(57)【要約】【課題】放熱特性に優れ、かつ生産性の良好なヒートシンクを提供する。【解決手段】薄板状の多数のフィン３が、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されて基台部２に立設されたヒートシンク１であって、前記基台部２に、前記フィン３の板厚より開口幅の広い凹部５が形成されるとともに、前記フィン３の一端部に、前記凹部５の底面部分と一方の側面部分とに接触する屈曲片部４が形成され、その屈曲片部４を前記凹部５の前記底面部分と一方の側面部分とに押し付けて固定する加圧固定部材６が、前記屈曲片部４と共に前記凹部５に圧入されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されて基台部に立設されたヒートシンクにおいて、
前記基台部に、前記フィンの板厚より開口幅の広い凹部が形成されるとともに、前記フィンの一端部に、前記凹部の底面部分と一方の側面部分とに接触する屈曲片部が形成され、その屈曲片部を前記凹部の前記底面部分と一方の側面部分とに押し付けて固定する加圧固定部材が、前記屈曲片部と共に前記凹部に圧入されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記屈曲片部が、前記加圧固定部材によって、前記凹部の底面部分および側面部分に倣う形状に変形させられていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記凹部の底部側の部分に、前記凹部の開口幅より広い幅の膨大部が形成され、前記屈曲片部の一部がその膨大部に侵入して係合していることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されて基台部に立設されたヒートシンクにおいて、
前記基台部に、前記フィンの板厚より開口幅の広い凹部が形成されるとともに、前記フィンの一端部に、該一端部を巻いて形成したカール部が設けられ、そのカール部が前記凹部に挿入されるとともに変形されて前記凹部の内面に密着させられていることを特徴とするヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄板状のフィンを基台部の表面に取り付けた構造のヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のようにヒートシンクは、冷却対象物からの放熱を促進するために、その冷却対象物に取り付けられて放熱面積を増大させるものであるから、基本的には、適宜の形状のフィンを熱伝達が良好な状態で冷却対象物に取り付けるように構成されていればよい。しかしながら、汎用性を持たせるためには、フィンを冷却対象物に連結する機能を備える必要があるから、一般には、適宜の形状の基台部に、フィンを一体化した構成とされている。この種の構成のヒートシンクにおける基台部は、放熱の点での機能は特にはないので、放熱効率もしくは放熱能力を可及的に増大させるために、基台部の表面の全体に放熱フィンを取り付けるのが一般的である。このようなヒートシンクの一例が、特開平１１−８７９６１号公報や特開２００１−２４４６７７号公報等に記載されている。
【０００３】
また、従来、放熱フィンを平板状に形成したヒートシンクの製造性を向上させるために、一枚の金属板を九十九折りして放熱フィンを構成し、これをベースの表面全体を覆うようにベースに取り付けた構成のヒートシンクが知られている。この種の放熱フィンは、フォールデッドフィンと称されており、トンネル状の通風路と上方に開口した通風路とが交互に形成された構成となるので、放熱フィンの面に沿う方向に強制的に送風して冷却するヒートシンクとして用いられている。この種のヒートシンクの一例が、米国特許６，２８８，８９９号明細書などに記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平１１−８７９６１号公報や特開２００１−２４４６７７号公報に記載されているような基台部に多数のフィンを立設した構成のヒーシンクとして、予め用意した基台部にフィンを取り付ける構造と、両者を一体に成形した構造とが知られている。前者の基台部とフィンとを別部材とする構造では、両者を接合して一体化する必要があるが、その接合のための構造としてロー付けやハンダ付けなどの手段を採用するとした場合、薄板状のフィンでは、充分な接合面積を確保できないので、放熱面積を拡大することのできる薄板状のフィンを基台部に確実かつ高強度に取り付けることが困難である。加えて、フィンにろう付けや溶接などの作業が必要となるので、製造作業性が悪く、しかもフィンと基台部とがとなる種類の金属もしくは合金の場合には、フィンと基台部とのいずれか一方の接合面に、予めメッキを施さなければならず、さらにこの接合にハンダを用いた場合には、無鉛化のための処置を施さなければならないなどの問題がある。
【０００５】
このような不都合を解消するため基台部に溝を形成し、その溝に薄板状フィンの下端部を差し込んで固定する構造が考えられる。しかしながら、このような構造では、フィンを薄肉にするに従って溝幅を狭くする必要があるが、基台部を製造する場合は、同時に押出成形できる溝幅はある程度以上に広いものに限られるので、薄板状のフィンを差し込んで固定するほどに開口幅の狭い溝を形成することは、実用上、殆どできなかった。一方、開口幅の狭い溝を形成するために、切削などの方法を採用すると、加工工数が増大するばかりか、材料の歩留まりおよび生産性が低下する不都合が生じる。
【０００６】
また、フィンと基台部とを一体にして製造する方法として、ダイキャスト鋳造などの鋳造方法や押し出し成形法などがあるが、フィンを薄板状とするためには、フィンのためのキャビティや成形型を幅の狭いものとしなければならないので、溶湯がキャビティ内に充分に行き渡らずに鋳造欠陥が生じたり、成形型が破損したりしやすく、これを解消するためには、フィンを厚肉にするか、あるいは肉厚に対して高さを低くする必要があり、その結果、フィンの熱容量が大きくなったり、必要充分な放熱面積を確保できなくなったりするなどの不都合が生じる。
【０００７】
フォールデッドフィンを使用したヒートシンクでは、フォールデッドフィンを基台部に接合する場合、フォールデッドフィンの折り曲げエッジで接合することになるので、接合面積を確保することが困難であり、また、各折り曲げエッジが平面上に並ぶ状態に揃わないために、いずれかの折り曲げエッジと基台部の表面との間に隙間が生じ、その結果、両者の間の熱抵抗が大きくなり、ひいては放熱特性が低下する可能性がある。
【０００８】
また一方、基台部に形成した溝部に薄板状のフィンの一端部を差し込み、その溝部の開口端の近辺を打撃し、それに伴う塑性変形によって溝部の開口幅を減じ、これによってフィンを溝部に挟み込むようにしたヒートシンクも知られている。しかしながら、この種のヒートシンクでは、ポンチを打ち込むなどの塑性変形を生じさせる加工を、フィン同士の間のスペースでおこなう必要があるので、フィンの間隔を狭くすることが困難であり、またフィンの枚数が多いほど、その塑性変形のための加工工数が多くなるので、生産コストが高くなる不都合がある。
【０００９】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、放熱特性に優れ、かつ生産性の良好なヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されて基台部に立設されたヒートシンクにおいて、前記基台部に、前記フィンの板厚より開口幅の広い凹部が形成されるとともに、前記フィンの一端部に、前記凹部の底面部分と一方の側面部分とに接触する屈曲片部が形成され、その屈曲片部を前記凹部の前記底面部分と一方の側面部分とに押し付けて固定する加圧固定部材が、前記屈曲片部と共に前記凹部に圧入されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１１】
したがって請求項１の発明では、フィンの板厚より大きい開口幅の凹部が基台部に形成され、ここにフィンの一端部に形成された屈曲片部が挿入される。その状態で、凹部に加圧固定部材が更に圧入され、その結果、屈曲片部が凹部の底面部分および一方の側面部分に押し付けられて基台部に固定される。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１における前記屈曲片部が、前記加圧固定部材によって、前記凹部の底面部分および側面部分に倣う形状に変形させられていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１３】
したがって請求項２の発明では、加圧固定部材を凹部に圧入することにより、その際の加圧力によって、フィンの屈曲片部が凹部の内面に倣う形状に更に屈曲されられ、その状態で基台部に固定される。その結果、フィンと基台部との密着性が良好になる。
【００１４】
さらに、請求項３の発明は、請求項１もしくは請求項２において、前記凹部の底部側の部分に、前記凹部の開口幅より広い幅の膨大部が形成され、前記屈曲片部の一部がその膨大部に侵入して係合していることを特徴とするヒートシンクである。
【００１５】
したがって請求項３の発明では、基台部に形成した凹部における膨大部に、フィンの一端部に形成した屈曲片部の一部が侵入して引っ掛かった状態となり、このようにして膨大部と屈曲片部の一部とが係合して抜け止め作用をおこなう。
【００１６】
そして、請求項４の発明は、薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されて基台部に立設されたヒートシンクにおいて、前記基台部に、前記フィンの板厚より開口幅の広い凹部が形成されるとともに、前記フィンの一端部に、該一端部を巻いて形成したカール部が設けられ、そのカール部が前記凹部に挿入されるとともに変形されて前記凹部の内面に密着させられていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１７】
したがって請求項４の発明では、フィンの一端部に形成されたカール部が、基台部における凹部に挿入された状態で変形され、その結果、カール部の幅が広がるので、凹部の内面に密着し、その結果、フィンが基台部に固定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図１に示す具体例に基づいて説明する。この発明のヒートシンク１は、基台部（以下、ベース部と記す）２に複数の薄板状のフィン３を立設した構造である。図１は、そのヒートシンク１の部分側面図であり、フィン３は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって例えば矩形状の薄板として構成されている。各フィン３の下端部（ベース部２側の端部）における所定の長さの部分が、フィン３の幅全体に亘ってほぼ直角に折り曲げられ、屈曲片部（以下、折り曲げ部と記す）４が形成されている。
【００１９】
一方、ベース部２は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって例えば平板状に形成された部材であって、その上面（フィン３を取り付ける面）には、複数の溝状の凹部すなわち溝部５が、一定間隔を空けて平行に形成されている。これらの溝部５は断面矩形状に形成されており、その開口幅は、前記フィン３の下端の折り曲げ部４とほぼ同一の幅に設定されている。したがって溝部５の底面と一方の側面とに折り曲げ部４が接触するようになっている。
【００２０】
上記の溝部５には、上記の折り曲げ部４と合わせて加圧固定部材（以下、押え片と記す）６が挿入されている。この押え片６は、断面矩形状の部材であって、その幅もしくは厚さ（図１の左右方向の寸法）が、前記溝部５の開口幅から前記フィン３の板厚を減じた寸法より僅か大きくなるように構成されている。すなわち、押え片６の幅もしくは厚さとフィン３の板厚とを加えた寸法が溝部５の開口幅より僅か小さくなるように構成されている。したがって、押え片６により、フィン３の折り曲げ部４が、溝部５の一方の側面と底面とに押し付けられて密着させられ、その状態でフィン３がベース部２に固定されている。すなわちフィン３がベース部２に立設されている。
【００２１】
上記のヒートシンク１は、ベース部２を演算素子などの発熱部品に接触させ、あるいは発熱部品から熱を輸送するヒートパイプ（図示せず）に接触させて使用される。発熱部品の熱がベース部２に伝達されると、その熱がフィン３に伝達され、ここから周囲の大気中に放散される。その場合、押え片６が、前記折り曲げ部４を強固に挟み込んで、ベース部２に対して密着しているので、ベース部２とフィン３間との熱抵抗が小さく、したがって効率が良くベース部２からフィン３に対して熱を伝達して放熱することができる。すなわちヒートシンク１としての放熱特性が良好になる。また、上記の構成では、ベース部２に形成される溝部５の幅を、フィン３の板厚より遙かに大きくすることができる。したがって、例えば、ベース部２を押し出し成形によって製造する際に同時に溝部５（異形形状部）を形成することが可能になり、その結果、ベース部２を含むヒートシンク１の全体としての加工工数が少なくなって生産性が良好になる。
【００２２】
ところで、上記の押え片６は、各溝部５毎に独立した部材とすることに替えて、全ての押え片６を一体化することができる。図２はその例を示しており、ベース部２の上面側にカバープレート７が取り付けられている。このカバープレート７は、薄板状の部材であって、各フィン３に対応する位置に、フィン３の断面形状とほぼ同じ開口形状のスリット８が形成されている。
【００２３】
そのスリット８を形成している一方のエッジ部（図２における左側のエッジ部）が、カバープレート７の裏面側に折り曲げられている。この折り曲げられた部分６’が前述した押え片６に相当する部分であって、その折り曲げ押え片６’の厚さが、前記押え片６と同様に、フィン３を溝部５の一方の側面に押し付ける厚さとされ、またその長さが、折り曲げ部４を溝部５の底面に押し付ける程度の長さに設定されている。
【００２４】
したがって図２に示す構成では、各溝部５にフィン３の下端部に形成した折り曲げ部４を差し込み、その状態で各フィン３をスリット８に通しつつカバープレート７をベース部２の上面に降ろし、かつ加圧すると、カバープレート７に形成されている前記曲げ押え片６’が、既にフィン３の折り曲げ部４が差し込まれている溝部５に圧入される。その結果、折り曲げ部４が溝部５の一方の側面と底面とに押し付けられて密着する。そして、その状態でフィン３がベース部２に固定される。また、カバープレート７をベース部２にネジあるいはカシメなどの適宜の手段で連結一体化させることにより、折り曲げ押え片６’がベース部２に対して固定されるので、フィン３がより確実にベース部２に対して固定され、また溝部５からの抜け止めが図られる。
【００２５】
なお、上記の各押え片６，６’の硬度をフィン３もしくはその折り曲げ部４の曲げ剛性より高くしておくことが好ましい。そのような構成であれば、既に折り曲げ部４が挿入されている溝部５に押え片６，６’を圧入することにより、折り曲げ部４が更に曲げ荷重を受けて、溝部５の内面に倣うように曲げられる。その結果、フィン３とベース部２との密着度合いが増し、両者の間の熱伝達が促進されて熱抵抗が低減される。
【００２６】
次にこの発明の他の例を説明する。図３に示す例は、フィン３に形成した折り曲げ部４がベース部２からの抜け止めをおこなうアンカー効果を奏するように構成した例である。すなわち、図３の（Ａ）に示すように、溝部５の底部に近い部分の幅が、溝部５の開口端の幅より広くなっており、この部分にいわゆる膨大部９が形成されている。その膨大部９は、溝部５の長手方向の両端部にまで連続していて両端側に開口しており、したがってこのような形状の溝部５は、例えばベース部２を押し出し成形する際に同時に形成することができる。
【００２７】
一方、フィン３の下端部に形成した折り曲げ部４が上記の溝部５に挿入され、その状態でベース部２に被せたカバープレート７の折り曲げ押え片６’が溝部５に圧入されている。その結果、図３の（Ｂ）に示すように、折り曲げ部４が加圧されて変形を生じ、あるいは余肉が生じ、その変形部分もしくは余肉が前記膨大部９に侵入している。したがって折り曲げ部４が膨大部９に引っ掛かった状態となっている。こうしてフィン３がベース部２に対して抜け止めされて強固に固定されている。
【００２８】
この図３に示す構成であっても、折り曲げ部４と共に溝部５に圧入された折り曲げ押え片６’によってフィン３がベース部２に対して密着させられ、かつ固定されるので、図１あるいは図２に示す構成と同様に、両者の間の熱抵抗を低減して放熱特性に優れ、しかも生産性の良好なヒートシンクを得ることができ、これに加えて、図３に示す構成では、フィン３がベース部２から脱落することを確実に防止できる。
【００２９】
上述した各具体例における押え片６，６’は、折り曲げ部４と共に溝部５に圧入されて、溝部５との間に作用する弾性力でフィン３をベース部２に対して固定するものである。このようないわゆる圧入による保持機能を、押え片６，６’に替えて、フィン３自体に持たせることができる。図４に示す例は、このような保持機能を折り曲げ部４に付与した例である。すなわち、図４の（Ａ）に示すように、フィン３の下端部が断面矩形状（あるいは箱状）に折り曲げられて断面カール状のカール部４’が形成されている。
【００３０】
このカール部４’の幅は、溝部５の開口幅より僅か大きい程度の幅、もしくは押し潰して二つ折り状態にした場合に、その増大した幅が、溝部５の開口幅より僅か大きくなる程度の幅に設定されている。したがってそのカール部４’を溝部５に圧入すると、図４の（Ｂ）に示すように、カール部４’の幅と溝部５の開口幅との寸法差分の変形が生じ、それに伴う弾性力でカール部４’が溝部５の内面に密着する。あるいは、溝部５に挿入したカール部４’を押し潰して二つ折り状態とすることにより、その幅が増大し、それに伴う弾性力でカール部４’が溝部５の内面に密着する。その結果、フィン３がベース部２に対して固定される。
【００３１】
したがって図４に示す構成であっても、溝部５の幅をフィン３の板厚より遙かに大きくすることができるので、押し出し成形などの簡易な方法でベース部２を製造でき、しかもその溝部５にカール部４’を圧入するだけでフィン３をベース部２に固定できるので、フィン３の固定に要する工数が少なくてよく、その結果、ヒートシンク１全体としての生産性を良好なものとすることができる。また、フィン３同士の間隔を狭くすることに対する障害要因がなく、しかもフィン３をベース部２に対して確実に密着させることができるので、熱抵抗の小さい、放熱特性に優れたヒートシンクとすることができる。
【００３２】
なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであり、要は、フィンの板厚より広い開口幅の凹部が基台部に形成され、その凹部にフィンの端部が挿入されるとともに、弾性変形力もしくは変形に伴う残留応力でフィンが基台部に密着状態で固定される構造であればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フィンの板厚より大きい開口幅の凹部にフィンの一端部に形成した屈曲片部を、加圧固定部材と共に圧入して、その屈曲片部を凹部の内面に押圧・密着させてフィンを基台部に固定するように構成されているので、凹部の開口幅を大きくできるとに伴い基台部を押し出し成形などの簡易に方法で製造することが可能になり、しかもフィンはその凹部に押圧固定部材と共に圧入するから、フィンの固定のための作業が容易であり、特にハンダ付けなどのいわゆる後加工が不必要であるから、その点でもヒートシンクの製造作業性を向上させることができる。また、フィンのピッチを制約する要因がないので、フィンの枚数を増大させて放熱特性を向上させることができる。
【００３４】
また、請求項２の発明によれば、加圧固定部材を凹部に圧入することにより、その際の加圧力によって、フィンの屈曲片部が凹部の内面に倣う形状に更に屈曲されられるので、フィンと基台部との密着性が良好になり、その結果、基台部とフィンとの間の熱抵抗を低減させて放熱特性に優れるヒートシンクを得ることができる。
【００３５】
さらに、請求項３の発明によれば、基台部に形成した凹部における膨大部に、フィンの一端部に形成した屈曲片部の一部が侵入して引っ掛かった状態となる構成であるから、フィンが基台部から脱落することを、容易かつ確実に防止することができる。
【００３６】
そして、請求項４の発明によれば、フィンの一端部に形成されたカール部が、基台部における凹部に挿入された状態で変形し、その結果、カール部の幅が相対的に広がるので、カール部を凹部の内面に密着させ、その状態でフィンを基台部に対して確実に固定することができ、同時に両者の間の熱抵抗を低減して熱的特性に優れたヒートシンクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るヒートシンクの一例を模式的に示す部分拡大図である。
【図２】この発明に係るヒートシンクの他の例を模式的に示す部分拡大図である。
【図３】アンカー効果を奏するように構成したこの発明の更に他の例を模式的に示す図であって、（Ａ）は溝部に折り曲げ部を挿入した状態を示し、（Ｂ）は膨大部に係合させた状態を示す。
【図４】フィンの下端部に形成したカール部によってフィンをベース部に固定するように構成したこの発明の更に他の例を模式的に示す図であって、（Ａ）はフィンをベース部に組み付ける前の状態を示し、（Ｂ）は組み付けた状態を示す。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、　２…ベース部、　３…フィン、　４…折り曲げ片、　４’…カール部、　５…溝部、　６，６’…押え片、　９…膨大部。
【図１】
2004022830.tif 000003
【図２】
2004022830.tif 000004
【図３】
2004022830.tif 000005
【図４】
2004022830.tif 000006