(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性を有する金属板の一方面側から、先端からテーパ状に拡開する先細り状の押圧工具を押圧して金属板の板厚を越える深さの略擂り鉢状の凹部を形成すると共に他方面に凸部を形成する押圧工程と、上記凹部の底部に細径の透孔をポンチにより打ち抜く打ち抜き工程と、上記ポンチの外径より大きい径のバーリング工具を上記擂り鉢状の凹部側から貫通して上記金属板の他方面から上記擂り鉢状の凹部５を残すように筒状の放熱フィンを形成するバーリング工程とを少なくとも備え、上記金属板に塑性変形により開口部に擂り鉢状の凹部を形成した筒状の放熱フィンを上記略擂り鉢状の凹部が互いに重複しない間隔をおいて多数個立設したことを特徴とする放熱器の形成方法。
【請求項２】
筒状の放熱フィンの高さを金属板の板厚のほぼ１乃至３倍としたことを特徴とする請求項１記載の放熱器の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱を伴う電子部品等の近傍に設けられ、電子部品等から生ずる熱を効率的に放熱するための放熱器に関するものであり、詳しくは筒状の放熱フィンを備えた放熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワートランジスタやＣＰＵに代表される集積回路等の電子部品は、その作動に伴って自ら熱を生じる。この熱が充分に放熱されないと、能力が低下して効率ロスや誤動作を招来する虞れがある。そこで、このような電子部品の放熱を効率的に行うために、図５に示すように、回路基板６に搭載した発熱素子７の一部を放熱器１０に当接させて放熱効果を高める技術が一般に知られている。
この放熱器１０は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料を、予め所定の形状に形成された金型を用いて鋳造や鍛造もしくは押出し成形等の加工を施すことより、断面が櫛歯状を呈するように形成されている。すなわち、平板状の基部１１からほぼ垂直方向に突出する複数の放熱フィン１２が互いに略平行に列設されて放熱器１０が構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
放熱器の放熱効果は放熱器全体の表面積にほぼ比例するので、図５に示すような放熱器１０の放熱効果を高めるためには、放熱フィン１２の数を増やして配列間隔を狭くしたり、あるいはまた、放熱フィン１２の表面に凹凸部を設けたりする工夫が施されている。しかしながら、放熱フィン１２の数を増やして配列間隔を狭くしたり、表面形状に工夫を凝らすと、金型の形状が複雑になり製造コストが高騰してしまうという問題がある。
【０００４】
また、上記放熱器１０は、平板状の基部１１に対して垂直に板状の放熱フィン１２が列設されているので、基部１１および放熱フィン１２の面とほぼ平行な向きに生じる気流によって放熱効果を高めることができる。ところが、基部１１に対して垂直な向きに気流が生じ難いので、放熱フィン１２の表面積するにも関わらず充分な放熱効果を得ることができない。
【０００５】
また、上記放熱器１０は、鋳造型や押し出し成形型によって形成されるので、放熱フィン１２が設けられる位置が予め決まってしまい、これに伴い発熱素子７を取り付ける位置も制約されてしまう。従って、回路基板６における配線パターンの設計自由度も制約を受ける。仮に、放熱フィン１２の位置を変更する場合には、金型を変更しなければならず膨大な費用を必要とする問題がある。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、放熱効果に優れた筒状の放熱フィンを有する放熱器を簡単安価な方法により製造することができる放熱器の形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる放熱器は、熱伝導性を有する金属板の一方面側から、先端からテーパ状に拡開する先細り状の押圧工具を押圧して金属板の板厚を越える深さの略擂り鉢状の凹部を形成すると共に他方面に凸部を形成する押圧工程と、上記凹部の底部に細径の透孔をポンチにより打ち抜く打ち抜き工程と、上記ポンチの外径より大きい径のバーリング工具を上記擂り鉢状の凹部側から貫通して上記擂り鉢状の凹部５を残すように上記金属板の他方面から筒状の放熱フィンを形成するバーリング工程とを少なくとも備え、上記金属板に塑性変形により開口部に擂り鉢状の凹部を形成した筒状の放熱フィンを上記略擂り鉢状の凹部が互いに重複しない間隔をおいて多数個立設したことを特徴としている。
【０００８】
また、筒状の放熱フィン高さを金属板の板厚のほぼ１乃至３倍としたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる放熱器の形成方法について詳細に説明する。
【００１１】
［放熱器の構造］
図１は、本発明の形成方法によって形成された放熱器を示す断面図であり、（ａ）は放熱器単体を拡大して示したもの、（ｂ）は当該放熱器に発熱を伴う電子部品を当接させた状態を示したものである。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、放熱器１は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属板２からなる基部２ａを塑性変形することにより、円形の筒状に形成された複数の放熱フィン３が形成されている。筒状の放熱フィン３は、後述する形成方法により、金属板の基部２の板厚ｔに対してほぼ１乃至３倍の高さｈに形成され、放熱フィン３中央には基部２の表裏面に貫通した貫通孔４が設けられている。
【００１３】
また、この筒状の放熱フィン３が突出した金属板２の他方面には、貫通孔４に連通した開口部の周縁に略擂り鉢状の凹部５が形成されている。この凹部５を形成することにより、本来あるべき金属板２の肉を、塑性変形により放熱フィン３方向に移動し、放熱フィン３に必要な所定の高さｈを得るようにしている。そして、これら筒状の放熱フィン３は、上記略擂り鉢状の凹部５が互いに重複しないように所定の間隔Ｐをおいて立設されている。尚、放熱フィン３は円形の他に、略四角形や三角形等の多角形にすることができる。
【００１４】
このように構成された放熱器１は、複数の放熱フィン３が筒状に形成されていることから、従来技術に示した放熱フィンを有する放熱器（図５を参照）に比較して面積が増大している。従って、この表面積の増大に比例して放熱効果が高められる。つまり、筒状の放熱フィン３は、内周面と外周面および上端面を合計した面積が表面積となるが、筒状の放熱フィン３の場合には、少なくとも貫通孔４の内周面の表面積が拡大している。また、この貫通孔４を設けているので、冷却用の空気が流通して放熱が大幅に促進する。
【００１５】
以上の放熱器１は、図１（ｂ）に示すように両端がケース８に取り付けられ、片面にはＣＰＵ等の電子部品７の裏面がほぼ面接合するように当接している。そして、所定の配線パターン（図示せず）が敷設された回路基板６を介して電子部品７に通電すると、この電子部品７の作動により生じる熱は、電子部品７に当接した放熱器１に伝わる。このとき、放熱器１には筒状の放熱フィン３が複数個設けられているので、前述の如く表面積が増大していることに加え、貫通孔４による冷却用空気の流通により放熱が効率よく行える。
【００１６】
［放熱器の製造方法］
次に、本発明にかかる放熱器の製造方法について説明する。
図２（ａ）乃至（ｃ）は、筒状の放熱フィン３の加工工程を示すものである。先ず、図２（ａ）は押圧工程を示し、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属板２に、先端を小径な平坦面に形成し、この先端からテーパ状に拡開する先細り状の押圧工具３０を用いて押圧し、金属板２の一方面には、金属板２の板厚を超える深さの擂り鉢状の凹部５を形成し、金属板２の他面には凸部２１を突出形成する。
【００１７】
この押圧工程により、金属板２の一方面に擂り鉢状の凹部５を形成すると、凹部５にあった肉が、金属板２の他方面に形成される凸部２１に移動し、凸部２１の肉が増加する。この押圧工程における押圧工具は、図２（ｂ）に示すように、先端を略半球状に形成し押圧工具３０ａであってもよい。また、押圧工具の先端側形状としては、図２に示すような比較的大きな角度のテーパを持たせる必要はなく、小さい角度に形成する等、任意の角度に設定することができる。
【００１８】
次に、打ち抜き工程により、押圧工程を経た金属板２の凸部２１をダイ４０に載置し、細径の棒状部分を有するポンチ３１を擂り鉢状の凹部５の開口側から貫通させて凹部５の底部を打ち抜き、細径の透孔２２を穿設する。
【００１９】
その後、打ち抜き工程を経た金属板２をダイ４１に設置し、図２に示すバーリング工程により、ポンチ３１の棒状部分よりも大きく、擂り鉢状の凹部５の外径よりも小さい径の棒状部分を有するバーリング工具３２を擂り鉢状の凹部５の開口側から擂り鉢状の凹部５を残すようにして貫通させる。このバーリング工程により、上記孔２２を拡径すると共に、筒状の放熱フィン３を形成する。この結果、金属板２の他方面に形成される筒状の放熱フィン３の高さを、板厚に対してほぼ１乃至３倍とすることができる。因みに、金属板２の板厚を１mm乃至３mmとしたとき、筒状の放熱フィン３の高さは１mm乃至９mmとなる。また、上記板厚の場合は、放熱フィン３の外径寸法を１mm乃至５mmとするのが望ましく、最も高い放熱効果が得られる。
【００２０】
以上の各工程により形成すると、何れも金属板２に対して塑性変形を施したものであり、鋳造型など複雑な構造の金型を必要としないので、低コストで製造することが可能となる。なお、これらの工程は一連の順送り加工で行なってもよいし、単発加工で行なってもよい。また、通常は、各工程において、多数の放熱フィン３を多数の押圧工具３０、ポンチ３１、及び、バーリング工具３２を用いて同時に形成することが好ましいが、１個づつ、或いは、複数個づつ分割して形成するようようにしてもよい。
【００２１】
以上のような３工程により加工することにより、金属板２には板厚に対してほぼ１乃至３倍の高さを有する筒状の放熱フィン３を形成することができる。このように、筒状の放熱フィン３を設けた放熱器１は、複数の放熱フィン３を含めた単位空間における表面積が増加すると共に、放熱フィン３の貫通孔４によって更に表面積が増加するため、放熱効果を一段と高めることができる。さらに、この筒状の放熱フィン３の開口部に擂り鉢状の凹部５を形成しているため、一層表面積が増大するため放熱効果を高めるられ、その上、擂り鉢状の凹部５の形状効果によって、熱気流が擂り鉢状の凹部５から放熱フィン３の貫通孔４に導入されやすくなり、この結果、対流効果が増大するため、放熱効果の高い放熱器が得られる。一般に、ＣＰＵ等の集積回路に対しては、特に冷却を必要とするため、冷却ファンを用いて放熱器１を強制冷却するが、放熱フィン３の貫通孔４内に、冷却ファンによる冷却風を通過させることにより、放熱効果は従来の放熱器に対し、およそ５倍以上に達することが実験結果として得られた。
【００２２】
図４（ａ）（ｂ）は、金属板２上に形成する筒状の放熱フィン３の配列例を示し、図４（ａ）は、金属板２に多数の筒状の放熱フィン３を複数列に整列させて形成したものである。また、図４（ｂ）は、金属板２の中央部分に電子部品７を搭載するスペースを設けると共に、その電子部品７の周囲に多数の筒状の放熱フィン３をランダムに形成した例を示している。このように、電子部品７を配設する場合には、電子部品７の周囲に多数の筒状の放熱フィン３を同心円状に複数列を形成するようにしてもよく、さらには、電子部品７の発熱部位側に集中して多数の放熱フィン３を形成したり、或いは、隣接される他の構成部品とのスペースの関係から、放熱フィン３を形成しない部位を設ける等、さまざまな配列パターンを形成することが可能である。
【００２３】
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。例えば、金属板２０に形成する多数の筒状の放熱フィン３の高さが低い場合には、前述した打ち抜き工程とバーリング工程とを同一の工具によって行ってもよい。また、筒状の放熱フィン３に形成する擂り鉢状の開口部は、直線状のテーパ孔でなくとも、円弧状に形成してもよい。さらに、略擂り鉢状の凹部５は、図３に示すように、金属板２の板厚に対して２分の１以下の深さであってもよく、図４（ｃ）に示すように、筒状の放熱フィン３の高さを形成する部位によって異ならせてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による放熱器の形成方法によれば、少ない工程数により、金属板に多数の筒状の放熱フィンを簡単に形成することができ、製造コストを低減することができる。また、筒状の放熱フィンの開口部を先端からテーパ状に拡開する先細り状の押圧工具を押圧して略擂り鉢状に形成することにより、その肉が筒状の放熱フィンに移行できるので、良質な放熱フィンを形成することができる。この方法によって形成した放熱器は、金属板の厚さ以上の高さを有する筒状の放熱フィンが多数個形成されているので、放熱器全体の表面積を増加させることができると共に、放熱フィンが表裏面に透通する貫通孔を有していることから空気の対流を通過させることができ、しかも、この筒状の放熱フィンの開口部に擂り鉢状の凹部を形成しているため、熱気流が擂り鉢状の凹部から放熱フィンの貫通孔に導入されやすくなり、この結果、対流効果が増大するため、放熱効果を一段と高めることができる。特に、冷却ファンにより強制冷却する場合、冷却風を放熱器の貫通孔を通過させると放熱効果を数倍以上に高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる放熱器の一実施形態を示したものであり、（ａ）は放熱器単体の断面図、（ｂ）は放熱器に電子部品を当接させた状態を示した断面図である。
【図２】本発明の放熱器における筒状の放熱フィンの加工工程を示した図である。
【図３】本発明の放熱器における筒状の放熱フィンの他の例を示した断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の放熱器における筒状の放熱フィンの配列例を示した平面図である。
【図５】従来の放熱器の構造を表した断面図である。
【符号の説明】
１    放熱器
２    金属板
３    放熱フィン
４    貫通孔
５    凹部
７    電子部品
２２  透孔
３０  押圧工具
３１  ポンチ３１
３２  バーリング工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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