(57)【要約】【課題】軽量かつ防水性の優れたヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンクは、平板状のベース板金と、ベース板金の第１面に接合される放熱フィンと、を備え、放熱フィンは、ベース板金の第１面に重ね合されて接合される平板状の接合板部と、接合板部に対して立設するフィン部材と、を有し、ベース板金および接合板部は、ハーフパンチ加工によってベース板金と接合板部の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のベース板金と、
前記ベース板金の第１面に接合される放熱フィンと、
を備え、
前記放熱フィンは、前記ベース板金の前記第１面に重ね合されて接合される平板状の接合板部と、当該接合板部に対して立設するフィン部材と、を有し、
前記ベース板金および前記接合板部は、ハーフパンチ加工によって前記ベース板金と前記接合板部の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている、
ヒートシンク。
【請求項２】
前記ベース板金における前記第１面と反対側に位置する第２面と、基板に搭載される電子部品との間に設けられるヒートスプレッダを、さらに備え、
前記ヒートスプレッダは、流体の冷媒が封入された冷媒封入部を有している、
請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
基板と、
前記基板に搭載される電子部品と、
前記基板を収容する筐体と、
前記筐体の開口面を塞ぐように当該筐体に取り付けられるヒートシンクであって、平板状のベース板金と、当該ベース板金の第１面に接合される放熱フィンとを有し、前記電子部品を冷却するヒートシンクと、
を備え、
前記放熱フィンは、前記ベース板金の前記第１面に重ね合されて接合される平板状の接合板部と、当該接合板部に対して立設するフィン部材とを有し、
前記ベース板金および前記接合板部は、ハーフパンチ加工によって前記ベース板金と前記接合板部の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される電子部品を冷却するための冷却装置として、ヒートシンクが知られている。ヒートシンクは、電子部品と熱的に接触するように設置され、電子部品の熱を冷却フィンから放熱することで電子部品を冷却する。
【０００３】
ヒートシンクの一形態として、板金に放熱フィンを接合して形成される板金型のヒートシンクが広く用いられている。板金型のヒートシンクは、軽量化を図り易いという利点がある。板金型のヒートシンクにおける板金と放熱フィンとの接合は、予め形成した貫通孔に挿通させたリベット等を加圧変形させる加締め（カシメ）による接合方法が知られている。また、板金の一面にスリット（切り込み）を予め形成しておき、そのスリットに放熱フィンを差し込むことで板金と放熱フィンを接合する接合方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８０３６９号公報
【特許文献２】特開２００９−２１８６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、板金型のヒートシンクにおいて加締めによる接合方法を採用する場合、板金および放熱フィンを貫通する貫通孔から水が漏ってしまい、防水性を確保することが難しい。つまり、この場合には、防水型の電子機器の筐体の一部に板金型のヒートシンクを用いることが困難である。一方、板金のスリットに放熱フィンを差し込む接合方法の場合、放熱フィンおよび板金が線接触することとなり、板金から放熱フィンへの伝熱量が少なく、拡散効率が悪化し易くなる。そして、伝熱量を増やすためには、板金の厚さを確保してスリット深さを十分に確保する必要があり、軽量化を図ることが難しくなってしまう。本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、軽量かつ防水性の優れたヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件の一観点によると、平板状のベース板金と、前記ベース板金の第１面に接合される放熱フィンと、を備え、前記放熱フィンは、前記ベース板金の前記第１面に重ね合されて接合される平板状の接合板部と、当該接合板部に対して立設するフィン部材と、を有し、前記ベース板金および前記接合板部は、ハーフパンチ加工によって前記ベース板金と前記接合板部の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている、ヒートシンクが提供される。
【０００７】
また、本件の他の観点によると、基板と、前記基板に搭載される電子部品と、平板状のベース板金と、当該ベース板金の第１面に接合される放熱フィンとを有し、前記電子部品を冷却するヒートシンクと、を備え、前記放熱フィンは、前記ベース板金の前記第１面に重ね合されて接合される平板状の接合板部と、当該接合板部に対して立設するフィン部材とを有し、前記ベース板金および前記接合板部は、ハーフパンチ加工によって前記ベース板金と前記接合板部の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている、電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本件によれば、軽量かつ防水性の優れたヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る電子機器の斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る防水筐体から取り外した状態のヒートシンクの背面側を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係るヒートスプレッダの平面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るヒートスプレッダの斜視図である。
【図６】図６は、図４におけるＡ−Ａ´矢視断面図である。
【図７】図７は、図４におけるＢ−Ｂ´矢視断面図である。
【図８】図８は、実施形態に係るヒートスプレッダの製造方法を示す図である。
【図９】図９は、実施形態に係るヒートシンクにおけるベース板金と放熱フィンとの接合構造を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係るヒートシンクにおけるハーフパンチ接合部の配置パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ヒートシンクおよび電子機器に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
＜実施形態＞
図１は、実施形態に係る電子機器１の斜視図である。電子機器１は、防水性の筐体（以下、「防水筐体」という）２と、ヒートシンク３を有している。防水筐体２は、一面が開口した直方体の外形を有する防水ケースである。ヒートシンク３は、防水筐体２の開口面を塞ぐように防水筐体２に取り付けられている。ヒートシンク３および防水筐体２の接合部には図示しないパッキン等が配設されており、水密構造となっている。なお、電子機器１については種々のものを適用することができ、例えば測定機器、電源装置、産業用カメラ等であっても良い。また、防水筐体２は、所謂シールドケースであっても良い。
【００１２】
図２は、実施形態に係る防水筐体２から取り外した状態のヒートシンク３の背面側を示す斜視図である。ヒートシンク３は、板金型のヒートシンクである。ヒートシンク３は、平板状のベース板金３１と、ベース板金３１の第１主面３１ａに接合される放熱フィン３２と、ベース板金３１の第２主面３１ｂに取り付けられるヒートスプレッダ４を有している。ヒートシンク３は、複数の放熱フィン３２を有し、ベース板金３１に対して垂直に放熱フィン３２が立設している。符号５は基板である。基板５の実装面５ａには、電子部品６（図７を参照）が実装されている。以下、基板５および当該基板５に搭載された電子部品６を含んで基板ユニット７と呼ぶ。実施形態における第１主面３１ａは第１面の一例であり、第２主面３１ｂは第２面の一例である。
【００１３】
図３は、実施形態に係るヒートシンク３の背面側を示す斜視図であり、基板ユニット７の図示を省略している。ヒートシンク３（ベース板金３１、放熱フィン３２）およびヒートスプレッダ４は、例えば熱伝導性が優れたアルミニウム等の金属によって形成されている。ヒートスプレッダ４は、ベース板金３１と一体に接合されている。本実施形態では、ヒートスプレッダ４とベース板金３１は、拡散接合によって接合されている。拡散接合とは、接合する金属材料同士を密着させ、真空や不活性ガス等の雰囲気中で、加圧・加熱することで金属材料同士の接合面に生じる原子の拡散を利用して金属材料同士を原子レベルで接合する技術である。但し、ヒートスプレッダ４とベース板金３１の接合方法は拡散接
合に限られず、溶着などによって接合してもよい。
【００１４】
図４および図５は、実施形態に係るヒートスプレッダ４を示す図である。図４は、実施形態に係るヒートスプレッダ４の平面図である。図５は、実施形態に係るヒートスプレッダ４の斜視図である。ヒートスプレッダ４は、二枚のアルミニウム製の板材４１，４２を貼り合せることで形成されている。以下、符号４１を第１板材と呼び、符号４２を第２板材と呼ぶ。第１板材４１および第２板材４２は概ね矩形状の平面を有しており、第２板材４２に比べて第１板材４１の方が一回り大きい。但し、第１板材４１および第２板材４２の形状は特に限定されない。
【００１５】
図６は、図４におけるＡ−Ａ´矢視断面図である。図７は、図４におけるＢ−Ｂ´矢視断面図である。第２板材４２は、第１板材４１との間に中空の内部空間４３が形成されるように、第１板材４１に貼り合されている。
【００１６】
また、図４および図５における符号４４は、第１板材４１および第２板材４２の内面同士が密着した状態で貼り合わされた「密着領域部」である。第１板材４１および第２板材４２の貼り合せ平面領域において、複数の密着領域部４４が縦横方向に一定間隔で規則的に配置されている。なお、本実施形態においては、密着領域部４４を円形状としているが、密着領域部４４の平面形状はこれに限られない。また、密着領域部４４の数や、平面的な配置パターンも適宜変更することができる。
【００１７】
第１板材４１および第２板材４２の貼り合せ平面領域において、密着領域部４４以外の部分は、第１板材４１および第２板材４２の内面同士が離反することで、上述した中空の内部空間４３が形成されている。
【００１８】
符号４５は、電子部品６を載置する領域である「電子部品載置部」である。また、符号４６は、「一般隆起部」である。本実施形態においては、電子部品載置部４５が６カ所に設けられているが、その数、位置、および大きさは特に限定されない。電子部品載置部４５を配置する数、位置および大きさは、基板５の実装面５ａに実装される電子部品６の数、位置および大きさに対応させるとよい。また、電子部品載置部４５の形状も特に限定されない。電子部品載置部４５は、一般隆起部４６に比べて隆起している（図３を参照）。電子部品載置部４５は平坦な載置面４５ａを有しており、この載置面４６ａに電子部品６を載置することができる。
【００１９】
本実施形態において、ヒートスプレッダ４は、内部空間４３に流体の冷媒（例えば、水）が封入されることで、所謂ヒートパイプとして機能する。つまり、内部空間４３は、冷媒の流れる流路として機能する。以下、冷媒が封入された内部空間４３を「冷媒封入部４３」とも呼ぶ。
【００２０】
ヒートスプレッダ４の電子部品載置部４５は、載置面４５ａに載置された電子部品６が発する熱を受熱し、冷媒封入部４３に封入された冷媒と熱交換を行う。その結果、冷媒が電子部品６の熱を奪うことで、電子部品６が冷却される。一方、電子部品６の熱を奪うことで加熱された冷媒は、電子部品載置部４５（冷媒封入部４３）内で蒸発する。このように電子部品載置部４５で生成された冷媒の蒸気は、冷媒封入部４３内を一般隆起部４６側に移送される過程で冷やされ、凝縮することで再び液体となる。このような蒸発と凝縮に伴う潜熱移動により、電子部品載置部４５において電子部品６から奪った熱を、ヒートスプレッダ４の平面方向に効率的に且つ均等に拡散することができる。
【００２１】
そして、ヒートスプレッダ４の平面方向に均等に拡散した熱は、ヒートスプレッダ４の第１板材４１からヒートシンク３のベース板金３１に伝達される。第１板材４１は平坦面
を有しており、ベース板金３１と面接触して接合されており、第１板材４１からヒートシンク３のベース板金３１に効率よく熱を伝導させることができる。そして、ヒートシンク３のベース板金３１に伝達された熱は、ベース板金３１の第１主面３１ａに接合されている放熱フィン３２に伝達され、当該放熱フィン３２から空気中に放熱される。これにより、電子部品６の冷却を効率よく行うことができる。
【００２２】
図８は、実施形態に係るヒートスプレッダ４の製造方法を示す図である。まず、第１板材４１に対して第２板材４２を貼り付ける。より具体的には、所定位置に開口部４７を残しつつ、第２板材４２の輪郭線Ｌ１（図８中、鎖線によって示す）に沿って第２板材４２を第１板材４１に貼り付ける。本実施形態では、開口部４７を２箇所に形成しているが、開口部４７の数や位置は特に限定されない。
【００２３】
次に、開口部４７から空気Ａirを導入することで、第１板材４１に対して第２板材４２を隆起させる。これにより、第１板材４１および第２板材４２を貼り合せた貼り合せ面同士が離反する方向に膨らみ、内部空間４３が形成される。開口部４７からの空気Ａiｒの
導入は、第１板材４１および第２板材４２の外側に金型を配置した状態で行うと良い。そして、第２板材４２側に配置する金型には、電子部品載置部４５および一般隆起部４６に対応する凹部や、密着領域部４４を形成するための凸部を形成しておくと良い。開口部４７からの空気導入時において、第２板材４２が金型に設けられた凹部に沿って膨らむことで電子部品載置部４５および一般隆起部４６が形成される。また、金型に設けられた凸部によって、第２板材４２の膨らみが抑制される結果、密着領域部４４が形成される。
【００２４】
ヒートスプレッダ４の成形後、一方の空気導入部４７を封止材４８によって封止した状態で、他方の空気導入部４７から流体の冷媒（例えば、水）Ｗを内部空間４３内に供給する。内部空間４３に対する冷媒の導入完了後、残りの空気導入部４７を封止材４８によって封止する。これにより、ヒートスプレッダ４における内部空間（冷媒封入部）４３への冷媒Ｗの封入が完了し、ヒートスプレッダ４が完成する。
【００２５】
次に、ヒートシンク３の詳細構造について説明する。図９は、実施形態に係るヒートシンク３におけるベース板金３１と放熱フィン３２との接合構造を説明する図である。図９に示すように、放熱フィン３２は、ベース板金３１の第１主面３１ａに重ね合されて接合される平板状の接合板部３２１と、この接合板部３２１に対して立設する複数のフィン部材３２２と、を有している。本実施形態においては、複数の接合板部３２１が一定間隔でフィン部材３２２から垂直に立設している。
【００２６】
ヒートシンク３におけるベース板金３１および放熱フィン３２の接合板部３２１は、ハーフパンチ加工によってベース板金３１と接合板部３２１の一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで接合されている。ハーフパンチ加工は、所謂半抜き加工である。図９に示す例では、ベース板金３１の第１主面３１ａ上に接合板部３２１を重ねて積層した状態で、ベース板金３１の第２主面３１ｂ側からパンチ（図示せず）をプレスすることでハーフパンチ加工を行う。即ち、パンチ（図示せず）をベース板金３１の第２主面３１ｂ側からベース板金３１の厚さの半分程まで押し込むことで、ベース板金３１の第１主面３１ａ側を隆起させることで凸部３１１を形成させる。
【００２７】
図中の符号３２１ａは、接合板部３２１における「板金側対向面」である。接合板部３２１の板金側対向面３２１ａは、ベース板金３１の第１主面３１ａに対向する方の面である。上記のように、ベース板金３１の第１主面３１ａ側に凸部３１１が形成される際、第１主面３１ａに重ねられている放熱フィン３２の接合板部３２１は、ベース板金３１の隆起に伴って変形する。その結果、図９に示すように、接合板部３２１の板金側対向面３２１ａ側に凹部３２３が形成されると共にベース板金３１の凸部３１１が凹部３２３に嵌合
される。そして、ベース板金３１の凸部３１１と、接合板部３２１の凹部３２３との間の接触抵抗によって、凹部３２３に凸部３１１が固定される。その結果、ヒートシンク３におけるベース板金３１と放熱フィン３２の接合板部３２１が一体に接合される。なお、接合板部３２１の凹部３２３にベース板金３１の凸部３１１が嵌合されることで形成される接合部を、「ハーフパンチ接合部８」と呼ぶ。図１０に示すように、ハーフパンチ接合部８は、放熱フィン３２に沿って一定間隔で配置されていてもよい。但し、ハーフパンチ接合部８の配置パターンは適宜変更することができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態に係るヒートシンク３においては、ベース板金３１に貫通孔を形成することなく、ハーフパンチ接合部８によってベース板金３１および放熱フィン３２を接合することができる。これによれば、ヒートシンク３のベース板金３１の内側（即ち、ヒートスプレッダ４側）と外側（即ち、放熱フィン３２側）の空間が遮断されているため、ヒートシンク３を通じて外部から防水筐体２の内部に水が進入することを抑制できる。つまり、ヒートシンク３の防水性を担保することができる。また、ベース板金３１に放熱フィン３２を接合するためのスリットを形成する必要がないため、ベース板金３１の厚さを薄くすることができ、ヒートシンク３の軽量化を容易に図ることができる。
【００２９】
さらに、ヒートシンク３は、基板５に搭載される電子部品６とベース板金３１の間に挿設されるヒートスプレッダ４を備えるため、ベース板金３１の板厚を薄くしても、ベース板金３１から放熱フィン３２への伝熱量を十分に確保することができ、拡散効率を向上させることができる。ヒートスプレッダ４は、流体の冷媒Ｗが封入された冷媒封入部４３を有しているため、ベース板金３１から放熱フィン３２への伝熱量を顕著に増大させることができ、拡散効率の向上を図ることができる。従って、軽量かつ防水性および拡散効率の優れたヒートシンク３を実現することができる。
【００３０】
以上、実施形態に沿って本件に係るヒートシンク３および電子機器１について説明したが、本件はこれらに制限されるものではない。そして、上記実施形態について、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・電子機器
２・・・防水筐体
３・・・ヒートシンク
４・・・ヒートスプレッダ
５・・・基板
６・・・電子部品
７・・・基板ユニット
８・・・ハーフパンチ接合部
３１・・・ベース板金
３２・・・放熱フィン
４３・・・冷媒封入部（内部空間）
４４・・・密着領域部
４５・・・電子部品載置部
４６・・・一般隆起部
４７・・・空気導入部
３１１・・・凸部
３２１・・・接合板部
３２２・・・フィン部材
３２３・・・凹部
【図１】
2017079226.tif 000003
【図２】
2017079226.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017079226.tif 000008
【図７】
2017079226.tif 000009
【図８】
2017079226.tif 000010
【図９】
2017079226.tif 000011
【図１０】
2017079226.tif 000012