JP2003086984A - Electronic component cooling system - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高発熱電子部品から発生した熱の放熱性能を
向上させるとともに、小型軽量化を実現した電子部品の
冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 冷却すべき発熱体3に対接される伝熱プ
レート部の上面に複数のフィンを有するヒートシンク
で、前記伝熱プレート部の受熱面に垂直な断面での板厚
が少なくとも一方から他方へ徐々に大きくなる形状とす
ることで発熱体からの熱拡散効果を高めたヒートシンク
とヒートシンク上部に送風手段であるファンを備えた冷
却装置であって、前記ヒートシンクの第2スリットを前
記伝熱プレートの両端の冷却ファンの羽根直下近傍にの
み配することで空気に排気性を高めた構成とした。
(57) [Problem] To provide a cooling device for an electronic component which has improved heat radiation performance of heat generated from a high heat-generating electronic component and which has been reduced in size and weight. A heat sink having a plurality of fins on an upper surface of a heat transfer plate portion which is in contact with a heating element to be cooled, wherein a thickness of a cross section perpendicular to a heat receiving surface of the heat transfer plate portion is at least one. A cooling device comprising: a heat sink having a shape that gradually increases toward the other side to enhance the effect of diffusing heat from a heating element; and a fan provided as a blowing unit on the heat sink. By arranging them only near the blades of the cooling fan at both ends of the plate, the air exhaustability is improved.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ等に使われるマイクロプロセッシングユニット
(以下、MPUと略す)等の発熱する半導体、またはそ
の他の発熱部を有する電子部品を冷却するのに用いられ
るヒートシンクとそのヒートシンクにファン等の送風手
段を組み合わせて発熱体の冷却を行う電子部品の冷却装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink used for cooling a semiconductor such as a micro processing unit (hereinafter abbreviated as MPU) used in a personal computer or the like which generates heat, or an electronic component having other heat generating portion. And a cooling device for an electronic component that cools a heating element by combining a heat sink with a blowing means such as a fan.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器においては半導体等の電
子部品の高集積化、動作クロックの高周波数化等に伴う
発熱量の増大に対して、電子部品の正常動作の為に、そ
れぞれの電子部品の接点温度を動作温度範囲内に如何に
保つかが大きな問題となってきている。特に、マイクロ
プロセッシングユニット(以下、MPUと略す)の高集
積化、高周波数化はめざましく、動作の安定性、また動
作寿命の確保などの点からも放熱対策が重要な問題とな
ってきている。2. Description of the Related Art In recent years, in electronic equipment, in order to ensure normal operation of electronic parts, the electronic parts such as semiconductors have been highly integrated and the operating clock has been increased in frequency to increase the heat generation amount. How to keep the contact temperature of parts within the operating temperature range has become a big problem. In particular, high integration and high frequency of a micro processing unit (hereinafter abbreviated as MPU) are remarkable, and heat dissipation measures have become an important issue in terms of stability of operation and ensuring of operation life.
【0003】一般に、MPU等の発熱体を冷却するに
は、放熱面積を広げ空気等の冷媒と効率よく熱を交換さ
せるためのヒートシンクと、このヒートシンクに空気な
どの冷媒を強制的に送り込むためのモータ付きのファン
とによってなされる。Generally, in order to cool a heating element such as an MPU, a heat sink for expanding a heat radiation area and efficiently exchanging heat with a refrigerant such as air, and a force such as forcing a refrigerant such as air into the heat sink. Made with a fan with a motor.
【0004】ここで従来の技術を図5、図6、図7を用
いて説明する。Here, a conventional technique will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
【0005】図5は従来の冷却装置の要部斜視図および
正面図および側面図である。また、図6は、従来の冷却
装置の要部斜視図とヒートシンクから外部へ排気される
空気の速度分布図である。図7は、ファンと平板からな
る従来の冷却装置の要部斜視図とヒートシンクから外部
へ排気される空気の速度分布図である。FIG. 5 is a perspective view, a front view and a side view of a main part of a conventional cooling device. FIG. 6 is a perspective view of a main part of a conventional cooling device and a velocity distribution diagram of air exhausted from a heat sink to the outside. FIG. 7 is a perspective view of a main part of a conventional cooling device including a fan and a flat plate, and a velocity distribution diagram of air exhausted from a heat sink to the outside.
【0006】一般にヒートシンクは、主にアルミニウム
や、銅等の高い熱伝導率を示す材料を主成分としてな
り、押出し成形(あるいは引抜き成形と呼ばれる)、冷
間鍛造、ダイキャストおよび薄板積層等の方法で製造さ
れている。In general, a heat sink is mainly made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum or copper, and is subjected to a method such as extrusion molding (also called pultrusion molding), cold forging, die casting and thin plate lamination. Is manufactured in.
【0007】このような冷却装置では、発熱体へ取り付
ける場合、図5(b)に示すように発熱体3の上にヒー
トシンクを接触させて使用される。実際の冷却装置の冷
却原理は、図5(b)のように発熱体で発生した熱が、
アルミニウム等の高い伝熱性を有する伝熱プレート2b
を経てプレート状フィン1bへと伝わり、熱はプレート
状フィン1bの表面で冷却ファン4から送られてくる空
気へ熱伝達されることで空気中へ放散され冷却される。In such a cooling device, when it is attached to a heating element, a heat sink is used in contact with the heating element 3 as shown in FIG. 5 (b). The cooling principle of the actual cooling device is that the heat generated by the heating element as shown in FIG.
Heat transfer plate 2b having high heat transfer property such as aluminum
The heat is transferred to the plate-shaped fins 1b through the heat transfer to the air sent from the cooling fan 4 on the surface of the plate-shaped fins 1b, so that the heat is dissipated into the air and cooled.
【0008】ここで冷却装置の性能を高めるには、伝熱
部全体に均一に熱が分散し、放熱用に形成されている全
てのフィンから放熱を行える状態とするのが最も望まし
い。しかし、図5の様な従来のプレート状フィンを有す
るヒートシンクでは発熱体からの熱は、発熱体自体が伝
熱部に比べて非常に小さく接触面積が狭いことが原因
で、発熱体直上近傍のプレート状フィンには集中的に熱
が伝わり易いが、周辺部の放熱フィンには相対的に熱が
伝わりにくいという傾向があり、結果的に放熱フィン全
体が有効に機能していない場合が多い。また、プレート
状フィン周りの風量が同じならばフィン数を増やし表面
積を増加させれば、単純に放熱能力は高まるのである
が、実際は、単位面積当たりで考えた場合、放熱フィン
数が増加すると、空気が流入可能な範囲が減少するとと
もに、プレート状フィン間の隙間がせまくなるため空気
の流入抵抗が増加し、空気の流入総風量自体が減少する
ため、表面積が増加しても結果的には逆に放熱能力が低
下する場合もある。つまり、単純に放熱フィンだけを増
やしても効果がないことになる。In order to improve the performance of the cooling device, it is most desirable that heat is evenly distributed over the entire heat transfer portion and that heat can be radiated from all the fins formed for heat radiation. However, in the conventional heat sink having plate-shaped fins as shown in FIG. 5, the heat from the heating element is very small compared to the heat transfer part and the contact area is narrow. Although heat is likely to be concentratedly transferred to the plate-shaped fins, heat tends to be relatively hard to be transferred to the radiation fins in the peripheral portion, and as a result, the entire radiation fin is often not functioning effectively. Also, if the air volume around the plate-shaped fins is the same, if the number of fins is increased and the surface area is increased, then the heat dissipation capacity will simply increase, but in fact, when considering per unit area, if the number of heat dissipation fins increases, As the range where air can flow in decreases, the gap between the plate-shaped fins becomes narrower, so the air inflow resistance increases, and the total amount of air flowing in itself decreases. On the contrary, the heat dissipation capability may be reduced. In other words, simply increasing the number of radiation fins has no effect.
【0009】ここで最も重要な要素は、前述したように
発熱体からの熱を可能な限り広範囲の放熱フィンに効率
よく伝えることができるかということと、十分な放熱面
積を確保しつつフィン間へ放熱に必要な十分な空気量を
送り込むことが可能な構造を有する電子部品の冷却装置
であることが必要である。The most important factor here is whether the heat from the heating element can be efficiently transmitted to the radiating fins in the widest possible area, as described above, and a sufficient radiating area can be secured while maintaining a sufficient radiating area between the fins. It is necessary that the electronic component cooling device has a structure capable of sending a sufficient amount of air required for heat radiation.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
等の電子部品では、更なる高速化の進展等によって益々
発熱が大きくなる傾向にあり、従来の構成の冷却装置を
用いた場合では、十分な冷却等を行うことができにくく
なって来ており、特にMPUなどの高発熱電子部品で
は、その性能を十分に発揮することができなかったり、
あるいは熱暴走などを起こし、電子機器に異常が生じる
等の問題が生じている。また発熱量の増加に伴って冷却
装置そのものを相対的に大きくして冷却能力を高める方
法も考えられるが、電子機器自体の大きさから、自ずと
冷却装置の大きさや重さに制限を受けるという状況もあ
る。However, in the case of electronic parts such as semiconductors, the heat generation tends to increase more and more due to the further increase in speed, and when the cooling device of the conventional structure is used, sufficient cooling is achieved. It has become difficult to perform the above, and especially with high heat-generating electronic components such as MPU, the performance cannot be fully exhibited,
Alternatively, thermal runaway or the like occurs, causing problems such as abnormalities in electronic devices. It is also possible to increase the cooling capacity by relatively increasing the cooling device itself as the amount of heat generated increases, but the size of the electronic device itself naturally limits the size and weight of the cooling device. There is also.
【0011】一般的にファンからの最大の風量を確保す
ることを考慮すると図7(a)の様に、フィンを持たな
い伝熱プレートにファンから空気を吹き付ける構成の冷
却装置となる。この場合、ファンから送風された空気
は、風量の減少につながる流体抵抗となるフィンが無い
ため、直接ファンの最大風量を伝熱プレートまで送るこ
とができる。このときの空気の速度分布は、X、Y方向
のベクトルとしてクラブに表すと、図7(b)の様にフ
ァンの回転方向に準じた速度分布をしている。しかし、
この場合、十分な風量は確保できるが、伝熱プレートの
みでは、表面積が小さいため十分な放熱に寄与する放熱
面積を確保できず、結果的に十分な放熱性能を得ること
ができない構成になっている。Generally, in consideration of ensuring the maximum air flow from the fan, the cooling device has a structure in which air is blown from the fan to a heat transfer plate having no fins, as shown in FIG. 7 (a). In this case, since the air blown from the fan has no fins that act as a fluid resistance that leads to a reduction in the air volume, the maximum air volume of the fan can be directly sent to the heat transfer plate. When the velocity distribution of the air at this time is represented in the club as a vector in the X and Y directions, the velocity distribution according to the rotation direction of the fan is obtained as shown in FIG. 7B. But,
In this case, a sufficient amount of air can be secured, but the heat transfer plate alone cannot secure a heat dissipation area that contributes to sufficient heat dissipation due to the small surface area, and as a result, sufficient heat dissipation performance cannot be obtained. There is.
【0012】これに対して、図5に示すような従来のプ
レート状フィンを有するヒートシンクは、プレート状フ
ィン自体の断面積が大きく、比較的容易に伝熱プレート
2bからフィンへ熱を伝えることができ均一な温度分布
を得られ易い構造であると共に放熱に必要な表面積も確
保し易くなっており、前記した均一な温度分布と十分な
放熱面積という点では好ましい構造となっている。しか
し、空気は、フィンがプレート状フィンであるためY方
向へ排気することができず、Y方向の速度ベクトルは消
滅し、X方向の速度図分布のみしか残らない構造となっ
ている。したがって、ヒートシンク構造として温度分布
が良く、十分な表面積も確保したこの場合でも、十分な
風量を確保するだけの図7の様な速度分布が得られず、
結果的に十分な放熱性能を得ることができない構成にな
っていた。On the other hand, in the conventional heat sink having plate-shaped fins as shown in FIG. 5, the plate-shaped fins themselves have a large cross-sectional area, and heat can be transferred from the heat transfer plate 2b to the fins relatively easily. In addition to being a structure that can easily obtain a uniform temperature distribution, it is also easy to secure a surface area necessary for heat dissipation, and it is a preferable structure in terms of the above-mentioned uniform temperature distribution and a sufficient heat dissipation area. However, since the fins are plate-shaped fins, air cannot be exhausted in the Y direction, the velocity vector in the Y direction disappears, and only the velocity map distribution in the X direction remains. Therefore, even in this case in which the temperature distribution is good as the heat sink structure and a sufficient surface area is secured, the velocity distribution as shown in FIG. 7 for securing a sufficient air volume cannot be obtained,
As a result, the structure is such that sufficient heat dissipation performance cannot be obtained.
【0013】本発明は上記の課題を解決するもので、発
熱体から発生した熱の放熱性能を向上させた高性能なヒ
ートシンクとそのヒートシンクを用いて冷却性能に優れ
た電子部品の冷却装置を提供する事を目的とする。The present invention solves the above problems, and provides a high-performance heat sink having improved heat radiation performance of heat generated from a heating element and a cooling device for electronic parts having excellent cooling performance using the heat sink. The purpose is to do.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の冷却装置のヒー
トシンクは、発熱体に対接し受熱面の反対側に突出する
伝熱プレートと、前記伝熱プレート上に前記受熱面に沿
うように設けられた複数の第1のスリットと、前記伝熱
プレートの前記側面に前記受熱面と直交する方向に形成
された複数の第2のスリットとにより複数のフィンを形
成したするヒートシンクとヒートシンク上部に送風手段
であるファンを備えた冷却装置であって、前記ヒートシ
ンクの第2スリットを前記伝熱プレートの両端の冷却フ
ァンの羽根直下近傍にのみ配することで放熱に寄与する
風量を増加させ、放熱特性を高めることができる。A heat sink of a cooling device according to the present invention is provided with a heat transfer plate that is in contact with a heating element and projects to the opposite side of the heat receiving surface, and is provided on the heat transfer plate along the heat receiving surface. A plurality of first slits formed and a plurality of second slits formed on the side surface of the heat transfer plate in a direction orthogonal to the heat receiving surface form a plurality of fins, and a heat sink and air are blown to the upper part of the heat sink. A cooling device having a fan as a means, wherein the second slits of the heat sink are arranged only near the both ends of the heat transfer plate immediately below the blades of the cooling fan to increase the amount of airflow that contributes to heat dissipation, thereby improving the heat dissipation characteristics. Can be increased.
【0015】本発明の冷却装置のヒートシンクは、発熱
体に対接し受熱面からの熱を拡散する伝熱プレート部
と、伝熱プレート部の上面に受熱面に沿うように設けら
れた複数の第1のスリットと、伝熱プレートの上面に前
記第1のスリットと交差するように設けられた複数の第
2のスリットにより形成された複数のフィンを有するヒ
ートシンクであって、前記伝熱プレート部の受熱面に垂
直な断面での板厚が少なくとも一方から他方へ徐々に大
きくなる形状を有することを特徴とする。The heat sink of the cooling device of the present invention comprises a heat transfer plate portion which is in contact with the heating element and diffuses heat from the heat receiving surface, and a plurality of first heat transfer plate portions which are provided on the upper surface of the heat transfer plate portion along the heat receiving surface. A heat sink having one fin and a plurality of fins formed by a plurality of second slits provided on the upper surface of the heat transfer plate so as to intersect the first slit, the heat sink comprising: It is characterized in that it has a shape in which the plate thickness in a cross section perpendicular to the heat receiving surface gradually increases from at least one to the other.
【0016】あるいは本発明の冷却装置のヒートシンク
は、発熱体に対接し受熱面からの熱を拡散する伝熱プレ
ート部と、前記伝熱プレート部の上面に前記受熱面に沿
うように設けられた複数の第1のスリットと、前記伝熱
プレートの前記上面に前記受熱面と交差するように設け
られた複数の第2のスリットにより複数のフィンが形成
されていることを特徴としたものであっても良い。Alternatively, the heat sink of the cooling device of the present invention is provided with a heat transfer plate portion that is in contact with the heating element and that diffuses heat from the heat receiving surface, and is provided on the upper surface of the heat transfer plate portion along the heat receiving surface. A plurality of fins are formed by a plurality of first slits and a plurality of second slits provided on the upper surface of the heat transfer plate so as to intersect with the heat receiving surface. May be.
【0017】さらに本発明の冷却装置は、発熱体に対接
し受熱面からの熱を拡散する伝熱プレート部と、前記伝
熱プレート部の上面に前記受熱面に沿うように設けられ
た複数のスリットにより形成された複数のフィンを有す
るヒートシンクであって、前記伝熱プレート部の受熱面
に垂直な断面での板厚が少なくとも一方から他方へ徐々
に大きくなる形状を有するヒートシンクと、前記ヒート
シンクに取付けられた冷却手段とを有することを特徴と
する。Further, in the cooling device of the present invention, a heat transfer plate portion which is in contact with the heating element and diffuses heat from the heat receiving surface, and a plurality of heat transfer plate portions are provided on the upper surface of the heat transfer plate portion along the heat receiving surface. A heat sink having a plurality of fins formed by slits, the heat sink having a shape in which a plate thickness in a cross section perpendicular to the heat receiving surface of the heat transfer plate portion gradually increases from at least one to the other; And an attached cooling means.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、発熱体
に対接し受熱面の反対側に突出する伝熱プレートと、伝
熱プレート上に受熱面に沿うように設けられた複数の第
1のスリットと、伝熱プレートの側面に受熱面と直交す
る方向に形成された複数の第2のスリットとにより複数
のフィンを形成したヒートシンクとヒートシンク上部に
送風手段であるファンを備えた冷却装置であって、ヒー
トシンクの第2スリットを伝熱プレートの両端部近傍に
のみ配することで放熱に寄与する風量を増加させ、放熱
特性を高めることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 is a heat transfer plate which is in contact with a heating element and projects to the opposite side of the heat receiving surface, and a plurality of heat transfer plates provided on the heat transfer plate along the heat receiving surface. Cooling provided with a heat sink in which a plurality of fins are formed by a first slit and a plurality of second slits formed in a side surface of the heat transfer plate in a direction orthogonal to the heat receiving surface, and a fan serving as a blower unit above the heat sink. In the device, by disposing the second slits of the heat sink only in the vicinity of both ends of the heat transfer plate, it is possible to increase the amount of airflow that contributes to heat dissipation and improve heat dissipation characteristics.
【0019】請求項2に記載の発明は、ヒートシンクの
第2スリットの伝熱プレートへの切り込み深さを、第1
スリットの深さより浅くすることで、プレートフィンの
断面積を減少させることが無く、伝熱プレートから熱を
効率よくフィン上部へ伝えることが可能となり、ヒート
シンク全体の放熱特性を高めることができる。According to a second aspect of the present invention, the cutting depth of the second slit of the heat sink to the heat transfer plate is set to the first depth.
By making the depth shallower than the slit, it is possible to efficiently transfer heat from the heat transfer plate to the upper portion of the fin without reducing the cross-sectional area of the plate fin, and it is possible to improve the heat dissipation characteristics of the entire heat sink.
【0020】請求項3に記載の発明は、伝熱プレートの
断面形状を、伝熱プレートが前記第1スリットに沿う方
向に対する垂直な断面形状として、矩形、台形、三角形
または受熱面から略垂直方向に徐々に伝熱プレートの断
面幅が小さくなる形状のいずれかのヒートシンク形状と
することで、ヒートシンク全体の熱分布を均一化し、放
熱特性を高めることができる。According to a third aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the heat transfer plate is a rectangle, a trapezoid, a triangle or a substantially vertical direction from the heat receiving surface as a cross-sectional shape perpendicular to the direction along which the heat transfer plate extends along the first slit. By adopting one of the heat sink shapes in which the cross-sectional width of the heat transfer plate is gradually reduced, the heat distribution of the entire heat sink can be made uniform and the heat dissipation characteristics can be improved.
【0021】請求項4に記載の発明は、ヒートシンクの
第2スリットの形成位置を、伝熱プレートの両端部側の
ファンの羽根下近傍にのみ配することで、第2スリット
方向にも、排気エリアを確保し、放熱に寄与する空気量
を増加させることができる。According to a fourth aspect of the present invention, the second slit is formed in the heat sink only in the vicinity of the bottom of the fan blades on both ends of the heat transfer plate, so that the exhaust gas is discharged in the second slit direction. It is possible to secure an area and increase the amount of air that contributes to heat dissipation.
【0022】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における冷却装置の要部斜視図および正面図と側面
図で、図1(a)は本発明の実施の形態1における冷却
装置を示す要部斜視図、図1(b)は、Y軸方向から見
た本発明の冷却装置の正面図、および図1(c)は、X
軸方向から見た本発明の冷却装置の側面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view, a front view and a side view of a main part of a cooling device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 (a) shows cooling according to Embodiment 1 of the present invention. 1 (b) is a front view of the cooling device according to the present invention as viewed from the Y-axis direction, and FIG. 1 (c) is an X view.
It is a side view of the cooling device of the present invention seen from the axial direction.
【0024】図2は本発明の実施の形態1における冷却
装置の要部斜視図とヒートシンクから外部へ排気される
空気の速度分布図で、 図2(a)は、図1(a)同
様、本発明の実施の形態1における冷却装置を示す要部
斜視図で、図2、(b)は、本発明の実施の形態1にお
ける冷却装置をZ方向から見た場合のヒートシンク周辺
に排気される空気のXY方向の速度分布を示した説明図
である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of the cooling device according to the first embodiment of the present invention and a velocity distribution diagram of air exhausted from the heat sink. FIG. 2 (a) is the same as FIG. 1 (a). 2 (b) is a perspective view of a main part of the cooling device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is exhausted around a heat sink when the cooling device according to the first embodiment of the present invention is viewed from the Z direction. It is explanatory drawing which showed the velocity distribution of the XY directions of air.
【0025】図1(a)〜(c)において、1bは伝熱
プレート2の上部に形成されたプレート状フィンで、1
は1bのプレート状フィンの上部に形成された柱状のフ
ィンである、また、1aは1bのプレート状フィンの上
部に、厚さがそのままで上部のファン近傍まで延びたプ
レート状フィンである。2は、柱状のフィン1、プレー
ト状フィン1aおよび1bを配する伝熱プレート(すな
わち伝熱部または支柱)であり、3は伝熱プレート2の
下部方向(負のZ軸方向)に取付けられた発熱体であ
る。この場合、ヒートシンクは柱状のフィン1と伝熱プ
レート2とで構成されている。ここで発熱体3として
は、IC、LSI、MPU等の半導体やトランジスタ等
の電子部品の発熱するものである。1 (a) to 1 (c), 1b is a plate-shaped fin formed on the upper part of the heat transfer plate 2.
Is a columnar fin formed on the upper part of the plate-shaped fin of 1b, and 1a is a plate-shaped fin extending on the upper part of the plate-shaped fin of 1b to the vicinity of the fan of the upper part with the same thickness. Reference numeral 2 denotes a heat transfer plate (that is, a heat transfer portion or a support) on which the columnar fins 1 and the plate-shaped fins 1a and 1b are arranged, and 3 is attached to a lower portion of the heat transfer plate 2 (negative Z-axis direction). It is a heating element. In this case, the heat sink is composed of columnar fins 1 and heat transfer plate 2. Here, as the heating element 3, a semiconductor such as an IC, an LSI, an MPU, or an electronic component such as a transistor generates heat.
【0026】なお、以降は説明を容易にするために、図
1に示すように部分的な名称の表現の他に、前述したよ
うに伝熱プレート2(支柱)の長さ方向をX軸方向、伝
熱プレート2の幅方向をY軸方向、伝熱プレート2の高
さ方向をZ軸方向というように表現も併用する事にす
る。In order to facilitate the description below, in addition to the representation of partial names as shown in FIG. 1, the length direction of the heat transfer plate 2 (support) is set to the X-axis direction as described above. , The width direction of the heat transfer plate 2 is the Y axis direction, and the height direction of the heat transfer plate 2 is the Z axis direction.
【0027】一般に小さな発熱体に対接した放熱機器で
は、熱が受熱面から等方的材料の内部に流入すると半球
体状の温度分布を持って拡散する傾向にある、したがっ
て理想的なヒートシンク形状は、半球体状の伝熱部と伝
熱部の中心の発熱源を起点とした放射状方向に多数の放
熱フィンを形成する事が最も放熱特性が高いと考えられ
る。しかし、このような構成では、実際の形状が使えな
い形状や大きさとなったり、製造コストが極端に高いな
ど、性能以外の様々な問題が出てくる。Generally, in a heat dissipation device that is in contact with a small heating element, when heat flows from the heat receiving surface into the isotropic material, it tends to diffuse with a hemispherical temperature distribution. Therefore, an ideal heat sink shape is obtained. Is considered to have the highest heat dissipation characteristics by forming a large number of heat dissipation fins in a radial direction starting from a heat transfer part having a hemispherical shape and a heat source at the center of the heat transfer part. However, in such a configuration, various problems other than the performance arise, such as a shape and a size that cannot be used in an actual shape and an extremely high manufacturing cost.
【0028】最近の小型化した電子機器内で、コストを
押さえ且つ性能を確保するため図5(a)に示すような
X方向に押しだし工法で形成可能なヒートシンクが多用
されるようになって来た。また、前記した通り図5に示
すような従来のプレート状フィンを有するヒートシンク
では、均一な温度分布を得られ易い構造であると共に放
熱に必要な表面積も確保し易くなっており好ましい構造
となっている。しかし、フィンがプレート状フィンであ
るためY方向へ排気することができず空気の排気方向が
X方向の1方向に限られており、排気性に問題があり、
十分な放熱特性を得ることができないという問題があっ
た。In recent miniaturized electronic devices, heat sinks which can be formed by the extrusion method in the X direction as shown in FIG. 5A have been widely used in order to suppress the cost and ensure the performance. It was Further, as described above, the conventional heat sink having the plate-shaped fins as shown in FIG. 5 has a structure in which a uniform temperature distribution can be easily obtained and a surface area required for heat dissipation can be easily secured, which is a preferable structure. There is. However, since the fins are plate-shaped fins, the fins cannot be exhausted in the Y direction, and the exhaust direction of air is limited to one direction of the X direction.
There is a problem that sufficient heat dissipation characteristics cannot be obtained.
【0029】したがって、この問題に対して本発明のよ
うなヒートシンクの構造を採用した冷却装置であれば、
熱伝導と放熱特性に優れ、かつ小型の電子機器でも使用
可能な小型で軽量な冷却装置を実現することができるの
である。Therefore, with respect to this problem, the cooling device adopting the structure of the heat sink according to the present invention is
It is possible to realize a small and lightweight cooling device which has excellent heat conduction and heat dissipation properties and can be used even in small electronic devices.
【0030】図1に示した本実施の形態1の冷却装置で
は、ヒートシンクの伝熱プレート2の形状は、同図
(c)に示すように奥行き方向(X軸方向)断面の形状
が三角形となっており、前記受熱面から略垂直方向に徐
々に伝熱プレートの断面幅が小さくなる形状となってい
る。これにより、伝熱プレート内に従来のヒートシンク
の板状伝熱部に比べれば遙かに大きな範囲での半球体状
温度分布を実現することができている。発熱体3から拡
散される熱は、その半球体状温度分布から伝熱され、放
熱フィンとして機能する柱状のフィン1の範囲に広が
り、同じサイズであれば従来のヒートシンクよりも遙か
に高い放熱特性が得られることになる。また、図1
(b)のように、伝熱プレート端側の冷却ファン羽根直
下近傍に集中して第2スリットを形成することで、X方
向の空気流5aだけでなく、図1(c)に示すようなY
方向の空気流5bを新たに作り出すことができ、従来の
図5で示した様な排気性が低下すること無く、十分な放
熱性能を確保することができる。In the cooling device according to the first embodiment shown in FIG. 1, the heat transfer plate 2 of the heat sink has a triangular cross section in the depth direction (X-axis direction) as shown in FIG. The heat transfer plate has a shape in which the cross-sectional width gradually decreases in a substantially vertical direction from the heat receiving surface. As a result, it is possible to realize a hemispherical temperature distribution in a much larger range in the heat transfer plate than in the plate heat transfer portion of the conventional heat sink. The heat diffused from the heating element 3 is transferred from the hemispherical temperature distribution and spreads to the range of the columnar fin 1 that functions as a heat radiation fin, and if the size is the same, the heat radiation is much higher than that of the conventional heat sink. The characteristics will be obtained. Also, FIG.
As shown in (b), the second slits are concentrated near the cooling fan blades on the end side of the heat transfer plate to form the second slits, so that not only the air flow 5a in the X direction but also as shown in FIG. Y
It is possible to newly generate the directional air flow 5b, and it is possible to secure sufficient heat dissipation performance without lowering the exhaust performance as shown in FIG. 5 of the related art.
【0031】次に、図2(a)、(b)は、本発明の冷
却装置の要部斜視図とヒートシンクから外部へ排気され
る空気の速度分布図を示したものである。図2(b)よ
り、伝熱プレート端近傍または、伝熱プレート端側のフ
ァン羽根直下近傍のY方向に第2のスリットを形成する
ことで、図6(b)の速度分布には、無かったY方向の
排気方向が形成され、放熱に寄与する空気の風量を増加
させることが可能となった。Next, FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a perspective view of a main part of the cooling device of the present invention and a velocity distribution diagram of air exhausted from the heat sink to the outside. From FIG. 2B, by forming the second slits in the Y direction near the end of the heat transfer plate or immediately below the fan blades on the end of the heat transfer plate, the velocity distribution of FIG. Also, the exhaust direction in the Y direction is formed, and it becomes possible to increase the air volume of air that contributes to heat dissipation.
【0032】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2における冷却装置の要部斜視図および正面図と側面
図で、図5に示した平板の伝熱プレートのヒートシンク
に図1と同様に、伝熱プレート端側の冷却ファンの羽根
の直下近傍に集中して第2スリットを形成した場合の他
の実施の形態である。(Embodiment 2) FIG. 3 is a perspective view, a front view and a side view of a cooling device according to Embodiment 2 of the present invention, in which the heat sink of the flat heat transfer plate shown in FIG. Similarly to the above, it is another embodiment in which the second slits are formed in the vicinity of immediately below the blades of the cooling fan on the end side of the heat transfer plate.
【0033】この場合も、排気性の向上という点で高い
放熱性能の向上が期待できる。Also in this case, a high heat dissipation performance can be expected from the standpoint of improving the exhaust performance.
【0034】(実施の形態3)図4は本発明の実施の形
態3における冷却装置の要部斜視図および正面図と側面
図で、平板の伝熱プレートに波型に薄板を接合したヒー
トシンクに図1と同様に、伝熱プレート端側の冷却ファ
ン羽根直下近傍に集中して第2スリットを形成した場合
の他の実施の形態である。(Third Embodiment) FIG. 4 is a perspective view, a front view and a side view of a cooling device according to a third embodiment of the present invention, showing a heat sink having a corrugated thin plate joined to a flat heat transfer plate. Similar to FIG. 1, it is another embodiment in the case where the second slits are formed in the vicinity of immediately below the cooling fan blades on the heat transfer plate end side.
【0035】この場合も図3と同様の効果で高い放熱性
能の向上が期待できる。In this case as well, a high heat dissipation performance can be expected with the same effect as in FIG.
【0036】以上のように本発明による伝熱プレート端
側の冷却ファン羽根直下近傍に集中して第2スリットを
形成し、排気に十分な風量を確保することで、きわめて
高い放熱性能を有する冷却装置を実現することが可能で
ある。As described above, by forming the second slits in the vicinity of the cooling fan blades on the end side of the heat transfer plate according to the present invention, the second slits are formed so as to secure a sufficient amount of air for exhaust, and thus cooling having an extremely high heat dissipation performance. It is possible to implement the device.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明の請求項1から4に記載のヒート
シンクは、発熱体に対接する伝熱プレート部の受熱面に
垂直な断面での板厚が一方から他方へ徐々に大きくなる
形状を採用することで発熱体からの熱拡散効果を高め、
さらに前記伝熱プレートの上面にプレートフィンと柱状
フィンの両方を配することで十分な放熱面積を確保し、
且つ伝熱プレート端側の冷却ファン羽根直下近傍に集中
して第2スリットを形成し、排気風量を増加させること
で、放熱性能が向上し冷却性能に優れた電子部品の冷却
装置を提供する事が可能となる。The heat sink according to the first to fourth aspects of the present invention has a shape in which the plate thickness in a cross section perpendicular to the heat receiving surface of the heat transfer plate portion facing the heating element gradually increases from one to the other. By adopting it, the heat diffusion effect from the heating element is enhanced,
Furthermore, by disposing both plate fins and columnar fins on the upper surface of the heat transfer plate, a sufficient heat dissipation area is secured,
In addition, by providing the second slits in the vicinity of the cooling fan blades on the end side of the heat transfer plate to form the second slits and increasing the amount of exhaust air, it is possible to provide a cooling device for electronic components having improved heat dissipation performance and excellent cooling performance. Is possible.
【0038】[0038]
【図1】本発明の実施の形態1における冷却装置の要部
斜視図および正面図および側面図FIG. 1 is a perspective view, a front view and a side view of essential parts of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態1における冷却装置の要部
斜視図とヒートシンクから外部へ排気される空気の速度
分布図FIG. 2 is a perspective view of a main part of the cooling device according to the first embodiment of the present invention and a velocity distribution diagram of air exhausted from the heat sink to the outside.
【図3】本発明の実施の形態2における冷却装置の要部
斜視図および正面図および側面図FIG. 3 is a perspective view, a front view and a side view of a main part of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態3における冷却装置の要部
斜視図および正面図および側面図FIG. 4 is a perspective view, a front view, and a side view of essential parts of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
【図5】従来の冷却装置の要部斜視図および正面図およ
び側面図FIG. 5 is a perspective view, a front view, and a side view of a main part of a conventional cooling device.
【図6】従来の冷却装置の要部斜視図とヒートシンクか
ら外部へ排気される空気の速度分布図FIG. 6 is a perspective view of a main part of a conventional cooling device and a velocity distribution diagram of air exhausted from a heat sink to the outside.
【図7】ファンと平板からなる従来の冷却装置の要部斜
視図とヒートシンクから外部へ排気される空気の速度分
布図FIG. 7 is a perspective view of a main part of a conventional cooling device including a fan and a flat plate, and a velocity distribution diagram of air exhausted from a heat sink to the outside.
1 柱状フィン 1a プレート状フィン 1b ベース部と一体のプレート状フィン 2 伝熱プレート(支柱) 3 発熱体 4 冷却ファン 5a、5b 空気流 6a、6b 空気の速度分布 1 columnar fin 1a Plate-shaped fin 1b Plate-shaped fin integrated with base 2 Heat transfer plate (support) 3 heating element 4 cooling fan 5a, 5b Air flow 6a, 6b Air velocity distribution
Claims (4)
伝熱プレートと、前記伝熱プレート上に前記受熱面に沿
うように設けられた複数の第1のスリットと、前記伝熱
プレートの前記側面に前記受熱面と直交する方向に形成
された複数の第2のスリットとにより複数のフィンを形
成したヒートシンクとヒートシンク上部に送風手段であ
るファンを備えた冷却装置であって、前記ヒートシンク
の第2スリットが前記伝熱プレートの両端部近傍にのみ
配されたことを特徴とする電子部品の冷却装置。1. A heat transfer plate that is in contact with a heating element and projects to the side opposite to the heat receiving surface, a plurality of first slits provided on the heat transfer plate along the heat receiving surface, and the heat transfer plate. A cooling device comprising a heat sink having a plurality of fins formed by a plurality of second slits formed on the side surface of the plate in a direction orthogonal to the heat receiving surface, and a fan serving as an air blower above the heat sink. A cooling device for electronic parts, wherein the second slit of the heat sink is arranged only near both ends of the heat transfer plate.
レートへの切り込み深さが、第1スリットの深さより浅
いことを特徴とする請求項1記載の電子部品の冷却装
置。2. The cooling device for electronic parts according to claim 1, wherein the depth of the second slit of the heat sink cut into the heat transfer plate is shallower than the depth of the first slit.
プレートが前記第1スリットに沿う方向に対する垂直な
断面形状として、矩形、台形、三角形または前記受熱面
から略垂直方向に徐々に伝熱プレートの断面幅が小さく
なる形状のいずれかのヒートシンク形状を有することを
特徴とする請求項1または請求項2記載の電子部品の冷
却装置。3. A cross-sectional shape of the heat transfer plate is a rectangle, a trapezoid, a triangle, or a heat transfer surface that is gradually transferred in a substantially vertical direction as a cross-sectional shape perpendicular to the direction along the first slit. The cooling device for an electronic component according to claim 1 or 2, wherein the heat plate has a heat sink shape having a cross-sectional width that is reduced.
成位置が、前記伝熱プレートの両端部側の前記ファンの
羽根下近傍にのみ配されていることを特徴とする請求項
1、2または請求項3に記載の電子部品の冷却装置。4. The formation position of the second slit of the heat sink is arranged only in the vicinity of under the blade of the fan on both end sides of the heat transfer plate. Item 3. A cooling device for an electronic component according to Item 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001274621A JP2003086984A (en) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | Electronic component cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001274621A JP2003086984A (en) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | Electronic component cooling system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003086984A true JP2003086984A (en) | 2003-03-20 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2003086984A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8982559B2 (en) | 2008-02-08 | 2015-03-17 | Fuchigami Micro Co., Ltd. | Heat sink, cooling module and coolable electronic board |
JP2017125676A (en) * | 2017-04-07 | 2017-07-20 | 古河電気工業株式会社 | heat sink |
-
2001
- 2001-09-11 JP JP2001274621A patent/JP2003086984A/en active Pending
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JP2017125676A (en) * | 2017-04-07 | 2017-07-20 | 古河電気工業株式会社 | heat sink |
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