JP3095778U6 - heatsink - Google Patents

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JP3095778U6
JP3095778U6 JP2003000564U JP2003000564U JP3095778U6 JP 3095778 U6 JP3095778 U6 JP 3095778U6 JP 2003000564 U JP2003000564 U JP 2003000564U JP 2003000564 U JP2003000564 U JP 2003000564U JP 3095778 U6 JP3095778 U6 JP 3095778U6
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heat
heat transfer
transfer block
heat sink
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理 光 譚
裕 鴻 黄
▲い▼ 芳 呉
國 正 林
文 喜 黄
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Delta Electronics Inc
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Delta Electronics Inc
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Abstract

【課題】最適な熱伝導作用を達成することができるヒートシンクを提供する。
【解決手段】伝熱エレメント92および伝熱エレメント92を覆う放熱シェル94を有する放熱ベース90と、放熱シェル94に対して垂直に取付けられる複数の放熱フィン82とを有するヒートシンク80である。伝熱エレメント92の底面は、発熱装置と接触しており、また、伝熱エレメント92の上面より大きな面積を有する。
【選択図】図7
An object of the present invention is to provide a heat sink capable of achieving an optimal heat conducting function.
A heat sink (80) includes a heat transfer element (92), a heat dissipation base (90) having a heat dissipation shell (94) covering the heat transfer element (92), and a plurality of heat dissipation fins (82) mounted perpendicular to the heat dissipation shell (94). The bottom surface of the heat transfer element 92 is in contact with the heating device and has a larger area than the top surface of the heat transfer element 92.
[Selection diagram] FIG.

Description

【0001】
【考案の属する技術分野】
本考案は、ヒートシンクに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子装置の効率の増加に伴い、放熱装置あるいは放熱システムは、必須の機器
となっている。電子装置により発生される熱が、環境に適切に放出されない場合
、効率が悪化あるいは装置が燃焼する虞がある。したがって、放熱装置は、超小
形電子装置(例えばIC)に取って、特に重要である。
【0003】
エレメントの密度の増加およびパッケージング技術の進歩に伴い、ICは、よ
り小さい面積を有するようになっている。同時に、単位面積当たりの蓄積される
熱は、増加している。したがって、非常に効率的なヒートシンクは、電子産業に
おいて、常に、重要な研究対象を形成する。
【0004】
一般的に言って、放熱装置は、発熱装置の表面上に取付けられ、当該装置から
熱を取り除く。放熱ベースの形状によれば、放熱装置は、平面状および円筒状の
ものに、分類することができる。
【0005】
図9〜11を参照する。図9は、従来の放熱装置10の概略図である。図10
は、図9に示される平面状ヒートシンク20の平面図である。図11は、図10
の線XI−XIに関する平面状ヒートシンク20の断面図である。
【0006】
図9〜11に示されるように、放熱装置10は、軸流ファン12および平面状
ヒートシンク20を有する。平面状ヒートシンク20は、伝熱プレート24、放
熱シェル26、複数の放熱フィン22を有する。伝熱プレート24は、銅または
銅合金から形成される。
【0007】
放熱シェル26は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成され、伝熱
プレート24を覆っている。放熱フィン22は、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金から形成され、放熱シェル26に、垂直に取付けられる。軸流ファン12
は、ヒートシンク20の放熱フィン22にはめ込まれ、固定される。伝熱プレー
ト24の底面は、発熱装置(例えば、CPU(不図示))の上に、取付けられる

【0008】
発熱装置は、作動中、多量の熱を放出する。銅は、極めて良好な熱伝導特性を
有するため、放出された熱は、伝熱プレート24を経由して、放熱シェル26お
よび放熱フィン22に急速に流れる。軸流ファン12は、放熱フィン22上の熱
を、風によって除去し、それによって、放熱作用を達成する。
【0009】
しかし、発生した熱は、伝熱プレート24の内側で、熱移動フィールド(heat
flow field)(図11参照)を形成する。この結果、放熱ベース24の中心領
域に、熱伝導作用の悪化を引き起こす。さらに、典型的な発熱装置において、最
も多くの熱を発生する位置は、中心領域である。したがって、平面状ヒートシン
ク20の伝熱プレート24の中心領域は、放熱作用を向上させるために、良好な
伝熱エレメントを必要とする。
【0010】
伝熱プレート24の中心領域における放熱作用を向上させるために、円筒状ヒ
ートシンクが、従来技術において提案されている。図12〜14を参照。図12
は、従来の別の放熱装置30の概略図を示している。図13は、図12に示され
る円筒状ヒートシンク40の平面図である。図14は、図13の線XIV−XI
Vに関する円筒状ヒートシンク40の断面図である。
【0011】
図12〜14に示されるように、放熱装置30は、軸流ファン12(図9に記
載と同じもの)と、円筒状ヒートシンク40とを有する。円筒状ヒートシンク4
0は、伝熱シリンダ44、放熱シェル46、複数の放熱フィン42を有する。伝
熱シリンダ44は、銅または銅合金から形成される。
【0012】
放熱シェル46は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成され、伝熱
シリンダ44のリム部を覆っている。放熱フィン42は、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金から形成され、放熱シェル46に垂直に取付けられている。同様
に、軸流ファン12は、円筒状ヒートシンク40の放熱フィン42に、はめ込ま
れて固定されている。そして、円筒状ヒートシンク40の他面は、発熱装置(例
えば、CPU)に取付けられる。
【0013】
発熱装置が、円筒状ヒートシンク40の表面40と直接接触している場合、発
熱装置の作動の間に放出される熱は、伝熱シリンダ44、放熱シェル46、放熱
フィン42に、急速に流れる。円筒状のデザインによって、熱は、伝熱シリンダ
44、放熱シェル46、放熱フィン42に沿って、軸流ファン12に向かった軸
方向に流れる。そして、軸流ファン12は、空気の対流を提供し、熱を放出する

【0014】
【考案が解決しようとする課題】
上記の説明から、円筒状ヒートシンク40が、平面状ヒートシンク20におけ
る中心領域の不十分な放熱作用を、本当に解決することが理解される。しかし、
図14に示される熱移動フィールドから容易に理解できるように、円筒状ヒート
シンク40と軸流ファン12の連結界面の近傍領域は、良好な放熱作用を有しな
い。
【0015】
これは、明らかに、放熱装置30における利用可能なスペースの浪費である。
小さい電子機器において、このような装置を使用することは、非常に実際的でな
い。さらに、平面状ヒートシンク20の伝熱プレート24および円筒状ヒートシ
ンク40の伝熱シリンダ44は、はんだ付け、ボンディング、あるいは、高圧固
定(high-pressure mounting)によって、放熱シェル26,46にそれぞれ連結
される。
【0016】
伝熱プレート24、伝熱シリンダ44、および放熱シェル26,46の精度が
、十分には良好でない場合、空気ギャップが、連結界面に現れる可能性がある。
また、はんだ付けは、しばしば、接触界面の熱抵抗率を増加させ、また、平面状
ヒートシンク20および円筒状ヒートシンク40の熱伝導作用に影響を及ぼす。
【0017】
本考案は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、最
適な熱伝導作用を達成することができるヒートシンクを提供することを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1に記載の考案は、
伝熱プレートおよび前記伝熱プレートの中央部に取付けられる伝熱ブロックを
有する放熱ベースと、
前記伝熱プレートおよび前記伝熱ブロックに対して垂直に取付けられる複数の
放熱フィンとを有し、
前記伝熱ブロックの底面の面積は、前記伝熱ブロックの上面の面積より大きい
ことを特徴とするヒートシンクである。
【0019】
上記目的を達成するための請求項6に記載の考案は、
伝熱エレメントおよび前記伝熱エレメントを覆う放熱シェルを有する放熱ベー
スと、
前記放熱シェルに対して垂直に取付けられる複数の放熱フィンとを有し、
前記伝熱エレメントの底面は、発熱装置と接触しており、また、前記伝熱エレ
メントの上面より大きな面積を有する
ことを特徴とするヒートシンクである。
【0020】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本考案は、
例証としてのみ下記に示される詳細な説明から、より完全に理解されるようにな
る。そして、これは、本考案を制限するものではない。
【0021】
図1は、本考案に係る放熱装置の概略図である。図2は、本考案の実施の形態
1に係るヒートシンクの平面図である。図3は、図2の線III−IIIに関す
る断面図である。本考案に係るヒートシンクは、マイクロプロセッサまたは中央
部処理装置(CPU)等の発熱装置に取付けられる。図1〜3に示されるように
、本考案に係る放熱装置50は、軸流ファン12と、実施の形態1に係る改良さ
れたヒートシンク60とを有する。ヒートシンク60は、三次元曲面および複数
の放熱フィン62を備えている放熱ベース70を有する。
【0022】
放熱ベース70は、伝熱プレート64と、伝熱プレート64の上面61の中央
部に設置される伝熱ブロック66とを有する。放熱フィン62は、伝熱プレート
64の上面61および伝熱ブロック66の側面68に対して垂直に取付けられる

【0023】
放熱フィン62は、側面68に沿って複数設置されているため、それぞれ異な
る表面積を有する。軸流ファン12は、四隅に位置する放熱フィン62上の4つ
の固定具(例えばネジ)を使用し、ヒートシンク60に固定することが可能であ
る。
【0024】
実施の形態1に係るヒートシンク60の強調されなければならない特徴は、放
熱ベース70の伝熱プレート64が、伝熱プレート64の上面61に位置する、
略円筒状の伝熱ブロック66に取付けられることである。つまり、伝熱ブロック
66の底面の面積は、上面の面積より大きい。
【0025】
伝熱ブロック66および伝熱プレート64は、高熱伝導率を有するアルミニウ
ム、アルミニウム合金、銅、あるいは銅合金を使用することにより、一体的に形
成されており、三次元曲面を有する放熱ベース70を形成している。放熱フィン
62は、放熱ベース70にハンダ付けによって固定、あるいは、放熱ベース70
と一体的に形成されている。
【0026】
伝熱ブロック66の形状は、熱導体内部における熱移動フィールドの分布およ
び実験において得られる熱伝導率によって設定されている。ここで、簡単な記述
および関連する図を使用し、開示された伝熱ブロック66の製造および形成を説
明する。
【0027】
図3〜6を参照する。なお、図4は、本考案の実施の形態1に係り、放熱ベー
ス70の熱抵抗率Rを、伝熱プレート64の断面幅Dに対する、伝熱ブロック6
6の底面の断面幅dの比率d/Dの関数として示している。図5は、本考案の実
施の形態1に係り、放熱ベース70の熱抵抗率Rを、放熱ベース70の底面63
と放熱フィン62のトップ部との間の垂直高さHに対する、放熱ベース70の垂
直高さhの比率h/Hの関数として示している。図6は、本考案の実施の形態1
に係り、放熱ベース70の熱抵抗率Rを、伝熱ブロック66の底面67と側面6
8との間の角度αの関数として示している。
【0028】
伝熱ブロック66の設計に影響を及ぼすパラメータは、伝熱プレート64の断
面幅D、伝熱ブロック66の底面の断面幅d、放熱ベース70の垂直高さh(伝
熱プレート64および伝熱ブロック66のトータル高さ)、放熱ベース70の底
面63から放熱フィン62のトップ部までの垂直高さH(伝熱プレート64、伝
熱ブロック66、および放熱フィン62のトータル高さ)、伝熱ブロック66の
底面67と側面68との間の角度α、および、放熱ベース70の熱抵抗率Rを含
んでいる。
【0029】
図4〜6に示されるように、実施の形態1の伝熱ブロック66は、以下の特徴
を有する。
【0030】
(1)底面の断面幅dは、伝熱プレート64の断面幅Dより小さい。比率d/
Dが0.5に近づく場合、図4に示されるポイントAにおいて、放熱ベース70
は、最小の熱抵抗率に到達する。
【0031】
(2)放熱ベース70の垂直高さhは、放熱ベース70の底面63から放熱フ
ィン62のトップ部までの垂直高さHより小さい、あるいは、等しい。つまり、
伝熱ブロック66の高さは、各放熱フィン62の高さより大きくない。比率h/
Hが0.9〜1.0の範囲にある場合、放熱ベース70は、図5に示されるポイ
ントBにおいて、最小の熱抵抗率を有する。
【0032】
(3)伝熱ブロック66の底面67と側面68との間の角度αは、90度より
小さい。換言すれば、底面67の面積は、上面65の面積より大きい。角度αが
80〜85度の範囲にある場合、放熱ベース70は、図6に示されるポイントC
において、最小の熱抵抗率に到達する。
【0033】
実施の形態1の伝熱プレート64の底面67が、発熱装置(不図示)に取付け
られる場合、装置により発生される熱は、開示された伝熱ブロック66を経由し
て、各々の放熱フィン62へ移動させることができる。そして、軸流ファン12
は、空気の対流を提供し、熱を取り除く。
【0034】
図7は、本考案の実施の形態2に係るヒートシンク80の断面図である。ヒー
トシンク80と、実施の形態1に係るヒートシンク60との間の最大の差は、ヒ
ートシンク80が、伝熱エレメント92を有する放熱ベース90と、伝熱エレメ
ント92を覆うための放熱シェル94を有することである。
【0035】
放熱シェル94および放熱ベース90は、異なる金属材料から形成される。例
えば、伝熱エレメント92は、銅から形成され、放熱シェル94は、アルミニウ
ムから形成される。複数の放熱フィン82は、放熱シェル94と一体的に形成さ
れる。なお、放熱フィン82は、放熱シェル94の上面81および側面88にの
み形成される。
【0036】
一方、伝熱エレメント92は、放熱ベース70に類似し、また、伝熱プレート
84および伝熱ブロック86が、形成されている。実施の形態2における伝熱プ
レート84と伝熱ブロック86のサイズ、形状、構成、および特性は、実施の形
態1に類似していることを言及しておく。唯一の相違は、伝熱エレメント92の
三次元曲面が、はんだ付けまたは高圧固定によって、放熱シェル94の薄い部分
によって、覆われていることである。
【0037】
伝熱エレメント92の底面83(すなわち、伝熱プレート84の底面83)は
、また、発熱装置と直接接触している。実施の形態2において、伝熱ブロック8
6を設計する際のパラメータが、実施の形態1と異なる点は、断面幅dが、両側
の放熱シェル94の幅をプラスした伝熱ブロック86の底面87の幅であること
のみである。
【0038】
そのため、伝熱ブロック86の形状は、熱導体内部の熱移動フィールドおよび
実験から得られる熱伝導率に従って、特に設計される。また、実施の形態2に係
る実験結果は、図4〜6と類似しており、放熱作用は、実施の形態1の場合と同
様であるため、その説明は、繰返さない。
【0039】
以上のように、ヒートシンク80は、クーラ用であり、伝熱エレメント92、
伝熱エレメント92を覆う放熱シェル94、放熱シェル94上に取付けられ複数
の放熱フィン82を有する。伝熱エレメント92は、伝熱プレート84と、中央
部に取付けられる伝熱ブロック86とを有する。伝熱ブロック86の底面の面積
は、上面の面積より大きい。伝熱プレート84の底面が放熱を必要とする装置と
接触する場合、伝熱ブロック86は、伝熱プレート84の中央部における熱伝導
量を増加させ、発熱装置によって発生させられた熱を、最適の速度で放出するこ
とができる。
【0040】
図8は、本考案の実施の形態3に係るヒートシンク100の断面図である。ヒ
ートシンク100の構成および構造は、実施の形態2に係るヒートシンク80と
同様である。唯一の相違は、ヒートシンク100が、放熱シェル94および伝熱
ブロック86を連結するためのコネクタつまりねじ(連結要素)102を有する
ことである。放熱シェル94は、貫通孔104を有し、伝熱ブロック86は、溝
部106が形成されている。溝部106は、貫通孔104に対応し、同じ直径を
有する。
【0041】
実施の形態3に係る別の特徴は、伝熱エレメント92および放熱シェル94が
互いに連結される場合、貫通孔104および溝部106の直径より若干大きい直
径を有するネジ102が、放熱シェル94の貫通孔104に挿入されることであ
る。ネジ102は、手あるいは機械によって回転させられ、伝熱ブロック86の
溝部106に挿入される。そして、放熱シェル94は、ネジ102によって、伝
熱エレメント92に密着して連結される。したがって、はんだ付けによって2つ
の異なる金属を連結する場合、熱抵抗率が明白に増加するが、この場合は、熱抵
抗率の増加を避けることができる。
【0042】
伝熱ブロックの側面は、平面状である必要はないことは、ここで強調されなけ
ればならない。例えば、滑らかな曲面とすることも可能である。また、放熱フィ
ンは、より大きい放熱面積を有する他の形状に形成することも可能である。これ
らの変形は、本考案の範囲内であるが、ここでは、さらに詳細には説明しない。
【0043】
以上のように、従来技術と比較した本考案の異なる特徴は、本考案の実施の形
態における全てのヒートシンク60,80,100が、三次元曲面を有する放熱
ベース70,90を有することである。これらは、熱導体内部の熱移動フィール
ドおよび実験から得られる熱伝導率のデータにより設計される。したがって、従
来の平面状および円筒状ヒートシンクが有する放熱の問題を解決する。実施の形
態3において導入された連結要素によって、ヒートシンクの放熱作用を、更に向
上させることができる。
【0044】
【考案の効果】
以上説明したように、三次元曲面を有する放熱ベースを備えることによって、
最適な熱伝導作用を達成することができるヒートシンクを提供することができる
。特に、連結要素を使用し、放熱ベースと放熱シェルを緊密結合させる場合、さ
らに良好な熱伝導作用を、達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る放熱装置の概略図である。
【図2】本考案の実施の形態1に係るヒートシンクの平面図である。
【図3】図2の線III−IIIに関する断面図である。
【図4】本考案の実施の形態1に係り、放熱ベースの熱抵抗率を、伝熱プレートの断面幅に対する伝熱ブロックの底面の断面幅の比率の関数として示している。
【図5】本考案の実施の形態1に係り、放熱ベースの熱抵抗率を、放熱ベースの底面と放熱フィンのトップ部との間の垂直高さに対する放熱ベースの垂直高さの比率の関数として示している。
【図6】本考案の実施の形態1に係り、放熱ベースの熱抵抗率を、伝熱ブロックの底面と側面との間の角度の関数として示している。
【図7】本考案の実施の形態2に係るヒートシンクの断面図である。
【図8】本考案の実施の形態3に係るヒートシンクの断面図である。
【図9】従来の放熱装置の概略図である。
【図10】図9に示される平面状ヒートシンクの平面図である。
【図11】図10の線XI−XIに関する平面状ヒートシンクの断面図である。
【図12】従来の別の放熱装置の概略図である。
【図13】図12に示される円筒状ヒートシンクの平面図である。
【図14】図13の線XIV−XIVに関する円筒状ヒートシンクの断面図である。
【符号の説明】
10,30,50…放熱装置、
12…軸流ファン、
20,40,60,100…ヒートシンク、
22,42,62,82…放熱フィン、
24,64,84…伝熱プレート、
26,46,94…放熱シェル、
44…伝熱シリンダ、
61,81…上面、
63,83…底面、
65…上面、
66…伝熱ブロック、
67,87…底面、
68,88…側面、
70,90…放熱ベース、
92…伝熱エレメント、
102…ネジ、
104…貫通孔、
106…溝部、
d…断面幅、
D…断面幅、
h…垂直高さ、
H…垂直高さ、
R…熱抵抗率、
α…角度。
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a heat sink.
[0002]
[Prior art]
With the increase in the efficiency of electronic devices, heat dissipation devices or heat dissipation systems have become essential equipment. If the heat generated by the electronic device is not properly released to the environment, efficiency may deteriorate or the device may burn. Thus, heat dissipation devices are particularly important for microelectronic devices (eg, ICs).
[0003]
With the increasing density of elements and advances in packaging technology, ICs have smaller areas. At the same time, the heat stored per unit area is increasing. Therefore, highly efficient heat sinks always form an important research subject in the electronics industry.
[0004]
Generally speaking, the heat radiating device is mounted on the surface of the heat generating device and removes heat from the device. According to the shape of the heat radiating base, the heat radiating device can be classified into a planar shape and a cylindrical shape.
[0005]
Please refer to FIGS. FIG. 9 is a schematic view of a conventional heat dissipation device 10. FIG.
FIG. 10 is a plan view of the planar heat sink 20 shown in FIG. 9. FIG.
It is sectional drawing of the planar heat sink 20 regarding the line XI-XI of FIG.
[0006]
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat dissipation device 10 has an axial fan 12 and a planar heat sink 20. The planar heat sink 20 has a heat transfer plate 24, a radiating shell 26, and a plurality of radiating fins 22. The heat transfer plate 24 is formed from copper or a copper alloy.
[0007]
The heat radiation shell 26 is formed of aluminum or an aluminum alloy and covers the heat transfer plate 24. The heat radiation fins 22 are formed of aluminum or an aluminum alloy, and are vertically attached to the heat radiation shell 26. Axial fan 12
Is fitted and fixed to the radiation fins 22 of the heat sink 20. The bottom surface of the heat transfer plate 24 is mounted on a heating device (for example, a CPU (not shown)).
[0008]
Heating devices emit a large amount of heat during operation. Since copper has extremely good heat conduction properties, the released heat quickly flows to the heat radiation shell 26 and the heat radiation fins 22 via the heat transfer plate 24. The axial fan 12 removes the heat on the radiating fins 22 by wind, thereby achieving a radiating action.
[0009]
However, the generated heat is generated inside the heat transfer plate 24 by a heat transfer field (heat).
flow field) (see FIG. 11). As a result, the heat conduction effect is deteriorated in the central region of the heat radiation base 24. Further, in a typical heating device, the position where the most heat is generated is the central region. Therefore, the central region of the heat transfer plate 24 of the planar heat sink 20 needs a good heat transfer element in order to improve the heat dissipation effect.
[0010]
Cylindrical heat sinks have been proposed in the prior art to improve heat dissipation in the central region of the heat transfer plate 24. See FIGS. FIG.
Shows a schematic diagram of another conventional heat dissipation device 30. FIG. 13 is a plan view of the cylindrical heat sink 40 shown in FIG. FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XI in FIG.
5 is a sectional view of the cylindrical heat sink 40 with respect to V. FIG.
[0011]
As shown in FIGS. 12 to 14, the heat dissipation device 30 includes the axial fan 12 (the same one as described in FIG. 9) and the cylindrical heat sink 40. Cylindrical heat sink 4
Numeral 0 has a heat transfer cylinder 44, a heat radiation shell 46, and a plurality of heat radiation fins 42. The heat transfer cylinder 44 is formed from copper or a copper alloy.
[0012]
The heat radiating shell 46 is formed of aluminum or an aluminum alloy and covers the rim of the heat transfer cylinder 44. The radiation fins 42 are formed of aluminum or an aluminum alloy, and are vertically attached to the radiation shell 46. Similarly, the axial fan 12 is fitted and fixed to the radiation fins 42 of the cylindrical heat sink 40. Then, the other surface of the cylindrical heat sink 40 is attached to a heat generating device (for example, CPU).
[0013]
When the heat generating device is in direct contact with the surface 40 of the cylindrical heat sink 40, the heat released during operation of the heat generating device rapidly flows to the heat transfer cylinder 44, the heat radiation shell 46, and the heat radiation fins 42. Due to the cylindrical design, heat flows along the heat transfer cylinder 44, the heat radiating shell 46, and the heat radiating fins 42 in the axial direction toward the axial fan 12. The axial fan 12 then provides convection of the air and emits heat.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
From the above description, it can be seen that the cylindrical heat sink 40 really solves the poor heat dissipation effect of the central region in the planar heat sink 20. But,
As can be easily understood from the heat transfer field shown in FIG. 14, the region near the connection interface between the cylindrical heat sink 40 and the axial fan 12 does not have a good heat radiation effect.
[0015]
This is obviously a waste of available space in the heat dissipation device 30.
The use of such devices in small electronics is not very practical. Further, the heat transfer plate 24 of the planar heat sink 20 and the heat transfer cylinder 44 of the cylindrical heat sink 40 are connected to the heat dissipation shells 26 and 46 by soldering, bonding, or high-pressure mounting, respectively. .
[0016]
If the accuracy of the heat transfer plate 24, the heat transfer cylinder 44, and the heat radiating shells 26, 46 are not sufficiently good, air gaps can appear at the coupling interface.
Also, soldering often increases the thermal resistivity of the contact interface and affects the thermal conduction of the planar heat sink 20 and the cylindrical heat sink 40.
[0017]
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and has as its object to provide a heat sink that can achieve an optimal heat conduction action.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 for achieving the above object is as follows.
A heat-dissipation base having a heat-transfer plate and a heat-transfer block attached to the center of the heat-transfer plate;
A plurality of heat dissipating fins vertically attached to the heat transfer plate and the heat transfer block,
A heat sink, wherein an area of a bottom surface of the heat transfer block is larger than an area of an upper surface of the heat transfer block.
[0019]
The invention according to claim 6 for achieving the above object is as follows.
A heat dissipating base having a heat transfer element and a heat dissipating shell covering the heat transfer element;
A plurality of radiating fins that are vertically attached to the radiating shell,
The heat sink is characterized in that a bottom surface of the heat transfer element is in contact with a heating device and has a larger area than an upper surface of the heat transfer element.
[0020]
[Embodiment of the invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention
A more complete understanding may be had from the detailed description given below by way of example only. And, this does not limit the present invention.
[0021]
FIG. 1 is a schematic view of the heat dissipation device according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of the heat sink according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. The heat sink according to the present invention is attached to a heating device such as a microprocessor or a central processing unit (CPU). As shown in FIGS. 1 to 3, the heat radiating device 50 according to the present invention includes the axial fan 12 and the improved heat sink 60 according to the first embodiment. The heat sink 60 has a radiation base 70 having a three-dimensional curved surface and a plurality of radiation fins 62.
[0022]
The heat dissipation base 70 has a heat transfer plate 64 and a heat transfer block 66 installed at the center of the upper surface 61 of the heat transfer plate 64. The radiating fins 62 are mounted perpendicular to the upper surface 61 of the heat transfer plate 64 and the side surfaces 68 of the heat transfer block 66.
[0023]
Since a plurality of radiating fins 62 are provided along the side surface 68, each has a different surface area. The axial fan 12 can be fixed to the heat sink 60 using four fixing tools (for example, screws) on the radiation fins 62 located at the four corners.
[0024]
A feature that must be emphasized of the heat sink 60 according to the first embodiment is that the heat transfer plate 64 of the heat dissipation base 70 is located on the upper surface 61 of the heat transfer plate 64.
It is to be attached to a substantially cylindrical heat transfer block 66. That is, the area of the bottom surface of the heat transfer block 66 is larger than the area of the upper surface.
[0025]
The heat transfer block 66 and the heat transfer plate 64 are integrally formed by using aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy having a high thermal conductivity to form a heat dissipation base 70 having a three-dimensional curved surface. are doing. The radiation fins 62 are fixed to the radiation base 70 by soldering, or
And are formed integrally with it.
[0026]
The shape of the heat transfer block 66 is set by the distribution of the heat transfer field inside the heat conductor and the thermal conductivity obtained in the experiment. The manufacture and formation of the disclosed heat transfer block 66 will now be described using a brief description and related figures.
[0027]
Please refer to FIGS. FIG. 4 shows the heat transfer block 6 according to the first embodiment of the present invention, in which the thermal resistance R of the heat dissipation base 70 is changed with respect to the sectional width D of the heat transfer plate 64.
6 as a function of the ratio d / D of the cross-sectional width d of the bottom surface. FIG. 5 shows the first embodiment of the present invention, in which the thermal resistivity R of the heat radiation base 70 is changed by the bottom surface 63 of the heat radiation base 70.
It is shown as a function of the ratio h / H of the vertical height h of the heat radiating base 70 to the vertical height H between the radiating fin 62 and the top portion of the heat radiating fin 62. FIG. 6 shows Embodiment 1 of the present invention.
In accordance with the above, the thermal resistivity R of the heat dissipation base 70 is
8 as a function of the angle α.
[0028]
The parameters affecting the design of the heat transfer block 66 include the cross-sectional width D of the heat transfer plate 64, the cross-sectional width d of the bottom surface of the heat transfer block 66, and the vertical height h of the heat dissipation base 70 (the heat transfer plate 64 and the heat transfer block 66, the vertical height H from the bottom surface 63 of the heat dissipation base 70 to the top of the heat dissipation fins 62 (total height of the heat transfer plate 64, the heat transfer block 66, and the heat dissipation fins 62), and the heat transfer block. 66, the angle α between the bottom surface 67 and the side surface 68, and the thermal resistivity R of the heat dissipation base 70.
[0029]
As shown in FIGS. 4 to 6, the heat transfer block 66 of the first embodiment has the following features.
[0030]
(1) The cross-sectional width d of the bottom surface is smaller than the cross-sectional width D of the heat transfer plate 64. Ratio d /
When D approaches 0.5, at point A shown in FIG.
Reaches a minimum thermal resistivity.
[0031]
(2) The vertical height h of the heat radiation base 70 is smaller than or equal to the vertical height H from the bottom surface 63 of the heat radiation base 70 to the top of the heat radiation fins 62. That is,
The height of the heat transfer block 66 is not larger than the height of each radiating fin 62. Ratio h /
When H is in the range of 0.9 to 1.0, the heat dissipation base 70 has the minimum thermal resistivity at the point B shown in FIG.
[0032]
(3) The angle α between the bottom surface 67 and the side surface 68 of the heat transfer block 66 is smaller than 90 degrees. In other words, the area of the bottom surface 67 is larger than the area of the upper surface 65. When the angle α is in the range of 80 to 85 degrees, the heat radiation base 70 moves to the point C shown in FIG.
At a minimum thermal resistivity is reached.
[0033]
When the bottom surface 67 of the heat transfer plate 64 according to the first embodiment is attached to a heat generating device (not shown), the heat generated by the device passes through the disclosed heat transfer block 66 to each of the radiation fins 62. Can be moved to And the axial fan 12
Provides convection of air and removes heat.
[0034]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the heat sink 80 according to Embodiment 2 of the present invention. The largest difference between the heat sink 80 and the heat sink 60 according to the first embodiment is that the heat sink 80 has a heat dissipation base 90 having a heat transfer element 92 and a heat dissipation shell 94 for covering the heat transfer element 92. It is.
[0035]
The heat dissipation shell 94 and the heat dissipation base 90 are formed from different metal materials. For example, the heat transfer element 92 is formed from copper, and the heat dissipation shell 94 is formed from aluminum. The plurality of radiation fins 82 are formed integrally with the radiation shell 94. Note that the radiation fins 82 are formed only on the upper surface 81 and the side surface 88 of the radiation shell 94.
[0036]
On the other hand, the heat transfer element 92 is similar to the heat dissipation base 70, and has a heat transfer plate 84 and a heat transfer block 86 formed thereon. It should be noted that the size, shape, configuration, and characteristics of the heat transfer plate 84 and the heat transfer block 86 in the second embodiment are similar to those in the first embodiment. The only difference is that the three-dimensional curved surface of the heat transfer element 92 is covered by a thin part of the heat dissipation shell 94 by soldering or high-pressure fixing.
[0037]
The bottom surface 83 of the heat transfer element 92 (ie, the bottom surface 83 of the heat transfer plate 84) is also in direct contact with the heating device. In the second embodiment, the heat transfer block 8
The only difference between the parameters of designing the sixth embodiment and the first embodiment is that the cross-sectional width d is the width of the bottom surface 87 of the heat transfer block 86 to which the width of the heat radiation shells 94 on both sides is added.
[0038]
Therefore, the shape of the heat transfer block 86 is specifically designed according to the heat transfer field inside the heat conductor and the thermal conductivity obtained from experiments. The experimental results according to the second embodiment are similar to those in FIGS. 4 to 6 and the heat radiation action is the same as that in the first embodiment, and therefore, description thereof will not be repeated.
[0039]
As described above, the heat sink 80 is for a cooler, and the heat transfer element 92,
A heat dissipation shell 94 covering the heat transfer element 92 and a plurality of heat dissipation fins 82 mounted on the heat dissipation shell 94 are provided. The heat transfer element 92 has a heat transfer plate 84 and a heat transfer block 86 attached to a central portion. The area of the bottom surface of the heat transfer block 86 is larger than the area of the upper surface. When the bottom surface of the heat transfer plate 84 contacts a device that requires heat dissipation, the heat transfer block 86 increases the amount of heat conduction at the center of the heat transfer plate 84 to optimize the heat generated by the heat generating device. Can be released at a rate of
[0040]
FIG. 8 is a sectional view of the heat sink 100 according to Embodiment 3 of the present invention. The configuration and structure of the heat sink 100 are the same as those of the heat sink 80 according to the second embodiment. The only difference is that the heat sink 100 has a connector or screw (connecting element) 102 for connecting the heat dissipation shell 94 and the heat transfer block 86. The heat radiation shell 94 has a through hole 104, and the heat transfer block 86 has a groove 106 formed therein. The groove 106 corresponds to the through hole 104 and has the same diameter.
[0041]
Another feature according to the third embodiment is that when the heat transfer element 92 and the heat radiating shell 94 are connected to each other, the screw 102 having a diameter slightly larger than the diameter of the through hole 104 and the groove 106 is formed in the through hole of the heat radiating shell 94. 104. The screw 102 is rotated by hand or machine and inserted into the groove 106 of the heat transfer block 86. Then, the heat radiating shell 94 is closely connected to the heat transfer element 92 by the screw 102. Therefore, when two different metals are connected by soldering, the thermal resistivity clearly increases, but in this case, an increase in the thermal resistivity can be avoided.
[0042]
It must be emphasized here that the sides of the heat transfer block need not be planar. For example, a smooth curved surface is possible. Further, the heat radiation fins can be formed in other shapes having a larger heat radiation area. These variations are within the scope of the invention, but will not be described in further detail here.
[0043]
As described above, a different feature of the present invention as compared with the prior art is that all the heat sinks 60, 80, 100 in the embodiment of the present invention have the heat radiation bases 70, 90 having a three-dimensional curved surface. These are designed with heat transfer fields inside the heat conductor and thermal conductivity data obtained from experiments. Therefore, the problem of heat radiation of the conventional planar and cylindrical heat sinks is solved. The heat dissipation effect of the heat sink can be further improved by the connecting element introduced in the third embodiment.
[0044]
[Effect of the invention]
As described above, by providing the heat dissipation base having a three-dimensional curved surface,
It is possible to provide a heat sink that can achieve an optimal heat conduction action. In particular, when a connecting element is used to tightly couple the heat-dissipating base and the heat-dissipating shell, a better heat conduction effect can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a heat dissipation device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the heat sink according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
FIG. 4 shows the thermal resistivity of the heat dissipation base as a function of the ratio of the sectional width of the bottom surface of the heat transfer block to the sectional width of the heat transfer plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a function of the ratio of the vertical height of the heat radiation base to the vertical height between the bottom surface of the heat radiation base and the top of the heat radiation fin according to the first embodiment of the present invention; As shown.
FIG. 6 shows the thermal resistivity of the heat dissipation base as a function of the angle between the bottom surface and the side surface of the heat transfer block according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a heat sink according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a conventional heat dissipation device.
FIG. 10 is a plan view of the planar heat sink shown in FIG. 9;
11 is a cross-sectional view of the planar heat sink taken along the line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is a schematic view of another conventional heat dissipation device.
FIG. 13 is a plan view of the cylindrical heat sink shown in FIG.
14 is a sectional view of the cylindrical heat sink taken along the line XIV-XIV in FIG.
[Explanation of symbols]
10, 30, 50 ... heat dissipation device,
12 ... axial fan
20, 40, 60, 100 ... heat sink,
22, 42, 62, 82 ... radiation fins,
24, 64, 84: heat transfer plate,
26, 46, 94: heat radiation shell,
44 heat transfer cylinder,
61, 81 ... upper surface,
63, 83 ... bottom,
65 ... upper surface,
66 ... heat transfer block
67, 87 ... bottom,
68,88 ... side,
70, 90 ... heat dissipation base,
92 heat transfer element,
102 ... screws,
104 ... through-hole,
106 ... groove,
d ... sectional width,
D: cross-section width,
h ... vertical height,
H ... vertical height,
R: thermal resistivity,
α ... angle.

Claims (11)

伝熱プレートおよび前記伝熱プレートの中央部に取付けられる伝熱ブロックを有する放熱ベースと、
前記伝熱プレートおよび前記伝熱ブロックに対して垂直に取付けられる複数の放熱フィンとを有し、
前記伝熱ブロックの底面の面積は、前記伝熱ブロックの上面の面積より大きいことを特徴とするヒートシンク。
A heat-dissipation base having a heat-transfer plate and a heat-transfer block attached to the center of the heat-transfer plate;
A plurality of heat dissipating fins vertically attached to the heat transfer plate and the heat transfer block,
The heat sink according to claim 1, wherein an area of a bottom surface of the heat transfer block is larger than an area of an upper surface of the heat transfer block.
前記複数の放熱フィンは、異なる表面積を有しており、前記伝熱ブロックの側面に取付けられることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 1, wherein the plurality of radiating fins have different surface areas and are attached to side surfaces of the heat transfer block. 前記伝熱ブロックの高さは、前記放熱ベース上の放熱フィンの高さより大きくないことを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 1, wherein a height of the heat transfer block is not greater than a height of a radiating fin on the radiating base. 前記伝熱ブロックの側面は、なめらかな曲面であることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 1, wherein a side surface of the heat transfer block is a smooth curved surface. 前記放熱フィンには、軸流ファンが取付けら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。The heat sink according to claim 1, wherein an axial fan is attached to the radiation fin. 伝熱エレメントおよび前記伝熱エレメントを覆う放熱シェルを有する放熱ベースと、
前記放熱シェルに対して垂直に取付けられる複数の放熱フィンとを有し、
前記伝熱エレメントの底面は、発熱装置と接触しており、また、前記伝熱エレメントの上面より大きな面積を有することを特徴とするヒートシンク。
A heat dissipating base having a heat transfer element and a heat dissipating shell covering the heat transfer element;
A plurality of radiating fins that are vertically attached to the radiating shell,
A heat sink, wherein a bottom surface of the heat transfer element is in contact with a heat generating device and has an area larger than an upper surface of the heat transfer element.
前記伝熱エレメントは、
前記発熱装置と接触する底面を有する伝熱プレートと、
前記伝熱プレートの中央部に取付けられる伝熱ブロックとを有し、
前記伝熱ブロックの上面および側面は、前記放熱シェルに直接接触しており、
前記伝熱プレートの上面および側面の面積は、前記伝熱ブロックの上面および側面の面積より大きく、また、前記伝熱ブロックの上面の面積は、前記伝熱ブロックの底面の面積より小さいことを特徴とする請求項6に記載のヒートシンク。
The heat transfer element includes:
A heat transfer plate having a bottom surface in contact with the heating device;
A heat transfer block attached to a central portion of the heat transfer plate,
The top and side surfaces of the heat transfer block are in direct contact with the heat dissipation shell,
The area of the upper surface and the side surface of the heat transfer plate is larger than the area of the upper surface and the side surface of the heat transfer block, and the area of the upper surface of the heat transfer block is smaller than the area of the bottom surface of the heat transfer block. The heat sink according to claim 6, wherein
前記伝熱ブロック以外において、前記放熱シェルに取付けられている複数の放熱フィンは、異なる表面積を有することを特徴とする請求項7に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 7, wherein a plurality of radiating fins attached to the radiating shell other than the heat transfer block have different surface areas. 前記伝熱ブロックの高さは、前記放熱シェル上の前記放熱フィンの高さより、大きくないことを特徴とする請求項7に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 7, wherein a height of the heat transfer block is not greater than a height of the heat radiating fin on the heat radiating shell. 前記伝熱ブロックの側面に取付けられる前記放熱シェルの表面は、なめらかな曲面であることを特徴とする請求項7に記載のヒートシンク。The heat sink according to claim 7, wherein a surface of the heat radiation shell attached to a side surface of the heat transfer block has a smooth curved surface. さらに、連結要素を有し、
前記放熱シェルは、貫通孔を有し、
前記伝熱ブロックは、前記貫通孔に対応している溝部が形成されており、
前記連結要素の直径は、前記溝部の直径より若干大きく、前記連結要素は、前記貫通孔に挿入され、前記溝部の内部に固定されることによって、
前記放熱シェルは、前記伝熱ブロックに密着して連結されることを特徴とする請求項7に記載のヒートシンク。
Furthermore, it has a connecting element,
The heat dissipation shell has a through hole,
In the heat transfer block, a groove corresponding to the through hole is formed,
The diameter of the connection element is slightly larger than the diameter of the groove, and the connection element is inserted into the through hole and fixed inside the groove,
The heat sink according to claim 7, wherein the heat radiating shell is closely connected to the heat transfer block.
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