JPH09181232A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セット性および接合性が両方共に優れた形材
積層型ヒートシンクを提供する。 【解決手段】 積層されることによりヒートシンクを構
成する１つのヒートシンク構成体2 は、フィン部5 およ
び基板構成部6 よりなる。基板構成部6 の右側面に、前
後にのびる横断面Ｖ形の切込み7 が上下に連続して２つ
設けられている。基板構成部6 の左側面には、２つのＶ
形の切込み7 に対応して、前後にのびる横断面Ｖ形の凸
条13が上下に連続して２つ設けられている。切込み7 と
凸条13とは相似形でかつ切込み7 の深さは凸条13の高さ
より大きくなされており、２つの切込み7 と２つの凸条
13との間に、ろう材8 を入れ込むためのＷ形の間隙が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トランジスタ等
の冷却用として使用されるヒートシンク（放熱器）に関
し、特に、アルミニウム押出形材を積層して一括ろう付
けすることにより製造される形材積層型のヒートシンク
に関する。

【０００２】この明細書において、「アルミニウム」に
はアルミニウム合金も含むものとする。

【０００３】

【従来の技術】フィン部およびこれの下端に連なる基板
構成部よりなるアルミニウム押出形材製ヒートシンク構
成体が積層され、隣り合うヒートシンク構成体の基板構
成部同士がろう付けされることにより、フィン集合体お
よびこれの下端に連なる発熱体取付け用基板が形成され
ているヒートシンクは、従来より知られている（実開昭
５４−３５４７４号公報参照）。

【０００４】この従来のヒートシンクでは、隣り合う基
板構成部同士は、垂直な平坦面を対向させて、垂直な平
坦面間に配されたブレージングシート等のろう材を介し
てろう付けされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のヒートシンク
を製作するさいに重要なことは、押出形材製のヒートシ
ンク構成体を積層していくさいの位置決めが容易かどう
かのセット性と、ヒートシンク構成体同士をろう付けす
るさいの接合面が接合に適しているかどうかの接合性と
であるが、従来は、これらについて最適な構造が明確に
なっていないという問題があった。

【０００６】この発明の目的は、セット性および接合性
が両方共に優れた形材積層型ヒートシンクを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によるヒートシ
ンクは、フィン部およびこれの下端に連なる基板構成部
よりなるアルミニウム押出形材製ヒートシンク構成体が
積層され、隣り合うヒートシンク構成体の基板構成部同
士がろう付けされることにより、フィン集合体およびこ
れの下端に連なる発熱体取付け用基板が形成されている
ヒートシンクにおいて、隣り合う基板構成部の対向する
面のうちいずれか一方に凸条が、同他方にこれに対応す
る切込みが、それぞれ少なくとも１つずつ設けられると
ともに、切込みと凸条との間に間隙が形成されるように
切込みの深さが凸条の高さよりも大きくなされており、
前記間隙にろう材が挿入されていることを特徴とするも
のである。

【０００８】１つの凸条および切込みの横断面形状とし
ては、Ｖ形、Ｕ形、円弧形等があり、２つ以上の凸条お
よび切込みを設けた場合には、これらの凸条および切込
みの横断面形状は、全体として、Ｗ形、ジグザグ形、波
形等となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。この明細書において、上下左右
は、各図の上下左右をいうものとし、前後については、
紙面表側を前、同裏側を後というものとする。

【００１０】図１は、この発明によるヒートシンク(1)
の第１実施形態を示しており、ヒートシンク(1) は、ア
ルミニウム押出形材製ヒートシンク構成体(2) が層状に
重ね合わせられて形成されたものである。

【００１１】ヒートシンク構成体(2) は、単体の形状を
図２に示すように、所定の間隔をおいて設けられた２枚
の板状フィン(5a)よりなるフィン部(5) と、２枚の板状
フィン(5a)の下端部を連結する基板構成部(6) とよりな
る。

【００１２】フィン部(5) には、２枚の板状フィン(5a)
の上端部を連結する上部補強部(9)と、２枚の板状フィ
ン(5a)の中間部を連結する２つの中間補強部(10)とが設
けられている。上部補強部(9) の左側面には、前後にの
びる横断面方形の嵌合凸条(11)が設けられ、上部補強部
(9) の右側面には、この嵌合凸条(11)に嵌まり合う横断
面方形の嵌合凹溝(12)が設けられている。

【００１３】基板構成部(6) の右側面に、前後にのびる
横断面Ｖ形の切込み(7) が上下に連続して２つ設けられ
ている。基板構成部(6) の左側面には、２つのＶ形の切
込み(7) に対応して、前後にのびる横断面Ｖ形の凸条(1
3)が上下に連続して２つ設けられている。切込み(7) と
凸条(13)とは相似形でかつ切込み(7) の深さは凸条(13)
の高さより１ｍｍ程度大きくなされており、２つの切込
み(7) と２つの凸条(13)との間に、ブレージングシート
やフィラーメタル等のろう材(8) を入れ込むためのＷ形
の間隙が形成されている。ろう材(8) は、Ｗ形とされ
て、Ｗ形の間隙に挿入されている。ろう材(8) を保持し
やすいように、下側の切込み(7) の下側の開口縁部に、
右上がりに傾斜した下側段部(7a)が、上側の切込み(7)
の上側の開口縁部に、右下がりに傾斜した上側段部(7b)
がそれぞれ形成されている。

【００１４】基板構成部(6) 、上部補強部(9) および各
中間補強部(10)は、２枚の板状フィン(5a)よりも左右に
若干突出させられており、ヒートシンク構成体(2) が層
状に重ね合わされたさいには、これらの基板構成部(6)
、上部補強部(9) および各中間補強部(10)同士が突き
合わされることにより、左右に隣り合う板状フィン(5a)
の間には所定の間隙が形成される。

【００１５】上部補強部(9) および各中間補強部(10)
は、板状フィン(5a)の変形を抑えて２枚の板状フィン(5
a)が平行となるように保持する作用を有しており、した
がって、板状フィン(5a)の高さを高くすることができ
る。

【００１６】上記ヒートシンク(1) は、次のようにして
製造される。

【００１７】まず、Ａ６０６３材でヒートシンク構成体
(2) の形状に合わせて押出形材を製作する。この押出形
材を所要長さに切断することにより所要長さのヒートシ
ンク構成体(2) が所要数得られる。これらのヒートシン
ク構成体(2) を層状に重ね合わせて、フィン部(5) の各
嵌合凸条(11)と各嵌合凹溝(12)とを嵌合するとともに、
基板構成部(6) の２つのＶ形の切込み(7) と基板構成部
(6) の左側面の２つのＶ形の凸条(13)とを嵌合する。こ
のさい、各切込み(7) にそれぞれろう材(8) を入れ込
む。最後に、治具で固定した後、真空ブレージングによ
りろう付けする。これにより、複数の板状フィン(5a)が
並列状に配置されたフィン集合体(3) と、フィン集合体
(3) の下端に連なりかつ下端面(4a)に発熱体が取り付け
られる基板(4) とよりなるヒートシンク(1) が得られ
る。

【００１８】接合方法としては、真空ブレージングに限
らず、不活性雰囲気中のファーネスブレージング等を使
用することもできる。

【００１９】ヒートシンク構成体(2) の高さは、１００
〜１８０ｍｍ程度であり、幅は１０ｍｍ程度、奥行は１
００〜３００ｍｍ程度とされる。そして、例えば５０個
のヒートシンク構成体(2) が使用されて幅５００ｍｍの
ヒートシンク(1) が形成される。幅５００ｍｍのヒート
シンクを製造するのに、全体を一体的に押出加工するこ
とも可能であるが、押出の幅が広くなると、押出用ダイ
スのコストが非常に高くなってしまう。これに対して、
各ヒートシンク構成体(2) は、幅が狭い分その押出用ダ
イスのコストが低くでき、ヒートシンク(1) の製造コス
トを下げることができる。

【００２０】上記のヒートシンク(1) 製造時において、
ろう材(8) は切込み(7) に保持されているから、ろう付
けのさい、溶けたろう材(8) が基板(4) の下端面(4a)に
はみ出すことがなく、基板下端面(4a)の凹凸をなくすた
めの機械切削等の後加工が不要である。また、ヒートシ
ンク(1) の基板下端面(4a)に発熱体を取り付けたさい
に、発熱体がろう材(8) に直接接触することがないの
で、ろう材(8) によって熱伝導性が低下することがな
い。

【００２１】さらに、各ヒートシンク構成体(2) を層状
に重ね合わせるさいには、隣り合うヒートシンク構成体
(2) の上側同士および下側同士を嵌め合わせることによ
って、ヒートシンク構成体(2) 同士の位置決めができ
る。したがって、大がかりな固定治具を必要とせず、ろ
う付け前のセッティング作業が簡単にできる。隣り合う
ヒートシンク構成体(2) 同士を嵌め合わせるにさいし
て、フィン部(5) の各嵌合凸条(11)と各嵌合凹溝(12)と
を嵌合するだけでなく、基板構成部(6) の２つのＶ形の
切込み(7) と基板構成部(6) の左側面の２つのＶ形の凸
条(13)とも嵌合するので、確実な位置決めが行われる。
ただし、Ｖ形の切込み(7) とＶ形の凸条(13)との嵌合だ
けによっても位置決めは可能であり、フィン部(5) の各
嵌合凸条(11)と各嵌合凹溝(12)とは、なくてもよい。

【００２２】このようにして製造されたヒートシンク
(1) の接合面は、平坦な面だけでなくＶ形の面も含んで
おり、平坦な面だけによる面接合ではブレージングが困
難になるという問題が生じるのに対して、平坦面での接
合面積は小さくなりかつ総接合面積は大きくなるので、
接合性でも有利となり、セット性（位置決め構造）と接
合性（接合面の構造）とが両方共に優れたヒートシンク
(1) が得られる。

【００２３】なお、図示省略したが、高さが２００ｍｍ
を越えるような大型のヒートシンクを製造するさいに
は、高さがヒートシンク高さの１／２のヒートシンク構
成体(2) を使用して図１に示すようなヒートシンク(1)
を２つ用意し、一方を上下逆にして他方の上に積み重
ね、２つのヒートシンク(1) の上部補強部(9) 同士をア
ルゴン溶接により接合すればよい。このようにすること
により、フィン(5a)高さの高いヒートシンク構成体(2)
の押出用ダイスを製作する必要がなくなり、低コストで
大型のヒートシンクを製造することができる。

【００２４】ヒートシンク(1) は、通常平面より見て方
形となるように同じ寸法のヒートシンク構成体(2) によ
り形成されるが、押出形材を切断するときの切断長さを
変えて異なった奥行寸法のヒートシンク構成体(2) を製
作し、これらを種々組み合わせることにより、平面より
見てコ形、Ｔ形、Ｌ形等の種々の形状のものを容易に得
ることができ、したがって、種々の形状の発熱体に対応
することができる。特に、１００〜１０００アンペアを
越える交流−直流インバータのように大型のものでは、
発熱素子が複数化される傾向があり、このような場合で
も、発熱素子の大きさおよびワット値に適した基板面積
を作ることが容易であり、経済的効率の良いヒートシン
ク形状を同一の押出形材を使用してかつ任意に選択する
ことができる。

【００２５】図３に、ヒートシンク構成体(22)の第２実
施形態を示す。

【００２６】同図のヒートシンク構成体(22)は、２枚の
板状フィン(25a) よりなるフィン部(25)と、２枚の板状
フィン(25a) の下端部を連結する基板構成部(26)とより
なる。

【００２７】フィン部(25)には、２枚の板状フィン(25
a) の上端部を連結する上部補強部(29)と、２枚の板状
フィン(25a) の中間部を連結する２つの中間補強部(30)
とが設けられている。

【００２８】基板構成部(26)の右側面に、前後にのびる
横断面Ｖ形の切込み(27)が１つ設けられている。基板構
成部(26)の左側面に、Ｖ形の切込み(27)に対応する横断
面Ｖ形の凸条(28)が１つ設けられている。切込み(27)と
凸条(28)とは相似形でかつ切込み(27)の深さは凸条(28)
の高さより１ｍｍ程度大きくなされており、切込み(27)
と凸条(28)との間に、ろう材(35)を入れ込むためのＶ形
の間隙が形成されている。ろう材(35)の形状は、Ｖ形の
間隙に対応してＶ形とされている。切込み(27)の開口縁
部には、ろう材(35)を保持しやすいように、右上がりに
傾斜した下側段部(27a) と右下がりに傾斜した上側段部
(27b) とが形成されている。

【００２９】上部補強部(29)は、基板構成部(26)と同様
の形状とされている。すなわち、上部補強部(29)の右側
面に、前後にのびる横断面Ｖ形の切込み(33)が１つ設け
られ、上部補強部(29)の左側面に、Ｖ形の切込み(33)に
対応する横断面Ｖ形の凸条(34)が１つ設けられている。
切込み(33)と凸条(34)とは相似形でかつ切込み(33)の深
さは凸条(34)の高さより１ｍｍ程度大きくなされてお
り、切込み(33)と凸条(34)との間に、Ｖ形のろう材(35)
を入れ込むためのＶ形の間隙が形成されている。切込み
(33)の開口縁部には、ろう材(35)を保持しやすいよう
に、右上がりに傾斜した下側段部(33a) と右下がりに傾
斜した上側段部(33b) とが形成されている。

【００３０】各中間補強部(30)の左側面には、嵌合凸条
(31)が設けられ、同右側面には、この嵌合凸条(31)に嵌
まり合う嵌合凹溝(32)が設けられている。

【００３１】このヒートシンク構成体(22)を層状に重ね
合わせて、各嵌合凸条(31)と各嵌合凹溝(32)および各Ｖ
形の切込み(27)(33)と各Ｖ形の凸条(28)(34)を嵌合する
とともに、切込み(27)(33)と凸条(28)(34)の間の間隙に
それぞれろう材(35)を入れ込んで、治具で固定した後、
真空ブレージングにより接合することにより、ヒートシ
ンクが得られる。このヒートシンクでは、隣り合うヒー
トシンク構成体(22)の間で、嵌合が計４か所、ろう付け
が計２か所行われることになり、第１実施形態のヒート
シンク(1) に比べて、積層時の位置決めの精度が向上
し、かつ接合がより確実なものとなる。

【００３２】図４に、ヒートシンク構成体(42)の第３実
施形態を示す。

【００３３】同図のヒートシンク構成体(42)は、３枚の
板状フィン(45a) よりなるフィン部(45)と、３枚の板状
フィン(45a) の下端部を連結する基板構成部(46)とより
なる。

【００３４】フィン部(45)には、３枚の板状フィン(45
a) の上端部を連結する上部補強部(49)と、３枚の板状
フィン(45a) の中間部を連結する２つの中間補強部(50)
とが設けられている。上部補強部(49)の左側面には、嵌
合凸条(51)が設けられ、上部補強部(49)の右側面には、
この嵌合凸条(51)に嵌まり合う嵌合凹溝(52)が設けられ
ている。

【００３５】基板構成部(46)の構成は、第１実施形態と
全く同じである。すなわち、基板構成部(46)の右側面
に、前後にのびる横断面Ｖ形の切込み(47)が上下に連続
して２つ設けられ、基板構成部(46)の左側面には、２つ
のＶ形の切込み(47)に対応して、Ｖ形の凸条(53)が上下
に連続して２つ設けられている。切込み(47)と凸条(53)
とは相似形でかつ切込み(47)の深さは凸条(53)の高さよ
り１ｍｍ程度大きくなされており、２つの切込み(7) と
２つの凸条(13)との間に、Ｗ形のろう材(8) を入れ込む
ためのＷ形の間隙が形成されている。そして、下側の切
込み(47)の下側の開口縁部に、右上がりに傾斜した下側
段部(47a) が、上側の切込み(47)の上側の開口縁部に、
右下がりに傾斜した上側段部(47b) がそれぞれ形成され
ている。

【００３６】なお、凸条(13)(28)(34)(53)および切込み
(7)(27)(33)(47) の横断面形状については、Ｖ形以外
に、Ｕ形、円弧形等であってもよい。また、各ヒートシ
ンク構成体(2)(22)(42) の板状フィン(5a)(25a)(45a)の
枚数は２枚または３枚に限られるものではなく、１枚ま
たは４枚以上であってもよいが、第１から第３までの実
施形態のように、板状フィン(5a)(25a)(45a)が２枚また
は３枚のヒートシンク構成体(2)(22)(42) によりヒート
シンクを構成すると、板状フィンが１枚のヒートシンク
構成体よりなるヒートシンクに比べて、ヒートシンク構
成体(2)(22)(42)の数が少なくて済み、これに伴って押
出形材の切断工数、ヒートシンク構成体の重ね合わせ工
数およびろう付け工数が減少し、製造コストを低くする
ことができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明のヒートシンクによると、ヒー
トシンク構成体を積層するさいには、隣り合う基板構成
部の切込みと凸条とが嵌め合わされることによって、ヒ
ートシンク構成体同士が位置決めされ、セット性が向上
する。また、接合面は、平坦な面だけでなく凹凸の面も
含んでおり、平坦な面だけによる面接合ではろう付けが
困難になるという問題が生じるのに対して、平坦面での
接合面積は小さくなりかつ総接合面積は大きくなるの
で、接合性でも有利となり、セット性と接合性とが両方
共に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるヒートシンクの第１実施形態を
示す正面図である。

【図２】第１実施形態のヒートシンクを構成する１つの
ヒートシンク構成体およびろう材を示す正面図である。

【図３】ヒートシンク構成体の第２実施形態を示す正面
図である。

【図４】ヒートシンク構成体の第３実施形態を示す正面
図である。

【符号の説明】

(1) ヒートシンク (2)(22)(42) ヒートシンク構成体 (3) フィン集合体 (4) 基板 (5)(25)(45) フィン部 (6)(26)(46) 基板構成部 (7)(27)(33)(47) 切込み (13)(28)(34)(53) 凸条

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィン部(5)(25)(45) およびこれの下端
   に設けられた基板構成部(6)(26)(46) よりなるアルミニ
   ウム押出形材製ヒートシンク構成体(2)(22)(42) が積層
   され、隣り合うヒートシンク構成体(2)(22)(42) の基板
   構成部(6)(26)(46) 同士がろう付けされることにより、
   フィン集合体(3) およびこれの下端に連なる発熱体取付
   け用基板(4) が形成されているヒートシンク(1) におい
   て、 隣り合う基板構成部(6)(26)(46) の対向する面のうちい
   ずれか一方に凸条(13)(28)(34)(53)が、同他方にこれに
   対応する切込み(7)(27)(33)(47) が、それぞれ少なくと
   も１つずつ設けられるとともに、切込み(7)(27)(33)(4
   7) と凸条(13)(28)(34)(53)との間に間隙が形成される
   ように切込み(7)(27)(33)(47) の深さが凸条(13)(28)(3
   4)(53)の高さよりも大きくなされており、前記間隙にろ
   う材(8)(35) が挿入されていることを特徴とするヒート
   シンク。