JP6378299B2 - ヒートシンク - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンクに関するものである。
従来、パワーデバイスの冷却が必要なモータ駆動装置では、パワーデバイスに接合される平板状のベースにパワーデバイスへの接合面とは逆側の面からベースに直交して延びる平板状の放熱フィンを平行に間隔をあけて複数配置し、複数の放熱フィンの先端を、金属板をジグザグ状に折り曲げ形成されたブリッジ部材で連結した構造のヒートシンクが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1のヒートシンクは、ジグザグに折り曲げられることで形成された突起を隣接する放熱フィンの間に挿入配置しているが、ブリッジ部材は配列の両端に配置されている放熱フィンに係合させて固定するものである。このため、放熱フィンの先端とブリッジ部材との接触、特に配列の中央近傍の放熱フィンとブリッジ部材との接触は緊密に行われ難いという不都合がある。
また、ブリッジ部材が下向きとなるようにヒートシンクが設置される場面では、ブリッジ部材の重力による変形によってブリッジ部材が放熱フィンの先端から離れてしまうという問題がある。
放熱フィンとブリッジ部材との緊密な接触が行われない場合には、放熱フィンからブリッジ部材への十分な熱伝導が行われず、放熱性能が低下するという不都合がある。
放熱フィンとブリッジ部材との緊密な接触が行われない場合には、放熱フィンからブリッジ部材への十分な熱伝導が行われず、放熱性能が低下するという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、放熱フィンからブリッジ部材への十分な放熱を行って放熱性能を向上することができるヒートシンクを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、平板状のベースの一面側に該ベースの表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィンを備える金属材料からなるヒートシンク本体と、該ヒートシンク本体の前記放熱フィンの配列ピッチと同一ピッチで形成され、各前記放熱フィンの先端を圧入状態に収容する複数の平行な溝を有する金属材料からなるブリッジ部材とを備え、前記ヒートシンク本体が、前記放熱フィンの配列方向の両端に、前記ベースから前記放熱フィンと平行に延びる側板を備え、各該側板の先端の内側に、前記放熱フィンの先端を前記溝に圧入させて前記ヒートシンク本体に取り付けられた前記ブリッジ部材の端縁を、該ブリッジ部材が前記側板の先端から引っ込んだ位置に配置されるように収容する段部を備えるヒートシンクを提供する。
本発明の一態様は、平板状のベースの一面側に該ベースの表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィンを備える金属材料からなるヒートシンク本体と、該ヒートシンク本体の前記放熱フィンの配列ピッチと同一ピッチで形成され、各前記放熱フィンの先端を圧入状態に収容する複数の平行な溝を有する金属材料からなるブリッジ部材とを備え、前記ヒートシンク本体が、前記放熱フィンの配列方向の両端に、前記ベースから前記放熱フィンと平行に延びる側板を備え、各該側板の先端の内側に、前記放熱フィンの先端を前記溝に圧入させて前記ヒートシンク本体に取り付けられた前記ブリッジ部材の端縁を、該ブリッジ部材が前記側板の先端から引っ込んだ位置に配置されるように収容する段部を備えるヒートシンクを提供する。
本態様によれば、ヒートシンク本体の複数の放熱フィンの先端をブリッジ部材の複数の溝にそれぞれあてがった状態で、ヒートシンク本体とブリッジ部材とを相互に近接させる方向にプレスすることにより、放熱フィンの先端がブリッジ部材の溝内に圧入され、両者が一体的に接合される。ヒートシンク本体およびブリッジ部材を金属材料により構成するとともに、溝の内面とフィンの表面とを圧入によって密着させることで放熱フィンからブリッジ部材への十分な熱伝導を確保し、放熱性能を向上することができる。
上記態様においては、前記ヒートシンク本体が、前記放熱フィンの配列方向の両端に、前記ベースから前記放熱フィンと平行に延びる側板を備え、各該側板の先端の内側に、前記放熱フィンの先端を前記溝に圧入させて前記ヒートシンク本体に取り付けられた前記ブリッジ部材の端縁を、該ブリッジ部材が前記側板の先端から引っ込んだ位置に配置されるように収容する段部を備えている。
このようにすることで、ヒートシンク本体とブリッジ部材とをプレスにより接合すると、ブリッジ部材の端縁がヒートシンク本体に備えられた側板の先端内側の段部に収容され、ブリッジ部材が側板の先端から引っ込んだ位置に配置される。これにより、組み立てられたヒートシンクは、ヒートシンク本体の外径寸法からはみ出すことがなく、外径寸法を容易に管理することができる。
また、上記態様においては、前記段部が、前記ブリッジ部材の前記溝側の表面に対向する第1面と、該第1面に交差し、前記ブリッジ部材の端面に隙間を空けて対向する第2面とを備えていてもよい。
このようにすることで、ヒートシンク本体とブリッジ部材とをプレスにより接合し、ブリッジ部材の端縁を側板の段部に収容すると、ブリッジ部材の溝側の表面が段部の第1面に突き当たり、ブリッジ部材の端面が段部の第2面に対し隙間をあけて配置される。これにより、放熱フィンの配列方向に寸法誤差が存在しても、寸法誤差を隙間によって吸収し、簡易に組み立てることができる。
このようにすることで、ヒートシンク本体とブリッジ部材とをプレスにより接合し、ブリッジ部材の端縁を側板の段部に収容すると、ブリッジ部材の溝側の表面が段部の第1面に突き当たり、ブリッジ部材の端面が段部の第2面に対し隙間をあけて配置される。これにより、放熱フィンの配列方向に寸法誤差が存在しても、寸法誤差を隙間によって吸収し、簡易に組み立てることができる。
また、上記態様においては、前記ブリッジ部材の前記端面が、前記溝側の表面に向かって先細になる傾斜面からなっていてもよい。
このようにすることで、ヒートシンク本体の側板に設けた段部は、第2面が側板の先端に向かって広がるように形成され、溝側の表面に向かって先細になる傾斜面を有するブリッジ部材の収容を容易にすることができる。
このようにすることで、ヒートシンク本体の側板に設けた段部は、第2面が側板の先端に向かって広がるように形成され、溝側の表面に向かって先細になる傾斜面を有するブリッジ部材の収容を容易にすることができる。
また、本発明の他の態様として、平板状のベースの一面側に該ベースの表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィンを備える金属材料からなるヒートシンク本体と、平板状の金属材料からなるブリッジ部材とを備え、該ブリッジ部材が、該ブリッジ部材の一面側に前記ブリッジ部材の表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の突起を備え、前記放熱フィンが、該放熱フィンの先端に、前記ブリッジ部材の前記突起の配列ピッチと同一ピッチで形成され、各前記突起の先端を圧入状態に収容する溝を備えるヒートシンクを提供する。
本態様によれば、ブリッジ部材の複数の突起をヒートシンク本体の複数の放熱フィンの先端の各溝にそれぞれあてがった状態で、ヒートシンク本体とブリッジ部材とを相互に近接させる方向にプレスすることにより、ブリッジ部材の突起が放熱フィンの先端の溝内に圧入され、両者が一体的に接合される。ヒートシンク本体およびブリッジ部材を金属材料により構成するとともに、溝の内面とフィンの表面とを圧入によって密着させることで放熱フィンからブリッジ部材への十分な熱伝導を確保し、放熱性能を向上することができる。
本発明によれば、放熱フィンからブリッジ部材への十分な放熱を行って放熱性能を向上することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るヒートシンク1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るヒートシンク1は、図1および図2に示されるように、ヒートシンク本体2と、ブリッジ部材3とを備えている。
本実施形態に係るヒートシンク1は、図1および図2に示されるように、ヒートシンク本体2と、ブリッジ部材3とを備えている。
ヒートシンク本体2およびブリッジ部材3は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等の熱伝導率の高い金属材料から構成されている。
ヒートシンク本体2は、矩形の平板状のベース4と、該ベース4の表面に沿う方向に平行に、一定のピッチで間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィン5と、放熱フィン5の配列方向の両端に配置され放熱フィン5と平行に延びる側板6とを備えている。
ヒートシンク本体2は、矩形の平板状のベース4と、該ベース4の表面に沿う方向に平行に、一定のピッチで間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィン5と、放熱フィン5の配列方向の両端に配置され放熱フィン5と平行に延びる側板6とを備えている。
ベース4と放熱フィン5とは一体的に形成され、各放熱フィン5はベース4に対して直交する方向に延びている。
全ての放熱フィン5はベース4から同じ高さに形成され、2つの側板6は、放熱フィン5よりも高く形成されている。
全ての放熱フィン5はベース4から同じ高さに形成され、2つの側板6は、放熱フィン5よりも高く形成されている。
2つの側板6の先端の内側、すなわち、放熱フィン5側には、それぞれ段部7が形成されている。
段部7は、ベース4と平行に延びる第1面7aと、該第1面7aに直交して放熱フィン5と平行に延びる第2面7bとを備えている。
第1面7aは、放熱フィン5の先端に対して、距離Δだけ低い位置に配置されている。
ヒートシンク本体2のベース4の放熱フィン5とは反対側の表面には、図3に示されるように、冷却対象となる電子部品8が取り付けられるようになっている。
段部7は、ベース4と平行に延びる第1面7aと、該第1面7aに直交して放熱フィン5と平行に延びる第2面7bとを備えている。
第1面7aは、放熱フィン5の先端に対して、距離Δだけ低い位置に配置されている。
ヒートシンク本体2のベース4の放熱フィン5とは反対側の表面には、図3に示されるように、冷却対象となる電子部品8が取り付けられるようになっている。
ブリッジ部材3は、矩形の平板状に形成されるとともに、一側の表面に、放熱フィン5の厚さと略同等の幅寸法を有し、放熱フィン5の配列ピッチと同一のピッチで形成された複数の溝9を備えている。これにより、放熱フィン5の先端を溝9に圧入することができるようになっている。
溝9の深さは、放熱フィン5の先端面と第1面7aとの距離Δ以上に設定されている。
溝9の深さは、放熱フィン5の先端面と第1面7aとの距離Δ以上に設定されている。
また、ブリッジ部材3の幅寸法は、2つの側板6に設けられている2つの第2面7b間の距離より若干小さく構成されている。
また、ブリッジ部材3の厚さ寸法は、段部7の第2面7bの高さ寸法より小さく設定されている。
また、ブリッジ部材3の厚さ寸法は、段部7の第2面7bの高さ寸法より小さく設定されている。
このように構成された本実施形態に係るヒートシンク1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るヒートシンク1を組み立てるには、図1および図2に示されるように、ヒートシンク本体2とブリッジ部材3とを、放熱フィン5の先端と溝9とが対向するように配置して、両者を相互に押し付ける方向にプレスする。これにより、ブリッジ部材3がヒートシンク本体2の側板6の第2面7b間に配置され、放熱フィン5の先端が溝9に圧入される。
本実施形態に係るヒートシンク1を組み立てるには、図1および図2に示されるように、ヒートシンク本体2とブリッジ部材3とを、放熱フィン5の先端と溝9とが対向するように配置して、両者を相互に押し付ける方向にプレスする。これにより、ブリッジ部材3がヒートシンク本体2の側板6の第2面7b間に配置され、放熱フィン5の先端が溝9に圧入される。
放熱フィン5の先端が溝9の深さ方向に十分に圧入されると、溝9側の表面が側板6の第1面7aに突き当たって、それ以上のプレスが停止される。これにより、圧入された放熱フィン5の側面と溝9の内面との摩擦により、ブリッジ部材3がヒートシンク本体2から外れないように固定され、複数の放熱フィン5の先端がブリッジ部材3によって連結された複数の貫通孔を有する中空のヒートシンク1が構成される。
この場合において、溝9の深さが、放熱フィン5の先端面と第1面7aとの距離Δ以上に設定され、ブリッジ部材3の厚さ寸法が段部7の第2面7bの高さ寸法より小さく設定されているので、図3および図4に示されるように、ブリッジ部材3の溝9側の表面が第1面7aに接触する位置まで、放熱フィン5の先端が溝9に圧入されると、ブリッジ部材3が完全に段部7内に収容され、側板6の先端よりも引っ込んだ位置に配置される。
また、2つの側板6の2つの第2面7b間の距離が、ブリッジ部材3の幅寸法より大きく形成されているので、ブリッジ部材3がヒートシンク本体2に取り付けられた状態で、相互に対向するブリッジ部材3の各端面3aと各第2面7bとの間に隙間が形成される。
このように、本実施形態に係るヒートシンク1によれば、放熱フィン5を溝9内に圧入することにより、放熱フィン5の側面と溝9の内面とが密着させられて、放熱フィン5を介して伝導されてきた電子部品8からの熱がブリッジ部材3に良好に伝導し、放熱性能を向上することができる。放熱フィン5を溝9に圧入するだけで済むので、半田付け等の接合作業が不要であり、炉等の高価でランニングコストのかかる設備が不要であるという利点がある。
また、全ての放熱フィン5の先端を溝9に圧入しているので、ブリッジ部材3が鉛直下方に配されるような設置条件であっても、ブリッジ部材3が重力によってヒートシンク本体2から離れることを防止でき、冷却性能の低下を確実に防止することができる。
また、組み立てられたヒートシンク1においては、ブリッジ部材3が側板6の先端よりも引っ込んだ位置に配置されるので、組立状態に関わらず、ヒートシンク本体2の寸法内のヒートシンク1を構成できる。その結果、ヒートシンク本体2を精度よく構成するだけで、外径寸法の管理を容易にすることができる。
さらに、ブリッジ部材3の端面3aと第2面7bとの間に隙間を設けているので、ブリッジ部材3の幅方向の寸法にバラツキがあっても、容易に組み立てることができるという利点がある。
また、側板6の第1面7aをブリッジ部材3の表面を突き当てるストッパとして機能させることができ、放熱フィン5を薄く形成しても、過度のプレスによる放熱フィン5の損傷を防止することができる。
また、側板6の第1面7aをブリッジ部材3の表面を突き当てるストッパとして機能させることができ、放熱フィン5を薄く形成しても、過度のプレスによる放熱フィン5の損傷を防止することができる。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク1の側板6に設けた段部7の第1面7aと第2面7bとを直交させることとしたが、これに代えて、図5から図7に示されるように、第2面7bとして、第1面7aから先端に向かって2つの第2面7bの間の距離が漸次広がる傾斜面からなる形状のものを採用してもよい。この場合、ブリッジ部材3は、端縁が第2面7bと相補的な傾斜面からなるものを採用する。
このようにすることで、ヒートシンク本体2にブリッジ部材3を組み付ける際の挿入性を容易にすることができるという利点がある。
このようにすることで、ヒートシンク本体2にブリッジ部材3を組み付ける際の挿入性を容易にすることができるという利点がある。
また、本実施形態においては、放熱フィン5の枚数、間隔、厚さ寸法、高さ寸法、ピッチ等について制限はなく、任意の寸法等を採用することができる。また、ヒートシンク本体2およびブリッジ部材3は熱伝導率の高い金属材料であれば、任意の材質のものを採用してもよいし、異なる材質のものを採用してもよい。
また、本実施形態においては、ヒートシンク本体2にブリッジ部材3を固定するために、放熱フィン5の先端を溝9に圧入させるものを採用したが、これに代えて、図8および図9に示されるように、放熱フィン5の先端に溝10を設け、ブリッジ部材3の一面に設けた突起11を溝10の深さ方向に圧入させるものを採用してもよい。
この場合、突起11は、ブリッジ部材3の一側の表面に、溝10と略同等の幅寸法を有し、溝10の配列ピッチと同一のピッチで設けられている。
この場合、突起11は、ブリッジ部材3の一側の表面に、溝10と略同等の幅寸法を有し、溝10の配列ピッチと同一のピッチで設けられている。
1 ヒートシンク
2 ヒートシンク本体
3 ブリッジ部材
3a 端面
4 ベース
5 放熱フィン
6 側板
7 段部
7a 第1面
7b 第2面
9 溝
2 ヒートシンク本体
3 ブリッジ部材
3a 端面
4 ベース
5 放熱フィン
6 側板
7 段部
7a 第1面
7b 第2面
9 溝
Claims (4)
- 平板状のベースの一面側に該ベースの表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィンを備える金属材料からなるヒートシンク本体と、
該ヒートシンク本体の前記放熱フィンの配列ピッチと同一ピッチで形成され、各前記放熱フィンの先端を圧入状態に収容する複数の平行な溝を有する金属材料からなるブリッジ部材とを備え、
前記ヒートシンク本体が、前記放熱フィンの配列方向の両端に、前記ベースから前記放熱フィンと平行に延びる側板を備え、
各該側板の先端の内側に、前記放熱フィンの先端を前記溝に圧入させて前記ヒートシンク本体に取り付けられた前記ブリッジ部材の端縁を、該ブリッジ部材が前記側板の先端から引っ込んだ位置に配置されるように収容する段部を備えるヒートシンク。 - 前記段部が、前記ブリッジ部材の前記溝側の表面に対向する第1面と、該第1面に交差し、前記ブリッジ部材の端面に隙間を空けて対向する第2面とを備える請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記ブリッジ部材の前記端面が、前記溝側の表面に向かって先細になる傾斜面からなる請求項2に記載のヒートシンク。
- 平板状のベースの一面側に該ベースの表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の平板状の放熱フィンを備える金属材料からなるヒートシンク本体と、
平板状の金属材料からなるブリッジ部材とを備え、
該ブリッジ部材が、該ブリッジ部材の一面側に前記ブリッジ部材の表面に沿う方向に平行に間隔をあけて配列された複数の突起を備え、
前記放熱フィンが、該放熱フィンの先端に、前記ブリッジ部材の前記突起の配列ピッチと同一ピッチで形成され、各前記突起の先端を圧入状態に収容する溝を備えるヒートシンクを備えるヒートシンク。
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