JP2003046039A - Heat sink device for heat-generating element - Google Patents
Heat sink device for heat-generating elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子のヒート
シンク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 device for a heating element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に発熱素子のヒートシンク装置は、
図２（ａ）に示すように、ベースプレート２上に複数の
放熱フィン３を立設して形成され、ベースプレート２に
比して放熱部の表面積（ベースプレート２への接触面
積）が小さな発熱素子１を冷却する場合には、発熱素子
１からの発熱を直ちに全ての放熱フィン３に伝達し、該
放熱フィン３から放熱することが冷却効率を高めるため
に有効であるために、ベースプレート２の厚さを厚くし
てベースプレート２内での熱拡散を促進することが行わ
れる。2. Description of the Related Art Generally, a heat sink device for a heating element is
As shown in FIG. 2A, a plurality of heat radiation fins 3 are formed upright on a base plate 2, and the surface area of the heat radiation portion (contact area with the base plate 2) is smaller than that of the base plate 2, and the heating element 1 is provided. When cooling the base plate 2, since it is effective to immediately transfer the heat generated from the heat generating element 1 to all the radiation fins 3 and to radiate the heat from the radiation fins 3 in order to improve the cooling efficiency, Is thickened to promote heat diffusion in the base plate 2.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例において、ベースプレート２の厚さが厚いために、装
置筐体内に導入された冷却風は、図２（ａ）において矢
印Ａで示すように、ベースプレート２前端（風上側端
縁）に衝接した後上方に逃げて素子直上の放熱フィン領
域に冷却風が届かない上に、該前端部において発生した
上昇流が放熱フィン３方向に流れてきた実装基板に平行
な冷却風に対して抵抗要素となるために、放熱フィン３
間への送風量が低下し、全体の冷却効率を低下させてし
まうという欠点がある。However, in the above-mentioned conventional example, since the thickness of the base plate 2 is large, the cooling air introduced into the housing of the apparatus is as shown by an arrow A in FIG. 2 (a). After hitting the front end (windward side edge) of the base plate 2 and escaping upward, the cooling air does not reach the heat radiation fin region directly above the element, and the upward flow generated at the front end flows in the direction of the heat radiation fin 3. Since it becomes a resistance element against the cooling air parallel to the mounting board,
There is a drawback in that the amount of air blown into the space decreases and the overall cooling efficiency decreases.
【０００４】本発明は、以上の問題を解消すべくなされ
たものであって、発熱素子に対する冷却効率を可及的に
高めることのできる発熱素子のヒートシンク装置の提供
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat sink device for a heating element, which can enhance the cooling efficiency for the heating element as much as possible.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、発熱素子１に比して大面積のベースプレート２上に
複数の放熱フィン３を立設した発熱素子のヒートシンク
装置であって、前記ベースプレート２の一側縁部には、
ベースプレート２の端縁に行くに従って漸次高さが低く
なる傾斜面４が形成されるとともに、傾斜面４には、該
傾斜面４形成側縁への発熱素子１の投影長より長寸の範
囲に渡って、放熱フィン３が設けられない平坦部５が形
成される発熱素子のヒートシンク装置を提供することに
より達成される。According to the present invention, the above object is to provide a heat sink device for a heat generating element in which a plurality of heat radiation fins 3 are erected on a base plate 2 having a larger area than that of the heat generating element 1. At one side edge of the base plate 2,
An inclined surface 4 whose height gradually decreases toward the end edge of the base plate 2 is formed, and the inclined surface 4 is in a range longer than the projected length of the heating element 1 on the side edge on which the inclined surface 4 is formed. This is achieved by providing a heat sink device for a heating element in which a flat portion 5 having no heat radiation fin 3 is formed.
【０００６】本発明において、ベースプレート２の一側
縁部に形成された傾斜面４を冷却風の風上側に向けて配
置すると、図２（ｂ）に示すように、冷却風Ａはベース
プレート２の前端に衝突することなく、傾斜面４に沿っ
てなだらかに上昇し、放熱フィン３間に導かれる。この
結果、冷却風は前端での衝突により発生した乱流に行方
を遮られることなく、放熱フィン３間に導かれるため
に、冷却効率が向上する。In the present invention, when the inclined surface 4 formed on one side edge of the base plate 2 is arranged so as to face the windward side of the cooling air, the cooling air A is supplied to the base plate 2 as shown in FIG. 2 (b). Without colliding with the front end, it gently rises along the inclined surface 4 and is guided between the heat radiation fins 3. As a result, the cooling air is guided between the radiating fins 3 without being obstructed by the turbulent flow generated by the collision at the front end, so that the cooling efficiency is improved.
【０００７】また、放熱フィン３は、発熱素子１からの
吸熱を放熱するために必須である半面、冷却風に対して
は圧損要素として機能し、流速を低下させる原因ともな
る。本発明者は、従来考慮されることのなかった、放熱
フィン３を設けることによる否定的側面をも配慮したヒ
ートシンク装置の設計を思い至り、以下の結論に達し
た。On the other hand, the radiating fin 3 is essential for radiating the heat absorbed from the heating element 1, but on the other hand, it functions as a pressure loss element for the cooling air, which causes a reduction in the flow velocity. The present inventor has conceived the design of a heat sink device that also takes into consideration the negative side by providing the radiation fin 3, which has not been considered in the past, and reached the following conclusions.
【０００８】すなわち、一般に放熱フィン３を増加させ
ることにより、放熱面積は大きくなり、放熱能力は高く
なるとされているが、一定の面積中に放熱フィン３を多
数設けることにより、冷却風の風速は低下し、単位時間
あたりに放熱フィン３間を通過する冷却風量は減少傾向
を示すこととなる。That is, it is generally said that by increasing the number of the heat radiation fins 3, the heat radiation area becomes larger and the heat radiation capacity becomes higher. However, by providing a large number of the heat radiation fins 3 in a certain area, the wind velocity of the cooling air can be increased. As a result, the amount of cooling air that passes through the radiating fins 3 per unit time decreases, and the cooling air amount tends to decrease.
【０００９】一方、放熱フィン３を減少させると、放熱
面積は低下するものの、圧損低下による冷却風速の向上
が見込めることとなり、単位時間あたりの冷却風量は増
加する。On the other hand, if the radiation fins 3 are reduced, the radiation area is reduced, but the cooling air velocity can be expected to improve due to the pressure loss reduction, and the cooling air volume per unit time increases.
【００１０】図２（ｃ）は、放熱フィン３を配置するこ
とによる冷却性能への影響を示す概念図で、例えば、図
１（ａ）に示すように、冷却風の流れ方向に複数段に放
熱フィン３が配置される場合、最前列（風上）側の１列
の放熱フィン３を所定長さ範囲で取り去った場合の冷却
性能の変化を示している。図中、右肩上がりの曲線は、
放熱フィン３を取り去る長さ（平坦部長さ-横軸）を大
きくすることにより冷却性能への寄与度が高くなること
を示している。FIG. 2 (c) is a conceptual diagram showing the influence on the cooling performance by disposing the radiation fins 3. For example, as shown in FIG. 1 (a), there are a plurality of stages in the cooling air flow direction. When the radiating fins 3 are arranged, the change of the cooling performance is shown when one row of the radiating fins 3 on the front row (upwind) side is removed within a predetermined length range. In the figure, the upward curve is
It is shown that the contribution to the cooling performance is increased by increasing the length of removing the heat radiation fin 3 (flat portion length-horizontal axis).
【００１１】一方、図中右肩下がりの曲線は、放熱面積
（横軸）を増加させることによって低下する風速による
冷却性能の低下を示すもので、冷却性能を、放熱面積と
冷却風量の積として定性的に考えると、上述した２曲線
の交点近傍で最大の冷却性能が発揮されることが期待で
きる。On the other hand, the downward-sloping curve in the figure shows the deterioration of the cooling performance due to the wind speed which decreases as the heat radiation area (horizontal axis) increases. The cooling performance is the product of the heat radiation area and the cooling air volume. From a qualitative point of view, it can be expected that the maximum cooling performance is exhibited in the vicinity of the intersection of the above-mentioned two curves.
【００１２】本発明者が行った種々の実験によると、ベ
ースプレート２に対して面積が小さな発熱素子１を冷却
する場合、ベースプレート２内での熱拡散等の要素を考
慮に入れると、上述した平坦部５の長さは発熱素子１の
一辺の長さ、正確には、平坦部５形成側縁への投影長さ
との関係で与えることが可能であり、平坦部５の長さが
発熱素子１の一辺長の２ないし３倍、望ましくは２．２
〜２．４倍の時に最大の冷却性能が発揮されることが確
認された。According to various experiments conducted by the present inventor, when the heating element 1 having a small area with respect to the base plate 2 is cooled, considering the factors such as heat diffusion in the base plate 2, the above-mentioned flatness is obtained. The length of the portion 5 can be given in relation to the length of one side of the heating element 1, more precisely, the length of the flat portion 5 projected onto the side edge. 2 to 3 times the side length, preferably 2.2
It was confirmed that the maximum cooling performance was exhibited when the ratio was up to 2.4 times.
【００１３】したがってこの発明において、風上側の一
側縁部の一部に平坦部５を形成することにより、上述し
た傾斜面４の作用と相俟って高速な冷却風を円滑に導入
することができるために、冷却効率を高めることができ
る。Therefore, in the present invention, by forming the flat portion 5 at a part of the one side edge portion on the windward side, the high-speed cooling air can be smoothly introduced in combination with the action of the inclined surface 4 described above. Therefore, the cooling efficiency can be improved.
【００１４】傾斜面４は平坦部５位外にも、風上側一側
縁全長に渡って形成することも可能であり、この場合、
放熱フィン３は、傾斜面４上に一体形成される。また、
平坦部５を、傾斜面４が形成される側縁に隣接するいず
れかの側縁が始端となるように片側に開放して形成した
場合には、冷却風に対する抵抗がより少なくなるために
冷却効率が向上する。The inclined surface 4 can be formed outside the flat portion 5 as well as over the entire length of the windward one side edge. In this case,
The radiation fin 3 is integrally formed on the inclined surface 4. Also,
When the flat portion 5 is formed so as to be open to one side so that any one of the side edges adjacent to the side edge on which the inclined surface 4 is formed is the starting end, the resistance against the cooling air becomes smaller and the cooling is reduced. Efficiency is improved.
【００１５】さらに、ベースプレート２の裏面に銅製プ
レート６を埋設し、傾斜面４表面に露出させた場合に
は、ベースプレート２部での放熱効率が向上するため
に、全体の冷却効率が向上する。Further, when the copper plate 6 is embedded in the back surface of the base plate 2 and exposed on the surface of the inclined surface 4, the heat dissipation efficiency in the base plate 2 portion is improved, and thus the overall cooling efficiency is improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１に示すように、ヒートシンク
Ｈはアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料により形成
され、ベースプレート２と、ベースプレート２上に一体
に形成される複数の放熱フィン３、３・・とを備える。
放熱フィン３はプレート形状をなし、図１において矢印
Ａで示す冷却風の送風方向に短辺部を対向させて配置さ
れる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As shown in FIG. 1, a heat sink H is made of a material having good thermal conductivity such as aluminum, and has a base plate 2 and a plurality of heat radiation fins 3 integrally formed on the base plate 2. It is equipped with 3 ...
The radiating fins 3 have a plate shape and are arranged with their short sides facing each other in the cooling air blowing direction shown by the arrow A in FIG.
【００１７】ベースプレート２は、発熱素子１からの吸
熱を可及的に速やかにベースプレート２全体に拡散させ
てベースプレート２上の放熱フィン３から放熱すること
ができるように所定の厚さ（ｔ）を有しており、該ベー
スプレート２の中央部にはプリント基板７上に実装され
る発熱素子１上にヒートシンクＨを固定するための装着
用貫通孔２ａが開設される。発熱素子１における高い発
熱量を効率的に放熱するために、ベースプレート２は発
熱素子１の平面視における面積より大きな面積に形成さ
れており、さらに、実装上の効率を考慮して、ベースプ
レート２の中心は発熱素子１の中心（発熱中心１ｃ）に
対して偏位した位置に設定される。The base plate 2 has a predetermined thickness (t) so that the heat absorption from the heat generating element 1 can be diffused throughout the base plate 2 as quickly as possible and radiated from the heat radiation fins 3 on the base plate 2. The base plate 2 is provided with a through hole 2a for mounting for fixing the heat sink H on the heating element 1 mounted on the printed circuit board 7 in the central portion of the base plate 2. In order to efficiently dissipate the high heat generation amount in the heating element 1, the base plate 2 is formed in an area larger than the area of the heating element 1 in plan view. The center is set at a position deviated from the center of the heat generating element 1 (heat generation center 1c).
【００１８】上記ベースプレート２の一側縁部、正確に
は冷却風Ａの風上側の辺縁部には放熱フィン３が形成さ
れていない平坦部５が設けられる。平坦部５は、発熱素
子１の一辺、正確には該発熱素子１の平坦部５形成辺へ
の投影長の２~３倍の長さを有し、その長手方向中心線
５ｃは、上記発熱素子１の発熱中心１ｃから平坦部５形
成辺におろした垂線にほぼ一致する。さらに、上記平坦
部５の全域は、ベースプレート２の中央部から端縁方向
に前下がりの傾斜面４とされる。A flat portion 5 having no heat radiating fins 3 is provided on one side edge portion of the base plate 2, more precisely, on a windward side edge portion of the cooling air A. The flat portion 5 has a length that is two to three times the projected length of one side of the heating element 1, to be precise, the side of the heating element 1 on which the flat portion 5 is formed. It almost coincides with the perpendicular line drawn from the heat generation center 1c of the element 1 to the side where the flat portion 5 is formed. Further, the entire area of the flat portion 5 is formed as an inclined surface 4 which is inclined downward from the central portion of the base plate 2 toward the edge.
【００１９】したがってこの実施の形態において、装着
用貫通孔２ａを利用してプリント基板７にヒートシンク
Ｈを固定すると、ベースプレート２裏面が発熱素子１の
上面に当接し、発熱素子１からの発熱はベースプレート
２全体に拡散した後、放熱フィン３から放熱される。平
坦部５形成辺を冷却風Ａの風上側に向けてヒートシンク
Ｈを固定すると、冷却風Ａは傾斜面４に沿って冷却フィ
ン間に導かれ、効率的な放熱が行われる。Therefore, in this embodiment, when the heat sink H is fixed to the printed circuit board 7 by utilizing the mounting through hole 2a, the back surface of the base plate 2 contacts the upper surface of the heat generating element 1, and the heat generated from the heat generating element 1 is generated by the base plate. The heat is dissipated from the heat dissipating fins 3 after being diffused over the entire surface. When the heat sink H is fixed with the side where the flat portion 5 is formed facing the windward side of the cooling air A, the cooling air A is guided between the cooling fins along the inclined surface 4, and efficient heat dissipation is performed.
【００２０】図３に本発明の他の実施の形態を示す。な
お本実施の形態の説明において、上述した実施の形態と
実質的に同一の構成要素は図中に同一符号を付して説明
を省略する。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the description of the present embodiment, constituent elements that are substantially the same as those in the above-described embodiment will be assigned the same reference numerals in the drawings and will not be described.
【００２１】上述した実施の形態において、平坦部５の
両側には放熱フィン３が配置されているのに対して、本
実施の形態においては、平坦部５の片側は放熱フィン３
を配置することなく、隣接する他の辺縁に開放され、該
隣接辺縁方向への冷却風Ａの圧損を低下させる。In the embodiment described above, the radiation fins 3 are arranged on both sides of the flat portion 5, whereas in the present embodiment, the radiation fin 3 is arranged on one side of the flat portion 5.
Is opened to another adjacent side edge without arranging, and the pressure loss of the cooling air A in the direction of the adjacent side edge is reduced.
【００２２】また、この実施の形態において、ヒートシ
ンクＨはアルミニウムにより形成され、ベースプレート
２の裏面中央部に銅製プレート６が他のアルミニウム部
分と裏面が同一平面になるように埋設される。この銅製
プレート６は例えばベースプレート２に圧入されて固定
され、先端部が傾斜面４に露出する。傾斜面４での段差
の発生を防止するために、銅製プレート６による傾斜面
と、アルミニウム部分とは同一面とされる。Further, in this embodiment, the heat sink H is made of aluminum, and the copper plate 6 is embedded in the center of the back surface of the base plate 2 so that the back surface is flush with other aluminum portions. The copper plate 6 is press-fitted and fixed to the base plate 2, for example, and the tip end is exposed on the inclined surface 4. In order to prevent the occurrence of a step on the inclined surface 4, the inclined surface formed by the copper plate 6 and the aluminum portion are flush with each other.
【００２３】したがってこの実施の形態において、発熱
素子１における発熱は銅製プレート６により速やかにベ
ースプレート２全域に拡散された後、放熱フィン３から
放熱される。また、銅製プレート６は冷却風Ａの風上側
に一部露出しているために、当該露出部からも放熱され
るために、冷却効率がより向上する。Therefore, in this embodiment, the heat generated in the heating element 1 is quickly diffused by the copper plate 6 over the entire area of the base plate 2 and then radiated from the radiation fins 3. Further, since the copper plate 6 is partially exposed on the windward side of the cooling air A, heat is also radiated from the exposed portion, so that the cooling efficiency is further improved.
【００２４】なお、図１、および図３に示した実施の形
態において、傾斜面４の全長を平坦部５として形成する
場合を示したが、図４に示すように、傾斜面４をベース
プレート２の風上側側縁部の全長に渡って形成し、その
一部を平坦部５として形成することも可能である。図４
（ａ）は図１（ａ）の変形を、図４（ｂ）は図３（ａ）
の半径を示す。In the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 3, the case where the entire length of the inclined surface 4 is formed as the flat portion 5 is shown. However, as shown in FIG. It is also possible to form it over the entire length of the windward side edge portion of and to form a part thereof as the flat portion 5. Figure 4
1A is a modification of FIG. 1A, and FIG. 4B is FIG. 3A.
Indicates the radius of.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、発熱素子に対する冷却効率を可及的に高める
ことができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the cooling efficiency for the heating element can be increased as much as possible.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の１Ｂ-１Ｂ線断面図である。FIG. 1 is a diagram showing the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along line 1B-1B of (a).
【図２】本発明の作用を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an operation of the present invention.
【図３】本発明の他の実施の形態を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ-３Ｂ線断面図である。3A and 3B are views showing another embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a sectional view taken along line 3B-3B in FIG.
【図４】本発明の変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the present invention.
【符号の説明】 １ 発熱素子 ２ ベースプレート ３ 放熱フィン ４ 傾斜面 ５ 平坦部 ６ 銅製プレート Ｈ ヒートシンク[Explanation of symbols] 1 heating element 2 base plate 3 radiating fins 4 inclined surface 5 Flat part 6 copper plate H heat sink
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11 AB11 BA03 BA04 5F036 AA01 BB05 BB35 BD01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5E322 AA01 AA11 AB11 BA03 BA04 5F036 AA01 BB05 BB35 BD01
Claims (5)
上に複数の放熱フィンを立設した発熱素子のヒートシン
ク装置であって、 前記ベースプレートの一側縁部には、ベースプレートの
端縁に行くに従って漸次高さが低くなる傾斜面が形成さ
れるとともに、 傾斜面には、該傾斜面形成側縁への発熱素子の投影長よ
り長寸の範囲に渡って、放熱フィンが設けられない平坦
部が形成される発熱素子のヒートシンク装置。1. A heat sink device for a heat generating element, wherein a plurality of heat radiation fins are erected on a base plate having a larger area than that of the heat generating element, wherein one side edge portion of the base plate goes to an edge of the base plate. An inclined surface whose height gradually decreases in accordance with the above is formed, and the inclined surface has a flat portion in which a heat radiation fin is not provided over a range longer than the projected length of the heating element on the side edge on which the inclined surface is formed. Heat sink device for heat generating element.
ずれかの側縁まで至っている請求項１記載の発熱素子の
ヒートシンク装置。2. The heat sink device for a heating element according to claim 1, wherein the flat portion extends to any side edge adjacent to the side edge on which the inclined surface is formed.
側縁への投影長の２倍ないし３倍である請求項１または
２記載の発熱素子のヒートシンク装置。3. The heat sink device for a heating element according to claim 1, wherein the length of the flat portion is 2 to 3 times the projected length of the heating element onto the side edge of the flat portion.
る請求項１、２または３記載の発熱素子のヒートシンク
装置。4. A heat sink device for a heating element according to claim 1, 2 or 3, wherein the entire inclined surface forming region is a flat portion.
設される銅製プレートが露出する請求項１ないし４のい
ずれかに記載の発熱素子のヒートシンク装置。5. The heat sink device for a heating element according to claim 1, wherein a copper plate buried in the back surface of the base plate is exposed on the inclined surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001231294A JP2003046039A (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Heat sink device for heat-generating element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001231294A JP2003046039A (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Heat sink device for heat-generating element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003046039A true JP2003046039A (en) | 2003-02-14 |
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ID=19063368
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001231294A Pending JP2003046039A (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Heat sink device for heat-generating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003046039A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008140879A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Icom Inc | Cooling structure for heat dissipation fin |
| KR101136781B1 (en) | 2010-08-31 | 2012-04-19 | 김봉석 | Heat plate of heat exchanging device using thermal electric module |
-
2001
- 2001-07-31 JP JP2001231294A patent/JP2003046039A/en active Pending
Cited By (2)
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| JP2008140879A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Icom Inc | Cooling structure for heat dissipation fin |
| KR101136781B1 (en) | 2010-08-31 | 2012-04-19 | 김봉석 | Heat plate of heat exchanging device using thermal electric module |
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