JP2002305272A

JP2002305272A - ヒートシンクおよび電子部品の放熱方法

Info

Publication number: JP2002305272A
Application number: JP2001231944A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Kubo; 嘉成久保
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP4728522B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属ブロックと放熱フィンとの間における接触
熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能のばらつきのない、
更に不用輻射の少ない、冷却性能に優れた、電子部品等
を冷却するためのヒートシンクおよび放熱方法を提供す
る【解決手段】発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を
形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、
並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通し
て、底部が受熱面を形成するように、複数の放熱フィン
を連結する熱伝導性連結部材とを備えたヒートシンク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱電子部品の冷
却、特に、半導体素子等の各種電子部品を冷却するため
のヒートシンク、および、冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコン等の各種機器や電子設備等の電
気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品
は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近
年はその冷却が重要な技術課題となりつつある。冷却を
要する電気・電子素子を冷却する方法として、例えば機
器にファンを取り付け、機器筐体内の空気の温度を下げ
る方法や、発熱素子、例えば、発熱電子部品に冷却体を
取り付けることによって、その被冷却素子を冷却する方
法等が代表的に知られている。

【０００３】上述した冷却体としては、熱伝性の金属
材、例えば板、ブロック等があり、発熱素子からの熱を
金属ブロックで受け、更に、金属ブロックに取付けれた
放熱フィンによって、放熱する。限られた包絡体積によ
って、軽量かつ、放熱面積を増やすためには、コルゲー
トフィン（山型）カシメフィン等が有効な場合であり、
広く利用されている。熱伝導性を高めるために発熱素子
と、金属材との間には、熱伝導性ラバー等が用いられ
る。更に、上述した金属ブロックに放熱フィンを取付け
る方法として、ろう付け、半田付け、カシメ、または、
接着材、両面テープによる接着、更に、ビス止め等が用
いられている。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】上述した、発熱素子か
らの熱を先ず熱伝性の金属ブロック等によって受け、そ
して、金属ブロック等に取付けられた放熱フィンによっ
て、所定の場所または大気中に放熱する方法によると、
熱源である発熱素子と放熱フィンとの間の熱経路に、金
属板、ブロック等が介在し、且つ、金属板、ブロック等
と放熱フィン都の間に接触熱抵抗が生じるので、ヒート
シンク全体の放熱性能が劣化するという問題点がある。
更に、放熱フィン以外の他部材の準備、および、放熱フ
ィンと他部材との組み付けのためのコストが高くなる。
更に、放熱フィン以外の他部材および放熱フィンと他部
材の組み付け時に接触抵抗が生じるが、製品間において
接触抵抗値にばらつきが生じるという問題がある。更
に、ヒートシンクが原因の不用輻射が生じて、熱冷却効
率が低下するという問題点がある。

【０００５】従って、この発明の目的は、上述した従来
の問題点を解決して、金属ブロックと放熱フィンとの間
における接触熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能のばら
つきのない、更に不用輻射の少ない、冷却性能に優れ
た、電子部品等を冷却するためのヒートシンクおよび放
熱方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
発熱電子部品等の熱を受熱する金属ブロックを用いるこ
となく、発熱電子部品等に直接特定の形状の放熱フィン
を取り付けることによって、金属ブロックと放熱フィン
との間における接触熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能
のばらつきのない、更に不用輻射の少ない、冷却性能に
優れた、電子部品等を冷却するためのヒートシンクおよ
び放熱方法を得ることができることを知見した。

【０００７】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明のヒートシンクの第１の態様
は、発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する
底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置
された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前
記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱
フィンを連結する熱伝導性連結部材とを備えたヒートシ
ンクである。

【０００８】この発明のヒートシンクの第２の態様は、
前記放熱フィンの一部がスプリング性を備えていること
を特徴とする、ヒートシンクである。

【０００９】この発明のヒートシンクの第３の態様は、
複数の前記放熱フィンを貫通する前記連結部材が、前記
放熱フィンを介して前記発熱電子部品を押圧するように
配置されて、前記受熱面を前記発熱電子部品に熱的に接
続された状態で、前記複数の放熱フィンを固定すること
を特徴とする、ヒートシンクである。

【００１０】この発明のヒートシンクの第４の態様は、
前記連結部材がヒートパイプからなっていることを特徴
とする、ヒートシンクである。

【００１１】この発明のヒートシンクの第５の態様は、
プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電
子部品と熱的に接続される、複数の受熱面を形成する底
部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置さ
れた複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記
底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フ
ィンを連結する連結部材とを備えたヒートシンクであ
る。

【００１２】この発明のヒートシンクの第６の態様は、
前記ヒートシンクが、前記受熱面を前記発熱電子部品に
熱的に接続された状態で、前記連結部材によって連結さ
れた前記複数の放熱フィンを前記発熱電子部品側へ押圧
する固定部材を、備えていることを特徴とする、ヒート
シンクである。

【００１３】この発明のヒートシンクの第７の態様は、
前記放熱フィンが、上側部および底部を有する略コの字
形の放熱フィンからなっており、前記上側部に、所定の
フィンピッチを維持するストッパー機能を有する部位を
備えていることを特徴とする、ヒートシンクである。こ
の発明のヒートシンクのその他の態様は、前記放熱フィ
ンは、前記底部を有する略Ｌ字形放熱フィンまたは略コ
の字形放熱フィンからなっていることを特徴とする、ヒ
ートシンクである。

【００１４】この発明のヒートシンクのその他の態様
は、前記ヒートパイプの放熱フィンと連結された端部と
反対側の端部に、更に別の放熱部または別の受熱部が熱
的に接続されていることを特徴とする、ヒートシンクで
ある。

【００１５】この発明のヒートシンクのその他の態様
は、前記放熱フィンは、前記底部を有する略Ｌ字形放熱
フィンまたは略コの字形放熱フィンからなっており、複
数の前記放熱フィンは、高さの異なる前記少なくとも２
個の発熱電子部品に対応して、異なる高さを有する少な
くとも２つの群からなっていることを特徴とする、ヒー
トシンクである。

【００１６】この発明の電子部品の放熱方法の第１の態
様は、複数の放熱フィンの底部が受熱面を形成するよう
に並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フィンの
それぞれを、連結部材によって貫通して連結し、複数の
前記放熱フィンの底部によって形成された前記受熱面
を、発熱電子部品と熱的に接続する電子部品の放熱方法
である。

【００１７】この発明の電子部品の放熱方法の第２の態
様は、複数の放熱フィンの底部が複数の受熱面を形成す
るように並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フ
ィンのそれぞれを、連結部材によって貫通して連結し、
複数の前記放熱フィンの底部によって形成された複数の
前記受熱面を、プリント基板上に実装された高さの異な
る複数の発熱電子部品と熱的に接続する電子部品の放熱
方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明のヒートシンクおよび放
熱方法の態様について図面を参照しながら詳細に説明す
る。この発明のヒートシンクは、発熱電子部品と熱的に
接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複
数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィ
ンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するよう
に、複数の放熱フィンを連結する連結部材とを備えたヒ
ートシンクである。上述した放熱フィンは、底部を有す
る略Ｌ字形放熱フィンまたは略コの字形放熱フィンから
なっていてもよい。

【００１９】複数の放熱フィンのそれぞれは、上述した
ように少なくとも低部を備えており、複数の放熱フィン
が並列に配置されると、底部が、プリント基板上に実装
された発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成す
ることが重要である。即ち、底部によって形成された受
熱面が直接発熱電子部品と接続される。更に、底部によ
って形成された受熱面が、熱伝導性介在物を介して、直
接発熱電子部品と熱的に接続されてもよい。

【００２０】図１は、この発明の放熱フィンの１つの態
様を示す図である。図１に示すように、この放熱フィン
１は、底部３０および垂直部３１からなる略Ｌ字形放熱
フィンからなっており、垂直部の中央部には、連結部材
が取付けられる孔部３２が設けられている。複数の放熱
フィン１が並列配置されると、並列配置された底部３０
が例えば平らな受熱面を形成する。図２は、この発明の
放熱フィンの他の１つの態様を示す図である。図２に示
すように、この放熱フィン２は、上側部３３、垂直部３
１および底部３０からなる、略コの字形放熱フィンから
なっており、垂直部の中央部には、連結部材が取付けら
れる孔部３２が設けられている。

【００２１】図３は、この発明のヒートシンクの１つの
態様を示す図である。即ち、複数の略Ｌ字形放熱フィン
が並列配置され、並列配置された複数の放熱フィンのそ
れぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように、複
数の放熱フィンを連結する連結部材が備えられたこの発
明のヒートシンクである。図３に示すように、底部３０
および垂直部３１からなる略Ｌ字形放熱フィン１が並列
配置され、そして、複数の略Ｌ字形放熱フィン１を連結
する連結部材３が備えられている。このように形成され
たヒートシンクにおいては、放熱フィン１の底部が受熱
面を形成している。

【００２２】図４は、この発明のヒートシンクの他の１
つの態様を示す図である。即ち、複数の略コの字形放熱
フィンが並列配置され、並列配置された複数の放熱フィ
ンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するよう
に、複数の放熱フィンを連結する連結部材が備えられた
この発明のヒートシンクである。図４に示すように、上
側部３３、垂直部３１および底部３０からなる、略コの
字形放熱フィン２が並列配置され、そして、複数の略コ
の字形放熱フィン２を連結する連結部材３が備えられて
いる。このように形成されたヒートシンクにおいては、
放熱フィン２の底部が受熱面を形成している。更に、並
列配置された上側部は、底部と同様に、平らな面を形成
している。なお、図４に示すように、連結部材３は１個
の限ることなく、２個または複数個であってもよい。

【００２３】更に、この発明のヒートシンクは、上述し
たヒートシンクが、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続
された状態で、連結部材によって連結された複数の放熱
フィンをプリント基板に固定する固定部材を、更に備え
ていてもよい。

【００２４】図５は、固定部材を備えたこの発明のヒー
トシンクの１つの態様を示す図である。図５に示すよう
に、プリント基板５の上に発熱電子部品６が搭載されて
いる。発熱電子部品の上には、熱伝導性シート、金属
板、両面テープ、サーマルラバー等の熱伝導性部材７を
介して、例えば、図４に示す略コの字形の放熱フィン２
が複数個並列配置され、連結部材３によって連結された
ヒートシンクが取り付けられている。このようにプリン
ト基板上に配置されたヒートシンクを、固定部材４によ
ってプリント基板方向に圧迫した状態で、固定部材４を
ビス８によって、プリント基板に取付けてもよい。これ
によって、発熱電子部品、熱伝導性シート、放熱フィン
間の熱抵抗を更に小さくすることができる。

【００２５】この発明のヒートシンクにおいて、上述し
た連結部材がヒートパイプからなっていてもよい。更
に、上述したヒートパイプの放熱フィンと連結された端
部と反対側の端部に、更に別の放熱部または別の受熱部
が熱的に接続されていてもよい。

【００２６】ヒートパイプは、密封された空洞部を備え
ており、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移
動により熱の輸送が行われる。熱の一部は、ヒートパイ
プを構成する容器（コンテナ）を直接伝わって運ばれる
が、大部分の熱は、作動流体による相変態と移動によっ
て移動される。

【００２７】ヒートパイプの吸熱側において、発熱電子
部品から放熱フィンに伝わった熱は、ヒートパイプを構
成する容器（コンテナ）の材質中を熱伝導して伝わって
きた熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパ
イプの放熱側に移動する。放熱側では、作動流体の蒸気
は冷却され再び液相状態に戻る。そして、液相に戻った
作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような
作動流体の相変態や移動によって、熱の移動がなされ
る。

【００２８】ヒートパイプ内の作動流体としては通常、
水や水溶液、アルコール、その他有機溶剤等が使用され
る。特殊な用途としては水銀を作動流体に用いる場合も
ある。前述したようにヒートパイプは内部の作動流体の
相変態等の作用を利用するものであるので、密封された
内部への作動流体以外のガス等の混入をなるべく避ける
ように製造されることになる。このような混入物は、通
常、製造途中に混入する大気（空気）や作動流体中に溶
在している炭酸ガス等である。ヒートパイプの形状は、
代表的な丸パイプ形状の他、平面型も広く用いられてい
る。更に、ヒートパイプで移動した熱をファン等を使用
して強制的に冷却してもよい。

【００２９】図６は、連結部材がヒートパイプからなっ
ているこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図で
ある。図６に示すように、プリント基板５の上に発熱電
子部品６が搭載されている。発熱電子部品６の上には、
熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介して、例えば、
図４に示す略コの字形の放熱フィン２が複数個並列配置
され、ヒートパイプ９によって連結されたヒートシンク
が取り付けられている。更に、このようにプリント基板
上に配置されたヒートシンクを、固定部材４によってプ
リント基板方向に圧迫した状態で、固定部材４をビス８
によって、プリント基板に取付けている。ヒートシンク
の放熱フィン２の上側部と固定部材４との間には、磁気
を遮蔽するための電気伝導性シート２０を配置してもよ
い。このように電気伝導性シート２０を配置することに
よって、固定部材と放熱フィンとの間の電位差をなくす
ることができる。

【００３０】上述したヒートパイプの他の端部は、更に
延伸して、例えば、プリント基板上に取付けられた別の
発熱電子部品６'の上に取付けられている。即ち、別の
発熱電子部品６'の上には熱伝導性シート７を介して金
属製の受熱ブロック１１が設けられており、ヒートパイ
プの他の端部が受熱ブロックに設けられた孔部に装入さ
れて、受熱ブロックと密着されて熱的に接続されてい
る。このようにヒートパイプを配置することによって、
別の発熱電子部品６'の熱を放熱フィンの位置まで移動
し、放熱フィンによって、放熱することができる。

【００３１】上述した別の発熱電子部品６'と接続しな
いで、ヒートパイプを別の放熱フィンに接続すると、発
熱電子部品の熱を、別の放熱フィンに移動することがで
きるので、集積度の高い発熱量の多い発熱電子部品を効
率的に冷却することができる。

【００３２】この発明のヒートパイプのコンテナの材質
は、銅またはアルミニウム等の熱伝導の良好な金属を使
用することができる。偏平状に加工するため、加工性に
優れたアルミニウム材が好ましい。ウイックは偏平状ヒ
ートパイプのコンテナと同一材質の部材を使用すること
ができる。作動液は、ヒートパイプのコンテナの材質と
の適合性に応じて、水、代替フロン、フロリナートを使
用する。

【００３３】更に、この発明のヒートシンクにおいて、
複数の前記放熱フィンを貫通する上述した連結部材が、
放熱フィンを介して発熱電子部品を押圧するように配置
されて、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続された状態
で、複数の放熱フィンを固定してもよい。即ち、上述し
た別の固定部材を用いることなく、連結部材の一方の端
部をビス等によって、プリント基板に固定することによ
って、ヒートシンクをプリント基板に固定してもよい。

【００３４】図７は、連結部材の一方の端部をビス等に
よって、プリント基板に固定したヒートシンクの１つの
態様を示す図である。図７に示すように、プリント基板
５の上に発熱電子部品６が搭載されている。発熱電子部
品の上には、熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介し
て、略コの字形の放熱フィン２が複数個並列配置され、
連結部材３によって連結されたヒートシンクが取り付け
られている。この態様においては、連結部材３の一方端
は、更に延伸され、下方に湾曲されてプリント基板上ま
で延伸し、ビス８によって、プリント基板上に固定され
ている。この態様によると、別の固定部材を準備する必
要がなく、部品数を少なくすることが出来る。

【００３５】更に、この発明のヒートシンクは、プリン
ト基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品
と熱的に接続される、複数の受熱面を形成する底部を少
なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複
数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が
前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを
連結する連結部材とを備えたヒートシンクである。上述
した放熱フィンは、底部を有する略Ｌ字形放熱フィンま
たは略コの字形放熱フィンからなっており、複数の放熱
フィンは、高さの異なる少なくとも２個の発熱電子部品
に対応して、異なる高さを有する少なくとも２つの群か
らなっていてもよい。

【００３６】図８は、高さの異なる２個の発熱電子部品
を冷却するためのこの発明のヒートシンクの１つの態様
を示す図である。図８に示すように、この態様において
は、放熱フィン４１は、プリント基板上に実装された高
さの異なる２個の発熱電子部品に熱的に接続される２個
の受熱面Ｃ、Ｄを形成する底部を有している。即ち、放
熱フィン４１は、高さＡを有する部分と、高さＢを有す
る部分からなっている。上述した高さＡ、Ｂは、プリン
ト基板上に実装された発熱電子部品の高さに応じた高さ
になっている。即ち、プリント基板の下端部から放熱フ
ィンの上端部までの距離が一定になるように、発熱部品
の高さに応じて放熱フィンの高さＡ、Ｂが設定される。
この発明のヒートシンクの態様は、上述した、高さの異
なる２個の発熱電子部品と、熱伝導性シート等の熱伝導
性部材を介して、熱的に接続される、複数個並列配置さ
れた略コの字形の放熱フィン４１と、これらが連結され
る連結部材３からなっている。

【００３７】図９は、高さの異なる２個の発熱電子部品
を冷却するためのこの発明のヒートシンクの放熱フィン
の他の態様を示す図である。この態様においては、放熱
フィンは、高さの異なる２個の発熱電子部品にそれぞれ
対応する２組の並列配置された複数の放熱フィン４２、
４３からなっている。放熱フィン４２のそれぞれは、高
さＡを有しており、受熱面Ｃを形成する底部を有してい
る。放熱フィンは、連結部材３によって連結されてい
る。更に、放熱フィン４３のそれぞれは、高さＢを有し
ており、受熱面Ｄを形成する底部を有している。放熱フ
ィンは、連結部材３によって連結されている。なお、１
組の複数の放熱フィン４２と１組の複数の放熱フィン４
３は、発熱電子部品の配置に対応して、並列に配置して
もよいし、直列に配置してもよい。連結部材は、上述し
た配置に対応して位置および長さを設定することができ
る。

【００３８】図１０は、高さの異なる発熱電子部品を冷
却する、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図
である。即ち、図には、上述した２組の並列配置した複
数の放熱フィンを直列に配置した場合の１つの態様が示
されている。図１０に示すように、プリント基板５の上
に、高さの異なる２個の発熱電子部品６、６'が搭載さ
れている。発熱電子部品６の上には、熱伝導性シート等
の熱伝導性部材７を介して、高さＡを有する略コの字形
の放熱フィン４２が複数個並列配置されている。更に、
別の発熱電子部品６'の上には、熱伝導性シート等の熱
伝導性部材７を介して、高さＢを有する略コの字形の放
熱フィン４３が複数個並列配置されている。放熱フィン
４２および放熱フィン４３は、同一の連結部材３によっ
て連結されている。連結部材の一方の端部は延伸され、
下方に彎曲されて、プリント基板５上にビス８で固定さ
れている。この態様によると、プリント基板上に実装さ
れた高さの異なる発熱電子部品に対応する、並列配置さ
れた２組の放熱フィンの受熱面がそれぞれ熱伝導性シー
トを介して接続され、連結部材によって固定されてい
る。

【００３９】図１１は、この発明の放熱フィンにおける
フィン固定用の孔部の別の態様を示す図である。図１１
（ａ）に示すように、略コの字形の放熱フィンには、楕
円形状の孔部が設けられている。図１１（ｂ）に示すよ
うに、略コの字形の放熱フィンには、斜めに配置された
楕円形状の孔部が設けられている。図１１（ｃ）に示す
ように、略コの字形の放熱フィンには、四角形状の孔部
が設けられている。上述した形状の孔部を放熱フィンに
設けることによって、放熱フィンの風の流れを良くし、
圧力損失を小さくすることができる。

【００４０】図１２は、この発明の放熱フィンの、フィ
ン固定用の孔部の配列を示す１つの態様を示す図であ
る。図１２に示すように、丸型形状の孔部が概ね上下２
段に配列されている。このように、孔部の配列を変える
ことによって、放熱フィンの風の流れを良くし、圧力損
失を小さくすることができ、放熱効果を高めることがで
きる。図１３は、放熱フィンの他の形状を示す図であ
る。図１３に示すように、放熱フィンの下部を上部より
も小さく設定している。放熱フィンの形状をこのように
設定することによって、風の流れを下部に逃がすことに
よって、圧力損失を小さくすることができる。

【００４１】図１４は、放熱フィンの他の態様を示す図
である。図１４に示すように、連結棒状態を使用するこ
となく、複数の放熱フィン１を並列に固定するために、
フィンをバーリング内に挿入する。この態様によると、
連結部材を使用する必要がなくなるので、部品数を少な
くすることができる。図１５は、放熱フィンの他の態様
を示す図である。図１５に示すように、連結棒状態を使
用することなく、略コの字形放熱フィン２のコの字部を
別のコの字部に押し付けて固定する。この態様による
と、連結部材を使用する必要がなくなるので、部品数を
少なくすることができる。

【００４２】更に、この発明の放熱フィンの一部がスプ
リング性を備えている。図１６は、スプリング性を備え
た放熱フィンの１つの態様を示す図である。図１６に示
すように、略コの字形放熱フィン２の中央部に彎曲部２
０を設ける。このように中央部に彎曲部を設けることに
よって、縦方向にスプリング性を備えることができる。
図１７は、スプリング性を備えた放熱フィンの１つの態
様を示す図である。図１７（ａ）に示すように、固定部
材４と接する略コの字形放熱フィンの上側部に傾斜を持
たせ、図１７（ｂ）に示すように、固定部材４で押さえ
て、略コの字形放熱フィンの上側部を水平にし、フィン
にスプリング性（バネ機能）をもたせる。上述した放熱
フィンのスプリング性によって、固定部材４と放熱フィ
ンとが相互に押圧するため、部材間の密着性が高まり、
部材間の熱伝導効率を高めることができる。

【００４３】図１８は、放熱フィンの１つの態様を示す
図である。図１８に示すように、放熱フィンの例えば上
側部および底部の概ね中央部に窪みを形成する。このよ
うに窪みを形成することによって、風を乱流にして、放
熱性を高めることができる。なお、窪みの他にスリッ
ト、突起を設けてもよい。図１９は、フィンにダクト機
能を備えた態様を示す図である。図１９に示すように、
放熱フィンの最初と最後に遮蔽板がついたフィン形状に
して、隙間から風が逃げないようにする。この態様によ
ると、更に放熱性を高めることができる。

【００４４】図２０は、この発明のヒートシンクの１つ
の態様を示す図である。図２０（ａ）は、この発明のヒ
ートシンクを構成する部品を示す図である。図２０
（ｂ）は、図２０（ａ）に示す部品が組合わされたこの
発明のヒートシンクを示す図である。この態様のヒート
シンクは、図２０（ａ）に示すように、プリント基板上
に実装された高さの異なる２個の発熱電子部品にそれぞ
れ対応して、熱伝導性介在物を介して熱的に接続される
受熱面を形成する底部を有する２個の放熱フィン群５
２、６２と、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続された
状態で、２個の放熱フィン群５２、６２をプリント基板
に固定する固定部材４４を備えている。放熱フィン群５
２、６２は、それぞれ並列配置された複数の放熱フィン
のそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように
連結部材３によって連結されている。

【００４５】放熱フィン群５２、６２を形成する個々の
放熱フィンは、図２０（ａ）に示すように、中央部が高
く、両肩部が低くなった形状を有している。更に、中央
部および両肩部の各上面は、底面と平行であり、コの字
形を変形した形状を有している。固定部材４４には、上
述した中央部が収容される大きさの矩形の開口部が形成
されており、図２０（ｂ）に示すように、放熱フィン群
５２、６２の肩部を固定部材４４で押さえて、受熱面で
ある放熱フィン群の底部を（図示しない）発熱電子部品
に密接して熱的に接続する。

【００４６】図２１は、この発明の放熱フィンの他の態
様を示す図である。図２１に示すように、この態様の放
熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる
２個の発熱電子部品と熱伝導性介在物を介して熱的に接
続される、一体型の２個の受熱面Ｃ、Ｄを形成する底部
を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置され
た複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱
面を形成するように、複数の放熱フィンを連結する連結
部材とを備えたヒートシンクである。即ち、個々の放熱
フィンは、略コの字形からなっており、第１の部分７１
第２の部分８２および第３の部分９２からなっている。
受熱面ＣおよびＤの上には、プリント基板の上面からの
距離が等しくなるように、高さの異なる第１の部分が形
成され、受熱面ＣおよびＤに対応して、高さの等しい第
２および第３部分が一体的に形成されている。第２の部
分８２および第３の部分の間には所定の間隔で空間が設
定されており、所望の空気の流れを形成する。

【００４７】図２２は、放熱フィンの他の態様を示す図
である。図２２に示すように、個々の放熱フィンには絞
り加工が施されており、絞り加工が施された部分を圧入
することによって、連結棒状態を使用することなく、複
数の放熱フィン１を並列に固定することができる。この
態様によると、連結部材を使用する必要がなくなるの
で、部品数を少なくすることができる。

【００４８】図２３は、連結部材の一方の端部およびプ
リント基板をビス等によって、筐体に固定したヒートシ
ンクの１つの態様を示す図である。図７に示す態様にお
いては、連結部材の一方の端部をビス等によって、プリ
ント基板に固定しているけれども、図２３に示すよう
に、プリント基板をビス等によって筐体に固定し、更
に、連結棒材の一方の端部をビス等によって、筐体に固
定してもよい。

【００４９】更に、この発明において、上述した放熱フ
ィンが、上側部および底部を有する略コの字形の放熱フ
ィンからなっており、上側部に、所定のフィンピッチを
維持するストッパー機能を有する部位を備えていてもよ
い。図２４は、この発明の放熱フィンの他の１つの態様
のを示す部分拡大図である。即ち、図２４に示すよう
に、並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれの略コ
の字形放熱フィンの上側部８３の前面が底部の方に向か
って折れ曲がった曲部を備えている。折れ曲がった曲部
がストッパー機能を備えている。この態様の放熱フィン
を用いることによって、放熱フィンに斜め方向の力が加
わったときに、放熱フィンの上側部が外側に押出されて
変形し、フィンピッチがずれることがない。即ち、例え
ば、図２５に矢印で示すように、放熱フィンに、所定以
上の力が加わると、放熱フィンの上側部３３の先端部
が、隣接する放熱フィンの外表面に沿って斜め方向に移
動して、変形し、フィンピッチがずれる。これに対し
て、図２４に示すように、略コの字形放熱フィンの上側
部８３の前面が底部の方に向かって折れ曲がった曲部を
備えていると、所定以上の力が加わっても、折れ曲がっ
た先端部がストッパーとして機能して、放熱フィンは変
形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがず
れることはない。

【００５０】図２６は、ストッパー機能を備えた上側部
の各種態様を示す部分拡大図である。図２６（ａ）に示
す態様においては、放熱フィンの上側部に開口部９５お
よびそれに対応する延伸部９３がそれぞれ設けられてい
る。延伸部９３は隣接する放熱フィンの開口部に装入固
定される。このようにして、並列配置される放熱フィン
が相互に固定される。従って、この態様においても、所
定以上の力が加わっても、相互に固定されているので、
放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフ
ィンピッチがずれることはない。

【００５１】図２６（ｂ）に示す態様においては、放熱
フィンの上側部に底部方向に彎曲した彎曲部１０３を備
えている。彎曲部１０３は、隣接する放熱フィンに対し
て、ストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せ
ず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれる
ことはない。図２６（ｃ）に示す態様においては、上側
部の中央部に独立した曲部１１３が設けられている。曲
部は底部方向に折り曲げられて、上側部の両側の部分よ
りも、底部方向に近く位置している。曲部１１３は、隣
接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能し
て、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間
のフィンピッチがずれることはない。

【００５２】図２６（ｄ）に示す態様においては、上側
部の中央部に独立した傾斜部１２３が設けられている。
傾斜部１２３は、底部方向に傾斜している。傾斜部１２
３は、隣接する放熱フィンに対して、ストッパーとして
機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィン
との間のフィンピッチがずれることはない。図２６
（ｅ）に示す態様においては、上側部の中央部に円錐形
状の窪み部１２４が設けられている。窪み部１２４は、
底部方向に円錐形状が広がっており、上側部の面より
も、底部方向に近く位置している。窪み部１２４は、隣
接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能し
て、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間
のフィンピッチがずれることはない。なお、上述した以
外の実質的にストッパーとして機能する形状の部分を放
熱フィンの上側部に設けてもよい。

【００５３】この発明の電子部品の発熱方法は、複数の
放熱フィンの底部が受熱面を形成するように並列配置
し、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれ
を、連結部材によって貫通して連結し、複数の前記放熱
フィンの底部によって形成された前記受熱面を、発熱電
子部品と熱的に接続する、電子部品の放熱方法である。

【００５４】更に、この発明の電子部品の発熱方法は、
複数の放熱フィンの底部が複数の受熱面を形成するよう
に並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フィンの
それぞれを、連結部材によって貫通して連結し、複数の
前記放熱フィンの底部によって形成された複数の前記受
熱面を、プリント基板上に実装された高さの異なる複数
の発熱電子部品と熱的に接続する、電子部品の放熱方法
である。

【００５５】この発明のヒートシンクによると、放熱フ
ィンと一体構造の受熱面を形成することができるので、
熱源から熱伝導性ラバー等を介して直接放熱フィンに熱
伝導することができる。更に、１ｍｍ以下のフィンピッ
チの小型軽量のヒートシンクを提供することができる。
更に、上述したように、受熱部材である金属ブロック等
を使う必要が無いので、部品数を少なくすることができ
る。

【００５６】

【実施例】以下に、この発明のヒートシンクを実施例に
より、更に詳細に説明する。実施例１電子装置の基板（縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１．
２ｍｍ）に実装された発熱素子（縦３４ｍｍ×横３４ｍ
ｍ×高さ２ｍｍ、発熱１０Ｗ）の冷却を下記に示す本発
明のヒートシンクを用いて、換気ファンによる強制冷却
によって行った。即ち、この発明の放熱フィンは、縦２
０ｍｍ×奥行３４ｍｍ×厚さ０．４ｍｍで上下が２ｍｍ
の長さでコの字形状に成形されたものが心棒Φ２．５ｍ
ｍ、長さ３５ｍｍ１本にピッチ２ｍｍで１７枚が連続的
に圧入され形成されている。発熱素子の上には熱伝導ゴ
ム（縦３４ｍｍ×横３４ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率
２．５Ｗ／ｍｋ）を張り付けた。基板とヒートシンクを
熱伝導ゴムが０．８ｍｍの厚さになる位置に固定部品を
用いて、ネジ止めして取付けた。換気ファンによってコ
ルゲートフィン部には風速１．５ｍ／ｓの風が流れてい
た。

【００５７】装置稼動２時間経過後、発熱素子表面の温
度を測定した結果、外気温からの上昇温度が２０℃であ
り、熱伝導ゴムを含めた熱抵抗値が２℃／Ｗで良好な結
果が認められた。

【００５８】実施例２電子装置の基板（縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１．
２ｍｍ）に実装された２個の異なる発熱素子（Ｃ：縦２
８ｍｍ×横２８ｍｍ×高さｍｍ、発熱２５Ｗおよび
Ｄ：縦４５ｍｍ×横３９ｍｍ×高さｍｍ、発熱２０
Ｗ）の冷却を下記に示す本発明のヒートシンクを用い
て、換気ファンによる強制冷却によって行った。即ち、
図２０に示すように、発熱素子Ｃに対応する位置に、厚
さ０．３ｍｍ、ピッチ４ｍｍの７枚のコの字形放熱フィ
ンを並列し、連結棒によって固定された、高さ２２ｍｍ
長さ２０ｍｍの中央部、および、中央部の両側に形成さ
れた高さ１８ｍｍ長さ４ｍｍの肩部からなる放熱フィン
５２が配置されている。更に、発熱素子Ｄに対応する位
置に、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ３ｍｍの１３枚のコの字
形放熱フィンを並列し、連結棒によって固定された、高
さ２２ｍｍ長さ３０ｍｍの中央部、および、中央部の両
側に形成された高さ１８ｍｍ長さ９ｍｍの肩部、高さ１
８ｍｍ長さ６ｍｍの肩部からなる、別の放熱フィン６２
が配置されている。それぞれの中央部が収容される開口
部を備えた固定部材４４によって、放熱フィン５２、お
よび、６２を基板上の発熱素子Ｃ、Ｄに押しつけて固定
した。発熱素子の上にはそれぞれ熱伝導ゴム（縦３４ｍ
ｍ×横３４ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率２．５Ｗ／ｍ
ｋ）を張り付けた。基板とヒートシンクを熱伝導ゴムが
０．８ｍｍの厚さになる位置に固定部品を用いて、ネジ
止めして取付けた。換気ファンによってコルゲートフィ
ン部には風速１．２ｍ／ｓの風が流れていた。

【００５９】装置稼動２時間経過後、発熱素子表面の温
度を測定した結果、外気温からの上昇温度が２０℃であ
り、熱伝導ゴムを含めた熱抵抗値が２℃／Ｗで良好な結
果が認められた。

【００６０】

【発明の効果】上述したように、この発明によると、金
属ブロックと放熱フィンとの間における接触熱抵抗を低
減し、製品間に冷却性能のばらつきのない、更に不用輻
射の少ない、冷却性能に優れた、電子部品等を冷却する
ためのヒートシンクおよび放熱方法を提供することがで
き、産業上利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の放熱フィンの１つの態様を
示す図である。

【図２】図２は、この発明の放熱フィンの他の１つの態
様を示す図である。

【図３】図３は、この発明のヒートシンクの１つの態様
を示す図である。

【図４】図４は、この発明のヒートシンクの他の１つの
態様を示す図である。

【図５】図５は、固定部材を備えたこの発明のヒートシ
ンクの１つの態様を示す図である。

【図６】図６は、連結部材がヒートパイプからなってい
るこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図であ
る。

【図７】図７は、連結部材の一方の端部をビス等によっ
て、プリント基板に固定したヒートシンクの１つの態様
を示す図である。

【図８】図８は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷
却するためのこの発明のヒートシンクの１つの態様を示
す図である。

【図９】図９は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷
却するためのこの発明のヒートシンクの放熱フィンの他
の態様を示す図である。

【図１０】図１０は、高さの異なる発熱電子部品を冷却
する、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図で
ある。

【図１１】図１１は、この発明の放熱フィンにおけるフ
ィン固定用の孔部の別の態様を示す図である。

【図１２】図１２は、この発明の放熱フィンの、フィン
固定用の孔部の配列を示す１つの態様を示す図である。

【図１３】図１３は、放熱フィンの他の形状を示す図で
ある。

【図１４】図１４は、放熱フィンの他の態様を示す図で
ある。

【図１５】図１５は、放熱フィンの他の態様を示す図で
ある。

【図１６】図１６は、スプリング性を備えた放熱フィン
の１つの態様を示す図である。

【図１７】図１７は、スプリング性を備えた放熱フィン
の１つの態様を示す図である。

【図１８】図１８は、放熱フィンの１つの態様を示す図
である。

【図１９】図１９は、フィンにダクト機能を備えた態様
を示す図である。

【図２０】図２０は、この発明のヒートシンクの１つの
態様を示す図である。

【図２１】図２１は、この発明の放熱フィンの他の態様
を示す図である。

【図２２】図２２は、放熱フィンの他の態様を示す図で
ある。

【図２３】図２３は、連結部材の一方の端部およびプリ
ント基板をビス等によって、筐体に固定したヒートシン
クの１つの態様を示す図である。

【図２４】図２４は、この発明の放熱フィンの他の１つ
の態様のを示す部分拡大図である。

【図２５】図２５は、フィンピッチがずれた状態を説明
する図である。

【図２６】図２６は、ストッパー機能を備えた上側部の
各種態様を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１．放熱フィン２．放熱フィン３．連結部材４．固定部材５．プリント基板６．発熱電子部品７．熱伝導性部材８．ビス９．ヒートパイプ１１．金属ブロック４１．放熱フィン４２．放熱フィン４３．放熱フィン４４．固定部材５２．放熱フィン群６２．放熱フィン群７１．第１の部分８２．第２の部分８３．放熱フィンの上側部９２．第３の部分１０３．彎曲部１１３．曲部１２３．傾斜部１２４．窪み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E322 AA01 AB04 AB06 AB07 DB08 FA05 5F036 AA01 BA04 BA24 BB05 BB60 BC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を
形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通
して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複
数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材とを備えた
ヒートシンク。
【請求項２】前記放熱フィンの一部がスプリング性を備
えていることを特徴とする、請求項１に記載のヒートシ
ンク。
【請求項３】複数の前記放熱フィンを貫通する前記連結
部材が、前記放熱フィンを介して前記発熱電子部品を押
圧するように配置されて、前記受熱面を前記発熱電子部
品に熱的に接続された状態で、前記複数の放熱フィンを
固定することを特徴とする、請求項１または２の何れか
１項に記載のヒートシンク。
【請求項４】前記連結部材がヒートパイプからなってい
ることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記
載のヒートシンク。
【請求項５】プリント基板上に実装された高さの異なる
複数の発熱電子部品と熱的に接続される、複数の受熱面
を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィン
と、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通
して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複
数の放熱フィンを連結する連結部材とを備えたヒートシ
ンク。
【請求項６】前記ヒートシンクが、前記受熱面を前記発
熱電子部品に熱的に接続された状態で、前記連結部材に
よって連結された前記複数の放熱フィンを前記発熱電子
部品側へ押圧配置する固定部材を、備えていることを特
徴とする、請求項１、２または５に記載のヒートシン
ク。
【請求項７】前記放熱フィンが、上側部および底部を有
する略コの字形の放熱フィンからなっており、前記上側
部に、所定のフィンピッチを維持するストッパー機能を
有する部位を備えていることを特徴とする、請求項１か
ら６の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項８】複数の放熱フィンの底部が受熱面を形成す
るように並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フ
ィンのそれぞれを、連結部材によって貫通して連結し、
複数の前記放熱フィンの底部によって形成された前記受
熱面を、発熱電子部品と熱的に接続する電子部品の放熱
方法。
【請求項９】複数の放熱フィンの底部が複数の受熱面を
形成するように並列配置し、並列配置された複数の前記
放熱フィンのそれぞれを、連結部材によって貫通して連
結し、複数の前記放熱フィンの底部によって形成された
複数の前記受熱面を、プリント基板上に実装された高さ
の異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続する電子部品
の放熱方法。
【請求項１０】前記放熱フィンが、上側部および底部を
有する略コの字形の放熱フィンからなっており、前記上
側部に、所定のフィンピッチを維持するストッパー機能
を有する部位を備えていることを特徴とする、請求項８
または９に記載の電子部品の放熱方法。