WO2019189726A1 - ヒートシンク - Google Patents

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WO2019189726A1
WO2019189726A1 PCT/JP2019/013928 JP2019013928W WO2019189726A1 WO 2019189726 A1 WO2019189726 A1 WO 2019189726A1 JP 2019013928 W JP2019013928 W JP 2019013928W WO 2019189726 A1 WO2019189726 A1 WO 2019189726A1
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WO
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heat
heat sink
notch
radiating fin
heat receiving
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Application number
PCT/JP2019/013928
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Inventor
雅人 渡邉
正大 目黒
坂井　啓志
泰博 内村
秀太 引地
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古河電気工業株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
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    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a heat sink for cooling a heating element such as an electronic component.
  • a heat sink may be used as a means for cooling a heating element such as an electronic component.
  • the heat sink may be subjected to forced air cooling by a ventilation fan or the like, that is, cooling air is supplied to the heat sink, thereby exhibiting the cooling performance of the heat sink.
  • the heat sink includes, for example, a heat receiving member that receives heat from the heat generating component, a plurality of heat dissipating fins installed on the heat receiving member, and a cover member that covers the plurality of heat dissipating fins.
  • a heat sink in which a flow path for flowing a fluid such as gas is formed Patent Document 1.
  • Patent Document 1 an attempt is made to improve the cooling performance of the heat sink by reducing the temperature difference in the length direction of the flow path through which the fluid formed in the heat sink flows.
  • Patent Document 1 there may be a pressure difference between the cooling air supplied to the heat sink, that is, a pressure loss between the windward side and the leeward side of the heat sink.
  • the pressure difference of the cooling air When the pressure difference of the cooling air is generated, it causes an increase in ventilation resistance of the cooling air supplied to the heat sink. If the ventilation resistance of the cooling air increases, the power consumption of the ventilation fan must be increased to supply the required amount of cooling air to the heat sink, and the size of the ventilation fan needs to be increased. Problems such as the inability to mount a heat sink occur.
  • an object of the present invention is to provide a heat sink capable of reducing pressure loss by preventing an increase in ventilation resistance of cooling air while obtaining excellent cooling performance.
  • An aspect of the present invention includes a heat dissipating fin extending in a vertical direction from a heat receiving part, and the heat dissipating fin is viewed from the main surface side, and includes a side on the heat receiving part side of the heat dissipating fin and a side on the heat receiving part side.
  • a first side extending in a direction orthogonal to the side on the heat receiving part side from both ends, and a straight line part on the side on the tip side of the radiation fin facing the side on the heat receiving part side are extended to the first side.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which the shape of the notch is a C chamfered shape, an R chamfered shape, or a combination of a C chamfered shape and an R chamfered shape.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which a ratio of a dimension in the first side direction of the notch portion to a length of the first side of the virtual rectangle or virtual square is 30% to 100%.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which an area ratio of a main surface of the heat radiation fin to an area of the virtual rectangle or virtual square is 50% to 98%.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which the shape of the notch is an R chamfered shape.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which the radius of curvature of the R chamfered shape is 5 mm or more.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which the notch portions are provided at both corners on the tip side of the radiating fin.
  • An aspect of the present invention is a heat sink in which the notch portion is provided at a corner portion farther from a heating element that is thermally connected to the heat receiving portion, out of both corner portions on the front end side of the radiating fin. .
  • An aspect of the present invention is a heat sink that further includes a heat receiving plate, and in which the radiating fins extend in the vertical direction from the heat receiving plate.
  • the aspect of the present invention is a heat sink further including a heat pipe.
  • the notch portion is provided in a corner portion far from the heat generating body and the heat pipe that is thermally connected to the heat receiving portion among the two corner portions on the front end side of the radiating fin.
  • the corners on the front end side of the radiating fins have cutout portions that are recessed toward the inner surface in the main surface direction of the radiating fins than the virtual rectangle or the virtual square.
  • the ventilation resistance of the circulating cooling air is reduced, and the pressure loss of the cooling air is reduced. Therefore, an increase in power consumption of the ventilation fan can be prevented, which contributes to energy saving.
  • the ventilation fan can be reduced in size, a heat sink can be mounted even in a narrow space.
  • the pressure loss of the cooling air can be reduced, so that excellent cooling performance can be obtained.
  • the tip side of the radiating fin has a small contribution to heat dissipation compared to the base side near the heat receiving part.
  • the notch is provided on the tip side of the radiating fin. Can maintain excellent cooling performance.
  • the ventilation resistance of the cooling air flowing between the heat radiation fins of the heat sink can be reliably reduced.
  • the ratio of the dimension in the first side direction of the notch portion to the length of the first side of the virtual rectangle or virtual square is 30% to 100%. Cooling air can be smoothly circulated between the radiating fins, and as a result, the ventilation resistance can be more reliably reduced.
  • the area ratio of the main surface of the radiating fin to the area of the virtual rectangle or the virtual square is 50% to 98%, thereby improving the cooling performance and reducing the pressure loss of the cooling air. Can be realized in a well-balanced manner.
  • the shape of the notch is an R chamfered shape, the airflow resistance of the cooling air flowing between the heat sink fins of the heat sink is reliably maintained while reliably maintaining excellent cooling performance. Can be reduced.
  • FIGS. 9A to 9D are explanatory diagrams of notches in the radiating fin according to another embodiment.
  • the heat sink 1 includes a plate-shaped heat receiving plate 12 and a plurality of radiating fins 11, 11, 11... Standing on the heat receiving plate 12. It is equipped with. By attaching the heat radiating fins 11 to the heat receiving plate 12, the heat radiating fins 11 are thermally connected to the heat receiving plate 12.
  • the heat radiating fins 11 extend in the vertical direction with respect to the heat receiving plate 12.
  • the heat radiating fin 11 has a thin flat plate shape, and has both main surfaces 13 and side surfaces 14 connecting the both main surfaces 13. In the radiation fin 11, the main surface 13 mainly contributes to the radiation of the radiation fin 11.
  • the width of the side surface 14 constitutes the thickness of the heat radiation fin 11.
  • the heat radiation fins 11 are arranged in parallel in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the main surface 13. Moreover, the main surface 13 of the radiation fin 11 is arrange
  • the width (W) of the heat radiating fin 11 corresponds to the width of the heat receiving plate 12, and the plurality of heat radiating fins 11, 11, 11. They are arranged in parallel at substantially equal intervals. Moreover, in the heat sink 1, the dimension of the width (W) direction and the dimension of a height (H) direction of the radiation fin 11 are different.
  • the heat sink 1 When the cooling air F is supplied from the blower fan (not shown) to the heat sink 1, the heat sink 1 can exhibit excellent cooling performance.
  • the cooling air F is supplied from the side facing the side surface 14 along the heat receiving plate 12 to the heat sink 1, that is, to the space 15 formed between the main surfaces 13 of the adjacent radiating fins 11.
  • the cooling air F supplied to the space 15 flows along the main surface 13 of the radiation fin 11 in the extending direction of the heat receiving plate 12, thereby cooling the heat sink 1.
  • a notch portion 16 is provided in the radiating fin 11.
  • the notched portion means a portion where a corner portion of the rectangular heat radiating fin is cut off and deleted. Therefore, the cutout portion is a portion where the corner portion is recessed from the virtual rectangle Re, as will be described later.
  • the notch portion 16 extends in a direction orthogonal to the side 20 on the heat receiving portion side from the side 20 on the heat receiving portion side of the radiating fin 11 and both ends 20 a and 20 b of the side 20 on the heat receiving portion side.
  • the first side 21 and the second side 23 formed by extending the straight part 22 on the side of the tip 17 side of the radiating fin 11 facing the side 20 on the heat receiving part side to the first side 21,
  • the corners on the tips 17 side of the radiating fins 11 are retreated to the inner side in the main surface 13 direction of the radiating fins 11 from the formed virtual rectangle Re.
  • one notch portion 16 is provided at each of the corners on the tip 17 side of the radiating fin 11.
  • the central portion on the tip 17 side of the radiating fin 11 is a straight portion 22 that is substantially parallel to the side 20 on the heat receiving portion side, and is not provided with a notch. Therefore, the tip 17 side of the heat radiating fin 11 is located at a higher position in the center than at the corners where the notches 16 are provided.
  • the notch shape of the notch 16 is not particularly limited, and examples thereof include a C chamfered shape, an R chamfered shape, and a combination of a C chamfered shape and an R chamfered shape.
  • the cutout shape of the cutout portion 16 is an R chamfered shape.
  • the notch shape of the notch 16 is an R chamfered shape, thereby reliably reducing the ventilation resistance of the cooling air F flowing between the heat radiation fins 11 of the heat sink 1 while reliably maintaining excellent cooling performance.
  • the C chamfered shape means the shape of the notch formed by a straight line when viewed from the side
  • the R chamfered shape means the shape of the notch formed by a curve when viewed from the side.
  • the length of the first side 21 of the imaginary rectangle Re (that is, the dimension from the side 20 on the heat receiving portion side of the radiating fin 11 to the center of the tip 17 of the radiating fin 11, and the height (H) of the radiating fin 11.
  • the ratio of the dimension in the direction of the first side 21 of the notch portion 16 to the notch portion 16 is not particularly limited, but the lower limit value is determined by smoothly circulating the cooling air F between the radiating fins 11. From the viewpoint of reducing the resistance more reliably, 30% is preferable, 40% is more preferable, and 50% is particularly preferable.
  • the upper limit of the ratio of the above dimensions is preferably 100% from the viewpoint of more surely reducing the ventilation resistance, and 90% from the point of securing the area of the radiating fin 11 and maintaining better cooling performance. 80% is particularly preferable.
  • the ratio of the above-mentioned dimension of the notch 16 is 100%.
  • the ratio of the area of the main surface 13 of the radiating fin 11 to the area of the virtual rectangle Re is not particularly limited, but the lower limit is 50 from the viewpoint of securing the area of the radiating fin 11 and maintaining better cooling performance. % Is preferable, 60% is more preferable, 80% is further preferable, and 85% is particularly preferable.
  • the upper limit of the area ratio is preferably 98%, more preferably 95%, more preferably 90% from the viewpoint of more reliably lowering the ventilation resistance by allowing the cooling air F to flow more smoothly between the radiating fins 11. Is particularly preferred. In the heat sink 1, the area ratio of the notch 16 is about 90%.
  • the radius of curvature of the R chamfered shape of the notch 16 is preferably, for example, 10% to 100%, more preferably 50% to 100%, and particularly preferably 80% to 100% of the height (H) of the radiation fin 11. .
  • the radius of curvature of the R chamfered shape of the notch 16 is not particularly limited, but the lower limit is preferably 5 mm and particularly preferably 10 mm.
  • the upper limit value of the radius of curvature of the R chamfered shape of the notch 16 can be changed as appropriate according to the size of the heat sink.
  • the lower limit value and the upper limit value of the radius of curvature of the R chamfered shape of the notch portion 16 can be changed according to the height (H) of the radiating fin 11.
  • the radius of curvature of the R chamfered shape of the notch 16 is ⁇ ⁇ 0.5 or more and the depth (width (W)) of the radiating fin 11 or less. It is preferable that When the dimension of the radius of curvature of the R chamfered shape is in the above range, the pressure loss of the cooling air F can be reduced efficiently.
  • the dimension of the fin depth (width (W)) means the dimension of the radiating fin 11 in the direction parallel to the direction in which the cooling air F flows.
  • the shape and size of the notch 16 are substantially the same for both corners of the heat radiation fin 11. In addition, the shape and dimensions of the notch 16 are substantially the same for the heat radiating fins 11.
  • the notch 16 may be provided at both corners on the tip 17 side of the radiating fin 11 or may be provided at any one corner. However, from the point which maintains the outstanding cooling performance by ensuring the area of the radiation fin 11, from the heat generating body 100 thermally connected to the heat receiving part 12 among the both corners by the side of the front-end
  • the heating element 100 is thermally connected to the central portion of the heat receiving plate 12 in order to cool the heating element 100.
  • the heat generating body 100 is thermally connected to the surface 12a of the heat receiving plate 12 to which the radiating fins 11 are not attached. Since the heating element 100 is attached to the central portion of the heat receiving plate 12, for each radiation fin 11, both corners on the tip 17 side of the radiation fin 11 in the virtual rectangle Re are substantially the same distance from the heating element 100. It has become.
  • the heating element 100 is thermally connected in the center of the heat receiving portion of the heat sink 1, it is preferable to provide notches at both corners on the tip 17 side of the radiating fin 11.
  • the heat radiating fins 11 and the heat receiving plate 12 are both metal materials having good heat conductivity, and are made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or the like.
  • the corners on the tip 17 side of the radiating fins 11 have a notch 15 that is recessed toward the inside of the main surface 13 of the radiating fins 11 relative to the virtual rectangle Re.
  • the ventilation resistance of the cooling air F to be reduced is reduced, and the pressure loss of the cooling air F is reduced. Therefore, an increase in power consumption of the ventilation fan can be prevented, which contributes to energy saving.
  • the ventilation fan can be downsized, the heat sink 1 can be mounted even in a narrow space.
  • the heat sink 1 can reduce the pressure loss of the cooling air F, it can exhibit excellent cooling performance.
  • the tip 17 side of the radiating fin 11 has a small contribution to the heat dissipation compared to the base side close to the heat receiving plate 12.
  • the notch 16 is provided on the tip 17 side of the radiating fin 11. Therefore, excellent cooling performance can be maintained.
  • the heat sink 1 when the heat sink 1 is installed in a wide flow path through which the cooling air F flows, if the pressure loss of the cooling air F supplied between the heat radiation fins 11 of the heat sink 1 is reduced, In particular, the cooling air F is smoothly supplied.
  • the heat sink 1 according to the first embodiment the ratio of the dimension in the direction of the first side 21 of the notch 16 to the length of the first side 21 of the virtual rectangle Re is 100%.
  • the proportion of the dimension of the notch 16 is about 50%.
  • the first side 21 of the virtual rectangle Re and the side surface 14 of the radiating fin 11 overlap each other in an approximately half region on the heat receiving plate 12 side of the radiating fin 11. Therefore, the notch 16 is provided in about half of the region on the tip 17 side of the radiating fin 11, and no notch is provided in about half of the region on the heat receiving plate 12 side.
  • the ratio of the dimension in the direction of the first side 21 of the notch 16 to the length of the first side 21 of the virtual rectangle Re is the capacity of the ventilation fan, the heating element thermally connected to the heat sink. It may be changed according to the amount of heat.
  • the heat receiving plate 12 of the heat sink 1 according to the first embodiment is further provided with a heat pipe 30. It has become.
  • a long tubular heat pipe 30 is provided along the extending direction of the plane of the heat receiving plate 12 to which the heat radiating fins 11 are attached. Therefore, the heat transport direction of the heat pipe 30 is substantially parallel to the extending direction of the plane of the heat receiving plate 12.
  • the heat pipe 30 extends from the central portion 12-1 of the heat receiving plate 12 to one edge portion 12-2. Therefore, the heat pipe 30 is not attached to the heat receiving plate 12 from the central portion 12-1 to the other edge 12-3 of the heat receiving plate 12.
  • the heating element 100 is thermally connected to the heat pipe 30.
  • the container material of the heat pipe 30 is also made of a metal material similar to the heat radiating fins and the heat receiving plate 12, that is, for example, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy or the like.
  • a fluid having compatibility with a container which is a closed container is sealed as a working fluid in a reduced pressure state.
  • the working fluid include water, alternative chlorofluorocarbon, perfluorocarbon, and cyclopentane.
  • the notches 16 are provided only at the corners farther from the heat generating body 100 and the heat pipe 30 that are thermally connected to the heat receiving plate 12, of the two corners on the tip 17 side of the radiating fin 11. ing. That is, in the heat pipe 3, a notch portion is not provided in a corner portion closer to one edge portion 12-2 of the heat receiving plate 12 among both corner portions on the tip 17 side of the radiating fin 11, A notch 16 is provided at the corner of the heat receiving plate 12 that is closer to the other edge 12-3.
  • the notches 16 are provided only at the corners far from the heat generating body 100 and the heat pipe 30 that are thermally connected to the heat receiving plate 12, so that the heat radiating fins in the portions close to the heat generating body 100 and the heat pipe 30 are provided.
  • the heat sink 3 can maintain the excellent heat radiation characteristics of the heat radiation fins 11. Further, even if the notch portion 16 is formed in either one of the corners on the tip 17 side of the radiating fin 11, the ventilation resistance of the cooling air F flowing between the radiating fins 11 is reduced, and the cooling air F The pressure loss is reduced.
  • the shape of the notch 16 provided in the radiation fin 11 was an R chamfered shape.
  • the shape of the portion 16 may be a C chamfered shape.
  • the shape of the notch 16 may be a combination of a plurality (two in the figure) of different C chamfer shapes.
  • the shape of the notch part 16 may be the shape which combined C chamfering shape and R chamfering shape.
  • one R chamfer shape is formed between two different C chamfer shapes.
  • the shape of the notch 16 may be a combination of a plurality of (three in the figure) different R chamfer shapes.
  • the dimensions of the cutout portion 16 in the direction of the first side 21 with respect to the length of the first side 21 of the virtual rectangle Re are all.
  • the ratio is not particularly limited, but the lower limit is preferably 30% and more preferably 40% from the viewpoint of more reliably lowering the ventilation resistance by allowing the cooling air F to flow more smoothly between the radiating fins 11. 50% is particularly preferable.
  • the upper limit of the ratio of the above dimensions is preferably 100% from the viewpoint of more surely reducing the ventilation resistance, and 90% from the point of securing the area of the radiating fin 11 and maintaining better cooling performance. 80% is particularly preferable.
  • the proportions of the above dimensions of the notch 16 are all 100%.
  • the area ratio of the main surface 13 of the radiating fin 11 to the area of the virtual rectangle Re is not particularly limited, but the lower limit is 80% is preferable, and 85% is particularly preferable from the viewpoint of securing the area of the radiation fin 11 and maintaining better cooling performance.
  • the upper limit of the area ratio is preferably 98%, more preferably 95%, more preferably 90% from the viewpoint of more reliably lowering the ventilation resistance by allowing the cooling air F to flow more smoothly between the radiating fins 11. Is particularly preferred.
  • a thin flat plate-like heat radiating fin is erected on the heat receiving plate, but the mode of the heat sink is not particularly limited.
  • U-shaped members in side view are arranged in parallel. It is good also as a connected heat sink.
  • the heat receiving plate which is a member different from the U-shaped member in the side view may not be provided on the heat sink.
  • the notch portion includes the side on the heat receiving part side of the radiation fin, the first side, and the second side.
  • a virtual rectangle was formed with the sides. Instead, if the dimensions of the heat dissipating fins in the width direction and the height direction are the same and the length of the first side is equal to the length of the side on the heat receiving portion side, the virtual square is not a virtual rectangle. Is formed.
  • the shape and dimensions of the notch portions are substantially the same for both corners of the heat radiating fins.
  • the shape and dimensions of the notch portions may be different.
  • the notch is made small, and the other corner located relatively far from the heating element is used to reduce the pressure loss of the cooling air.
  • the notch may be enlarged.
  • the shape and dimensions of the notch portions are substantially the same as each heat radiating fin, but instead, at the position of the heat receiving plate where the heat radiating fins are erected.
  • the shape and / or dimensions of the notch may be different.
  • the notch may be enlarged in order to reduce the pressure loss of the cooling air.
  • Example The heat sink according to the first embodiment was used as the heat sink of the example.
  • a 95 mm wide radiation fin (material: copper) is attached to the heat receiving plate.
  • the number of radiating fins shown in Table 1 below was attached at the radiating fin pitch shown in Table 1 below.
  • the thickness of the heat receiving plate was 3 mm.
  • the curvature radius R of the notch portion having the R chamfered shape was set to 25 mm in correspondence with the height of the heat radiating fin being 25 mm.
  • the heating element to be cooled was connected to the center of the heat receiving plate.
  • Comparative Example As the heat sink of the comparative example, a heat sink having the same structure as that of the example was used except that the notch portion was not provided in the heat radiating fin. Therefore, in the heat sink of the comparative example, rectangular heat radiation fins having a width of 95 mm and a height of 25 mm were attached to the heat receiving plate.
  • the pressure loss of the cooling air is as follows. The inlet pressure is a location 30 mm from the heat sink, which is horizontal to the wind direction, and the outlet pressure is a location 30 mm from the heat sink, which is horizontal to the wind direction. Measured and calculated from the equation [inlet pressure-outlet pressure].
  • the heat sink of the present invention has high utility value especially in the field where forced air cooling is performed by a ventilation fan or the like because it can prevent an increase in ventilation resistance of cooling air and reduce pressure loss while obtaining excellent cooling performance. .

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Abstract

本発明は、優れた冷却性能を得つつ、冷却風の通風抵抗の増大を防止して圧力損失を低減できるヒートシンクを提供することを目的とする。　受熱部から鉛直方向へ延在した放熱フィンを備え、前記放熱フィンが、主表面側から視て、該放熱フィンの受熱部側の辺と、該受熱部側の辺の両端から該受熱部側の辺に対し直交方向に伸延した第１の辺と、該受熱部側の辺と対向した前記放熱フィンの先端側の辺における直線部を該第１の辺まで延長して形成された第２の辺と、で形成された仮想長方形または仮想正方形よりも、前記放熱フィンの先端側角部が該放熱フィンの主表面方向内側に後退した切り欠き部を有するヒートシンク。

Description

ヒートシンク
　本発明は、電子部品等の発熱体を冷却するヒートシンクに関するものである。
　電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電子部品等の発熱体が高密度に搭載されている。電子部品等の発熱体を冷却する手段としてヒートシンクが使用される場合がある。また、ヒートシンクには通風ファン等による強制空冷が施される、すなわち、ヒートシンクに冷却風が供給されることで、ヒートシンクの冷却性能を発揮させることがある。
　上記ヒートシンクとしては、例えば、発熱部品の熱を受ける受熱部材と、受熱部材上に設置された複数の放熱フィンと、複数の放熱フィンを覆うカバー部材とを備え、各放熱フィンの間には、気体等の流体を流す流路が形成されているヒートシンクが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、ヒートシンク内に形成された流体を流す流路の長さ方向において温度差を小さくすることで、ヒートシンクの冷却性能を向上させようというものである。
　しかし、特許文献１では、ヒートシンクの風上側と風下側とで、ヒートシンクに供給される冷却風の圧力差、すなわち、圧力損失が生じてしまう場合がある。冷却風の該圧力差が生じると、ヒートシンクに供給される冷却風の通風抵抗増大の原因となる。冷却風の通風抵抗が増大すると、必要量の冷却風をヒートシンクに供給するために、通風ファンの消費電力を増大させなければならないという問題や、通風ファンを大型化する必要があるので狭小空間にヒートシンクを搭載することができなくなる等の問題が生じる。
　一方で、ヒートシンクの通風抵抗を低減するために、放熱フィンの設置枚数を減らしたり、幅、高さ、厚さ等、放熱フィンの寸法を小さくすると、ヒートシンクの冷却性能が低下してしまうという問題があった。
特開２０１６－２０７９２８号公報
　上記事情に鑑み、本発明は、優れた冷却性能を得つつ、冷却風の通風抵抗の増大を防止して圧力損失を低減できるヒートシンクを提供することを目的とする。
　本発明の態様は、受熱部から鉛直方向へ延在した放熱フィンを備え、前記放熱フィンが、主表面側から視て、該放熱フィンの受熱部側の辺と、該受熱部側の辺の両端から該受熱部側の辺に対し直交方向に伸延した第１の辺と、該受熱部側の辺と対向した前記放熱フィンの先端側の辺における直線部を該第１の辺まで延長して形成された第２の辺と、で形成された仮想長方形または仮想正方形よりも、前記放熱フィンの先端側角部が該放熱フィンの主表面方向内側に後退した切り欠き部を有するヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記切り欠き部の形状が、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、またはＣ面取り形状とＲ面取り形状の組み合わせであるヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記仮想長方形または仮想正方形の第１の辺の長さに対する、前記切り欠き部の前記第１の辺方向の寸法の割合が、３０％～１００％であるヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記仮想長方形または仮想正方形の面積に対する、前記放熱フィンの主表面の面積割合が、５０％～９８％であるヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記切り欠き部の形状が、Ｒ面取り形状であるヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記Ｒ面取り形状の曲率半径が、５ｍｍ以上であるヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記切り欠き部が、前記放熱フィンの先端側の両角部に設けられているヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記放熱フィンの先端側の両角部のうち、前記受熱部に熱的に接続される発熱体から遠い方の角部に、前記切り欠き部が設けられているヒートシンクである。
　本発明の態様は、さらに、受熱板を備え、該受熱板から前記放熱フィンが鉛直方向へ延在したヒートシンクである。
　本発明の態様は、さらに、ヒートパイプを備えたヒートシンクである。
　本発明の態様は、前記放熱フィンの先端側の両角部のうち、前記受熱部に熱的に接続される発熱体及び前記ヒートパイプから遠い方の角部に、前記切り欠き部が設けられているヒートシンクである。
　本発明の態様によれば、上記仮想長方形または仮想正方形よりも、放熱フィンの先端側角部が該放熱フィンの主表面方向内側に後退した切り欠き部を有することにより、ヒートシンクの放熱フィン間を流通する冷却風の通風抵抗が低下して、冷却風の圧力損失が低減される。従って、通風ファンの消費電力の増大を防止できるので省エネルギーに寄与でき、また、通風ファンを小型化できるので狭小空間でもヒートシンクを搭載することができる。また、本発明の態様によれば、冷却風の圧力損失を低減できるので、優れた冷却性能が得られる。また、放熱フィンの先端側は受熱部に近い基部側と比較して放熱性への寄与が小さいところ、本発明の態様によれば、切り欠き部は放熱フィンの先端側に設けられているので、優れた冷却性能を維持できる。
　本発明の態様によれば、切り欠き部の形状が、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状またはＣ面取り形状とＲ面取り形状の組み合わせであることにより、ヒートシンクの放熱フィン間を流通する冷却風の通風抵抗を確実に低下させることができる。
　本発明の態様によれば、上記仮想長方形または仮想正方形の第１の辺の長さに対する、切り欠き部の第１の辺方向の寸法の割合が、３０％～１００％であることにより、より円滑に放熱フィン間に冷却風を流通させることができ、結果、通風抵抗をより確実に低下させることができる。
　本発明の態様によれば、上記仮想長方形または仮想正方形の面積に対する、放熱フィンの主表面の面積割合が、５０％～９８％であることにより、冷却性能の向上と冷却風の圧力損失の低減をバランスよく実現することができる。　
　本発明の態様によれば、切り欠き部の形状が、Ｒ面取り形状であることにより、優れた冷却性能を確実に維持しつつ、ヒートシンクの放熱フィン間を流通する冷却風の通風抵抗を確実に低下させることができる。
本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクを説明した側面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに発熱体を熱的に接続した状態の正面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに発熱体を熱的に接続した状態の底面図である。 本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクを説明した側面図である。 （ａ）図は、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクの底面図、（ｂ）図は、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクの側面図である。 （ａ）～（ｄ）図は、それぞれ、他の実施形態である放熱フィンの切り欠き部の説明図である。
　以下に、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。図１、２に示すように、第１実施形態例に係るヒートシンク１は、平板状の受熱板１２と、受熱板１２上に立設された複数の放熱フィン１１、１１、１１・・・と、を備えている。放熱フィン１１が受熱板１２に取り付けられることで、放熱フィン１１が受熱板１２と熱的に接続されている。放熱フィン１１は受熱板１２に対して鉛直方向に延在している。放熱フィン１１は、薄い平板状であり、両主表面１３と、両主表面１３を連結する側面１４と、を有している。放熱フィン１１は、主に、主表面１３が放熱フィン１１の放熱に寄与する。側面１４の幅が、放熱フィン１１の厚さを構成する。
　放熱フィン１１は、その主表面１３の延在方向に対して略直交方向に並列配置されている。また、放熱フィン１１の主表面１３が、隣接する他の放熱フィン１１の主表面１３に対し略平行に並ぶように配置されている。従って、隣接する放熱フィン１１の主表面１３間には、空間１５が形成されている。
　放熱フィン１１の幅（Ｗ）は、受熱板１２の幅に対応し、また、ヒートシンク１を構成する複数の放熱フィン１１、１１、１１・・・が、受熱板１２の一端から他端まで、略等間隔に並列配置されている。また、ヒートシンク１では、放熱フィン１１の幅（Ｗ）方向の寸法と高さ（Ｈ）方向の寸法が異なる態様となっている。
　送風ファン（図示せず）からヒートシンク１へ冷却風Ｆが供給されることで、ヒートシンク１は優れた冷却性能を発揮できる。冷却風Ｆは、受熱板１２に沿うように側面１４と対向する側からヒートシンク１へ、すなわち、隣接する放熱フィン１１の主表面１３間に形成された空間１５へ供給される。空間１５へ供給された冷却風Ｆが、受熱板１２の延在方向に放熱フィン１１の主表面１３に沿って流通することで、ヒートシンク１を冷却する。
　図１、２に示すように、ヒートシンク１では、放熱フィン１１に切り欠き部１６が設けられている。ここで、切り欠き部とは、四角形状の放熱フィンの角部が切り取られて、欠失した部分を意味する。従って、切り欠き部とは、後述するように、仮想長方形Ｒｅよりも角部が後退した部位である。図２に示すように、切り欠き部１６は、放熱フィン１１の受熱部側の辺２０と、受熱部側の辺２０の両端２０ａ、２０ｂから受熱部側の辺２０に対し直交方向に伸延した第１の辺２１と、受熱部側の辺２０と対向した放熱フィン１１の先端１７側の辺における直線部２２を第１の辺２１まで延長して形成された第２の辺２３と、で形成された仮想長方形Ｒｅよりも、放熱フィン１１の先端１７側角部が放熱フィン１１の主表面１３方向内側に後退した態様となっている。
　ヒートシンク１では、放熱フィン１１の先端１７側の両角部に、それぞれ、１つの切り欠き部１６が設けられている。一方で、放熱フィン１１の先端１７側の中央部は、受熱部側の辺２０に対し略平行な直線部２２となっており、切り欠き部は設けられていない。従って、放熱フィン１１の先端１７側は、切り欠き部１６が設けられた両角部よりも、中央部の方が高い位置となっている。
　切り欠き部１６の切り欠き形状は、特に限定されず、例えば、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、Ｃ面取り形状とＲ面取り形状の組み合わせ等が挙げられる。ヒートシンク１では、切り欠き部１６の切り欠き形状は、Ｒ面取り形状となっている。切り欠き部１６の切り欠き形状がＲ面取り形状であることにより、優れた冷却性能を確実に維持しつつ、ヒートシンク１の放熱フィン１１間を流通する冷却風Ｆの通風抵抗を確実に低下させることができる。なお、Ｃ面取り形状とは、側面視直線で形成した切り欠き部の形状を意味し、Ｒ面取り形状とは、側面視曲線で形成した切り欠き部の形状を意味する。
　仮想長方形Ｒｅの第１の辺２１の長さ（すなわち、放熱フィン１１の受熱部側の辺２０から放熱フィン１１の先端１７の中央部までの寸法であり、放熱フィン１１の高さ（Ｈ）に対応する）に対する、切り欠き部１６の第１の辺２１方向の寸法の割合は、特に限定されないが、その下限値は、より円滑に放熱フィン１１間に冷却風Ｆを流通させることで通風抵抗をより確実に低下させる点から、３０％が好ましく、４０％がより好ましく、５０％が特に好ましい。一方で、上記寸法の割合の上限値は、通風抵抗をより確実に低下させる点から１００％が好ましく、放熱フィン１１の面積を確保してより優れた冷却性能を維持する点から９０％がより好ましく、８０％が特に好ましい。ヒートシンク１では、切り欠き部１６の上記寸法の割合は、１００％となっている。
　仮想長方形Ｒｅの面積に対する、放熱フィン１１の主表面１３の面積割合は、特に限定されないが、その下限値は、放熱フィン１１の面積を確保してより優れた冷却性能を維持する点から、５０％が好ましく、６０％がより好ましく、８０％がさらに好ましく、８５％が特に好ましい。一方で、上記面積割合の上限値は、より円滑に放熱フィン１１間に冷却風Ｆを流通させることで通風抵抗をより確実に低下させる点から９８％が好ましく、９５％がより好ましく、９０％が特に好ましい。ヒートシンク１では、切り欠き部１６の上記面積割合は、約９０％となっている。
　切り欠き部１６のＲ面取り形状の曲率半径は、例えば、放熱フィン１１の高さ（Ｈ）の１０％～１００％が好ましく、５０％～１００％がより好ましく、８０％～１００％が特に好ましい。また、切り欠き部１６のＲ面取り形状の曲率半径の寸法は、特に限定されないが、その下限値は、５ｍｍが好ましく、１０ｍｍが特に好ましい。一方で、切り欠き部１６のＲ面取り形状の曲率半径の上限値は、ヒートシンクの大きさに応じて、適宜変更可能である。さらに、切り欠き部１６のＲ面取り形状の曲率半径の寸法の下限値と上限値は、放熱フィン１１の高さ（Ｈ）に応じて変更できる。放熱フィン１１の高さ（Ｈ）をαｍｍとした場合、切り欠き部１６のＲ面取り形状の曲率半径の寸法は、α×０．５以上放熱フィン１１の奥行き（幅（Ｗ））の寸法以下であることが好ましい。Ｒ面取り形状の曲率半径の寸法が上記範囲であれば、冷却風Ｆの圧力損失の低減を効率よく行うことができる。ここで、フィンの奥行き（幅（Ｗ））の寸法とは、冷却風Ｆの流れる方向に対して平行方向における放熱フィン１１の寸法を意味する。
　ヒートシンク１では、切り欠き部１６の形状、寸法は、放熱フィン１１の両角部とも、略同じとなっている。また、切り欠き部１６の形状、寸法は、各放熱フィン１１とも略同じとなっている。
　切り欠き部１６は、放熱フィン１１の先端１７側の両角部に設けられてもよく、いずれか一方の角部に設けられていてもよい。ただ、放熱フィン１１の面積を確保することでより優れた冷却性能を維持する点から、放熱フィン１１の先端１７側の両角部のうち、受熱部１２に熱的に接続される発熱体１００から遠い方の角部に、切り欠き部１５が設けられていることが好ましい。
　図３、４に示すように、ヒートシンク１では、発熱体１００を冷却するために、受熱板１２の中央部に発熱体１００が熱的に接続されている。発熱体１００は、受熱板１２のうち、放熱フィン１１が取り付けられていない面１２ａに熱的に接続されている。発熱体１００は受熱板１２の中央部に取り付けられているので、各放熱フィン１１について、仮想長方形Ｒｅにおける放熱フィン１１の先端１７側の両角部は、発熱体１００からの距離がともに略同じとなっている。このように、ヒートシンク１の受熱部中央にて発熱体１００を熱的に接続する場合には、放熱フィン１１の先端１７側の両角部に切り欠き部が設けられることが好ましい。
　放熱フィン１１及び受熱板１２は、いずれも熱伝導性のよい金属材料であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。
　ヒートシンク１によれば、仮想長方形Ｒｅよりも、放熱フィン１１の先端１７側角部が該放熱フィン１１の主表面１３方向内側に後退した切り欠き部１５を有することにより、放熱フィン１１間を流通する冷却風Ｆの通風抵抗が低下して、冷却風Ｆの圧力損失が低減される。従って、通風ファンの消費電力の増大を防止できるので省エネルギーに寄与でき、また、通風ファンを小型化できるので狭小空間でもヒートシンク１を搭載することができる。また、ヒートシンク１は、冷却風Ｆの圧力損失を低減できるので、優れた冷却性能を発揮できる。また、放熱フィン１１の先端１７側は受熱板１２に近い基部側と比較して放熱性への寄与が小さいところ、ヒートシンク１では、切り欠き部１６は放熱フィン１１の先端１７側に設けられているので、優れた冷却性能を維持できる。
　また、冷却風Ｆが流通する幅広の流路にヒートシンク１が設置される場合、ヒートシンク１の放熱フィン１１間に供給される冷却風Ｆの圧力損失が低減されると、放熱フィン１１間に、特に円滑に冷却風Ｆが供給される。
　次に、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。第１実施形態例に係るヒートシンク１では、仮想長方形Ｒｅの第１の辺２１の長さに対する、切り欠き部１６の第１の辺２１方向の寸法の割合は１００％となっていたが、これに代えて、図５、６に示すように、第２実施形態例に係るヒートシンク２では、切り欠き部１６の上記寸法の割合は約５０％となっている。
　ヒートシンク２では、仮想長方形Ｒｅの第１の辺２１と放熱フィン１１の側面１４が、放熱フィン１１のうち、受熱板１２側の約半分の領域において重なり合っている。従って、放熱フィン１１のうち、先端１７側の約半分の領域に切り欠き部１６が設けられ、受熱板１２側の約半分の領域には切り欠き部は設けられていない。
　このように、仮想長方形Ｒｅの第１の辺２１の長さに対する、切り欠き部１６の第１の辺２１方向の寸法の割合は、通風ファンの能力、ヒートシンクに熱的に接続される発熱体の熱量等に応じて、変更してもよい。
　次に、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第３実施形態例に係るヒートシンク３では、第１実施形態例に係るヒートシンク１の受熱板１２に、さらにヒートパイプ３０が設けられた態様となっている。
　ヒートシンク３では、放熱フィン１１が取り付けられた受熱板１２平面の延在方向に沿って、長尺の管状ヒートパイプ３０が設けられている。従って、ヒートパイプ３０の熱輸送方向は、受熱板１２の平面の延在方向に対し略平行となっている。また、ヒートシンク３では、ヒートパイプ３０は、受熱板１２の中央部１２－１から一方の縁部１２－２まで伸延している。従って、受熱板１２の中央部１２－１から他方の縁部１２－３にかけては、受熱板１２にヒートパイプ３０は取り付けられていない。なお、ヒートシンク３では、ヒートパイプ３０に発熱体１００が熱的に接続されている。
　ヒートパイプ３０のコンテナ材料も、放熱フィン及び受熱板１２と同様の金属材料、すなわち、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。ヒートパイプ３０では、作動流体として、密閉容器であるコンテナに対し適合性を有する流体が減圧状態で封入される。作動流体としては、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を挙げることができる。
　ヒートシンク３では、放熱フィン１１の先端１７側の両角部のうち、受熱板１２に熱的に接続される発熱体１００及びヒートパイプ３０から遠い方の角部にのみ、切り欠き部１６が設けられている。すなわち、ヒートパイプ３では、放熱フィン１１の先端１７側の両角部のうち、受熱板１２の一方の縁部１２－２に近い方の角部には、切り欠き部が設けられておらず、受熱板１２の他方の縁部１２－３に近い方の角部に切り欠き部１６が設けられている。受熱板１２に熱的に接続される発熱体１００及びヒートパイプ３０から遠い方の角部にのみ切り欠き部１６が設けられていることにより、発熱体１００及びヒートパイプ３０に近い部分における放熱フィン１１のフィン面積を確保することができる。従って、ヒートシンク３でも、放熱フィン１１の優れた放熱特性を維持することができる。また、放熱フィン１１の先端１７側の両角部のいずれか一方に、切り欠き部１６が形成されていても、放熱フィン１１間を流通する冷却風Ｆの通風抵抗が低下して、冷却風Ｆの圧力損失が低減される。
　次に、本発明のヒートシンクに用いる放熱フィンについて、切り欠き部の他の実施形態を、図面を用いながら説明する。
　第１実施形態例に係るヒートシンク１では、放熱フィン１１に設けられる切り欠き部１６の形状は、Ｒ面取り形状であったが、これに代えて、図８（ａ）に示すように、切り欠き部１６の形状は、Ｃ面取り形状でもよい。また、図８（ｂ）に示すように、切り欠き部１６の形状は、複数（図では、２つ）の異なるＣ面取り形状の組み合わせでもよい。また、図８（ｃ）に示すように、切り欠き部１６の形状は、Ｃ面取り形状とＲ面取り形状とを組み合わせた形状でもよい。図８（ｃ）では、２つの異なるＣ面取り形状の間に１つのＲ面取り形状が形成されている。また、　図８（ｄ）に示すように、切り欠き部１６の形状は、複数（図では、３つ）の異なるＲ面取り形状の組み合わせでもよい。
　図８（ａ）～（ｄ）に示す切り欠き部１６の形状でも、いずれも、仮想長方形Ｒｅの第１の辺２１の長さに対する、切り欠き部１６の第１の辺２１方向の寸法の割合は、特に限定されないが、その下限値は、より円滑に放熱フィン１１間に冷却風Ｆを流通させることで通風抵抗をより確実に低下させる点から、３０％が好ましく、４０％がより好ましく、５０％が特に好ましい。一方で、上記寸法の割合の上限値は、通風抵抗をより確実に低下させる点から１００％が好ましく、放熱フィン１１の面積を確保してより優れた冷却性能を維持する点から９０％がより好ましく、８０％が特に好ましい。なお、図８（ａ）～（ｄ）では、切り欠き部１６の上記寸法の割合は、いずれも、１００％となっている。
　図８（ａ）～（ｄ）に示す切り欠き部１６の形状でも、いずれも、仮想長方形Ｒｅの面積に対する、放熱フィン１１の主表面１３の面積割合は、特に限定されないが、その下限値は、放熱フィン１１の面積を確保してより優れた冷却性能を維持する点から、８０％が好ましく、８５％が特に好ましい。一方で、上記面積割合の上限値は、より円滑に放熱フィン１１間に冷却風Ｆを流通させることで通風抵抗をより確実に低下させる点から９８％が好ましく、９５％がより好ましく、９０％が特に好ましい。
　次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記各実施形態例のヒートシンクでは、受熱板に薄い平板状の放熱フィンが立設されていたが、ヒートシンクの態様は、特に限定されず、例えば、側面視コ字状の部材を並列配置させて連結させたヒートシンクとしてもよい。この場合、ヒートシンクには、側面視コ字状の部材とは別部材である受熱板は設けられていなくてもよい。
　上記各実施形態例のヒートシンクでは、放熱フィンの幅方向の寸法と高さ方向の寸法が異なることから、切り欠き部は、放熱フィンの受熱部側の辺と、第１の辺と、第２の辺とで、仮想長方形が形成されていた。これに代えて、放熱フィンの幅方向と高さ方向の寸法が同じであり、第１の辺の長さと受熱部側の辺の長さが等しくなる場合には、仮想長方形ではなく、仮想正方形が形成される。
　上記各実施形態例のヒートシンクでは、放熱フィンの両角部とも、切り欠き部の形状、寸法が、略同じとなっていたが、これに代えて、切り欠き部の形状、寸法が異なる態様としてもよい。例えば、受熱板のうち、冷却風の上流側周縁部に発熱体が熱的に接続されている場合には、放熱フィンの両角部のうち、発熱体に比較的近い位置にある一方の角部では、フィン面積を確保して優れた放熱特性を維持するために、切り欠き部を小さくし、発熱体に比較的遠い位置にある他方の角部では、冷却風の圧力損失を低減するために、切り欠き部を大きくしてもよい。
　また、上記各実施形態例のヒートシンクでは、切り欠き部の形状、寸法は、各放熱フィンとも略同じとなっていたが、これに代えて、放熱フィンの立設されている受熱板の位置に応じて、切り欠き部の形状及び／または寸法が異なる態様としてもよい。例えば、受熱板の周縁部に発熱体が熱的に接続されている場合には、発熱体に比較的近い位置の放熱フィンでは、フィン面積を確保して優れた放熱特性を維持するために、切り欠き部を小さくし、発熱体に比較的遠い位置の放熱フィンでは、冷却風の圧力損失を低減するために、切り欠き部を大きくしてもよい。
　次に、本発明の実施例を説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、これらの例に限定されるものではない。
　実施例
　実施例のヒートシンクとして、第１実施形態例に係るヒートシンクを使用した。平板状である受熱板（材質：銅）の幅が９５ｍｍ、受熱板の一端から他端までの寸法が９０ｍｍであることに対応して、幅９５ｍｍの放熱フィン（材質：銅）を受熱板の一端から他端まで、下記表１に示す放熱フィンピッチにて、下記表１に示す放熱フィンの枚数を取り付けた。なお、受熱板の厚さは３ｍｍとした。また、放熱フィンの高さが２５ｍｍであることに対応してＲ面取り形状である切り欠き部の曲率半径Ｒを２５ｍｍとした。また、冷却対象である発熱体は受熱板の中央部に接続した。
　比較例
　比較例のヒートシンクとして、放熱フィンに切り欠き部が設けられていない点以外は、実施例と同様の構造を有するヒートシンクを使用した。従って、比較例のヒートシンクでは、幅９５ｍｍ×高さ２５ｍｍの長方形の放熱フィンを受熱板に取り付けた。
　また、実施例、比較例の試験条件は、以下の通りである。
　冷却風量：１０ＣＦＭ
　冷却風温度：２０℃
　発熱体からの入熱量：９０Ｗ
　発熱体の上昇温度は、試験後の発熱体の表面温度を、熱電対を用いて測定し、［発熱体の上昇温度＝試験後の発熱体の表面温度－雰囲気温度］の式から、算出した。
　冷却風の圧力損失は、風向き方向に対して水平な、ヒートシンクから風上方向に３０ｍｍの場所を入口圧力として、また、風向き方向に対して水平なヒートシンクから風下方向に３０ｍｍの場所を出口圧力として測定して、[入口圧力―出口圧力]の式から算出した。
　実施例、比較例の試験結果を下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、放熱フィンに切り欠き部が設けられている実施例では、放熱フィンに切り欠き部が設けられていない比較例と同様に、発熱体の温度上昇を抑制できた。また、実施例では、さらに、ヒートシンクを流通する冷却風の圧力損失を低減できた。一方で、放熱フィンに切り欠き部が設けられていない比較例では、ヒートシンクを流通する冷却風の圧力損失を実施例ほど低減することはできなかった。
　本発明のヒートシンクは、優れた冷却性能を得つつ、冷却風の通風抵抗の増大を防止して圧力損失を低減できるので、特に、通風ファン等による強制空冷が施される分野で利用価値が高い。
　１、２、３　　　　　　　　ヒートシンク
　１１　　　　　　　　　　　放熱フィン
　１３　　　　　　　　　　　主表面
　１６　　　　　　　　　　　切り欠き部

Claims (11)

  1. 　受熱部から鉛直方向へ延在した放熱フィンを備え、
    　前記放熱フィンが、主表面側から視て、該放熱フィンの受熱部側の辺と、該受熱部側の辺の両端から該受熱部側の辺に対し直交方向に伸延した第１の辺と、該受熱部側の辺と対向した前記放熱フィンの先端側の辺における直線部を該第１の辺まで延長して形成された第２の辺と、で形成された仮想長方形または仮想正方形よりも、前記放熱フィンの先端側角部が該放熱フィンの主表面方向内側に後退した切り欠き部を有するヒートシンク。
  2. 　前記切り欠き部の形状が、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、またはＣ面取り形状とＲ面取り形状の組み合わせである請求項１に記載のヒートシンク。
  3. 　前記仮想長方形または仮想正方形の第１の辺の長さに対する、前記切り欠き部の前記第１の辺方向の寸法の割合が、３０％～１００％である請求項１または２に記載のヒートシンク。
  4. 　前記仮想長方形または仮想正方形の面積に対する、前記放熱フィンの主表面の面積割合が、５０％～９８％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  5. 　前記切り欠き部の形状が、Ｒ面取り形状である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  6. 　前記Ｒ面取り形状の曲率半径が、５ｍｍ以上である請求項５に記載のヒートシンク。　
  7. 　前記切り欠き部が、前記放熱フィンの先端側の両角部に設けられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  8. 　前記放熱フィンの先端側の両角部のうち、前記受熱部に熱的に接続される発熱体から遠い方の角部に、前記切り欠き部が設けられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  9. 　さらに、受熱板を備え、該受熱板から前記放熱フィンが鉛直方向へ延在した請求項１乃至８のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  10. 　さらに、ヒートパイプを備えた請求項１乃至９のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  11. 　前記放熱フィンの先端側の両角部のうち、前記受熱部に熱的に接続される発熱体及び前記ヒートパイプから遠い方の角部に、前記切り欠き部が設けられている請求項１０に記載のヒートシンク。
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