特許 7498883 垂直放熱フィン形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】垂直放熱フィン形成装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20240606BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022013689

(22)【出願日】2022-01-13

(65)【公開番号】P2023103142

(43)【公開日】2023-07-26

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】317000821

【氏名又は名称】株式会社カスタム・クール・センター

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 政晴

【審査官】井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８８２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０７８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８２３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に設けられた作動部を保持し、放熱フィンが起立形成される金属板の平面に対して所定の角度を有した状態で進退移動させる移動部が設けられ、
前記掘り起こし工具は、前記移動部の移動により前記金属板を掘り起こして傾斜した板状の前記放熱フィンを起立形成する垂直放熱フィン形成装置であって、
前記金属板は弾性を有し、
前記作動部は、前記放熱フィンに当接する当接部を備え、
前記掘り起こし工具を前進させて次の前記放熱フィンを起立形成するとき、事前に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに前記当接部を当接させて前記金属板の平面に対してほぼ垂直になるまで押圧し、後退するときは前記当接部を次に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに当接させて弾性に抗して先端側を変位させ、
前記掘り起こし工具が次の前記放熱フィンを起立形成するために原点位置に復帰するとき、前記当接部が変位した前記放熱フィンの頂部を越えて開放し、前記放熱フィンの弾力により変位前の傾斜角度に復帰させることを特徴とする垂直放熱フィン形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば電子部品等から生ずる熱を効率的に放熱するための放熱器における板状の放熱フィンを形成する垂直放熱フィン形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体集積回路等の電子部品から生ずる熱を放熱するために、従来一般に実用に供されている放熱器は、ベース上に多数の櫛歯状の放熱フィンを垂直に立設している。この放熱器を電子部品等に直接又は間接的に接合することによって、放熱器の放熱フィンを介して外方に放熱するようにしている。この放熱器は、通常、アルミニウムからなる熱伝導率が良好な金属材によって製造されている。

【0003】

放熱フィンは、電子部品等から生ずる熱を効率良く放熱するためには、ベースとなる金属板に対して垂直に立設することが望ましい。放熱フィンを垂直に形成する方法として、本出願人は、種々の垂直放熱フィン形成装置を提案し、実用に供している。そのうち、特開２０２０－１８８２４６号公報（特許文献１）に開示した垂直放熱フィン形成装置は、金属板の平面に対して、掘り起こし工具を、所定の角度で掘り起こして傾斜した板状の放熱フィンを起立形成するとき、掘り起こし工具の前進側に設けられたフィン変位ブロックにより、事前に起立形成された傾斜した放熱フィンに当接させて、金属板の平面に対してほぼ垂直になるまで押圧するようにしている。その後、フィン変位ブロックを後退させるとき、次に起立形成された傾斜した放熱フィンを変形させないように、次の放熱フィンの当接により上昇する可動ピンを設け、放熱フィンの頂部を越えるようにしている。

【0004】

【文献】特開２０２０－１８８２４６号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された放熱フィン形成装置は、フィン変位ブロックに可動ピンを設け、掘り起こし工具を所定の角度で前進させて掘り起こすことにより放熱フィンを起立形成するときは、事前に起立形成された放熱フィンに当接して垂直になるまで押圧し、その後、掘り起こし工具を後退するときは、次に起立形成された放熱フィンの頂部を越えるように上昇させるように構成している。このように、可動ピンを上下に揺動させる機構は、肉薄な板状の放熱フィンの場合、可動ピンを押圧して上昇させる動作が不安定となり、放熱フィンの押圧角度にバラツキが生ずる問題があった。また、構成が複雑なことから、動作の信頼性に課題が残されていた。

【0006】

そこで、本発明の課題は、簡易かつ軽量な構成により、掘り起こし工具を用いて起立形成される放熱フィンを、金属板の平面に対してほぼ垂直に形成することができる垂直放熱フィン形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明による垂直放熱フィン形成装置は、移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に設けられた作動部を保持し、放熱フィンが起立形成される金属板の平面に対して所定の角度を有した状態で進退移動させる移動部が設けられ、前記掘り起こし工具は、前記移動部の移動により前記金属板を掘り起こして傾斜した板状の前記放熱フィンを起立形成する垂直放熱フィン形成装置であって、前記金属板は弾性を有し、前記作動部は、前記放熱フィンに当接する当接部を備え、前記掘り起こし工具を前進させて次の前記放熱フィンを起立形成するとき、事前に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに前記当接部を当接させて前記金属板の平面に対してほぼ垂直になるまで押圧し、後退するときは前記当接部を次に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに当接させて弾性に抗して先端側を変位させ、前記掘り起こし工具が次の前記放熱フィンを起立形成するために原点位置に復帰するとき、前記当接部が変位した前記放熱フィンの頂部を越えて開放し、前記放熱フィンの弾力により変位前の傾斜角度に復帰させることを要旨としている。

【0008】

【発明の効果】

【0009】

本発明にかかる垂直放熱フィン形成装置によれば、弾性を有する金属板から起立形成する放熱フィン自体に弾性を有しているので、掘り起こし工具が原点位置に復帰するときに移動する簡易な作動部の構成であっても、放熱フィンが作動部により湾曲状に変位して頂部が作動部を容易に越えることができる。さらに、作動部を越えた放熱フィンは開放されて、弾性により変位前の傾斜角度に復帰するので、掘り起こし工具を前進させて次の放熱フィンを起立形成するときに、弾性復帰した放熱フィンを金属板の平面に対してほぼ垂直になるまで押圧することができる。

【0010】

また、フィン変位ブロックの作動部は、可動部分がなく固定されているので、構成が簡易であり、可動部分による動作不良が解消され、放熱フィンの押圧動作を安定化させることから、放熱フィンをバラツキなく金属板の平面に対して垂直に起立させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】 本発明にかかる垂直放熱フィン形成装置の一例を示す側面図である。

【図2】 フィン変位ブロックを示す側面図である。

【図3】 垂直放熱フィン形成装置によって形成される放熱器を示す斜視図である。

【図4】 作動部を支持するフィン変位ブロックを示す正面図である

【図5】 （Ａ）乃至（Ｅ）は、垂直放熱フィン形成装置による放熱フィンの形成工程を示す工程説明図である。

【図6】 フィン変位ブロックの第２の実施例を示す斜視図である。

【図7】 （Ａ）乃至（Ｅ）は、垂直放熱フィン形成装置による放熱フィンの第２の成工程を示す工程説明図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0012】

本発明にかかる垂直放熱フィン形成装置は、移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に設けられた作動部を保持し、放熱フィンが起立形成される金属板の平面に対して所定の角度を有した状態で進退移動させる移動部が設けられ、前記掘り起こし工具は、前記移動部の移動により前記金属板を掘り起こして傾斜した板状の前記放熱フィンを起立形成する。前記金属板は弾性を有し、前記作動部は、前記放熱フィンに当接する当接部を備え、前記掘り起こし工具を前進させて次の前記放熱フィンを起立形成するとき、事前に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに前記当接部を当接させて前記金属板の平面に対してほぼ垂直になるまで押圧し、後退するときは前記当接部を次に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに当接させて弾性に抗して先端側を変位させ、前記掘り起こし工具が次の前記放熱フィンを起立形成するために原点位置に復帰するとき、前記当接部が変位した前記放熱フィンの頂部を越えて開放し、前記放熱フィンの弾力により変位前の傾斜角度に復帰させるようにしている。

【0013】

以下、図面を参照して、本発明にかかる垂直放熱フィン形成装置について詳細に説明する。図１は、本発明による垂直放熱フィン形成装置を示している。移動部１は、図示しない駆動装置に取り付けられていて、後述する金属板７の平面に対して所定の角度θを有した状態で進退移動する。この移動部１の移動方向（図示右側方向）の先端側には、掘り起こし工具２が取り付けられ、移動方向の先端側には刃部２ａが形成されている。この刃部２ａの幅は、図３に示すように、金属板７の幅よりも小さく設定されている。なお、刃部２ａの幅は、後述する放熱フィン６の幅に応じて適宜設定される。

【0014】

移動部１には、掘り起こし工具２と作動部３が取り付けられている。作動部３は、図２に示すように、図示右側の先端側を下方に垂下させた支持碗３ａが設けられている。この作動部３は、図４に示すように、左右両側を垂下させた支持碗３ａが形成され、この支持碗３ａの先端には、放熱フィン６に当接する当接部として、固定ピン４の両端が取り付けられている。支持碗３ａの内側寸法Ｌは、放熱フィン６の幅よりも大きい寸法としている。また、固定ピン４の位置は、後述するように、掘り起こし工具２を前進移動させて放熱フィン６を起立形成するときには放熱フィン６の側面の当接し、掘り起こし工具２を後退させて原点位置に復帰した状態では放熱フィン６から離間するように設定されている。

【0015】

一方、掘り起こし工具２には、刃部２ａから上面に傾斜した摺接面２ｂが形成されている。この摺接面２ｂは、放熱フィン６を掘り起こし形成する際に抵抗にならないように摩擦係数を低くしている。このように、摺接面２ｂの摩擦を小さくすることにより、放熱フィン６を掘り起こし形成するときに、摺接面２ｂの抵抗を受けることなく金属板７が摺接面２ｂに沿って摺接するので、平坦な板状の放熱フィン６を起立形成することが可能となる。また、移動部１及び掘り起こし工具２の傾斜角度θは、後述する放熱フィン６の高さ、板厚、或いは、金属板７の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定されている。なお、上記掘り起こし工具２の幅方向両側はほぼ直角に形成されているが、刃部２ａが形成されている底面側の両側を底面に至るに従って幅狭となるテーパ状、或いは円弧状に形成しても良い。

【0016】

次に、図５を参照して、上述した垂直放熱フィン形成装置により、垂直な放熱フィンの起立形成方法について説明する。図３に示す放熱器１０として使用される金属板７は、弾性を有していて、しかも塑性加工が可能であり、熱伝導率が良好な金属素材として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の素材により形成された、所定の板厚を有する素材が使用される。

【0017】

まず、図５（Ａ）に示すように、掘り起こし工具２の刃部２ａは、金属板７の一端側よりも離間させた位置としている。この状態では、事前に起立形成させた複数の放熱フィン６が形成され、掘り起こし工具２の図示右方の前方には、直前に起立形成された傾斜した放熱フィン６が存在している。そして、掘り起こし工具２を移動部１により所定の角度θとした矢示の方向に移動し、図５（Ａ）において点線で示す掘り起こし代が得られる位置に当接させる。この位置は、起立形成させる放熱フィン６の板厚によって決められる。この状態では作動部３の固定ピン４は、直前に起立形成された放熱フィン６から離間している。

【0018】

次いで、図５（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具２の傾斜角度を保ちながら前進移動させることにより、放熱フィン６が起立形成される。このとき、掘り起こし工具２の摺接面２ｂの摩擦係数を低くしているので、放熱フィン６は摺接面２ｂに沿って摺動することから、カーリングすることなく、掘り起こし工具２の摺接面２ｂと同じ角度で傾斜した平面を有する放熱フィン６が起立形成される。放熱フィン６の板厚は、０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍとしている。

【0019】

このように、掘り起こし工具２前進移動させて放熱フィン６を起立形成するとき、作動部３の固定ピン４も掘り起こし工具２と一体的に移動し、図５（Ｃ）に示すように、固定ピン４が、直前に起立形成された放熱フィン６の側面に当接し、傾斜した放熱フィン６が垂直になるように押圧する。やがて、放熱フィン６が所定の高さに達するまで掘り起こし工具２を前進移動させると、同時に固定ピン４も前進移動して、直前に起立形成された放熱フィン６を押圧することにより、図５（Ｃ）のように、放熱フィン６が金属板７の平面に対して垂直に形成される。

【0020】

その後、次の放熱フィン６を起立形成するために、移動部１によって掘り起こし工具２と作動部３を後退させると、図５（Ｄ）に示すように、次に形成された傾斜した放熱フィン６の上面に固定ピン４が当接し、後退移動に伴って放熱フィン６を押圧して先端側を後退方向に変位する。このとき、金属板７が弾性を有していることから、固定ピン４により放熱フィン６を押圧しても、弾性により湾曲する程度で折れることはない。

【0021】

さらに、移動部１を後退させ、次の放熱フィン６を起立形成するために、掘り起こし工具２と作動部３を原点位置に復帰させるまでの間に、図５（Ｅ）に示すように、固定ピン４が放熱フィン６の頂部を越える。このとき、放熱フィン６は、図５（Ｄ）に示すように、固定ピン４から開放され、弾性により元の傾斜した状態に復帰する。この状態は、図５（Ａ）に示す原点位置とほぼ同じであり、次の放熱フィン６を起立形成するときに、固定ピン４の前進移動により、復帰した放熱フィン６を押圧し、図５（Ｃ）に示すように、放熱フィン６を金属板７の平面に対して垂直に形成する。そして、図５（Ａ）乃至（Ｅ）に示す放熱フィン６の起立形成の工程を繰り返すことにより、金属板７には複数の垂直な放熱フィン６が形成される。

【0022】

以上のように、垂直放熱フィン形成装置によって放熱フィン６の形成工程を行うと、金属板７に対して垂直な複数の放熱フィン６を形成した放熱器１０が製造される。このように、垂直な放熱フィン６を形成することにより、例えば電子部品等の熱源から発生する熱が、金属板７を介して放熱フィン６の間や放熱フィン６を介して放熱されるとき、熱の性質から、垂直方向に上昇することから、放熱フィン６の間から円滑に上昇して放熱されことができる。このため、放熱器１０としての放熱効率を高めることができる。

【0023】

図６は、垂直放熱フィン形成装置の第２の実施例を示し、上述した実施例と相違する点は、作動部の構成を異ならせたことである。すなわち、第２の実施例における作動部２０は、前端を下方に垂下させた、放熱フィン６に当接する当接部として、押圧片２０ａが設けられている。押圧片２０ａの下端部の位置は、前述した固定ピン４の位置と同様に、掘り起こし工具２を前進移動させて放熱フィン６を起立形成するときには放熱フィン６の側面の当接し、掘り起こし工具２を後退させて原点位置に復帰した状態では放熱フィン６から離間するように設定されている。

【0024】

次に、第２の実施例における垂直な放熱フィンの起立形成方法について、図７を参照して説明する。なお、起立形成方法については、前述した実施例と同様であり、要点のみを説明する。まず、放熱フィンを起立形成する金属板７は、前述した実施例と同様に弾性を有している。

【0025】

まず、図７（Ａ）は、原点位置を示し、掘り起こし工具２の刃部２ａは、金属板７の一端側よりも離間させた位置としている。この状態では、事前に起立形成させた複数の放熱フィン６が形成され、掘り起こし工具２の図示右方の前方には、直前に起立形成された傾斜した放熱フィン６が存在している。この状態では、作動部２０の押圧片２０ａは、放熱フィン６から離間している。そして、掘り起こし工具２を移動部１により所定の角度θを保ちながら前進移動させることにより、放熱フィン６を起立形成する。

【0026】

次いで、図７（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具２の傾斜角度を保ちながら前進移動させることにより、放熱フィン６が起立形成される。このように、掘り起こし工具２前進移動させて放熱フィン６を起立形成するとき、作動部２０の押圧片２０ａも掘り起こし工具２と一体的に移動し、図７（Ｃ）に示すように、押圧片２０ａが、直前に起立形成された放熱フィン６の先端側に当接し、傾斜した放熱フィン６が垂直になるように押圧する。やがて、掘り起こし工具２を所定の位置まで前進移動すると、直前に起立形成された放熱フィン６が押圧片２０ａの押圧により、図７（Ｃ）のように、金属板７の平面に対して垂直に形成される。

【0027】

その後、次の放熱フィン６を起立形成するために、移動部１によって掘り起こし工具２と作動部２０を後退させると、図７（Ｄ）に示すように、次に形成された傾斜した放熱フィン６の上面に押圧片２０ａが当接し、後退移動に伴って放熱フィン６を押圧して先端側を後退方向に変位させる。放熱フィン６は、弾性により湾曲する程度で折れない。

【0028】

さらに、移動部１を後退させ、次の放熱フィン６を起立形成するために、掘り起こし工具２と作動部２０を原点位置に復帰させるまでの間に、図７（Ｅ）に示すように、押圧片２０ａが放熱フィン６の頂部を越え、図７（Ｄ）に示すように、押圧片２０ａから開放されて弾性により元の傾斜した状態に復帰する。そして、次の放熱フィン６を起立形成するときに、押圧片２０ａの前進移動により、復帰した放熱フィン６を押圧し、図７（Ｃ）に示すように、放熱フィン６を金属板７の平面に対して垂直に形成する。このように、図７（Ａ）乃至（Ｅ）に示す放熱フィン６の起立形成の工程を繰り返すことにより、前述した実施例と同様に、金属板７には複数の垂直な放熱フィン６が形成される。

【0029】

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、金属板として、弾性を有する板状の熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属素材の他に、加工が施された或いは後加工が施される、例えば、上記金属素材をコアとするプリント配線基板、発光素子等の発熱を放熱するために金属製保持部材、放熱機能を必要とする筐体等の一部に放熱フィンを形成するようにしても良い。また、前述した実施例においては、複数の放熱フィンを金属板の一端に対して平行に形成したが、所定の角度で形成するようにしても良い。さらに、金属板等に複数のフィン群を形成しても良く。この場合は、第１のフィン群と第２のフィン群を互いに直行させるように変形させても良く、また、放熱フィンの形成角度を適宜に異ならせて形成しても良い。

【符号の説明】

【0030】

１ 移動部
２ 掘り起こし工具
２ａ 刃部
３ 作動部
３ａ 支持腕
４ 固定ピン
６ 放熱フィン
７ 金属板
１０ 放熱器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】