(57)【要約】【課題】発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンク１００は、ベース１０と、フィンユニット２０と、を備える。ベース１０は、発熱体に熱的に接続される。フィンユニット２０は、複数のフィン２２を有し、ベース１０に着脱可能に取り付けられる。ベース１０は、第１材料により形成され、発熱体およびフィンユニット２０に熱的に接続されるベース本体部１１と、第１材料よりも熱膨張率の低い第２材料により形成され、フィンユニット２０に形成されたフィン側係合部２４と係合するベース側係合部１２と、を含む。【選択図】図４
2017034111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に熱的に接続されるベースと、
少なくとも１つのフィンを有し、前記ベースに着脱可能に取り付けられるフィンユニットと、を備え、
前記ベースは、
前記発熱体および前記フィンユニットに熱的に接続される伝熱部と、
前記伝熱部よりも熱膨張率の低い材料により形成され、前記フィンユニットに形成されたフィン側係合部と係合するベース側係合部と、を含むことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記ベースと前記フィンユニットの間に設けられ、それらを熱的に接続する有する伝熱部材を備え、
前記フィンユニットが前記ベースに取り付けられたとき、前記伝熱部材は前記ベースと前記フィンユニットに挟まれて弾性変形し、
前記フィン側係合部と前記ベース側係合部とは、弾性変形による付勢力を前記伝熱部材から受けることにより係合するよう構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】
前記伝熱部材は、弾性部材と、前記弾性部材に巻き付けられ、前記ベースと前記フィンユニットとを熱的に接続する伝熱シートと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器、電気機器には、半導体素子などの発熱体が発する熱を放熱するためのヒートシンクが設けられる。従来では、発熱体が固定される基盤と、基盤に着脱自在に取り付けられるフィンとを備えるヒートシンクが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるヒートシンクでは、フィンの数を調整することにより、発熱体の発熱量の増大に対応できる。しかしながら、このヒートシンクは、基盤に形成された溝にフィンを勘合することによりフィンを基盤に取り付けているため、発熱体から伝わった熱で基盤の温度が高くなって基盤が熱膨張すると、基盤に形成された溝も大きくなり、基盤からフィンが外れうる。フィンが外れると、ヒートシンクの放熱性能が低下するため、発熱体を的確に冷却できない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のヒートシンクは、発熱体に熱的に接続されるベースと、少なくとも１つのフィンを有し、ベースに着脱可能に取り付けられるフィンユニットと、を備える。ベースは、第１材料により形成され、発熱体およびフィンユニットに熱的に接続される第１部分と、第１材料よりも熱膨張率の低い第２材料により形成され、フィンユニットに形成された係合部と係合する第２部分と、を含む。
【０００７】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係るヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るヒートシンクを示す分解斜視図である。
【図３】ベースおよびフィンユニットの上面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、ヒートシンクの断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、ベースにフィンユニットを装着するときの様子を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、ベースにフィンユニットを装着するときの様子を示す図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、ベースにフィンユニットを装着するときの様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１１】
図１、２は、実施の形態に係るヒートシンク１００を示す。図１は、ヒートシンク１００の斜視図である。図２は、ヒートシンク１００の分解斜視図である。ヒートシンク１００は、例えばＬＳＩなどの発熱体が発する熱を放熱させる。ヒートシンク１００は、ベース１０と、フィンユニット２０と、伝熱部材３０と、を備える。以降ベース１０に対してフィンユニット２０が取り付けられる側を上側として説明する。
【００１２】
ベース１０は、発熱体と熱的に接続される。伝熱部材３０は、ベース１０とフィンユニット２０の間に設けられる。フィンユニット２０は、伝熱部材３０を挟んでベース１０に着脱可能に取り付けられる。発熱体が発した熱は、ベース１０、伝熱部材３０、フィンユニット２０の順に伝わり、主にフィンユニット２０において放熱される。
【００１３】
図３は、ベース１０およびフィンユニット２０の上面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、ヒートシンク１００の断面図である。図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ線断面図に対応し、図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線断面図に対応する。図４（ａ）、（ｂ）では、フィンユニット２０がベース１０に取り付けられた状態を示す。
【００１４】
フィンユニット２０は、基部２１と、複数のフィン２２と、を含む。基部２１は、基部本体部２３と、フィン側係合部２４と、を含む。基部本体部２３は、平面視で略矩形状の部材であり、アルミニウムなどの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。
【００１５】
フィン側係合部２４は、基部本体部２３の下側に設けられる。フィン側係合部２４は、フック状の部材であり、下方に伸びる第１部分２４ａと、第１部分２４ａの下端から第１部分２４ａに略直交する方向に伸びる第２部分２４ｂと、第２部分２４ｂから上側に突出する第３部分２４ｃと、を含む。フィン側係合部２４は、基部本体部２３と一体に形成されても、基部本体部２３とは別体に形成された上で基部本体部２３に結合されてもよい。
【００１６】
複数のフィン２２は、基部本体部２３の上側に設けられる。複数のフィン２２は、細長い板状の部材であり、アルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。複数のフィン２２は、基部２１と一体に形成されても、基部２１とは別体に形成された上で基部２１に結合されてもよい。
【００１７】
ベース１０は、ベース本体部１１と、ベース側係合部１２と、を含む。ベース本体部１１は、発熱体に熱的に接続される。ベース本体部１１は、平面視で矩形状の部材であり、アルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い材料により形成される。なお、ベース本体部１１は、フィンユニット２０の基部本体部２３と同じ材料により形成されても、基部本体部２３とは異なる材料により形成されてもよい。
【００１８】
ベース側係合部１２は、ベース本体部１１に固定される。本実施の形態では、ベース側係合部１２は、ベース本体部１１に形成された凹部１１ａに収容され、そこで固定される。ベース側係合部１２は、箱状の部材であり、ベース本体部１１よりも熱膨張率が低い材料により形成される。これにより、ベース側係合部１２の熱変形が抑止される。好ましくは、ベース側係合部１２は、発熱体が発する熱ではほとんど熱変形しない材料により形成される。例えば、ベース側係合部１２は、セラミックスにより形成される。ベース側係合部１２の上面には、フィン側係合部２４がベース側係合部１２内に進入するための第１開口１２ａと、フィン側係合部２４の先端（すなわち第３部分２４ｃ）を引っかけるための第２開口１２ｂとが形成されている。
【００１９】
伝熱部材３０は、ベース本体部１１の上面に固定される。伝熱部材３０は、平面視で略矩形状の部材であり、フィン側係合部２４およびベース側係合部１２と上下方向で対応する位置に開口３０ａが形成されている。
【００２０】
本実施の形態では、伝熱部材３０は、弾性部材３１と、伝熱シート３２と、を含んで構成される。弾性部材３１は、平面視で略矩形状の部材であり、スポンジやゴムなどの弾性を有する材料により形成される。弾性部材３１には、開口３０ａに対応する開口が形成されている。
【００２１】
伝熱シート３２は、シート状の部材であり、弾性部材３１の周りに巻かれている。フィンユニット２０がベース１０に取り付けられた状態では、伝熱シート３２は、ベース本体部１１に加えて、基部本体部２３にも接する。すなわち、伝熱シート３２は、ベース本体部１１と基部本体部２３の両方に熱的に接続される。したがって、発熱体からベース１０（特にベース本体部１１）に伝わった熱は、伝熱シート３２を介してフィンユニット２０に伝わり、主にフィン２２において放熱される。
【００２２】
図５〜図７は、ベース１０にフィンユニット２０を装着する（または取り外す）ときの様子を示す。図５（ａ)、図６（ａ）、図７（ａ）は、図４（ａ）に対応する。図５（ｂ)、図６（ｂ）、図７（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する。図５〜７に加えて図４を参照しつつ、ベース１０に対してフィンユニット２０を着脱する流れを説明する。
【００２３】
図５（ａ）、（ｂ）のごとくフィンユニット２０がベース１０から取り外された状態から、フィンユニット２０を下方に移動させてベース１０に近づける。伝熱部材３０を押し潰しながらフィンユニット２０をベース１０に近づけると、図６（ａ）、（ｂ）のごとくフィン側係合部２４が第１開口１２ａからベース側係合部１２内に進入する。
【００２４】
図７（ａ）、（ｂ）のごとく、フィンユニット２０をベース１０側に押しつけたまま、上下方向を回転軸としてフィンユニット２０を９０度回転させる。フィン側係合部２４の第３部分２４ｃは、第２開口１２ｂと上下方向で対向する。
【００２５】
フィンユニット２０をベース１０側に押しつけるのを止めると、伝熱部材３０の弾性力により、フィンユニット２０はベース１０から離れる方向に付勢される。すると、図４（ａ）、（ｂ）のごとく、フィン側係合部２４の第３部分２４ｃがベース側係合部１２の第２開口１２ｂに引っかかる。また、フィン側係合部２４の第２部分２４ｂがベース側係合部１２に押しつけられる。このようにして、フィン側係合部２４とベース側係合部１２とが係合し、フィンユニット２０がベース１０に取り付けられる。
【００２６】
ベース１０からフィンユニット２０を取り外すとき（すなわちフィン側係合部２４とベース側係合部１２との係合を外すとき）は、装着するときとは逆の流れで行われる。すなわち、フィンユニット２０は、図４→図７→図６→図５の流れでベース１０から取り外される。
【００２７】
以上説明した実施の形態に係るヒートシンク１００によると、フィンユニット２０は、着脱可能にベース１０に取り付けられる。これにより、発熱体の発熱量が増大した場合や、発熱体が使用される環境の温度が想定と異なっていた場合（例えば想定よりも暑い環境で使用される場合）でも、つまりヒートシンク１００に求められる冷却性能に変更が生じた場合でも、発熱体にネジや接着剤等で固定されたベース１０はそのままに、フィンユニット２０を取り替えることによって対応できる。例えば、発熱量に応じた枚数のフィンを有するフィンユニット２０に取り替えることによって、冷却性能の変更に対応できる。加えて、実施の形態に係るヒートシンク１００によると、ベース１０は、発熱体からの熱をフィンユニット２０に伝えるベース本体部１１と、フィンユニット２０と係合するためのベース側係合部１２と、を含む。このベース側係合部１２は、ベース本体部１１よりも熱膨張率の低い材料により形成される。したがって、ベース側係合部１２がベース本体部１１と同じ材料により形成される場合と比べ、ヒートシンク１００（特にベース１０）の温度が高くなったときのベース側係合部１２の熱変形は抑止される。そのため、ヒートシンク１００の温度が高くなってもベース側係合部１２とフィン側係合部２４との係合を維持できるため、すなわちヒートシンク１００の温度が高くなってもフィンユニット２０がベース１０から外れないため、ヒートシンク１００は発熱体を的確に冷却できる。つまり、実施の形態に係るヒートシンク１００によると、発熱体の発熱量の増大に対応でき、かつ、発熱体を的確に冷却できるヒートシンク１００を提供できる。
【００２８】
また、実施の形態に係るヒートシンク１００では、伝熱部材３０の付勢力によって、フィン側係合部２４とベース側係合部１２とが係合する。ここで、仮にフィン側係合部２４とベース側係合部１２とが熱膨張により多少変形しても、伝熱部材３０の付勢力によって、やはり第３部分２４ｃは第２開口１２ｂに挿通し、やはり第２部分２４ｂはベース側係合部１２に押しつけられる。つまり、実施の形態に係るヒートシンク１００によると、フィン側係合部２４とベース側係合部１２が熱変形しても、それらの係合を維持できる。
【００２９】
また、実施の形態に係るヒートシンク１００では、伝熱部材３０の付勢力によってフック状のフィン側係合部２４の先端がベース側係合部１２の開口に引っかかり、フィン側係合部２４とベース側係合部１２とが係合する。つまり、比較的簡単にフィンユニット２０をベース１０に取り付けることができる。これにより、フィンユニット２０の取り替えに要する時間が短くでき、交換作業のコストを削減できる。また、係合部の構造が比較的単純であるため、各係合部ひいてはヒートシンク１００を比較的安価に製造できる。
【００３０】
以上、実施の形態に係るヒートシンクの構成について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。以下、変形例を示す。
【００３１】
（変形例１）
実施の形態では、フィンユニット２０が、複数のフィン２２を含む場合に付いて説明したが、それに限られない。フィンユニット２０は、１つのフィン２２だけを含んでもいてもよい。つまり、フィンユニット２０は、少なくとも１つのフィン２２を含んでいればよい。
【００３２】
（変形例２）
実施の形態では、１つのベース１０に対して、１つのフィンユニット２０が取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。１つのベース１０に対して、複数のフィンユニット２０が取り付けられてもよい。この場合、各フィンユニット２０が含むフィン２２の数は、同じでなくてもよい。
【００３３】
（変形例３）
実施の形態では特に言及しなかったが、フィン側係合部２４が基部本体部２３とは別体に形成された上で基部本体部２３に結合される場合、フィン側係合部２４は、基部本体部２３よりも熱膨張率の低い材料により形成されてもよい。例えば、フィン側係合部２４は、セラミックスにより形成されてもよい。この場合、ベース側係合部１２に加えてフィン側係合部２４も、発熱体が発する熱ではほとんど熱変形しないため、ベース側係合部１２とフィン側係合部２４との高い係合強度を維持できる。
【００３４】
（変形例４）
実施の形態では、伝熱部材３０が弾性部材３１と伝熱シート３２とを含む場合について説明したが、これに限られない。伝熱部材３０は、熱伝導率が高くて弾性を有していればよく、例えばシリコンを含有したゴムにより形成されてもよい。
【００３５】
（変形例５）
実施の形態では、フック状のフィン側係合部２４がベース側係合部１２の開口に引っかかることによってフィン側係合部２４とベース側係合部１２とが着脱可能に係合し、フィンユニット２０がベース１０に着脱可能に取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。ベース１０がフック状の係合部を有し、フィン側係合部２４がそのフックが引っかかる開口を有していてもよい。また、フィン側係合部２４およびベース側係合部１２は、着脱可能に係合できれば、他の構造であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ベース、  １１  ベース本体部、  １２  ベース側係合部、  ２０  フィンユニット、  ２１  基部、  ２２  フィン、  ２３  基部本体部、  ２４  フィン側係合部、  ３０  伝熱部材、  ３１  弾性部材、  ３２  伝熱シート、  １００  ヒートシンク。
【図１】
2017034111.tif 000003
【図２】
2017034111.tif 000004
【図３】
2017034111.tif 000005
【図４】
2017034111.tif 000006
【図５】
2017034111.tif 000007
【図６】
2017034111.tif 000008
【図７】
2017034111.tif 000009