JP2003282802A

JP2003282802A - ヒートシンク及びヒートシンク製造方法

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Publication number: JP2003282802A
Application number: JP2002087850A
Authority: JP
Inventors: Kozo Masuda; 幸造増田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP3843873B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱のためのフィンを狭ピッチで多数配する
ことができ、放熱面積が増やせることによって冷却能力
を高めることが出来るヒートシンク及びその製造方法を
提供することを目的とする。【解決手段】フレーム２は薄板を平面部２ａを残し両
側部分を波板状にプレス成型し波形状部２ｂを形成す
る。次に両側の波形状部２ｂを起立させるように折り曲
げる。そして、フレーム２両側の波形状部２ｂの内側凹
部に放熱フィン３の両端を挿入し、その後、プレスでフ
レーム２を圧屈し放熱フィン３とフレーム２を加締めて
密着させる。さらに、ベースプレート１にビス締め等で
組み付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、その他の電子機器等の放熱に使用されるヒート
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、パーソナルコンピュータ等の電子
機器は、機器内部にＣＰＵを代表とする多くの発熱部品
を有しており、これら発熱部品の放熱のために、様々な
形態のヒートシンクが用いられてきた。

【０００３】これらのヒートシンクは、ダイキャスト、
押し出し成型、冷間鍛造等の成型工法及びベースプレー
トに放熱フィンを半田付け、あるいは加締めるという組
み立て工法で製造されている。

【０００４】図８から図１０は従来のヒートシンクを示
す断面図で、図８はアルミダイキャスト、図９は加締
め、図１０は半田付けによる工法で製造されたものであ
る。図８において、８１はアルミダイキャストで成型さ
れたヒートシンクで、ベース部８１ａに多数の放熱フィ
ン部８１ｂが一体に成型されている。そして、ベース部
８１ａを図示しない発熱部品に密着させて取り付けるこ
とにより、発熱部品の熱をベース部８１ａに伝熱させ、
放熱フィン部８１ｂの表面から放熱することができる。
図９において、９１はアルミ押し出し成型によるベース
プレートで、複数の溝９１ａが形成されている。９２は
アルミまたは銅などの薄板で形成された放熱フィンで、
ベースプレート９１の溝９１ａに加締められている。図
８の従来例と同様、ベースプレート９１を図示しない発
熱部品に密着させて取り付けることにより、発熱部品の
熱をベースプレート９１に伝熱させ、放熱フィン９２の
表面から放熱することができる。図１０において、１０
１はアルミ厚板のベースプレート、１０２はアルミまた
は銅などの薄板を波形状に形成した放熱フィンで、ベー
スプレート１０１に半田付けにより取り付けている。図
８の従来例と同様、ベースプレート１０１を図示しない
発熱部品に密着させて取り付けることにより、発熱部品
の熱をベースプレート１０１に伝熱させ、放熱フィン１
０２の表面から放熱することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、パーソナルコン
ピュータ等の電子機器においては、ＣＰＵ等の発熱量の
増大に対応し、放熱効率を高めるために、表面積を拡大
し、通風抵抗も減少させることができるように、放熱す
るためのフィンを多数配することができるヒートシンク
が求められている。しかしながら、従来のヒートシンク
では、製造工法上の制約により、放熱フィンを狭ピッチ
で多数配することが困難であった。

【０００６】図８の、アルミダイキャスト製ヒートシン
クの場合、鋳造時の湯流れの関係から放熱フィン部８１
ｂの厚さＴｈ＝０．８ｍｍ、ピッチＰ＝２．０ｍｍ程度
が最小限であり、また、放熱表面積を広げるため放熱フ
ィンの高さＨを高くしようとすると、金型の抜き勾配の
影響で放熱フィン部の根元が太くなりピッチＰを大きく
取らざるを得なくなる。

【０００７】図９の、放熱フィン９２をベースプレート
９１の溝９１ａに加締めるヒートシンクの場合、放熱フ
ィン９２の厚さＴｈ＝０．４ｍｍ、Ｐ＝１．９ｍｍ程度
が最小となり、放熱フィンはかなり薄く出来るが、加締
める治具を挿入する必要があるためピッチＰは小さく出
来ない。また、ベースプレート９１に放熱フィン９２を
挿入するための溝９１ａを形成するため、ベースプレー
ト９の厚さＴｂ＝２．５ｍｍ程度必要となる。

【０００８】図１０の、波板状の放熱フィン１０２をベ
ースプレート１０１に半田付けするヒートシンクの場
合、Ｔｈ＝０．３ｍｍ、Ｐ＝１．５ｍｍ程度が最小とな
る。半田付けで接合するため、ベースプレート１０１の
厚さは制約を受けない。但し、半田が付く必要があるた
めアルミを採用する場合には、メッキを施す必要があ
る。また、狭ピッチになる程半田付けの工数がかかるた
め、コストがＵＰする。

【０００９】本発明は、放熱のためのフィンを狭ピッチ
で多数配することができ、放熱面積が増やせることによ
って冷却能力を高めることが出来るヒートシンク及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明は、波板状に加工した、アルミ、銅等の
熱伝導性のフレームに、放熱フィンとなるアルミ、銅等
の薄板を挟み込んで加締めるという方法でヒートシンク
を構成したものである。

【００１１】これにより、従来例よりも放熱フィンを狭
ピッチで多数配することが容易に可能になり、冷却能力
の高いヒートシンクを低コストで供することが出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、熱伝導性の波板状フレームと、複数の薄板状の放熱
フィンとを備え、前記波板状フレームの波形状の間に前
記放熱フィンの一端を挟んで加締めたことを特徴とする
ヒートシンク及びヒートシンク製造方法であり、薄板の
放熱フィンを狭ピッチで取り付けることができ、従って
多数配することによって放熱面積を増やせるという作用
を有する。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、放熱フ
ィンの両端に波板状フレームを配し、それぞれの波形状
の間に前記放熱フィンの一端を挟んで加締めたことを特
徴とするもので、放熱フィンの両端がフレームに固定さ
れるため、放熱フィン及びフレームを薄い板材で作製し
ても強度を維持できるため、ヒートシンクをコンパクト
にすることができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項２記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、１枚の
平板の両側に波形状部を形成し、前記波形状部をそれぞ
れ平板部より起立させ、両波形状部の間に放熱フィンを
配置し、それぞれの波形状の間に放熱フィンの一端を挟
んで加締めたことを特徴とするもので、フレームが１枚
の板から形成されるため、ヒートシンクをより強固にす
るとともに、伝熱性が向上するという作用を有する。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、１枚の
波板状フレームの両側に形成される波形状の間にそれぞ
れ放熱フィンの一端を挟んで加締めたことを特徴とする
もので、フレームを中心に両側に放熱フィンが配される
ため、フレームの加締め部を発熱体直上に配置させるこ
とができ、伝熱性をさらに向上させられるという作用を
有する。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項１記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、複数の
放熱フィンにエンボス加工を施すとともに、エンボス加
工の凸部同士が重ならないように前記凸部と他の放熱フ
ィンの凸部以外の面とを密着させた状態で加締めたこと
を特徴とするもので、放熱フィン同士を接触させること
により、伝熱性を向上させられるという作用を有する。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、発熱体
からの受熱部となるベースプレートに柱部を設け、前記
柱部を放熱フィンに設けられた孔と嵌め合せることを特
徴とするもので、ベースプレートの柱部から直接各放熱
フィンに伝熱するため、さらに伝熱性が向上する。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項６記載のヒ
ートシンク及びヒートシンク製造方法において、放熱フ
ィンに設けられた孔はバーリングであることを特徴とす
るもので、ベースプレートの柱部とバーリングの壁面と
を接触させることにより、薄板状の放熱フィンに広い面
積でしかも確実にベースプレートから直接各放熱フィン
に伝熱するため、さらに伝熱性が向上する。

【００１９】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて
説明する。

【００２０】（実施の形態１）図１は本発明のヒートシ
ンク及びヒートシンク製造方法における第１の実施の形
態のヒートシンクの断面図、図２は製造工程図を示す。
図において、１は発熱体からの受熱部となるベースプレ
ート、２は薄板が波板状に成型されたフレーム、３は薄
板状の放熱フィンであり、いずれもアルミ、銅等の熱伝
導率の良い材料で作られている。また、Ｔｈは放熱フィ
ン３の板厚、Ｔｂはべースプレート１の厚さ、Ｔｆはフ
レームの厚さ、Ｐは放熱フィン３のピッチをそれぞれ示
す。

【００２１】以上のように構成された本発明の第１の実
施形態におけるヒートシンクについて、その製造方法を
説明する。図２はヒートシンクの製造工程を示す。先
ず、図２(ａ)のように、フレーム２は薄板を平面部２ａ
を残し両側部分を波板状にプレス成型し波形状部２ｂを
形成する。次に図２(ｂ)のように両側の波形状部２ｂを
起立させるように折り曲げる。そして、図２(ｃ)のよう
にフレーム２両側の波形状部２ｂの内側凹部に放熱フィ
ン３の両端を挿入し、その後、プレスでフレーム２を圧
屈し放熱フィン３とフレーム２を加締めて密着させる。
さらに、ベースプレート１にビス締め等で組み付ける。

【００２２】上述の様な構成にすることにより、放熱フ
ィン３のピッチＰ＝Ｔｆ×２＋Ｔｈとなり、Ｔｆ＝０．
３ｍｍ、Ｔｈ＝０．３ｍｍとした場合Ｐ＝０．９ｍｍと
なり、従来例より狭ピッチを実現することができ、Ｔ
ｆ、Ｔｈを薄くすればさらに狭ピッチにすることも容易
に可能である。従って放熱フィン３を多数取り付けるこ
とができ、限られたスペースで放熱面積を増やすことが
できる。

【００２３】また、発熱体の発熱量に応じて、フレー
ム、放熱フィンの材質、板厚の組み合わせが自在にで
き、最適なヒートシンクを提供することができる。

【００２４】さらに、放熱フィンを間引いて加締める、
放熱フィンの厚さの異なるものを組み合わせる等、自由
度が高いため、様々な発熱量に柔軟に対応していくこと
が可能である。

【００２５】また、放熱フィン３の両端がフレーム２に
固定されるため、放熱フィン及びフレームを薄い板材で
作製しても強度を維持でき、ヒートシンクをコンパクト
にすることができる。

【００２６】図３は、本実施の形態のヒートシンクを電
子機器内の発熱部品の放熱に使用した例を示すもので、
図３(ａ)は平面図、図３(ｂ)は断面図である。図におい
て、１０はヒートシンク、１１は発熱部品である半導体
パッケージ、１２はプリント基板、１３は冷却ファン、
１４は電子機器の筐体、１４ａは筐体１４の側面に設け
られた開口部である。

【００２７】プリント基板１２上に実装された半導体パ
ッケージ１１が発した熱は、ヒートシンク１０のベース
プレート１で受熱され、両側のフレーム２を介して、各
放熱フィン３に伝熱し拡散される。そして、冷却ファン
１３によって筐体１４の開口部１４ａから放熱される。
この場合、ヒートシンク１０の上面が閉ざされているた
め上面のダクトが不要となるという利点もある。

【００２８】（実施の形態２）図４は本発明のヒートシ
ンク及びヒートシンク製造方法における第２の実施の形
態を示す断面図、図５は本実施の形態のヒートシンクを
電子機器内の発熱部品の放熱に使用した例を示す断面図
である。図において、ヒートシンク２０は、薄板が波板
状に成型されたフレーム２１の両側の波形状の凹部にそ
れぞれ放熱フィン２２の一端を挟んで加締められてい
る。フレーム２１及び放熱フィン２２はいずれもアル
ミ、銅等の熱伝導率の良い材料で作られている。

【００２９】本実施の形態では、１枚のフレーム２１の
両側の凹部に放熱フィン２２を加締めることを特徴とし
ており、図５に示すように、フレーム２１の加締め部を
半導体パッケージ１１の発熱部の直上に配置すること
で、各放熱フィン２２への熱伝達効率を高めることが出
来る。また、放熱フィン２２の寸法の自由度が高いた
め、放熱構造の設計自由度も向上する。

【００３０】（実施の形態３）図６は本発明のヒートシ
ンク及びヒートシンク製造方法における第３の実施の形
態のヒートシンクを電子機器内の発熱部品の放熱に使用
した例を示すもので、図６(ａ)は正面方向断面図、図６
(ｂ)は側面方向断面図である。図において、ヒートシン
ク３０は、薄板が波板状に成型されたフレーム３１の波
形状の凹部にそれぞれ放熱フィン３２の両端を挟んで加
締められている。フレーム３１及び放熱フィン３２はい
ずれもアルミ、銅等の熱伝導率の良い材料で作られてい
る。各放熱フィン３２はエンボス(凹凸)加工が施され、
エンボスの凸部３２ａがそれぞれの隣接する他の放熱フ
ィンに密着して接することで、各放熱フィン３２間の熱
伝達を図り、伝熱効率を向上させることができる。この
とき、エンボス加工の凸部３２ａ同士が重ならないよう
に凸部３２ａと他の放熱フィンの凸部以外の面とを密着
させる必要がある。このため、凸部３２ａの高さはフレ
ーム３１の板厚の２倍にする。

【００３１】（実施の形態４）図７は本発明のヒートシ
ンク及びヒートシンク製造方法における第４の実施の形
態のヒートシンクを電子機器内の発熱部品の放熱に使用
した例を示すもので、図７(ａ)は正面方向断面図、図７
(ｂ)は側面方向断面図である。図において、ヒートシン
ク４０は、ベースプレート４１に柱部４１ａが設けら
れ、各放熱フィン４２に設けられたバーリング孔４２ａ
に嵌め込まれる。

【００３２】このように構成することにより、柱部４１
ａとバーリング孔４２ａの壁面とが接触し、薄板状の放
熱フィンに広い面積でしかも確実にベースプレート４１
から直接各放熱フィン４２に伝熱するため、さらに伝熱
性が向上する。

【００３３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、従来の製造工法
では実現することの出来なかった狭ピッチで、薄肉の放
熱フィンを有するヒートシンクを極めて容易な工法で製
作することが可能となり、放熱性能の高いヒートシンク
を安価に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートシンク及びヒートシンク製造方
法における第１の実施の形態のヒートシンクの断面図

【図２】本発明の第１の実施の形態のヒートシンクの製
造工程図

【図３】本発明の第１の実施の形態のヒートシンクを電
子機器内の発熱部品の放熱に使用した例を示す平面図、
及び断面図

【図４】本発明のヒートシンク及びヒートシンク製造方
法における第２の実施の形態を示す断面図

【図５】本発明の第２の実施の形態のヒートシンクを電
子機器内の発熱部品の放熱に使用した例を示す断面図

【図６】本発明のヒートシンク及びヒートシンク製造方
法における第３の実施の形態のヒートシンクを電子機器
内の発熱部品の放熱に使用した例を示す断面図

【図７】本発明のヒートシンク及びヒートシンク製造方
法における第４の実施の形態のヒートシンクを電子機器
内の発熱部品の放熱に使用した例を示す断面図

【図８】従来のヒートシンクを示す断面図

【図９】従来のヒートシンクを示す断面図

【図１０】従来のヒートシンクを示す断面図

【符号の説明】

１、４１ベースプレート２、２１、３１フレーム３、２２、３２、４２放熱フィン１０、２０、３０、４０ヒートシンク１１、２３半導体パッケージ１２プリント基板１３冷却ファン１４筐体４１ａ柱部４２ａバーリング孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性の波板状フレームと、複数の薄板
状の放熱フィンとを備え、前記波板状フレームの波形状
の間に前記放熱フィンの一端を挟んで加締めたことを特
徴とするヒートシンク及びヒートシンク製造方法。
【請求項２】放熱フィンの両端に波板状フレームを配
し、それぞれの波形状の間に前記放熱フィンの一端を挟
んで加締めたことを特徴とする請求項１記載のヒートシ
ンク及びヒートシンク製造方法。
【請求項３】１枚の平板の両側に波形状部を形成し、前
記波形状部をそれぞれ平板部より起立させ、両波形状部
の間に放熱フィンを配置し、それぞれの波形状の間に放
熱フィンの一端を挟んで加締めたことを特徴とする請求
項２記載のヒートシンク及びヒートシンク製造方法。
【請求項４】１枚の波板状フレームの両側に形成される
波形状の間にそれぞれ放熱フィンの一端を挟んで加締め
たことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク及びヒ
ートシンク製造方法。
【請求項５】複数の放熱フィンにエンボス加工を施すと
ともに、エンボス加工の凸部同士が重ならないように前
記凸部と他の放熱フィンの凸部以外の面とを密着させた
状態で加締めたことを特徴とする請求項１記載のヒート
シンク及びヒートシンク製造方法。
【請求項６】発熱体からの受熱部となるベースプレート
に柱部を設け、前記柱部を放熱フィンに設けられた孔に
嵌め込むことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク
及びヒートシンク製造方法。
【請求項７】放熱フィンに設けられた孔はバーリングで
あることを特徴とする請求項６記載のヒートシンク及び
ヒートシンク製造方法。