JP4762414B2 - 一体の放熱基板に接合された複数のヒートパイプに放熱フィンを圧入して挿通する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、一体の放熱基板に接合された複数のヒートパイプに放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品などの冷却に用いられるヒートシンクは、図８に示すように、複数のヒートパイプ挿通孔６を有する放熱基板５の前記挿通孔６の各々にヒートパイプ３を１本づつ露出部４を設けて接合し、前記ヒートパイプ３の露出部４に放熱フィン１１を取り付けたものである。なお、電子部品（図示せず）は、通常、放熱基板面７上に配される。
【０００３】
前記放熱基板５には、アルミニウム或いは銅などの導電性金属からなるホロー押出材、複数の溝を有するダイカスト材、穴加工した板材などが用いられている。
【０００４】
前記ホロー押出材からなる放熱基板へのヒートパイプの接合は、放熱基板の穴（ホロー）にヒートパイプを挿入し半田付けする方法、放熱基板の穴にヒートパイプを挿入し、前記ヒートパイプを加熱してヒートパイプ内の作動液の蒸気圧を高めて拡管しヒートパイプを前記穴にかしめる方法などにより行われている。
ダイカスト材からなる放熱基板へのヒートパイプの接合は、前記ダイカスト材が有する溝にヒートパイプを配し、溝周辺を塑性変形させてヒートパイプを前記溝にかしめる方法により行われている。
【０００５】
前記ヒートパイプに取り付ける放熱フィンは、アルミニウム或いは銅などの導電性金属からなる薄板（厚さ０．２〜０．５ｍｍ）に、ヒートパイプを圧入する穴をプレス加工により開けて製造される。前記穴はバーリング加工することによりヒートパイプとの接合強度が高められる。
前記アルミニウムにはＪＩＳ１０００系（純Ａｌ系）やＪＩＳ３０００系合金などが用いられ、銅には純銅或いは希薄銅合金が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、放熱基板はホロー押出材またはダイカスト材からなるため安価であるが、前記ホロー押出材の穴間隔またはダイカスト材の溝間隔はいずれもばらつきが大きい。このため、例えば、ホロー押出材からなる放熱基板５では、図９に示すように、そこに接合される複数のヒートパイプ３の間隔もばらつきが大きくなり、このような複数のヒートパイプ３を、穴２間隔がヒートパイプ３の間隔と異なる放熱フィン１１の穴２に無理に圧入しようとするとヒートパイプ３に曲がりなどの変形が生じるという問題があった。
このヒートパイプ３の間隔のばらつきは、ヒートパイプ数が多いものや、ヒートパイプの露出部を曲げ加工したものにおいて大きく、これらのヒートシンクではヒートパイプへの放熱フィンの取り付けが特に困難であった。
【０００７】
この対策として、ホロー押出材の穴径を大きくして穴間隔のばらつきを吸収する方法が提案されたが、この方法は、穴に充填する半田量が多くなってコスト高になり、また生産性が悪化し、さらにヒートパイプと放熱基板間の熱伝導性が低下するなどの問題があった。
【０００８】
このようなことから、放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔は高価なガンドリルを用いて開け、放熱フィンの穴も高価なプレス型を用いて開けて、それぞれの間隔（配列ピッチ）が一致するようにしているが、ヒートシンクは製造コストが高いものになっている。本発明は、配列ピッチのばらつきが大きいヒートパイプにも容易に取り付けられる放熱フィンを用いるヒートパイプに放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が広くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って外方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が低くなることにより、放熱フィンの穴の間隔が開いてヒートパイプを変形させずに前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で放熱フィンを圧入して挿通することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が狭くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って内方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が高くなることにより、穴の間隔が狭まって前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で圧入を行なうことで、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンをヒートパイプに圧入して挿通することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、前記ヒートパイプの放熱基板への設置間隔が、放熱フィンの穴の間隔と一致せずにばらついている場合の、放熱フィンの穴間に山状部を設けた放熱フィンを前記ヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを前記ヒートパイプの頭部に沿って下方へ押圧すると、放熱フィンの穴間に設けられた山状部が低くなるか、高くなることにより、放熱フィンの穴が相互に外方または内方に移動して、放熱フィンの間隔のばらつきを吸収するように、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンを圧入して挿通することで放熱フィンの寸法ばらつきを吸収することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、前記放熱フィンの穴間が山状に形成されている代わりに、曲線状、コルゲート状または網状に形成されていて、前記曲線状、コルゲート状または網状の各形状が低応力で変形可能なことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のものである。
請求項５記載の発明は、放熱基板にホロー押出材やダイカスト材を使用することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法によれば、ヒートパイプを圧入する放熱フィンの穴の間隔が伸縮自在に形成されているので、複数のヒートパイプの配列ピッチにばらつきがあっても、ヒートパイプを放熱フィンの穴に容易に圧入することができる。従って、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材などが使用でき製造コストを安くできる。
【００１２】
以下に、本発明の一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法に用いる放熱フィンを、図を参照して具体的に説明する。図１に示した放熱フィン１は、その穴２間が山状（断面三角形状）に形成されており、前記山状は、放熱フィン１は厚さが薄いため低応力で変形させることができる。従って、放熱フィン１の穴２間は伸縮自在である。
【００１３】
図２は、図１に示した本発明のヒートシンクの放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法に用いる放熱フィンの穴にヒートパイプを圧入する際の工程説明図（正面図）である。この工程図は、放熱フィン１に開けた２個の穴２に２本のヒートパイプ３をそれぞれ圧入するものである。ここでは、ヒートパイプ３は放熱基板５のヒートパイプ挿通孔６に半田付けにより接合されており、２本のヒートパイプ３の間隔ｕは２個の穴２の間隔ｔより広くなっている。まず、放熱フィン１の穴２をヒートパイプ３の頭部に位置させ、放熱フィン１を下方へ押圧すると放熱フィン１の穴２がヒートパイプ３の頭部に沿って外方に移動し、２個の穴２の間隔ｔが開いてヒートパイプ３の間隔ｕに一致し、この状態で圧入が進行する。前記穴２間隔の開きに伴って穴２間の山状部の高さが低くなるが、このときの応力は放熱フィンは厚さが薄いため小さく、ヒートパイプが変形するようなことはない。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
放熱フィンの２個の穴の間隔ｔに対し２本のヒートパイプの間隔ｕが狭い場合は、圧入開始と共に２個の穴の間隔が狭まって前記穴間隔ｔがヒートパイプの間隔ｕに一致し、この状態で圧入が進行する。この際、放熱フィン１の穴２間の山状部の高さは高くなるが、このときの応力は放熱フィンは厚さが薄いため小さく、ヒートパイプが変形するようなことはない。
【００１５】
図３は前述のようにして放熱フィン１の穴にヒートパイプ３を圧入して得られたヒートシンクの展開図である。ヒートパイプ３に変形は認められない。
【００１６】
図４は、穴２が３個開けられ、穴２間が山状に形成された放熱フィン１の各穴２をそれぞれ３本のヒートパイプ３に図２に示したのと同じようにして取り付けたヒートシンクである。ここでもヒートパイプ３に変形は認められない。
【００１７】
図５に示した放熱フィン１は、その２個の穴２間が曲線状に形成されており、この形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィンの穴２には、間隔がばらついた２本のヒートパイプを、ヒートパイプを変形させずに容易に圧入できる。
【００１８】
図６に示した放熱フィン１は、その穴２間がコルゲート状（多数の小さな山状）に形成されており、この形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィンの穴２には、間隔がばらついた２本のヒートパイプを、ヒートパイプを変形させずに容易に圧入できる。
【００１９】
図７に示した放熱フィン１は、その穴２間が網状（エキスパンダー状）に形成されていて、その形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィン１の穴２は、間隔がばらついた２本のヒートパイプ３に、ヒートパイプ３を変形させずに容易に圧入できる。
【００２０】
このように、本発明のような放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法では、放熱フィン１の穴２間の形状が低応力で変化し、前記穴間が伸縮自在なため、放熱フィンの複数の穴の配列ピッチと、複数のヒートパイプの配列ピッチの不一致は、放熱フィンの穴間が伸縮することにより吸収され、ヒートパイプが変形するようなことがない。
従って、本発明の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法を用いれば、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材が使用でき、ヒートシンクを低コストで製造することができる。
【００２１】
本発明において、放熱フィンの穴間の形状はヒートパイプの配列ピッチと放熱基板の穴の配列ピッチの不一致を吸収できる形状であれば任意である。前記の山状、曲線状、コルゲート状、網状などの形状は従来の平板状放熱フィンに較べて表面積が大きいため放熱特性にも優れる。
【００２２】
穴間に形成する山状または曲線状の個数は１個でも複数個でも良い。山状を多数形成したものがコルゲート状である。山状の角度α（図１参照）、曲線状の長さおよびＲ（曲率：図５参照））は大きい方が、また板厚は薄い方が放熱フィンの変形応力が小さくなり、ヒートパイプを放熱フィンの穴に圧入し易くなる。
穴間を網状に形成した放熱フィンの場合、放熱フィンの穴の配列ピッチとヒートパイプの配列ピッチの不一致は網状部の伸縮により吸収されるが、穴部（平坦部）と網状部に段差を設けておくと、この段差によっても前記配列ピッチの不一致が吸収され、放熱フィンの穴にヒートパイプを圧入するときの応力をより小さくすることができる。
【００２３】
本発明には穴間をエンボス状に加工した放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法も含まれる。穴間を網状、コルゲート状、エンボス状などに加工した放熱フィンは、前後左右に伸縮させることが可能であり、従って直線状でなく、平面状（マトリックス状）に配置されたヒートパイプにも容易に取り付けることができる。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明のヒートシンクの製造方法を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）厚さ０．４ｍｍのＪＩＳＡ３００３−Ｈ１４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×４０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１５０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図１に示した山状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２５】
（実施例２）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１５０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図５に示した曲線状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２６】
（実施例３）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１８０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図６に示したコルゲート状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２７】
（実施例４）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１４０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図７に示した網状に剪断加工して穴間隔１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２８】
（比較例１）
厚さ０．４ｍｍのＪＩＳＡ３００３−Ｈ１４のアルミニウム合金板から１９０ｍｍ×４０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１４０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工して放熱フィンを製造した。
【００２９】
実施例１〜４および比較例１で製造した各々の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法を用いてヒートシンクを各２０個づつ組み立てた。一体の放熱基板には純Ａｌのホロー押出材を用いた。この放熱基板のヒートパイプ挿通孔にヒートパイプを半田付けにより接合した。ヒートパイプの寸法は外径６．３３ｍｍ、長さ２３５ｍｍで、１１５ｍｍを露出させた。ヒートパイプの間隔は１３８．５〜１４１．５ｍｍの間でばらついた。このヒートパイプを前記放熱フィンの穴に圧入した。放熱フィンの圧入枚数は各２０枚とした。
【００３０】
一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに放熱フィンを圧入するにあたり、本発明のヒートシンクの製造方法は、ヒートパイプの間隔が１４０ｍｍより小さい場合は、放熱フィンは、その穴間隔が狭まり、ヒートパイプの間隔が１４０ｍｍより大きい場合は、放熱フィンはその間隔が広がって、ヒートパイプは放熱フィンの穴に低応力で圧入することができた。ヒートシンクは各２０個づつ組み立てたが、ヒートパイプが変形したものは全くなかった（不良率０％）。一方、比較例の放熱フィンはヒートパイプの間隔が１３９．５ｍｍ以下或いは１４０．５ｍｍ以上のとき、ヒートパイプに曲がりが生じた。ヒートパイプに曲がりが生じたヒートシンクの割合（不良率）は３５％であった。
【００３１】
前記実施例１〜４の本発明の放熱フィンを用いたヒートシンクを電子機器に組み込んで、電子部品の冷却に用いたが、電子部品はいずれも良好に冷却され、電子機器は安定して稼働した。
【００３２】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のヒートシンクの製造方法において、ヒートパイプを圧入する放熱フィンの穴間が山状、曲線状、コルゲート状、網状などに形成されていて伸縮自在なため、配列ピッチがばらついたヒートパイプにも容易に放熱フィンを取り付けることができるヒートシンクの製造方法を提供する。依って、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材が使用でき、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートシンクの放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態の製造方法に用いた放熱フィンの穴を一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法の工程説明図（正面図）。
【図３】図１に示した本発明の第１実施形態の製造方法に用いた２穴の放熱フィンを２本のヒートパイプに取り付けたヒートシンクの展開図（平面図、正面図、側面図）。
【図４】本発明の第１実施形態の製造方法に用いた３穴の放熱フィンを３本のヒートパイプに取り付けたヒートシンクの展開図。
【図５】本発明の第２の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図６】本発明の第３の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図７】本発明の第４の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図８】従来のヒートシンクの展開図。
【図９】従来の放熱フィンの穴をヒートパイプに圧入して挿通する際の工程説明図（正面図）。
【符号の説明】
１ 本発明に用いる放熱フィン
２ 放熱フィンに開けた穴
３ ヒートパイプ
４ ヒートパイプの露出部
５ ホロー押出材からなる放熱基板
６ 放熱基板のヒートパイプ挿通孔
７ 電子部品が配される放熱基板面
１１ 従来の放熱フィン
【発明の属する技術分野】
本発明は、一体の放熱基板に接合された複数のヒートパイプに放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品などの冷却に用いられるヒートシンクは、図８に示すように、複数のヒートパイプ挿通孔６を有する放熱基板５の前記挿通孔６の各々にヒートパイプ３を１本づつ露出部４を設けて接合し、前記ヒートパイプ３の露出部４に放熱フィン１１を取り付けたものである。なお、電子部品（図示せず）は、通常、放熱基板面７上に配される。
【０００３】
前記放熱基板５には、アルミニウム或いは銅などの導電性金属からなるホロー押出材、複数の溝を有するダイカスト材、穴加工した板材などが用いられている。
【０００４】
前記ホロー押出材からなる放熱基板へのヒートパイプの接合は、放熱基板の穴（ホロー）にヒートパイプを挿入し半田付けする方法、放熱基板の穴にヒートパイプを挿入し、前記ヒートパイプを加熱してヒートパイプ内の作動液の蒸気圧を高めて拡管しヒートパイプを前記穴にかしめる方法などにより行われている。
ダイカスト材からなる放熱基板へのヒートパイプの接合は、前記ダイカスト材が有する溝にヒートパイプを配し、溝周辺を塑性変形させてヒートパイプを前記溝にかしめる方法により行われている。
【０００５】
前記ヒートパイプに取り付ける放熱フィンは、アルミニウム或いは銅などの導電性金属からなる薄板（厚さ０．２〜０．５ｍｍ）に、ヒートパイプを圧入する穴をプレス加工により開けて製造される。前記穴はバーリング加工することによりヒートパイプとの接合強度が高められる。
前記アルミニウムにはＪＩＳ１０００系（純Ａｌ系）やＪＩＳ３０００系合金などが用いられ、銅には純銅或いは希薄銅合金が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、放熱基板はホロー押出材またはダイカスト材からなるため安価であるが、前記ホロー押出材の穴間隔またはダイカスト材の溝間隔はいずれもばらつきが大きい。このため、例えば、ホロー押出材からなる放熱基板５では、図９に示すように、そこに接合される複数のヒートパイプ３の間隔もばらつきが大きくなり、このような複数のヒートパイプ３を、穴２間隔がヒートパイプ３の間隔と異なる放熱フィン１１の穴２に無理に圧入しようとするとヒートパイプ３に曲がりなどの変形が生じるという問題があった。
このヒートパイプ３の間隔のばらつきは、ヒートパイプ数が多いものや、ヒートパイプの露出部を曲げ加工したものにおいて大きく、これらのヒートシンクではヒートパイプへの放熱フィンの取り付けが特に困難であった。
【０００７】
この対策として、ホロー押出材の穴径を大きくして穴間隔のばらつきを吸収する方法が提案されたが、この方法は、穴に充填する半田量が多くなってコスト高になり、また生産性が悪化し、さらにヒートパイプと放熱基板間の熱伝導性が低下するなどの問題があった。
【０００８】
このようなことから、放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔は高価なガンドリルを用いて開け、放熱フィンの穴も高価なプレス型を用いて開けて、それぞれの間隔（配列ピッチ）が一致するようにしているが、ヒートシンクは製造コストが高いものになっている。本発明は、配列ピッチのばらつきが大きいヒートパイプにも容易に取り付けられる放熱フィンを用いるヒートパイプに放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が広くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って外方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が低くなることにより、放熱フィンの穴の間隔が開いてヒートパイプを変形させずに前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で放熱フィンを圧入して挿通することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が狭くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って内方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が高くなることにより、穴の間隔が狭まって前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で圧入を行なうことで、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンをヒートパイプに圧入して挿通することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、複数のヒートパイプが一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、前記ヒートパイプの放熱基板への設置間隔が、放熱フィンの穴の間隔と一致せずにばらついている場合の、放熱フィンの穴間に山状部を設けた放熱フィンを前記ヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを前記ヒートパイプの頭部に沿って下方へ押圧すると、放熱フィンの穴間に設けられた山状部が低くなるか、高くなることにより、放熱フィンの穴が相互に外方または内方に移動して、放熱フィンの間隔のばらつきを吸収するように、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンを圧入して挿通することで放熱フィンの寸法ばらつきを吸収することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、前記放熱フィンの穴間が山状に形成されている代わりに、曲線状、コルゲート状または網状に形成されていて、前記曲線状、コルゲート状または網状の各形状が低応力で変形可能なことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のものである。
請求項５記載の発明は、放熱基板にホロー押出材やダイカスト材を使用することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法によれば、ヒートパイプを圧入する放熱フィンの穴の間隔が伸縮自在に形成されているので、複数のヒートパイプの配列ピッチにばらつきがあっても、ヒートパイプを放熱フィンの穴に容易に圧入することができる。従って、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材などが使用でき製造コストを安くできる。
【００１２】
以下に、本発明の一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法に用いる放熱フィンを、図を参照して具体的に説明する。図１に示した放熱フィン１は、その穴２間が山状（断面三角形状）に形成されており、前記山状は、放熱フィン１は厚さが薄いため低応力で変形させることができる。従って、放熱フィン１の穴２間は伸縮自在である。
【００１３】
図２は、図１に示した本発明のヒートシンクの放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法に用いる放熱フィンの穴にヒートパイプを圧入する際の工程説明図（正面図）である。この工程図は、放熱フィン１に開けた２個の穴２に２本のヒートパイプ３をそれぞれ圧入するものである。ここでは、ヒートパイプ３は放熱基板５のヒートパイプ挿通孔６に半田付けにより接合されており、２本のヒートパイプ３の間隔ｕは２個の穴２の間隔ｔより広くなっている。まず、放熱フィン１の穴２をヒートパイプ３の頭部に位置させ、放熱フィン１を下方へ押圧すると放熱フィン１の穴２がヒートパイプ３の頭部に沿って外方に移動し、２個の穴２の間隔ｔが開いてヒートパイプ３の間隔ｕに一致し、この状態で圧入が進行する。前記穴２間隔の開きに伴って穴２間の山状部の高さが低くなるが、このときの応力は放熱フィンは厚さが薄いため小さく、ヒートパイプが変形するようなことはない。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
放熱フィンの２個の穴の間隔ｔに対し２本のヒートパイプの間隔ｕが狭い場合は、圧入開始と共に２個の穴の間隔が狭まって前記穴間隔ｔがヒートパイプの間隔ｕに一致し、この状態で圧入が進行する。この際、放熱フィン１の穴２間の山状部の高さは高くなるが、このときの応力は放熱フィンは厚さが薄いため小さく、ヒートパイプが変形するようなことはない。
【００１５】
図３は前述のようにして放熱フィン１の穴にヒートパイプ３を圧入して得られたヒートシンクの展開図である。ヒートパイプ３に変形は認められない。
【００１６】
図４は、穴２が３個開けられ、穴２間が山状に形成された放熱フィン１の各穴２をそれぞれ３本のヒートパイプ３に図２に示したのと同じようにして取り付けたヒートシンクである。ここでもヒートパイプ３に変形は認められない。
【００１７】
図５に示した放熱フィン１は、その２個の穴２間が曲線状に形成されており、この形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィンの穴２には、間隔がばらついた２本のヒートパイプを、ヒートパイプを変形させずに容易に圧入できる。
【００１８】
図６に示した放熱フィン１は、その穴２間がコルゲート状（多数の小さな山状）に形成されており、この形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィンの穴２には、間隔がばらついた２本のヒートパイプを、ヒートパイプを変形させずに容易に圧入できる。
【００１９】
図７に示した放熱フィン１は、その穴２間が網状（エキスパンダー状）に形成されていて、その形状は低応力で変化し、穴２間は伸縮自在である。従って、前記放熱フィン１の穴２は、間隔がばらついた２本のヒートパイプ３に、ヒートパイプ３を変形させずに容易に圧入できる。
【００２０】
このように、本発明のような放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法では、放熱フィン１の穴２間の形状が低応力で変化し、前記穴間が伸縮自在なため、放熱フィンの複数の穴の配列ピッチと、複数のヒートパイプの配列ピッチの不一致は、放熱フィンの穴間が伸縮することにより吸収され、ヒートパイプが変形するようなことがない。
従って、本発明の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法を用いれば、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材が使用でき、ヒートシンクを低コストで製造することができる。
【００２１】
本発明において、放熱フィンの穴間の形状はヒートパイプの配列ピッチと放熱基板の穴の配列ピッチの不一致を吸収できる形状であれば任意である。前記の山状、曲線状、コルゲート状、網状などの形状は従来の平板状放熱フィンに較べて表面積が大きいため放熱特性にも優れる。
【００２２】
穴間に形成する山状または曲線状の個数は１個でも複数個でも良い。山状を多数形成したものがコルゲート状である。山状の角度α（図１参照）、曲線状の長さおよびＲ（曲率：図５参照））は大きい方が、また板厚は薄い方が放熱フィンの変形応力が小さくなり、ヒートパイプを放熱フィンの穴に圧入し易くなる。
穴間を網状に形成した放熱フィンの場合、放熱フィンの穴の配列ピッチとヒートパイプの配列ピッチの不一致は網状部の伸縮により吸収されるが、穴部（平坦部）と網状部に段差を設けておくと、この段差によっても前記配列ピッチの不一致が吸収され、放熱フィンの穴にヒートパイプを圧入するときの応力をより小さくすることができる。
【００２３】
本発明には穴間をエンボス状に加工した放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法も含まれる。穴間を網状、コルゲート状、エンボス状などに加工した放熱フィンは、前後左右に伸縮させることが可能であり、従って直線状でなく、平面状（マトリックス状）に配置されたヒートパイプにも容易に取り付けることができる。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明のヒートシンクの製造方法を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）厚さ０．４ｍｍのＪＩＳＡ３００３−Ｈ１４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×４０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１５０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図１に示した山状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２５】
（実施例２）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１５０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図５に示した曲線状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２６】
（実施例３）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１８０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図６に示したコルゲート状にプレス成形して穴間隔が１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２７】
（実施例４）
厚さ０．５ｍｍのＪＩＳＡ１１００−Ｈ２４のアルミニウム合金板から２００ｍｍ×５０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１４０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工したのち、穴部を除く中央部分を図７に示した網状に剪断加工して穴間隔１４０ｍｍの放熱フィンを製造した。
【００２８】
（比較例１）
厚さ０．４ｍｍのＪＩＳＡ３００３−Ｈ１４のアルミニウム合金板から１９０ｍｍ×４０ｍｍの板片を切り出し、この板片の両端部に直径６．２５ｍｍの穴を左右対象の位置に１４０ｍｍの間隔を開けてプレス加工により開け、この穴をバーリング加工して放熱フィンを製造した。
【００２９】
実施例１〜４および比較例１で製造した各々の放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法を用いてヒートシンクを各２０個づつ組み立てた。一体の放熱基板には純Ａｌのホロー押出材を用いた。この放熱基板のヒートパイプ挿通孔にヒートパイプを半田付けにより接合した。ヒートパイプの寸法は外径６．３３ｍｍ、長さ２３５ｍｍで、１１５ｍｍを露出させた。ヒートパイプの間隔は１３８．５〜１４１．５ｍｍの間でばらついた。このヒートパイプを前記放熱フィンの穴に圧入した。放熱フィンの圧入枚数は各２０枚とした。
【００３０】
一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに放熱フィンを圧入するにあたり、本発明のヒートシンクの製造方法は、ヒートパイプの間隔が１４０ｍｍより小さい場合は、放熱フィンは、その穴間隔が狭まり、ヒートパイプの間隔が１４０ｍｍより大きい場合は、放熱フィンはその間隔が広がって、ヒートパイプは放熱フィンの穴に低応力で圧入することができた。ヒートシンクは各２０個づつ組み立てたが、ヒートパイプが変形したものは全くなかった（不良率０％）。一方、比較例の放熱フィンはヒートパイプの間隔が１３９．５ｍｍ以下或いは１４０．５ｍｍ以上のとき、ヒートパイプに曲がりが生じた。ヒートパイプに曲がりが生じたヒートシンクの割合（不良率）は３５％であった。
【００３１】
前記実施例１〜４の本発明の放熱フィンを用いたヒートシンクを電子機器に組み込んで、電子部品の冷却に用いたが、電子部品はいずれも良好に冷却され、電子機器は安定して稼働した。
【００３２】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のヒートシンクの製造方法において、ヒートパイプを圧入する放熱フィンの穴間が山状、曲線状、コルゲート状、網状などに形成されていて伸縮自在なため、配列ピッチがばらついたヒートパイプにも容易に放熱フィンを取り付けることができるヒートシンクの製造方法を提供する。依って、ヒートパイプを接合する放熱基板に安価なホロー押出材やダイカスト材が使用でき、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートシンクの放熱フィンを一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通する製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態の製造方法に用いた放熱フィンの穴を一体の放熱基板に設けられた複数のヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法の工程説明図（正面図）。
【図３】図１に示した本発明の第１実施形態の製造方法に用いた２穴の放熱フィンを２本のヒートパイプに取り付けたヒートシンクの展開図（平面図、正面図、側面図）。
【図４】本発明の第１実施形態の製造方法に用いた３穴の放熱フィンを３本のヒートパイプに取り付けたヒートシンクの展開図。
【図５】本発明の第２の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図６】本発明の第３の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図７】本発明の第４の実施形態の製造方法に用いた放熱フィンを示す斜視図。
【図８】従来のヒートシンクの展開図。
【図９】従来の放熱フィンの穴をヒートパイプに圧入して挿通する際の工程説明図（正面図）。
【符号の説明】
１ 本発明に用いる放熱フィン
２ 放熱フィンに開けた穴
３ ヒートパイプ
４ ヒートパイプの露出部
５ ホロー押出材からなる放熱基板
６ 放熱基板のヒートパイプ挿通孔
７ 電子部品が配される放熱基板面
１１ 従来の放熱フィン
Claims (5)
- 複数のヒートパイプが一体の放熱基板の複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が広くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って外方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が低くなることにより、放熱フィンの穴の間隔が開いてヒートパイプを変形させずに前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で放熱フィンを圧入して挿通することを特徴とするヒートシンクの放熱フィンを圧入して挿通する製造方法。
- 複数のヒートパイプが一体の放熱基板の複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、放熱フィンの穴の間隔よりヒートパイプの放熱基板への設置間隔が狭くなっている前記ヒートパイプに、穴間に山状部を設けた放熱フィンを圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを下方へ押圧すると放熱フィンの穴が前記ヒートパイプの頭部に沿って内方に移動し、穴間に設けられた放熱フィンの山状部が高くなることにより、穴の間隔が狭まって前記ヒートパイプの間隔に一致した状態で圧入を行なうことで、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンをヒートパイプに圧入して挿通することを特徴とするヒートシンクの放熱フィンを圧入して挿通する製造方法。
- 複数のヒートパイプが一体の放熱基板の複数のヒートパイプ挿通孔に半田付けにより接合されており、前記ヒートパイプの放熱基板への設置間隔が、放熱フィンの穴の間隔と一致せずにばらついている場合の、放熱フィンの穴間に山状部を設けた放熱フィンを前記ヒートパイプに圧入して挿通するヒートシンクの製造方法において、放熱フィンの穴を前記ヒートパイプの頭部に位置させ、放熱フィンを前記ヒートパイプの頭部に沿って下方へ押圧すると、放熱フィンの穴間に設けられた山状部が低くなるか、高くなることにより、放熱フィンの穴が相互に外方または内方に移動して、放熱フィンの間隔のばらつきを吸収するように、ヒートパイプを変形させずに放熱フィンを圧入して挿通することで放熱フィンの寸法ばらつきを吸収することを特徴とするヒートシンクの放熱フィンを圧入して挿通する製造方法。
- 前記放熱フィンの穴間が山状に形成されている代わりに、曲線状、コルゲート状または網状に形成されていて、前記曲線状、コルゲート状または網状の各形状が低応力で変形可能なことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートシンクの放熱フィンを圧入して挿通する製造方法。
- 放熱基板にホロー押出材やダイカスト材を使用することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートシンクの放熱フィンを圧入して挿通する製造方法。
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