JP2007273868A - Heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、放熱用の多数のフィンを放射状に配列し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 fins for heat dissipation are arranged radially.
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(放熱フィン)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、特許文献1および特許文献2に記載されている。
As is well known, the heat sink is attached to the cooling object to increase the heat radiation area in order to promote the heat radiation from the cooling object. ) May be attached to the object to be cooled with good heat transfer. However, in order to have versatility, it is necessary to have a function of connecting the fins to the object to be cooled, so that the fin material is generally integrated with the base portion having an appropriate shape. Since the base part of the heat sink of this kind of configuration has no particular function in terms of heat dissipation, fins are attached to the entire surface of the base part in order to increase heat dissipation efficiency or heat dissipation capability as much as possible. It is common. An example of such a heat sink is described in
また、従来、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、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。さらに、放射状に配列(形成)されたフィン(ヒートシンク)と、ファン(放熱ファン)を支持した構成のヒートシンクの一例が、特許文献4および特許文献5に記載されている。
Conventionally, in order to improve the manufacturability of a heat sink in which fins are formed in a flat plate shape, a single metal plate is folded into ninety nines to form a fin, which is covered with the base so as to cover the entire surface of the base part. There is known a heat sink having a structure attached to a part. This type of fin is called a folded fin, and has a structure in which tunnel-like ventilation paths and ventilation paths opened upward are alternately formed, so that air is forced in the direction along the fin surface. And used as a heat sink for cooling. An example of this type of heat sink is described in
特許文献1および特許文献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ので、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。
As a heat sink having a structure in which a large number of fins are erected on the base portion as described in
このような不都合を解消するために、ベース部に溝を形成し、その溝に薄板状フィンの下端部を差し込んで固定する構造が考えられる。しかしながら、このような構造では、フィンを薄肉にするに従って溝幅を狭くする必要があるが、ベース部を製造する場合に同時に成形できる溝幅はある程度以上に広いものに限られるので、開口幅の狭い溝を形成するために、切削などの方法を採用すると、加工工数が増大するばかりか、材料歩留まりが低下し、製造性が低下する不都合が生じる。 In order to eliminate such inconvenience, a structure in which a groove is formed in the base portion and the lower end portion of the thin plate-like fin is inserted into the groove and fixed can be considered. However, in such a structure, it is necessary to narrow the groove width as the fin is thinned. However, since the groove width that can be simultaneously formed when manufacturing the base portion is limited to a width that is larger than a certain degree, When a method such as cutting is employed to form a narrow groove, not only the number of processing steps is increased, but also the material yield is lowered and the productivity is lowered.
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、成形型が破損したりしやすく、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り、その結果、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ったりす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. Since the molten metal does not reach the inside of the cavity sufficiently, casting defects are likely to occur and the mold is easily damaged. To eliminate this, thicken the fins. Alternatively, it is necessary to reduce the height with respect to the wall thickness. As a result, inconveniences such as an increase in the heat capacity of the fins and the inability to secure a necessary and sufficient heat radiation area occur.
また一方、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ベース部に接合する場合、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、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ベース部の表面との間に隙間が生じ、その結果、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。さらに、ヒートシンクの上方から送風して強制空冷した場合、フィン同士の間の空間部の半分は、トンネル状になっているので、これを上方に向けて開口させる必要があり、そのためにフォールデッドフィンの折り曲げエッジを切削するなどの付加的な加工を必要とする不都合がある。 On the other hand, in the heat sink using the folded fin, when the folded fin is joined to the base portion, it is joined at the folded edge of the folded fin, so it is difficult to secure the joining area. Since the bent edges are not aligned on a plane, a gap is created between one of the bent edges and the surface of the base portion. As a result, the thermal resistance between the two becomes large, and thus the heat dissipation characteristics are improved. May be reduced. Furthermore, when forced air cooling is performed by blowing air from above the heat sink, half of the space between the fins is in a tunnel shape, so it is necessary to open it upwards, and for that reason folded fins There is an inconvenience that requires additional processing such as cutting the bent edge.
上記の特許文献4および特許文献5では、ヒートシンク、ファン等が、嵌め込みやビス止めなどの手段によってそれぞれ固定される構造であるために、部品点数が増大する要因になり、近年のコンパクト化に逆行してしまう。そのため、装置全体としての組み付け性に劣り、ひいては製造性を損なうおそれがある。
In the above-mentioned
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、放熱特性に優れ、かつ製造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。 The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a heat sink having excellent heat dissipation characteristics and good manufacturability.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、放熱用の多数のフィンを放射状に配列したヒートシンクであって、前記フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、前記環状体がその軸部に密着嵌合させられて前記フィンが前記軸部もしくは前記環状体に熱伝達可能に取り付けら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
また、請求項2の発明は、請求項1の発明における前記環状体が、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように断面円形に曲げ加工することにより形成されていることを特徴とするヒートシンクである。 According to a second aspect of the present invention, the annular body according to the first aspect of the present invention is formed by bending a flat plate having the fins upright on one surface into a circular cross section so that the surface is on the outside. It is the heat sink characterized by being formed.
さらに、請求項3の発明は、請求項1または2の発明における前記環状体が、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように前記軸部に巻き付けることにより前記軸部に取り付けられていることを特徴とするヒートシンクである。
Further, in the invention of
以上説明したように、請求項1の発明によれば、フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、環状体がその軸部に密着嵌合させられてフィンが軸部もしくは環状体に熱伝達可能に取り付けられている。したがって、ベース部に外部から熱が伝達された場合には、その熱は、ベース部から軸部に伝導され、その軸部もしくは環状体を経由して各フィンに伝達される。このフィンは、放射状に配列され、かつ環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられているので、軸部もしくは環状体に伝達された熱を各フィンに拡散して放熱することができる。各フィンは、空気流に直接晒されるので、ベース部の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース部の熱が軸部もしくは環状体によって効率よくフィンに伝達されて放熱される。また、外部からの冷却空気が各フィン同士間に入り込む際、各フィンに衝突して空気流を乱流状態とすることができる。したがって、冷却空気とフィンとの熱交換を効率よく行うことができる。その結果、フィンの放熱性を向上させることができるので、ヒートシンクの冷却性能を向上させることができる。さらに、前記環状体が、ベース部に立設された軸部に密着嵌合させられているので、各フィンを軸部に確実に固定することができる。そのため、ヒートシンクの組み付けが良好となるので、ヒートシンクの製造性を向上させることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the fin is provided on the outer peripheral surface of the annular body so as to extend outward in the radial direction, and heat conduction is performed to the base portion to which heat is transmitted from the outside. A shaft portion is erected, an annular body is closely fitted to the shaft portion, and a fin is attached to the shaft portion or the annular body so that heat can be transferred. Therefore, when heat is transmitted from the outside to the base portion, the heat is conducted from the base portion to the shaft portion and is transmitted to each fin via the shaft portion or the annular body. Since these fins are arranged radially and are provided on the outer peripheral surface of the annular body so as to extend radially outward, the heat transmitted to the shaft portion or the annular body is diffused and radiated to each fin. be able to. Since each fin is directly exposed to the air flow, forced air cooling of the base portion is promoted, and the cooling efficiency is improved. Therefore, the heat of the base portion is efficiently transmitted to the fins by the shaft portion or the annular body and radiated. Moreover, when the cooling air from the outside enters between the fins, the air flow can collide with the fins to make the air flow turbulent. Therefore, heat exchange between the cooling air and the fins can be performed efficiently. As a result, since the heat dissipation of the fin can be improved, the cooling performance of the heat sink can be improved. Further, since the annular body is closely fitted to the shaft portion standing on the base portion, each fin can be securely fixed to the shaft portion. As a result, the heat sink can be easily assembled, and the heat sink productivity can be improved.
また、請求項2の発明によれば、環状体が、フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように断面円形に曲げ加工することにより形成されているので、切削などの加工を必要としない。そのため、製造作業性のよいヒートシンクとすることができる。
Further, according to the invention of
さらに、請求項3の発明によれば、環状体が、フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように軸部に巻き付けることにより軸部に取り付けられているので、環状体と軸部との組み付け性が良好となる。
Further, according to the invention of
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明の一例であるヒートシンク1は、図1ないし図3に示すように、外部から熱が伝達されるベース部(クリップ部)2に、熱伝導用の軸部3が立設され、環状体4がその軸部3に密着嵌合させられて放熱用の多数のフィン5が環状体4に熱伝達可能に取り付けられている。各フィン5は、放射状に配列されており、環状体4の外周面(周縁部)に半径方向で外側に延びた状態に設けられている。また、環状体4に取り付けられた各フィン5は、図4、図5で示すように外側では幅が一定であるが、中心側に近づくにつれてベース部と反対側の部分が狭くなるように構成されており、フィン全体として面方向に湾曲されている。さらに、フィンの外周部は上部11、下部12が折り曲げられており、上部同士、または下部同士が連結されている。上部については各々のフィンの一部が、下部については全てのフィンが連結されている。また、軸部3は、タフピッチ銅(C1100)などの熱伝導性の良好な金属からなり、円柱状に形成されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below. As shown in FIGS. 1 to 3, a
ベース部2は、図示しない発熱体(電子部品など)の熱交換対象箇所に熱伝達可能に取り付けられている。このベース部2は、ステンレス(SUS)などの熱伝導性の良好な金属からなり、十字状に形成されている。また、ベース部2の中央部には軸部3を挿入する孔部が形成されており、この孔部から半径方向に延びるように複数(4本)の脚部7が形成されている。さらに、各脚部7の先端部(フランジ部)にはそれぞれボルトやピンなどの固定部材が挿入される孔部8が形成されている。
The
上記の軸部3の下端部には、半径方向に突起し、かつ環状体4の下端部を支持する環状の突起部が形成されている。また、フィン5は、図示しないファンの下方に対向して配置されている。フィン5同士によって形成された間隙は空気流路になっており、この空気流路は、面方向に湾曲したフィン5によって形成されている。さらに、空気流路の流入口はフィン5の一端部によって形成されており、前記ファンの軸流方向に配置されている。一方、空気流路の流出口はフィン5の他端部によって形成されており、その軸流方向に対して直角に配置されている。フィン5は、タフピッチ銅(C1100)などの金属製の板材を湾曲させたものであり、エポキシ樹脂やハンダなどの接合剤によって環状体4に固定されている。なお、フィン5の曲げ角度は約15〜20度である。
An annular protrusion that protrudes in the radial direction and supports the lower end of the
つぎにこのヒートシンクの作用について説明する。まず、発熱体に発生した熱がベース部2に伝達される。この伝達された熱はベース部2から温度差のある軸部3の下端部に熱伝導される。その軸部3の下端部に熱伝導された熱は、その軸部3から環状体4を経由して各フィン5に伝達される。上述したようにフィン5は、放射状に配列され、かつ環状体4の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられているので、軸部3から環状体4に伝達された熱を各フィン5に拡散して放熱することができる。
Next, the operation of this heat sink will be described. First, heat generated in the heating element is transmitted to the
この具体例では、強制冷却するため、図示しないファン(送風ファン)からヒートシンク1に向けて送風が行われる。ファンによって送られた冷却空気は空気流路の内部に進入する。このとき、冷却空気はファンの軸流方向に進み、一方空気流路が曲がった形状となっているため、この空気流路の内部に進入した冷却空気はフィン5(空気流路の壁部)に衝突する。上述したように、フィン5には環状体4から熱が伝達されているので、フィン5が昇温される。この昇温されたフィン5と冷却空気とが衝突することにより、空気流路の内部で乱流が生じる。したがって、熱交換が効率よく行われる。一方、ベース部2には軸部3が立設され、その軸部3に環状体4が密着嵌合させられているので、軸部3から環状体4に熱伝導された熱を各フィン5に拡散して放熱することができる。
In this specific example, for forced cooling, air is sent from a fan (blower fan) (not shown) toward the
ここで、ヒートシンク1が製造される工程の一例について簡単に説明する。まず、図6に示すように予め平板体(板材)14の一端(両端)にスリット部15を形成しておく。平板体14の面14Aには湾曲状のフィン5が固定され、そのスリット部15にエポキシ樹脂やハンダなどの接合剤が埋め込まれる。つぎに、上記平板体14を、面14Aが外側となるように断面円形に曲げ加工して軸部3に巻き付ける。すなわち、前述した接合剤によって、前記曲げ加工された平板体14の両端が接着され、図7に示すような環状体4として軸部3に取り付けられる。最後に、軸部3がベース部2に取り付けられて、ヒートシンク1が完成する。
Here, an example of a process for manufacturing the
上記の一例では、平板体14を、面14Aが外側となるように断面円形に曲げ加工するので、切削などの加工を必要としない。そのため、製造作業性のよいヒートシンクとすることができる。また、フィン5を面14Aに立設した平板体14を、面14Aが外側となるように軸部3に巻き付けるので、環状体4と軸部3との組み付け性が良好となる。
In the above example, the
なお、上述の具体例では、環状体4の面に湾曲状のフィン5が配列されているが、本発明のヒートシンクはこの具体例に限定されない。例えば、軸部と環状体とが一体に形成され、その軸部にフィンが熱伝達可能に取り付けられていてもよい。また、この発明では、フィン、環状体、平板体、ベース部、軸部等のそれぞれの固定方法は、適宜の方法を使用することができる。例えば、ベース部と軸部とを半田付けなどで固定してもよく、その他任意の方法で固定してもよい。
In the specific example described above, the
1…ヒートシンク、 2…ベース部、 3…軸部、 4…環状体、 5…フィン、 7…脚部、 8…孔部、 11…外周部、 12…上部、 13…下部、 14…平板体、 14A…面、 15…スリット部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、前記環状体がその軸部に密着嵌合させられて前記フィンが前記軸部もしくは前記環状体に熱伝達可能に取り付けられていることを特徴とするヒートシンク。 A heat sink in which a large number of fins for heat dissipation are arranged radially,
The fin is provided on the outer peripheral surface of the annular body so as to extend outward in the radial direction, and a shaft portion for heat conduction is erected on a base portion to which heat is transmitted from the outside. A heat sink, wherein the fin is attached to the shaft portion so that heat can be transferred to the shaft portion or the annular body.
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