(57)【要約】  フィンの間隔を狭くすることができるヒートシンク及びその製造方法を提供する。  複数の凹溝３及び複数の凸条４、５が交互に設けられたベース２と、凹溝３の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィン７と、を備えるヒートシンク１である。そして、ヒートシンク１は、各凹溝３内に各フィン７の基端部７１が挿入されるとともに、各フィン７の一方側の凸条５のみに各フィン７側に突出する突出部５１が形成されて、各フィン７の基端部７１が、各フィン７の一方側の凸条５の突出部５１と各フィン７の他方側の凸条４の側面４１との間でかしめ固定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を備えるヒートシンクであって、
各凹溝内に各フィンの基端部が挿入されるとともに、前記各フィンの一方側の凸条のみに前記各フィン側に突出する突出部が形成されて、
前記各フィンの基端部が、前記各フィンの一方側の凸条の前記突出部と前記各フィンの他方側の凸条の側面との間でかしめ固定されてなる、ヒートシンク。
【請求項２】
前記一方側の凸条の前記突出部は、該凸条の延長方向に沿って間隔をあけて断続的に形成されて、前記フィンの基端部が前記凹溝の延長方向に沿って断続的にかしめ固定されている、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記凹溝の断面は、コ字状に形成されており、入口側が狭く、かつ、底側が広い、逆テーパ形状にされている、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記逆テーパ形状にされた前記凹溝の内側面の傾斜角度は、−２度から０度の範囲にされている、請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記複数のフィンは、高いフィンと低いフィンとから構成され、前記高いフィンの一群と前記低いフィンの一群とを分けて前記ベースに配置することによって、前記複数のフィンの上端の包絡面に段差が形成されている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記複数のフィンは、高いフィンと低いフィンとから構成され、前記高いフィンと前記低いフィンとを交互に前記ベースに配置することによって、前記複数のフィンの上端の包絡面に千鳥状の凹凸が形成されている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記複数のフィンは、高いフィンから低いフィンまで高さの異なるフィンによって構成され、前記高いフィンから前記低いフィンへと順に前記ベースに配置することによって、前記複数のフィンの上端の包絡面に階段状の傾斜を設ける、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記ベースは、前記複数のフィンが配置される表面から面外に突き出た部分を有している、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記複数のフィンは、厚いフィンと薄いフィンとから構成されている、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項１０】
前記複数の前記フィンの配置間隔が、前記ベース内の位置によって異なっている、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項１１】
前記フィンは、少なくとも１つのビード部又はエンボス部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項１２】
ヒートシンクの製造方法であって、
複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を準備する工程と、
フィンをスライド可能に保持する保持手段を有するパンチによって、各フィンをパンチ先端から突出した状態で保持する工程と、
前記各フィンを保持している前記パンチを前記ベースに向かって移動させ、前記各フィンの基端部を前記各凹溝内に挿入する工程と、
前記パンチのみを前記ベースに向かってスライド移動させ、前記パンチ先端で前記各フィンの一方側の前記凸条のみを押しつぶすことによって、前記フィン側に突出する突出部を形成し、前記フィンの基端部をかしめ固定する工程と、を含み、
前記保持する工程、前記挿入する工程、及び前記かしめ固定する工程を各フィンに対して繰り返し実施して、前記複数のフィンを前記ベースに固定する、ヒートシンクの製造方法。
【請求項１３】
前記パンチを、押しつぶされた一方側の前記凸条の側に位置する別の凹溝に順に移動させて、次のフィンを挿入する工程及びかしめ固定する工程を実施する、請求項１２に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項１４】
前記かしめ固定する工程は、前記一方側の凸条を該凸条の延長方向に沿って間隔をあけて断続的に押しつぶすことによって、前記フィンの基端部を断続的にかしめ固定する、請求項１２又は請求項１３に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項１５】
前記パンチの長さは、前記フィンの長さよりも短くなっており、前記かしめ固定する工程は、前記凸条の延長方向に複数回に分けて実施される、請求項１２乃至請求項１４のいずれか一項に記載のヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク及びヒートシンクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子などの発熱する電気部品・機械部品を冷却するために、ヒートシンクが使用されている。ヒートシンクは、一般に、多数の板状又は柱状のフィンがベースから直立するように構成されている。【０００３】
ヒートシンクの製造方法として、板状に形成された各フィンの基端部を、ベースに形成された溝に挿入し、溝を両側からかしめることによって、フィンをベースに固定する方法が知られている。【０００４】
例えば、特許文献１には、ベースに設けた多数の溝にフィンの基部を嵌め込み、上方からＶ字状先端を有する櫛歯状のプレスのパンチを押し込んで、各フィンの基部を両側からかしめ固定する技術が記載されている。【０００５】
同様に、特許文献２には、溝部に薄板フィンを挿入し、隣接する溝部の間の薄板フィン取付面を塑性変形することによって、平らな底面及び傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部が形成され、薄板フィンが傾斜した側面によって両側からかしめ接合される技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５１１６３号公報
【特許文献２】特許第３５５２０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の製造方法では、フィンの間隔（ピッチ）を狭くすることができなかった。なぜなら、フィンのピッチを狭くするとプレスのパンチが薄くなる結果、パンチの強度が弱くなるためである。【０００８】
そこで、本発明は、フィンの間隔を狭くすることができるヒートシンク及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明のヒートシンクは、複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を備えるヒートシンクであって、各凹溝内に各フィンの基端部が挿入されるとともに、前記各フィンの一方側の凸条のみに前記各フィン側に突出する突出部が形成されて、前記各フィンの基端部が、前記各フィンの一方側の凸条の前記突出部と前記各フィンの他方側の凸条の側面との間でかしめ固定されてなる、ヒートシンクである。【００１０】
また、本発明のヒートシンクの製造方法は、複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を準備する工程と、フィンをスライド可能に保持する保持手段を有するパンチによって、各フィンをパンチ先端から突出した状態で保持する工程と、前記各フィンを保持している前記パンチを前記ベースに向かって移動させ、前記各フィンの基端部を前記各凹溝内に挿入する工程と、前記パンチのみを前記ベースに向かってスライド移動させ、前記パンチ先端で前記各フィンの一方側の前記凸条のみを押しつぶすことによって、前記フィン側に突出する突出部を形成し、前記フィンの基端部をかしめ固定する工程と、を含み、前記保持する工程、前記挿入する工程、及び前記かしめ固定する工程を各フィンに対して繰り返し実施して、前記複数のフィンを前記ベースに固定する。【００１１】
なお、本明細書において「かしめる」又は「かしめ固定する」とは、フィンの基端部をベースの凸条の側面と突出部とによって挟み、突出部をフィンの基端部に噛み込ませるとともに側面に押し付けて、フィンをベースに一体的に固定することを意味するものとして定義する。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明のヒートシンクは、各凹溝内に各フィンの基端部が挿入されるとともに、各フィンの一方側の凸条のみに各フィン側に突出する突出部が形成されて、各フィンの基端部が、各フィンの一方側の凸条の突出部と各フィンの他方側の凸条の側面との間でかしめ固定されている。【００１３】
この構成によれば、ヒートシンクを製造する際に、パンチを一方側の凸条の側に位置する別の凹溝に順に移動させて、次のフィンを挿入・かしめ固定できる。したがって、フィンどうしの間にパンチを挿入する必要がないため、フィンの間隔を狭くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１のヒートシンクの斜視図である。
【図２】実施例１のヒートシンクの正面図である。
【図３】実施例１のヒートシンクの平面図である。
【図４】実施例１のヒートシンクのフィンの基端部を拡大して示す拡大断面図である。
【図５Ａ】実施例１のヒートシンクの製造工程の保持する工程を示す説明図である。
【図５Ｂ】実施例１のヒートシンクの製造工程の挿入する工程を示す説明図である。
【図５Ｃ】実施例１のヒートシンクの製造工程のかしめ固定する工程を示す説明図である。
【図６】プレスのパンチ先端部を示す斜視図である。
【図７Ａ】従来のヒートシンクの製造工程を示す説明図である。
【図７Ｂ】従来のヒートシンクの製造工程を示す説明図である。
【図７Ｃ】従来のヒートシンクの製造工程を示す説明図である。
【図８】従来のヒートシンクの製造工程を示す説明図である。
【図９】凹溝の内側面の傾斜角度を定義する説明図である。
【図１０】凹溝の傾斜角度とフィンの傾きとの関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】フィンの上端に段差を設けた別の実施形態である。熱源に対応して温度の均一化を図った例である。
【図１１Ｂ】フィンの上端に段差を設けた別の実施形態である。他部品との干渉を回避した例である。
【図１２】フィンの上端に千鳥状の凹凸を設けた別の実施形態である。
【図１３】フィンの上端の高さを徐々に変えて階段状に形成した別の実施形態である。
【図１４】ベースを部分的に厚く形成した別の実施形態である。
【図１５】厚いフィンと薄いフィンとを組み合わせた別の実施形態である。
【図１６】フィンの間隔がベース内の位置によって異なる別の実施形態である。
【図１７】フィンがビード部を有する別の実施形態である。
【図１８】フィンがエンボス部を有する別の実施形態である。
【図１９】本発明のヒートシンクの熱特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
（構成）
まず、図１〜４を用いて、本実施例のヒートシンク１の構成を説明する。本実施例のヒートシンク１は、ベース２と、ベース２に略垂直に固定される複数のフィン７と、を備えている。【００１７】
ベース２は、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの熱伝導性の良好な金属によって、四角形の板状に形成されている。ベース２は、熱源（不図示）と密着する第１の面と、複数のフィン７が直立配置される第２の面と、を備えている。なお、ベース２は、四角形でなくてもよく、八角形などの他の多角形であってもよいし、円形であってもよいし、固定用の穴が設けられていてもよい。【００１８】
第２の面は、複数の凹溝３及び複数の凸条４（５）を交互に有している。これらの複数の凹溝３及び複数の凸条４（５）は、四角形のベース２の第１の辺から向かい合う第２の辺まで、互いに平行に延びている。【００１９】
図４の拡大図に示すように、凹溝３の断面は、底面と対向する内側面とを有するコ字状（Ｕ字状）に形成されている。詳細にいうと、凹溝３の断面は、入口側が狭く、かつ、底側が広い、逆テーパ形状にされている。換言すると、凹溝３の少なくとも一方の内側面、すなわちフィン７と面接触する一方の側面４１は、ベース２に対して垂直な方向よりも、若干だけ、底面寄りに倒れるように傾斜している（図９参照）。【００２０】
この逆テーパ形状にされた凹溝３の内側面の傾斜角度は、−２度から０度の範囲にされることが好ましい（図９、１０参照）。なお、この傾斜角度の最適範囲は、後述する実施例２に示す実験によって決められている。【００２１】
凸条４（５）は、ベース２の第２の面において、前述した凹溝３を反転させた構成である。すなわち、前述した凹溝３の内側面は、凸条４、５の側面を構成する。【００２２】
フィン７は、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの熱伝導性の良好な金属によって、四角形の薄い板状に形成されている。なお、フィン７の形状は、四角形でなくてもよく、角を面取りした形状や、大きく斜めにカットした形状や、開口を有する形状などであってもよい。フィン７の厚さは、凹溝３の幅よりも薄くされている。【００２３】
そして、本実施例では、各凹溝３内に各フィン７の基端部７１が挿入されるとともに、各フィン７の一方側（図４では右側）の凸条５のみに各フィン７側に突出する突出部５１が形成されて、各フィン７の基端部７１が、各フィン７の一方側の凸条５の突出部５１と各フィン７の他方側（図４では左側）の凸条４の側面４１との間でかしめ固定されている。【００２４】
より詳細にいうと、他方側の凸条４の側面４１が各フィン７の基端部７１の第１の側面に全面的に接触するとともに、一方側の凸条５の突出部５１が各フィン７の基端部７１の第２の側面に噛み込んで部分的に接触するようになっている。【００２５】
突出部５１は、所定幅の凸条５において、凸条５のフィン７寄りの幅の半分程度の部分を、ベース２に対して略垂直に押圧することによって、扁平に塑性変形させることによって形成する。なお、凸条５は、押圧した際にフィン７と面接触する他方の側面が塑性変形しない程度の所定幅を有することが好ましい。【００２６】
また、図３に示すように、平面内では、一方側の凸条５の突出部５１は、凸条５の延長方向に沿って間隔をあけて断続的（不連続的）に形成されて、フィン７の基端部７１が凹溝３の延長方向に沿って断続的にかしめ固定されている。逆に言うと、突出部５１が形成される一方側の凸条５には、突出部５１が形成されずにフィン７と接触しない部分が残されている。【００２７】
なお、本実施例では、ベース２の全面にフィン７を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、熱源のある位置のみに局所的にフィン７を設けてもよい。
（本実施例の製造方法）【００２８】
次に、図５Ａ〜５Ｃ、６を参照して、本実施例のヒートシンク１の製造方法について説明する。以下に述べるように、本実施例のヒートシンク１の製造方法は、準備する工程と、保持する工程と、挿入する工程と、かしめ固定する工程と、を含んでいる。【００２９】
このうち、保持する工程、挿入する工程、及びかしめ固定する工程を、各フィン７に対して繰り返し実施して、複数のフィン７をベース２に固定する。【００３０】
準備する工程では、複数の凹溝３及び複数の凸条４、５が交互に設けられたベース２と、凹溝３の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィン７と、を準備する。このベース２及びフィン７の構成は、前述したとおりである。そして、ベース２をプレス台（不図示）に設置するとともに、複数のフィン７を１枚ずつ取得しやすいように並べておく。【００３１】
保持する工程では、図５Ａに示すように、フィン７をスライド可能に保持する保持手段８１を有するパンチ８によって、各フィン７をパンチ先端８２から突出した状態で保持する。【００３２】
ここで、プレスのパンチ８の構成について説明する。パンチ８の保持手段８１は、パンチ８の表面に設けた吸盤内部の空気を吸引することによって、フィン７を吸引する方式が好ましいが、これに限定されず、フィン７をスライド自在に保持するものであればよい。例えば、機械式に保持する方式や、磁力によって保持する方式などを採用できる。【００３３】
パンチ先端８２は、図６に示すように、突出爪８２ａと切欠８２ｂとを交互に有しており、凸条５を断続的（不連続的）に押圧できるようになっている。また、パンチ８の部材厚さは、強度を高めるために、隣接するフィン７の間隔と比べて広くすることができる。【００３４】
挿入する工程では、図５Ｂに示すように、各フィン７を保持しているパンチ８をベース２に向かって移動させて、各フィン７の基端部７１を各凹溝３内に挿入する。フィン７の先端が、凹溝３の底部に接触した時点以降は、次に説明するかしめ固定する工程となる。【００３５】
かしめ固定する工程では、図５Ｃに示すように、パンチ８のみをベース２に向かってスライド移動させ、パンチ先端８２で各フィン７の一方側の凸条５のフィン７側部分のみを押しつぶすことによって、フィン７側に突出する突出部５１を形成し、フィン７の基端部７１をかしめ固定する。すなわち、凹溝３に挿入されたフィン７は移動せずに、パンチ８のみがスライド移動する。【００３６】
そして、あらかじめ設定した押圧荷重になった時点で、コントローラ（図示しない）はかしめ固定が完了したと判断し、パンチ８のスライド移動（下降）を終了する。【００３７】
その後、パンチ８は、ベース２から離れるように移動して、次のフィン７を保持する工程、挿入する工程、及び、かしめ固定する工程のために移動する。この隣接するフィン７を挿入する工程、かしめ固定する工程のための移動では、パンチ８を、押しつぶされた一方側の凸条５の側に位置する別の凹溝３に順に移動させる。【００３８】
また、かしめ固定する工程では、上述したようにパンチ先端８２の不連続な突出爪８２ａによって、一方側の凸条５をこの凸条５の延長方向に沿って間隔をあけて断続的に押しつぶし、フィン７の基端部７１を断続的にかしめ固定する。【００３９】
さらに、凹溝３及び凸条４（５）の延びる方向に沿ったパンチ８の長さは、フィン７の長さよりも短くなっているため、かしめ固定する工程は、凸条４（５）の延長方向に複数回に分けて実施される。
（従来の製造方法）【００４０】
これに対して、図７Ａ〜７Ｃ、８に示す従来の製造方法は、以下のようにフィンｂをかしめ固定していた。すなわち、はじめに、図７Ａに示すように、フィン押えブロックｃによって、ベースａに配置されたフィンｂの上面を押さえる。次に、図７Ｂに示すように、ベースａに形成したＶ字状の溝に向かってパンチ先端を近づける。最後に、図７Ｃに示すように、パンチ先端をＶ字状の溝に押し込んで、フィンｂの基端部をかしめ固定する。【００４１】
しかしながら、以下のような問題が生じるおそれがあった。まず、図７Ａ〜７Ｃに示すように、周囲のフィンｂよりも長さの短いフィンｂ１がある場合には、フィン押えブロックｃによってフィンｂ１の上面を押さえることができない。その結果、短いフィンｂ１に浮きが生じたり、傾いたりした状態でかしめ固定されることになって、十分な強度で固定できなくなるおそれがあった。【００４２】
また、図８に示すように、ベースａの厚さが位置によって異なっている場合、例えば、中央で厚く周辺で薄い場合には、フィン押えブロックｃによって周辺のフィンｂ２、ｂ３の上面を押さえることができない。その結果、周辺のフィンｂ２、ｂ３に浮きが生じたり、傾いたりした状態でかしめ固定されることになって、十分な強度で固定できなくなるおそれがあった。【００４３】
（効果）
次に、本実施例のヒートシンク１の奏する効果を列挙して説明する。【００４４】
（１）本実施例のヒートシンク１は、複数の凹溝３及び複数の凸条４、５が交互に設けられたベース２と、凹溝３の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィン７と、を備えるヒートシンク１である。そして、各凹溝３内に各フィン７の基端部７１が挿入されるとともに、各フィン７の一方側の凸条５のみに各フィン７側に突出する突出部５１が形成されて、各フィン７の基端部７１が、各フィン７の一方側の凸条５の突出部５１と各フィン７の他方側の凸条４の側面４１との間でかしめ固定されている。【００４５】
この構成によれば、ヒートシンク１を製造する際に、パンチ８を一方側の凸条５の側に位置する別の凹溝３に順に移動させて、次のフィン７を挿入・かしめ固定できる。したがって、フィン７どうしの間にパンチ８を挿入する必要がないため、フィン７の配置間隔を狭くできる。【００４６】
また、フィン７どうしの間にパンチ８を挿入しないことにより、フィン７の高さを高くしても、パンチ８を高くする必要がなくなるため、フィン７の高さを高くできる。【００４７】
さらに、他方側の凸条４の側面４１が、各フィン７の基端部７１に全面的に接触することで、ベース２からフィン７への熱伝達を面−面間で効率よく行うことができる。【００４８】
このように、フィン７の配置間隔を狭くできること、フィン７の高さを高くできること、及び、ベース２からフィン７への熱伝達を効率よく行うこと、によって、冷却性能に優れたヒートシンク１となる。【００４９】
さらに、フィン７を１枚ずつかしめ固定することによって、１プレス当たりのかしめ荷重を小さくできる。したがって、製造装置を小型化できるうえ、初期投資の額を軽減できる。【００５０】
（２）一方側の凸条５の突出部５１は、該凸条５の延長方向に沿って間隔をあけて断続的に形成されて、フィン７の基端部７１が凹溝３の延長方向に沿って断続的にかしめ固定されていることによって、いっそう１プレス当たりのかしめ荷重を小さくできる。【００５１】
具体的にいうと、幅１２０ｍｍ長さ１００ｍｍのベースを従来の製造方法で３回かしめる場合には必要な荷重は１８０ｔであった。これに対して、本発明では、必要な荷重は０．８ｔとなる。したがって、装置を小型化できるうえ、初期投資の額を軽減できる。【００５２】
（３）そして、本実施例のヒートシンク１の製造方法は、複数の凹溝３及び複数の凸条４、５が交互に設けられたベース２と、凹溝３の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィン７と、を準備する工程と、フィン７をスライド可能に保持する保持手段８１を有するパンチ８によって、各フィン７をパンチ先端８２から突出した状態で保持する工程と、各フィン７を保持しているパンチ８をベース２に向かって移動させ、各フィン７の基端部７１を各凹溝３内に挿入する工程と、パンチ８のみをベース２に向かってスライド移動させ、パンチ先端８２で各フィン７の一方側の凸条５のみを押しつぶすことによって、フィン７側に突出する突出部５１を形成し、フィン７の基端部７１をかしめ固定する工程と、を含み、保持する工程、挿入する工程、及びかしめ固定する工程を各フィンに対して繰り返し実施して、複数のフィン７をベース２に固定する。【００５３】
そして、パンチ８を、押しつぶされた一方側の凸条５の側に位置する別の凹溝３に順に移動させて、次のフィン７を挿入する工程及びかしめ固定する工程を実施する。【００５４】
このため、フィン７どうしの間にパンチ８を挿入する必要がなく、反対側の空間を利用できるため、フィン７の間隔を狭くできる。また、フィン７どうしの間にパンチ８を挿入しないことにより、フィン７の高さを高くしても、パンチ８を高くする必要がなくなるため、フィン７の高さを高くできる。【００５５】
さらに、フィン７を１枚ずつ固定していくため、同一製品内においてフィンの配置間隔やフィンの厚みを容易に変更できる。すなわち、フィンの配置間隔やフィンの厚みが変わっても、段取換えなく同一のパンチ８を使用することができる。【００５６】
加えて、従来の製造方法のように、フィン押えブロックｃを使用しないため、フィンｂの高さやベースａの厚みのばらつきの影響を受けることなく、ベース２にフィン７を十分な強度で固定できる。【００５７】
（４）かしめ固定する工程は、一方側の凸条５を該凸条５の延長方向に沿って間隔をあけて断続的に押しつぶすことによって、フィン７の基端部７１を断続的にかしめ固定することができる。したがって、１プレス当たりのかしめ荷重を小さくできる。【００５８】
（５）パンチ８の横方向の長さは、フィン７の横方向の長さよりも短くなっており、かしめ固定する工程は、凸条５の延長方向に複数回に分けて実施されることによって、いっそう１プレス当たりのかしめ荷重を小さくできる。
【実施例２】
【００５９】
以下、図９、１０を用いて、ベース２の凹溝３の内側面の傾斜角度θの最適範囲を求めた実験について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。【００６０】
はじめに、図９を用いてフィン７の傾斜角度θを定義する。傾斜角度θは、入口側が狭い逆テーパのときにθは負（マイナス）の値と定義し、入口側が広い正テーパのときにθは正（プラス）の値と定義する。換言すると、凹溝３の内側面が凹溝３の底部に向かって倒れている状態のときにθ＜０とする。【００６１】
実験では、幅１２０ｍｍで長さ１００ｍｍのベースに深さ２．５ｍｍの凹溝３を形成した。この凹溝３に高さ１００ｍｍのフィン７を挿入し、かしめ固定して、フィン高さ１００ｍｍ先端における位置ずれ量（ｍｍ）を計測して傾きとした。例えば、傾斜角度θ＝−１°は、傾き０．０４ｍｍに相当する。【００６２】
表１、図１０に実験結果を示している。表１、図１０には、溝角度が−２°から２°の範囲で計測したフィン高さ１００ｍｍにおける傾きを示す。【００６３】
【表１】
2015008326.tif 000003
【００６４】
以下、本実施例の効果について説明する。実験結果についても考察する。【００６５】
（１）本実施例のヒートシンク１は、凹溝３の断面が、コ字状に形成されており、入口側が狭く、かつ、底側が広い、逆テーパ形状にされていることによって、フィン７を略垂直に固定できるようになる。【００６６】
すなわち、ベース２は押出成形されるため、凹溝３の断面寸法には誤差が避けられない。このため、凹溝３を垂直（傾斜角度θ＝０°）に設計すると、テーパ形状（入口側が広い形状）の凹溝３が形成されるおそれがある。このようなテーパ形状の凹溝３にフィン７をかしめ固定すると、傾斜に即応してフィン７が傾斜することになる。【００６７】
そこで、あらかじめ凹溝３の内側面を倒して逆テーパ形状に設計しておくことで、テーパ形状となることを防止している。ただし、テーパ形状にすると凹溝３の内側面が内側に倒れ過ぎてしまうおそれがある。しかし、その場合でも、かしめ固定する工程において、傾いて挿入されたフィン７をパンチ８の上部側面によって押し戻すことになる。したがって、フィン７の傾斜を抑えることができる。【００６８】
（２）逆テーパ形状にされた凹溝３の内側面の傾斜角度θは、−２°から０°の範囲にされていることによって、フィン７の傾斜を最小限に抑えることができる。【００６９】
すなわち、表１、図１０に示すように、傾斜角度θが−２°から０°の範囲では、傾きは平均値で０．１〜０．３ｍｍになり、最大値でも０．２〜０．５ｍｍとなる。これに対して、傾斜角度θが０．５°から２°の範囲では、傾きは平均値で１．８〜５．０ｍｍとなり、最大値で２．１〜５．２ｍｍとなる。【００７０】
このように、傾斜角度θが−２°から０°の範囲にあることによって、フィン７先端での位置ずれ量を小さくできる。【００７１】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００７２】
以下、図１１Ａ〜１８を用いて、実施例１、２とは別の形態のヒートシンク１Ａ〜１Ｈについて説明する。なお、実施例１、２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。【００７３】
（構成）
前提として、本実施例のヒートシンク１Ａ〜１Ｈは、実施例１で説明したヒートシンク１の構成を基本構成として備えている。すなわち、本実施例のヒートシンク１Ａ〜１Ｈは、複数の凹溝３及び複数の凸条４、５が交互に設けられたベース２と、凹溝３の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィン７と、を備えている。そして、各凹溝３内に各フィン７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ）の基端部７１が挿入されるとともに、各フィン７の一方側の凸条５のみに各フィン７側に突出する突出部５１が形成されて、各フィン７の基端部７１が、各フィン７の一方側の凸条５の突出部５１と各フィン７の他方側の凸条４の側面４１との間でかしめ固定されている。【００７４】
そして、本実施例のヒートシンク１Ａ〜１Ｈは、基本構成とは別に以下のような特徴を備えている。【００７５】
図１１Ａ、１１Ｂに示すヒートシンク１Ａは、フィン７の上端に段差を設けた別の実施形態である。図１１Ａは、熱源９１、９２に対応して温度の均一化を図った例である。この実施形態では、複数のフィン７は、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとから構成される。そして、高いフィン７Ａの一群と低いフィン７Ｂの一群とを、熱源９１、９２の発熱量に対応して分けて配置している。すなわち、発熱量が多い熱源９１の裏側には高いフィン７Ａを配置し、発熱量が少ない熱源９２の裏側には低いフィン７Ｂを配置する。【００７６】
図１１Ｂは、他部品９３との干渉を回避した例である。この実施形態では、複数のフィン７は、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとから構成される。そして、高いフィン７Ａの一群と低いフィン７Ｂの一群とを、ベース２上方の他部品９３との干渉を回避するように分けて配置している。すなわち、他部品９３が存在する側に低いフィン７Ｂを配置し、他部品９３が存在しない側に高いフィン７Ａを配置する。【００７７】
図１２に示すヒートシンク１Ｂは、フィン７の上端に千鳥状の凹凸を設けた別の実施形態である。この実施形態では、複数のフィン７は、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとから構成される。そして、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとを交互に配置することによって、複数のフィン７の上端の包絡面に千鳥状の凹凸が形成されている。この千鳥状の凹凸が形成された包絡面の上方には、ファン９４が設置される。【００７８】
図１３に示すヒートシンク１Ｈは、フィン７の高さが徐々に変化することによって、フィン７の上端の包絡面に階段状の傾斜を設けた別の実施形態である。この実施形態では、複数のフィン７は、高いフィン７から低いフィン７まで高さの異なるフィン７によって構成される。そして、高いフィン７から低いフィン７へと順にベース２に配置することによって、複数のフィン７の上端の包絡面に階段状の傾斜が設けられる。【００７９】
図１４に示すヒートシンク１Ｃは、ベース２を部分的に厚く形成した別の実施形態である。すなわち、熱源９１をベース２にビス６１、６１で固定する際に、ビス穴の長さを確保するために、フィン７が配置される側のベース２表面に厚い部分６を設けている。そして、厚い部分６のフィン７を短くすることで、フィン７の上面を面一に揃えている。【００８０】
図１５に示すヒートシンク１Ｄは、厚いフィン７Ｃと薄いフィン７Ｄとを組み合わせた別の実施形態である。すなわち、厚いフィン７Ｃを最も外側に配置し、内側に薄いフィン７Ｄを配置する。【００８１】
図１６に示すヒートシンク１Ｅは、フィン７の間隔がベース２内の位置によって異なる別の実施形態である。すなわち、熱源９１に近い部分ではフィン７の配置間隔を密にし、熱源９１から遠い部分ではフィン７の配置間隔を疎にする。【００８２】
さらに、フィンの厚みを変えつつ配置間隔を変えることもできる。例えば、最も外側のフィンの厚みを厚くしつつ、フィンの配置間隔を熱源の近くで密にすることもできる。【００８３】
図１７に示すヒートシンク１Ｆは、フィン７が２つのビード部７２、７２を有する別の実施形態である。ビード部７２は、帯状の薄い突出部であり、型押加工などによって形成される。ビード部７２は、フィン７の基端部７１側から先端側に向かって半分以上の高さまで伸びている。なお、ビード部の数や配設方向は本実施形態に限定されない。例えば、ビード部は、１本でも５本でもよいし、横方向に配設してもよいし、斜め方向に配設してもよい。【００８４】
図１８に示すヒートシンク１Ｇは、フィン７Ｆが少なくとも１つのエンボス部７３を有する別の実施形態である。エンボス部７３は、円形の薄い突出部であり、型押加工などによって形成される。エンボス部７３は、フィン７の全面に略均等に千鳥状に配置されている。なお、エンボス部７３の形状、数、配置は本実施形態に限定されない。【００８５】
（効果）
次に、本実施例のヒートシンク１Ａ〜１Ｈの奏する効果をそれぞれ説明する。【００８６】
（１）ヒートシンク１Ａの複数のフィンは、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとから構成され、複数のフィン７の上端の包絡面に段差が形成されている。このため、熱源９１、９２に合わせてフィン７の高さを変えることによって、温度を均一化できる。さらに、ベース２の上方に他部品９３が存在しても、容易に回避することができる。【００８７】
（２）ヒートシンク１Ｂの複数のフィンは、高いフィン７Ａと低いフィン７Ｂとから構成され、複数のフィン７の上端の包絡面に千鳥状の凹凸が形成されている。このため、フィン７Ａ、７Ｂの上方にファン９４が設置される場合に、目詰まりを軽減できる。【００８８】
（３）ヒートシンク１Ｈの複数のフィン７は、高いフィン７から低いフィン７まで異なる高さのフィン７によって構成され、複数のフィン７の上端の包絡面に階段状の傾斜が設けられる。このため、フィン７の上方にファン（不図示）が配置される場合に、目詰まりを軽減できる。また、ベース２の上方に他部品（不図示）が存在しても、容易に回避することができる。【００８９】
（４）ヒートシンク１Ｃのベース２は、熱源９１の固定用ビス６１を取り付けるために、複数のフィン７が配置される表面から面外に突き出た厚い部分６を有している。このように厚い部分６を有していても、フィン７の高さを部分的に低くすることによって、フィン７の上端の包絡面に段差を生じることなく、平面に形成できる。【００９０】
（５）ヒートシンク１Ｄの複数のフィン７は、厚いフィン７Ｃと薄いフィン７Ｄとから構成されている。このため、必要な強度を備えつつ、冷却効率の優れたヒートシンク１になる。【００９１】
（６）ヒートシンク１Ｅの複数のフィン７の配置間隔が、ベース２内の位置によって異なっている。このため、熱源９１の配置に応じてフィン７の配置間隔を変えることで、最適なフィン７配置を実現できる。【００９２】
（７）ヒートシンク１Ｆのフィン７Ｅは、少なくとも１つのビード部７２を有している。このため、フィン７Ｅの剛性を高めることができる。これによって、フィン７Ｅを薄く形成しても、フィン７Ｅが共振することを防止できる。【００９３】
（８）ヒートシンク１Ｇのフィン７Ｆは、少なくとも１つのエンボス部７３を有している。このため、フィン７Ｆの剛性を高めることができる。これによって、フィン７Ｆを薄く形成しても、フィン７Ｆが共振することを防止できる。【００９４】
以上（１）〜（８）に説明したように、本実施例のヒートシンク１Ａ〜１Ｈは、様々な特徴をそなえている。このようなヒートシンク１Ａ〜１Ｈは、実施例１に示す基本構成を備えていることによって実現可能である。【００９５】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【実施例４】
【００９６】
以下、図１９を用いて、本発明のヒートシンク１の熱特性の計算結果について説明する。なお、実施例１〜３で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。【００９７】
計算では、実施例２と同様に、幅１２０ｍｍ、長さ１００ｍｍのベースに高さ１００ｍｍのフィン７を挿入してかしめ固定した状態を想定して熱特性を計算した。【００９８】
比較のために、本実施例のヒートシンク１に加えて、従来技術（特許文献１、２参照）のヒートシンク１１に相当する条件でも風速−熱抵抗の関係を計算した。本実施例のヒートシンク１、従来技術のヒートシンク１１の（フィン間隔（ｍｍ）、フィン肉厚（ｍｍ）、フィン枚数）は、それぞれ、（１．９、１．２、３８）、（３．２、０．８、２９）である。なお、フィン間隔（ｍｍ）は、フィン７の面間の距離をいう。【００９９】
図１９は、風速０．５（ｍ／ｓ）から５．０（ｍ／ｓ）の熱抵抗の計算値（Ｋ／Ｗ）を示している。図１９から読み取れるように、本実施例のヒートシンク１は、従来技術のヒートシンク１１と比べて、優れた熱特性を備えている。具体的にいうと、風速３ｍ／ｓ時には、従来技術のヒートシンク１１よりも約３５％特性が向上している。【０１００】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。【０１０１】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。【０１０２】
例えば、実施例１〜４では、凹溝３の内側面を逆テーパ形状に形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ほとんど誤差なく凹溝を形成できる場合には、内側面は垂直に設計することもできる。【０１０３】
また、実施例１〜４では、ベース２に対してフィン７を一方向にかしめ固定する場合について説明したが、すべてのフィン７を一方向にかしめ固定することに限定する意図はない。例えば、ベース２の中央から、一方側に向かって半分のフィン７をかしめ固定し、ベース２を反転させたうえで残りの半分のフィン７をかしめ固定することも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１Ａ〜１Ｈ  ヒートシンク
２  ベース
３  凹溝
４  凸条（左）
４１  側面
５  凸条（右）
５１  突出部
６  厚い部分
７、７Ａ〜７Ｅ  フィン
７１  基端部
７２  ビード部
８  パンチ
８１  保持手段
８２  パンチ先端
９１、９２  熱源
９３  他の部品
９４  ファン
【図１】
2015008326.tif 000004
【図２】
2015008326.tif 000005
【図３】
2015008326.tif 000006
【図４】
2015008326.tif 000007
【図５Ａ】
2015008326.tif 000008
【図５Ｂ】
2015008326.tif 000009
【図５Ｃ】
2015008326.tif 000010
【図６】
2015008326.tif 000011
【図７Ａ】
2015008326.tif 000012
【図７Ｂ】
2015008326.tif 000013
【図７Ｃ】
2015008326.tif 000014
【図８】
2015008326.tif 000015
【図９】
2015008326.tif 000016
【図１０】
2015008326.tif 000017
【図１１Ａ】
2015008326.tif 000018
【図１１Ｂ】
2015008326.tif 000019
【図１２】
2015008326.tif 000020
【図１３】
2015008326.tif 000021
【図１４】
2015008326.tif 000022
【図１５】
2015008326.tif 000023
【図１６】
2015008326.tif 000024
【図１７】
2015008326.tif 000025
【図１８】
2015008326.tif 000026
【図１９】
2015008326.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月31日(2016.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を備えるヒートシンクであって、
各凹溝内に各フィンの基端部が挿入されるとともに、前記各フィンの一方側の凸条のみに前記各フィン側に突出する突出部が形成されて、
前記各フィンの基端部が、前記各フィンの一方側の凸条の前記突出部と前記各フィンの他方側の凸条の側面との間でかしめ固定され、
前記突出部は、前記凹溝内の上下方向中間位置に設けられる、ヒートシンク。
【請求項２】
ヒートシンクの製造方法であって、
複数の凹溝及び複数の凸条が交互に設けられたベースと、前記凹溝の溝幅よりも薄い板状に形成された複数のフィンと、を準備する工程と、
フィンをスライド可能に保持する保持手段を有するパンチによって、各フィンをパンチ先端から突出した状態で保持する工程と、
前記各フィンを保持している前記パンチを前記ベースに向かって移動させ、前記各フィンの基端部を前記各凹溝内に挿入する工程と、
前記パンチのみを前記ベースに向かってスライド移動させ、前記パンチ先端で前記各フィンの一方側の前記凸条のみを押しつぶすことによって、前記フィン側に突出する突出部を形成し、前記フィンの基端部をかしめ固定する工程と、を含み、
前記保持する工程、前記挿入する工程、及び前記かしめ固定する工程を各フィンに対して繰り返し実施して、前記複数のフィンを前記ベースに固定する、ヒートシンクの製造方法。
【国際調査報告】
2015008326.tif 000028
2015008326.tif 000029
2015008326.tif 000030
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