伺服放大器的製作方法

2023-07-06 01:04:21

專利名稱：伺服放大器的製作方法
技術領域：
伺服放大器技術領域[0001]本實用新型涉及具備用於將從功率半導體器件等的構成要素產生的熱進行散熱的散熱用散熱器的伺服放大器。
背景技術：
[0002]一般地，在伺服放大器中，伴隨著其高輸出化，來自在伺服放大器中使用的功率半導體器件等的發熱量增加。因此，在高輸出的伺服放大器中，進行了如下等的嘗試:安裝用於將產生的熱向外部散熱的散熱器，加大該散熱器的散熱面的表面積，提高散熱效率。[0003]例如，在如圖7概要圖示那樣的伺服放大器I中，在伺服放大器主體2上安裝具有較大容積的散熱用散熱器3，並且為了增加來自散熱器3的散熱力使用風扇4。此外，為了在有限的容積中確保寬擴的散熱表面積，一般進行如下配置:以窄間距配置多個薄的散熱片5並增加其張數，並且加高各散熱片5的高度(在圖7中為左右方向長度)。但是，在圖7所示的現有的散熱器的結構中，如果各散熱片5變薄變高，則熱難以傳遞到散熱片5的端部，所謂的散熱片效率降低，所以變得無法充分得到增加散熱片的表面積帶來的效果。[0004]為了防止這種散熱片效率的降低，例如日本特開平3-96258號公報記載了如下的熱導管式冷卻器，該熱導管式冷卻器包括:具有安裝在基體板的背面的蒸發部和從基體板彎曲立起的冷凝部的熱導管；以及與熱導管的冷凝器交叉地設置的多張散熱片。[0005]另外，日本特開2001-196511號公報記載了如下的散熱器:將傳熱部做成柱狀結構的支柱，提高來自發熱體的熱擴散效果，並且在支柱的側面配設銷狀散熱片，從而實現確保散熱面積。[0006]日本特開平3-96258號公報記載的散熱器被認為雖然散熱特性(冷卻性能)高，但裝配成本高，另外，被認為:由於在高溫下的長期使用而有可能該熱導管的性能因在熱導管內放出的非凝結氣體而降低。另外，在使用了熱導管的散熱器中，在該熱導管只在基體板的中央部分進行熱連接的場合，不能有效地進行來自基體板的周邊部的散熱。[0007]另外，日本特開2001-196511號公報記載的散熱器是所謂的塔式散熱器，可以解釋為:與支柱2抵接的發熱體的部位的溫度有效降低，但與散熱器的大小相比，與發熱體抵接的支柱部分的面積小。因此，在發熱體的規格大的場合，散熱器的支柱部分只與該發熱體的一部分抵接，有可能發生該發熱體的周邊部的溫度不能充分降低等的問題。或者，需要使用比該發熱體更大的散熱器。[0008]因此，期望開 發使用了如下散熱器的伺服放大器，即該散熱器不使用組裝成本高且在高溫下使用留有擔心的熱導管等還能對應在通常的塔式散熱器中無法實現的發熱體、能夠實現與使用了熱導管等的散熱器同等或者其以上的散熱特性。實用新型內容[0009]於是，本實用新型鑑於上述問題而提出的方案，目的在於提供使用了如下散熱器的伺服放大器，即該散熱器在高溫環境下也能放心使用並能夠將功率半導體器件等那樣的大型高發熱半導體器件均勻地保持為低溫、且具有高散熱性能和高可靠性並且包含裝配成本等在內成本低。[0010] 為實現上述目的，本實用新型提供一種伺服放大器(24)，具備散熱用散熱器[10]，其中，上述散熱用散熱器(10)具備:基體板(12)，其具備作為與發熱體熱接觸的受熱面發揮作用的第一主面(20)、及作為該第一主面(20)的背面的第二主面(22);導熱板(14)，其在通過上述基體板(12)的上述第二主面(22)的大致中央的線上、從上述第二主面的一端到另一端以在與上述第二主面垂直的方向上延伸的方式豎立設置；多個第一散熱片(16)，其在上述第二主面(22)的除了上述導熱板(14)的豎立設置區域以外的區域，以與上述導熱板平行且在與上述第二主面垂直的方向上延伸的方式，以第一散熱片間隔豎立設置，高度比上述導熱板低；以及多個第二散熱片(18)，其從上述導熱板(14)的位於比上述第一散熱片(16)的頂點高的位置的各面，在與上述第二主面(22)平行且與上述導熱板的各面垂直的各方向上，以第二散熱片間隔並以延伸到在第二散熱片的延伸方向與上述第二主面的周緣相同的位置的方式豎立設置。[0011]方案2根據方案I所述的伺服放大器，其中，上述第一散熱片(16)和上述第二散熱片(18)的材質、散熱片厚度、散熱片高度相同，而且第一散熱片間隔和第二散熱片間隔相同。[0012]方案3根據方案I或2所述的伺服放大器，其中，上述導熱板(14)是銅板或銅合金板，至少上述導熱板的一部分貫通上述基體板(12)並在上述受熱面露出。[0013]方案4根據方案I 3任一項所述的伺服放大器,其中，上述第一散熱片(16)和上述第二散熱片(18)的至少一部分與形成於上述基體板(12)和上述導熱板(14)的至少一方的槽嵌合，並利用鉚接、軟釺焊、硬釺焊或者熔焊來固定。[0014]方案5根據方案I 4任一項所述的伺服放大器,其中，上述導熱板(14)由在與上述第一散熱片(16)的頂點大致相同高度的位置能夠分割的上側部分(14a)和下側部分(14b)構成，在上述上側部分設有上述第二散熱片(18)，在與上述下側部分連接的基體板(12)上設有上述第一散熱片(16)。[0015]本實用新型的上述或其他目的、特徵以及優點通過參照附圖對以下的優先實施方式進行說明從而變得更加明確。


[0016]圖1是表示本實 用新型的第一實施方式的散熱用散熱器的結構的外觀立體圖。[0017]圖2是圖1的散熱用散熱器的概要剖視圖。[0018]圖3是表示將圖1的散熱用散熱器設於連接了風扇的導管內的狀態的外觀立體圖。[0019]圖4是本實用新型的第二實施方式的散熱用散熱器的概要剖視圖。[0020]圖5是本實用新型的第三實施方式的散熱用散熱器的概要剖視圖。[0021]圖6是本實用新型的第四實施方式的散熱用散熱器的由外觀模式圖得到的裝配圖。[0022]圖7是表示將現有技術的散熱用散熱器安裝在伺服放大器上的例子的概要立體圖。
具體實施方式
[0023]圖1是表示本實用新型的第一實施方式的伺服放大器用的散熱用散熱器10的基本結構的外觀立體圖。圖2是沿著與圖1所示的X-Z平面平行的面的散熱用散熱器10的概要剖視圖。散熱器10具有:基體板12 ;與基體板12熱連接的導熱板14 ;從基體板12延伸的多個第一散熱片16 ;以及從導熱板14延伸的多個第二散熱片18，在圖1的實施方式中都是由導熱性材料構成的大致矩形的板狀部件。詳細地說，基體板12具有作為與伺服放大器主體等的發熱體熱接觸的受熱面發揮作用的第一主面20、和作為第一主面20的背面的第二主面22，在圖示例子中，任一主面都與X-Y平面平行地延伸。導熱板14沿著通過第二主面的大致中央(例如重心)且從第二主面22的一端到另一端(在圖示例中沿Y方向)延伸的直線，並沿著與第二主面22大致垂直的方向(圖1中為Z方向)延伸地豎立設置在基體板12上。[0024]如圖2所示，各第一散熱片16在第二主面22的除了連接導熱板14的區域以外的大致整個區域，以在與導熱板14的豎立設置方向(Z方向)大致平行且與第二主面22大致垂直的方向上延伸的方式，以預先設定的第一散熱片間隔S1在與導熱板14的面大致垂直的方向(圖1中為Z方向)上並排豎立設置。在本實施方式中，將各第一散熱片16的厚度設定為h，將高度(Z方向長度)設定為4。另外，第一散熱片16的高度Ii1比導熱板14的高度小。[0025]另一方面，各第二散熱片18從導熱板14的兩面上的區域即、距基體板12的第二主面22在Z方向分離比第一散熱片16的高度Ii1大的距離的區域，以與第二主面22大致平行(在圖1中沿著X方向)延伸的方式，以預先設定的第二散熱片間隔S2在導熱板14的豎立設置方向(在圖1中為Z方向)上並排豎立設置。在本實施方式中，將各第二散熱片18的厚度設定為t2，將高度(X方向長度)設定為h2。另外，第二散熱片18的高度h2如圖所示，以第二散熱片18延伸到第二主面22的大致周緣附近的方式，換言之，以第二散熱片18延伸到與在Y方向延伸的基體板12的端部大致相同的X方向位置的方式進行設定。[0026]圖3是將圖1所示的散熱用散熱器10應用於概要圖示的伺服放大器24場合的外觀立體圖。伺服放大器24具備功率半導體器件(未圖示)，散熱器10用於將由該功率半導體器件產生的熱進行散熱。散熱用散熱器10由兩端開口的筒狀的殼體26覆蓋而形成導管結構，從而能夠使空氣在 第一散熱片16的各個之間以及第二散熱片18的各個之間的雙方進行流動(在圖示例中為Y方向)，在殼體26的一開口端或者其附近設有冷卻風扇28。通過使冷卻風扇28工作，從而產生在圖3中用箭頭所示方向流動的氣流，該氣流在散熱片的表面流動，從散熱片表面奪取熱，降低散熱片的溫度。由此，作為發熱體的伺服放大器24的熱經由基體板12或導熱板14流入到散熱片。[0027]一般地，如果散熱片的高度變高，則從散熱片的根部到散熱片的前端附近的熱阻變大，因而熱變得難以傳遞到散熱片的端部附近。因此，即使加高散熱片的高度來增加散熱片的表面積，來自散熱片的散熱量也不怎麼增加(即散熱片效率降低)。但是，在第一實施方式中，由於將第一散熱片16的高度設定得較低，具體地說設定得比導熱板14低，因而能夠將散熱片效率維持得較高。但是，來自散熱片的散熱量與散熱片表面積和散熱片效率的積成比例，因而僅在第一散熱片中，散熱量減少。[0028]於是，在本實用新型中，從基體板12垂直且與第一散熱片16平行地通過基體板12的大致中央且從基體板12的一端到另一端豎立設置有比第一散熱片16的高度高的導熱板14，在位於比第一散熱片16的頂部高的位置的導熱板14的兩面，與基體板12平行地設有延伸到基體板12的大致周緣的第二散熱片18。第二散熱片18與導熱率高的導熱板14連接，還能使第二散熱片18的高度與第一散熱片16相等或者在其以下，因而能夠得到高的散熱片效率。這樣，散熱器整體的表面積(第一散熱片16和第二散熱片18的表面積的總和)與現有相比不會變大，便能得到提高了來自散熱片的散熱效率的散熱器。[0029]第一散熱片16除了導熱板14的豎立設置區域以外，在基體板12的第二主面22的整個區域豎立設置，因而還能充分進行來自基體板12的周緣部附近的散熱。因此，即使將大型發熱體安裝在受熱面上，也難以發生該發熱體的周緣部的溫度比其他部分上升之類的問題。另外，由於通常溫度容易上升的大型發熱體的中央部分經由導熱板14用第二散熱板18散熱，因而溫度的上升得以抑制。其結果，能夠防止大型發熱體的一部分的溫度過度上升之類的問題。再有，如果由整體的金屬板製作導熱板14，則由於能以低成本得到沒有性能劣化的導熱板，因而能夠以低成本實現高性能且高可靠性的散熱用散熱器。[0030]再有，在圖2中，期望第一散熱片16和第二散熱片18的材料相同，並且，第一散熱片的散熱片厚度^和第二散熱片的散熱片厚度t2相等，第一散熱片的散熱片高度h和第二散熱片的散熱片高度h2相等，而且第一散熱片間隔S1和第二散熱片間隔S2相等。這樣，如果散熱片的材料、散熱片厚度、散熱片高度相等，則各散熱片內的導熱條件大致一樣，能更有效地散熱。如果冷卻空氣的流速產生片偏頗，則在某個散熱片中無法有效散熱，可能發生整體的散熱特性降低之類的問題，但如果使散熱片間隔相等，則在散熱片之間流動的由冷卻風扇得到的冷卻空氣的流速中變得難以產生偏頗，能夠使各散熱片的散熱片效率大致一定。[0031]圖4表示本實用新型的伺服放大器用的散熱用散熱器的第二實施方式。在第二實施方式中，導熱板14是銅板或者銅合金板，至少導熱板的一部分(在圖示例中是下端部30)貫通基體板12，並在受熱面(第一主面20)露出。通過由導熱率高的銅或者銅合金製作導熱板14，從而能夠將重量或成本的上升抑制到最小限度，並且第二散熱片18與受熱面之間的熱阻降低，可更有效進行來自第二散熱片18的散熱，提高散熱器的散熱特性。另外，由於導熱板14貫通基體板12，並在受熱面露出，因而來自伺服放大器等的發熱體的熱直接流入導熱板14，進一步有效地 進行散熱。另一方面，作為基體板12的材質，為了實現散熱器的輕量化，可以使用鋁或鋁合金，但還可以與導熱板14相同地使用銅或銅合金。[0032]圖5表示本實用新型的伺服放大器用的散熱用散熱器的第三實施方式。第一散熱片16和第二散熱片18的至少一部分與形成於基體板12以及導熱板14的至少一方的槽嵌合，並利用鉚接、軟釺焊、硬釺焊或者熔焊來固定。再有，在圖示例中，第一散熱片16嵌合在形成於基體板12上的槽32中，第二散熱片18嵌合在形成於導熱板14上的槽34中。在第三實施方式中，如果與利用由模具得到的擠壓成形來將散熱片與基體板或導熱板一體製造的場合相比，則能夠容易地製造在由模具得到的擠壓成形中製造困難的高舌比(=散熱片高度/散熱片間隔)的散熱片，可得到高的散熱特性。另外，第三實施方式如果與用切削將散熱片與基體板或導熱板一體製造的場合相比，則具有將製造成本抑制得較低的優點。再有，由於散熱片、基體板以及導熱板能夠分別由不同的材料製作，因而還有對其分別選擇最佳的材質，提高散熱特性、實現輕量化、低成本化的優點。[0033]再有，在第一 第三實施方式中，雖然導熱板記載為簡單的金屬板，但為了得到更高的導熱性，還可以在導熱板中埋入導熱率高的熱導管或碳素纖維等(未圖示)。[0034]另外,在第一 第三實施方式中，雖然導熱板14記載為實質上一張的板,但即使是任一實施方式，為了緩和形成或固定正交的兩組散熱片的製造上的難度，如圖6所示，能夠將散熱器10分割為兩部分。具體地說，將導熱板14在與第一散熱片16的頂點大致相等的高度的位置(從與該頂點相等的高度到比最下方的第二散熱片低的位置之間的位置)分割為上側部分14a和下側部分14b,能在上側部分14a與其他實施方向相同地設置第二散熱片18，能在與下側部分14b連接的基體板12上與其他實施方式相同地設置第一散熱片16。這樣，在將散熱用散熱器上下分割為兩部分的狀態下分別進行散熱片的形成或固定，然後，能夠用螺釘36等緊固部件結合導熱板的上側部分14a和下側部分14b。[0035]根據本實用新型，由於第一散熱片的高度比導熱板低，所以由於熱難以充分地傳遞到散熱片前端，因而能夠防止散熱片效果(=有效的散熱片的表面積/幾何學的散熱片的表面積)的降低，另一方面，能夠在離開基體板的不存在第一散熱片的空間設置從導熱板豎立設置的第二散熱片。其結果，能夠抑制散熱片的高度，並且不會減少整個散熱片的表面積的總和，而且能夠較高地維持第一散熱片和第二散熱片的各個的散熱片效率，作為結果，提高散熱器的散熱特性。尤其是，由於利用第一散熱片降低基體板的周緣部附近的溫度，利用豎立設置在導熱板的第二散熱片降低基體板的中央附近的溫度，因而即使不使用以與熱導管同樣的動作原理進行動作的散熱器，也能夠均勻地冷卻在伺服放大器中使用的功率半導體器件那樣的大型發熱體。[0036]通過在第一散熱片和第二散熱片中使散熱片厚度以及散熱片高度相同,從而各散熱片內的導熱條件會大致相同，另外，通過使散熱片間隔相等，從而由於在散熱片之間流動的由冷卻風扇得到的冷卻空氣的流速難以產生偏頗，因而能夠使各散熱片的散熱片效率在散熱器內大致均勻，可以實現更有效的散熱。[0037]另外，使導熱板為銅或銅合金板，而且，使導熱板的一部分貫通基體板並在受熱面露出，從而能夠將散熱片的重量或成本的上升抑制到最小限度，並且降低第二散熱片和受熱面之間的熱阻，能夠更有效地進行來自第二散熱片的散熱。尤其是，如果導熱板貫通基體板並在受熱面露出，則由於來自發熱體的熱直接流入導熱板，因而能更有效地進行散熱。[0038]通過將第一散 熱片及第二散熱片的至少一部分與形成於基體板及導熱板的一方或雙方的槽嵌合，並用鉚接、軟釺焊、硬釺焊或熔焊來固定，從而如果與利用擠壓成形或切削將散熱片與基體板或導熱板一體製造的場合相比，則能夠提高各散熱片的舌比(=散熱片高度/散熱片間隔)，提高散熱特性並且能夠將製造成本抑制得較低。再有，對散熱片、基體板以及導熱板能夠分別選擇最佳的材質，可實現散熱特性的提高、輕量化、低成本化。[0039]通過將導熱板做成在第一散熱片的頂點附近可上下分割的結構，從而散熱器的製造變得更加容易。
權利要求1.一種伺服放大器(24)，具備散熱用散熱器(10)，其特徵在於， 上述散熱用散熱器(10)具備: 基體板(12)，其具備作為與發熱體熱接觸的受熱面發揮作用的第一主面(20)、及作為該第一主面(20)的背面的第二主面(22)； 導熱板(14)，其在通過上述基體板(12)的上述第二主面(22)的大致中央的線上、從上述第二主面的一端到另一端以在與上述第二主面垂直的方向上延伸的方式豎立設置； 多個第一散熱片(16)，其在上述第二主面(22)的除了上述導熱板(14)的豎立設置區域以外的區域，以與上述導熱板平行且在與上述第二主面垂直的方向上延伸的方式，以第一散熱片間隔豎立設置，高度比上述導熱板低；以及 多個第二散熱片(18)，其從上述導熱板(14)的位於比上述第一散熱片(16)的頂點高的位置的各面，在與上述第二主面(22)平行且與上述導熱板的各面垂直的各方向上，以第二散熱片間隔並以延伸到在第二散熱片的延伸方向與上述第二主面的周緣相同的位置的方式豎立設置。
2.根據權利要求1所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述第一散熱片(16)和上述第二散熱片(18)的材質、散熱片厚度、散熱片高度相同，而且第一散熱片間隔和第二散熱片間隔相同。
3.根據權利要求1所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述導熱板(14)是銅板或銅合金板，至少上述導熱板的一部分貫通上述基體板(12)並在上述受熱面露出。
4.根據權利要求2所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述導熱板(14)是銅板或銅合金板，至少上述導熱板的一部分貫通上述基體板(12)並在上述受熱面露出。
5.根據權利要求1 4任一項所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述第一散熱片(16)和上述第二散熱片(18)的至少一部分與形成於上述基體板(12)和上述導熱板(14)的至少一方的槽嵌合，並利用鉚接、軟釺焊、硬釺焊或者熔焊來固定。
6.根據權利要求1 4任一項所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述導熱板(14)由在與上述第一散熱片(16)的頂點大致相同高度的位置能夠分割的上側部分(14a)和下 側部分(14b)構成，在上述上側部分設有上述第二散熱片(18)，在與上述下側部分連接的基體板(12)上設有上述第一散熱片(16)。
7.根據權利要求5所述的伺服放大器，其特徵在於， 上述導熱板(14)由在與上述第一散熱片(16)的頂點大致相同高度的位置能夠分割的上側部分(14a)和下側部分(14b)構成，在上述上側部分設有上述第二散熱片(18)，在與上述下側部分連接的基體板(12)上設有上述第一散熱片(16)。
專利摘要本實用新型提供一種伺服放大器，該伺服放大器具備散熱用散熱器，該散熱用散熱器具有基體板；與基體板熱連接的導熱板；從基體板延伸的多個第一散熱片；以及從導熱板延伸的第二散熱片。第一散熱片從基體板的第二主面沿垂直方向延伸地豎立設置，第二散熱片從導熱板的兩面上的區域即離開比第一散熱片的高度大的距離的區域，以與第二主面大致平行地延伸的方式並排豎立設置。該伺服放大器在高溫環境下也能放心使用，具有高散熱性能和高可靠性，並且包含組裝成本在內成本低。
文檔編號H01L23/367GK203085512SQ20122070669
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年1月11日
發明者瀧川宏, 奧秋兼一 申請人:發那科株式會社