JPH06315731A - ヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない構成部材で両面使用可能な熱交換率の
高いヒートシンクを提供すると共に、その製造を容易に
する。 【構成】 対峙して配置される伝熱性を有する板体２の
対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条３を形成す
る。対向する溝条３内にフィン４を嵌合すると共に、溝
条３の突壁部７をかしめ結合する。この場合、上記溝条
３間には、かしめ部５と、このかしめ部５と共にフィン
４を挟持する固定壁部６とを交互に形成することによ
り、溝条３内にフィン４を確実にかしめることができ
る。また、板体２の対向する溝条３内にフィン４を嵌合
した後、隣接する溝条３間に、溝条３に沿って押圧治具
を移動することにより、溝条３の突壁部７をフィン側に
圧潰してフィン４をかしめることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体デバイ
スの製造に使用される強制空冷用のヒートシンク及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートシンクとして、図
１３に示すように、伝熱性を有するアルミニウムあるい
はアルミニウム合金製の基板ａに複数の溝条ｂを列設
し、各溝条ｂにアルミニウムあるいはアルミニウム合金
製のフィンｃを嵌合固定し、フィンｃの他端側にフィン
と嵌合する溝が複数形成された蓋ｄを差込んで、蓋ｄと
基板ａとをねじｅをもって側板ｆにて固定した構造のも
のが知られている。このヒートシンクを製造する方法と
して、基板ａに列設された溝条ｂ内にフィンｃを嵌合し
た後、溝条ｂの突壁部をかしめてフィンｃと基板ａとを
固定する方法が知られている（特公平１−１２５７１号
公報参照）。

【０００３】また、別のヒートシンクとして、図１４に
示すように、一対の伝熱性基板ａ，ａの対向面に両端を
折曲したフィンｃをろう付けした構造のものも知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者す
なわち、図１３に示すヒートシンクは、フィンｃの一端
と基板ａとがかしめ結合される構造であるため、片面冷
却専用としてしか使用することができず、熱交換率が低
下するという問題があり、また、基板ａとフィンｃの他
に蓋ｄ、側板ｆ及びねじｅ等の部品が必要となるので、
構成部材が多くなり組立に手間を要するという問題があ
った。この問題を解決する手段として、蓋ｄとフィンｃ
とをかしめ結合する方法が考えられるが、かしめ結合す
るためには、プレス装置に取付けられる押圧治具が挿入
されるための開放部が存在しなければならないため、フ
ィンの両端をかしめ結合することは困難である。

【０００５】一方、後者すなわち図１４に示すヒートシ
ンクは両面冷却用に使用することができ、熱交換率の向
上を図ることができるが、フィンｃの両端の折曲部と基
板ａとを当接させた状態でろう付けするため、設備費が
かかり、コストが嵩むという問題がある。また、フィン
ｃの両端に折曲部を設けて基板ａにろう付けするため、
フィンｃ，ｃ間のピッチを狭小にすることができず、熱
交換率が低下するという問題がある。さらに、高温の下
でろう付けを行うので、フィンｃ，基板ａに焼きが入り
強度が低下するという問題もある。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、少ない構成部材で両面使用可能な熱交換率の高いヒ
ートシンクを提供すると共に、その製造を容易にしたヒ
ートシンクの製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１のヒートシンクは、対峙して配置さ
れる伝熱性を有する板体の対向する面に適宜間隔をおい
て複数の溝条を形成し、対向する上記溝条内にフィンを
嵌合すると共に、溝条の突壁部をかしめ結合してなるも
のである。

【０００８】また、この発明の第２のヒートシンクは、
対峙して配置される伝熱性を有する板体の対向する面に
適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、上記溝条間に
は、かしめ部と、このかしめ部と共にフィンを挟持する
固定壁部とを交互に形成し、対向する上記溝条内にフィ
ンを嵌合すると共に、溝条の突壁部をかしめ結合してな
るものである。

【０００９】この発明の第２のヒートシンクにおいて、
溝条間の固定壁部には、かしめ部より板体の対向する面
に突出する平坦面を形成してあることが好ましい。

【００１０】また、この発明の第４のヒートシンクの製
造方法は、対峙して配置される伝熱性を有する板体の対
向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、対向
する上記溝条内にフィンを嵌合した後、隣接する溝条間
に、溝条に沿って押圧治具を移動することにより、上記
溝条の突壁部をフィン側に圧潰して上記フィンをかしめ
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】また、この発明の第５のヒートシンクの製
造方法は、対峙して配置される伝熱性を有する板体の対
向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、上記
溝条間には、かしめ部と、このかしめ部と共にフィンを
挟持する固定壁部とを交互に形成し、対向する上記溝条
内にフィンを嵌合した後、溝条間のかしめ部に、溝条に
沿って押圧治具を移動することにより、上記溝条の突壁
部をフィン側に圧潰して上記フィンをかしめるようにし
たことを特徴とするものである。

【００１２】この発明において、上記押圧治具の移動方
向は、例えば板体とフィンに向って押す方向または引く
方向のいずれでもよく、溝条間（具体的にはかしめ部）
に配設された押圧治具を溝条の底に向って押圧させても
よい。

【００１３】

【作用】上記のように構成されるこの発明のヒートシン
クによれば、対峙して配置された板体の対向する面に列
設された溝条にフィンをかしめ結合することにより、ヒ
ートシンクの両面を使用することができ、熱交換率を高
めることができる。

【００１４】また、板体の対向する溝条間には、かしめ
部と、このかしめ部と共にフィンを挟持する固定壁部と
を交互に形成することにより、溝条内にフィンを嵌合す
ると共に、溝条片側の突壁部をかしめるだけで、固定壁
部とかしめ部との間にフィンを確実に結合することがで
き、溝条とフィンとの接触面積が増えるので、この間に
隙間が生じることもない。このため、熱伝導性能が上が
って熱交換効率が向上する。

【００１５】また、溝条間の固定壁部が、かしめ部より
板体の対向面に突出する平坦面を有することにより、か
しめ部に損傷を与えることなくロールを使用して板体を
容易に矯正することができる。

【００１６】また、この発明のヒートシンクの製造方法
によれば、対峙して配置された板体の対向する面に形成
されている溝条内にフィンを嵌合した後、隣接する溝条
間に、溝条に沿って押圧治具を移動することにより、対
峙する板体間の溝条の突壁部をフィン側に圧潰してフィ
ンをかしめることができ、複数のフィンと溝条とを同時
にかしめることができる。

【００１７】また、板体の溝条間には、かしめ部と、こ
のかしめ部と共にフィンを挟持する固定壁部とを交互に
形成し、板体の対向する溝条内にフィンを嵌合した後、
溝条間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を移動する
ことにより、溝条片側の突壁部をフィン側に圧潰するだ
けでフィンをかしめることができ、溝条両側の突壁部を
かしめる場合に比べて約半数の押圧治具で複数のフィン
と溝条とを同時にかしめることができる。

【００１８】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

【００１９】図１はこの発明のヒートシンクの第１実施
例の正面図、図２，図３はその要部の拡大断面図であ
る。

【００２０】第１実施例のヒートシンク１は、対峙して
配置される伝熱性を有する板体２と、この板体２の対向
する面に適宜間隔をおいて形成された複数の溝条３と、
溝条３内にかしめ結合されるフィン４とで構成されてお
り、溝条３，３間には、かしめ部５と、このかしめ部５
と共にフィン４を挟持する固定壁部６とが交互に形成さ
れている。

【００２１】この場合、板体２は、例えばアルミニウム
あるいはアルミニウム合金製の押出形材にて形成されて
おり、押出成形と同時に互いの対向面にそれぞれ溝条３
を列設してなる。また、フィン４は、板体２と同様に伝
熱性を有するアルミニウムあるいはアルミニウム合金製
の板材にて形成されている。この場合、例えば溝条３の
幅を１．０mm、溝条３の中心間距離をかしめ部で３．８
mm、固定壁部で４．２mm、フィン４の厚みを０．８mmと
することができ、可及的にフィン４の間隔を狭めて多数
のフィン１を板体２，２間に取付けることができ、熱交
換率の向上を図ることができる。

【００２２】なお、上記の数値は一例を示すものであっ
て、特にこれらの数値に限定されるわけではなく、ま
た、フィン４の長さ、板体２の幅等は任意に設定するこ
とができる。

【００２３】また、溝条３，３間に形成されているかし
め部５の両側部は、図２に示すように溝条３の突壁部７
とされている。

【００２４】また、溝条３，３間に形成されている固定
壁部６の先端側の平坦面６ａは、図２に示すようにかし
め部５より板体２の対向する面に若干（例えば０．３mm
程度）突出している。このように、固定壁部６の平坦面
６ａはかしめ部５より突出しているので、板体２の両面
よりロールを押し当てて引き抜く（または押出す）こと
により、板体２の撓み等を容易に矯正することができ、
また、これによりかしめ部５が潰れ等の損傷を受けるこ
ともない。

【００２５】上記のヒートシンク１の使用について説明
すると、例えば、半導体素子等の電子部品が板体２上に
載置されて使用に供される。そして、ヒートシンク１の
フィン４，４間に冷媒（空気）を通すことにより、板体
２上に載置された電子部品を冷却することができる。こ
のため、電子部品を高温域で使用する際に熱による破
壊、損傷を防止することができる。

【００２６】上記のように構成されるヒートシンク１を
製造するには、まず、上記のように形成された板体２を
一対用意し、この板体２の対向する面に形成された溝条
３にフィン４の両端を嵌合する。そして、隣接する溝条
３，３間の対峙するかしめ部５，５間に、溝条３に沿っ
て図示しない押圧治具を移動することにより、図３に想
像線で示すように、溝条３の突壁部７をフィン４側に圧
潰してフィン４をかしめることができる。

【００２７】以下、その手順について詳細に説明する。
まず、対峙して配置された板体２の溝条３にフィン４の
両端を嵌合した後、板体２，２間に図４に示すようにス
ペーサ８を複数取付け、スペーサ８を介在させることに
より板体２，２間の間隔を一定に保持する。

【００２８】次に、このようにスペーサ８が取付けられ
たかしめ結合前のヒートシンク１ａを、図５に示すよう
に、支持台９上に設置する。支持台９は、ヒートシンク
１ａが載置されるベッド１０と、ベッド１０の一端側に
設けられ、溝条３，３間に押圧治具を移動する際に板体
２の移動を阻止するストッパ１１と、ベッド１０脇の支
柱１２，１２に取付けられ、上方の板体２を下方へ押圧
してヒートシンク１ａ全体を支持する２つの支持枠１３
とで構成されている。そして、上記ヒートシンク１ａを
ベッド１０上に載置し、上方より支持枠１３を支柱１２
に取付け、支持枠１３の両端部に挿通された調整ボルト
１４を締め付けることにより、上記ヒートシンク１ａを
ベッド１０上に固定する。

【００２９】その後、支持台９上に固定された上記ヒー
トシンク１ａの隣接する溝条３，３間のかしめ部５，５
間に、溝条３に沿って押圧治具を移動することにより、
溝条３の突壁部７をフィン４側に圧潰してフィン４をか
しめることができる。

【００３０】この場合、上記押圧治具１５は、図６に示
すように、長尺で略Ｔ字形状の治具本体１６と、治具本
体１６の後部に形成された２つの取付溝１７に取付けら
れ、傾斜面を有するカシメプラグ１８とで構成されてお
り、治具本体１６の先端部には支持孔１９が穿設されて
いる。治具本体１６の先端部は、上記ヒートシンク１ａ
の溝条３，３間に挿入されて反対側に突出され、その支
持孔１９に図示しないプレス装置に連結された軸２０が
挿通される。板体２，２間の間隔が狭い場合は、押圧治
具１５とカシメプラグ１８を一体化することも可能であ
る。そして、図示しないプレス装置により軸２０がヒー
トシンク１ａから離れるように水平移動され、これによ
り各押圧治具１５が引っ張られて溝条３，３間を移動
し、カシメプラグ１８の先端部が溝条３の突壁部７をフ
ィン４側に圧潰する（図３参照）。したがって、板体２
の溝条３に嵌合された全てのフィン４を同時にかしめ結
合することができる。

【００３１】カシメプラグ１８は図７に示すように高
さ、幅共にその長さにほぼ比例して寸法が大きくなるよ
うに形成されている。図においてカシメプラグ１８の上
端部には、板体２のかしめ部５（突壁部７）との接触面
積を減らしてその摩擦抵抗を下げるための逃げ溝２１が
形成されており、逃げ溝２１より立ち上がった上端面に
はその送りを円滑に行うためにテーパー２２が形成され
ている。カシメプラグ１８の上端部（先端部）の形状
は、図７及び図８に示す実施例では三角形状とされてい
るが、図９に示すように略円弧形状とすることもでき
る。

【００３２】また、上記実施例では、押圧治具１５を引
っ張って、板体２の溝条３内に嵌合されたフィン４，４
間のかしめ部５にカシメプラグ１８を押し付ける場合に
ついて説明したが、押圧治具６を後ろから押し込んで行
ってもよい。

【００３３】上記実施例では対峙する板体２，２間の全
域にわたって溝条３を設けると共に、溝条３，３間にフ
ィン４をかしめ結合するヒートシンクについて説明した
が、ヒートシンクの構造は必ずしも上記のようにする必
要はなく、例えば、図１０ないし図１２に示すような構
造としてもよい。

【００３４】図１０にはこの発明のヒートシンクの第２
実施例の斜視図が示されている。この実施例では、フィ
ン４は板体２，２の一端側のみに取付けられており、板
体２内面の平面部を広くとっている。このため、図示す
るように下側の板体２の上に例えばプリント基板２３を
載置することができ、これによりプリント基板２３を上
下の板体２で保護することができる。

【００３５】また、図１１にはこの発明のヒートシンク
の第３実施例の斜視図が示されている。この実施例で
は、フィン４は板体２，２の両端側にのみ取付けられて
おり、その中央部は平面部とされている。そして、下側
の板体２の上には、例えば半導体素子等の電子部品２４
が載置されている。また、上側の板体２には切り欠き部
２５が形成されており、これにより板体２内に載置され
た半導体素子２４へ外部からの配線等を通すことができ
る。

【００３６】また、図１２にはこの発明のヒートシンク
の第４実施例の斜視図が示されている。この実施例で
は、上下２段にフィン４が取付けられている。すなわ
ち、上下の板体２は上記実施例と同様に構成されてお
り、中央の板体２ａの両面には溝条３とかしめ部５と固
定壁部６が形成されている。このように構成することに
より、上下で方向を逆にしてフィン４，４間に冷媒（空
気）を送風することができるので、長手方向における両
端、すなわち冷媒の入口端と出口端の温度差を小さくす
ることができ、熱交換性能を高めることができる。した
がって、特に長さ寸法の大きいヒートシンクでは、その
効果が高い。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明のヒー
トシンク及びその製造方法は上記のように構成されてい
るので、以下のような効果が得られる。

【００３８】１）請求項１記載のヒートシンクによれ
ば、板体の対向する面に列設された溝条にフィンをかし
め結合してなるので、少ない構成部材にてヒートシンク
本体の両側面を使用に供することができ、熱交換率を高
めることができ、また、コストダウンを図ることができ
る。

【００３９】２）請求項２記載のヒートシンクによれ
ば、板体の対向する溝条間に、かしめ部と、このかしめ
部と共にフィンを挟持する固定壁部とを交互に形成して
あるので、溝条内にフィンを嵌合すると共に、溝条片側
の突壁部をかしめるだけで溝条内にフィンを確実に結合
することができ、溝条とフィンとの接触面積が増えるの
で、この間に隙間が生じることもない。このため、熱伝
導性能を上げることができ、熱交換効率を向上すること
ができる。

【００４０】３）請求項３記載のヒートシンクによれ
ば、溝条間の固定壁部が、かしめ部より板体の対向面に
突出する平坦面を有しているので、かしめ部に損傷を与
えることなくロールを使用して板体を容易に矯正するこ
とができる。

【００４１】４）請求項４記載のヒートシンクの製造方
法によれば、板体の対向する溝条内にフィンを嵌合した
後、隣接する溝条間に、溝条に沿って押圧治具を移動す
ることにより、溝条の突壁部をフィン側に圧潰してフィ
ンをかしめることができので、大掛かりな設備を必要と
することなく、対峙する板体間に配設される複数のフィ
ンと溝条とを同時にかしめることができる。

【００４２】５）請求項５記載のヒートシンクの製造方
法によれば、板体の溝条間には、かしめ部と、このかし
め部と共にフィンを挟持する固定壁部とを交互に形成
し、板体の対向する溝条内にフィンを嵌合した後、溝条
間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を移動するの
で、溝条片側の突壁部をフィン側に圧潰するだけでフィ
ンをかしめることができ、生産性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のヒートシンクの第１実施例を示す正
面図である。

【図２】この発明における溝条、かしめ部及び固定壁部
を示す拡大断面図である。

【図３】この発明におけるフィンの取付状態を示す拡大
断面図である。

【図４】ヒートシンクの板体間にスペーサを取付けた状
態を示す斜視図である。

【図５】支持台に固定された状態のヒートシンクを示す
斜視図である。

【図６】この発明における押圧治具の一例を示す斜視図
である。

【図７】押圧治具に取付けられるカシメプラグを示す斜
視図である。

【図８】図７のカシメプラグの断面図である。

【図９】カシメプラグの別の実施例を示す断面図であ
る。

【図１０】この発明のヒートシンクの第２実施例を示す
斜視図である。

【図１１】この発明のヒートシンクの第３実施例を示す
斜視図である。

【図１２】この発明のヒートシンクの第４実施例を示す
斜視図である。

【図１３】従来のヒートシンクを示す正面図である。

【図１４】従来の別のヒートシンクを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

２ 板体 ３ 溝条 ４ フィン ５ かしめ部 ６ 固定壁部 ７ 突壁部 １５ 押圧治具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合すると共に、溝条の
   突壁部をかしめ結合してなることを特徴とするヒートシ
   ンク。
2. 【請求項２】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、 上記溝条間には、かしめ部と、このかしめ部と共にフィ
   ンを挟持する固定壁部とを交互に形成し、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合すると共に、溝条の
   突壁部をかしめ結合してなることを特徴とするヒートシ
   ンク。
3. 【請求項３】 溝条間の固定壁部が、かしめ部より板体
   の対向する面に突出する平坦面を有することを特徴とす
   る請求項２記載のヒートシンク。
4. 【請求項４】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合した後、 隣接する溝条間に、溝条に沿って押圧治具を移動するこ
   とにより、上記溝条の突壁部をフィン側に圧潰して上記
   フィンをかしめるようにしたことを特徴とするヒートシ
   ンクの製造方法。
5. 【請求項５】 対峙して配置される伝熱性を有する板体
   の対向する面に適宜間隔をおいて複数の溝条を形成し、 上記溝条間には、かしめ部と、このかしめ部と共にフィ
   ンを挟持する固定壁部とを交互に形成し、 対向する上記溝条内にフィンを嵌合した後、 溝条間のかしめ部に、溝条に沿って押圧治具を移動する
   ことにより、上記溝条の突壁部をフィン側に圧潰して上
   記フィンをかしめるようにしたことを特徴とするヒート
   シンクの製造方法。