題があるため、結局、盲栓を貫通穴の内壁面に溶接固定しなければならなくなる。
【００１３】
一方、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に容易に固定できるようにする上、溶融したはんだが盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から漏洩することも確実に防げる態様としては、盲栓の外径と貫通穴の内径との間の寸法差を所謂嵌め合い公差にするものが考えられる。
【００１４】
この態様では、盲栓の外径と貫通穴の内径との間の寸法差を、溶融したはんだが通過できない程度の寸法差としての嵌め合い公差とするので、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に固定する際には、盲栓を当該貫通穴に嵌合するだけで済み、ヒートシンクの製造コストも低めに抑えることが可能となる。
【００１５】
しかし、この場合は、盲栓が、当該盲栓と受熱ブロックの貫通穴の内壁面との間に作用する摩擦力だけを主要な固定のための力として、受熱ブロックの貫通穴の内壁面に固定されることになるため、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に嵌合した後に受熱ブロックに衝撃・振動が加わったとき等には、盲栓が受熱ブロックの貫通穴から脱落する場合があると考えられ、このような脱落を確実に防止する工夫が必要である。
【００１６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受熱ブロックの貫通穴に対する当該盲栓の取付時に、当該盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけを行った場合であっても、当該取付の後に受熱ブロックの貫通穴より当該盲栓が脱落することが確実に防止されるように構成された盲栓を備え、発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を大気中に効率良く放熱できるように構成されたヒートシンクを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載のヒートシンクは、ヒートパイプを挿入できる貫通穴を備えた受熱ブロックと、前記貫通穴の一端に装着される盲栓と、放熱用のフィンを備え、前記貫通穴の他端から前記貫通穴に挿入されたヒートパイプと、前記盲栓が前記貫通穴に装着された後に前記貫通穴に充填され、前記受熱ブロック、前記盲栓、及び前記ヒートパイプのいずれよりも低い融点を有し、液体の状態から固化した状態にされることで前記貫通穴の内壁面と前記ヒートパイプとを固定する低融点材とを有し、また、前記盲栓を前記貫通穴に装着させた際に前記貫通穴の内壁面と対向する前記盲栓の外周面には、前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が流れ込む凹部であって、前記低融点材が固化した際に、固化した前記低融点材と係合して前記盲栓の前記貫通穴からの脱落を防止する凹部と、該凹部に前記低融点材を導く通路溝とが設けられ、更に、前記盲栓の外径と前記貫通穴における前記盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が、前記貫通穴に充填された前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が前記盲栓の外周面と前記貫通穴の内壁面との間を通って前記貫通穴外に漏洩することを防ぐ嵌め合い公差とされ、前記嵌め合い公差が０〜２００μｍとされたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のヒートシンクによれば、従来のヒートシンクの場合と同様に、受熱ブロックが半導体素子等の発熱体に当接するように配置することにより、発熱体から受熱ブロックに伝達された熱を大気中に効率良く放熱させることができる。
【００１９】
つまり、受熱ブロックに伝達された発熱体からの熱が受熱ブロックの貫通穴に挿入されたヒートパイプに伝えられ、ヒートパイプにおける当該貫通穴外の部分からフィンを介して大気中に効率良く放熱されるのである。
【００２０】
ヒートシンクの製造時において、受熱ブロックの貫通穴に対する盲栓の取り付けが盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけにより行われた場合であっても、盲栓の凹部には通路溝を介して低融点材が流れ込んで固化しており、凹部と低融点材とが係合していることから、受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することは確実に防止されるという効果が得られる。
【００２１】
受熱ブロックの貫通穴に対する盲栓の取付時に、溶接等の工程を伴わずに、盲栓の受熱ブロックの貫通穴に対する嵌合だけを行った場合であっても、この取付の後に受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することが確実に防止される。
【００２２】
つまり、盲栓の外周面には上記の如く凹部と通路溝とが設けられているので、受熱ブロックの貫通穴に当該盲栓を嵌合しておけば、その後、ヒートパイプ固定用の低融点材をこの貫通穴に充填して当該低融点材を溶融させた際には、低融点材が、盲栓の外周面上で通路溝を介して凹部に流れ込む。
【００２３】
そして、その後、低融点材が冷やされて固化した際には、凹部と低融点材とが係合して、盲栓の貫通穴からの脱落が確実に防止されることになるのである。
【００２４】
従って、本発明のヒートシンクによれば、盲栓の取り付けを容易に行える分だけ、当該ヒートシンクの製造時の生産性を向上することができ、当該ヒートシンクの製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、本発明のヒートシンクは、前記盲栓の外径と前記貫通穴における前記盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が、前記貫通穴に充填された前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が前記盲栓の外周面と前記貫通穴の内壁面との間を通って前記貫通穴外に漏洩することを防ぐ嵌め合い公差とされて、前記嵌め合い公差が０〜２００μｍとされている。
【００２６】
盲栓の外径と受熱ブロックの貫通穴における盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が上記の如く嵌め合い公差とされているので、盲栓を受熱ブロックの貫通穴に嵌合した後に貫通穴の内壁面と盲栓とを更に溶接固定等しなくても、盲栓の受熱ブロックの貫通穴への取り付けの後に当該貫通穴に挿入され液体の状態とされる低融点材が盲栓の外周面と貫通穴の内壁面との間から貫通穴外に漏洩することは防がれることになる。
【００２７】
尚、低融点材の漏洩をより確実に防止するためには、上記の寸法差をより小さくすることが望ましく、例えば、０〜１００μｍとすることが好ましい。
【００２８】
次に、請求項２に記載のヒートシンクは、前記貫通穴を備えた受熱ブロックが、金属製の押出形材として成形されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明（請求項２）のように、貫通穴を備えた受熱ブロックを押し出し加工法にて成形された金属製の押出形材とすれば、受熱ブロックの製造コスト（延いては、ヒートシンクの製造コスト）を低減することができる。
【００３０】
つまり、まず、当該ヒートシンクの構成要素である受熱ブロックを製造する方法としては、板状のブロック材を成形した後に、当該ブロック材に穴開け加工を施して貫通穴を形成することにより受熱ブロックを成形するものであっても良い。
【００３１】
しかし、このような手法を採った場合は、貫通穴を追加工で形成する分だけ製造コストが増大することになる上、穴開け加工時に切削屑として廃棄される材料がある分だけ材料コストも増大することになる。
【００３２】
一方、本発明（請求項２）のように、受熱ブロックを押し出し加工法により成形された金属製の押出形材とすれば、上記の穴開け加工のような追加工を施すことなく、周知の押し出し機にて貫通穴を有する受熱ブロックを安価に且つ容易に成形することができる。
【００３３】
従って、本発明（請求項２）によれば、追加工を施す必要がない分だけ受熱ブロックの製造コスト（延いては、ヒートシンクの製造コスト）を低減することができる。
【００３４】
ここで、盲栓の外周面に上記のように低融点材が流れ込む凹部と通路溝とを形成する具体的態様としては、上記のように、凹部に流れ込んだ低融点材と凹部とが係合して受熱ブロックの貫通穴から盲栓が脱落することが防止されるよう構成されたものであれば、特に限定はないが、例えば、請求項３に記載の態様であっても良い。
【００３５】
即ち、請求項３に記載のヒートシンクは、請求項１に記載の構成に加え、前記凹部と前記通路溝とが、夫々、当該盲栓の前記外周面上で周方向に延びる環状溝であり、前記凹部が前記外周面上で前記通路溝よりも深く凹設された環状溝として構成されたことを特徴とする。
【００３６】
請求項３に記載のヒートシンクによれば、当該盲栓の外周面を取り囲むように、環状溝としての凹部と通路溝とが設けられている上、凹部が通路溝よりも深く凹設されているので、上記のように低融点材が凹部に流れ込んで固化した際には、当該盲栓の外周面（凹部）が低融点材によって全周に渡って保持される。
【００３７】
従って、本発明（請求項３）によれば、例えば、盲栓の外周面上の通路溝によって低融点材が導かれる凹部が点状の穴（丸穴、楕円穴、多角形状の穴等）として局所的に設けられる態様等に比べ、盲栓が当該盲栓の全周に渡って低融点材に保持されることになる分だけ、盲栓が受熱ブロックの貫通穴から一層脱落し難くなる。
【００３８】
次に、請求項４に記載のヒートシンクは、請求項１〜請求項３に記載の構成に加え、当該盲栓の前記ヒートパイプ側の端部が平面形状を有することを特徴とする。
【００３９】
盲栓のヒートパイプ側の端部が平面形状とされているため、受熱ブロックの貫通穴にヒートパイプを挿入したときにヒートパイプの先端を盲栓のヒートパイプ側の端部に当接させることによってヒートパイプの該貫通穴内での位置決めを行う場合は、ヒートパイプと盲栓とを安定した状態で当接させることができる。
【００４０】
よって、ヒートパイプの該貫通穴内での位置決めを容易且つ確実に行うことができるという効果が得られる。
【００４１】
即ち、ヒートパイプの位置決めが行いやすい分だけヒートシンクの生産性を向上することができ、当該ヒートシンクの製造コストを一層低減することができるという効果が得られるのである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本実施例のヒートシンク１の全体的構成を示す斜視図であり、図２は、ヒートシンク１における受熱ブロック１０（後述）の内部構造を示した説明図である。
【００４３】
図１及び図２に示す如く、本実施例のヒートシンク１は、ヒートパイプ挿入用の３つの貫通穴１２を備えた受熱ブロック１０と、３つの貫通穴１２の一端１２ａに夫々装着された３つの盲栓２０と、３つの貫通穴１２の他端１２ｂから当該貫通穴１２に夫々挿入された３本のヒートパイプ３０と、３本のヒートパイプ３０の貫通穴１２外の部分に取り付けられた複数枚の放熱用のフィン４０と、貫通穴１２に充填され、貫通穴１２の内壁面１４とヒートパイプ３０とを固定する低融点材としてのはんだ５０と、からなる。
【００４４】
ヒートシンク１を構成する各部品は、伝熱性の高い金属材料で形成されており、本実施例では、受熱ブロック１０と盲栓２０とフィン４０とがアルミニウムを主体とした材料で形成されており、ヒートパイプ３０が銅を主体とした材料で形成されている。
【００４５】
そして、本実施例のヒートシンク１は、従来のヒートシンクと同様に、半導体素子、電子装置等の発熱体（図示省略）に受熱ブロック１０の外面１１（図１参照）が当接するように配置され、発熱体で発生した熱を効率良く放熱させるための放熱装置として機能する。
【００４６】
具体的には、受熱ブロック１０に伝達された発熱体からの熱が貫通穴１２内のヒートパイプ３０に伝えられ、ヒートパイプ３０に伝達された熱は、ヒートパイプ３０における貫通穴１２外の部分からフィン４０を介して大気中に効率良く放熱されるのである。
【００４７】
次に、図３〜図８も用いて、ヒートシンク１の製造方法について詳しく説明する。但し、以下の説明で、ヒートパイプコンテナ３０’とは、ヒートパイプ３０製造用に用いられるパイプ材であり、後述のように当該ヒートパイプコンテナ３０’の内部に熱媒体としての作動液が封入・密閉されることでヒートパイプ３０とされるものである。また、以下の説明では、この作動液の封入・密閉の工程を、ヒートシンク１の製造工程における最後の工程として説明するが、この工程は、ヒートシンク１の製造工程における最初の工程であっても良く、途中の工程であっても良い。
【００４８】
ヒートシンク１の製造時には、まず、３本のヒートパイプコンテナ３０’に複数枚のフィン４０を取り付ける（図３（ａ）参照）。具体的には、複数枚のフィン４０の夫々には、ヒートパイプコンテナ３０’圧入用の透孔としての穴４２が３つ形成されており（図１参照）、３本のヒートパイプコンテナ３０’に複数枚のフィン４０を取り付ける際には、ヒートパイプコンテナ３０’に穴４２を有するフィン４０を圧入して、３本のヒートパイプコンテナ３０’と複数枚のフィン４０とが一体に固定された状態にする。あるいは、ヒートパイプコンテナ３０’の外径よりも穴径の大きい穴４２を有するフィン４０の穴４２に、ヒートパイプコンテナ３０’を挿入し、ヒートパイプコンテナ３０’内に拡管プラグ（図示省略）を挿入してヒートパイプコンテナ３０’を拡管してフィン４０とヒートパイプコンテナ３０’とを一体に固定された状態にしても良い。
【００４９】
次に、ヒートパイプコンテナ３０’の両端３２ａ，３２ｂにキャップを取り付けて、図３（ａ）の状態にする。
具体的には、図３（ｂ）に示すヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａ近傍部分の断面図からも判るように、各ヒートパイプコンテナ３０’は、当該ヒートパイプコンテナ３０’を長手方向に貫通したパイプ穴３４を有しており、本実施例では、各ヒートパイプコンテナ３０’のパイプ穴３４の先端３２ａ近傍の箇所にパイプ穴３４封止用のキャップ３６を嵌合した上、ろう付け溶接等の溶接によりキャップ３６をヒートパイプコンテナ３０’に固定する。なお、ヒートパイプコンテナ３０’の管端（先端３２ａ近傍部分）に絞り加工を施し、当該管端を溶接により封止しても良い。
【００５０】
また、このように先端３２ａがキャップ３６にて封止される際には、各パイプ穴３４の後端３２ｂも同種のキャップ（図示省略）を溶接することにより塞がれるが、これら後端３２ｂ側に固定されるキャップにはパイプ穴３４に通じる注入管３８が取り付けられている。注入管３８は、後述のように熱媒体としての作動液をパイプ穴３４に注入する際に使用される管である。また、図３（ｂ）中で符号３７で示されているのは、上記のろう付け溶接時に使用されたろう材である。
【００５１】
一方、図４（ａ）に示すように、受熱ブロック１０に対しては、まず、３つの貫通穴１２の一端１２ａに、３つの盲栓２０を夫々嵌合しておく。
ここで、盲栓２０は、当該盲栓２０の平面図及び側面図である図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円柱状の部材の外周面２２に凹部２４と通路溝２６とを設けた形状を有している。
【００５２】
具体的には、まず、盲栓２０を貫通穴１２に装着した際に貫通穴１２の内壁面１４と対向する当該盲栓２０の外周面２２のうち、貫通穴１２の他端１２ｂ側（図２の状態においては、ヒートパイプ３０側）に位置する当該盲栓２０の端部２８側の縁２８ａを含んだ箇所には、周方向に延びる環状溝（換言すれば、縮径部）としての通路溝２６が形成されている。また、この通路溝２６に連接した外周面２２上の箇所には、通路溝２６よりも深く凹設された周方向に延びる環状溝である凹部２４が形成されている。また、本実施例では、盲栓２０における端部２８が平面形状とされている。
【００５３】
また、一方、本実施例における受熱ブロック１０は、押し出し加工法にて、貫通穴１２を備えた押出形材として成形されたものである。
従って、本実施例では、板状のブロック材に対してドリル等による穴開け加工を施して貫通穴１２を穿設して受熱ブロック１０を形成する場合等に比べ、貫通穴１２を追加工によって形成しなくてもよい分だけ、受熱ブロック１０の製造コスト（延いては、ヒートシンク１の製造コスト）が低減されている。
【００５４】
但し、本実施例では、図４（ａ）に示すように、押し出し加工により形成される貫通穴１２の内径Ｄが、押し出し加工によって形成される穴の内径の寸法誤差が一般に比較的大きめとなることから、予め盲栓２０の外径Ｄ１よりも小さめとされ、貫通穴１２における盲栓２０の嵌合箇所だけがその後の機械加工によって盲栓２０の嵌合可能な内径Ｄ２に拡径されている。
【００５５】
そして、本実施例では、上記Ｄ１とＤ２との間の寸法差（Ｄ２−Ｄ１）が０〜１００μｍ（直径差）の嵌め合い公差とされており（つまり、図４（ｂ）における外周面２２と内壁面１４における上記拡径された箇所との間の間隙δ（半径差）が、当該間隙部分を液体化されたはんだが通過できない間隙としての０〜５０μｍとなるようにされており）、３つの貫通穴１２の一端１２ａに３つの盲栓２０を夫々嵌合した際には、図４（ｂ）に示すように、盲栓２０における通路溝２６と貫通穴１２の内壁面１４との間に、液体化されたはんだが通過可能な所定の間隔ｄ１（ｄ１＞０）が空くよう構成されている。また、盲栓２０における端部２８と反対側の端部をなす後端面２９と、受熱ブロック１０における貫通穴１２の一端１２ａ近傍の外壁面１１ａとは、盲栓２０を嵌合した際に一平面上に並ぶようにされる（図４（ｂ）参照）。
【００５６】
そして、上記のように貫通穴１２に対する盲栓２０の嵌合がなされると、今度は、図６に示すように、３つの貫通穴１２の他端１２ｂから３つの貫通穴１２の夫々に所定量の固形のはんだ５０を挿入する。
次に、図７に示すように、受熱ブロック１０を加熱して３つの貫通穴１２内のはんだ５０を溶融させた後、３つのヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを３つの貫通穴１２の他端１２ｂから３つの貫通穴１２夫々の内部に挿入する。そして、３つのヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを３つの盲栓２０の端部２８に当接させることにより、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを行う。
【００５７】
このとき、液体化されたはんだ５０の液面は、貫通穴１２へのヒートパイプコンテナ３０’の挿入に伴って上昇するが、ヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを盲栓２０の端部２８に当接させた際の液面が図８（ａ）に示すように貫通穴１２の他端１２ｂに達していない場合は、図８（ｂ）に示すように、この貫通穴１２にはんだを追加して液面が他端１２ｂ近傍に達した状態にする。
【００５８】
そして、その後、受熱ブロック１０及びヒートパイプコンテナ３０’を冷却することによって、はんだ５０を固化させ、ヒートパイプコンテナ３０’がはんだ５０を介して受熱ブロック１０に一体に固定された状態にする。このとき、貫通穴１２の他端１２ｂ近傍におけるはんだ５０の表面５０ａ（図８（ｂ）参照）を必要に応じて研摩仕上げしておくと良い。
【００５９】
そして、最後に、ヒートパイプコンテナ３０’のパイプ穴３４に、注入管３８を介して、熱媒体として機能する水、アルコール等の作動液を注入し、パイプ穴３４内の脱気を行った後に注入管３８を溶接により密閉してヒートパイプコンテナ３０’をヒートパイプ３０とすれば、図１及び図２に示す状態となり、ヒートシンク１の製造は完了となる。
【００６０】
尚、本実施例では、上記のようにヒートパイプコンテナ３０’の挿入前にはんだ５０を溶融させて液体化させた際に、液体のはんだ５０の一部が、盲栓２０における通路溝２６（詳しくは、通路溝２６と内壁面１４との間の経路）を通って凹部２４に流れ込む。そして、凹部２４は、上述の如く通路溝２６よりも外周面２２上で深く凹設された溝であるため、当該凹部２４に流れ込んだはんだ５０がその後に冷やされて固化した際には、凹部２４とはんだ５０とが係合し、盲栓２０の貫通穴１２からの脱落が、確実に防止された状態になる。特に、本実施例では、凹部２４が、盲栓２０の外周面２２上に設けられた環状溝として構成されているので、はんだ５０が上記のように凹部２４に流れ込んだ後に固化した際には、盲栓２０の外周面２２がはんだ５０によって全周に渡って保持され、盲栓２０が貫通穴１２の一端１２ａに確実に固定される。従って、本実施例では、盲栓２０を貫通穴１２の一端１２ａに確実に固定するために溶接等の工程を必要としない分だけ、ヒートシンク１の生産性が向上され、ヒートシンク１の製造コストが低減されることになる。
【００６１】
また、本実施例では、上記のように盲栓２０がはんだ５０によって固定される前の段階では、盲栓２０が、貫通穴１２に嵌合されているだけであるものの、盲栓２０の外径Ｄ１と、貫通穴１２における盲栓２０の挿入箇所の内径Ｄ２との間の寸法差が０〜１００μｍの嵌め合い公差とされているため、盲栓２０の外周面２２と貫通穴１２の内壁面１４との間を液体化したはんだ５０が通過して貫通穴１２外に漏洩することは確実に防がれる。
【００６２】
また、一方、上記のように貫通穴１２へのヒートパイプコンテナ３０’の挿入を行う際には、ヒートパイプコンテナ３０’の挿入をゆっくり行うことが好ましい。
つまり、ヒートパイプコンテナ３０’の挿入を素早く行うと、溶融したはんだ５０が、貫通穴１２に挿入されたヒートパイプコンテナ３０’との界面で急激に冷やされ、はんだ５０がヒートパイプコンテナ３０’に対して好適に固着しない場合があることから、上記の挿入時に、ヒートパイプコンテナ３０’全体の温度が、溶融したはんだ５０の温度と略同一となり、はんだ５０がヒートパイプコンテナ３０’に好適に固着するようになる程度にヒートパイプコンテナ３０’の挿入をゆっくり行うことが好ましいのである。
【００６３】
また、本実施例では、上述のように、貫通穴１２に挿入されたヒートパイプコンテナ３０’の先端３２ａを盲栓２０の端部２８に当接させることにより、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを行うが、本実施例では盲栓２０の端部２８が平面形状とされているため、ヒートパイプコンテナ３０’と盲栓２０とを安定した状態で当接させることができ、ヒートパイプコンテナ３０’の貫通穴１２内での位置決めを容易且つ確実に行うことができる。従って、このようにヒートパイプコンテナ３０’の位置決めが行いやすい分だけヒートシンク１の生産性が向上され、ヒートシンク１の製造コストが低減されることになる。
【００６４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、ヒートシンク１を、３本のヒートパイプ３０を備えたものとしたが、ヒートシンク１を構成するヒートパイプ３０の本数を３本以外の本数とし、このヒートパイプ３０の本数と同数の貫通穴１２を有する受熱ブロック１０と、このヒートパイプ３０の本数と同数の盲栓２０とを用いてヒートシンク１を構成しても良いのは勿論である。
【００６５】
また、上記実施例では、盲栓２０に設ける凹部２４及び通路溝２６の形状を共に外周面２２上に設けられた環状溝としたが、上記実施例のように液体化したはんだ５０が通路溝２６を介して凹部２４に流れ込み、はんだ５０が固化した後においては、はんだ５０と凹部２４との係合により盲栓２０が貫通穴１２から脱落することを防止できるように機能する形状であれば、凹部２４及び通路溝２６の形状を他の形状のものとしても良い。
【００６６】
そして、このような他の形状を有する凹部２４及び通路溝２６の具体例としては、例えば、図９に示すものが考えられる。ここで、図９（ａ）は、この具体例としての凹部２０４及び通路溝２０６を有する盲栓２００の平面図であり、図９（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’断面図である。
【００６７】
図９に示すように、この盲栓２００は、円柱状の部材の外周面２０２上の一箇所に点状（詳しくは略楕円状）の窪みとしての凹部２０４を設け、この凹部２０４から当該円柱状部材の上面２０８に至る外周面２０２上の部分に線状の溝としての通路溝２０６を設けてなるものである。
【００６８】
そして、上面２０８を貫通穴１２の他端１２ｂ側に向けた状態にしつつ、この盲栓２００を貫通穴１２に嵌合しておけば、上記実施例のようにヒートシンク１を製造した際に、液体化したはんだ５０が通路溝２０６を通って凹部２０４に流れ込み、はんだ５０が固化した後においては、はんだ５０が凹部２０４と係合して、盲栓２００が貫通穴１２から脱落することが防止されることになる。
【００６９】
尚、このように凹部２０４及び通路溝２０６を構成する場合においては、図９に示すように外周面２０２上に凹部２０４及び通路溝２０６を１組だけ設けるのではなく、２組以上設けても良い。
また、盲栓２０（２００）の全体としての形状は、上記実施例や図９に示すもののように円柱状部材に凹部２４（２０４）や通路溝２６（２０６）を設けたものに限らず、貫通穴１２の形状に応じて、多角柱状部材に凹部２４（２０４）や通路溝２６（２０６）を設けたものであっても良い。
【００７０】
また、一方、上記実施例では、盲栓２０の外径Ｄ１と、貫通穴１２における盲栓２０の挿入箇所の内径Ｄ２との間の寸法差を０〜１００μｍの嵌め合い公差としたが（図４参照）、０〜２００μｍの嵌め合い公差としても上記実施例と略同様の効果が得られる。但し、０〜１００μｍの嵌め合い公差とすれば、盲栓２０の外周面２２と貫通穴１２の内壁面１４との間を液体化したはんだ５０が通過して貫通穴１２外に漏洩することが一層確実に防がれることになるので、上記Ｄ１とＤ２との寸法差は、０〜１００μｍの嵌め合い公差とすることが望ましい。
【００７１】
また、上記実施例では、図４（ｂ）に示すように、盲栓２０を貫通穴１２に嵌合した際に、盲栓２０の後端面２９と受熱ブロック１０の外壁面１１ａとが一平面上に並ぶようにするとして説明したが、後端面２９が外壁面１１ａに比べて貫通穴１２内に凹んだ状態になるようにしても良いし、後端面２９が外壁面１１ａに比べて貫通穴１２外に突出した状態になるようにしても良い。
【００７２】
尚、後端面２９の外壁面１１ａに対する位置は、貫通穴１２において内径Ｄ２に拡径された部分の奥行き長さを調節することによっても変化させることができる。
つまり、貫通穴１２における拡径部分の奥行き長さＨ２（図４（ｂ）参照）を、盲栓２０における後端面２９から凹部２４までの長さＨ１（図４（ｂ）参照）に対して相対的に変化させれば、盲栓２０の貫通穴１２に対する嵌入可能長さを変化させることができ、嵌合完了時における後端面２９の外壁面１１ａに対する位置を変化させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のヒートシンクの全体的構成を示す斜視図である。
【図２】 実施例のヒートシンクにおける受熱ブロックの内部構造を示した説明図である。
【図３】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）はヒートパイプコンテナにフィンを固定する工程を示す説明図、（ｂ）はヒートパイプの先端近傍部分の断面を示した説明図である。
【図４】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）は受熱ブロックに盲栓を取り付ける工程を示す説明図、（ｂ）は受熱ブロックの貫通穴に嵌合された盲栓の状態を説明する説明図である。
【図５】 実施例のヒートシンクの製造に用いる盲栓を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図６】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、受熱ブロックの貫通穴にはんだを挿入する工程を示す説明図である。
【図７】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、受熱ブロックの貫通穴にヒートパイプコンテナを挿入する工程を示す説明図である。
【図８】 実施例のヒートシンクの製造方法を示す説明図であり、（ａ）は受熱ブロックの貫通穴にはんだを追加する必要がある状態を示す説明図、（ｂ）ははんだの追加が完了した状態を示す説明図である。
【図９】 他の実施例としての盲栓の形状を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、１０…受熱ブロック、１２…貫通穴、２０，２００…盲栓、２２…外周面、２４，２０４…凹部、２６，２０６…通路溝、２８…端部、３０…ヒートパイプ、４０…フィン、５０…はんだ
Claims (4)
- ヒートパイプを挿入できる貫通穴を備えた受熱ブロックと、
前記貫通穴の一端に装着される盲栓と、
放熱用のフィンを備え、前記貫通穴の他端から前記貫通穴に挿入されたヒートパイプと、
前記盲栓が前記貫通穴に装着された後に前記貫通穴に充填され、前記受熱ブロック、前記盲栓、及び前記ヒートパイプのいずれよりも低い融点を有し、液体の状態から固化した状態にされることで前記貫通穴の内壁面と前記ヒートパイプとを固定する低融点材とを有し、
また、前記盲栓を前記貫通穴に装着させた際に前記貫通穴の内壁面と対向する前記盲栓の外周面には、前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が流れ込む凹部であって、前記低融点材が固化した際に、固化した前記低融点材と係合して前記盲栓の前記貫通穴からの脱落を防止する凹部と、該凹部に前記低融点材を導く通路溝とが設けられ、
更に、前記盲栓の外径と前記貫通穴における前記盲栓の嵌合箇所の内径との間の寸法差が、前記貫通穴に充填された前記低融点材が液体の状態であるときに前記低融点材が前記盲栓の外周面と前記貫通穴の内壁面との間を通って前記貫通穴外に漏洩することを防ぐ嵌め合い公差とされ、前記嵌め合い公差が０〜２００μｍとされたことを特徴とするヒートシンク。 - 前記貫通穴を備えた受熱ブロックが、金属製の押出形材として成形されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
- 前記凹部と前記通路溝とが、夫々、前記盲栓の前記外周面上で周方向に延びる環状溝であり、前記凹部が前記外周面上で前記通路溝よりも深く凹設された環状溝として構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートシンク。
- 前記盲栓の前記ヒートパイプ側の端部が平面形状を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のヒートシンク。
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