(57)【要約】【課題】放熱特性に優れ、かつ製造性の良好なヒートシンクを提供する。【解決手段】放熱用の多数のフィン５を放射状に配列したヒートシンク１であって、フィン５が、環状体４の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部２に、熱伝導用の軸部３が立設され、環状体４がその軸部３に密着嵌合させられてフィン５が環状体４に熱伝達可能に取り付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱用の多数のフィンを放射状に配列したヒートシンクであって、
前記フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、前記環状体がその軸部に密着嵌合させられて前記フィンが前記軸部もしくは前記環状体に熱伝達可能に取り付けられていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記環状体は、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように断面円形に曲げ加工することにより形成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】
前記環状体は、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように前記軸部に巻き付けることにより前記軸部に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放熱用の多数のフィンを放射状に配列したヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のようにヒートシンクは、冷却対象物からの放熱を促進するために、その冷却対象物に取り付けられて放熱面積を増大させるものであるから、基本的には、適宜の形状のフィン（放熱フィン）を冷却対象物に、熱伝達が良好な状態で取り付けるように構成されていればよい。しかしながら、汎用性を持たせるためには、フィンを冷却対象物に連結する機能を備える必要があるから、一般には、適宜の形状のベース部に、フィン材を一体化した構成とされている。この種の構成のヒートシンクにおけるベース部は、放熱の点での機能は特にはないので、放熱効率もしくは放熱能力を可及的に増大させるために、ベース部の表面の全体にフィンを取り付けるのが一般的である。このようなヒートシンクの一例が、特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００３】
また、従来、フィンを平板状に形成したヒートシンクの製造性を向上させるために、一枚の金属板を九十九折りしてフィンを構成し、これをベース部の表面全体を覆うようにベース部に取り付けた構成のヒートシンクが知られている。この種のフィンは、フォールデッドフィンと称されており、トンネル状の通風路と上方に開口した通風路とが交互に形成された構成となるので、フィンの面に沿う方向に強制的に送風して冷却するヒートシンクとして用いられている。この種のヒートシンクの一例が、特許文献３に記載されている。さらに、放射状に配列（形成）されたフィン（ヒートシンク）と、ファン（放熱ファン）を支持した構成のヒートシンクの一例が、特許文献４および特許文献５に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８７９６１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４６７７号公報
【特許文献３】米国特許６，２８８，８９９号明細書
【特許文献４】米国特許２００３／７９８６１号明細書
【特許文献５】米国特許２００３／６３４３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２に記載されているようなベース部に多数のフィンを立設した構成のヒーシンクとして、予め用意したベース部にフィンを取り付ける構造と、両者を一体に成形した構造とが知られている。前者のベース部とフィンとを別部材とする構造では、両者を接合して一体化する必要があるが、その接合のための構造としてロー付けやハンダ付けなどの手段を採用した場合、薄板状のフィンでは、充分な接合面積を確保できないので、放熱面積を拡大することのできる薄板状のフィンをベース部に確実かつ高強度に取り付けることが困難である。
【０００６】
このような不都合を解消するために、ベース部に溝を形成し、その溝に薄板状フィンの下端部を差し込んで固定する構造が考えられる。しかしながら、このような構造では、フィンを薄肉にするに従って溝幅を狭くする必要があるが、ベース部を製造する場合に同時に成形できる溝幅はある程度以上に広いものに限られるので、開口幅の狭い溝を形成するために、切削などの方法を採用すると、加工工数が増大するばかりか、材料歩留まりが低下し、製造性が低下する不都合が生じる。
【０００７】
また、フィンとベース部とを一体にして製造する方法として、ダイキャスト鋳造などの鋳造方法や押し出し成形法などがあるが、フィンを薄板状とするためには、フィンのためのキャビティや成形型を幅の狭いものとしなければならないので、溶湯がキャビティ内に充分に行き渡らずに鋳造欠陥が生じたり、成形型が破損したりしやすく、これを解消するためには、フィンを厚肉にするか、あるいは肉厚に対して高さを低くする必要があり、その結果、フィンの熱容量が大きくなったり、必要充分な放熱面積を確保できなくなったりするなどの不都合が生じる。
【０００８】
また一方、フォールデッドフィンを使用したヒートシンクでは、フォールデッドフィンをベース部に接合する場合、フォールデッドフィンの折り曲げエッジで接合することになるので、接合面積を確保することが困難であり、また、各折り曲げエッジが平面上に並ぶ状態に揃わないために、いずれかの折り曲げエッジとベース部の表面との間に隙間が生じ、その結果、両者の間の熱抵抗が大きくなり、ひいては放熱特性が低下する可能性がある。さらに、ヒートシンクの上方から送風して強制空冷した場合、フィン同士の間の空間部の半分は、トンネル状になっているので、これを上方に向けて開口させる必要があり、そのためにフォールデッドフィンの折り曲げエッジを切削するなどの付加的な加工を必要とする不都合がある。
【０００９】
上記の特許文献４および特許文献５では、ヒートシンク、ファン等が、嵌め込みやビス止めなどの手段によってそれぞれ固定される構造であるために、部品点数が増大する要因になり、近年のコンパクト化に逆行してしまう。そのため、装置全体としての組み付け性に劣り、ひいては製造性を損なうおそれがある。
【００１０】
この発明は上記の事情を背景にしてなされたものであり、放熱特性に優れ、かつ製造性の良好なヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、放熱用の多数のフィンを放射状に配列したヒートシンクであって、前記フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、前記環状体がその軸部に密着嵌合させられて前記フィンが前記軸部もしくは前記環状体に熱伝達可能に取り付けられていることを特徴とするヒートシンクである。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明における前記環状体が、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように断面円形に曲げ加工することにより形成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１または２の発明における前記環状体が、前記フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように前記軸部に巻き付けることにより前記軸部に取り付けられていることを特徴とするヒートシンクである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フィンが、環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられるとともに、外部から熱が伝達されるベース部に、熱伝導用の軸部が立設され、環状体がその軸部に密着嵌合させられてフィンが軸部もしくは環状体に熱伝達可能に取り付けられている。したがって、ベース部に外部から熱が伝達された場合には、その熱は、ベース部から軸部に伝導され、その軸部もしくは環状体を経由して各フィンに伝達される。このフィンは、放射状に配列され、かつ環状体の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられているので、軸部もしくは環状体に伝達された熱を各フィンに拡散して放熱することができる。各フィンは、空気流に直接晒されるので、ベース部の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース部の熱が軸部もしくは環状体によって効率よくフィンに伝達されて放熱される。また、外部からの冷却空気が各フィン同士間に入り込む際、各フィンに衝突して空気流を乱流状態とすることができる。したがって、冷却空気とフィンとの熱交換を効率よく行うことができる。その結果、フィンの放熱性を向上させることができるので、ヒートシンクの冷却性能を向上させることができる。さらに、前記環状体が、ベース部に立設された軸部に密着嵌合させられているので、各フィンを軸部に確実に固定することができる。そのため、ヒートシンクの組み付けが良好となるので、ヒートシンクの製造性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２の発明によれば、環状体が、フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように断面円形に曲げ加工することにより形成されているので、切削などの加工を必要としない。そのため、製造作業性のよいヒートシンクとすることができる。
【００１６】
さらに、請求項３の発明によれば、環状体が、フィンを一方の面に立設した平板体を、該面が外側となるように軸部に巻き付けることにより軸部に取り付けられているので、環状体と軸部との組み付け性が良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明の一例であるヒートシンク１は、図１ないし図３に示すように、外部から熱が伝達されるベース部（クリップ部）２に、熱伝導用の軸部３が立設され、環状体４がその軸部３に密着嵌合させられて放熱用の多数のフィン５が環状体４に熱伝達可能に取り付けられている。各フィン５は、放射状に配列されており、環状体４の外周面（周縁部）に半径方向で外側に延びた状態に設けられている。また、環状体４に取り付けられた各フィン５は、図４、図５で示すように外側では幅が一定であるが、中心側に近づくにつれてベース部と反対側の部分が狭くなるように構成されており、フィン全体として面方向に湾曲されている。さらに、フィンの外周部は上部１１、下部１２が折り曲げられており、上部同士、または下部同士が連結されている。上部については各々のフィンの一部が、下部については全てのフィンが連結されている。また、軸部３は、タフピッチ銅（Ｃ１１００）などの熱伝導性の良好な金属からなり、円柱状に形成されている。
【００１８】
ベース部２は、図示しない発熱体（電子部品など）の熱交換対象箇所に熱伝達可能に取り付けられている。このベース部２は、ステンレス（ＳＵＳ）などの熱伝導性の良好な金属からなり、十字状に形成されている。また、ベース部２の中央部には軸部３を挿入する孔部が形成されており、この孔部から半径方向に延びるように複数（４本）の脚部７が形成されている。さらに、各脚部７の先端部（フランジ部）にはそれぞれボルトやピンなどの固定部材が挿入される孔部８が形成されている。
【００１９】
上記の軸部３の下端部には、半径方向に突起し、かつ環状体４の下端部を支持する環状の突起部が形成されている。また、フィン５は、図示しないファンの下方に対向して配置されている。フィン５同士によって形成された間隙は空気流路になっており、この空気流路は、面方向に湾曲したフィン５によって形成されている。さらに、空気流路の流入口はフィン５の一端部によって形成されており、前記ファンの軸流方向に配置されている。一方、空気流路の流出口はフィン５の他端部によって形成されており、その軸流方向に対して直角に配置されている。フィン５は、タフピッチ銅（Ｃ１１００）などの金属製の板材を湾曲させたものであり、エポキシ樹脂やハンダなどの接合剤によって環状体４に固定されている。なお、フィン５の曲げ角度は約１５〜２０度である。
【００２０】
つぎにこのヒートシンクの作用について説明する。まず、発熱体に発生した熱がベース部２に伝達される。この伝達された熱はベース部２から温度差のある軸部３の下端部に熱伝導される。その軸部３の下端部に熱伝導された熱は、その軸部３から環状体４を経由して各フィン５に伝達される。上述したようにフィン５は、放射状に配列され、かつ環状体４の外周面に半径方向で外側に延びた状態に設けられているので、軸部３から環状体４に伝達された熱を各フィン５に拡散して放熱することができる。
【００２１】
この具体例では、強制冷却するため、図示しないファン（送風ファン）からヒートシンク１に向けて送風が行われる。ファンによって送られた冷却空気は空気流路の内部に進入する。このとき、冷却空気はファンの軸流方向に進み、一方空気流路が曲がった形状となっているため、この空気流路の内部に進入した冷却空気はフィン５（空気流路の壁部）に衝突する。上述したように、フィン５には環状体４から熱が伝達されているので、フィン５が昇温される。この昇温されたフィン５と冷却空気とが衝突することにより、空気流路の内部で乱流が生じる。したがって、熱交換が効率よく行われる。一方、ベース部２には軸部３が立設され、その軸部３に環状体４が密着嵌合させられているので、軸部３から環状体４に熱伝導された熱を各フィン５に拡散して放熱することができる。
【００２２】
ここで、ヒートシンク１が製造される工程の一例について簡単に説明する。まず、図６に示すように予め平板体（板材）１４の一端（両端）にスリット部１５を形成しておく。平板体１４の面１４Ａには湾曲状のフィン５が固定され、そのスリット部１５にエポキシ樹脂やハンダなどの接合剤が埋め込まれる。つぎに、上記平板体１４を、面１４Ａが外側となるように断面円形に曲げ加工して軸部３に巻き付ける。すなわち、前述した接合剤によって、前記曲げ加工された平板体１４の両端が接着され、図７に示すような環状体４として軸部３に取り付けられる。最後に、軸部３がベース部２に取り付けられて、ヒートシンク１が完成する。
【００２３】
上記の一例では、平板体１４を、面１４Ａが外側となるように断面円形に曲げ加工するので、切削などの加工を必要としない。そのため、製造作業性のよいヒートシンクとすることができる。また、フィン５を面１４Ａに立設した平板体１４を、面１４Ａが外側となるように軸部３に巻き付けるので、環状体４と軸部３との組み付け性が良好となる。
【００２４】
なお、上述の具体例では、環状体４の面に湾曲状のフィン５が配列されているが、本発明のヒートシンクはこの具体例に限定されない。例えば、軸部と環状体とが一体に形成され、その軸部にフィンが熱伝達可能に取り付けられていてもよい。また、この発明では、フィン、環状体、平板体、ベース部、軸部等のそれぞれの固定方法は、適宜の方法を使用することができる。例えば、ベース部と軸部とを半田付けなどで固定してもよく、その他任意の方法で固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明におけるヒートシンクの一具体例を示す斜視図である。
【図２】図１のヒートシンクを示す上面図である。
【図３】図１のヒートシンクを示す側面図である。
【図４】図１のヒートシンクにおけるフィンを示す上面図である。
【図５】図１のヒートシンクにおけるフィンを示す側面図である。
【図６】この発明におけるヒートシンクの製造工程を説明する図である。
【図７】この発明におけるヒートシンクの製造工程を更に説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ヒートシンク、  ２…ベース部、  ３…軸部、  ４…環状体、  ５…フィン、  ７…脚部、  ８…孔部、  １１…外周部、  １２…上部、  １３…下部、  １４…平板体、  １４Ａ…面、  １５…スリット部。
【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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