(57)【要約】【課題】金型の再製作を必要としないで、放熱量の変更が容易なヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンク１０は、ガイド溝１６が形成された放熱ベース１１と、一方の縁部にガイド溝１６内に収容される突起１４を持ち、他方の縁部にガイド溝１６と同形状のガイド溝１５を持つユニット構造の連結フィン１３とから構成される。連結フィン１３の連結段数を変更し、放熱フィン１２のフィン長を変えることで、金型の変更を伴うことなく、ヒートシンクの放熱量が変更できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱ベースと、該放熱ベースに連結される放熱フィンとを備えるヒートシンクにおいて、
前記放熱ベースには、所定の断面形状を有し所定方向に延在する溝が形成され、
前記放熱フィンの少なくとも一部は、複数の帯状のフィンユニットから構成され、該フィンユニットのそれぞれは、一方の縁部に、前記溝の断面形状に適合する断面形状を有し前記所定方向に延在する突起が形成され、前記一方の縁部と対向する他方の縁部に、前記放熱ベースの溝と同じ断面形状を有し前記所定方向に延在する溝が形成されており、
隣接する２つのフィンユニットは、一方のフィンユニットの溝と他方のフィンユニットの突起とによって結合されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記放熱ベースには、複数の溝が互いに平行となるように延在している、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
複数の放熱フィンを有し、該複数の放熱フィンのそれぞれが、１段のフィンユニット、又は、複数の段数に連結されたフィンユニットを含み、各放熱フィンにおけるフィンユニットの段数が個別に設定される、請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記フィンユニットが、少なくとも１つの第１のフィンユニットと少なくとも１つの第２のフィンユニットとを含み、該第２のフィンユニットは、前記一方の縁部と前記他方の縁部との間の距離が、前記第１のフィンユニットと異なる、請求項１〜３の何れか一に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記放熱シンク又はフィンユニットの溝と、前記フィンユニットの突起とが圧入工法によって互いに結合されている、請求項１〜３の何れか一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、ヒートシンクに関し、更に詳しくは、放熱ベースと放熱フィンとを結合して成るヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクは、例えば通信装置や電気設備などの冷却対象の機器の発熱部分から放熱を促すために使用される。図６は、従来のヒートシンクの構造の典型的な例を示す。ヒートシンク３０は、例えば金属製の放熱ベース３１と放熱フィン３２とから構成され、放熱ベース３１は例えば機器の発熱部分に固定される。このヒートシンク３０では、放熱ベース３１と放熱フィン３２とが、押し出し成形等での製法で一体的に形成されている。なお、放熱フィン３２は、放熱ベース３１と共に、金属材料を切削等で加工して形成してもよいが、形状が複雑であるため、製造コストが高くなる。
【０００３】
従来のヒートシンクでは、冷却対象の機器の仕様が変更されると、その都度、熱計算や熱シミュレーションなどによって、ヒートシンクの形状、寸法が設計される。しかし、計算能力が上がった昨今の設計であっても、熱計算で得た数値と実機検証で得た数値とには、多様な要因によって相違する場合が少なくない。特に押し出し成形で製造されるヒートシンクでは、使用する金型が完成した後に、放熱能力が不足することが実機検証で判明すると、金型の再製作が必要になるため、費用増大や納期遅れなどの問題が発生する。
【０００４】
特許文献１及び２には、放熱能力が調整可能なヒートシンクが記載されている。特許文献１のヒートシンクでは、放熱ベースに多数の平行溝が形成されており、その溝内に収容される突起に働くバネ力によって、放熱フィンが放熱ベースに固定される。該特許文献のヒートシンクでは、放熱ベースに固定されるヒートシンクの形状や数、大きさを変更することによって、放熱能力の変更が容易に行われる。
【特許文献１】実開平４−６１８８８号公報（第１図）
【特許文献２】特開平４−８５５２号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のヒートシンクでは、放熱ベースに取り外し可能に固定される放熱シンクの数量や形状、大きさの変更によって、放熱能力の調整が可能であるが、その調整範囲には一定の限界がある。特に、放熱フィンの数に制限があり、そのため形状や大きさの変更が必要になると、再製作に伴う金型の変更や、切削などによる新たなヒートシンクの製作が必要になるので、コスト削減にも限界がある。また、バネ力によって、溝と突起とを固定する構成を採用するので、放熱ベースから放熱フィンに伝達される熱伝導率が低いという問題もある。
【０００６】
特許文献２に記載されたヒートシンクでは、ガイド溝の形状と突起の形状とが適合するように形成されているので、熱伝導率の点に関しては幾らか改善されている。しかし、ガイド溝と突起と間のクリアランスのため、熱伝導率の改善に関しては、限界がある。また、放熱能力の調整に限界がある点では、特許文献１と同様である。
【０００７】
本発明は、上記従来のヒートシンクの問題に鑑み、冷却対象の発熱量に設計変更が生じても、或いは、実機検証で放熱能力が不足しても、再製作に伴う金型の変更や、切削などによる新たなヒートシンクの製作を必要とすることなく、放熱能力の変更が容易なため、コスト上昇を伴うことなく、ＴＡＴが短く形成できる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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、放熱ベースと、該放熱ベースに連結される放熱フィンとを備えるヒートシンクにおいて、
前記放熱ベースには、所定の断面形状を有し所定方向に延在する溝が形成され、
前記放熱フィンの少なくとも一部は、複数の帯状のフィンユニットから構成され、該フィンユニットのそれぞれは、一方の縁部に、前記溝の断面形状に適合する断面形状を有し前記所定方向に延在する突起が形成され、前記一方の縁部と対向する他方の縁部に、前記放熱ベースの溝と同じ断面形状を有し前記所定方向に延在する溝が形成されており、
隣接する２つのフィンユニットは、一方のフィンユニットの溝と他方のフィンユニットの突起とによって結合されていることを特徴とするヒートシンクを提供する。
【０００９】
本発明のヒートシンクでは、前記放熱ベースには、複数の溝が互いに平行となるように延在している構成を採用できる。
【００１０】
また、複数の放熱フィンを有し、該複数の放熱フィンのそれぞれが、１段のフィンユニット、又は、複数の段数に連結されたフィンユニットを含み、各放熱フィンにおけるフィンユニットの段数が個別に設定される構成を採用してもよい。
【００１１】
更に、前記フィンユニットが、少なくとも１つの第１のフィンユニットと少なくとも１つの第２のフィンユニットとを含み、該第２のフィンユニットは、前記一方の縁部と前記他方の縁部との間の距離が、前記第１のフィンユニットと異なる構成を採用してもよい。
【００１２】
更に、前記放熱シンク又はフィンユニットの溝と、前記フィンユニットの突起とが圧入工法によって互いに結合されている構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のヒートシンクによると、放熱フィンが連結構造を有する複数のフィンユニットから構成されることで、放熱ベースの表面からから放熱フィンの外縁部までの距離、つまり放熱フィンのフィン長を、容易に変更可能である．このため、ヒートシンクの金型の変更や、切削を用いた新たなヒートシンクの製作を必要とすることなく、放熱フィンからの放熱能力の変更が可能となり、ヒートシンクの放熱量が変更できる。従って、冷却対象の機器の発熱量の設計変更からヒートシンク製作までの納期を、その製造費用の増大を伴うことなく、短くできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。同図に示すように、ヒートシンク１０は、放熱ベース１１と放熱ベース１１の表面上に複数列に並んで装着される平板状の放熱フィン１２とから構成される。各列の放熱フィン１２は、複数段（図面上では２段）に積み上げられた、同一形状のフィンユニット（連結フィン）１３から構成される。各段の連結フィン１３は、帯板状を有し、下段の連結フィン１３が放熱ベース１１上に係止され、上段の連結フィン１３は下段の連結フィン１３上に係止される。
【００１５】
図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、上記ヒートシンク１０を展開してその一部を示す斜視図、及び、連結フィンの詳細断面図である。同図（ａ）に示すように、放熱ベース１１の上面には、多数列にわたって細長形状のガイド溝１６が並列に並んで形成されている。各ガイド溝１６は、放熱ベース１１の側面に開放している。連結フィン１３の下側縁面には、放熱ベース１１に形成されたガイド溝１６の断面形状に適合した断面形状を有する細長形状の突起１４が形成されており、また、上側縁面には放熱ベース１１に形成されたガイド溝１６と同形状のガイド溝１５が形成されている。この詳細を同図（ｂ）に示した。
【００１６】
下段の連結フィン１３は、その連結フィン１３の突起の長手方向の一端を、放熱ベース１１のガイド溝１６の長手方向の一端に位置合わせし、ガイド溝１６の内部に突起１４を圧入することによって、連結フィン１３を放熱ベース１１に取り付ける。また、上段の連結フィン１３は、その下側縁面の突起１４の長手方向の一端を、下段の連結フィン１３の上側縁面のガイド溝１５の長手方向の一端に位置合わせし、下段の連結フィン１３のガイド溝１５の内部に上段の連結フィン１３の突起１４を圧入することによって、下段の連結フィン１３に上段の連結フィン１３を取り付ける。更に、その上段に連結フィン１３を順次に取り付けることも可能である。このように、連結フィン１３の段数を任意に設定することで、放熱ベース１１の取付け面からの放熱フィン１２の高さ、つまりフィン長を容易に変更できる。
【００１７】
図３は、連結フィン１３と放熱ベース１１の結合構造の詳細を示している。同図（ａ）に示すように、放熱ベース１１の表面に形成された各ガイド溝１６は、ガイド溝１６の内部空間の幅がガイド溝１６の開口部の幅よりも大きいという断面形状を有する。連結フィン１３の下側縁面の突起１４は、ガイド溝１６の内部空間及び開口部の幅形状に適合したくびれを有している。また、連結フィン１３の上側縁面のガイド溝１５は、放熱ベース１１のガイド溝１６と同一形状を有する。同図（ｂ）に示すように、ヒートシンク１０の組立てに際しては、連結フィン１３の下側縁面の突起１４を、放熱ベース１１のガイド溝１６又は下段の連結フィン１３の上側縁面のガイド溝１５に位置合わせし、連結フィン１３の端部に長手方向の圧力を加え、突起１４をガイド溝１５、１６内に圧入する。圧入工法を用いることで、ガイド溝１６と突起１４との間のクリアランスが殆どなくなるため、放熱ベース１１から放熱フィン１２への熱伝導率が向上する。また、連結フィン１３の連結段数を任意に設定することで、冷却対象の機器の発熱量に適合した放熱量が得られるようにフィン長が設定できる。つまり、高発熱量の機器には、フィンの連結枚数を多くし、フィン長を長くすることで、放熱フィン１２の包絡体積を大きくすることが出来る。
【００１８】
本実施形態のヒートシンク１０では、放熱ベース１１と連結フィン１３とを標準形状として製造しておき、冷却対象の機器の発熱量が決定し、ヒートシンクの熱計算が終了した後に、使用する連結フィン１３の列数及び段数を決定することで、容易に所望の放熱量が得られる。また、設計変更が生じた場合にも、その段数を増減することで、容易に発熱量に適合した放熱量が選定できる。更に、熱設計と実機とで放熱量に不一致が生じても、同様に段数を変更することで、放熱量が容易に変更できる。例えば、実機での放熱熱能力の不足や、急な部品変更などによる機器の発熱量の増大といった仕様変更にも、対応が容易である。この場合、仕様変更などがあっても、金型の再製作は不要である。
【００１９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。また、図５は、そのヒートシンクの断面図である。本実施形態のヒートシンク２０は、一部の放熱フィン２２のフィン長が他の放熱フィン１２のフィン長と異なる点において、第１の実施形態のヒートシンク１０と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００２０】
図４及び５において、本実施形態のヒートシンク２０では、放熱ベース１１の中央部分には、幅が広い連結フィン２３が上段に取り付けられており、その中央部分の放熱フィン２２は大きな放熱量を有する。本実施形態は、放熱ベース１１の中央部分が、冷却対象の機器のうちで発熱量が特に大きな機器に隣接しており、このため放熱ベース１１の面積当たりで大きな放熱量が要求される例である。つまり、局所的な発熱部分に対する放熱対策を行う例である。このように、大きな包絡体積が必要な場所には、フィン長が長い放熱フィン２２を採用し、その他の場所では、通常のフィン長の放熱フィン１２を採用することで、きめこまかな放熱特性が得られる。
【００２１】
なお、第２の実施形態では、幅が広い連結フィン２３を一部の放熱フィン２２に採用する構成に代えて、同じ幅の連結フィン１３を採用しながらも、局所的にその連結フィン１３の段数を大きくする構成を採用することも可能である。この場合には、必要とする連結フィン１３の幅が１種類のみで足りる。また、局所的に連結フィンの幅を変える構成と、局所的に連結フィンの段数を代える構成とを併用することも出来る。このような構成のヒートシンクを採用すると、更にきめ細かな放熱特性が得られる。
【００２２】
以上、説明したように、本発明のヒートシンクは、冷却対象の機器の発熱量が決定し、ヒートシンクの熱計算が終了した後に、使用する連結フィンの列数及び段数を決定することで、容易に所望の放熱量が得られる。また、設計変更が生じた場合にも、その段数を増減することで、容易に発熱量に適合した放熱量が選定できる。更に、熱設計と実機とで放熱量に不一致が生じても、同様に段数を変更することで、放熱量が容易に変更できる。また、局所的な機器の発熱量の大小にも容易に対応が可能である。
【００２３】
以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明のヒートシンクは、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒートシンクの斜視図。
【図２】（ａ）は図１のヒートシンクを展開してその一部を示す斜視図、（ｂ）は連結フィンの詳細を示す断面図。
【図３】（ａ）は図１のヒートシンクの取り付け構造を示す断面図、（ｂ）は連結フィンの取り付け工程を示すヒートシンクの一部破断斜視図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るヒートシンクの斜視図。
【図５】図４のヒートシンクの断面図。
【図６】従来の典型的なヒートシンクの斜視図。
【符号の説明】
【００２５】
１０：ヒートシンク
１１：放熱ベース
１２：放熱フィン
１３：連結フィン（フィンユニット）
１４：突起
１５：連結フィンのガイド溝
１６：放熱ベースのガイド溝
２０：ヒートシンク
２２：放熱フィン
２３：連結フィン
３０：ヒートシンク
３１：放熱ベース
３２：放熱フィン
【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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