JPH1022668A - ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシ
ンクおよび製造方法を提供する。 【解決手段】 複数のフィン本体８が、ベース７に対し
て起立状態に設けられたヒートシンク１０において、複
数のフィン本体８を幅方向に一体に連結する連結部材１
２が設けられている。この連結部材１２によってフィン
本体８の傾倒方向へ移動が規制されるため、その変形が
防止される。

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、各種の熱交換機
器や熱伝達装置等において熱交換面積を増大させるため
のヒートシンクに関し、特に加圧鋳造法によって製造で
きるヒートシンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプ等の熱関連機器において、
放熱面積あるいは吸熱面積を拡大して熱交換能力を向上
させるために、ヒートシンクを備えることは周知の通り
である。

【０００３】その一例を図１１に図示する。図１０の
（Ａ）に示すヒートシンク１は、互いに平行とされた複
数枚の平板状のフィン本体２が平板状のベース３の上面
から垂直上方に延ばされた構成であり、例えばアルミ合
金を材料とした押し出し成型法によって製造される。ま
た、図１０の（Ｂ）に示すヒートシンク１は、フィン本
体２を平板状に替えて円柱形状に形成した構成であり、
例えば銅合金を材料とした鍛造によって製造される。

【０００４】ここで、上記の押し出し成形や鍛造は、単
一の材料からフィン本体２とベース３とを一体に加工す
る方法であるから、図１１に示すように、この種の方法
によって製造し得るフィン本体２は、厚さ（ｔ）が最小
で２ｍｍ程度が限度であり、また、厚さ（ｔ）を２ｍｍ
に設定した場合のフィン本体２の高さ（ｈ）は、最大で
２０ｍｍ程度が限度である。したがって、これらの製法
におけるフィン本体２の厚さ（ｔ）と高さ（ｈ）との比
率（Ｃ）は、Ｃ＝ｈ／ｔ≦２０／２＝１０として表され
る。さらに、各フィン本体２の間のピッチ（ｐ）として
は、最小で５ｍｍ以上が必要とされている。

【０００５】このように、上記の押し出し成形や鍛造に
よる製造方法によって得られる従来のヒートシンク１で
は、フィン本体２を薄くかつ高く形成することができ
ず、また、ベース３の表面積に対して備えられるフィン
本体２の枚数（本数）も少ないことから、熱交換面積が
小さく限定される不都合があった。

【０００６】そこで、上記の課題を解決する手段とし
て、加圧鋳造製法を採用したヒートシンクが提案されて
おり、これを図１２および図１３を参照して簡単に説明
する。この種のヒートシンク４は、予め所定形状に形成
した複数枚の圧延板を互いにほぼ平行に保持した状態
で、それらの圧延板の各下端部のうちの例えば２ｍｍ程
度を一体に鋳込むように溶湯を加圧鋳造させて、平板状
のベース５と一体化させた構成である。

【０００７】この加圧鋳造製法によれば、既製の圧延板
がフィン本体６として採用できるから、フィン本体６に
おける薄さと高さとの両立が可能になるとともに、各フ
ィン本体６のピッチを狭く設定することができ、その結
果、ヒートシンク４としての熱交換面積を上記従来のも
のに比べて大きくすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のヒートシンク４では、フィン本体６が薄くかつ高く形
成されるに伴ってそれ自体の強度が低下するため、フィ
ン本体６が傾倒する方向に変形し易い不都合があった。
また、このような課題は、上記のように配列した多数枚
のフィン本体６のうち、ベース５の縁側に最も近く配置
されたフィン本体６に顕著であった。これは、他の部材
と接触するなどして外力が作用し易いためである。

【０００９】すなわち、従来では、フィン本体が薄くか
つ高くありながら、充分な強度を備えた構成のヒートシ
ンクが開発されていないのが実情であった。

【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシンク
およびその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載した発明は、複数
のフィン本体が、ベースに対して起立状態に設けられた
ヒートシンクにおいて、複数のフィン本体を幅方向に一
体に連結する連結部材が設けられていることを特徴とす
るものである。

【００１２】したがって、請求１の発明によれば、複数
のフィン本体がベースに連結された以外の部分において
も一体に連結された構成となり、連結部材によって各フ
ィン本体の傾倒方向への移動が規制されるため、全体と
しての変形に対する強度が向上する。

【００１３】また、請求項２に記載した発明は、前記連
結部材が、前記フィン本体同士の間隔を一定に保持する
スペーサプレートによって構成されていることを特徴と
するものである。

【００１４】したがって、請求項２の発明によれば、フ
ィン本体同士の間隔をスペーサプレートが既定すること
によって、フィン本体の傾倒方向への移動を規制し、そ
の変形が防止される。

【００１５】さらに、請求項３に記載した発明は、前記
連結部材が、前記フィン本体を貫通するシャフト材によ
って構成されていることを特徴とするものである。

【００１６】したがって、請求項３の発明によれば、シ
ャフト材の外面と各フィン本体のシャフト材が貫通する
箇所との当接によって、フィン本体の傾倒方向への移動
が規制され、その変形が防止される。

【００１７】また、請求項４に記載した発明は、前記ベ
ースのうちの前記フィン本体に対する両外側の位置に、
前記連結部材の両端部を支持する補強部材が、ベースに
対して起立状態に設けられていることを特徴とするもの
である。

【００１８】したがって、請求項４の発明によれば、そ
れ自体よりも変形に対する強度の高い補強部材によって
フィン本体が保護されることに加えて、連結部材と各フ
ィン本体との連結・支持がより強固になるから、フィン
本体の変形がより確実に防止される。

【００１９】さらに、請求項５に記載した発明は、貫通
孔を備えた圧延材からなるフィン本体の下端部が、ベー
ス中に一体に鋳込まれた状態で、該ベースに対して起立
状態に設けられるとともに、前記ベースのうちの前記フ
ィン本体に対して外側の位置に、前記フィン本体よりも
変形に対する強度の高い圧延材からなり、かつ貫通孔を
備えた補強部材が、その下端部を前記ベース中に一体に
鋳込まれた状態で、そのベースに対して起立状態に設け
られ、さらに、前記フィン本体の貫通孔および前記補強
部材の貫通孔の内部に、フィン本体と補強部材とを一体
に連結する支持パイプが導通された構成のヒートシンク
を製造するにあたり、前記支持パイプを半径方向に拡大
させて、その支持パイプの外周面と前記貫通孔の内周面
とを固着させることを特徴とするものである。

【００２０】したがって、請求項５の製造方法によれ
ば、支持パイプとフィン本体との固定および支持パイプ
と補強部材との固定を一度にまとめて実施することがで
きる。すなわち、複数箇所に亘る細かい取り付け作業が
不要とされる。

【００２１】また、請求項６に記載した発明は、貫通孔
を備えた圧延材からなるフィン本体の下端部が、ベース
中に一体に鋳込まれた状態で、該ベースに対して起立状
態に設けられるとともに、前記ベースのうちの前記フィ
ン本体に対して外側の位置に、前記フィン本体よりも変
形に対する強度の高い圧延材からなり、かつ貫通孔を備
えた補強部材が、その下端部を前記ベース中に一体に鋳
込まれた状態で、そのベースに対して起立状態に設けら
れ、さらに、前記フィン本体の貫通孔および前記補強部
材の貫通孔の内部に、フィン本体と補強部材とを一体に
連結する支持パイプが導通された構成のヒートシンクを
製造するにあたり、前記フィン本体と支持パイプとの連
結箇所および補強部材と支持パイプとの連結箇所をそれ
ぞれ接着剤によって固定することを特徴とするものであ
る。

【００２２】したがって、請求項６の製造方法によれ
ば、同じ構成のヒートシンクを上記請求項５の製造方法
に比べて安価なコストで製造することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一具体例を図
１ないし図５に基づいて説明する。ここに示す例は、平
板状のフィン本体を採用した例である。ベース７の図１
での上面部には、複数枚のフィン本体８と２枚の補強板
９とが鉛直上方に延びた状態に取り付けられている。こ
れらのベース７とフィン本体８と補強板９と後述のスペ
ーサプレートによって、ヒートシンク１０が構成されて
いる。

【００２４】ベース７は、一例としてほぼ正方形の板状
体であって、銅を材料として形成されている。これに対
して、フィン本体８は、一例としてベース７よりも厚さ
の薄い銅製の圧延板が採用されている。

【００２５】さらに、各フィン本体８のうち図５での左
右の側縁部には、スリット１１がそれぞれ形成されてい
る。より具体的には、これらのスリット１１は、後述の
スペーサプレートの厚さとほぼ等しい筋状の切り込みで
あって、共にベース７と平行とに形成されている。な
お、スリット１１は、フィン本体８を圧延する工程で容
易に加工することができる。

【００２６】他方、ベースの上面のうち図２での右縁部
および左縁部には、この発明の補強部材に相当する補強
板９が１枚づつ配設されている。換言すれば、対向した
２枚の補強板９の間に、複数枚のフィン本体８が配設さ
れている。各補強板９は、その下縁部をフィン本体８と
同様にベース７の内部に鋳込まれており、これに対し
て、各上縁部は各フィン本体８と平行に対向している。
これらの補強板９は、変形に対する強度がフィン本体８
よりも高い圧延板であって、ここではステンレス製の板
が採用されている。また、各補強板９の両方の側縁部に
も、フィン本体８と同様のスリット１１が形成されてい
る。

【００２７】したがって、各補強板９および各フィン本
体８の両方の側縁部において、複数のスリット１１がベ
ース７と平行にかつ同一の高さに連なるように形成され
ている。そして、これらの一連のスリット１１には、フ
ィン本体８および補強板９の各ピッチを一定に保持させ
るためのスペーサプレート１２が緊密に嵌め込まれてい
る。すなわち、各補強板９および各フィン本体８の両側
縁部のそれぞれに、スペーサプレート１２が取り付けら
れている。したがって、各スペーサプレート１２は、ベ
ース７と平行に、言い換えると、補強板９およびフィン
本体８と直交状態に配設されている。

【００２８】この発明の連結部材に相当するスペーサプ
レート１２は、一例として銅製の圧延板であって、その
縁部分にはプレスによって打ち抜かれ、あるいは切削加
工された複数の凹部１３が形成されている。これらの凹
部１３の幅は、フィン本体８および補強板９の板厚とそ
れぞれ対応するように設定されており、また、凹部１３
と凹部１３との間隔は、フィン本体８同士の間隔あるい
はフィン本体８と補強板９との間隔とそれぞれ等しく設
定されている。すなわち、これらの凹部１３に、フィン
本体８のスリット１１あるいは補強板９のスリット１１
が嵌め合わせられる構成となっている。さらに、必要に
応じてスペーサプレート１２とフィン本体８等の連結箇
所を、接着などによって固定してもよい。

【００２９】したがって、何らかの理由によって例えば
フィン本体８に対して図２での横方向の外力が作用した
場合でも、スペーサプレート１２の凹部１３の側面とフ
ィン本体８の側面とが緊密に当接していて、フィン本体
８の移動が阻止されているから、フィン本体８が傾倒方
向に変形することが防止される。

【００３０】ここで、ヒートシンク１０の製造方法、よ
り具体的には、フィン本体８とベース５および補強板９
との取り付け方法としては、従来知られた加圧鋳造製法
を基に行うことができる。すなわち、上記のピッチに配
列させた複数枚のフィン本体８および補強板９の各一端
部を、キャビティ（図示せず）の内部に突出した状態に
保持させ、そこにベース７の素材であるＣｕの溶湯を注
入する。その結果、ベース７の内部にフィン本体８と補
強板９とが鋳込まれて、これらのパーツが一体に組み付
けられる。

【００３１】なお、補強板９およびフィン本体８へのス
ペーサプレート１２の取り付け工程は、上記ベース７と
フィン本体８および補強板９との取り付け工程の後に行
ってもよく、また先行して行うこともできる。

【００３２】このように、上記具体例によれば、スペー
サプレート１２によって各フィン本体８の傾倒方向への
移動が規制されていることに加えて、フィン本体８の両
側方がそれよりも変形に対する強度の高い補強板９によ
ってガードされているから、フィン本体８が外力によっ
て変形することが確実に防止される。また、スペーサプ
レート１２がベース７と水平に取り付けられていて、換
言すれば、ベース７に対して起立状態に構成されていな
いため、例えばファンによって矢印方向に送風した場合
に、風の流動を殆ど妨げない利点がある。

【００３３】また、スペーサプレート１２が、補強板９
およびフィン本体８の両側縁部のみを支持して、中間部
分を支持しない構成であるから、着脱が容易であり、し
かも軽量である。なお、圧延材からなるフィン本体８を
加圧鋳造によってベース７に取り付ける製法が採用され
ているから、フィン本体８を薄くかつ高く構成すること
ができ、しかもピッチを狭く設定できるために、全体と
しての熱交換面積が大きくなる。したがって、構成が強
固で熱交換面積の大きいヒートシンク１０を得ることが
できる。

【００３４】つぎに、この発明の他の具体例を図６ない
し図９を参照して説明する。ここに示す例は、この発明
のシャフト材に相当する支持パイプをスペーサプレート
に替えて備えた例である。なお、上記具体例と同じ部材
には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。平板
状を成すベース７の上面には、複数枚の圧延板からなる
フィン本体８が所定ピッチで互いに平行状態に取り付け
られている。また、図７でのベース７の上面のうち一群
のフィン本体８の左右両側には、補強板９が各１枚づつ
設けられている。

【００３５】各フィン本体８には、一例として円形の貫
通孔１４が同じ高さに２個並列した状態に形成されてい
る。また、各補強板９にも、上記貫通孔１４と同径の貫
通孔１４が同じ高さに２個並列した状態に形成されてい
る。したがって、補強板９に設けた貫通孔１４とフィン
に設けた貫通孔とでは、中心軸線が同一軸線上に揃えら
れている。なお、各貫通孔１４は、フィン本体８および
補強板９を作成する圧延工程で容易に形成することがで
きる。

【００３６】そして、各貫通孔１４には、一例として銅
パイプ製の支持パイプ１５がそれぞれ緊密に挿入されて
いる。すなわち、２本の支持パイプ１５によって２枚の
補強板９および複数枚のフィン本体８が一体に組み付け
られている。

【００３７】したがって、例えばフィン本体８に対して
図７での横方向の外力が作用した場合でも、各貫通孔１
４の内周面と支持パイプ１５の外周面とが当接してい
て、フィン本体８の移動が規制されているから、フィン
本体８が傾倒方向に変形することが防止される。

【００３８】ここで、上記構成のヒートシンク１０の製
造方法としては、従来知られた加圧鋳造製法を基にして
行うことができる。すなわち、上記のピッチに配列させ
た複数枚のフィン本体８および補強板９の各一端部を、
キャビティ（図示せず）の内部に突出した状態に保持さ
せ、そこにベース７の素材であるＣｕの溶湯を注入す
る。その結果、ベース中にフィン本体８と補強板９とが
鋳込まれて、三者が一体に組み付けられる。

【００３９】なお、補強板９およびフィン本体８に支持
パイプ１５を取り付ける工程は、上記のベース７にフィ
ン本体および補強板９を取り付ける工程の後に行って
も、あるいはそれに先行して行ってもよい。その具体的
な手段としては、各貫通孔１４の径寸法よりも僅かに小
径の支持パイプ１５を用意するとともに、この支持パイ
プ１５を全ての貫通孔１４に挿通させる。

【００４０】この状態から、支持パイプ１５にプラグ
（図示せず）を通すなどの方法によって半径方向に拡大
させて、その外周面を各貫通孔１４の内周面に密着させ
る。その結果、各貫通孔１４に支持パイプ１５が緊密に
はめ込まれた状態になり、換言すれば、複数枚の補強板
９およびフィン本体８と２本の支持パイプとが強固に組
み付けられる。なお、支持パイプ１５の他の拡径手段と
しては、例えばバルジ加工が挙げられる。

【００４１】この方法によれば、多数ある支持パイプ１
５とフィン本体８および補強板９との連結箇所をまとめ
て処理でき、また細かい作業が不要であるため、多量生
産に適している。

【００４２】さらに、他の方法としては、貫通孔１４の
径寸法とほぼ等しい外径の支持パイプ１５を全ての貫通
孔１４に導通させた後に、両者の接触箇所に適宜の接着
剤を塗布して固着させる方法が挙げられる。

【００４３】この方法によれば、支持パイプ１５を拡径
加工するための設備が不要であるため、上記の製造方法
よりもコストの低廉化を図ることができる。

【００４４】このように、上記構成のヒートシンク１０
によれば、フィン本体８および補強板９の傾倒方向への
移動が支持パイプ１５によって規制されていることに加
えて、フィン本体８の両側方がそれよりも変形に対する
強度の高い補強板９によってガードされているから、フ
ィン本体８の変形が確実に防止される。また、支持パイ
プ１５が小径パイプから形成されているから、例えばフ
ァンによって矢印方向に送風した場合に、風の流動が妨
げられない利点があるとともに、例えば同じ素材で同じ
径寸法の中実材よりも重量が軽くなる利点も生じる。

【００４５】なお、上記各具体例では、平板状のフィン
本体を例示したが、この発明は上記具体に限定されるも
のではなく、フィン本体の形状としては例えば波状に湾
曲した薄板や円柱形状あるいは角柱形状でもよい。ま
た、フィン本体や補強板やスペーサプレート等の部材
は、圧延材に限定されず、切削加工によって形成された
ものあるいは鋳造によって形成されたものなどを採用す
ることができる。さらに、ベースとフィン本体および補
強板との組み付け方法としても、加圧鋳造に限定され
ず、接着剤を用いた接着あるいは溶接等の手段を採用す
ることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載した発明によれば、複数のフィン本体を幅方向
に一体に連結する連結部材が設けられているから、フィ
ン本体の傾倒方向への移動が規制され、その結果、フィ
ン本体の変形を確実に防止することができる。

【００４７】また、請求項２に記載の発明によれば、ス
ペーサプレートによってフィン本体同士の間隔が一定に
保持されているから、上記請求項１に記載の発明と同様
の効果を奏する。

【００４８】さらに、請求項３の発明によれば、複数の
フィン本体にシャフト材が貫通しているから、上記請求
項１に記載の発明と同様の効果を奏する。

【００４９】また、請求項４の発明によれば、ベースの
うちのフィン本体に対する両外側の位置に、連結部材の
両端部を支持する補強部材が、ベースに対して起立状態
に設けられているから、フィン本体が外力からガードさ
れるとともに、連結部材とフィン本体の支持性がより強
固になり、その結果、フィン本体の変形をより確実に防
止することができる。

【００５０】さらに、請求項５の発明によれば、支持パ
イプを半径方向に拡大させて、その支持パイプの外周面
と貫通孔の内周面とを固着させる製造方法であるため、
支持パイプとフィン本体と補強部材との三者を容易に組
み付けることができる。

【００５１】また、請求項６の発明によれば、フィン本
体と支持パイプとの連結箇所および補強部材と支持パイ
プとの連結箇所がそれぞれ接着剤によって固定させる製
造方法であるから、支持パイプとフィン本体と補強部材
との三者を安価なコストで組み付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スペーサプレートを採用したヒートシンクをベ
ースの上方側から見た状態を示す概略図である。

【図２】そのヒートシンクの断面図である。

【図３】そのヒートシンクを補強板の側方から見た状態
を示す概略図である。

【図４】スペーサプレートを示す斜視図である。

【図５】フィン本体を示す斜視図である。

【図６】支持パイプを採用したヒートシンクをベースの
上方側から見た状態を示す概略図である。

【図７】そのヒートシンクの断面図である。

【図８】そのヒートシンクを補強板の側方から見た状態
を示す概略図である。

【図９】フィン本体および支持パイプを示す斜視図であ
る。

【図１０】従来のヒートシンクを示す概略図である。

【図１１】従来のヒートシンクにおけるフィン本体の厚
さと高さの関係を示す模式図である。

【図１２】加圧鋳造方法によって製造されたヒートシン
クの全体像を示す斜視図である。

【図１３】そのヒートシンクの断面図である。

【符号の説明】

７…ベース、 ８…フィン本体、 ９…補助板、 １０
…ヒートシンク、 １２…スペーサプレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のフィン本体が、ベースに対して起
   立状態に設けられたヒートシンクにおいて、 複数のフィン本体を幅方向に一体に連結する連結部材が
   設けられていることを特徴とするヒートシンク。
2. 【請求項２】 前記連結部材が、前記フィン本体同士の
   間隔を一定に保持するスペーサプレートによって構成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシン
   ク。
3. 【請求項３】 前記連結部材が、前記フィン本体を貫通
   するシャフト材によって構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載のヒートシンク。
4. 【請求項４】 前記ベースのうちの前記フィン本体に対
   する両外側の位置に、前記連結部材の両端部を支持する
   補強部材が、ベースに対して起立状態に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
5. 【請求項５】 貫通孔を備えた圧延材からなるフィン本
   体の下端部が、ベース中に一体に鋳込まれた状態で、該
   ベースに対して起立状態に設けられるとともに、前記ベ
   ースのうちの前記フィン本体に対して外側の位置に、前
   記フィン本体よりも変形に対する強度の高い圧延材から
   なり、かつ貫通孔を備えた補強部材が、その下端部を前
   記ベース中に一体に鋳込まれた状態で、そのベースに対
   して起立状態に設けられ、さらに、前記フィン本体の貫
   通孔および前記補強部材の貫通孔の内部に、フィン本体
   と補強部材とを一体に連結する支持パイプが導通された
   構成のヒートシンクを製造するにあたり、 前記支持パイプを半径方向に拡大させて、その支持パイ
   プの外周面と前記貫通孔の内周面とを固着させることを
   特徴とするヒートシンクの製造方法。
6. 【請求項６】 貫通孔を備えた圧延材からなるフィン本
   体の下端部が、ベース中に一体に鋳込まれた状態で、該
   ベースに対して起立状態に設けられるとともに、前記ベ
   ースのうちの前記フィン本体に対して外側の位置に、前
   記フィン本体よりも変形に対する強度の高い圧延材から
   なり、かつ貫通孔を備えた補強部材が、その下端部を前
   記ベース中に一体に鋳込まれた状態で、そのベースに対
   して起立状態に設けられ、さらに、前記フィン本体の貫
   通孔および前記補強部材の貫通孔の内部に、フィン本体
   と補強部材とを一体に連結する支持パイプが導通された
   構成のヒートシンクを製造するにあたり、 前記フィン本体と支持パイプとの連結箇所および補強部
   材と支持パイプとの連結箇所をそれぞれ接着剤によって
   固定することを特徴とするヒートシンクの製造方法。