(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドであって、
頂面は上方からの上方押圧ヘッドを受けるための頂面上凹面部と、
頂面上凹面部に対する上方押圧ヘッドからの押圧によって側方展開するために頂面上凹面部に隣接して配置され、凸面の少なくとも一部がなだらかな曲面である頂面上凸面部と、
からなるかしめ用展延ヘッド。
【請求項２】
下面は上方押圧ヘッドに対応する下面押圧ヘッドを受けるための下面凹面部と、
下面凹面部よりも浅く下面凹面部の周囲に設けられる下面周囲凹面部と、
からなる請求項１に記載のかしめ用展延ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のかしめ用展延ヘッドを備えたベースに冷却フィンをかしめることにより製造されたヒートシンク。
【請求項４】
前記ベースと冷却フィンはアルミニウム製である請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドでかしめられたかしめ構造体であって、
かしめられた後のかしめ用展延ヘッドは、
頂面はお皿型の押圧後頂面上凹面部と、
押圧後頂面上凹面部に隣接してお腕の側面様に押圧後頂面上凹面部を取り囲む、凸面の少なくとも一部がなだらかな曲面である押圧後側面凸面部と、
からなり、押圧後側面凸面部の最外周輪郭は、かしめ用展延ヘッドの根元輪郭よりも外側に大きな輪郭を描くように構成されたかしめ構造体。
【請求項６】
上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドを用いたかしめ方法であって、
かしめられた後のかしめ用展延ヘッドが、
頂面はお皿型の押圧後頂面上凹面部と、
押圧後頂面上凹面部に隣接してお椀の側面様に押圧後頂面上凹面部を取り囲む、凸面の少なくとも一部がなだらかな曲面である押圧後側面凸面部と、
からなり、押圧後側面凸面部の最外周輪郭は、かしめ用展延ヘッドの根元輪郭よりも外側に大きな輪郭を描くようにかしめ用展延ヘッドを押圧するかしめ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かしめ用展延ヘッド及び該ヘッドを用いたヒートシンク、かしめ構造体、かしめ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「ヒートシンク」とは熱を発散するための部品であり、例えば機械や電子部品などから発生する熱をヒートシンクを介して放出することにより、加熱や故障を防止する目的で用いられる。ヒートシンクは、例えば発熱体と接続されるベースと、熱を発散するための冷却フィンで構成され、発熱体からベース、冷却フィンへと熱が伝導し、冷却フィンから空気中へと熱が発散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２１８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のヒートシンクは押出し法やダイカスト法を用いて材料を成形することにより製造されることが多かった。しかし、空気と冷却フィンの接触面積を増大させてヒートシンクの放熱性能を向上させるために、冷却フィンに複雑な構造が求められるようになると、押出し法やダイカスト法を用いて冷却フィンを成形するのは難しくなり、非常にコストがかかってしまうという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、ヒートシンクのベースと冷却フィンを別個に形成し、両者をかしめにて接合することによりヒートシンクを製造する技術が複数開示されている。例えば特許文献１において、ベース上に凸状ボスを設け、冷却フィン上には凸上ボスに対応する貫通孔を設けておき、ベースと冷却フィンを凸状ボスを用いてかしめてヒートシンクを製造する技術が開示されている。
【０００６】
別個に形成したベースと冷却フィンをかしめてヒートシンクを製造する場合、ベースと冷却フィンの接合部の密着性は非常に重要となる。密着性が悪いと冷却フィンがベースから脱落する恐れがあるだけでなく、ベースから冷却フィンへと熱がうまく伝わらないために放熱性能も悪化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は、かしめ接合する際に、かしめられる部品と優れた密着性を得られるかしめ用展延ヘッドを開発し、また該ヘッドを用いたヒートシンクを開発した。
【０００８】
すなわち、第一の発明は、上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドであって、頂面は上方からの上方押圧ヘッドを受けるための頂面上凹面部と、頂面上凹面部に対する上方押圧ヘッドからの押圧によって側方展開するために頂面上凹面部に隣接して配置されるなだらかな頂面上凸面部と、からなるかしめ用展延ヘッドを提案する。
【０００９】
また、第二の発明は、下面は上方押圧ヘッドに対応する下面押圧ヘッドを受けるための下面凹面部と、下面凹面部よりも浅く下面凹面部の周囲に設けられる下面周囲凹面部と、からなる第一の発明に記載のかしめ用展延ヘッドを提案する。
【００１０】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に記載のかしめ用展延ヘッドを備えたベースに冷却フィンをかしめることにより製造されたヒートシンクを提案する。
【００１１】
また、第四の発明は、ベースと冷却フィンがアルミニウム製である第三の発明に記載のヒートシンクを提案する。
【００１２】
また、第五の発明は、上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドでかしめられたかしめ構造体であって、かしめられた後のかしめ用展延ヘッドは、頂面はお皿型の押圧後頂面上凹面部と、押圧後頂面上凹面部に隣接してお腕の側面様に押圧後頂面上凹面部を取り囲むなだらかな押圧後側面凸面部と、からなり、押圧後側面凸面部の最外周輪郭は、かしめ用展延ヘッドの根元輪郭よりも外側に大きな輪郭を描くように構成されたかしめ構造体を提案する。
【００１３】
また、第六の発明は、上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドを用いたかしめ方法であって、かしめられた後のかしめ用展延ヘッドが、頂面はお皿型の押圧後頂面上凹面部と、押圧後頂面上凹面部に隣接してお椀の側面様に押圧後頂面上凹面部を取り囲むなだらかな押圧後側面凸面部と、からなり、押圧後側面凸面部の最外周輪郭は、かしめ用展延ヘッドの根元輪郭よりも外側に大きな輪郭を描くようにかしめ用展延ヘッドを押圧するかしめ方法を提案する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のかしめ用展延ヘッドを用いて製造されたヒートシンクは、ベースと冷却フィンに優れた密着性を得られ、放熱性能に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】かしめ用展延ヘッドの一例を示す概要図
【図２】頂面上凹面部を上方押圧ヘッドにより押圧する際の一例を示す概要図
【図３】かしめの際の展延ヘッドの変形の一例を示す断面図
【図４】かしめ構造体の一例を示す概要図
【図５】かしめ前後の展延ヘッドの変形の一例を示す概要図
【図６】かしめ用展延ヘッドの製造方法の一例を示す概要図
【図７】ヒートシンクの一例を示す概要図
【図８】ヒートシンクの製造方法の一例を示す概要図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態について図面と共に説明する。実施形態と請求項の相互の関係は、以下のとおりである。まず、実施形態１は請求項１、２、５、６などに対応する。また、実施形態２は請求項３、４などに対応する。なお、本発明は本明細書の記載に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
＜実施形態１＞
＜構成＞
【００１７】
本実施形態は、かしめの際に優れた密着性を得られるかしめ用展延ヘッドに関する。
＜具体的な構成＞
【００１８】
図１は、かしめ用展延ヘッドの一例を示す概要図である。（ａ）は側面図を、（ｂ）は上面図を示している。本件発明の展延ヘッドは、主に頂面上凹面部０１０１と、頂面上凸面部０１０２と、から構成される。なお、展延ヘッドは展延されることでかしめが行われるため、展延性を持つ金属材料を用いて構成されていることが好ましい。例えば展延ヘッドが金属板上に形成されていても良い。
【００１９】
「頂面上凹面部」０１０１は、上方からの上方押圧ヘッドを受けるために設けられる。「上方押圧ヘッド」とは、かしめを行う際に展延ヘッドと接触する押圧器具であり、押圧器具の先端は頂面上凹面部の凹面を押圧するために凸面形状である。上方押圧ヘッドの凸面形状は、かしめ後の頂面上凹面部の凹面形状に反映される。頂面上凹面部の凹面は、例えば球面形状であっても良いし、頂面上凹面部の輪郭の中心から離れるほど曲率が大きいような凹面としても良い。なお、頂面上凹面部の輪郭の直径は、展延ヘッドの輪郭の直径よりも短ければ構わない。また、頂面上凹面部の凹面の深さは適宜変更することができる。
【００２０】
図２は頂面上凹面部を上方押圧ヘッドにより押圧した際の一例を示す概要図である。上方押圧ヘッドが頂面上凹面部を押圧すると、展延ヘッドは上方押圧ヘッドと頂面上凹面部の接触面の垂直方向に力を受ける。すると、頂面上凹面部はその輪郭の中心から離れるほど展延ヘッドの外側面方向に大きな押圧力を受けることとなり、その結果後述する頂面上凸面部は側方展開される。
【００２１】
「頂面上凸面部」０１０２は、頂面上凹面部に対する上方押圧ヘッドからの押圧によって側方展開するために頂面上凹面部に隣接して配置される。「側方展開する」とは、頂面上凸面部の凸面が展延ヘッドの外側面に展開されることを示す。なお、頂面上凸面部の凸面の少なくとも一部はなだらかな曲面形状であることが好ましい。なぜなら、かしめの際に頂面上凸面部が側方展開されると、その一部は展延ヘッドにかしめられる部品に接触する。その際に凸面が尖っていると、部品と展延ヘッドの優れた密着性を得ることができない。
【００２２】
図３はかしめの際のかしめ用展延ヘッドの変形の一例を示す断面図である。（ａ）において、展延ヘッドの外側面の直径と同じ直径の貫通穴を備えた部品が、貫通穴を通して展延ヘッドと接続されている。（ｂ）において、上方押圧ヘッドにより展延ヘッドが押圧されると、頂面上凹面部の輪郭の直径が拡大し、頂面上凸面部が展延ヘッドの側方へと移動する。また、部品の貫通穴の側壁は頂面上凸面部により押圧されて変形する。（ｃ）において、最終的にかしめが行われると、頂面上凹面部の輪郭の直径は大きく拡大し、頂面上凸面部は展延ヘッドの外側面へと側方展開される。その際に部品の貫通穴は頂面上凸面部の押圧により変形し、部品の貫通穴の内側面は頂面上凹面部の凹面の深さ方向に強く押圧されて固定される。なお、かしめの際に展延ヘッドを押圧するために、展延ヘッドの下方は固定されていても、また展延ヘッドを上方からだけでなく下方からも押圧する構成としても良い。
【００２３】
図４はかしめ構造体の一例を示す概要図である。「かしめ構造体」とは、かしめられた後の展延ヘッドのことを示し、頂面はお皿型の押圧後頂面上凹面部０４０１と、押圧後頂面上凹面部に隣接してお腕の側面様に押圧後頂面上凹面部を取り囲むなだらかな押圧後側面凸面部０４０２と、からなり、押圧後側面凸面部の最外周輪郭は、展延ヘッドの根元輪郭よりも外側に大きな輪郭を描くように構成される。本かしめ構造体によりかしめられた部品は、部品の貫通穴の最内周輪郭の直径が展延ヘッドの根元輪郭の直径と等しく、展延ヘッドの押圧後側面凸面部の最外周輪郭の直径よりも短いため、部品は展延ヘッドから容易に脱落することがない。
【００２４】
図５はかしめ前後の展延ヘッドの形状の一例を示す概要図である。（ａ）は従来の展延ヘッドを平型押圧ヘッドを用いて平押しすることによりかしめを行った例を、（ｂ）は従来の展延ヘッドを丸型押圧ヘッドを用いて丸押しすることによりかしめを行った例を、（ｃ）は本願発明の展延ヘッドを丸型押圧ヘッドを用いて押圧することにより行ったかしめの例を示す。従来の展延ヘッドを用いた（ａ）や（ｂ）の例では、部品の貫通穴から飛び出している展延ヘッドは押圧により展延されて変形するものの、部品の貫通穴内部の展延ヘッドはほとんど変形しない。なぜなら、従来の展延ヘッドは円筒形状であり、上から押圧しても展延ヘッドの側面には十分な力が加わらないため、展延ヘッドと部品の優れた密着性を得ることができなかった。しかしながら本願発明の展延ヘッドを用いた（ｃ）の例では、展延ヘッドが押圧により展延ヘッドの外側面方向に展延され、頂面上凸面部の一部が部品の貫通穴の側面を押圧する。その結果展延ヘッドと部品の優れた密着性を得ることができ、展延ヘッドにかしめられた部品はしっかりと固定される。
【００２５】
なお、本件発明の展延ヘッドは上記の構成に加えて下面凹面部０６０１と下面周囲凹面部０６０２を含んでいても良い。「下面凹面部」０６０１は、上方押圧ヘッドに対応する下面押圧ヘッドを受けるよう構成され、「下面周囲凹面部」０６０２は、下面凹面部よりも浅く下面凹面部の周囲に設けられる。下面凹面部や下面周囲凹面部の凹面の深さは適宜変更することができる。
【００２６】
図６はかしめ用展延ヘッドの製造方法の一例を示す概要図である。本件発明の展延ヘッドは種々の方法で製造することが可能であるが、例えば本件発明の展延ヘッドを金属板を押圧して成形するには、展延ヘッドの配置位置で金属板を下面から突き上げ（ａ）、突き上げられた金属を用いて上面で頂面上凹面部や頂面上凸面部の形状をかたどって成形することができる（ｂ）。その際に下面に形成される凹面が下面凹面部や下面周囲凹面部である。なお、展延ヘッドが下面凹面部のみを含む構成でも構わないが、下面周囲凹面部を設けることにより、金属板を下面から突き上げた際に下面凹面部の側壁の高さを低くすることができ、展延ヘッドの成形時に下面凹面部の側壁部に「亀裂」０６０３が発生するのを防止することができる（ｃ）。
【００２７】
なお、展延ヘッドが下面凹面部や下面周囲凹面部を有する場合には、各凹面部の凹面に対応した下方押圧ヘッドを用いて上方押圧ヘッドからの押圧を支えるようにしてかしめが行われても良い。また、上方押圧ヘッドだけでなく下方押圧ヘッドからも展延ヘッドが押圧されてかしめが行われてもよく、その際にはかしめ後の下面凹面部又は／及び下面周囲凹面部の側壁の高さがかしめ前より高くなっていても良い。
＜効果＞
【００２８】
本件発明のかしめ用展延ヘッドを用いてかしめを行うことにより、展延ヘッドと該ヘッドにかしめられる部品の優れた密着性を得られる。
＜＜実施形態２＞＞
＜構成＞
【００２９】
本実施形態は、実施形態１のかしめ用展延ヘッドを用いたヒートシンクに関する。
【００３０】
図７は本願発明のヒートシンクの一例を示す概要図である。例えば本願発明のヒートシンクは、「ベース」０７０１と「冷却フィン」０７０２より構成される。
＜具体的な構成＞
【００３１】
「ベース」０７０１は、冷却フィンをかしめるために実施形態１の展延ヘッドを備えるよう構成される。ベースは機械や電子チップなどの放熱体から発生した熱を冷却フィンに伝導させるよう機能するため、熱伝導性能の良い金属から構成される事が好ましい。ベース上に備えられるかしめ用展延ヘッドは、製造を予定するヒートシンクの冷却フィンの配置に応じて適宜変更することができる。展延ヘッドの個数が多ければ多いほど、冷却フィンとの密着性を向上させることができ、放熱性能が向上するとともに、冷却フィンの強度も向上させることができる。
【００３２】
なお、ベースの形状は放熱体の形状に合わせて変更されていても良い。例えば電子チップをベース上に接続する際には、予め電子チップの配置を予定するベース上に電子チップを収容できるように凹面加工を施しておいてもよい。なお、機械や電子チップは冷却フィンの接続面とは逆の面に接続されるため、当該凹面加工も逆の面に施される。
【００３３】
「冷却フィン」０７０２は、ベース上の展延ヘッドを用いてベースにかしめられる。ベースから冷却フィンへと熱が伝導し、冷却フィンから空気中へと熱が発散される。そのため、冷却フィンも熱伝導性能の良い金属から構成される事が好ましい。冷却フィンの形状は、後に押圧によって冷却フィンをベースにかしめることができるものであれば、どのような構成でも構わない。
【００３４】
ヒートシンクのベースや冷却フィンは、アルミニウム製であると好ましい。アルミニウムは熱伝導性能が良く、軽量かつ低価格であるため、ヒートシンクの製造には好適である。さらに、アルミニウムは適度な延性を持つために、ベースに冷却フィンをかしめた際、ベースと冷却フィンの優れた密着性を得られる。
【００３５】
なお、本願発明のヒートシンクはベースと冷却フィンが個々に成形されたのち、冷却フィンをベースにかしめることにより製造される。その際に、ベースと冷却フィンがしっかりと接触していないと、ベースから冷却フィンへとうまく熱が伝わらず、効率良く熱を発散させることができない。しかし、本願発明のかしめ用展延ヘッドを用いて冷却フィンをベースにかしめることにより、ベースと冷却フィンに優れた密着性を得られるため、良い放熱性能を持つヒートシンクを提供することができる。また、衝撃などが加えられても冷却フィンがベースから脱落することがなく、長期にわたり使用が可能なヒートシンクを提供することができる。
【００３６】
図８はヒートシンクの製造方法の一例を示す概要図である。まず（ａ）において、個々に成形されたベースと冷却フィンを接続する。ベース上には冷却フィンとの接続部にかしめ用展延ヘッドが設けられている。一方、冷却フィンには展延ヘッドの輪郭の直径と同じ直径の円筒状の貫通穴が設けられていて、貫通穴を介して冷却フィンがベースに接続される。次に（ｂ）において、押圧ヘッドを用いて展延ヘッドを押圧すると、展延ヘッドが展延され、頂面上凹面部の凹面の輪郭の直径が拡大するとともに、頂面上凸面部が側方に移動する。最終的に（ｃ）においてかしめが行われると、展延ヘッドの頂面上凸面部は側方展開され、それに伴い冷却フィンの貫通穴も変形し、ベースと冷却フィンが接続される。
＜効果＞
【００３７】
本構成を用いることにより、放熱性能の良いヒートシンクを提供することができる。
【符号の説明】
【００３８】
０１０１：頂面上凹面部、０１０２：頂面上凸面部
【要約】
【課題】高強度で放熱性能の良い低コストなヒートシンクを提供する。
【解決手段】上下からの押圧によって側方に展延することでかしめをするためのかしめ用展延ヘッドであって、頂面は上方からの上方押圧ヘッドを受けるための頂面上凹面部０１０１と、頂面上凹面部に対する上方押圧ヘッドからの押圧によって側方展開するために頂面上凹面部に隣接して配置されるなだらかな頂面上凸面部０１０２と、からなるかしめ用展延ヘッドと、該ヘッドを用いて製造したヒートシンクを提供する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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