(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視Ｕ字状部を備えるように成形されたフィン体と、
前記Ｕ字状部の外周面に接して配置される平板状のベース板と、
前記Ｕ字状部の内周面に接して配置される弾性体と、
前記ベース板に向かって前記弾性体を加圧して、前記Ｕ字状部を前記ベース板に圧接させる押さえ板と、
を備える放熱器。
【請求項２】
断面視Ｕ字状部を備えるように成形されたフィン体と、
前記Ｕ字状部の外周面に接して配置された底面が平坦な矩形溝を、有するベース板と、
前記Ｕ字状部の内周面に接して配置される弾性体と、
前記ベース板に向かって前記弾性体を加圧して、前記Ｕ字状部を前記矩形溝に圧接させる押さえ板と、
を備える放熱器。
【請求項３】
押さえ板は、Ｕ字状部とともに弾性体を囲んでいること
を特徴とする請求項１または２に記載の放熱器。
【請求項４】
押さえ板は、弾性体を加圧する押さえ部を複数備えること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項５】
フィン体を複数備えたこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばパワー半導体等の発熱を伴う素子を効率よく冷却するために用いられる、フィン体を有する放熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放熱器では、ベース板には、フィン体が取り付けられる表面から深い側に幅広となるアリ溝が形成されており、このアリ溝にフィン体の下端部がはめ込まれてかしめられることにより固定されている。フィン体の下端部は押し広げられて、アリ溝の側壁に当たるようにすることにより、ベース板とフィン体とが密に接触され熱伝達が行われる。
【０００３】
フィン体を押し広げる方法としては、２種類ある。ひとつの方法は、拡開縮閉するパンチをフィン体底部に配置した楔棒に押し当てることによりパンチの下端部が拡開し、フィン体の下端部を押し広げ、アリ溝の側面にフィン体を押し当てるというものである。また、別の方法は、フィン体の下端部に弾性体を配置し、上方からパンチを弾性体に押し付け弾性体を横方向に押し広げ、更にフィン体下端部も押し広げてアリ溝の側面にフィン体を押し当てるというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４３４７７号公報（第３−７頁、第１−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の放熱器では、フィン体をベース板にかしめる力のみで熱接触が保たれているため、フィン体の温度変化による膨張、収縮に伴う金属疲労によりかしめ力が低下し、長期間に渡って熱接触を確保することが困難であった。
【０００６】
この発明は上述のような問題を解決するためになされたもので、長期間使用した場合であっても、ベース板とフィン体との熱接触を安定して確保することができる放熱器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る放熱器においては、フィン体は断面視Ｕ字状部を備えるように成形されている。また、このＵ字状部の外周面に接して平板状のベース板が、内周面に接して弾性体が配置されている。更に、押さえ板がベース板に向かって弾性体を加圧して、Ｕ字状部をベース板に圧接するようにしている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、押さえ板が平板状のベース板に向かって弾性体を加圧し、Ｕ字状部をベース板に圧接するようにしたため、長期間使用により弾性体が塑性変形した場合であっても、フィン体とベース板との熱接触を長期間安定して確保することができると共に、ベース板の高い加工精度を求められることはなく、容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における放熱器の断面図を示すものである。放熱器は、ベース板１、ベース板１に立設されたフィン体２、フィン体２のＵ字状部底面上に配置された弾性体３、弾性体３の上部にこれを覆うように配置された押さえ板４、押さえ板４をベース板１に固定する締結部材５とから構成される。
【００１０】
ベース板１は、アルミニウム、銅のような熱伝導性の高い材料で製作された平板であり、任意の箇所に締結部材５が取り付けられるねじ穴が設けられている。
【００１１】
図２にフィン体２の断面図を示す。フィン体２は、アルミニウムのような熱伝導性の高い平板状の薄板を、折り曲げ加工して成型したものである。フィン体２は複数のＵ字状部からなり、Ｕ字状部は一対の側面部２ａと底面部２ｂとからなっている。複数の底面部２ｂの幅はほぼ同一である。
【００１２】
図３（ａ）乃至（ｃ）に弾性体３の各種断面を示す。弾性体３の幅は、設置が容易に行えるように、フィン体２のＵ字状側面部２ａの一対の内幅よりもわずかに短めとするが、押さえ板４による加圧時に底面部２ｂのほぼ全面に渡って十分な加圧力がかけられる程度とし、長さは底面部２ｂの奥行き寸法と等しい。
弾性体３は３ａ、３ｂで示されるように断面が中実の円形、又は矩形の棒状体の場合には、高い弾性率及び復元性を有するシリコーンゴムまたはウレタンゴムが好ましく、３ｃで示すような断面が中空のパイプの場合にはりん青銅のような高いバネ力を有する金属が好ましいが、材料と断面形状との組み合わせは必ずしも上述の場合には限られない。
【００１３】
図４は図１に示す放熱器のフィン体２について、このＵ字状折曲部付近の断面拡大図を示す。ベース板１はＵ字状部の外周面に、弾性体３はＵ字状部の内周面に、各々接するように配置されている。ベース板１と押さえ板４とで、弾性体３とフィン体２のＵ字状部底面２ｂとを挟み込み、締結部材５の締め込み量を調節することにより弾性体３をベース板１に向かって加圧し、Ｕ字状部底面２ｂをベース板１に圧接している。
【００１４】
図５は押さえ板４の斜視図であり、周辺４隅に締結部材５用のねじ穴４ｂが設けてあり、弾性体３を加圧するための押さえバー４ａを有する。押さえ板４の材料としては、弾性体３を加圧した状態でも変形を起こしにくいように剛性が高く、かつ、熱伝導性に優れたものが好ましいため、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属が用いられる。
本図に示すとおり、押さえ板４は複数の押さえバー４ａを有するため、広い範囲であっても一つの押さえ板によって冷却することができ、放熱器全体の構造簡略化、並びに部品点数の削減を図ることができる。
【００１５】
次に動作について、説明する。パワー半導体（図示せず）等の発熱体から発せられる熱はまずベース板１に伝えられ、フィン体２のＵ字状部底面２ｂとの接触面を通じて、フィン体２に伝熱される。この部分での熱接触は、弾性体３の弾性力によってフィン体２がベース１に圧接されることによって確保される。その後、フィン体２の側面部２ａに伝熱され、気中放熱される。
【００１６】
ここで、従来の放熱器ではフィン体２を前述した方法により成形した場合、外側に凸となるような丸味を帯びた形状となるため、ベース板１とフィン体２とは凸部周辺のみの線接触に近い形で熱接触することとなっていたが、本実施の形態では弾性体３によりフィン体２がベース１に一様に押し付けられるため、面接触に近い形での熱接触が実現され、熱伝達効率が向上される。
【００１７】
この実施の形態においては、締結部材５の締込量を調節することにより、あるいは、締結部材５にバネ座金を併せて使用することにより、押さえ板４が弾性体３に圧力を加えている。長期使用に伴う塑性変形により弾性体３の断面が変形し、押さえ板４の位置がわずかに下方に変位した場合であっても加圧力にほとんど変化なく、弾性体３に加圧した状態を保つことができる。弾性体３はフィン体２と押さえ板４で囲まれた閉空間に配置されており（図４参照）、前記押さえ板４からの加圧力を絶えず受けることにより、弾性体３が長期使用により塑性変形した場合であっても、フィン体２とベース板１の熱接触を安定して確保できる。
【００１８】
また、本実施の形態では、熱伝導特性を要求されるフィン体２と繰り返し温度変化に対する長期的な弾性特性を要求される弾性体３とを別部材としたことにより、金属疲労に対して必ずしも好ましい特性を有しないフィン体２の材料と別個に、弾性体３として前述のような最適な材料を選定することが可能となり、長期的な熱接触の信頼性を更に向上させることができる。
【００１９】
更に、本実施の形態によると従来のように予め成形してかしめ力を用いてフィン体２とベース板１を圧接する必要はないことから、ベース板１の加工精度、フィン体２の折り曲げ精度についても高精度を要求されることはなく、簡単に低コストで製作することができるという利点もある。
【００２０】
実施の形態２．
図６は、この発明を実施するための実施の形態２における放熱器の断面図を示すものである。本形態におけるベース板１１は、図１で示したベース板１のように上面が平面ではなく、矩形溝１１ａが形成されている。図７には本形態におけるフィン体２のＵ字状折曲部付近の拡大断面図を示し、図８にはベース板１１の斜視図を示す。ベース板１１に形成された矩形溝１１ａの幅は、フィン体２のＵ字状底面部２ｂの外幅と比較して、Ｕ字状部をこの溝にはめ込むことができる程度にわずかに広くしておく。また、矩形溝１１ａの深さを、押さえ板４の加圧による変形後の弾性体３の厚さよりも小さくして、押さえ板４とベース板１１の間に隙間を設けておく。
【００２１】
ベース板１１をこのような形状にすることにより、図１と同様なフィン体２、弾性体３、押さえ板４、締結部材５を用いて、フィン体２のＵ字状部をベース板１１の矩形溝１１ａに嵌めこんだ状態で、弾性体３を加圧すると、フィン体２のＵ字状底面部２ｂだけでなく、側面２ａの一部もベース板１と接触させることが可能となる。従って、フィン体２とベース板１との接触面積を増加させることができ、実施の形態１と比較すると、両者間の熱伝達を更に向上させることが可能となる。
【００２２】
実施の形態３．
図９は、この発明を実施するための実施の形態３における放熱器の断面図を示すもので、本形態におけるフィン体１２は、Ｕ字状部が各々独立した構成となっている。
フィン体１２を上記のような構成とすることにより、隣り合った独立フィン体１２の間隔を任意に設定することが可能となり、狭ピッチで配置することにより単位面積当たりのフィン体１２の放熱面積を増やすことができ、放熱器の除熱性能を高めることができる。また、図１に示す複数のＵ字状部が一体として成形されたフィン体２の場合と比較すると、本形態の場合には各Ｕ字状部が独立しているため、フィン体２の場合に全体として有していたそりやうねりに影響されず、フィン体１２とベース板１との密接性を確保しやすくなり、両者間の熱伝達を更に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による放熱器を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるフィン体を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による弾性体を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるフィン体Ｕ字状部の拡大断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による押さえ板の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２による放熱器を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるフィン体Ｕ字状部の拡大断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２による押さえ板の斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３による放熱器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ベース板
２  フィン体
３  弾性体
４  押さえ板
１１  ベース板
１２  フィン体
【図１】
0005012593.tif 000002
【図２】
0005012593.tif 000003
【図３】
0005012593.tif 000004
【図４】
0005012593.tif 000005
【図５】
0005012593.tif 000006
【図６】
0005012593.tif 000007
【図７】
0005012593.tif 000008
【図８】
0005012593.tif 000009
【図９】
0005012593.tif 000010