JP5564376B2 - 放熱フィンの構造、及びそれを用いた放熱器 - Google Patents

Description

本発明は、放熱フィンの構造、及びそれを使用した放熱器に係り、特に放熱フィンとヒートパイプとが結合された放熱フィンの構造、及びそれを使用した放熱器に関する。

電子産業は、発展し続けているが、冷却又は熱の除去に関する問題が大きな障害となっている。電子装置は、更なる高機能が要求され、統合度が高まり、多くの機能が応用されるに伴い、放熱に対する要求も極めて高くなっている。従って、熱の移動効率に関する研究は、電子工業における主要な課題となっている。

一般に、放熱フィン（Ｈｅａｔ Ｓｉｎｋ）は、部材又はシステムの熱を大気中に放出するのに使用される。放熱フィンの熱抵抗が低いということは、その放熱フィンの放熱効率が高いことを示す。一般に、熱抵抗は、放熱フィン内部における拡がり抵抗と、放熱フィン表面と大気との間の接触熱抵抗と、から構成される。応用上、放熱フィンは、銅、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料から製造されることにより、拡がり抵抗が低減される。しかし、接触熱抵抗によって放熱フィンの機能が限定されるため、新たな時代における電子素子からの放熱要求を満たすことができなかった。

現在、市場は、高効率の放熱メカニズムに注目しており、熱伝導効果の高いヒートパイプ（Ｈｅａｔ ｐｉｐｅ）と放熱フィンとを組み合わせた構造が次々と開発され、現段階における放熱問題を有効に解決している。

従来のヒートパイプと放熱器との結合方式は、数種類存在する。その１は、ヒートパイプを放熱フィン上の貫通孔に緊密に接続する方式である。しかし、この結合方式では、ヒートパイプを貫通孔に貫通させるとき、ヒートパイプの表面に引っかき傷が発生したり、放熱フィンが変形したりしやすく、ひどい場合は、貫通孔が破損してしまう。従って、この結合方式で製造される製品は、良品率が低い。

その２は、ヒートパイプを放熱フィン上の貫通孔に緩く挿設した後、ヒートパイプと放熱フィンとの隙間に熱伝導接着剤又ははんだペーストを充填する方式である。この方式を採用する場合、放熱フィン上に貫通孔に連通する溝部を開設し、溝部内に熱伝導接着剤又ははんだペーストを充填させる必要がある。即ち、ヒートパイプを貫通孔内に貫通させた後、ヒートパイプと放熱フィンの貫通孔との間に、加熱して液状になった熱伝導接着剤又ははんだペーストを充填する。その後、冷却して熱伝導接着剤又ははんだペーストを固化させる。しかし、この結合方式は、製造工程が多い上、余った熱伝導接着剤又ははんだペーストが放熱フィン上にこぼれることにより、美観性が低下する上、熱抵抗が増大してしまう。また、製造に掛かる時間も長いため、製造効率が低い。

上記のようなヒートパイプと放熱フィンとを結合する先行技術として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているものがある。特許文献１には、その[００２６]及び図６において、放熱フィンに挿入孔を設け、孔縁に複数の切り込みを形成し、ヒートパイプを挿入孔に圧入する冷却モジュールが開示されている。また、特許文献２には、その[００２３]及び図１において、放熱基板の両面に多数の放熱フィンを取り付けて放熱体とし、放熱基板の厚み方向の中心部にヒートパイプ用の取付穴を設け、ヒートパイプを圧入する冷却装置が開示されている。
しかし、これらの２つの先行技術は、ヒートパイプを挿入孔や取付穴に圧入するので、上記その１と同様な問題を発生しやすい。

そこで、本発明の発明者は、上述の従来技術における各欠点に鑑み、研究及び改良を重ね、ついに、本発明の「放熱フィンの構造、それを使用した放熱器及びそれらの製造方法」を案出した。

特開２００２−２８０５０５号公報 特開２００８−１４７３１９号公報

本発明の第１の目的は、放熱フィンの本体上の延伸体に複数の凹部及び凸部を形成することにより、ヒートパイプの外側表面との間に干渉部分を形成し、延伸体をヒートパイプの外側表面に緊密に固定することにより、本体とヒートパイプとを緊密に結合することにある。

本発明の第２の目的は、複数の放熱フィン中の各放熱フィンの本体上の延伸体に複数の凹部及び凸部を形成することにより、ヒートパイプの外側表面との間に干渉部分を形成し、延伸体をヒートパイプの外側表面に緊密に固定することにより、本体とヒートパイプとを緊密に結合することができる放熱器を提供することにある。

本発明の第３の目的は、ヒートパイプを放熱フィンの本体に貫通させた後、本体の延伸体に複数の凸部及び凹部を加圧形成することにより、複数の凹部及び凸部とヒートパイプの外側表面との間に干渉部分を形成し、延伸体をヒートパイプの外側表面に緊密に固定して、本体とヒートパイプとを緊密に結合することができる放熱フィンの構造を提供することにある。

本発明の一態様による放熱フィンの構造は、本体上に貫通孔を穿孔し、延伸体を前記貫通孔の外縁から貫通方向に突出させて形成し、ヒートパイプを前記貫通孔に貫通させ、前記ヒートパイプの外側表面を前記延伸体に対応させ、プレス装置によって前記延伸体上を押圧し、前記延伸体に複数の凸部及び凹部を形成し、前記延伸体を前記ヒートパイプの外側表面に緊密に固定する放熱フィンの構造であって、前記プレス装置は、少なくとも第１の板体及び第２の板体を有し、前記第１の板体は、少なくとも１つの第１の凹溝を有し、前記第１の凹溝には、第１の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第１の歯部間は、第１の空間を有し、前記第２の板体は、少なくとも１つの第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝には、第２の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第２の歯部間は、第２の空間を有する。

凸部は、凹部と隣り合い、凸部及び凹部とヒートパイプの外側表面との間には、干渉部分が形成される。凸部の幅は、凹部の幅より大きいか、同一か、或いは、小さい。凸部及び凹部は、弧形端又は尖端をそれぞれ有する。

本発明の他の態様による放熱器は、少なくとも１つのヒートパイプ及び複数の放熱フィンを備え、前記複数の放熱フィン中の各放熱フィンは、本体上に貫通孔を穿孔し、延伸体を前記貫通孔の外縁から貫通方向に突出させて形成し、ヒートパイプを前記貫通孔に貫通させ、前記ヒートパイプの外側表面を前記延伸体に対応させ、プレス装置によって前記延伸体上を押圧し、前記延伸体に複数の凸部及び凹部を形成し、前記延伸体を前記ヒートパイプの外側表面に緊密に固定する放熱フィンの構造であって、前記プレス装置は、少なくとも第１の板体及び第２の板体を有し、前記第１の板体は、少なくとも１つの第１の凹溝を有し、前記第１の凹溝には、第１の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第１の歯部間は、第１の空間を有し、前記第２の板体は、少なくとも１つの第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝には、第２の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第２の歯部間は、第２の空間を有する。

複数の板体は、第１の板体及び第２の板体を含む。第１の板体は、半円形である少なくとも１つの第１の凹溝を有する。第２の板体は、半円形である少なくとも１つの第２の凹溝を有する。延伸体の凸部は、空間に対応して形成され、延伸体の凹部は、歯部に対応して形成される。

放熱フィンの本体上の延伸体に複数の凸部及び凹部が形成されることにより、ヒートパイプの外側表面との間に干渉部分が形成される。これにより、延伸体がヒートパイプの外側表面に緊密に固定されるため、本体とヒートパイプとを緊密に結合させることができる。

本発明の一実施形態による放熱フィンの本体及びヒートパイプを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの本体及びヒートパイプを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの本体及びヒートパイプを示す部分断面の正面図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの延伸体の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの延伸体の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの延伸体の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による放熱器を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱器を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱フィンの製造工程を示す流れ図である。 本発明の一実施形態によるプレス装置が延伸体をプレスする前の状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプレス装置が延伸体をプレスするときの状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による延伸体、プレス装置の第１の凹溝及び第２の凹溝を示す拡大断面図である。

本発明の目的、特徴及び効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。

本発明は、放熱フィンの構造、それを使用した放熱器及びそれらの製造方法を提供するものである。図面は、本発明の好適な実施形態を示す。図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本実施形態による放熱フィンの構造は、少なくとも１つの貫通孔１１４が開設された本体１１を含む。また、少なくとも１つのヒートパイプ１２が貫通孔１１４内に挿設される。

図１に示すように、本体１１は、互いに表裏関係にある第１の側面１１２及び第２の側面１１３を有する。貫通孔１１４は、第１の側面１１２及び第２の側面１１３を貫通する。図１においては、貫通孔１１４の数は、２つであるが、これのみに限定されず、本体１１には、１つ以上の貫通孔１１４を開設することができる。

各貫通孔１１４の外縁には、本体１１から離れる方向即ち貫通方向に突出する延伸体１１５が設けられる。複数の延伸体１１５は、第１の側面１１２又は第２の側面１１３に設けることができる。図１においては、延伸体１１５は、第１の側面１１２に設けられる。

図２〜図４を参照する。ヒートパイプ１２は、複数の貫通孔１１４に貫設される（図１を参照）。延伸体１１５は、ヒートパイプ１２の外側表面１２１に対応し、複数の凸部１１５１及び凹部１１５２が形成される。凸部１１５１は、凹部１１５２の隣に形成される。延伸体１１５は、凸部１１５１及び凹部１１５２が形成されることにより、ヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定される。即ち、延伸体１１５と外側表面１２１との間に互いに干渉して密接する干渉部分が形成されることにより、本体１１とヒートパイプ１２とが安定的に緊密に結合される。

図４を参照する。図４に示すように、凸部１１５１の幅は、凹部１１５２の幅よりも小さい。しかし、これのみに限定されず、図５に示すように、凸部１１５１の幅を凹部１１５２の幅よりも大きくしたり、図６に示すように、凸部１１５１の幅と凹部１１５２の幅とを同一にしたりすることができる。

図７及び図８を参照する。複数の本体１１がヒートパイプ１２上に順番に直列接続されることにより、放熱器１０が形成される。各本体１１上の貫通孔１１４の位置は、何れも同一である。また、複数の本体１１が間隔を空けて配列することにより、各本体１１間には、流路１１７が形成される。各本体１１をヒートパイプ１２に嵌設した後、延伸体１１５に、複数の凸部１１５１及び凹部１１５２を形成する。延伸体１１５は、複数の凸部１１５１及び凹部１１５２が形成されることにより、ヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定される。即ち、延伸体１１５と外側表面１２１との間に干渉部分が形成されることにより、本体１１とヒートパイプ１２とを安定的に緊密に結合させることができ、放熱器１０全体の構造を安定させ、本体１１がヒートパイプ１２上で揺動することがない。
図１、図２及び図９を同時に参照する。上述の放熱フィンの構造は、以下に示すステップにより完成される。

ステップ１（ｓｐ１）：本体１１上に少なくとも１つの貫通孔１１４を穿孔する（図１を参照）。

ステップ２（ｓｐ２）：貫通孔１１４の外縁から貫通方向に延伸体１１５を形成する（図１を参照）。

ステップ３（ｓｐ３）：ヒートパイプ１２を貫通孔１１４に貫通させ、ヒートパイプ１２の外側表面１２１を延伸体１１５に対応させる。

ステップ４（ｓｐ４）：プレス装置３０を利用して延伸体１１５上を押圧し、延伸体１１５上に複数の凸部１１５１及び凹部１１５２を形成することにより、延伸体１１５をヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定する（図１０及び図１１を参照）。

ステップ１（ｓｐ１）及びステップ２（ｓｐ２）は、一般のプレス成形によって行われるのが好ましい。

図１０及び図１１を参照する。図１０及び図１１に示すように、プレス装置３０は、少なくとも第１の板体３１及び第２の板体３２を含む。第１の板体３１は、半円形の少なくとも１つの第１の凹溝３１１を有し、第１の凹溝３１１には、第１の歯部３１２が間隔を空けて形成され、各第１の歯部３１２間は、第１の空間３１３を有する。第２の板体３２は、半円形の少なくとも１つの第２の凹溝３２１を有し、第２の凹溝３２１には、第２の歯部３２２が間隔を空けて形成され、各第２の歯部３２２間は、第２の空間３２３を有する。

第１の板体３１と第２の板体３２とは、延伸体１１５の少なくとも両外側にそれぞれ配置され、第１の板体３１及び第２の板体３２を延伸体１１５の方向に緊密にプレスして第１の凹溝３１１及び第２の凹溝３２１を延伸体１１５上に押圧することにより、延伸体１１５の外側表面には、複数の凸部１１５１及び凹部１１５２が形成される。

図１２を参照する。図１２の符号１１Ａは図１１における部分１１Ａに対応していることを示す。図１２に示すように、凸部１１５１は、第１の空間３１３及び第２の空間３２３に対応して成形され、凹部１１５２は、第１の歯部３１２及び第２の歯部３２２に対応して成形される。上述のステップにより、延伸体１１５とヒートパイプ１２の外側表面１２１との間には、干渉部分が形成され、延伸体１１５がヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定される。

上述の構造及び製造方法により、本発明が従来技術を改善する点を以下に示す。

１．放熱フィンの本体１１上の延伸体１１５に複数の凸部１１５１及び凹部１１５２が形成されることにより、ヒートパイプ１２の外側表面１２１との間に干渉部分が形成される。これにより、延伸体１１５がヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定されるため、本体１１とヒートパイプ１２とを緊密に結合させることができる。

２．各放熱フィンの本体１１上の延伸体１１５に複数の凸部１１５１及び凹部１１５２が形成されることにより、ヒートパイプ１２の外側表面１２１との間に干渉部分が形成される。これにより、延伸体１１５がヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定されるため、本体１１とヒートパイプ１２とを緊密に結合させることができ、安定性の高い放熱器１０を構成することができる。

３．ヒートパイプ１２を放熱フィンの本体１１に貫通させた後、放熱フィンの本体１１上の延伸体１１５を加圧して複数の凸部１１５１及び凹部１１５２を形成することにより、ヒートパイプ１２の外側表面１２１との間に干渉部分が形成される。これにより、延伸体１１５がヒートパイプ１２の外側表面１２１に緊密に固定されるため、本体１１とヒートパイプ１２とを緊密に結合させることができる方法を提供することができる。

以上の説明は、本発明の実施形態を示すものであり、本発明を限定するものではない。従って、当業者は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において各種の変更及び修飾を行うことができ、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載の内容を基準とする。

１０ 放熱器
１１ 本体
１１２ 第１の側面
１１３ 第２の側面
１１４ 貫通孔
１１５ 延伸体
１１５１ 凸部
１１５２ 凹部
１１７ 流路
１２ ヒートパイプ
１２１ 外側表面
３０ プレス装置
３１ 第１の板体
３１１ 第１の凹溝
３１２ 第１の歯部
３１３ 第１の空間
３２ 第２の板体
３２１ 第２の凹溝
３２２ 第２の歯部
３２３ 第２の空間

Claims (8)

1. 本体上に貫通孔を穿孔し、延伸体を前記貫通孔の外縁から貫通方向に突出させて形成し、ヒートパイプを前記貫通孔に貫通させ、前記ヒートパイプの外側表面を前記延伸体に対応させ、プレス装置によって前記延伸体上を押圧し、前記延伸体に複数の凸部及び凹部を形成し、前記延伸体を前記ヒートパイプの外側表面に緊密に固定する放熱フィンの構造であって、
   前記プレス装置は、少なくとも第１の板体及び第２の板体を有し、
   前記第１の板体は、少なくとも１つの第１の凹溝を有し、前記第１の凹溝には、第１の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第１の歯部間は、第１の空間を有し、
   前記第２の板体は、少なくとも１つの第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝には、第２の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第２の歯部間は、第２の空間を有することを特徴とする放熱フィンの構造。
2. 前記第１の板体及び前記第２の板体を前記延伸体の少なくとも両外側に配置し、前記第１の板体及び前記第２の板体を延伸体の方向に緊密にプレスして前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝を前記延伸体上に押圧するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の放熱フィンの構造。
3. 前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝は、半円形であることを特徴とする請求項１又は２記載の放熱フィンの構造。
4. 前記凸部は、前記凹部と隣り合い、前記凸部及び凹部と前記ヒートパイプとの間には、干渉部分が形成されることを特徴とする請求項１記載の放熱フィンの構造。
5. 少なくとも１つのヒートパイプ及び複数の放熱フィンを備え、
   前記複数の放熱フィン中の各放熱フィンは、本体上に貫通孔を穿孔し、延伸体を前記貫通孔の外縁から貫通方向に突出させて形成し、ヒートパイプを前記貫通孔に貫通させ、前記ヒートパイプの外側表面を前記延伸体に対応させ、プレス装置によって前記延伸体上を押圧し、前記延伸体に複数の凸部及び凹部を形成し、前記延伸体を前記ヒートパイプの外側表面に緊密に固定する放熱器であって、
   前記プレス装置は、少なくとも第１の板体及び第２の板体を有し、
   前記第１の板体は、少なくとも１つの第１の凹溝を有し、前記第１の凹溝には、第１の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第１の歯部間は、第１の空間を有し、
   前記第２の板体は、少なくとも１つの第２の凹溝を有し、前記第２の凹溝には、第２の歯部が間隔を空けて形成され、前記各第２の歯部間は、第２の空間を有することを特徴とする放熱器。
6. 前記第１の板体及び前記第２の板体を前記延伸体の少なくとも両外側に配置し、前記第１の板体及び前記第２の板体を延伸体の方向に緊密にプレスして前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝を前記延伸体上に押圧するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の放熱器。
7. 前記第１の凹溝及び前記第２の凹溝は、半円形であることを特徴とする請求項５又は６記載の放熱器。
8. 前記凸部は、前記凹部と隣り合い、前記凸部及び凹部と前記ヒートパイプとの間には、干渉部分が形成されることを特徴とする請求項５記載の放熱器。

Images