JP2020098858A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で高い冷却性能を有する放熱装置を提供すること。【解決手段】放熱装置は、板状の複数の放熱板を積層して形成され、発熱体の熱を放熱する放熱部、を備え、複数の放熱板の各々は、重心部を含む第１の領域と、第１の領域から面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる複数の第２の領域と、第１の領域および第２の領域の周りの第３の領域に形成され、面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部と、を有し、複数の放熱板の少なくとも１枚は、表面において第２の領域に形成される第１の嵌合部と、裏面において第２の領域に形成され、第１の嵌合部と嵌合する形状を有した第２の嵌合部と、を有する。【選択図】図１０

Description

本開示は、電子機器の発熱体を放熱する放熱装置に関する。

従来、パーソナルコンピュータ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）を冷却する放熱装置がある（例えば、特許文献１参照）。この放熱装置は、ＣＰＵの上に配置されるヒートシンクと、ヒートシンクの上に配置されるクーリングファンとを有している。

特開２０１４−１８３２８４号公報

放熱装置は、ヒートシンクを大きくしたり、ファンの回転数を上げたりすることによって、冷却性能を上げることができる。

しかし、ヒートシンクを大きくすると装置全体が大きくなり、また、ファンの回転数を上げると騒音が大きくなるという問題がある。

本開示の非限定的な実施例は、小型で高い冷却性能を有する放熱装置の提供に資する。

本開示の一態様に係る放熱装置は、板状の複数の放熱板を積層して形成され、発熱体の熱を放熱する放熱部、を備え、前記複数の放熱板の各々は、重心部を含む第１の領域と、前記第１の領域から面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる複数の第２の領域と、前記第１の領域および前記第２の領域の周りの第３の領域に形成され、面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部と、を有し、前記複数の放熱板の少なくとも１枚は、表面において前記第２の領域に形成される第１の嵌合部と、裏面において前記第２の領域に形成され、前記第１の嵌合部と嵌合する形状を有した第２の嵌合部と、を有する。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示の一態様によれば、小型で高い冷却性能を実現できる。

本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

第１の実施の形態に係る放熱装置の一例を示した斜視図 放熱装置の一例を示した側面図 図１の放熱装置のＡＡ矢視断面図 放熱装置の一例を示した分解斜視図 放熱板の一例を示した斜視図 放熱板の一例を示した斜視図 放熱装置の製造方法の一例を説明する図 放熱装置の製造方法の一例を説明する図 放熱装置の製造方法の一例を説明する図 放熱装置の製造方法の一例を説明する図 放熱部の一部を示した斜視図 放熱部の一部を示した斜視図 放熱板の固定方法の一例を説明する図 図９のＡＡ矢視断面における斜視図 図１０の放熱板を正面から見た図 放熱板を積層した図 図１２の点線枠Ｂに示す部分の拡大図 放熱板の熱伝導を説明する図 放熱板の寸法の一例を説明する図 放熱板をカシメによって固定した場合とねじによって固定した場合との違いを説明する図 延出プレート部に形成される突起および窪みの位置を説明する図 延出プレート部に形成される突起および窪みの位置を説明する図

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

自動車は、様々な電子機器を搭載している。例えば、自動車は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）、ＨＵＤ（Head-Up Display）、ＡＤＡＳ（Advanced Driver-Assistance Systems）、デジタルメータクラスタ、ヘッドランプのＬＥＤ（Light Emitting Diode）の駆動回路、またはカーナビゲーション等の電子機器を搭載している。

これらの電子機器は、例えば、ＣＰＵまたはＳＯＣ（System-On-a-Chip）等の発熱体を有する。電子機器の誤動作を抑制するため、放熱装置によるＣＰＵまたはＳＯＣ等の放熱が重要となる。

自動車に搭載される電子機器は、例えば、設置場所によって小型化が求められ、また、静音性が求められる。例えば、デジタルメータクラスタは、ドライバの前方に配置されるため、放熱装置のファンの音がドライバに聞こえないようにファンの騒音を抑制することが重要となる。つまり、放熱装置は、ファンを高回転させなくても、小型で発熱体を十分に放熱できることが重要となる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る放熱装置１０の一例を示した斜視図である。図１に示すように、放熱装置１０は、放熱部１１と、フレーム１２と、ファン１３と、を有している。放熱部１１、フレーム１２、およびファン１３は、一体化されている。以下では、放熱装置１０に対し、図１に示す３軸のｘ、ｙ、ｚ軸を設定する。また、＋ｚ軸方向を上方とし、−ｚ軸方向を下方とする。

放熱部１１は、例えば、四角柱形状を有している。放熱部１１は、以下で説明するが、板状の放熱板が複数枚積層されて構成される（例えば、図４の放熱部１１および放熱板１１ａ〜１１ｆを参照）。

放熱部１１は、熱を発する発熱体の上面に配置される（例えば、図２の放熱部１１および発熱体２１を参照）。放熱部１１は、発熱体から発せられる熱を放熱する。放熱部１１と発熱体とは、接触していてもよいし、放熱部１１と発熱体との間に、発熱体の熱がスムーズに放熱部１１に伝わるように、例えば、グリス等が塗布されてもよい。以下では「接触」には、物体と物体との間にグリス等が塗布される場合も含むことがある。

フレーム１２は、放熱部１１の発熱体が位置する面とは反対側の面に設けられる。フレーム１２の周囲は、放熱部１１の周囲と同様の形状を有し、例えば、四角柱形状を有している。

ファン１３は、フレーム１２内に設けられている。ファン１３は、回転軸がフレーム１２の中心に位置するように、フレーム１２内に設けられている。ファン１３は、モータによって回転する。

図２は、放熱装置１０の一例を示した側面図である。図２において、図１と同じものには同じ符号が付してある。なお、図２には、発熱体２１が示してある。

図２に示すように、放熱装置１０は、放熱部１１の下面が、発熱体２１の上面に位置するように配置される。発熱体２１は、例えば、ＣＰＵまたはＳＯＣ等の発熱する電子部品である。発熱体２１の熱は、放熱部１１によって吸熱され放熱される。フレーム１２およびフレーム１２に収容されているファン１３は、放熱部１１の発熱体２１が位置する面とは反対側の面に設けられる。

図３は、図１の放熱装置１０のＡＡ矢視断面図である。図３において、図１と同じものには同じ符号が付してある。ファン１３は、フレーム１２に収容されている。

ファン１３は、モータ１３ａと、羽根１３ｂと、を有している。モータ１３ａは、例えば、流体軸受モータである。

羽根１３ｂは、モータ１３ａの回転軸に連結されている。羽根１３ｂは、放熱部１１の上方に位置している。羽根１３ｂは、モータ１３ａの回転軸が回転することによって回転する。羽根１３ｂが回転すると、ファン１３の上方にある空気が放熱部１１に送り込まれる。これにより、放熱部１１は冷却され、発熱体も冷却される。

図４は、放熱装置１０の一例を示した分解斜視図である。図４において、図１と同じものには同じ符号が付してある。

図４に示すようにフレーム１２は、カバー１２ａを有している。カバー１２ａは、放熱部１１および発熱体を冷却する空気を取り込むための、例えば、円形状の開口を有している。カバー１２ａの開口の直径は、例えば、ファン１３の直径と同じ（略同じを含む、以下同じ）でもよくまたはファン１３の直径より大きくてもよい。

放熱部１１は、放熱板１１ａ〜１１ｆを有している。放熱板１１ａ〜１１ｆは、積層される。積層される放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれの間には、熱がスムーズに伝わるように、例えば、グリス等が塗布されてもよい。

放熱板１１ａ〜１１ｆは、四角形状の板状の部材である。放熱板１１ａ〜１１ｆの材料は、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウムまたは銅である。例えば、放熱板１１ａ〜１１ｆは、日本工業規格のＡ１０５０またはＣ１０２０によって形成されてもよい。

また、放熱板１１ａ〜１１ｆは、１つの材料だけでなく、異なる材料を組み合わせて積層されてもよい。例えば、放熱板１１ａ〜１１ｆに適用する材料を交互にしてもよい。具体的には、放熱板１１ａはアルミニウム、放熱板１１ｂは銅、放熱板１１ｃはアルミニウム、放熱板１１ｄは銅、放熱板１１ｅはアルミニウム、放熱板１１ｆは銅としてもよい。

図５は、放熱板１１ａの一例を示した斜視図である。図５に示すように、放熱板１１ａは、コアプレート部３１と、延出プレート部３２ａ〜３２ｄと、フィン部３３と、を有している。

コアプレート部３１は、平らな領域であり、四角形状を有している。発熱体は、コアプレート部３１に配置される。言い換えれば、発熱体は、コアプレート部３１に接触される。コアプレート部３１の形状および大きさは、例えば、発熱体の形状および大きさに合わせて形成されてもよい。

延出プレート部３２ａ〜３２ｄは、平らな領域であり、四角形状のコアプレート部３１の四隅から、外に向かって四方に伸びている（放射状に伸びている）。

フィン部３３は、コアプレート部３１の周囲および延出プレート部３２ａ〜３２ｄの周囲に形成されている。フィン部３３は、コアプレート部３１の周囲および延出プレート部３２ａ〜３２ｄの周囲から、面内方向（放熱板１１ａの法線に垂直な方向）において外に向かって伸びている。

フィン部３３は、例えば、プレス加工によって形成されてもよい。また、フィン部３３は、例えば、レーザ加工によって形成されてもよい。フィン部３３をレーザ加工によって形成する場合、例えば、四角形状の平板を用意し、レーザによって、用意した平板の一辺から、その一辺に対向する辺に向かって、溝を形成し、フィン部３３を形成する。

例えば、図５の矢印Ａ１１に示す辺から、矢印Ａ１２に示す辺に向かって、レーザで溝を形成する。溝の長さは、辺の中心付近では、同じにし、辺の端に近づくにつれ短くする。これを四角形状の平板の各辺で行う。これにより、図５に示すようなコアプレート部３１、延出プレート部３２ａ〜３２ｄ、およびフィン部３３を有する放熱板１１ａが形成される。

コアプレート部３１は、発熱体の熱を受熱する。受熱した熱は、延出プレート部３２ａ〜３２ｄに伝わる。コアプレート部３１が受熱した熱および延出プレート部３２ａ〜３２ｄに伝わった熱は、コアプレート部３１および延出プレート部３２ａ〜３２ｄから放射状に伸びるフィン部３３によって放熱される。そして、フィン部３３は、ファン１３によって空冷される。

図５では、放熱板１１ａについて説明したが、放熱板１１ｂも、放熱板１１ａと同様の形状および大きさを有する。

図６は、放熱板１１ｆの一例を示した斜視図である。図６において、図５と同じものには同じ符号が付してある。放熱板１１ｆは、図５に示した放熱板１１ａに対し、中央部（略中央部を含む、以下同じ）に円形状の開口部４１を有している所が異なる。

開口部４１は、放熱板１１ｆの中央に形成されている。延出プレート部３２ａ〜３２ｄは、開口部４１の周囲領域から、外に向かって四方に伸びている。

開口部４１には、ファン１３およびフレーム１２の一部が収容される。例えば、図３の矢印Ａ１に示すように、開口部４１には、ファン１３およびフレーム１２の一部が収容される。

図６に示すフィン部３３は、図５に示したフィン部３３と同様に、例えば、プレス加工によって形成されてもよい。また、フィン部３３は、例えば、レーザ加工によって形成されてもよい。例えば、フィン部３３をレーザ加工によって形成する場合、四角形状の平板を用意し、レーザによって、用意した平板の一辺から、その一辺に対向する辺に向かって、溝を形成し、フィン部３３を形成する。

図６では、放熱板１１ｆについて説明したが、放熱板１１ｃ〜１１ｅも、放熱板１１ｆと同様の形状および大きさを有する。このように、放熱板１１ｃ〜１１ｆに開口を設け、フレーム１２およびファン１３の一部を収容することにより、放熱装置１０の高さを抑制できる。

放熱板１１ａ〜１１ｆは積層される。発熱体と接触する放熱板１１ａは、コアプレート部および延出プレート部を有し、放熱板１１ａの上に配置される放熱板１１ｂも、コアプレート部および延出プレート部を有する。放熱板１１ｂのコアプレート部および延出プレート部は、放熱板１１ａのコアプレート部および延出プレート部と、平面視で（＋ｚ軸方向から見て）重なるように積層される。

放熱板１１ｂの上に配置される放熱板１１ｃ〜１１ｆは、開口部と延出プレート部とを有する。放熱板１１ｃの開口部は、放熱板１１ｂのコアプレート部に重なり、放熱板１１ｃの延出プレート部は、放熱板１１ｂの延出プレート部に重なるように積層される。また、放熱板１１ｃ〜１１ｆは、それぞれの開口部と延出プレート部とが重なるように積層される。つまり、開口部を有する放熱板１１ｃ〜１１ｆの延出プレート部は、コアプレート部を有する放熱板１１ａ，１１ｂの延出プレート部に、平面視で重なる位置に形成される。

これにより、放熱板１１ａが発熱体から受熱した熱は、コアプレート部および延出プレート部を介して、放熱板１１ｂに伝わる。放熱板１１ｂに伝わった熱は、放熱板１１ｂの延出プレート部を介して、放熱板１１ｃ〜１１ｆのそれぞれの延出プレート部に伝わる。そして、放熱板１１ａ〜１１ｆに伝わった熱は、放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれが備えるフィン部によって放熱される。放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれのフィン部は、ファン１３によって空冷される。

なお、放熱板１１ａ〜１１ｆは、それぞれのフィン部も平面視で重なるように積層される。従って、放熱板１１ａが発熱体から受熱した熱は、フィン部を介しても放熱板１１ｂ〜１１ｆのそれぞれに伝わる。

図７Ａ〜図７Ｄは、放熱装置１０の製造方法の一例を説明する図である。図７Ａ〜図７Ｄにおいて、図４と同じものには同じ符号が付してある。

図７Ａに示すように、放熱装置１０のカバー１２ａ、ファン１３、フレーム１２、および放熱板１１ａ〜１１ｆは、ばらばらの状態にある。図７Ａに示す状態から、図７Ｂに示すように、放熱板１１ａ〜１１ｆを積層し、積層した放熱板１１ａ〜１１ｆ（放熱部１１）を、フレーム１２に固定する。

フレーム１２の底部中央部は、図７Ａの矢印Ａ２１に示すように、ファン１３の底部を収容する窪みを有している。フレーム１２の底部中央部は、放熱板１１ｃ〜１１ｆに設けられた開口部（例えば、図６の開口部４１を参照）に収容される（例えば、図３の矢印Ａ１を参照）。

放熱部１１（放熱板１１ａ〜１１ｆ）は、例えば、ねじによってフレーム１２に固定されてもよい。例えば、ねじのねじ先を、放熱部１１に設けられた穴（図示せず）に通し、フレーム１２に設けられたねじ穴に挿入して、放熱部１１をフレーム１２に固定してもよい。

また、放熱板１１ａ〜１１ｆは、例えば、カシメによって、固定（一体化）されてもよい。そして、カシメによって固定された放熱板１１ａ〜１１ｆを、ねじでフレーム１２に固定してもよい。

積層される放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれの間には、熱の伝導を向上するため、例えば、グリス等を塗布してもよい。

放熱部１１とフレーム１２とを一体化すると、図７Ｃに示すように、ファン１３をフレーム１２に収容し、固定する。ファン１３の底部（図７Ｂの矢印Ａ２２に示す部分）は、フレーム１２の底部中央部の窪んだ部分に収容される（例えば、図３の矢印Ａ１を参照）。言い換えれば、ファン１３の底部は、フレーム１２の底部中央部とともに、放熱板１１ｃ〜１１ｆの開口部に収容される。

ファン１３をフレーム１２に固定すると、図７Ｄに示すように、カバー１２ａをフレーム１２に固定する。例えば、カバー１２ａは、ねじによってフレーム１２に固定される。

図８Ａおよび図８Ｂは、放熱部１１の一部を示した斜視図である。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、図４〜図６と同じものには同じ符号が付してある。

上記したように、放熱板１１ａ〜１１ｆの延出プレート部およびフィン部は、同じ形状で同じ位置に形成されている。従って、放熱板１１ａ〜１１ｆを積層すると、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれの延出プレート部およびフィン部は、上下で同じ位置に揃う。

放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれのフィン部の位置を変え、放熱装置１０の放熱量を調べた。例えば、上下で隣接するフィン部を左右方向に少しずつずらしたりして、放熱装置１０の放熱量を調べた。その結果、放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれのフィン部の位置が、上下で同じ位置に揃う場合（すなわち、図８Ａおよび図８Ｂに示す状態）に良好な放熱量が得られた。

図８Ｂの矢印Ａ３１は、フィン部３３の幅を示している。図８Ｂの矢印Ａ３２は、フィン部のピッチを示している。フィン部３３の幅と、フィン部３３のピッチとの比率は、「１：１」である。

フィン部３３の幅と、フィン部３３のピッチとの比率を変え、放熱装置１０の放熱量を調べた。その結果、フィン部３３の幅と、フィン部３３のピッチとの比率が「１：１」の場合に良好な放熱量が得られた。

放熱装置１０が、例えば、自動車に搭載される電子機器に適用される場合を想定し、放熱板の外形の大きさ（縦×横）を「４５ｍｍ×４５ｍｍ」とする。また、放熱板を積層したときの厚さ（放熱部の厚さ）を「３ｍｍ」とする。また、フィン部の幅と、フィン部のピッチとの比率を「１：１」とする。ファンの回転数を「３０００〜４０００ｒ／ｍｉｎ」とする。

この条件において、放熱板の枚数、厚さ、およびフィン部の幅を変え、放熱装置１０の熱抵抗を測定した。放熱板の枚数が「６枚」、厚さが「０．５ｍｍ」、フィン部の幅が「１．０ｍｍ」のとき、熱抵抗「２．６Ｋ／Ｗ」が得られた。

なお、積層する放熱板の枚数は「２枚〜１６枚」であってもよい。放熱板の厚さは「２．０ｍｍ以下」であってもよい。フィン部の幅は「０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ」であってもよい。ファンの回転数は「１５００ｒ／ｍｉｎ〜８０００ｒ／ｍｉｎ」または「１５００ｒ／ｍｉｎ以上」であってもよい。この場合でも、目標とする「２．７Ｋ／Ｗ」以下の熱抵抗が得られた。

以上説明したように、放熱装置１０は、発熱体２１の熱を放熱する放熱部１１と、放熱部１１の発熱体２１が位置する面とは反対側の面に設けられるファン１３と、を備え、放熱部１１は、複数の板状の放熱板１１ａ〜１１ｆを積層して形成され、放熱板１１ａ〜１１ｆのそれぞれの周囲には、面内方向において放射状に伸びる櫛状のフィン部３３が形成されている。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、放熱板１１ａ〜１１ｆのうちの放熱板１１ａ，１１ｂは、発熱体２１の熱を受熱するコアプレート部３１と、コアプレート部３１から放射状に伸びる延出プレート部３２ａ〜３２ｄと、を有し、放熱板１１ａ，１１ｂのフィン部３３は、コアプレート部３１および延出プレート部３２ａ〜３２ｄから放射状に伸びている。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、放熱板１１ａ〜１１ｆのうちの放熱板１１ｃ〜１１ｆは、中央部にファン１３を収容する開口部４１が形成され、開口部４１の周囲の領域から、放射状に伸びる延出プレート部３２ａ〜３２ｄを有し、放熱板１１ｃ〜１１ｆのフィン部３３は、開口部４１の周囲の領域および延出プレート部３２ａ〜３２ｄから放射状に伸びている。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、放熱板１１ｃ〜１１ｆの延出プレート部３２ａ〜３２ｄは、平面視で放熱板１１ａ，１１ｂの延出プレート部３２ａ〜３２ｄに重なる位置に形成されている。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、フィン部３３の幅と、フィン部３３のピッチとは、略同じである。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、フィン部３３のピッチは、放熱部１１の厚さ（積層された放熱板１１ａ〜１１ｆの厚さ）よりも小さい。これにより、放熱装置１０は、小型で高い冷却性能を実現できる。また、放熱装置１０は、放熱部１１の高い冷却能力により、ファン１３の回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。また、放熱板１１ａ〜１１ｆを積層することにより、フィン部３３のピッチを、容易に放熱部１１の厚さより小さくできる。

なお、上記では、放熱板１１ａ，１１ｂがコアプレート部を有し、放熱板１１ｃ〜１１ｆが開口部を有するとしたが、これに限られない。例えば、ファン１３が、底部に突出した部分（例えば、図７Ｂの矢印Ａ２２に示す部分）を有さなければ、放熱板１１ｃ〜１１ｆは、開口部を有さず、コアプレート部を有していてもよい。

また、ファン１３は、上方の空気を取り込み、放熱部１１に送り込むとしたが、これに限られない。例えば、ファン１３は、発熱体２１側の空気を取り込み、フレーム１２の上方に送り出してもよい。

また、放熱部１１（放熱板１１ａ〜１１ｆ）およびフレーム１２の周囲の形状は、図示の形状に限られない。例えば、円形状または多角形状等であってもよい。また、放熱板１１ｃ〜１１ｆに形成される開口部の形状は、図示の形状に限られない。例えば、多角形状等であってもよい。また、カバー１２ａの開口の形状は、図示の形状に限られない。例えば、多角形状等であってもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、放熱板の固定方法について説明する。第１の実施の形態では、６枚の放熱板１１ａ〜１１ｆの例について説明したが、第２の実施の形態では、説明を簡単にするため、３枚の放熱板について説明する。

図９は、放熱板の固定方法の一例を説明する図である。図９には、四角形状の放熱板５１ａ〜５１ｃが３枚示してある。以下では、放熱板５１ａの放熱板５１ｂと対向する面を放熱板５１ａの表面とする。放熱板５１ａの表面と反対側の面を放熱板５１ａの裏面とする。放熱板５１ｂの放熱板５１ａと対向する面を放熱板５１ｂの裏面とする。放熱板５１ｂの放熱板５１ｃと対向する面を放熱板５１ｂの表面とする。放熱板５１ｃの放熱板５１ｂと対向する面を放熱板５１ｃの裏面とする。放熱板５１ｃの裏面と反対側の面を放熱板５１ｃの表面とする。

放熱板５１ａの中央部には、発熱体の熱を受熱するコアプレート部が形成されている（例えば、図５のコアプレート部３１を参照）。コアプレート部は、放熱板５１ａの重心部を含む。コアプレート部の周りには、周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部が形成されている。なお、図９では、放熱板５１ａのコアプレート部は、放熱板５１ｂ，５１ｃによって隠れており、図示されていない。

放熱板５１ｂの中央部には、ファン１３およびフレーム１２の一部を収容する円形状の開口部６１が形成されている。開口部６１は、放熱板５１ｂの重心部を含む。開口部６１の周りには、周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部が形成されている。

放熱板５１ｃの中央部には、ファン１３およびフレーム１２の一部を収容する開口部７１が形成されている。開口部７１は、放熱板５１ｃの重心部を含む。開口部７１の周りには、周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部が形成されている。

放熱板５１ｃは、面内方向において放射状に伸びる延出プレート部７２ａ〜７２ｄを有している。４つの延出プレート部７２ａ〜７２ｄは、開口部７１の周囲から、放熱板５１ｃの４隅に向かって放射状に伸びている。放熱板５１ｂも放熱板５１ｃと同様に、開口部６１の周囲から、放熱板５１ｂの４隅に向かって伸びる延出プレート部を有している。放熱板５１ａは、コアプレート部から、放熱板５１ａの４隅に向かって伸びる延出プレート部を有している。延出プレート部の周りには、周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部が形成されている。

放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄのそれぞれの端には、穴７３ａ〜７３ｄが形成されている。放熱板５１ａ，５１ｂの延出プレート部の端にも、放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄと同様に穴が形成されている。放熱板５１ａ〜５１ｃの延出プレート部の端に形成された穴には、例えば、ねじが挿入され、フレーム１２が固定される（例えば、図１および図２を参照）。

放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａには、穴７４ａ，７４ｂが形成されている。放熱板５１ｃの延出プレート部７２ｂには、穴７４ｃ，７４ｄが形成されている。放熱板５１ｃの延出プレート部７２ｃには、穴７４ｅ，７４ｆが形成されている。放熱板５１ｃの延出プレート部７２ｄには、穴７４ｇ，７４ｈが形成されている。

放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄに設けられた穴７４ａ〜７４ｈには、放熱板５１ｂの表面に形成された突起（後述する）が嵌合する。放熱板５１ｂは、表面に形成された突起が放熱板５１ｃに形成された穴７４ａ〜７４ｈに嵌合されることによって、放熱板５１ｃに固定される。

放熱板５１ｂの裏面には、放熱板５１ａの表面に形成された突起が嵌合する形状を有した窪み（後述する）が形成されている。放熱板５１ａは、表面に形成された突起が放熱板５１ｂの裏面に形成された窪みに嵌合されることによって、放熱板５１ｂに固定される。

なお、図４で説明した放熱板１１ａ，１１ｂは、放熱板５１ａによって構成されてもよい。図４で説明した放熱板１１ｃ〜１１ｅは、放熱板５１ｂによって構成されてもよい。図４で説明した放熱板１１ｆは、放熱板５１ｃによって構成されてもよい。

図１０は、図９のＡＡ矢視断面における斜視図である。図１０において、図９と同じものには同じ符号を示している。

図１０に示すように、放熱板５１ｂは、延出プレート部８１ａ，８１ｂを有している。延出プレート部８１ａの表面には、柱状の突起８２ａ，８２ｂが形成されている。延出プレート部８１ａの裏面には、突起８２ｂに対応する位置に柱状の窪み８３ａが形成されている。図１０には図示していないが、延出プレート部８１ａの裏面には、突起８２ａに対応する位置にも柱状の窪みが形成されている。突起および窪みは、例えば、放熱板がプレス加工で形成される場合、絞り加工によって形成されてもよい。また、突起および窪みは、例えば、放熱板が鋳造により形成される場合、成型加工によって形成されてもよい。また、突起および窪みは、放熱板が切削加工で形成される場合、削り出し加工によって形成されてもよい。

放熱板５１ｂの延出プレート部８１ｂの表面には、柱状の突起８２ｃ，８２ｄが形成されている。延出プレート部８１ｂの裏面には、突起８２ｄに対応する位置に柱状の窪み８３ｂが形成されている。図１０には図示していないが、延出プレート部８１ｂの裏面には、突起８２ｃに対応する位置にも柱状の窪みが形成されている。

図１０に示すように、放熱板５１ａは、延出プレート部９１ａ，９１ｂを有している。延出プレート部９１ａの表面には、柱状の突起９２ａ，９２ｂが形成されている。延出プレート部９１ａの裏面には、突起９２ｂに対応する位置に柱状の窪み９３ａが形成されている。図１０には図示していないが、延出プレート部９１ａの裏面には、突起９２ａに対応する位置にも柱状の窪みが形成されている。

放熱板５１ａの延出プレート部９１ｂの表面には、柱状の突起９２ｃ，９２ｄが形成されている。延出プレート部９１ｂの裏面には、突起９２ｄに対応する位置に柱状の窪み９３ｂが形成されている。図１０には図示していないが、延出プレート部９１ｂの裏面には、突起９２ｃに対応する位置にも柱状の窪みが形成されている。

なお、放熱板５１ｂは、図１０に示す延出プレート部８１ａ，８１ｂの他に、２つの延出プレート部を有している（放熱板５１ｂは、図９に示した放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄと同様に、４つの延出プレート部を有している）。図示しない２つの延出プレート部のそれぞれにも、表面に２つの柱状の突起が形成され、裏面に２つの柱状の窪が形成されている。

また、放熱板５１ａは、図１０に示す延出プレート部９１ａ，９１ｂの他に、２つの延出プレート部を有している（放熱板５１ａは、図９に示した放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄと同様に、４つの延出プレート部を有している）。図示しない２つの延出プレート部のそれぞれにも、表面に２つの柱状の突起が形成され、裏面に２つの柱状の窪が形成されている。

図１１は、図１０の放熱板５１ａ〜５１ｃを正面から見た図である。図１１において、図９および図１０と同じものには同じ符号が付してある。図１１に示すように、放熱板５１ａは、中央部にコアプレート部１０１を有している。

放熱板５１ｂの延出プレート部８１ａの表面に設けられた２つの突起８２ａ，８２ｂは、放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａに設けられた穴７４ａ，７４ｂと嵌合する。放熱板５１ｂの延出プレート部８１ｂの表面に設けられた２つの突起８２ｃ，８２ｄは、放熱板５１ｃの延出プレート部７２ｄに設けられた穴７４ｇ，７４ｈと嵌合する。図１０に図示しない放熱板５１ｂの２つの延出プレート部のそれぞれに設けられた２つの突起も、放熱板５１ｃの延出プレート部７２ｂ，７２ｃに設けられた穴７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆと嵌合する。

放熱板５１ａの延出プレート部９１ａの表面に設けられた突起９２ｂは、放熱板５１ｂの延出プレート部８１ａの裏面に設けられた窪み８３ａと嵌合する。放熱板５１ａの延出プレート部９１ａの表面に設けられた突起９２ａは、放熱板５１ｂの延出プレート部８１ａの裏面に設けられた窪み（突起８２ａに対応する位置に設けられた窪み）と嵌合する。

放熱板５１ａの延出プレート部９１ｂの表面に設けられた突起９２ｄは、放熱板５１ｂの延出プレート部８１ｂの裏面に設けられた窪み８３ｂと嵌合する。放熱板５１ａの延出プレート部９１ｂの表面に設けられた突起９２ｃは、放熱板５１ｂの延出プレート部８１ｂの裏面に設けられた窪み（突起８２ｃに対応する位置に設けられた窪み）と嵌合する。図１０に図示しない放熱板５１ａの２つの延出プレート部のそれぞれに設けられた２つの突起も、放熱板５１ｂの延出プレート部８１ａ，８１ｂの裏面に設けられた窪みと嵌合する。

図１２は、放熱板５１ａ〜５１ｃを積層した図である。図１２において、図１１と同じものには同じ符号が付してある。

放熱板５１ａ〜５１ｃは、例えば、表面に設けられた突起と、裏面に設けられた窪みとが重なるように配置される。放熱板５１ａ〜５１ｃは、例えば、プレス機により上方から圧力が掛けられる。

例えば、図１２に示す放熱板５１ｂの表面に設けられた突起８２ｂ，８２ｄは、プレス機による圧力によって、放熱板５１ｃの穴７４ｂ，７４ｈに侵入し嵌合する。放熱板５１ａの表面に設けられた突起９２ｂ，９２ｄは、プレス機による圧力によって、放熱板５１ｃの裏面に設けられた窪み８３ａ，８３ｂに侵入し嵌合する。

図１３は、図１２の点線枠Ｂに示す部分の拡大図である。図１３において、図１１および図１３と同じものには同じ符号が付してある。

放熱板５１ｂの表面に形成される柱状の突起８２ｂの径は、放熱板５１ｃに形成される穴７４ｂの径より大きい。放熱板５１ａの表面に形成される柱状の突起９２ｂの径は、放熱板５１ｂの裏面に形成される窪み８３ａの径より大きい。

柱状の突起８２ｂは、例えば、プレス機の圧力によって、突起８２ｂより小さい径の柱状の穴７４ｂに挿入され固定される（カシメられる）。これにより、突起８２ｂの周面は、大きな力で穴７４ｂの周面と接触する。また、柱状の突起９２ｂは、例えば、プレス機の圧力によって、突起９２ｂより小さい径の柱状の窪み８３ａに挿入され固定される（カシメられる）。これにより、突起９２ｂの周面は、大きな力で窪み８３ａの周面と接触する。

なお、穴７４ｂの径と突起８２ｂの径との関係、および、窪み８３ａの径と突起９２ｂの径との関係は、以下の条件１，２を満たすように決定してもよい。

条件１：積層固定された放熱板５１ａ〜５１ｃの各隙間は、例えば、０．０３ｍｍ以下とする。

条件２：積層した放熱板５１ａ〜５１ｃの引っ張り強度（積層固定した放熱板５１ａ〜５１ｃをはがすのに必要な力）は、例えば、６８．６Ｎ以上とする。

図１４は、放熱板５１ａ〜５１ｃの熱伝導を説明する図である。図１４において、図１３と同じものには同じ符号が付してある。

熱を発する発熱体は、放熱板５１ａの裏面に配置されている。この場合、発熱体の熱は、図１４の矢印に示すように伝導する。

突起８２ｂの周面と穴７４ｂの周面は、カシメによって非常に強い力（例えば、引っ張り強度が６８．６Ｎ以上）で接触している。従って、突起８２ｂの周面と穴７４ｂの周面との密着度は非常に高く、突起８２ｂの周面と穴７４ｂの周面とが接触している部分の熱伝導は非常に高い。このため、例えば、放熱板５１ｂと放熱板５１ｃとの間に、０．０３ｍｍの隙間が生じても、熱伝導グリス等を塗布することなく、高い冷却性能を得ることができる。

また、突起９２ｂの周面と窪み８３ａの周面は、カシメによって非常に強い力（例えば、引っ張り強度が６８．６Ｎ以上）で接触している。従って、突起９２ｂの周面と窪み８３ａの周面との密着度は非常に高く、突起９２ｂの周面と窪み８３ａの周面とが接触している部分の熱伝導は非常に高い。このため、例えば、放熱板５１ａと放熱板５１ｂとの間に、０．０３ｍｍの隙間が生じても、熱伝導グリス等を塗布することなく、高い冷却性能を得ることができる。

なお、積層された放熱板５１ａ〜５１ｃは、熱伝導グリス等を塗布しなくても、高い冷却性能を得られるが、もちろん、放熱板５１ａ〜５１ｃの間に熱伝導グリス等を塗布してもよい。

図１５は、放熱板５１ｂの寸法の一例を説明する図である。図１５には、放熱板５１ｂの一部が示してある。放熱板５１ｂは、延出プレート部１１１を有している。延出プレート部１１１の表面には、突起１１２ａ，１１２ｂが形成されている。また、延出プレート部１１１には、穴１１３が形成されている。

突起１１２ａ，１１２ｂの径は、例えば、２ｍｍである。突起１１２ａ，１１２ｂと嵌合する穴（または窪み）の径は、引っ張り強度が６８．６Ｎ以上となるように決められる。

延出プレート部１１１の長さＬ１は、例えば、「２２±３ｍｍ」である。延出プレート部１１１の幅Ｗ１は、例えば、「６±１ｍｍ」である。

突起１１２ａ，１１２ｂの距離Ｄ１は、例えば、「８±１ｍｍ」である。穴１１３と突起１１２ａの距離Ｄ２は、例えば、「８±１ｍｍ」である。

なお、突起１１２ａ，１１２ｂの径は、「１ｍｍ〜５ｍｍ」であってもよい。延出プレート部１１１の幅Ｗ１は、突起１１２ａ，１１２ｂの幅方向両側に、１ｍｍ以上の幅を有するように決めてもよい。例えば、突起１１２ａ，１１２ｂの径を５ｍｍとした場合、延出プレート部１１１の幅Ｗ１は、突起１１２ａ，１１２ｂの幅方向両側に、１ｍｍ以上の幅を有するように、７ｍｍ以上にしてもよい。延出プレート部１１１の幅Ｗ１を、突起１１２ａ，１１２ｂの幅方向両側に、１ｍｍ以上の幅を有するように設計することにより、突起１１２ａ，１１２ｂの延出プレート部１１１への形成が容易となる。

また、延出プレート部１１１に形成される突起の数は、２以上であってもよい。延出プレート部１１１に形成される複数の突起のうちの１つは、延出プレート部１１１の長さ方向において、中央部に形成されるのが望ましい。例えば、図１５の突起１１２ａは、延出プレート部１１１の長さ方向の中央部に形成される。これにより、放熱板５１ａ〜５１ｃ間の熱伝導が良くすることができる。

また、延出プレート部１１１に形成される突起は、延出プレート部１１１の幅方向において、２以上形成されてもよい。

また、距離Ｄ１は、「１ｍｍ〜２０ｍｍ」であってもよい。距離Ｄ１を１ｍｍ以上にすることにより、突起１１２ａ，１１２ｂの延出プレート部１１１への形成が容易となる。また、距離Ｄ１を２０ｍｍ以下にすることにより、放熱板５１ａ〜５１ｃ間の熱伝導をよくすることができる。

図１５では、放熱板５１ｂの延出プレート部１１１および突起１１２ａ，１１２ｂの寸法について説明したが、放熱板５１ｂの他の延出プレート部（残り３つの延出プレート部）も同様の寸法を有する。放熱板５１ａ，５１ｃも図１５に示した寸法と同様の寸法を有する。

図１６は、放熱板５１ａ〜５１ｃをカシメによって固定した場合とねじによって固定した場合との違いを説明する図である。図１６に示す「カシメ」は、図９〜図１５で説明した放熱板５１ａ〜５１ｃをカシメで積層固定した放熱板を示す。図１６に示す「ねじ」は、図９〜図１５で説明した放熱板５１ａ〜５１ｃの突起および窪みを穴（貫通した穴）とし、穴にねじを通して積層固定した放熱板を示す。

図１６に示すように、「カシメ」は「ねじ」に対し、接合圧力のばらつきが小さい。例えば、「ねじ」は、各ねじの締め付け力のバラツキによって、各ねじ部分における放熱板の接合圧力が異なる。一方、カシメでは、放熱板５１ａ〜５１ｃの各嵌合部分は、接合圧力のバラツキが小さい。

「カシメ」は「ねじ」に対し、接合圧力のバラツキが小さいため、熱が均等に放熱板５１ａ〜５１ｃの各部に伝わる。「ねじ」は、接合圧力のバラツキが「カシメ」より大きいため、熱伝導が良い部分（接合圧力が高い部分）と、熱伝導が悪い部分（接合圧力が小さい部分）とが生じ、熱が均等に放熱板を伝わらない。

放熱板は熱が均等に行き渡った方が、フィン全体から熱が効率よく放射され、冷却性能が高くなる。従って、図１６に示すように、「カシメ」の方が「ねじ」より冷却性能が良い。

以上説明したように、放熱装置は、板状の放熱板５１ａ〜５１ｃを積層して形成され、発熱体の熱を放熱する放熱部、を備える。放熱部の放熱板５１ａ〜５１ｃの各々は、重心部を含む第１の領域（開口部６１，７１またはコアプレート部１０１）と、第１の領域から面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる第２の領域（延出プレート部７２ａ〜７２ｄ，８１ａ，８１ｂ，９１ａ，９１ｂ，１１１）と、第１の領域および第２の領域の周りの第３の領域に形成され、面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部と、を備える。また、放熱部の放熱板５１ａ〜５１ｃの少なくとも１枚（放熱板５１ａ，５１ｂ）は、表面において第２の領域に形成される第１の嵌合部（突起８２ａ〜８２ｄ，９２ａ〜９２ｄ）と、裏面において第２の領域に形成され、第１の嵌合部と嵌合する形状を有した第２の嵌合部（窪み８３ａ，８３ｂ，９３ａ，９３ｂ）と、を有する。これにより、発熱体の熱は、第１の嵌合部と第２の嵌合部との嵌合部分を介して、各放熱板５１ａ〜５１ｃを伝わり、放熱装置は、小型で高い冷却能力を実現できる。また、放熱装置は、放熱部の高い冷却能力により、ファンの回転数を高くしなくて済み、騒音を抑制できる。

また、放熱板５１ａ〜５１ｃは、第１の嵌合部と第２の嵌合部との嵌合により、積層固定される。これにより、放熱装置は、製造工程において、例えば、ねじによる積層固定に比べ、ねじの挿入およびねじの回転という工程が不要であり、コスト低減を図ることができる。

また、放熱板５１ａ〜５１ｃのうち一部の放熱板５１ｂ，５１ｃは、開口部６１，７１を有する。これにより、放熱装置は、熱がコアプレート部に溜まることを抑制して、熱を延出プレート部に伝導し、フィン部から効率よく放熱できる。

なお、上記では、放熱板５１ｃの延出プレート部７２ａ〜７２ｄは、穴７４ａ〜７４ｈを有するとしたがこれに限られない。放熱板５１ａは、延出プレート部７２ａ〜７２ｄの穴７４ａ〜７４ｈに対応する位置の表面に突起を備え、裏面に窪みを備えてもよい。これにより、放熱板５１ａ〜５１ｃは、同じ形状にできる。放熱板５１ａ〜５１ｃは、同じ形状でも異なる形状でもよいが、同じ形状であれば、同じ製造工程によって製造できるため、コスト低減を図ることができる。また、放熱板５１ａは、延出プレート部７２ａ〜７２ｄの穴７４ａ〜７４ｈに対応する位置の表面に突起を備えず、平であってもよい。

また、ピッチ間の距離は、放熱板１１ａ〜１１ｆの各々の厚さよりも小さくしてもよい。この場合も、目標とする「２．７Ｋ／Ｗ」以下の熱抵抗が得られた。

また、発熱体と接触する放熱板を、熱伝導のよい銅で構成し、残りの放熱板を銅より安価なアルミニウムで構成してもよい。これにより、放熱装置は、熱を効率的に放熱できるとともに、コストを抑えることができる。

また、フィン部のピッチ（溝）の方向は、放熱板の辺に対し、垂直でなくてもよい。例えば、図１０に示すように、フィン部のピッチ方向Ｘは、放熱板５１ｃの辺方向Ｙに対して垂直でなくてもよい。これにより、ファンの風がフィン部に当たって発生する音の大きさを抑制できる。

また、上記では、放熱板５１ａ〜５１ｃに形成される突起および窪みは、同じ位置に形成されたが、これに限られない。

図１７および図１８は、延出プレート部に形成される突起および窪みの位置を説明する図である。図１７および図１８には、例えば、図１５に示す延出プレート部１１１の長さ方向における断面を示している。図１７および図１８には、４枚の放熱板１２１ａ〜１２１ｄの例が示してある。

図１７に示すように、突起１２２は、放熱板１２１ａ〜１２１ｄのそれぞれにおいて、位置が異なるように形成されてもよい。また、図１８に示すように、突起１２２は、一部の放熱板１２１ｂ，１２１ｄにおいて位置が同じであってもよい。

また、上記では、放熱板の表面に突起を形成し、裏面に窪みを形成するとしたが、放熱板の表面に窪みを形成し、裏面に突起を形成してもよい。また、突起および窪みの形状は、円形の柱状に限られない。突起および窪みの形状は、多角形状または楕円形状等であってもよい。また、突起の高さ、大きさ（例えば径）、および数は、冷却する熱量または放熱装置１０の大きさによって変更してもよい。また、窪みの高さ、大きさ（例えば径）、および数は、冷却する熱量または放熱装置１０の大きさによって変更してもよい。

本開示は、例えば、自動車に搭載される電子機器のＣＰＵまたはＳＯＣ等の発熱体の放熱装置として有用である。

１０ 放熱装置
１１ 放熱部
１１ａ〜１１ｆ，５１ａ〜５１ｃ，１２１ａ〜１２１ｄ 放熱板
１２ フレーム
１２ａ カバー
１３ ファン
１３ａ モータ
１３ｂ 羽根
２１ 発熱体
３１，１０１ コアプレート部
３２ａ〜３２ｄ，７２ａ〜７２ｄ，８１ａ，８１ｂ，９１ａ，９１ｂ，１１１ 延出プレート部
３３ フィン部
４１，６１，７１ 開口部
７３ａ〜７３ｄ，７４ａ〜７４ｈ，１１３ 穴
８２ａ〜８２ｄ，９２ａ〜９２ｄ，１１２ａ，１１２ｂ，１２２ 突起
８３ａ，８３ｂ，９３ａ，９３ｂ 窪み

Claims (7)

1. 板状の複数の放熱板を積層して形成され、発熱体の熱を放熱する放熱部、を備え、
   前記複数の放熱板の各々は、
   重心部を含む第１の領域と、
   前記第１の領域から面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる複数の第２の領域と、
   前記第１の領域および前記第２の領域の周りの第３の領域に形成され、面内方向において周囲に向かって放射状に伸びる櫛状のフィン部と、
   を有し、
   前記複数の放熱板の少なくとも１枚は、
   表面において前記第２の領域に形成される第１の嵌合部と、
   裏面において前記第２の領域に形成され、前記第１の嵌合部と嵌合する形状を有した第２の嵌合部と、
   を有する放熱装置。
2. 前記第１の嵌合部は、前記第２の領域の表面において、周囲に向かって複数形成され、
   前記第２の嵌合部は、前記第２の領域の裏面において、周囲に向かって複数形成される、
   請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記第１の嵌合部は、表面側に配置される放熱板の裏面に形成された前記第２の嵌合部と嵌合する、
   請求項１または２に記載の放熱装置。
4. 前記第１の嵌合部は、柱状の突起または柱状の窪みである、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の放熱装置。
5. 前記第１の嵌合部と前記第２の嵌合部は、カシメによって嵌合する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱装置。
6. 前記複数の放熱板のうちの第１の放熱板における前記第１の領域は、前記発熱体の熱を受熱する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の放熱装置。
7. 前記複数の放熱板のうちの第２の放熱板における前記第１の領域には、ファンの一部を収容する開口部が形成される、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の放熱装置。

Images