JP2013145834A

JP2013145834A - ヒートシンク

Info

Publication number: JP2013145834A
Application number: JP2012006210A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwamitsu; 豊岩満
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-07-25

Abstract

【課題】鋳出しのままヒートシンクのそりを抑えることで機械加工を廃して価格の低減を図り、また、伝熱体やガスケットを低背化させることで伝熱抵抗や接触抵抗を低減させて放熱性能やシールド性能の向上を図る。
【解決手段】ベース１１上に板状のフィン１２を複数有するくし型形状のヒートシンク１において、各フィン１２の端部上に跨って設けられ、主面がベース１１に対して略平行に配置された板状のフィン１３を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、電機機器装置一般に使用されるヒートシンクに関するものであり、特に高い放熱性能やシールド性能を要求される装置に適用されるヒートシンクに関するものである。

従来から電機機器装置では、ＩＣなどの高発熱部品の許容使用環境温度を満足させるため、伝熱体（熱伝導シートやシリコンコンパウンドなど）を介してヒートシンクへ熱を逃がしている。また、シールド性能を満足させるため、基板の一部や全体をヒートシンクで覆い、シールド用のガスケットを介してヒートシンクと基板との導通をとっている。これらのヒートシンクはアルミ押し出し法やダイキャスト法により必要な形状に形成されている。

例えば特許文献１では、ダイキャスト法により、ベース上に板状のフィンを複数有するくし型形状のヒートシンクを形成している。しかしながら、くし型形状の場合、フィンの配置方向に垂直な成分に対する強度が弱いため、収縮率や金型離型時の微妙なバランスによりそりのばらつきが発生しやすかった。そのため、ヒートシンクに接触させる伝熱体やガスケットの厚みによりそりのばらつき寸法を吸収するか、ヒートシンクの接触面を機械加工で切削することでそりのばらつき寸法を軽減していた。

また、ヒートシンクのフィンを板金で予め形成し、ダイキャスト型に入れてからヒートシンクのベース部分と一体鋳造する方法もある（例えば特許文献２参照）。これにより、フィンピッチを狭くすることができ、放熱性能を向上させて伝熱体の厚み増加による放熱性能の低下を補うことができる。

特開２００８−３００６０６号公報特開平８−１９５４５２号公報

上述したように、特許文献１に開示された従来技術では、弾性を有する伝熱体やガスケットを用いて、ヒートシンクのそりのばらつき寸法を吸収している。そのため、伝熱体やガスケットを厚くしなければならず、伝熱体の伝熱抵抗やガスケットの接触抵抗が増加してしまい、装置としての放熱性能やシールド性能が低下してしまうという課題があった。また、この課題を解決するため、ヒートシンクの接触面を機械加工で切削してそりの寸法を軽減することは可能である。しかしながら、この場合には、機械加工により加工費が追加でかかってしまうため、性能と価格の両立が難しいという課題があった。
また、特許文献２に開示された従来技術においても、フレーム構造そのものはＵ字形状であり、ダイキャスト法によるヒートシンクのそりの発生を抑えることはできないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、鋳出しのままヒートシンクのそりを抑えることで機械加工を廃して価格の低減を図り、また、伝熱体やガスケットを低背化させることで伝熱抵抗や接触抵抗を低減させて放熱性能やシールド性能の向上を図ることができるヒートシンクを提供することを目的としている。

この発明に係るヒートシンクは、ベース上に板状のフィンを複数有するくし型形状のヒートシンクにおいて、各フィンの端部上に跨って設けられ、主面がベースに対して略平行に配置された板状の第２のフィンを設けたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、伝熱体を薄くできることによる熱伝導効率化や、ガスケットを低背化できることによる接触抵抗低減の効果が得られる。また、機械加工が不要となることによるヒートシンク自体の価格低減や、伝熱体やガスケットを薄くできることによる価格低減の効果が得られる。

この発明の実施の形態１に係るヒートシンクを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクのアンダカット部分を示す側面図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクの装置への設置を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクの強制空冷での垂直方向からの風の流れを示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクの強制空冷での水平方向からの風の流れを示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクの自然空冷での設置方向を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るヒートシンクの自然空冷での別の設置方向を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るヒートシンク１の構成を示す斜視図である。
ヒートシンク１のベース１１上には、図１に示すように、複数の板状のフィン１２が略平行に所定間隔で配置されている。また、各フィン１２の両端部には、ベース１１面におけるフィン１２の配置方向（長手方向）に垂直な成分に強度を持たせるための板状のフィン（第２のフィン）１３がそれぞれ設けられている。このフィン１３は、各フィン１２の端部上に跨って設けられ、その主面がベース１１に対して略平行に配置されている。

なお、図１に示す形状の場合、図１の上下方向にスライド可能な金型を用いてヒートシンク１を製造しようとすると、フィン１３が位置するヒートシンク１両端部分（図２の一点鎖線で囲まれた部分）がアンダカット部分１４となってしまい、形成することができない。そこで、このアンダカット部分１４に対しては、図２の左右方向にスライド可能な金型を用いる。これにより、アンダカット部分１４を形成することができ、ヒートシンク１の製造が可能となる。

そして、強度確保用のフィン１３を設けることにより、従来、ベース１１の強度のみで成り立っていたヒートシンク１のそり方向（図１に示す矢印Ａ方向）への強度を強化することができる。そのため、ダイキャスト法によるヒートシンク製造時の材料の収縮やヒートシンク突き出し時のバランス等のそり発生要因に対する耐力を向上させることが可能となり、ヒートシンク１のそりが低減される。
その結果、図３に示すように、ヒートシンク１を電子機器装置に取り付けた際、ヒートシンク１と、基板２上に設けられた高発熱部品３との間の空隙のばらつきを抑えることができる。よって、ヒートシンク１と高発熱部品３とを接続する伝熱体４を薄くすることができ、伝熱抵抗を小さくすることができるため、放射性能の向上を図ることができる。

また、このヒートシンク１の設置形態としては、強制空冷方式の場合には、図４に示すように、ファンなどによりヒートシンク１の垂直方向の開放面側（図４の上方側）から風の流れを与える。この際、フィン１３がベース１１に対して略平行に設置されているため、通風路を確保することができ、ヒートシンク１としての放熱性能を満足させることが可能である。
また、図５に示すように、ファンなどにより、ヒートシンク１の水平方向（図５の左右側）から風の流れを与えるようにしてもよい。この場合、フィン１２の根元部分で発生する圧力損失をなくすことが可能となり、さらなる放熱性能の向上が期待できる。

また、自然空冷方式の場合には、図６に示すように、重力方向上方側にヒートシンク１の開放面を向けて設置する。これにより、効率のよい自然対流が期待でき、放熱性能を満足させることが可能である。
また、図７に示すように、重力方向に沿ってヒートシンク１を設置してもよい。このように設置しても、自然対流を阻害することはないため、放射性能を満足させることが可能である。

一方、図３に示すように、ヒートシンク１を電子機器装置に取り付けた際に、ヒートシンク１で基板２の一部または全体を覆い、ガスケット５によりヒートシンク１と基板２との導通をとることで、ヒートシンク１にシールド性能を持たせることが可能となる。
ここで、ガスケット５には、ヒートシンク１と基板２との間の空隙のばらつきを吸収して接触するための弾性を有するバネ部材が設けられ、所定のストロークが設定されている。一方、本実施の形態では、フィン１３によりヒートシンク１のそりを低減することが可能であるため、ヒートシンク１と基板２との間の空隙のばらつきを抑えることができる。そのため、ガスケット５のストロークを縮小させることが可能であり、ガスケット５の高さを低背化することができる。よって、ヒートシンク１と基板２との導通に関する接触抵抗を小さくすることができ、シールド性能の向上を図ることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ベース１１上に板状のフィン１２を複数有するくし型形状のヒートシンク１において、各フィン１２の端部上に跨って、その主面をベース１１に対して略平行に配置した強度確保用のフィン１３を設けるように構成したので、伝熱体４を薄くできることによる熱伝導効率化や、ガスケット５を低背化できることによる接触抵抗低減の効果が得られる。また、機械加工が不要となることによるヒートシンク１自体の価格低減や、伝熱体４やガスケット５を薄くできることによる価格低減の効果が得られる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ヒートシンク、２基板、３高発熱部品、４伝熱体、５ガスケット、１１ベース、１２フィン、１３フィン、１４アンダカット部分。

Claims

ベース上に板状のフィンを複数有するくし型形状のヒートシンクにおいて、
前記各フィンの端部上に跨って設けられ、主面が前記ベースに対して略平行に配置された板状の第２のフィンを設けた
ことを特徴とするヒートシンク。