JP2006114688A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】 設計自由度が高く、安価で高効率なヒートシンクを提供する。
【解決手段】 金属板のベース部３の表面側に凹部のピン挿入部５を複数配列形成し、該ピン挿入部５にそれぞれピンフィン２の基端部８を挿入固定して複数のピンフィン２をベース部３上に立設配置する。ピンフィン２の少なくとも先端側１は互いに間隔を介して配置する。ピンフィン２は、例えば連続供給される金属線材を設定長さに切断し、連続的にヘッダー加工することで形成し、その表面に設けた半田メッキ１７を溶融してベース部３に固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＤＶＤ、パーソナルコンピュータや、サーバー、高性能電子計算機等の電子機器におけるＬＤ、ＣＰＵ、ＣＣＤなどの発熱を伴う電子部品に取り付けて、主に電子機器或いは電子部品の冷却を行うために用いられるヒートシンクに関するものである。

近年、各種ＬＳＩ、コンピュータに使われるＣＰＵなどの電子機器の主要部品は小型高性能化が著しい。例えばＬＳＩの配線間隔などが小さくなり、サブミクロン領域となるとともにますます高集積化が進み、単に発熱量が増えるだけでなく単位面積当りの発熱量が増える、すなわち、発熱密度の増大という新たな問題が大きな課題となってきている。

これらの熱を冷却するために、ヒートシンクが用いられている。ヒートシンクとして最も簡単なものは自然空冷方式のヒートシンクであるが、これにファンを組み合わせた強制対流方式のヒートシンクも同様に使われている。

ヒートシンクは、例えば図１０（ａ）に示すように、板状のベース部３上に板状のフィン４を複数立設配置して成る。フィン４はベース部３からの熱を空気中に放熱するための拡大伝熱面として機能するものである。なお、ヒートシンクは、価格的に安く、加工が容易なアルミニウムにより形成されているものが多いが、フィン４を構成する材質および加工方法は、様々なものが考案されている。

フィン４の加工方法の例として、アルミニウムの押出加工、鍛造加工等、様々な例がある。図１０（ｂ）に示すヒートシンクのフィン４は、スカイブフィンといわれるものであり、アルミ板材から機械加工により切り起こしで板状のフィン４を作成したものである。また、ベース部３を形成する板に溝を設け、その溝に板状のフィン４を差込、かしめ接合したものや、プレスした板状のフィン４をロー付けなどによりベース部３に接合したもの、フィン４とベース部３の板を半田で接合したものなどがある。

これらのヒートシンクはベース部３で発熱体からの熱を受け、その熱を板状のフィン４に伝え、さらに板状フィン４およびベース部３からそれと接する空気あるいは水、冷媒などに熱を最終的に放出して発熱体の温度を下げるという機能がある。

ヒートシンクの性能を向上させるには発熱体から環境側への熱の移動を、温度降下をなるべく少ないようにして行う必要があり、かつ、板状のフィン４とベース部３で構成される伝熱面積を限られた容積内でできる限り大きくとる必要がある。

また、ヒートシンクにより、発熱体の温度を効率的に下げるためには、ヒートシンクを発熱体に熱的に接触して設ける必要がある。例えば図１１に示すような基板１９上に設けられた互いに高さが異なる複数の発熱体９を効率的に冷却するために、図１２、図１３に示すようなヒートシンクが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この提案例のヒートシンクの一例は、図１２に示すように、外枠１１内に、分割された個別の単位ヒートシンク１８を複数配設して前記外枠１１で囲って形成したものであり、単位ヒートシンク１８は、ピン形状または板形状（図示せず）としている。なお、図１２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。

また、この提案例の別の例として、図１３に示すように、図１２の外枠１１に代えて、単位ヒートシンク１８を貫通させる熱伝導性の支持枠１２を設けたものがある。図１３（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。

これらの例は、外枠１１や支持枠１２に単位ヒートシンク１８を固定せずに設けることにより、単位ヒートシンク１８を上下方向に移動自在として、単位ヒートシンク１８の底面を発熱体９の高さに合わせられるようにしている。

特開２０００−２２８５９５

ところで、従来のヒートシンクは、電子機器、部品などの放熱冷却には最も経済的で簡単であるが、電子部品の高密度化に伴い、発熱密度の増大が進むと、板状のフィン４を複数配設して形成したヒートシンクは、冷却能力が不足しがちであった。また、限られたスペースで伝熱面積を出来るだけ大きく取るためにフィン４の形状を複雑にすると、加工が複雑となり高価なものとなってしまうといった問題があった。

また、図１２、図１３に示した提案のヒートシンクにおいて、ピン形状の単位ヒートシンク１８を適用しているものは、板形状の単位ヒートシンク１８を適用しているものに比べて伝熱面積を大きくできると考えられるが、この提案は、ヒートシンクの伝熱面積の拡大を考慮して提案されたものではないために、１つの発熱体９に対応する単位ヒートシンク１８の数は少なく、発熱密度の増大に対応する冷却能力を有しているものではなかった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、コンピュータのＣＰＵやＤＶＤのレーザダイオードのように高発熱密度でしかも限られた容積での冷却が必要な電子部品の発熱部を、効率的に冷却することができ、大量生産にも適した安価なヒートシンクを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明のヒートシンクは、金属板のベース部の表面側に凹部または孔部のピン挿入部が複数配列形成され、該ピン挿入部にそれぞれピンフィンの基端部が挿入固定されて複数のピンフィンがベース部上に立設配置されており、前記ピンフィンの少なくとも先端側は互いに間隔を介して配置されている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明のヒートシンクは、先端側の径よりも基端部の径を大きくしたピンフィンを複数立設配置して基端部の側面同士を接合し、該接合部をベース部とし、前記ピンフィンの少なくとも先端側は互いに間隔を介して配置した構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明のヒートシンクは、上記第１の発明の構成に加え、前記ピンフィンの少なくとも基端部にはピンフィンより融点が低い低融点金属または半田の被覆が施されて、該被覆を介してピンフィンの基端部がベース部に固定されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第４の発明のヒートシンクは、上記第２の発明の構成に加え、前記ピンフィンの少なくとも基端部側面にはピンフィンより融点が低い低融点金属または半田の被覆が施されて、該被覆を介してピンフィンの基端部同士が接合されている構成をもって課題を解決する手段としている。

なお、上記被覆の形成方法は、半田メッキ、低融点金属メッキ等がある。

さらに、第５の発明のヒートシンクは、上記第１乃至第４のいずれか一つに記載の発明の構成に加え、前記ピンフィンの表面側には凹部と凸部の少なくとも一方が形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第６の発明のヒートシンクは、上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、複数配置されたピンフィンのうち、外周側に配列されたピンフィンを内側に配列されたピンフィンより長く形成して外周側に配列されたピンフィンの先端側を内側に配列されたピンフィンの先端側より突出させた構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第７の発明のヒートシンクは、上記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、ベース部はピンフィンの配設面側が凸曲面状に形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第８の発明のヒートシンクの製造方法は、上記第１乃至第７のいずれか一つの発明のヒートシンクの製造方法であって、連続供給される金属線材を予め１つ以上定めた設定長さ毎に切断する線材切断工程を有してそれぞれのピンフィンが対応する設定長さに形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第９の発明のヒートシンクの製造方法は、上記第８の発明の構成に加え、前記線材切断工程後に圧造加工によってピンフィンの基端部の径をピンフィンの先端側の径より大きく形成する圧造加工工程を有する構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明のヒートシンクによれば、ベース上に複数のピンフィンを立設固定して形成したり、ピンフィンの基端部同士を接合してベース部と成したりし、ピンフィンの少なくとも先端側を互いに間隔を介して配置したものであるから、限られたスペースでも伝熱面積を大きくすることができ、コンピュータのＣＰＵやＤＶＤのレーザダイオードのように高発熱密度でしかも限られた容積での冷却が必要な電子部品の発熱部を効率的に冷却することができ、かつ、熱的に安定した信頼性の高いヒートシンクを実現できる。

また、本発明のヒートシンクによれば、必要な大きさに合わせて例えばピンフィンの配設数を適宜設定してヒートシンクを形成することができるので、設計、実装の自由度を増すことができ、サイリスタやＩＧＢＴ等の電力制御用素子などに用いる比較的大型のヒートシンクはもちろん、特にレーザチップの冷却等に必要となる極めて微小高性能なヒートシンクにまで幅広く適用することができる。

また、本発明のヒートシンクにおいて、ピンフィンの少なくとも基端部に形成したピンフィンより融点が低い低融点金属または半田の被覆を介してピンフィンの基端部をベース部に固定したり、ピンフィンの基端部同士を接合したりしたものにおいては、ピンフィンのベース部への固定やピンフィンの基端部同士の固定を容易にできるので、ヒートシンクを容易に製造できると共に、ピンフィンとベース部との熱的接合やピンフィンの基端部同士の熱的接合をより一層信頼性良く行うことができる。

さらに、本発明のヒートシンクにおいて、ピンフィンの表面側に凹部と凸部の少なくとも一方を形成したものにおいては、さらに伝熱面積を大きくして、より一層効率的に冷却可能なヒートシンクをコンパクトに実現することができる。

さらに、本発明のヒートシンクにおいて、複数配置されたピンフィンのうち、外周側に配列されたピンフィンを内側に配列されたピンフィンより長く形成して外周側に配列されたピンフィンの先端側を内側に配列されたピンフィンの先端側より突出させた構成によれば、例えば内側に配列されたピンフィンの先端側の上にファンを設けることにより、ファンの風を、内側に配列されたピンフィンの基端側に送り、その後、ヒートシンクの外周側に導くことができ、より効率的な冷却を可能とすることができる。

さらに、本発明のヒートシンクにおいて、ベース部はピンフィンの配設面側が凸曲面状に形成されている構成によれば、ピンフィン配設面の反対側の吸熱面よりもピンフィンの配設面側の放熱側の面を広く形成でき、かつ、ピンフィンの先端側間隔も広く形成できるので、より効率良く冷却が行える優れたヒートシンクを実現できる。

さらに、本発明のヒートシンクの製造方法によれば、線材切断工程により、連続供給される金属線材から設定長さの線材を容易に得ることができ、非常に容易に、安価にヒートシンクを製造できる。

さらに、本発明のヒートシンクの製造方法において、線材切断工程後に圧造加工によってピンフィンの基端部の径をピンフィンの先端側の径より大きく形成する圧造加工工程を有するものにおいては、ピンフィンの基端部の径を先端側よりも容易に太く形成でき、容易に上記構成のヒートシンクを製造できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。

図１（ａ）には、本発明に係るヒートシンクの第１実施形態例の要部構成が模式的な断面図により示され、図１（ｂ）には、その斜視図が模式的に示されている。これらの図に示すように、本実施形態例のヒートシンクは、金属板（ここでは銅板）のベース部３の表面側に凹部のピン挿入部５を複数配列形成し、該ピン挿入部５にそれぞれ銅（例えばタフピッチ銅）製のピンフィン２の基端部８を挿入固定して複数のピンフィン２をベース部３上に立設配置して形成されている。ピンフィン２の少なくとも先端側１は互いに間隔を介して配置されている。

また、ピンフィン２の表面側には半田の被覆としての半田メッキ１７が形成され、ピンフィン２の基端部８に形成された半田メッキ１７を介して、基端部８がベース部３に固定されている。ピンフィン２には長手方向の一部に、鍔部７が形成されている。例えば鍔部７の直径は２．５ｍｍ、ピンフィン２の鍔部７を除く部位の直径は１．５ｍｍに形成されており、図１（ｂ）に示すように、鍔部７の上部からピンフィンの先端側１にかけて、その表面側に、螺旋状の溝の凹部１０が形成されている。なお、図１（ａ）においては、凹部１０を省略して示している。鍔部７はベース部３上に配置され、鍔部７より下側のピンフィン２の基端部８がピン挿入部５に挿入されている。

本実施形態例のヒートシンクを製造する製造方法は、連続供給される金属線材を予め定めた設定長さ毎に切断する線材切断工程を有しており、この工程により、それぞれのピンフィン２が設定長さに形成されている。また、本実施形態例のヒートシンクの製造方法は、線材切断工程後に、圧造加工（ヘッダー加工）によってピンフィン２の途中部の径をピンフィン２の先端側１の径より大きく形成する圧造加工工程を有しており、この工程により、鍔部７を形成している。

また、本実施形態例では、上記鍔部７の形成後、鍔部７より上部側のピンフィン２に、その先端側１にかけて表面側に螺旋加工を施し、螺旋状の溝の凹部１０を形成している。その後、少なくとも鍔部７より下部側の半田メッキ１７の厚みが設定の厚み（例えば１０μｍ）となるように、ピンフィン２の表面側に半田メッキ１７を形成している。そして、図２に示すように、ベース部３に、ピンフィン２の基端部８の径よりわずかに大きい径を有する凹部を互いに設定間隔を介して複数形成してピン挿入孔５とし、それぞれのピン挿入孔５にピンフィン２を差し込む。

その後、ベース部３とベース部３上のピンフィン２を昇温加熱してピンフィン２の表面の半田メッキ１７を溶融し、ベース部３と接合する。この際、ベース部３を形成する銅板は、予めメッキなどの表面処理を施しておくと外観を良好に保つのによい。

本実施形態例は以上のように構成されており、ベース部３上に複数のピンフィン２を立設固定して形成しているので、限られたスペースでも伝熱面積を大きくすることができ、コンピュータのＣＰＵやＤＶＤのレーザダイオードのように高発熱密度で、しかも、限られた容積での冷却が必要な電子部品の発熱部を効率的に冷却することができる。

また、本実施形態例によれば、ヒートシンクの必要な大きさに合わせて例えばピンフィン２の配設数を適宜設定することができるので、設計、実装の自由度を増すことができる。

さらに、本実施形態例によれば、ベース部３とピンフィン２の加熱によって、ピンフィン２の表面側に施した半田メッキ１７を溶解させてピンフィン２のベース部３への接合を行うので、ヒートシンクを容易に製造できると共に、ピンフィン２とベース部３との熱的接合を信頼性良く行うことができる。

なお、図１２、図１３に示した提案例のように、外枠１１や支持枠１２によってピン形状の単位ヒートシンク１８を支持する構成は、単位ヒートシンク１８を複数配列して、これら複数の単位ヒートシンク１８群を発熱体９に対応させて分けることを前提としているのに対し、本実施形態例は、ピンフィン２とベース部３とを金属結合で一体化して１つのヒートシンクを構成することを考えている。つまり、上記提案例と本実施形態例は、技術的思想が全く異なる。

それゆえ、前記の如く、上記提案例においては、１つの発熱体９に対応する単位ヒートシンク１８の数は少なく、発熱密度の増大に対応する冷却能力を有しているものではないが、本実施形態例では、例えば１つの発熱部（図示せず）を冷却するために、数多くのピンフィン２をベース部３上に配列した構成とすることができ、冷却効率を向上させることができる。

また、上記提案例においては、単位ヒートシンク１８同士あるいは単位ヒートシンク１８と外枠１１や支持枠１２は接合されていないので、多数のピンフィンを外側からの締め付けで支持固定するには無理がある。仮に、冷却能力増大のために１つの発熱体９に対応する単位ヒートシンク１８の数を多くし、細径のピン形状の単位ヒートシンク１８を多数設けようとすると、単位ヒートシンク１８が不安定となり、特に、図１２の構成においては、単位ヒートシンク１８が外枠１１から外れてしまうおそれもある。

それに対し、本実施形態例は、単位ヒートシンクが直接あるいは金属板（ベース部３）を介して間接的に、かつ、互いに金属的に結合しているため、信頼性が高く、さらに、熱的にも互いの単位ヒートシンク間の熱抵抗は低減され、ヒートシンク全体としての性能確保が出来るものである。

また、本実施形態例によれば、ピンフィン２の表面側に螺旋状溝の凹部１０を形成しており、さらに伝熱面積を大きくして、より一層効率的に冷却可能なヒートシンクをコンパクトに実現することができる。また、螺旋状溝の加工は非常に容易であるので、安価なヒートシンクを実現できる。

さらに、本実施形態例によれば、ピンフィン２を連続する線材から容易に作ることができ、極めて安価なヒートシンクを実現できる。

次に、本発明に係るヒートシンクの第２実施形態例について説明する。第２実施形態例のヒートシンクは、図３（ａ）の模式的な斜視図に示すように、先端側１の径よりも基端部８の径を大きくしたピンフィン２を複数立設配置して基端部８の側面同士を接合し、該接合部をベース部３とし、前記ピンフィン２の少なくとも先端側１は互いに間隔を介して配置している。

なお、本明細書において、径は、円形状の直径のみならず、四角形状、六角形状等の様々な形状のさしわたしをも示すものであり、例えば第２実施形態例に適用しているピンフィン２の基端部８は、断面が四角形状に形成されており、このような四角形状の径は、図３（ｂ）のＡの長さを言う。

第２実施形態例において、ピンフィン２はそれぞれアルミニウムにより形成されており、ピンフィン２の基端部８の側面には半田メッキ１７が形成されて、該半田メッキ１７を介してピンフィン２の基端部８同士が接合されている。ピンフィン２の表面側には、基端部８を除き、第１実施形態例と同様に、螺旋状溝の凹部１０が形成されている。

第２実施形態例でも上記第１実施形態例と同様に、線材切断工程を有し、この線材切断工程によって図４の（ａ）に示すように、連続して供給される線材６を、図４（ｂ）に示すように、設定長さに形成し、図４（ｃ）に示すように、圧造加工（ヘッダー加工）工程によってピンフィン２の基端部８の径をピンフィン２の先端側１の径より大きく形成し、さらに、基端部８から上部側のピンフィン２に、その先端側１にかけて表面側に螺旋加工を施し、螺旋状の溝の凹部１０を形成している。

また、その後、少なくとも基端部８の半田メッキ１７が設定の厚み（例えば１５μｍ）となるように、ピンフィン２の表面側に半田メッキ１７を形成し、ピンフィン２の基端部８の側面同士を半田メッキ１７により接合し、接合部をベース部３としている。なお、この際、基端部８同士の接合により、その底面側に一つの面が形成されるように仮固定した状態で、加熱昇温することにより、半田メッキ１７を溶融させて基端部８の側面同士を接合し、図３のヒートシンクを形成する。

第２実施形態例は以上のように構成されており、第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。つまり、第２実施形態例も、ピンフィン２同士が接合されているので、信頼性が高く、かつ、冷却効率が高く、設計の自由度が高い安価なヒートシンクを実現できる。

図５には、本発明に係るヒートシンクの第３実施形態例が模式的な斜視図により示されている。第３実施形態例のヒートシンクは上記第２実施形態例と同様に、複数のピンフィン２の基端部８同士を接合してベース部３とし、ベース部３上に複数のピンフィン２を立設配置したものである。ただし、第３実施形態例では、それぞれのピンフィン２が断面四角形状に形成されており、基端部８より上部側のピンフィン２には、その先端側１にかけて、二重円形状の凹部１０が形成されている。

第３実施形態例では、例えば図６（ａ）に示すような、断面円形状の線材６をダイスに通し、図６（ｂ）に示すように、連続的に断面四角形状に形成する引き抜き加工を施し、然る後に、図６（ｃ）に示すように、線材６の表面に、線材６より低融点の金属被覆１６を形成する。この低融点金属被覆１６は、低融点金属の溶湯、例えば、アルミ連続線をシリコンが５％アルミ中に配合した溶湯中に通すことにより行われる。

その後、線材６の表面に凹凸を付けるため、例えばローラダイスなどを通過させて、図６（ｄ）に示すように、二重円形状の凹部１０を線材６の表面に多数形成する表面加工を施す。その後、この連続線材６を、ヘッダー加工機により定尺切断し、図６（ｅ）に示すように、端部ヘッダー加工（圧造加工）により基端部８の径を先端側１の径より大きく形成してピンフィン２を形成する。

その後、ピンフィン２を、発熱体９の冷却能力上必要となる数だけ集合させて基端部８の側面同士を接合し、ベース部３を形成する。なお、この際、基端部８同士の接合により、その底面側に一つの面が形成されるように仮固定した状態で、加熱昇温することにより、上記低融点金属被覆１６（シリコン濃度の高い金属層）を溶融させて基端部８の側面同士を接合し、図５のヒートシンクを形成する。

第３実施形態例は以上のように構成されており、第３実施形態例も上記第２実施形態例と同様の効果を奏することができる。

図７には、本発明に係るヒートシンクの第４実施形態例の要部構成が模式的な斜視図により示されている。第４実施形態例は上記第３実施形態例とほぼ同様に構成されており、第４実施形態例の説明において上記第３実施形態例との重複説明は省略する。

第４実施形態例のヒートシンクが上記第３実施形態例と異なる特徴的なことは、複数配置されたピンフィン２のうち、外周側に配列されたピンフィン２（２ａ）を内側に配列されたピンフィン２（２ｂ）より長く形成して、外周側に配列されたピンフィン２（２ａ）の先端側を内側に配列されたピンフィン２（２ｂ）の先端側より突出させたことである。

第４実施形態例のヒートシンクを製造する際は、線材切断工程により切断する金属線材の設定長さを、外周側に配列されるピンフィン２ａと内側に配列されるピンフィン２ｂに対応させて２つ設定しておき、それぞれのピンフィン２ａ，２ｂを対応する設定長さに形成する。

第４実施形態例は以上のように構成されており、上記第２、第３実施形態例と同様の効果を奏することができる。また、第４実施形態例において、例えば内側に配列されたピンフィン２（２ｂ）の先端側１の上部にファンを設けた場合、ファンの風が外周側のピンフィン２（２ａ）の先端側１に遮られることにより、風がピンフィン２（２ｂ）の基端側に入り込んでいってからピンフィン２の配列群の外周側に抜けていくので、ファンの風による冷却を効率良く行うことができ、より冷却効率の良好なヒートシンクを実現することができる。

なお、本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記第１実施形態例において、ピンフィン２とベース部３は共に銅製としたが、上記第１実施形態例のように、ベース部３のピン挿入孔５にピンフィン２を挿入固定する構成の場合、ピンフィン２とベース部３の材質を互いに異なる材質とすることもできる。

また、上記第１実施形態例ではピンフィン２とベース部３を銅製とし、上記第２〜第４実施形態例ではピンフィン２をアルミニウム製としたが、ピンフィン２やベース部３の形成材料は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えば熱伝導性が良好で加工が容易な様々な金属を用いて形成される。

さらに、上記各実施形態例ではいずれも、ベース部３は平面形状に形成したが、例えば図８に示すように、ベース部３はピンフィン２の配設面側が凸曲面状に形成されていてもよい。このように、ベース部３のピンフィン配設面側を凸曲面状に形成すると、ヒートシンクにおいて、発熱体９側に設けられる吸熱面よりもピンフィン２側の吸熱面を大きくでき、かつ、ピンフィン２の先端側間隔も広く形成できるので、より効率良く冷却を行なえる優れたヒートシンクを実現できる。

さらに、例えば図９（ａ）に示すように、ピンフィン２の基端部８を六角形状としてヒートシンクを形成してもよいし、ピンフィン２の基端部８の底面の形状を、図９（ｂ）に示すように形成してもよい。つまり、例えば第２〜第４実施形態例のように、基端部８同士を接合してヒートシンクを形成する構成において、基端部８の形状は、接合が容易であればよく、四角形だけに限定されるものではない。

さらに、図９（ａ）に示すように、ヒートシンクを形成するピンフィン２は、その基端側から先端側に向かうにつれて縮径する形状としてもよいし、曲線形状としてもよく、先端側で折り返す逆Ｕ字型の形状としてもよく、その形状は特に限定されるものではない。

さらに、ピンフィン２の径も特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、例えば現在の技術を用いて５００μｍ程度の細いピンフィン２を用いてヒートシンクを形成することもでき、このように細い径のピンフィン２を複数配列することにより、非常に効率的に冷却可能なヒートシンクを実現することができる。

さらに、上記第１実施形態例では、ベース部３の表面側に凹部のピン挿入部５を形成したが、ベース部３に孔部（貫通孔）のピン挿入部５を形成し、このピン挿入部５にピンフィン２を挿入してもよい。

さらに、上記第１実施形態例のように、ベース部３のピン挿入部５にピンフィン２を挿入固定する構成において、鍔部７は設けても設けなくてもよい。ただし、鍔部７を設けると、ピンフィン２のベース部３への固定位置を合わせやすくすることができる。

さらに、本発明において、ピンフィン２を形成するために適用される線材６やヘッダー加工部（基端部８や鍔部７などの拡径部）の寸法や断面形状、表面被覆層材質など、その詳細構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものでいる。

さらに、上記第１、第２実施形態例では、ピンフィン２に形成した半田メッキ１７を介しピンフィン２をベース部３に固定したり、ピンフィン２の基端部８同士の接合を行ったりし、上記第３、第４実施形態例では、低融点金属被覆１６を形成して低融点金属被覆１６を介してのピンフィン２の基端部８同士の接合を行ったが、ピンフィン２のベース部３への固定やピンフィン２同士の固定方法は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。

例えば第１実施形態例のようにベース部３のピン挿入部５にピンフィン２を挿入固定する場合、ベース部３をかしめることによってピンフィン２を固定することもできる。ただし、ピンフィン２の少なくとも基端部８に、半田メッキ１７または低融点金属（例えばスズ等の）メッキ等の被覆を形成し、これらを介してピンフィン２の基端部８をベース部３に固定したり、ピンフィン２同士を固定したりすると、容易に、かつ、的確な固定が行え、ヒートシンクの生産性を向上できる。

さらに、上記第１、第２実施形態例では、ピンフィン２の表面に螺旋状溝の凹部１０を形成し、上記第３、第４実施形態例では、ピンフィン２の表面に二重円形状の凹部１０を形成したが、ピンフィン２の表面に形成する凹部１０の形状は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えばピンフィン２の表面にローレット加工を施して格子縞状等の様々な溝を形成してもよい。

さらに、ピンフィン２の表面に凸部を形成してもよいし、凹部１０と凸部の両方を形成してもよいし、凸部や凹部を形成しなくてもよい。また、凹部１０や凸部の形成部も特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。

本発明に係るヒートシンクの第１実施形態例を模式的に示す説明図である。 上記第１実施形態例の製造方法を模式的に示す説明図である。 本発明に係るヒートシンクの第２実施形態例の構成（ａ）とピンフィン基端部断面（ｂ）を示す説明図である。 上記第２実施形態例に適用されているピンフィンの製造方法を模式的に示す説明図である。 本発明に係るヒートシンクの第３実施形態例を模式的に示す説明図である。 上記第３実施形態例に適用されているピンフィンの製造方法を模式的に示す説明図である。 本発明に係るヒートシンクの第４実施形態例を模式的に示す説明図である。 本発明に係るヒートシンクの他の実施形態例を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係るヒートシンクのさらに他の実施形態例を模式的に示す説明図である。 従来のヒートシンクの形態を示す説明図である。 基板上に配置した高さが互いに異なる複数の電子部品の配列例を示す説明図である。 高さが互いに異なる複数の電子部品を共に冷却するために提案されたヒートシンクの提案例を示す説明図である。 高さが互いに異なる複数の電子部品を共に冷却するために提案されたヒートシンクの別の提案例を示す説明図である。

符号の説明

１ 先端側
２ ピンフィン
３ ベース部
５ ピン挿入孔
６ 線材
７ 鍔部
８ 基端部
９ 発熱体
１０ 凹部
１６ 金属被覆
１７ 半田メッキ

Claims (9)

1. 金属板のベース部の表面側に凹部または孔部のピン挿入部が複数配列形成され、該ピン挿入部にそれぞれピンフィンの基端部が挿入固定されて複数のピンフィンがベース部上に立設配置されており、前記ピンフィンの少なくとも先端側は互いに間隔を介して配置されていることを特徴とするヒートシンク。
2. 先端側の径よりも基端部の径を大きくしたピンフィンを複数立設配置して基端部の側面同士を接合し、該接合部をベース部とし、前記ピンフィンの少なくとも先端側は互いに間隔を介して配置したことを特徴とするヒートシンク。
3. ピンフィンの少なくとも基端部にはピンフィンより融点が低い低融点金属または半田の被覆が施されて、該被覆を介してピンフィンの基端部がベース部に固定されていることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
4. ピンフィンの少なくとも基端部側面にはピンフィンより融点が低い低融点金属または半田の被覆が施されて、該被覆を介してピンフィンの基端部同士が接合されていることを特徴とする請求項２記載のヒートシンク。
5. ピンフィンの表面側には凹部と凸部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のヒートシンク。
6. 複数配置されたピンフィンのうち、外周側に配列されたピンフィンを内側に配列されたピンフィンより長く形成して外周側に配列されたピンフィンの先端側を内側に配列されたピンフィンの先端側より突出させたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のヒートシンク。
7. ベース部はピンフィンの配設面側が凸曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のヒートシンク。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載のヒートシンクの製造方法であって、連続供給される金属線材を予め１つ以上定めた設定長さ毎に切断する線材切断工程を有してそれぞれのピンフィンが対応する設定長さに形成されていることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
9. 線材切断工程後に圧造加工によってピンフィンの基端部の径をピンフィンの先端側の径より大きく形成する圧造加工工程を有することを特徴とする請求項８記載のヒートシンクの製造方法。

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