JP2008251568A - Heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートシンクに関し、更に詳しくは、放熱ベースと放熱フィンとを結合して成るヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink, and more particularly to a heat sink formed by coupling a heat dissipation base and a heat dissipation fin.
ヒートシンクは、例えば通信装置や電気設備などの冷却対象の機器の発熱部分から放熱を促すために使用される。図6は、従来のヒートシンクの構造の典型的な例を示す。ヒートシンク30は、例えば金属製の放熱ベース31と放熱フィン32とから構成され、放熱ベース31は例えば機器の発熱部分に固定される。このヒートシンク30では、放熱ベース31と放熱フィン32とが、押し出し成形等での製法で一体的に形成されている。なお、放熱フィン32は、放熱ベース31と共に、金属材料を切削等で加工して形成してもよいが、形状が複雑であるため、製造コストが高くなる。
The heat sink is used, for example, to promote heat dissipation from a heat generating portion of a device to be cooled such as a communication device or an electric facility. FIG. 6 shows a typical example of a conventional heat sink structure. The
従来のヒートシンクでは、冷却対象の機器の仕様が変更されると、その都度、熱計算や熱シミュレーションなどによって、ヒートシンクの形状、寸法が設計される。しかし、計算能力が上がった昨今の設計であっても、熱計算で得た数値と実機検証で得た数値とには、多様な要因によって相違する場合が少なくない。特に押し出し成形で製造されるヒートシンクでは、使用する金型が完成した後に、放熱能力が不足することが実機検証で判明すると、金型の再製作が必要になるため、費用増大や納期遅れなどの問題が発生する。 In the conventional heat sink, whenever the specification of the device to be cooled is changed, the shape and dimensions of the heat sink are designed by thermal calculation or thermal simulation. However, even with recent designs with increased computing capabilities, the numerical values obtained by thermal calculation and the numerical values obtained by actual machine verification often differ due to various factors. Especially for heat sinks manufactured by extrusion, it is necessary to remanufacturing the mold if it is found by actual machine verification that the heat dissipation capacity is insufficient after the mold used is completed. A problem occurs.
特許文献1及び2には、放熱能力が調整可能なヒートシンクが記載されている。特許文献1のヒートシンクでは、放熱ベースに多数の平行溝が形成されており、その溝内に収容される突起に働くバネ力によって、放熱フィンが放熱ベースに固定される。該特許文献のヒートシンクでは、放熱ベースに固定されるヒートシンクの形状や数、大きさを変更することによって、放熱能力の変更が容易に行われる。
特許文献1に記載のヒートシンクでは、放熱ベースに取り外し可能に固定される放熱シンクの数量や形状、大きさの変更によって、放熱能力の調整が可能であるが、その調整範囲には一定の限界がある。特に、放熱フィンの数に制限があり、そのため形状や大きさの変更が必要になると、再製作に伴う金型の変更や、切削などによる新たなヒートシンクの製作が必要になるので、コスト削減にも限界がある。また、バネ力によって、溝と突起とを固定する構成を採用するので、放熱ベースから放熱フィンに伝達される熱伝導率が低いという問題もある。
In the heat sink described in
特許文献2に記載されたヒートシンクでは、ガイド溝の形状と突起の形状とが適合するように形成されているので、熱伝導率の点に関しては幾らか改善されている。しかし、ガイド溝と突起と間のクリアランスのため、熱伝導率の改善に関しては、限界がある。また、放熱能力の調整に限界がある点では、特許文献1と同様である。
In the heat sink described in Patent Document 2, the shape of the guide groove and the shape of the protrusion are formed so as to match each other, so that the thermal conductivity is somewhat improved. However, due to the clearance between the guide groove and the protrusion, there is a limit in improving the thermal conductivity. Moreover, it is the same as that of
本発明は、上記従来のヒートシンクの問題に鑑み、冷却対象の発熱量に設計変更が生じても、或いは、実機検証で放熱能力が不足しても、再製作に伴う金型の変更や、切削などによる新たなヒートシンクの製作を必要とすることなく、放熱能力の変更が容易なため、コスト上昇を伴うことなく、TATが短く形成できるヒートシンクを提供することを目的とする。 In view of the problems of the conventional heat sink described above, the present invention can change the die associated with remanufacturing or cutting even if a design change occurs in the amount of heat to be cooled or the heat dissipation capability is insufficient in the actual machine verification. It is an object of the present invention to provide a heat sink that can be formed with a short TAT without an increase in cost because it is easy to change the heat dissipation capability without requiring a new heat sink.
上記目的を達成するために、本発明は、放熱ベースと、該放熱ベースに連結される放熱フィンとを備えるヒートシンクにおいて、
前記放熱ベースには、所定の断面形状を有し所定方向に延在する溝が形成され、
前記放熱フィンの少なくとも一部は、複数の帯状のフィンユニットから構成され、該フィンユニットのそれぞれは、一方の縁部に、前記溝の断面形状に適合する断面形状を有し前記所定方向に延在する突起が形成され、前記一方の縁部と対向する他方の縁部に、前記放熱ベースの溝と同じ断面形状を有し前記所定方向に延在する溝が形成されており、
隣接する2つのフィンユニットは、一方のフィンユニットの溝と他方のフィンユニットの突起とによって結合されていることを特徴とするヒートシンクを提供する。
To achieve the above object, the present invention provides a heat sink comprising a heat dissipation base and a heat dissipation fin connected to the heat dissipation base.
The heat dissipation base is formed with a groove having a predetermined cross-sectional shape and extending in a predetermined direction,
At least a part of the heat dissipating fins is composed of a plurality of strip-shaped fin units, and each of the fin units has a cross-sectional shape that matches the cross-sectional shape of the groove at one edge and extends in the predetermined direction. A protrusion is formed, and a groove extending in the predetermined direction having the same cross-sectional shape as the groove of the heat dissipation base is formed on the other edge facing the one edge.
Two adjacent fin units are connected by a groove of one fin unit and a protrusion of the other fin unit, thereby providing a heat sink.
本発明のヒートシンクでは、前記放熱ベースには、複数の溝が互いに平行となるように延在している構成を採用できる。 In the heat sink of the present invention, a configuration in which a plurality of grooves extend so as to be parallel to each other can be adopted for the heat dissipation base.
また、複数の放熱フィンを有し、該複数の放熱フィンのそれぞれが、1段のフィンユニット、又は、複数の段数に連結されたフィンユニットを含み、各放熱フィンにおけるフィンユニットの段数が個別に設定される構成を採用してもよい。 In addition, each of the plurality of radiating fins includes a single fin unit or a fin unit connected to a plurality of stages, and the number of fin units in each radiating fin is individually You may employ | adopt the structure set.
更に、前記フィンユニットが、少なくとも1つの第1のフィンユニットと少なくとも1つの第2のフィンユニットとを含み、該第2のフィンユニットは、前記一方の縁部と前記他方の縁部との間の距離が、前記第1のフィンユニットと異なる構成を採用してもよい。 Furthermore, the fin unit includes at least one first fin unit and at least one second fin unit, and the second fin unit is between the one edge and the other edge. The distance may be different from that of the first fin unit.
更に、前記放熱シンク又はフィンユニットの溝と、前記フィンユニットの突起とが圧入工法によって互いに結合されている構成を採用してもよい。 Furthermore, a configuration in which the groove of the heat sink or fin unit and the protrusion of the fin unit are coupled to each other by a press-fitting method may be adopted.
本発明のヒートシンクによると、放熱フィンが連結構造を有する複数のフィンユニットから構成されることで、放熱ベースの表面からから放熱フィンの外縁部までの距離、つまり放熱フィンのフィン長を、容易に変更可能である.このため、ヒートシンクの金型の変更や、切削を用いた新たなヒートシンクの製作を必要とすることなく、放熱フィンからの放熱能力の変更が可能となり、ヒートシンクの放熱量が変更できる。従って、冷却対象の機器の発熱量の設計変更からヒートシンク製作までの納期を、その製造費用の増大を伴うことなく、短くできる効果がある。 According to the heat sink of the present invention, the radiating fin is composed of a plurality of fin units having a coupling structure, so that the distance from the surface of the radiating base to the outer edge of the radiating fin, that is, the fin length of the radiating fin can be easily achieved. It can be changed. For this reason, it is possible to change the heat radiation capacity from the heat radiation fins without changing the mold of the heat sink or manufacturing a new heat sink using cutting, and the heat radiation amount of the heat sink can be changed. Therefore, there is an effect that it is possible to shorten the delivery time from the design change of the calorific value of the equipment to be cooled to the manufacture of the heat sink without increasing the manufacturing cost.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。同図に示すように、ヒートシンク10は、放熱ベース11と放熱ベース11の表面上に複数列に並んで装着される平板状の放熱フィン12とから構成される。各列の放熱フィン12は、複数段(図面上では2段)に積み上げられた、同一形状のフィンユニット(連結フィン)13から構成される。各段の連結フィン13は、帯板状を有し、下段の連結フィン13が放熱ベース11上に係止され、上段の連結フィン13は下段の連結フィン13上に係止される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a heat sink according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
図2(a)及び(b)はそれぞれ、上記ヒートシンク10を展開してその一部を示す斜視図、及び、連結フィンの詳細断面図である。同図(a)に示すように、放熱ベース11の上面には、多数列にわたって細長形状のガイド溝16が並列に並んで形成されている。各ガイド溝16は、放熱ベース11の側面に開放している。連結フィン13の下側縁面には、放熱ベース11に形成されたガイド溝16の断面形状に適合した断面形状を有する細長形状の突起14が形成されており、また、上側縁面には放熱ベース11に形成されたガイド溝16と同形状のガイド溝15が形成されている。この詳細を同図(b)に示した。
2A and 2B are respectively a perspective view showing a part of the
下段の連結フィン13は、その連結フィン13の突起の長手方向の一端を、放熱ベース11のガイド溝16の長手方向の一端に位置合わせし、ガイド溝16の内部に突起14を圧入することによって、連結フィン13を放熱ベース11に取り付ける。また、上段の連結フィン13は、その下側縁面の突起14の長手方向の一端を、下段の連結フィン13の上側縁面のガイド溝15の長手方向の一端に位置合わせし、下段の連結フィン13のガイド溝15の内部に上段の連結フィン13の突起14を圧入することによって、下段の連結フィン13に上段の連結フィン13を取り付ける。更に、その上段に連結フィン13を順次に取り付けることも可能である。このように、連結フィン13の段数を任意に設定することで、放熱ベース11の取付け面からの放熱フィン12の高さ、つまりフィン長を容易に変更できる。
The
図3は、連結フィン13と放熱ベース11の結合構造の詳細を示している。同図(a)に示すように、放熱ベース11の表面に形成された各ガイド溝16は、ガイド溝16の内部空間の幅がガイド溝16の開口部の幅よりも大きいという断面形状を有する。連結フィン13の下側縁面の突起14は、ガイド溝16の内部空間及び開口部の幅形状に適合したくびれを有している。また、連結フィン13の上側縁面のガイド溝15は、放熱ベース11のガイド溝16と同一形状を有する。同図(b)に示すように、ヒートシンク10の組立てに際しては、連結フィン13の下側縁面の突起14を、放熱ベース11のガイド溝16又は下段の連結フィン13の上側縁面のガイド溝15に位置合わせし、連結フィン13の端部に長手方向の圧力を加え、突起14をガイド溝15、16内に圧入する。圧入工法を用いることで、ガイド溝16と突起14との間のクリアランスが殆どなくなるため、放熱ベース11から放熱フィン12への熱伝導率が向上する。また、連結フィン13の連結段数を任意に設定することで、冷却対象の機器の発熱量に適合した放熱量が得られるようにフィン長が設定できる。つまり、高発熱量の機器には、フィンの連結枚数を多くし、フィン長を長くすることで、放熱フィン12の包絡体積を大きくすることが出来る。
FIG. 3 shows the details of the coupling structure of the connecting
本実施形態のヒートシンク10では、放熱ベース11と連結フィン13とを標準形状として製造しておき、冷却対象の機器の発熱量が決定し、ヒートシンクの熱計算が終了した後に、使用する連結フィン13の列数及び段数を決定することで、容易に所望の放熱量が得られる。また、設計変更が生じた場合にも、その段数を増減することで、容易に発熱量に適合した放熱量が選定できる。更に、熱設計と実機とで放熱量に不一致が生じても、同様に段数を変更することで、放熱量が容易に変更できる。例えば、実機での放熱熱能力の不足や、急な部品変更などによる機器の発熱量の増大といった仕様変更にも、対応が容易である。この場合、仕様変更などがあっても、金型の再製作は不要である。
In the
図4は、本発明の第2の実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。また、図5は、そのヒートシンクの断面図である。本実施形態のヒートシンク20は、一部の放熱フィン22のフィン長が他の放熱フィン12のフィン長と異なる点において、第1の実施形態のヒートシンク10と相違する。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
FIG. 4 is a perspective view of a heat sink according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the heat sink. The
図4及び5において、本実施形態のヒートシンク20では、放熱ベース11の中央部分には、幅が広い連結フィン23が上段に取り付けられており、その中央部分の放熱フィン22は大きな放熱量を有する。本実施形態は、放熱ベース11の中央部分が、冷却対象の機器のうちで発熱量が特に大きな機器に隣接しており、このため放熱ベース11の面積当たりで大きな放熱量が要求される例である。つまり、局所的な発熱部分に対する放熱対策を行う例である。このように、大きな包絡体積が必要な場所には、フィン長が長い放熱フィン22を採用し、その他の場所では、通常のフィン長の放熱フィン12を採用することで、きめこまかな放熱特性が得られる。
4 and 5, in the
なお、第2の実施形態では、幅が広い連結フィン23を一部の放熱フィン22に採用する構成に代えて、同じ幅の連結フィン13を採用しながらも、局所的にその連結フィン13の段数を大きくする構成を採用することも可能である。この場合には、必要とする連結フィン13の幅が1種類のみで足りる。また、局所的に連結フィンの幅を変える構成と、局所的に連結フィンの段数を代える構成とを併用することも出来る。このような構成のヒートシンクを採用すると、更にきめ細かな放熱特性が得られる。
In addition, in 2nd Embodiment, it replaces with the structure which employ | adopts the
以上、説明したように、本発明のヒートシンクは、冷却対象の機器の発熱量が決定し、ヒートシンクの熱計算が終了した後に、使用する連結フィンの列数及び段数を決定することで、容易に所望の放熱量が得られる。また、設計変更が生じた場合にも、その段数を増減することで、容易に発熱量に適合した放熱量が選定できる。更に、熱設計と実機とで放熱量に不一致が生じても、同様に段数を変更することで、放熱量が容易に変更できる。また、局所的な機器の発熱量の大小にも容易に対応が可能である。 As described above, the heat sink of the present invention can be easily determined by determining the number of rows and stages of connecting fins to be used after the heat generation amount of the device to be cooled is determined and the heat calculation of the heat sink is completed. A desired heat radiation amount can be obtained. In addition, even when a design change occurs, the amount of heat radiation suitable for the amount of heat generation can be easily selected by increasing or decreasing the number of stages. Furthermore, even if there is a discrepancy in the amount of heat release between the thermal design and the actual machine, the amount of heat release can be easily changed by changing the number of stages. Further, it is possible to easily cope with the amount of heat generated locally.
以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明のヒートシンクは、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the heat sink of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications and changes are made to the configuration of the above embodiment. What has been done is also included in the scope of the present invention.
10:ヒートシンク
11:放熱ベース
12:放熱フィン
13:連結フィン(フィンユニット)
14:突起
15:連結フィンのガイド溝
16:放熱ベースのガイド溝
20:ヒートシンク
22:放熱フィン
23:連結フィン
30:ヒートシンク
31:放熱ベース
32:放熱フィン
10: Heat sink 11: Radiation base 12: Radiation fin 13: Connection fin (fin unit)
14: Protrusion 15: Guide fin guide groove 16: Radiation base guide groove 20: Heat sink 22: Radiation fin 23: Connection fin 30: Heat sink 31: Radiation base 32: Radiation fin
Claims (5)
前記放熱ベースには、所定の断面形状を有し所定方向に延在する溝が形成され、
前記放熱フィンの少なくとも一部は、複数の帯状のフィンユニットから構成され、該フィンユニットのそれぞれは、一方の縁部に、前記溝の断面形状に適合する断面形状を有し前記所定方向に延在する突起が形成され、前記一方の縁部と対向する他方の縁部に、前記放熱ベースの溝と同じ断面形状を有し前記所定方向に延在する溝が形成されており、
隣接する2つのフィンユニットは、一方のフィンユニットの溝と他方のフィンユニットの突起とによって結合されていることを特徴とするヒートシンク。 In a heat sink comprising a heat dissipation base and a heat dissipation fin connected to the heat dissipation base,
The heat dissipation base is formed with a groove having a predetermined cross-sectional shape and extending in a predetermined direction,
At least a part of the heat dissipating fins is composed of a plurality of strip-shaped fin units, and each of the fin units has a cross-sectional shape that matches the cross-sectional shape of the groove at one edge and extends in the predetermined direction. A protrusion is formed, and a groove extending in the predetermined direction having the same cross-sectional shape as the groove of the heat dissipation base is formed on the other edge facing the one edge.
An adjacent two fin units are coupled to each other by a groove of one fin unit and a protrusion of the other fin unit.
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