(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性材料により形成され、ベース部の上面に複数の放熱フィンを立設したヒートシンクであって、
前記ベース部の少なくとも一辺縁部には、先端縁に近付くに従って漸次高さが低くなるとともに、平面視において先端縁に近付くに従って漸次幅方向寸法が広くなる台形形状をなす傾斜面からなる導風ガイド部が設けられ、
かつ、該導風ガイド部の両側壁が上方に向けて漸次開かれる傾斜面からなるヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＰＵ等の発熱素子を冷却するために使用されるヒートシンクは、アルミニウム等の熱伝導性の良好な材料に形成され、発熱素子に接着剤、あるいは伝熱性コンパウウンドを介して接触するベース部と、ベース部の上面に一体に立設される複数の放熱フィンとからなる。
【０００３】
当該ＣＰＵ等が実装される基板を収容する筐体内には例えば冷却ファン等により冷却風が送風され、発熱素子から発生する熱はベース部を介して放熱フィンから放熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、発熱素子における発熱量の増加に伴い、ヒートシンクは大型化する傾向にあり、またチップサイズの減少に伴い、ベース部の板厚も厚くなってきている。ベース部の板厚を厚くすることは、熱拡散を促進するには必要不可欠であるが、ベース部の板厚が厚くなると、ヒートシンク側に送風された冷却風はベース部の端面に衝突した後、上方に吹き上げられ、放熱フィン間を通過することができないために、放熱フィン間への供給風量が減少し、冷却効率が低下する。また、上昇気流は放熱フィンに向かう冷却風流に対してエアーカーテンとして機能するために、放熱フィンへの冷却風量が減少することとなり、この結果、冷却効率の低下の原因となる。
【０００５】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、冷却風を効率的に冷却フィンに導くことにより、冷却効率を向上させることのできるヒートシンクの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、
熱伝導性材料により形成され、ベース部１の上面に複数の放熱フィン２、２・・を立設したヒートシンクであって、
前記ベース部１の少なくとも一辺縁部には、先端縁に近付くに従って漸次高さが低くなるとともに、平面視において先端縁に近付くに従って漸次幅方向寸法が広くなる台形形状をなす傾斜面からなる導風ガイド部４が設けられ、
かつ、該導風ガイド部４の両側壁４ａ、４ａが上方に向けて漸次開かれる傾斜面からなるヒートシンクを提供することにより達成される。
【０００７】
ヒートシンク３は導風ガイド部４が形成される辺縁を冷却風の流れ方向Ａに対して一側縁をほぼ直交する姿勢で発熱素子１０上に固定される。導風ガイド部４を形成することにより、冷却風に直交する辺縁は薄肉になるために、冷却風はベース部１の端面に衝突して吹き上がることがなく、図２（ｂ）において矢印Ａ’で示すように、導風ガイド部４に沿って緩やかに上昇して放熱フィン２、２間に導かれる。
【０００８】
導風ガイド部４は図３（ａ）に示すように、冷却風が当たる辺縁を一辺とする矩形領域に形成することも可能であるが、図１に示すように、平面視において、端縁に近付くに従って漸次幅方向寸法が広くなる台形形状に形成することが可能であり、このように構成すると、導風ガイド部４の両側壁４ａ、４ａが冷却風をヒートシンク３の中心部に導く側方ガイドとして機能するために、発熱素子１０の冷却効率をより向上させることができる。また、この場合、図２（ａ）に示すように、導風ガイド部４の両側壁４ａ、４ａを上方に向けて漸次開かれる傾斜面により形成すると、該側壁４ａでの冷却風の吹き上がりを可及的に減少させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１、２に本発明の実施の形態を示す。ヒートシンク３はアルミニウム、あるいはアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材料に製せられ、平面視矩形状のベース部１の上面に複数の放熱フィン２、２・・を立設して形成される。ヒートシンク３の製造は、鋳造、冷間鍛造、切削加工等によりできる。
【００１３】
ベース部１は所定の厚さｔを有しており、中央部には発熱素子１０に固定するためのスタッド挿通孔１ａが貫通して設けられる。このベース部１の対向２辺縁部には導風ガイド部４が形成される。導風ガイド部４は平面視においてベース部１中央に近付くに従って漸次幅狭となる台形形状領域に形成され、その表面は、先端縁からベース部１の中央部に近付くに従って漸次ベース部１の一般部の肉厚に達する傾斜面とされる。傾斜面の先端縁における肉厚は０として該先端縁をナイフエッジに形成することも可能であるが、搬送、取付作業時のめくり上がりを防止するためには、該辺縁における肉厚をｍｍ程度としたり、あるいは、アール面とするのが望ましい。また、導風ガイド部４の両側壁４ａ、４ａはベース部１の表面と導風ガイド部４の表面とを結んだ傾斜面とされる。
【００１４】
放熱フィン２は、厚さ０．５ｍｍ程度、長さ５ｍｍ程度、高さ２１ｍｍ程度の薄片形状を有し、長手方向を導風ガイド部４の傾斜面の最大傾斜線（導風ガイド部４の表面上の任意の点から傾斜角度が最大となる方向に引いた線分）方向、すなわち、導風ガイド部４が形成される辺縁部に隣接する辺縁に平行する方向に沿って２ｍｍ程度の間隙をおいて等しいピッチで配列される。各放熱フィン２、２・・は上記最大傾斜線方向に沿って一直線上に整列し、該最大傾斜線方向に直交する方向に所定ピッチで配列され、放熱フィン２、２間に前端から後端に連通する冷却風流路が形成される。各放熱フィン２は図３（ｂ）に示すように細長矩形状断面を有するが、図３（ｃ）に示すように、中央部を外側に湾曲させたり、あるいは、図３（ｄ）に示すように、風向きに面する辺縁に面取りを施すことにより放熱フィン２、２間を通過する冷却風の圧損を低下させることができる。また、上記スタッド挿通孔１ａと同心の円形領域に干渉する放熱フィン２は切り欠かれ、ナット収容凹部３ａが形成される。
【００１５】
なお、図示の例で放熱フィン２は薄片形状に形成されているが、通常使用されるプレート形状、あるいはピン形状にすることもできる。また、図１において導風ガイド部４は取り付け姿勢の互換性を保持するために前後端縁に形成されているが、冷却風の流れ方向に対面する側縁のみに形成することもできる。さらに、図１において導風ガイド部４は平面視において台形領域に形成されるが、図３（ａ）に示すように、端縁部全面を前下がりに傾斜させることもできる。さらに、放熱フィン２は、導風ガイド部４が設けられないベース部１の上面に配置されているが、図３（ａ）に示すように、導風ガイド部４にも立設することもできる。加えて、導風ガイド部４を台形形状に形成し、側壁４ａを傾斜面とする場合には、側壁４ａ上に放熱フィン２を立設することもできる。
【００１６】
かかるヒートシンク３は図１、２に示すように、導風ガイド部４の最大傾斜線方向を冷却風の流れ方向Ａに合致させるようにして、実装基板１１上に実装された発熱素子１０上に固定されて使用される。固定状態において放熱フィン２の長手方向は冷却風の流れ方向Ａにほぼ一致しており、図２（ｂ）において矢印Ａ’で示すように進行してきた冷却風は、導風ガイド部４の傾斜面に沿ってなだらかにベース部１上面に導かれ、放熱フィン２、２間を通過する。
【００１７】
図４に本発明の第２の実施の形態で、冷却風との熱交換効率を向上させるための変形を示す。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と実質的に同一の構成要素は図中に同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
この実施の形態において、ベース部１には少なくともベース部１を構成する素材よりも熱伝導性の良好な高伝熱体１２が固定される。この実施の形態において、ベース部１、および放熱フィン２はアルミダイキャストにより製造されており、高伝熱体１２は銅、あるいはアルミニウムにより製造される。図４（ｂ）に示すように、高伝熱体１２は、ベース部１の中央裏面であって、発熱素子１０よりやや広い範囲に固定されている。
【００１９】
したがってこの実施の形態において、ヒートシンク３を発熱素子１０上に固定した状態においてベース部１から裏面に露出する高伝熱体１２が発熱素子１０に直接当接する。この結果、発熱素子１０からの発熱は、速やかに高伝熱体１２に伝達されて高伝熱体１２中を拡散するために、発熱素子１０との接触界面での熱抵抗が低くなり、放熱効果が向上する。また、高伝熱体１２に比重の大きな金属材料を使用しても、軽量な伝熱体と組み合わせることにより、全体の重量を軽くすることができる。
【００２０】
高伝熱体１２は、図４（ｂ）に示すように、矩形のプレート体を使用することも可能であるが、図ず４（ｃ）に示すように、ストライプ形状のものを複数配置することもできる。また、ベース部１への固定は、予めベース部１に嵌合溝を形成しておいて高伝熱体１２を機械的に嵌合させたり、あるいは、ヒートシンク３を鋳造法により成形する場合には、高伝熱体１２をアウトサート成形することもできる。
【００２１】
また、図４において高伝熱体１２はベース部１裏面にのみ露出している場合を示したが、図５に示すように、導風ガイド部４の表面に露出させることもできる。
【００２２】
図６に本発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態は、冷却風を有効に放熱フィン２、２間の冷却風流路に導くための変形を示すもので、導風ガイド部４の先端から前方に向けてスカート部５が延設される。スカート部５の表面は前下がりの傾斜面により形成されており、先端は実装基板１１の表面近傍にまで至っている。
【００２３】
したがってこの実施の形態において、実装基板１１の表面に沿って流れてくる冷却風を放熱フィン２、２間に導くことができるために、冷却風を有効利用することができる。スカート部５は図６（ａ）に示すように、ベース部１に一体形成することも可能であるが、図６（ｂ）に示すように、他部材をベース部１にかしめ固定したり、あるいはネジを使用して固定することができる。
【００２４】
図７に本発明の第４の実施の形態を示す。この実施の形態において、ヒートシンク３の一側縁部には矩形枠形状の本体筒部７を有するヒートシンク用フード９が固定される。本体筒部７の底壁７ｂには、ヒートシンク３のベース部１の裏面に突設されたボス１ｂが挿通可能な切欠７ｃが設けられ、該ボス１ｂを切欠７ｃに挿通させるようにして本体筒部７をヒートシンク３の一側端部に嵌合させた後、ボス１ｂの先端をかしめてヒートシンク３に固定される。
【００２５】
また、フード９は本体筒部７の前端縁から前方に延設される導風筒部８を備える。導風筒部８は、前方に行くに従って開口面積が漸次拡開する中空矩形状断面を有し、前下がりに延びて実装基板１１側に接近するスカート部５と、両側方に拡開する傾斜側壁９ａと、上上がりに延びる傾斜天井壁９ｂとを有し、ヒートシンク３側に流れてくる冷却風を放熱フィン２、２間の冷却風流路に導く。
【００２６】
さらに、本体筒部７の天井壁７ａは放熱フィン２の上端２ａに当接しており、該天井壁７ａの後端から後方に庇部６が延設される。庇部６は、ヒートシンク３のベース部１の先端縁に衝接し、あるいは導風ガイド部４の傾斜面、またはスカート部５により上方に向きを変えた冷却風を再びベース部１表面側に反射させるために設けられる。
【００２７】
したがってこの実施の形態において、放熱フィン２間を挿通しない領域を流れる冷却風も放熱フィン２間に導いて冷却に利用できるために、冷却効率を向上させることができる。また、上方向に向いた冷却風を図７（ａ）で矢印Ｂで示すように、再び庇部６で反射させて放熱フィン２間に戻すことができるために、冷却風の有効利用ができる。さらに、フード９はヒートシンク３の前端縁部に嵌合固定されるために、ヒートシンク３上面全体を多う場合に比して取り付けが簡単で、コストの上昇をもたらさない。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、冷却風を有効に放熱フィン間に導くことができるために、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示す平面図である。
【図２】図１の側面図で、（ａ）は図１の２Ａ方向矢視図、（ｂ）は図２（ａ）の２Ｂ-２Ｂ線断面図である。
【図３】図１の変形例を示す図で、（ａ）は導風ガイド部近傍を示す平面図、（ｂ）は放熱フィンを示す平面図、（ｃ）は放熱フィンの変形例を示す平面図、（ｄ）は放熱フィンの他の変形を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、（ａ）は図２（ｂ）に対応する断面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は（ｂ）の変形を示す裏面図である。
【図５】図４の変形例を示す図で、（ａ）は図２（ｂ）に対応する断面図、（ｂ）は裏面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、（ａ）は図２（ｂ）に対応する断面図、（ｂ）は（ａ）の変形を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す図で、（ａ）は図２（ｂ）に対応する断面図、（ｂ）は図７（ａ）の７Ｂ方向矢視図である。
【符号の説明】
１        ベース部
２        放熱フィン
３        ヒートシンク
４        導風ガイド部
５        スカート部
６        庇部
７        本体筒部
７ａ      天井壁
８        導風筒部
９        フード
【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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