(57)【要約】【課題】従来と比較し、小型化、軽量化が可能で、放熱効率に優れたヒートシンクを提供すること。【解決手段】平板状のベース本体部１ａを有するベース１と、ベース１の奥行方向Ｔ１に沿って配設されるとともにベース１の幅方向Ｔ２に整列配置してベース本体部１ａに一体に取り付けられる複数の放熱フィン１０とを備える。放熱フィン１０は、ベース本体部１ａの一面１ｃに固定される帯状の固定板部と、固定板部の奥行方向Ｔ１に沿う一側端から固定板部と交差する方向に突出するとともに奥行方向Ｔ１に延びる第１のフィン部１２、１３と、第１のフィン部１３の突出方向先端から幅方向Ｔ２に延びる第２のフィン部１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のベース本体部を有するベースと、前記ベースの奥行方向に沿って配設されるとともに前記ベースの幅方向に整列配置して前記ベース本体部に一体に取り付けられる複数の放熱フィンとを備えるヒートシンクであって、
前記放熱フィンが、
前記ベース本体部の一面に固定される帯状の固定板部と、
前記固定板部の前記奥行方向に沿う一側端から前記固定板部と交差する方向に突出するとともに前記奥行方向に延びる第１のフィン部と、平面視で、前記第１のフィン部の突出方向先端から前記幅方向に延びる第２のフィン部とを備える、ヒートシンク。
【請求項２】
前記第１のフィン部は、平面視で、
前記固定板部の一側端上に配される垂直フィン部と、
前記垂直フィン部と平行に配されるとともに、前記垂直フィン部よりも前記固定板部の一側端から離れる前記幅方向にずれて配されるオフセット部とを備える、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
少なくとも前記垂直フィン部が複数設けられるとともに前記垂直フィン部と前記オフセット部が前記奥行方向に交互に配設され、
前記オフセット部の先端に前記第２のフィン部が設けられている、請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
隣り合う前記放熱フィンの前記第２のフィン部同士が隣接している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
複数の前記放熱フィンの前記第２のフィン部が前記幅方向に沿って並設されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記放熱フィンが、前記ベース本体部の一面に前記固定板部をカシメ固定して設けられている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記放熱フィンの前記第１のフィン部の下部に嵌合凸部が設けられ、
前記ベース本体部の一面に嵌合凹部が設けられ、
前記放熱フィンが前記嵌合凸部を前記嵌合凹部に嵌合して前記ベース本体部の所定位置に配設されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記ベースの前記ベース本体部の平面視外形が、前記ベース本体部の受熱面として作用する他面側に配設されて前記ベースと熱接触する発熱体の外形に沿うように形成されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記ベースが、前記ベース本体部と、前記ベース本体部の前記幅方向両端の一対の側端部からそれぞれ、前記放熱フィンの突出方向に沿うように折れ曲がる一対の側壁部を備える、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子機器に搭載される半導体素子などの電子部品（発熱体）の冷却手段として、電子部品と熱的に接触し、電子部品の熱を放熱フィン（放熱要素）に伝えて放熱するヒートシンクが多用されている。
【０００３】
一般に、ヒートシンクは、アルミニウム、鉄、銅などの熱伝導性に優れる金属材を用いて形成され、軽量化を図りやすいという大きな利点があるため、板金のベースに放熱フィンを接合してなる板金型のヒートシンクが多用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、板金のベース１に放熱フィン２を接合してなる板金型のヒートシンク１００は、例えば、図７に示すように、ベース１と放熱フィン２とをカシメ（加締め）３を用いて接合したものが多い。
【０００５】
さらに、ベース１の奥行方向Ｔ１に複数の放熱フィン２を延設し、平行に整列配置するとともに、一部の放熱フィン２ａ（２）を他の放熱フィン２ｂ（２）に対し、ベース１の幅方向Ｔ２の位置をずらして（オフセットして）構成したものもある。このヒートシンク１００においては、放熱フィン２をオフセットすることによって、隣り合う放熱フィン２の間の溝４の放熱流路を流れる冷却風（冷媒）の流れに乱流を発生させることができ、放熱効率を向上させることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−０７９２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、近年、電子機器などの小型化、高発熱化により、さらに小型で軽量な高性能のヒートシンクが求められている。
【０００８】
しかしながら、従来のオフセット方式の放熱フィンは押出形材で成形することが主流で、放熱性の向上を図るために高さを高くして表面積を大きくせざるを得ず、小型化、軽量化を図りつつ放熱性能を高めることが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来と比較し、小型化、軽量化が可能で、放熱効率に優れたヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、小型化、軽量化が可能で、優れた放熱性能を発揮させる手法を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
（１）本発明は、平板状のベース本体部（例えば、後述のベース本体部１ａ）を有するベース（例えば、後述のベース１）と、前記ベースの奥行方向（例えば、後述の奥行方向Ｔ１）に沿って配設されるとともに前記ベースの幅方向（例えば、後述の幅方向Ｔ２）に整列配置して前記ベース本体部に一体に取り付けられる複数の放熱フィン（例えば、後述の放熱フィン１０）とを備えるヒートシンク（例えば、後述のヒートシンクＡ）であって、前記放熱フィンが、前記ベース本体部の一面に固定される帯状の固定板部（例えば、後述の固定板部１１）と、前記固定板部の前記奥行方向に沿う一側端から前記固定板部と交差する方向に突出するとともに前記奥行方向に延びる第１のフィン部（例えば、後述の第１のフィン部１２、１３）と、平面視で、前記第１のフィン部の突出方向先端から前記幅方向に延びる第２のフィン部（例えば、後述の第２のフィン部１４）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明は、上記（１）において、前記第１のフィン部は、平面視で、前記固定板部の一側端上に配される垂直フィン部（例えば、後述の垂直フィン部１５）と、前記垂直フィン部と平行に配されるとともに、前記垂直フィン部よりも前記固定板部の一側端から離れる前記幅方向にずれて配されるオフセット部（例えば、後述のオフセット部１６）とを備えてもよい。
【００１３】
（３）本発明は、上記（２）において、少なくとも前記垂直フィン部が複数設けられるとともに前記垂直フィン部と前記オフセット部が前記奥行方向に交互に配設され、前記オフセット部の先端に前記第２のフィン部が設けられていてもよい。
【００１４】
（４）本発明は、上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、隣り合う前記放熱フィンの前記第２のフィン部同士が隣接していてもよい。
【００１５】
（５）本発明は、上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、複数の前記放熱フィンの前記第２のフィン部が前記幅方向に沿って並設されていてもよい。
【００１６】
（６）本発明は、上記（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記放熱フィンが、前記ベース本体部の一面に前記固定板部をカシメ固定（例えば、後述のカシメ固定、カシメ部３）して設けられていてもよい。
【００１７】
（７）本発明は、上記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記放熱フィンの前記第１のフィン部の下部に嵌合凸部が設けられ、前記ベース本体部の一面に嵌合凹部が設けられ、前記放熱フィンが前記嵌合凸部を前記嵌合凹部に嵌合して前記ベース本体部の所定位置に配設されていてもよい。
【００１８】
（８）本発明は、上記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記ベースの前記ベース本体部の平面視外形が、前記ベース本体部の受熱面（例えば、後述の受熱面１ｄ）として作用する他面側に配設されて前記ベースと熱接触する発熱体の外形に沿うように形成されていてもよい。
【００１９】
（９）本発明は、上記（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記ベースが、前記ベース本体部と、前記ベース本体部の前記幅方向両端の一対の側端部からそれぞれ、前記放熱フィンの突出方向に沿うように折れ曲がる一対の側壁部（例えば、後述の側壁部１ｂ）を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来よりも小型化、軽量化を図りつつ放熱性能を高めることができる優れたヒートシンクを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態のヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態のヒートシンクを示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態のヒートシンクの一部を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態のヒートシンクの放熱フィンを示す図であり、固定板部の上面を臨むように見た斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のヒートシンクの放熱フィンを示す図であり、第１のフィン部のオフセット部の背面側から見た斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態のヒートシンクの優位性を確認するために行ったシミュレーション結果を示す図である。
【図７】従来のヒートシンクを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係るヒートシンクについて説明する。ここで、本実施形態では、本発明に係るヒートシンクが、電子機器に搭載される半導体素子などの電子部品（発熱体）の冷却手段として用いるものとして説明を行うが、本発明に係るヒートシンクは、エンジンなどの他の発熱体を冷却する手段として適用しても勿論、構わない。
【００２３】
本実施形態のヒートシンクＡは、図１から図３に示すように、板金のベース１と、ベース１に一体に設けられ、ベース１を介して電子部品の発熱体の熱を放熱するための複数の放熱フィン１０とを備えて構成されている。
【００２４】
ベース１は、板金加工によって形成されたものであり、方形平板状に形成されたベース本体部１ａと、ベース本体部１ａの幅方向Ｔ２両側端からそれぞれ直角に折れ曲って幅方向Ｔ２両側端に一体形成された一対の側壁部１ｂとを備えて形成されている。
【００２５】
ベース本体部１ａは、その一面が複数の放熱フィン１０を取り付ける取付面１ｃとされ、他面が、電子部品の発熱体を設置するなどして発熱体と熱接触する受熱面（主面）１ｄとされている。
【００２６】
ベース本体部１ａは、その平面視の外形が、ベース本体部１ａの受熱面１ｄと熱接触する発熱体の外形に沿うように形成されている。
【００２７】
一方、複数の放熱フィン１０は、ベース１の奥行方向Ｔ１に沿って配設されるとともにベース１の幅方向Ｔ２に整列配置してベース本体部１ａに一体に取り付けられている。
【００２８】
具体的に、本実施形態の放熱フィン１０は、図４及び図５（図１から図３）に示すように、例えば、折り曲げ加工を用いて形成されたものであり、ベース本体部１ａの取付面１ｃに固定される帯状（本実施形態では矩形平板状）の固定板部１１と、固定板部１１の前記奥行方向Ｔ１に沿う一側端１１ａから固定板部１１と交差する方向に突出するとともに前記奥行方向Ｔ１に延びる第１のフィン部１２、１３と、平面視で、第１のフィン部１２、１３の突出方向先端から前記幅方向Ｔ２に延びる第２のフィン部１４とを備えて構成されている。
【００２９】
放熱フィン１０の第１のフィン部１２、１３は、平面視で、固定板部１１の一側端１１ａ上に配される垂直フィン部１５と、垂直フィン部１５と平行に配されるとともに、垂直フィン部１５よりも固定板部１１の一側端１１ａから離れる幅方向Ｔ２にずれて配されるオフセット部１６とを備えて形成されている。
【００３０】
本実施形態では、固定板部１１の一側端１１ａから離れる水平の横方向（Ｔ２）に向かうに従い、固定板部１１の一側端１１ａから離れる上下方向／垂直方向Ｔ３に向かう傾斜部１７を備え、傾斜部１７の先端部にオフセット部１６が繋がっている。これにより、オフセット部１６が、垂直フィン部１５よりも固定板部１１の一側端１１ａから離れる幅方向Ｔ２にずれて配されている。オフセット部１６は、平面視で、隣り合う第１のフィン部１２、１３の垂直フィン部１５同士の間の溝（冷媒流路）１９の幅方向Ｔ２中央の中心線の延長線上に配されている。なお、傾斜部１７の傾斜角度θは、例えば、４５°程度とされている。
【００３１】
放熱フィン１０は、垂直フィン部１５とオフセット部１６が複数設けられ、奥行方向Ｔ１に交互に配設されている。そして、垂直フィン部１５とオフセット部１６のうち、オフセット部１６の先端に第２のフィン部１４が設けられている。
【００３２】
第２のフィン部１４は、オフセット部１６の先端と前記奥行方向Ｔ１の長さが同等の方形平板状に形成され、前記幅方向Ｔ２に沿う、すなわち、固定板部１１と平行になるように配設されている。
【００３３】
第２のフィン部１４は、幅寸法が隣り合う第１のフィン部１２、１３の垂直フィン部１５同士、オフセット部１６同士の間の溝１９の幅寸法と略同等とされている。オフセット部１６は、平面視で、隣り合う第１のフィン部１２の垂直フィン部１５同士の間の溝１９の幅方向Ｔ２中央の中心線の延長線上に配されているため、第２のフィン部１４は、平面視で、前記奥行方向Ｔ１に並んだ第１のフィン部１２の垂直フィン部１５を通る延長線が第２のフィン部１４の前記奥行方向Ｔ１に延びる中心線と重なるように配設されている。
【００３４】
隣り合う放熱フィン１０は、第２のフィン部１４同士が隣接している。さらに、複数の放熱フィン１０の第２のフィン部１４は前記幅方向Ｔ２に沿って連続的に並設されている。
【００３５】
ここで、本実施形態のヒートシンクＡでは、複数の放熱フィン１０がそれぞれ、ベース本体部１ａの取付面（一面）１ｃに固定板部１１をカシメ固定（カシメ部３）して設けられている。このとき、放熱フィン１０は、平面視で、固定板部１１を臨むことができ、パンチング処理が容易に行えるため、第１のフィン部１３の垂直フィン部１５の横の位置をカシメ固定３の位置としている。
【００３６】
なお、カシメを用いて放熱フィン１０を板金のベース１のベース本体部１ａに取り付ける場合には、リベット締めや絞りカシメなど、ヒートシンクＡの大きさなどに応じて適宜カシメ手法を用いればよい。
【００３７】
上記のように構成した本実施形態のヒートシンクＡにおいては、放熱フィン１０が、ベース本体部１ａの取付面（一面）１ｃに固定される帯状の固定板部１１と、固定板部１１の一側端１１ａから突出する第１のフィン部１２、１３と、第１のフィン部１３の先端から幅方向Ｔ２に延びる第２のフィン部１４とを備えている。
【００３８】
これにより、複数の放熱フィン１０をベース本体部１ａに固定して並設するとともに、隣り合う放熱フィン１０の第１のフィン部１２、１３同士の間に形成され、ファンの駆動などによって冷媒の空気が流れる冷媒流路の溝１９の上部開口を被覆するように第２のフィン部１４を配設することができる。
【００３９】
そして、第１のフィン部１２、１３だけでなく上面フィンとしての第２のフィン部１４を備えることで、冷媒の空気との接触面積（放熱面積）が大きくなり、冷却性能を大幅に向上させることが可能になる。
【００４０】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、第１のフィン部１２、１３が、平面視で、固定板部１１の一側端１１ａ上に配される垂直フィン部１５と、垂直フィン部１５と平行に配されるとともに、垂直フィン部１５よりも固定板部１１の一側端１１ａから離れる幅方向Ｔ２にずれて配されるオフセット部１６とを備えている。
【００４１】
これにより、複数の放熱フィン１０をベース本体部１ａに固定して並設した状態で、隣り合う垂直フィン部１５の間に形成される冷媒流路の溝１９と、隣り合うオフセット部１６の間に形成される冷媒流路の溝１９とを、幅方向Ｔ２にずれた形で形成することができる。
【００４２】
したがって、冷媒流路の溝１９が奥行方向Ｔ１に一定形状の溝１９として連通していないため、ファンの駆動などによって冷媒流路の溝１９に冷媒の空気が流れる際に、乱流を発生させることができる。よって、この乱流の発生により冷媒の空気と放熱フィン１０と接触機会を増大させることができ、冷却性能を大幅に向上させることが可能になる。
【００４３】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、垂直フィン部１５が複数設けられるとともに垂直フィン部１５とオフセット部１６が奥行方向Ｔ１に交互に配設され、オフセット部１６の先端に第２のフィン部１４が設けられている。
【００４４】
これにより、冷媒流路の溝１９が幅方向Ｔ２にずれている箇所を、ヒートシンクＡの奥行方向Ｔ１の一端部から他端部までの間に複数設けることができる。これにより、冷媒流路の溝１９を流通する冷媒の空気に複数の多くの箇所で乱流を発生させることができる。よって、乱流の発生により冷媒の空気と放熱フィン１０と接触機会をより一層増大させることができ、さらなる冷却性能の向上を図ることが可能になる。
【００４５】
また、オフセット部１６の先端にのみ第２のフィン部１４を設けるようにしたことで、垂直フィン部１５が設けられた部分は、垂直フィン部１５の横の固定板部１１を臨むことができる。これにより、固定板部１１の垂直フィン部１５の横の部分をカシメ固定３の固定位置にして好適に放熱フィン１０をベース１に取り付けることができる。
【００４６】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、隣り合う放熱フィン１０の第２のフィン部１４同士が隣接している。また、複数の放熱フィン１０の第２のフィン部１４が幅方向Ｔ２に沿って並設されている。
【００４７】
これにより、隣接する第２のフィン部１４を通じて、並設された複数の放熱フィン１０に熱を伝達させることができ、効率的且つ効果的に放熱することが可能になる。また、複数の放熱フィン１０の第２のフィン部１４が幅方向Ｔ２に連続的、直線的に隣接して配設されていることにより、さらに効率的且つ効果的に複数の放熱フィン１０に熱を伝達させて放熱することが可能になる。よって、冷却性能をさらに大幅に向上させることが可能になる。
【００４８】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、放熱フィン１０がベース本体部１ａの取付面（一面）１ｃに固定板部１１をカシメ固定３して設けられている。
【００４９】
これにより、複数の放熱フィン１０を容易に且つ精度よくベース１のベース本体部１ａに取り付けて並設することが可能になる。
【００５０】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、ベース１のベース本体部１ａの平面視外形が、ベース本体部１ａの受熱面１ｄとして作用する他面側に配設されてベース１と熱接触する発熱体の外形に沿うように形成されている。
【００５１】
これにより、発熱体から伝達した熱を効果的に放熱フィン１０で放熱することができるとともに、コンパクトで納まりよく放熱フィン１０を具備させることが可能になる。
【００５２】
次に、本実施形態のヒートシンクＡは、ベース１が、ベース本体部１ａと、ベース本体部１ａの幅方向Ｔ２両端の一対の側端部からそれぞれ、放熱フィン１０の突出方向に沿うように折れ曲がる一対の側壁部１ｂを備えている。
【００５３】
このようにベース１を一対の側壁部１ｂを備えて形成することによって、一対の側壁部１ｂを把持部などとして利用し、放熱フィン１０を容易にピックアップ、搬送、マウントすることが可能になる。すなわち、放熱フィン１０の取扱性を大幅に向上させることが可能になる。
【００５４】
［実施例］
ここで、本発明に係るヒートシンクＡの優位性を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。
【００５５】
本シミュレーションでは、図６に示すように、第２のフィン部（上面フィン）１４がないＣａｓｅ１と、第２のフィン部（上面フィン）１４の幅寸法を垂直フィン部１５同士、オフセット部１６同士の間の溝１９の幅寸法の半分（半ピッチ：１．９ｍｍ）としたＣａｓｅ２と、第２のフィン部（上面フィン）１４の幅寸法を垂直フィン部１５同士、オフセット部１６同士の間の溝１９の幅寸法と同等（ピッチ：３．８ｍｍ）とした本実施形態のヒートシンクＡであるＣａｓｅ３とを用い、それぞれの冷却性能を比較した。
【００５６】
ここでは、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２、Ｃａｓｅ３（本実施形態）の各ヒートシンクの受熱面１ｄの中央に発熱体としてのＩＣ（集積回路）を配置した。また、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２、Ｃａｓｅ３の各ヒートシンクに対し、溝１９が開口する一側部側にファンを配置し、このファンによって、風速を０．８ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、２．０ｍ／ｓ、３．０ｍ／ｓの段階的に変化させて溝１９の側部開口に向けて風を送るようにした。
【００５７】
図６は、各Ｃａｓｅ１〜３の風速０．８ｍ／ｓ時の表面温度分布と、０．８ｍ／ｓ時のフィン間中間面の温度分布と、各風速時の表面中央部分の温度のシミュレーション結果を示している。
【００５８】
これらの結果から、第２のフィン部（上面フィン）１４を備えたＣａｓｅ２と、Ｃａｓｅ３の冷却性能が第２のフィン部１４を備えていないＣａｓｅ１に対して大幅に冷却性能に優れることが実証された。
【００５９】
また、第２のフィン部１４のピッチを３．８ｍｍとして隣り合う第２のフィン部１４が隣接しているＣａｓｅ３は、隣接していないＣａｓｅ２に対し、さらに優れた冷却性能を発揮することが確認され、本実施形態のヒートシンクＡは冷却性能に非常に優れたものであることが実証された。
【００６０】
以上、本発明に係るヒートシンクの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６１】
例えば、放熱フィン１０の第１のフィン部１３の下部や固定板部１１に嵌合凸部を設け、ベース本体部１ａの取付面１ｃに嵌合凹部を設けるようにしてもよい。この場合には、放熱フィン１０の嵌合凸部をベース本体部１ａの嵌合凹部に嵌合することより、放熱フィン１０をベース本体部１ａの所定位置に位置決めして配設することができ、容易にカシメを行って固定することが可能になる。
【００６２】
また、本実施形態では、複数の放熱フィン１０の第２のフィン部１４が前記幅方向Ｔ２に沿って連続的（直線的）に並設されているものとしたが、例えば、隣り合う放熱フィン１０は、第２のフィン部１４同士が前記奥行方向Ｔ１にずれて隣接していても構わない。また、隣り合う放熱フィン１０は、所望の冷却効果を得ることが可能であれば、第２のフィン部１４同士が前記奥行方向Ｔ１にずれて分離した形になっていても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１  ベース
１ａ  ベース本体部
１ｂ  側壁部
１ｃ  取付面（一面）
１ｄ  受熱面（他面）
３  カシメ（カシメ部、カシメ固定）
１０  放熱フィン
１１  固定板部
１１ａ  一側端
１２  第１のフィン部
１３  第１のフィン部
１４  第２のフィン部（上面フィン）
１５  垂直フィン部
１６  オフセット部
１７  傾斜部
１９  溝（冷媒流路）
Ａ  ヒートシンク
Ｔ１  奥行方向
Ｔ２  幅方向
Ｔ３  上下方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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