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JP3240408B2 - ヒートシンク - Google Patents

ヒートシンク

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JP3240408B2
JP3240408B2 JP09739898A JP9739898A JP3240408B2 JP 3240408 B2 JP3240408 B2 JP 3240408B2 JP 09739898 A JP09739898 A JP 09739898A JP 9739898 A JP9739898 A JP 9739898A JP 3240408 B2 JP3240408 B2 JP 3240408B2
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JP
Japan
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heat
spacer
heat sink
cooling fin
electronic component
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譲二 木下
孝広 木下
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雅多有限公司
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4093—Snap-on arrangements, e.g. clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＣＰＵやペルチェ素
子等の発熱する電子部品の放熱面に取り付けてその熱を
吸収し、空気中に放熱するヒートシンクに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のヒートシンクは、アルミニウムを
押し出し成形して製造されたものであった。
【０００３】そのため、冷却フィンの高さを高くするこ
とができないだけでなく、その間隔も狭くすることがで
きず、放熱効果を高くすることができないという問題点
があった。
【０００４】また、電子部品の放熱面に従来のヒートシ
ンクを接着剤を使用して接着すると、放熱面とヒートシ
ンクの熱膨張率の差により電子部品が割れて破損すると
いうという問題点があった。
【０００５】そこで、電子部品の放熱面にヒートシンク
を添着すると、電子部品の放熱面は一見すると平滑なよ
うに見えるが、微妙なうねりがあり、ヒートシンクとの
間に隙間が生じて、放熱効果が悪くなるという問題点が
あった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
前記従来のヒートシンクが有する問題点を解決し、放熱
効果が高いだけでなく、熱膨張率の差による電子部品の
割れの問題がなく、しかも簡単に製造できるヒートシン
クを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、この発明で
は、金属板の下端を折り曲げてＬ字形に形成し、折り曲
げた部分を集熱部とした複数の冷却フィンと、冷却フィ
ンと冷却フィンの間に設けられ、冷却フィンどうしの間
隔を保つと共に冷却フィンの集熱部を電子部品の放熱面
に押圧する複数のスペーサとを有し、前記冷却フィンと
前記スペーサがこれらを重ねた部分を貫通する連結棒に
より連結されたヒートシンクとした。
【０００８】前記構造とすれば、電子部品の放熱面にう
ねりがあっても、その状態に応じてヒートシンクが変形
でき、放熱面に馴染むので、冷却フィンの集熱部が電子
部品の放熱面に添うようになる。
【０００９】請求項２記載の発明のように、請求項１記
載の構成に加え、冷却フィンの放熱部に、突起を形成す
ることが好ましい。
【００１０】前記のように冷却フィンの放熱部に突起を
形成すれば、空気との接触面が増えて、放熱効果が高く
なるだけでなく、例え冷却フィンが熱により反って変形
しても冷却フィンどうしの間隔を保てるようになる。
【００１１】請求項３記載の発明のように、請求項１又
は２記載の構成に加え、スペーサの側面に凸部を形成
し、冷却フィンの前記スペーサの凸部と対応する位置
に、前記スペーサの凸部が嵌入する孔を形成することが
好ましい。
【００１２】前記構造とすれば、スペーサと冷却フィン
が固定され、スペーサにかかる押圧力がそのまま冷却フ
ィンにかかるようになり、より一層冷却フィンの集熱部
が電子部品の放熱面に添うようになる。
【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１，２又
は３記載の構成に加え、スペーサを弾性部材を介して取
付具で電子部品側に押圧し、冷却フィンの集熱部を電子
部品の放熱面に添わせるようにしたものとした。
【００１４】前記構造とすれば、どのスペーサにも万遍
なく押圧力がかかるようになり、冷却フィンの集熱部が
電子部品の放熱面に添いやすくなる。
【００１５】請求項５記載の発明では、請求項１，２又
は３記載の構成に加え、連結棒の下に弾性部材を設け、
連結棒を取付具で押圧することによりスペーサを弾性部
材を介して押圧し、冷却フィンの集熱部を電子部品の放
熱面に添わせるようにしたものとした。
【００１６】前記構造とすれば、どのスペーサにも万遍
なく押圧力がかかるようになり、冷却フィンの集熱部が
電子部品の放熱面に添いやすくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１〜図５に基づき説明する。
【００１８】尚、図１〜図３は、この発明の第１実施例
を示しており、図４及び図５は、この発明の第２実施例
を示している。
【００１９】先ず、第１実施例について説明する。図１
は電子部品であるペルチェ素子に、この発明のヒートシ
ンクを取り付けた状態を示す正面図であり、図２は側面
図である。さらに、図３はこの発明のヒートシンクの分
解斜視図である。
【００２０】この実施例では、冷却する電子部品として
ペルチェ素子を使用した例で説明するが、他の発熱する
電子部品に取り付けて実施することも可能である。
【００２１】１は、被冷却物を収納した金属製のパッケ
ージであり、図ではパッケージの上面の一部しか示して
いないが、箱状に形成されており、ペルチェ素子２は図
示下側の冷却面がパッケージ１に密着するようにして載
置されている。
【００２２】３は、この発明のヒートシンクであり、ペ
ルチェ素子２の図示上側の放熱面の上に載置されてい
る。そして、ヒートシンク３は、弾性部材４を介して取
付具５によりペルチェ素子２側に押圧されて取り付けら
れている。
【００２３】弾性部材４としては、弾性を有し、耐熱性
のあるものより選択することが好ましく、この実施例で
は断面円形の紐状に形成されたウレタンゴムを使用して
いるが、バネ材や紐状に形成されたコルク材に代えて使
用することができる。
【００２４】取付具５は、この実施例では、断面Ｌ字形
となった棒状のＬ形材６と、パッケージ１とＬ形材６を
貫通するボルト７とボルト７に螺合するナット８を使用
している。
【００２５】次に、この発明のヒートシンク３の構成に
ついて、図３の基づき詳しく説明する。
【００２６】この発明のヒートシンク３は、冷却フィン
９と、スペーサ10とからなり、冷却フィン９とスペーサ
10は、冷却フィン９とスペーサ10を貫通する連結棒11に
より連結され、連結棒11の両端に設けた止め具12により
止められている。
【００２７】冷却フィン９は、銅、アルミニウム、銀、
等の熱伝導率の高い矩形の金属板の下端を、スペーサ10
の板厚分だけ９０°に折り曲げてＬ字形に形成し、折り
曲げた部分を集熱部9aとすると共に、スペーサ10より上
に突出する部分を放熱部9bとしたものである。冷却フィ
ン９のスペーサ10と重なる部分には、スペーサ10に形成
された突起10a が嵌入される位置決め用孔9cと、連結棒
11を挿通する連結棒挿通孔9dが形成されている。さら
に、放熱部9bの表面には、プレス加工により突起9eが形
成され、放熱効果を高めると共に、冷却フィン９どうし
の間隔を保つようになっている。冷却フィン９は、耐候
処理や防錆処理等の表面処理を施しておくこともでき
る。
【００２８】スペーサ10は、冷却フィン９と冷却フィン
９の間に設けられ、冷却フィン９どうしの間隔を保つア
ルミニウム製の板材であり、その板厚は２〜３mmであ
る。さらにスペーサ10は、冷却フィン９の位置決め用孔
9cと係合する突起10a をその表面に打ち出しにより設け
ると共に、連結棒11を挿通する連結棒挿通孔10b を側面
に設けている。さらに、スペーサ10の両端には、弾性部
材４が載る段部10c が形成されている。
【００２９】連結棒11は、冷却フィン９の連結棒挿通孔
9dと、スペーサ10の連結棒挿通孔10b を貫通し、冷却フ
ィン９とスペーサ10を連結する金属製の細い棒であり、
真鍮、銅、アルミニウム等の比較的柔らかい金属より選
択される。
【００３０】止め具12は、手前側しか図示していないが
連結棒11の両端に設けられており、バネ鋼で形成され、
内側に形成された爪で連結棒11を把持するようにしたも
のである。
【００３１】以上のように構成されたこの発明のヒート
シンク３は、冷却フィン９をスペーサ10を介して連結棒
11により連結されたものであり、少し捩じって動かすこ
とができるようになっている。
【００３２】このヒートシンク３をペルチェ素子２の上
に乗せ、パッケージ１とヒートシンク３の間にペルチェ
素子２を挟むようにして取付具５で取り付けると、冷却
フィン９の集熱部9aがペルチェ素子２の発熱面に押しつ
けられる。さらに、取付具５のＬ形材６とスペーサ10の
段部10c との間に弾性部材４が設けられているので、ど
のスペーサ10にも万遍なく押圧力がかかり、ペルチェ素
子２の発熱面が多少変形してうねっていても冷却フィン
９の集熱部9aが発熱面に添うようになる。
【００３３】そして、ペルチェ素子２の発熱面の熱は、
冷却フィン９の集熱部9aから放熱部9bに伝わり、放熱部
9bから空気中に放熱されて冷やされる。
【００３４】以上がこの発明の第１実施例であり、次に
図４及び図５に基づきこの発明の第２実施例について説
明する。
【００３５】第２実施例は、ヒートシンクをペルチェ素
子に押圧するための構造を変えた実施例であり、冷却フ
ィンの下端がＬ字形に折り曲げられて集熱部となってい
る点や冷却フィンと冷却フィンの間にスペーサを設けて
いる点、冷却フィンとスペーサを重ねて連結棒により連
結している点等は第１実施例と同一の構成であるので、
説明を省略し、第１実施例と構成の異なる部分だけ説明
する。
【００３６】１は、被冷却物を収納した金属製のパッケ
ージであり、ペルチェ素子２の冷却面がパッケージ１に
密着するようになっている。
【００３７】13は、この発明の第２実施例のヒートシン
クであり、ペルチェ素子２の放熱面の上に載置されてい
る。
【００３８】そして、ヒートシンク13は、冷却フィン17
とスペーサ18を重ねた部分を貫通する連結棒16により連
結されており、連結棒16の下側には弾性部材14を設けて
いる。さらに、連結棒16は、連結棒16の両端に掛止した
取付具15により、ペルチェ素子２側に押圧されて取り付
けられている。
【００３９】弾性部材14としては、弾性を有し、耐熱性
のあるものより選択することが好ましく、この実施例で
は断面円形の紐状に形成されたウレタンゴムを使用して
いるが、バネ材や紐状に形成されたコルク材に代えて使
用することができる。
【００４０】取付具15は、この実施例では、引っ張りコ
イルバネを使用している。連結棒16の両端には、フック
形状に形成されたコイルバネの端部15a を掛止する掛止
穴16a を形成している。
【００４１】この発明のヒートシンク13の、冷却フィン
17とスペーサ18の連結棒挿通孔は、弾性部材14と連結棒
16を挿通可能な大きさとなっている。
【００４２】以上のように構成されたこの発明のヒート
シンク13は、冷却フィン17をスペーサ18を介して重ねら
れ、冷却フィン17とスペーサ18を貫通する連結棒16によ
り連結されたものであり、冷却フィン17が少し捩じれて
動くだけでなく、少し上下に動くことができるようにな
っている。
【００４３】このヒートシンク13をペルチェ素子２の上
に乗せ、パッケージ１とヒートシンク13の間にペルチェ
素子２を挟むようにして取付具15で取り付けると、冷却
フィン17の集熱部がペルチェ素子２の発熱面に押しつけ
られる。さらに、連結棒16とスペーサ18との間に弾性部
材14が設けられているので、どのスペーサ18にも万遍な
く押圧力がかかり、発熱面が多少変形してうねっていて
も冷却フィン17の集熱部が発熱面に添うようになる。
【００４４】そして、ペルチェ素子２の発熱面の熱は、
冷却フィン17の集熱部から放熱部に伝わり、放熱部で空
気中に放熱されて冷やされる。
【００４５】以上が実施例の説明であり、冷却フィン
９，17の間隔を２〜３mmとした例を示したが、２０mmま
で広げて実施することができる。このときは、スペーサ
10，18の素材はプラスチック等の他のものに変更するこ
とができる。
【００４６】この発明のヒートシンクは、ファンを使用
して強制的に冷却しても良いし、自然な空気の流れによ
り冷却するようにしても良い。
【００４７】また、この発明のヒートシンクは、電子部
品の冷却用に発明されたものであるが、他の発熱体の冷
却用にも流用することができる。
【００４８】
【発明の効果】この発明のヒートシンクでは、上述のと
おりに構成されており、放熱面が多少うねっていても冷
却フィンの集熱部が電子部品の放熱面に添うようになる
ので、放熱効果が高いという効果がある。
【００４９】さらに、冷却フィンを数ミリ間隔で設ける
ことができるので、冷却フィンを多く設けることがで
き、放熱効果が高くなるという効果がある。
【００５０】さらに、電子部品が熱膨張により変形して
も、この発明のヒートシンクは電子部品とは接着してい
ないので、電子部品を壊すことがないという効果があ
る。
【００５１】またさらに、この発明のヒートシンクは、
簡単な設備で製造でき、設備費が少なくて済むだけでな
く、特別な製造技術も必要ないという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒートシンクの使用状態を示す正面
図である。
【図２】この発明のヒートシンクの使用状態を示す側面
図である。
【図３】この発明のヒートシンクの分解斜視図である。
【図４】この発明のヒートシンクのもう一つの実施例の
使用状態を示す正面図である。
【図５】この発明のヒートシンクのもう一つの実施例の
使用状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ パッケージ ２ 電子部品 ３ ヒートシンク ４ 弾性部材 ５ 取付具 ９ 冷却フィン 9a 集熱部 9b 放熱部 9c 孔 9e 突起 10 スペーサ 10a 凸部 11 連結棒 14 弾性部材 15 取付具 16 連結棒 17 冷却フィン 18 スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−331177（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−22668（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−297331（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−150220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属板の下端を折り曲げてＬ字形に形成
    し、折り曲げた部分を集熱部とした複数の冷却フィン
    と、冷却フィンと冷却フィンの間に設けられ、冷却フィ
    ンどうしの間隔を保つと共に冷却フィンの集熱部を電子
    部品の放熱面に押圧する複数のスペーサとを有し、前記
    冷却フィンと前記スペーサがこれらを貫通する連結棒に
    より連結されていることを特徴とするヒートシンク。
  2. 【請求項２】冷却フィンの放熱部に、突起を形成したこ
    とを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
  3. 【請求項３】スペーサの側面に凸部を形成し、冷却フィ
    ンの前記スペーサの凸部と対応する位置に、前記スペー
    サの凸部が嵌入する孔を形成したことを特徴とする請求
    項１又は２記載のヒートシンク。
  4. 【請求項４】スペーサを弾性部材を介して取付具で電子
    部品側に押圧し、冷却フィンの集熱部を電子部品の放熱
    面に添わせるようにしたことを特徴とする請求項１，２
    又は３記載のヒートシンク。
  5. 【請求項５】連結棒の下に弾性部材を設け、連結棒を取
    付具で押圧することによりスペーサを弾性部材を介して
    押圧し、冷却フィンの集熱部を電子部品の放熱面に添わ
    せるようにしたことを特徴とする請求項１，２又は３記
    載のヒートシンク。
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