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JP4656154B2 - Heat sink manufacturing method and heat sink - Google Patents

Heat sink manufacturing method and heat sink Download PDF

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JP4656154B2
JP4656154B2 JP2008006284A JP2008006284A JP4656154B2 JP 4656154 B2 JP4656154 B2 JP 4656154B2 JP 2008006284 A JP2008006284 A JP 2008006284A JP 2008006284 A JP2008006284 A JP 2008006284A JP 4656154 B2 JP4656154 B2 JP 4656154B2
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corrugated
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fin
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Description

本発明は、ヒートシンク製造方法およびヒートシンクに係り、特に、自動車、電鉄、家電、産業機械、電力などのパワーモジュール(パワーデバイス素子)などの冷却に用いて好適で、省スペース化のできる技術に関する。   The present invention relates to a heat sink manufacturing method and a heat sink, and more particularly to a technique that can be used for cooling power modules (power device elements) such as automobiles, electric railways, home appliances, industrial machines, and electric power and can save space.

従来、電機、電子機器の冷却には、押出材(ダイカスト材)製ヒートシンク、コルゲートフィンろう付けヒートシンク、プレートフィンろう付けヒートシンクなど、多種のアルミ製ヒートシンクが使用されている。   Conventionally, various types of aluminum heat sinks such as an extruded material (die-cast material) heat sink, a corrugated fin brazed heat sink, and a plate fin brazed heat sink have been used to cool electric machines and electronic devices.

これらの従来技術では、近時の電機、電子機器の軽薄短小化に伴う、必然的な高密度化に対応すべき冷却装置の高効率化要求に応え難いのが実状である。つまり、空間容積、冷却条件(冷却風量,冷却風温度)が同一で放熱性能を向上させる場合、または、放熱性能が同等以上でヒートシンクを小型化する場合といった要求に対応していない。   In these conventional technologies, it is difficult to meet the demand for higher efficiency of the cooling device that should cope with the inevitable increase in density due to the recent reduction in thickness and size of electric and electronic devices. That is, it does not meet the demands for improving the heat dissipation performance with the same space volume and cooling conditions (cooling air volume, cooling air temperature), or reducing the size of the heat sink with the same heat dissipation performance.

アルミ押出材は、アルミ材が押出金型を通過してトコロテン式に押し出されるもので、アルミダイカスト製ヒートシンクでは、溶湯を金型キャビティに充満させ、一種の射出成形であり、これらの製造方法によって製造されたヒートシンク70は、図7に示すように、フィン71の可能な肉厚は1.0mm程度以上であり、空気への伝熱面積を大きくできる細かいフィン構造をとることができない。従って、伝熱特性として近時の高性能化要求を満足させ得ない。
さらに、このような構造で、フィン71厚みが同一なままで、フィンピッチを狭幅化して放熱面積を増加しようとした場合、フィン71間を通過する冷却空気の圧力損失が増大してしまうとともに、同時に、重量が増加するという問題があった。
また、フィン71厚みを薄くして、フィンピッチを狭幅化しようとした場合、フィン効率、すなわち、冷却効率が低下してしまうという問題があった。
Aluminum extruded material is one in which aluminum material passes through the extrusion mold and is extruded in a Tokoroten style.In the aluminum die-casting heat sink, the molten metal is filled into the mold cavity and is a kind of injection molding. As shown in FIG. 7, the manufactured heat sink 70 has a fin 71 that has a possible thickness of about 1.0 mm or more and cannot have a fine fin structure that can increase the heat transfer area to the air. Accordingly, the recent demand for higher performance cannot be satisfied as the heat transfer characteristics.
Further, with such a structure, when the fin 71 thickness remains the same and the fin pitch is narrowed to increase the heat radiation area, the pressure loss of the cooling air passing between the fins 71 increases. At the same time, there was a problem that the weight increased.
In addition, when the fin 71 is thinned to reduce the fin pitch, the fin efficiency, that is, the cooling efficiency is lowered.

コルゲートフィンろう付けヒートシンク80としては、図8に示すように、直立状コルゲートフィン82をアルミ板81にろう付けしたタイプを例示する。この構造はコルゲートフィン82が自立しているので、熱抵抗も比較的大きい。
さらに、このような構造で、フィン厚みが同一なままで、フィンピッチを狭幅化して放熱面積を増加しようとした場合、フィン間を通過する冷却空気の圧力損失が増大してしまうという問題があった。
また、フィン厚みを薄くして、フィンピッチを狭幅化しようとした場合、フィン効率、すなわち、冷却効率が低下してしまうという問題があった。
また、フィン高さを高くしたり、あるいはフィンを数層に積み重ねることもできるが、この場合、フィン高さ方向の熱伝導距離が長くなり過ぎ、性能アップをもたらさないとともに、圧力損失が増大するという問題があった。
As the corrugated fin brazing heat sink 80, a type in which an upright corrugated fin 82 is brazed to an aluminum plate 81 is illustrated as shown in FIG. In this structure, since the corrugated fins 82 are self-supporting, the thermal resistance is relatively large.
Furthermore, with such a structure, when the fin thickness remains the same and the fin pitch is narrowed to increase the heat radiation area, the pressure loss of the cooling air passing between the fins increases. there were.
Further, when the fin thickness is reduced and the fin pitch is narrowed, there is a problem that the fin efficiency, that is, the cooling efficiency is lowered.
Also, the fin height can be increased, or the fins can be stacked in several layers, but in this case, the heat conduction distance in the fin height direction becomes too long, resulting in no increase in performance and increased pressure loss. There was a problem.

フィン効率を改善するために、図9に示すように、互いに平行な板材92をベース部91表面に立設してろう付けし、これらの板材92,92の間にベース部91表面と平行にコルゲートフィン93を設けた構成も可能であるが、この場合、部材点数が多くなること、板材92とフィン93の位置決め組付けおよび接合が困難になるという問題があった。   In order to improve the fin efficiency, as shown in FIG. 9, plate members 92 parallel to each other are erected on the surface of the base portion 91 and brazed, and between these plate members 92, 92, parallel to the surface of the base portion 91. A configuration in which the corrugated fins 93 are provided is also possible, but in this case, there are problems that the number of members increases, and positioning and assembling and joining of the plate member 92 and the fins 93 become difficult.

また、ベース部91と板材92とを一体として成形し、この板材92の間にフィン93を挿入して接合しようとした場合、板材92どうしの間隔寸法W0と、フィン93の幅寸法との精度が充分でないと接合不良が発生してしまうという問題があった。
これは、ベース部91と板材92との接合時やフィン93の製造時にこのような寸法精度を確保することが難しいため、つまり、板材92間隔がフィン93の幅と同じか小さいとフィン93の挿入が不可能となり、大きいとゆるすぎて板材92間にフィン93を密着固定することができず、ろう付けによる密着接合ができなくなるためである。その結果、必要な熱伝導性を得ることのできる程度にこれらを接続することができないという問題があった。
Further, when the base portion 91 and the plate material 92 are integrally formed and the fins 93 are inserted and joined between the plate materials 92, the accuracy of the interval dimension W0 between the plate materials 92 and the width dimension of the fins 93 is determined. If this is not sufficient, there is a problem that poor bonding occurs.
This is because it is difficult to ensure such dimensional accuracy at the time of joining the base portion 91 and the plate material 92 or at the time of manufacturing the fin 93, that is, if the interval between the plate materials 92 is equal to or smaller than the width of the fin 93 This is because insertion becomes impossible, and if it is too large, the fins 93 cannot be tightly fixed between the plate members 92 and cannot be tightly joined by brazing. As a result, there is a problem that they cannot be connected to such an extent that necessary heat conductivity can be obtained.

また、この問題を解決するために、ベース部91と板材92とを別体とし、ベース部91に、板材92とフィン93とを同時に接合した場合には、ベース部91と板材92とのろう付け部分において、押出材、ダイカスト材を用いたものよりも熱伝導性が低下してしまうため、充分な冷却性能、および、フィン効率を得ることができないという問題があった。   In order to solve this problem, when the base portion 91 and the plate material 92 are separated from each other, and the plate material 92 and the fins 93 are joined to the base portion 91 at the same time, the base portion 91 and the plate material 92 are joined together. Since the heat conductivity is lower than that using an extruded material or a die-cast material in the attaching portion, there is a problem that sufficient cooling performance and fin efficiency cannot be obtained.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、所望のフィン効率を維持した状態で、製造しやすいヒートシンクを提供するという目的を達成しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the object of providing a heat sink that is easy to manufacture while maintaining a desired fin efficiency.

本発明のヒートシンクの製造方法は、所定間隔に所定厚みの複数の歯部を有する櫛形材と、各々の歯部と歯部の間に、所定高さを有しコルゲート加工を施した複数のコルゲートフィンを配設し、ろう付け加工により櫛形材およびコルゲートフィンを一体に接合したヒートシンクの製造方法であって、前記コルゲートフィンを前記歯部と歯部との間で複数分割した構成とし、これらのコルゲートフィンどうしの間に、該コルゲートフィンを歯部に押しつけるスペーサを挿入した状態で加熱処理してこれら櫛形材およびコルゲートフィンをろう付けし、該ろう付け後に、前記スペーサを除去することにより上記課題を解決した。
本発明のヒートシンクは、所定間隔に所定厚みの複数の歯部を有する櫛形材と、各々の歯部と歯部の間に配設された所定高さを有しコルゲート加工を施した複数のコルゲートフィンと、を有し、前記コルゲートフィンが一の歯部とこの一の歯部に隣接する他の歯部との間で2分割されており、前記一の歯部と前記他の歯部との間で2分割された前記コルゲートフィンどうしの間に間隙が形成されていることにより上記課題を解決した
The method of manufacturing a heat sink according to the present invention includes a comb-shaped member having a plurality of tooth portions having a predetermined thickness at predetermined intervals, and a plurality of corrugates having a predetermined height between each tooth portion and the tooth portions. A method of manufacturing a heat sink in which fins are arranged and a comb-shaped material and a corrugated fin are integrally joined by brazing, wherein the corrugated fin is divided into a plurality of parts between the tooth portions and the tooth portions. The above problem is achieved by heat-treating the corrugated fins and the corrugated fins between the corrugated fins with a spacer that presses the corrugated fins against the teeth, and then brazing the comb-shaped material and the corrugated fins. Solved.
The heat sink according to the present invention includes a comb-shaped member having a plurality of tooth portions having a predetermined thickness at predetermined intervals, and a plurality of corrugates having a predetermined height disposed between the tooth portions and the corrugation. And the corrugated fin is divided into two parts between one tooth part and another tooth part adjacent to the one tooth part, and the one tooth part and the other tooth part The above-mentioned problem has been solved by forming a gap between the corrugated fins divided into two .

本発明のヒートシンクの製造方法は、前記コルゲートフィンを前記歯部と歯部との間で2分割(複数分割)して、これらのコルゲートフィンどうしの間に、スペーサを挿入することで、該コルゲートフィンを歯部に押しつけた状態で加熱処理した際に、櫛形材とコルゲートフィンとをろう付けにより充分接合することができ、これにより、接合不良をなくして充分な熱伝導を得ることができ、所望のフィン効率を維持することが可能となる。   In the method of manufacturing a heat sink according to the present invention, the corrugated fin is divided into two parts (a plurality of divided parts) between the tooth parts, and a spacer is inserted between the corrugated fins. When heat treatment is performed with the fins pressed against the teeth, the comb-shaped material and the corrugated fins can be sufficiently bonded by brazing, thereby eliminating the bonding failure and obtaining sufficient heat conduction, It becomes possible to maintain a desired fin efficiency.

図5は本発明のヒートシンク構造の1例であり、図2ないし図4は図5の手段であるろう付けヒートシンクの部材を示すものであり、具体的には、本発明のヒートシンクは、図5に示すように、押出材またはダイカスト材の櫛形材10と、コルゲートフィン17とからなっている。櫛形材10は、図2に示すように、平板状の歯部12を複数平行状態として一枚のベース部(受熱部)11に垂設した形状とされている。コルゲートフィン17は、図3に示すようにコルゲート加工を施した複数の薄肉のパネルとされ、その幅寸法W2は歯部12,12間隔W1を、この歯部12,12間に設けられるコルゲートフィン17の数で除した値より小さくなるよう設定されている。スペーサ19は、図4に示すように、V字状に折曲した板状とされて、矢印A方向に厚みが膨張するように弾性変形可能なものとされる。 FIG. 5 shows an example of the heat sink structure of the present invention, and FIGS. 2 to 4 show the members of the brazed heat sink, which is the means of FIG. 5. Specifically, the heat sink of the present invention is shown in FIG. as shown in, the comb-shaped member 10 of the extruded material or die-cast material consists of a corrugated fin 17. As shown in FIG. 2, the comb-shaped member 10 has a shape in which a plurality of plate-like tooth portions 12 are provided in a parallel state and are suspended from a single base portion (heat receiving portion) 11. The corrugated fins 17 are a plurality of thin-walled panels subjected to corrugating as shown in FIG. 3, and the width dimension W2 thereof is the tooth portions 12 and the interval W1 and the corrugated fins provided between the tooth portions 12 and 12. It is set to be smaller than the value divided by the number of 17. As shown in FIG. 4, the spacer 19 has a plate shape bent in a V shape, and is elastically deformable so that the thickness expands in the direction of arrow A.

このようなヒートシンクを製造する際には、櫛形材10において、各々の歯部12,12間の間隙14に2つのコルゲートフィン17を挿入し、これらコルゲートフィン17,17間に歯部12と平行状態に板状のスペーサ19を挿入する。
すると、図4に矢印Aの示すようにスペーサ19によりコルゲートフィン17が歯部12に押圧された状態になる。このように組立てられたコアは一体のままろう付け炉内で炉中ろう付けすることにより一体ヒートシンク構造となる。
When manufacturing such a heat sink, two corrugated fins 17 are inserted into the gaps 14 between the respective tooth portions 12 and 12 in the comb-shaped material 10, and the tooth portions 12 are parallel between the corrugated fins 17 and 17. A plate-like spacer 19 is inserted into the state.
Then, as shown by an arrow A in FIG. 4, the corrugated fins 17 are pressed against the tooth portions 12 by the spacers 19. The core assembled in this way becomes an integral heat sink structure by brazing in the furnace in a brazing furnace while remaining integral.

また、櫛形押出材10が熱伝導性のよいアルミニウムないしはアルミ合金であり、かつ、ベース部11と歯部12とが一体とされているため、ベース部11の表面に熱源を設けて冷却をおこなった場合に、ベース部11から歯部12への良好な熱伝導を維持するとともに安価であり、また、コルゲートフィン17がスペーサ19によって歯部12に押圧されて接触した状態で加熱処理しているので、コルゲートフィン17と歯部12とが充分ろう付けされ、接合不良が発生することを防止できる。これにより、フィン効率のよい、ヒートシンクを提供することができる。   Further, since the comb-shaped extruded material 10 is made of aluminum or an aluminum alloy having good heat conductivity and the base portion 11 and the tooth portion 12 are integrated, a heat source is provided on the surface of the base portion 11 for cooling. In this case, heat treatment is performed while maintaining good heat conduction from the base portion 11 to the tooth portion 12 and being inexpensive, and the corrugated fins 17 are pressed against and contacted with the tooth portion 12 by the spacer 19. Therefore, it is possible to prevent the corrugated fins 17 and the tooth portions 12 from being sufficiently brazed and causing poor bonding. Thereby, a heat sink with good fin efficiency can be provided.

本発明の一体ろう付け構造では、半導体素子などの発熱体をベース部11の外側の平坦部に装着して放熱器として使用するが、発熱体からベース部11へ移動した熱は適当な伝熱面積を有する歯部12の部分に伝達され、さらに歯部12に密着ろう付けされている薄肉のコルゲートフィン17に効率よく伝熱され、最終的にはコルゲートフィン17を通過する空気に熱が逃がされることになる。
なお、本発明の一体ろう付け構造では、ベース部11の厚さ、歯部12の肉厚、フィン17肉厚、フィン17ピッチ、フィン貫通穴、ルーパー切り起こしなど、必要に応じて広い範囲で種々な組み合わせがとりうる。
In the integrally brazed structure of the present invention, a heating element such as a semiconductor element is mounted on a flat part outside the base part 11 and used as a radiator. However, the heat transferred from the heating element to the base part 11 is suitable for heat transfer. The heat is efficiently transferred to the thin corrugated fin 17 that is transmitted to the tooth portion 12 having an area and is brazed tightly to the tooth portion 12, and finally the heat is released to the air passing through the corrugated fin 17. Will be.
In addition, in the integral brazing structure of the present invention, the thickness of the base portion 11, the thickness of the tooth portion 12, the thickness of the fin 17, the pitch of the fin 17, the fin through hole, the looping up of the looper, etc. are widened as necessary. Various combinations are possible.

従来技術では、ヒートシンク70において、空気に熱を伝達するフィン71と、押出形材のフレーム、格子の直径ないしは肉厚は1.0mm以下にし難く、また、ピン、フィンの高さにも制約があり、技術面でも制約がある。また、ヒートシンク80においては、本発明と同様な薄肉フィンを使用可能であるが、ベース部から効率よく熱を伝達する本発明の歯部12に相当する部分が欠けており、またフィン82が自立するタイプであるので、フィン82を高くすることが難しくコンパクトヒートシンクとして以外の適用が難しい。   In the prior art, in the heat sink 70, it is difficult to reduce the diameter or thickness of the fin 71 for transferring heat to the air, the frame or lattice of the extruded profile, and the height of the pin and fin. Yes, there are some technical limitations. In the heat sink 80, thin fins similar to those of the present invention can be used, but a portion corresponding to the tooth portion 12 of the present invention that efficiently transfers heat from the base portion is missing, and the fin 82 is self-supporting. Therefore, it is difficult to make the fins 82 tall, and it is difficult to apply them except as a compact heat sink.

本発明では、櫛形材10の歯部12の間隔はコルゲートフィン17幅寸法+スペーサ幅寸法よりも僅かに小さく設計することにより、図1に示すように、櫛形押出材10の歯部12と歯部12の間のW1に容易にコルゲートフィン17を挿入することができ、この後、コルゲートフィン17,17の間にスペーサ19を挿入して、スペーサ19の弾性により、コルゲートフィン17の山方向から櫛形押出材10とコルゲートフイン17とを軽く押さえてやれば、歯部12とコルゲートフィン17の密着は完全になる。この状態で加熱処理することにより、フィンと歯部12とを接合不良なしに接合することが可能となる。   In the present invention, the interval between the teeth 12 of the comb-shaped material 10 is designed to be slightly smaller than the width dimension of the corrugated fins 17 + the width of the spacer, so that the teeth 12 and the teeth of the comb-shaped extruded material 10 are connected to each other as shown in FIG. The corrugated fins 17 can be easily inserted into W1 between the portions 12, and after that, the spacers 19 are inserted between the corrugated fins 17 and 17, and the elasticity of the spacers 19 allows the corrugated fins 17 to If the comb-shaped extrudate 10 and the corrugated fins 17 are lightly pressed, the close contact between the tooth portions 12 and the corrugated fins 17 becomes complete. By performing the heat treatment in this state, it is possible to join the fin and the tooth portion 12 without poor bonding.

そして、図5に示すように、スペーサ19をSUS板等からなるものとして加熱処理終了後に取り外し、コルゲートフィン17どうしの間には間隙14が存在する構成とする。
この間隙14は炉中ろう付け時に、放熱器として使用する場合の空気の通路として利用することもできる。この場合、コルゲートフィン17の間における空気の流速に比べ、間隙14内部の空気の流速が早いため、コルゲートフィン17間にある暖まった空気が間隙14側に吸い出されて、より一層の冷却効果を有することができる。
Then, as shown in FIG. 5, remove the spacers 19 after completion of the heat treatment as comprising SUS plate or the like, between and how the corrugated fin 17 shall be the structure in which gap 14 is present.
The gap 14 can also be used as an air passage when used as a radiator during brazing in a furnace. In this case, since the flow velocity of the air inside the gap 14 is higher than the flow velocity of the air between the corrugated fins 17, the warm air between the corrugated fins 17 is sucked out toward the gap 14, thereby further cooling effect. Can have.

また、本発明において、図6に示すように、櫛形材10において、隣り合う前記歯部12の先端部分どうしが互いに一体として接続されて第2ベース部13が形成されており、これにより、ベース部11およびベース部13の表面および裏面に熱源を配置して、両面冷却をおこなうことができる。   Further, in the present invention, as shown in FIG. 6, in the comb-shaped member 10, the tip portions of the adjacent tooth portions 12 are integrally connected to each other to form the second base portion 13, whereby the base portion is formed. A heat source can be arrange | positioned to the surface and the back surface of the part 11 and the base part 13, and double-sided cooling can be performed.

本発明のヒートシンクの製造方法およびヒートシンクによれば、前記コルゲートフィンを前記歯部と歯部との間で2分割して、これらのコルゲートフィンどうしの間に、スペーサを挿入することで、該コルゲートフィンを歯部に押しつけた状態で加熱処理した際に、櫛形材とコルゲートフィンとをろう付けにより充分接合することができ、これにより、接合不良をなくして充分な熱伝導を得ることができ、所望のフィン効率を維持することが可能となるという効果を奏する。   According to the heat sink manufacturing method and the heat sink of the present invention, the corrugated fin is divided into two parts between the tooth part and the tooth part, and a spacer is inserted between the corrugated fins. When heat treatment is performed with the fins pressed against the teeth, the comb-shaped material and the corrugated fins can be sufficiently bonded by brazing, thereby eliminating the bonding failure and obtaining sufficient heat conduction, There is an effect that the desired fin efficiency can be maintained.

以下、ヒートシンクの製造方法およびヒートシンクの一形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method and a heat sink heatsink will be described with reference to the drawings.

図1は本形態のヒートシンクを示す正面図(a)および底面図(b)であり、図2ないし図4は図1におけるヒートシンクの部材をそれぞれ示す正面図である。
本形態のヒートシンクは、櫛形材10と、コルゲートフィン17と、スペーサ19とを有する構成とされている。
FIG. 1 is a front view (a) and a bottom view (b) showing a heat sink of this embodiment , and FIGS. 2 to 4 are front views showing members of the heat sink in FIG.
The heat sink of this embodiment is configured to include a comb-shaped member 10, a corrugated fin 17, and a spacer 19.

櫛形材10は、図2に示すように、平板状の歯部12を複数平行状態として一枚のベース部(受熱部)11に垂設した形状とされており、これらベース部11と歯部12とは一体とされて押出材またはダイカスト材からなる一体部材とされている。
ベース部(受熱部)11外表面の平坦部には、図示しない熱源(被冷却部)が配置される。この熱源としては、MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor),IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),IPM(Intelligent Power Module)等パワーモジュール(パワーデバイス素子)を適用することができる。
またベース部11の平面視した寸法は、これらパワーモジュールの輪郭寸法とほぼ等しく設定されている。
歯部12,12間の寸法は図2にW1で示すように設定されている。
As shown in FIG. 2, the comb-shaped member 10 has a shape in which a plurality of plate-like tooth portions 12 are provided in parallel to each other so as to be suspended from a single base portion (heat receiving portion) 11. 12 is an integral member made of an extruded material or a die-cast material.
A heat source (cooled part) (not shown) is arranged on the flat part of the outer surface of the base part (heat receiving part) 11. As this heat source, power modules (power device elements) such as MOSFETs (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistors), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and IPMs (Intelligent Power Modules) can be applied.
The size of the base portion 11 in plan view is set to be substantially equal to the contour size of these power modules.
The dimension between the tooth parts 12, 12 is set as indicated by W1 in FIG.

コルゲートフィン17は、図3に示すように、アルミ板またはアルミニウム合金板をローラ成形やプレス加工等によって波形にするコルゲート加工を施した複数の薄肉のパネルとされ、その幅寸法W2は歯部12,12間隔W1の1/2寸法より小さく設定されている。このコルゲートフィン17は、表面にアルミニウムろう材が厚みとして10%程度設けられたブレージングシートを加熱処理して歯部12にろう付けしたものとされる。コルゲートフィン17表面のろう材としては、Al−Si系合金、他のAl系共晶合金等を適用することができる。   As shown in FIG. 3, the corrugated fins 17 are a plurality of thin panels subjected to corrugation processing in which an aluminum plate or an aluminum alloy plate is corrugated by roller molding, press processing, or the like. , 12 is set to be smaller than 1/2 of the interval W1. The corrugated fins 17 are obtained by heat-treating a brazing sheet having a surface with an aluminum brazing material having a thickness of about 10% and brazing the teeth 12. As the brazing material on the surface of the corrugated fins 17, an Al—Si alloy, another Al eutectic alloy, or the like can be applied.

スペーサ19は、図4に示すように、アルミ板またはアルミニウム合金板をV字状に折曲した板状とされて、矢印A方向に厚みが膨張するように弾性変形可能なばね状のものとされる。このスペーサ19は、コルゲートフィン17と同様の材質、構造からなるアルミ板またはアルミニウム合金板とされ、上記の様に表面にはろう材が設けられているか、または、ろう材が設けられていてもよい。
スペーサ19の厚み寸法は、このスペーサ19なしにコルゲートフィン17,17を歯部12,12に接合した場合におけるコルゲートフィン17,17の間隔W4よりも大きく設定される。
As shown in FIG. 4, the spacer 19 is formed into a plate shape obtained by bending an aluminum plate or an aluminum alloy plate into a V shape, and is a spring-like one that can be elastically deformed so that the thickness expands in the direction of arrow A. Is done. The spacer 19 is made of an aluminum plate or an aluminum alloy plate having the same material and structure as the corrugated fins 17, and a brazing material is provided on the surface as described above, or a brazing material is provided. Good.
The thickness dimension of the spacer 19 is set larger than the interval W4 between the corrugated fins 17 and 17 when the corrugated fins 17 and 17 are joined to the tooth portions 12 and 12 without the spacer 19.

このようなコルゲートフィンを製造する際には、櫛形材10において、各々の歯部12,12間の間隙14に2つのコルゲートフィン17,17を挿入し、これらコルゲートフィン17,17間に歯部12と平行状態に板状のスペーサ19を挿入する。すると、図4に矢印Aの示すようにスペーサ19によりコルゲートフィン17が歯部12に押圧された状態になる。
ここで、少なくともコルゲートフイン17は、アルミ板またはアルミニウム合金板からなり歯部12およびスペーサ19に接する表面にAl系ろう材が設けられたものとされ、さらに、スペーサ19の表面にも同様にAl系ろう材が設けられたものとされることができるため、加熱処理によって、歯部12、コルゲートフィン17およびスペーサ19が接合されることになる。
このように組立てられたコアは一体のままろう付け炉内で炉中ろう付けすることにより一体ヒートシンク構造となる。
When manufacturing such a corrugated fin, in the comb-shaped material 10, two corrugated fins 17, 17 are inserted into the gap 14 between the respective toothed portions 12, 12, and the toothed portion is interposed between the corrugated fins 17, 17. A plate-like spacer 19 is inserted in a state parallel to 12. Then, as shown by an arrow A in FIG. 4, the corrugated fins 17 are pressed against the tooth portions 12 by the spacers 19.
Here, at least the corrugated fin 17 is made of an aluminum plate or an aluminum alloy plate, and an Al-based brazing material is provided on the surface in contact with the tooth portion 12 and the spacer 19. Since the brazing filler metal can be provided, the teeth 12, the corrugated fins 17, and the spacers 19 are joined by the heat treatment.
The core assembled in this way becomes an integral heat sink structure by brazing in the furnace in a brazing furnace while remaining integral.

また、櫛形押出材10が熱伝導性のよいアルミニウムないしはアルミ合金であり、かつ、ベース部11と歯部12とが一体とされているため、ベース部11の表面に熱源を設けて冷却をおこなった場合に、ベース部11から歯部12への良好な熱伝導を維持するとともに、また、コルゲートフィン17がスペーサ19によって歯部12に押圧されて接触した状態で加熱処理しているので、コルゲートフィン17と歯部12とが充分ろう付けされ、接合不良が発生することが防止されている。   Further, since the comb-shaped extruded material 10 is made of aluminum or an aluminum alloy having good heat conductivity and the base portion 11 and the tooth portion 12 are integrated, a heat source is provided on the surface of the base portion 11 for cooling. In this case, since the heat conduction from the base portion 11 to the tooth portion 12 is maintained and the corrugated fins 17 are pressed against and contacted with the tooth portion 12 by the spacer 19, The fins 17 and the tooth portions 12 are sufficiently brazed to prevent poor bonding.

本形態の一体ろう付け構造とされるヒートシンクでは、パワーモジュールなどの発熱体をベース部11の外側の平坦部に装着して放熱器として使用するが、発熱体からベース部11へ移動した熱は、適当な伝熱断面積を有する歯部12の部分に伝達され、さらに歯部12に密着ろう付けされている薄肉のコルゲートフィン17に効率よく伝熱され、最終的にはコルゲートフィン17を通過する空気に熱が逃がされることになる。このとき、アルミからなるスペーサ19を介してもベース部11からコルゲートフィン17に熱が伝わるとともに、このスペーサ19によって、ヒートシンク内における冷却空気の方向を整える整流作用を有することができる。これらにより、冷却空気の流れが安定し、冷却効率を向上することができる。これにより、所望の冷却効率を得ることができるため、ヒートシンクを小型化し、省スペース化を図ることが可能となる。 In the heat sink having the integrally brazed structure of the present embodiment, a heating element such as a power module is mounted on the flat part outside the base part 11 and used as a radiator, but the heat transferred from the heating element to the base part 11 is The heat is efficiently transferred to the thin corrugated fins 17 which are transmitted to the teeth 12 having an appropriate heat transfer cross-sectional area and are brazed tightly to the teeth 12, and finally pass through the corrugated fins 17. Heat will be released to the air. At this time, heat can be transmitted from the base portion 11 to the corrugated fins 17 even through the spacer 19 made of aluminum, and the spacer 19 can have a rectifying action for adjusting the direction of the cooling air in the heat sink. As a result, the flow of cooling air is stabilized, and the cooling efficiency can be improved. Thereby, since a desired cooling efficiency can be obtained, it is possible to reduce the size of the heat sink and save space.

本形態では、櫛形材10の歯部12,12の間隔W1は、2倍のコルゲートフィン17幅寸法W2+スペーサ幅寸法よりも僅かに小さく設定されており、これにより、図1に示すように、櫛形押出材10の歯部12と歯部12の間のW1に容易にコルゲートフィン17を挿入するとともに、この後、コルゲートフィン17,17の間にスペーサ19を挿入して、スペーサ19の弾性により、コルゲートフィン17の山方向から櫛形押出材10とコルゲートフイン17とを軽く押さえてやれば、歯部12とコルゲートフィン17の密着は完全になる。この状態で加熱処理することにより、フィンと歯部12とを接合不良なしに接合することが可能となる。 In this embodiment , the interval W1 between the teeth 12 and 12 of the comb-shaped member 10 is set slightly smaller than the double corrugated fin 17 width dimension W2 + spacer width dimension, and as shown in FIG. The corrugated fins 17 are easily inserted into W1 between the tooth portions 12 of the comb-shaped extruded material 10 and the spacers 19 are inserted between the corrugated fins 17 and 17 thereafter. If the comb-shaped extrudate 10 and the corrugated fin 17 are lightly pressed from the mountain direction of the corrugated fins 17, the close contact between the tooth portions 12 and the corrugated fins 17 is completed. By performing the heat treatment in this state, it is possible to join the fin and the tooth portion 12 without poor bonding.

以下、本発明に係るヒートシンク製造方法およびヒートシンクの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図5は本実施形態のヒートシンクを示す正面図である。
Embodiments of a heat sink manufacturing method and a heat sink according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 5 is a front view showing the heat sink of the present embodiment.

本実施形態において、上述したヒートシンクの製造方法およびヒートシンクの形態とは、ヒートシンクにスペーサ19がない点が異なっている。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。 The present embodiment is different from the above-described heat sink manufacturing method and heat sink configuration in that the heat sink has no spacer 19. Other corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態におけるヒートシンクの製造方法においては、図4(a)に示したアルミ製スペーサ19に替えて、例えば、スペーサ19と同様の形状のSUS製のものや、同じく、SUS製で図4(b)に示すように、その厚み方向にテーバ面を有して対向するスペーサ部材21a,21aからなるスペーサ21を用いることができる。
これらSUS製のスペーサ19,21は、その表面にBN(ボロンナイトライド)を塗布しておく。
In the manufacturing method of the heat sink in the present embodiment, instead of the aluminum spacer 19 shown in FIG. 4A, for example, a SUS one having the same shape as the spacer 19 or a SUS made in FIG. As shown in b), it is possible to use a spacer 21 composed of spacer members 21a and 21a facing each other with a taber surface in the thickness direction.
The spacers 19 and 21 made of SUS are coated with BN (boron nitride) on the surface thereof.

これにより、櫛形材10の歯部12,12間にコルゲートフィン17,17を挿入し、SUS製のスペーサ19またはスペーサ21を挿入する。スペーサ21においては、歯部12,12間に挿入した後、スペーサ部材21a,21aがそれぞれ図4に示す矢印B方向に移動する。これにより、スペーサ21の厚み寸法が矢印A方向に増大し、上述したスペーサ19と同様に、コルゲートフィン17を歯部12に押圧して密着させることができる。この状態で、加熱処理をおこなう、同様にして、コルゲートフィン17と歯部12とをろう付け接合する。   Thereby, the corrugated fins 17 and 17 are inserted between the tooth portions 12 and 12 of the comb-shaped member 10, and the spacer 19 or the spacer 21 made of SUS is inserted. In the spacer 21, after inserting between the tooth parts 12 and 12, spacer member 21a, 21a moves to the arrow B direction shown in FIG. 4, respectively. Thereby, the thickness dimension of the spacer 21 increases in the arrow A direction, and the corrugated fins 17 can be pressed and brought into close contact with the tooth portion 12 in the same manner as the spacer 19 described above. In this state, heat treatment is performed, and the corrugated fins 17 and the tooth portions 12 are brazed and joined in the same manner.

加熱処理によりろう付けした後、SUSからなるスペーサ19,21を除去する。このとき、SUSとアルミニウムとは反応しないため、SUS製スペーサ19,21は容易に除去できる。また、表面に塗布したBNによりより一層容易に除去することが可能となる。これにより、コルゲートフィン17,17の間に間隙14が存在する構成とする。   After brazing by heat treatment, the spacers 19 and 21 made of SUS are removed. At this time, since SUS and aluminum do not react, the SUS spacers 19 and 21 can be easily removed. Moreover, it becomes possible to remove more easily by BN apply | coated to the surface. Thus, the gap 14 is present between the corrugated fins 17 and 17.

また、本実施形態においては、上記の第1実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、コルゲートフィン17,17間に、図5に示すように、間隙14が存在し、この間隙14は、放熱器として使用する場合の空気の通路として利用することができ、この場合、コルゲートフィン17の間における空気の流速に比べ、間隙14内部の空気の流速が早いため、コルゲートフィン17間にある暖まった空気が間隙14側に吸い出される、いわゆるエジェクト効果によって、より一層の冷却効果を有することができる。   Further, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a gap 14 is present between the corrugated fins 17 and 17 as shown in FIG. 14 can be used as an air passage when used as a radiator. In this case, the air flow rate in the gap 14 is higher than the air flow rate between the corrugated fins 17. A further cooling effect can be obtained by a so-called ejecting effect in which warm air in the air is sucked out to the gap 14 side.

なお、櫛形材10において、隣り合う前記歯部12の先端部分どうしが互いに一体として接続されて第2のベース部13が形成された構成としてもよい。 Note that the comb-shaped member 10 may have a configuration in which the tip portions of the adjacent tooth portions 12 are integrally connected to each other to form the second base portion 13 .

この場合、ベース部11外側表面の平坦部にはインバータ制御用のパワーデバイスが配置され、ベース部13外側裏面の平坦部には電圧変換器(コンバータ)が配置されており、これにより、ベース部11およびベース部13の表面および裏面に熱源を配置して、両面冷却をおこなうことができる。 In this case, a power device for controlling the inverter is disposed on the flat portion on the outer surface of the base portion 11, and a voltage converter (converter) is disposed on the flat portion on the outer back surface of the base portion 13. 11 and a heat source can be arranged on the front surface and the back surface of the base portion 13 to perform double-sided cooling.

ヒートシンクの一形態を示す正面図(a)および底面図(b)である。 It is the front view (a) and bottom view (b) which show one form of a heat sink . ヒートシンクの部材を示す正面図である。It is a front view which shows the member of a heat sink. ヒートシンクの部材を示す正面図である。It is a front view which shows the member of a heat sink. ヒートシンクの部材を示す正面図である。It is a front view which shows the member of a heat sink. 本発明に係るヒートシンクの実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows embodiment of the heat sink which concerns on this invention. ヒートシンクの一形態を示す正面図である。It is a front view which shows one form of a heat sink . 従来のヒートシンクを示す正面図である。It is a front view which shows the conventional heat sink. 従来のヒートシンクを示す正面図である。It is a front view which shows the conventional heat sink. 従来のヒートシンクを示す正面図である。It is a front view which shows the conventional heat sink.

符号の説明Explanation of symbols

10 櫛形材
11 ベース部
12 歯部
13 ベース部
14 間隙
17 コルゲートフィン
19,21 スペーサ
21a スペーサ部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Comb material 11 Base part 12 Tooth part 13 Base part 14 Gap | interval 17 Corrugated fins 19 and 21 Spacer 21a Spacer member

Claims (2)

所定間隔に所定厚みの複数の歯部を有する櫛形材と、各々の歯部と歯部の間に、所定高さを有しコルゲート加工を施した複数のコルゲートフィンを配設し、ろう付け加工により櫛形材およびコルゲートフィンを一体に接合したヒートシンクの製造方法であって、
前記コルゲートフィンを前記歯部と歯部との間で複数分割した構成とし、これらのコルゲートフィンどうしの間に、該コルゲートフィンを歯部に押しつけるスペーサを挿入した状態で加熱処理してこれら櫛形材およびコルゲートフィンをろう付けし、該ろう付け後に、前記スペーサを除去することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
A comb-shaped material having a plurality of teeth with a predetermined thickness at a predetermined interval, and a plurality of corrugated fins having a predetermined height and corrugated between each tooth and the teeth are brazed. A heat sink manufacturing method in which a comb-shaped member and a corrugated fin are integrally bonded,
The comb corrugated fins are divided into a plurality of portions between the tooth portions, and the comb-shaped members are heat-treated in a state where a spacer for pressing the corrugated fins against the tooth portions is inserted between the corrugated fins. And a method of manufacturing a heat sink, characterized by brazing corrugated fins and removing the spacers after brazing.
所定間隔に所定厚みの複数の歯部を有する櫛形材と、各々の歯部と歯部の間に配設された所定高さを有しコルゲート加工を施した複数のコルゲートフィンと、を有し、前記コルゲートフィンが一の歯部とこの一の歯部に隣接する他の歯部との間で2分割されており、前記一の歯部と前記他の歯部との間で2分割された前記コルゲートフィンどうしの間に間隙が形成されていることを特徴とするヒートシンク。   A comb-shaped member having a plurality of tooth portions with a predetermined thickness at a predetermined interval, and a plurality of corrugated fins each having a predetermined height disposed between the tooth portions and corrugated. The corrugated fin is divided into two parts between one tooth part and another tooth part adjacent to the one tooth part, and divided into two parts between the one tooth part and the other tooth part. A heat sink, wherein a gap is formed between the corrugated fins.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536888U (en) * 1991-10-15 1993-05-18 東洋アルミニウム株式会社 Radiator
JPH11204701A (en) * 1998-01-14 1999-07-30 Fujine Sangyo:Kk Heat sink
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536888U (en) * 1991-10-15 1993-05-18 東洋アルミニウム株式会社 Radiator
JPH11204701A (en) * 1998-01-14 1999-07-30 Fujine Sangyo:Kk Heat sink
JP2004087725A (en) * 2002-08-26 2004-03-18 Mitsubishi Materials Corp Heat sink and method of manufacturing the same

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