(57)【要約】【課題】フィン同士の間を通る空気流の流動を円滑にしてヒートシンクの放熱特性を向上させる。【解決手段】平板状をなすベース部２の一方の面に多数のフィン３が互いに間隔を空けて設けられるとともに、そのベース部２の他方の面に熱を拡散させてベース部３に伝達するための熱拡散板４が取り付けられ、その熱拡散板４に発熱部材１１が熱伝達可能に接触させられるヒートシンクであって、前記ベース部２に、前記フィン３同士の間の隙間８に開口する貫通部９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】
平板状をなすベース部の一方の面に多数のフィンが互いに間隔を空けて設けられるとともに、そのベース部の他方の面に熱を拡散させてベース部に伝達するための熱拡散板が取り付けられ、その熱拡散板に発熱部材が熱伝達可能に接触させられるヒートシンクにおいて、
前記ベース部に、前記フィン同士の間の隙間に開口する貫通部が形成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記貫通部に連通する通気部が、前記熱拡散板をその厚さ方向に貫通して成形されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記貫通部が、前記ベース部の一部を除去して前記フィンの端縁を露出させることにより、フィン同士の間の隙間をスリット状に開口させて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記通気部が、前記熱拡散板に設けた他のフィン同士の間の隙間によって形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記ベース部に設けられているフィンを挟んで前記ベース部に対向する位置に、ベース部に向けて送風するファンが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記ベース部の熱伝導率より高い熱伝導率の素材によって前記熱拡散板が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベース部に接触させてある熱拡散板を介して発熱部材の熱をベース部に伝達し、さらにそのベース部からフィンを介して放熱するヒートシンクに関し、特にフィンの間の隙間にベース部に向けて空気を流すことにより放熱を促進させる形式のヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵなどの電子素子を冷却するためにヒートシンクが使用されていることは広く知られている。最近では、電子素子の発熱量が増大傾向にあり、そのためにその冷却に使用するヒーシンクの放熱量あるいは放熱特性の向上の要求が増しており、また送風機（ファン）をヒートシンクと一体化することにより、強制空冷することもおこなわれている。
【０００３】
ヒートシンクにおけるフィンに対して送風する場合、通常、ファンの回転中心軸線と平行な方向に送風するファンが用いられるので、フィンを立設させているベース部に対向するようにファンを設置し、各フィン同士の間に、ベース部に向けて送風するように構成している。その例が、特許第２８０６７４５号公報（特許文献１）、特開２００２ー９４７５号公報（特許文献２）、特開平１１−８３３５５号公報（特許文献３）、特開２０００−１８３５７７号公報（特許文献４）、特開２０００−３４０７２６号公報（特許文献５）、特開２０００−９４２７２号公報（特許文献６）などに記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８０６７４５号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００２ー９４７５号公報（図１）
【特許文献３】
特開平１１−８３３５５号公報（図１）
【特許文献４】
特開２０００−１８３５７７号公報（図１）
【特許文献５】
特開２０００−３４０７２６号公報（図１）
【特許文献６】
特開２０００−９４２７２号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したヒーシンクに一体に取り付けられているファンは、モータによってブレードを回転させて空気流を生じさせるように構成されているので、その空気流は、ベース部の上面に向けて流れるものの、ブレードの回転方向に向けた螺旋流となる。これに対してフィンは互いに平行な平板状をなしているので、ファンで生起させた空気流がフィン同士の間の隙間に円滑に入り込まない場合がある。特に、フィン同士の間の隙間は、ベース部の上面によって閉じられているので、その隙間の中を流れる空気は、ベース部の上面と平行な方向に向きを変えて流れる必要がある。そのため、空気流に対する流動抵抗が大きく、空気の流れが阻害されることがある。また、それに伴って空気が部分的に滞留し、その部分での放熱が阻害され、いわゆるホットスポットが生じる可能性がある。
【０００６】
結局、従来のヒートシンクの構造では、多数のフィンを設け、それらのフィンの間に送気しても、いずれかのフィンに対する送気が不充分となって、ヒートシンク全体としての放熱特性もしくは放熱効率が低くなる不都合があった。
【０００７】
そのため従来では、放熱量を必要十分に確保するために、ヒートシンクが大型化する傾向にある。それに伴って発熱部材との面積差が増大するので、発熱部材の熱をヒートシンクのベース部に対して効率良く伝達するために、熱拡散板を用いることもおこなわれている。この熱拡散板は、ベース部より熱伝達率の良い材料からなる板状の部材であって、ベース部の底面に熱伝達可能に接合され、かつ発熱部材がその熱拡散板に接触させられる。したがって発熱部材で生じた熱が、熱拡散板を介してベース部に伝達される。
【０００８】
このように熱拡散板は、発熱部材からベース部に対する熱の伝達を媒介するように機能するが、ベース部の底面側に隠蔽された状態で配置されるので、放熱機能が特にはなく、この点で改善する余地があった。
【０００９】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、冷却用の空気の流通を円滑化して放熱効率もしくは放熱特性を向上させることのできるヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、平板状をなすベース部の一方の面に多数のフィンが互いに間隔を空けて設けられるとともに、そのベース部の他方の面に熱を拡散させてベース部に伝達するための熱拡散板が取り付けられ、その熱拡散板に発熱部材が熱伝達可能に接触させられるヒートシンクにおいて、前記ベース部に、前記フィン同士の間の隙間に開口する貫通部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
したがって請求項１の発明では、少なくともいずれかのフィン同士の間の隙間が、フィンの表面に沿う上下および左右のいずれの方向にも開口することになるので、それらのフィン同士の間の隙間を流れる空気流の流動性が向上する。そのために、フィンからの放熱が促進されて放熱特性が良好になる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記貫通部に連通する通気部が、前記熱拡散板をその厚さ方向に貫通して成形されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１３】
さらに、請求項３の発明は、請求項２の構成において、前記貫通部が、前記ベース部の一部を除去して前記フィンの端縁を露出させることにより、フィン同士の間の隙間をスリット状に開口させて形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１４】
したがって請求項２の発明あるいは請求項３の発明では、少なくともいずれかのフィン同士の間の隙間が、フィンの表面に沿う上下および左右のいずれの方向にも開口することになるので、それらのフィン同士の間の隙間を流れる空気流の流動性が向上し、さらにその空気が熱拡散板を貫通して流れるので、熱拡散板からの放熱を促進して、ヒートシンク全体としての放熱特性が良好になる。
【００１５】
さらに、請求項４の発明は、請求項２または３の構成において、前記通気部が、前記熱拡散板に設けた他のフィン同士の間の隙間によって形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１６】
したがって請求項４の発明では、フィン同士の間を通過した空気流が、熱拡散板に形成されたフィンの間を通って流れ、熱拡散板からも熱を奪う。言い換えれば、熱拡散板からの放熱を促進させる。その結果、ヒートシンクの全体としての放熱量が増大し、放熱特性が良好になる。
【００１７】
またさらに、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの構成において、前記ベース部に設けられているフィンを挟んで前記ベース部に対向する位置に、ベース部に向けて送風するファンが設けられていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１８】
したがって請求項５の発明では、ファンによって生起された空気流が、フィン同士の間の隙間を通ってベース部に向けて流れ、かつベース部を貫通するので、その空気流の流動を阻害する要因が少なくなり、その結果、フィンに対して万遍なく冷却用の空気が供給され、また空気の滞留が防止され、ひいては放熱特性が良好になる。
【００１９】
そして、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの構成において、前記ベース部の熱伝導率より高い熱伝導率の素材によって前記熱拡散板が形成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【００２０】
したがって請求項６の発明では、発熱部材とベース部あるいはフィンとの間の熱抵抗が低下させられ、またその熱拡散板にフィンを形成してある場合には、フィン同士の間の隙間を通った空気に対する放熱を促進して、全体としての放熱特性が良好になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照してこの発明の具体例を説明する。図１はこの発明に係るヒートシンク１を底面側から斜めに見た状態を示す斜視図であり、図２はその使用状態の概略図であって、ベース部２と一体に多数のフィン３が形成されており、そのベース部２の底面側には熱拡散板４が取り付けられている。
【００２２】
ベース部２は、矩形の板状に形成されている。そのベース部２の上面に多数のフィン３が一体に形成されている。これらのフィン３は、矩形の薄い板状の部材であって、一定の間隔を空けて互いに平行に配列されている。なお、左右両端側に配置されているフィン３の上端縁部は、後述する送風機（ファン）５を取り付けるための係合部６となっている。この係合部６は、断面が鉤状をなすように構成されている。
【００２３】
また、フィン３には、その配列方向に対して斜めに交差する方向にスリット７が形成されている。このスリット７は、フィン３同士の間の隙間８に空気流を導入するためのものである。
【００２４】
ベース部２の底面側の中央部分が、矩形状に大きく窪んでおり、その窪んだ部分に熱拡散板４が嵌め込まれ、ベース部２の底面に熱伝達可能に接合されている。その接合のための手段として、半田付けやロー付け、あるいは接着剤などが採用されている。
【００２５】
前記各フィン３は、その長手方向の両端部がベース部２の端部から突出している。すなわちフィン３の端部が、ベース部２に対してオーバーハングした状態となっている。したがって、フィン３同士の間の隙間８は、フィン３の長手方向の両端部において、ベース部２の厚さ方向すなわちフィン３の高さ方向（上下方向）に貫通している。すなわちこの部分では、空気が上下方向に真っ直ぐ流れるようになっている。
【００２６】
また、ベース部２における長手方向での両端部に、フィン３の配列方向（フィン３の長手方向に直交する方向）に延びる切り欠き部９が形成されている。図に示す例では、この切り欠き部９は、断面矩形状をなしており、その切り欠き深さはベース部２の板厚より深くなっている。そのため、フィン３の下端縁が、ベース部２側に露出しており、したがって各フィン３同士の間の隙間８が、ベース部２側にスリット状に開口している。なお、この切り欠き部９がこの発明の貫通部に相当している。
【００２７】
一方、熱拡散板４の長手方向の両端部には一定間隔で多数の切り込みが入れられてフィン１０が一体に形成されている。したがってこれらのフィン１０は熱拡散板４の長手方向の両端部から、熱拡散板４の面方向に延びて突出した状態に形成されている。また、これらのフィン１０の長さは、上記の切り欠き部９の幅とほぼ等しく、またその間隔は、ベース部２と一体のフィン３の間隔とほぼ等しくなっている。そして、図３に示すように、ベース部２におけるフィン３同士の間の隙間８が、熱拡散板４におけるフィン１０同士の間の隙間にほぼ一致している。そのため、ベース部２におけるフィン３同士の間の隙間が、熱拡散板４におけるフィン１０同士の間の隙間を通って、熱拡散板４の底面側に貫通している。言い換えれば、ベース部２の上面に向けた空気流の一部が、各フィン３，１０同士の間の隙間を直線的に通過して熱拡散板４の底面側に吹き抜けるようになっている。したがって熱拡散板４におけるフィン１０同士の間の隙間がこの発明の通気部に相当している。
【００２８】
ここで、上記のヒートシンク１の素材および製法について簡単に説明すると、ベース部２およびフィン３は、アルミニウムあるいはその合金によって形成されている。そして、その素材を押し出し成形した後、フィン３にスリット７を切削加工し、またベース部２の所定部分を切削して、フィン３をオーバーハングさせ、また上記の切り欠き部９を形成する。
【００２９】
一方、熱拡散板４はベース部２より熱伝達率のよい材料によって形成されており、具体的には銅もしくはその合金が用いられている。この熱拡散板４は、形状が単純であるから、切削や鋳造もしくはプレス加工などの種々の方法で製造することができる。
【００３０】
上記のヒートシンク１は、図２に示すように、ＣＰＵなどの発熱部材１１の冷却のために使用することができる。具体的に説明すると、ベース部２の底面に前記熱拡散板４を熱伝達可能に接合し、その熱拡散板４の底面に発熱部材１１が熱伝達可能な接触させられる。その熱拡散板４と発熱部材１１とは単に接触させるだけでもよく、あるいは伝熱シートや伝熱性ペーストなどを介して接触させてもよく、あるいは接着してもよい。
【００３１】
また、フィン３の上端部すなわちフィン３を挟んでベース部２とは反対側に送風機（ファン）５が配置される。このファン５は、そのシュラウド（あるいはフレーム）を前記係合部６に引っ掛けることにより、ヒートシンク１に対して一体的に取り付けられている。また、ファン５は、その取り付け状態でベース部２に垂直な軸線を中心に回転するブレード１２を備えており、したがってベース部２の上面に向けた空気流を生じさせるようになっている。
【００３２】
したがって発熱部材１１で生じた熱は、先ず、熱拡散板４に伝達される。発熱部材１１は、ベース部２に対して大幅に小型であるから、その熱は熱拡散板４によってベース部２の面方向に拡散させられ、その後、熱拡散板４からベース部２に伝達される。さらにベース部２からこれと一体の各フィン３に熱が伝わる。そのフィン３の全体としての表面積が広いから、主としてフィン３から放熱され、その結果、発熱部材１１が冷却される。
【００３３】
一方、前記ファン５からベース部２の上面に向けて送風されている。そのファン５によって生じる空気流は、ブレード１２の回転に合わせた螺旋流となっているが、フィン３に前述したスリット７が形成されているので、フィン３に交差する方向の空気流がそのスリット７を通ってフィン３同士の間の隙間８に入り込みやすく、その結果、空気流に曝されるフィン３の面積が増大して、放熱量が多くなる。言い換えれば、空気の滞留する隙間８が少なくなるので、いわゆるホットスポットが生じにくくなる。
【００３４】
また、ファン５によって生起される空気流は、基本的には、ベース部２に向けて流れる。これに対して、ベース部２には上述したように切り欠き部９による貫通部が形成されていて、フィン３同士の間の隙間８が、部分的にベース部２の底面側に開口しているので、その部分の空気流が、直線的に吹き抜ける。そのため、フィン３同士の間の隙間８を空気が円滑に流動し、そのためにフィン３と空気との間の熱交換（すなわち放熱）が促進され、空気の滞留が抑制されることと相まって、放熱効率あるいは放熱特性が良好になる。
【００３５】
さらに、ベース部２に形成した切り欠き部９すなわち貫通部に対応して、熱拡散板４にフィン１０が形成されているので、ベース部２を貫通して吹き抜けた空気流が、熱拡散板４のフィン１０の間を通って流れ、フィン１０から熱を奪う。すなわちフィン１０からの放熱を促進する。そのため、発熱部材１１の熱は、ベース部２と一体のフィン３だけでなく、熱拡散板４のフィン１０からも大気中に放散され、その結果、ヒートシンク１の全体としての放熱量が多くなり、この点でも放熱効率あるいは放熱特性が良好になる。
【００３６】
つぎにこの発明の他の具体例について説明する。この発明は、ベース部に形成されているフィン同士の間の通気性を向上させるものであり、そのためにベース部に貫通部を形成している。したがってこの発明では、熱拡散板にフィンを設けなくてもよい。その例を図４に示してある。ここに示すヒートシンク１では、ベース部２に切り欠き部９が形成されている。これに対して熱拡散板４は断面矩形状もしくは薄板状に形成され、ベース部２の底面に接触もしくは接合されている。すなわち、熱拡散板４には上述したフィン１０は形成されていない。他の構成は、上述した図１ないし図３に示す構成と同じであり、したがって図４に図１ないし図３と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
このように図４に示す構成であっても、ベース部２に設けられているフィン３同士の間に送り込まれた空気は、切り欠き部９を介してベース部２の底面側に吹き抜けるので、その流動が円滑化され、その結果、空気の滞留部の発生を抑制し、またフィン３と空気との熱伝達率が良好になり、ヒートシンク１の全体としての放熱特性が向上する。
【００３８】
なお、この発明は上記の具体例に限定されない。すなわちベース部に形成する貫通部は、要は、フィン同士の間の隙間がそのフィンの下端部側に開口するものであればよいので、図１に示すいわゆるオーバーハング部分であってもよい。したがって熱拡散板に形成される通気部は、前記オーバーハング部分を通った空気を流通させるように構成されたものであってもよい。また、熱拡散板における通気部は、要は、空気流を底面側に通過させ、その際に熱交換を生じさせることのできる部分であればよいから、熱拡散板の中央部分に格子状に形成した貫通部分であってもよい。さらに熱拡散板に通気部として形成するフィンは熱拡散板の外周部の全体に設けられていてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、少なくともいずれかのフィン同士の間の隙間が、フィンの表面に沿う上下および左右のいずれの方向にも開口することになるので、それらのフィン同士の間の隙間を流れる空気流の流動性が向上し、そのために、フィンからの放熱を促進して放熱特性を向上させることができる。
【００４０】
また、請求項２の発明あるいは請求項３の発明によれば、少なくともいずれかのフィン同士の間の隙間が、フィンの表面に沿う上下および左右のいずれの方向にも開口することになるので、それらのフィン同士の間の隙間を流れる空気流の流動性が向上し、さらにその空気が熱拡散板を貫通して流れるので、熱拡散板からの放熱を促進して、ヒートシンク全体としての放熱特性を向上させることができる。
【００４１】
また、請求項４の発明によれば、フィン同士の間を通過した空気流が、熱拡散板に形成されたフィンの間を通って流れ、熱拡散板からも熱を奪い、熱拡散板からの放熱を促進させることになるので、ヒートシンクの全体としての放熱量が増大し、放熱特性を向上させることができる。
【００４２】
またさらに、請求項５の発明によれば、ファンによって生起された空気流が、フィン同士の間の隙間を通ってベース部に向けて流れ、かつベース部を貫通するので、その空気流の流動を阻害する要因が少なくなり、その結果、フィンに対して万遍なく冷却用の空気が供給され、また空気の滞留が防止され、ひいては放熱特性を向上させることができる。
【００４３】
そして、請求項６の発明によれば、発熱部材とベース部あるいはフィンとの間の熱抵抗が低下させられ、またその熱拡散板にフィンを形成してある場合には、フィン同士の間の隙間を通った空気に対する放熱を促進して、全体としての放熱特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例を示す斜視図である。
【図２】その使用の状態を模式的に示す側面図である。
【図３】この発明の一例を示す底面図である。
【図４】この発明の他の例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、  ２…ベース部、  ３，１０…フィン、  ４…熱拡散板、５…送風機（ファン）、  ８…隙間、  ９…切り欠き部、  １１…発熱部材。
【図１】
2004193461.tif 000003
【図２】
2004193461.tif 000004
【図３】
2004193461.tif 000005
【図４】
2004193461.tif 000006