JP5194042B2 - ヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンク及びその製造方法に関し、特に電子素子からの熱を放熱するヒートシンク及びその製造方法に関するものである。
電子素子の運算の速度向上に伴って、前記電子素子から発生する熱も多くなる。業界では、一般的にヒートシンクを前記電子素子に付設して電子素子からの熱を放熱する。従来のヒートシンクは、一体成型され、基板及び前記基板から延伸して形成された針状又は柱状のフィンを備える。製造工程の制限によって、前記ヒートシンクのフィンの長さと円周との比が大きくなく、且つ同じサイズの状況下で十分な放熱面積を提供できなく、熱抵抗も十分に下げることができないので、放熱の要求を十分に満足し難い。上述のような放熱面積の不足を解決するために、業界では、フィンと基板とを分離することでフィンの放熱面積を増加させ、次に前記フィンを基板に溶接させる。
しかし、上述のような製造方法は、コストが高いので、製品の市場競争に不利である。
以上の問題点に鑑みて、本発明は、製造工程が簡単で、放熱性能が優れるヒートシンク及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記問題を解決するために、本発明に係るヒートシンクは、複数の柱状突起が形成されている基板と、フランジ部及び前記フランジ部から延伸して形成される柱体からなる複数の柱状フィンと、前記複数の柱状フィンのフランジ部を収納するための複数の装着穴と、前記装着穴と同心であって且つ前記柱状フィンの柱体を貫かせる貫通孔と、前記複数の柱状突起を挿入させる複数の固定孔と、が形成されている蓋板と、を備え、前記固定孔に挿入された前記柱状突起を上下方向から押圧して変形させることによって、前記基板と前記蓋板とは緊密に固定され、且つ前記柱状フィンのフランジ部は前記基板と前記蓋板との間に挟んで固定される。
また、本発明に係るヒートシンクの製造方法は、フランジ部及び前記フランジ部から延伸して形成される柱体からなる複数の柱状フィンを提供するステップと、複数の柱状突起が形成されている基板を提供するステップと、前記複数の柱状フィンのフランジ部を収納するための複数の装着穴、前記装着穴と同心であって且つ前記柱状フィンの柱体を貫かせる貫通孔及び前記複数の柱状突起を挿入させる複数の固定孔を有し、且つ前記装着穴の深さが前記フランジ部の厚さより小さい蓋板を提供するステップと、前記複数の柱状フィンのフランジ部がそれぞれ対応する前記装着穴に収納されるまで前記複数の柱状フィンの柱体をそれぞれ対応する貫通孔に貫かせるステップと、前記基板と前記蓋板とを押圧結合して、前記柱状フィンのフランジ部を前記基板と前記蓋板との間に固定し、且つ前記押圧の力によって前記フランジ部の前記装着穴から突出されている部分が直径方向に沿って延伸して前記装着穴内に緊密に結合されるステップと、前記蓋板の固定孔に挿入されている前記基板の柱状突起を上下方向から押圧して変形させて前記基板と前記蓋板とを堅固に固定するステップと、を含む。
本発明に係るヒートシンク及びその製造方法において、基板及び蓋板で複数の柱状フィンを挟んで固定し、前記蓋板の固定孔に挿入されている前記基板の柱状突起を上下方向から押圧して変形させることで前記基板と前記蓋板を緊密に固定する。また、前記柱状突起は、前記基板の底面から上へプレス加工して形成されるので、前記基板の底面には、前記柱状突起に対応する複数の凹部が形成されており、前記蓋板の固定孔に挿入された前記柱状突起に対して押圧加工を行う時、パンチの位置決めが容易になり、製造過程が簡単になり、製造コストを低減させることができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るヒートシンク及びその製造方法に対して詳細に説明する。本発明に係るヒートシンクは、電子素子の放熱に用いられる。
図１及び図２を参照すると、本発明に係るヒートシンクは、基板１０と、前記基板１０の上方に設置される蓋板２０と、前記基板１０と前記蓋板２０とによって固定される複数の柱状フィン３０と、前記複数の柱状フィン３０を貫かせる板状フィン４０と、を備える。前記基板１０、前記蓋板２０、前記柱状フィン３０、前記板状フィン４０は、全て銅、アルミニウムなどのような熱伝導性が優れる材料からなる。
図３をさらに参照すると、前記基板１０には、複数の柱状突起１２が設置されている。本実施形態において、前記柱状突起１２は、円形柱の突起であって、ほぼ前記基板１０の周縁に沿って均一に分布されている。勿論、他の実施形態において、前記柱状突起１２は、他の形状（四角、三角等）の柱状突起とすることができ、且つ規則的又は不規則的に分布することもできる。前記柱状突起１２は、前記基板１０の底面から上へプレス加工して形成されるので、前記基板１０と一体に成型される。これによって、前記基板１０の底面には、前記柱状突起１２に対応する複数の凹部（図示せず）が形成されている。
前記蓋板２０は、平板であって、その下表面（前記基板１０に対向する表面）には複数の装着穴２１が形成されており、前記蓋板２０の上表面には前記複数の装着穴２１に対応される複数の第一貫通孔２３が形成されている。前記装着穴２１と前記第一貫通孔２３は、同心であって、且つ前記第一貫通孔２３のサイズが前記装着穴２１のサイズより小さい。また、前記蓋板２０には前記基板１０の複数の柱状突起１２のそれぞれに対応する複数の固定孔２２が形成されている。前記固定孔２２のサイズは前記柱状突起１２のサイズよりやや大きい。即ち、本実施形態において、前記固定孔２２の内径は前記柱状突起１２の外径よりやや大きい。
前記柱状フィン３０は、フランジ部３１及び前記フランジ部３１から延伸して形成される柱体３２を備える。前記柱状フィン３０の形状は、円柱形、方柱形、角柱形または他の柱形とすることができる。前記フランジ部３１のサイズは前記柱体３２のサイズより大きいので、前記フランジ部３１と前記柱体３２との接続部に段差が形成されている。前記フランジ部３１のサイズは、前記蓋板２０の装着穴２１のサイズより小さいが前記蓋板２０の第一貫通孔２３のサイズより大きいので、前記フランジ部３１は前記装着穴２１に収納される。前記フランジ部３１の厚さは前記装着穴２１の深さよりやや大きいので、前記フランジ部３１の底端部が前記蓋板２０の下表面より突出される。本実施形態において、前記フランジ部３１の厚さは前記装着穴２１の深さより０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍほど大きい。前記柱体３２の横断面の直径は前記第一貫通孔２３のサイズより小さいので、前記柱体３２は前記前記第一貫通孔２３を貫く。
前記複数の板状フィン４０は、互いに平行に設置される。各々の板状フィン４０には、前記複数の柱状フィン３０の柱体３２を貫かせる複数の第二貫通孔４２が設置されている。前記柱状フィン３０の柱体３２と前記第二貫通孔４２とが緊密に結合（即ち、前記柱状フィン３０の柱体３２と前記第二貫通孔４２との摩擦力が大きい）されることによって、前記複数の板状フィン４０は前記柱状フィン３０の柱体３２に平行に固定される。
前記ヒートシンクを組立てる際、先ず、前記複数の柱状フィン３０のフランジ部３１がそれぞれ対応する前記装着穴２１に収納されるまで前記複数の柱状フィン３０の柱体３２をそれぞれ対応する第一貫通孔２３に貫かせる。この時、前記フランジ部３１のサイズは前記装着穴２１のサイズより小さいので、前記フランジ部３１と前記装着穴２１の内側壁との間に環状の間隙が形成される。また、前記フランジ部３１の厚さは前記装着穴２１の深さよりやや大きいので、前記フランジ部３１の底端部が前記蓋板２０の下表面より突出される。次に、前記基板１０と前記蓋板２０とを押圧結合して、前記基板１０の柱状突起１２を前記蓋板２０の固定孔２２に挿入させる。この時、前記基板１０の上表面が前記装着穴２１から突出された前記柱状フィン３０のフランジ部３１の底端面に当接され、且つ前記フランジ部３１の前記蓋板２０の下表面より突出される部分は前記押圧によって直径方向に沿って延伸して前記環状の間隙を充填するとともに、変形された前記柱状フィン３０のフランジ部３１の底端面と前記蓋板２０の下表面とが一致するので、前記基板１０の上表面と前記蓋板２０の下表面とは緊密に当接する。図４に示したように、前記蓋板２０の固定孔２２に挿入されている前記基板１０の柱状突起１２を上下方向から押圧して変形させて前記基板１０と前記蓋板２０とを堅固に固定させることによって、前記複数の柱状フィン３０を前記基板１０と前記蓋板２０と間に固定する。最後に、前記複数の板状フィン４０を前記複数の柱状フィン３０の柱体３２に平行に堅固に固定させる。
また、前記基板１０と前記蓋板２０とを押圧結合した後、前記フランジ部３１と前記装着穴２１の内側壁との間にやはり間隙が存在すれば、前記間隙に熱伝導剤を充填して前記基板１０と前記蓋板２０との接触熱抵抗を低下させる。これによって、前記基板１０と前記蓋板２０との熱伝導が優れるようにする。
本発明に係るヒートシンクにおいて、基板１０及び蓋板２０で複数の柱状フィン３０を挟んで固定し、前記蓋板２０の固定孔２２に挿入されている前記基板１０の柱状突起１２を上下方向から押圧して変形させることで前記基板１０と前記蓋板２０を緊密に固定する。また、前記柱状突起１２は、前記基板１０の底面から上へプレス加工して形成されるので、前記基板１０の底面には、前記柱状突起１２に対応する複数の凹部が形成されており、前記蓋板２０の固定孔２２に挿入された前記柱状突起１２に対して押圧加工を行う時、パンチの位置決めが容易になり、製造過程が簡単になり、製造コストを低下させることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
１０ 基板
１２ 柱状突起
２０ 蓋板
２１ 装着穴
２２ 固定孔
２３ 第一貫通孔
３０ 柱状フィン
３１ フランジ部
３２ 柱体
４０ 板状フィン
４２ 第二貫通孔
１２ 柱状突起
２０ 蓋板
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３０ 柱状フィン
３１ フランジ部
３２ 柱体
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４２ 第二貫通孔
Claims (4)
- 複数の柱状突起が形成されている基板と、
フランジ部及び前記フランジ部から延伸して形成される柱体からなる複数の柱状フィンと、
前記複数の柱状フィンのフランジ部を収納するための複数の装着穴と、前記装着穴と同心であって且つ前記柱状フィンの柱体を貫かせる貫通孔と、前記複数の柱状突起を挿入させる複数の固定孔と、が形成されている蓋板と、
を備え、
前記固定孔に挿入された前記柱状突起を上下方向から押圧して変形させることによって、前記基板と前記蓋板とは緊密に固定され、且つ前記柱状フィンのフランジ部は前記基板と前記蓋板との間に挟まれた状態で固定されることを特徴とするヒートシンク。 - 前記柱状突起は、前記基板の底面からプレス加工して前記基板に一体に成型され、且つ前記基板の底面には前記柱状突起に対応する複数の凹部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
- フランジ部及び前記フランジ部から延伸して形成される柱体からなる複数の柱状フィンを提供するステップと、
複数の柱状突起が形成されている基板を提供するステップと、
前記複数の柱状フィンのフランジ部を収納するための複数の装着穴、前記装着穴と同心であって且つ前記柱状フィンの柱体を貫かせる貫通孔及び前記複数の柱状突起を挿入させる複数の固定孔を有し、且つ前記装着穴の深さが前記フランジ部の厚さより小さい蓋板を提供するステップと、
前記複数の柱状フィンのフランジ部がそれぞれ対応する前記装着穴に収納されるまで前記複数の柱状フィンの柱体をそれぞれ対応する貫通孔に貫かせるステップと、
前記基板と前記蓋板とを押圧結合して、前記柱状フィンのフランジ部を前記基板と前記蓋板との間に固定し、且つ前記押圧の力によって前記フランジ部の前記装着穴から突出されている部分が直径方向に沿って延伸して前記装着穴内に緊密に結合されるステップと、
前記蓋板の固定孔に挿入されている前記基板の柱状突起を上下方向から押圧して変形させて前記基板と前記蓋板とを堅固に固定させるステップと、
を含むことを特徴とするヒートインクの製造方法。 - 前記基板と前記蓋板とを押圧結合した後のフランジ部の厚さと前記装着穴の深さとが同じであることを特徴とする請求項３に記載のヒートインクの製造方法。
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