(57)【要約】【課題】  本発明は、フィンとベースとの組立にあたって、十分な強度と伝熱状態を確保し得る新規な圧入式ヒートシンク並びにその製造方法の開発を試みたものである。【解決手段】  本発明の圧入式ヒートシンクは、平板状のベース１に対し、このベース１から立ち上がるように多数枚の別体フィン単体２０が平行整列状態に一体に組み立てられたヒートシンクにおいて、前記ベース１と別体フィン単体２０とは、ベースに形成された保持溝１１に対し、別体フィン単体２０の嵌込底部が密に嵌り込んで組み立てられているものであり、この嵌込底部２２側面には、保持溝幅Ｗ１よりも大きい嵌込幅Ｗ０とした密着リブが嵌込底部２２の長手方向に沿う方向に形成されていることを特徴として成るものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のベースに対し、このベースから立ち上がるように多数枚の別体フィン単体が平行整列状態に一体に組み立てられたヒートシンクにおいて、前記ベースと別体フィン単体とは、ベースに形成された保持溝に対し、別体フィン単体の嵌込底部が密に嵌り込んで組み立てられているものであり、この嵌込底部側面には、保持溝幅よりも大きい嵌込幅とした密着リブが嵌込底部の長手方向に沿う方向に形成されていることを特徴とする圧入式ヒートシンク。
【請求項２】
前記別体フィン単体における密着リブは、幅断面方向に見て両面に対称的に２対以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧入式ヒートシンク。
【請求項３】
前記ベースに対しては、別体フィン単体とともに押出一体フィンが設けられるものであり、これら別体フィン単体と押出一体フィンとは、それぞれ交互に平行配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の圧入式ヒートシンク。
【請求項４】
前記ベースは、各保持溝に隣接して逃し溝を有する
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の圧入式ヒートシンク。
【請求項５】
前記平板状のベースに対し、このベースから立ち上がるように別体フィン単体が平行整列状態に一体に組み立てられたヒートシンクを製造する方法において、前記ベースを形成するにあたっては、別体フィン単体を受け入れる保持溝を形成し、一方別体フィン単体を形成するにあたっては、嵌込底部側面に、前記保持溝幅より大きな嵌め込み幅とした密着リブを嵌込底部の長手方向に沿う方向に形成し、前記別体フィン単体をベースに対して立ち上がり状態に保持して別体フィン単体の嵌込底部を保持溝の開口端に位置させた後、別体フィン単体の嵌込底部を保持溝に圧入することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の圧入式ヒートシンクの製造方法。
【請求項６】
前記別体フィン単体における密着リブは、幅断面方向に見て、両面に対称的に２対以上形成することを特徴とする前記請求項５記載の圧入式ヒートシンクの製造方法。
【請求項７】
前記ベースを形成するにあたっては、保持溝とともにその間に押出一体フィンを形成するものであり、前記保持溝に別体フィン単体が圧入組立されることにより、このものと押出一体フィンとがそれぞれ平行配置されることを特徴とする請求項５または６記載の圧入式ヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
前記ベースを形成するにあたっては、各保持溝に隣接して逃し溝を形成することを特徴とする請求項５、６または７記載の圧入式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、各種生産機器に適用されるヒートシンクに関するものであって、特に多様な仕様に対応し易い圧入式ヒートシンク並びにその製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のヒートシンクは種々の形態が提案されており、最も先進的なものは、アルミニウム素材を鍛造手法により形成し、ベースに対し、種々の形態の放熱フィンまたは放熱ピンを形成する手法が知られている。この手法は、正確な鍛造型を製品仕様ごとに必要とし、一定の生産規模が確保された事業規模が前提となる。
一方、ヒートシンクのユーザサイトから見ると、受注生産的に各種産業機器を構築するにあたり、性能、形状を勘案したいわばオーダーメイド的なヒートシンクが、小ロットずつ必要となる場合も多い。このような場合、専ら実用的に対応できるのは、板状のベースに対し、板状のフィンを突出するように並設したフィンタイプであり、多くはアルミニウム型材によりベースと一体に放熱フィンが形成されたものが利用されている。
しかしながらこのような抜き型材は、製造における抜き型抵抗の関係で、冷却性能に大きく影響する冷却フィンの高さは、フィン間隔寸法の４倍から５倍が限度であり、おのずと性能的にも限界があった。この限界を超えるには、フィンをベースと別体とした組立式のシートシンクが考慮され、一部実用化されているが、ベースとフィンとの伝熱を考慮すると必ずしも十分なものとは言い切れない（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、これらの種々の背景を考慮してなされたものであって、フィンとベースとの組立にあたって、十分な強度と伝熱状態を確保しうる新規な圧入式ヒートシンク並びにその製造方法の開発を試みたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の圧入式ヒートシンクは、平板状のベースに対し、このベースから立ち上がるように多数枚の別体フィン単体が平行整列状態に一体に組み立てられたヒートシンクにおいて、前記ベースと別体フィン単体とは、ベースに形成された保持溝に対し、別体フィン単体の嵌込底部が密に嵌り込んで組み立てられているものであり、この嵌込底部側面には、保持溝幅よりも大きい嵌込幅とした密着リブが嵌込底部の長手方向に沿う方向に形成されていることを特徴として成るものである。
【０００６】
請求項２記載の圧入式ヒートシンクは、前記請求項１記載の要件に加えて、前記別体フィン単体における密着リブについては、幅断面方向に見て両面に対称的に２対以上設けられていることを特徴として成るものである。
【０００７】
請求項３記載の圧入式ヒートシンクは、前記請求項１または２記載の要件に加えて、前記ベースに対しては、別体フィン単体とともに押出一体フィンが設けられるものであり、これら別体フィン単体と押出一体フィンとは、それぞれ交互に平行配置されていることを特徴として成るものである。
【０００８】
請求項４記載の圧入式ヒートシンクは、前記請求項１、２または３記載の要件に加えて、前記ベースについては、各保持溝に隣接して逃し溝を有することを特徴として成るものである。
【０００９】
請求項５記載の圧入式ヒートシンクの製造方法は、前記平板状のベースに対し、このベースから立ち上がるように別体フィン単体が平行整列状態に一体に組み立てられたヒートシンクを製造する方法において、前記ベースを形成するにあたっては、別体フィン単体を受け入れる保持溝を形成し、一方別体フィン単体を形成するにあたっては、嵌込底部側面に、前記保持溝幅より大きな嵌め込み幅とした密着リブを嵌込底部の長手方向に沿う方向に形成し、前記別体フィン単体をベースに対して立ち上がり状態に保持して別体フィン単体の嵌込底部を保持溝の開口端に位置させた後、別体フィン単体の嵌込底部を保持溝に圧入することを特徴として成るものである。
【００１０】
請求項６記載の圧入式ヒートシンクの製造方法は、前記請求項５記載の要件に加えて、前記別体フィン単体における密着リブについては、幅断面方向に見て、両面に対称的に２対以上形成することを特徴として成るものである。
【００１１】
請求項７記載の圧入式ヒートシンクの製造方法は、前記請求項５または６記載の要件に加えて、前記ベースを形成するにあたっては、保持溝とともにその間に押出一体フィンを形成するものであり、前記保持溝に別体フィン単体が圧入組立されることにより、このものと押出一体フィンとがそれぞれ平行配置されることを特徴として成るものである。
【００１２】
請求項８記載の圧入式ヒートシンクの製造方法は、前記請求項５、６または７記載の要件に加えて、前記ベースを形成するにあたっては、各保持溝に隣接して逃し溝を形成することを特徴として成るものである。
【発明の効果】
【００１３】
まず請求項１、５記載の発明によればベースに対しフィンは密に嵌め込まれているものであり、その加工自体をシンプルに行うことができる。また多数枚の別体フィン単体が組み付けられることに関連し、抜き型形成の場合に比べてフィン高さを高くし、フィン間隔を狭めていわば密度を高めた状態に形成し得るものであり、放熱効果が高いヒートシンクが得られる。
また別体フィン単体が圧入される嵌込底部には、密着リブが形成されており、これによりベースに対する別体フィン単体の嵌め込みがより正確かつ強固になされる。
また板状部材のフィンをベースに組み付ける手法を用いるため、鍛造手法では、その製造原理により不可能であったフィン表面部に対し、放熱性能を向上させる孔部や凹凸を予め設けることなどのバリエーションをもたせることもでき、より設置環境に最適化した仕様のヒートシンクを提供することができる。
【００１４】
また請求項２、６記載の発明によれば、前記別体フィン単体における密着リブは、幅断面方向に見て、両面に対称的に２対以上設けられており、その嵌め込み状態がより確実に得られる。
【００１５】
また請求項３、７記載の発明によれば、前記ベースに対し、別体フィン単体とともに押出一体フィンが一定間隔ごとに設けられるものであり、伝熱性能がより確実な押出一体フィンの存在により更に放熱効果を高めることができる。
【００１６】
また請求項４、８記載の発明によれば、前記ベースは各保持溝に隣接して逃し溝を具えることから、別体フィン単体が嵌め込み加工される際にベースの嵌込溝に無理な応力が加わったとしても、これが一部外側に逃げられるような状態となり、全体として正確に組み立てられたヒートシンクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明の組み立て式ヒートシンクを示す分解斜視図、並びに組み立て工程の概略を示す縦断面図及び一部拡大断面図である。
【図２】本願発明の組み立て式ヒートシンクを構成するフィンを示す縦断面図である。
【図３】本願発明の組み立て式ヒートシンクを構成するベースを示す縦断面図である。
【図４】本願発明の組み立て式ヒートシンクの製造方法を示す説明図である。
【図５】ベースに関する他の実施例を示す断面図である。
【図６】係合状態をより堅牢なものとするための他の実施例を示す断面図である。
【図７】係合状態をより堅牢なものとするための他の実施例を示す説明図である。
【図８】係合状態をより堅牢なものとするための他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態は、以下述べる実施例をその一つとするものであると共に、この技術思想に基づく種々の改良した実施例をも含むものである。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の圧入式ヒートシンクＳについて図示の実施例に基づいて具体的に説明する。
まず圧入式ヒートシンクＳは、図１、図２、図３に示すように素材としてはアルミニウム素材を適用するものであり、平板状のベース１に対し、このベース１から立ち上がるようにフィン２が平行整列状態に形成されている。
このフィン２は、一例として別体フィン単体２０として形成される。まずベース１に対して別体フィン単体２０が組み立てられるにあたっては、図１、図２に示すような形態をとる。
ここで本発明の圧入式ヒートシンクＳを説明するにあたって、本明細書中に「圧入」として表す用語の意味について補足する。本明細書において用いる「圧入式」の語は、一般に用いられている意味、（接合過程の中で）物同士を強い圧力を加えて押し込むことのほかに、（押し込む過程では強い力を要しないものの）その後の加工の結果、互いの部材同士が圧接合状態になったものを含んだものとして用いている。
【００２０】
まずベース１について説明する。このものには、図１、図３に示すように保持溝１１がその一面に多数列形成されるものであり、この隣り合う保持溝１１間には更に逃し溝１２が設けられている。従って、保持溝１１と逃し溝１２との間、または逃し溝１２が設けられていない場合には、一対の保持溝１１との間に相対的に突出する部位が形成されるが、この部位を溝間突起１３とする。なお図２（ａ）に示すように保持溝１１の開口幅寸法を保持溝幅Ｗ１として示す。
また図３（ｂ）に示すように保持溝の深さ寸法を保持溝深さＤ１とし、逃げ溝の深さ寸法を逃げ溝深さＤ２として表す。
【００２１】
次にフィン２について説明すると、このフィン２を構成する別体フィン単体２０は、その本体部２１の一方の端部辺（以下、この端部を底部側という。）近くを嵌込底部２２とするものであり、この嵌込底部２２は概ね、前記ベース１の保持溝１１に密に嵌り込むような形状を採る。
そして、この部位においてその側面に密着リブ２３を設ける。この配設態様は、一例として図２（ｂ）に示すように断面方向に見て左右対称的に上下に２段（２対）設けられているほか、図２（ｃ）に示すように両側に非対称（例えば交互に配置するなど）に設けることも可能である。なお密着リブ２３は、図１（ｂ）の拡大図に示すように保持溝内部に納まるように配置する。
そして図２（ａ）に示すように密着リブ２３が設けられている部位における嵌込底部２２の幅を嵌込幅Ｗ０とするものである。
この嵌込幅Ｗ０は、前記保持溝幅Ｗ１より大きい寸法設定とする。
【００２２】
なお本実施例においては、一例として別体フィン単体２０の厚みを１．０ｍｍとしたとき、嵌込幅Ｗ０を１．４ｍｍ、保持溝幅Ｗ１を１．０ｍｍとして、保持溝深さＤ１は、２．５ｍｍ、逃げ溝深さＤ２は、２．０ｍｍとした。
もちろん、これらの数値の寸法設定は、別体フィン単体２０のフィンの高さ寸法や、厚み寸法などに応じてベース１との接合強度を充分に発揮し得るように設定されるものであることは言うまでもない。更にヒートシンクの取り付け環境や、取り付け態様（例えば別体フィンが重力により抜け落ちるような向きでの設置など）に応じた保持溝深さＤ１などの設定変更が適宜行われるものである。
【００２３】
本発明におけるベース１と別体フィン単体２０との形態は以上述べたとおりであり、両者が組み立てられるにあたっては、以下述べるように前記別体フィン単体２０の嵌込底部２２がベース１における保持溝１１に圧入されて組み立てがなされる。
このような圧入式ヒートシンクＳの製造方法について以下説明する。
まず図１、図４において符号３で示すものは、組立加工時に用いる治具である。このものは、ベース保持基盤３１と、これに対向する圧入ヘッド３２とを具える。この圧入ヘッド３２は、シリンダ３３によりベース保持基盤３１に向って適宜の圧力を加えることができるように構成されている。この圧入ヘッド３２は、一例として別体フィン単体２０を３枚同時に圧入できるように３条のフィン押え溝３４を有する。
【００２４】
このような治具３を用い、ベース１と別体フィン単体２０とが組み立てられるものであって、まず保持溝１１を形成するように押し出し形成されたベース１と、嵌込底部２２に密着リブ２３を形成した別体フィン単体２０とが用意される。
そして、ベース保持基盤３１に対し、ベース１を保持させ、その上方からプレス装置である圧入ヘッド３２に対し、例えば別体フィン単体２０を保持させた状態とする。この状態でシリンダ３３を伸長させ、別体フィン単体２０における嵌込底部２２を保持溝１１に圧入する。
【００２５】
このとき前記別体フィン単体２０における嵌込底部２２は、密着リブ２３の存在によりベース１の保持溝１１のＷ１よりも幅広に一部形成されていることから、その部位が一部押し潰されながら圧入されてゆく。加えて、図２（ｂ）に示すように密着リブ２３は、上下に対向的に２対設けられていることから、保持溝１１に圧入された状態での姿勢保持が確実になされている。
更にまた、前記保持溝１１間には、図３（ｂ）に示すように逃し溝１２が形成されているから、別体フィン単体２０における嵌込底部２２を挟み込んだ溝間突起１３が、その圧入に対応して幾分か拡がる傾向を見せたとしても、逃し溝１２の存在によりその変形が許容され、過剰な押圧力を必要とせずに確実に最後まで圧入作業を行うことができる。
【００２６】
なお、密着リブ２３のシンプルな形態としては断面円弧状に張り出す形態であるが、図２（ｄ）に示すようにその隣接する部位に圧入時の密着リブ２３の部位の肉流れを促進するような肉流れ溝２３０を形成しても良い。このようにした場合には、図４（ｄ）拡大図に示すように密着リブ２３を形成している材料が肉流れ溝２３０を満たすように変形し、別体フィン単体２０とベース１の保持溝１１とが充分に接することとなり、係合状態をより確実なものとすることができる。
【００２７】
〔他の実施例〕
本発明は以上述べた実施例を一つの基本的な技術思想を具現化したものとするものであるが、更に次のような改変が考えられる。
まず図５に示す実施例は、フィン２として別体フィン単体２０のほか、押出一体フィン２５が設けられているものである。
即ちこのものは、ベース１の引き抜き加工の際、フィン２の形成ピッチを一枚おきとして、ベース１と一体の押出一体フィン２５を形成するものである。このように構成する結果、押出一体フィン２５相互の間隔は十分広くなり、結果的に押出一体フィン２５の高さ寸法も、形成ピッチ寸法の５倍程度採り得ることとなり十分な高さが確保し得る。一方、この押出一体フィン２５の間に先に述べた保持溝１１を構成し、更に必要に応じて逃し溝１２を形成することにより前記保持溝１１に対し、別体フィン単体２０を圧入するようにしたものである。
なおこの場合であっても、圧入手法そのものは、先のフィン２を全て別体フィン単体２０で構成する場合と同様である。
なお逃し溝１２は、必ずしも不可欠なものではなく、これを設けない場合でも本発明の圧入式ヒートシンクを構成し得る。
【００２８】
更に他の実施例は、図６に示すように別体フィン単体２０を下端縁から順次斜めに保持溝１１に嵌め込む形態である。このような複雑な接合形態とすることにより、別体フィン単体２０のベース１からの脱落を確実防ぐ等、種々の効果が得られる。
具体的には、この実施例に係る圧入式ヒートシンクＳは、別体フィン単体２０の高さ寸法を大きく採れること、ベース１を上方に配置し、別体フィン単体２０を鉛直下方に配置するような、いわば逆さに設置できること、更には電動機などの振動の影響を受ける環境での設置などの場合にも対応することができる等の効果を奏する。
【００２９】
また更に他の実施例は、図７に示すような別体フィン単体２０と、ベース１との接合状態をより堅牢にするものであって、特にベース１の保持溝１１側にも積極的に固定構造を形成したものである。
具体的には図７（ａ）（ｃ）に示すように、逃し溝１２を具えたタイプのベース１に対して、保持溝１１の側壁部位に凹部１４を形成し、これにより相対的に突起状となる喰込突起１５を形成させたものである。この喰込突起１５は、保持溝１１の奥側の傾斜面を、付勢傾斜面１５′とする。更に詳しくは、この付勢傾斜面１５′が形成される位置は、図７（ｂ）示した圧入される別体フィン単体２０の密着リブ２３の差込端部からみて差込方向後方側の後方斜面２３′と当接できるように形成されたものである。
本実施例の圧入式ヒートシンクＳの組立にあたっては、前記実施例と同様に圧入ヘッド３２などによって複数の別体フィン単体２０の嵌込底部２２をベース１の保持溝１１に圧入する。
この際、図７（ｃ）に示すように溝間突起１３は、圧入された別体フィン単体２０により保持溝１１を拡げられるように逃し溝１２側に傾斜して保持される。そして嵌込底部２２が保持溝１１に接した際には、密着リブ２３が凹部１４に一部入り込む状態となり、図７（ｃ）左の拡大した図に示すように密着リブ２３の後方斜面２３′と付勢傾斜面１５′とが当接し合う。この状態では、互いの傾斜した部位が相互に圧接しあうことにより、拡大した図に示す矢印のように別体フィン単体２０が保持溝１１奥方底部側に常時付勢される。このような結果、別体フィン単体２０とベース１との接合状態をより堅牢なものとすることができる。
【００３０】
また放熱効率を高めるためにフィン高さ寸法を大きくする手法に関する他の実施例を説明する。
まず放熱効率を高める方法として別体フィン単体２０のフィン高さ寸法を大きくする手法が考慮し得るが、ベース１の保持溝１１と接合能力との制約から上述したような単板状の別体フィン単体２０では、高さ寸法を大きくとることにも限界があった。
このため図８（ａ）に示すように、単板状別体フィン単体２０を複数並べてそれらを直結板２４Ａにより繋ぐようにした断面視方向でいわば梯子状の別体フィン単体２４とすることも可能である。
このような別体フィン単体２４は、複数の嵌込底部１１を有した一体構成となることから、個々のフィンの倒伏方向への動きが制約されることとなり、別体フィン単体２４とベース１との接合強度を高めることができる。この結果として、フィン高さ寸法を大きく採ることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｓ        圧入式ヒートシンク
１        ベース
１１      保持溝
１２      逃し溝
１３      溝間突起
１４      凹部
１５      喰込突起
１５′    付勢傾斜面
２        フィン
２０      別体フィン単体
２１      本体部
２２      嵌込底部
２３      密着リブ
２３′    後方傾面
２３０    肉流れ溝
２４    （梯子状の）別体フィン単体
２４Ａ    直結板
２５      押出一体フィン
３        治具
３１      ベース保持基盤
３２      圧入ヘッド
３３      シリンダ
３４      フィン押え溝
Ｗ０      嵌込幅
Ｗ１      保持溝幅
Ｄ１      保持溝深さ
Ｄ２      逃し溝深さ
【図１】
2012156372.tif 000003
【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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