JP2012104798A

JP2012104798A - 放熱体

Info

Publication number: JP2012104798A
Application number: JP2011071632A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Kawamura; 典裕河村; Hiroshi Takahashi; 大志高橋; Kazuhiko Kubo; 和彦久保; Yoshiya Sakaguchi; 佳也坂口; Keiji Kawajiri; 圭嗣川尻; Masashi Senba; 正志船場; Masafumi Nakayama; 雅文中山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】従来の放熱体では、放熱性を向上させようとすると、形状が大型化するという課題があった。
【解決手段】発熱体に接する金属からなる熱伝導体１１と、この熱伝導体１１に接する放熱シート１２と、この放熱シート１２を挟んで熱伝導体１１に固定された複数個の開口部１４を有する保持体１３とを備え、放熱シート１２の単位体積あたりの熱容量を熱伝導体１１の単位体積あたりの熱容量よりも小さいものとしたものであり、このようにすることにより、熱を効率良く放熱することができるとともに、小型化、薄型化を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる放熱体に関するものである。

近年各種電子機器の小型化、薄型化、多機能化等が進み、電子回路で発生する熱も大きくなり、これを放熱させる必要があり、放熱フィンを用いて放熱させようとしているが、これにより小型化、薄型化の妨げとなってきた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６−２８６６８４号公報

しかしながら放熱性を向上させようとすると、放熱フィンを大きくする必要があるが、これにより電子機器の小型化、薄型化がしにくいという課題があった。

本発明は、このような課題を解決し、放熱特性の改善を図るとともに、小型化、薄型化が可能となる放熱体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は発熱体に接する金属からなる熱伝導体と、この熱伝導体に接する放熱シートと、この放熱シートを挟んで熱伝導体に固定された複数個の開口部を有する保持体とを備え、放熱シートの単位体積あたりの熱容量を熱伝導体の単位体積あたりの熱容量よりも小さいものとしたものである。

以上のように本発明によれば、電子回路で発生した熱を効率良く放熱することができ、小型化、薄型化を行うことができる。

本発明の一実施の形態における放熱体の分解斜視図本発明の一実施の形態における放熱体の分解断面図本発明の一実施の形態における別の放熱体の分解斜視図本発明の一実施の形態におけるさらに別の放熱体の斜視図図４の放熱体のＢ−Ｂ’断面図

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態における放熱体について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における放熱体の分解斜視図であり、図２は図１のａ−ａ線で切った時の断面図である。図１、図２において、厚さ約２ｍｍのアルミ板からなる熱伝導体１１に、厚さ約０．０７ｍｍのグラファイトシートからなる放熱シート１２を挟んで、厚さ約０．５ｍｍのステンレス板からなる保持体１３をネジ１６により固定することにより、放熱体を構成している。この放熱体の熱伝導体１１の部分を、ＩＣ等の発熱体にグリス等を用いて接触させ、発熱体から出た熱を、放熱シート１２を通じて放熱させ、発熱体が高温にならないようにすることができる。

ここで、保持体１３には大きさが約５ｍｍ×５ｍｍの開口部１４がほぼ全面にわたって幅約５ｍｍの桟１５を挟んで設けられ、この開口部１４から放熱シート１２が露出している状態となっている。このように開口部１４の狭い方の幅よりも、保持体１３の厚さを薄くすることにより、開口部１４で露出した放熱シート１２が空気と接触しやすくなり、より放熱性を高めることができる。

この保持体１３は、熱伝導体１１と放熱シート１２とを密着させることにより、熱をスムーズに伝えることができるようにするものであり、一定の固さが必要となる。本実施の形態では、保持体１３にステンレス板を用いているため、薄くしても必要な固さを確保することができる。従来のような放熱フィンでは、放熱性を高めるために、フィンの高さを高くする必要があり、これによって放熱体が大きくなっていた。これに対し本発明の実施形態の構成をとると、保持体１３の厚さを薄くする方が、放熱性が増すため、放熱体の小型化、薄型化に非常に有利なものとなる。以上のように保持体１３の材料に熱伝導体１１よりも固い材料を用いることにより、保持体１３の厚さを薄くし、放熱体の高さを低くすることができる。

従来のような放熱フィンを用いる場合、例えばアルミニウムでは、その比熱容量が０．９Ｊ・ｇ^-1・Ｋ^-1、密度が２．７ｇ／ｃｍ³であるため、単位体積あたりの熱容量が大きくなり、この放熱フィンに熱が伝わった場合、放熱フィン全体を暖めようと作用し、放熱が進みにくい。これに対し本実施の形態のように、開口部１４から露出しているグラファイトシートの比熱容量が０．８５Ｊ・ｇ^-1・Ｋ^-1、密度が約１．２ｇ／ｃｍ³であるため、単位体積あたりの熱容量がアルミニウムに比べて半分以下となり、熱が伝わっても開口部１４からどんどん放熱させ、熱伝導体１１の温度が高くなることを防ぐことができる。

通常グラファイトシートのようなものを用いる場合、製品の組み立て作業時等にグラファイトシート表面に接触した場合、放熱シートを接触、衝撃等によりグラファイトシートが損傷する可能性があるため、表面に保護層を設けているが、この保護層を設けることにより、放熱性が劣化する。これに対して本実施の形態では保護層を設けずに、保持体１３によって組み立て時の接触による放熱シートが損傷を防止しているため、放熱性を劣化させる保護層を設ける必要がなく、放熱性を向上させることができる。

また、従来放熱シートを金属板に接触保持する場合、金属板、放熱シート間に粘着材からなる粘着層を必要とするが、粘着材による接触保持では、粘着材が熱伝導体１１から放熱シートへの熱伝導を阻害する。これに対して、本実施の形態では、保持体１３をネジ１６による固定で保持する為、粘着材を用いずに放熱シートを金属板に直接接触保持させ、熱伝導を阻害する粘着材がなく、金属板から放熱シートへの伝熱性を向上させることができる。

さらに、ステンレスの熱伝導率１５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1に対して、グラファイトシートの面方向の熱伝導率が、１０００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1とはるかに大きくなっているため、熱伝導体１１の温度を均一化するとともに、グラファイトシートの表面をステンレスのような比較的熱伝導率の小さな材料からなる保持体１３の桟１５で覆っていても、速やかに熱を開口部１４の方に伝導させることができ、開口部１４から放熱させ、放熱体の温度が上昇することを防ぐことができる。

また熱伝導体１１の放熱シート１２を設置する面に、放熱シート１２が入る掘り込み１７を設けても良い。このとき掘り込み１７の深さは、放熱シート１２の厚さよりも深いものとすることが望ましい。このようにすることにより、放熱シート１２の外周部を熱伝導体１１で覆うことができ、放熱シート１２の側面露出による損傷を防止することができる。

図３は、本発明の一実施の形態における別の放熱体の分解斜視図であり、図３においては、開口部１４の形状が一方の方向が、端から端までつながった長方形の形状としたものである。このようにすることにより、例えば放熱体をほぼ鉛直方向に立てて使う場合、開口部１４が長い方が鉛直方向になるようにして設置する。空気の流れは、暖まると上方に向かって流れるため、上記のように設置すると、開口部１４の長手方向に沿って空気が流れるため、放熱性がより向上する。

図４、図５は本発明の一実施の形態におけるさらに別の放熱体の斜視図（熱伝導体は省略している）およびそのＢ−Ｂ’断面図であり、Ｂを上にして鉛直方向に立てて使うものにおいて、開口部１４の放熱シート１２と対向する部分の一部に、放熱シート１２の面と斜交する方向を向いた複数個のフィン１８を設けたものである。このときフィン１８は放熱シート１２と接しないようになっており、水平よりも下の方を向くようにしている。このようにすることにより、放熱シート１２付近の空気は暖められ、フィン１８は放熱シート１２と接していないため、開口部１４の長手方向に沿って上方に空気が流れる。このときフィン１８周辺の空気もその流れに吸い込まれるようにして、放熱シート１２の表面を流れ、その上方に抜けていく。そのため放熱シート１２表面からの放熱がさらに促進され、放熱体としてより大きな効果を発揮させることができる。

なお、フィン１８は保持体１３の上に溶接等の方法で固定しても構わないが、保持体１３に開口部１４を設ける際に、その一部を残し、これを折り曲げることによりフィン１８を形成することが望ましい。このようにすることにより、新たな材料を使うことなくフィン１８を形成することができる。

本発明に係る放熱体は、電子回路で発生した熱を効率良く放熱することができるとともに、小型化、薄型化を行うことができ、産業上有用である。

１１熱伝導体
１２放熱シート
１３保持体
１４開口部
１５桟
１６ネジ
１７掘り込み
１８フィン

Claims

発熱体に接する金属からなる熱伝導体と、この熱伝導体に接する放熱シートと、この放熱シートを挟んで前記熱伝導体に固定された複数個の開口部を有する保持体とを備え、前記放熱シートの単位体積あたりの熱容量を前記熱伝導体の単位体積あたりの熱容量よりも小さいものとした放熱体。
前記放熱シートの面方向の熱伝導率を、前記熱伝導体の熱伝導率よりも大きいものとした請求項１記載の放熱体。
前記開口部は長方形の形状をしており、前記開口部の長手方向がほぼ鉛直方向に向くように設置されたものであり、前記開口部の前記放熱シートと対向する部分の一部に、前記放熱シートの面と斜交する方向を向いた複数個のフィンを設けた請求項１記載の放熱体。