JP5117299B2 - ヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクに関し、特に基板に直接半田付けで固定できるヒートシンクに関する。

パソコンのＣＰＵ、発光ダイオード、パワートランジスタ等の電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、素子の密度が高くなり、素子が発生する熱が高くなり、効果的な冷却を施さないと、素子等が熱で破壊されたり、誤動作を起したりするといった問題がある。このため、冷却を要する電気・電子素子（以下、「被冷却素子」という）を冷却するための各種方法が適用されている。例えば、被冷却素子にヒートシンク等の冷却体を取り付けることによって、その被冷却素子を直接的に冷却する方法等が代表的に知られている。

被冷却素子の熱を放散する方法として、例えば、銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れた材料からなるヒートシンク等に放熱フィンを接続し、被冷却素子の熱をヒートシンクに移動し、放熱ファンによって空冷する。これらヒートシンクは、基板等に固定部材を用いて固定され、被冷却素子に熱的に接続される。

基板等にヒートシンクを固定する固定部材として、様々な構成が採用されている。例えば、特許文献１には、押出成形等によって、放熱フィン３および掛合溝４が形成されたヒートシンク部材１と、前記掛合溝４に嵌入する掛合片７を有する電子部品押え２とを備えた電子部品用ヒートシンクが開示されている。この電子部品用ヒートシンクでは、電子部品押え２は、脚片１１を更に備えており、この脚片１１を介してプリント回路基板１４に搭載することができる。（図６参照）また、掛合片７は、切起し８が形成され、実質的な厚さが掛合溝４よりも大きくなるようにしてある。更に、電子部品をヒートシンク部材１に押圧するためのバネ片９が設けられている。

また従来、その他の固定部材として、押出成形等によってベース部９１４と複数の放熱フィン９１２が形成されたヒートシンク部材９１０と、該放熱フィン９１２とベース部９１４との接続部近傍に形成された凹部９１６に嵌合される固定部材９２０とを備えた電子部品用ヒートシンク９００が使用されている。（図７（ａ）および（ｂ）参照）

ところで、近年の被冷却素子の発熱量の更なる増加に対応するために、ヒートシンクの放熱性能を更に向上させる種々の工夫がなされている。その中には、略矩形状の板材の対向する2辺を略直角に折り曲げて形成した複数の放熱フィンをそれぞれ接続して形成したヒートシンクが特許文献２に記載されている。また、放熱フィンの設置間隔を小さくするために、ベース部材と放熱フィンとを別々に調製し、ベース部材に設けられた溝に放熱フィンを挿入した後に該溝の両脇をかしめることによって放熱フィンを固定するヒートシンクがある。
実開平５−１８０３８号公報 特開２００５−３８９８５号公報

しかしながら、上記のようなヒートシンクを基板に固定する場合、以下のような問題があった。すなわち、上記のヒートシンクでは、放熱性能を向上するために、比較的薄い（例えば１．０ｍｍ以下０．３ｍｍ以上）の放熱フィンを使用するため、放熱フィン間に固定部材を嵌合するための凹部を形成することが困難であり、また、放熱フィン間の嵌合では、固定部材をヒートシンクに固定する力が弱く、使用中に固定部材がヒートシンクから外れてしまうおそれがあった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構成によって被冷却素子が配置される基板に固定するための固定部材を備えたヒートシンクを提供することを目的とする。

本発明にかかるヒートシンクの第１の態様は、複数の板材をその厚さ方向に略平行に配列した放熱部を備え、電子部品が配置される基板に固定するための固定部材を備えたヒートシンクであって、少なくとも１つの前記板材は、少なくとも一の辺の近傍に係止構造を備え、前記固定部材は、前記係止構造によって前記板材に接続固定される受け部を有するスリット部を備えることを特徴とする。

この態様によれば、板材の係止構造が、固定部材のスリットに設けられた受け部によって係止されるため、複数の板材を連結する際に、スリット部に該板材を押し込むだけで容易、かつ強固に該板材と該固定部材とを接続することができる。

また、本発明にかかるヒートシンクの第２の態様は、前記係止構造が、前記板材の面から突出した凸部であることを特徴とする。

この態様によれば、板材の面から突出した凸部によって固定部材に係止するため、より強固に接続することが可能となる。また、板材をプレス成形等によって形成する際に、凸部を同時に形成することができるため、製造がより容易となる。

また、本発明にかかるヒートシンクの第３の態様は、前記板材が、前記一の辺から前記凸部に向かう他のスリット部を更に備えることを特徴とする。

この態様によれば、前記固定部材と前記板材とを接続する際の位置あわせがより容易となる。また、前記凸部を前記一の辺のより近づけることができるため、被冷却素子からの熱の移動を妨げることなく、前記凸部を形成することができる。

また、本発明に係るヒートシンクの第４の態様は、前記凸部が、前記一の辺と略平行に先端部を切り起した爪部であることを特徴とする。

この態様によれば、前記固定部材のスリット部に設けられた受け部に、前記板材の爪部が突き当たって戻りが防止され、より確実に該板材と該連結固定部材とを接続することができる

また、本発明にかかるヒートシンクの第５の態様は、前記スリット部が、第１のスリット部と、前記第１のスリット部と略同一幅で、中心軸が前記第１のスリット部とずらして形成された第２のスリット部とを備えていることを特徴とする。

この態様によれば、板材を固定部材と接続する際、板材の弾性変形を吸収することができるため、板材の塑性変形を防止することができる。

本発明によれば、簡易な構成によって被冷却素子が配置される基板に固定するための固定部材を備えたヒートシンクを提供することが可能となる。

以下、この発明のヒートシンクについて、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。図１に示すように、本発明のヒートシンク１０は、略矩形状の板材の対向する２辺を略直角に折り曲げて形成した複数の放熱フィンをそれぞれ接続した放熱部１００と、該複数の放熱フィン１０１にそれぞれ接続されて放熱フィン１０１全体を連結する連結固定部材１１０とからなっている。連結固定部材１１０は、略長方形状の板材からなり、長手方向の２つの端部には基板と固定するための固定部１１２を備えている。

また、放熱フィン１０１の、連結固定部材１１０によって連結される辺１０２の近傍には、板材の面から突出する凸部１０４と、該辺１０２から凸部１０４に向かって伸びるスリット部１０６とを備えている。凸部１０４としては、後述する連結固定部材１１０のスリット部に挿入した際に、該連結固定部材１１０のスリット部に設けられた受け部（後述）によって確実に固定される、弾性力を備えた構造であればよい。また、放熱フィン１０１にスリット部１０６を形成することによって、放熱フィン１０１と連結固定部材１１０とを接続する際、放熱フィンの塑性変形を防止することができる。

凸部１０４としては、例えば、図２に示すように、四角形の３つの辺を切り抜き、残りの辺と平行に切り起こして突出させた爪部であってもよく、図３のように、前記辺１０２に垂直な２つの辺を切り抜き、該２辺の間を屈曲させて略円弧状、または略三角形状に突出させたものであってもよい。連結固定部材１１０との接続する場合に確実に固定するために、凸部１０４としては、爪部とすることが特に好ましい。

図４は、本発明のヒートシンクに用いられる連結固定部材１１０の１つの態様を示す（ａ）斜視図、（ｂ）スリット部１１４の部分拡大図である。図４（ａ）に示すように、本発明のヒートシンクに用いられる連結固定部材１１０は、被冷却素子が配置される基板に固定するための固定部１１２と、放熱フィン１０１を挿入するためのスリット部１１４を備えている。スリット部１１４は、放熱フィン１０１に設けられた凸部１０４に対応する位置に受け部１１４ａを備えている。この受け部１１４ａに、前述した放熱フィン１０１の凸部１０４が係止されることによって、接続された放熱フィン１０１と連結固定部材１１０とが外れないように確実に固定することが可能となる。

スリット部１１４は、図４（ｂ）に示すように、受け部１１４ａ、第１のスリット部１１４ｂ、第２のスリット部１１４ｃを備えている。受け部１１４ａは、接続された放熱フィン１０１の凸部１０４が係止する係止辺１１５を備えている。

第１のスリット部１１４ｂと、第２のスリット部１１４ｃは、概ね同じ幅であり、かつそれぞれの中心軸１２０、１２２が所定幅だけずれるように形成されている。ずれ幅としては、スリット部の幅の半分程度が好ましい。このように、第１のスリット部１１４ｂと、第２のスリット部１１４ｃをずらして形成することで、放熱フィン１０１を挿入する際に、凸部１０４およびその近傍の弾性変形を吸収することができるため、放熱フィン１０１の塑性変形を防止することができる。

図５は、本発明にかかる連結固定部材１１０のスリット部１１４に放熱フィン１０１を接続する際の、放熱フィンの弾性変形の状態を示す部分拡大図である。図５（ａ）に示すように、放熱フィン１０１と連結固定部材１１０が略直交するように配置し、図中の矢印Ｘの方向に連結固定部材１１０の第２のスリット部１１４ｂに放熱フィン１０１を挿入する。

図５（ｂ）に示すように、放熱フィン１０１の凸部１０４が、第１のスリット部１１４ｂの外角部１１６に突き当たると、弾性変形によって放熱フィン１０１の辺１０２が第２のスリット部１１４ｃ側へ移動する。

図５（ｃ）に示すように、更に放熱フィン１０１をスリット部１１４へ挿入すると、凸部１０４の弾性変形が受け部１１４ａで開放され、凸部１０４は係止辺１１５によって係止されて、放熱フィン１０１と連結固定部材１１０の接続が完了する。

放熱フィン１０１は、スリット部１１４の内部で、受け部１１４ａに対向する第２のスリット部１１４ｃの側辺１１８と、係止辺１１５によって支持されているため、連結固定部材１１０と確実に接続されている。

上記の様に、本発明のヒートシンクでは、薄い板材によって構成された放熱フィンであっても、簡易な構成によって被冷却素子が配置される基板に固定するための固定部材を確実に取付けることができる。

本発明の放熱フィンとしては、熱伝導性の良好な種々の材料、例えばアルミニウム、銅およびそれらの合金等からなる板材を用いることができる。また、本発明の連結固定部材としては、機械的な強度に優れたステンレスや鉄等を用いることができる。連結固定部材の固定部は、リフロー炉等によって簡単に半田付けができるようにスズ等でめっきされている。

本発明のヒートシンクの１つの態様を示す斜視図である。 本発明のヒートシンクに用いることができる放熱フィンの１つの態様を示す（ａ）正面図、（ｂ）Ｉ−Ｉ断面図、（ｃ）II−II断面図である。 本発明のヒートシンクに用いることができる放熱フィンの別の態様を示す（ａ）正面図、（ｂ）III−III断面図、（ｃ）IV−IV断面図である。 本発明のヒートシンクに用いられる連結固定部材の１つの態様を示す（ａ）斜視図、（ｂ）スリット部の部分拡大図である。 本発明の放熱フィンの弾性変形の状態を示す部分拡大図である。 従来の電子部品用ヒートシンクを示す斜視図である。 従来の固定部材を備えたヒートシンクを示す（ａ）斜視図、（ｂ）ヒートシンク部材の部分拡大図である。

符号の説明

１０ ヒートシンク
１００ 放熱部
１０１ 放熱フィン
１０２ 辺
１０４ 凸部
１０６ スリット部
１１０ 連結固定部材
１１２ 固定部
１１４ スリット部
１１４ａ 受け部
１１４ｂ 第１のスリット部
１１４ｃ 第２のスリット部
１１５ 係止辺
１１６ 外角部
１１８ 側辺
１２０、１２２ 中心軸

Claims (5)

1. 複数の板材をその厚さ方向に略平行に配列した放熱部を備え、電子部品が配置される基板に固定するための固定部材を備えたヒートシンクであって、
   少なくとも１つの前記板材は、少なくとも一の辺の近傍に係止構造を備え、
   前記固定部材は、前記係止構造によって前記板材に接続固定される受け部を有するスリット部を備えることを特徴とするヒートシンク。
2. 前記係止構造は、前記板材の面から突出した凸部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。
3. 前記板材は、前記一の辺から前記凸部に向かうスリット部を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
4. 前記凸部は、前記一の辺と略平行に先端部を切り起した爪部であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のヒートシンク。
5. 前記板材の前記スリット部は、第１のスリット部と、前記第１のスリット部と略同一幅で、中心軸が前記第１のスリット部とずらして形成された第２のスリット部とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のヒートシンク。

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