JP2007019377A - Heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されたヒートシンクに関するものである。 The present invention relates to a heat sink in which a large number of thin plate-like fins are arranged in parallel with each other at a predetermined interval.
周知のように、ヒートシンクは熱の放散を促進して冷却をおこなうためのものであり、一般には、放熱面積を可及的に増大するためのフィンを設けている。そのフィンを冷却対象物に直接取り付ければ、両者の間の熱抵抗を小さく(低下)させて放熱効率を向上させることができる。しかしながら、冷却対象物には、不可避的に発熱するものもあり、このような発熱体は、本来の機能が発熱ではないから、放熱フィンを取り付ける構造にはなっておらず、そのため、これに多数のフィンを直接取り付けることは、その構造上の理由や作業性の理由などで一般には困難である。そこで、従来、ヒートシンクに汎用性を与えるために、発熱体を接触させもしくは取り付けることのできるベース部を設け、そのベース部に多数のフィンを取り付けた構造のヒートシンクが用いられている。このようなヒートシンクの一例が、各特許文献1,2に記載されている。 As is well known, the heat sink is for promoting heat dissipation and cooling, and generally has fins for increasing the heat radiation area as much as possible. If the fin is directly attached to the object to be cooled, the heat resistance between the two can be reduced (decreased) and the heat dissipation efficiency can be improved. However, some of the objects to be cooled inevitably generate heat, and such a heating element does not have a structure to which a heat radiating fin is attached because its original function is not heat generation. It is generally difficult to directly attach the fins for structural reasons and workability. Therefore, conventionally, in order to give versatility to the heat sink, a heat sink having a structure in which a base part to which a heating element can be brought into contact or attached and a large number of fins are attached is used. An example of such a heat sink is described in Patent Documents 1 and 2.
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。この種のヒートシンクの一例が、特許文献3に記載されている。
上記特許文献1,2に記載されているようなベース部に多数のフィンを立設した構成のヒートシンクとして、予め用意したベース部にフィンを取り付ける構造と、両者を一体に成形した構造とが知られている。前者のベース部とフィンとを別部材とする構造では、両者を接合して一体化する必要があるが、その接合のための構造としてロー付けやハンダ付けなどの手段を採用した場合、薄板状のフィンでは、充分な接合面積を確保できない。そのため、放熱面積を拡大することのできる薄板状のフィンをベース部に確実かつ高強度に取り付けることが困難である。加えて、フィンにろう付けや溶接などの作業が必要となるので、製造作業性が悪く、しかもフィンとベース部とが異なる種類の金属もしくは合金の場合には、フィンとベース部とのいずれか一方の接合面に、予めメッキを施さなければならず、さらにこの接合にハンダを用いた場合には、無鉛化のための処置を施さなければならないなどの問題がある。そのため、このような構造のヒートシンクは量産には不向きである。 As a heat sink having a structure in which a large number of fins are erected on the base part as described in Patent Documents 1 and 2, a structure in which fins are attached to a base part prepared in advance and a structure in which both are integrally molded are known. It has been. In the former structure in which the base part and the fin are separate members, it is necessary to join the two together to integrate them. However, if a means such as brazing or soldering is used as the structure for the joining, a thin plate shape With this fin, a sufficient bonding area cannot be secured. For this reason, it is difficult to reliably and highly attach a thin plate-like fin capable of expanding the heat radiation area to the base portion. In addition, since work such as brazing and welding is required for the fin, if the manufacturing workability is poor and the fin and the base are different types of metals or alloys, either the fin or the base is used. One joint surface must be plated in advance, and when solder is used for this joint, there is a problem that a measure for lead-free must be taken. Therefore, the heat sink having such a structure is not suitable for mass production.
また、フィンとベース部とを一体にして製造する方法として、ダイキャスト鋳造などの鋳造方法や押し出し成形法などがあるが、フィンを薄板状とするためには、フィンのためのキャビティや成形型を幅の狭いものとしなければならないので、溶湯がキャビティ内に充分に行き渡らずに鋳造欠陥が生じたり、成形型が破損しやすくなる。これを解消するためには、フィンを厚肉にするか、あるいは肉厚に対して高さを低くする必要があるが、フィンの熱容量が大きくなったり、必要充分な放熱面積を確保できなくなるなどの不都合が生じる。 In addition, as a method of manufacturing the fin and the base portion integrally, there are a casting method such as die casting and an extrusion molding method. In order to make the fin into a thin plate shape, a cavity for the fin or a molding die is used. Therefore, the molten metal does not reach the inside of the cavity enough to cause casting defects or breakage of the mold. In order to solve this problem, it is necessary to make the fins thicker or lower the height with respect to the thickness, but the heat capacity of the fins is increased, or a necessary and sufficient heat radiation area cannot be secured. Inconvenience occurs.
上記特許文献3に記載されているようなフォールデッドフィンを使用したヒートシンクでは、フォールデッドフィンを基台部に接合する場合、フォールデッドフィンの折り曲げエッジで接合することになるので、充分な接合面積を確保することが困難であり、また各折り曲げエッジが平面上に並ぶ状態に揃わないために、いずれかの折り曲げエッジと基台部の表面との間に隙間が生じ、そのため両者の間の熱抵抗が大きくなり、ひいては放熱特性が低下する可能性がある。
In the heat sink using the folded fin as described in
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、放熱特性および量産性が向上し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。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a heat sink having improved heat dissipation characteristics and mass productivity.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、薄板状の多数のフィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列されたヒートシンクであって、それらの各フィンの両端に、外側に屈曲し、かつ前記各フィン同士間の間隔を調整するフィンピッチコントロール部がそれぞれ形成され、それらの各フィンピッチコントロール部の先端に上側もしくは下側に切り起こされた爪部を有するスナップ部がそれぞれ形成され、前記各爪部と、前記各フィンピッチコントロール部の前方に配置された各フィンピッチコントロール部の末端部とがそれぞれ嵌合固定されるとともに、前記各フィンの上側もしくは下側の部分で、かつそれらの各フィンピッチコントロール部が形成されていない箇所に切り欠き部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。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a heat sink in which a plurality of thin plate-like fins are arranged in parallel to each other at a predetermined interval, and at both ends of each of these fins, an outer side is provided. And a fin pitch control portion that adjusts the interval between the fins is formed, and a snap portion having a claw portion cut upward or downward at the tip of each fin pitch control portion is formed. Each of the claw portions and the end portions of the fin pitch control portions arranged in front of the fin pitch control portions are respectively fitted and fixed, and upper or lower portions of the fins. In addition, the heat sink is characterized in that a notch portion is formed at a place where each fin pitch control portion is not formed. It is.
請求項1の発明によれば、各フィンピッチコントロール部によって、各フィン同士間の間隔(フィンギャップもしくはフィンピッチ)が調整されるので、フィンギャップ(フィンピッチ)をより狭く(小さく)することができる。そのため、各フィン同士間の熱抵抗が小さくなるので、必要な接合面積を充分確保することができる。その結果、ヒートシンクの組み立てが容易となる。また、フィンピッチコントロール部の先端には上方向もしくは下方向に切り起こされた爪部を有するスナップ部が形成され、各爪部と、前記各フィンピッチコントロール部の前方に配置された各フィンピッチコントロール部の末端部とがそれぞれ嵌合固定されるとともに、各フィンの上側もしくは下側の部分で、かつそれらの各フィンピッチコントロール部が形成されていない箇所に切り欠き部が形成されているので、その切り欠き部によって下流側に分流を発生させることができる。そのため、空気抵抗が小さくなるので、ヒートシンクの放熱効率が良くなる。 According to the first aspect of the present invention, since the interval between the fins (fin gap or fin pitch) is adjusted by each fin pitch control section, the fin gap (fin pitch) can be made narrower (smaller). it can. For this reason, the thermal resistance between the fins is reduced, so that a necessary bonding area can be sufficiently ensured. As a result, the heat sink can be easily assembled. Further, a snap portion having a claw portion cut upward and downward is formed at the tip of the fin pitch control portion, and each fin pitch disposed in front of each claw portion and each fin pitch control portion. Since the end part of the control part is fitted and fixed respectively, and the notch part is formed in the upper or lower part of each fin, and where each fin pitch control part is not formed The split flow can be generated downstream by the notch. Therefore, since air resistance becomes small, the heat dissipation efficiency of a heat sink improves.
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明で対象とするヒートシンク1は、薄板状の多数のフィン(放熱フィン)を所定の間隔をあけて互いに平行に配列した構造である。図1はヒートシンク1を示す図であり、図2ないし図4はヒートシンク1の一部(フィン3)を示す図である。なお、フィン3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製の薄板であり、スタンピング(型押し)、ワイヤーカット、機械加工のような様々な工程によって所定の形状に形成される。各フィン3A,3Cの両端(両サイド)には、外側に(フィン3Aに対向する他方のフィン3B、もしくはフィン3Cに対向する他方のフィン3Dに向けて)屈曲し、それぞれフィン3Aとフィン3Bとの間、もしくはフィン3Cとフィン3Dとの間の間隔(フィンギャップもしくはフィンピッチ)を調整(コントロール)する平板状のフィンピッチコントロール部4A,4Cがそれぞれ形成されている。各フィンピッチコントロール部4A,4Cの先端には、それぞれ上方向もしくは下方向に切り起こされた爪部5Aもしくは爪部5Cを有するスナップ部5が形成されており、各フィン3A,3Cの上側もしくは下側の部分で、かつ各フィンピッチコントロール部4A,4Cが形成されていない箇所に切り欠き部(凹溝)7がそれぞれ形成されている。なお、各フィンピッチコントロール部4A,4Cの前方には、各フィンピッチコントロール部4B、4Dがそれぞれ配置されており、各フィンピッチコントロール部4A,4B,4C,4Dの末端には、それぞれ孔部6が形成されている。また、各フィンピッチコントロール部4A,4B,4C,4Dはそれぞれ各断面が屈曲半径Rの曲線および長さLの直線(水平線)をもつ形状となっており、直線の長さLはフィンギャップGから屈曲半径Rを引くことにより、求めることができる。例えば、フィンギャップGを1.2mmとし、屈曲半径Rを0.4mmとすると、直線の長さLは0.8mmとなる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below. The heat sink 1 as an object of the present invention has a structure in which a large number of thin plate-like fins (radiating fins) are arranged in parallel with each other at a predetermined interval. FIG. 1 is a view showing a heat sink 1, and FIGS. 2 to 4 are views showing a part (fins 3) of the heat sink 1. The
各フィンピッチコントロール部4A,4Bと、各フィンピッチコントロール部4C、4Dとは、それぞれ一列に並んで配置され、各爪部5A,5Cが各フィンピッチコントロール部4B,4Dの末端部に形成された孔部6B,6D(孔部6)にそれぞれ嵌合固定されている。そのため、各フィンピッチコントロール部4A,4Cの形状(大きさ)を変えることにより、上記フィンギャップ(フィンピッチ)Gを調整することができる。なお、このフィンギャップGは各フィン同士間の熱抵抗が小さくなるような値であればよく、例えば1.2mmの他に1.5mm、2.5mm等の正の値であってもよい。また、各フィン3(各フィン3A,3B,3C,3D)は様々な結合過程(半田付けなど)により図示しないベース部に接合されていてもよい。例えば、ベース部に各フィン3を立設し、各フィン3に形成された切り欠き部7とベース部との間に排気孔を形成した場合には、各フィン3は、排気弁として機能するので下流側に分流を発生させることができる。
Each fin
つぎに、この発明におけるヒートシンクの作用を説明する。演算素子などの発熱部品の熱が各フィン3に伝達されると、その熱がフィン3から周囲の大気中に放散される。例えば、図示しない送風ファンなどによって強制空冷した場合には、図5に示すように切り欠き部7によって下流側に分流が発生するので、空気抵抗が小さくなる。そのため、ヒートシンク1の放熱効率が良くなる。より具体的には、切り欠き部7の内側にその熱によって暖められた空気(図の矢印C1で示す)が流れ、フィン3Cとフィン3Dとの間の間隙10には熱を放出して冷たくなった空気(図の矢印C2で示す)が流れる。そして、各フィンの構成によって暖かい空気もしくは冷たい空気の流れ方向が変更もしくは制御されてフィン3A(フィンピッチコントロール部4A)の内側に混合流(図の矢印C3で示す)が形成される。そのため、この混合流により熱交換が行われるので、ヒートシンク1の放熱特性を向上させることができる。
Next, the operation of the heat sink in the present invention will be described. When heat of a heat-generating component such as an arithmetic element is transmitted to each
また、各フィンピッチコントロール部4A,4Cの形状を変化させることによってフィンギャップが所定の幅(主に1.2mm)に調整されるので、各フィン3同士の結合領域を広く取ることができる。そのため、良好な半田付けを行うことが可能となるので、複数の互いに並んだフィン3を整列させることができる。その結果、製造作業性を向上させることができる。例えば、各フィン3同士の結合領域が広くなればなるほど、フィンギャップ(フィンピッチ)をより狭くすることが可能となるので、フィンギャップの限界については考慮に入れないでフィン3の枚数を増大させることができる。さらに、フィンギャップを狭くすることによって、フィン3同士間の熱抵抗が小さくなるので、必要な接合面積を充分確保することができる。そのため、ヒートシンク1の組み立てが容易となる。
Moreover, since the fin gap is adjusted to a predetermined width (mainly 1.2 mm) by changing the shape of each fin
なお、上述の具体例では、スナップ部5の各爪部5A,5Cが各フィンピッチコントロール部4B,4Dの末端部に形成された孔部6B,6Dにそれぞれ嵌合固定されているが、この発明におけるスナップ部は、この具体例に限定されない。要は、スナップ部がフィンピッチコントロール部に嵌合固定される形状であればよく、例えばスナップ部の爪部がフィンピッチコントロール部に形成された凹部に嵌合固定されていてもよい。
In the above-described specific example, the
1…ヒートシンク、 3,3A,3B,3C,3D…フィン、 4A,4B,4C,4D…フィンピッチコントロール部、 5A,5C…爪部、 5…スナップ部、 6,6B,6D…孔部、 7…切り欠き部 、10…間隙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat sink, 3, 3A, 3B, 3C, 3D ... Fin, 4A, 4B, 4C, 4D ... Fin pitch control part, 5A, 5C ... Claw part, 5 ... Snap part, 6, 6B, 6D ... Hole part 7: Notch part, 10 ... Gap.
Claims (1)
それらの各フィンの両端に、外側に屈曲し、かつ前記各フィン同士間の間隔を調整するフィンピッチコントロール部がそれぞれ形成され、それらの各フィンピッチコントロール部の先端に上側もしくは下側に切り起こされた爪部を有するスナップ部がそれぞれ形成され、前記各爪部と、前記各フィンピッチコントロール部の前方に配置された各フィンピッチコントロール部の末端部とがそれぞれ嵌合固定されるとともに、前記各フィンの上側もしくは下側の部分で、かつそれらの各フィンピッチコントロール部が形成されていない箇所に切り欠き部が形成されていることを特徴とするヒートシンク。 A plurality of thin plate-like fins are heat sinks arranged in parallel with each other at a predetermined interval,
A fin pitch control part is formed at each end of each fin to bend outward and adjust the spacing between the fins. The fin pitch control part is cut upward and downward at the tip of each fin pitch control part. Snap portions each having a claw portion are formed, and each claw portion and the end portion of each fin pitch control portion disposed in front of each fin pitch control portion are respectively fitted and fixed, and A heat sink, characterized in that a notch is formed in a portion on the upper side or the lower side of each fin and where each fin pitch control portion is not formed.
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JP2009164419A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Toshiyuki Arai | Heatsink |
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JP2003142863A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-16 | Fujikura Ltd | Heat sink and fin module |
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