JP4462877B2 - ルーバー付きヒートシンク - Google Patents
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Description
そこで、出願人等は放熱用のフィン1にルーバー4を取付け、冷却流体の流れをベース板2側に偏向させて放熱性能を向上させることを提案した。(例えば、特許文献1参照)。
また、上記公報記載のものは、ルーバーを用いて流入する冷却流体をベース板側に向け、ベース板側の流速を上げて放熱性能を向上させることを意図したものである。しかし、風下側ルーバーの多くは多数の風上側ルーバーの影となるため、冷却流体は風下側ルーバーからあまり入らずルーバーの設置効果が小さかった。そのうえ、逆にルーバーが障害となって冷却流体の流速が落ち、風下側のフィン部分の放熱効率が悪くなって意図したほど冷却性能が向上しないことがあった。
すなわち、本発明は、
(1)発熱体を接続するベース板に放熱用のフィンが取り付けられており、そのフィンにルーバーが設けられたヒートシンクであって、流入した冷却流体の一部をヒートシンクのフィンの先端側へ偏向させて該先端側から排出させるルーバーを、前記フィンの高さの半分位置よりもフィンの先端寄りの位置に配置したことを特徴とするヒートシンク、および、
(2)前記ルーバーが、前記流入した冷却流体の流れの方向から前記フィンの先端側に向かって5°〜45°傾斜させて配置したことを特徴とする(1)に記載のヒートシンク、
を提供するものである。
図1は、本発明のヒートシンクの斜視図であり、図2は本発明のヒートシンクの側面図である。本発明のヒートシンクは、図1に示すように発熱素子3(図2に示す)が接続されたベース板2の片面には、被冷却体として櫛型に板状の放熱用のフィン1が取り付けられている。そして、前記放熱用のフィン1に、冷却流体5の流れ方向からフィンの先端1a(本明細書では、フィンが取り付けられているベース側の反対側を「先端」という)側に向かって傾斜してルーバー4を配置する。
そして、図2に流線6で示すように、このルーバー4のガイド作用により偏向し、フィン間に流入した冷却流体の一部をフィン間の先端1a側から排出するようにしている。ルーバーの影響を受けない冷却流体の一部は、そのまま直進し流入側と対向する側から排出する。
更に、図2に示すように、ルーバーによりフィン間の冷却流体の流れを曲げたり、ルーバーで流れを乱すことにより、フィン表面に形成される境界層の厚さを薄くし、フィンから効率良く放熱することができる。
本発明は、先に述べた特開2001−118972号公報に記載の技術とは異なり、ルーバーでベース板側からフィンの先端側へ冷却流体を大量に排出するため、フィン先端まで冷却流体が通って流速が上り、フィン全体で効率良く放熱することができる。
ルーバーの設置角度は、流体の流れ方向から先端側に向かって(図1のθ)5°〜45°傾斜しているのが好ましく、さらに好ましいのは5°〜15°である。傾斜角度(θ)が小さいとルーバーの設置意義がなく、冷却流体が先端側から出にくく、大きくてもルーバーが抵抗板になり流速を弱め、同様にフィンの先端側から出にくいためである。なお、各ルーバーは同一の傾斜角度で設置するのが、その作製上好ましいが、必ずしも同一ではなく、フィン面の取り付ける位置によって、または冷却流体の流入側からの距離によってその傾斜角度を変更してもよい。
また、ルーバー4は図1に示すように冷却流体の流入方向に1列に一様に分布配置させることもできるが、2列、3列と複数列とすることもできる。列は、同一高さ位置ではなく、図2に例示するようにその高さ位置がずれていてもよい。
一般的に放熱用のフィンはアルミニウムや銅などの金属板を用いる。ルーバー4は、フィン1の一部を切り起こし(四角形の3辺に切り目を入れ、残る1辺で曲げて起こす)て作ったり、ルーバーとなる長方形の板を用意し、予めフィンに空けておいたスリットにルーバーとなる長方形の板を差し込み、ロウ付けや溶接等で接合して作ることもできる。
本発明のヒートシンクは、フィンの間に向けて冷却流体を吹き込むか、または冷却流体を吸い出す位置にファンを設置し、フィン間を流れる冷却流体によりフィン及びベース板からの放熱で冷却するものである。
実施例1
ヒートシンクは、図1に示すようにIGBT発熱素子3(図示していない)を接続するベース板2の片面に放熱用のフィン1を等間隔で櫛型に配置し、フィン1にルーバー4を各フィン当り6個(図では5個しか示していない)傾斜して設けた。ここでは、ベース板2及び放熱用のフィン1の材質はアルミニウム合金を用いており、ベース板の片面に設けたフィンの接合はロウ付け接合によるものである。
ルーバーは、長方形のアルミニウム合金板を用意し、予め各フィンの高さ中央よりもフィン先端寄りに設けておいた傾斜角30°のスリットに長方形のアルミ板を差し込み、ロウ付けで接合して作った。
同様形状のルーバーのない周知のヒートシンク、および図4に示すような傾斜角30°で6個のルーバーを有する冷却流体の流れをベース板側に偏向するヒートシンクをそれぞれ用いて、上記と同条件で放熱性能を調べたら、熱抵抗値はそれぞれ0.042および0.032であった。
このことから、本発明のヒートシンクは、優れた放熱性能を有するものであることがわかった。
2 ベース板
3 発熱素子
4 ルーバー
5 冷却流体
6 流線
Claims (2)
- 発熱体を接続するベース板に放熱用のフィンが取り付けられており、そのフィンにルーバーが設けられたヒートシンクであって、流入した冷却流体の一部をヒートシンクのフィンの先端側へ偏向させて該先端側から排出させるルーバーを、前記フィンの高さの半分位置よりもフィンの先端寄りの位置に配置したことを特徴とするヒートシンク。
- 前記ルーバーが、前記流入した冷却流体の流れの方向から前記フィンの先端側に向かって5°〜45°傾斜させて配置したことを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。
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