(57)【要約】【課題】発熱部品の発熱量に応じた最適な放熱性能を発揮するヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンク１００は、冷却を必要とする発熱部品３，４が取り付けられる第１面１０とその反対側の第２面１１とを有する受熱部材１と、受熱部材１の第２面１１から突設された複数のフィン２とを備えるヒートシンクであり、複数のフィン２は、受熱部材１の第２面１１の第１領域１３に第１取付構造で突設された第１フィン２１と、受熱部材１の第２面１１の第２領域１４に第１取付構造とは異なる第２取付構造で突設された第２フィン２２とを有する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却を必要とする発熱部品が取り付けられる第１面とその反対側の第２面とを有する受熱部材と、
前記受熱部材の前記第２面から突設された複数のフィンと、を備えるヒートシンクにおいて、
前記複数のフィンは、前記受熱部材の前記第２面の第１領域に第１取付構造で突設された第１フィンと、前記受熱部材の前記第２面の第２領域に前記第１取付構造とは異なる第２取付構造で突設された第２フィンとを有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンクにおいて、
前記受熱部材は、前記第１領域の反対側に設けられ、第１発熱部品が取り付けられる第１取付部と、前記第２領域の反対側に設けられ、第２発熱部品が取り付けられる第２取付部とを有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヒートシンクにおいて、
前記ヒートシンクの第２面は、互いに交差する第１平面と第２平面とを含み、前記第１フィンは、前記第１平面から突設され、前記第２フィンは、前記第２平面から突設されることを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
請求項３に記載のヒートシンクにおいて、
前記第１平面は第２平面に直交することを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
前記第１取付構造および前記第２取付構造は、押出成形、かしめ、ロウ付け、半田付け、および接着のいずれか２つであることを特徴とするヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品を冷却するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒートシンク（放熱器）の互いに異なる平面に、別々の発熱部品を取り付けるようにしたヒートシンクが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のヒートシンクでは、半導体スイッチング素子を含むモジュールと、平滑コンデンサとを、ヒートシンクの互いに異なる平面に取り付けるとともに、モジュールが取り付けられた平面に対応する箇所にモジュール用フィンを設け、平滑コンデンサが取り付けられた平面に対応する箇所に平滑コンデンサ用フィンを設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８７５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載のヒートシンクでは、モジュールに対応したモジュール用フィンと平滑コンデンサに対応した平滑コンデンサ用フィンとが、互いに同一の取付構造で設けられる。このため、例えばモジュールの発熱量と平滑コンデンサの発熱量とが互いに異なる場合に、ヒートシンクがそれぞれの発熱量に応じた最適な放熱性能を発揮することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、冷却を必要とする発熱部品が取り付けられる第１面とその反対側の第２面とを有する受熱部材と、受熱部材の第２面から突設された複数のフィンとを備えるヒートシンクであり、複数のフィンは、受熱部材の第２面の第１領域に第１取付構造で突設された第１フィンと、受熱部材の第２面の第２領域に第１取付構造とは異なる第２取付構造で突設された第２フィンとを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるヒートシンクは、受熱部材の第２面の第１領域に第１取付構造で突設された第１フィンと、受熱部材の第２面の第２領域に第１取付構造とは異なる第２取付構造で突設された第２フィンとを有する。したがって、ヒートシンクは、第１領域と第２領域とで互いに異なる放熱性能を発揮し、発熱部品の発熱量に応じた最適な放熱性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係るヒートシンクの構成を示す斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの矢視IB図。
【図２Ａ】図１Ａの変形例を示す斜視図。
【図２Ｂ】図２Ａの矢視IIB図。
【図３Ａ】図１Ａの別の変形例を示す斜視図。
【図３Ｂ】図３Ａの矢視IIIB図。
【図４Ａ】図１Ａのさらなる変形例を示す斜視図。
【図４Ｂ】図４Ａの矢視IVB図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１Ａ，図１Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。図１Ａは、本発明の実施形態に係るヒートシンク１００の概略構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａの矢視IB図である。図１Ａ，図１Ｂに示すように、ヒートシンク１００は、受熱部材１と、受熱部材１から突設された複数のフィン２とを備える。
【０００９】
受熱部材１は、第１面１０とその反対側の第２面１１とを有する略矩形状の板部材であり、第１面１０には、複数（図では２個）の発熱部品（第１発熱部品３、第２発熱部品４）が互いに離間して取り付けられている。すなわち第１面１０上の第１取付部３ａに第１発熱部品３が、第２取付部４ａに第２発熱部品４が、それぞれボルトや接着剤等の取付手段を介して取り付けられている。受熱部材１と発熱部品３，４との間に介在物を介装し、介在物を介して発熱部品３，４を取り付けることもできる。
【００１０】
発熱部品３，４は、電気部品や電子部品等、冷却を必要とする各種部品を用いることができる。受熱部材１とフィン２は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、熱伝導率の高い金属によって構成することが好ましい。発熱部品３，４からの熱は、受熱部材１およびフィン２を介して外部に放熱され、これにより発熱部品３，４を冷却することができる。
【００１１】
本実施形態の特徴的構成として、複数のフィン２は、互いに取付構造の異なる複数の第１フィン２１と複数の第２フィン２２とを有する。複数の第１フィン２１は、第１取付構造により、受熱部材１の第２面１１の第１領域１３に等間隔に取り付けられている。複数の第２フィン２２は、第１取付構造とは異なる第２取付構造により、第１領域１３に隣接する受熱部材１の第２面１１の第２領域１４に等間隔に取り付けられている。第１フィン２１と第２フィン２２は、それぞれ受熱部材１の第２面１１に対して垂直方向に延在し、互いに平行となっている。第２フィン２２の間隔（ピッチ）は、第１フィン２１の間隔よりも狭く、かつ、第２フィン２２は第１フィン２１よりもフィン取付部からフィン先端部までの長さ（フィン長）が長い。
【００１２】
第１フィン２１は、受熱部材１と一体の押出成形により形成することで、受熱部材１に取り付けられる。すなわち、第１取付構造は押出成形であり、このように押出成形により取り付けられたフィンを、以下、押出フィンと呼ぶ。押出フィンは、例えば多くの体積が必要とされる自然空冷向きのフィンに用いて好適である。押出フィンは、製法が簡単であるため安価に構成できる。その反面、フィンの板厚が厚くなりやすく、大型になると材料費が増加する。また、押出フィンのピッチやフィン長、厚みなどには制約が多く、狭ピッチで長尺のフィンを形成することは困難である。本実施形態では、第１フィン２１が押出フィンであるため、第１フィン２１は、比較的広ピッチで、かつ、短尺に構成されている。
【００１３】
一方、第２フィン２２は、受熱部材１とは別に形成され、受熱部材１の第２面１１に、かしめにより取り付けられる。より具体的には、受熱部材１の第２面１１に凹部１４ａを形成し、凹部１４ａに第２フィン２２の端部を挿入した後、凹部１４ａをかしめることで第２フィン２２が取り付けられる。すなわち、第２取付構造はかしめであり、このようにかしめにより取り付けられたフィンを、以下、かしめフィンと呼ぶ。かしめフィンは、薄肉に構成できるため、材料費が抑えられ、大型のフィンであっても安価に構成することができる。また、押出フィンと比べると、かしめフィンは、フィンのピッチやフィン長、厚みなどの制約が少ない。このようなかしめフィンは、例えば多くの表面積が必要とされる強制空冷向きフィンに用いて好適である。本実施形態では、第２フィン２２がかしめフィンであるため、第２フィン２２は、比較的狭いピッチで、長尺に構成されている。
【００１４】
このように本実施形態では、受熱部材１の第２面１１の第１領域１３に第１取付構造（押出成形）により第１フィン２１（押出フィン）を突設し、受熱部材１の第２面１１の第２領域１４に第２取付構造（かしめ）により第２フィン２２（かしめフィン）を突設する。したがって、ヒートシンク１００は、第１領域１３と第２領域１４とで互いに異なる放熱性能を発揮することとなり、発熱部品３，４の発熱量やサイズ、配置に応じた最適な放熱性能を発揮することができる。
【００１５】
例えば第２発熱部品４の発熱量が第１発熱部品３の発熱量よりも大きい場合には、図１Ａ，図１Ｂに示すように、第１発熱部品３の裏側の第１領域１３に第１フィン２１として押出フィンを設け、第２発熱部品４の裏側の第２領域１４に第２フィン２２としてかしめフィンを設ける。押出フィンはかしめフィンよりも放熱性能が低いが安価に構成できる。これにより製造コストを抑えつつ、必要十分な冷却性能を得ることができる。
【００１６】
これに対し、仮に、第１フィン２１と第２フィン２２の双方を押出フィンにより構成した場合、第２発熱部品４に対する十分な冷却性能が得られないおそれがある。また、第１フィン２１と第２フィン２２の双方をかしめフィンにより構成した場合、製造コストが上昇するばかりか、第１フィン２１に対する冷却性能が過剰となる。過剰な冷却性能を解消するためには、第１発熱部品用のヒートシンクと第２発熱部品用のヒートシンクを別々に準備する必要があり、構成が複雑になり、製造コストも上昇する。
【００１７】
図２Ａ〜図４Ｂを参照して本発明の変形例を説明する。図２Ａは、本発明の第１の変形例であるヒートシンク１００Ａの斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａの矢視IIB図である。第１の変形例のヒートシンク１００Ａは、受熱部材１が、互いに直交する第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂとを有し、図２Ｂに示すように受熱部材１は略Ｌ字形状を呈する。第１平板部１Ａの第１面１０には、第１発熱部品３が取り付けられ、第２平板部１Ｂの第１面１０には、第２発熱部品４と第３発熱部品５とが取り付けられている。
【００１８】
第１平板部１Ａの第２面１１（第１領域）には、第２面１１に垂直に複数の第１フィン２１（押出フィン）が等間隔に設けられ、第２平板部１Ｂの第２面１１（第２領域）には、第２面１１に垂直に複数の第２フィン２２（かしめフィン）が等間隔に設けられている。すなわち、第１の変形例では、第１平板部１Ａの第２面１１と第２平板部１Ｂの第２面１１とが直交し、第１フィン２１と第２フィン２２とが互いに直交する方向に延在している。第１フィン２１の先端部は、第２フィン２２の側面に近接し、第２フィン２２の先端部は、第２平板部１Ｂの第２面１１に平行な第１平板部１Ａの端面の延長線上に位置する。
【００１９】
これにより、第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂとにより最大寸法が規定されるヒートシンク１００Ａの第２面１１に、複数のフィン２１，２２を効率よく配置することができ、コンパクトで、かつ、放熱性能の高いヒートシンク１００Ａを構成することができる。また、第１の変形例では、第１フィン２１の取付部の裏側における第１平板部１Ａの第１面１０（第１取付部）に単一の発熱部品３を配置し、第２フィン２２の取付部の裏側における第２平板部１Ｂの第１面１０（第２取付部）に複数の発熱部品４，５を配置する。このため、第１平板部１Ａよりも第２平板部１Ｂに、発熱部品３〜５から多くの熱が伝わるが、第１フィン２１に押出フィンを用い、第２フィン２２に押出フィンよりも放熱性能の高いかしめフィンを用いるため、複数の発熱部品３〜５を必要十分に冷却することができる。
【００２０】
図３Ａは、本発明の第２の変形例であるヒートシンク１００Ｂの斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａの矢視IIIB図である。第２の変形例のヒートシンク１００Ｂは、受熱部材１が、第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂと第３平板部１Ｃとを有する。第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂ、および第２平板部１Ｂと第３平板部１Ｃは、それぞれ互いに直交し、図３Ｂに示すように受熱部材１は略コ字形状を呈する。第１平板部１Ａの第１面１０には、第１発熱部品３が取り付けられ、第２平板部１Ｂの第１面１０には、第２発熱部品４と第３発熱部品５とが取り付けられ、第３平板部１Ｃの第１面１０には第４発熱部品６が取り付けられている。
【００２１】
第１平板部１Ａの第２面１１（第１領域）には、第２面１１に垂直に複数の第１フィン２１（押出フィン）が等間隔に設けられ、第２平板部１Ｂの第２面１１には、第２面１１に垂直に複数の第２フィン２２（かしめフィン）が等間隔に設けられ、第３平板部１Ｃの第２面１１（第３領域）には、第２面１１に垂直に複数の第３フィン２３（押出フィン）が等間隔に設けられている。すなわち、第２の変形例では、第１フィン２１と第３フィン２３とが互いに平行に延在し、第２フィン２２は、第１フィン２１と第３フィン２３に対し直交する方向に延在している。
【００２２】
図４Ａは、本発明の第３の変形例であるヒートシンク１００Ｃの斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａの矢視IV図である。第３の変形例のヒートシンク１００Ｃは、受熱部材１が、互いに直交する第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂとを有する。第１の変形例１００Ａ（図２Ｂ）では、第１平板部１Ａの第２面１１と第２平板部１Ｂの第２面１１とのなす角が９０°であったが、第３の変形例では、第１平板部１Ａの第１面１０と第２平板部１Ｂの第１面１０とのなす角が９０°である。したがって、第１平板部１Ａの第２面１１から突設された第２フィン２２（かしめフィン）は、第２平板部１Ｂの第２面１１から突設された第１フィン２１（押出フィン）から離れる方向に延在している。
【００２３】
なお、上記実施形態および変形例では、第１フィン２１として押出フィンを、第２フィン２２としてかしめフィンを用いたが、互いに取付構造の異なる他のフィン（例えばロウ付けフィン、半田付けフィン、接着フィン等）を用いることもできる。
【００２４】
ロウ付けフィンとは、受熱部材１の第２面１１に、ロウ付けによりフィンの端部を接合することにより得られる。ロウ付けフィンを製造する場合、高温の炉が必要となり、製造コストが上昇する。その一方、ロウ付けフィンは、フィンのピッチやフィン長、厚みなどの制約が少ない。また、かしめフィンのようにかしめ領域が不要であり、かしめフィンよりも狭いピッチで長尺のフィンを形成することができる。このようなロウ付けフィンは、多くの表面積が必要とされる強制空冷向きフィンに用いて好適である。
【００２５】
半田付けフィンとは、受熱部材１の第２面１１に、半田付けによりフィンの端部を接合することにより得られる。接着フィンとは、例えば熱伝導性を有する接着剤を用いて、受熱部材１の第２面１１にフィンの端部を接着することにより得られる。接着フィンは、ロウ付けフィンや半田付けフィンに比べ安価に構成できるが、受熱部材１とフィンとの接触熱抵抗が大きく、ロウ付けフィンや半田付けフィンに比べ放熱性能が悪い。
【００２６】
フィン２の取付構造（第１取付構造、第２取付構造）として押出成形、かしめ、ロウ付け、半田付け、および接着のいずれか２つを用い、第１フィン２１および第２フィン２２を構成するのであれば、第１フィンと第２フィンの構成は上述したものに限らない。第１フィンと第２フィンのいずれか一方または両方を、第２面１１から垂直ではなく斜め方向に突設してもよい。上記変形例（図３Ｂ）では、第３フィン２３を第１フィン２１と同一構成としたが、第１フィン２１と第２フィン２２とは異なる構成としてもよい。すなわち、互いに取付構造の異なる３つ以上のフィンを、受熱部材１の互いに異なる領域から突設してもよい。
【００２７】
上記実施形態では、受熱部材１の第１領域１３の反対側の第１取付部３ａに第１発熱部品３を取り付け、受熱部材１の第２領域１４の反対側の第２取付部４ａに第２発熱部品４を取り付けるようにしたが、第１取付部３ａおよび第２取付部４ａが第１領域１３および第２領域１４に対応した位置にそれぞれ配置されるのであれば、第１取付部および第２取付部を上述した以外の位置に設けてもよい。上記実施形態では、受熱部材１に複数の発熱部品３，４を配置するようにしたが、本発明は、例えば温度分布のある単一の発熱部品を受熱部材１に配置する場合にも有効である。
【００２８】
上記変形例（図２Ｂ）では、第１平板部１Ａと第２平板部１Ｂとを直交して設け、第１平板部１Ａの第２面１１（第１平面）から第１フィン２１を、第２平板部１Ｂの第２面１１（第２平面）から第２フィン２２をそれぞれ突設するようにしたが、第１平面と第２平面とを直交させずに斜めに交差させてもよい。すなわち、受熱部材１の構成は上述したものに限らず、例えばケース状に受熱部材１を構成し、その内部の閉じた空間に第１フィン２１と第２フィン２２とを配置してもよい。また、各フィンの長さや形状、あるいはフィン間のピッチが異なっていてもよい。
【００２９】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１    受熱部材
１Ａ    第１平板部
１Ｂ    第２平板部
１Ｃ    第３平板部
２    フィン
３ａ    第１取付部
４ａ    第２取付部
１０    第１面
１１    第２面
１３    第１領域
１４    第２領域
２１    第１フィン
２２    第２フィン
２３    第３フィン
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ    ヒートシンク
【図１Ａ】
2016066639.tif 000003
【図１Ｂ】
2016066639.tif 000004
【図２Ａ】
2016066639.tif 000005
【図２Ｂ】
2016066639.tif 000006
【図３Ａ】
2016066639.tif 000007
【図３Ｂ】
2016066639.tif 000008
【図４Ａ】
2016066639.tif 000009
【図４Ｂ】
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