JPH11505373A - ヒートシンクならびにその形成方法及びアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ヒートシンク（１）は、押し出し成形又は機械切削されたブロック状の基盤部材（１０）及び多数の平坦なフィン部材（１２）から形成される。フィン部材は「Ｕ」字形部材を含んでいてもよい。フィン部材は、基盤部材に形成された溝（１４）に保持されて、基盤部材との間の熱接触の効率を改善するために基盤部材と同じ材料で形成されることが好ましい。フィン部材はそれぞれ、組み立てられたヒートシンクの基盤部材から上方に延びる多数のフィン部（１２ａ）を含むように予め形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ヒートシンクならびにその形成方法及びアセンブリ 本発明はヒートシンクならびにその形成方法及びアセンブリに関する。本発明 は特に、間隔に対するフィン部材の比率が高い、つまりフィンの間のギャップが 小さく、高いフィン部材を有するヒートシンクに関する。 この種のヒートシンクは最適の熱分散特性を有するように設計されており、通 常は比較的大きいものである。一般的には、一体に形成されたフィン部材を有す る押し出し成形された金属部材から形成されている。フィン部材は機械切削でき 、それによってフィンなどが多様に配置されたヒートシンクを提供できるように なる。しかし、フィンの配置は、それ自体も押し出し成形技術によって制限され ている、例えばフィン部材の間隔のように、押し出し成形された部材の寸法の特 性によって制限される。押し出し成形された部材の費用はしばしば、この方法で 製造されるヒートシンクの総費用の大きな部分を占めることがある。 本発明の１つの目的は、安価なヒートシンクを形成する方法を提供することで ある。 本発明のもう１つの目的は、優れた熱分散特性を有するヒートシンクを提供す ることである。 本発明の第一の態様によれば、ブロック状の基盤部材と少なくとも１つのほぼ 平坦なフィン部材とから組み立てられたヒートシンクが提供され、前記フィン部 材は複数のフィン部を含み、前記フィン部材は少なくともフィン部が上方に延び るように前記基盤部材に固定されており、基盤部材及びフィン部材は熱伝導性の ある材料で作られる。 基盤部材及びフィン部材は、同じ熱伝導性のある材料で作られることが好まし い。 熱伝導性のある材料は金属材料であることが好ましい。 さらに、その金属部材はアルミニウムであることが好ましい。 ヒートシンクは間隔の開いた複数のフィン部材を含むことが好ましい。 隣接する一組のフィン部材はそれぞれ、その下端部の間に延びる基盤部によっ て一体に接合された２つのほぼ共通面上のフィン部材を含む「Ｕ」字形の部材と して予め形成されていることが好ましい。 また、フィン部材又は「Ｕ」字形の部材は、基盤部材の表面に形成された個々 の溝にその下端部又は基盤部を係合させることにより基盤部材に固定されている ことが好ましい。 フィン部材の高さとフィンの間の間隔との比率は１よりもはるかに大きいこと が好ましい。 各フィン部材のフィン部は均等に間隔が開かれてもよい。 フィン部は捻られて、フィン部材が置かれる平面に対して角度を付けられた個 個の平面に置いてもよい。 フィン部は、その個々のフィン部材の１つの側のみから外方に延びるように捻 られてもよい。 フィン部は、その個々のフィン部材の高さの大部分にわたって延びるように形 成されてもよい。 フィン部は、その個々のフィン部材の上端に延びるように形成されてもよい。 フィン部材はそれぞれ、一般的にはフィン部材の平面との共通面上に置かれた フィン部材の平面から移された部分を構成してもよい。 ヒートシンクは、隣接するフィン部材の対応するフィン部が横断方向に一列に 並べられるように組み立てられてもよい。 あるいは、隣接するフィン部材の対応するフィン部はジグザグに配置されても よい。 本発明の第二の態様によれば、ブロック状の基盤部材と少なくとも１つのほぼ 平坦なフィン部材とを含むヒートシンクを組み立てる方法が提供され、前記フィ ン部材は複数のフィン部を含み、前記フィン部材は少なくとも前記フィン部がそ こから上方に延びるように前記基盤部材に固定されており、基盤部材及びフィン 部材は熱伝導性のある材料で作られている。 本発明の第二の態様によるヒートシンクを組み立てる方法の他の特徴は、本発 明の第一の態様によるヒートシンクの従属的特徴に対応する。 本発明の第三の態様によれば、ヒートシンクを形成するためのアセンブリが提 供され、前記アセンブリはブロック状の基盤部材と少なくとも１つのほぼ平坦な フィン部材とを含み、前記フィン部材は複数のフィン部を含み、前記基盤部材及 び前記フィン部材は熱伝導性のある材料で作られている。 本発明の第三の態様によるヒートシンク・アセンブリの他の特徴は、本発明の 第一の態様によるヒートシンクの従属的特徴に対応する。 本発明の上記及びその他の特徴は、添付図面を参照して、下記の好適な実施例 を例示により説明することでさらに容易に理解されるであろう。 図１は、本発明によるヒートシンクの第一の実施例の平面図である。 図２は、図１の線Ａ−Ａの断面である。 図３は、本発明のもう１つの実施例の横断面図である。 図４は、図３の実施例の部分端面図である。 図５は、本発明のさらにもう１つの実施例の平面図である。 図６は、図５の実施例の部分端面図である。 図７は、本発明のさらにもう１つの実施例の平面図である。 図８は、図７の実施例の部分端面図である。 図９は、本発明のさらにもう１つの実施例の部分端面図である。 図１０は、本発明のさらにもう１つの実施例の平面図である。 図１１は、図１０の実施例の部分端面図である。 本発明によるヒートシンク１の第一の実施例が図１及び図２に示される。これ は、熱伝導性のある材料で作られたブロック状の基盤部材１０に、やはり熱伝導 性がある材料でできた複数のプレート状のフィン部材１２が固定されて構成され ている。個々のフィン部材１２は、本実施例においては、基盤部材１０上の溝１ ４（図２に外郭破線で示した）に位置するフィン部材１２の下端部１２ｂと一体 になった複数のフィン部１２ａを含む。基盤部材１０及びフィン部材１２は、良 好な熱分散特性を示すアルミニウムで作られていることが好ましい。 本発明により、ヒートシンク１は、上述のフィン部材１２がそれぞれに圧入さ れている複数の縦軸方向に伸びた溝１４を有するように、機械切削されるか押し 出し成形されるアルミニウムのブロックから素早く組み立てることができる。フ ィン部材１２はシート材料からプレス切断することにより形成されるので、フィ ン部１２ａの形及び大きさは、フィン部材１２を切断するのに使われる型の形状 によって決定される。フィン部材１２は、本実施例と同様に、隣接するフィン部 材１２のフィン部１２ａが、ヒートシンク１の幅にわたって一列に並べられたヒ ートシンク１を提供するように同一にすることができる。しかし、隣接するフィ ン部材１２のフィン部１２ａがヒートシンク１の幅にわたって互いに対してジグ ザグに配置されるように、フィン部材１２を形成し配置することは、比較的単純 な作業であることが理解されるであろう。フィン部１２ａは、個々のフィン部材 １２の高さの大部分にわたって延びるように配置され、フィン部材１２がブロッ ク状の基盤部材１０と組み合わされるときに、前記基盤部材１０の表面１６の付 近に延びるように形成されることができる。フィン部材１２は共に近接して置か れるように配置されて、フィン部１２の高さのフィン部材１２との間のギャップ に対する比率が１よりも遥かに大きいヒートシンク１を提供する。 フィン部材１２をブロック状の基盤部材１０に固定する方法は、基盤部材１０ とフィン部材１２との間の良好な熱接触を確実にするために、はんだ付けやろう 付けなどを使用せずに、圧入によることが好ましい。しかし、フィン部材１２は いずれの適切な保持方法又は手段によっても、基盤部材１０に固定できることは 理解されるであろう。また、基盤部材１０及びフィン部材１２は、フィン部材と 基盤部材が異なった金属で作られている場合に生じうるバイメタル曲がりをさけ るために、同じ熱伝導性のある材料で作ることが好ましい。同じ熱伝導性のある 金属材料のフィン部材１２と基盤部材１０とで形成されたヒートシンク１は、異 なった金属を利用したヒートシンク１よりも強い耐食性を有するであろう。 他の実施例の説明においては、同様の番号を同様の部分を示すのに使う。 図３及び図４は、フィン部１２ａがフィン部材１２の圧出された部分を含む、 本発明の第二の実施例を示す。これらの部分１２ａはその個々のフィン部材１２ の表面と共通面的にではあるが、そこから外方に間隔をあけて延びる。このよう に、ヒートシンクのフィン部材１２を通る空気の流れは、圧出されたフィン部１ ２ａによって妨げられるが、フィン部１２ａが形成されていないので、熱分散に 利用可能な総表面積は、第一の実施例におけるのと同様にフィン部材１２からそ の部分を取り除くことにより最大になる。 フィン部１２ａは多くの異なった方法で配置され得るが、さらなる実施例が図 ５及び図６ならびに図７及び図８によってそれぞれ図示されている。図５及び図 ６においては、フィン部１２ａはその個々のフィン部材１２の片側から外方に延 びるように捻られていることが分かる。図７及び図８においては、フィン部１２ ａはその個々のフィン部材１２の両側から外方に延びるように捻られていること が分かる。 またさらなる本発明の実施例が図９ならびに図１０及び図１１によってそれぞ れ示される。図９においては、隣接するフィン部材１２は「Ｕ」字形部材１３と して予め形成されていることが分かる。各「Ｕ」字形部材１３は、間に延びる基 部１３ａによってその下端１２ｂで共通面となり一体に接合するように配置され た２つのフィン部材１２を含む。「Ｕ」字形部材１３は、基盤部材１０に形成さ れた個々の溝１４に、あるいは何らかの適切な手段によって圧入され得る。図９ に示した実施例においては、「Ｕ」字形部材１３はワイヤ状のウェッジ１５によ りその個々の溝１４に保持される。各フィン部材１２は、本発明の第一の実施例 と同様の方法で、多数のフィン部（図示せず）を含む。 図１０及び図１１は、「Ｕ」字形部材１３を採用した、図９のさらにもう１つ の実施例を示す。しかし、本実施例においては、フィン部材１２のフィン部１２ ａは図７及び図８の実施例のフィン部と類似の形である。従って、図９ならびに 図１０及び図１１の実施例の「Ｕ」字形部材１３はそれぞれ、本発明の他のいず れかの実施例に従ってフィン部と共に形成されることが理解されるであろう。 分離したフィン部材１２ではなく「Ｕ」字形部材１３を採用することの１つの 利点は、「Ｕ」字形部材１３の取り扱いを容易に自動化できることである。さら にその利点は、前記部材は、同等の数の分離したフィン部材と比べた場合に、基 盤部材との接触面積が大きいということである。このように、基盤部材と「Ｕ」 字形部材の間の熱接触がより効率的になる。 本発明によるヒートシンクは、同一の形のフィン部材又は多様に編成されたフ ィン部を有するフィン部材の組み合わせを用いて形成してもよいことが理解され るであろう。これにより、ヒートシンクの幅にわたってフィン部の形態を決める 場合に、非常に広い設計の自由が提供される。従って、ヒートシンクは、所与の 用途に用いるヒートシンクの熱分散特性を最適化するフィン部形成を用いて設計 することができる。この設計の自由は、公知のヒートシンクの設計で遭遇する状 態とは逆に、ほとんど追加費用なくして達成できる。 このように、本発明は、押し出し成形した部材から機械切削された大型の高価 なヒートシンクと同様の構造と性能を有するヒートシンクを、遥かに少ない費用 で提供する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年５月２０日 【補正内容】 請求の範囲 １．熱伝導性のある材料から形成され、表面に形成されたほぼ平行して間隔が 開かれた複数の溝を有するブロック状の基盤部材と、熱伝導性のあるシート材料 から形成されたほぼ平坦な複数のフィン部材とから組み立てられたヒートシンク において、各フィン部材は少なくともその下端部と一体の複数のフィン部を有す るように形成されており、各フィン部材は、少なくともフィン部材のフィン部が 基盤部材から上方に延びるように、その下端部を前記基盤部材の溝のそれぞれに 圧入されることにより基盤部材に固定されているヒートシンク。 ２．前記フィン部材は熱伝導性のあるシート材料からプレス切断されることに より形成されている、請求項１に記載のヒートシンク。 ３．基礎部材とフィン部材は同じ熱伝導性のある材料で作られている、請求項 １又は請求項２に記載のヒートシンク。 ４．対になった隣接したフィン部材は、それぞれその下端部の間に延びる基部 によって一体に接合されたほぼ共通面（平行面）上の２つのフィン部材を含む「 Ｕ」字形部材として予め形成されており、前記基部が基盤部材に形成された溝の 各１つに圧入されている前記請求項の一つに記載のヒートシンク。 ５．各部材のフィン部は均等に間隔が開かれている前記請求項のいずれか一項 に記載のヒートシンク。 ６．フィン部はその個々のフィン部材の上端に延びるように形成されている、 前記請求項のいずれか一項に記載のヒートシンク。 ７．フィン部はフィン部材の面に対して角度がついた個々の面に置かれるよう に捻られている、請求項６に記載のヒートシンク。 ８．フィン部はその個々のフィン部材の片側のみから外方に延びるように捻ら れている、請求項７に記載のヒートシンク。 ９．フィン部はその個々のフィン部材の高さの大部分にわたって延びるように 形成されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １０．フィン部は、それぞれのフィン部材の面から変位され、フィン部材の面 と共通面（平行面）にある請求項９に記載のヒートシンク。 １１．ヒートシンクは、隣接するフィン部材の対応するフィン部がヒートシン クの横断方向に一列になるように組み立てられている、前記請求項のいずれか一 項に記載のヒートシンク。 １２．隣接するフィン部材の対応するフィン部はヒートシンクの横断方向にジ グザグに配置されている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヒー トシンク。 １３．熱伝導性のある材料から形成され、表面に形成されたほぼ平行して間隔 が開かれた複数の溝を有するほぼ平坦な基盤部材と、熱伝導性のあるシート材料 から形成されたほぼ平坦な複数のフィン部材にして、各フィン部材は少なくとも その下端部と一体の複数のフィン部を有するように形成されているフィン部材と からヒートシンクを組立る方法において、各フィン部材を、少なくともフィン部 材のフィン部が基盤部材から上方に延びるように、その下端部を前記基盤部材の 溝のそれぞれに圧入することにより基盤部材に固定することを含む方法。 １４．熱伝導性のあるシート材料からフィン部材をプレス切断することを含む 、請求項１３に記載の方法。 １５．隣接する対のフィン部材を予め下端部の間に延びる基部によって一体に 接合された一対のほぼ共通面（平行した平面）上のフィン部材を含む「Ｕ」字形 部材として形成することと、前記基部を基盤部材に形成された個々の溝に圧入す ることとを含む、請求項１３又は請求項１４に記載の方法。 １６．「Ｕ」字形部材を含むフィン部材の下端部と、前記下端部に接合する基 部の上部との間にワイヤ状のウェッジ部材を置くことにより、個々の溝における 各「Ｕ」字形部材の基部を保持することを含む、請求項１４に記載の方法。 １７．個々のフィン部材の上端にまで延びるフィン部を有するようにフィン部 材を予め成形することを含む、請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載 の方法。 １８．フィン部がその個々のフィン部材の平面に対する角度で個々の平面に置 かれるように、前記フィン部材のフィン部を捻ることを含む、請求項１７に記載 の方法。 １９．個々のフィン部材の高さの大部分にわたって延びるフィン部を有するよ うに、フィン部材を予め形成することを含む、請求項１３から請求項１６のいず れか一項に記載の方法。 ２０．フィン部をその個々のフィン部材の平面に対して外方に移すことを含み 、前記移されたフィン部はフィン部材の平面とほぼ共通面（平行）な平面に置か れる、請求項１９に記載の方法。 ２１．隣接するフィン部材の対応するフィン部が、ヒートシンクの横断方向に 一列に並べられるようにヒートシンクを組み立てることを含む、請求項１３から 請求項２０のいずれか一項に記載の方法。 ２２．隣接するフィン部材の対応するフィン部が、ヒートシンクの横断方向に ジグザグに配置されるようにヒートシンクを組み立てることを含む、請求項１３ から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ジョーダン，ウイリアム，ドウソン アメリカ合衆国 75205 テキサス州ダラ ス，ビーバーリィ ドライブ 4433

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ブロック状の基盤部材と少なくとも１つのほぼ平坦なフィン部材とから組 み立てられたヒートシンクで、前記フィン部材は複数のフィン部を含み、前記フ ィン部材は、少なくともフィン部がそこから上方に延びるように前記基盤部材に 固定されており、基盤部材及びフィン部材は熱伝導性のある材料で作られている ヒートシンク。 ２．基礎部材とフィン部材は同じ熱伝導性のある材料で作られている、請求項 １に記載のヒートシンク。 ３．熱伝導性のある材料は金属材料である、請求項２に記載のヒートシンク。 ４．金属材料はアルミニウムである、請求項３に記載のヒートシンク。 ５．ヒートシンクは間隔の開いた複数のフィン部材を含む、前記請求項のいず れか一項に記載のヒートシンク。 ６．対になった隣接したフィン部材は、それぞれその下端部の間に延びる基部 によって一体に接合されたほぼ共通面上の２つのフィン部材を含む「Ｕ」字形部 材として予め形成されている、請求項５に記載のヒートシンク。 ７．フィン部材又は「Ｕ」字形部材は、基盤部材の表面に形成された個々の溝 に、その下端部又は基部を係合することにより基盤部材に固定された、請求項５ 又は請求項６に記載のヒートシンク。 ８．フィン部材の高さとフィン部材間の間隔に対する比率は１よりも遥かに大 きい、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のヒートシンク。 ９．各部材のフィン部は均等に間隔が開かれてもよい、請求項５から請求項８ のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １０．フィン部はフィン部材が置かれる平面に対して角度がついた個々の平面 に置かれるように捻られている、請求項５項から請求項９のいずれか一項に記載 のヒートシンク。 １１．フィン部はその個々のフィン部材の片側のみから外方に延びるように捻 られている、請求項５から請求項９のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １２．フィン部はその個々のフィン部材の高さの大部分にわたって延びるよう に形成されている、請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載のヒートシン ク。 １３．フィン部はその個々のフィン部材の上端に延びるように形成されている 、請求項５から請求項１２のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １４．少なくとも１つのフィン部材は、フィン部材の平面とほぼ共通面となる ように置かれたフィン部材の平面から移されたフィン部を含む、請求項５から請 求項９のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １５．ヒートシンクは、隣接するフィン部材の対応するフィン部が横断方向に 一列になるように組み立てられている、請求項５から請求項１４のいずれか一項 に記載のヒートシンク。 １６．隣接するフィン部材の対応するフィン部はジグザグに配置されている、 請求項５から請求項１４のいずれか一項に記載のヒートシンク。 １７．ブロック状の基盤部材及び少なくとも１つのほぼ平坦なフィン部材とを 含むヒートシンクの組立方法で、前記フィン部材は複数のフィン部を含み、前記 フィン部材は、少なくとも前記フィン部はそこから上方に延びるように前記基盤 部材に固定されており、基盤部材及びフィン部材は熱伝導性のある材料で作られ ているヒートシンクの組立方法。 １８．ヒートシンクを形成するアセンブリで、前記アセンブリはブロック状の 基盤部材と少なくとも１つのほぼ平坦なフィン部材とを含み、前記フィン部材は 複数のフィン部を含み、前記基盤部材及び前記フィン部材は熱伝導性のある材料 で作られているヒートシンクを形成するアセンブリ。