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公開番号2021087006
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210603
出願番号2019226814
出願日20191128
発明の名称金属同志の接続方法
出願人個人
代理人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20210507BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、アルミ板等の平板を、アルミ等の熱伝導性の良い、金属板に強固に接続することである。
【解決手段】 金属板に構成された平板金属接続溝に、連結された一対の平板金属の連結部を挿入し、前記連結部分にゴムなどの変形の容易な治具を挿入しこの治具に圧力を加えることにより、前記連結部を膨張させ、金属板に形成した前記溝の形状に密着させ金属板と金属平板を接続する。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項1】
コルゲート状に形成された金属平板との接続の為の、接続用溝を形成した、対応する金属板の前記接続用溝に挿入した一対の前記金属平板の連結部分の間に圧力により上下左右に変形する治具を挿入し、前記治具に圧力を加え、圧縮することにより変形させられた前記治具が、前記連結部分を膨張させ、前記金属板に構成した、接続溝形状に従って変形、密着させられ、加工硬化を起こし、前記金属板に接続させることを特徴とする、金属同志の接続方法。
続きを表示(約 520 文字)【請求項2】
前記請求項1における接続方法において、前記金属平板に対応する前記金属板に構成した前記接続用溝の対応する前記金属平板連結部分の挿入口幅に対して、前記接続用内部寸法が大きいことを特徴とする金属同志の接続方法。
【請求項3】
前記請求1における接続方法において、前記金属板に形成された前記接続用溝に交差する接続強固用溝を形成させることにより、前記金属板に前記金属平板を接続する際、前記接続強固用溝と前記接続用溝の交差箇所に、形成される形状に密着、変形された部分が、前記金属平板接続用溝幅より大きく変形されて、加工硬化を起こし、前記金属平板と金属板を接続することを特徴とする、金属同志の接続方法。
【請求項4】
コルゲート状に形成された金属平板との接続の為の、接続用溝を形成した、対応する金属板の前記接続用溝に挿入した一対の前記金属平板の連結部分の間に圧力を加え、前記連結部分を膨張させ、前記金属板に構成した、接続溝形状に従って変形、密着させられ、加工硬化を起こし、前記金属板に接続させることを特徴とする、接続方法において前記金属板が押し出し材であることを特徴とする金属同志の接続方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、金属同志の接続方法についてである。
続きを表示(約 4,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来のヒートシンクは、熱伝導性の良い押し出し材により、半導体を取り付けるベースと前記ベースからの熱を放熱する複数のフィンを一体物として製作されているが、押し出し材の製造制約より、フィンの太さ、フィンとフィンとの距離(フィン間ピッチ)が制約されフィンが1mm以下で、フィン高さが40mm以上、フィン間ピッチが4mm以下の物のヒートシンクを製造するのは困難であった。そのため、フィンを接続する溝を構成したベースを押し出し材で製造し、この溝にアルミ平板を挿入し前記溝の両サイドに構成した突上部を圧力にて、かしめて接続などを行い製造している、しかしながら、フィンがアルミや銅などの比較的柔らかい金属であるため、圧力によるフィンのへこみなどによりその接続強度は十分なものではなく、その不十分な接続に起因する熱抵抗値のため、半導体から発生する熱を効率よく冷却できなかった。
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、フィンが高くかつ細くフィン間ピッチの狭いフィンが抜けにくいヒートシンクを製造するため、フィンに使用されるアルミ板等の平板を、対応するアルミ等の押し出し材等熱伝導性の良い、ベースに強固に接続する金属同志の接続法である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
ベースに構成されたフィン接続溝に、連結された一対のフィンの連結部を挿入し、前記連結部分にゴムなどの変形の容易な治具を挿入しこの部分に圧力を加えることにより、前記連結部を膨張させ、ベースに設けた前記溝の形状に変形し密着させる。
【発明の効果】
【0006】
フィンとベースの強固な接続が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【0007】
押し出し従来のヒートシンク斜視図
ベースとフィンが接続されたヒートシンク(H)の斜視図。
ヒートシンク(H)における、複数のフィン(4)がベース(3)に圧力によりかしめられて接続される図。
図3の円(R)の部分の部分拡大図
本発明のヒートシンク(HN)斜視図
本発明のヒートシンク(HN)のフィン群(7)がベース(8)に挿入される図
本発明のヒートシンク(HN)のベース(8)接続強固用溝(10)なし
本発明のヒートシンク(NH)のベース(8)接続強固用溝(10)あり
本発明のヒートシンク(HN)弾性体治具(11)挿入後のフィン挿入図
本発明のヒートシンク(HN)圧力による弾性体治具(11)圧縮によるフィン接続図
図10における部分拡大図
本発明の接続強固用溝(10)ありのヒートシンク(HN)のフィン群(7)から、圧着による接続後、弾性体治具(11)を取り去った図
図12におけるA−A断面図
図13における部分拡大図
本発明によるヒートシンクのフィン群(7)の製造前の透視図。
本発明によるヒートシンクのフィン群(7)の製造後の透視図。
【発明を実施するための形態】
【】
個別に製造されベースとフィンを、接着剤やロー付け技法などを使用せず常温にて強固に接続した。
【実施例】
【0008】
以下、本発明の実施の形態を、図を使用して説明する。
図1は従来の押し出し材によるヒートシンク斜視図である。ベース(1)に設置された半導体からの熱は、ベース(1)に構成された複数のフィン(2)に熱伝導され外気に放熱される。
図2は、前記図1のヒートシンクの製造と異なり、フィンとベースが個別に製造され、
後工程でフィンとベースが接続されるヒートシンク(H)の斜視図である、通常ベース(3)は押し出し材にて、複数のフィン(4)は、アルミの平板等から製造され、ベース(3)に接続される。
図3は、図2で示されたヒートシンク(H)の接続される複数フィン(4)とフィン(4)に対応する溝(6)を構成したベース(3)の接続方法を示した図である。溝(6)の両側に構成された、かしめ用突起(5)をかしめ用治具にて矢印方向圧力を加え、変形させ、フィン(4)にかしめることにより、ベース(3)に複数のフィン(4)を接続させる。
円Rは、図4における拡大図箇所を示している。
【0009】
図4は、図3で示された、円(R)の部分の拡大図である。溝(6)の深さ(a)は押し出し技術の溝幅(b)が1mm程度の場合、制約上1mm〜2mm程度である。
この工法による、接続は、フィンとベースの接触面は,かしめ用突起(5)の一部と、それに接触するフィン(4)の一部である為、フィン(4)とベース(3)の接続力は図1で示した、従来の押し出し材によるヒートシンクに比べて弱く、かつベースからの熱をフィンに伝導する際の熱抵抗も大きくなる、欠点がある。
図5は、本発明によるヒートシンク(HN)の斜視図である、コルゲート状のフィン群(7)の一対のフィン連結部(J)が対応するベース(8)のフィン接続用溝(9)に圧着接続されている。
【0010】
図6は、本発明品であるヒートシンク(HN)の製造のため、一枚のアルミ平板から製造した、コルゲート状のフィン群(7)であり、前記フィン群(7)の各一対フィンの幅cは、接続するベース(8)に構成された矢印で示された対応するフィン接続用溝(9)に挿入される、一対のフィンからなるU字型のフィン連結部(J)はフィン幅(c)は対応するフィン接続用溝(9)の入り口幅になる(b1)にほぼ同じ寸法であり、その(b1)より大きい(b2)がフィン接続用溝(9)の入り口より奥に構成されている。
説明において、1つのコルゲート状フィン群(7)を用いているが、破線四角形(K)内で示されたU型の1対のフィンから構成されるフィンを複数使用してもよい。
【0011】
図7は、本発明によるヒートシンク(HN)のベース(8)の斜視図である。
図8は、本発明によるヒートシンク(HN)のベース(8)の斜視図である、図7におけるベース(8)との違いは、フィン(7)を挿入、接続するフィン接続用溝(9)に交差する、複数の接続強化のための接続強固用溝(10)が構成されていることである。(hf)は、フィン接続用溝(9)深くであり、(hs)は接続強固用溝(10)の深さであり、ここでは、変形時の加工硬化により接続をさらに強固するため(hs)深さが若干(hf)よりも大きい。
図9は、フィン群(7)の連結された一対のフィン連結部(J)の間に、ゴム等の圧力により変形する治具(11)を挿入し、矢印の方向に、フィン群(7)を対応するベース(8)に構成されたフィン接続用溝(9)にまさに挿入する図である。図10は、フィン群(7)を、ベース(8)の対応するフィン接続用溝(9)に挿入しこれに矢印の方向から金属製治具にて、圧力を加えゴム等の圧力により変形する治具(11)を圧縮することにより、前記一対のフィンの連結部(J)を膨張させ、フィン接続用溝(9)及び接続強固用溝(10)の形状に従って密着、変形させようとする図である。
円R1は、図11における拡大箇所を示している。
【0012】
図11は、図10の円R1を部分拡大した図である、圧縮されたゴム等の圧力により変形する治具(11)は、フィンの連結部(J)を矢印のように膨張(拡張)させをフィン接続用溝(9)の形状に従い変形させられるため、この時起きるフィン群(7)のフィン接続用溝(9)への密着、変形と自身の加工硬化と、溝の内部の幅b2は入り口の幅b1より大きいため、フィン群(7)とベース(8)の圧着接続を強固なものにする、
図12は、フィンとフィンとの連結部(J)のを金属治具にてゴム等の圧力により変形する治具(11)(11)を圧縮した後、弾性体治具(11)を抜き去った図である。A−Aはその切断線である。
図13は、本発明によるヒートシンクのベース(8)詳細図である、図12におけるA−A断面図である、フィン連結部分(J)は、接続強固用溝(10)とフィン挿入用溝(9)と交差する部分はフィン挿入用溝(9)の両壁がないため、連結部(J)は矢印の方向に膨張しフィン挿入用溝(9)より大きくなると同時に加工硬化を起こし、フィン群(7)とベース(8)の密着を強固にして、接続をさらに強固にする。
尚、前記交差する接続強固用溝(10)の数が多い場合は、これによるフィン群(7)とベース(8)の密着が強固になり接続が強固になるので、前記した溝(9)の形状は段差のいらなくb1=b2でもよく、これにより、押し出し材に限らず熱伝導性の良いアルミや銅等から形成される図1で示された、従来のヒートシンクに交差する接続強固用溝(10)を形成するだけで、ヒートシンクの溝幅に適応するコルゲートフィンを接続できる。
図14はゴム等の圧力により変形する治具(11)は、金属治具と異なり圧力が加わると、その圧力が上下左右ほぼ全方向に伝わるので、抵抗のない部分に対しては膨張を進め、連結部(J)をフィン接続用溝(9)幅より大きく変形し、抵抗がある場合はその形状に密着するように連結部(J)を変形することができる。
図15は、本発明によるヒートシンクのフィン群(7)の製造前の透視図である。
破線はベース(8)を示している。
図16は本発明によるヒートシンクのフィン群(7)の加圧後の透視図である。フィンとフィンとの連結部(J)は、フィン挿入用溝(9)と接続強固用溝(10)が形成する形状に従って、変形され、フィン群(7)とベース(8)は密着し圧着接続される。破線はベース(8)を示している。フィンとフィンとの連結部(J)の膨張により押し出された複数の突起(12)の高さdfはフィン接続用溝(9)hfと接続強固用溝(10)の深さhsの差異である。
【産業上の利用可能性】
【0013】
本発明は、半導体を冷却するヒートシンクに利用できる。
【符号の説明】
【0014】
1.従来の押し出し材によるヒートシンク
2.従来の押し出し材ヒートシンクのベース
3.かしめ工法によるヒートシンクのベース
4.かしめ工法によるヒートシンクのフィン
5.ベース(3)にフィン(4)を接続するためのかしめ用突起
6.かしめ工法によるヒートシンクのベース(3)に構成された、フィン接続用溝
7.本発明によるヒートシンクのコルゲート状フィン群(7)
8.本発明によるヒートシンクのコルゲート状フィン群(7)を接続するベース
9.本発明によるヒートシンクのコルゲート状フィン群(7)を接続する複数のフィン接続用溝
10.本発明によるヒートシンクのコルゲート状フィン群(7)を接続する複数のベース(8)と、フィン群(7)とベース(8)の接続強化のための接続強固用溝。
11.ゴム等の圧力により変形する治具(11)
12.加圧により押し出された突起
H.押し出し材からなる従来のヒートシンク
R.部分拡大用円
a.かしめ用溝深さ
b.かしめ用溝幅
HN.本発明によるヒートシンク
b1.本発明によるヒートシンクの接続用溝(9)の入り口寸法
b2.本発明によるヒートシンクの接続用溝(9)の内部寸法
K.1対のU字型フィン
hf.フィン接続用溝(9)深さ
hs.接続強固用溝(10)深さ
df.Hfとhsの差異

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