(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のヒートシンクを並列配置して電子機器を組み立てる際に、ヒートシンク相互の設置間隔の管理が極めて容易となるようにする。【解決手段】結合された電子素子１等の発熱素子からの熱を拡散する熱拡散板２１と、この熱拡散板２１の表面に垂直にかつ等間隔で平行に植設された複数の放熱フィン２２とを備えた櫛歯形ヒートシンク２において、前記放熱フィン２２間の間隔を自然空冷に最適な間隔Ｐに設定するとともに前記熱拡散板２１の少なくとも一方の側端２１１を最外側の放熱フィン２２１から外側へ前記最適な間隔Ｐのほぼ半分の長さ（Ｐ／２）だけ延出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合された電子素子等の発熱素子からの熱を拡散する熱拡散板と、この熱拡散板の表面に垂直にかつ等間隔で平行に植設された複数の放熱フィンとを備えた櫛歯形ヒートシンクにおいて、前記放熱フィン間の間隔を自然空冷に最適な間隔Ｐに設定するとともに前記熱拡散板の少なくとも一方の側端を最外側の放熱フィンから外側へ前記最適な間隔Ｐのほぼ半分の長さ（Ｐ／２）だけ延出したことを特徴とする櫛歯形ヒートシンク。
【請求項２】
請求項１記載の櫛歯形ヒートシンクを複数個並列配置する際、最外側の放熱フィンから外側へ延出された熱拡散板の側端を対向させて当接配置することを特徴とする櫛歯形ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子等の電子素子の冷却に用いるヒートシンクに関し、特に自然空冷用のヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の電子素子の高密度化および高出力化に伴い電子素子からの発生熱量が増大し、その熱処理に関する問題が発生している。電子素子の発熱の特徴は、非常に狭い範囲から大きな熱量が発生することであるため、熱密度の高い発熱に対する効果的な冷却が要求される。
【０００３】
電子素子の放熱には通常放熱フィン付のヒートシンクを用いる。このヒートシンクには、主としてアルミニウムの押し出し材がコスト的に有利であるため積極的に利用される。
【０００４】
通常発熱量の大きい電子素子を冷却する場合は、電子素子を結合した冷却用のヒートシンクに電動ファンなどにより冷却空気を当てて強制空冷することが行われる。
【０００５】
発熱量が比較的小さい電子素子を冷却する場合は、ヒートシンクへの冷却空気の供給を自然対流で行う自然空冷が用いられる。自然空冷は、電動ファンを使用しないことからファンの故障の心配がなく冷却の信頼性が高くなる。
【０００６】
また、一般的にヒートシンクは、放熱面積を大きくすることにより放熱量が増大するので、ヒートシンクの熱拡散板の表面に多数の放熱フィンを平行に等間隔で植設した図５に示すような一般的な櫛歯形ヒートシンクの場合、放熱フィンの枚数を増やした方が放熱量を増大できると考えられている。
【０００７】
しかし自然空冷用の櫛歯形ヒートシンクにおいては、空気の自然対流を利用して冷却を行うため、放熱フィンの枚数が増えてフィン間隔が狭くなりすぎると、フィンによる通風抵抗が増大して自然対流が妨げられて冷却能力が低下する。
【０００８】
このため、自然空冷用ヒートシンクにおいては、最大の冷却効果を得るための最適なフィン間隔Ｐが存在し、これを求める工夫が例えば非特許文献１および特許文献１に示されるように種々行われている。
【０００９】
そして、従来は、非特許文献１または特許文献１に記載される方法により櫛歯形ヒートシンクの最適なフィン間隔Ｐを求め、この間隔Ｐに基づいて、図６に示すように発熱をともなう電子素子１が結合され、その熱を拡散する平板状の熱拡散板２１の植設可能な放熱フィンの枚数を決め、その枚数だけ放熱フィンを熱拡散板２１の表面にその一側端から他側端側へ前記の最適フィン間隔Ｐを保って植設して櫛歯形ヒートシンク２を形成するようにしていた。このため、ヒートシンク２の熱拡散板２１の両側端からそれぞれ放熱フィンが立ち上がっており両外側の放熱フィンの側面と熱拡散板の両側端面とが同一面となっている。
【００１０】
このように、櫛歯形ヒートシンクの熱拡散板２１に植設された複数の放熱フィン２２の間隔を最適の間隔Ｐに設定することにより、放熱フィン間の通風抵抗の増大が抑えられため、自然対流による冷却空気の流れが円滑となり最大の冷却効果を得ることができる。
【非特許文献１】伊藤謹司、国峰尚樹著  「電子素子の熱対策設計」（第１０７頁）  日刊工業新聞社  ２００１年３月１３日発行  。
【特許文献１】特開２００２−０５７２５５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図６に示した従来の櫛歯形ヒートシンクは、単体では放熱フィンの間隔が最適な間隔Ｐとなることにより冷却効果を高めることができるが、このヒートシンクを２個以上並べて使用する場合、各ヒートシンクを空気の自然対流方向（重力方向）直列に配置すると、空気流の下流側に位置するヒートシンクは上流側のヒートシンクを通過して温度の高くなった冷却空気が通流するため冷却性能が低下する問題がある。
【００１２】
この問題を解消するため、図７に示すように複数のヒートシンク２０ａ、２０ｂを空気の自然対流方向に並列に並べて配置するケースが多くなっている。しかしこの場合は、互いに向かい合う各ヒートシンクの最外側の放熱フィンの放熱効率が損なわれないようにするために、ヒートシンク２０ａと２０ｂの間隔Ｇを放熱フィンの最適な間隔Ｐと同じ間隔に保って並置することが必要となり、電子機器を組み立てる際にこの間隔を最適に管理することが難しいという問題が生じる。
【００１３】
そこでこの発明は、電子素子等の発熱素子の結合された自然空冷の櫛歯形ヒートシンクを複数並列に配置して構成する際に、ヒートシンクの取り付け間隔の管理が容易となる櫛歯形ヒートシンクを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、前記の課題を解決するため、結合された電子素子等の発熱素子からの熱を拡散する熱拡散板と、この熱拡散板の表面に垂直にかつ等間隔で平行に植設された複数の放熱フィンとを備えた櫛歯形ヒートシンクにおいて、前記放熱フィン間の間隔を自然空冷に最適な間隔Ｐに設定するとともに前記熱拡散板の少なくとも一方の側端を最外側の放熱フィンから外側へ前記最適な間隔Ｐのほぼ半分の長さ（Ｐ／２）だけ延出したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明においては、前記の櫛歯形ヒートシンクを複数個並列配置する際、最外側の放熱フィンから外側へ延出された熱拡散板の側端を対向させて当接配置するのがよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による櫛歯形ヒートシンクは、複数の放熱フィンの植設された熱拡散板の少なくとも一方の端縁が最外側の放熱フィンの外側に最適間隔Ｐのほぼ半分のＰ／２だけ延長形成されているので、このヒートシンクを複数並置するとき熱拡散板の延長された側の側端を互いに対向させて当接配置することにより、自動的に隣接するヒートシンク同士の最外側の放熱フィン間の間隔がほぼ最適な間隔Ｐとなり、複数のヒートシンクを並列配置して電子機器を組み立てる際に、ヒートシンク相互の設置間隔の管理が極めて容易となる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、この発明の第１の実施例を示すものである。
【００１９】
図１において、２は櫛歯形ヒートシンクであり、素子取付板２３を介して結合された電子素子等の発熱素子１から発生する熱を拡散する平板状の熱拡散板２１と、その表面に垂直にかつ等間隔で平行に植設された複数の放熱フィン２２とを備える。このヒートシンク２は、アルミニウム等の高熱伝導性材の押出材により一体的に形成される。
【００２０】
各放熱フィン２２は、自然対流する空気の流れる方向（重力方向）に延びており、相互の間隔は、前記非特許文献１または、特許文献１に記載されるような方法により求められた自然空冷におけるヒートシンクの最適なフィン間隔Ｐに設定されている。
【００２１】
熱拡散板２１の放熱フィン２１と平行な一方の側端２１１は、最外側の一方の放熱フィン２２１の外側へ最適なフィン間隔Ｐのほぼ半分のＰ／２だけ延出されている（図２参照）。
【００２２】
電子素子等の発熱素子１は、良好な熱的結合を得るため取付板２３にサーマルコンパウンド等を介してねじ等で締め付け結合される。発熱素子１から発生した熱は、取付板２３を介して熱拡散板２１に伝達され、ここで熱拡散板２１の全体に拡散され、その表面の放熱フィン２２を介して空気中に放熱される。これにより各放熱フィン２２間の溝内で暖められた空気が上昇して熱を運び出し、その後に冷やされた空気が流入する自然対流による冷却空気の循環が起こる。このようにしてヒートシンク２は発熱素子１の熱を放熱し、これを冷却する。
【００２３】
この際、ヒートシンク２の複数の放熱フィン２２のそれぞれの間の間隔が、非特許文献１または特許文献１に記載の方法によって求められた最適のフィン間隔Ｐに設定されているので、各放熱フィン２２間の間隙溝内に自然対流によって形成される冷却空気流は、この間隙溝によって妨げられることがないので、円滑となり、冷却効果を高めることができる。
【００２４】
このように構成された２個の櫛歯形ヒートシンク２ａ、２ｂを並設する場合は、図３に示すように、それぞれのヒートシンクの一方の最外側の放熱フィン221ａ、221ｂの外側まで延出された熱拡散板の側端211ａ、221ｂを対向させて当接配置する。それぞれのヒートシンク２における熱拡散板２１の一方の側端211は、最外側の放熱フィン221より外側へＰ／２だけ延出されているので、このように２個のヒートシンクの熱拡散板の延出された側端を相互に当接配置することにより、２個のヒートシンクの最外側の放熱フィン221相互の間隔は自動的にほぼ最適なフィン間隔Ｐとなる。このため、２個のヒートシンクを並設する際に特別な治具を用いることなく相互の間隔を所定の間隔に設定することができるので、間隔の設定が極めて容易となる。
【実施例２】
【００２５】
図４はこの発明の第２の実施例を示すものである。
【００２６】
この図４に示すヒートシンクの特徴は、ヒートシンク２の熱拡散板２１の放熱フィン２２と平行な両側端211、212をそれぞれ両外側の放熱フィン221、222より外側へ最適なフィン間隔Ｐのほぼ半分（Ｐ／２）だけ延出して構成していることである。
【００２７】
このようなヒートシンクを用いると２個以上の複数個並設する場合する場合も間隔の設定が容易となる。
【００２８】
図５に３個のヒートシンクの並設例を示す。それぞれ発熱素子となる電子素子１の結合されたヒートシンク２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれの熱拡散板２１の最外側の放熱フィンより外側に延出された側端を互いに対向させて当接配置する。これにより各ヒートシンクの最外側の放熱フィン相互の間隔を自動的にほぼ最適なフィン間隔Ｐとすることができるので、この場合も、特別な治具等を使用することなくヒートシンク相互の間隔を所定の間隔に設定することができるので、間隔の設定が容易となる。
【００２９】
さらにヒートシンクの個数が増えても、同様に熱拡散板の延出された側端同士を対向させて当接配置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
なお、前記各実施例においては、ヒートシンクの熱拡散板に発熱素子となる電子素子等を取付板を介して結合しているが、これらの素子を、取付板を省略してヒートシンクの熱拡散板２２に直接結合することも可能である。
【００３１】
この発明によれば、特に自然空冷で使用する櫛歯形ヒートシンクの複数の放熱フィンの間隔を最適な間隔にできるだけでなく、複数個のヒートシンクを並設する際、最外側の放熱フィン同士の間隔も最適なフィン間隔Ｐに容易に設定することができ、電子素子を結合したヒートシンクを伴う電子機器の組み立てが容易となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第1の実施例による櫛歯形ヒートシンクの斜視図である。
【図２】この発明の第1の実施例による櫛歯形ヒートシンクの平面図である。
【図３】この発明の第１の実施例による櫛歯形ヒートシンクを２個並設した状態を示す平面図である。
【図４】この発明の第２の実施例による櫛歯形ヒートシンクの平面図である。
【図５】この発明の第２の実施例による櫛歯形ヒートシンクを３個並設した状態を示す平面図である。
【図６】従来の櫛歯形ヒートシンクの平面図である。
【図７】従来の櫛歯形ヒートシンクを２個並設した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    電子素子（発熱素子）
２    櫛歯形ヒートシンク
２１  熱拡散板
２２  放熱フィン
Ｐ    最適なフィン間隔
【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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