JP2003258169A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱特性の良好なヒートシンクを提供する。 【解決手段】 放熱のための薄板状の多数のフィン３，
４が所定の間隔をあけて相互に平行に配列され、それら
フィン間の隙間に一定方向に送風してフィンから放熱さ
せるヒートシンク１において、いずれかのフィンにおけ
る前記送風方向での上流側もしくは下流側の端部がその
フィン４に隣接する他のフィン３の端部に対して前記送
風方向に後退し、該他のフィン３を挟んで配置されてい
る前記フィン４と更に他のフィン３との端部同士の間隔
が前記フィン３同士の所定の間隔より広くなっている。

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
ィンが多数設けられている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、適宜の形状のベース部に、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。このようなヒートシンクの一例
が、特開平１１−８７９６１号公報や特開２００１−２
４４６７７号公報等に記載されている。

【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、スリット状
の空気流路と上方に開口した空気流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。この種のヒートシンクの一例が、米国特許第６，２
８８，８９９号明細書などに記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平１１−８７
９６１号公報や特開２００１−２４４６７７号公報に記
載されているヒートシンクでは、ベース部の側縁部に各
フィンの端部を一致させて各フィンが配列されている。
このような構造は、米国特許第６，２８８，８９９号明
細書に記載されているヒートシンクにおいても同様であ
る。この種のヒートシンクで強制空冷する場合、ベース
部の上面に沿って各フィンの間に空気を流通させること
になる。したがって、ベース部の一側縁部に揃っている
各フィンの端部同士の間が、各フィンの間に形成される
空気流路の流入口あるいは流出口となる。

【０００５】ところで、ヒートシンクの放熱効率を高く
するには、可及的に多数のフィンを設けることになるか
ら、フィン同士の間隔が狭くなる。そのため上述した構
成のヒートシンクにおいては、フィンの間隔を狭くする
ことに伴って、フィン同士の間に形成される空気流路の
流入口の開口幅が狭くなる。そのため、強制空冷するべ
く送風しても、その流入口でのいわゆる絞り作用を受け
て冷却用空気が空気流路に入りにくくなる。その結果、
フィン同士の間の空気流路を流れる空気量が制約され、
フィンの配置密度を高くすることによる放熱効果が損な
われる不都合があった。

【０００６】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、放熱特性に優れたヒートシンクを
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【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、放熱のための薄
板状の多数のフィンが所定の間隔をあけて相互に平行に
配列され、それらフィン間の隙間に一定方向に送風して
フィンから放熱させるヒートシンクにおいて、いずれか
のフィンにおける前記送風方向での上流側もしくは下流
側の端部がそのフィンに隣接する他のフィンの端部に対
して前記送風方向に後退し、該他のフィンを挟んで配置
されている前記いずれかのフィンと更に他のフィンとの
端部同士の間隔が、前記フィン同士の所定の間隔より広
くなっていることを特徴とするヒートシンクである。

【０００８】したがって、請求項１の発明では、ヒート
シンクに所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多
数のフィンが、空気流路となる所定の間隔の隙間を形成
している。この多数のフィンのうち、いずれかのフィン
の送風方向での上流側もしくは下流側の端部が、隣接す
る他のフィンの端部に対して前記送風方向に後退してい
る。言い換えると、ヒートシンクの前記送風方向での上
流側もしくは下流側で前記隣接する他のフィンが、隣接
する他のフィンの端部よりも端部が後退されているいず
れかのフィンと、更に他のフィンとによって挟まれて配
列されている。したがって、前記いずれかのフィンと更
に他のフィンとの端部同士の間隔が、前記多数のフィン
同士の所定の間隔より広くなっている。前記ヒートシン
クを強制空冷する場合、前記いずれかのフィンの端部が
前記隣接する他のフィンの端部よりも後退しているの
で、隣接する他のフィンの端部同士によって、前記送風
方向での上流側もしくは下流側に開口が形成される。こ
の開口が、前記空気流路の流入口とされる。そのため、
前記流入口の開口幅が、従来の前記多数のフィン同士の
所定の間隔よりも広くなるので、冷却用空気が前記空気
流路に入り易くなる。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１の構成
に加えて、前記フィン同士の間の隙間が前記送風方向に
貫通した管路を形成するように前記隙間の前記送風方向
に対して直交する方向の上下両端部が閉じられているこ
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２の発明では、前記フ
ィンの隙間の送風方向に対して直交する方向の上下両端
部が閉じられているので、ヒートシンクに貫通した管路
が形成される。そのため、ヒートシンクの放熱面の半分
は、貫通した管路の内部に位置することになる。貫通し
た管路は、直線的に連続した空気流路となっている。そ
のため、前記空気流路によって整流作用が生じ、冷却用
空気は層流となって流れる。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項２の構成
に加えて、前記フィンが断面コの字形状に形成されてい
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３の発明では、前記空
気流路が、断面コの字形状のフィンによって形成され
る。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項１ないし
３のいずれかの構成に加えて、いずれか複数のフィンの
端部が所定の方向に揃えて配列され、これらの端部の配
列方向に対して前記フィンが直角以外の角度で交差する
方向にフィンが配置されているヒートシンクである。

【００１４】したがって、請求項４の発明では、前記複
数のフィンの端部が所定の方向に揃えて配列され、これ
らの端部の配列方向に対して前記フィンが直角以外の角
度で交差する方向にフィンが配置されていることによ
り、前記ヒートシンクの前記空気流路が前記配列方向に
対して傾斜する。そのため、前記空気流路の流入口に対
する前記空気流路の流出口の位置が変更される。

【００１５】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図に示す具体
例に基づいて説明する。この発明のヒートシンク１は、
ベース部２に複数の薄板状のフィン３，４を立設した構
造である。フィン３，４は、ベース部２にほぼ一定間隔
を空けて相互に平行に配列されている。このフィン３，
４の厚さ、高さは、ほぼ同一に形成されているが、長辺
部分がフィン３よりもフィン４のほうが短く形成されて
いる。また、フィン３，４は、アルミニウムあるいはア
ルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって
構成されている。図１は、そのヒートシンク１の斜視図
であり、図２は図１の一部拡大図である。

【００１６】ベース部２は、アルミニウムあるいはアル
ミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって例
えば平板状に形成された部材であって、その上面（フィ
ン３，４を取り付ける面）には、複数の溝部５が、一定
間隔を空けて互いに平行に形成されている。これらの溝
部５の開口幅は、前記フィン３，４の厚さよりも大きく
設定されている。

【００１７】ヒートシンク１では、一定間隔を空けて平
行に配列されたフィン３によって形成される各間隙６
に、長辺部分がフィン３よりも短いフィン４が平行に配
列されて空気の流路が形成されている。また、フィン３
とフィン４とは、ベース部２の配列方向の中心とほぼ一
致するようにベース部２に配列されている。したがっ
て、フィン３およびフィン４の前記長辺部分の長さが均
一ではなくて異なっているため、ヒートシンク１の空気
流路の流入口または流出口を形成しているフィン３，４
の端部が、ベース部２の配列方向において、いわゆる千
鳥配列とされている。この状態で、フィン３，４はベー
ス部２の溝部５に基部を差し込まれて、ハンダ付けで固
定されている。

【００１８】上記の具体例によると、ヒートシンク１に
所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多数のフィ
ン３，４が、空気流路となる所定の間隔の隙間を形成し
ている。この多数のフィン３，４のうち、フィン４の送
風方向での上流側もしくは下流側の端部が、隣接するフ
ィン３の端部に対して前記送風方向に後退している。言
い換えると、ヒートシンク１の前記送風方向の上流側も
しくは下流側で、フィン３の端部よりも端部が後退され
ているフィン４が、フィン３と更に他のフィン３とによ
って挟まれて配列されている。したがって、前記フィン
３と更に他のフィン３との端部同士の間隔が、前記多数
のフィン３，４同士の所定の間隔より広くなっている。

【００１９】ヒートシンク１を強制空冷する場合、前記
フィン４の端部がフィン３の端部よりも後退しているの
で、フィン３の端部同士によって、前記送風方向での上
流側もしくは下流側に開口が形成される。この開口が、
前記空気流路の流入口とされる。そのため、前記流入口
の開口幅が、従来の前記多数のフィン３，４同士の所定
の間隔よりも広くなるので、冷却用空気が前記空気流路
に入り易くなる。

【００２０】上述の具体例によれば、ヒートシンク１に
おいて、相互に平行にベース２に配列されたフィン４の
端部が、隣接するフィン３の端部よりもヒートシンク１
の送風方向に後退しているので、ヒートシンク１に形成
される空気流路の流入口および流出口の開口幅を従来の
ヒートシンクよりも広くすることができる。その結果、
ヒートシンク１の流路抵抗を小さくすることができる。
また、ヒートシンク１を通過する空気の流量を増加する
ことができる。そのため、ヒートシンク１の放熱効率を
向上することができる。

【００２１】なお、上記の具体例では、フィン３，４の
基部がベース部２に設けられた溝部５に差し込まれて、
ハンダによって固定されたが、フィンとベース部との固
定方法は、このハンダ付けによる固定方法に限定されな
い。例えば、ベース部に溝部を設けずに、直接ベース部
にフィンが樹脂で固定されていてもよい。要は、フィン
とベース部とが固定されていればよい。したがって、フ
ィンとベース部との固定方法は設計や仕様に合わせたも
のを採用することができる。

【００２２】図３にこの発明のヒートシンクの他の例を
示す。ここに示すヒートシンク７は、フィンの長辺部分
が同じ方向に直角に折り曲げられて、断面形状がコの字
に形成されている断面コの字フィン８および断面コの字
フィン９が、平板状のベース部１０に平行に配置されて
固定されている。断面コの字フィン９の折り曲げられて
いる前記長辺部分は、断面コの字フィン８の前記長辺部
分よりも短く形成されている。また、断面コの字フィン
８と断面コの字フィン９とは、ベース部１０の配列方向
の中心とほぼ一致するようにベース部１０に配列されて
いる。したがって、断面コの字フィン８，９の前記長辺
部分の長さが均一ではなくて異なっているため、ヒート
シンク７の空気流路の流入口または流出口を形成してい
る断面コの字フィン８，９の端部が、ベース部１０の配
列方向において、いわゆる千鳥配列とされている。この
状態で、断面コの字フィン８，９はベース部１０にハン
ダ付けで固定されている。

【００２３】上記のヒートシンク７では、スリット状の
空気流路が、断面コの字形状の断面コの字フィン８，９
によって形成される。言い換えると、断面コの字フィン
８と断面コの字フィン９との隙間の送風方向に対して直
交する方向の上下両端部が閉じられているので、ヒート
シンク７にスリット状の前記空気流路が形成される。そ
のため、ヒートシンク７の放熱面の半分は、スリット状
の空気流路の内部に位置することになる。また、スリッ
ト状の空気流路は、直線的に連続した空気流路となって
いる。そのため、前記空気流路によって整流作用が生
じ、冷却用空気は層流となって流れる。

【００２４】上述の具体例によれば、ヒートシンク７
で、相互に平行にベース部１０に配列されたコの字フィ
ン９の端部が、隣接するコの字フィン８の端部に対して
前記送風方向に後退しているので、従来のヒートシンク
よりもヒートシンク７に形成される空気流路の流入口お
よび流出口の開口幅を広くすることができる。その結
果、ヒートシンク７の流路抵抗を小さくすることができ
る。また、ヒートシンク７を通過する空気の流量を増加
することができる。そのため、ヒートシンク７の放熱効
率を向上することができる。

【００２５】また、ヒートシンク７のフィンが、断面が
コの字形状の断面コの字フィン８，９とされているの
で、ヒートシンク７に貫通した管路であるスリット状の
空気流路を形成することができる。したがって、冷却用
空気が前記空気流路の途中で発散されず、熱伝達が効率
よく行われるので、従来のヒートシンクよりも一層放熱
性を向上することができる。

【００２６】なお、上述の具体例では、断面コの字形状
の断面コの字フィン８，９をベース部１０に配列してヒ
ートシンク７としたが、このフィンの形状は、断面コの
字形状には限定されない。例えば、ベース部に薄板状の
フィンが平行に千鳥配列されて隙間が形成され、前記フ
ィンの隙間の送風方向に対して直交する方向の下方であ
る前記フィンの基部が固定されて、さらに前記隙間の送
風方向に対して直交する方向の上方の前記フィンの端部
に、平板状の天板部材を取り付けてもよい。要は、ヒー
トシンクにスリット状の空気流路を形成することができ
ればよい。このようなヒートシンクでも上述のヒートシ
ンク７と同等の効果を得ることができる。

【００２７】また、上記の具体例では、断面コの字形状
の断面コの字フィン８，９の基部がベース部１０に、ハ
ンダによって固定されたが、フィンとベース部との固定
方法は、このハンダ付けによる固定方法に限定されな
い。要は、フィンとベース部とが固定されていればよ
い。したがって、フィンとベース部との固定方法は設計
や仕様に合わせたものを採用することができる。

【００２８】図４にこの発明のヒートシンクのさらに他
の例を示す。ヒートシンク１１は断面コの字フィン１２
が、平板状のベース部１０に一定の角度を付けられて平
行に配置され固定されている。また、隣り合う各断面コ
の字フィン１２は、長辺方向に一定の量ずらされてい
る。したがって、ヒートシンク１１の流入口または流出
口は、隣り合う各コの字フィン１２の端部が互いにジグ
ザグ状にずれて配置されており、いわゆる千鳥配列とさ
れている。なお、断面コの字フィン１２とベース部１０
との固定方法は、設計や仕様に合わせた固定方法を採用
することができる。

【００２９】上記のヒートシンク１１では、複数の断面
コの字フィン１２の端部が所定の方向に揃えて配列さ
れ、これらの端部の配列方向に対して断面コの字フィン
１２が直角以外の角度で交差する方向に断面コの字フィ
ン１２が配置されている。したがって、ヒートシンク１
１の空気流路が前記端部の配列方向に対して傾斜する。
そのため、前記空気流路の流入口に対する前記空気流路
の流出口の位置が変更される。

【００３０】上述の具体例によれば、ヒートシンク１１
で、相互に平行にベース部１０に配列された断面コの字
フィン１２の端部が、隣接する他の断面コの字フィン１
２の端部に対して前記送風方向に後退しているので、従
来のヒートシンクよりもヒートシンク１１に形成される
空気流路の流入口および流出口の開口幅を広くすること
ができる。その結果、ヒートシンク１１の流路抵抗を小
さくすることができる。また、ヒートシンク１１を通過
する空気の流量を増加することができる。そのため、ヒ
ートシンク１１の放熱効率を向上することができる。

【００３１】また、断面コの字フィン１２の端部の配列
方向に対して、直角以外の角度で交差する方向に断面コ
の字フィン１２が配置されていることによって、空気流
路の流入口に対する流出口の方向を変更することができ
る。そのため、ヒートシンク１１の空気の流れの方向を
変更することができる。その結果、ヒートシンク１１を
機器等に取り付ける際の配置の自由度を向上することが
できる。また、ヒートシンク１１の空気流路が前記端部
の配列方向に対して傾斜するので、ヒートシンク１１の
空気流路を長く設定することができる。その結果、冷却
用空気に接触する放熱面積が増加し、放熱効率を向上す
ることができる。

【００３２】また、ヒートシンク１１のフィンが断面コ
の字形状の断面コの字フィン１２とされていることによ
り、簡単に貫通した管路であるスリット状の空気流路を
形成することができる。

【００３３】なお、上述した具体例では、ヒートシンク
のフィンは、フィンの形状が１枚おきに同一とされ、そ
の端部がベース部の空気の流線方向に対して直交する同
じ直線上に配置されるいわゆる千鳥配列にされたが、こ
の発明のヒートシンクは上記の具体例のフィンの配列に
限定されない。図５に示すフィンの配列の他の例では、
同一のフィン１３が平行に配列されて形成される各間隙
毎に、長辺部分の長さが互いに違うフィン１４および１
５が設けられている。したがって、２枚おきにフィンの
端部がベース部の空気の流線方向に対して直交する同じ
直線上に配置される。

【００３４】上記のように、フィンの端部が複数枚おき
に空気の流線方向に対して直交する直線上に配置されて
もよい。また、前記各フィンがそれぞれ長辺部分の長さ
が互いに違う別の形状とされていてもよい。要は、ヒー
トシンクのフィンが薄板状で互いに平行に配列されてお
り、隣り合うフィンの端部が順に直線上になっておら
ず、その結果、前記端部の配置が相違して開口が広くな
っていればよい。したがって、フィンの配列は、設計や
仕様に合わせたものに変更することができる。そのた
め、各フィンの端部はベース部から突出していてもよ
い。また、ヒートシンクからベース部が省略されていて
もよい。このような状態にフィンを配列しても上述の具
体例のヒートシンクと同等の作用、効果を得ることがで
きる。

【００３５】なお、上述したすべての具体例では、ベー
ス部の形状は平板状としたが、この形状は上記の形状に
限定されない。要は、フィンが平行に配列されるベース
部ならばよく、その形状は設計や仕様、またはヒートシ
ンクの配置場所に合わせた形状に変更することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明よ
れば、ヒートシンクにおいて、相互に平行に配列された
フィンの端部が、隣接するフィンの端部よりも前記ヒー
トシンクの送風方向に後退しているので、前記ヒートシ
ンクに形成される空気流路の流入口および流出口の開口
幅を従来のヒートシンクよりも広くすることができる。
その結果、ヒートシンクの流路抵抗を小さくすることが
できる。また、ヒートシンクを通過する空気の流量を増
加することができる。そのため、ヒートシンクの放熱効
率を向上することができる。

【００３７】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果に加えて、ヒートシンクのフィン同
士の間の隙間の送風方向に対して直交する方向の上下両
端部が閉じられているので、ヒートシンクに貫通した管
路である空気流路を形成することができる。したがっ
て、冷却用空気が前記空気流路の途中で外部に発散され
ず、熱伝達が効率よく行われるので、従来のヒートシン
クよりもより一層放熱性を向上することができる。

【００３８】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
２のフィンが断面がコの字形状のフィンとされているの
で、請求項２の発明と同等の効果に加えて、ヒートシン
クにより簡単に貫通した管路であるスリット状の空気流
路を形成することができる。

【００３９】さらに、請求項４の発明によれば、請求項
１ないし３のいずれかと同等の効果に加えて、フィンの
配列方向に対して、直角以外の角度で交差する方向にフ
ィンが配置されていることによって、空気流路の流入口
に対する流出口の方向を変更することができる。そのた
め、ヒートシンクの空気の流れの方向を変更することが
できる。その結果、ヒートシンクを機器等に取り付ける
際の配置の自由度を向上することができる。また、ヒー
トシンクの空気流路が前記端部の配列方向に対して傾斜
するので、ヒートシンクの空気流路を長く設定すること
ができる。その結果、冷却用空気に接触する放熱面積が
増加し、放熱効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るヒートシンクの一例を簡略的
に示す斜視図である。

【図２】 図１のヒートシンクの要部を拡大した図であ
る。

【図３】 この発明に係るヒートシンクの他の例を簡略
的に示す斜視図である。

【図４】 この発明に係るヒートシンクのさらに他の例
を簡略的に示す平面図である。

【図５】 この発明に係るヒートシンクを構成するフィ
ンの配列の他の例を示す平面図である。

【符号の説明】

１，７，１１…ヒートシンク、 ３，４，１２，１３，
１４，１５…フィン、８，９…断面コの字フィン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 洋司 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 5F036 AA01 BA04 BA24 BB05 BB37

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱のための薄板状の多数のフィンが所
   定の間隔をあけて相互に平行に配列され、それらフィン
   間の隙間に一定方向に送風してフィンから放熱させるヒ
   ートシンクにおいて、 いずれかのフィンにおける前記送風方向での上流側もし
   くは下流側の端部がそのフィンに隣接する他のフィンの
   端部に対して前記送風方向に後退し、該他のフィンを挟
   んで配置されている前記いずれかのフィンと更に他のフ
   ィンとの端部同士の間隔が前記フィン同士の所定の間隔
   より広くなっていることを特徴とするヒートシンク。
2. 【請求項２】 前記フィン同士の間の隙間が前記送風方
   向に貫通した管路を形成するように前記隙間の前記送風
   方向に対して直交する方向の上下両端部が閉じられてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
3. 【請求項３】 前記フィンが断面コの字形状に形成され
   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。
4. 【請求項４】 いずれかの複数のフィンの端部が所定の
   方向に揃えて配列され、これらの端部の配列方向に対し
   て前記フィンが直角以外の角度で交差する方向にフィン
   が配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の
   ヒートシンク。