JP3434552B2 - heatsink - Google Patents

heatsink

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JP3434552B2
JP3434552B2 JP34233093A JP34233093A JP3434552B2 JP 3434552 B2 JP3434552 B2 JP 3434552B2 JP 34233093 A JP34233093 A JP 34233093A JP 34233093 A JP34233093 A JP 34233093A JP 3434552 B2 JP3434552 B2 JP 3434552B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は主として高速駆動マイク
ロコンピュータなどの発熱密度の高いLSI、中容量の
サイリスタやパワートランジスタなどの半導体素子や半
導体使用機器に使用されるヒートシンク、特に空冷式で
発熱を拡散冷却させ、小型化を要求されるヒートシンク
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to LSIs having a high heat generation density such as high-speed driving microcomputers, semiconductor elements such as medium-capacity thyristors and power transistors, and heat sinks used in semiconductor-using equipment, particularly air-cooled heat generation. The present invention relates to a heat sink that is required to be diffused and cooled and to be downsized.

【0002】[0002]

【従来の技術】QFP(Quad Flat Pack
age)でセラミックス・パッケージのLSIに、従来
のヒートシンクを取り付けた1例を示す斜視図と側面図
を示す図14と15において、ヒートシンク90はアルミ
ニウムや銅等の高熱伝導性の材料を用いて、熱伝導支柱
部91の周辺部にフィン部92を持つように切削加工されて
おり、前記支柱部91の中央部が熱源となるQFP型のL
SI93の中央部平面に密着搭載され、前記LSI93の発
熱は前記フィン部92によって放熱されている。
2. Description of the Related Art QFP (Quad Flat Pack)
14 and 15 showing a perspective view and a side view showing an example in which a conventional heat sink is attached to an LSI of a ceramic package by aging), the heat sink 90 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The QFP type L is machined so as to have the fins 92 around the heat conduction column 91, and the central portion of the column 91 serves as a heat source.
It is closely mounted on the central plane of the SI 93, and the heat generated by the LSI 93 is radiated by the fin portion 92.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のヒートシン
ク90では、LSI93の発熱量が大きくなるに伴い、フィ
ン部92の直径dlを大きくしたり、またはフィンの枚数
を増加させる等によりヒートシンク90のフィン部92の表
面積を増加させなければ充分な放熱効果が得られない
が、ヒートシンク90のd1がLSI93の外形より大きく
なったり、高さHが高くなり過ぎる場合、このような大
型のヒートシンク90を電子機器等の限られた狭い空間に
配置すれば空気の対流が妨げられ、著しく冷却能力が低
下するという問題がある。
In the heat sink 90 having the above-described structure, the fins of the heat sink 90 are increased by increasing the diameter dl of the fin portion 92 or increasing the number of fins as the heat generation amount of the LSI 93 increases. A sufficient heat dissipation effect cannot be obtained unless the surface area of the portion 92 is increased. However, when d1 of the heat sink 90 is larger than the outer shape of the LSI 93 or the height H becomes too high, such a large heat sink 90 is electronically operated. If it is installed in a limited narrow space such as a device, there is a problem that convection of air is disturbed and the cooling capacity is significantly lowered.

【0004】上記ヒートシンク90の大型化を許容しての
手段であっても、単純にフィン部92の直径dlを大きく
したり、フィンの枚数を増加することは、発熱源(LS
I93)から遠くなることによるヒートシンク90の材料の
熱抵抗が大きくなるために、フィンの厚みt1を厚くし
たり、熱伝導支柱部91の直径d2を大きくする必要が生
じるために、LSIの発熱量の増大の対策は、しばしば
ヒートシンクの大型化と同時に、強制対流などのモータ
の大型化も行われることが多かったためにコスト高とも
なった。
Even if the above-mentioned means for allowing the heat sink 90 to be upsized is used, simply increasing the diameter dl of the fin portion 92 or increasing the number of fins does not mean that the heat source (LS) is used.
I93), the thermal resistance of the material of the heat sink 90 increases as the distance from the heat sink 90 increases, so that it is necessary to increase the thickness t1 of the fins or increase the diameter d2 of the heat conduction column 91, and thus the heat generation amount of the LSI. As a measure against the increase in the number of times, the size of the heat sink is often increased, and at the same time, the size of the motor such as forced convection is often increased, resulting in a high cost.

【0005】またヒートシンク90の加工は、ヒートシン
ク材料と切削工具の強度及び切削精度の関係から、熱伝
導支柱部91の直径d2とフィン部92の直径d1との比は
フィン間隔t2を対流に適当な一定間隔に保ちながら切
削加工できる限界があるため、ヒートシンク90のフィン
厚さt1を薄くするなど部分的な小型化にも限界があっ
た。
In the processing of the heat sink 90, the ratio of the diameter d2 of the heat conducting column portion 91 to the diameter d1 of the fin portion 92 is suitable for convection with the fin interval t2 in view of the relationship between the heat sink material and the strength and cutting accuracy of the cutting tool. Since there is a limit that can be cut while maintaining a constant interval, there is a limit to partial miniaturization such as thinning the fin thickness t1 of the heat sink 90.

【0006】さらに従来のヒートシンク90では熱伝導支
柱部91が必要であったため、自然対流あるいは微風下に
於ける密集重ねフィンには熱溜りが発生し効果的な放熱
が行えなかった。
Further, since the conventional heat sink 90 requires the heat conducting column portion 91, heat accumulation occurs in the densely stacked fins under natural convection or under a slight wind, and effective heat dissipation cannot be performed.

【0007】本発明は上記課題を鑑みてなされたもの
で、放熱性能を向上させる小型軽量なヒートシンクの構
造を提供し、前述の課題を解決することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized and lightweight heat sink structure for improving heat dissipation performance, and to solve the above problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】受熱プレートと少なくと
も一枚の放熱フィンを積み重ねた構造のヒートシンクで
あって、前記受熱プレートと放熱フィンとは熱伝導性に
優れた材料を平板状として形成し、前記放熱フィンにお
ける平板面にはこの平板面を貫通する如く上面から下面
を貫通するスリット穴が設けられ、前記平板面のスリッ
ト穴の配置されない部分にはプレス加工により複数のフ
ィン凸部が形成され、重なり合う放熱フィンのそれぞれ
全て、または一部のフィン凸部が放熱フィン上の異なる
位置に配置され、上記プレートと放熱フィン、及び重な
り合う放熱フィンの間隔が前記フィン凸部によって保た
れ、前記放熱フィン若しくは受熱プレートにモータと、
このモータの回転軸に取付けられる冷却ファンを配置し
たヒートシンクとする。
A heat sink having a structure in which a heat receiving plate and at least one radiating fin are stacked, wherein the heat receiving plate and the radiating fin are formed of a material having excellent thermal conductivity in a flat plate shape, A slit hole penetrating from the upper surface to the lower surface is formed on the flat plate surface of the heat radiation fin so as to penetrate the flat plate surface, and a plurality of fin convex portions are formed by press working on the portion of the flat plate surface where the slit holes are not arranged. All or some of the overlapping fins are arranged at different positions on the radiating fin, and the space between the plate and the radiating fins and the overlapping radiating fins is maintained by the fin ridges. Or a motor on the heat receiving plate,
A heat sink is provided with a cooling fan attached to the rotary shaft of this motor.

【0009】また、前記ヒートシンク10内に形成される
空間の一部若しくは全部にヒートパイプ50を配置しても
よい。
The heat pipe 50 may be arranged in a part or the whole of the space formed in the heat sink 10.

【0010】[0010]

【作用】受熱プレート11へ拡散されている熱を多重放熱
フィン12の遠くの放熱フィン12に対して、各々のフィン
凸部12aを介して最短距離で伝達できるので、ヒートシ
ンクとしての均熱に優れていると同時に、上記構成の如
くスリット穴とフィン突起を設けることにより、プレス
加工によるフィン材質の伸び率を考慮しなくて済み、ロ
ー付が安定する。またスリット穴とフィン突起の構造に
より側方は勿論、上面からの冷却風に対する対流が速や
かに行われ、フィン効率が向上し、この結果フィン間の
間隔(ピッチ)を極限まで狭めることができ、単なる丸
穴を多数設けるよりも上方からの冷却風の巻き込みに優
れている。
[Function] Since the heat diffused to the heat receiving plate 11 can be transmitted to the radiating fins 12 far from the multiple radiating fins 12 via each fin convex portion 12a in the shortest distance, it is excellent in heat equalization as a heat sink. At the same time, by providing the slit holes and the fin protrusions as in the above configuration, it is not necessary to consider the elongation rate of the fin material due to press working, and brazing is stable. Further, due to the structure of the slit holes and the fin protrusions, convection to the cooling air not only from the side but also from the upper surface is promptly performed, fin efficiency is improved, and as a result, the interval (pitch) between the fins can be narrowed to the limit, It is superior to the inclusion of cooling air from above, rather than simply providing many round holes.

【0011】また、放熱フィン12若しくは受熱プレート
11の一方または両方に強制対流を発生させる冷却ファン
32を一体化し取付けるので外形寸法は従来のヒートシン
クと同様ですみ、さらに前記放熱ファン32を放熱フィン
12上の複数箇所に設ける、若しくは放熱フィン12の側面
に設ければ、より優れた放熱作用が得られる。
Further, the radiation fin 12 or the heat receiving plate
11 Cooling fans that generate forced convection on one or both sides
Since the 32 are integrated and installed, the external dimensions are the same as the conventional heat sink.
If it is provided at a plurality of locations on 12 or on the side surface of the radiation fin 12, a more excellent radiation effect can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の第1の実施例とするヒートシンクの
上面図を図1に、このA−A断面を矢印方向に見た図を
図2に、B−B断面を矢印方向に見た図を図3に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A top view of a heat sink as a first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, a view of this AA section taken in the direction of the arrow is shown in FIG. 2, and a BB section is taken in the direction of the arrow. The figure is shown in FIG.

【0013】図1と2、3において、ヒートシンク10は
アルミニウム、銅等熱伝導性に優れた材料を平板状で4
辺形に加工した受熱プレート11の一面を受熱面13として
発熱体93に取付け、他面には受熱プレート11の熱を効果
的に放出する放熱フィン12が4個設けられている。
In FIGS. 1 and 2, the heat sink 10 is made of a material having a high thermal conductivity, such as aluminum or copper, in the form of a flat plate.
One surface of the heat receiving plate 11 processed into a quadrangle is attached to the heating element 93 as a heat receiving surface 13, and the other surface is provided with four radiating fins 12 that effectively radiate the heat of the heat receiving plate 11.

【0014】前記4個の放熱フィン12の平板面の面積は
受熱プレート11とほぼ等しく、放熱フィン12の下向きに
後述の多数個のプレス突起で形成されるフィン凸部12a
が設けられ、対抗する面とロウ付等により接合され、各
々の放熱フィン12間に空間dを形成して空気対流路20を
構成すると同時に、各々の放熱フィン12と受熱プレート
11との間の熱伝導路を形成している。また、前記4枚の
放熱フィン12の平板中心部には空間部となる対流孔34が
設けられており、前記対流孔34により形成される空間部
にはモータ30が備えられ、前記モータ30の回転軸には冷
却ファン32が取付けられている。本実施例では前記モー
タ30を受熱プレート11上に配置し冷却ファン32を回転さ
せることにより上方の大気をヒートシンク10内に取り込
み、放熱フィン12を介して横方向に排出している。前記
モータ30と冷却ファン32の取付位置は図10に示すよう
に、前記最上部の放熱フィン12の対流孔34の受熱プレー
ト11方向に、回転軸を放熱フィン12に対して垂直になる
ように配置したモータ30を取付け、前記モータ30の回転
軸に冷却ファン32を取付けてもよい。このとき前記モー
タ30回転軸の突出していない端面は、支持柱と空気導入
用の対流孔34から形成され、冷却ファン32への空気導入
は前記対流孔からも行われる。なお前記モータ30と冷却
ファン32の数は搭載する放熱フィン12の大きさ、形状に
より複数個設けてもよく、この取付位置は図1の如く放
熱フィン12の平板面中心部に設ける必要はなく、設計時
において適宜変更でき、これら冷却ファン32等は図9に
示す如く放熱フィン12の側面に移動させてもよい。
The area of the flat surface of each of the four radiation fins 12 is substantially equal to that of the heat receiving plate 11, and the fin projections 12a formed by a number of press projections described below are formed downward of the radiation fins 12.
Are provided and are joined to the opposing surface by brazing or the like to form a space d between the respective heat radiation fins 12 to form the air flow path 20, and at the same time, the respective heat radiation fins 12 and the heat receiving plate.
It forms a heat conduction path between the and 11. Further, a convection hole 34, which is a space portion, is provided in the central portion of the flat plate of the four radiation fins 12, and a motor 30 is provided in the space portion formed by the convection hole 34. A cooling fan 32 is attached to the rotating shaft. In this embodiment, the motor 30 is arranged on the heat receiving plate 11 and the cooling fan 32 is rotated to take in the upper atmosphere into the heat sink 10 and discharge it laterally through the heat radiation fins 12. As shown in FIG. 10, the mounting positions of the motor 30 and the cooling fan 32 are such that the rotation axis is perpendicular to the heat radiating fins 12 toward the heat receiving plate 11 of the convection holes 34 of the uppermost heat radiating fins 12. The arranged motor 30 may be attached, and the cooling fan 32 may be attached to the rotating shaft of the motor 30. At this time, the end surface of the rotation shaft of the motor 30 that does not project is formed by a support column and a convection hole 34 for introducing air, and air is introduced into the cooling fan 32 also through the convection hole. The number of the motors 30 and the number of the cooling fans 32 may be plural depending on the size and shape of the radiation fins 12 to be mounted, and this mounting position need not be provided in the center of the flat surface of the radiation fins 12 as shown in FIG. The cooling fan 32 and the like may be moved to the side surface of the heat radiation fin 12 as shown in FIG.

【0015】また、図1が示す如く放熱フィン12は、こ
の平板面の縦中心軸を対称にして左右に、上面から下面
に向かって貫通する如く複数の長方形のスリット穴15が
設けられ、この複数の隣接するスリット穴15間には放熱
フィン12をプレス加工で成形したフィン凸部12aが規則
的に並んでいる。
As shown in FIG. 1, the heat radiation fin 12 is provided with a plurality of rectangular slit holes 15 so as to penetrate from the upper surface to the lower surface on the left and right with the longitudinal center axis of the flat plate surface being symmetrical. Fin projections 12a formed by pressing the heat radiation fins 12 are regularly arranged between a plurality of adjacent slit holes 15.

【0016】前記放熱フィン12は重ね合わされるフィン
の形状が異なっており、例えば受熱プレート11から1枚
目と3枚目の奇数部の形状は図4に示すもので、同2枚
目と最上部4枚目の偶数部の形状は図1に示すものとな
り、この断面図の図2が示す如く、各々のフィン凸部12
aの位置が重なり合う放熱フィン12のフィン凸部12aの位
置に重ならない構造となっている。前記構成では製造
上、図1と図4に示す2種類の放熱フィン12で対応でき
るが、例えば図6に示す如く隣合うフィン凸部12aが平
行になっているように、上下に重なり合うフィン凸部12
aの全て、または一部が同一の部分に配置されない構造
であれば1種類を逆配置して構成してもよいし、プレス
成形が可能であればあらゆる形状の放熱フィン12として
もよい。また前記スリット穴15は放熱フィン12の平板面
状の左右にそれぞれ独立して形成しているが、フィン凸
部12aのプレスの安定と生産上において問題がなけれ
ば、図6に示す如く前記左右に振り分けてあるスリット
穴15を一つのものにしてもよい。前記受熱プレート11上
の放熱フィン12は、前記受熱プレート11と同外形である
必要はなく、大型受熱プレート11に小外形の放熱フィン
12を複数枚平面並べするなど多彩な組合せが可能であ
る。さらに、スリット穴15は単純長方形や1方向に限定
されるものではないし、使用する一部の放熱フィン12
は、スリット穴15やフィン凸部12aの形状を対流ガイド
や印刷のために変更してもよいことは勿論である。特
に、図2の最上部の放熱フィン12にはスリット穴15を設
けずに、他の放熱フィン12には、モータ30と冷却ファン
32設置部の対流孔34を大きくした方が、より高い冷却効
果を得られる。
The radiating fins 12 differ in the shape of the fins to be overlapped. For example, the shapes of the odd-numbered portions of the first and third heat-receiving plates 11 are shown in FIG. The shape of the even-numbered portion of the upper fourth sheet is as shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2 of this cross-sectional view, each fin protrusion 12
The structure is such that the position of a does not overlap the position of the fin protrusion 12a of the heat radiation fin 12 that overlaps. In the above configuration, the two types of heat radiation fins 12 shown in FIGS. 1 and 4 can be used in manufacturing, but for example, as shown in FIG. 6, the fin protrusions 12 a that are adjacent to each other are parallel to each other. Part 12
If all or part of a is not arranged in the same portion, one kind may be arranged reversely, and if it is press-moldable, the heat radiation fin 12 may be of any shape. Further, the slit holes 15 are independently formed on the left and right sides of the flat plate surface of the radiation fin 12, but if there is no problem in the stability of the press of the fin convex portion 12a and the production, as shown in FIG. The slit holes 15 assigned to the above may be one. The radiating fins 12 on the heat receiving plate 11 do not have to have the same outer shape as the heat receiving plate 11, and the large heat receiving plate 11 has a small radiating fin.
Various combinations are possible, such as arranging 12 pieces in a plane. Further, the slit hole 15 is not limited to a simple rectangle or one direction, and a part of the radiation fins 12 to be used is used.
Needless to say, the shapes of the slit holes 15 and the fin protrusions 12a may be changed for the convection guide or printing. In particular, the radiating fins 12 at the top of FIG. 2 are not provided with the slit holes 15, and the other radiating fins 12 are provided with the motor 30 and the cooling fan.
A larger cooling effect can be obtained by enlarging the convection holes 34 in the installation portion.

【0017】また、前記実施例では、ヒートシンク10の
形状は上面からみてほぼ正方形であるが、これは取付面
積、放熱効率等を考慮し図5に示す円形でも、他の多角
形としてもよい。また、前記実施例の放熱フィン12は、
図2に示す如く、この放熱フィン12を横置きにしてフィ
ン凸部12aの底面が受熱プレート11に接合されることに
より固定されているが、放熱フィン12の数が増加し、積
み重ね枚数が増加する場合には、図7に示す如く放熱フ
ィン12を縦置にしてフィン凸部12aの側面を受熱プレー
ト11に固定しても良い。この場合、受熱プレート11の端
縁部を曲げてフィンガイド11aを付けることによって、
放熱フィン12は容易に固定できる。
Further, in the above embodiment, the shape of the heat sink 10 is substantially square when viewed from the upper surface, but it may be circular as shown in FIG. 5 or other polygons in consideration of the mounting area, heat dissipation efficiency and the like. In addition, the radiation fin 12 of the above embodiment,
As shown in FIG. 2, the radiating fins 12 are placed horizontally and fixed by joining the bottom surfaces of the fin convex portions 12a to the heat receiving plate 11, but the number of radiating fins 12 increases and the number of stacked sheets increases. In this case, as shown in FIG. 7, the radiation fins 12 may be placed vertically and the side surfaces of the fin protrusions 12a may be fixed to the heat receiving plate 11. In this case, by bending the end edge of the heat receiving plate 11 and attaching the fin guide 11a,
The radiation fin 12 can be easily fixed.

【0018】前記放熱フィン12の材料は、一般的にアル
ミニウム心材の両面にロー材をクラッドしたブレージン
グシートが用いられ、ヒートシンク10は最上部放熱フィ
ン12と最下部の受熱プレート11を仮固定し、フィン12の
心材の融点よりも低く、ロウ材の融点より高い温度の加
熱炉の中に入れ、ロウ材を溶融した後冷却され、それぞ
れの放熱フィン12のフィン凸部12aと接するすべての面
には勿論、受熱プレート11とフィン凸部12aの間を一体
化し形成されている。
As the material of the heat radiation fin 12, a brazing sheet in which a brazing material is clad on both sides of an aluminum core material is generally used, and the heat sink 10 temporarily fixes the uppermost heat radiation fin 12 and the lowermost heat receiving plate 11, It is lower than the melting point of the core material of the fins 12 and is placed in a heating furnace at a temperature higher than the melting point of the brazing material, and the brazing material is melted and then cooled. Of course, the heat receiving plate 11 and the fin convex portion 12a are integrally formed.

【0019】上記ヒートシンク10の発熱体93への取り付
けは、上記ロウ付の他、高熱伝導エポキシ樹脂や銀ペー
ストなどの接着剤、若しくは、シリコングリスと専用の
クランプを併用して取り付けてもよく、このとき前記受
熱面13は受熱プレート11の外径より小さくして放熱面積
の増加を重視する設計よりも、上記接着強度を重視して
受熱プレート11の下面には段差を付けずに、全面をLS
Iなどの発熱素子に密着して取り付けることが好ましい
場合が多い。
To attach the heat sink 10 to the heating element 93, in addition to the brazing, an adhesive such as a high thermal conductive epoxy resin or silver paste, or a combination of silicon grease and a dedicated clamp may be used. At this time, the heat receiving surface 13 is smaller than the outer diameter of the heat receiving plate 11 and is designed to emphasize the increase of the heat radiation area. LS
In many cases, it is preferable to attach it closely to the heating element such as I.

【0020】上記ヒートシンク10では、発熱体93に生じ
る熱は受熱プレート11を介してフィン凸部12a、放熱フ
ィン12全面へと伝えられる。上記受熱プレート11はその
外径に対して適当な厚み、例えば一辺50mmの四方形に対
して2mm程度の厚みを有するために、受熱面13の面積が
少ない場合であっても受熱面13の熱は、受熱プレート11
の全面に均一に伝えられる。一方標準のブレージングシ
ートからできた放熱フィン12は、上記受熱プレート11の
厚みに対して薄く、0.5mm程度でしかないが、上記受熱
プレート11に伝えられた均一な熱は、先ず、受熱プレー
ト11と直接接する放熱フィン12の多数のフィン凸部12a
を介して、放熱フィン12の全面に伝えられ、順次、上方
の放熱フィン12に各々のフィン凸部12aを介して熱伝導
が行われ、ヒートシンク1の全体が略均一な熱広がりと
なり放熱が行われる。
In the heat sink 10, the heat generated in the heating element 93 is transferred to the fin projection 12a and the entire surface of the radiation fin 12 through the heat receiving plate 11. Since the heat receiving plate 11 has an appropriate thickness with respect to its outer diameter, for example, a thickness of about 2 mm for a square having a side of 50 mm, the heat of the heat receiving surface 13 is reduced even if the area of the heat receiving surface 13 is small. The heat receiving plate 11
Is evenly transmitted to the entire surface of. On the other hand, the radiating fin 12 made of a standard brazing sheet is thinner than the thickness of the heat receiving plate 11 and is only about 0.5 mm, but the uniform heat transmitted to the heat receiving plate 11 is the first. A large number of fin protrusions 12a of the radiation fin 12 that are in direct contact with
Is transmitted to the entire surface of the heat radiating fins 12 through the heat radiating fins 12, and heat is sequentially conducted to the radiating fins 12 above through the respective fin protrusions 12a, so that the heat sink 1 as a whole has a substantially uniform heat spread and radiates heat. Be seen.

【0021】また、周知の如く放熱フィン12に前記スリ
ット穴15を設けているときの対流による温度境界層は図
3のようになり、これを設けていない通常の平滑フィン
の場合は図8の温度境界層のようになり、この場合、放
熱フィン12の境膜熱抵抗が極めて大きくなる。従って、
前記図3と図8が示す如く、スリット穴15を備えている
放熱フィン12では、強制対流下におけるフィン12への空
気の熱伝導率が向上し、放熱フィン12の面全体の均一な
放熱が可能になる。
As is well known, the temperature boundary layer due to convection when the heat radiation fin 12 is provided with the slit hole 15 is as shown in FIG. 3, and in the case of a normal smooth fin not provided with this, the temperature boundary layer is as shown in FIG. It becomes like a temperature boundary layer, and in this case, the boundary film thermal resistance of the radiation fin 12 becomes extremely large. Therefore,
As shown in FIG. 3 and FIG. 8, in the radiation fin 12 having the slit hole 15, the thermal conductivity of air to the fin 12 under the forced convection is improved, and uniform radiation of the entire surface of the radiation fin 12 is achieved. It will be possible.

【0022】従来のヒートシンク90では熱伝導支柱部91
が必要であったため、自然対流あるいは微風下に於ける
密集重ねフィンには熱溜りが発生し効果的な放熱が行え
なかったが、上記実施例では多数のフィン凸部12aによ
り重なり合う放熱フィン12間に隙間dが保たれるので前
記熱伝導支柱部91を省略できる。
In the conventional heat sink 90, the heat conducting column portion 91
However, since heat accumulation occurs in the densely stacked fins under natural convection or in a slight wind, effective heat dissipation cannot be performed. Since the gap d is maintained, the heat conduction column portion 91 can be omitted.

【0023】上記構成のヒートシンクでは、放熱フィン
12の心材は平板状のアルミニウムなどの合金を使用して
いるが、この心材は銅やアルミニウム等で目開きのある
融着金網としてもよい。
In the heat sink having the above structure, the radiation fins
The core material of 12 uses a flat alloy such as aluminum, but this core material may be a fused metal net made of copper, aluminum or the like with openings.

【0024】また、一般的に上記ヒートシンクの受熱プ
レート11はアルミニウム等の金属材料で形成され既存の
LSI(発熱体)パッケージ等に後付けされているが、
前記受熱プレート11は、大型化に対応するためにヒート
パイプ構造としてもよいし、半導体チップとの熱膨張係
数を合わせるためにアルミナ、窒化アルミ、炭化珪素等
のセラミックス板として、前記LSI等の半導体チップ
に直接接合させればより大きな冷却効果が得られる。こ
のとき前記セラミックス板の受熱プレート11と放熱フィ
ン12との接合は、受熱プレート11の放熱フィン12との接
合側にニッケル合金等の金属を印刷焼結等の処理を施す
ことによって比較的簡単に行える。
In general, the heat receiving plate 11 of the heat sink is made of a metal material such as aluminum and is attached to an existing LSI (heating element) package or the like.
The heat receiving plate 11 may have a heat pipe structure in order to cope with an increase in size, or may be a ceramic plate of alumina, aluminum nitride, silicon carbide or the like in order to match a thermal expansion coefficient with a semiconductor chip, and a semiconductor such as the LSI or the like. Greater cooling effect can be obtained by directly bonding to the chip. At this time, the heat-receiving plate 11 of the ceramic plate and the heat-radiating fins 12 can be joined relatively easily by subjecting the heat-receiving plate 11 to the heat-radiating fins 12 on the joining side by printing and sintering metal such as nickel alloy. You can do it.

【0025】本発明の第2の実施例を図10と図11、
図12に示す。図10は、図1のA−A断面を矢印方向
に見たもので、図11と図12は図1及び図10のB−
B断面を矢印方向に見た図である。図10と図11にお
いて、前記第1の実施例で説明したヒートシンク10内に
形成される空気対流路20(空間)にヒートパイプ50を埋
設し、放熱フィン12の熱の均熱化を促している。前記ヒ
ートパイプ50は、全ての空気対流路20に設けてもよく、
また、強制対流を考慮して一部の空気対流路20に設けて
もよい。また、図10と11においてはヒートパイプ50
は、受熱プレート11に対して水平になる様に配置してあ
るが、図12に示す如くスリット穴15に前記ヒートパイ
プ50を埋設するように受熱プレート11に対して垂直にな
るように配置してもよく、また、強制対流を考慮して、
これら受熱プレート11に対して水平のものと垂直のもの
を組み合わせて配置してもよい。
The second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
It shows in FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 in the direction of the arrow, and FIGS.
It is the figure which looked at B cross section in the arrow direction. 10 and 11, the heat pipe 50 is embedded in the air passage 20 (space) formed in the heat sink 10 described in the first embodiment to promote heat equalization of the heat radiation fins 12. There is. The heat pipe 50 may be provided in all the air convection channels 20,
Alternatively, some of the air convection paths 20 may be provided in consideration of forced convection. Also, in FIGS. 10 and 11, the heat pipe 50
Is arranged so as to be horizontal with respect to the heat receiving plate 11, but is arranged so as to be vertical with respect to the heat receiving plate 11 so that the heat pipe 50 is embedded in the slit hole 15 as shown in FIG. Or, considering the forced convection,
The heat receiving plate 11 may be arranged in combination with a horizontal one and a vertical one.

【0026】さらに、ヒートシンク10の配置スペースに
余裕がある場合には、図13に示す如くヒートパイプ50
をヒートシンク10の外形から外に突出させれば優れた放
熱効果が得られ、また、この突出部の全て、または一部
にヒートパイプフィン52を設ければ、より優れた放熱作
用が得られる。図13においては左右に2個づつ、一つ
置きに突出部を配置しているが、放熱フィン12の間隔等
により任意に設計でき、前記スリット穴15にヒートパイ
プ50を配置するものであっても同様に突出部を付加でき
るのは勿論である。
Further, when there is a sufficient space for disposing the heat sink 10, as shown in FIG.
An excellent heat dissipation effect can be obtained by projecting the heat sink 10 out of the outer shape of the heat sink 10, and a more excellent heat dissipation effect can be obtained by providing the heat pipe fins 52 on all or part of this projecting portion. In FIG. 13, two protrusions are arranged on the left and two on the right, but the protrusions are arranged alternately. However, it is possible to arbitrarily design the protrusions by the intervals of the heat radiation fins 12, and the heat pipe 50 is arranged in the slit hole 15. Needless to say, similarly, a protruding portion can be added.

【0027】また、上記実施例のヒートパイプ50の断面
形状は角形で示したが、この形状は丸形や楕円形であっ
ても優れた放熱効果が得られる。
Although the heat pipe 50 of the above-mentioned embodiment has a rectangular cross section, an excellent heat dissipation effect can be obtained even if the shape is round or elliptical.

【0028】また、前記ヒートシンク10の適当なところ
に温度センサーを取付けて、ヒートシンク10が一定温度
以上の時にだけ冷却ファン32を駆動し、設定上限温度を
越えた時にモータ30の故障と判断して、被冷却機器の運
動を停止するなど適宜選択できることはいうまでもな
い。
Further, a temperature sensor is attached to an appropriate location of the heat sink 10, the cooling fan 32 is driven only when the heat sink 10 is at a certain temperature or higher, and when the set upper limit temperature is exceeded, it is judged that the motor 30 has failed. Needless to say, the motion of the equipment to be cooled can be appropriately selected.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば熱伝導の優れた受熱プレートと放熱フィンが、任意
の位置でロウ付けされるため機械的に堅牢であることは
勿論、均一な熱分散ができる表面積の大きな小型軽量の
ヒートシンクを得ることができ、熱伝導支柱91を省略
し、前記モータ30と冷却ファン32を設けることにより密
集した放熱フィン12には熱溜りが起こらず対流を促進で
き、従来の外形寸法を変える事無く効果的な対流を生み
出すことのできるヒートシンクが提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, the heat receiving plate and the heat radiating fins having excellent heat conduction are brazed at arbitrary positions, so that they are mechanically robust and uniform. It is possible to obtain a small and lightweight heat sink with a large surface area that can dissipate heat efficiently. By omitting the heat conduction pillars 91 and providing the motor 30 and the cooling fan 32, there is no heat accumulation in the heat dissipation fins 12 that are densely convected. It is possible to provide a heat sink that can promote effective heat generation and can generate effective convection without changing the conventional external dimensions.

【0030】製造方法では従来の切削加工主体のもので
はなく、プレス加工とロウ付加工が主体であるために、
受熱プレート及びヒートシンク10内に形成される空間部
にヒートパイプを用いるものであっても、LSIなどの
大量生産の半導体のヒートシンク用として比較的安価に
供給できるものである。また、上記構成の如くスリット
穴15とフィン凸部12aを設けることにより、プレス加工
によるフィン材質の伸び率を考慮しなくて済み、ロー付
が安定する。なお、本発明の実施例でヒートシンク10の
上面図外形は四角形で示したが、この形状を円形や多角
形で構成し、さらには適宜穴を開けることにより放熱面
積を任意に変更できる。
Since the manufacturing method is not mainly based on the conventional cutting work, but is mainly based on press work and brazing work,
Even if a heat pipe is used in the space formed in the heat receiving plate and the heat sink 10, it can be supplied at a relatively low cost for heat sinks of mass-produced semiconductors such as LSI. Further, by providing the slit hole 15 and the fin convex portion 12a as in the above-mentioned configuration, it is not necessary to consider the elongation rate of the fin material due to press working, and brazing is stable. In the embodiment of the present invention, the outer shape of the heat sink 10 in the top view is shown as a quadrangle, but the heat dissipation area can be arbitrarily changed by forming this shape into a circle or a polygon, and further by making appropriate holes.

【0031】またスリット穴15は、一般的にはプレス時
に加工されるが、フィン凸部12aが堅牢であるためにロ
ー付終了後に切削加工することも可能である。
Further, the slit hole 15 is generally processed at the time of pressing, but since the fin convex portion 12a is strong, it is possible to perform the cutting process after the end of the brazing.

【0032】また、相互の放熱フィン12の間隔は、一般
的には一方向のフィン凸部12aの高さで保たれている
が、対抗する放熱フィン12から同一場所に相対してフィ
ン凸部12aを突合わせることにより上記重なり合う放熱
フィン12の間隔を大きくとることもできる。
The distance between the heat radiation fins 12 is generally maintained at the height of the fin protrusions 12a in one direction, but the fin protrusions 12a face each other from the opposing heat radiation fins 12 at the same place. By abutting the 12a, it is possible to increase the interval between the above-mentioned overlapping heat radiation fins 12.

【0033】従来のヒートシンクでは放熱フィン12の間
隔を狭くしていくと空気滞留が生じフィン効果が低下し
ていたが、スリット穴15とフィン凸部12aの構造により
側方は勿論、上面からの冷却風に対する対流熱伝達が速
やかに行われ、フィン効率が向上し、この結果フィン間
の間隔d(ピッチ)を極限まで狭めることができ、冷却
ファン32を内蔵することにより、その特徴が最大限活か
せるものである。
In the conventional heat sink, when the distance between the radiation fins 12 is narrowed, air retention occurs and the fin effect is reduced. Convective heat transfer to the cooling air is performed quickly, fin efficiency is improved, and as a result, the spacing d (pitch) between the fins can be narrowed to the utmost limit, and by incorporating the cooling fan 32, its characteristics are maximized. It can be utilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示すヒートシンクの上
面図である
FIG. 1 is a top view of a heat sink showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A断面を矢印方向に見た図であるFIG. 2 is a view of the AA cross section of FIG. 1 viewed in the direction of the arrow.

【図3】図1のB−B断面を矢印方向に見た図であるFIG. 3 is a view of the BB cross section of FIG. 1 viewed in the direction of the arrow.

【図4】本発明の実施例の第2の放熱フィンの上面図で
ある
FIG. 4 is a top view of a second radiating fin according to the embodiment of the present invention.

【図5】円形の放熱フィンを備えるヒートシンクの上面
図である
FIG. 5 is a top view of a heat sink having a circular radiation fin.

【図6】図1の放熱フィン上面の左右に別々に設けられ
ているスリット穴を一体化した放熱フィンの上面図であ
FIG. 6 is a top view of a radiation fin in which slit holes separately provided on the left and right of the radiation fin top surface of FIG. 1 are integrated.

【図7】放熱フィンを受熱プレートに対して縦置きとし
たヒートシンクである
FIG. 7 shows a heat sink in which a radiation fin is vertically placed on a heat receiving plate.

【図8】従来の放熱フィンに強制対流を加えたときの対
流を示す図である
FIG. 8 is a diagram showing convection when forced convection is applied to a conventional radiation fin.

【図9】本発明のヒートシンクの側面に冷却ファンを取
付けた図である
FIG. 9 is a view in which a cooling fan is attached to the side surface of the heat sink of the present invention.

【図10】図2の空気対流路にヒートパイプを埋設した
ヒートシンクの断面図である
FIG. 10 is a cross-sectional view of a heat sink in which a heat pipe is embedded in the air flow path of FIG.

【図11】図9のB−B断面を矢印方向に見た図であるFIG. 11 is a view of a cross section taken along the line BB of FIG. 9 as seen in the direction of the arrow.

【図12】図2のスリット穴にヒートパイプを埋設した
ヒートシンクの断面図である
FIG. 12 is a cross-sectional view of a heat sink in which a heat pipe is embedded in the slit hole of FIG.

【図13】ヒートパイプに突出部を設け、これにヒート
パイプフィンを設けた断面図である
FIG. 13 is a cross-sectional view in which a protrusion is provided on the heat pipe, and heat pipe fins are provided on the protrusion.

【図14】従来のヒートシンクの斜視図であるFIG. 14 is a perspective view of a conventional heat sink.

【図15】従来のヒートシンクの側面図であるFIG. 15 is a side view of a conventional heat sink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 10 ヒートシンク 11 受熱プレート 12 放熱フィン 12a フィン凸部 13 受熱面 20 空気対流路 30 モータ 32 冷却ファン 50 ヒートパイプ 52 ヒートパイプフィン 91 熱伝導支柱部 95 金属板 In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. 10 heat sink 11 Heat receiving plate 12 radiation fins 12a Fin protrusion 13 Heat receiving surface 20 air flow path 30 motor 32 cooling fan 50 heat pipe 52 heat pipe fins 91 Heat conduction column 95 metal plate

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 受熱プレートと少なくとも一枚の放熱フ
ィンを積み重ねた構造のヒートシンクであって、前記受
熱プレートと放熱フィンとは熱伝導性に優れた材料を平
板状として形成し、前記放熱フィンにおける平板面には
この平板面を貫通する如く上面から下面を貫通するスリ
ット穴が設けられ、前記平板面のスリット穴の配置され
ない部分にはプレス加工により複数のフィン凸部が形成
され、重なり合う放熱フィンのそれぞれ全て、または一
部のフィン凸部が放熱フィン上の異なる位置に配置さ
れ、上記プレートと放熱フィン、及び重なり合う放熱フ
ィンの間隔が前記フィン凸部によって保たれ、前記放熱
フィン若しくは受熱プレートにモータと、このモータの
回転軸に取付けられる冷却ファンを配置したヒートシン
ク。
1. A heat sink having a structure in which a heat receiving plate and at least one radiating fin are stacked, wherein the heat receiving plate and the radiating fin are made of a material having excellent thermal conductivity in the form of a flat plate. The flat plate surface is provided with a slit hole penetrating from the upper surface to the lower surface so as to penetrate the flat plate surface, and a plurality of fin projections are formed by press working in the portion of the flat plate surface where the slit holes are not arranged, and the overlapping radiation fins All or some of the fin protrusions are arranged at different positions on the heat dissipation fin, and the space between the plate and the heat dissipation fin, and the overlapping heat dissipation fins is maintained by the fin protrusion, and the heat dissipation fin or the heat receiving plate is A heat sink with a motor and a cooling fan attached to the rotating shaft of the motor.
【請求項2】 ヒートシンク内に形成される空間の一部
若しくは全部にヒートパイプが配置されている請求項1
記載のヒートシンク。
2. The heat pipe is arranged in a part or the whole of the space formed in the heat sink.
Heatsink as described.
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