(57)【要約】【課題】自然対流を利用して効率的に放熱することができるファンレス放熱機構を提供する。【解決手段】本発明に係るファンレス放熱機構は、一方面が発熱部品に熱的に接続される板状のベースと、ベースの他方面のうち、平面視したときに発熱部品と重なる所定領域に設けられた複数のピンフィンと、ベースの他方面のうち、所定領域の周囲に配置され、当該所定領域の外方に向かって延びる複数の板状フィンと、ピンフィンを露出させる開口部を有し、板状フィンが設けられた領域を覆うカバーとを備える。ピンフィンが設けられた領域の周囲には、当該領域の外方側に向かって延びる板状フィンに沿って複数の流路が形成されるので、ピンフィンに向かう気流の阻害や乱流の発生が低減され、生じた自然対流による放熱性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンレス放熱機構であって、
一方面が発熱部品に熱的に接続される板状のベースと、
前記ベースの他方面のうち、平面視したときに前記発熱部品と重なる所定領域に設けられた複数のピンフィンと、
前記ベースの前記他方面のうち、前記所定領域の周囲に配置され、当該所定領域の外方に向かって延びる複数の板状フィンと、
前記ピンフィンを露出させる開口部を有し、前記板状フィンが設けられた領域を覆うカバーとを備える、ファンレス放熱機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板等の冷却に用いるファンレス放熱機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板に実装された発熱部品を冷却する方法の１つとして、自然空冷がある。自然空冷は、発熱部品の表面にヒートシンクを取り付け、発熱部品からヒートシンクへと伝導した熱をヒートシンクの表面から放射させることにより発熱部品を冷却する方法である。自然空冷での放熱能力を向上させるには、ヒートシンクの表面積を大きくする必要があるが、そのための方法としては、ヒートシンクの体積を大きくする、あるいは、フィンの数を増やすなどしてヒートシンクの形状を複雑にすることが考えられる。しかしながら、ヒートシンクの体積を大きくすると、ヒートシンクの配置に要するスペースの増大や重量アップに繋がる。また、ヒートシンクの形状を複雑にしたり、フィンを薄肉化して数を増やすためにより強度の高い材料を選択したりすると、製造コストを上昇させる要因となる。そもそも、熱放射のみによる冷却には限界がある。
【０００３】
自然空冷以外の方法としては、ヒートシンクにファンを取り付け、ファンで起こした風をヒートシンクに吹き付けて放熱を行う方法がある。このファンを用いた強制空冷では、ヒートシンクからの熱放射と対流による放熱とを併用するため、自然空冷と比べると高い放熱能力を得ることができる。しかしながら、ファンを用いた強制空冷では、ファンの部品費用がコストアップ要因となる。また、ファンを取り付けることにより、配置に要するスペースが増大する。更に、ファンの取り付け位置に依存して冷却効果が大きく変わるので、設計上の制約が生じる。
【０００４】
特許文献１には、放熱能力を向上させたヒートシンクが記載されている。特許文献１に記載のヒートシンクは、中央部に貫通孔が開けられた上板と、方形の柱体と、ベース板としての下板からなる。特許文献１に記載のヒートシンクでは、集積回路パッケージからの熱により暖められた上板−下板間の空気が上板の貫通孔から上昇し、上板−下板間に側方から空気が入り込むことにより自然対流が生じる。熱放射に加えて自然対流を利用して放熱を行うため、放熱能力を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３５７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のヒートシンクでは、上板及び下板の間に柱体が行列状に配置されているため、側面から吸い込まれた空気の流れが柱体によって阻害されたり、乱流が発生したりすることにより、効率的に放熱されない虞がある。
【０００７】
それ故に、本発明は、自然対流を利用して効率的に放熱することができるファンレス放熱機構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】
【０００８】
本発明に係るファンレス放熱機構は、一方面が発熱部品に熱的に接続される板状のベースと、ベースの他方面のうち、平面視したときに発熱部品と重なる所定領域に設けられた複数のピンフィンと、ベースの他方面のうち、所定領域の周囲に配置され、当該所定領域の外方に向かって延びる複数の板状フィンと、ピンフィンを露出させる開口部を有し、板状フィンが設けられた領域を覆うカバーとを備える。
【０００９】
本発明に係るファンレス放熱機構は、発熱部品から伝導した熱で暖めた空気をカバーの開口部から上昇させ、板状フィンの外方から空気を取り込むことにより生じた自然対流を利用して放熱を行う。ピンフィンが設けられた領域の周囲には、当該領域の外方側に向かって延びる板状フィンに沿って複数の流路が形成されるので、ピンフィンに向かう気流の阻害や乱流の発生が低減され、生じた自然対流による放熱性が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自然対流を利用して効率的に放熱することができるファンレス放熱機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るファンレス放熱機構の概略構成を示す平面図
【図２】図１に示すファンレス放熱機構からカバーを取り外した状態を示す平面図
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩラインから見た図
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶラインに沿う断面図
【図５】第２の実施形態に係るファンレス放熱機構の概略構成を示す平面図
【図６】図５に示すファンレス放熱機構からカバーを取り外した状態を示す平面図
【図７】図５に示すＶＩＩ−ＶＩＩラインから見た図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（概要）
本発明に係るファンレス放熱機構は、熱放射に加えて自然対流を利用して放熱を行う。平面視において発熱部品と重なる領域に複数のピンフィンを設け、当該領域の周囲に外方に向かって延びる複数の板状フィンを設け、板状フィンをカバーで覆う。複数の板状フィンに沿って流路を形成しておくことにより、ピンフィンに向かう気流の阻害や乱流の発生を低減することができる。
【００１３】
（第１の実施形態）
＜構成＞
図１は、第１の実施形態に係るファンレス放熱機構の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１に示すファンレス放熱機構からカバーを取り外した状態を示す平面図である。また、図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩラインから見た図であり、図４は、図１に示すＩＶ−ＩＶラインに沿う断面図である。尚、図３においては、ピンフィンの記載を省略している。
【００１４】
第１の実施形態に係るファンレス放熱機構１０は、基板１上に実装された発熱部品２を冷却するために用いられるヒートシンクであり、ベース１１と、ベース１１に設けられた複数のピンフィン１２及び複数の板状フィン１３と、カバー１４とを備える。ベース１１、ピンフィン１２、板状フィン１３及びカバー１４は、鉄、銅、アルミニウムといった伝熱特性の高い金属により形成される。
【００１５】
ベース１１は、一方面（図３及び４における下面）が基板１上の発熱部品２に熱的に接続される板状の部材である。発熱部品２の例としては、ＣＰＵやパワートランジスタ等が挙げられる。ベース１１の一方面を、放熱グリス（図示せず）を介して発熱部品２の表面に接触させることにより、発熱部品２の熱をベース１１に伝達させる。
【００１６】
ピンフィン１２は、ベース１１の他方面（図３及び４における上面）に立設されたピン状あるいは柱状の部材であり、平面視において発熱部品の全体と重なる領域Ｒ（図２の二点鎖線参照）に行列状に複数配置される。
【００１７】
板状フィン１３は、ベース１１の他方面に立設された板状の部材であり、領域Ｒの周囲の領域に、当該領域Ｒの外方に向かって延びるように複数配置されている。本実施形態では、複数の板状フィン１３は、ピンフィン１２が配置された領域Ｒから放射状に延びるように配置されている。
【００１８】
尚、ベース１１、ピンフィン１２及び板状フィン１３は、同一材料で一体成形されていることが、熱伝導性を向上させる上で好ましい。ただし、ベース１１、ピンフィン１２及び板状フィン１３の形成方法は特に限定されず、別体として形成した各部材を接合しても良い。
【００１９】
カバー１４は、ピンフィン１２が設けられた領域Ｒと略同一形状の開口部１５を有する板状の部材である。カバー１４は、ピンフィン１２を開口部１５から露出させ、かつ、板状フィン１３を覆うように設けられている。
【００２０】
＜作用・効果等＞
発熱部品２の熱がベース１１に伝達され、ピンフィン１２が設けられた領域Ｒ上の空気が暖められると、暖められた空気は、図４に上向きの矢印で示すように、カバー１４の開口部１５を通じて上昇する上昇気流となる。カバー１４の開口部１５から暖められた空気が上昇するに従って、図３及び４に横向きの矢印で示すように、ファンレス放熱機構１０の４つの側面部からベース１１とカバー１４との間の空間に空気が取り込まれ、自然対流が発生する。本実施形態に係るファンレス放熱機構１０では、図２に示すように、放射状に配列された複数の板状フィン１３に沿って、ピンフィン１２が設けられた領域Ｒに向かう流路が形成されている。したがって、ファンレス放熱機構１０の４つの側面部から取り込まれた空気の流れを阻害したり、乱流を生じさせたりすることなく、取り込まれた空気をピンフィン１２に導くことができる。
【００２１】
このように、本実施形態に係るファンレス放熱機構１０は、ファンを用いることなく、熱放射と自然対流とを利用して放熱を行うことができるものであるが、放射状に配置した板状フィン１３によって予め定められた流路が形成されているため、取り込まれた空気の流れを乱すことなく対流させることができる。したがって、本実施形態に係るファンレス放熱機構１０によれば、ファンを用いることなく、熱放射と自然対流とを利用して効率的に放熱を行うことが可能となる。
【００２２】
（第２の実施形態）
＜構成＞
図５は、第２の実施形態に係るファンレス放熱機構の概略構成を示す平面図であり、図６は、図５に示すファンレス放熱機構からカバーを取り外した状態を示す平面図である。また、図７は、図５に示すＶＩＩ−ＶＩＩラインから見た図である。尚、図７においては、ピンフィンの記載を省略している。
【００２３】
本実施形態に係るファンレス放熱機構２０の基本的な構成は、第１の実施形態に係るものと同じであるので、以下では本実施形態と第１の実施形態との相異点を中心に説明する。
【００２４】
第２の実施形態に係るファンレス放熱機構２０は、ベース２１と、ベース２１に設けられた複数のピンフィン２２及び複数の板状フィン２３と、カバー２４とを備える。本実施形態に係るファンレス放熱機構２０のベース２１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）の基板１やコネクタ類（図示せず）を収容するケース２６の蓋体を兼ねている。尚、ベース２１、ピンフィン２２、板状フィン２３、カバー２４及びケース２６は、鉄、銅、アルミニウムといった伝熱特性の高い金属により形成される。
【００２５】
また、本実施形態では、基板１上に４つの発熱部品２が実装されており、平面視において近接する２つの発熱部品と重なる領域Ｒ１及びＲ２（図６の二点鎖線参照）のそれぞれに複数のピンフィン２２が行列状に配置されている。
【００２６】
板状フィン２３は、領域Ｒ１の周囲の領域において、当該領域Ｒ１の外方に向かって延びるように複数配置されると共に、領域Ｒ２の周囲の領域において、当該領域Ｒ２の外方に向かって延びるように複数配置されている。
【００２７】
カバー２４は、ピンフィン２２が設けられた領域Ｒ１及びＲ２と略同一形状の開口部２５を有する板状の部材であり、ピンフィン２２を各開口部２５から露出させ、かつ、板状フィン２３を覆うように設けられている。
【００２８】
＜作用・効果等＞
本実施形態においても、発熱部品２の熱がベース２１に伝達され、ピンフィン２２が設けられた領域Ｒ１及びＲ２上の空気が暖められると、暖められた空気は上昇気流となって、カバー２４の開口部２５を通じて上昇する。カバー２４の開口部２５から暖められた空気が上昇するに従って、ファンレス放熱機構２０の各側面部からベース２１とカバー２４との間の空間に空気が取り込まれ、自然対流が発生する。本実施形態にファンレス放熱機構２０では、図６に示すように、ピンフィン２２が配置された領域Ｒ１またはＲ２から外方に向かって延びる複数の板状フィン２３に沿って、ピンフィン２２が設けられた領域Ｒ１またはＲ２に向かう流路が形成されている。したがって、ファンレス放熱機構２０の側面部から取り込まれた空気の流れを阻害したり、乱流を生じさせたりすることなく、取り込まれた空気をピンフィン２２に導くことができる。したがって、本実施形態に係るファンレス放熱機構２０によっても、ファンを用いることなく、熱放射と自然対流とを利用して効率的に放熱を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、基板上に実装された発熱部品の熱を放熱する放熱機構として利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  基板
２  発熱部品
１０  ファンレス放熱機構
１１  ベース
１２  ピンフィン
１３  板状フィン
１４  カバー
１５  開口部
２０  ファンレス放熱機構
２１  ベース
２２  ピンフィン
２３  板状フィン
２４  カバー
２５  開口部
２６  ケース
【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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