JP2006186218A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】基板からの突出量が小さく且つ放熱効率の高いヒートシンクを提供することを課題としている。
【解決手段】電気製品の使用時に起立状態となるように装着される基板７に電気部品とともに取り付けられるヒートシンクが、電子部品を取り付ける装着部１と、基板７の表面７ａと装着部１の裏面との間に、空気を上昇方向に流通させる放熱空間を形成した状態でヒートシンクを基板７に取り付ける脚３とを備えた。また装着部１の裏面側に、放熱と空気の上昇放出の案内とを行うフィン２を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板における電子部品の取付面からの突出が抑えられた放熱効果が高いヒートシンクに関する。

従来の電気製品は使用状態において基板が水平状態となるものが多い。この場合は基板の高さ方向（電子部品の取付方向）のスペースが大きい。一方近年の電子部品には発熱量が大きいものが多い。これら発熱量が大きい電子部品には高い放熱能力のヒートシンクが必要となる。上記のように基板の高さ方向に余裕がある場合は、高さが基板の高さ方向に高く、且つ高い放熱能力を持つヒートシンクを使用することができる。
特開２０００−１２７５０号公報

近年増加している薄型の電気製品、例えば液晶やプラズマディスプレイを使用した薄型テレビにおいては、奥行きサイズが小さく、当該電気製品の使用状態において水平となるように基板を配置することが困難である。このため基板を当該電気製品の背面に沿って配置している。この場合基板は当該電気製品の使用状態においては起立状態となる。

そして上記電気製品の奥行き方向が、基板における電子部品の取り付け方向となる。しかし前述のように、上記電気製品は奥行き方向に余裕が無く、基板の部品取付面から部品を突出させられる量（部品の取付スペース）は限られた小さなものとなる。このため特に上記のように発熱量が大きい電子部品の場合、ヒートシンクを容易に取り付けることができないという問題点があった。

上記課題を解決するための本発明のヒートシンクは、電気製品の使用時に起立状態となるように装着される基板７に対して電気部品とともに取り付けられるヒートシンクにおいて、該ヒートシンクが、電子部品を取り付ける装着部１と、基板７の表面７ａと装着部１の裏面との間に空間を形成した状態でヒートシンクを基板７に取り付ける脚３とを設け、上記空間が空気を上昇方向に流通させる放熱空間であることを第１の特徴としている。

第２に、装着部１の裏面側に、放熱と空気の上昇放出の案内とを行うフィン２を設けたことを特徴としている。

第３に、フィン２の先端に脚３を設けたことを特徴としている。

第４に、フィン２に多数の切欠き１２、又は孔１１を設けてなることを特徴としている。

以上のように構成される本発明の構造によると、基板の表面と装着部の裏面との間に形成される放熱空間によって、ヒートシンクに取り付けられた電子部品の熱は、上昇方向に円滑に流通し、電子部品の冷却が効率よく行われる。これにより装着部を基板表面の近くに配置することができ、且つ装着部の表面から表側（反基板側）にフィン等を突出させる必要がないため、電気部品をヒートシンクとともに、基板からの突出量を小さく取り付けることができるという効果がある。

特に装着部の裏面側に、放熱と空気の上昇放出の案内とを行うフィンを設けることによって、フィンにより増加する放熱面積に加え、放熱空間がフィンと基板と装着部とによって囲まれた空間となり、熱（空気）の上昇放出が円滑に且つ効率よく行われ、ヒートシンクの放熱効率が向上する。

なおフィンの先端に脚を設けることによって、脚を簡単に設け、ヒートシンクの取付けを簡単に行うことができる。またフィンに多数の切欠き又は孔を設けることによって、切欠き又は孔により増加する放熱面積や、切欠き又は孔を通じた空気の流通により、本ヒートシンクの放熱効率を更に向上させることができる。

図１（ａ），（ｂ）は本発明のヒートシンクの平面斜視図及び底面斜視図である。該ヒートシンクＨは、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料からなる。本実施形態においては、アルミニウムからなる部材の表面に、亜鉛、ニッケル、錫を順次メッキしてなるメッキ層を設け、導電性を有するアルミニウム合金板（アルミ板）によって形成されている。なおメッキ層の表面には腐食防止のためにウレタン樹脂による塗装が行われていても良い。

本ヒートシンクＨは、平板状の電子部品の装着部１と、該装着部の左右両側から同じ方向に向かって突出する板状のフィン部２とを備えたゲート状断面を有した形状となっている。フィン部２の端部からは、フィン部２と同じ方向に向かってヒートシンクＨの取付け用の脚３が突出している。装着部１におけるフィン部２の突出側の反対側の面（表面）１ａが電子部品の装着面となっている。

装着部１には、フィン部２の突出側の面（裏面）１ｂに突出するバーリング部１ｃにタップが立てられたネジ部が設けられている。図２に示されるように、電子部品４は表面１ａに密着され、ネジ部にボルト６を介して取り付けられる。上記脚３を基板７に挿入してハンダ付け等を行うことによって、本ヒートシンクＨが基板７に取り付けられる。上記アルミ板はハンダ濡れ性が高いため、ヒートシンクＨのハンダ付けは容易である。

ヒートシンクＨが前記のように基板７に取付けられると、ヒートシンクＨの裏面１ｂとフィン部２と基板７の部品装着面（表面）７ａとによって筒状の空間からなる放熱路８が形成される。電子部品４は放熱路８の外側に位置する。放熱路８は基板７に対して略平行となる。電子部品への通電に伴い発生する熱は放熱路８に放出される。

上記基板７は、該基板７が装着された電気製品の使用状態において起立状態となる縦型タイプである。例えば薄型テレビ用の基板である。図３に示されるように、電気製品の使用状態（基板７の起立状態）で、上記放熱路８は、基板７に沿って上下方向となる。このため電子部品の熱は、放熱路８を下方から上方に上昇して円滑に流通する。

上記のように本ヒートシンクＨは、空気が放熱路８を円滑に流通することによって冷却効率が向上し、装着された電子部品４を効率よく冷却する。これによりフィン部２の装着部１からの突出長さを短くし、装着部１を基板７の部品装着面７ａに比較的近い位置に配置することができる。

以上によりヒートシンクＨを必要とする電子部品４を、ヒートシンクＨと共に基板７の部品装着面７ａからの突出を抑えてコンパクトに装着することができる。例えば基板７の部品装着面７ａに沿ってディスプレイユニットが配置され、部品の取付スペースが限られた小さな空間である場合も、電気部品４を容易に取り付けることができる。なお本ヒートシンクＨの材料となる前述のアルミ板は高放熱特性を有するため、ヒートシンクＨをよりコンパクトにすることができる。

図４（ａ）に示されるように、放熱路８内に他の電子部品９等を配置することもできる。これにより基板７の部品装着面７ａ上のスペースを有効利用することができる。図４（ｂ）に示されるように、バーリングを装着部１における裏面１ｂから表面１ａに向かって行い、バーリング部１ｃを表面１ａ側に形成させ、装着部１の裏面１ｂを電子部品４の装着面とすることもできる。

この場合上記電子部品は放熱路８内に位置する。これにより基板７の部品装着面７ａからの突出量をさらに抑えてヒートシンクＨを備えた電子部品４を取り付けることができる。なお放熱路８内に電子部品４，９を設ける場合は、放熱路８の熱風の流通を妨げない程度の大きさの部品とする必要がある。

図５（ａ），（ｂ）に示されるように、フィン部２に放熱効率を向上させるための孔１１や溝１２を設けてもよい。この場合は熱が放熱路８を上下に通過することに加えて、冷却用の孔１１や溝１２によりヒートシンクＨの表面積が増加し、且つ孔１１や溝１２により空気の流通が行われるため、本ヒートシンクＨの冷却効率が向上する。これによりヒートシンクＨをさらにコンパクトにすることも可能である。

本ヒートシンクＨにおける脚は、基板７に向かう方向に突出し、且つ放熱路８の通風を妨げない配置であればどのように設けられていても良い。例えば図６に示されるように、放熱路８の通風を妨げない程度の幅の脚１３を、装着部１のフィン部２が設けられていない縁部から突出させるようにすることもできる。

なお本ヒートシンクＨは導電性を有する金属材料によって形成されているため、端子やアンテナ等として使用することができる。例えば脚３，１３をアースラインにハンダ付けし、電子部品４を放熱路８内に配置することによって、ヒートシンクＨの表面をアース端子として使用することができる。これにより部品点数を減少させることができる他、配線を容易に行うことが可能となる。

一方図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、基板７に電子部品１４を取り付け、該電子部品１４に放熱シート１６を貼り付け、該放熱シート１６にブロック状の放熱ブロック１７を取り付け、該放熱ブロック１７に装着部１の裏面１ｂを密着させてヒートシンクＨを脚３によって基板７に取り付け、放熱部１の表面１ａをシールドケース１８に密着させるようにすることもできる。

この場合ヒートシンクＨの少なくとも一方のフィン部２と、電子部品１４及び放熱シート１６及び放熱ブロック１７との間にスペースＳを設け、該スペースＳによって放熱路を形成させる必要がある。なおフィン部２の端部は、基板７の部品装着面７ａに必ずしも接する必要はない。

上記ケースでは、電子部品１４から発生する熱は放熱ブロック１７を経由してヒートシンクＨに伝導され、ヒートシンクＨによって放熱される。このため電子部品１４に急激に大きな負荷がかかり、急激に発熱量が増大した場合でも、電子部品１４から発生する熱がいったん放熱ブロック１７に溜まり（蓄熱され）、放熱ブロック１７からヒートシンクＨに伝わり放熱されるため、急激な熱の発生に対応し、該熱により電子部品１４が破壊される等の不都合を防止することができる。

このときヒートシンクＨの熱はシールドケース１８に伝導されるため、電子部品１４の冷却は効率よく行われ、冷却効果が高いが、加えて放熱路（スペースＳ）によって上記同様に冷却が行われるため、電子部品１４の冷却効果はさらに向上する。これにより放熱ブロック１７をコンパクトにして基板７からの突出を小さくすることができ、上記同様に電子部品１４をヒートシンクＨとともに基板７とシールドケース１８との間にコンパクトに配置することができる。

なお図８に示されるように放熱ブロック１７の上方に突起１９を設けるとともに、装着部１に突起１９に対応する孔２０を設け、突起１９を孔２０に挿入し、突起１９のカシメを行うことによって、ヒートシンクＨと放熱ブロック１７とを一体的に密着固定させることができる。これにより放熱ブロック１７からヒートシンクＨへの熱伝導効率が向上する。またビス等によってヒートシンクＨを共締めして放熱ブロック１７とシールドケース１８とを固定することもできる。

その他放熱ブロック１７を装着部１の表面１ａに設けることもできる。そして電子部品１４をヒートシンクＨの放熱部１を挟んだ反対側に取り付けることもできる。この場合は電子部品１４から急激に大きな熱が発生した場合は、熱が放熱ブロック１７に溜まりながらヒートシンクＨ等によって放熱されるため、急激な熱の発生に対応し、該熱により電子部品１４が破壊される等の不都合を防止することができる。

このため放熱ブロック１７は、銅等の熱伝導率が高い材料によって形成することが望ましい。またシールドケース１８と接しない通常の（例えば図１，図４，図５，図６の）ヒートシンクＨに放熱ブロック１７を上記のように取り付けてもよい。この場合も上記同様急激な熱の発生に対応することができる。

一方図９に示されるように、脚３，１３の基板７への挿入部分を「くの字」状に屈曲又は湾曲させることによって、脚３，１３の基板７からの抜けを防止することができる。この場合、脚３，１３を基板７に必ずしもハンダ付けで固定する必要はない。脚の「くの字」状の屈曲又は湾曲は、前述のいずれのヒートシンクにも採用することができる。

（ａ）はヒートシンクの平面斜視図，（ｂ）は底面斜視図である。 ヒートシンク及び電子部品の基板への取付け状態を示す平面斜視図である。 電気製品の使用時の起立状態の基板を示す斜視図である。 （ａ）は、装着部の裏面に電気部品を取り付けた状態を示す斜視図、（ｂ）は流通路内部に部品を配置した状態を示す断面図である。 （ａ）は、フィン部に孔が設けられたヒートシンクの斜視図、（ｂ）はフィン部に溝が設けられたヒートシンクの斜視図である。 脚が装着部に直接設けられたヒートシンクの底面斜視図である。 （ａ）は、ヒートシンクを放熱ブロックを備えた電子部品に取り付けた状態を示す平面斜視図、（ｂ）はＡ矢視図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。 放熱ブロックに突起を設けた場合のヒートシンクと放熱ブロックとの取付けを示す分解斜視図である。 「くの字」状に屈曲した脚の側断面図である。

符号の説明

１ 装着部
１ｂ 装着部の裏面
２ フィン部（フィン）
３ 脚
７ 基板
７ａ 部品装着面（基板の表面）
８ 放熱路（放熱空間）
１１ 孔
１２ 溝（切欠き）

Claims (4)

1. 電気製品の使用時に起立状態となるように装着される基板（７）に対して電気部品とともに取り付けられるヒートシンクにおいて、該ヒートシンクが、電子部品を取り付ける装着部（１）と、基板（７）の表面（７ａ）と装着部（１）の裏面（１ｂ）との間に空間を形成した状態でヒートシンクを基板（７）に取り付ける脚（３）とを設け、上記空間が空気を上昇方向に流通させる放熱空間（８）であるヒートシンク。
2. 装着部（１）の裏面（１ｂ）側に、放熱と空気の上昇放出の案内とを行うフィン（２）を設けた請求項１のヒートシンク。
3. フィン（２）の先端に脚（３）を設けた請求項２のヒートシンク。
4. フィン（２）に多数の切欠き（１１）又は孔（１２）を設けてなる請求項２又は３のヒートシンク。

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