(57)【要約】【課題】簡素な構成で電子部品からの発熱を効率よく放熱可能にするとともに、回路基板上での占有面積を小さくすることが可能な放熱器を提供することを目的とする。【解決手段】電子部品７に当接して電子部品７からの発熱を放熱する放熱器１であって、空冷ファンのオン・オフ切り替えによって変化する気流に応じて各気流方向と直交するよう屈曲形成された複数の受風放熱面を有する放熱板２によって構成されている。受風放熱面２Ａは放熱板２の周囲に生じる上昇気流と直交し、受風放熱板２Ｂは空冷ファンから送風される冷却風と直交し、これら受風放熱面２Ａ、２Ｂには気流を下流側に通過させるための貫通孔４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に当接して当該電子部品からの発熱を放熱する放熱器であって、
空冷ファンのオン・オフ切り替えによって変化する気流に応じて各気流方向と実質的に直交するよう屈曲形成された複数の受風放熱面を有し、前記複数の受風放熱面のうち互いに異なる方向に延びる受風放熱面ごとに前記気流が通過可能な貫通孔が形成された放熱板によって構成した
ことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記放熱板は、その周囲に生じている上昇気流と実質的に直交する前記受風放熱面を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
前記放熱板から延設され、前記放熱板を回路基板に設置可能にするとともに前記回路基板から当該放熱板を離間させる脚部を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱器。
【請求項４】
前記電子部品を装着する前記放熱板の所定領域に前記貫通孔を有しない
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品からの発熱を放熱する放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイリスタやパワートランジスタなど発熱量の大きい電子部品からの発熱を放熱するために放熱器（ヒートシンク）が利用されている。例えば、取付基板に所定間隔をおいて立設された複数の放熱板を有し、当該放熱板の各々に形成された貫通孔に管状体を挿入した放熱器が提案されている。この放熱器には、放熱板に対向配置した空冷ファンから管状体に冷却風が送風されるとともに、側面側に配置した他の空冷ファンから隣接する放熱板間に冷却風が送風される（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、電子機器などで使用されるマイクロプロセッサを冷却するための放熱器が提案されている。例えば、マイクロプロセッサの表面に当接する底面と、通風孔の形成された４つの側面と、天井面に空冷ファンとを備えた箱型の放熱器が提案されている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４１６５号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の放熱器は、十分な放熱効果（空冷性能）が得られるものの、複雑な構造なので生産効率が悪く、かつ、回路基板上での占有面積が大きくなるので回路設計の自由度が制限されてしまうといった種々の不都合が生じている。
【０００６】
本発明は、簡素な構成で電子部品からの発熱を効率よく放熱するとともに、回路基板上での占有面積を小さくすることが可能な放熱器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような放熱器を提供する。
【０００８】
すなわち、本発明の実施形態に係る放熱器は、下記の構成を有する。
電子部品に当接して当該電子部品からの発熱を放熱する放熱器であって、
空冷ファンのオン・オフ切り替えによって変化する気流に応じて各気流方向と実質的に直交するよう屈曲形成された複数の受風放熱面を有し、前記複数の受風放熱面のうち互いに異なる方向に延びる前記受風放熱面ごとに貫通孔が形成された放熱板によって構成した
ことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、空冷ファンのオン時に複数の受風放熱面の少なくとも１つが空冷ファンの冷却風の気流方向と実質的に直交する一方、空冷ファンのオフ時に空冷ファンの冷却風の気流方向と実質的に直交しない他の面が空冷ファンのオフ時に存在する上昇気流等の自然発生している気流の方向と実質的に直交する。そして、各気流方向と直交する受風放熱面には気流が通過可能な貫通孔が形成されているので、気流を滞留させることなく当該受風放熱面に形成された貫通孔から下流側に気流が通過し、優れた放熱効率を発揮する。しかも、気流方向と実質的に直交しない他の面（受風放熱面に対し屈曲形成された面）も副次的な放熱面として放熱板の放熱能力向上に寄与する。その結果、空冷ファンの作動有無にかかわらず、電子部品からの発熱を効果的に放熱することができる。さらに、放熱器自体は、屈曲形成された複数の受風放熱面から構成される簡素かつコンパクトな構成なので、生産効率に優れ、回路基板上での占有面積を比較的小さくすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記放熱板は、その周囲に生じている上昇気流と実質的に直交する前記受風放熱面を含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、空冷ファンをオフにした場合、電子部品の発熱を含む放熱板周囲の昇温された空気によって放熱板周囲には上昇気流が発生する。この場合、上昇気流と実質的に直交する放熱板の受風放熱面が、気流を滞留させることなく当該受風放熱面に形成された貫通孔から下流側に空気を通過させるので、優れた放熱効率を発揮し、ひいては放熱板の放熱能力向上に大きく寄与する。また、受風放熱面と連続して屈曲形成された他の面は、気流と直交しないので、副次的な放熱面として放熱板の放熱能力に寄与する。
【００１２】
また、上記構成において、前記放熱板から延設され、前記放熱板を回路基板に設置可能にするとともに前記回路基板から当該放熱板を離間させる脚部を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、脚部によって放熱板を回路基板に設置するとともに回路基板と放熱板との間に間隙が形成されるので、当該間隙を介して空気を下流に効率よく通過させることができる。その結果、電子部品の冷却効率が高められる。また、放熱板と回路基板の間隙部分に、当該間隙の高さよりも低い高さの電子部品を実装することができる。すなわち、回路基板上における放熱器の占有面積を小さくし、電子部品の実装効率を高めることができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記電子部品を装着する前記放熱板の所定領域に貫通孔を有しないことが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、放熱板と電子部品を面接触させるので、電子部品で生じた熱を効率よく放熱板に伝達させて放熱することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の放熱器によれば、簡素な構成で電子部品からの発熱を効率よく放熱可能であるとともに、回路基板上での占有面積を小さくすることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の放熱器の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の放熱器の正面図である。
【図３】本発明の放熱器の左側面図である。
【図４】本発明の放熱器の右側面図である。
【図５】本発明の放熱器の背面図である。
【図６】本発明の放熱器の平面図である。
【図７】本発明の放熱器による電子部品の冷却を示す模式図である。
【図８】変形例の放熱器の正面側からの斜視図である。
【図９】他の変形例の放熱器器の正面側からの斜視図である。
【図１０】他の変形例の放熱器の背面側からの斜視図である。
【図１１】他の変形例の放熱器の正面側からの斜視図である。
【図１２】他の変形例の放熱器の背面側からの斜視図である。
【図１３】他の変形例の放熱器による電子部品の冷却を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の放熱器１は、放熱板２と放熱板２に延設された脚部３とから構成されている。
【００２０】
放熱板２は、図２〜図４に示すように、矩形状で大型の第１面２Ａと第１面２Ａの一方の側端縁から屈曲形成された小型の第２面２Ｂの２面を有する。第１面２Ａおよび第２面２Ｂは、本発明の受風放熱面として機能する。また、放熱板２は、第１面２Ａの他方の側端縁から屈曲形成された第２面２Ｂより小形の第３面２Ｃを有する。
【００２１】
本実施形態では、１枚の亜鉛めっき鋼板の薄板をプレス加工によってベースとなる第１面２Ａから第２面２Ｂおよび第３面２Ｃを屈曲形成している。亜鉛めっき鋼板は、例えば厚み１ｍｍのはんだ濡れ性に優れたものを使用している。なお、放熱板２の材料は、亜鉛めっき鋼板に限定されず、熱伝導率に優れたアルミニウムや銅など種々の金属を使用することも可能である。
【００２２】
放熱板２の第１面２Ａは、図２に示すように、上側の略３分の１に複数個の貫通孔４が形成された第１領域と下側の略３分の２に３個の貫通孔５が形成された第２領域とを有する。第１領域の貫通孔４は、打ち抜き加工によって上下２段の二次元状に形成されている。貫通孔４は、後述するように、その周囲に生じている上昇気流を通過させる。本実施形態において、貫通孔４は、次のように設定されている。隣接する上側の２個の貫通孔４と両貫通孔４の間の下側にある１個の貫通孔４の各中心を結んで形成した三角形が正三角形になるように設定されている。例えば、本実施形態では、幅が約５１ｍｍの第１面２Ａに直径４ｍｍの貫通孔４を形成している。これら貫通孔４の中心間の距離（ピッチ）は、６ｍｍに設定されている。なお、貫通孔４の直径、個数、ピッチなどは、使用する放熱板２の材料、形状、寸法、材料の厚みなどによって適宜に設定変更される。
【００２３】
第２領域には、正面側からのバーリング加工によって３個の貫通孔５が形成され、背面側には、図５および図６に示すように、フランジ６が形成されている。すなわち、貫通孔５は、電子部品７を放熱板２にねじ８によって固定するためのものである。なお、貫通孔５の個数、位置、寸法は、装着する電子部品７に応じて、適宜に設定変更される。また、本実施形態では、１個の電子部品７を第１面２Ａに装着しているが、例えば、同じ形状の電子部品７を２個以上、または、後述のように異なる形状の電子部品７を２個以上装着（図８を参照）することも可能である。
【００２４】
放熱板２の第２面２Ｂは、第１面２Ａの一方の側端縁から第1面２Ａに直交するよう屈曲形成されている。第２面２Ｂは、第１面２Ａの略半分の高さに設定されており、かつ、第１面２Ａと同形状の貫通孔４が、縦一列に等間隔に形成されている。また、第２面２Ｂの下部には、脚部３が延在している。
【００２５】
放熱板２の第３面２Ｃは、第１面２Ａの他方の側端縁から第1面２Ａに直交するよう屈曲形成されている。第３面２Ｃは、第１面２Ａの略８分の１の高さに設定されている。なお、本実施形態では、第３面２Ｃに貫通孔５は、形成されていない。なお、第３面２Ｃの下部には、第２面２Ｂと同形状の脚部３が延在している。
【００２６】
脚部３は、放熱板２の下端から所定長さ突出するように構成され、放熱板２を回路基板１２に設置可能にしている。放熱器１を回路基板１２に設置したとき、第１面２Ａの両側端で対向する一対の脚部３によって、第１面２Ａの下端と回路基板１２との間に間隙を形成する。
【００２７】
また、脚部３は、貫通孔９および突起部１０を有する。貫通孔９は、貫通孔４よりも小さい。貫通孔９は、次のように機能する。放熱器１を回路基板１２に実装してはんだ付けするとき、貫通孔９は放熱板２への熱拡散を防止し、ひいてははんだ付け部分の温度低下を抑制させる。すなわち、貫通孔９は、脚部３のはんだ濡れ性の低下を抑制する。
【００２８】
突起部１０は、脚部３の下部に形成されており、図１に示すように、電子部品７のリード端子と同様に、回路基板１２に貫通形成された設置孔１３に挿入される。この突起部１０には、設置孔１３に係合するテーパ状の切欠き１１（図３および図４を参照）が幅方向の対向する位置に形成されている。なお、本実施形態では、一方の脚部には貫通孔４を有する面を設けていないが、他の脚部３と同様に受風放熱面として機能する貫通孔４を形成した面を設け、当該面から脚部３を延在させてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、放熱板２の第１面２Ａの両側端縁に各1箇所、第２面２Ｂおよび第３面２Ｃの各1箇所に切欠き１４が形成されている。これら切欠き１４は、第２面２Ｂおよび第３面２Ｃを屈曲する際に生じる放熱板２の歪みを防止するためのものである。なお、放熱板２の材料や屈曲角度に応じて歪みが生じにくい場合、切欠き１４を設けなくてもよい。
【００３０】
次に、上記実施形態の放熱器１による電子部品７の放熱について、図７を参照しながら説明する。
【００３１】
＜実施例＞  
実施例では、１個の空冷ファン（図示せず）が設置された場合である。放熱器１は、起立姿勢に回路基板１２に取り付けられている。また、放熱器１は、空冷ファンからの冷却風の気流方向に対して放熱板２の第１面２Ａが冷却風の気流方向と実質的に平行になるように配置されている。このため、放熱板２の第２面２Ｂおよび第３面２Ｃが冷却風の気流方向と実質的に直交する。また、貫通孔４が形成されていない第３面２Ｃが気流方向の上流側に配置される。これにより、第３面２Ｃより面積が大きな第２面２Ｂが、第１面２Ａより後に冷却風に晒され、第１面２Ａによる副次的な放熱が第２面２Ｂにより阻害されるのが抑制される。このとき、第１面２Ａは、天面となっている。なお、空冷ファンは、図示しない温度センサによって検知された温度に応じて、ＣＰＵ（中央処理装置）などの制御部によってオン・オフを切替制御される。
【００３２】
空冷ファンがオン（作動）の場合、放熱器１は、空冷ファンから送風される冷却風を受風放熱面として機能する第２面２Ｂで受けながら、第２面２Ｂに形成された貫通孔４から下流側に冷却風を通過させる。空冷ファンがオフ（停止）の場合、電子部品７からの発熱を含む放熱器１の周囲の昇温された空気が、上昇気流となって第１面２Ａの貫通孔４を通過する。すなわち、第２面２Ｂは、空冷ファンからの冷却風の気流方向と実質的に直交し、第１面２Ａは、上昇気流と実質的に直交する。このように、本実施形態では、互いに異なる方向に延びる受風放熱面、すなわち第１面２Ａおよび第２面２Ｂに気流が通過可能な貫通孔が形成されており、空冷ファンのオン・オフ切り替えに伴う各気流を受風するとともに気流を滞留させることなく貫通孔から通過させるので、電子部品７からの発熱を効果的に放熱することができる。
【００３３】
本実施形態では、空冷ファンがオンの場合、電子部品７からの発熱は、電子部品７の装着面である第１面２Ａから副次的に放熱されるとともに、当該第１面２Ａから第２面２Ｂおよび第３面２Ｃに伝達され、主として受風放熱面である第２面２Ｂから効率的に放熱される。また、空冷ファンがオフの場合、電子部品７からの発熱は、主に第１面２Ａから放熱される。第１面２Ａには、複数の貫通孔が形成されているので、放熱板２の周囲に生じた上昇気流が滞留せず、円滑に気流方向（上昇方向）の下流側に通過し、放熱効率を高めることができる。
【００３４】
また、上述のように、本実施例の放熱器１は、簡素な構成で電子部品７の放熱効率を高めることができる。放熱器１は、１枚の放熱板２を屈曲させて複数の受風放熱面を設けた簡素な構成であるので、生産効率に優れ、回路基板上での占有面積を小さくすることができる。
【００３５】
さらに、放熱器１は、脚部３によって回路基板１２に装着されるとともに、第１面２Ａと回路基板１２の間に間隙を設けているので、回路基板１２と放熱器１との間の上昇気流の通過を可能にするとともに、当該間隙の高さよりも低い高さの電子部品７を回路基板１２に実装することも可能にする。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、以下のような実施形態も含む。
【００３７】
（１）上記実施形態では、脚部３によって回路基板１２と放熱板２の第１面２Ａとの間に間隙を形成する構成であったが、間隙を形成しない構成であってもよい。例えば、図８に示すように、第１面２Ａの下部が、回路基板１２と接触または近接するように拡張する。また、電子部品７の装着面から下側の領域（第３領域）に複数の貫通孔４が形成されている。これにより、回路基板１２の表面近くの気流の通過を可能にしながらも第１面２Ａの表面積（放熱面積）を拡大することができる。なお、本実施形態において、第３領域に形成する貫通孔４のサイズは、第１領域と同じに設定しているが、異なるサイズであってもよいし、また、貫通孔４の個数も異なっていてもよい。
【００３８】
（２）上記実施形態では、受風放熱面および副次的な放熱面として機能する面を２つしか設けていないが、３つ以上であってもよい。例えば、図９および図１０に示すように、第２面２Ｂを第１面２Ａと同じ高さまで拡張するとともに、第１面２Ａの上部と下部を延在して背面側に屈曲し、第４面２Ｄおよび第５面２Ｅを形成する。第４面２Ｄおよび第５面２Ｅは、背面側の奥行長さを第２面２Ｂと同じに設定している。なお、本実施形態では、第４面２Ｄおよび第５面２Ｅには貫通孔４が形成されていない。
【００３９】
この構成によれば、図７に示す放熱器１と同じ姿勢で当該変形例の放熱器１を回路基板１２に設置し、空冷ファンをオフ（停止）した状態のとき、第４面２Ｄおよび第５面２Ｅは、上昇気流と直交しないので、第１面２Ａよりも放熱効率が劣るが、副次的な放熱面として放熱板の放熱能力向上に寄与する。また、空冷ファンをオン（作動）した場合、第４面２Ｄおよび第５面２Ｅは、空冷ファンの冷却風の気流方向と直交して配置され、冷却風に晒されることで、放熱効率の増加に寄与する。
【００４０】
（３）上記各実施形態では、放熱板２に形成した貫通孔４は、打ち抜き加工によって形成しているが、図１１および図１２に示すように、略円弧状に切り込みを入れて、切り込み部分を背面側に屈曲させて冷却フィン１５を形成してもよい。
【００４１】
この構成によれば、冷却フィン１５によって放熱板の面積が拡張されるので放熱器１の放熱効率が向上する。したがって、貫通孔４に冷却風を通過させて得る冷却効果との相乗効果によって放熱効率が更に向上する。
【００４２】
（４）上記各実施形態では、１つの空冷ファンが設置された場合の構成について説明したが、複数の空冷ファンが設置された場合にも対応することができる。例えば、放熱器１は、次のように構成される。以下、図１３に基づいて説明する。
【００４３】
本実施形態では、空冷ファンが２箇所に設置されており、放熱板２のベースとなる第１面２Ａが一方の第１空冷ファンからの冷却風の気流方向と直交し、第２面２Ｂが他方の第２空冷ファンからの冷却風の気流方向と直交するように放熱器１が回路基板１２に設置されている。なお、回路基板１２は、起立姿勢で設置されている。したがって、図１３において、第４面２Ｄが天面となっている。
【００４４】
第１面２Ａ、第２面２Ｂおよび第４面２Ｄの形状は、略正方形である。各面２Ａ、２Ｂ、２Ｄに貫通孔４が、二次元状に形成されている。電子部品７は、第２面２Ｂに装着されている。なお、第２面２Ｂの電子部品７の装着部分には貫通孔４が形成されていない。
【００４５】
本実施形態では、脚部３は、上記実施形態の突起部１０と同じ脚部が第２面２Ｂおよび第４面２Ｄに設けられているが、回路基板１２に埋設されているので図示されていない。
【００４６】
次に、本実施形態の放熱器１によって、電子部品７を冷却する動作について説明する。第１空冷ファンのみをオンにした場合、第１面２Ａが第１空冷ファンから送風される冷却風を受けながら、貫通孔４から下流側に冷却風を通過させる。すなわち、貫通孔４を通過した冷却風は、第１面２Ａ、第２面２Ｂ、第４面２Ｄおよび回路基板１２によって４方向を囲われた空間に流れ込む。その後、冷却風は、放熱板２（放熱面）を有しない方向、第２面２Ｂおよび第４面２Ｄの貫通孔４を通過して外部に拡散する。
【００４７】
一方で、第２空冷ファンのみをオンにした場合、第２面２Ｂが第２空冷ファンから送風される冷却風を受けながら、貫通孔４から下流側に冷却風を通過させる。貫通孔４を通過した冷却風は、第１空冷ファンの作動時と同様に、貫通孔４などを通過して外部に拡散する。
【００４８】
第１空冷ファンおよび第２空冷ファンの両方をオフにした場合、第１面２Ａ、第２面２Ｂ、第４面２Ｄおよび回路基板１２によって４方向を囲われた空間内の空気が、電子部品７等の発熱によって昇温されて上昇気流となり、第４面２Ｄの貫通孔４を通過する。すなわち、空気は、空間内で滞留せずに第４面２Ｄの貫通孔４を通過して外部に拡散する。
【００４９】
上述のように、一方の空冷ファンの作動時、および、両空冷ファンの停止時のいずれの場合であっても、空気が放熱板２および回路基板１２によって囲われた空間に滞留せずに円滑に流れるので、電子部品７からの発熱を効率よく放熱することができる。
【００５０】
また、この回路基板１２を備えた製品が、縦および横向きのいずれにも設置可能、或は可搬型の場合、製品の天面が変わったとしても空冷ファン停止時に発生する上昇気流となった空気を３面のいずれかで受けながら貫通孔４を通過させることができる。すなわち、製品の姿勢および設置状態に関わらず、電子部品７からの発熱を効率よく放熱することができる。
【００５１】
（５）上記各実施形態では、放熱板２のベースとなる第１面２Ａに対して他の第２面２Ｂおよび第４面２Ｄを直角に屈曲させていたが、屈曲させる角度は直角に限定されずに回路設計および空冷ファンの設置角度に応じて、冷却風と受風放熱面とが直交するように適宜に設定変更される。
【符号の説明】
【００５２】
１  放熱器
２  放熱板
２Ａ  第１面
２Ｂ  第２面
２Ｃ  第３面
３  脚部
４  貫通孔
５  貫通孔
６  フランジ
７  電子部品
８  ねじ
９  貫通孔
１０  突起部
１１  切欠き
１２  回路基板
１３  設置孔
１４  切欠き
【図１】
2019054024.tif 000003
【図２】
2019054024.tif 000004
【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】
2019054024.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019054024.tif 000011
【図１０】
2019054024.tif 000012
【図１１】
2019054024.tif 000013
【図１２】
2019054024.tif 000014
【図１３】
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