JP2013214771A

JP2013214771A - 電子部品冷却構造

Info

Publication number: JP2013214771A
Application number: JP2013145067A
Authority: JP
Inventors: Nobuhide Sato; 宣秀佐藤
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2013-10-17

Abstract

【課題】冷却フィンのサイズを大きくすることなく、冷却性能を向上させる。
【解決手段】冷却フィン２が備えられるベース部１に通風孔６を形成する。電子部品５が備えられる付近の冷却フィン２に通風孔６を通して冷却風が導入されるので、冷却フィン２の大きさを変えなくても電子部品５の冷却性能が向上する。また、通風孔６を電子部品４、５を隔てるように形成することにより、電子部品４、５間の熱の移動が制限される。したがって、同一ベース部1上に許容温度が異なる電子部品４、５を配置できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置等の電子部品を冷却する電子部品の冷却構造に関する。特に、電子部品が取り付けられるヒートシンクをファンにより積極的に冷却する電子部品の冷却構造に関する。

特許文献１〜３に示されるように、半導体等の発熱する電子部品は、複数の放熱フィンを備えたヒートシンクとファン装置とを組み合わせて構成される電子部品冷却構造により冷却されている。

上記冷却構造の冷却効率を向上させるため、ヒートシンクのベース部に対してファンを斜めに設置する（特許文献３）等により、フィン群を流れる空気の量を増大させている。また、電子部品に冷却風を供給する冷却風吹き出し孔を形成する（特許文献４、５）ことにより、高密度に実装された電子部品を均一かつ十分に冷却している。

図３に従来技術における電子部品の冷却構造の例を示す。図３に示した電子部品冷却構造１３は、ファン３を排気側に配置し、複数の電子部品４、５（半導体）を冷却フィン２の風の抜き方向に並べて配置したものである。

図３（ａ）は、電子部品の冷却構造をベース部側から見た図（上面図とする）であり、図３（ｂ）は、電子部品の冷却構造を冷却フィンの側面から見た図（側面図とする）である。

図３（ａ）に示すように、ベース部１０には、半導体等の電子部品（発熱体）４、５が備えられる。そして、ファン３が駆動することにより、冷却フィン２（図３（ｂ）参照）により熱交換された空気が外部に排出される。したがって、冷却フィン２、ベース部１０、電子部品４、５が冷却される。

図３（ｂ）に示すように、ベース部１０の電子部品４、５が備えられる面の裏側には、複数枚の板状のフィン２が備えられている。フィン２の形状は、冷却効率がよく、ファン３により生じる空気の流れを妨げない形状を適宜選択すればよい（例えば、波型の板や棒状のフィンでもよい）。

通常、ヒートシンクのベース部１０上に複数の電子部品４、５を備える場合、熱に弱い電子部品を風下に配置する等電子部品４、５の特性に合わせて、電子部品４、５を配置している（非特許文献１）。

特開２００１−１０２７８７号公報特開平１１−３４１８２４号公報特開２００２−２７１０７２号公報特開平５−７０９１号公報特開平１０−９３２７３号公報

伊藤謹司、外２名、「電子機器の熱対策設計」、初版、日刊工業新聞社、昭和５６年１１月２０日、１２６頁、１６５頁

しかしながら、図３に示した電子部品冷却構造１３では、排気側に配置された電子部品５は、吸気側に配置された電子部品４を冷却した空気が供されるので放熱が困難となってしまう。したがって、電子部品４の発熱量が多い場合、電子部品４により熱交換された空気が電子部品５の冷却風とならないよう、遮蔽板を設けて前記空気を電子部品４と隔離して排出する方法が採られる（非特許文献１）。しかし、遮蔽板を設けると、電子部品の実装スペースの増大を招いてしまう。

さらに、電子部品４、５の許容温度が異なる場合、同一フィン２で冷却すると、許容温度の低い電子部品は、ベース部１０からの熱伝導により熱的な影響を受けてしまう。

以上の問題に対して、それぞれの電子部品４、５に独立したヒートシンクを備えなければならず、冷却フィンやファンの個数が増大する要因となっていた。

そこで、本発明は冷却フィンのサイズを大きくすることなく、冷却性能を向上させる電子部品の冷却構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成する本発明の請求項１に記載の電子部品冷却構造は、電子部品が取り付けられるベース部と、当該ベース部の電子部品が取り付けられた面の裏面に立設して並設される複数の冷却フィンと、を有する電子部品冷却構造であって、前記ベース部であって、前記並設された複数の冷却フィンのうち最外に配置される冷却フィンの内側にスリットを形成したことを特徴とする。

そして、請求項２に記載の電子部品冷却構造は、請求項１に記載の電子部品冷却構造において、前記最外に配置される冷却フィンは板状であり、前記スリットを該冷却フィンの主面と平行に形成したことを特徴とする。

また、請求項３に記載の電子部品冷却構造は、電子部品が取り付けられるベース部と、当該ベース部の前記電子部品が取り付けられた面の裏面に立設して並設される複数の冷却フィンと、を有する電子部品冷却構造であって、前記並設された複数の冷却フィンのうち最外に配置される冷却フィンの主面にスリットを形成したことを特徴とする。

したがって、以上の発明によれば、冷却フィンのサイズを大きくすることなく、電子部品の冷却能力を向上させることができる。

（ａ）本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却構造の上面図、（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却構造の側面図、（ｃ）本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却構造のＡ−Ａ断面図。（ａ）本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却構造の上面図、（ｂ）本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却構造のＢ−Ｂ断面図。（ａ）従来技術に係る電子部品冷却構造の上面図、（ｂ）従来技術に係る電子部品冷却構造の側面図。

本発明は、電子部品が備えられるベース部に穴又はスリットを形成することにより、ヒートシンクを大きくすることなく冷却効率を向上させるものである。

本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造について、図１を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造の上面図、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造の側面図、及び図１（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造のＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造１１は、冷却される電子部品４、５が備えられるベース部１とこのベース部１に備えられる冷却フィン２、及び冷却フィン２で熱交換された空気を排出するためのファン３より構成される（ベース部１と冷却フィン２をあわせたものをヒートシンクとする）。また、吸気側には、図示省略の防塵フィルタが備えられる。

通常の電子機器に使用される防塵フィルタは、粒径の大きい塵埃は除去することができるが粒径の小さいものは通過してしまう。そこで、フィルタの目を細かくすると、塵埃の捕集率は向上するが、通気抵抗が大きくなるので電子部品冷却構造１１にはファン３が備えられている。

図１（ｂ）に示すように、電子部品４、５は、ファン３により生じる冷却風の向きの方向に並んで備えられる。そして、ファン３が駆動することにより、冷却フィン２により熱交換された空気が外部に排出される。したがって、冷却フィン２、ベース部１、電子部品４、５が冷却される。

図１（ｃ）に示すように、ベース部１の電子部品４、５が備えられる面の裏側には、複数枚の板状のフィン２が備えられている。フィン２の形状は、冷却効率がよく、ファン３により生じる空気の流れを妨げない形状を適宜選択すればよい（例えば、波型の板や棒状のフィンでもよい）。

図１（ａ）に示すように、ベース部１には、電子部品４、５を隔てるように通気孔６が形成されている。図１（ｂ）に示すように、電子部品４、５間に、通気孔６を形成することにより、冷却フィン２に通気孔６を通して冷却風が供給される。したがって、電子部品５の冷却効率が向上する。

さらに、通気孔６が形成されることにより、電子部品４、５間での熱の移動が制限される。したがって、許容温度が異なる電子部品を同一の冷却フィンで冷却することが可能となり、冷却フィン２及び冷却ファン３の個数を減らすことができる。

通気孔６の形状は、図１（ａ）に示すような矩形に限らず任意の形状を選択すればよい。また、通気孔６を複数個形成してもよい。特に、図１（ｂ）に示すように、空気が排出される方向に傾斜するよう通気孔６をベース部１に形成すると、流通する冷却風を妨げず冷却効率が向上する。

以上のように、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却構造によれば、ベース部１に通気孔６を形成するだけなので、材料費がそのままで、穴をあける加工費のみで冷却性能を向上させることができる。

本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却構造について、図２を参照して詳細に説明する。図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却構造の上面図、図２（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却構造のＢ−Ｂ断面図である。

図２（ａ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却構造１２は、冷却される電子部品４、５が備えられるベース部７とこのベース部７に備えられる冷却フィン２ａ、２ｂ、及び冷却フィン２ａ、２ｂで熱交換された空気を排出するためのファン３より構成される（ベース部７と冷却フィン２ａ、２ｂをあわせたものをヒートシンクとする）。また、吸気側には、図示省略の防塵フィルタが備えられる。

図２（ａ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却構造１２は、最外に配置される冷却フィン２ａより内側のベース部７にスリット９が形成されている。スリット９は、フィン２ａ、２ｂと平行に配置されるように形成されている。したがって、ベース部７からフィン２ａへの熱移送が低減され、フィン２ａから周囲に配置される電子部品８（例えば、電解コンデンサ）への熱放射を少なくすることができる。

ゆえに、冷却フィン２ａの周囲に熱に弱い電子部品８を配置できるとともに、熱に弱い電子部品を熱放射から防護するための熱遮蔽板等を削減することができる。よって、発熱量の多い電子部品（図２（ａ）では、電子部品４又は５）の近くに、熱に弱い電子部品（図２（ａ）では、電子部品８）を配置することが可能となり、電子部品の配置スペースを小さくすることができる。

なお、電子部品４、５の冷却は、冷却フィン２ｂで行われるため冷却能力が損なわれることはない。そして、フィン２ａ、２ｂの形状は、冷却効率がよく、ファン３により生じる空気の流れを妨げない形状を適宜選択すればよい（例えば、波型の板や棒状のフィンでもよい）。

また、スリット９は、冷却フィン２ａに形成してもよい。これにより、ベース部７からフィン２ａへの熱移送が低減され、フィン２ａから周囲に配置される電子部品８（例えば、電解コンデンサ）への熱放射を少なくすることができる。

以上のように、本発明の第１及び第２実施形態に係る電子部品冷却構造によれば、電子部品を配置するスペースを小さくすることができる。なお、本発明に係る電子部品冷却構造は、ファン、防塵フィルタ等の配置場所、ベース部に形成される通気孔及びスリットの形状、ベース部に備えられる電子部品の種類や数等は適宜設定可能である。

特に、本発明に係る電子部品冷却構造は、完全な防塵を必要とする電子機器（密閉構造をとる電子機器）等、筐体や支持枠に冷却風吹き出し孔を形成することができない場合の電子機器における電子部品の冷却特性向上に有効である。

１、７、１０…ベース部
４、５，８…電子部品
２、２ａ、２ｂ…冷却フィン
６…通風孔（穴）
９…スリット

Claims

電子部品が取り付けられるベース部と、当該ベース部の電子部品が取り付けられた面の裏面に立設して並設される複数の冷却フィンと、を有する電子部品冷却構造であって、
前記ベース部であって、前記並設された複数の冷却フィンのうち最外に配置される冷却フィンの内側にスリットを形成した
ことを特徴とする電子部品冷却構造。
前記最外に配置される冷却フィンは板状であり、
前記スリットを該冷却フィンの主面と平行に形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品冷却構造。
電子部品が取り付けられるベース部と、当該ベース部の前記電子部品が取り付けられた面の裏面に立設して並設される複数の冷却フィンと、を有する電子部品冷却構造であって、
前記並設された複数の冷却フィンのうち最外に配置される冷却フィンの主面にスリットを形成した
ことを特徴とする電子部品冷却構造。