JP5579349B1 - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
半導体素子11が熱的に接続される受熱部を有するベース板21と、受熱部と一部が接触してベース板21に配置されるヒートパイプ22と、ベース板21及びヒートパイプ22に重ねて配置される放熱フィン23とを備え、ベース板21は、金属板で形成され、受熱部に相当する部位に開口部35を有し、この開口部35に、ベース板21よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板36を、ベース板21と略同一の面となるように配置した。
Description
一方、ヒートシンクは小型化の要望が強く、ベース板に放熱フィンを重ねて配置する場合、ヒートパイプはベース板と放熱フィンとで挟まれるため、ヒートパイプにかかる荷重を抑えることが望ましい。
上記目的を達成するために、本発明は、発熱体が熱的に接続される受熱部を有するベース板と、前記受熱部と一部が接触して前記ベース板に配置されるヒートパイプと、前記ベース板及び前記ヒートパイプに重ねて配置される放熱フィンとを備え、前記ベース板は、金属板を折り曲げて形成され、前記ヒートパイプが配置される溝部と、この溝部の両側に前記放熱フィンが載置される載置部とを備え、前記溝部の前記受熱部に相当する部位に開口部を設けると共に、当該溝部の表面と前記載置部の裏面とを同一の高さ位置に形成し、前記開口部に、前記ベース板よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板を、該受熱板の一面と前記ベース板の前記ヒートパイプが設置される面とが略同一の面となるように配置したことを特徴とする。
また、前記放熱フィンは、前記ベース板との対向面に前記ヒートパイプを収容する複数の収容溝を備え、これら収容溝の間に前記ベース板の表面に当接する脚部を設けても良い。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態にかかるヒートシンク10の分解斜視図であり、図2は、ヒートシンク10の外観斜視図である。
ヒートシンク10は、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられ、不図示の回路基板に搭載されるCPU等の半導体素子(発熱体)11と熱的に接続されて、当該半導体素子11の冷却を行うものである。
また、各土手部32には、それぞれ2か所(合計4か所)の孔部34が形成されている。これら孔部34は、ヒートシンク10を回路基板に固定する固定用ねじが貫通するための孔である。
なお、溝部31は、ベース板21における幅方向の略中央に設けているが、これに限るものではなく、当該幅方向のいずれの位置に設けても良い。
これに対して、本構成では、ベース板21は、プレス成形により金属板を折り曲げて形成されている。この構成では、上記したものに比べて、ベース板21自体の熱伝導度を高めることができるとともに、製造コストを抑えることができる。さらに、ベース板21で折り曲げ加工した溝部31や縁部33が補強リブとしての機能を発揮するため、ベース板21の剛性を確保しつつ軽量化、薄型化を実現できる。
この構成では、半導体素子11から発せられた熱は、受熱板36を通じて、ヒートパイプ22に伝達される。この受熱板36は、ベース板21よりも熱伝導度の高い金属で形成されるため、半導体素子11の熱を受熱板36及びヒートパイプ22を通じて、速やかに放熱フィン23に伝達することができ、ヒートシンク10の冷却性能を高めることができる。また、ベース板21全体を銅で形成するものに比べて、軽量化及び材料、製造コストの低減化を図ることができる。
各放熱フィン23は、例えばアルミニウム等の金属板40の上縁41及び下縁42をそれぞれ略平行に折り曲げて、断面略コ字状に形成された複数のフィン板43を備える。
これらフィン板43は、ヒートパイプ22の延出方向に並べて配置され、各フィン板43は、例えば、半田付けによって一体に固定されている。隣接するフィン板43間の隙間を通じて空気が流通可能となっている。このため、放熱フィン23では、ヒートパイプ22に伝達された熱を放熱フィン23全体に拡散させることができ、この熱を上記したフィン板43間の隙間を流れる空気と熱交換することで放熱できる。
また、各収容溝24間にはそれぞれ脚部25が設けられ、これら脚部25は、放熱フィン23をベース板21の土手部32に載せた際に、このベース板21の溝部31の表面(ヒートパイプ22が設置される面)31Aに当接する。これにより、脚部25を通じて、ベース板21から放熱フィン23へ、直接、熱伝導を可能とするとともに、放熱フィン23の荷重を脚部25で支え、ヒートパイプ22へかかる荷重を低減している。
本実施形態では、放熱フィン23は、ベース板21及び各ヒートパイプ22とそれぞれ半田付け等で固定されることにより、ヒートシンク10は一体に構成される。また、放熱フィン23には、ベース板21に設けられた孔部34に対応する箇所に切欠26が設けられている。
また、ヒートシンク10は、ベース板21に放熱フィン23を重ねて配置する構成とすることにより、ヒートパイプ22はベース板21と放熱フィン23とで挟まれるため、ヒートパイプ22にかかる放熱フィン23の荷重を抑えることが望ましい。
このため、本構成では、受熱板36は、この受熱板36の表面(図中上面;一の面)36Bがベース板21の溝部31の表面(図中上面)31Aと、段差がないか或いは段差のごく僅かな状態、すなわち受熱板36の表面36Bとベース板21の溝部31の表面31Aとが略同一の面(略面一)となるように配置されている。
これによれば、図4に示すように、受熱板36を土手部32の裏面32A側から開口部35に当てがい、この裏面32Aに固定するといった簡単な作業で、受熱板36の表面36Bと溝部31の表面31Aとを略同一の面(略面一)に、当該受熱板36をベース板21の開口部35に配置できる。このため、受熱板36とベース板21との段差を防止することができ、放熱フィン23をベース板21及びヒートパイプ22に重ねて配置する場合であっても、ヒートパイプ22に過剰な荷重がかかることを防止できる。
図5は、ベース板21のプレス成形前の平面図である。
まず、金属板を、図5に示す外形に打ち抜くとともに、所定の位置に開口部35及び孔部34を形成する。
続いて、打ち抜いた金属板をプレス成形によって、所望の形状に折り曲げ加工する。具体的には、金属板の縁から所定距離内側に沿ったライン50、及び、開口部35の縁部35Aに沿ったライン51を山折りするとともに、このライン51から所定距離内側に沿ったライン52を谷折りすることにより、ベース板21が成形される。
この場合、開口部35の縁部35Aの4隅には、この縁部35Aから外側に延びる凹部35Bが形成される。これにより、上記したライン51で折り曲げる際に、開口部35の4隅近傍での膨らみを防止でき、開口部35の縁部35Aに沿って正確に折り曲げることができる。
次に、ヒートシンクの別の実施形態について説明する。この第2実施形態のヒートシンク100は、上記した第1実施形態のものとベース板の形状が異なる。このため、この第2実施形態では、構成の異なる点のみを説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のベース板121は、折り曲げ加工を施していない金属板により形成される。この実施形態では、受熱板36は、ベース板121に設けられた開口部135と略同一の大きさに形成され、この受熱板36の表面36Bとベース板121の表面(図中上面)121Aとが略同一の面(略面一)となるように、当該受熱板36は開口部135に固定されている。
具体的には、ベース板121の表面(ヒートパイプ22が設置される面)121A側に当て板を配置し、この当て板に受熱板36の表面36Bを当接させた状態で、ベース板121の裏面121B側からベース板121と受熱板36とを半田付け等で固定する。この構成では、上記した第1実施形態のものよりも、受熱板36の固定に技術を要するが、簡単に受熱板36の表面36Bとベース板121の表面121Aとを略同一の面(略面一)にできる。
本実施形態によれば、ベース板121の厚みを抑えることができる分、ヒートシンク100の薄型化を図ることができる。
例えば、上記実施形態では、ベース板21、121上に3本のヒートパイプ22を配置する構成としたが、ヒートパイプ22の本数は適宜変更しても良い。さらに、ヒートパイプ22は、扁平形状としたが丸型としても良いことは勿論である。
また、上記した実施形態では、開口部35、135は、ベース板21、131の略中央に設けているが、これに限らず、回路基板に配置される半導体素子11の位置に応じて変更しても良い。また、上記した実施形態では、回路基板に配置される半導体素子11を発熱体とする構成としたが、これに限るものではないことは勿論である。
11 半導体素子(発熱体)
21、121 ベース板
22 ヒートパイプ
23 放熱フィン
23A 下面(対向面)
24 収容溝
25 脚部
31 溝部
31A、121A 表面(ヒートパイプが配置される面)
32 土手部
32A 裏面
35、135 開口部
36 受熱板
36B 表面
43 フィン板
Claims (4)
- 発熱体が熱的に接続される受熱部を有するベース板と、前記受熱部と一部が接触して前記ベース板に配置されるヒートパイプと、前記ベース板及び前記ヒートパイプに重ねて配置される放熱フィンとを備え、
前記ベース板は、金属板を折り曲げて形成され、前記ヒートパイプが配置される溝部と、この溝部の両側に前記放熱フィンが載置される載置部とを備え、前記溝部の前記受熱部に相当する部位に開口部を設けると共に、当該溝部の表面と前記載置部の裏面とを同一の高さ位置に形成し、
前記開口部に、前記ベース板よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板を、該受熱板の一面と前記ベース板の前記ヒートパイプが設置される面とが略同一の面となるように配置したことを特徴とするヒートシンク。 - 前記受熱板は、前記載置部の裏面に固定されることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記放熱フィンは、並列に設けられた複数のフィン板を備え、これらフィン板は、前記ヒートパイプの延出方向に沿って配置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒートシンク。
- 前記放熱フィンは、前記ベース板との対向面に前記ヒートパイプを収容する複数の収容溝を備え、これら収容溝の間に前記ベース板の表面に当接する脚部を設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のヒートシンク。
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