JP2018195844A - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、ヒートシンクの両面に配置される半導体素子等の電子部品によっては、発熱量の大きい一方の面の電子部品の熱が、他方の面の電子部品に対して悪影響を及ぼす危険性があった。そして、両面の電子部品に対応できるようにフィン等の冷却部分の設計を行うとフィンが大型化し、部分的には、発熱体の冷却に寄与していない過剰な冷却能力をもつフィンが生じるなど、材料が無駄になり製造コストの面からも好ましくなかった。
また、過剰なフィンがあることにより重量が大きくなって作業性が悪化するとともに、冷却風の圧力損失が生じて、冷却効率を悪化させる可能性があった。
(全体の構成)
図1、2に示すように、本発明の実施形態のヒートシンク1は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の伝熱性を有する材料からなり、対向する第1ベース板11及び第2ベース板12と、同じくアルミニウムやアルミニウム合金等の伝熱性を有する材料からなり、第1ベース板11に固定されるフィン21,及び、第2ベース板12に固定されるフィン22と、第1ベース板11と第2ベース板12を対向した状態で連結固定する連結板(連結体)31,31とから構成されている。
取付凹溝11b,12bのフィン21,22が存在する方の側壁には、連結板(連結体)31,31をカシメて固定する際に、連結板(連結体)31の肉が食い込む凹部(11c,)12cが取付凹溝11b,12bの長手方向に沿って形成されている。
フィン21,22の一側面の連結部21b,22bを第1ベース板11及び第2ベース板12の凹溝11a,12aに嵌め込むことにより、第1ベース板11及び第2ベース板12に対して、フィン21,22同士が非接触となるように固定されている。
ここで、連結板(連結体)をベース板に固定する方法を、図3の示す、第2ベース板12に対する連結板(連結体)31下端の固定部分を用いて説明する。
図3(a)に示すように、第2ベース板12に形成された取付凹溝12bの一側(フィンの存在する側)の側壁には、凹部12cが形成されている。
そして、図3(b)に示すように、取付凹溝12bに対して連結板(連結体)31を挿入した状態で、図3(c)に示すように、第2ベース板12の側面よりカシメることで、取付凹溝12bに挿入されている連結板(連結体)31の一部が凹部12cに食い込むこととなり、第2ベース板12に対して連結板(連結体)31の下端部が固定される。
このように、ベース板に対する連結板(連結体)の固定をカシメにより行うことで、ネジ等の取り付け穴及びタップ等の予備加工が省略でき、また、接続強度も大きい。
また、フィン21,22の長さ寸法は、それぞれの必要冷却能力に応じて設定されており、冷却に必要な長さを有するフィン21,22に対して空気をスムーズに当てることができ、効率的に冷却することができるとともに、不必要なフィン21,22の部分を削除しているので、材料を節約できて製造コストを下げることができる。
図4、5を参考にして、冷却する被冷却物に対応してフィンの配置を変更する例について説明する。
図4(a)に示す配置例は、第1ベース板11の表面には比較的発熱量の低い発熱体A1を設置し、第2ベース板12の表面には、比較的発熱量の高い発熱体A2を設置した例を示しており、両発熱体A1,A2共に広い接地面積を必要とする発熱体である場合の配置例を示している。
比較的発熱量の大きい発熱体A2の冷却に対応するために、第2ベース板12に固定されるフィン22の放熱面部22aの幅寸法を大きく設定するともに、フィン21の放熱面部22aについては、発熱体A2を冷却するに十分な幅寸法を確保して、両発熱体A1,A2の効率的な冷却を行うことができる。
両発熱体A3,A4を第1ベース板11及び第2ベース板に対して幅方向に位置をずらして配置するとともに、フィン21,22の放熱面部21a,22aの幅寸法をそれぞれの冷却対象とする発熱体A3,A4が設置された側から他方の側に向かってを徐々に短くなるように設定されている。
なお、発熱体の発熱量によっては、発熱体を設置していない側のフィン21’,22’の部分を省略することもできる。
第1ベース板11及び第2ベース板12に固定するフィン21,22の放熱面部21a,22aの幅寸法を段階的に変えることによって、それぞれの発熱体A5,A6,A7の発熱量に最適な冷却能力を有するヒートシンク1を構成することができる。
第2ベース板12に固定するフィン22の放熱面部22aの幅寸法を、中央部で凸状の湾曲状となるように変化させ、反対に第1ベース板11に固定するフィン21の放熱面部21aの幅寸法を、中央部で凹状の湾曲状となるように変化させることによって、発熱体A9を第2ベース板12の中央部のフィン22により冷却するとともに、発熱体A8を第1ベース板11の両側部のフィン21により冷却して、全体として効率的な冷却を行うことができる。
図6(a)は、第1ベース板11もしくは第2ベース板12に設置される発熱体の発熱量が両ベース板において一側に偏っており、それに合わせて、ベース板に固定されるフィン23、24の密度(間隔)をベース板の左右位置において変更した例を示している。
冷却能力は、フィン23、24の密度(間隔)を変更することによって調節することができ、比較的発熱量が高い発熱体A10,A12の設置位置に対応するフィンの密度(間隔)を高く(狭く)することにより、効率的な冷却を行うことができる。
なお、図6(a)の実施形態は、比較的発熱量の高い発熱体A10,A12の偏りが同じである例を示しているが、本発明のヒートシンクにおいては、第1ベース板11と第2ベース板12に対して独立してフィンを取り付けることができるので、各ベース板において比較的発熱量の高い発熱体が配置される部位に対してフィンの密度(間隔)を高く(狭く)設定すればよく、その際、フィンの密度(間隔)が高い(狭い)部位は、両ベース板の何れか一方でもよく、また、両ベース板のいずれの部位であってもよい。
冷却能力は、フィンの厚み寸法を変更することによって調節することができ、比較的発熱量が高い発熱体A10,A12の設置位置に対応するフィンの厚み寸法を大きくすることにより、効率的な冷却を行うことができる。
なお、フィンの厚み寸法を大きくする部位が両ベース板の何れか一方でもよく、また、両ベース板のいずれの部位であってもよいことは、図6(a)と同様である。
具体的には、ベース板に形成された凹溝11a,12aに対して個々に板状のフィン23,24が配置され、凹溝11a,12aの一方側若しくは両側からカシメることにより、凹溝11a,12aに対してフィン23,24が固定され、フィン23,24が固定された第1ベース板11及び第2ベース板12を左右の連結板(連結体)31,31により連結することによりヒートシンク1が形成されている。
第1ベース板11及び第2ベース板12に形成される凹溝11a,12aは、配置されるフィンの長さ方向に沿って両ベース板の全長に亘って形成されており、凹溝11a,12aの端部が開放されているとともにその幅寸法は固定するフィンの厚み寸法に応じて適宜決定されている。
したがって、発熱体の発熱量に応じて設定したフィンがベース板の長さ以上となる場合にはベース板からフィンが突出するように固定することができ、また、同フィンがベース板の長さ以下である場合には、凹溝11a,12aのフィン23,24が配置される部位のみをカシメることにより固定することができ、それぞれのベース板に対して自由にフィンフィン23,24を配置することができる。
そして、フィン23,24が配置された両ベース板を連結板31,31により連結することにより、冷却対象に適した冷却能力を有するヒートシンクを形成することができる。
第1ベース板11もしくは第2ベース板12に設置される発熱体の発熱量によっては、第1ベース板11と第2ベース板12の間に収まるフィン23,24の長さでは十分な冷却を行うことができない場合がある。そのような場合には、フィン23,24の長さを第1ベース板11および第2ベース板12の長さ以上に設定することで、より発熱量の大きい発熱体の冷却を行うことができる。
反対に、第1ベース板11と第2ベース板12の長さと同程度の長さでは、フィン23,24による冷却能力が大きすぎる場合がある。そのような場合には、発熱体を冷却するという点においては問題は無いが、フィン23,24の長さを第1ベース板11および第2ベース板12の長さ以下にすることで、材料を節約することができる。
また、フィンを、冷却対象に応じた必要最小限により構成することができるので、材料が節約できるとともに、ベース板と連結板とによって形成されるダクトに冷却風を通す際の圧力損失を少なくすることができ、フィンに対して接触させる冷却風を多くして、冷却効率を向上させることができるとともに、軽量化を図ることができる。
連結板は、ベース板同士をねじれ等無く連結できる程度の強度を備えればよく、比較的軽量な板状部材により形成することができるので、必要以上に重量が重くなることなく、製造が容易である。また、フィンと同じ材料で形成することで、連結板自体が放熱して冷却力を向上させることができる。
11 :第1ベース板
11a :凹溝
11b :取付凹溝
11c :凹部
12 :第2ベース板
12a :凹溝
12b :取付凹溝
12c :凹部
21 :フィン
21' :フィン
21a :放熱面部
21b :連結部
22 :フィン
22' :フィン
22a :放熱面部
22b :連結部
23 :フィン
24 :フィン
31 :連結板(連結体)
Claims (1)
- 伝熱性を有する材料からなり対向して配置される2枚のベース板と、ベース板の両側辺同士を連結する連結体と、伝熱性を有する材料からなり2枚のベース板に固定されてベース板間に配置される複数のフィンとを有し、
複数のフィンは、2枚のベース板のうちの一方のベース板に固定される複数のフィンと、2枚の板体のうちの他方のベース板に固定される複数のフィンとからなり、
一方もしくは他方のベース板に固定される複数のフィンの長さ寸法を、一方もしくは他方のベース板の長さ寸法と異ならせたヒートシンク。
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