JP2003007935A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱フィン同士の間で、空気の流速が低下す
ることを抑制して、ヒートシンクの放熱性を向上するこ
とのできるヒートシンクを提供する。 【解決手段】 板形状のベース部２と、このベース部２
の表面４に配列された複数の放熱フィン３とを有するヒ
ートシンクにおいて、前記複数の放熱フィン３のうち、
配列方向の端部に位置する放熱フィン３に、この放熱フ
ィン３を厚さ方向に切り欠いた切欠部６と、この放熱フ
ィン３の平面方向の一部を占め、かつ、切欠部６に臨む
残留部７とが設けられていることを特徴とするヒートシ
ンク。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、ベース部の表面
に複数の放熱フィンを形成したヒートシンクに関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来から、半導体素子、例えば、電界効
果トランジスタ、パワートランジスタ、中央演算処理装
置などの電子部品を冷却するために、ヒートシンクが用
いられている。このヒートシンクは、板形状のベース部
と、このベース部に形成され、かつ、所定間隔おきに並
べられた複数の放熱フィンとを備えている。このヒート
シンクは、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミ
ニウム、アルミニウム合金、銅などにより構成されてい
る。ヒートシンクは、ベース部と半導体素子とが熱授受
可能な状態で配置される。 【０００３】そして、半導体素子の熱がベース部に伝達
されると、その熱が放熱フィンに伝導されるとともに、
放熱フィンの表面、すなわち放熱面と空気との間で熱交
換がおこなわれる。このような伝熱作用により、半導体
素子の温度上昇が抑制される。また、ヒートシンクを用
いて半導体素子の温度上昇を抑制する場合に、送風機を
駆動してヒートシンクに向けて空気の流れを生じさせる
とともに、各放熱フィン同士の間で強制対流を起こし、
放熱フィンの表面と空気との温度差がなるべく大きくな
るような状態に保持して、放熱フィンと空気との間にお
ける熱伝達率を高め、ヒートシンクの放熱性を向上させ
ることが知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のヒー
トシンクが配置される場所は、その周囲に各種の部品が
配置されているために、ヒートシンクと送風機および送
風経路との相対位置、具体的には配置レイアウトが制約
される。その結果、送風機の駆動により発生した空気の
流れ方向と、各放熱フィンの隙間の方向とが一致しない
場合がある。このような場合は、各放熱フィン同士の間
に送り込まれる空気量が低下するとともに、放熱フィン
同士の間における空気の流速が低下し、ヒートシンクの
放熱性が低下する可能性があった。 【０００５】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たものであり、放熱フィン同士の間に送り込まれる空気
量が低下することを抑制し、かつ、放熱フィン同士の間
における空気の流速の低下を抑制することのできるヒー
トシンクを提供することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するためこの発明は、ベース部と、このベース
部の表面に配列された複数の放熱フィンとを有するヒー
トシンクにおいて、前記放熱フィンの配列方向の端部に
位置する放熱フィンに、この放熱フィンを厚さ方向に切
り欠いた切欠部と、この放熱フィンの平面方向の一部を
占め、かつ、前記切欠部に臨む残留部とが設けられてい
るを備えていることを特徴とするものである。 【０００７】この発明によれば、放熱フィン同士の間に
向けて空気を送り込む場合に、空気の流れ方向と、放熱
フィンの平面方向とが一致していない場合でも、切欠部
を経由して、空気が放熱フィン同士の間に進入する。 【０００８】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一具体例を図
面に基づいて説明する。図１はヒートシンク１の一実施
例を示す斜視図、図２は、図１のヒートシンク１の模式
的な平面図である。ヒートシンク１は、熱伝導性に優れ
た金属材料により構成されている。ヒートシンク１は、
板形状のベース部２と、このベース部２の単一の表面４
側に一体的に形成された複数の放熱フィン３とを有す
る。各放熱フィン３はベース部２の厚さ方向に延ばされ
ているとともに、各放熱フィン３同士が所定の隙間Ｇを
おいて配置されている。 【０００９】また、各放熱フィン３は、所定の厚さＴ、
所定の長さＬ、所定の高さＷを有している。ここで、放
熱フィン３の厚さＴとは、ベース部２の表面４と平行な
方向であり、かつ、各放熱フィン３の配列方向の寸法を
意味している。また、放熱フィン３の長さＬとは、ベー
ス部２の表面４と平行な方向であり、かつ、各放熱フィ
ン３の配列方向に直交する方向の寸法を意味している。
さらに、放熱フィン３の高さとは、ベース２の表面４か
ら放熱フィン３の自由端（つまり先端）までの寸法を意
味している。隙間Ｇとは、放熱フィン３の対向面同士の
間の空間を意味している。 【００１０】そして、各放熱フィン３のうち、その配列
方向の端部に位置する放熱フィン３に、各放熱フィン３
を厚さ方向に貫通する穴６が形成されている。なお、図
１および図２の実施例では、配列方向における全ての放
熱フィン３に、穴６が形成されている。この穴６の側面
形状はほぼ真円形状に設定されているとともに、各穴６
は、各放熱フィン３の平面方向における同一位置に配置
されている。言い換えれば、各放熱フィン３の厚さ方向
における直線Ａ１に沿って、同心状に各穴６が配置され
ている。また、各放熱フィン３には、放熱フィン３の平
面方向の一部を占め、かつ、穴６に臨む残留部７が形成
されている。図１および図２の実施例においては、穴６
の全周が残留部７により取り囲まれている。 【００１１】上記のように構成されたヒートシンク１
は、ベース部２と発熱体５とが熱授受可能となるような
状態、例えば、ベース部２と発熱体５とが密着する状態
で配置される。発熱体５としては、自動車用電子部品、
例えば、半導体素子、より具体的には、電界効果トラン
ジスタ、パワートランジスタ、中央演算処理装置などが
挙げられる。 【００１２】そして、発熱体５の熱がヒートシンク１の
ベース部２に伝達されると、その熱がベース部２から放
熱フィン３に伝導されるとともに、放熱フィン３の表
面、すなわち放熱面と空気との接触面で熱伝達がおこな
われて、放熱フィン３の熱が空気中に放散される。ま
た、自動車用エアコンのブロワモータ（図示せず）の風
が、ヒートシンク１に向けて送り込まれると、各放熱フ
ィン３同士の隙間Ｇで強制対流が発生する。したがっ
て、放熱フィン３の放熱面と空気との接触面との温度差
が、なるべく大きくするような状態に保持され、放熱フ
ィン３の表面と空気との間における熱伝達率が高めら
れ、ヒートシンク１の放熱性が向上する。このようにし
て、発熱体５の温度上昇が抑制され、もしくは発熱体５
が冷却される。 【００１３】ところで、ヒートシンク１およびブロワモ
ータ以外の部品により、ヒートシンク１とブロワモータ
または送風経路との相対位置関係が制約されて、ブロワ
モータからヒートシンク１に向けて送られる空気の流れ
方向が、矢印Ｂ１で示す方向となる場合がある。すなわ
ち、放熱フィン３の厚さ方向における隙間Ｇの中心線Ｃ
１と、空気の流れ方向Ｂ１とが一致せずに、中心線Ｃ１
と空気の流れ方向との間に所定の交差角が設定される場
合がある。 【００１４】このような場合は、放熱フィン３の平面方
向の端部から、放熱フィン３同士の隙間Ｇに向けて進入
する空気量が低下する。このため、放熱フィン３同士の
隙間Ｇにおいて、空気の流速が低下する可能性がある。
しかしながら、この実施例においては、各放熱フィン３
の配列方向の端部に配置されている放熱フィン３に、そ
の厚さ方向に貫通する穴６が形成されているため、ブロ
ワモータにより送られた空気が、各放熱フィン３の配列
方向の端部に位置している放熱フィン３の穴６を通過し
て、放熱フィン３同士の隙間Ｇに進入する。 【００１５】このようにして、放熱フィン３同士の隙間
Ｇに供給される空気量が増加して、隙間Ｇを流れる空気
の流速の低下が抑制される。特に、図１および図２の実
施例では、全ての放熱フィン３に穴６が形成されている
ため、各穴６を通過して全ての隙間Ｇに空気が供給され
る。したがって、放熱フィン３の放熱面と空気との接触
面との温度差が小さくなることが抑制され、放熱フィン
３の表面と空気との間における熱伝達率が高められ、ヒ
ートシンク１の放熱性の低下を防止できる。 【００１６】また、図１および図２の実施例では、ヒー
トシンク１の放熱性の低下を防止できるために、半導体
素子自体が放熱性を持つような高いグレードの半導体素
子を用いることなく、低グレードの半導体素子を用いる
ことができる。ここで、「グレード」とは、耐熱性およ
びコストを意味しており、低グレードのものは、高グレ
ードのものに比べて、耐熱性の低い材料が用いられてお
り、かつ、安価であることを意味している。 【００１７】さらに、図１および図２の実施例では、ヒ
ートシンク１の放熱フィンの枚数を増加して、その放熱
面積を拡大することなく、ヒートシンク１の放熱性を向
上することができるため、ヒートシンク１に用いる金属
材料を節約することができ、ヒートシンク１の製造コス
トダウンに寄与できる。 【００１８】さらに、図１および図２の実施例では、ブ
ロワモータからヒートシンク１に向けて送られる空気の
流れ方向と、隙間Ｇの中心線Ｃ１の方向とが一致してい
なくても（平行でなくても）、ヒートシンク１の放熱性
を向上できる。このため、ヒートシンク１とブロワモー
タおよび送風経路との相対位置関係が制約を受けること
はなく、ヒートシンク１の配置レイアウトの自由度が増
すとともに、ブロワモータを用いた強制冷却システムに
おいて、送風経路の設計自由度が向上する。 【００１９】図３は、ヒートシンク１の他の実施例を示
す模式的な平面図である。図３に示すヒートシンク１に
おいては、放熱フィン３の平面方向において、異なる位
置に設定された２本の直線Ａ１を中心として、各放熱フ
ィン３に２列の穴６が配置されている。図３のその他の
構成は、図１および図２の構成と同じである。図３の実
施例の作用効果は、図１および図２の実施例の作用効果
と同じである。 【００２０】図４は、ヒートシンク１の他の実施例を示
す模式的な平面図である。図４においては、放熱フィン
３の配列方向において、両端側に位置している各２つの
放熱フィン３に穴６が形成されている。図４のその他の
構成は、図１および図２の構成と同じである。図４の実
施例の作用効果は、図１および図２の実施例の作用効果
と同じである。 【００２１】図５は、ヒートシンク１の他の実施例を示
す模式的な平面図である。図５においては、放熱フィン
３の配列方向において、両端側に位置している各２つの
放熱フィン３に穴６が形成されている。また、放熱フィ
ン３の平面方向において、異なる位置に設定された２本
の直線Ａ１を中心として、各放熱フィン３に２列の穴６
が配置されている。図５のその他の構成は、図１および
図２の構成と同じである。図５の実施例の作用効果は、
図１および図２の実施例の作用効果と同じである。 【００２２】図６は、ヒートシンク１の他の実施例を示
す斜視図である。図６のヒートシンク１は、各放熱フィ
ン３に、放熱フィン３を厚さ方向に貫通する切欠部８が
形成されている。すなわち、切欠部８は、放熱フィン３
の自由端９側に開口されており、この開口領域以外の部
分に残留部１０が形成されている。図６のその他の構成
は、図１および図２の実施例と同様である。この実施例
においては、隙間Ｇの中心線Ｃ１と、空気の流れ方向Ｂ
１とが一致しない場合は、ファンブロワにより送られる
空気が、切欠部８を通過して放熱フィン３同士の隙間Ｇ
に進入する。したがって、図６の実施例においても、図
１および図２の実施例と同様の作用効果を得られる。 【００２３】また、図３の実施例において、穴６に代え
て切欠部８を形成したヒートシンクを構成することもで
きる。また、図４の実施例において、穴６に代えて切欠
部８を形成したヒートシンクを構成することもできる。
図５の実施例において、穴６に代えて切欠部８を形成し
たヒートシンクを構成することもできる。このように、
図６の切欠部８を、図３ないし図５の実施例の穴６に代
えて用いた場合も、図１および図２の実施例と同様の作
用効果を得られる。 【００２４】なお、各実施例において、ヒートシンク１
は、鋳造または押し出しなどの各種の製造方法により製
造することができる。また、ヒートシンク１の材料とし
ては、アルミニウム合金、純アルミニウム、銅などを用
いることができる。上記の各実施例で示す穴６および切
欠部８が、この発明の切欠部に相当する。なお、穴６ま
たは切欠部８は、少なくとも各放熱フィン３の配列方向
の端部に位置する放熱フィン３に設けられていればよ
い。 【００２５】 【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
切欠部を経由して、空気が放熱フィン同士の間に進入す
る。このため、放熱フィン同士の間に送り込む空気量が
増加するとともに、放熱フィン同士の間における空気の
流速の低下が抑制される。したがって、放熱フィンと空
気との接触面との温度差が小さくなることが抑制され、
放熱フィンと空気との間における熱伝達率が高められ、
ヒートシンクの放熱性の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明のヒートシンクの一実施例を示す斜
視図である。 【図２】 図１のヒートシンクを示す概略的な平面図で
ある。 【図３】 他の実施例に係るヒートシンクを示す概略的
な平面図である。 【図４】 他の実施例に係るヒートシンクを示す概略的
な平面図である。 【図５】 他の実施例に係るヒートシンクを示す概略的
な平面図である。 【図６】 他の実施例に係るヒートシンクを示す斜視図
である。 【符号の説明】 １…ヒートシンク、 ２…ベース部、 ３…放熱フィ
ン、 ４…表面、 ６…穴、 ８…切欠部、 ７，１０
…残留部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ベース部と、このベース部の表面に配列
   された複数の放熱フィンとを有するヒートシンクにおい
   て、 前記放熱フィンの配列方向の端部に位置する放熱フィン
   に、この放熱フィンを厚さ方向に切り欠いた切欠部と、
   この放熱フィンの平面方向の一部を占め、かつ、前記切
   欠部に臨む残留部とが設けられているを備えていること
   を特徴とするヒートシンク。