JP5101586B2

JP5101586B2 - ヒートシンク

Info

Publication number: JP5101586B2
Application number: JP2009237505A
Authority: JP
Inventors: 千佳佐々木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP2011086721A

Description

本発明は、ベースプレートとフィンをそれぞれ組み立てて構成するヒートシンクに関するものである。

ヒートシンクは、発熱源に接触するベース部と、このベース部から突出し、ベース部から伝達される熱を放熱するための複数のフィン部とを備えたものが一般的である。このベース部とフィン部は、例えばアルミ材で成型する場合、押し出し成型或いはダイカスト成型で一体に形成するのが一般的である。

一方、鋼材を使用するときなどは、一体成型が困難であることから、図６に示すように、平板状のベースプレート６１とフィン６２とを別個に作成して、組み立てるものも知られている。このようなヒートシンク６０は、ベースプレート６１とフィン６２とは、組み立てた後にベースプレート６１側の熱が効率よくフィン６２側に伝達されることが好ましい。そのため、ベースプレート６１には、挿入孔６３を形成する一方、フィン６２には、この挿入孔に挿入可能な突起６４を形成し、この突起を挿入孔に差し込んで組み立てることによって、ベースプレート６１とフィン６２との接触面積を大きくして、熱が効率よく伝達されるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２０３３８５号公報

しかしながら、フィン６２の突起６４をベースプレート６１の挿入孔６３の位置にあわせて挿入するためには、突起６４と挿入孔６３との横方向の位置を正確にあわせて挿入しなければならない。特に、図６に示すように、挿入孔６３と突起６４とが２組（或いはそれ以上の複数組）ある場合には、それぞれの挿入孔６３と突起６４の位置を合わせなければならず、組み立て作業に手間がかかっていた。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、ベースプレートとフィンを組み立てる際に、ベースプレートの挿入孔にフィンの突起を挿入し易い、即ち製造が容易で、かつ放熱性能が優れたヒートシンクを提供するためのものである。

上述課題を解決するため、本発明は、複数の突起が形成された板状のフィンと、前記突起と対応する位置に挿入孔が形成されたベースプレートとを備え、前記突起が前記挿入孔に挿入されることで構成されるヒートシンクにおいて、前記挿入孔は、前記ベースプレートの前記突起が挿入される面側の開口の長手方向端部に、前記突起を案内する傾斜面を備えたことを特徴とする。

また、前記挿入孔は、前記突起が挿入される面側の辺が他方の面側の辺よりも長い台形形状に形成することもできる。

さらに、前記突起は、前記挿入孔と同じ形状に形成してもよい。

さらにまた、前記突起の差し込み長さが、前記ベースプレートの厚さと等しく形成されるようにしてもよい。

本発明に係るヒートシンクでは、複数の突起が形成された板状のフィンと、前記突起と対応する位置に複数の挿入孔が形成されたベースプレートとを備え、前記突起が前記挿入孔に挿入されることで構成されるヒートシンクにおいて、前記挿入孔は、前記ベースプレートの前記突起が挿入される面側の開口の長手方向端部に、前記突起を案内する傾斜面を備えているので、フィンをベースプレートに組み付ける際に、フィンの長手方向への位置合わせを厳密に行わなくても突起が挿入孔へと差し込みやすくなる。また、差し込んだ後も、フィンを押し込むことにより、角部が傾斜面に案内されて正規な位置に組み付けられるようになる。そのため、フィンとベースプレートの接続部での密着性が高いため熱伝導損失を小さくすることができ、かつ、組み付け作業を容易に行うことができるようになる。

本発明の実施の形態に係るヒートシンクの全体を示す分解斜視図である。ベースプレートに形成された挿入孔の形状及びフィンに形成された突起の形状を示す断面図である。本発明の変形例であって、ベースプレートに形成された挿入孔の形状及びフィンに形成された他の突起の形状を示す断面図である。図３に示すヒートシンクの変形例であって、ヒートシンクの全体を示す分解斜視図である。本発明の変形例であって、挿入孔を他の形状にしたヒートシンクの全体を示す分解斜視図である。従来のヒートシンクの全体を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係るヒートシンク１について、図面を用いて詳細に説明する。
ヒートシンク１は、発熱体と接触するベースプレート２と、このベースプレート２から伝達された熱を外気に放熱するための複数のフィン３とを有している。ここで、発熱体とは、発熱体自体のほか、この発熱体と接触している伝熱部材などを含む意味である。
これらのベースプレート２およびフィン３は別体であり、それぞれ別個に製造された後に組み立てることでヒートシンク１が形成される。このヒートシンク１では、ベースプレート２に複数のフィン３が等間隔に並列に配置されている。また、このベースプレート２とフィン３とは、ほぼ垂直になるように組み立てられている。

ベースプレート２は、図１に示すように、四角形状の平板状のプレートで形成されている。このベースプレート２は、発熱体と接触する受熱面２ａと、この受熱面２ａと反対側の面であって、フィン３が取り付けられるフィン側面２ｂとを有している。
また、このベースプレート２には、プレス加工等によって形成された複数の挿入孔４が形成されている。この挿入孔４は、フィン側面２ｂから金型のパンチ（図示せず）が加圧されて打ち抜かれる。この挿入孔４は、ベースプレート２の外形をプレス加工で打ち抜く際に、一緒に打ち抜くこともでき、別工程で打ち抜くようにしても良い。また、必要に応じて挿入孔４の長手方向端部（両側辺４ａ）に面取り加工等を施して傾斜面を形成してもよい。
さらに、このベースプレート２の板厚Ｔ１は、約２ｍｍ程度にしているが、プレス加工で打ち抜くことができる板厚であればいずれの厚さであっても良い。

挿入孔４は、図１に示すように、１つのフィン３の長手方向に沿って直線上に間隔を開けて３つ形成されている。また、この３つの挿入孔４は、複数のフィン３の数だけ並列に形成されている。
また、挿入孔４は、ベースプレート２の板厚Ｔ１を貫通する態様で形成されており、挿入孔４の深さＴ２と、ベースプレート２の板厚Ｔ１とは一致している。

また、挿入孔４の形状は、図１及び図２に示すように、上辺（フィン３の突起５が挿入される面側の辺）の長さがＷ２、下辺（受熱面２ａ側の辺）の長さがＷ１（Ｗ２＞Ｗ１）となる等脚台形形状に形成されている。この挿入孔４の両側辺４ａは、上側から下側に向かうに従い直線状あるいは曲線状に漸次狭まるように傾斜する傾斜面４ａとなっている。
なお、上述した台形形状は、等脚台形でなくても構わない。すなわち、上述した傾斜面４ａが形成されるものであれば、等脚でなくてもよい。

フィン３は、図１に示すように、四角形状の平板状のプレートで形成されている。このフィン３の下側、即ちベースプレート２側と組み付けられる側には、フィン３の四角形状の外形面からベースプレート２に向かって下側へ突出する突起５が形成されている。
このフィン３も、ベースプレート２と同様に、プレス加工等によって打ち抜いて形成される。このとき、突起５の形状も、プレス加工によって外形状と同時に形成される。

突起５は、図１に示すように、略長方形の形状をなしており、下側に稜角として形成された角部５ｂを有している。また、突起５は、下側の面である先端面５ａを有している。
この突起５の幅方向（フィン３の長手方向）の長さＷ３は、挿入孔４の下辺の長さＷ１とほぼ等しく形成されている。すなわち、突起５の長さＷ３よりも挿入孔４の上辺の長さＷ２が大きく（Ｗ３＜Ｗ２）、突起５を挿入孔４に挿入するときの開口が突起５の先端面５よりも広くなるように形成されている。
また、突起５の突出長さ（差し込み長さ）Ｔ３は、挿入孔４の深さＴ２とほぼ一致する長さに形成されている。これにより、ベースプレート２とフィン３とを組み付けた状態では、突起５の先端面５ａは、ベースプレート２の受熱面２ａとほぼ面一になり、受熱面２ａから表出することになる。このようにすることで、発熱体の熱を直接フィン３に伝熱することができるようになり、ヒートシンク１の放熱効果を高めることが可能となる。

なお、上記実施例では、１つのフィン３に対する突起５および挿入孔４の数を３つとしたが、２つ、または、４つ以上であっても構わない。すなわち、フィン３の長手方向の長さに合わせて、これらの数を適宜決定することができる。

次に、本発明のヒートシンク１の組立てについて、図２を用いて説明する。
まず、作業者は、フィン３の突起５をベースプレート３の挿入孔４の位置に合わせてあてがい、組み付けようとする。このとき、挿入孔４の上辺の長さＷ２が突起５の幅方向の長さＷ３よりも長い（挿入口の間口が広い）ため、突起５を挿入孔４へ差し込み易い。特に、３つの突起５の位置を合わせて３つの挿入孔４へ一度に差し込む作業を容易に行うことができるようになる。

差し込まれた突起５は、図２に示すように、突起５の角部５ｂが挿入孔４の側辺４ａに当接し、この側辺４ａの傾斜に沿ってＰ方向へと案内されて押し込まれていくようになる。そして、完全に押し込まれたところで突起５の先端面５ａがベースプレート２の接触平面２ａと面一になる位置に到達する。

押し込まれたフィン３は、ベースプレート２のフィン側面２ｂを挿入孔４に沿ってフィン３の片側または両側をかしめることによって固定される。または、突起５と挿入孔４の公差を締まり嵌めとなるように形成し、嵌め込むようにしてもよい。これにより、フィン３の組み立てが完了する。

本発明の実施の形態に係るヒートシンク１によれば、プレス加工が可能な板状に形成され、ベースプレート２に組み付けられる部分に複数の突起５が形成されたフィン３と、プレス加工が可能な板状に形成され、突起５と対応する位置に複数の挿入孔４が形成されたベースプレート２とを備え、挿入孔４は、挿入口の間口が広く、突起５を挿入孔４に挿入するときに突起５の角部５ｂを案内する傾斜面４ａを備えているので、フィン３をベースプレート２に組み付ける際に、フィン３の長手方向への位置合わせを厳密に行わなくても突起５が挿入孔４へと差し込みやすくなる。また、差し込んだ後も、フィン３を押し込むことにより、角部５ｂが傾斜面４ａに案内されて正規な位置に組み付けられるようになる。そのため、組み付け作業を容易に行うことができるようになる。

また、挿入孔４の形状を、上辺が長い等脚台形形状に形成しているので、挿入孔４の間口をより大きく形成することができる。また、挿入孔４の加工を容易に行うことができる。

さらに、突起５の差し込み長さＴ３が、挿入孔４の深さＴ２とほぼ等しく形成されているので、フィン３の突起５の先端面５ａをベースプレート２の接触平面２ａ側に表出させることで、フィン３と発熱体側とを直接接触させることができる。これにより、発熱体の熱を直接フィン３に伝熱させ、より大きな放熱効果を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態に係るヒートシンクについて述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、突起５の形状を長方形にしているが、図３に示すように、フィン３０の突起５０の形状を、挿入孔４の逆台形と同じ逆台形形状に形成してヒートシンク１０を構成することもできる。これによれば、フィン３０を押し込んだときに、突起５０の角部５０ｂが側辺４ａに沿って案内されるようになるのはもちろんのこと、押し込んだときにそれぞれの側辺が接触するようになる。これにより、ベースプレート２とフィン５０との接触面積をさらに大きくし、熱伝達を良好に行えるようになる。また、突起５０の先端面５０ａがベースプレート２の接触平面２ａ側に表出し、発熱体側の熱を直接フィン３０に伝熱させ、より大きな放熱効果を得ることができる。

さらに、図４に示すように、複数の突起５０の間の部分を上方向に略垂直に折り返して、爪部５２ａ，５２ｂを形成することもできる。この爪部５２ａ、５２ｂは、フィン３０をベースプレート２に押し込んだときに、爪部５２ａ、５２ｂの底面がフィン側面２ｂと面で接触するようになり、フィン３０を組み立てた状態でフィン３０の起立した姿勢を安定して維持することができるようになる。更に、この構成によれば、ベースプレート２とフィン３０とが接触する面積を大きくすることができるため、発熱体からの熱を効率よくフィン３０に伝達することができ、一層放熱効率を高めることができる。

また、本実施の形態では、挿入孔４の形状を逆台形の形状にしているが、図５に示すように、ベースプレート２００に長方形の挿入孔４００を設け、その挿入孔４００の挿入口の近傍のみに傾斜面４０１をそれぞれ形成したヒートシンク１００であってもよい。これにより、フィン３００を押し込むときに、挿入口の幅Ｗ２００は突起５００の幅Ｗ３００よりも大きい（挿入口の間口が広い）ので挿入し易い。また、突起５００の角部５００ｂは、傾斜面４０１に当接して傾斜面に沿って案内されるため、押し込むだけで容易に位置合わせを行うことができるようになる。また、突起５００の先端面５００ａがベースプレート２００の接触平面２００ａ側に表出し、発熱体側の熱を直接フィン３００に伝熱させ、より大きな放熱効果を得ることができる。

１，１０，１００ヒートシンク
２，２００ベースプレート
２ａ，２００ａ受熱面
２ｂフィン側面
３，３０，３００フィン
４，４００挿入孔
４ａ，側辺（傾斜面）
５，５０，５００突起
５ａ，５０ａ，５００ａ先端面
５ｂ，５０ｂ，５００ｂ角部
６０ヒートシンク
６１ベースプレート
６２フィン
６３挿入孔
６４突起
４０１傾斜面
Ｔ１ベースプレートの厚さ
Ｔ２挿入孔の長さ（深さ）
Ｔ３突起の差し込み長さ
Ｗ１，Ｗ１００下辺の長さ
Ｗ２，Ｗ２００上辺の長さ（挿入口の間口）
Ｗ３，Ｗ３００突起の幅

Claims

複数の突起が形成された板状のフィンと、
前記突起と対応する位置に挿入孔が形成されたベースプレートとを備え、
前記突起が前記挿入孔に挿入されることで構成されるヒートシンクにおいて、
前記挿入孔は、前記ベースプレートの前記突起が挿入される面側の開口の長手方向端部に、前記突起を案内する傾斜面を備えたことを特徴とするヒートシンク。
前記挿入孔は、前記突起が挿入される面側の辺が他方の面側の辺よりも長い台形形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
前記突起は、前記挿入孔と同じ形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のヒートシンク。
前記突起の差し込み長さが、前記ベースプレートの厚さと等しく形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のヒートシンク。
前記フィンは、複数の前記突起を備え、
隣接する前記突起の間に前記フィンに対して垂直に設けられた爪部を備え、
前記爪部は、前記ベースプレートの前記突起が挿入される面に接合されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のヒートシンク。