(57)【要約】【課題】発熱体が均一に冷却されるヒートシンクの実装構造を提供する。【解決手段】冷却空気を流して冷却するヒートシンク１の冷却空気通路２が往路４と復路５に分けて設けられ、発熱体７が、復路５から最も離れた往路４外面または／および往路４から最も離れた復路５外面に取付けられているヒートシンクの実装構造。請求項１記載の発熱体が取り付けられているヒートシンクがダクトを介して複数連結されており、前記ダクト内にはヒートシンクと同じように冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられているヒートシンクの実装構造。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却空気を流して冷却するヒートシンクの冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられ、発熱体が、前記復路から最も離れた往路外面または／および前記往路から最も離れた復路外面に取付けられていることを特徴とするヒートシンクの実装構造。
【請求項２】
請求項１記載の発熱体が取り付けられているヒートシンクがダクトを介して複数連結されており、前記ダクト内にはヒートシンクと同じように冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられていることを特徴とするヒートシンクの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱体が均一に冷却されるヒートシンクの実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器内に配される電子モジュールなどの発熱体は、図４に示すように、冷却空気通路に冷却空気を流して冷却するヒートシンクの外面に取付けて冷却されていた。図４で６はフィンである。
しかし、前記冷却方法では、冷却空気はヒートシンク内を移動するうちに温度が上昇するため、ヒートシンクの外面は冷却空気の入側部分から出側部分に向けて温度が上昇し、そのため複数の電子モジュール（発熱体）を前記ヒートシンクの外面に取付けて冷却する電子機器では安定した特性が得られないという問題があった。
このようなことから、冷却水を用いたヒートシンクの隣接する各水路に向きを相違させて冷却水を流して温度分布を均一にしたヒートシンクが提案された（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】「特開平８−１３９４７８号公報」
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、冷却空気を用いたヒートシンクについて前記提案と同様のことを行ってみたが、発熱体は必ずしも均一に冷却されず、冷却の均一性は発熱体の取付け位置に大きく左右されることを知見し、この知見を基にさらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
本発明は、発熱体が均一に冷却される冷却空気を用いたヒートシンクの実装構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載発明は、冷却空気を流して冷却するヒートシンクの冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられ、発熱体が、前記復路から最も離れた往路外面または／および前記往路から最も離れた復路外面に取付けられていることを特徴とするヒートシンクの実装構造である。
【０００６】
請求項２記載発明は、請求項１記載の発熱体が取り付けられているヒートシンクがダクトを介して複数連結されており、前記ダクト内にはヒートシンクと同じように冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられていることを特徴とするヒートシンクの実装構造である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図を参照して具体的に説明する。
なお、本発明を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００８】
図１は本発明の実装構造の第１の実施形態を示す部分展開図である。
ヒートシンク１の冷却空気通路２が仕切板３を介して往路４と復路５に分けて設けられている。冷却空気通路２内にはフィン６が設けられている。
冷却空気はヒートシンク１の往路入口４ａを通って供給され、往路４内を移動後、往路出口４ｂ側に設置したダクト（図示せず）を介して復路入口５ａに流入し、復路５内を移動後、復路出口５ｂを通って外方へ放出される。
冷却空気は通路２内を移動するうちに次第に温度上昇するため、冷却空気は往路入口４ａで最も低温であり、復路出口５ｂで最も高温となり、一方、往路出口４ｂと復路入口５ａでは冷却空気の温度は前記低温と高温の中間の温度になる。
【０００９】
このため、冷却空気が一方向にのみ流れる従来のヒートシンク（図４）に較べてヒートシンク外面の温度が均一になり、前記ヒートシンク外面に取り付けられる発熱体は取り付け箇所によらず、ほぼ均一に冷却される。
さらに、本発明者は、冷却空気通路が往路と復路に分けて設けられたヒートシンクでは、図１に示す復路から最も離れた往路外面、または図２に示す往路から最も離れた復路外面において温度分布がより均一になることを見いだした。
【００１０】
図１に示した実装構造は、復路５から最も離れた往路上面４ｃに３個の発熱体７が冷却空気移動方向に対して等間隔に取付けられたものである。
【００１１】
図２に示した実装構造は、往路５から最も離れた復路下面５ｃに３個の発熱体７が冷却空気移動方向に対して等間隔に取付けられたものである。
【００１２】
図３は本発明の実装構造の第３の実施形態を示す部分展開図である。
冷却空気通路の復路下面５ｃに発熱体７を１個づつ取付けたヒートシンク１がダクト８を介して３個連結されており、ダクト８内にはヒートシンク１の仕切板３と同じレベルに仕切板９が設けられていてダクト８内は往路８ａと復路８ｂに分けられている。この実装構造では、ヒートシンク１内はフィン６で仕切られており、フィン６で仕切られたヒートシンク１内を移動してきた冷却空気はダクト８内で混合するため、冷却空気の温度はより均一化し、冷却効率が向上する。
【００１３】
前記図１〜３では、冷却空気はダクトを介して往復させたが、例えば図１において、別の冷却空気を４ａ→４ｂ、５ａ→５ｂのように移動させても同様の冷却効果が得られる。
【００１４】
本発明において、発熱体をヒートシンクに取付けるには、熱圧着、半田付け、ボルト締めなどの任意の方法が適用できる。
ボルト締めの場合、ボルトを介しての熱伝導が期待できる。さらに発熱体とヒートシンク（筐体）間に伝熱シートを介在させると、発熱体とヒートシンク外面間の熱伝導がより良好になされる。伝熱シートは片面粘着シートが取り扱い易く望ましい。
【００１５】
本発明において、ヒートシンクの発熱体を取付けない外面部分に微細凹凸を形成して表面積を大きくしておくと放熱性および防振性が向上する。前記微細凹凸はプレス加工により容易に形成できる。
【００１６】
本発明において、冷却空気をファンにより流す場合のファン中心部が低風速となる偏流は、前記ヒートシンク内フィン或いはダクト内面に切起こしなどを設けることにより改善することができる。
【００１７】
本発明において、ファンによる冷却空気の流れをヒートシンク内に効率良く送り込むためにヒートシンクの冷却空気取込み側の外壁部分に変形自在な軟質材（ビニールなど）をフリル状に取付けて空隙を埋めるようにするとファンによる冷却効果が向上する。
【００１８】
本発明において、ヒートシンクの表面にオゾンを酸素に分解する酵素を配しておくと大気中のオゾンが減少し、光化学スモッグなどが抑制される。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図１〜３に示した実装構造の発熱体について冷却の均一性を調べた。
即ち、３個の電子モジュール（発熱体）を、冷却空気の移動方向に対して等間隔に、ヒートシンク外面に伝熱シートを介在させてボルト締めにより取付け、その後、前記各電子モジュールに通電し、そのときの発熱を、ヒートシンクの冷却空気通路（往路→復路）に外気（冷却空気）を流して冷却した。
【００２０】
各電子モジュールの最大発熱部の温度を、通電開始２０分後に測定し、以後１０分経過毎に４回、合計５回測定し、各測定回ごとに３個の発熱体の温度差を求め、その最大温度差により冷却の均一性を判定した。
【００２１】
（比較例１）
図１に示したヒートシンクの往路側面に３個の電子モジュールを取付けた他は、実施例１と同じ方法により温度測定を行い冷却の均一性を判定した。
【００２２】
（比較例２）
図４に示した従来のヒートシンクの側面に３個の電子モジュールを取付けた他は、実施例１と同じ方法により温度測定を行い冷却の均一性を判定した。
冷却の均一性の判定結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から明らかなように、実施例１のＮｏ．１〜３（本発明例）では、電子モジュールはいずれも均一に冷却され、また冷却温度も規定値を下回り、３個の電子モジュールはすべて同等の特性が良好に発現された。
これに対し、比較例１、２（Ｎｏ．４、５）では３個の電子モジュールはいずれも温度差が大きくなり、その結果、個々に性能が変動し電子機器全体の機能に支障を来した。
【００２５】
前記実施例では、発熱体を冷却空気通路の復路から最も離れた往路外面または往路から最も離れた復路外面に取付けた場合について説明したが、発熱体を前記往路外面と復路外面の両面に取付けた場合にも同様の冷却効果が得られる。
【００２６】
さらに、前記実施例では、複数の発熱体を冷却空気の移動方向に対して等間隔に並べて取付けたが、本発明では等間隔でなくても良く、また冷却空気の移動方向に対して直角な方向に並べて取付けても良い。
【００２７】
また、前記実施例では、電子モジュールを冷却する場合について説明したが、本発明の実装構造は、ＣＰＵ、ダイオード、ペルチェ、ＬＤＭなどの電子部品、或いは鉛蓄電池、Ｌｉイオンバッテリー、Ｎｉ−Ｈバッテリーなどのセル型電池の冷却に利用しても同様の冷却効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のヒートシンクの実装構造は、発熱体を、冷却空気通路を往路と復路に分けて設けたヒートシンクの前記復路から最も離れた往路外面または／および往路から最も離れた復路外面に取付けたものなので、電子モジュールなどの発熱体は均一に冷却され、良好な特性が安定して得られる。内部がフィンで仕切られた複数のヒートシンクを、冷却空気通路を往路と復路に分けたダクトを介して連結したものは、ダクト内で冷却空気が混合して冷却空気の温度が均一化するため、発熱体はより均一に冷却される。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装構造の第１の実施形態を示す部分展開図である。
【図２】本発明の実装構造の第２の実施形態を示す部分展開図である。
【図３】本発明の実装構造の第３の実施形態を示す部分展開図である。
【図４】従来の実装構造の部分展開図である。
【符号の説明】
１  ヒートシンク
２  ヒートシンクの冷却空気通路
３  ヒートシンクの仕切板
４  ヒートシンクの冷却空気往路
４ａヒートシンクの冷却空気往路の入口
４ｂヒートシンクの冷却空気往路の出口
４ｃヒートシンクの冷却空気往路上面
５  ヒートシンクの冷却空気復路
５ａヒートシンクの冷却空気復路の入口
５ｂヒートシンクの冷却空気復路の出口
５ｃヒートシンクの冷却空気復路下面
６  ヒートシンクに設けられたフィン
７  発熱体
８  ダクト
８ａダクトの冷却空気往路
８ｂダクトの冷却空気復路
９  ダクトの仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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