JP2003243581A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱特性の良好なヒートシンクを提供する。 【解決手段】 放熱のための薄板状の複数のフィン３が
所定の間隔をあけて相互に平行に配列され、それらフィ
ン間の隙間に送風してフィンから放熱させるヒートシン
ク１において、いずれかのフィン３における前記送風方
向での上流側の端部が、その一部が前記送風方向での下
流側に後退するように、前記送風方向に対して傾斜して
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、平板状の放熱フ
ィンが多数設けられている構造の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、冷却対象
物からの放熱を促進するために、その冷却対象物に取り
付けられて放熱面積を増大させるものであるから、基本
的には、適宜の形状のフィン部材を冷却対象物に、熱伝
達が良好な状態で取り付けるように構成されていればよ
い。しかしながら、汎用性を持たせるためには、フィン
部材を冷却対象物に連結する機能を備える必要があるか
ら、一般には、適宜の形状のベース部に、フィン部材を
一体化した構成とされている。この種の構成のヒートシ
ンクにおけるベース部は、放熱の点での機能は特にはな
いので、放熱効率もしくは放熱能力を可及的に増大させ
るために、ベース部の表面の全体に放熱フィンを取り付
けるのが一般的である。このようなヒートシンクの一例
が、特開平１１−８７９６１号公報や特開２００１−２
４４６７７号公報等に記載されている。

【０００３】また、従来、放熱フィンを平板状に形成し
たヒートシンクの製造性を向上させるために、一枚の金
属板を九十九折りして放熱フィンを構成し、これをベー
ス部の表面全体を覆うようにベース部に取り付けた構成
のヒートシンクが知られている。この種の放熱フィン
は、フォールデッドフィンと称されており、トンネル状
の通風路と上方に開口した通風路とが交互に形成された
構成となるので、放熱フィンの面に沿う方向に強制的に
送風して冷却するヒートシンクとして用いられている。
この種のヒートシンクの一例が、米国特許第６，２８
８，８９９号明細書などに記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平１１−８７
９６１号公報や特開２００１−２４４６７７号公報に記
載されているヒートシンクでは、ベース部の側縁部に各
フィンの端部を一致させて各フィンが配列されている。
このような構造は、米国特許第６，２８８，８９９号明
細書に記載されているヒートシンクにおいても同様であ
る。この種のヒートシンクで強制空冷する場合、ベース
部の上面に沿って各フィンの間に空気を流通させること
になる。したがって、ベース部の一側縁部に揃っている
各フィンの端部同士の間が、各フィンの間に形成される
空気流路の流入口あるいは流出口となる。

【０００５】ところで、ヒートシンクの放熱効率を高く
するには、可及的に多数のフィンを設けることになるか
ら、フィン同士の間隔が狭くなる。そのため上述した構
成のヒートシンクにおいては、フィンの間隔を狭くする
ことに伴って、フィン同士の間に形成される空気流路の
流入口の開口幅が狭くなる。そのため強制空冷するべく
送風しても、その流入口を形成しているフィンの端部に
冷却用空気が激しく衝突して抵抗が大きくなり、空気流
路に入りにくくなる。その結果、フィン同士の間の空気
流路を流れる空気量が制約され、フィンの配置密度を高
くすることによる放熱効果が損なわれる不都合があっ
た。

【０００６】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、放熱特性に優れたヒートシンクを
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【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請求項１の発明は、放熱のための薄
板状の複数のフィンが所定の間隔をあけて相互に平行に
配列され、それらフィン間の隙間に送風してフィンから
放熱させるヒートシンクにおいて、いずれかのフィンに
おける前記送風方向での上流側の端部が、その一部が前
記送風方向での下流側に後退するように、前記送風方向
に対して傾斜していることを特徴とするヒートシンクで
ある。

【０００８】したがって、請求項１の発明では、ヒート
シンクに所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多
数のフィンが、空気流路となる所定の間隔の隙間を形成
している。ヒートシンクをファン等で強制空冷する場
合、前記フィンにおける前記送風方向での上流側の端部
が、前記空気流路の流入口とされる。この上流側の端部
の一部分が、前記送風方向での下流側に後退している。
したがって、前記フィンの上流側の端部が傾斜してい
る。そのため、前記空気流路に冷却用空気が入り込む際
に、前記冷却用空気が流入口である前記フィンの前記上
流側の端部に激しく衝突しないで、前記フィンの前記上
流側の傾斜している端部に沿って前記空気流路に進入す
る。

【０００９】また、請求項２の発明は、前記傾斜形状が
複数枚置きに同一形状と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である。

【００１０】したがって、請求項２の発明では、空気流
路の流入口を形成している前記フィンの端部の傾斜方向
が、複数枚置きに同一形状となる。したがって、前記流
入口の開口が、同一傾斜の端部をもったフィン同士によ
って形成される。その結果、前記流入口の開口幅がフィ
ンと隣接した他のフィンとから形成される所定の幅より
も広くなっているので、冷却用空気が前記空気流路に入
り易くなる。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記フィンの前
記送風方向での上下端部が閉じられていることを特徴と
する請求項１または２に記載のヒートシンクである。

【００１２】したがって、請求項３の発明では、前記ヒ
ートシンクにおいて、前記フィンの前記送風方向での上
下端部が閉じられているので、貫通した空気流路が形成
される。この空気流路の流入口の開口幅が、前記フィン
の上流側の端部が傾斜しているため、前記フィンと隣接
した他のフィンとから形成される所定の幅よりも広くな
っているので、冷却用空気が入り易い貫通した前記空気
流路が形成される。

【００１３】また、請求項４の発明は、前記フィンが断
面コの字形状に形成されていることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載のヒートシンクである。

【００１４】したがって、請求項４の発明では、前記空
気流路が断面コの字形状の断面コの字フィンによって形
成される。そのため、断面コの字フィン同士の隙間の送
風方向に対して直交する方向の上下両端部が、隣接した
他の断面コの字フィンに対して直角に屈曲して接続され
閉じられる。その結果、前記冷却用空気が入り易い貫通
した空気流路が形成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図に示す具体
例に基づいて説明する。図１に示すヒートシンク１は、
ベース部２に複数の薄板状のフィン３を立設した構造で
ある。フィン３は、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金、銅などの熱伝導率の高い金属によって構成されて
いる。また、フィン３は、ベース部２にほぼ一定間隔を
空けて相互に平行に配列されている。ヒートシンク１は
図示しないファン等によって、このフィン３同士によっ
て形成されている間隙に、冷却用空気を送って放熱する
構造となっている。したがって、前記フィン３同士によ
って形成されている間隙がヒートシンク１の空気流路と
されている。そのため、ヒートシンク１の送風方向に配
置されているファン３の端部によって、前記空気流路の
流入口および流出口が形成されている。

【００１６】前記空気流路の流入口および流出口を形成
しているフィン３の端部は、前記送風方向に対して傾斜
している。そのため、前記送風方向と直角の方向から見
たフィン３の全体形状が台形状とされている。この状態
で、フィン３はベース部２に配列されており、ハンダ付
けで固定されている。

【００１７】上記の具体例によると、ヒートシンク１に
所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多数のフィ
ン３が、空気流路となる所定の間隔の隙間を形成してい
る。ヒートシンク１を図示しないファン等で強制空冷す
る場合、フィン３の端部が前記空気流路の流入口および
流出口とされる。この多数のフィン３の送風方向での上
流側および下流側の端部が、前記送風方向に対して傾斜
している。そのため、前記空気流路に冷却用空気が入り
込む際に、前記冷却用空気が流入口および流出口である
フィン３の端部に激しく衝突しないで、フィン３の端部
の傾斜している部分に沿って前記空気流路を通過する。

【００１８】上述の具体例によれば、ヒートシンク１の
空気流路の流入口とされているフィン３の端部が、ヒー
トシンク１の送風方向に対して傾斜しているので、冷却
用空気が前記空気流路に入り込む際の抵抗を減少するこ
とができる。そのため、ヒートシンク１を通過する空気
の流量を増加することができる。その結果、ヒートシン
ク１の放熱効率を向上することができる。

【００１９】また、流出口を形成している端部も送風方
向に対して傾斜しているので、冷却用空気がヒートシン
ク１から排出される際の抵抗を減少することができる。
その結果、ヒートシンク１を通過する空気の流量をさら
に増加することができる。その結果、ヒートシンク１の
放熱効率をさらに向上することができる。

【００２０】図２にこの発明のヒートシンクの他の例を
示す。なお、上述の具体例と同一または同等の部分には
同一の符号を付して、その説明を省略する。ヒートシン
ク４は、フィンの長辺部分が同じ方向に直角に折り曲げ
られて形成されている断面コの字フィン５が、平板状の
ベース部２に平行に配置されて固定されている。断面コ
の字フィン５は、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金、銅などの熱伝導率の高い金属によって構成されてい
る。また、断面コの字フィン５は、ベース部２にほぼ一
定間隔を空けて相互に平行に配列されている。ヒートシ
ンク４は図示しないファン等によって、この断面コの字
フィン５同士によって形成されている間隙に冷却用空気
を送って放熱する構造となっている。したがって、前記
断面コの字フィン５同士によって形成されている間隙が
ヒートシンク４の空気流路とされている。そのため、ヒ
ートシンク１の送風方向に配置されているコの字フィン
５の端部によって、前記空気流路の流入口および流出口
が形成されている。

【００２１】上記の具体例によると、ヒートシンク４に
所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多数の断面
コの字フィン５が、空気流路となる所定の間隔の隙間を
形成している。ヒートシンク４を図示しないファン等で
強制空冷する場合、断面コの字フィン５の端部が前記空
気流路の流入口および流出口とされる。この多数の断面
コの字フィン５の送風方向での上流側および下流側の端
部が、前記送風方向に対して傾斜している。そのため、
前記空気流路に冷却用空気が入り込む際に、前記冷却用
空気が流入口および流出口である断面コの字フィン５の
端部に激しく衝突しないで、断面コの字フィン５の端部
の傾斜している部分に沿って前記空気流路を通過する。

【００２２】さらにヒートシンク４では、スリット状の
空気流路が断面コの字形状の断面コの字フィン５によっ
て形成される。言い換えると、断面コの字フィン５同士
の隙間の送風方向に対して直交する方向の上下両端部が
閉じられているので、ヒートシンク４にスリット状の前
記空気流路が形成される。そのため、ヒートシンク４の
放熱面の半分は、スリット状の空気流路の内部に位置す
ることになる。また、スリット状の空気流路は、直線的
に連続した空気流路となっている。そのため、前記空気
流路によって整流作用が生じ、冷却用空気は層流となっ
て流れる。

【００２３】上述の具体例によれば、ヒートシンク４の
空気流路の流入口とされている断面コの字フィン５の端
部が、ヒートシンク４の送風方向に対して傾斜している
ので、冷却用空気が前記空気流路に入り込む際の抵抗を
減少することができる。そのため、ヒートシンク４を通
過する空気の流量を増加することができる。その結果、
ヒートシンク４の放熱効率を向上することができる。

【００２４】また、流出口を形成している端部も送風方
向に対して傾斜しているので、冷却用空気がヒートシン
ク４から排出される際の抵抗を減少することができる。
その結果、ヒートシンク４を通過する空気の流量をさら
に増加することができる。その結果、ヒートシンク４の
放熱効率をさらに向上することができる。

【００２５】また、ヒートシンク４のフィンが、断面が
コの字形状の断面コの字フィン５とされているので、ヒ
ートシンク４に貫通した管路であるスリット状の空気流
路を形成することができる。したがって、冷却用空気が
前記空気流路の途中で発散されず、熱伝達が効率よく行
われるので、従来のヒートシンクよりも一層放熱性を向
上することができる。

【００２６】また、断面コの字フィン５の直角に屈曲し
ている長辺部分を連続して接続することにより、ヒート
シンク４の前記空気流路を比較的簡単に形成することが
できる。

【００２７】図３にこの発明のヒートシンクのさらに他
の例を示す。なお、上述の具体例と同一または同等の部
分には同一の符号を付して、その説明を省略する。ヒー
トシンク６は、ベース部２に複数の薄板状のフィン３お
よびフィン７を立設した構造である。このフィン７は、
フィン３と同等のアルミニウムあるいはアルミニウム合
金、銅などの熱伝導率の高い金属によって構成されてい
る。また、フィン３とフィン７とは、ベース部２にほぼ
一定間隔を空けて相互に平行に配列されており、さらに
フィン３とフィン７とは一個置きに配列されている。し
たがって、前記フィン３とフィン７とによって間隙が形
成され、この間隙がヒートシンク６の空気流路とされて
いる。そのため、ヒートシンク６の送風方向に配置され
ているファン３とフィン７との端部によって、前記空気
流路の流入口および流出口が形成されている。

【００２８】前記空気流路の流入口および流出口を形成
しているフィン３およびフィン７の端部は、前記送風方
向に対して傾斜している。この傾斜の方向は、フィン３
とフィン７とでは逆方向となっている。また、フィン３
およびフィン７の全体形状は台形状となっている。した
がって、フィン３およびフィン７の配列は１枚毎に、ヒ
ートシンク６の上下方向に台形が反転した状態になって
いる。この状態で、フィン３とフィン７はベース部２に
配列されており、ハンダ付けで固定されている。

【００２９】上記の具体例によると、ヒートシンク６に
所定の間隔をあけて相互に平行に配列された多数のフィ
ン３およびフィン７が、空気流路となる所定の間隔の隙
間を形成している。ヒートシンク６を図示しないファン
等で強制空冷する場合、フィン３およびフィン７の端部
が前記空気流路の流入口および流出口とされる。このフ
ィン３およびフィン７の送風方向での上流側および下流
側の端部が、前記送風方向に対して傾斜している。その
ため、前記空気流路に冷却用空気が入り込む際に、前記
冷却用空気が流入口および流出口である断面コの字フィ
ン５の端部に激しく衝突しないで、断面コの字フィン５
の端部の傾斜している部分に沿って前記空気流路を通過
する。

【００３０】さらにヒートシンク６では、多数のフィン
３およびフィン７が交互に配列されることにより、台形
が交互に上下に反転した状態にされているので、フィン
３およびフィン７によって形成される空気流路の流入口
を形成している端部の傾斜方向が１枚毎に逆方向とな
る。したがって、前記流入口の開口が、同一傾斜の端部
をもったフィン３同士によって形成される。その結果、
前記流入口の開口幅がフィン３とフィン７とから形成さ
れる所定の幅よりも広くなっているので、冷却用空気が
前記空気流路に入り易くなる。

【００３１】上述の具体例によれば、ヒートシンク６の
空気流路の流入口とされているフィン３およびフィン７
の端部が、ヒートシンク６の送風方向に対して傾斜して
いるので、冷却用空気が前記空気流路に入り込む際の抵
抗を減少することができる。そのため、ヒートシンク６
を通過する空気の流量を増加することができる。その結
果、ヒートシンク６の放熱効率を向上することができ
る。

【００３２】また、流出口を形成している端部も送風方
向に対して傾斜しているので、冷却用空気がヒートシン
ク６から排出される際の抵抗を減少することができる。
その結果、ヒートシンク６を通過する空気の流量をさら
に増加することができる。その結果、ヒートシンク６の
放熱効率をさらに向上することができる。

【００３３】また、ヒートシンク６のフィンが、フィン
３およびフィン７とされているのでヒートシンク６に形
成される空気流路の流入口の開口幅を従来のヒートシン
クよりも広くすることができる。その結果、ヒートシン
ク６の流路抵抗を小さくすることができる。また、ヒー
トシンク６を通過する空気の流量を増加することができ
る。そのため、ヒートシンク６の放熱効率を向上するこ
とができる。

【００３４】図４にこの発明のヒートシンクのフィンの
さらに他の例を示す。フィン８は、上述の空気流路の流
入口を形成する端部が、送風方向に矢印状に傾斜してい
る。このような傾斜形状を端部にもつフィン８が、ベー
ス部２に平行に配列されてヒートシンクが形成されても
よい。このようなフィンでヒートシンクが形成されて
も、上述の具体例ヒートシンクと同等の作用、効果を得
ることができる。

【００３５】なお、上述の具体例では、フィンとベース
部とをハンダ付けによって固定したが、このフィンとベ
ース部との固定方法は、ハンダ付けによる固定方法に限
定されない。例えば、ベース部に溝部が設けられてフィ
ンの基部が樹脂で固定されていてもよい。要はフィンと
ベース部とが固定されていればよい。したがって、フィ
ンとベース部との固定方法は、設計や仕様に合わせたも
のを採用することができる。

【００３６】また、上述の具体例では、ベース部の形状
は平板状としたが、この形状は上記の形状に限定されな
い。要は、フィンが平行に配列されるベース部ならばよ
く、その形状は設計や仕様、またはヒートシンクの配置
場所に合わせた形状に変更することができる。

【００３７】また、フィンの配列は、上述の具体例のフ
ィンの配列に限定されない。例えば、各フィンの端部は
ベース部から突出していてもよい。また、複数のフィン
のいずれか１枚のみの端部が傾斜形状に形成されていて
もよい。また、ヒートシンクの構成からベース部が省略
されて、フィンのみによるヒートシンクとされていても
よい。また、ベース部の端部に対して、直角以外の角度
方向にフィンが平行に連続して配列されてもよい。この
ような状態にフィンを配列しても上述の具体例のヒート
シンクと同等の作用、効果を得ることができる。

【００３８】また、上述の具体例では、フィンの傾斜形
状が１枚毎に同一形状とされたヒートシンクの例を示し
たが、この同一形状のフィン間の枚数は、１枚に限定さ
れない。複数枚毎に同一形状のフィンが配置されていて
もよい。また、間に挟まれてるフィンの前記傾斜形状
が、互いに違う形状に形成されていてもよい。このよう
な状態にフィンを配列しても上述の具体例のヒートシン
クと同等の作用、効果を得ることができる。

【００３９】また、上述の具体例では、ヒートシンク４
に断面コの字フィン５によって貫通した空気流路を形成
したが、この空気流路の構成は上記の構成に限定されな
い。例えば、ベース部に立設されたフィン３またはフィ
ン７の上端部が天板状の部材で閉じられていてもよい。

【００４０】

【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、ヒートシンクの空気流路の流入口とされている
フィンの端部が、ヒートシンクの送風方向に対して傾斜
しているので、冷却用空気が前記空気流路に入り込む際
の抵抗を減少することができる。そのため、ヒートシン
クを通過する空気の流量を増加することができる。その
結果、ヒートシンク１の放熱効率を向上することができ
る。

【００４１】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、空気流路の流入口を形成している前記
フィンの端部の傾斜方向が複数枚毎に同一形状となる。
したがって、前記流入口の開口が、同一傾斜の端部をも
った前記フィン同士によって形成される。その結果、前
記流入口の開口幅が従来のフィン同士から形成される所
定の幅よりも広くなっているので、冷却用空気が前記空
気流路に入り易くなる。

【００４２】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２の効果に加えて、ヒートシンクのフィンの上下
端部が閉じられているので、ヒートシンクに貫通した管
路である空気流路を形成することができる。したがっ
て、冷却用空気が前記空気流路の途中で発散されず、熱
伝達が効率よく行われるので、従来のヒートシンクより
も一層放熱性を向上することができる。

【００４３】さらに、請求項４の発明によれば、請求項
１ないし３のいずれかの効果に加えて、ヒートシンクの
フィンが、断面がコの字形状の断面コの字フィンとされ
ているので、ヒートシンクに貫通した管路であるスリッ
ト状の空気流路を比較的簡単に形成することができる。

【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例を簡略的
に示す斜視図である。

【図２】 この発明に係るヒートシンクの他の例を簡略
的に示す斜視図である。

【図３】 この発明に係るヒートシンクの他の例を簡略
的に示す斜視図である。

【図４】 この発明に係るヒートシンクにおけるフィン
の他の例を簡略的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１，４，６…ヒートシンク、 ３，７，８…フィン、
５…断面コの字フィン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 洋司 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） 5F036 AA01 BA04 BB05 BB35

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱のための薄板状の複数のフィンが所
   定の間隔をあけて相互に平行に配列され、それらフィン
   間の隙間に送風してフィンから放熱させるヒートシンク
   において、 いずれかのフィンにおける前記送風方向での上流側の端
   部が、その一部が前記送風方向での下流側に後退するよ
   うに、前記送風方向に対して傾斜していることを特徴と
   するヒートシンク。
2. 【請求項２】 前記傾斜形状が複数枚置きに同一形状と
   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】 前記フィンの前記送風方向での上下端部
   が閉じられていることを特徴とする請求項１または２に
   記載のヒートシンク。
4. 【請求項４】 前記フィンの一部が断面コの字形状に形
   成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載のヒートシンク。