(57)【要約】【課題】  簡単に取り付けられて機械的保持と熱的保持に優れたヒートシンクの固定構造を提供する。【解決手段】  ベース１１の片面側に複数のフィン３を互いに間隔を介して立設配置したヒートシンク１を固定部８に固定する際、ヒートシンク１のベース１１のフィン形成面１３と反対側の面１４にねじ部９を突出形成し、ねじ部９を螺合するねじ孔１０を前記固定部８に形成する。例えばねじ孔１０の内周側に、ねじ部９とねじ孔１０とを密着させる軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することにより軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定する。【選択図】        図１
2006114553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースの片面側に複数のフィンを互いに間隔を介して立設配置したヒートシンクを固定部に固定するヒートシンクの固定構造であって、前記ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側の面にねじ部を突出形成し、該ねじ部を螺合するねじ孔を前記固定部に形成し、前記ねじ部の外周側とねじ部の先端部と前記ねじ孔の内周側とねじ孔の底部の少なくとも一つの部位にねじ部とねじ孔とを密着させる軟金属を設けた状態で前記ねじ部を前記ねじ孔に螺合することによりねじ部をねじ孔に面接触で密着固定することを特徴とするヒートシンクの固定構造。
【請求項２】
ベースの片面側に複数のフィンを互いに間隔を介して立設配置したヒートシンクを固定部に固定するヒートシンクの固定構造であって、前記ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側の面に１つ以上の溝部を形成し、該溝部形成面と前記固定部との間にヒートシンクと固定部とを密着させる軟金属を設けた状態でヒートシンクの両端側を固定部に機械的に固定することにより、ヒートシンクを固定部に前記軟金属を介して密着固定したことを特徴とするヒートシンクの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子機器或いは電子部品の冷却に用いられる熱電変換モジュールの放熱側等の放熱を必要とする固定部にヒートシンクを固定するために用いられるヒートシンクの固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペルチェモジュール等の熱電変換モジュールが、光通信分野等の様々な分野に用いられている。例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ペルチェモジュールは、互いに間隔を介して上下に配置された基板６，７の間に、複数の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を立設配置して形成されている。
【０００３】
基板６，７は、電気絶縁性を有する電気絶縁性基板であり、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックにより形成されている。基板６，７には、それぞれ、その片面側（対向面側）に複数の導通用の電極２が互いに間隔を介して配列形成されている。上下の基板６，７は、電極２の位置を互いにずらした状態で電極形成面１６，１７を対向させて配置されている。
【０００４】
前記熱電変換素子５は対応する電極２を介して直列に接続され、熱電変換素子５の接続回路が形成されている。熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、ペルチェ素子として一般的に知られており、Ｐ型半導体により形成されたＰ型の熱電変換素子５ａと、Ｎ型半導体により形成されたＮ型の熱電変換素子５ｂが交互に配置され、電極２を介して直列に接続されてＰＮ素子対が形成されている。
【０００５】
ペルチェモジュールは、リード線２８から電極２に電流を流すと、Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂに電流が流れて、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）と電極２との接合部（界面）で冷却・加熱効果が生じる。つまり、前記接合部を流れる電流の方向によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部が発熱せしめられると共に他方の端部が冷却せしめられるいわゆるペルチェ効果が生じる。
【０００６】
このペルチェ効果によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部、例えば下側基板７側の端部が冷却せしめられると、基板７を介し、基板７の下側に設けられた部材の冷却（吸熱）が行われ、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の他方側の端部である上側基板６側から放熱が行われる。つまり、この場合、基板７が吸熱側基板と成し、基板６が放熱側基板と成す。
【０００７】
上記ペルチェモジュール等の熱電変換モジュールの適用例として、放熱側の基板６からの放熱をより効率的に行うために、図８に示すように、基板６にヒートシンク１を固定することが行われている。この場合、ヒートシンク１は、例えば半田（図示せず）等により基板６に固定される。
【０００８】
ヒートシンク１は、ベース１１の片面側に複数のフィン３を互いに間隔を介して立設配置して形成されており、フィン３の間を流れる空気の対流により効率的に放熱が行われる。放熱側の基板６側で効率的に放熱が行われると、冷却側の基板７側の冷却も効率的に行われる。
【０００９】
なお、上記ヒートシンクの熱電変換モジュールへの固定構造について、本出願人は、現地点において、先行技術文献を認知していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年、熱電変換モジュールの小型化の要求が高まっており、例えば基板６，７の大きさが２〜３ｍｍ四方の熱電変換モジュール等、小型の熱電変換モジュールが形成されるようになり、このような小型のモジュールにヒートシンク１を半田付けによって固定する作業は容易でなく、より簡単なヒートシンク１の固定構造が求められるようになった。
【００１１】
また、ヒートシンク１は、熱電変換モジュールの放熱側基板等に固定されて放熱を効率的に行うようにするものであるから、放熱側基板等の固定部との熱的接続も良好にする必要がある。したがって、熱的接続が良好で、容易に固定でき、機械的強度も良好なヒートシンク１の固定構造が求められるが、従来、ヒートシンク１を例えば熱電変換モジュール等の固定部に容易に固定でき、熱的接続と機械的接続の両方が良好なヒートシンク１の固定構造は提案されていなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、固定部に容易に固定でき、熱的接続と機械的接続の両方が良好なヒートシンクの固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、ベースの片面側に複数のフィンを互いに間隔を介して立設配置したヒートシンクを固定部に固定するヒートシンクの固定構造であって、前記ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側の面にねじ部を突出形成し、該ねじ部を螺合するねじ孔を前記固定部に形成し、前記ねじ部の外周側とねじ部の先端部と前記ねじ孔の内周側とねじ孔の底部の少なくとも一つの部位にねじ部とねじ孔とを密着させる軟金属を設けた状態で前記ねじ部を前記ねじ孔に螺合することによりねじ部をねじ孔に面接触で密着固定する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１４】
また、第２の発明は、ベースの片面側に複数のフィンを互いに間隔を介して立設配置したヒートシンクを固定部に固定するヒートシンクの固定構造であって、前記ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側の面に１つ以上の溝部を形成し、該溝部形成面と前記固定部との間にヒートシンクと固定部とを密着させる軟金属を設けた状態でヒートシンクの両端側を固定部に機械的に固定することにより、ヒートシンクを固定部に前記軟金属を介して密着固定した構成をもって課題を解決する手段としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明において、ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側に設けたねじ部の外周側と、ねじ部の先端部と、固定部に設けてねじ部を螺合するねじ孔の内周側と、ねじ孔の底部との、少なくとも一つの部位にねじ部とねじ孔とを密着させる軟金属を設けた状態で、前記ねじ部を前記ねじ孔に螺合する構成によれば、軟金属を設けることにより、ねじ部をねじ孔に面接触で密着固定することができる。
【００１６】
そのため、この構成の発明は、非常に簡単な構成で、ねじ部のねじ孔への螺合によるヒートシンクの固定部への機械的保持と、上記ねじ部とねじ孔の面接触によるヒートシンクの固定部への熱的保持の両方を良好にでき、例えば固定部が小型の熱電変換モジュールの放熱側基板であっても、容易にヒートシンクを固定して、熱電変換モジュールの放熱効率を良好にすることができる。
【００１７】
また、本発明において、ヒートシンクのベースのフィン形成面と反対側の面を、１つ以上の溝部を形成した溝部形成面として、この面と固定部との間にヒートシンクと固定部とを密着させる軟金属を設けた状態でヒートシンクの両端側を固定部に機械的に固定する構成によれば、ヒートシンクを固定部に前記軟金属を介して密着固定できるので、第１の発明と同様に、ヒートシンクの固定部への機械的保持と熱的保持の両方を良好にでき、同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。図１には、本発明に係るヒートシンクの固定構造の第１実施形態例が断面図により模式的に示されている。
【００１９】
本実施形態例の固定構造は、ベース１１の片面側に複数のフィン３を互いに間隔を介して立設配置したヒートシンク１を固定部８に固定するヒートシンクの固定構造である。第１実施形態例に適用する固定部８は、熱電変換モジュールの放熱側基板６の上に形成されており、例えば鉛等の硬い金属により形成されている。固定部８は、例えば熱電変換モジュールの形成時やその後等に、予め半田等により基板６に固定されている。
【００２０】
本実施形態例では、ヒートシンク１のベース１１のフィン形成面１３と反対側の面１４にねじ部９を突出形成し、該ねじ部９を螺合するねじ孔１０を固定部８に形成している。ねじ部９は例えば鉛等の硬い金属により形成されている。
【００２１】
本実施形態例は、図１（ａ）に示すように、ねじ孔１０の内周側にねじ部９とねじ孔１０とを密着させる軟金属４を設けた状態で、図１（ｂ）に示すように、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することにより、軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定することを特徴とする。
【００２２】
軟金属４は、硬度がＨＢ２０以下程度の軟らかい金属であり、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することにより、容易に変形し、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に入ることができる金属である。軟金属４は例えば低融点の低融点合金により形成されている。低融点合金は、ビスマス、鉛、スズ、カドミウム、インジウム等の低融点金属の二元またはそれ以上の多元合金である。低融点合金は、スズより融点が低く、取り扱いが容易で、繰り返し使用しても材料変化がない。
【００２３】
通常、ねじをねじ孔に螺合すると、ねじの外周側に形成された凸部とねじ孔に形成された凸部とがほぼ点接触の状態で、ねじがねじ孔に固定されるが、本実施形態例では、ねじ孔１０の内周側に上記軟金属４を設けた状態でねじ部９をねじ孔１０に螺合するので、螺合時に軟金属４が変形して、図２に示すように、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に軟金属４が入り込み、軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定することができる。
【００２４】
つまり、本実施形態例では、ねじ孔１０の内周側に軟金属４を設けてねじ部９を螺合することにより、ねじ部９とねじ孔１０との接触面積が格段に大きくなり、ヒートシンク１と固定部８との熱的接続が良好になる。
【００２５】
本実施形態例は以上のように構成されており、ねじ部９がねじ孔１０に螺合すると、ねじ部９を形成する硬い金属と固定部８を形成する硬い金属との螺合によって、ねじ部９が固定部８に強固に機械的に保持され、かつ、上記のように、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に軟金属４が入り込んでねじ部９がねじ孔１０に面接触で密着固定されるので、ねじ部９と固定部８とがしっかりと熱的に保持される。
【００２６】
つまり、本実施形態例によれば、非常に簡単な方法で、かつ、機械的保持と熱的保持が良好な状態で、ヒートシンク１を固定部８に固定することができ、例えば固定部８が小型の熱電変換モジュールの放熱側基板６であっても、容易にヒートシンク１を固定して、熱電変換モジュールの放熱効率を良好にすることができる。
【００２７】
次に、本発明に係るヒートシンクの固定構造の第２実施形態例について説明する。第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、図３に示すように、軟金属４をねじ孔１０の内周側ではなく、ねじ部９の外周側に軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することである。
【００２８】
このように、ねじ部９の外周側に上記軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合すると、上記第１実施形態例と同様に、図１（ｂ）及び図２に示したように、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に軟金属４が入り込み、軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定することができる。そのため、第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
次に、本発明に係るヒートシンクの固定構造の第３実施形態例について説明する。第３実施形態例は上記第２実施形態例とほぼ同様に構成されており、第３実施形態例が上記第２実施形態例と異なる特徴的なことは、図４（ａ）に示すように、ねじ部９の先端部に、ねじ部９とねじ孔１０とを密着させる軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することである。
【００３０】
このように、ねじ部９の先端部に上記軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合すると、図４（ｂ）に示すように、ねじ部９の先端部において、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に軟金属４が入り込み、軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定することができる。そのため、第４実施形態例も上記第３実施形態例とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００３１】
次に、本発明に係るヒートシンクの固定構造の第４実施形態例について説明する。第４実施形態例は上記第３実施形態例とほぼ同様に構成されており、第４実施形態例が上記第３実施形態例と異なる特徴的なことは、図５に示すように、軟金属４を、ねじ部９の先端ではなく、ねじ孔１０の底部に設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合することである。
【００３２】
このように、ねじ孔１０の底部に上記軟金属４を設けた状態で、ねじ部９をねじ孔１０に螺合すると、図４（ｂ）に示したように、ねじ孔１０の底部（ねじ部９の先端部）において、ねじ部９とねじ孔１０との隙間に軟金属４が入り込み、軟金属４を介してねじ部９をねじ孔１０に面接触で密着固定することができる。そのため、第４実施形態例も上記第３実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
次に、本発明に係るヒートシンクの固定構造の第５実施形態例について説明する。第５実施形態例は、図６（ａ）に示すように、ベース１１の片面側に複数のフィン３を互いに間隔を介して立設配置したヒートシンク１を固定部８に固定するヒートシンク１の固定構造であり、固定部８を熱電変換モジュールの放熱側基板６としている。
【００３４】
第５実施形態例において、ヒートシンク１のベース１１のフィン形成面１３と反対側の面１４には、複数の溝部１２を形成しており、第５実施形態例は、溝部形成面（溝部１２を形成した面１４）と固定部８との間に、ヒートシンク１と固定部８とを密着させる軟金属４を設けた状態で、図６（ｂ）に示すように、ヒートシンク１の両端側を固定部８に機械的に固定することにより、ヒートシンク１を固定部８に前記軟金属４を介して密着固定したことを特徴とする。
【００３５】
第５実施形態例では、ヒートシンク１の両端側にピン嵌合孔２０を形成し、このピン嵌合孔２０にピン１９を嵌合してヒートシンク１を固定部８に固定しており、ヒートシンク１に形成された溝１２に軟金属４が入り込み、軟金属４を介してヒートシンク１を固定部８に密着固定することができるので、第５実施形態例も上記第１〜第４実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記各実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記第５実施形態例では、ヒートシンク１のフィン形成面１３と反対側の面１４に複数の溝部１２を形成したが、溝部１２は１つでもよい。ただし、溝１２を複数形成する方が、ヒートシンク１と固定部８との接触面積を多くして熱的接続をより良好にすることができる。
【００３７】
また、上記第５実施形態例では、ヒートシンク１の両端側を固定部８に固定する際、ピン１９をピン嵌合孔２０に嵌合して固定を行ったが、ヒートシンク１の両端側の機械的な固定方法は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、例えば、パッチン錠等による固定でも構わない。
【００３８】
また、上記第１〜第４実施形態例では、ねじ部９の外周側とねじ部９の先端部とねじ孔１０の内周側とねじ孔１０の底部の一つの部位に軟金属４を設けた状態でねじ部９をねじ孔１０に螺合したが、これらの部位の内の２つ以上の部位に軟金属４を設けた状態でねじ部９をねじ孔１０に螺合してもよい。
【００３９】
さらに、上記各実施形態例では、軟金属４は低融点合金としたが、軟金属４の種類は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。ただし、軟金属４を低融点合金とすると、加工が容易なので、軟金属４の配設が容易となり、ヒートシンク１の固定をより容易に行うことができる。
【００４０】
さらに、上記各実施形態例では、熱電変換モジュールの放熱側基板６に固定部８を形成し、この固定部８にヒートシンク１を固定する固定構造としたが、本発明のヒートシンクの固定構造は、熱電変換モジュールの放熱側基板６以外でも、適宜の固定部にヒートシンクを固定する構造に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るヒートシンクの固定構造の第１実施形態例の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図２】上記第１実施形態例におけるねじ部とねじ孔の螺合状態を、断面図により模式的に示す説明図である。
【図３】本発明に係るヒートシンクの固定構造の第２実施形態例の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係るヒートシンクの固定構造の第３実施形態例の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明に係るヒートシンクの固定構造の第４実施形態例の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明に係るヒートシンクの固定構造の第５実施形態例の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図７】熱電変換モジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図８】熱電変換モジュールの放熱側にヒートシンクを設けた構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ヒートシンク
２  電極
３  フィン
４  軟金属
６，７  基板
８  固定部
９  ねじ部
１０  ねじ孔
１１  ベース
１２  溝部
１３  フィン形成面
１４  面
１５  溝部形成面
【図１】
2006114553.tif 000003
【図２】
2006114553.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006114553.tif 000007
【図６】
2006114553.tif 000008
【図７】
2006114553.tif 000009
【図８】
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