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。）。
特開２００１−１１０９５８号公報
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。
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。
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。
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を示す斜視図である。 図１のヒートシンクの分解図である。 図１のヒートシンクを示す組立図である。 図１のヒートシンクのヒートシンク本体の段部とブリッジ部材との接合部を示す部分的な拡大図である。 図１のヒートシンクの第１の変形例を示す分解図である。 図５のヒートシンクを示す組立図である。 図５のヒートシンクのヒートシンク本体の段部とブリッジ部材との接合部を示す部分的な拡大図である。 図１のヒートシンクの第２の変形例を示す分解図である。 図８のヒートシンクを示す組立図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  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、
    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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