(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材とを備えたヒートシンクにおいて、
前記連結部材がヒートパイプからなり、
前記ヒートパイプの一方の端部は、延伸して、他の発熱電子部品と熱的に接続されることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続される複数の受熱面を形成する底部を有し、
前記連結部材は、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結することを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材と、前記熱伝導性連結部材によって連結された前記複数の放熱フィンを前記発熱電子部品側へ押圧配置する固定部材とを、備えたヒートシンクにおいて、
前記放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品に対応して、熱的に接続される受熱面を形成する底部を有する複数の放熱フィン群を形成し、
前記固定部材は、前記複数の放熱フィン群をまとめてプリント基板に固定するものであり、
前記放熱フィン群は、それぞれ並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように連結部材によって連結され、
前記放熱フィン群を形成する個々の放熱フィンは、中央部が高く、両肩部が低く形成され、中央部および両肩部の各上面は、底面と平行であり、
前記固定部材は、中央部が収容される大きさの矩形の開口部が形成され、前記放熱フィン群の前記肩部を押さえて固定することを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材と、前記熱伝導性連結部材によって連結された前記複数の放熱フィンを前記発熱電子部品側へ押圧配置する固定部材とを、備えたヒートシンクにおいて、
放熱フィンは、
プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続される複数の受熱面を形成する底部を少なくとも有するとともに、
高さの低い第１の部分と、高さの高い第２及び第３の部分とからなり、前記第２の部分と第３の部分との間に前記第１の部分が配置されることで前記第２の部分と第３の部分との間に所定の間隔で空間が形成されたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
前記放熱フィンは、スプリング性を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記放熱フィンは、前記底部と同幅の上側部を有し、
前記上側部には、放熱フィンが複数直列に配置された場合に隣り合う放熱フィンに対して、この上側部より下方で当接して、複数の放熱フィン間のピッチを維持するストッパー部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項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】
本発明は、発熱電子部品の冷却、特に、半導体素子等の各種電子部品を冷却するためのヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン等の各種機器や電子設備等の電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近年はその冷却が重要な技術課題となりつつある。冷却を要する電気・電子素子を冷却する方法として、例えば機器にファンを取り付け、機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、発熱素子、例えば、発熱電子部品に冷却体を取り付けることによって、その被冷却素子を冷却する方法等が代表的に知られている。
【０００３】
上述した冷却体としては、熱伝性の金属材、例えば板、ブロック等があり、発熱素子からの熱を金属ブロックで受け、更に、金属ブロックに取付けれた放熱フィンによって、放熱する。限られた包絡体積によって、軽量かつ、放熱面積を増やすためには、コルゲートフィン（山型）カシメフィン等が有効な場合であり、広く利用されている。熱伝導性を高めるために発熱素子と、金属材との間には、熱伝導性ラバー等が用いられる。更に、上述した金属ブロックに放熱フィンを取付ける方法として、ろう付け、半田付け、カシメ、または、接着材、両面テープによる接着、更に、ビス止め等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
上述した、発熱素子からの熱を先ず熱伝性の金属ブロック等によって受け、そして、金属ブロック等に取付けられた放熱フィンによって、所定の場所または大気中に放熱する方法によると、熱源である発熱素子と放熱フィンとの間の熱経路に、金属板、ブロック等が介在し、且つ、金属板、ブロック等と放熱フィン都の間に接触熱抵抗が生じるので、ヒートシンク全体の放熱性能が劣化するという問題点がある。
更に、放熱フィン以外の他部材の準備、および、放熱フィンと他部材との組み付けのためのコストが高くなる。更に、放熱フィン以外の他部材および放熱フィンと他部材の組み付け時に接触抵抗が生じるが、製品間において接触抵抗値にばらつきが生じるという問題がある。更に、ヒートシンクが原因の不用輻射が生じて、熱冷却効率が低下するという問題点がある。
【０００５】
従って、この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決して、金属ブロックと放熱フィンとの間における接触熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能のばらつきのない、更に不用輻射の少ない、冷却性能に優れた、電子部品等を冷却するためのヒートシンクを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、発熱電子部品等の熱を受熱する金属ブロックを用いることなく、発熱電子部品等に直接特定の形状の放熱フィンを取り付けることによって、金属ブロックと放熱フィンとの間における接触熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能のばらつきのない、更に不用輻射の少ない、冷却性能に優れた、電子部品等を冷却するためのヒートシンクおよび放熱方法を得ることができることを知見した。
【０００７】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、請求項１の発明は、発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材とを備えたヒートシンクにおいて、前記連結部材がヒートパイプからなり、前記ヒートパイプの一方の端部は、延伸して、他の発熱電子部品と熱的に接続されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のヒートシンクにおいて、前記放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続される複数の受熱面を形成する底部を有し、前記連結部材は、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材と、前記熱伝導性連結部材によって連結された前記複数の放熱フィンを前記発熱電子部品側へ押圧配置する固定部材とを、備えたヒートシンクにおいて、前記放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品に対応して、熱的に接続される受熱面を形成する底部を有する複数の放熱フィン群を形成し、前記固定部材は、前記複数の放熱フィン群をまとめてプリント基板に固定するものであり、前記放熱フィン群は、それぞれ並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように連結部材によって連結され、前記放熱フィン群を形成する個々の放熱フィンは、中央部が高く、両肩部が低く形成され、中央部および両肩部の各上面は、底面と平行であり、前記固定部材は、中央部が収容される大きさの矩形の開口部が形成され、前記放熱フィン群の前記肩部を押さえて固定することを特徴とする。
【００１０】
請求項4の発明は、発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する熱伝導性連結部材と、前記熱伝導性連結部材によって連結された前記複数の放熱フィンを前記発熱電子部品側へ押圧配置する固定部材とを、備えたヒートシンクにおいて、放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続される複数の受熱面を形成する底部を少なくとも有するとともに、高さの低い第１の部分と、高さの高い第２及び第３の部分とからなり、前記第２の部分と第３の部分との間に前記第１の部分が配置されることで前記第２の部分と第３の部分との間に所定の間隔で空間が形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記放熱フィンは、スプリング性を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記放熱フィンは、前記底部と同幅の上側部を有し、前記上側部には、放熱フィンが複数直列に配置された場合に隣り合う放熱フィンに対して、この上側部より下方で当接して、複数の放熱フィン間のピッチを維持するストッパー部材を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明のヒートシンクおよび放熱方法の態様について図面を参照しながら詳細に説明する。
この発明のヒートシンクは、発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように、複数の放熱フィンを連結する連結部材とを備えたヒートシンクである。上述した放熱フィンは、底部を有する略Ｌ字形放熱フィンまたは略コの字形放熱フィンからなっていてもよい。
【００１９】
複数の放熱フィンのそれぞれは、上述したように少なくとも低部を備えており、複数の放熱フィンが並列に配置されると、底部が、プリント基板上に実装された発熱電子部品と熱的に接続される受熱面を形成することが重要である。即ち、底部によって形成された受熱面が直接発熱電子部品と接続される。更に、底部によって形成された受熱面が、熱伝導性介在物を介して、直接発熱電子部品と熱的に接続されてもよい。
【００２０】
図１は、この発明の放熱フィンの１つの態様を示す図である。図１に示すように、この放熱フィン１は、底部３０および垂直部３１からなる略Ｌ字形放熱フィンからなっており、垂直部の中央部には、連結部材が取付けられる孔部３２が設けられている。複数の放熱フィン１が並列配置されると、並列配置された底部３０が例えば平らな受熱面を形成する。図２は、この発明の放熱フィンの他の１つの態様を示す図である。図２に示すように、この放熱フィン２は、上側部３３、垂直部３１および底部３０からなる、略コの字形放熱フィンからなっており、垂直部の中央部には、連結部材が取付けられる孔部３２が設けられている。
【００２１】
図３は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。即ち、複数の略Ｌ字形放熱フィンが並列配置され、並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように、複数の放熱フィンを連結する連結部材が備えられたこの発明のヒートシンクである。図３に示すように、底部３０および垂直部３１からなる略Ｌ字形放熱フィン１が並列配置され、そして、複数の略Ｌ字形放熱フィン１を連結する連結部材３が備えられている。このように形成されたヒートシンクにおいては、放熱フィン１の底部が受熱面を形成している。
【００２２】
図４は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す図である。即ち、複数の略コの字形放熱フィンが並列配置され、並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように、複数の放熱フィンを連結する連結部材が備えられたこの発明のヒートシンクである。図４に示すように、上側部３３、垂直部３１および底部３０からなる、略コの字形放熱フィン２が並列配置され、そして、複数の略コの字形放熱フィン２を連結する連結部材３が備えられている。このように形成されたヒートシンクにおいては、放熱フィン２の底部が受熱面を形成している。更に、並列配置された上側部は、底部と同様に、平らな面を形成している。なお、図４に示すように、連結部材３は１個の限ることなく、２個または複数個であってもよい。
【００２３】
更に、この発明のヒートシンクは、上述したヒートシンクが、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続された状態で、連結部材によって連結された複数の放熱フィンをプリント基板に固定する固定部材を、更に備えていてもよい。
【００２４】
図５は、固定部材を備えたこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。図５に示すように、プリント基板５の上に発熱電子部品６が搭載されている。発熱電子部品の上には、熱伝導性シート、金属板、両面テープ、サーマルラバー等の熱伝導性部材７を介して、例えば、図４に示す略コの字形の放熱フィン２が複数個並列配置され、連結部材３によって連結されたヒートシンクが取り付けられている。このようにプリント基板上に配置されたヒートシンクを、固定部材４によってプリント基板方向に圧迫した状態で、固定部材４をビス８によって、プリント基板に取付けてもよい。これによって、発熱電子部品、熱伝導性シート、放熱フィン間の熱抵抗を更に小さくすることができる。
【００２５】
この発明のヒートシンクにおいて、上述した連結部材がヒートパイプからなっていてもよい。更に、上述したヒートパイプの放熱フィンと連結された端部と反対側の端部に、更に別の放熱部または別の受熱部が熱的に接続されていてもよい。
【００２６】
ヒートパイプは、密封された空洞部を備えており、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動により熱の輸送が行われる。熱の一部は、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）を直接伝わって運ばれるが、大部分の熱は、作動流体による相変態と移動によって移動される。
【００２７】
ヒートパイプの吸熱側において、発熱電子部品から放熱フィンに伝わった熱は、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）の材質中を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。そして、液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によって、熱の移動がなされる。
【００２８】
ヒートパイプ内の作動流体としては通常、水や水溶液、アルコール、その他有機溶剤等が使用される。特殊な用途としては水銀を作動流体に用いる場合もある。前述したようにヒートパイプは内部の作動流体の相変態等の作用を利用するものであるので、密封された内部への作動流体以外のガス等の混入をなるべく避けるように製造されることになる。このような混入物は、通常、製造途中に混入する大気（空気）や作動流体中に溶在している炭酸ガス等である。ヒートパイプの形状は、代表的な丸パイプ形状の他、平面型も広く用いられている。更に、ヒートパイプで移動した熱をファン等を使用して強制的に冷却してもよい。
【００２９】
図６は、連結部材がヒートパイプからなっているこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。図６に示すように、プリント基板５の上に発熱電子部品６が搭載されている。発熱電子部品６の上には、熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介して、例えば、図４に示す略コの字形の放熱フィン２が複数個並列配置され、ヒートパイプ９によって連結されたヒートシンクが取り付けられている。更に、このようにプリント基板上に配置されたヒートシンクを、固定部材４によってプリント基板方向に圧迫した状態で、固定部材４をビス８によって、プリント基板に取付けている。ヒートシンクの放熱フィン２の上側部と固定部材４との間には、磁気を遮蔽するための電気伝導性シート２０を配置してもよい。このように電気伝導性シート２０を配置することによって、固定部材と放熱フィンとの間の電位差をなくすることができる。
【００３０】
上述したヒートパイプの他の端部は、更に延伸して、例えば、プリント基板上に取付けられた別の発熱電子部品６'の上に取付けられている。即ち、別の発熱電子部品６'の上には熱伝導性シート７を介して金属製の受熱ブロック１１が設けられており、ヒートパイプの他の端部が受熱ブロックに設けられた孔部に装入されて、受熱ブロックと密着されて熱的に接続されている。このようにヒートパイプを配置することによって、別の発熱電子部品６'の熱を放熱フィンの位置まで移動し、放熱フィンによって、放熱することができる。
【００３１】
上述した別の発熱電子部品６'と接続しないで、ヒートパイプを別の放熱フィンに接続すると、発熱電子部品の熱を、別の放熱フィンに移動することができるので、集積度の高い発熱量の多い発熱電子部品を効率的に冷却することができる。
【００３２】
この発明のヒートパイプのコンテナの材質は、銅またはアルミニウム等の熱伝導の良好な金属を使用することができる。偏平状に加工するため、加工性に優れたアルミニウム材が好ましい。ウイックは偏平状ヒートパイプのコンテナと同一材質の部材を使用することができる。作動液は、ヒートパイプのコンテナの材質との適合性に応じて、水、代替フロン、フロリナートを使用する。
【００３３】
更に、この発明のヒートシンクにおいて、複数の前記放熱フィンを貫通する上述した連結部材が、放熱フィンを介して発熱電子部品を押圧するように配置されて、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続された状態で、複数の放熱フィンを固定してもよい。即ち、上述した別の固定部材を用いることなく、連結部材の一方の端部をビス等によって、プリント基板に固定することによって、ヒートシンクをプリント基板に固定してもよい。
【００３４】
図７は、連結部材の一方の端部をビス等によって、プリント基板に固定したヒートシンクの１つの態様を示す図である。図７に示すように、プリント基板５の上に発熱電子部品６が搭載されている。発熱電子部品の上には、熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介して、略コの字形の放熱フィン２が複数個並列配置され、連結部材３によって連結されたヒートシンクが取り付けられている。この態様においては、連結部材３の一方端は、更に延伸され、下方に湾曲されてプリント基板上まで延伸し、ビス８によって、プリント基板上に固定されている。
この態様によると、別の固定部材を準備する必要がなく、部品数を少なくすることが出来る。
【００３５】
更に、この発明のヒートシンクは、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続される、複数の受熱面を形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、
並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを貫通して、前記底部が前記受熱面を形成するように、前記複数の放熱フィンを連結する連結部材とを備えたヒートシンクである。
上述した放熱フィンは、底部を有する略Ｌ字形放熱フィンまたは略コの字形放熱フィンからなっており、複数の放熱フィンは、高さの異なる少なくとも２個の発熱電子部品に対応して、異なる高さを有する少なくとも２つの群からなっていてもよい。
【００３６】
図８は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷却するためのこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
図８に示すように、この態様においては、放熱フィン４１は、プリント基板上に実装された高さの異なる２個の発熱電子部品に熱的に接続される２個の受熱面Ｃ、Ｄを形成する底部を有している。即ち、放熱フィン４１は、高さＡを有する部分と、高さＢを有する部分からなっている。上述した高さＡ、Ｂは、プリント基板上に実装された発熱電子部品の高さに応じた高さになっている。即ち、プリント基板の下端部から放熱フィンの上端部までの距離が一定になるように、発熱部品の高さに応じて放熱フィンの高さＡ、Ｂが設定される。この発明のヒートシンクの態様は、上述した、高さの異なる２個の発熱電子部品と、熱伝導性シート等の熱伝導性部材を介して、熱的に接続される、複数個並列配置された略コの字形の放熱フィン４１と、これらが連結される連結部材３からなっている。
【００３７】
図９は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷却するためのこの発明のヒートシンクの放熱フィンの他の態様を示す図である。この態様においては、放熱フィンは、高さの異なる２個の発熱電子部品にそれぞれ対応する２組の並列配置された複数の放熱フィン４２、４３からなっている。放熱フィン４２のそれぞれは、高さＡを有しており、受熱面Ｃを形成する底部を有している。放熱フィンは、連結部材３によって連結されている。更に、放熱フィン４３のそれぞれは、高さＢを有しており、受熱面Ｄを形成する底部を有している。放熱フィンは、連結部材３によって連結されている。なお、１組の複数の放熱フィン４２と１組の複数の放熱フィン４３は、発熱電子部品の配置に対応して、並列に配置してもよいし、直列に配置してもよい。連結部材は、上述した配置に対応して位置および長さを設定することができる。
【００３８】
図１０は、高さの異なる発熱電子部品を冷却する、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。即ち、図には、上述した２組の並列配置した複数の放熱フィンを直列に配置した場合の１つの態様が示されている。
図１０に示すように、プリント基板５の上に、高さの異なる２個の発熱電子部品６、６'が搭載されている。発熱電子部品６の上には、熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介して、高さＡを有する略コの字形の放熱フィン４２が複数個並列配置されている。更に、別の発熱電子部品６'の上には、熱伝導性シート等の熱伝導性部材７を介して、高さＢを有する略コの字形の放熱フィン４３が複数個並列配置されている。放熱フィン４２および放熱フィン４３は、同一の連結部材３によって連結されている。連結部材の一方の端部は延伸され、下方に彎曲されて、プリント基板５上にビス８で固定されている。この態様によると、プリント基板上に実装された高さの異なる発熱電子部品に対応する、並列配置された２組の放熱フィンの受熱面がそれぞれ熱伝導性シートを介して接続され、連結部材によって固定されている。
【００３９】
図１１は、この発明の放熱フィンにおけるフィン固定用の孔部の別の態様を示す図である。図１１（ａ）に示すように、略コの字形の放熱フィンには、楕円形状の孔部が設けられている。図１１（ｂ）に示すように、略コの字形の放熱フィンには、斜めに配置された楕円形状の孔部が設けられている。図１１（ｃ）に示すように、略コの字形の放熱フィンには、四角形状の孔部が設けられている。上述した形状の孔部を放熱フィンに設けることによって、放熱フィンの風の流れを良くし、圧力損失を小さくすることができる。
【００４０】
図１２は、この発明の放熱フィンの、フィン固定用の孔部の配列を示す１つの態様を示す図である。図１２に示すように、丸型形状の孔部が概ね上下２段に配列されている。このように、孔部の配列を変えることによって、放熱フィンの風の流れを良くし、圧力損失を小さくすることができ、放熱効果を高めることができる。
図１３は、放熱フィンの他の形状を示す図である。図１３に示すように、放熱フィンの下部を上部よりも小さく設定している。放熱フィンの形状をこのように設定することによって、風の流れを下部に逃がすことによって、圧力損失を小さくすることができる。
【００４１】
図１４は、放熱フィンの他の態様を示す図である。図１４に示すように、連結棒状態を使用することなく、複数の放熱フィン１を並列に固定するために、フィンをバーリング内に挿入する。この態様によると、連結部材を使用する必要がなくなるので、部品数を少なくすることができる。図１５は、放熱フィンの他の態様を示す図である。図１５に示すように、連結棒状態を使用することなく、略コの字形放熱フィン２のコの字部を別のコの字部に押し付けて固定する。この態様によると、連結部材を使用する必要がなくなるので、部品数を少なくすることができる。
【００４２】
更に、この発明の放熱フィンの一部がスプリング性を備えている。図１６は、スプリング性を備えた放熱フィンの１つの態様を示す図である。図１６に示すように、略コの字形放熱フィン２の中央部に彎曲部２０を設ける。このように中央部に彎曲部を設けることによって、縦方向にスプリング性を備えることができる。
図１７は、スプリング性を備えた放熱フィンの１つの態様を示す図である。図１７（ａ）に示すように、固定部材４と接する略コの字形放熱フィンの上側部に傾斜を持たせ、図１７（ｂ）に示すように、固定部材４で押さえて、略コの字形放熱フィンの上側部を水平にし、フィンにスプリング性（バネ機能）をもたせる。上述した放熱フィンのスプリング性によって、固定部材４と放熱フィンとが相互に押圧するため、部材間の密着性が高まり、部材間の熱伝導効率を高めることができる。
【００４３】
図１８は、放熱フィンの１つの態様を示す図である。図１８に示すように、放熱フィンの例えば上側部および底部の概ね中央部に窪みを形成する。このように窪みを形成することによって、風を乱流にして、放熱性を高めることができる。
なお、窪みの他にスリット、突起を設けてもよい。
図１９は、フィンにダクト機能を備えた態様を示す図である。図１９に示すように、放熱フィンの最初と最後に遮蔽板がついたフィン形状にして、隙間から風が逃げないようにする。この態様によると、更に放熱性を高めることができる。
【００４４】
図２０は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。図２０（ａ）は、この発明のヒートシンクを構成する部品を示す図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示す部品が組合わされたこの発明のヒートシンクを示す図である。この態様のヒートシンクは、図２０（ａ）に示すように、プリント基板上に実装された高さの異なる２個の発熱電子部品にそれぞれ対応して、熱伝導性介在物を介して熱的に接続される受熱面を形成する底部を有する２個の放熱フィン群５２、６２と、受熱面を発熱電子部品に熱的に接続された状態で、２個の放熱フィン群５２、６２をプリント基板に固定する固定部材４４を備えている。放熱フィン群５２、６２は、それぞれ並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように連結部材３によって連結されている。
【００４５】
放熱フィン群５２、６２を形成する個々の放熱フィンは、図２０（ａ）に示すように、中央部が高く、両肩部が低くなった形状を有している。更に、中央部および両肩部の各上面は、底面と平行であり、コの字形を変形した形状を有している。固定部材４４には、上述した中央部が収容される大きさの矩形の開口部が形成されており、図２０（ｂ）に示すように、放熱フィン群５２、６２の肩部を固定部材４４で押さえて、受熱面である放熱フィン群の底部を（図示しない）発熱電子部品に密接して熱的に接続する。
【００４６】
図２１は、この発明の放熱フィンの他の態様を示す図である。図２１に示すように、この態様の放熱フィンは、プリント基板上に実装された高さの異なる２個の発熱電子部品と熱伝導性介在物を介して熱的に接続される、一体型の２個の受熱面Ｃ、Ｄを形成する底部を少なくとも有する複数の放熱フィンと、並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれを貫通して、底部が受熱面を形成するように、複数の放熱フィンを連結する連結部材とを備えたヒートシンクである。即ち、個々の放熱フィンは、略コの字形からなっており、第１の部分７１、第２の部分８２および第３の部分９２からなっている。受熱面ＣおよびＤの上には、プリント基板の上面からの距離が等しくなるように、高さの異なる第１の部分が形成され、受熱面ＣおよびＤに対応して、高さの等しい第２の部分８２および第３の部分９２が一体的に形成されている。第２の部分８２および第３の部分９２の間には所定の間隔で空間が設定されており、所望の空気の流れを形成する。
【００４７】
図２２は、放熱フィンの他の態様を示す図である。図２２に示すように、個々の放熱フィンには絞り加工が施されており、絞り加工が施された部分を圧入することによって、連結棒状態を使用することなく、複数の放熱フィン１を並列に固定することができる。この態様によると、連結部材を使用する必要がなくなるので、部品数を少なくすることができる。
【００４８】
図２３は、連結部材の一方の端部およびプリント基板をビス等によって、筐体に固定したヒートシンクの１つの態様を示す図である。図７に示す態様においては、連結部材の一方の端部をビス等によって、プリント基板に固定しているけれども、図２３に示すように、プリント基板をビス等によって筐体に固定し、更に、連結棒材の一方の端部をビス等によって、筐体に固定してもよい。
【００４９】
更に、この発明において、上述した放熱フィンが、上側部および底部を有する略コの字形の放熱フィンからなっており、上側部に、所定のフィンピッチを維持するストッパー機能を有する部位を備えていてもよい。
図２４は、この発明の放熱フィンの他の１つの態様のを示す部分拡大図である。即ち、図２４に示すように、並列配置された複数の放熱フィンのそれぞれの略コの字形放熱フィンの上側部８３の前面が底部の方に向かって折れ曲がった曲部を備えている。折れ曲がった曲部がストッパー機能を備えている。この態様の放熱フィンを用いることによって、放熱フィンに斜め方向の力が加わったときに、放熱フィンの上側部が外側に押出されて変形し、フィンピッチがずれることがない。即ち、例えば、図２５に矢印で示すように、放熱フィンに、所定以上の力が加わると、放熱フィンの上側部３３の先端部が、隣接する放熱フィンの外表面に沿って斜め方向に移動して、変形し、フィンピッチがずれる。これに対して、図２４に示すように、略コの字形放熱フィンの上側部８３の前面が底部の方に向かって折れ曲がった曲部を備えていると、所定以上の力が加わっても、折れ曲がった先端部がストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
【００５０】
図２６は、ストッパー機能を備えた上側部の各種態様を示す部分拡大図である。
図２６（ａ）に示す態様においては、放熱フィンの上側部に開口部９５およびそれに対応する延伸部９３がそれぞれ設けられている。延伸部９３は隣接する放熱フィンの開口部に装入固定される。このようにして、並列配置される放熱フィンが相互に固定される。従って、この態様においても、所定以上の力が加わっても、相互に固定されているので、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
【００５１】
図２６（ｂ）に示す態様においては、放熱フィンの上側部に底部方向に彎曲した彎曲部１０３を備えている。彎曲部１０３は、隣接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
図２６（ｃ）に示す態様においては、上側部の中央部に独立した曲部１１３が設けられている。曲部は底部方向に折り曲げられて、上側部の両側の部分よりも、底部方向に近く位置している。曲部１１３は、隣接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
【００５２】
図２６（ｄ）に示す態様においては、上側部の中央部に独立した傾斜部１２３が設けられている。傾斜部１２３は、底部方向に傾斜している。傾斜部１２３は、隣接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
図２６（ｅ）に示す態様においては、上側部の中央部に円錐形状の窪み部１２４が設けられている。窪み部１２４は、底部方向に円錐形状が広がっており、上側部の面よりも、底部方向に近く位置している。窪み部１２４は、隣接する放熱フィンに対して、ストッパーとして機能して、放熱フィンは変形せず、隣接する放熱フィンとの間のフィンピッチがずれることはない。
なお、上述した以外の実質的にストッパーとして機能する形状の部分を放熱フィンの上側部に設けてもよい。
【００５３】
この発明の電子部品の発熱方法は、複数の放熱フィンの底部が受熱面を形成するように並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを、連結部材によって貫通して連結し、複数の前記放熱フィンの底部によって形成された前記受熱面を、発熱電子部品と熱的に接続する、電子部品の放熱方法である。
【００５４】
更に、この発明の電子部品の発熱方法は、複数の放熱フィンの底部が複数の受熱面を形成するように並列配置し、並列配置された複数の前記放熱フィンのそれぞれを、連結部材によって貫通して連結し、複数の前記放熱フィンの底部によって形成された複数の前記受熱面を、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の発熱電子部品と熱的に接続する、電子部品の放熱方法である。
【００５５】
この発明のヒートシンクによると、放熱フィンと一体構造の受熱面を形成することができるので、熱源から熱伝導性ラバー等を介して直接放熱フィンに熱伝導することができる。更に、１ｍｍ以下のフィンピッチの小型軽量のヒートシンクを提供することができる。更に、上述したように、受熱部材である金属ブロック等を使う必要が無いので、部品数を少なくすることができる。
【００５６】
【実施例】
以下に、この発明のヒートシンクを実施例により、更に詳細に説明する。
実施例１
電子装置の基板（縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ）に実装された発熱素子（縦３４ｍｍ×横３４ｍｍ×高さ２ｍｍ、発熱１０Ｗ）の冷却を下記に示す本発明のヒートシンクを用いて、換気ファンによる強制冷却によって行った。
即ち、この発明の放熱フィンは、縦２０ｍｍ×奥行３４ｍｍ×厚さ０．４ｍｍで上下が２ｍｍの長さでコの字形状に成形されたものが心棒Φ２．５ｍｍ、長さ３５ｍｍ１本にピッチ２ｍｍで１７枚が連続的に圧入され形成されている。発熱素子の上には熱伝導ゴム（縦３４ｍｍ×横３４ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率２．５Ｗ／ｍｋ）を張り付けた。基板とヒートシンクを熱伝導ゴムが０．８ｍｍの厚さになる位置に固定部品を用いて、ネジ止めして取付けた。換気ファンによってコルゲートフィン部には風速１．５ｍ／ｓの風が流れていた。
【００５７】
装置稼動２時間経過後、発熱素子表面の温度を測定した結果、外気温からの上昇温度が２０℃であり、熱伝導ゴムを含めた熱抵抗値が２℃／Ｗで良好な結果が認められた。
【００５８】
実施例２
電子装置の基板（縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ）に実装された２個の異なる発熱素子（Ｃ：縦２８ｍｍ×横２８ｍｍ×高さ  ｍｍ、発熱２５ＷおよびＤ：縦４５ｍｍ×横３９ｍｍ×高さ  ｍｍ、発熱２０Ｗ）の冷却を下記に示す本発明のヒートシンクを用いて、換気ファンによる強制冷却によって行った。
即ち、図２０に示すように、発熱素子Ｃに対応する位置に、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ４ｍｍの７枚のコの字形放熱フィンを並列し、連結棒によって固定された、高さ２２ｍｍ長さ２０ｍｍの中央部、および、中央部の両側に形成された高さ１８ｍｍ長さ４ｍｍの肩部からなる放熱フィン５２が配置されている。更に、発熱素子Ｄに対応する位置に、厚さ０．３ｍｍ、ピッチ３ｍｍの１３枚のコの字形放熱フィンを並列し、連結棒によって固定された、高さ２２ｍｍ長さ３０ｍｍの中央部、および、中央部の両側に形成された高さ１８ｍｍ長さ９ｍｍの肩部、高さ１８ｍｍ長さ６ｍｍの肩部からなる、別の放熱フィン６２が配置されている。それぞれの中央部が収容される開口部を備えた固定部材４４によって、放熱フィン５２、および、６２を基板上の発熱素子Ｃ、Ｄに押しつけて固定した。発熱素子の上にはそれぞれ熱伝導ゴム（縦３４ｍｍ×横３４ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率２．５Ｗ／ｍｋ）を張り付けた。基板とヒートシンクを熱伝導ゴムが０．８ｍｍの厚さになる位置に固定部品を用いて、ネジ止めして取付けた。換気ファンによってコルゲートフィン部には風速１．２ｍ／ｓの風が流れていた。
【００５９】
装置稼動２時間経過後、発熱素子表面の温度を測定した結果、外気温からの上昇温度が２０℃であり、熱伝導ゴムを含めた熱抵抗値が２℃／Ｗで良好な結果が認められた。
【００６０】
【発明の効果】
上述したように、この発明によると、金属ブロックと放熱フィンとの間における接触熱抵抗を低減し、製品間に冷却性能のばらつきのない、更に不用輻射の少ない、冷却性能に優れた、電子部品等を冷却するためのヒートシンクを提供することができ、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の放熱フィンの１つの態様を示す図である。
【図２】図２は、この発明の放熱フィンの他の１つの態様を示す図である。
【図３】図３は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図４】図４は、この発明のヒートシンクの他の１つの態様を示す図である。
【図５】図５は、固定部材を備えたこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図６】図６は、連結部材がヒートパイプからなっているこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図７】図７は、連結部材の一方の端部をビス等によって、プリント基板に固定したヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図８】図８は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷却するためのこの発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図９】図９は、高さの異なる２個の発熱電子部品を冷却するためのこの発明のヒートシンクの放熱フィンの他の態様を示す図である。
【図１０】図１０は、高さの異なる発熱電子部品を冷却する、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図１１】図１１は、この発明の放熱フィンにおけるフィン固定用の孔部の別の態様を示す図である。
【図１２】図１２は、この発明の放熱フィンの、フィン固定用の孔部の配列を示す１つの態様を示す図である。
【図１３】図１３は、放熱フィンの他の形状を示す図である。
【図１４】図１４は、放熱フィンの他の態様を示す図である。
【図１５】図１５は、放熱フィンの他の態様を示す図である。
【図１６】図１６は、スプリング性を備えた放熱フィンの１つの態様を示す図である。
【図１７】図１７は、スプリング性を備えた放熱フィンの１つの態様を示す図である。
【図１８】図１８は、放熱フィンの１つの態様を示す図である。
【図１９】図１９は、フィンにダクト機能を備えた態様を示す図である。
【図２０】図２０は、この発明のヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図２１】図２１は、この発明の放熱フィンの他の態様を示す図である。
【図２２】図２２は、放熱フィンの他の態様を示す図である。
【図２３】図２３は、連結部材の一方の端部およびプリント基板をビス等によって、筐体に固定したヒートシンクの１つの態様を示す図である。
【図２４】図２４は、この発明の放熱フィンの他の１つの態様のを示す部分拡大図である。
【図２５】図２５は、フィンピッチがずれた状態を説明する図である。
【図２６】図２６は、ストッパー機能を備えた上側部の各種態様を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
１．放熱フィン
２．放熱フィン
３．連結部材
４．固定部材
５．プリント基板
６．発熱電子部品
７．熱伝導性部材
８．ビス
９．ヒートパイプ
１１．金属ブロック
４１．放熱フィン
４２．放熱フィン
４３．放熱フィン
４４．固定部材
５２．放熱フィン群
６２．放熱フィン群
７１．第１の部分
８２．第２の部分
８３．放熱フィンの上側部
９２．第３の部分
１０３．彎曲部
１１３．曲部
１２３．傾斜部
１２４．窪み部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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