JP2010177623A

JP2010177623A - ヒートシンク、冷却構造及び発熱源の冷却方法

Info

Publication number: JP2010177623A
Application number: JP2009021651A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Mitsui; 知行三井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】風上側に障害物が存在していても優れた冷却性能が得られるヒートシンク、冷却構造及び発熱源の冷却方法を提供する。
【解決手段】発熱源から伝わってきた熱を、ベース部１４から立ち上がるフィン１３に沿って通過する空気流に、フィン１３を介して放出するヒートシンクであって、ベース部１４及びフィン１３を備えた本体部１１から空気流の流動方向に延伸されたエアダクト部１２を備え、本体部１１及びエアダクト部１２が略クランク状を呈しており、フィン１３は、エアダクト部１２まで延伸されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱源が発する熱を空気中に放出するヒートシンクに関し、特に、風上側に障害物が存在していても発熱源を効率的に冷却できるヒートシンク、冷却構造及び発熱源の冷却方法に関する。

電子機器に実装される電子部品は、プロセッサなどのように駆動時に熱を発する物が少なくない。

したがって、発熱源となる電子部品にヒートシンクを設置し、発せられた熱をヒートシンクへ熱伝導し、ヒートシンクから空気中へ放出することによって過熱を防止する放熱構造が採用される。

近年の電子機器は、高密度実装化が進んでいるため、ヒートシンクの風上に障害物となる部品が搭載されてしまうことがある。

ヒートシンクに風上に障害物が存在すると、ヒートシンクを通過する風量が低下するため、放熱効率が低下してしまう。

このため、特許文献１に開示される「ダクト付き対向接合フィン型ヒートシンク・ブロワマルチマイクロプロセッサ冷却システム」のように、エアダクトを設置してヒートシンクに空気流を導く構造が採用されることも多くなっている。

特表平１０−５０２２１７号公報

しかし、特許文献１に開示される発明では、エアダクトはあくまでもヒートシンクに空気流を導くのみである。特許文献１におけるエアダクトは、それを設けることによって部品点数や取り付け工数が増加するにも関わらず冷却性能の向上には寄与していない。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、風上側に障害物が存在していても優れた冷却性能が得られるヒートシンク、冷却構造及び発熱源の冷却方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、発熱源から伝わってきた熱を、ベース部から立ち上がる少なくとも一つのフィンに沿って通過する空気流に、該フィンを介して放出するヒートシンクであって、ベース部及びフィンを備えた本体部から空気流の流動方向に延伸されたエアダクト部を備え、本体部及びエアダクト部が略クランク状を呈しており、フィンは、エアダクト部まで延伸されていることを特徴とするヒートシンクを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係るヒートシンクを用いた冷却構造であって、本体部における空気流の上流側に、該本体部と近接して物体が設置されており、物体を迂回する空気流がエアダクト部によって形成されることを特徴とする冷却構造を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第１の態様に係るヒートシンクを用いた発熱源の冷却方法であって、本体部における空気流の上流側に、該本体部と近接して設置された物体を迂回する空気流を、エアダクト部によって形成することを特徴とする発熱源の冷却方法を提供するものである。

本発明によれば、風上側に障害物が存在していても優れた冷却性能が得られるヒートシンク、冷却構造及び発熱源の冷却方法を提供できる。

本発明を好適に実施した第１の実施形態に係るヒートシンクの構成を示す図である。第１の実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す図である。本発明を好適に実施した第２の実施形態に係るヒートシンクの構成を示す図である。第２の実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す図である。本発明を好適に実施した第３の実施形態に係る冷却構造を示す図である。第３の実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す図である。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係るヒートシンクの構成を示す。図１（ａ）はヒートシンクの上面図、図１（ｂ）は矢印Ａ方向から見た（空気流の上流側から下流側に向かって見た）図、図１（ｃ）は矢印Ｂ方向から見た（空気流の下流側から上流側に向かって見た）図である。

また、図２に、本実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す。プリント基板４には発熱源と隣接してヒートシンク１が実装されており、その風上側には障害物３が設けられている。

ヒートシンク１は、本体部１１とエアダクト部１２とを備えている。本体部１１は、そのベース部１４が発熱源と接するように設置される。ヒートシンク１は、本体部１１からエアダクト部１２まで繋がったフィン１３を備えている。エアダクト部１２の端部は障害物３をプリント基板と平行な方向に迂回して風上方向に向いて開口しており、エアダクト部１２に効率よく気流が流れ込むようになっている。

発熱源から発せられた熱は、本体部１１のベース部１４へと熱伝導で伝わり、さらにフィン１３のそれぞれに熱伝導で伝わる。フィン１３に伝わった熱は、接触する空気に熱伝達される。

また、本体部１１へと伝わった熱は、エアダクト部１２のベース部１４にも熱伝導によって伝わる。エアダクト部１２はフィン１３を備えているため、底面（ベース部１４）がヒートスプレッダとして機能し、エアダクト部１２へと伝わった熱が、フィン１３のそれぞれに熱伝導で伝わる。フィン１３に伝わった熱は、接触する空気に熱伝達される。

ヒートシンク１は、フィン１３がエアダクト部１２にまで到達しているため、本体部１１のみにフィンが設けられている場合と比較して放熱面積が大きくなる。このため、冷却性能が向上する。

このように、本実施形態に係るヒートシンクは、風上側に障害物が存在していても優れた冷却性能が得られる

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
図３に、本実施形態に係るヒートシンクの構成を示す。図３（ａ）はヒートシンクの上面図、図３（ｂ）は矢印Ａ方向から見た（空気流の上流側から下流側に向かって見た）図、図３（ｃ）は矢印Ｂ方向から見た（空気流の下流側から上流側に向かって見た）図である。図４に、本実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す。
第１の実施形態と同様に、プリント基板には発熱源と隣接してヒートシンク１が実装されており、その風上側には障害物３が設けられている。本実施形態においては、エアダクト部１２でのフィン１３の間隔は、本体部１１でのフィン１３の間隔よりも狭くなっている。すなわち、ヒートシンク１を通過する空気流の流路の面積は、上流側の方が大きくなっている。このような形状とすることにより、第１の実施形態よりも効率よくエアダクト部１２に気流が流れ込むようになる。

発熱源から発せられた熱を放熱する原理については第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。

本実施形態に係るシートシンクは第１の実施形態と同様に、風上側に障害物が存在していても優れた冷却性能が得られる。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。
図５に、本実施形態に係るヒートシンクの構成を示す。図５（ａ）はヒートシンク１の上面図、図５（ｂ）は矢印Ａ方向から見た（空気流の上流側から下流側に向かって見た）図、図５（ｃ）は矢印Ｂ方向から見た（空気流の下流側から上流側に向かって見た）図、図５（ｄ）は矢印Ｃ方向から見た図である。

図６に本実施形態に係るヒートシンクを適用した冷却構造を示す。
第１、第２の実施形態と同様に、プリント基板４には発熱源と隣接してヒートシンク１が実装されており、その風上側には障害物３が設けられている。

ヒートシンク１は、本体部１１とエアダクト部１２とを備えている。本体部１１は、そのベース部１４が発熱源と接するように設置される。エアダクト部１２は、本体部１１まで繋がったフィン１３を備えている。エアダクト部１２の端部は障害物３をプリント基板と垂直な方向に迂回して風上方向に向いて開口しており、エアダクト部１２に効率よく気流が流れ込むようになっている。

本実施形態においては、障害物をプリント基板と垂直な方向に迂回させるため、プリント基板上でエアダクトが占有する面積は第１の実施形態と比較して減少する。従って、電子機器の高さ方向にはスペースに余裕がある場合には、本実施形態の構造を採用することで、プリント基板上により多くの電子部品等を実装することが可能となる。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、プリント基板上に設置された電子部品が発熱源である場合を例として説明したが、プリント基板上の電子部品の冷却に限定されることはない。
また、フィンをエアダクト部の途中まで設けるようにしても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

１ヒートシンク
３障害物
４プリント基板
１１本体部
１２エアダクト部
１３フィン
１４ベース部

Claims

発熱源から伝わってきた熱を、ベース部から立ち上がる少なくとも一つのフィンに沿って通過する空気流に、該フィンを介して放出するヒートシンクであって、
前記ベース部及び前記フィンを備えた本体部から前記空気流の流動方向に延伸されたエアダクト部を備え、
前記本体部及び前記エアダクト部が略クランク状を呈しており、
前記フィンは、前記エアダクト部まで延伸されていることを特徴とするヒートシンク。
前記フィンの面と垂直な方向に湾曲又は屈曲することにより略クランク状を呈していることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
前記フィンの面と平行な方向に湾曲又は屈曲することにより略クランク状を呈していることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
前記フィンは、前記エアダクト部の端まで延伸されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のヒートシンク。
前記エアダクト部における前記空気流の流路の断面積はは、前記本体部における空気流の流路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のヒートシンク。
請求項１から５のいずれか１項記載のヒートシンクを用いた冷却構造であって、
前記本体部における前記空気流の上流側に、該本体部と近接して物体が設置されており、
前記物体を迂回する空気流が前記エアダクト部によって形成されることを特徴とする冷却構造。
請求項１から５のいずれか１項記載のヒートシンクを用いた発熱源の冷却方法であって、
前記本体部における前記空気流の上流側に、該本体部と近接して設置された物体を迂回する空気流を、前記エアダクト部によって形成することを特徴とする発熱源の冷却方法。