JP2003051571A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性が高く、放熱効率の高いヒートシンク
を提供する。 【解決手段】 多数の平板状放熱フィン２が所定の間隔
をあけて互いに平行に配列された複数の放熱ユニット
が、放熱フィン２が起立した状態となるように金属ベー
ス１の表面に取り付けられたヒートシンク７において、
放熱ユニット３，４，５が、前記放熱フィン２の配列方
向に対して直交する方向に連続して配置され、かついず
れかの放熱ユニットの放熱フィン２の配列方向における
幅が、該いずれかの放熱ユニットに隣接する他の放熱ユ
ニットの幅と異なっていることにより、金属ベース１の
表面側にスペースが形成されている。

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、平板状の放熱フ
ィンをベース部の表面に取り付けた構造のヒートシンク
に関し、特に放熱フィンを有する複数の放熱ユニットを
ベース部に取り付けた構造のヒートシンクに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにヒートシンクは、冷却対象
物からの放熱を促進するために、その冷却対象物に取り
付けられて放熱面積を増大させるものであるから、基本
的には、適宜の形状のフィン部材を冷却対象物に、熱伝
達が良好な状態で取り付けるように構成されていればよ
い。しかしながら、汎用性を持たせるためには、フィン
部材を冷却対象物に連結する機能を備える必要があるか
ら、一般には、適宜に形状のベース部に、フィン部材を
一体化した構成とされている。この種の構成のヒートシ
ンクにおけるベース部は、放熱の点での機能は特にはな
いので、放熱効率もしくは放熱能力を可及的に増大させ
るために、ベース部の表面の全体に放熱フィンを取り付
けるのが一般的である。

【０００３】また、従来、放熱フィンを平板状に形成し
たヒートシンクの製造性を向上させるために、一枚の金
属板を九十九折りして放熱フィンを構成し、これをベー
ス部の表面全体を覆うようにベース部に取り付けた構成
のヒートシンクが知られている。この種の放熱フィン
は、フォールデッドフィンと称されており、トンネル状
の通風路と上方に開口した通風路とが交互に形成された
構成となるので、放熱フィンの面に沿う方向に強制的に
送風して冷却するヒートシンクとして用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したベース部の表
面に放熱フィンを取り付けたヒートシンクは、そのベー
ス部を介して冷却対象物に取り付けることになる。その
場合、ロー付けなどの溶着による手段で取り付けること
も可能であるが、そのような手段では、互いに接合する
金属材料の制約が生じることがあり、またその接合作業
は必ずしも作業性の良いものではない。これに対して、
螺子やリベットあるいは挟み付け力を生じるいわゆるク
ランパーなどの固定部材であれば、ベース部と相手材と
の素材の制約がなく、またその取り付け作業も容易にな
る。

【０００５】しかしながら、前述したように、ヒートシ
ンクのベース部は、放熱の点での機能が特にはないの
で、その全表面を覆うように放熱フィンを取り付けるの
が一般的であるから、螺子やクランパーなどの固定部材
のためのスペースが設けられていない。そのため、従来
では、ベース部に固着した放熱フィンの一部を、ドリル
などの切削工具によって切り取り、さらにはベース部に
取り付け孔を形成している。

【０００６】そのために、取り付け用のスペースを形成
する工程が新たに必要となり、また切削によって廃材が
生じるので材料歩留まりが低下し、結局は、製造性の点
および製造コストの低廉化の点で改善すべき余地があっ
た。

【０００７】さらに、上述した従来のフォールデッドフ
ィンを使用したヒートシンクでは、放熱面の半分は、ト
ンネル状の通風路の内部に位置することになる。このト
ンネル状の通風路に対しては、その一端部から強制的に
送風することになるが、フィンの枚数を可及的に多くす
るために、そのトンネル状の通風路の横断面積（すなわ
ち通路断面積）が小さく、さらに直線的に連続した通風
路となっているので、その通風路によって整流作用が生
じ、冷却風は層流となって流れる。そのため、冷却風と
放熱フィンとの間の熱伝達率が低下し、充分な放熱作用
が生じない不都合があった。

【０００８】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、製造作業性が良好で、また放熱特
性の良好なヒートシンクを提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、多数の平板状
放熱フィンが所定の間隔をあけて互いに平行に配列され
た複数の放熱ユニットが、前記放熱フィンが起立した状
態となるようにベース部の表面に取り付けられたヒート
シンクにおいて、前記放熱ユニットが、前記放熱フィン
の配列方向に対して直交する方向に連続して配置され、
かついずれかの放熱ユニットの放熱フィンの配列方向に
おける幅が、該いずれかの放熱ユニットに隣接する他の
放熱ユニットの幅と異なっていることにより、前記ベー
ス部の表面側にスペースが形成されていることを特徴と
するヒートシンクである。

【００１０】したがって請求項１の発明では、それぞれ
放熱フィンを有する複数の放熱ユニットの幅が相互に異
なっており、その放熱ユニットをベース部の表面に取り
付けることにより、放熱ユニット同士の間あるいは放熱
ユニットの周辺部分にスペースが生じる。すなわち放熱
フィンの一部を切削するなどの除去作業をおこなうこと
なく、螺子などの固定部材のためのスペースが形成さ
れ、そのスペースを利用してベース部を適宜の放熱対象
物に取り付けることができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、多数の平板状放
熱フィンが所定の間隔をあけて互いに平行に配列された
複数の放熱ユニットが、前記放熱フィンが起立した状態
となるようにベース部の表面に取り付けられたヒートシ
ンクにおいて、前記放熱ユニットが、前記放熱フィンの
配列方向に対して直交する方向に連続して配置され、か
つ互いに隣接する放熱ユニットが、一方の放熱ユニット
における放熱フィンの間に他方の放熱ユニットにおける
放熱フィンが位置するように、放熱フィンの配列方向に
ずれて配置されていることを特徴とするヒートシンクで
ある。

【００１２】したがって請求項２の発明では、ベース部
に伝達された熱が、放熱フィンからその周囲の外気に放
散される。その場合、平板状をなす放熱フィンの面方向
で、かつベース部の表面に沿う方向に空気を強制的に流
通させると、放熱フィンの熱がその空気流によって奪わ
れて、いわゆる強制冷却がおこなれる。そして、その空
気流は、いずれかの放熱ユニットを通過し、これに隣接
する放熱ユニットに到ると、これらの放熱ユニットにお
ける放熱フィンがその板厚方向にずれて配置されている
ので、空気流をいわゆる左右にに分割されて、次の放熱
ユニットの放熱フィン同士の間に進入する。その結果、
ヒートシンクを通過する間の空気流が層流状態を維持し
ないので、放熱フィンとの間に熱伝達率が向上し、ヒー
トシンク全体としての放熱性能が向上する。

【００１３】さらに、請求項３の発明は、請求項２の発
明の前記各放熱ユニットにおける放熱フィンが、板材を
九十九折りして形成され、かつ一方の折り曲げ稜線で前
記ベース部の表面に固着されていることを特徴とするヒ
ートシンクである。

【００１４】したがって請求項３の発明では、放熱フィ
ンがいわゆるフォールデッドフィンによって構成されて
いることにより、トンネル状の通気路が、放熱フィンの
板厚方向に交互に並んで配列された構成となる。しかし
ながら、そのトンネル状の通気路は、隣接する放熱ユニ
ット同士の間でその幅方向にずれているので、ヒートシ
ンクの全体に亘って直線的には並んでいない。そのた
め、トンネル状の通気路をとおる空気流に対して撹拌作
用が生じ、その結果、放熱フィンと空気流との間に熱伝
達が向上し、ヒートシンク全体としての放熱性能が向上
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
のヒートシンクの具体例を説明する。図１は本発明のヒ
ートシンクの一具体例を示す斜視図であり、図２はその
平面図である。図１においては、まずアルミニウム等の
熱伝導性良好な材料で、正方形状に形成された金属ベー
ス１が置かれている。その金属ベース１上面に、複数の
放熱ユニットが配置されている。各放熱ユニットは、複
数の放熱フィン２が所定の間隔をおいて互いに平行に配
列されて形成されている。放熱フィン２は板状のアルミ
材等を九十九折りしてトンネル状に形成されたいわゆる
ホールデッドフィンである。この放熱フィン２を所定の
間隔をおいて配列し、形成された放熱ユニット３と、放
熱ユニット３よりも放熱フィン２の配列が多い放熱ユニ
ット４と、放熱ユニット３よりも放熱フィン２の配列が
多く、放熱ユニット４よりは前記配列の少ない放熱ユニ
ット５が配置されている。なお、放熱フィン２は、九十
九折りの頂点から頂点までの高さと配列方向の長さの比
が２対１以下になっている。

【００１６】詳細には、図２に示すように、金属ベース
１の手前から順に、取り付け穴６を挟んで対向している
放熱ユニット３が２個と、放熱ユニット４と、取り付け
穴６に挟まれている放熱ユニット５とが、放熱フィン２
の配列方向と直交する方向に順に配置されている。ま
た、各放熱ユニットは、相対的に放熱フィン２の配列ピ
ッチが２分の１ピッチ板厚方向にずれるように配置され
ている。なお、取り付け穴６は金属ベース１に穿孔され
ており、部品等が取り付けられるようになっている。以
上の配置の状態で各放熱ユニットが金属ベース１にロー
付けされヒートシンク７が形成されている。

【００１７】したがって、上記の具体例では、多数の放
熱フィン２を所定間隔をあけて平行に配置した複数の放
熱ユニット３と、放熱ユニット４および、放熱ユニット
５が放熱フィン２の配列方向に対して直角方向に連続し
て配置されている。その際、各放熱ユニットの放熱フィ
ン２配列方向の幅が、相対的に違っていることにより、
部品などを取り付けるための取り付け穴６のスペースが
確保される。

【００１８】また、金属ベース１に伝達された熱が、放
熱フィン２からその周囲の外気に放散される。図３は、
その際の空気の流れの様子を示した図である。その場
合、平板状をなす放熱フィン２の面方向で、かつ金属ベ
ース１の表面に沿う方向に空気を、図示しないファン等
で強制的に流通させると、放熱フィン２の熱がその空気
流Ａによって奪われて、いわゆる強制冷却がおこなれ
る。そして、その空気流Ａは、いずれかの放熱ユニット
を通過し、これに隣接する放熱ユニットに到ると、これ
らの放熱ユニットにおける放熱フィン２がその板厚方向
に２分の１ピッチ（図３にＰと示す）ずれて配置されて
いるので、空気流が左右にに分割され、次の放熱ユニッ
トの放熱フィン２同士の間に進入する。その結果、ヒー
トシンク７を通過する間の空気流が層流状態を維持でき
ず、いわゆる乱流状態となるので、放熱フィン２との間
に熱伝達率が向上し、ヒートシンク７全体としての放熱
性能が向上する。

【００１９】また、放熱フィン２がいわゆるフォールデ
ッドフィンによって構成されていることにより、トンネ
ル状の通気路が、放熱フィン２の板厚方向に交互に並ん
で配列された構成となっているが、そのトンネル状の通
気路は、隣接する放熱ユニット同士の間でその幅方向に
ずれているので、ヒートシンク７の全体に亘って直線的
には並んでいない。そのため、トンネル状の通気路をと
おる空気流Ａに対して撹拌作用が生じ、その結果、放熱
フィン２と空気流Ａとの間に熱伝達が向上し、ヒートシ
ンク７全体としての放熱性能が向上する。

【００２０】上述の具体例によれば、ヒートシンク７に
おける金属ベース１のスペースを十分に取る事が容易に
なる。このため、放熱ユニットの配置の自由度が向上
し、ヒートシンク７に、冷却対象物を取り付けるための
穴等を設けることができる。その結果、ヒートシンク７
に冷却対象物を取り付ける手段として、金属材料の制約
を受けるロー付けなどの溶着手段を廃止することがで
き、螺子、リベット等による固定方法を採用することが
できる。さらに、この螺子、リベット等による固定方法
を採用した場合に、組み立てる時にクランパー等の工具
等が入り易くなり、取り付け作業が容易になり、その結
果、製造コスト等が低廉される。

【００２１】また、上述の具体例によれば、各放熱ユニ
ットが２分の１ピッチずらして金属ベース１に配置され
ていることにより、放熱フィン２の通風路を流れる冷却
風の境膜が配列ピッチに遮られ破断し、層流で流通して
いた冷却風を乱流で流通させることができる。このた
め、放熱フィン２と冷却風との熱伝達率が向上し、その
結果、放熱作用を高めることができる。

【００２２】なお、前記放熱フィン２の配列ピッチのず
れは２分の１ピッチには限定されず、３分の１ピッチで
も、４分の１ピッチでもよい。要はずれていればよい。

【００２３】また、放熱フィン２は、九十九折りの頂点
から頂点までの高さと配列方向の長さの比が２対１以下
になっている形状の比に限定されず、３対１でも４対１
でもよい。要は九十九折りの形状ならよい。

【００２４】また、放熱フィン２は、金属板を九十九折
りしたトンネル形状とされているが、この形状は限定さ
れず、例えば板状の金属板を平行に並べたものでもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明よ
れば、それぞれ放熱フィンを有する複数の放熱ユニット
の幅が相互に異なっており、その放熱ユニットをベース
部の表面に取り付けることにより、放熱ユニット同士の
間あるいは放熱ユニットの周辺部分にスペースを設ける
ことができる。その結果、放熱フィンの一部を切削する
などの除去作業をおこなうことなく、螺子などの固定部
材のためのスペースが形成され、そのスペースを利用し
てベース部を適宜の放熱対象物に取り付けることができ
る。その結果、製造コストを低廉することができる。

【００２６】また、請求項２の発明によれば、強制冷却
の際、放熱フィンの面方向に空気を強制的に流通させる
と、放熱ユニットにおける放熱フィンがその板厚方向に
ずれて配置されているので、空気流が左右にに分割され
て乱流となる。このため、放熱フィンとの間に熱伝達率
が向上し、ヒートシンク全体としての放熱性能を向上す
ることができる。

【００２７】また、請求項３の発明によれば、放熱フィ
ンがいわゆるフォールデッドフィンによって構成されて
いることにより、トンネル状の通気路が、放熱フィンの
板厚方向に交互に並んで配列された構成となるが、その
トンネル状の通気路は、隣接する放熱ユニット同士の間
でその幅方向にずれているので、ヒートシンクの全体に
亘って直線的には並んでいない。そのため、トンネル状
の通気路をとおる空気流に対して撹拌作用が生じさせる
ことができる。その結果、放熱フィンと空気流との間に
熱伝達が向上し、ヒートシンク全体としての放熱性能を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るヒートシンクの一具体例を示す
斜視図である。

【図２】 図１のヒートシンクの平面図である。

【図３】 図１および図２のヒートシンクの空気の流れ
を示す図である。

【符号の説明】

１…金属ベース、 ２…放熱フィン、 ３，４，５…放
熱ユニット、 ６…取り付け穴、 ７…ヒートシンク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の平板状放熱フィンが所定の間隔を
   あけて互いに平行に配列された複数の放熱ユニットが、
   前記放熱フィンが起立した状態となるようにベース部の
   表面に取り付けられたヒートシンクにおいて、 前記放熱ユニットが、前記放熱フィンの配列方向に対し
   て直交する方向に連続して配置され、かついずれかの放
   熱ユニットの放熱フィンの配列方向における幅が、該い
   ずれかの放熱ユニットに隣接する他の放熱ユニットの幅
   と異なっていることにより、前記ベース部の表面側にス
   ペースが形成されていることを特徴とするヒートシン
   ク。
2. 【請求項２】 多数の平板状放熱フィンが所定の間隔を
   あけて互いに平行に配列された複数の放熱ユニットが、
   前記放熱フィンが起立した状態となるようにベース部の
   表面に取り付けられたヒートシンクにおいて、 前記放熱ユニットが、前記放熱フィンの配列方向に対し
   て直交する方向に連続して配置され、かつ互いに隣接す
   る放熱ユニットが、一方の放熱ユニットにおける放熱フ
   ィンの間に他方の放熱ユニットにおける放熱フィンが位
   置するように、放熱フィンの配列方向にずれて配置され
   ていることを特徴とするヒートシンク。
3. 【請求項３】 前記各放熱ユニットにおける放熱フィン
   が、板材を九十九折りして形成され、かつ一方の折り曲
   げ稜線で前記ベース部の表面に固着されていることを特
   徴とする請求項２に記載のヒートシンク。