(57)【要約】【課題】  製造性が良好であり、かつ、冷却性能が優れたヒートシンクを提供する。【解決手段】  複数の薄板状フィン３が外周面に設けられた中空部７に、電子素子８が接触させられる熱伝導部材２が圧入され、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンク１において、前記中空部７の内周面と熱伝導部材２の外周面とのいずれか一方に、他方の表面硬度より高い表面硬度の表面層９が形成されており、複数の薄板状フィン３が外周面に設けられた中空部７に、被冷却部材が接触させられる熱伝導部材２が圧入されて、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンク１において、前記熱伝導部材の挿入方向に平行な溝１０が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板状フィンが外周面に設けられた中空部に、被冷却部材が接触させられる熱伝導部材が圧入されて、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンクにおいて、
前記中空部の内周面と熱伝導部材の外周面とのいずれか一方に、他方の表面硬度より高い表面硬度の表面層が形成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
複数の薄板状フィンが外周面に設けられた中空部に、被冷却部材が接触させられる熱伝導部材が圧入されて、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンクにおいて、
前記熱伝導部材の挿入方向に平行な溝が形成さ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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱伝導部材に複数のフィンが設けられたヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートシンクは発熱体もしくは高温部に接触されて、これら発熱体や高温部の実質的な放熱面積を拡大する機能を備えたものである。したがって、この種のヒートシンクにおいては、放熱面を形成するフィンが可及的に多数設けられていればよい。
【０００３】
上記構造のヒートシンクの内、冷却対象物に対する汎用性を持たせるために熱伝導部材にフィンを取り付けた構造のヒートシンクが知られている。このような構造のヒートシンクにおいては、熱伝導部材に多数の放熱フィンを設けることができるので、その枚数や放熱面積の制約が少なくなる利点がある。この種のヒートシンクの一例が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】米国特許第５，４１２，５３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のヒートシンクでは、円柱状もしくはタワー状に構成したヒートパイプの外周に、多数のフィンを嵌合させた構造であり、したがってこの種のヒートシンクを製造する場合、一定間隔を空けて配置した多数のフィンに、ヒートパイプ化される筒状部材を嵌合させ、あるいは反対に筒状部材にフィンを一枚ずつ嵌合させることになる。それらのフィンは、熱容量が可及的に小さく、また軽量であることが望ましいので、金属製であっても薄いものが作用されるから、これをヒートパイプとされる筒状部材に嵌合させるとしても、一枚当たりの嵌合長さが短く、容易に嵌合させることができる。これに対して、多数のフィンを予め一体化して形成し、これに上記のヒートパイプなどの筒状もしくは軸状の部材を嵌合させて両者を一体化する場合、両者を遊嵌させると、隙間が生じて熱伝達抵抗が増大するので、密着嵌合させることが必要となる。その場合、フィンが形成されている中空部分に筒状もしくは軸状の部材を圧入することになるが、熱伝導率の高い銅やアルミ合金などは、軟質であるから、両者を圧入する過程で、それぞれの嵌合面に損傷が生じ、これが原因となって相対的に滑りが阻害され、完全に圧入することが困難になる可能性が高い。
【０００５】
この発明は上記の事情を背景にしてなされたものであり、フィンが設けられている部材と被冷却部材が熱伝達可能に接触させられる熱伝導部材とを、相互に圧入して組み立てる際の作業性を向上させることのできるヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の薄板状フィンが外周面に設けられた中空部に、被冷却部材が接触させられる熱伝導部材が圧入されて、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンクにおいて、前記中空部の内周面と熱伝導部材の外周面とのいずれか一方に、他方の表面硬度より高い表面硬度の表面層が形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【０００７】
また、請求項２の発明は、複数の薄板状フィンが外周面に設けられた中空部に、被冷却部材が接触させられる熱伝導部材が圧入されて、熱伝達可能に嵌め込まれたヒートシンクにおいて、前記熱伝導部材の挿入方向に平行な溝が形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、ヒートシンクの製造時に熱伝導部材が中空部に挿入されると、熱伝導部材と、中空部を形成している薄板状フィンの一部とが接触する。しかしながら、前記中空部の内周面と熱伝導部材の外周面とのいずれか一方に、他方の表面硬度より高い表面硬度の表面層が形成されているので、熱伝導部材が中空部に挿入される際の抵抗が低減され、ヒートシンクの製造性を向上できる。
【０００９】
また、請求項２の発明によれば、中空部に熱伝導部材が挿入される際に、中空部と熱伝導部材とが接触し摩擦が生じると、材料が溝に向かって流動もしくは変形し、前記溝によっていわゆる余肉が吸収される。その結果、熱伝導部材が、中空部に挿入される際の抵抗が低減されて、圧入が円滑に行われるので、ヒートシンクの製造性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。図１および図２にこの発明の一例であるヒートシンク１を示す。図１に示すヒートシンク１は、コア部２と複数の薄板状フィン３とファン４とから構成されている。ヒートシンク１は、薄板状フィン３同士によって形成されている間隙５に、ファン４から空気流を送られて放熱する構造となっている。ファン４は、ブレード６（羽根）の中心軸線方向から冷却空気を流入し、軸方向に流出するいわゆる軸流型ファンである。コア部２の中心軸線は、ブレード６の中心軸線上に配置されている。さらに、コア部２は、ヒートシンク１の中央部に形成される円筒状の中空部７に嵌め込まれており、いわゆるしまりばめ構造とされている。
【００１１】
薄板状フィン３は、熱伝導性の良好なアルミ合金などの金属で形成されている。この複数枚の薄板状フィン３が、押し出し加工によって一体に形成されており、その中央に中空部７が形成されている。このコア部２の中心軸線は、ブレード６の中心軸線上に配置されている。この各薄板状フィン３の間隙５が冷却空気の流路とされている。
【００１２】
一方、コア部２を中心として放射状に配列された薄板状フィン３は、その内周側端部よりも外周側端部が、ファン４の軸線を中心とする円の法線方向に対して、ブレード６の回転方向での前方側に位置するように湾曲して配列されている。このように配列された薄板状フィン３同士によって、ヒートシンク１に間隙５が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、この発明の熱伝導部材に相当するコア部２は、例えば、熱伝導性の良い銅合金などの金属で円柱状に形成されている。このコア部２の軸線方向での下端には台座部２ａが形成されており、電子素子８が熱授受可能に取り付けられるようになっている。なお、コア部２は円柱状に限定されず、他の形状に形成されてもよい。
【００１４】
コア部２には表面処理が施されており、薄板状フィン３の硬度よりも相対的にコア部２の表面の硬度が高くなっている。この例では、コア部２の表面に硬質クロムメッキが施されて皮膜９が形成されている。なお、この硬質クロムメッキは、一般的なクロムメッキの全てを含んでいる。
【００１５】
上記のヒートシンク１の作用を説明する。まず、複数のフィン３と円筒状の中空部７とが、押し出し加工によって一体に形成される。つぎに、予め、銅合金などの金属を円柱状に形成されたコア部２の表面に硬質クロムメッキが施されて、皮膜９が形成される。そして、このコア部２が中空部７に挿入される。このコア部２の挿入時には、中空部７およびコア部２の加工誤差や、中空部７の中心軸とコア部２の中心軸とが一致しないことによって、コア部２の表面における皮膜９と、中空部７の内壁とが接触し、摩擦が生じる。この摩擦によって中空部７に材料流動が生じて、その内部形状が変形する。一方、コア部２は、皮膜９によってほとんど変形が生じず、平滑な表面を維持する。そのため、コア部２の表面は、形状を維持したまま中空部７にスムースに挿入され、最終的に中空部７とコア部２とが嵌合される。
【００１６】
上述のヒートシンク１では、コア部２が、中空部７に挿入されると、コア部２の表面と、中空部７の内壁とが接触して摩擦が生じる。しかしながら、コア部２の表面に、中空部７の内壁よりも相対的に高硬度な皮膜９が形成されている。その結果、コア部２の表面で、摩擦による材料流動や塑性変形がほとんど生じない。その結果、皮膜９が形成されたコア部２で平滑な表面を維持することができる。そのため、中空部７の内壁での表面粗さを良好に維持できる。その結果、コア部２が、中空部７に挿入される際の抵抗が低減されて中空部７とコア部２との嵌合が容易になり、ヒートシンク１の製造性を向上できる。
【００１７】
また、コア部２の表面に材料移動が生じないので、複数の薄板状フィン３とコア部２との間に微細な隙間が発生することを低減できる。そのため、コア部２からフィン３に効率よく熱が伝達される。その結果、ヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【００１８】
なお、上述の構成のヒートシンク１に焼きばめを採用することもできる。すなわち、一体に形成された薄板状フィン３を、例えば、摂氏３００度程度に加熱して膨張させることによって中空部７の内径を拡大する。その拡大した中空部７にコア部２を挿入する。その後、温度が下がることによって、中空部７の内径が収縮し、中空部７とコア部２とが嵌合される。
【００１９】
上述の焼きばめを採用した場合、中空部７にコア部２が挿入される際の中空部７とコア部２との接触を低減できる。したがって、コア部２で平滑な表面が維持されることに加えて、中空部７の内壁での表面粗さをさらに良好に維持できる。その結果、さらに中空部７とコア部２との嵌合が容易になり、ヒートシンクの製造性を向上できる。また、中空部７が膨張した後に収縮するので、コア部２の外形にあわせて、中空部７が変形する。その結果、さらに複数の薄板状フィン３とコア部２との間に微細な隙間が発生することを低減できる。
【００２０】
さらに、図３に示すように、上述の構成の中空部７とコア部２とをテーパ形状とすることもできる。その場合、中空部７にコア部２が挿入される際に、中空部７とコア部２とが接触しない。その結果、コア部２で平滑な表面が維持されることに加えて、中空部７の内壁での表面粗さを良好に維持できる。なお、図３に矢印で示すように、中空部７とコア部２とが完全に嵌合した後に、中空部７から突出したコア部２の先端部分をダイス等で押圧してかしめることもできる。
【００２１】
図４にこの発明の他の例を示す。図４のヒートシンク１では、中空部７の内壁に複数の溝１０が形成されている。この溝１０は、コア部２の挿入方向に平行に形成されている。
【００２２】
上記の溝１０が、中空部７の内壁に形成されている場合、コア部２が中空部７に挿入されると、中空部７およびコア部２の加工誤差や、中空部７の中心軸とコア部２の中心軸とが一致しないことによって、コア部２の表面における硬質クロムメッキ膜と、中空部７の内壁とが接触し、摩擦が生じる。この摩擦によって、中空部７とコア部２との接触している部分に変形あるいは材料流動が生じる。この変形や材料流動の際、中空部７に溝１０が形成されているので、余肉が溝１０に向かって流動する。一方、コア部２は、皮膜９によってほとんど材料流動が生じず、最終的に中空部７とコア部２とが嵌合される。そして、台座部６と薄板状フィン３の端部とが接触してヒートシンク１が完成する。
【００２３】
したがって、上述のヒートシンク１では、中空部７にコア部２が挿入される際に、材料が溝１０に向かって流動する。言い換えると、溝１０によって中空部７の変形が吸収される。そのため、中空部７にコア部２が挿入される際の抵抗が低減され、中空部７に対して、コア部２が偏って嵌合されることを防止できる。その結果、複数の薄板状フィン３とコア部２との間に微細な隙間が発生することを低減できる。そのため、コア部２からフィン３に効率よく熱が伝達される。その結果、ヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【００２４】
また、溝１０が、コア部２が挿入される方向と平行に形成されているので、余肉が、コア部２が挿入される方向に順に進行する。その結果、流動した材料が滞ることが低減される。
【００２５】
なお、上述の具体例では、薄板状フィン３および中空部７がアルミ合金で形成されたが、この薄板状フィン３の材料は、上述のアルミ合金に限定されない。例えば、中空部７が銅で形成されていてもよい。
【００２６】
また、上述の具体例では、コア部２の表面に皮膜９を形成しているが、この発明の「高硬度の皮膜」は中空部７の内面に形成することもできる。さらに、この発明における「相対的に高硬度の表面層」とは、硬質クロムメッキ膜に限られないのであって、窒化層や焼き入れによって硬化させた表面層などであってもよい。
【００２７】
また、上述の具体例では、コア部２が銅部材によって中実構造となっているが、この発明のプラグ部は、上述の構造に限定されない。例えば、プラグ部がアルミ合金で形成されていてもよい。また、プラグ部がヒートパイプとされていてもよい。
【００２８】
また、上述の具体例では、薄板状フィン３と中空部７とが、押し出し加工によって一体に形成されたが、このヒートシンク１の加工方法およびその部材の構成は、上記に限定されない。したがって、例えば、薄板状フィン３と中空部７とが、曲げ加工およびダイカスト法によって形成されてもよい。さらに、互いに嵌合させれる中空部と熱伝導部材とのいずれか一方に、挿入方向に沿った溝を形成する場合、その溝の円周方向での間隔や階段形状は互いに等しいことが好ましく、この種の溝を形成する場合には、前述した硬度の高い皮膜を形成しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明のヒートシンクの一具体例を示す斜視図である。
【図２】図１の発明の主要部を簡略的に示す一部断面図である。
【図３】この発明のヒートシンクの他の具体例を簡略的に示す一部断面図である。
【図４】この発明のヒートシンクのさらに他の具体例を示す底面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…ヒートシンク、  ２…コア部、  ３…薄板状フィン、  ７…中空部、  ８…電子素子、    ９…皮膜、  １０…溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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