特許 7587735 放熱器

(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】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】放熱器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20241114BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

H05K7/20 D

H05K7/20 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022027254

(22)【出願日】2022-02-04

(65)【公開番号】P2023114409

(43)【公開日】2023-08-17

【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】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２１８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０７９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１０５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４０５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板の表面に所定間隔で多数の板状の放熱フィンが平行に起立形成された放熱器であって、
前記放熱フィンの間に前記放熱フィンの面に対して所定角度の分離帯が形成され、
前記分離帯は、前記金属板を屈曲可能な板厚とした溝から形成されていることを特徴とする放熱器。

【請求項2】

前記分離帯は、前記放熱フィンの面と直行する方向に２分した間に形成され、前記分離帯にベルトからなる固定具を装着し、円柱状又円筒状の発熱体に添設される前記放熱器を固定した請求項１に記載の放熱器。

【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フィンを有する放熱器に関し、詳しくは、電子部品等の形状に応じて屈曲可能な放熱器に関する。

【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】

電子部品等は種々の形状に形成され、立方体や円柱の平面或いは曲面に放熱を必要とする面がある。電子部品等によって、効率良く放熱するために、放熱を必要とする面は１つの表面のみならず２つの表面を放熱する必要がある。このため、２つの表面を放熱する場合、従来は、２個の放熱器を個々に電子部品等の表面に取り付けていた。しかしながら、取り付け作業が繁雑になる問題があった。

【0004】

また、放熱を必要とする表面が円筒状の曲面の場合には、平面状の放熱器を取り付けることが困難であった。このような曲面に放熱器を取り付ける手段として、特開２００７－２７３８６９号公報に開示されているように、金属製平板の表面に一定間隔で薄片状に切り起こしてフィンを形成し、このフィンが外周面側となるように環状に湾曲して環状体に形成したヒートシンクが提案されている。このように、環状体に形成することにより、放熱を必要とする電子部品等の表面が曲面であっても、ヒートシンクを面接合することによって効率良く放熱することが可能となる。

【0005】

【文献】特開２００７－２７３８６９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示されたヒートシンクは、フィンが外周面側となるように環状に湾曲して環状体に形成していることから、電子部品等が曲面に形成され表面に取り付けることが可能となる。しかし、円柱状の場合、取り付けたときに、ヒートシンクの端面同士が接合することから、ヒートシンクを固定する部位が無くなる問題がある。このため、ヒートシンクの裏面と電子部品等の表面との間を接着剤により固定する必要がある。ところが、フィンが肉薄に形成されていることから、接着剤が固化するまでのヒートシンクを電子部品等の表面に押圧すると変形してしまい、放熱効率を低下させる問題がある。一方、電子部品等が立方体であって、放熱を必要とする面が複数となる場合には、放熱面毎にヒートシンクを取り付けることから、取り付け作業が繁雑になる問題があった。

【0007】

そこで、本発明の課題は、簡易な構成により、放熱を必要とする面が曲面或いは２面以上であっても取り付けることができる放熱器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明による放熱器は、金属板の表面に所定間隔で多数の板状の放熱フィンが平行に起立形成された放熱器であって、前記放熱フィンの間に前記放熱フィンと平行に平行屈曲部を形成するとともに、前記放熱フィンの面に対して所定角度の分離帯が形成され、前記分離帯は、前記金属板を屈曲可能な板厚とした溝から形成されていること要旨としている。

【0009】

また、放熱フィンの分離帯は、前記放熱フィンの面と直行する方向に２分した間に形成され、前記分離帯にベルトからなる固定具を装着し、円柱状又円筒状の発熱体に添設される前記放熱器を固定している。

【0011】

【発明の効果】

【0012】

本発明にかかる放熱器によれば、金属板の表面に起立形成した多数の板状の放熱フィンと平行に平行屈曲部が形成され、放熱フィンの面に対して所定角度の分離帯が形成されているので、放熱器を放熱フィンに対して平行、或いは、所定の角度に屈曲することができる。このように、屈曲させることにより、電子部品等の放熱を必要とする複数の面に対し、１つの放熱器によって放熱することができる。また、前記分離帯は、前記金属板を屈曲可能な板厚とした溝から形成されているので、分離帯から容易に屈曲することが可能にとなる。さらに、電子部品等が円筒状の場合には、放熱フィンに対して平行な平行屈曲部により屈曲させて円筒状に形成して円筒面に接合させて放熱することができる。このため、電子部品等の形状に応じた放熱を必要とする面に対して、放熱器の形状を変化させることができる。

【0013】

また、電子部品等の放熱を必要とする面が円筒状の場合には、放熱フィンの分離帯が放熱フィンの面と直行する方向に２分した間に形成されているので、分離帯にベルトからなる固定具を装着することにより、放熱器を発熱体に密接させて添設できるので熱の伝導効率が向上し、放熱効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】 本発明にかかる放熱器を電子部品等に添設した例を示す斜視図である。

【図2】 放熱器の実施例を示す斜視図である。

【図3】 放熱器を電子部品等の３面に添設した例を示す斜視図である。

【図4】 図３に示す放熱器を展開した状態を示す斜視図である。

【図5】 傾斜した分離帯を形成した放熱器を示す斜視図である。

【図6】 放熱器を円筒状の電子部品等の周面に添設した例を示す平面図である。

【図7】 図５に示す円筒状に屈曲した放熱器を示す側面図である。

【図8】 放熱フィンを形成する金属板を示す斜視図である。

【図9】 放熱フィンを形成する金属板を示す断面図である。

【図10】 （Ａ）（Ｂ）は、金属板の分離帯に形成した凹溝を示す断面図である。

【図11】 放熱フィンを形成する金属板の他の例を示す平面図である。

【図12】 （Ａ）乃至（Ｅ）は、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。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

本発明にかかる放熱器は、金属板の表面に所定間隔で多数の板状の放熱フィンが平行に起立形成された放熱器であって、前記放熱フィンの間に前記放熱フィンと平行に平行屈曲部を形成するとともに、前記放熱フィンに対して所定角度の分離帯が形成され、前記水平屈曲部及び分離帯の前記金属板が屈曲可能な板厚に形成されている。

【0017】

以下、図面を参照して、本発明にかかる放熱器について詳細に説明する。図１は、本発明による放熱器１を示している。放熱器１として使用される金属板２は、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。

【0018】

放熱器１は、金属板２の表面に所定間隔で多数の板状の放熱フィン３が平行に起立形成されている。放熱フィン３は、後述する放熱フィン形成装置により、各放熱フィン３の厚さが０．１ｍｍから１．０ｍｍとなるように肉薄に形成されている。この放熱フィン３は、金属板２の表面に対して垂直に形成することが望ましい。また、個々の放熱フィン３の間隔は、放熱を必要とする電子部品等の発熱体５が求める放熱性能によって適宜設定されるが、概ね、０．１ｍｍから１．０ｍｍが望ましい。さらに、放熱フィン２を起立形成した状態の金属板２の板厚は、屈曲が可能なように、０．５ｍｍから１．０ｍｍの板厚にすることが望ましい。

【0019】

多数の板状の放熱フィン３は、図２に示すように、放熱フィン３と直行する分離帯４が形成され、この分離帯４により放熱フィン３が第１放熱フィン群３ａと第２放熱フィン群３ｂに２分されている。分離帯４における金属板２の板厚は、前述したように、屈曲が可能な０．５ｍｍから１．０ｍｍとしている。そして、分離帯４の金属板２を屈曲することにより、図２に示すように、第１放熱フィン群３ａと第２放熱フィン群３ｂは直角方向に分離される。このように、放熱フィン３を直角に屈曲することにより、放熱を必要とする電子部品等の発熱体５の２面に第１放熱フィン群３ａと第２放熱フィン群３ｂが接合される。これにより、１個の放熱器１により、発熱体５の２面から放出される熱が同時に放熱される。

【0020】

図３は、発熱体５を３面から放熱するように構成した放熱器１０を示している。放熱器１０は、図３に示すように、多数の板状の放熱フィン１１が、第１放熱フィン群１１ａと第２放熱フィン群１１ｂ、及び、第３放熱フィン群１１ｃに３分されている。そして、第１放熱フィン群１１ａと第２放熱フィン群１１ｂの間には、放熱フィン１１の面と直行する方向に第１の分離帯１２が形成され、第２放熱フィン群１１ｂと第３放熱フィン群１１ｃとの間には、平行屈曲部１３が形成されている。この平行屈曲部１３は、相寄る２枚の放熱フィン１１の間の隙間としている。放熱フィン１１の間の隙間における金属板２の板厚は、前述したように、屈曲が可能な０．５ｍｍから１．０ｍｍとしている。

【0021】

このように、放熱フィン１０の第１の分離帯１２を屈曲することにより、発熱体５の２面に第１放熱フィン群１１ａと第２放熱フィン群１１ｂを接合させ、直行する面に第３放熱フィン群１１ｃが接合される。このように、放熱を必要とする電子部品等の発熱体５の３面に第１放熱フィン群１１ａと第２放熱フィン群１１ｂ、及び、第３放熱フィン群１１ｃを接することにより、１個の放熱器１０により、発熱体５の３面から放出される熱を同時に放熱することができる。

【0022】

図３に示す発熱体５の３面に接合する放熱器１０は、当初、図４に示すように形成されている。第１放熱フィン群１１ａと第２放熱フィン群１１ｂは、前述した図１に示した放熱器と同様であるが、第３放熱フィン群１１ｃは、第１放熱フィン群１１ａから延出させている。そして、第２放熱フィン群１１ｂと第３放熱フィン群１１ｃが交差する個所の第１放熱フィン群１１ａと第３放熱フィン群１１ｃの間に平行屈曲部１３が形成される。

【0023】

図５は、前述した図１に示す放熱器１の変形例を示している。図５に示した放熱器１５は、分離帯１７を放熱フィン１６の面に対して傾斜させている。これにより、左右の第１放熱フィン群１６ａと第２放熱フィン群１６ｂは、各々略三角形に形成される。このように、分離帯１７を放熱フィン１６の面に対して傾斜させることにより、発熱体が立方体でなくても、発熱体の傾斜した面にも接合することが可能となる。なお、分離帯１７の傾斜角度は、発熱体の放熱を必要とする面の角度に適合する任意の角度としている。なお、傾斜した分離帯１７を形成するには、図８に示す、放熱フィンを起立形成前に、予め形成される分離帯を形成するための溝を任意の角度に傾斜させれば良い。

【0024】

図６は、円柱状又は円筒状の発熱体２４の周面に接合する放熱器２０を示している。この放熱器２０は、当初は図２に示す放熱器１と同じように形成されるが、放熱フィンの面と直行する方向の長さを、発熱体２４の外周の長さとほぼ同じにしている。これにより、発熱体２４の外周面に接合させることができる。なお、放熱器２０は、発熱体２４の外周の全周でなく、任意の角度に接合させても良い。そして、放熱器２０には、図７に示すように、中央に放熱フィン２１と直行する分離帯２２が形成され、この分離帯２２により放熱フィン２１が第１放熱フィン群２１ａと第２放熱フィン群２１ｂに２分されている。分離帯２２における金属板２３の板厚は、前述した実施例と同様に、屈曲が可能な０．５ｍｍから１．０ｍｍとしている。

【0025】

円柱状又は円筒状の発熱体２４の周面に接合するために、放熱器２０を円筒状に形成する場合、多数の放熱フィン２１の各々の隙間の全てをフィン間の平行屈曲部としている。これにより、発熱体２４の外周面に接合させて巻き付けるとき、放熱フィン２１の各隙間が放熱フィン２１と平行に屈曲することにより、円筒状の放熱器２０が形成される。

【0026】

一方、放熱フィン２１の第１放熱フィン群２１ａと第２放熱フィン群２１ｂの間に形成した分離帯２２には、固定具２５が装着され、発熱体２４の周面に放熱フィン２１を接合させた状態で固定される。この固定具２５は、例えば、肉薄な金属ベルトからなり、一端にビス等の締結具２５ａを設け、締め付けることにより、放熱フィン２１の内面を発熱体２４の周面に密着させた状態で固定することが可能となる。

【0027】

次に、放熱器の形成方法の一例を図１２により説明する。放熱器としては、図１に示した放熱器１について説明するが、図６及び図７に示した放熱器２０も同様である。放熱器１の素材となる金属板２は、図８に示すように、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可塑性を有し、熱伝導が良好な金属板からなる素材が使用される。この金属板２は、図９に示すように、分離帯４の板厚ｔ１に、所定の高さの放熱フィン３を起立形成するために必要な板厚を加えた板厚ｔ２としている。また、分離帯４の間隔Ｌは、任意の寸法に設定するが、図６及び図７に示した放熱器２０の場合には、装着する固定具２５の幅よりも大きい寸法とすることが望ましい。

【0028】

分離帯４の底面は、前述したように、屈曲が可能な０．５ｍｍから１．０ｍｍとしているが、金属板２の材質によっては、屈曲し難い場合がある。この場合は、図１０に示すように、分離帯４の底面に、板厚をさらに小さくした（Ａ）に示すようなＶ字状の凹溝４ａ、或いは、（Ｂ）に示すようなＵ字状の凹溝４ｂを予め形成しておくことが望ましい。また、図４に示した発熱体５の３面を放熱する放熱器１０を形成する場合は、金属板２として、図１１に示すように、第３放熱フィン群１１ｃと第１放熱フィン群１１ａを形成するように連続させ、第２放熱フィン群１１ｂを形成する部分は、第１放熱フィン群１１ａとの間に第１の分離帯１２を予め形成する。

【0029】

以上のように形成された金属板２は、図１２に示す工程によって放熱フィン３が形成される。図示しない駆動装置に取り付けられた移動部３０は、図８に示した金属板２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３０の移動方向（図示右側方向）の先端側には、掘り起こし工具３１が取り付けられ、移動方向の先端側には刃部３０ａが形成されている。この刃部３０ａの幅は、金属板２の幅と同じかやや大きく設定されている。

【0030】

また、移動部３０には、掘り起こし工具３１と作動部３２が取り付けられている。作動部３２は、前端を下方に垂下させ、放熱フィン３に当接する当接部として、押圧片３２ａが設けられている。押圧片３２ａの下端部の位置は、掘り起こし工具３１を前進移動させて放熱フィン３を起立形成するときには放熱フィン３の側面の当接し、掘り起こし工具３１を後退させて原点位置に復帰した状態では放熱フィン３から離間するように設定されている。

【0031】

図１２（Ａ）は、原点位置を示し、掘り起こし工具３１の刃部３１ａは、金属板２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３が形成され、掘り起こし工具３１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３が存在している。この状態では、作動部３２の押圧片３２ａは、放熱フィン３から離間している。そして、掘り起こし工具３１を移動部３０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３を起立形成する。

【0032】

次いで、図１２（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具３１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３が起立形成される。このように、掘り起こし工具３１前進移動させて放熱フィン３を起立形成するとき、作動部３２の押圧片３２ａも掘り起こし工具３１と一体的に移動し、図１２（Ｃ）に示すように、押圧片３２ａが、直前に起立形成された放熱フィン３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３１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３が押圧片３２ａの押圧により、図１２（Ｃ）のように、金属板２の平面に対して垂直に形成される。

【0033】

その後、次の放熱フィン３を起立形成するために、移動部３０によって掘り起こし工具３１と作動部３２を後退させると、図１２（Ｄ）に示すように、次に形成された傾斜した放熱フィン３の上面に押圧片３２ａが当接し、後退移動に伴って放熱フィン３を押圧して先端側を後退方向に変位させる。

【0034】

さらに、移動部３０を後退させ、次の放熱フィン３を起立形成するために、掘り起こし工具３１と作動部３２を原点位置に復帰させるまでの間に、図１２（Ｅ）に示すように、押圧片３２ａが放熱フィン３の頂部を越え、図１２（Ｄ）に示すように、押圧片３２ａ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３を起立形成するときに、押圧片３２ａの前進移動により、復帰した放熱フィン３を押圧し、図１２（Ｃ）に示すように、放熱フィン３を金属板２の平面に対して垂直に形成する。このように、図１２（Ａ）乃至（Ｅ）に示す放熱フィン３の起立形成の工程を繰り返すことにより、金属板２には多数の垂直な放熱フィン３が形成される。

【0035】

以上のように、図１２に示した垂直放熱フィン形成装置によって放熱フィン３を形成すると、金属板２に対して垂直な複数の放熱フィン３を形成した放熱器１が形成される。このように、垂直な放熱フィン３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２を介して放熱フィン３の間や放熱フィン３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３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１としての放熱効率を高めることができる。

【0036】

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。金属板に起立形成する放熱フィンは、金属板に対して所定の角度で形成するようにしても良い。さらに、金属板等に発熱体の要放熱部に個所に対応させて、部分的に放熱フィンを形成するようにしても良い。

【符号の説明】

【0037】

１ 放熱器
２ 金属板
３ 放熱フィン
４ 分離帯
５ 発熱体」

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】