JPS5972800A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）従来技術 従来より放熱装置において、表面を黒色に塗装して放熱
特性を向上させたり、表面にシリコン樹脂の被膜を設け
て電気的絶縁材としていたがこれらの方法では被膜の強
度が弱いので発熱体を装着する際に衝撃などＫよりこれ
ら被膜の一部が損傷して電気的絶縁性や放熱性が低下す
るという欠点を有しており、このため発熱体と放熱装置
との電気的絶縁が必要な場合マイカなどの電気的絶縁材
を発熱体と放熱装置との間に設ける必要が生じ、このた
め放熱特性が悪化すると共に作業工程が増加して製造コ
ストが増加して（八た。また、この放熱装置を増幅器の
放熱装置として使用した場合、電力増幅用および電源用
の電力半導体素子にパルス状の大電流が流れた時に、素
子内でこの電流に起因したクーロン力が生じ、この力に
よって素子内のリード線同志などが引き合って振動が発
生する。そして、この振動が放熱装置に伝播すると放熱
装置には放熱効果を大きくするため、羽状のフィンが設
けであるが、このフィンは板状であるために板面に垂直
な向きＫおける剛性が小さく、それゆえそこで、この振
動が減衰時間の長い振動を引き起こし、この振動によっ
て電力半導体素子および他の回路素子が振動して回路の
分布容量などが変動し、増幅器の出力信号に混変調歪み
が重畳する。よって、この歪みが計測器においては測定
誤差になると共に、音響機器では、さらにスピーカから
発生する音圧によっても放熱装置が振動を受け、それに
より発生する歪みにより音質が悪化する。

（２）本発明の目的 放熱装置に制振処理を施こすことにより、オーディオ装
置などにおいて特性の改善をはかると共に割振処理によ
って形成された被膜により、放熱装置の放熱特性および
放熱装置と発熱体間の絶縁特性を向上させる。

（３）本発明における技術内容 本発明では素材となる金属として熱伝導率が犬きく、加
工性の良いアルミニトムおよびアルミニウム合金を使用
し１、これを任意の形状に加工する。この場合、アルミ
ニウム合金はＡ、ｌ−ＭＥ系、Ａ４−８ｉ系、ｋｌ−Ｏ
ｕ系、Ａ／−Ｍｎ系力どがあげられる。次に整形された
素材を陽極とし、硫酸、シーウ酸、スルフォン酸あるい
けこれらに触媒としてカルボン酸やアルコールを添加し
たものなどを電解液とする硬質陽極酸化被膜をその表面
に設ける。なお、この電解処理時に、電解液の液温を０
０前後にし、かつこの冷却された電解液を素材に吹きつ
けながら陽極酸化被膜を形成させるので、通常の陽極酸
化処理（例えば液温２０Ｃ前後）の場合に比べて被膜は
、低温であることにより溶解速度が減少するため緻密に
なって硬度が非常に高くなり、かつ膜厚も厚くなると同
時に素材の表面と被膜の電解液との接触面との温度差に
よる膨張率の差により無数の微細なりラック（ひび割れ
）が生ずる。そして、このような構成をとること匠よっ
て、基材と硬質陽極酸化被膜との界面およびクラック部
分で摩擦などにより振動のエネルギーが熱エネルギーに
変換され、これにより振動の減衰という効果が得られる
。この場合、硬質陽極酸化被膜の膜厚は厚いほど素材の
剛性が高くなって弾性変形が生じにくくなると共に１ク
ラツクにおける硬質陽極酸化被膜同志の接触面積が増大
するため振動の減衰時間が短くなり、よって割振効果が
大きくなる。なお、硬質陽極酸化被膜の厚さはほぼ３０
〜２００μｍの間で効果がみとめられるが、製造コスト
と制振効果および絶縁性との兼ね合いから、１００μｍ
前後が最適であるといえる。

また、硬質陽極酸化被膜は素材の材質および電解液の種
類により固有の発色を呈するため、放熱効果の大きい黒
色系統の発色になるように素材および電解液を選択する
ことによって、着色が不要となるため製造コストも低く
なる。（例えば素材を、Ｔ　１８のＡ３００３合金（Ａ
ＩＩ−Ｍｇ系合金）とし、電解液をスルフォサリチル酸
と１．た場合など）さらには、硬質陽極酸化被膜は電気
的絶縁体であり、かつ、被膜の強度が強いために発熱体
の取付けにおいてマイカなどの絶縁板が不要となって製
造工数が減り、低コストになる。

（４）本発明の実施例 第１図は本発明の第１の実施例における放熱フィン装置
を示す平面図であり、図において、１け羽状に形成され
たフィン部、１ａけフィン部と一体に成型された発熱体
取付部である。これらはアルミニウムかあるいはアルミ
ニウム合金を素材として、任意の形状に加工しその表面
に微小クラックを生じさせた１００μｍ厚の硬質陽極酸
化被膜が設けである。なお、発熱体取付部１ａには発熱
体取付用のネジ孔が設けられており、このネジ孔にも硬
質陽極酸化被膜が施されていて、セラミックなどの絶縁
材からなるネジあるいは、アルミニウムや銅などといっ
た硬度の低い金属からなるネジにより発熱体を取付ける
。この際、発熱体は複数個取り付けられるようにしても
良く、捷だ形状は図示したもの以外の形状でも良い。こ
の実施例では素材の表面に上記した硬質陽極酸化被膜を
設けることにより、フィン部１においては、表面に強度
の高い被膜をもつ二重構造になることから板面に垂直な
向きにおける剛性が高くなると共に被膜に生じているク
ラック面などにおいて振動のエネルギーが熱エネルギー
となって放出され、これより発熱体の外部および内部で
生じた振動によって放熱フィン装置が揺動されても、そ
の振幅は小さく、かつ、減衰時間が短かくなり、この放
熱装置を増幅器の電力素子の放熱用に使用した場合、出
力信号にこの振動に基づく混変調歪みが発生し７にくく
なる。また、発熱体取付部１ａにおいては表面に絶縁抵
抗の高く、かつ強度の大きい被膜が設けられているので
、上記電力素子を直接取り付けることが可能となり、発
熱体取付部１ａとの間にマイカなどの電気的絶縁体を設
けなくてもすむために素子と発熱体取付部１ａの間の熱
伝導率が向上し、よって放熱特性も従来に比べて良好に
なるために製造工程が減り、かつ、これより放熱フィン
装置の形状を小型化することができるために製造コスト
が下がる。さらには、素材の材質および電解液を選択す
ることにより被膜の色調を放熱特性の良い黒色とするこ
とができるので着色しないですみ、さらに製造コストを
下げることができる。

第２図は本発明の第２の実施例におけるヒートパイプ装
置を示す側面図であり、図において２はヒートパイプ部
、３はヒートパイプ部２と熱的、機械的に接続されたフ
ィン部、４はヒートパイプ部２と熱的に接続された発熱
体取付部である。これらは第１の実施例と同様な方法で
形成されており、発熱体取付部４ば、ヒートパイプ部２
に対１−２て回動自在となっている。また、ヒートパイ
プ装置は図示した構造以外のものでもかオわない。

一般に、ヒートパイプ装置は、放熱効果が大きいため近
年、特に注目されているが、その反面構造上、剛性が低
いので振動しやすく、増幅器における放熱装置として使
用した場合、出力信号に混変調歪みが発生しやすくなる
。よって、この実施例のようにヒートパイプ装置の素材
の表面に本発明における陽極硬質酸化被膜を設けること
により、増幅器の出力信号に重畳した歪み成分を減衰さ
せることかできると共に発熱体取付部４においては被膜
により絶縁性能が向上し、かつ着色も不要なため、第１
の実施例と同様に製造コストを下げることができる。

また、このヒートパイプ装置をスピーカ装置の放熱に使
用した場合にも、共振を起こしづらいために音質的に良
好な結果を得ることができる。

第３図は本発明の第３の実施例におけるキャビネットの
一部を兼用ｊ−た放熱装置を示す斜視図であり、図にお
いて、５はキャビネットの一部を兼ねるフィン部、６は
キャビネット部であり、フィン部５は第１の実施例と同
様な方法で形成されている。また、キャビネット部６の
材質もアルミニウムもしくは、アルミニウム合金として
、本発明の放熱装置と同様に微小クラックを生じさせた
硬質陽極酸化被膜を設けても良く、また、フィン部５お
よびキャビネット部６は図示した形状以外の形状であっ
ても良い。さらには、ギヤビネット全体が放熱装置であ
っても良く、またフィン部５はヒートパイプと熱的に接
続されていてもかまわな０ い。

従来からオーディオ装置におけるパワーアンプでは、キ
ャビネットなどの製造コストの関係子、キャビネットの
一部または全体を放熱装置として使用することがある。

この場合、特にスピーカから発生する音圧により、フィ
ン部５が揺すられ、この振動によりフィン部５に熱的、
機械的に接続された電力半導体素子および他の素子から
なる回路が振動して回路の分布容量などが変動し、これ
により出力信号に混変調歪みが重畳して再生音が悪化し
ていた。この実施例では、フィン部５に本発明における
硬質陽極酸化被膜を設けることによりフィン部５の強度
を高め、しかも制振効果を持たせて、フィン部５におけ
る振動の振幅を小さく、すると共に減衰時間も短かくし
て回路における混変調歪みの発生を押さえて、再生音の
音質を向上させている。さらには、キャビネット部６に
も本発明における硬質陽極酸化被膜を設けることにより
、ギヤビネット全体の振動を押さえて、より一層歪みの
発生を防止すると共にフィン部５とキャ１１ ビネット部６との色調を揃えることができるのでデザイ
ン的な効果も大きくなりかつ塗装も不要となる。

第４図は本発明の第４の実施例における発熱体と一体に
形成された放熱装置を示す平面図であり、図において７
はフィン部である。この図においては、発熱体は半導体
素子であり、フィン部７は、アルミニウムもしくはアル
ミニウム合金全素材として成形されしかも、その表面に
は本発明における硬質陽極酸化被膜が設けられており、
かつこの一部は半導体チップと熱的に接続されており、
また、これらは樹脂などで一体にモールド成型されてい
る。なお、発熱体の種類およびフィン部７の形状は、こ
の実施例で示しだもの以外であってもかまわない。従来
の電力半導体素子を増幅器に使用した場合、半導体素子
の外部もしくは内部で発生した振動により半導体素子に
設けられたフィンが振動し、この振動によって半導体素
子本体およびこの半導体素子が接続されている回路基板
が振動して、出力信号に混変調歪みが重畳してしまう。

これに対し、この実施例におけるフィン部７を備えた半
導体素子を使用すると、フィン部７はその表面に微小ク
ラックを生じさせた硬質陽極酸化被膜が設けられている
ために、剛性が高くなり、しかも制振効果を持つため、
振動の振幅が小さく、かつ、減衰時間が短かくなり、増
幅器の出力信号に歪みが発生しＫ＜くなる。また、硬質
陽極酸化被膜は電気的に高絶縁性で、しかも被膜の強度
が大きいためフィン部に絶縁を施こさない状態で他の部
品やシャーシおよびり、−ド線の近傍に配置でき、これ
より電子部品の高密度実装が可能になる。

（５）本発明の効果 本発明では、アルミニウムおよびアルミニウム合金を素
材とする放熱装置の表面に３０〜２００μｍ厚の微小ク
ラックを生じさせた硬質陽極酸化被膜の層を設けること
により、この放熱装置を増幅器における電力半導体素子
の放熱に使用した場合、その制振効果によって出力信号
に混変調歪みが重畳するのを防止し、しかも、この被膜
は電気３ 的絶縁性が高く強度が強くて破損しづらいため、電力半
導体素子を装置する際に絶縁スペーサが不要となって製
造工数が減ると共に１熱伝導性が向上するため放熱装置
を小型化でき、これより製造におけるコストが低くなる
。さらＫは素材および電解液の種類を任意に選択するこ
とにより、放熱特性の良好な黒色系統の発色をさせるこ
とができるため塗装が不要になり、さらに製造コストを
下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における放熱フィン装置を示す平面図、
第２図は本発明におけるヒートバイブ装置を示す側面図
、第３図は本発明におけるキャビネットを兼用した放熱
装置、第４図は本発明における発熱体と一体に形成され
た放熱装置を示す平面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　アルミニウムもしくけアルミニウム合金を素
   材とする放熱装置において、前記素材の表面に、微小ク
   ラックを生じせしめた３０〜２００μｍ厚の硬質陽極酸
   化被膜の層を設けたことを特徴とする放熱装置。
2. （２）前記放熱装置は放熱フィン装置であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の放熱装置。
3. （３）前記放熱装置はヒートバイブ装置であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の放熱装置。
4. （４）前記放熱装置はキャビネットあるいけキャビネッ
   トの一部であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放熱装置。
5. （５）前記放熱装置は発熱体と一体に形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放熱装置。