JPH0979783A - 電子回路基板用放熱フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車用空調装置の通風路内のような開放系
の場においても、空気等の冷却用流体を効果的に放熱フ
ィンに向けて流すことができるようにする。 【解決手段】 放熱フィン１を、電子回路基板２の面と
平行な平行面１ａと電子回路基板２の面に対して垂直に
延びる垂直面１ｂを有するコルゲート状に形成する。平
行面１ａのうち、少なくとも電子回路基板２に接合され
る側の平行面１ａに、流れ偏向体１ｃを形成して、この
流れ偏向体１ｃにより送風空気を平行面１ａの壁面に沿
って流れるように偏向させるとともに送風空気に旋回流
を与える。これにより、平行面１ａの壁面に誘導される
流れを形成するとともに、流れ偏向体１ｃの空気下流側
に旋回流を形成できるため、この旋回流により、垂直面
１ｂの根元部近傍への流れを促進できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパワートランジスタ
等の発熱素子を持った電子回路基板における放熱を促進
するための放熱フィンに関するもので、例えば自動車用
空調装置の送風機モータの制御装置の電子回路基板等に
用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、特願平６ー３２４８
９号において、パワートランジスタ等の発熱素子を持っ
た電子回路基板に、コルゲートフィンからなる放熱フィ
ンを接合して、放熱性能を向上させるものを提案してい
る。ところで、この先願のものでは、図１０に示すよう
に、放熱フィン１を、電子回路基板２の面と平行に延び
る平行面１ａと、電子回路基板２の面に対して垂直に延
びる垂直面１ｂとを交互に繰り返すコルゲート状に形成
し、このコルゲート状の放熱フィン１の平行面１ａの片
側を電子回路基板２に接合するとともに、電子回路基板
２を自動車用空調装置の通風路内に設置して、自動車用
空調装置の送風機により強制送風される空調空気を放熱
フィン１の平行面１ａおよび垂直面１ｂに沿う方向（矢
印Ａ方向）に流すようにしている。

【０００３】これにより、空調空気を放熱フィン１に吹
き当てて、電子回路基板２からの放熱を促進するように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
上記先願のものにおける、放熱フィン１周囲の空気流れ
について詳細に検討したところ、以下の問題が発生する
ことが判明した。すなわち、放熱フィン１は自動車用空
調装置の通風路断面積に比して大幅に小さな外形となっ
ているので、放熱フィン１のうち、電子回路基板２と反
対側（図の上部側）が開放された、言わば開放系の場に
設置されていることになる。

【０００５】そのため、通風路内の空気流れは、通常の
熱交換器のように、放熱フィン１に沿った流れに規制さ
れることがなく、通風路の形状に沿った自由な流れとな
ってしまう。その結果、放熱フィン１の矩形状の囲み通
路部１ｅでは圧損の増加により空気が流入しにくくな
り、矢印Ｃのごとく囲み通路部１ｅの外側へ空気がそれ
てしまう。また、放熱フィン１の垂直面１ｂにおいて
も、矢印Ｄのごとく空気が開放側である上方側へそれた
流れとなってしまう。

【０００６】従って、送風空気と有効に熱交換する放熱
フィン１の有効伝熱面積が減少するとともに、温度境界
層が厚くなって壁面熱伝達率も小さくなり、その結果、
放熱性能を十分向上できないという問題があった。本発
明は上記点に鑑みてなされたもので、開放系の場におい
ても、空気等の冷却用流体を効果的に放熱フィンに向け
て流すことができるようにすることを目的とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明は上記目的を達成するため、以下
の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の
発明では、電子回路基板（２）の面と平行に延びる平行
面（１ａ）と、前記電子回路基板（２）の面に対して垂
直に延びる垂直面（１ｂ）とを交互に繰り返すコルゲー
ト状の放熱フィン（１）において、前記平行面（１ａ）
のうち、少なくとも前記電子回路基板（２）に接合され
る側の平行面（１ａ）に、流れ偏向体（１ｃ）を形成し
て、この流れ偏向体（１ｃ）により冷却用流体を平行面
（１ａ）の壁面に沿って流れるように偏向させるととも
に前記流体に旋回流を与えることを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明では、前記流れ偏向体
（１ｃ）が前記電子回路基板（２）の面から離れた側の
平行面（１ａ）にも形成されていることを特徴としてい
る。請求項３記載の発明では、前記流れ偏向体（１ｃ）
は前記平行面（１ａ）から一体に切り起こし形成されて
いることを特徴としている。請求項４記載の発明では、
前記流れ偏向体（１ｃ）は、流体流れ方向の上流側に頂
部を向けた三角形に形成されており、この三角形の底辺
部を支点として前記平行面（１ａ）から所定の傾斜角度
（θ）で切り起し形成されていることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項５記載の発明では、前記垂直面（１
ｂ）に前記流体の流れを許容する多数の流体通路手段
（１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）が形成されていることを特
徴としている。請求項６記載の発明では、請求項１記載
の放熱フィン（１）を組み合わせた電子回路基板（２）
を特徴としている。

【００１０】請求項１〜６記載の発明によれば、少なく
とも電子回路基板（２）に接合される側の平行面（１
ａ）に、流れ偏向体（１ｃ）を形成して、この流れ偏向
体（１ｃ）により冷却用流体を平行面（１ａ）の壁面に
沿って流れるように偏向させるとともに前記流体に旋回
流を与えるようにしているから、図２に例示するよう
に、平行面（１ａ）の壁面に誘導される流れが発生す
る。また、流れ偏向体（１ｃ）の空気下流側に旋回流を
形成できるため、この旋回流により、垂直面（１ｂ）の
根元部近傍への流れを促進できる。

【００１１】そして、上記流れ、が発生することに
より、垂直面１ｂに対しても、その上部側のみならず、
その下部側（根元部側）に至る全域にわたって良好に送
風空気を接触させることができる。上記した、の流
れが形成されることにより、放熱フィン（１）が自動車
用空調装置の通風路内等の開放系の場に設置されていて
も、放熱フィン（１）表面に沿った空気送風量を増大し
て放熱フィン１の有効伝熱面積を増大できるとともに、
放熱フィン１表面の温度境界層を薄くして壁面熱伝達率
を向上できる。よって、電子回路基板（２）の放熱性能
を先願のものに比して大幅に向上できる。

【００１２】また、請求項２記載の発明によれば、電子
回路基板（２）の面から離れた側の平行面（１ａ）にも
流れ偏向体（１ｃ）を形成しているから、この平行面
（１ａ）の壁面に誘導される流れが発生する。また、
請求項３記載のごとく、流れ偏向体（１ｃ）を切り起こ
し成形する場合には、流れ偏向体（１ｃ）の切り起こし
成形と同時に形成される切欠き穴（１ｄ）が放熱フィン
（１）の矩形の囲み通路部（１ｅ）と連通しているの
で、この切欠き穴（１ｄ）を通って囲み通路部（１ｅ）
内に流入する流れが発生する。この流れが加わるこ
とにより、囲み通路部（１ｅ）内を通過する送風量が増
加する。

【００１３】これにより、電子回路基板（２）の面から
離れた側の平行面（１ａ）においても、効果的に放熱性
能を向上できる。上記に加えて、請求項３記載の発明で
は、流れ偏向体（１ｃ）を平行面（１ａ）から一体に切
り起こし形成しているので、流れ偏向体を簡単に低コス
トで製作できる。

【００１４】また、請求項５記載の発明では、垂直面
（１ｂ）に流体の流れを許容する多数の流体通路手段
（１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）を形成しているから、垂直
面（１ｂ）における熱伝達率をより一層向上し、放熱性
能をさらに向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。 （第１実施形態）図１は第１実施形態を示す斜視図で、
本例の放熱フィンは自動車用空調装置の送風機モータの
制御装置の電子回路基板に適用した場合について説明す
る。

【００１６】放熱フィン１は、アルミニュウムのような
熱伝導性および成形性に優れ、かつ比較的安価な金属材
料で製造されている。一方、電子回路基板２は、パワー
トランジスタ等の発熱素子（図示せず）を有するもので
あって、このパワートランジスタ等から構成される制御
回路により自動車用空調装置の送風機モータへの印加電
圧を調整して、送風機モータの回転速度を調整するもの
である。なお、電子回路基板２は通常、窒化アルミニュ
ウム等の絶縁基板で構成されており、上記制御回路の構
成部品は電子回路基板２の図示下側の面に実装される。

【００１７】放熱フィン１は電子回路基板２からの放熱
を促進する放熱促進部材を構成するものであって、電子
回路基板２の面と平行に延びる平行面１ａと、電子回路
基板１の面に対して垂直に延びる垂直面１ｂとを交互に
繰り返すコルゲート状に成形されたフィン本体１′を有
している。このコルゲート状の放熱フィン１（フィン本
体１′）は、その下側の平行面１ａの部位で、電子回路
基板２の図示上側の面に接合されている。この接合の具
体的手段としては、ろう付け、高熱伝導性接着剤等を用
いることができる。

【００１８】また、放熱フィン１は本例ではルーバ等を
設けない平板フィンとして構成されている。そして、電
子回路基板２は自動車用空調装置の通風路（図示せず）
内に設置されるが、その際、放熱フィン１の平行面１ａ
および垂直面１ｂに沿って送風空気（冷却流体）が矢印
Ａ方向に流れるように、電子回路基板２は通風路内に設
置され、通風路壁面に固定される。

【００１９】放熱フィン１の平行面１ａのそれぞれに
は、送風空気の流れを偏向して平行面１ａの壁面に沿う
流れを形成する流れ偏向体１ｃが形成されている。この
流れ偏向体１ｃは平行面１ａから一体に切り起こし形成
されているものであって、その具体的形状は、空気流れ
方向Ａの上流側に頂部を向けた三角形に形成されてお
り、この三角形の底辺部を支点として平行面１ａから所
定の傾斜角度θ（例えば、３０°程度）で切り起し形成
されているここで、流れ偏向体１ｃは本例では、平行面
１ａの空気上流側に１箇所のみ設置しているが、平行面
１ａの空気流れ方向Ａの長さが長くなる場合には、その
長さに応じて、２箇所以上設置してもよい。

【００２０】次に、上記構成において、本実施形態の作
用を図２により説明すると、自動車用空調装置の通風路
内に設置された電子回路基板２に対して、送風機の送風
空気が矢印Ａ方向に流れるとき、放熱フィン１の平行面
１ａのそれぞれに傾斜三角形の流れ偏向体１ｃが形成さ
れているため、以下のごとき空気流れが生じる。すなわ
ち、放熱フィン１の下側の平行面１ａにおいては、流れ
偏向体１ｃの傾斜三角形の傾斜面（空気下流側に向かっ
て低下する傾斜面）に沿って、平行面１ａの壁面に誘導
される流れが発生する。また、流れ偏向体１ｃの傾斜
三角形による絞り作用によって、流れ偏向体１ｃの空気
下流側に旋回成分を持った流れを形成できる。この旋回
成分により、垂直面１ｂの根元部近傍への流れを促進
できる。

【００２１】そして、上記流れ、が発生することに
より、垂直面１ｂに対しても、その上部側のみならず、
その下部側（根元部側）に至る全域にわたって良好に送
風空気を接触させることができる。一方、放熱フィン１
の上側の平行面１ａにおいても、流れ偏向体１ｃの傾斜
三角形の傾斜面に沿って、平行面１ａの壁面に誘導され
る流れが発生する。また、流れ偏向体１ｃの切り起こ
し成形と同時に形成される切欠き穴１ｄが放熱フィン１
の矩形の囲み通路部１ｅと連通しているので、この切欠
き穴１ｄを通って囲み通路部１ｅ内に流入する流れが
発生する。この流れが加わることにより、囲み通路部
１ｅ内を通過する送風量が増加する。

【００２２】上記した〜の流れが形成されることに
より、放熱フィン１が自動車用空調装置の通風路内とい
う開放系の場に設置されていても、放熱フィン１表面に
沿った空気送風量を増大して放熱フィン１の有効伝熱面
積を増大できるとともに、放熱フィン１表面の温度境界
層を薄くして壁面熱伝達率を向上できる。よって、電子
回路基板２の放熱性能を先願のものに比して大幅に向上
できる。

【００２３】なお、本発明者の実験検討によれば、放熱
性能を向上するための、流れ偏向体１ｃの好ましい寸法
仕様としては、傾斜三角形の傾斜角度θが２０°〜４０
°、底辺長さが０．８〜１．２ｍｍ、高さ（底辺から頂
部までの長さ）が４〜７ｍｍであった。 （第２実施形態）上述の第１実施形態では、放熱フィン
１として、垂直面１ｂが平板形状からなるコルゲート状
の平板フィンを使用したが、図３に示す第２実施形態の
ように、垂直面１ｂに多数のルーバ１ｆを形成したコル
ゲート状のルーバフィンを使用してもよい。このルーバ
１ｆは周知のように斜めに切り起こし成形された傾斜細
片からなるものであって、このルーバ１ｆに沿って、ル
ーバ１ｆの切欠き穴に空気を通過させることにより、よ
り一層壁面熱伝達率を向上させるものである。

【００２４】このコルゲート状のルーバフィンの具体的
形態（断面形状）としては、図４（ａ）〜（ｅ）に示す
種々の形態を採用できる。すなわち、図４（ａ）は傾斜
ルーバフィンであり、図４（ｂ）は平行ルーバフィンで
あり、図４（ｃ）は一方向傾斜型のルーバフィンであ
り、図４（ｄ）は平行ルーバフィンの一種であるスリッ
トフィンであり、図４（ｅ）は傾斜ルーバフィンを変形
させた反転ルーバフィンである。 （第３実施形態）図５に示す第３実施形態のように、放
熱フィン１として、垂直面１ｂに多数のスロット（細長
溝部）１ｇを形成したコルゲート状のスロットフィンを
使用してもよい。 （第４実施形態）図６に示す第４実施形態のように、放
熱フィン１として、垂直面１ｂに多数の小穴１ｈを形成
したコルゲート状の穴あきフィンを使用してもよい。 （第５実施形態）図７に示す第５実施形態のように、放
熱フィン１として、垂直面１ｂに多数のピン１ｉを形成
したコルゲート状の微細ピンフィンを使用してもよい。 （第６実施形態）図８に示す第６実施形態のように、放
熱フィン１として、垂直面１ｂの位置を空気流れ方向Ａ
に対して交互にずらすように形成したコルゲート状のオ
フセットフィンを使用してもよい。

【００２５】上記第２〜第５実施形態によれば、流体の
流れを許容する多数の流体通路手段（１ｆ、１ｇ、１
ｈ、１ｉ）を垂直面１ｂに設けることにより、また第６
実施形態のようにオフセットフィンを使用することによ
り、垂直面１ｂにおける空気流れを改善して、第１実施
形態の平板フィンに比して熱伝達率を向上できる。 （他の実施形態）流れ偏向体１ｃの形状としては、上述
した傾斜三角板に限らず、図９（ａ）〜（ｈ）に示すよ
うな種々の形状を採用できる。なお、図９において、Ｂ
は各流れ偏向体１ｃの空気流れ上流側の先端を示す。

【００２６】流れ偏向体１ｃとしては、要は、送風空気
（冷却流体）を平行面（１ａ）の壁面に沿って流れるよ
うに偏向させるとともに送風空気に旋回流を与えること
ができる形状であれば、どのような形状でもよい。ま
た、本発明を適用する電子回路基板２としては、前述の
自動車用空調装置の送風機モータの制御装置用のものに
限らず、発熱素子を持ち、放熱の必要性のある電子回路
基板であれば、どのような用途の基板に対しても本発明
はもちろん適用できる。

【００２７】また、上述した実施形態では、いずれも、
電子回路基板２に接合される側（図示下側）の平行面１
ａと、電子回路基板２の面から離れた側（図示上側）の
平行面１ａの両方に、流れ偏向体１ｃを形成している
が、この流れ偏向体１ｃを電子回路基板２に接合される
側（図示下側）の平行面１ａだけに形成するようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の斜視図である。

【図２】第１実施形態における流れ偏向体による空気流
れの状態を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２実施形態の斜視図である。

【図４】第２実施形態におけるルーバフィンの断面図で
ある。

【図５】本発明の第３実施形態の斜視図である。

【図６】本発明の第４実施形態の斜視図である。

【図７】本発明の第５実施形態の斜視図である。

【図８】本発明の第６実施形態の斜視図である。

【図９】本発明による流れ偏向体の他の実施形態を示す
斜視図である。

【図１０】本出願人による先願において提案された放熱
フィンを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…放熱フィン、１ａ…平行面、１ｂ…垂直面、１ｃ…
流れ偏向体、２…電子回路基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 芳雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 黒田 吉孝 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 冨田 浩幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 成瀬 新二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路基板（２）に接合され、電子回
   路基板（２）からの放熱を促進する放熱フィン（１）で
   あって、 前記電子回路基板（２）の面と平行に延びる平行面（１
   ａ）と、前記電子回路基板（２）の面に対して垂直に延
   びる垂直面（１ｂ）とを交互に繰り返すコルゲート状の
   フィン本体（１′）を有し、 このフィン本体（１′）の前記平行面（１ａ）および前
   記垂直面（１ｂ）に沿って流体が流れるようになってお
   り、 前記平行面（１ａ）のうち、少なくとも前記電子回路基
   板（２）に接合される側の平行面（１ａ）には流れ偏向
   体（１ｃ）が形成されており、この流れ偏向体（１ｃ）
   により前記流体を前記平行面（１ａ）の壁面に沿って流
   れるように偏向させるとともに前記流体に旋回流を与え
   ることを特徴とする電子回路基板用放熱フィン。
2. 【請求項２】 前記流れ偏向体（１ｃ）が前記電子回路
   基板（２）の面から離れた側の平行面（１ａ）にも形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路
   基板用放熱フィン。
3. 【請求項３】 前記流れ偏向体（１ｃ）は前記平行面
   （１ａ）から一体に切り起こし形成されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載の電子回路基板用放熱
   フィン。
4. 【請求項４】 前記流れ偏向体（１ｃ）は、流体流れ方
   向の上流側に頂部を向けた三角形に形成されており、こ
   の三角形の底辺部を支点として前記平行面（１ａ）から
   所定の傾斜角度（θ）で切り起し形成されていることを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電
   子回路基板用放熱フィン。
5. 【請求項５】 前記垂直面（１ｂ）に前記流体の流れを
   許容する多数の流体通路手段（１ｆ、１ｇ、１ｈ、１
   ｉ）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれか１つに記載の電子回路基板用放熱フィン。
6. 【請求項６】 発熱素子を持った電子回路基板（２）で
   あって、 この電子回路基板（２）に接合され、前記発熱素子から
   の放熱を促進する放熱フィン（１）を備えており、 この放熱フィン（１）は、前記電子回路基板（２）の面
   と平行に延びる平行面（１ａ）と、前記電子回路基板
   （２）の面と垂直に延びる垂直面（１ｂ）とを交互に繰
   り返すコルゲート状に形成されており、 この放熱フィン（１）の前記平行面（１ａ）および前記
   垂直面（１ｂ）に沿って流体が流れるようになってお
   り、 前記平行面（１ａ）のうち、少なくとも前記電子回路基
   板（２）に接合される側の平行面（１ａ）には流れ偏向
   体（１ｃ）が形成されており、この流れ偏向体（１ｃ）
   により前記流体を前記平行面（１ａ）の壁面に沿って流
   れるように偏向させるとともに前記流体に旋回流を与え
   ることを特徴とする電子回路基板。