JP2002252486A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造作業性が良好でかつ放熱容量あるいは効
率を向上させることのできるヒートシンクを提供する。 【解決手段】 多数枚の平板状フィン２が、ベース部１
の表面に立設されて一体化されているヒートシンクであ
って、前記平板状フィン２の少なくとも一方の面に、隣
接する前記平板状フィン２に当接して前記平板状フィン
２同士の間隔を規定する突起３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄い板状の多数
のフィンを、所定の発熱体が接触させられてその発熱体
から熱を受けるベース部に一体的に設けたヒートシンク
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ヒートシンクは熱の放散
を促進して冷却をおこなうためのものであり、一般に
は、放熱面積を可及的に増大するためのフィンを設けて
いる。そのフィンを冷却対象物に直接取り付ければ、両
者の間の熱抵抗を低下させて放熱効率を向上させること
ができる。しかしながら、冷却対象物には、不可避的に
発熱するものもあり、このような発熱体は、本来の機能
が発熱ではないから、放熱フィンを取り付ける構造には
なっておらず、そのため、これに多数のフィンを直接取
り付けることは、その構造上の理由や作業性の理由など
で一般には困難である。

【０００３】そこで、従来、ヒートシンクに汎用性を与
えるために、発熱体を接触させもしくは取り付けること
のできるベース部を設け、そのベース部に多数のフィン
を取り付けた構造のヒートシンクが用いられている。こ
の種のヒートシンクでは、放熱容量あるいは放熱効率を
可及的に増大させるために、各フィンの熱容量を小さく
するとともに、その数を多くして放熱面積を増大させ、
さらにはベース部とフィンとの間の熱抵抗を低下させる
ことが好ましい。

【０００４】このような要請を満たすために、従来、薄
板状のフィンを予め作成し、それらのフィンを狭い間隔
をあけて多数配列するとともに、それらのフィンの一端
部を、ベース部を鋳造するためのキャビティ内に挿入
し、その状態でベース部をダイキャスト鋳造することに
より、フィンとベース部とを一体化したヒートシンクが
開発されている。

【０００５】この種のヒートシンクでは、フィンの間隔
を制限する要因が少ないので、フィンの枚数を多くして
放熱面積を相対的に広くできる。また、各フィンがその
一端部を鋳包まれてベース部に一体化されているので、
両者の間の熱抵抗を小さくすることができる。その結
果、全体として放熱容量あるいは放熱効率を向上させる
ことができ、言い換えれば、小型化を図ることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の薄板状の多数の
フィンを用いたヒートシンクでは、ベース部を鋳造して
そのベース部に一体化する際に、ベース部を鋳造するた
めのキャビティを密閉状態に形成する必要があるので、
各フィンの間にスペーサを配置している。すなわち、熱
伝達率を高くするために、フィンをアルミニウム製ある
いはその合金製としており、それに伴ってベース部にア
ルミニウムあるいはその合金を使用している。そのため
に、ベース部をダイキャスト鋳造する必要があり、高圧
の溶湯が漏洩することを防止するために、各フィンの間
の隙間をスペーサによって閉じている。

【０００７】したがって上記のヒートシンクでは、フィ
ンが単純な平板状であっても、ベース部が緻密な組織と
なって両者が強固に一体化される。しかしながら、スペ
ーサは、溶湯の漏洩を防止するために設けられているの
で、フィンの間に強固に挟み付けられており、また鋳造
後にはベース部の熱収縮が僅かなりとも生じるので、ス
ペーサとフィンとの接触圧力が高くなってスペーサをフ
ィンの間から外すことが困難になる。

【０００８】例えば、多数のスペーサを一括して外そう
とすれば、フィンもベース部から抜けてしまうことがあ
る。そのため、フィンを押さえた状態でスペーサを１枚
ずつ外すなどの面倒な操作を余儀なくされる不都合があ
る。

【０００９】この発明は上記の技術的課題に着目してな
されたものであり、製造作業性が良好でかつ放熱効率の
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。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明は、平板状フィンの少な
くとも一方の面に突起を形成し、その突起によって各平
板状フィンの間隔を設定し、またベース部に対する連結
機能を生じさせるようにしたことを特徴とするものであ
る。より具体的には、請求項１の発明は、多数枚の平板
状フィンが、ベース部の表面に立設されて一体化されて
いるヒートシンクにおいて、前記平板状フィンの少なく
とも一方の面に、隣接する前記平板状フィンに当接して
前記平板状フィン同士の間隔を規定する突起が設けられ
ていることを特徴とするヒートシンクである。

【００１１】したがって請求項１の発明では、多数のフ
ィンを互いに対面させて配列すると、それぞれのフィン
に形成されている突起が隣接するフィンに当接すること
により、各フィンが互いに間隔をあけた状態で配列され
る。その状態で、各平板状フィンの一端部をベース部に
固着することにより、ヒートシンクを得ることができ
る。そのため、従来使用していたスペーサを用いること
なくヒートシンクを製造でき、製造作業性が良好にな
る。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１におけ
る前記突起が、前記平板状フィンの下端部に形成され、
かつその突起が前記ベース部にハンダ付けもしくはロー
付けされて、前記平板状フィンが前記ベース部に一体化
されていることを特徴とするヒートシンクである。

【００１３】したがって請求項２の発明では、各フィン
に形成されている突起が隣接するフィンに当接すること
により、フィン同士の間隔が設定される。また、フィン
の下端部に形成されている突起が、ベース部にハンダ付
けもしくはローづけられることにより、ベース部に対す
るフィンの接合面積が広くなる。その結果、フィンのベ
ース部に対する取り付け強度を高くすることができると
同時に、両者の間の熱抵抗を低減することができる。

【００１４】さらに、請求項３の発明は、請求項１の構
成に加えて、前記突起が、前記平板状フィンの下端縁と
上端縁との両方に形成されていることを特徴とするヒー
トシンクである。

【００１５】したがって請求項３の発明では、上下両側
の突起が、隣接するフィンに当接することにより、各フ
ィンの上下両側に所定の間隔を確保でき、その結果、各
フィンの間に冷却用の送風通路が形成されてフィンから
の放熱効率を向上させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
のヒートシンクの一具体例を説明する。図１において、
ベース部１の上面に多数のフィン２が取り付けられてい
る。そのベース部１は、アルミニウムあるいはその合金
からなる厚板状の部材であって、断面矩形状もしくは円
形状などの適宜の形状をなしている。また、フィン２
は、アルミニウムあるいはその合金製の薄板状の部材で
あって、矩形もしくは円形などの適宜の形状をなしてい
る。

【００１７】そのフィン２の一方の面には、突起３が形
成されている。その突起３は、図１に示す例では、前記
一方の面の上下左右の４箇所に形成されている。なお、
図１における左端のフィン２には突起３が形成されてい
ない。これらのフィン２は、各々の突起３を隣接するフ
ィン２の表面に当接させた状態で配列されている。した
がって各フィン２は、突起３の高さに応じた間隔を開け
て互いに平行に配列されており、その状態でベース部１
の上面に立設しかつ固着されている。

【００１８】すなわちベース部１の上面には、ハンダ浴
を形成するための凹部４が形成されており、互いに平行
に配列されたフィン２は、その下端部を凹部４内のハン
ダ５に挿入し、そのハンダ５が固化することにより、そ
のハンダ５を介してベース部１に立設状態に固着されて
いる。

【００１９】上記のヒートシンクは、そのベース部１を
演算素子などの発熱体に熱授受可能に接触させ、かつフ
ィン２を外気に曝した状態で使用される。したがって発
熱体で生じた熱がベース部１に伝達され、さらにベース
部１から各フィン２に伝達される。その場合、フィン２
の下端部がハンダ５によってベース部１に実質的に一体
化されているので、両者の熱抵抗が小さく、したがって
ベース部１から各フィン２に対して効率良く熱が伝達さ
れる。そして、各フィン２から外気に対して熱が放散さ
れ、その結果、前記発熱体が間接的に空冷され、その温
度上昇が防止される。

【００２０】前述したように、上記の各フィン２は、そ
の突起３を隣接するフィン２の表面に当接させることに
より、一定の間隔をあけて平行に配列された状態となる
ので、ベース部１に固着する際にスペーサを使用する必
要がなく、したがって製造に要する部品数が少ないこと
と相俟って製造作業性が良好になる。また、各フィン２
の間隔を制約する要因がなく、各フィン２の間隔を狭く
して実質的な放熱面積を増大することができ、その結
果、放熱容量あるいは効率を向上させることができ、そ
れに伴って小型化を図ることができる。

【００２１】この発明におけるフィンの形状は上述した
形状に限定されないのであり、例えば図２に示す形状で
あっもよい。ここに示すフィン２は、全体として矩形の
薄板状の部材であって、その一方の面の中央部にピン状
の突起３Ａが形成されており、またその下端部が幅方向
の全体に亘って前記突起３Ａと同方向に同寸法に折り曲
げられ、短冊状の突起３Ｂが形成されている。

【００２２】したがって複数のフィン２を、突起３Ａ，
３Ｂの向きを揃えて配列すると、各突起３Ａ，３Ｂが隣
接するフィン２に当接することにより、各フィン２が一
定の間隔をあけて互いに平行に配列される。そのように
配列した一連のフィン２をベース部１の上面に固着する
ことにより、ヒートシンクが構成される。そのヒートシ
ンクの例を図３に示してある。

【００２３】この図３に示すヒートシンクも上述した図
１に示すヒートシンクと同様に動作して図示しない発熱
体の熱を外気に放散し、その発熱体の間接的な空冷効果
を高くすることができる。また、そのフィン２を配列
し、かつベース部１に固着する際にスペーサを使用する
必要がないので、製造作業性の良好なものとすることが
できる。また、このヒートシンクでは、各フィン２の下
端部に形成してある短冊状の突起３Ｂをベース部１の上
面にハンダ付けもしくはロー付けにより接合するので、
フィン２のベース部１に対する接合面積が広くなり、そ
の結果、フィン２のベース部１に対する取り付け強度が
高くなるとともに、両者の間の熱抵抗を低減することが
できる。

【００２４】図４は更に他の構造のフィン２を示してい
る。ここに示すフィン２においては、上下両端部にその
幅方向の全体に亘って短冊状の突起３Ｃが形成されてい
る。この突起３Ｃは、例えば薄板状の素材の上下両端部
を一定の幅で、一方の面側にほぼ直角に折り曲げること
により形成されている。したがってこのフィン２は、断
面形状がコ字形状をなすように構成されている。

【００２５】このフィン２を向きを揃えて複数枚配列
し、その状態でベース部１の上面に固着した状態を図５
に示してある。なお、図５の左端のフィンとして単純な
平板状の薄板が使用されている。

【００２６】この図５に示すヒートシンクも上述した図
３に示すヒートシンクと同様に動作して図示しない発熱
体の熱を外気に放散し、その発熱体の間接的な空冷効果
を高くすることができる。また、そのフィン２を配列
し、かつベース部１に固着する際にスペーサを使用する
必要がないので、製造作業性の良好なものとすることが
できる。また、このヒートシンクでは、各フィン２の下
端部に形成してある短冊状の突起３Ｃをベース部１の上
面にハンダ付けもしくはロー付けするので、フィン２の
ベース部１に対する接合面積が広くなり、その結果、フ
ィン２のベース部１に対する取り付け強度が高くなると
ともに、両者の間の熱抵抗を低減することができる。

【００２７】さらに、図５に示すヒートシンクでは、突
起３Ｃがフィン２の上下両端部に幅方向の全体に亘って
形成されていることにより、各フィン２の間にその幅方
向に沿ったスリット状の通気路が形成される。そのた
め、ファン（図示せず）などの送風手段を使用して強制
空冷する場合にその通気路による整流作用が生じ、フィ
ン２からの放熱を促進することができる。

【００２８】なお、上記の図１に示す具体例では、ハン
ダの溶融浴にフィンの下端部を差し込んでハンダ付けす
ることによりフィンをベース部に取り付ける例を示した
が、この発明は、上記の具体例に限定されないのであっ
て、ベース部の平坦な表面にフィンの下端部をロー付け
もしくはハンダ付けする構成としてもよい。これとは反
対に図３あるいは図５に示すフィンの下端部に形成して
ある突起をロー材もしくはハンダに埋設するとすれば、
その部分のアンカー効果（投錨効果）によって、フィン
のベース部に対する接合強度を向上させることができ
る。またこの発明における突起はフィンを構成している
薄板素材の一部を変形させて構成したものであってもよ
く、あるいは突起を別部材で構成してもよい。さらにこ
の発明おけるベース部は、平板状のヒートパイプによっ
て構成することもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、平板状フィンに形成に設けた突起が、フィン同
士の間隔を保持する機能を果たすので、ベース部に多数
の平板状フィンを一定間隔に配列して設けるヒートシン
クを製造する場合に、従来使用していたスペーサを用い
る必要がなくなり、その結果、平板状フィンを有するヒ
ートシンクの製造作業性を向上させることができる。ま
た、フィンの間隔は、突起の高さによって規定すること
ができるので、その間隔を小さくすることにより、放熱
面積を拡大することができ、その結果、放熱容量あるい
は放熱効率を向上させることができ、ひいてはヒートシ
ンクの小型化を図ることができる。

【００３０】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明による効果に加えて、平板状フィンの下端部に形
成されている突起が、ベース部に対する接合面積を拡大
するように作用するので、フィンのベース部に対する取
り付け強度を高くすることができると同時に、両者の間
の熱抵抗を低減し、ひいては放熱容量あるいは放熱効率
を向上させ、ヒートシンクの小型化を図ることができ
る。

【００３１】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
１の発明による効果に加えて、平板状フィンの下端部に
形成されている突起が、接合剤に埋設されることにより
いわゆる投錨効果（アンカー効果）を生じ、あるいはベ
ース部に対する接合面積を拡大するように作用するの
で、フィンのベース部に対する取り付け強度を高くする
ことができると同時に、上下両側の突起が、隣接するフ
ィンに当接することにより、各フィンの上下両側に所定
の間隔を確保でき、その結果、各フィンの間に冷却用の
送風通路を形成してフィンからの放熱効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るヒートシンクの一具体例を示
す縦側断面図である。

【図２】 この発明で使用できる他のフィンの形状を示
す斜視図である。

【図３】 図２に示すフィンを使用して構成したこの発
明に係るヒートシンクの他の例を示す断面図である。

【図４】 この発明で使用できる更に他のフィンの形状
を示す斜視図である。

【図５】 図４に示すフィンを使用して構成したこの発
明に係るヒートシンクの他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ベース部、 ２…平板状フィン、 ３，３Ａ，３
Ｂ，３Ｃ…突起、 ５…ハンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大河原 徹 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB02 FA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数枚の平板状フィンが、ベース部の表
   面に立設されて一体化されているヒートシンクにおい
   て、 前記平板状フィンの少なくとも一方の面に、隣接する前
   記平板状フィンに当接して前記平板状フィン同士の間隔
   を規定する突起が設けられていることを特徴とするヒー
   トシンク。
2. 【請求項２】 前記突起が、前記平板状フィンの下端部
   に形成され、かつその突起が前記ベース部にハンダ付け
   もしくはロー付けされて、前記平板状フィンが前記ベー
   ス部に一体化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。
3. 【請求項３】 前記突起が、前記平板状フィンの下端縁
   と上端縁との両方に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。