JPH054578U - 発熱素子の放熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱素子を放熱器に固定した放熱装置におい
て、発熱素子に対する放熱効果を高め、発熱素子から放
熱器の絶縁を図る。 【構成】 発熱素子１１を補助放熱板１３および絶縁性
シート１５を介して放熱器１７に固定する。その補助放
熱板１３は発熱素子１１との接触面積よりも大きな面積
となるように金属板から形成する。補助放熱板１３に重
ねる絶縁性シート１５は、補助放熱板１３と同形状又は
それ以上の大きさにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は発熱素子の放熱装置に係り、例えばヒータ操作器にスイッチとして使 用されるトランジスタ等の発熱素子を放熱器に取り付けた放熱装置の改良に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

電子部品、例えば容量の大きなトランジスタはその動作時に発熱を伴うから、 そのトランジスタを放熱器に取り付け、その発熱による温度上昇を抑えて確実な 動作を確保することが大切である。 従来、この種の放熱装置としては、例えば図５に示すように、発熱素子（トラ ンジスタ）１を絶縁性シート３を介してフィン５付きの放熱器７に重ね、発熱素 子１に対して絶縁されたねじ９によってその発熱素子１を放熱器７にねじ止めし ていた。 このような構成の放熱装置では、発熱素子１からの熱が絶縁性シート３を介し て放熱器７に伝導され、放熱器７にて放熱される一方、発熱素子１と放熱器７間 に介在した絶縁性シート３によって放熱器７の絶縁が図られ、たとえ放熱器７に 触れても安全である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した放熱装置では、発熱素子１と放熱器７の間に介在する 絶縁性シート３の熱抵抗が大きいため、発熱素子１から放熱器７への熱伝導率が あまり高くならず、発熱素子１の温度が期待通りに下がり難い。 もっとも、絶縁性シート３を省略すれば発熱素子１が直接放熱器７に当接して 熱伝導率が高くなり、発熱素子１の温度を低下させ易いが、放熱器７が発熱素子 １に導通した状態となるから、放熱器７に別途特別の絶縁を施す必要が生じて安 全性の観点から実用的でない。 そのため、絶縁性シート３を用いて発熱素子１と放熱器７間の絶縁を保ったま ま、発熱素子１と放熱器７間の熱伝導率を高める技術が望まれている。 本考案はこのような従来の欠点を解決するためになされたものであり、絶縁性 シートで発熱素子と放熱器間の絶縁を保ったまま発熱素子と放熱器間の熱伝導率 を高めることが可能で、発熱素子の放熱効果を高めた放熱装置の提供を目的とす る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために本考案は、絶縁性シートを間に介して発熱素 子を放熱器に密着するように固定した放熱装置であり、それら発熱素子と絶縁性 シートとの当接面より広い面積を有する金属性の補助放熱板を介してその発熱素 子を絶縁性シートに密着するとともに、その補助放熱板と同じ又はこれより広い 面積の絶縁性シートを介してその補助放熱板を放熱器に密着し、その発熱素子を 放熱器に固定した構成を有している。

【０００５】

【作用】

このような手段を備えた本考案では、発熱素子で発生した熱が広い面積の補助 放熱板に伝わると同時に、補助放熱板から広い絶縁性シートを介して多くの熱が 放熱器に伝わり、放熱器によって冷却される。しかも、広い補助放熱板でも冷却 効果が生じて冷却される。

【０００６】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図１は本考案に係る放熱装置の一実施例を示す斜視図である。 図１において発熱素子１１は補助放熱板１３および絶縁性シート１５を介して 放熱器１７に重ねるようにしてねじ１９でその放熱器１７に固定されている。 発熱素子１１は動作時に発熱する電子部品、例えば図２のようなパワートラン ジスタであり、小ブロック状の本体１１ａから３本のリード端子１１ｂが突出し 、本体１１ａを貫通する貫通孔１１ｃにねじ１９（図２では省略）を通して放熱 器１７に固定される。符号１１ｄは本体１１ａの一部から露出するコレクタ電極 の一部である。

【０００７】 補助放熱板１３は、図３に示すように、発熱素子（図３では省略）１１との接 触面積よりも大きな面積を有する金属板、例えば銅板やアルミニウム板で四角形 に形成されており、その厚みｔがほぼ１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に選定され ている。 経験則から言えば、補助放熱板１３の厚みｔがそれ以上薄いと、補助放熱板１ ３自体がたわみ易くなって発熱素子１１や絶縁性シート１５との間で空隙が生じ 易くなり、熱伝導率が低下する。

【０００８】 他方、厚みｔが厚くなると部品の取扱いが不便となり、上述した厚みｔは１． ０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲が好ましい。 発熱素子１１又は補助放熱板１３にはシリコングリース（図示せず）が約５０ μｍの厚さに塗付されており、相互の物理的密着性を向上させて高熱伝導率状態 が形成されている。もっとも、シリコングリースは必須ではない。 補助放熱板１３に重ねられた絶縁性シート１５は、補助放熱板１３と放熱器１ ７間の電気的絶縁を図るものであり、ある程度熱伝導率の高い例えばシリコン樹 脂から０．４５ｍｍの厚さに形成されており、図３のように補助放熱板１３と同 形状の四角形となっている。絶縁性シート１５は補助放熱板１３より大きくして もよい。

【０００９】 放熱器１７は複数のフィン２１を有する従来公知の構成を有し、発熱素子１１ の貫通孔１１ｃから挿通したねじ１９を放熱器１７に螺入させ、発熱素子１１を 支持固定している。そのため、補助放熱板１３および絶縁性シート１５には、図 ３に示すように、貫通孔２３が形成されている。 次に、このように構成された本考案の放熱装置の動作を簡単に説明する。 発熱素子１１の駆動によって発生した熱は、シリコングリースを介して補助放 熱板１３に伝わり、同時に絶縁性シート１５を介して放熱器１７に伝えられ、放 熱器１７によって冷却される。

【００１０】 その際、発熱素子１１より広い面積を有する補助放熱板１３によっても冷却効 果が生じて冷却される。しかも、補助放熱板１３から広い面積で熱が放熱器１７ に伝達されるので、この点からも放熱器１７の冷却作用が高められる。 本考案者は、厚みｔが１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの３種類のアルミ ニウム板から各々縦横４０ｍｍ×４０ｍｍ（１６００ｍｍ² ）、３５ｍｍ×３０ ｍｍ（１０５０ｍｍ² ）、２１ｍｍ×１６ｍｍ（３３６ｍｍ² ）の３種類の補助 放熱板１３を切出して各補助放熱板１３と同じ形状の絶縁性シート１５を重ね、 各補助放熱板１３には縦（ｖ）１９．５ｍｍ、横（ｈ）１５．５ｍｍの発熱素子 （トランジスタ）１１を重ねて図１の放熱装置を構成し、適当な基台（図示せず ）にその放熱器１７を載置し、放熱器１７の一方向から送風した状態で発熱素子 １１のコレクタ電極１１ｄ部分の周囲からの温度上昇分を測定し、図３のような 実験データを得た。

【００１１】 この実験によれば、各々縦横４０ｍｍ×４０ｍｍ（１６００ｍｍ² ）および３ ５ｍｍ×３０ｍｍ（１０５０ｍｍ² ）の補助放熱板１３および絶縁性シート１５ を用いた構成では、周囲温度からの温度上昇分が３３℃〜３６℃程度になり、２ １ｍｍ×１６ｍｍ（３３６ｍｍ² ）の補助放熱板１３および絶縁性シート１５を 用いた構成、すなわち図５の従来例に類似した構成では、周囲温度からの温度上 昇分が４５．８℃〜５０．５℃になった。

【００１２】 このように、本考案の構成では、従来例より発熱素子１１における周囲温度か らの温度上昇分が最大１７．５℃も低下し、本考案の構成による冷却効果が確か められた。 なお、本考案において、補助放熱板１３の面積は、発熱素子１１との当接面よ り約２００％以上広い面積を有する方が良いと考えられる。 上述した本考案の実施例では、発熱素子としてトランジスタを例にして説明し たが、本考案においては動作時に発熱を伴う他の種々の電子部品において実施可 能である。

【００１３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、発熱素子との当接面より広い面積を有する金属 性補助放熱板と絶縁性シートを介してその発熱素子を放熱器に密着するように固 定したから、発熱素子から放熱器への熱伝導率が高くなり、発熱素子で発生した 多くの熱が放熱器に伝わって効率良い冷却作用が得られるうえ、熱伝導の途中に おける補助放熱板によっても冷却効果が生じるので、高い放熱効果を得ることが できる。 しかも、発熱素子と放熱器間の絶縁が保たれるので、たとえ放熱器に触れても 安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る放熱装置の一実施例を示す斜視図
である。

【図２】図１の発熱素子を示す平面図である。

【図３】図１の補助放熱板および絶縁性シートを示す斜
視図である。

【図４】本考案および従来の放熱装置を実施したときの
周囲温度からの温度上昇分を示す実験データを示す図表
である。

【図５】従来の放熱装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１１ 発熱素子（トランジスタ） ３、１５ 絶縁性シート ５、２１ フィン ７、１７ 放熱器 ９、１９ ねじ １３ 補助放熱板 ２３ 貫通孔

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 絶縁性シートを間に介して発熱素子を放
   熱器に密着するように固定させてなる発熱素子の放熱装
   置において、 前記発熱素子と絶縁性シートとの当接面より広い面積を
   有する金属性の補助放熱板を介して前記発熱素子を前記
   絶縁性シートに密着するとともに、前記絶縁性シートを
   前記補助放熱板と同じ又はこれより広い面積に形成して
   なることを特徴とする発熱素子の放熱装置。