JP2017034111A - heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink.
各種の電子機器、電気機器には、半導体素子などの発熱体が発する熱を放熱するためのヒートシンクが設けられる。従来では、発熱体が固定される基盤と、基盤に着脱自在に取り付けられるフィンとを備えるヒートシンクが提案されている(特許文献1参照)。 Various electronic devices and electrical devices are provided with a heat sink for radiating heat generated by a heating element such as a semiconductor element. Conventionally, a heat sink including a base on which a heating element is fixed and a fin that is detachably attached to the base has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に記載されるヒートシンクでは、フィンの数を調整することにより、発熱体の発熱量の増大に対応できる。しかしながら、このヒートシンクは、基盤に形成された溝にフィンを勘合することによりフィンを基盤に取り付けているため、発熱体から伝わった熱で基盤の温度が高くなって基盤が熱膨張すると、基盤に形成された溝も大きくなり、基盤からフィンが外れうる。フィンが外れると、ヒートシンクの放熱性能が低下するため、発熱体を的確に冷却できない。 The heat sink described in Patent Document 1 can cope with an increase in the amount of heat generated by the heating element by adjusting the number of fins. However, since this heat sink is attached to the base by fitting the fin into the groove formed in the base, if the base becomes hot due to the heat transferred from the heating element, The formed grooves are also large, and the fins can be removed from the base. When the fins are removed, the heat dissipation performance of the heat sink is lowered, so that the heating element cannot be accurately cooled.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンクを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat sink that can cope with an increase in the amount of heat generated by the heating element and that can accurately cool the heating element.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のヒートシンクは、発熱体に熱的に接続されるベースと、少なくとも1つのフィンを有し、ベースに着脱可能に取り付けられるフィンユニットと、を備える。ベースは、第1材料により形成され、発熱体およびフィンユニットに熱的に接続される第1部分と、第1材料よりも熱膨張率の低い第2材料により形成され、フィンユニットに形成された係合部と係合する第2部分と、を含む。 In order to solve the above problems, a heat sink according to an aspect of the present invention includes a base that is thermally connected to a heating element, and a fin unit that has at least one fin and is detachably attached to the base. . The base is formed of the first material, and is formed of the first portion thermally connected to the heating element and the fin unit, and the second material having a lower coefficient of thermal expansion than the first material, and is formed in the fin unit. A second portion that engages with the engaging portion.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンクを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat sink which can respond to the increase in the emitted-heat amount of a heat generating body, and can cool a heat generating body exactly can be provided.
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the same or equivalent components and members shown in the respective drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions thereof are omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.
図1、2は、実施の形態に係るヒートシンク100を示す。図1は、ヒートシンク100の斜視図である。図2は、ヒートシンク100の分解斜視図である。ヒートシンク100は、例えばLSIなどの発熱体が発する熱を放熱させる。ヒートシンク100は、ベース10と、フィンユニット20と、伝熱部材30と、を備える。以降ベース10に対してフィンユニット20が取り付けられる側を上側として説明する。
1 and 2 show a
ベース10は、発熱体と熱的に接続される。伝熱部材30は、ベース10とフィンユニット20の間に設けられる。フィンユニット20は、伝熱部材30を挟んでベース10に着脱可能に取り付けられる。発熱体が発した熱は、ベース10、伝熱部材30、フィンユニット20の順に伝わり、主にフィンユニット20において放熱される。
The
図3は、ベース10およびフィンユニット20の上面図である。図4(a)、(b)は、ヒートシンク100の断面図である。図4(a)は、図3のA−A線断面図に対応し、図4(b)は、図3のB−B線断面図に対応する。図4(a)、(b)では、フィンユニット20がベース10に取り付けられた状態を示す。
FIG. 3 is a top view of the
フィンユニット20は、基部21と、複数のフィン22と、を含む。基部21は、基部本体部23と、フィン側係合部24と、を含む。基部本体部23は、平面視で略矩形状の部材であり、アルミニウムなどの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。
The
フィン側係合部24は、基部本体部23の下側に設けられる。フィン側係合部24は、フック状の部材であり、下方に伸びる第1部分24aと、第1部分24aの下端から第1部分24aに略直交する方向に伸びる第2部分24bと、第2部分24bから上側に突出する第3部分24cと、を含む。フィン側係合部24は、基部本体部23と一体に形成されても、基部本体部23とは別体に形成された上で基部本体部23に結合されてもよい。
The fin
複数のフィン22は、基部本体部23の上側に設けられる。複数のフィン22は、細長い板状の部材であり、アルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。複数のフィン22は、基部21と一体に形成されても、基部21とは別体に形成された上で基部21に結合されてもよい。
The plurality of
ベース10は、ベース本体部11と、ベース側係合部12と、を含む。ベース本体部11は、発熱体に熱的に接続される。ベース本体部11は、平面視で矩形状の部材であり、アルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。なお、ベース本体部11は、フィンユニット20の基部本体部23と同じ材料により形成されても、基部本体部23とは異なる材料により形成されてもよい。
The
ベース側係合部12は、ベース本体部11に固定される。本実施の形態では、ベース側係合部12は、ベース本体部11に形成された凹部11aに収容され、そこで固定される。ベース側係合部12は、箱状の部材であり、ベース本体部11よりも熱膨張率が低い材料により形成される。これにより、ベース側係合部12の熱変形が抑止される。好ましくは、ベース側係合部12は、発熱体が発する熱ではほとんど熱変形しない材料により形成される。例えば、ベース側係合部12は、セラミックスにより形成される。ベース側係合部12の上面には、フィン側係合部24がベース側係合部12内に進入するための第1開口12aと、フィン側係合部24の先端(すなわち第3部分24c)を引っかけるための第2開口12bとが形成されている。
The base
伝熱部材30は、ベース本体部11の上面に固定される。伝熱部材30は、平面視で略矩形状の部材であり、フィン側係合部24およびベース側係合部12と上下方向で対応する位置に開口30aが形成されている。
The
本実施の形態では、伝熱部材30は、弾性部材31と、伝熱シート32と、を含んで構成される。弾性部材31は、平面視で略矩形状の部材であり、スポンジやゴムなどの弾性を有する材料により形成される。弾性部材31には、開口30aに対応する開口が形成されている。
In the present embodiment, the
伝熱シート32は、シート状の部材であり、弾性部材31の周りに巻かれている。フィンユニット20がベース10に取り付けられた状態では、伝熱シート32は、ベース本体部11に加えて、基部本体部23にも接する。すなわち、伝熱シート32は、ベース本体部11と基部本体部23の両方に熱的に接続される。したがって、発熱体からベース10(特にベース本体部11)に伝わった熱は、伝熱シート32を介してフィンユニット20に伝わり、主にフィン22において放熱される。
The
図5〜図7は、ベース10にフィンユニット20を装着する(または取り外す)ときの様子を示す。図5(a)、図6(a)、図7(a)は、図4(a)に対応する。図5(b)、図6(b)、図7(b)は、図4(b)に対応する。図5〜7に加えて図4を参照しつつ、ベース10に対してフィンユニット20を着脱する流れを説明する。
5 to 7 show a state where the
図5(a)、(b)のごとくフィンユニット20がベース10から取り外された状態から、フィンユニット20を下方に移動させてベース10に近づける。伝熱部材30を押し潰しながらフィンユニット20をベース10に近づけると、図6(a)、(b)のごとくフィン側係合部24が第1開口12aからベース側係合部12内に進入する。
From the state where the
図7(a)、(b)のごとく、フィンユニット20をベース10側に押しつけたまま、上下方向を回転軸としてフィンユニット20を90度回転させる。フィン側係合部24の第3部分24cは、第2開口12bと上下方向で対向する。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
フィンユニット20をベース10側に押しつけるのを止めると、伝熱部材30の弾性力により、フィンユニット20はベース10から離れる方向に付勢される。すると、図4(a)、(b)のごとく、フィン側係合部24の第3部分24cがベース側係合部12の第2開口12bに引っかかる。また、フィン側係合部24の第2部分24bがベース側係合部12に押しつけられる。このようにして、フィン側係合部24とベース側係合部12とが係合し、フィンユニット20がベース10に取り付けられる。
When the pressing of the
ベース10からフィンユニット20を取り外すとき(すなわちフィン側係合部24とベース側係合部12との係合を外すとき)は、装着するときとは逆の流れで行われる。すなわち、フィンユニット20は、図4→図7→図6→図5の流れでベース10から取り外される。
When the
以上説明した実施の形態に係るヒートシンク100によると、フィンユニット20は、着脱可能にベース10に取り付けられる。これにより、発熱体の発熱量が増大した場合や、発熱体が使用される環境の温度が想定と異なっていた場合(例えば想定よりも暑い環境で使用される場合)でも、つまりヒートシンク100に求められる冷却性能に変更が生じた場合でも、発熱体にネジや接着剤等で固定されたベース10はそのままに、フィンユニット20を取り替えることによって対応できる。例えば、発熱量に応じた枚数のフィンを有するフィンユニット20に取り替えることによって、冷却性能の変更に対応できる。加えて、実施の形態に係るヒートシンク100によると、ベース10は、発熱体からの熱をフィンユニット20に伝えるベース本体部11と、フィンユニット20と係合するためのベース側係合部12と、を含む。このベース側係合部12は、ベース本体部11よりも熱膨張率の低い材料により形成される。したがって、ベース側係合部12がベース本体部11と同じ材料により形成される場合と比べ、ヒートシンク100(特にベース10)の温度が高くなったときのベース側係合部12の熱変形は抑止される。そのため、ヒートシンク100の温度が高くなってもベース側係合部12とフィン側係合部24との係合を維持できるため、すなわちヒートシンク100の温度が高くなってもフィンユニット20がベース10から外れないため、ヒートシンク100は発熱体を的確に冷却できる。つまり、実施の形態に係るヒートシンク100によると、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンク100を提供できる。
According to the
また、実施の形態に係るヒートシンク100では、伝熱部材30の付勢力によって、フィン側係合部24とベース側係合部12とが係合する。ここで、仮にフィン側係合部24とベース側係合部12とが熱膨張により多少変形しても、伝熱部材30の付勢力によって、やはり第3部分24cは第2開口12bに挿通し、やはり第2部分24bはベース側係合部12に押しつけられる。つまり、実施の形態に係るヒートシンク100によると、フィン側係合部24とベース側係合部12が熱変形しても、それらの係合を維持できる。
Further, in the
また、実施の形態に係るヒートシンク100では、伝熱部材30の付勢力によってフック状のフィン側係合部24の先端がベース側係合部12の開口に引っかかり、フィン側係合部24とベース側係合部12とが係合する。つまり、比較的簡単にフィンユニット20をベース10に取り付けることができる。これにより、フィンユニット20の取り替えに要する時間が短くでき、交換作業のコストを削減できる。また、係合部の構造が比較的単純であるため、各係合部ひいてはヒートシンク100を比較的安価に製造できる。
In the
以上、実施の形態に係るヒートシンクの構成について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。以下、変形例を示す。 The configuration of the heat sink according to the embodiment has been described above. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements, and such modifications are also within the scope of the present invention. Also, combinations of the embodiments are possible. Hereinafter, a modification is shown.
(変形例1)
実施の形態では、フィンユニット20が、複数のフィン22を含む場合に付いて説明したが、それに限られない。フィンユニット20は、1つのフィン22だけを含んでもいてもよい。つまり、フィンユニット20は、少なくとも1つのフィン22を含んでいればよい。
(Modification 1)
In the embodiment, the case where the
(変形例2)
実施の形態では、1つのベース10に対して、1つのフィンユニット20が取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。1つのベース10に対して、複数のフィンユニット20が取り付けられてもよい。この場合、各フィンユニット20が含むフィン22の数は、同じでなくてもよい。
(Modification 2)
In the embodiment, the case where one
(変形例3)
実施の形態では特に言及しなかったが、フィン側係合部24が基部本体部23とは別体に形成された上で基部本体部23に結合される場合、フィン側係合部24は、基部本体部23よりも熱膨張率の低い材料により形成されてもよい。例えば、フィン側係合部24は、セラミックスにより形成されてもよい。この場合、ベース側係合部12に加えてフィン側係合部24も、発熱体が発する熱ではほとんど熱変形しないため、ベース側係合部12とフィン側係合部24との高い係合強度を維持できる。
(Modification 3)
Although not particularly mentioned in the embodiment, when the fin
(変形例4)
実施の形態では、伝熱部材30が弾性部材31と伝熱シート32とを含む場合について説明したが、これに限られない。伝熱部材30は、熱伝導率が高くて弾性を有していればよく、例えばシリコンを含有したゴムにより形成されてもよい。
(Modification 4)
In the embodiment, the case where the
(変形例5)
実施の形態では、フック状のフィン側係合部24がベース側係合部12の開口に引っかかることによってフィン側係合部24とベース側係合部12とが着脱可能に係合し、フィンユニット20がベース10に着脱可能に取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。ベース10がフック状の係合部を有し、フィン側係合部24がそのフックが引っかかる開口を有していてもよい。また、フィン側係合部24およびベース側係合部12は、着脱可能に係合できれば、他の構造であってもよい。
(Modification 5)
In the embodiment, when the hook-shaped fin-
10 ベース、 11 ベース本体部、 12 ベース側係合部、 20 フィンユニット、 21 基部、 22 フィン、 23 基部本体部、 24 フィン側係合部、 30 伝熱部材、 31 弾性部材、 32 伝熱シート、 100 ヒートシンク。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
少なくとも1つのフィンを有し、前記ベースに着脱可能に取り付けられるフィンユニットと、を備え、
前記ベースは、
前記発熱体および前記フィンユニットに熱的に接続される伝熱部と、
前記伝熱部よりも熱膨張率の低い材料により形成され、前記フィンユニットに形成されたフィン側係合部と係合するベース側係合部と、を含むことを特徴とするヒートシンク。 A base thermally connected to the heating element;
A fin unit having at least one fin and detachably attached to the base;
The base is
A heat transfer section thermally connected to the heating element and the fin unit;
A heat sink comprising: a base side engagement portion that is formed of a material having a lower thermal expansion coefficient than the heat transfer portion and engages with a fin side engagement portion formed in the fin unit.
前記フィンユニットが前記ベースに取り付けられたとき、前記伝熱部材は前記ベースと前記フィンユニットに挟まれて弾性変形し、
前記フィン側係合部と前記ベース側係合部とは、弾性変形による付勢力を前記伝熱部材から受けることにより係合するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。 A heat transfer member that is provided between the base and the fin unit and that thermally connects them;
When the fin unit is attached to the base, the heat transfer member is elastically deformed by being sandwiched between the base and the fin unit,
2. The heat sink according to claim 1, wherein the fin-side engagement portion and the base-side engagement portion are configured to be engaged by receiving an urging force due to elastic deformation from the heat transfer member. .
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