(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、この放熱手段と接触するよう前記発熱体と前記放熱手段との間に装着され前記放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、前記中心付近に前記放熱手段と前記熱伝導手段とが接触しないよう前記放熱手段と前記熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成したことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、この放熱手段と接触するよう前記発熱体と前記放熱手段との間に装着され前記放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、前記中心付近には前記放熱手段と前記熱伝導手段とが接触しないよう前記放熱手段と前記熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成するとともに、前記中心付近に対して対称となる箇所には前記放熱手段と前記熱伝導手段とを接触させた接触領域を形成したことを特徴とする放熱器。
【請求項３】
熱伝導手段は、発熱体を固定する固定手段を一体構造にて備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱器。
【請求項４】
放熱手段は、アルミニウムを主成分とする材質からなり、熱伝導手段は、銅を主成分とする材質からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器に用いられる放熱器の分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９及び図１０は、従来の放熱器の構造を示す斜視図及び断面図である。これは、車載用ラジオのパワーアンプ用のＩＣ１１の放熱に用いられている放熱板１２の取付構造の一例を示している。
ＩＣ１１から発生する熱を周辺外気へ拡散するために、主にアルミニウムを材質とした複数の山形フィンを持つ一体構造の放熱板１２が、ＩＣ１１の表面に密着して装着されている。ＩＣ１１と放熱板１２の固着方法は、主に鉄製の固定金具１３を介して２本のネジ１４ａ、１４ｂでＩＣ１１を放熱板１２に締め付けて固着している。
【０００３】
次に、放熱の動作について説明する。
ＩＣ１１から発生した熱は、ＩＣ１１の表面に密着した放熱板１２の内部へ徐々に伝導していき、放熱板１２の表面温度が次第に高くなっていく。放熱板１２の表面温度が周辺の外気温よりも高くなると、熱は、主に広い表面積を持つ山形フィンの表面から輻射により周辺外気へ拡散されていく。これにより、ＩＣ１１から発生する熱量と放熱板１２より周辺外気へ拡散される熱量がバランスを保つことで、ＩＣ１１が所定以上の高温になることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の車載用ラジオ等においては、回路基板や外装等のレイアウト設計上の制約により、ＩＣ１１が常に放熱板１２の中央に配置されるとは限らず、図９或いは図１０に示すように、放熱板１２の端の領域に片寄って配置される場合も多々発生する。
このような場合には、ＩＣ１１から発生した熱は、放熱板１２の全体へ均一に伝わらず、放熱板１２の両端でその表面温度に大きな差が生じることになる。すなわち、発熱源であるＩＣ１１から遠ざかるほど、放熱板１２の表面温度は急激に低くなってしまう。例えば、図９或いは図１０に示すように、放熱板１２のＩＣ１１に近い左端の領域と、ＩＣ１１から離れた右端の領域の２箇所の表面温度を、各々Ｔａ（℃）、Ｔｂ（℃）とすると、ＴａとＴｂの関係は、以下のようになる。
Ｔａ  ≫  Ｔｂ
すなわち、放熱板１２のＩＣ１１に近い左端の領域の表面温度Ｔａに比較し、ＩＣ１１から離れた右端の領域の表面温度Ｔｂは極端に低い温度となってしまう。
【０００５】
このように、放熱板１２の領域によってその表面温度に大きな差が生じると、周辺外気への放熱量も領域により大きな差が生じることになり、放熱板１２の全表面が放熱面として最大限に機能せず、放熱板１２全体としての放熱効率は非常に低いものになってしまう。
【０００６】
以上のように、従来の放熱器においては、ＩＣ１１の装着位置が放熱板１２の中央に配置されない場合に、放熱板１２の表面の温度分布が不均一となり、放熱効率が極端に低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、発熱体の装着位置にかかわらず、放熱板の表面の温度分布が全面にわたり均一で、放熱効率の高い放熱器を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放熱器においては、中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、放熱手段と接触するよう発熱体と放熱手段との間に装着され放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、中心付近に放熱手段と熱伝導手段とが接触しないよう放熱手段と熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成するようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係る放熱器においては、中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、この放熱手段と接触するよう発熱体と放熱手段との間に装着され放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、中心付近には放熱手段と熱伝導手段とが接触しないよう放熱手段と熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成するとともに、中心付近に対して対称となる箇所には放熱手段と熱伝導手段とを接触させた接触領域を形成するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る放熱器においては、熱伝導手段は、発熱体を固定する固定手段を一体構造にて備えるようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係る放熱器においては、放熱手段は、アルミニウムを主成分とする材質からなり、熱伝導手段は、銅を主成分とする材質からなるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１を示す斜視図及び断面図である。
発熱体であるパワーアンプ用のＩＣ１から発生する熱を周辺外気へ拡散するために、主にアルミニウムを材質とした複数の山形フィンを持つ一体構造の放熱手段としての放熱板２が装備されている。さらに、ＩＣ１と放熱板２の間には、放熱板２の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段としての熱伝導板３が、ＩＣ１と放熱板２の両表面に密着するように装着されている。ＩＣ１は、主に鉄製の固定金具４を介して２本のネジ５ａ、５ｂで熱伝導板３を挟んで放熱板２に締め付けて固着されている。熱伝導板３は、さらに別端で２本のネジ５ｃ、５ｄにより放熱板２に締め付けて固着され、放熱板２への密着性が高められている。
【００１３】
熱伝導板３の材質としては、例えば、放熱板２がアルミニウムを主成分とする材質であれば、これよりも約１．７倍の高い熱伝導率を有する銅を主成分とする材質が用いられており、このような材質の組み合わせにおいて良好な放熱効果が得られる。
【００１４】
次に、放熱の動作について説明する。
ＩＣ１から発生した熱は、ＩＣ１の表面に密着し高い熱伝導率を有する熱伝導板３の内部へ急速に伝導していき、熱伝導板３の全表面温度が急速に高くなっていく。熱伝導板３の全表面温度が所定温度よりも高くなると、熱は、熱伝導板３に密着した放熱板２の内部へ徐々に伝導していき、今度は放熱板２の全表面温度が次第に高くなっていく。放熱板２の表面温度が周辺の外気温よりも高くなると、熱は、主に広い表面積を持つ山形フィンの表面から輻射により周辺外気へ拡散していく。このようにして、ＩＣ１から発生する熱量と放熱板２より拡散する熱量がバランスを保つことで、ＩＣ１が所定以上の高温になることを防止している。
【００１５】
図１或いは図２において、放熱板２の表面温度の分布状態の一例を示すと次のようになる。放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域と、ＩＣ１から離れた右端の領域の２箇所の表面温度を、各々Ｔａ（℃）、Ｔｂ（℃）とすると、ＴａとＴｂの関係は、以下のようになる。
Ｔａ  ≧  Ｔｂ
すなわち、放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域の表面温度Ｔａに比較し、ＩＣ１から離れた右端の領域の表面温度Ｔｂは、ほぼ等しいか若干低い温度となる。このように、ＩＣ１に直接放熱板２を密着させた場合に比べ、放熱板２の表面温度はほぼ均一に近い分布状態となり、これにより放熱効率が向上することになる。
【００１６】
以上のように、実施の形態１によれば、中心から偏心した領域にあるＩＣ１から発生した熱を周辺へ拡散する放熱板２と、ＩＣ１と放熱板２の間に装着され放熱板２の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導板３を備えるようにしたので、ＩＣ１の装着位置にかかわらず、放熱板２の表面の温度分布が全面にわたりほぼ均一となり、放熱効率の高い放熱器が得られる。
【００１７】
また、実施の形態１によれば、ＩＣ１のパッケージが極端に小型で、接触面積が非常に狭いために、放熱板２に直接密着しても放熱板２への熱伝導が不充分となる場合でも、ＩＣ１の発生する熱が、熱伝導率の高い熱伝導板３を介してスムーズに放熱板２へ伝導されるため、良好な放熱効果が得られる。
【００１８】
実施の形態２．
図３及び図４は、この発明の実施の形態２を示す斜視図及び断面図である。主な構成は実施の形態１と同様であるが、ここでは熱伝導板３が、その全面で放熱板２に密着するのではなく、非接触領域により分割された２箇所の領域で接触する場合の例を示している。
熱伝導板３は、ＩＣ１の装着された左方領域で一度放熱板２と密着している。次に、放熱板２の中心付近にて放熱板２から離れる矩形の形状により放熱板２と接触しない非接触領域を形成している。さらに、放熱板２の中心に対して先の左方領域と対称となる右方領域にて再度放熱板２と密着するように装着されている。
【００１９】
熱伝導板３にこのような構造を持たすことにより、ＩＣ１から発生した熱は、熱伝導板３が放熱板２に接触する２箇所の領域より、放熱板２の内部へ伝導していくことになる。すなわち、放熱板２の中心に対して対称となる２箇所の接触領域より同時に熱が伝導することになる。これにより、放熱板２の表面の温度分布はより均一な状態となり、放熱板２全体としての放熱効率がさらに向上することになる。
【００２０】
図３或いは図４において、放熱板２の表面温度の分布状態の一例を示すと次のようになる。放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域と、ＩＣ１から離れた右端の領域の２箇所の表面温度を、各々Ｔａ（℃）、Ｔｂ（℃）とすると、ＴａとＴｂの関係は、以下のようになる。
Ｔａ  ≒  Ｔｂ
すなわち、放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域の表面温度Ｔａと、ＩＣ１から離れた右端の領域の表面温度Ｔｂは、ほぼ等しくなる。
このように、熱伝導板３がその全面で放熱板２に密着する場合に比べ、放熱板２の表面温度はより均一な分布状態となり、これにより放熱効率がさらに向上することになる。
【００２１】
以上のように、実施の形態２によれば、熱伝導板３は、放熱板２との接触領域内において非接触領域を備えるようにしたので、ＩＣ１が放熱板２の端の領域に片寄って配置されている場合であっても、ＩＣ１から発生する熱が、熱伝導板３の非接触領域により分割された複数の接触領域を介して放熱板２へ一様に分配され、放熱板２の全表面の温度分布がより均一となり、放熱効率がさらに向上する。
【００２２】
尚、実施の形態２では、熱伝導板３と放熱板２の非接触領域により分割された接触領域が２箇所の場合の例を示したが、ＩＣ１の装着位置や放熱板２の形状に応じて、３箇所や４箇所等のさらに多くの接触領域を備える様に、熱伝導板３の形状を変えても良く、この場合でも同様の効果を得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図５及び図６は、この発明の実施の形態３を示す斜視図及び断面図である。主な構成は実施の形態２と同様であるが、ここでは、レイアウト設計上の制約により、放熱板２の形状が分割されている場合の例を示している。
放熱板２は一体構造を保ちながら、山形フィンの形状領域が一様には形成されておらず、両端に分割されている。熱伝導板３は、分割された山形フィンの形状領域に対応して非接触領域により分割された２箇所の領域で放熱板２と密着するように装着されており、ＩＣ１から発生した熱を、この２箇所の領域から放熱板２へ伝導する。
【００２４】
図５或いは図６において、放熱板２の表面温度の分布状態の一例を示すと次のようになる。放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域と、ＩＣ１から離れた右端の領域の２箇所の表面温度を、各々Ｔａ（℃）、Ｔｂ（℃）とすると、ＴａとＴｂの関係は、以下のようになる。
Ｔａ  ≒  Ｔｂ
すなわち、放熱板２のＩＣ１に近い左端の領域の表面温度Ｔａと、ＩＣ１から離れた右端の領域の表面温度Ｔｂは、ほぼ等しくなる。
このように、放熱板２の形状が分割されている場合でも、放熱板２の表面温度は均一な分布状態となり、これにより放熱効率が向上することになる。
【００２５】
以上のように、実施の形態３によれば、放熱板２の形状が一様でない場合や分割されている場合であっても、ＩＣ１から発生する熱が、熱伝導板３の非接触領域により分割された複数の接触領域を介して放熱板２へ一様に分配されるので、放熱板２の全表面の温度分布が均一となり、放熱効率が向上する。
【００２６】
尚、実施の形態３では、放熱板２として山形フィンの形状領域が２分割された形状の場合の例を示したが、３分割や４分割等のさらに多くの領域に分割された形状の場合でも、熱伝導板３に上記分割領域に対応して非接触領域により分割された複数の接触領域を形成する様な矩形形状を持たすことにより、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態４．
図７及び図８は、この発明の実施の形態４を示す斜視図及び断面図である。ここでは、熱伝導板３がＩＣ１を固定する固定手段を一体構造にて備える場合の例を示している。
実施の形態１から３では、ＩＣ１の固着方法として、固定金具４を介して２本のネジ５ａ、５ｂで熱伝導板３を挟んで放熱板２に締め付けて固着していた。この実施の形態４では、熱伝導板３に、ＩＣ１を挟み込む固定手段としての突起固定部を一体で形成し、この突起固定部を介して２本のネジ５ａ、５ｂでＩＣ１を熱伝導板３並びに放熱板２に締め付けて固着するようにしている。
【００２８】
以上のように、実施の形態４によれば、熱伝導板３は、ＩＣ１を固定する固定手段を一体構造にて備えるようにしたので、ＩＣ１を固定する固定金具４等の別金具が不要となり、構成部品が減り、材料費の削減ができる。
【００２９】
尚、実施の形態４で示した、熱伝導板３が備える固定手段としての突起固定部の形状は一例であり、一体で形成できる他の形状であっても良く、この場合でも同様の効果が得られる。
【００３０】
尚、実施の形態１から４では、ＩＣ１から発生した熱を放熱板２から周辺外気へ放熱するいわゆる空冷の場合の例について述べたが、放熱パイプによる水冷等の他の放熱方法を用いた場合に応用しても良く、この場合でも同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果がある。
【００３２】
この発明に係る放熱器によれば、中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、放熱手段と接触するよう発熱体と放熱手段との間に装着され放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、中心付近に放熱手段と熱伝導手段とが接触しないよう放熱手段と熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成するようにしたので、発熱体から発生する熱が接触領域を介して放熱手段へ一様に分配され、放熱手段の全表面の温度分布が均一となり、放熱効率が向上するという効果がある。
【００３３】
また、この発明に係る放熱器によれば、中心から偏心した領域にある発熱体から発生した熱を周辺へ拡散する放熱手段と、この放熱手段と接触するよう発熱体と放熱手段との間に装着され放熱手段の材質よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導手段とを備え、中心付近には放熱手段と熱伝導手段とが接触しないよう放熱手段と熱伝導手段との間を離して矩形状の非接触領域を形成するとともに、中心付近に対して対称となる箇所には放熱手段と熱伝導手段とを接触させた接触領域を形成するようにしたので、発熱体から発生する熱が接触領域を介して放熱手段へ一様に分配され、放熱手段の全表面の温度分布が均一となり、放熱効率が向上するという効果がある。
【００３４】
また、この発明に係る放熱器によれば、熱伝導手段は、発熱体を固定する固定手段を一体構造にて備えるようにしたので、発熱体を固定する別金具が不要となり、構成部品が減り、材料費の削減ができるという効果がある。
【００３５】
また、この発明に係る放熱器によれば、放熱手段は、アルミニウムを主成分とする材質からなり、熱伝導手段は、銅を主成分とする材質からなるようにしたので、放熱効率の良好な放熱器が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を示す斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態２を示す斜視図である。
【図４】  本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態３を示す斜視図である。
【図６】  本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態４を示す斜視図である。
【図８】  本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【図９】  従来の放熱器の構造を示す斜視図である。
【図１０】  従来の放熱器の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ＩＣ、２  放熱板、３  熱伝導板、４  固定金具、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄネジ、１１  ＩＣ、１２  放熱板、１３  固定金具、１４ａ、１４ｂ  ネジ、Ｔａ、Ｔｂ  表面温度（℃）
【図１】
0003888031.tif 000002
【図２】
0003888031.tif 000003
【図３】
0003888031.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003888031.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003888031.tif 000008
【図８】
0003888031.tif 000009
【図９】
0003888031.tif 000010
【図１０】
0003888031.tif 000011