JP5755428B2 - ヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は吸・放熱等による熱交換に用いられるヒートシンクに関し、特に押出材からなるヒートシンクに係る。

ヒートシンクには優れた熱交換性能が要求されることから基板部から複数のフィン部を単に立設しただけの押出材製ヒートシンクでは性能が不充分な場合がある。
そこで、例えば特許文献１に押出材のフィン部に押出方向とは直交方向に切れ目を入れ、このフィン部の根元側を斜めにしたヒートシンクの加工方法を開示する。

しかし、同公報に開示するヒートシンクは隣設するフィン部の先端部の間が開口状態になっているので熱媒体となる流体が相互に隣設するフィン部の間に沿って流れを形成するとは限らず、例えば図７に模式的に示すように流体３０を入れた筐体２０中の押出材製ヒートシンク１１０の押出方向端部に流体吸込み口３２を設けても、この流体吸込み口近くのフィン部間のみに矢印で示すような流体３０の流れが生じ、熱交換能力が不充分になる。

そこで図６に示すように、押出材製ヒートシンクの基板部１１１から立設したフィン部１１２の先端部に蓋体１２０等の別部品を後付けで形成する方法も考えられる。
しかし、これでは押出材の他に蓋体１２０が別部品として必要になるだけでなく、ビス止め、溶接、ろう付け、はめ込み等の接合工程が必要になり、高コストの要因となる。
一方、押出材で直接中空部を形成しようとすると隣設するフィン部の高さや間隔に大きな制限が生じ、充分な伝熱面積を確保することができない。

特開２００９−８８０５６号公報

本発明は製造方法が容易で、熱交換性能に優れたシートシンク及びその製造方法の提供を目的とする。

本発明に係るヒートシンクは、基板部と、当該基板部から立設した複数のフィン部を有し、前記フィン部の先端部は隣設するフィン部側に接触するように折り曲げられた折り曲げ部を有し、相互に隣設するフィン部間に概ね中空部が形成されていることを特徴とする。
ここで概ね中空部が形成されていると表現したのは、フィン部の先端部が折り曲げられて、隣のフィン部に接触すると相互の隣設フィン部間に完全な中空部が形成されることになるが、本発明は完全に接触していなくても実質的に中空形状に近い状態も含まれる趣旨である。

このようなヒートシンクの製造方法は、基板部と、当該基板部から立設した先端に折り曲げ部を有しない垂直フィン部とその片側又は両側に複数のフィン部を有し、前記フィン部は垂直状の立設部と当該立設部の先端側に前記垂直フィン部に向けて傾斜した斜片部を有した押出材を押出成形し、前記斜片部を隣設するフィン部側に折り曲げることで相互に隣設するフィン部間に概ね中空部を形成する工程を有することを特徴とする。
ここで垂直状の立設部としたのは斜片部よりも垂直に立設していれば、完全に垂直でなくてもよい意味である。

本発明に係るヒートシンクは、フィン部を垂直部とその先端側に傾斜した斜片部としたので、斜片部の先端側から基板部に向けて例えばプレート状のパンチを有するプレスにて複数のフィン部を一括して折り曲げることができるので容易に製造できる。

本発明に係るヒートシンクの構造例を示す。 ヒートシンクの製造例を示す。（ａ）は押出形材（粗材）、（ｂ）はプレス工程、（ｃ）は加工されたヒートシンクを示す。 フィン部の形状の変形例を示す。（ａ）は立設部と斜片部のつなぎ部内側に薄肉部を有する例、（ｂ）は薄肉部なし、（ｃ）はつなぎ部の内外両側に薄肉部を有する例を示す。 基板部の上下両面にフィン部を有するヒートシンクの例を示す。 ヒートシンクを用いて熱交換する例を示す。（ａ）はヒートシンクの斜視図、（ｂ）は流体の流れを模式的に示す。 従来のヒートシンクの例を示す。 従来のヒートシンクを用いた場合の流体の流れを模式的に示す。

図１に、本発明に係るヒートシンク１０の例を示す。
本実施例はプレート状の基板部１１の上面（片面）に複数のフィン部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、・・・・・１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚを有し、このフィン部１２Ａ・・・・は垂直状の立設部１２ａとその先端側に隣のフィン部に向けて接するように折り曲げられた折り曲げ部１２ｂを有し、隣設する相互のフィン部間に中空部Ｖを形成する。
全てのフィン部の先端部が折り曲げ部１２ｂを形成している必要はなく、部分的に設けてもよい。
本実施例は、中央部に位置するフィン部１３に対して左右のフィン部１２Ａ、１２Ｂ・・・・１２Ｚがそれぞれ中央部側に折り曲げられた例となっている。
折り曲げ部１２ｂを有しないフィン部（垂直フイン部）１３の数に限定はなく、折り曲げ部１２ｂの曲げ方向に制限はない。

次に、このようなヒートシンクの製造例を図２に基づいて説明する。
図２（ａ）は押出形材からなる粗材の形状例を示す。
この段階では、フィン部間の先端側は開口（間隔を有する）状態になっているので複数のフィン部を間隔狭くして立設させた形状の押出が可能である。
基板部１１から複数のフィン部１２Ａ、１２Ｂ、・・・・が立設し、フィン部は垂直状の立設部１２ａとその立設部１２ａの先端側に設けた斜片部１２ｂを有し、本実施例では中央部の斜片部がないフィン部１３に対して左右のフィン部１２Ａ、１２Ｂ、・・・・１２Ｚが立設部１２ａから中央部側に斜めになった斜片部１２ｂを形成した例になっている。
また、立設部１２ａと斜片部１２ｂとのつなぎ部の斜片部内側はＶノッチ状の薄肉部１４を形成した例になっている。
この押出材の上方からプレート状のパンチ４０にて押圧（ｆ）すると斜片部の斜め内側角度が小さくなるように複数のフィン部１２Ａ・・・が一括して折れ曲がり、折り曲げ部１２ｂとなる。
これにより実質的な中空部Ｖが形成される。

図３に、フィン部１２Ａ、・・・・の変形例を示し（ａ）に示した斜片部内側に薄肉部１４を設けた他に（ｂ）のように薄肉部を設けない場合（ｃ）のように斜片部の内側のみならず外側にも薄肉部１５を形成し、隣の斜片部１２ｂの先端が対応するフィン部の外側の薄肉部１５に入り込むようになっている。

図４は、基板部１１の上面と下面の両側にフィン部１３、１２Ａ、１２Ｂ・・・・・と１６を設けたヒートシンク１０ａの例を示す。
本実施例では下面側のフィン部１６は斜片部を有しない例となっているが、上面側のフィン部のように、中空部Ｖを形成しても良い。
この場合は、基板部１１を筐体２０の取り付け部でシールすることで流体１（３０）と流体２（３１）とが、それぞれ流れることになる。
このヒートシンク１０ａの外観例を図５（ａ）に示し、（ｂ）に流体の流れを模式的に示す。
ここで、上面及び下面のフィン部の数は、熱交換能力を考慮して設計する。
押出形材（押出材）を所定の長さに切断し、押出方向のフィン部を部分的に切り取り全周に亘って取り付け部１１ａを形成した例になっている。
流体１側はフィン部１２が断面クローズの中空部Ｖになっているので、流体吸込み口３２に向けてフィン部全長にわたって流体１（３０）が流れるので熱交換効率が高くなる。
本実施例は流体１（３０）の熱がヒートシンク１０ａの上面側のフィン部１２Ａ・・に吸収され、下面側のフィン部１６を介して流体２（３１）に放熱する構成例になっている。
流体１（３０）が、流体２（３１）よりも熱伝達性が低い場合は、図５（ａ）に示すように上面のフィン部１２の数を下面のフィン部１６の数よりも多く設定することで、ヒートシンクとしての熱交換効率を上げることも可能である。

１０ ヒートシンク
１１ 基板部
１２ａ 立設部
１２ｂ 折り曲げ部（斜片部）
１２Ａ、１２Ｂ・・ フィン部
１３ フィン部
１４ 薄肉部
３０ 流体１
３１ 流体２
Ｖ 中空部

Claims (3)

1. 基板部と、当該基板部から立設した先端に折り曲げ部を有しない垂直フィン部とその片側又は両側に複数のフィン部を有し、
   前記フィン部は垂直状の立設部と当該立設部の先端側に前記垂直フィン部に向けて傾斜した斜片部を有した押出材を押出成形し、
   前記斜片部を隣設するフィン部側に折り曲げることで相互に隣設するフィン部間に概ね中空部を形成する工程を有することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
2. 前記フィン部の立設部と斜片部とのつなぎ部は、傾斜内側に薄肉部を有することで折り曲げやすくしたことを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの製造方法。
3. 前記フィン部の立設部と斜片部とのつなぎ部は、傾斜外側に薄肉部を有することで隣設するフィン部の斜片部の先端が当該外側の薄肉部に入り込むことで中空部を形成しやすくしたことを特徴とする請求項１又は２記載のヒートシンクの製造方法。

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