JP2000228595A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工・組立性がよく、かつ、冷却効率の高い
ヒートシンクを得る。 【解決手段】 分割された個別の単位ヒートシンクで構
成され、この分割された個々の単位ヒートシンクの先端
部分を冷却対象と接する角ブロック構造とし、かつこれ
ら角ブロックの少なくとも１方向が互いに接するよう連
結して、分割された個々のヒートシンク群の角ブロック
を外枠で囲って形成した。

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、ＬＳＩ等、アク
ティブ部品の放熱に使用されるヒートシンクに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図６（Ａ）は、例えば、特開昭６３−３
１３８４３に示された、従来の発熱素子の冷却用伝熱構
造体の断面図であり、図６（Ｂ）は、この伝熱構造体を
底から見た斜視図である。図において、１はプリント基
板、２はプリント基板１上に実装されたＬＳＩ、３は全
体としての伝熱構造体、４は伝熱構造体３の金属ケー
ス、５は群としての金属板ブロックで、金属ケース４内
に短冊状に並べられて収納されている。６と７は熱伝導
クッションで、金属ケース４と金属板ブロック５の間に
入れられている。８は伝熱構造体３に取り付けられたヒ
ートパイプである。

【０００３】次に、この構造のヒートシンクの動作につ
いて説明する。プリント基板１上に実装されたＬＳＩ２
に伝熱構造体３を取り付けると、金属板ブロック群５の
１枚１枚が上下することで、ＬＳＩ２の表面の凹凸に対
応して金属板ブロック群５の端面がＬＳＩ２の表面に確
実に接触する。金属板ブロック群５の１枚１枚の位置の
差異は、熱伝導クッション７の弾性変形で吸収する。Ｌ
ＳＩ２が発熱すると、熱はまずＬＳＩ２の表面に接触し
ている金属板ブロック群５の端面に伝熱し、金属板ブロ
ック群５から熱伝導クッション６，７を経て金属ケース
４に伝わり、そこからヒートパイプ８に伝わる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の発熱素子の冷却
用伝熱構造体は、金属板ブロック群５に伝わった熱を金
属ケース４に伝えるために熱伝導クッション６，７を必
要とする。熱伝導クッション６，７は、通常材質がゴム
系やプラスチック系の高分子材料なので、金属よりも３
桁ぐらい熱伝導率が低い。そのため、伝熱性能を向上す
るためには熱伝導クッション７を薄くする必要がある
が、一方、大きな凹凸に対応するためには、金属板ブロ
ック群５の１枚１枚の位置を補正するために熱伝導クッ
ション７を厚くしなければならず、伝熱性能向上と凹凸
補正能力向上とが矛盾するという課題があった。

【０００５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、熱伝導クッションを使わずに大
きな凹凸、かつ、伝熱性能を犠牲にしないヒートシンク
を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るヒートシ
ンクは、分割された個別の単位ヒートシンクで構成さ
れ、この分割された個々の単位ヒートシンクの先端部分
を冷却対象と接する角ブロック構造とし、かつこれら角
ブロックの少なくとも１方向が互いに接するよう連結し
て、分割された個々のヒートシンク群の角ブロックを外
枠で囲って形成した。

【０００７】また更に、単位ヒートシンクは、先端部分
が複数の冷却対象と接する棒状の構造とし、かつ先端部
分の角ブロックの一部が互いに接するよう連結した。

【０００８】また更に、単位ヒートシンクには、角ブロ
ックから延長した角ブロックの平面面積より小さいピン
フィンを設けて、角ブロックを囲む外枠に換えて、単位
ヒートシンクのピンフィンを貫通させる熱伝導性支持枠
を備えた。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明に係
るヒートシンクの好適な実施の形態について図面を参照
して説明する。図１（Ａ）は、この発明の実施の形態１
における単位ヒートシンクの連続して形成された組み合
わせヒートシンクを示す斜視図である。図１（Ｂ）は、
図１（Ａ）において、をＡ−Ａから見た断面図である。
また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）でＢ−Ｂ線で切断して
見た断面図である。図において、プリント基板１とＬＳ
Ｉ２は、従来例と同一の要素である。ここで、ＬＳＩ２
は、プリント基板１上に複数実装されているので、２ａ
〜２ｅに分けて示している。９は全体としてのヒートシ
ンク、１０はヒートシンク９の外枠、１１はヒートシン
ク９の外枠１０の内側に複数個マトリクス状に並べられ
ている単位ヒートシンク、１２は単位ヒートシンク１１
の一部であるピンフィン、１３は単位ヒートシンク１１
の一部で、角ブロックである。

【００１０】次に、上記ヒートシンクの放熱動作につい
て説明する。プリント基板１上に複数実装されたＬＳＩ
２ａ〜２ｅ上にヒートシンク９を取り付けると、各ＬＳ
Ｉ２ａ〜２ｅと単位ヒートシンク１１の角ブロック１３
の底面とが接触し、各ＬＳＩ２ａ〜２ｅに押されて単位
ヒートシンク１１は上下する。各単位ヒートシンク１１
は、角ブロック１３の側面で各々が相互に接触している
ので熱が伝わり、かつ、支え合って倒れることはない。
各ＬＳＩ２ａ〜２ｅが発熱すると、熱は単位ヒートシン
ク１１の角ブロック１３の底面にまず伝わり、そこから
単位ヒートシンク１１のピンフィン１２に伝わる。そし
て、ピンフィン１２からその周囲空気へ熱が伝達され、
最終的にＬＳＩ２の発熱は周囲空気へ放熱される。

【００１１】以上のように、ピンフィンの機能を持つ単
位ヒートシンクをマトリクス状に並べたので、平面に並
べたＬＳＩからの発熱を角ブロック１３が平らに接して
熱を吸収するヒートシンクが得られ、かつ、熱伝導クッ
ションが不要で、伝熱性能を犠牲にすることがない。更
に、凹凸に適合する複雑形状のヒートシンクの製作が不
要である。

【００１２】実施の形態２．実施の形態１では、プリン
ト基板上の各ＬＳＩの高さがまちまちである場合に対処
したヒートシンクを説明したが、プリント基板上のＬＳ
Ｉの高さのバラツキに方向性がある場合のヒートシンク
の実施の形態を示す。

【００１３】図２（Ａ）は、この発明の実施の形態２に
おける組み合わせヒートシンクの接合状態を示す斜視図
である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において、Ａ−Ａ線
で切断して見た断面図である。図２（Ｃ）は、同じくＢ
−Ｂ線で切断した場合の断面図である。図において、プ
リント基板１とＬＳＩ２は、図１と同一である。ここ
で、ＬＳＩ２は、プリント基板１上に複数実装されてい
て、２ａ〜２ｅに分けて示されている。組み合わせヒー
トシンク９と外枠１０は、実施の形態１と同一のもので
ある。１４はヒートシンク９の外枠１０の内側に複数個
並列に並べられている棒状のプレートブロック（棒状ピ
ンフィン）、１５はプレートブロック１４の一部でプレ
ートフィン、１６はプレートブロック１４の一部で角ブ
ロックである。

【００１４】次に、上記ヒートシンクの放熱動作につい
て説明する。プリント基板１上に複数実装されたＬＳＩ
２ａ〜２ｅ上にヒートシンク９を取り付けると、各ＬＳ
Ｉ２ａ〜２ｅと棒状のプレートブロック（棒状ピンフィ
ン）１４の角ブロック１６の底面が接触し、各ＬＳＩ２
ａ〜２ｅに押されてプレートブロック１４は上下する。
各プレートブロック１４は角ブロック１６の側面で各々
が相互に接触しているので熱が伝わり、かつ、倒れるこ
とはない。また、図２（Ｃ）のように、プレートブロッ
ク１４が並列に並ぶ方向では、各ＬＳＩ２ｄ〜２ｅの高
さは同一であるようにプレートブロック１４の方向を選
んでいる。そして、各ＬＳＩ２ａ〜２ｅが発熱すると、
熱はプレートブロック１４の角ブロック１６の底面にま
ず伝わり、そこからプレートブロック１４のプレートフ
ィン１５に伝わる。そして、プレートフィン１５からそ
の周囲空気へ熱が伝達され、最終的にＬＳＩ２の発熱は
周囲空気へ放熱される。

【００１５】以上のように、プレートフィンの機能を持
つプレートブロックをＬＳＩが同一高さである方向に並
列に並べたので、ＬＳＩの表面に確実に接触して吸収す
るヒートシンクが得られ、かつ、余分な熱伝導クッショ
ンが不要で、伝熱性能を犠牲にすることがない。

【００１６】実施の形態３．実施の形態１と２では、外
枠１０の内側に単位ヒートシンクやプレートブロックを
複数配置した構造を示した。この構造では、単位ヒート
シンクまたは棒状プレートブロックが少なくとも一面は
接触していないと安定性が欠ける。本実施の形態では、
互いの接触の自由度を更に高めた構造を説明する。

【００１７】図３（Ａ）は、この発明の実施の形態３に
おける組み合わせヒートシンクの組立て状態を示す斜視
図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）において、Ａ−Ａ
線で切断して見た断面図である。図３（Ｃ）は、同じく
Ｂ−Ｂ線で切断した場合の断面図である。図において、
プリント基板１とＬＳＩ２は、図１と同一である。ここ
で、ＬＳＩ２は、プリント基板１上に複数実装されてい
て、２ａ〜２ｅに分けて示されている。１７は単位ヒー
トシンク、１８は単位ヒートシンク１７の一部分である
ピンフィン、１９は単位ヒートシンク１７の一部分であ
るフランジ、２０はヒートシンク９の熱伝導性枠、２１
は枠２０に開けられた穴で、単位ヒートシンク１７のピ
ンフィン１８がちょうど穴２１に入り込む。

【００１８】上記構成のヒートシンクの放熱動作は、実
施の形態１，２と同様であり、図からも明らかなので重
複記述を省略する。なお、熱容量の大きな熱伝導性枠２
０が適確に熱を吸収するので、更に放熱特性が向上す
る。以上のように、本実施の形態のヒートシンク９にお
いても、上記実施の形態１と２の効果が得られる。更
に、単位ヒートシンク１７の抜け落ちを防止できるとい
う効果も併せ持つ。図示とその構造説明は省略するが、
枠２０の穴２１の形状を、実施の形態２における棒状の
プレートブロック１４に適合する長方形の穴とし、棒状
のプレートブロック１４を保持する構造としてもよい。

【００１９】実施の形態４．プリント基板上に実装され
たＬＳＩの高さがまちまちな場合に、その各高さに対応
した逆の高さ方向の厚さを持つヒートシンク取付補正板
を設けてもよい。図４（Ａ）は、実施の形態４における
ヒートシンク取付状態を示す斜視組立図である。図４
（Ｂ）は、高さ補正板をプリント基板側から見た斜視図
である。また、図５は、図４（Ａ）において、切断線Ｂ
−Ｂから見た断面図である。図において、２２はヒート
シンク、２３はヒートシンク２２と各ＬＳＩ２ｆ〜２ｉ
との間に挟まれて固定される高さ補正板で、図５のよう
に、ＬＳＩ２と向き合う面には凹凸がつけられており、
これを各々２３ａ〜２３ｃで表している。また、この凹
凸２３ａ〜２３ｃは、各ＬＳＩ２ｆ〜２ｉの高さの差を
補正するように製作される。２３ｄは高さ補正板２３の
ヒートシンクと向き合う面側である。

【００２０】上記構成のヒートシンクの放熱動作は、実
施の形態１〜３と同様であり、図からも明らかなので重
複記載は省略する。以上のように、ＬＳＩの厚みのバラ
ツキを補正する高さ補正板を製作することでヒートシン
ク自体に追加工をする必要がなくなり、市販のヒートシ
ンクが使える。そのため、製造コストを抑えることがで
きる。そして、熱伝導クッションを使わずに、大きな凹
凸を補正できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
単位ヒートシンクを連接して外枠で支えるか、ピンフィ
ンを熱伝導支持枠で支える構造としたので、複雑な厚み
（高さ）補正加工が不要で、かつ、放熱効率の低下が妨
げる効果がある。外枠さえ変えればいかなる大きさの、
いかなる厚みバラツキのあるＬＳＩ搭載プリント基板に
対しても、単一のまたは少ない種類の単位ヒートシンク
で対応できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における組み合わせ
ヒートシンクの構造を示す斜視図と仮想断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２における組み合わせ
ヒートシンクの構造を示す斜視図と仮想断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３における組み合わせ
ヒートシンクの構造を示す斜視図と仮想断面図である。

【図４】 実施の形態４におけるヒートシンクとＬＳＩ
搭載プリント基板の斜視図である。

【図５】 実施の形態４におけるヒートシンクの断面図
である。

【図６】 従来のヒートシンクの断面図と斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ プリント基板、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ Ｌ
ＳＩ、９ ヒートシンク、１１ 単位ヒートシンク、１
２ ピンフィン、１４ プレートブロック、１５ プレ
ートフィン、１７ 単位ヒートシンク、１８ ピンフィ
ン、１９ フランジ、２０ 熱伝導性枠、２２ ヒート
シンク、２３ 高さ補正棒、２３ａ〜２３ｃ 高さ補正
棒の凹凸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分割された個別の単位ヒートシンクで構
   成され、該分割された個々の単位ヒートシンクの先端部
   分を冷却対象と接する角ブロック構造とし、かつ該角ブ
   ロックの少なくとも１方向が互いに接するよう連結し
   て、 上記分割された個々のヒートシンク群の上記角ブロック
   を外枠で囲って形成したことを特徴とするヒートシン
   ク。
2. 【請求項２】 単位ヒートシンクは、先端部分が複数の
   冷却対象と接する棒状の構造とし、かつ先端部分の角ブ
   ロックの一部が互いに接するよう連結したことを特徴と
   する請求項１記載のヒートシンク。
3. 【請求項３】 単位ヒートシンクには、角ブロックから
   延長した角ブロックの平面面積より小さいピンフィンを
   設けて、 角ブロックを囲む外枠に換えて、上記単位ヒートシンク
   のピンフィンを貫通させる熱伝導性支持枠を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のヒートシンク。