JP4068996B2 - ヒートシンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベース部に立設した伝熱部材に放熱フィンを取り付けた構造のヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ヒートシンクは発熱体もしくは高温部に接触されて、これら発熱体や高温部の実質的な放熱面積を拡大する機能を備えたものである。したがって、この種のヒートシンクにおいては、放熱面を形成するフィンが可及的に多数設けられていればよい。そのため、発熱体もしくは高温部に直接フィンが設けられることが最も望ましい。しかしながら、前記発熱体もしくは高温部には、フィンが取り付けられないことが多いので、冷却対象物に対する汎用性を持たせるためにベース部に平板状のフィンを装着した構造のヒートシンクが一般に使用されている。
【０００３】
この種のヒートシンクは、ベース部と平板状フィンとの組み合わせによって構成されている。そのため、平板状フィンのピッチ、枚数、高さの制約が低減されている。例えば、平板状フィンの高さを高くすることにより、枚数を少なくして放熱面積を拡大することができる。
【０００４】
平板状フィンにおける熱拡散は、平板状フィン自体の熱伝導によって行われるから、平板状フィンを高くすると、上端部側への熱伝導が不十分となり、上端部での温度が低くなる。すなわち、上端部側での平板状フィンと外気との温度差が小さくなって、放熱効率がその部分で低下し、フィンを高くしたことの効果が低下する。換言すれば、平板状フィンを高くしても、実質的な放熱面積の増大割合が小さくなる。
【０００５】
そこで、ベース部に、屈曲したヒートパイプの一方の端部が配置されるとともに、他方の端部が前記平板状フィンの上端部側に配置された構造のヒートシンクがある。このような構造のヒートシンクであれば、発熱体から直接、平板状フィンの上端部側に熱輸送することができるので、放熱効率を向上することができる。また、ベース部の表面に沿って前記他方の端部が屈曲している場合、省スペース化される。このようなヒートシンクの一例として特開平９−３３１１７７号公報（特許文献１）がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３３１１７７号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構造のヒートシンクでは、ベース部とベース部に立設された平板状フィンとが、ヒートパイプの両方の端部によって連結された構成とされている。したがって、このようなヒートシンクを製造するためには、ベース部および平板状フィンおよびヒートパイプの各要素が互いに固定される必要がある。しかしながら、二つの要素を固定した後に他の要素を取り付ける場合、多数の薄板状フィンを一定間隔に配列して保持するための治具や狭い箇所での細かい接合作業を余儀なくされるなど、製造作業性が悪く、その結果、製品コストの低廉化を図ることが困難であった。特に、上記のヒートシンクにおけるヒートパイプは、湾曲されているので、ヒートパイプに対するフィンの固定の位置が定まり難く、その結果、ヒートシンクの製造作業性を大きく損なわせる要因になっている。
【０００８】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、製造作業性がよく、その結果、生産性の良好なヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、管状のヒートパイプが、ベース部に沿わせた入熱部と、その入熱部に対して湾曲させられ、かつ、前記ベース部の表面に対して平行に配置されている放熱部とを備え、その放熱部に装着されたフィンが、前記ベース部の表面に立設されているヒートシンクにおいて、前記ヒートパイプの入熱部を前記ベース部に対して挟持し、前記ベース部に取り付けられるカバー部材を更に備え、前記ヒートパイプにおける前記ベース部に対して平行な前記放熱部に装着されたフィンには、前記ベース部と連結されている部分から前記ヒートパイプの放熱部と連結されている部分に至る途中に、前記フィンを分割するスリット部が形成されるとともに、前記放熱部と連結されている部分に前記ヒートパイプを貫通させて保持するための保持部が形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１０】
したがって、請求項１の発明では、ヒートシンクにおけるベース部に取り付けられているフィンが、前記ベース部と連結されている部分からヒートパイプの放熱部と連結されている部分に至るまでの間に設けられた、スリット部によって分割されている。そのため、ヒートパイプおよびベース部およびフィンの各要素が別々に固定される。また、前記フィンに前記ヒートパイプを貫通させて保持する保持部が形成されていることにより、接続された要素同士の位置決め精度が維持される。そのため、フィンとヒートパイプとの固定が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図に示す具体例を参照して説明する。図１に示すヒートシンク１は、電子部品２を冷却するように構成した例であり、図１はその全体的な構成を示す側面図である。図１では、発熱部材に相当する電子部品２を熱授受可能に接触させるベース部３が、銅もしくはその合金などの熱伝導性の良好な金属によって平板状に形成されている。
【００１４】
ベース部３の下面には、複数本のＵ字状に屈曲されたヒートパイプ４の基端部５が配置されている。このヒートパイプ４の基端部５の突出している部分を下部カバー６が覆っており、ベース部３の下面に密着固定されている。したがって、基端部５は、ベース部３および下部カバー６によって狭持されている。その下部カバー６の下面が電子部品２を接触もしくは接合させる面とされている。
【００１５】
また、ベース部３の表面には、放熱のための複数のフィン７がハンダ付けなどの適宜の手段で固定されている。このフィン７は、アルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって構成されている薄板状の部材である。このフィン７には、ヒートパイプ４の先端部８に嵌合させるための三つの取付孔９が形成されている。各フィン７は、ヒートパイプ４に嵌合された状態で、ヒートパイプ４の先端部８に、平行に所定の間隔で配置され、ハンダ付けあるいはカシメなどの適宜の手段でヒートパイプ４に固定されている。また、ヒートパイプ４の先端部８から直線状に延びた部分に取り付けられたフィン７には、フィン７を高さ方向で上下二分割する間隙が形成されており、スリット部１０とされている。
【００１６】
また、スリット部１０が設けられている各フィン７の取付孔９には、バーリング加工が施されており、フィン７の上部を先端部８に保持するための保持部１１が形成されている。また、フィン７の上部から突出しているヒートパイプ４の最先端には、ストッパー１２が取り付けられている。
【００１７】
また、ヒートパイプ４の屈曲部１３には、スリット部１０が形成されていないフィン１４が取り付けられている。このフィン１４には、フィン１４の端部から延びている長穴状の切り欠き部１５が形成されている。図４に示すように、この切り欠き部１５に、複数本のヒートパイプ４の屈曲部１３が挿通されている。
【００１８】
ここで、ヒートシンク１が使用された場合を説明する。まず、ヒートシンク１を電子部品２に取り付ける。このとき、電子部品２と下部カバー６とが接触する。この電子部品２が動作を行うことにより熱が生じる。電子部品２に生じた熱は、下部カバー６に伝達される。この下部カバー６の内部には、管状の複数本のヒートパイプ４の基端部５が固着されている。そのため、下部カバー６の一部の熱が効率良くヒートパイプ４に伝達され、フィン７の上部まで熱輸送される。一方、下部カバー６の残りの熱がベース部３に伝達され、フィン７の下部まで熱輸送される。したがって、フィン７の上下二つの方向から熱伝導が行われる。しかしながら、フィン７にスリット部１０が設けられているので、フィン７における基端部５から先端部８までの熱伝達の経路が遮断される。そのため、基端部５と先端部８との温度差が顕著となり、ヒートパイプ４の熱輸送効率が向上する。
【００１９】
また、ヒートパイプ４の基端部５が、ベース部３および下部カバ−６によって狭持されているので、基端部５の外面全体がベース部３との間の熱伝達面となり、熱抵抗が小さくなる。その結果、電子部品２に生じた熱が、効率よくフィン７まで熱輸送される。
【００２０】
上述のヒートシンク１の作用を説明する。ヒートシンク１では、ベース部３に取り付けられているフィン７が、ベース部３と連結されている部分からヒートパイプ４の放熱部と連結されている部分に至るまでの間に設けられた、スリット部１０によって分割されている。したがって、ヒートシンク１を製造する一連の工程において、ベース部３およびヒートパイプ４に別々にフィン７が取り付けられる。また、フィン７にヒートパイプ４を貫通させて保持する保持部１１が形成されていることにより、接続された要素同士の位置決め精度が維持される。そのため、フィン７とヒートパイプ４との固定が容易になる。
【００２１】
ここで、ヒートシンク１が製造される過程を簡単に説明すると、まず、軸状のヒートパイプ４の一方の端部にフィン７が取り付けられる。つぎに、ヒートパイプ４の両端部を同一方向に屈曲してＵ字状に形成される。一方、ベース部３の表面にフィン７が立設される。つぎに、フィン７が立設されたベース部３と下部カバ−６とによって、Ｕ字状に形成されたヒートパイプ４の基端部５が挟持される。最後に、フィン１４がベース部３の上方から取り付けられて固定され、ヒートシンク１が完成する。
【００２２】
また、ヒートパイプ４の入熱部である基端部５が、ベース部３と下部カバー６とによって挟持される。そのため、ヒートパイプ４とベース部３とが、さらに容易に固定される。
【００２３】
上述の具体例によると、ヒートシンク１のフィン７が、前記ベース部３と連結されている部分からヒートパイプ４の放熱部と連結されている部分に至るまでの間に設けられたスリット部１０によって、分割されている。したがって、ヒートシンク１を製造時に、ベース部３およびヒートパイプ４およびフィン７の各要素を別々に固定することができる。その結果、各要素同士の加工誤差や組み立て誤差が、他の要素同士を固定する際に影響することを防止できる。そのため、ヒートシンク１を容易に製造することができる。また、フィン７にヒートパイプ４を貫通させて保持する保持部１１が形成されていることにより、接続された要素同士の位置決め精度が維持される。そのため、フィン７とヒートパイプ４との固定が容易になる。その結果、さらに、ヒートシンク１の製造作業性を向上することができる。
【００２４】
また、ヒートパイプ４の入熱部である基端部５を、下部カバ−６によってベース部３に挟持して固定することができる。そのため、ヒートパイプ４とベース部３とを容易に固定することができる。その結果、さらに、ヒートシンク１の製造作業性を向上することができる。
【００２５】
また、ヒートシンク１のフィン７にスリット部１０が設けられているので、ヒートパイプ４の入熱部である基端部５と、放熱部である先端部８との熱伝達の経路を遮断することができる。そのため、基端部５と先端部８との温度差が顕著となり、ヒートパイプ４の熱輸送効率を向上することができる。その結果、ヒートシンク１の熱的特性を向上することができる。
【００２６】
また、ベース部３の表面に密着固定された下部カバー６によって、前記ヒートパイプ４の基端部５の外面全体がベース部４との間の熱伝達面となり、熱抵抗が小さくなる。その結果、ヒートシンク１の熱的特性を向上することができる。また、下部カバー６とベース部３とによってヒートパイプ４の固定の際に仮止めできる。その結果、ヒートシンク１の製造時に、フィン７の取り付け等の微調整を行うことができる。そのため、ヒートシンク１の生産性を向上することができる。
【００２７】
また、放熱部に薄板状のフィン７が多数設けられているので、放熱面積を増加することができる。その結果、ヒートシンク１の放熱性を向上することができる。
【００２８】
また、スリット部１０がフィン７に形成された間隙とされているので、ヒートパイプ４の基端部５から先端部８までの熱伝導が遮断されると同時に、前記間隙部分からも放熱を行うことができる。その結果、さらにヒートシンクの熱的特性を向上することができる。また、ファン等による強制冷却の際に、エジェクター効果が生じて新たな外気をヒートシンク１内部に吸引することができる。その結果、さらにヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【００２９】
また、ヒートパイプ４が伝熱管とされていることにより、熱の移動がヒートパイプ４の内部の作動流体の潜熱としておこなわれるので、フィン７に対する熱の移動が促進され、その結果、放熱効率を向上させることができる。
【００３０】
また、フィン７に保持部１１が形成されているので、ヒートパイプ４の先端部８とフィン７とを一体に固定することができる。その結果、ヒートシンク１の強度を向上することができる。また、ストッパー１２で先端部８が固定されているので、ヒートシンク１の強度をさらに向上することができる。
【００３１】
また、フィン１４に切り欠き部１５が設けられているので、屈曲部１３にも簡単にフィン１４を取り付けることができる。その結果、ヒートシンク１の生産性をさらに向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、ヒートシンクのフィンが、前記ベース部と連結されている部分からヒートパイプの放熱部と連結されている部分に至るまでの間に設けられたスリット部によって、分割されている。したがって、ヒートシンクを製造時にヒートパイプおよびベース部およびフィンの各要素が別々に固定される。その結果、各要素同士の加工誤差や組み立て誤差が、他の要素同士を固定する際に影響することを防止できる。その結果、ヒートシンクを容易に製造することができる。また、フィンにヒートパイプを貫通させて保持する保持部が形成されていることにより、接続された要素同士の位置決め精度が維持される。その結果、フィンとヒートパイプとの固定が容易になる。その結果、さらに、ヒートシンクの製造作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のヒートシンクの一例を示す図である。
【図２】 図１における発明の要部の拡大図である。
【図３】 図１のベース部を示す図である。
【図４】 図１のヒートシンクのフィンを示す図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、 ３…ベース部、 ４…ヒートパイプ、 ５…基端部、 ６…下部カバー、 ７，１４…フィン、 ８…先端部、 １０…スリット部。

Claims (1)

1. 管状のヒートパイプが、ベース部に沿わせた入熱部と、その入熱部に対して湾曲させられ、かつ、前記ベース部の表面に対して平行に配置されている放熱部とを備え、その放熱部に装着されたフィンが、前記ベース部の表面に立設されているヒートシンクにおいて、
   前記ヒートパイプの入熱部を前記ベース部に対して挟持し、前記ベース部に取り付けられるカバー部材を更に備え、前記ヒートパイプにおける前記ベース部に対して平行な前記放熱部に装着されたフィンには、前記ベース部と連結されている部分から前記ヒートパイプの放熱部と連結されている部分に至る途中に、前記フィンを分割するスリット部が形成されるとともに、前記放熱部と連結されている部分に前記ヒートパイプを貫通させて保持するための保持部が形成されていることを特徴とするヒートシンク。

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