JPH11238837A - 放熱フィン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱フィン部の放熱面積の拡大による放熱効
率の向上を図ると共に、製造作業能率の向上を図る。 【解決手段】 受熱部１２と放熱フィン部１３とを、プ
レス機によって打ち抜かれた複数の金属製平板３１を重
合して形成すると共に、各放熱フィン部１３の一側面所
定位置に突部３７を設け、受熱部１２を成形するために
の各金属製平板３１の一端部を圧着する際に、該圧着力
によって、前記突部３７が対向する各放熱フィン部の他
側面１３ｂをそれぞれ押圧して両外端群Ｇ，Ｇの一枚づ
つを基部１３ａから外方へ折曲させて全体を扇状に拡開
変形させると共に、かつ該突部３７の近傍に前記折曲変
形を容易にする切込線３８を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械部品などの発
熱体の放熱フィンに関し、とりわけ小型集積回路等の発
熱体であるＩＣチップやエレクトロニクスディバイスな
どに使用される小型の放熱フィン及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知にように、ＩＣチップは、集積度が
向上するにつれて発熱量が増大し、これら熱負荷に伴う
誤作動や機能低下を防止するために、放熱フィンが取り
付けられており、この放熱フィンとしては従来から種々
のものが提供されている。その一つとして、図５に示す
ように、箱状本体１の内部に複数の板状フィン部２を平
行に設け、各フィン部２，２間に矩形スリット状の一定
巾の隙間３を形成するようになっている。

【０００３】また、図６に示すように、軸状の本体４の
外周に複数の多重円板型のフィン部５を複数段設け、各
フィン部５，５間に円環状の隙間６を形成したものなど
がある。

【０００４】さらには、図７に示すように、プレス機に
より打ち抜かれた複数の金属板を積層して一体に形成
し、底板部７と該底板部７から垂直に立上がった矩形板
状の複数のフィン部８とを備え、各フィン部８，８間に
一定巾の矩形状の隙間９を形成するものも提供されてい
る（特開平７−３１８２８２号公報参照）。

【０００５】これら、小型の放熱フィンは、その放熱効
果を高めるために、各フィン部２，５，８の表面積を拡
大形成して、空気や水などの冷媒に直接接触する面を大
きく取り、冷媒の熱交換効率を高めて冷却性能を向上さ
せるように工夫されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
小型の放熱フィンの場合は、狭いスペースで効率よい冷
却性能を発揮するためには、フィン部２，５，８の放熱
面積を十分に大きくとらなければならないが、制約され
たスペースの中ではそのフィン部の大きさに自ずと限界
が生じ、十分な放熱効果が得られない。

【０００７】すなわち、図５に示す箱形の放熱フィンの
場合は、各フィン部２の厚さ寸法は１〜２mm，高さは厚
さ寸法の約１０倍，各隙間３の巾は１〜３mmまでが限界
であり、図６に示す多重円板形放熱フィンの場合には、
各隙間６が水平方向に形成されているため、熱の逃げを
確保するために該各隙間６の巾寸法Ｌを比較的大きく設
定しなければならない。したがって、各フィン部５の数
を減少させなければならず、結果的に放熱面積を十分に
大きくできない。

【０００８】さらに、図７に示す積層型の小型放熱フィ
ンにあっては、プレスによる打ち抜き加工によって成形
するため、細長い各フィン部８のプレスによる成形加工
が困難であり、該各フィン部８の巾を比較的大きく形成
しなければならず、したがって、十分な放熱面積が得ら
れない。

【０００９】また、図５及び図６に示す従来の放熱フィ
ンの製造は、型成形や切削加工によって行われるが、型
成形の場合の加工工数が多くなったり、切削加工の場合
は素材を目標寸法の最大寸法より切削しなければならな
いため、材料のロスが発生すると共に、切削時間が長く
なるといった製造作業の煩雑化とコストの高騰が余儀な
くされている。

【００１０】また、図７に示す積層型の放熱フィンは、
プレス加工によって成形されるため、製造時間は短縮化
されるものの、とりわけフィン部８を比較的複雑かつ微
細な形状に打ち抜かなければならないため、スクラップ
が多くなり材料の歩止まりが悪く、材料コストの高騰が
余儀なくされている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の各放
熱フィンの実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記
載の発明は、発熱体側に配置される受熱部と、該受熱部
の外端縁に一体に設けられた放熱フィン部とから形成し
てなる放熱フィンであって、前記複数の放熱フィン部の
少なくとも一方の外端群あるいは両外端群を外方へ一枚
づつ折曲して放熱フィン部全体を扇状に拡開形成し、隣
接する各放熱フィン部間に所定の隙間を形成したことを
特徴としている。

【００１２】したがって、打ち抜かれた薄肉金属製平板
の各放熱フィン部を基部から単に外方へ折り曲げて扇状
に拡開形成するだけであるから、該放熱フィン部の厚さ
を薄くすることによって、フィン部の数を十分に増加さ
せることができるため、放熱面積を可及的に大きくする
ことが可能になる。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記受熱部と放熱
フィン部とを、打ち抜かれた矩形状の複数の金属製平板
を積層して形成すると共に、各放熱フィン部の一側面所
定位置に、受熱部を圧着して一体化する際に隣接する各
放熱フィン部の他側面を外方へ押圧して基部から折曲さ
せる突部を設けたことを特徴としている。

【００１４】したがって、打ち抜かれた各薄肉な金属製
の平板を単に外方へ折曲するだけであるから、その製造
作業も極めて容易であると共に、各薄肉金属製平板は単
純な長方形状であるため、材料歩止まりも極めて良好と
なり、材料コストの点でも有利になる。

【００１５】しかも、受熱部を成形するために複数の重
合された金属製平板の一端部を圧着した際に、各突部を
介して各放熱フィン部を夫々外方へ自動的に折曲するこ
とができるため、各放熱フィンの折曲作業が極めて容易
になる。

【００１６】請求項３記載の発明は、前記各放熱フィン
部の前記基部に折れ線用の切込線を形成したことを特徴
としているため、切込線によって各放熱フィン部の折り
曲げがさらに良好になる。

【００１７】請求項４記載の発明は、前記複数の放熱フ
ィン部間の隙間巾を、各放熱フィン部の折曲角度に応じ
て任意に設定したため、各隙間の大きさを発熱体の大き
さや発熱量に応じて自由に設定することができるため、
汎用性が大巾に拡大する。

【００１８】請求項５記載の発明は、前記各放熱フィン
部の各隙間巾を外端群側寄りにしたがって大きく設定し
たため、水平よりやや傾く外端側での放熱性能が向上
し、全体的な放熱率が向上する。

【００１９】請求項６記載の発明は、複数の金属製平板
の一端部の内外面にエンボス部を形成し、このエンボス
部の凹凸嵌合によって隣接する各金属製平板を結合させ
て受熱部を構成したことを特徴としている。

【００２０】請求項７記載の発明は、前記受熱部を金属
ブロックで一体に形成すると共に、前記放熱フィン部を
前記金属ブロックの上端部をスリット状に切欠形成して
分離形成し、かつ各放熱フィンの一方側外端群あるいは
両外端群を外方へ一枚づつ折曲して形成したことを特徴
としている。

【００２１】請求項８記載の発明は、発熱体側に配置さ
れる受熱部と、該受熱部の外端縁に一体に設けられた放
熱フィン部とからなる放熱フィンの製造方法であって、
複数の薄肉な金属製平板をプレスによって打ち抜き形成
すると同時に各金属製平板の放熱フィン部に相当する各
部位の内面あるいは外面に突部を成形し、その後、重合
された各金属製平板の一端部を圧着して受熱部を形成す
ると共に、この圧着力を介して前記突部が、隣接する各
放熱フィン部の他側面を押圧して該各放熱フィン部を外
方へ一枚づつ折曲して放熱フィン部全体を扇状に拡開さ
せて、この各放熱フィン部間に所定巾の隙間を成形した
ことを特徴としている。

【００２２】請求項９記載の発明は、前記複数の薄肉な
金属製平板をプレスによって打ち抜くと同時に、各金属
製平板の一端部の内外面にエンボスを成形し、その後、
重合された前記複数の金属製平板の一端部を圧着した際
に、対向するエンボス部を凹凸嵌合させて受熱部を成形
したことを特徴としている。

【００２３】請求項１０記載の発明は、前記金属製平板
の一端部を圧着する際に、該一端部の各金属製平板をリ
ベットによって同時に結合したことを特徴としている。

【００２４】請求項１１記載の発明は、前記金属製平板
の一端部の圧着後に、該圧着された各金属製平板を溶接
によって結合したことを特徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る放熱フィン及
びその製造方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。

【００２６】すなわち、本発明の放熱フィン１１は、図
１及び図３に示すように、アルミニウム合金材の薄肉な
金属製平板３１を複数枚積層してなり、例えばＩＣチッ
プを気密封着したＩＣパッケージである発熱体に密着固
定される受熱部１２と、該受熱部１２の上端縁に一体に
設けられた複数の放熱フィン部１３とから構成されてい
る。

【００２７】前記金属製平板３１は、図３Ａ，Ｂに示す
ように、約０.５mm厚さの単純なほぼ長方形状に形成さ
れ、受熱部１２となる下端部３２に長手方向の一定間隔
位置に凹凸部である３つのエンボス部３３が設けられて
いると共に、該各エンボス部３３の間にはリベット３４
を挿通する２つのリベット孔３５が穿設されている。ま
た、放熱フィン部１３となる上端部３６の受熱部１２側
寄りに４つの突部３７が形成されていると共に、該突部
３７とリベット３５とのほぼ中央位置には突部３７を支
点として折曲する側に折れ線となる直線状の切込線３８
が長手方向に沿って形成されている。前記突部３７は、
パンチによって放熱フィン部１３から切り起こして設け
られ、その側部に切り起こされた孔３７ａが形成されて
いる。

【００２８】前記受熱部１２は、図１〜図２に示すよう
に、３０枚の金属製平板を圧着して長方体状に形成さ
れ、例えばその長さＬが約３５mm，高さＨが７mm，巾Ｗ
が１５mmに設定されていると共に、製造時において各金
属板３１の内外面に予め形成されたエンボス部３３の前
記圧着時における凹凸嵌合によって仮止め固定され、最
終的には各リベット孔３５に打ち込まれた複数のリベッ
ト３４によって強固に結合することによって構成されて
いる。

【００２９】また、放熱フィン部１３は、同じ前記金属
製平板３１で受熱部１２の上端縁から一体に延設され、
図２に示すように中央群Ｃの中央部を除く両外端群Ｇ，
Ｇが受熱部１２側の各基部（切込線）１３ａから外方向
へ夫々所定の角度をもって大きく折曲されて全体が扇状
（放射状）に拡開形成されている。また、各基部１３ａ
付近の一側面には、隣接する放熱フィン部１３の他側面
（背面）１３ｂを押圧する前記突部３７が夫々設けられ
ている。すなわち、前記受熱部１２を形成するために各
金属製平板３１の一端部を圧着すると、各放熱フィン部
１３はその圧着力によって各突部３７が隣接する該各放
熱フィン部１３の他側面１３ｂを押圧してその高さ分だ
け各切込線３８から外方へ拡開状に折曲するようになっ
ている。さらに、各放熱フィン部１３，１３の間には、
各突部３７の存在によって細長い三角形状の隙間１４が
それぞれ形成されており、この隙間１４は、中央群Ｃよ
りも両外端縁Ｇ，Ｇの方がその断面積が大きく設定され
ている。

【００３０】以下、この放熱フィン１１の製造方法につ
いて説明すれば、まず、前記金属製平板３１を、母材で
あるアルミニウム合金板材からプレス機によって打ち抜
いて取り出すが、この打ち抜き時には、金型パンチによ
り前記下端部３２の各エンボス部３３を同時に成形する
と共に、各リベット孔３５も同時に穿設する。また、こ
の打ち抜き工程時には、各上端部３６の各突部３７もパ
ンチなどにおいて一緒に成形する。したがって、打ち抜
かれた各金属製平板３１には、エンボス部３３，リベッ
ト孔３５，突部３７が全て成形されている。

【００３１】次に、前記金属製平板３１を所定の枚数、
例えば３０枚を重ね合わせて各リベット孔３５内にリベ
ット３４を予め挿入しておき、その後、圧着治具によっ
て受熱部１２側つまり下端部３２側を所定の締付トルク
で徐々に圧着する。すると、各エンボス部３３が互いの
凹凸部が嵌合し各下端部３２が密着状態に結合して仮止
め状態になると同時に、リベット３４がかしめられて各
下端部３２を一体的に結合する。一方、かかる圧着力が
徐々に加わると、各放熱フィン部１３の各突部３７が隣
接する各放熱フィン部１３の他側面１３ｂを押圧するた
め、該放熱フィン部１３は各切込線３８から徐々に外方
へ折曲されて、扇が開かれるように中央群Ｃ及び両外端
群Ｇ，Ｇが所定の角度で外方へ拡開変形して、各放熱フ
ィン部１３間に細長い隙間１４を形成する。これによっ
て、図１及び図２に示すような放熱フィン１１が完成す
る。

【００３２】このように、本実施形態によれば、打ち抜
かれた各金属製平板３１を重合して、各下端部３２を圧
着することによって各放熱フィン部１３を外方へ扇状に
折曲して隙間１４を形成するため、同じ枚数を用いた従
来例に比較して２倍から６倍の放熱フィン部１３の放熱
面積が得られる。

【００３３】このように、放熱面積を十分に確保できる
結果、放熱フィン１１の全体形状を小さくすることが可
能になり、あらゆる機器類に適用することができる。ま
た、放熱フィン１１は、金属製平板３１の大きさや、突
部３７の大きさおよび形成位置などによって放熱フィン
部１３や受熱部１２の大きさを、取り付ける機器類に応
じて自由に設定できるため、全体形状を一層コンパクト
に形成することができる。

【００３４】しかも、その製造工程が、金属製平板３１
を打ち抜き、各リベット孔３５内にリベット３４を挿通
した後に、単に各下端部３２を圧着するだけであるか
ら、その製造作業がきわめて容易であり、特に圧着と同
時に突部３７によって各放熱フィン部１３を拡開方向へ
自動的に折り曲げることができるため、その成形作業能
率を大巾に向上できる。

【００３５】さらに、金属製平板３１の打ち抜きと同時
にエンボス部３３，リベット孔３５，突部３７，切込線
３８を同時に形成できるため、作業工程を大巾に省略で
き、この点でも成形作業性が一段と向上する。

【００３６】また、各放熱フィン部１３に折れ線用の切
込線３８を形成したため、該放熱フィン部１３の折り曲
げ性が良好となり、前記圧着に伴う折曲作業が極めて容
易になる。

【００３７】さらに、両外端群Ｇ，Ｇの隙間１４巾を大
きく設定したため、熱気が外部へ速やかに排出されて放
熱効果が大きくなり、上下方向の中央群Ｃの放熱効果と
ほぼ等しくすることができる。

【００３８】さらにまた、エンボス部３３によって圧着
中の各下端部３２を仮止め状態としたため、リベット３
４によるかしめ固定前における各下端部３２の安定した
位置決めが可能になる。また、圧着作業とリベット３４
によるかしめ作業が同時に行われるため、その結合作業
が容易になると共に、強固な結合状態が得られる。

【００３９】さらには、単純な長方形形状の金属製平板
３１を打ち抜いて全体を成形するだけであるから、材料
の歩止まりが良好となり、材料コストの大巾な向上が図
れる。

【００４０】また、放熱フィン部１３間の隙間１４巾を
突部３７の突出量や上下方向の形成位置を変えることに
よって自由に設定することができるため、放熱作用のコ
ントロールや発熱体の仕様や大きさ等に自由に対応する
ことができる。

【００４１】尚、図３Ａの一点鎖線で示すように各放熱
フィン部１３に、該放熱フィン部１３の厚さｔよりも小
さな巾ｔ'を有する複数のスリット３９を形成すれば、
放熱面積をさらに増加させることが可能になる。

【００４２】図４は本発明の第２の実施形態を示し、放
熱フィン１１を金属製平板を重合させるのではなく、ア
ルミブロックを利用したもので、長方体状の受熱部４２
の上端に複数の放熱フィン部４３を立設し、この放熱フ
ィン部４３の両外端群Ｇ，Ｇを所定のベンディング治具
などによって外方へ扇状に拡開形成させたものである。

【００４３】したがって、この実施形態は、第１の実施
形態に比較し、製造作業がやや劣るものの、放熱効果が
同等のものが得られる。

【００４４】本発明は、前記実施形態の構成に限定され
るものではなく、放熱フィン部１３を第１の実施形態の
左側あるいは右側半分の形状とすることも可能であり、
また、放熱フィン部１３の枚数や全体の大きさなどは発
熱体の大きさ等に応じてさらに小さくあるいは大きくす
ることも可能である。さらには、第１実施形態のリベッ
ト３４に代えて受熱部１２の外周を溶接することによ
り、各下端部３２を結合することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、従来の大きさの放熱フィンに比較して大きな放
熱面積が得られ、十分な放熱効果が発揮できる。特に、
放熱フィン部の厚さを薄くすることによって放熱フィン
部の枚数を多くすることができるため、同じ大きさでも
全体の放熱面積を十分に拡大することが可能になる。こ
の結果、放熱フィン全体のコンパクト化が図れ、小型の
発熱体であるＩＣチップなどに十分に対応できることは
勿論のこと、大型な発熱体にも対応でき、汎用性に優れ
たものである。

【００４６】請求項２記載の発明によれば、金属製平板
を圧着して受熱部を形成する際に、各突部によって隣接
する各放熱フィン部を夫々外方へ自動的に折曲すること
ができるため、放熱フィンの製造作業が極めて容易にな
る。

【００４７】請求項３記載の発明によれば、切込線によ
って各放熱フィン部の折り曲げ作業が一層簡単になる。

【００４８】請求項４記載の発明によれば、隙間の大き
さを任意に変更できるため、発熱体の大きさや発熱量に
応じて放熱効果を自由に設定できる。

【００４９】請求項５記載の発明によれば、両外端群側
の放熱性能が向上して、全体的な放熱効率が向上する。

【００５０】請求項６及び９記載の発明によれば、エン
ボス部による凹凸嵌合によって各金属製平板を仮止めで
きるため、成形時の確実な位置決めが可能となり、受熱
部の高精度な成形が可能になる。

【００５１】請求項８記載の発明によれば、製造作業能
率が大巾に向上すると共に、材料の歩止まりが良好とな
り、製造コストと材料コストの低廉化が図れる。

【００５２】請求項１０記載の発明によれば、圧着時に
リベットを同時にかしめ固定して受熱部を成形するよう
にしたため、製造作業が良好になるとともに、各金属製
平板の強固な結合状態が得られる。

【００５３】請求項１１記載の発明によれば、各金属製
平板を溶接によって一体に結合したため、該結合強度が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における放熱フィンの斜
視図。

【図２】同放熱フィンの正面図。

【図３】Ａは金属製平板の正面図、Ｂは側面図。

【図４】本発明の第２の実施形態における放熱フィンの
正面図。

【図５】従来の放熱フィンを示す斜視図。

【図６】従来の放熱フィンを示す斜視図。

【図７】従来の放熱フィンを示す斜視図。

【符号の説明】

１１…放熱フィン １２…受熱部 １３…放熱フィン部 １３ａ…基部 １３ｂ…他側面 １４…隙間 ３１…金属製平板 ３２…下端部 ３３…エンボス部 ３４…リベット ３５…リベット孔 ３６…上端部 ３７…突部 ３８…切込線

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体側に配置される受熱部と、該受熱
   部の外端縁に一体に設けられた放熱フィン部とから形成
   してなる放熱フィンであって、 前記複数の放熱フィン部の少なくとも一方の外端群ある
   いは両外端群を外方へ一枚づつ折曲して放熱フィン部全
   体を扇状に拡開形成し、隣接する各放熱フィン部間に所
   定の隙間を形成したことを特徴とする放熱フィン。
2. 【請求項２】 前記受熱部と放熱フィン部とを、打ち抜
   かれた矩形状の複数の金属製平板を積層して形成すると
   共に、各放熱フィン部の一側面所定位置に、受熱部を圧
   着して一体化する際に隣接する各放熱フィン部の他側面
   を外方へ押圧して基部から折曲させる突部を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の放熱フィン。
3. 【請求項３】 前記各放熱フィン部の前記基部に折れ線
   用の切込線を形成したことを特徴とする請求項２記載の
   放熱フィン。
4. 【請求項４】 前記各放熱フィン部間の隙間巾を、各放
   熱フィン部の折曲角度に応じて任意に設定したことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放熱フィン。
5. 【請求項５】 前記各放熱フィン部の各隙間巾を外端群
   側寄りにしたがって大きく設定したことを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載の放熱フィン。
6. 【請求項６】 前記各金属製平板の一端部の内外面にエ
   ンボス部を形成し、この各エンボス部の凹凸嵌合によっ
   て各金属製平板を結合させて受熱部を構成したことを特
   徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の放熱フィン。
7. 【請求項７】 前記受熱部を金属ブロックで一体に形成
   すると共に、前記放熱フィン部を前記金属ブロックの上
   端部をスリット状に切欠形成して分離し、かつ各放熱フ
   ィンの少なくとも一方側外端群あるいは両外端群を一枚
   づつ外方へ折曲して形成したことを特徴とする請求項１
   記載の放熱フィン。
8. 【請求項８】 発熱体側に配置される受熱部と、該受熱
   部の外端縁に一体に設けられた放熱フィン部とからなる
   放熱フィンの製造方法であって、 複数の薄肉な金属製平板をプレスによって打ち抜き形成
   すると同時に各金属製平板の放熱フィン部に相当する各
   部位の内面あるいは外面に突部を成形し、その後、重合
   された各金属製平板の一端部を圧着して受熱部を形成す
   ると共に、この圧着力を介して前記突部が、隣接する各
   放熱フィン部の他側面を押圧して該各放熱フィン部を外
   方へ一枚づつ折曲して放熱フィン部全体を扇状に拡開さ
   せて、この各放熱フィン部間に所定巾の隙間を成形した
   ことを特徴とする放熱フィンの製造方法。
9. 【請求項９】 前記複数の薄肉な金属製平板をプレスに
   よって打ち抜くと同時に、各金属製平板の一端部の内外
   面にエンボスを成形し、その後、重合された前記複数の
   金属製平板の一端部を圧着した際に、対向するエンボス
   部を凹凸嵌合させて受熱部を成形したことを特徴とする
   請求項８記載の放熱フィンの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記金属製平板の一端部を圧着する際
    に、該一端部の各金属製平板をリベットによって同時に
    結合したことを特徴とする請求項８または９記載の放熱
    フィンの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記金属製平板の一端部の圧着後に、
    該圧着された各金属製平板を溶接によって結合したこと
    を特徴とする請求項８または９記載の放熱フィンの製造
    方法。