JPH08181259A

JPH08181259A - ピンフィンヒートシンクの製造方法

Info

Publication number: JPH08181259A
Application number: JP33548994A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Ota; 圭一郎太田
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: JP3453612B2

Abstract

(57)【要約】【目的】性能的に優れているピンフィンヒートシンク
を安価に、しかも性能を落とすことなく製造することが
できる製造方法を提供する。【構成】ベース１を、複数個の凹溝２、２、…を有す
るように押出し成形する。一方、ピンフィンユニット１
０を、両側部に基部１１、１１を有するように型材を押
出し成形し、２倍のピッチで打ち抜いてピンフィンの一
部を形成し、次いで１ピッチ分だけ素材を移動して再び
打ち抜いて基部１１に直角なピンフィン１３、１３、…
を形成する。そうして基部と基部との中央部でピンフィ
ン１３、１３、…を切断して２個のピンフィンユニット
１０、１０を得る。ベース１の凹溝２、２、…にピンフ
ィンユニット１０の棒状の基部１１を挿入し、そしてベ
ース１をカシメてピンフィンユニット１０を固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベースと複数個のピン
フィンユニットとからなるピンフィンヒートシンクの製
造方法に関し、さらに詳しく云えばピンフィンユニット
が棒状の基部と該棒状の基部と一体的に形成されている
複数個のピンフィンとから構成され、そしてベースに半
導体素子、集積回路等の発熱部品が取り付けられるよう
になっているピンフィンヒートシンクの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器、電力機器等に使用されている
電子部品、半導体素子等は、作動中に発熱するので、適
宜冷却する必要がある。このような半導体素子等用の放
熱器は、例えば実公昭６２ー３３３３３号に記載されて
いるように、半導体素子等が取り付けられる基板と、こ
の基板にロウ付けにより一体的に取り付けられている放
熱用のプレート状のフィンとから構成されている。とこ
ろで、半導体素子等は、高集積化、大容量化の傾向にあ
り、それにともない発熱量も大きくなっているので、放
熱量の大きい放熱器が望まれている。この要望を満たす
ためには、プレートフィンよりも容積の割に放熱面積の
広いピンフィンの方が適している。このピンフィン式放
熱器すなわちピンフィンヒートシンクは、基本的には発
熱部品が取り付けられる板状のベースと、ピンフィンユ
ニットとから構成されている。ピンフィンユニットは、
所定長さの棒状の基部と、この基部と一体的に形成され
ている複数本のピンフィンとから構成されている。そし
てピンフィンユニットは、その基部がベースにブレージ
ングすることにより一体化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のピンフィンヒー
トシンクは、ベースとピンフィンユニットとがブレージ
ングにより一体化されているので、接触熱抵抗は小さく
放熱器として使用する上では問題はすくない。しかしな
がら、ベースとピンフィンユニットとがブレージングに
より一体化されているので、製造コストが高くなる欠点
がある。また、ピンフィンユニットのピンフィンの一辺
は、１ｍｍ程度、ピンフィンとピンフィンとの間のピッ
チは２ｍｍ程度が放熱性能上最も望ましいと言われてい
るが、このような細かいピンフィンは、製作方法の如何
によっては製作時にソリ、ネジレ等の変形を起こすこと
がある。変形を起こすと、通風抵抗等が変化し所期の放
熱性能が得れないことになる。変形を起こさないように
製作しようとすると、予期しないようなコスト高になる
恐れがある。したがって、本発明は、性能的に優れてい
るピンフィンヒートシンクを安価に、しかも性能を落と
すことなく製造することができるピンフィンヒートシン
クの製造方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的をピ
ンフィンユニットの形状あるいはベースまたはピンフィ
ンユニットとベースの両方の形状を工夫して機械的なカ
シメにより一体化することにより達成しようとするもの
である。また、ピンフィンユニットの製造に際しては、
複数回に分けてプレスで打ち抜くことにより達成され
る。すなわち本発明は上記目的を達成するために、ベー
スと複数個のピンフィンユニットとを備え、前記ピンフ
ィンユニットが棒状の基部と該棒状の基部と一体的に形
成されている複数個のピンフィンとから構成され、前記
ベースと複数個のピンフィンユニットとが一体化され、
前記ベースに半導体素子、集積回路等の発熱部品が取り
付けられるようになっているピンフィンヒートシンクを
製造するに当たり、前記ベースを、所定間隔の複数個の
凹溝を有するように形成し、これらの凹溝に前記ピンフ
ィンユニットの棒状の基部を挿入し、そして前記ベース
をカシメて前記ベースとピンフィンユニットとを一体化
するように構成される。また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のベースの凹溝を、断面形状が半周を越え
た円弧状に成形すると共に、ピンフィンユニットの棒状
の基部の断面が略円形になっているピンフィンユニット
を適用するように構成される。請求項３記載の発明は、
ベースと複数個のピンフィンユニットとを備え、前記ピ
ンフィンユニットが棒状の基部と該棒状の基部と一体的
に形成されている複数個のピンフィンとから構成され、
前記ベースと複数個のピンフィンユニットとが一体化さ
れ、前記ベースに半導体素子、集積回路等の発熱部品が
取り付けられるようになっているピンフィンヒートシン
クを製造するに当たり、前記ベースを、一対の立上片か
らなる所定間隔の複数個の凹溝を有するように形成し、
これらの凹溝に、前記ピンフィンユニットの棒状の基部
を挿入し、そして前記立上片を互いに内側にカシメて前
記ベースとピンフィンユニットとを一体化するように構
成される。請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいず
れかの項に記載のピンフィンユニットに、棒状の基部に
空洞部、凹溝等の押潰部を有するピンフィンユニットを
適用するように、そして請求項５記載の発明は請求項１
〜４のいずれかの項に記載のピンフィンユニットを、両
側部に肉厚の基部を有し、これらの基部と基部との間が
ピンフィン形成部になるような型材を準備し、該型材の
ピンフィン形成部に２倍のピッチで打ち抜いてピンフィ
ンの一部を形成し、次いで１ピッチ分だけ移動して再び
打ち抜いて基部に直角なピンフィンを形成し、そうして
基部と基部との中間部でピンフィンを切断してピンフィ
ンユニットを得るように構成される。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例から説明する。例
えばアルミニウムまたはその合金から図１の（イ）に示
されているような形状の型材を押し出しにより成形す
る。この型材は、所定幅を有し、幅方向に所定の間隔を
おいて平行な複数個の凹溝２、２、…が成形されてい
る。この型材を所定長さＬに切断してベース１を形成す
る。このベース１に、後述するように複数個のピンフィ
ンユニットが機械的なカシメにより固定され、またトラ
ンジスタ等の発熱部品が適宜取り付けられる。

【０００６】ピンフィンユニット１０は、図５に関して
後述するように押出成形と、プレス切断により成形する
が、成形されたピンフィンユニット１０が図１の（ハ）
に示されている。すなわちピンフィンユニット１０は、
所定長さＬ’の棒状の基部１１と、この棒状の基部１１
と一体的に形成されている複数個のピンフィン１３、１
３、…とから構成されている。基部１１の肉厚は、ピン
フィン１３、１３、…の肉厚より厚く、大きさはベース
１の凹溝２、２、…に挿入できる大きさに選定されてい
る。

【０００７】製造に当たって、ピンフィンユニット１
０、１０、…の基部１１をベース１の凹溝２、２、…に
治具等を用いてピンフィン１３、１３、…がベース１の
表面に垂直になるように挿入する。挿入が終わった状態
は、図１の（ロ）に示されている。次いで、押圧部３
１、３１、…を備えたプレス３０を使用してカシメる。
押圧部３１、３１、…は櫛の歯状をしていて、ピンフィ
ンユニット１０、１０、…の数より１個多い。そこで、
ピンフィン１３、１３、…の基部１１、１１、…の両側
に押圧部３１、３１、…を挿入する。そして図１の
（ニ）に示されているように押圧部３１、３１、…をベ
ース１に押し付ける。そうすると、ベース１の凹溝２、
２、…は一度にカシメられてベース１にピンフィン１
３、１３、…の基部１１、１１、…が固着される。プレ
ス３０を抜くと、図１の（ホ）に示されているようなピ
ンフィンヒートシンクＨが得られる。

【０００８】発熱部品をベース１の裏側、ピンフィンユ
ニット１０、１０、…が取り付けられていない余白部分
等に取り付け、従来周知のようにして使用する。本実施
例によると、ベース１とピンフィンユニット１０、１
０、…は、カシメにより一体化するので、ブレージング
により一体化する従来の製造法に比較して安価に製作す
ることができる。また、ベース１とピンフィンユニット
１０、１０、…は、凹溝２、２、…をカシメることによ
り一体化されているので、さらには基部１１、１１、…
の断面は、本実施例においても略円形になって熱伝導面
積が広く、また略円形になっているので角形に比較して
隙間がないように圧着されるので、カシメ部分の接触熱
抵抗は小さく、ベース１の熱はピンフィン１３、１３、
…に効果的に伝導され、そして放熱される。なお、上記
実施例では１個のピンフィンヒートシンクＨを製造する
例について説明したが、ベース１とピンフィンユニット
１０、１０、…とを上記のようにしてカシメにより一体
化した後に、ベース１を適宜切断して所定長さのピンフ
ィンヒートシンクを製造することができることは明らか
である。

【０００９】図２に、カシメ部分の強度が向上すると共
に、接触熱抵抗もさらに小さくなる本発明の第２実施例
の製造法が示されている。第１実施例と同様な部材には
同じ参照符号あるいは同じ参照符号にアルファベットの
ａを添えて重複説明はしないが、第２実施例において
は、ベース１ａを、断面が略円形を呈すると共に上方の
一部が開口した円形溝２ａ、２ａ、…を有するように押
出し成形する。すなわち、円形溝２ａ、２ａ、…の開口
部近傍には、円形溝２ａ、２ａ、…の開口部を塞ぐよう
な形ではみ出しているオーバーハング部４、４を有する
ように成形する。そしてピンフィン１３、１３、…の基
部１１ａ、１１ａ、…も、円形溝２ａ、２ａ、…の形状
に合わせて断面が略円形になるように成形する。本実施
例によると、ベース１の円形溝２ａ、２ａ、…はオーバ
ーハング部４、４を有するので、これらの円形溝２ａ、
２ａ、…にピンフィンユニット１０ａ、１０ａ、…の基
部１１ａ、１１ａ、…を長手方向から挿入する。そして
第１実施例と同様にしてプレス３０によりカシメる。

【００１０】第２実施例によると、オーバーハング部
４、４をカシメるような形になるので、図２の（ロ）に
示されているように、ピイフィンユニット１０ａ、１０
ａ、…の基部１１ａ、１１ａ、…の全周面に円形溝２
ａ、２ａ、…の内周面が隙間無く圧着される。したがっ
て、カシメ部分の強度はブレージング接合に劣らず大き
く、また接合面積も広く接触熱抵抗の小さいピンフィン
ヒートシンクが得られる。

【００１１】図３に本発明の第３実施例の製造方法が示
されている。本実施例においても第１、２実施例と同様
な部材には同じ参照符号あるいは同じ参照符号にアルフ
ァベットのｂを添えて重複説明はしないが、前述した第
２実施例と比較すると、ピンフィンユニット１０ｂ、１
０ｂ、…を成形するときに、基部１１ｂ、１１ｂ、…に
カシメる時に潰れる空洞１４を成形する。したがって、
円形溝２ａ、２ａ、…にピンフィンユニット１０ｂ、１
０ｂ、…の基部１１ｂ、１１ｂ、…を長手方向から挿入
し、そしてプレス３０によりカシメると、図３の（ロ）
に示されているように、基部１１ｂ、１１ｂ、…は潰れ
る。基部１１ｂ、１１ｂ、…が潰れるので、カシメ部分
がなじみ易く密着度はさらに高まり、接触熱抵抗は小さ
くなる。

【００１２】図４には、凹溝２ｃ、２ｃ、…が異なる本
発明の第４実施例が示されている。第４実施例の説明お
いても、同様な部材には同じ参照符号あるいは同じ参照
符号にアルファベットのｃを添えて重複説明はしない。
本実施例によると、ベース１ｃを成形するとき、一対の
立上片１０、１０により凹溝２ｃ、２ｃ、…が形成され
るように押出し成形する。また、プレス３０ｃには、押
圧部３１ｃ、３１ｃ、…が下方に向かってテーパ状に広
がっているものを使用する。製造に当たってはピンフィ
ンユニット１０ｂ、１０ｂ、…の基部１１ｂ、１１ｂ、
…を凹溝２ｃ、２ｃ、…に挿入し、そしてプレス３０ｃ
によりカシメると、一対の立上片１０、１０は、プレス
３０の押圧部３１ｃ、３１ｃ、…により互いに内側に曲
げられ、図４の（ロ）に示されているように、カシメら
れる。このとき基部１１ｂ、１１ｂ、…は、第３実施例
と同様に潰れる。本実施例によると、一対の立上片１
０、１０をカシメるので、比較的容易にカシメることが
できる。また、基部１１ｂ、１１ｂ、…を上方から凹溝
２ｃ、２ｃ、…に挿入でき、挿入組立が容易になる効果
も得られる。

【００１３】本発明は、上記実施例に限定されることな
く色々な形で実施できる。例えば、上記実施例の説明で
はベース１、１ａ、１ｃは押出成形により成形される旨
説明したが、板材から切削加工により形成できることは
明らかである。また本発明の第３実施例では、ピンフィ
ンユニット１０ｂの基部１１ｂにはカシメ時に潰される
空洞１４が形成されているが、空洞１４に代えて潰れ易
い他の形状、例えば下側に開口した凹溝でも同様に実施
できる。さらには図４に示されている第４実施例では基
部１１ｂ、１１ｂ、…に空洞１４が成形されているが、
空洞１４が無くても、図２に示した第２実施例と同様に
実施できることも明らかである。

【００１４】次に、ピンフィンユニット１０、１０ａの
製造例について説明する。図５の（イ）に示されている
ように、アルミニウムまたはその合金から、両側に断面
円形の基部１１、１１を有し、基部１１と基部１１の間
が板状のピン形成部１２となった型材Ｋを押出しにより
成形する。このとき、ピン形成部１２の厚みは、ピンフ
ィン１３、１３、…の１辺の厚みになるように、また幅
Ｗはピンフィン１３、１３、…の高さの２倍になるよう
に成形する。さらには、第２、３実施例のピンフィンユ
ニット１０ｂを成形するときは基部１１、１１に空洞１
４、１４を同時に成形する。上記のように成形した型材
Ｋを所定長さＬ’に切断して素材を得る。そして素材の
ピン形成部１２をプレスにより打ち抜く。ピンフィン１
３、１３、…は、前述したように１辺が１ｍｍ程度と細
く、またピッチも２ｍｍ程度で小さいので単に打ち抜く
と、ソリ、捻れ等の変形が生じる。そこで、２回に分け
て打ち抜く。すなわち、１回目は図５の（ロ）に実線で
示されているように、２倍のピッチＰで基部１１、１１
に直角に打ち抜く。次いで１ピッチＰ分だけ素材あるい
はプレスを移動して点線部分を打ち抜く。これにより図
５の（ハ）に示されているような、素材に所定ピッチＰ
のピンフィン１３’、１３’、…が形成される。次いで
中央部で縦方向に２分して、図５の（ニ）に示されてい
るように片方に基部１１を有する２個のピンフィンユニ
ット１０、１０を得る。

【００１５】なお、上記実施例では、型材Ｋを所定長さ
Ｌ’に切断してからピンフィン１３’、１３’、…を形
成しているが、ピンフィン１３’、１３’、…を形成し
てから長さＬ’に切断し、そして中央部で縦方向に２分
して製造することもできる。また、上記実施例では型材
Ｋを押出しにより成形する旨説明したが、他の加工法例
えば切削加工、プレス加工等により得ることもできる。
これらの加工法によるとき、基部１１、１１に押潰部を
形成するときは空洞１４に代えて凹溝を加工することは
勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によると、ベース
を、所定間隔の複数個の凹溝を有するように形成し、こ
れらの凹溝にピンフィンユニットの棒状の基部を挿入
し、そしてベースを機械的にカシメて、ベースとピンフ
ィンユニットとを一体化するので、従来のブレージング
により一体化する製造方法に比較して、安価にピンフィ
ンヒートシンクを製造することができるという、本発明
特有の効果が得られる。請求項２記載の発明の発明によ
ると、ベースの凹溝を、断面形状が半周を越えた円弧状
に成形すると共に、ピンフィンユニットの棒状の基部の
断面が略円形になっているピンフィンユニットを適用す
るので、ピイフィンユニットの基部の全周面に円形溝の
内周面が隙間無く圧着される。したがって、上記効果に
加えてカシメ部分の強度はさらに大きく、また接合面積
も広く接触熱抵抗の小さいピンフィンヒートシンクが得
られる。請求項３記載の発明によると、ベースを、一対
の立上片からなる所定間隔の複数個の凹溝を有するよう
に形成し、これらの凹溝に、ピンフィンユニットの棒状
の基部を挿入し、そして立上片を互いに内側にカシメて
ベースとピンフィンユニットとを一体化するので、比較
的容易にカシメることができる効果が付加される。請求
項４記載の発明によると、棒状の基部に空洞部、凹溝等
の押潰部を有するピンフィンユニットを適用するので、
カシメるときに基部は潰れる。基部が潰れるので、カシ
メ部分の密着度はさらに高まり、接触熱抵抗が小さくな
る効果が得られる。そして請求項５記載の発明による
と、ピンフィンユニットを製造するとき、型材を２回に
分けて打ち抜くので、さらには基部と基部で保持された
状態で打ち抜くので、ピンフィンにソリ、捻れ等の変形
が生じるようなことがなく、高品質のピンフィンユニッ
トを製造するができる。また、打ち抜きにより製造する
ので、低コストでピンフィンユニットを得ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による製造順序を示す図
で、その（イ）はベースの斜視図、（ロ）はベースにピ
ンフィンユニットを装着した状態を示す斜視図、（ハ）
はピンフィンユニットの斜視図、（ニ）はカシメる前の
状態を示す断面図、そして（ホ）は製造されたピンフィ
ンヒートシンクの斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例の製造過程の一部を示す図
で、その（イ）はカシメる前の状態を示す断面図、そし
て（ロ）はカシメた後の断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の製造過程の一部を示す図
で、その（イ）はカシメる前の状態を示す断面図、そし
て（ロ）はカシメた後の断面図である。

【図４】本発明の第４実施例の製造過程の一部を示す図
で、その（イ）はカシメる前の状態を示す断面図、そし
て（ロ）はカシメた後の断面図である。

【図５】本発明の実施例によるピンフィンユニットの製
造順序を示す図で、その（イ）は押出しにより成形した
型材を示す斜視図、（ロ）は１回目のプレスにより打ち
抜いた素材の斜視図、（ハ）は２回目のプレスにより打
ち抜いた素材の斜視図、そして（ニ）は素材を切断分離
して得た２個のピンフィンユニットを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｃベース２、２ｃ凹溝２ａ円形溝１０ピンフィンユニット１１、１１ａ、１１ｂ基部１３ピンフィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースと複数個のピンフィンユニットと
を備え、前記ピンフィンユニットが棒状の基部と該棒状
の基部と一体的に形成されている複数個のピンフィンと
から構成され、前記ベースと複数個のピンフィンユニッ
トとが一体化され、前記ベースに半導体素子、集積回路
等の発熱部品が取り付けられるようになっているピンフ
ィンヒートシンクを製造するに当たり、前記ベースを、所定間隔の複数個の凹溝を有するように
形成し、これらの凹溝に前記ピンフィンユニットの棒状
の基部を挿入し、そして前記ベースをカシメて前記ベー
スとピンフィンユニットとを一体化することを特徴とす
るピンフィンヒートシンクの製造方法。
【請求項２】請求項１記載のベースの凹溝を、断面形
状が半周を越えた円弧状に成形すると共に、ピンフィン
ユニットの棒状の基部の断面が略円形になっているピン
フィンユニットを適用するピンフィンヒートシンクの製
造方法。
【請求項３】ベースと複数個のピンフィンユニットと
を備え、前記ピンフィンユニットが棒状の基部と該棒状
の基部と一体的に形成されている複数個のピンフィンと
から構成され、前記ベースと複数個のピンフィンユニッ
トとが一体化され、前記ベースに半導体素子、集積回路
等の発熱部品が取り付けられるようになっているピンフ
ィンヒートシンクを製造するに当たり、前記ベースを、一対の立上片からなる所定間隔の複数個
の凹溝を有するように形成し、これらの凹溝に、前記ピ
ンフィンユニットの棒状の基部を挿入し、そして前記立
上片を互いに内側にカシメて前記ベースとピンフィンユ
ニットとを一体化することを特徴とするピンフィンヒー
トシンクの製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載のピ
ンフィンユニットに、棒状の基部に空洞部、凹溝部等の
押潰部を有するピンフィンユニットを適用するピンフィ
ンヒートシンクの製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの項に記載のピ
ンフィンユニットを、両側部に肉厚の基部を有し、これ
らの基部と基部との間がピンフィン形成部になるような
型材を準備し、該型材のピンフィン形成部に２倍のピッ
チで打ち抜いてピンフィンの一部を形成し、次いで１ピ
ッチ分だけ移動して再び打ち抜いて基部に直角なピンフ
ィンを形成し、そうして基部と基部との中間部でピンフ
ィンを切断してピンフィンユニットを得る、ピンフィン
ヒートシンクの製造方法。