JP2005303063A

JP2005303063A - ヒートシンク

Info

Publication number: JP2005303063A
Application number: JP2004118011A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Ipposhi; 茂俊一法師; Nobuaki Uehara; 伸哲上原; Akira Yamada; 山田　　晃
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】周りの自然対流熱伝達が向上し、また通流特性が良くなり、設置姿勢に関する熱特性の効率が向上し、低コストな自然空冷のヒートシンクを提供する。
【解決手段】一方の面上が発熱体１に熱的に接続可能にて成るベース板２と、ベース板２の発熱体１が接続されない他方の面上に方向の異なる空気の流れる流路を形成する第１の流路部５１および第２の流路部６１を備え、第１の流路部５１と第２の流路部６１とは連通する箇所を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品などで構成される発熱体を冷却するための放熱構造に係り、特に、自然対流のみを利用して冷却を行うことができるヒートシンクに関するものである。

近年、電子素子のコンパクト化および電子部品の高密度実装化に伴い、発熱密度が急激に増大する傾向にある。電子素子の寿命は、温度依存性が高く、電子素子または電子部品の温度上昇を防止するために、例えば、電子部品に受熱ブロックが熱的に接続され、この受熱ブロックに複数のヒートパイプが設けられ、これらヒートパイプの他方側に複数のフィンを所定の間隔で取付けることにより、熱特性を向上させたヒートパイプ式自然空冷ヒートシンクなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−５４６８０号公報（第９頁、図２）

現在、メンテナンスフリー、静音性、低コストの観点から、自然空冷式のヒートシンクが注目されているが、上記のような従来のヒートパイプ式自然空冷ヒートシンクでは、ヒートパイプを備える必要性から部品点数が増大し、また、ヒートパイプを利用することから高コストになり、また、設置姿勢が制限されるという問題があった。一方、従来のベース板に直接フィンを取付けた典型的な自然空冷ヒートシンクでは、低コストではあるが、熱特性が悪いという問題があった。特に、この自然空冷ヒートシンクは、ベース板に沿って鉛直方向に空気が流出する姿勢（垂直姿勢）になるように設置する場合が最も熱特性が高く、ベース板が傾斜するに従って、熱特性が悪化するという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、熱特性の効率が優れ、低コストにて形成可能なヒートシンクを提供することを目的とする。

この発明は、一方の面上が発熱体に熱的に接続可能にて成るベース板と、ベース板の発熱体が接続されない他方の面上に方向の異なる空気の流れる流路を形成する第１の流路部および第２の流路部を備え、第１の流路部と第２の流路部とは連通する箇所を有するものである。

この発明のヒートシンクは、一方の面上が発熱体に熱的に接続可能にて成るベース板と、ベース板の発熱体が接続されない他方の面上に方向の異なる空気の流れる流路を形成する第１の流路部および第２の流路部を備え、第１の流路部と第２の流路部とは連通する箇所を有するので、ヒートシンク周りの自然対流熱伝達が向上し、また通流特性が良くなり、設置姿勢に関する熱特性の効率が向上し、低コストな自然空冷のヒートシンクを得ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるヒートシンクの構成を示す斜視図、図２ないし図５はこの発明の実施の形態１による他の例のヒートシンクの構成を示す斜視図である。各図において同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。図１に示すように、一方の面上が発熱体１に熱的に接続可能にて成るベース板３と、ベース板３の発熱体１が接続されない他方の面上に方向の異なる空気の流れる流路を形成する第１の流路部５１および第２の流路部６１を備える。そして、第１の流路部５１と第２の流路部６１とは連結されている。

ここではベース板３の他方の面上の長手方向の両端に厚板にて成るリブ２１を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１上を跨ぐようにフィン４１をそれぞれ載置して、複数のフィン４１にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１を複数形成する。よって、第１の流路部５１と第２の流路部６１とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１および第２の流路部６１は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１と第２の流路部６１とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２１、およびフィン４１からヒートシンク７１が構成される。

次に、上記のように構成された実施の形態１のヒートシンクの自然空冷の動作について説明する。まず、発熱体１に設けられたベース板３は、発熱体１からの受熱により温度が上昇する。そしてその熱は、ベース板３に設けられたリブ２１、さらに、リブ２１上に設けられたフィン４１へと順次伝導していく。そして、リブ２およびフィン４１の温度が上昇する。従って、第１の流路部５１および第２の流路部６１内の空気と第１の流路部５１および第２の流路部６１自体（リブ２１、ベース板３、フィン４１）との間に温度差が生じる。このため、ヒートシンク７１から空気へ熱が伝えられ、空気は高温に昇温し、ヒートシンク７１の周りの低温の空気との密度差により、第１の流路部５１および第２の流路部６１内の高温の空気は上方へ送出される。

また、この高温空気の送出に伴い、下方または側方より周囲低温空気が主に第１の流路部５１から送入される。従って、周囲の低温空気が第１の流路部５１から、第２の流路部６１へ順次流入し、これらの流路を通過する間に、高温に昇温し、高温の空気が第２の流路部６から連続的に送出される。ヒートシンク７１の周りのこの一連の空気の対流による、自然対流熱伝達および空気の顕熱変化、さらに高温空気の送出により、発熱体１から周囲空気へ効率良く放熱される。尚、この空気の流れは以下の実施の形態においても同様のことが言えるためその説明は適宜省略する。

図１の実施の形態１のヒートシンクでは、リブ２１を厚板にて形成する例を示したがこれに限られることはなく、リブを板材にて形成する例も考えられる。そのような場合、例えば図２（ａ）に示すように、リブ２２とフィン４２とを１つの板材から形成することも考えられる。このように形成すれば、リブ２２とフィン４２とを１つの部材から一度に成型し一体構造物にて形成することができるため、製作コストを低減することができる。

そして、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２２とフィン４２との一体構造物を等間隔にて複数個並べて形成する。そして、この長手方向の両端のリブ２２とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５２を形成する。また、複数のフィン４２にてベース板３の長手方向に第２の流路部６２を複数形成する。よって、第１の流路部５２と第２の流路部６２とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５２および第２の流路部６２は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５２と第２の流路部６２とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２２、およびフィン４２からヒートシンク７２が構成される。

また、図１の実施の形態１ではフィン４１を平板にて形成する例を示したがこれに限られることはなく、図３に示すように、例えば板厚が変化する板、例えば断面形状が楕円形状の板やフィン効率が高くなるようにリブに隣接する部分の板厚を厚くした凹状板にてフィン４３を形成する例も考えられる。また、他の形状としては凸状板、波状板、円管、棒材、細線郡でも良い。これらの具体例は以下に図を用いて説明する。

そして上記場合と同様に、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２３とフィン４３との一体構造物を等間隔にて複数個並べて形成する。そして、この長手方向の両端のリブ２３とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５３を形成する。また、複数のフィン４３にてベース板３の長手方向に第２の流路部６３を複数形成する。よって、第１の流路部５３と第２の流路部６３とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５３および第２の流路部６３は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５３と第２の流路部６３とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２３、およびフィン４３からヒートシンク７３が構成される。

他の具体例として例えば、図４に示すように、ヒートシンク７１５は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に薄板にて成るリブ２１５を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１５とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１５を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１５上を跨ぐように凸状板にて成るフィン４１５をそれぞれ載置して、複数のフィン４１５にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１５を複数形成する。よって、第１の流路部５１５と第２の流路部６１５とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１５および第２の流路部６１５は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１５と第２の流路部６１５とは直交して成るように形成されている。

また、図５に示すように、ヒートシンク７１６は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に薄板にて成るリブ２１６を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１６とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１６を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１６上を跨ぐように波状板にて成るフィン４１６をそれぞれ載置して、複数のフィン４１６にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１６を複数形成する。よって、第１の流路部５１６と第２の流路部６１６とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１６および第２の流路部６１６は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１６と第２の流路部６１６とは直交して成るように形成されている。

また、図６に示すように、ヒートシンク７１７は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に薄板にて成るリブ２１７を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１７とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１７を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１７上を跨ぐようにパイプ状にて成るフィン４１７をそれぞれ載置して、複数のフィン４１７にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１７を複数形成する。また、ここではパイプ状にて成るフィン４１７内の空間も第２の流路部６１７として一部機能する。よって、第１の流路部５１７と第２の流路部６１７とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１７および第２の流路部６１７は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１７と第２の流路部６１７とは直交して成るように形成されている。

また、図７に示すように、ヒートシンク７１８は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に棒状にて成るリブ２１８を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１８とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１８を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１８上を跨ぐように棒状にて成るフィン４１８をそれぞれ載置して、複数のフィン４１８にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１８を複数形成する。尚、ここではリブ２１８とフィン４１８とは同一の棒材を適宜曲げてそれぞれの部分が形成されているものである。よって、第１の流路部５１８と第２の流路部６１８とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１８および第２の流路部６１８は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１８と第２の流路部６１８とは直交して成るように形成されている。

また、図８に示すように、ヒートシンク７１９は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に棒状にて成るリブ２１９を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１９とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１９を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１９上を跨ぐように細線群にて成るフィン４１９をそれぞれ配設して、複数のフィン４１９にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１９を複数形成する。尚、ここではリブ２１９に細線群を巻き付けるようにフィン４１９形成してもよいし、また、リブ２１９に溝を形成し、その溝に細線群を差し込むようにしてフィン４１９を形成してもよい。よって、第１の流路部５１９と第２の流路部６１９とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１９および第２の流路部６１９は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１９と第２の流路部６１９とは直交して成るように形成されている。

また、通流を良くするために、図９に示すように、フィン４４の表面に複数の切欠き８４を形成するようにしてもよい（他の例としては、フィンに対して一つまたは複数の突起、貫通穴を形成するものが考えられる）。そして、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２４を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２４とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５４を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２４上を跨ぐようにフィン４４をそれぞれ載置して、複数のフィン４４にてベース板３の長手方向に第２の流路部６４を複数形成する。よって、第１の流路部５４と第２の流路部６４とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５４および第２の流路部６４は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５４と第２の流路部６４とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２４、およびフィン４４からヒートシンク７４が構成される。

また、図１０に示すように、ヒートシンク７２０は、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端に棒状にて成るリブ２２９を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２２０とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５２０を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２２０上を跨ぐようにＬ字状にて成るフィン４２０をそれぞれ配設して、複数のフィン４２０にてベース板３の長手方向に第２の流路部６２０を複数形成する。尚、ここではリブ２２０とフィン４２０とは同一の板材を適宜曲げてそれぞれの部分が形成されているものである。よって、第１の流路部５２０と第２の流路部６２０とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５２０および第２の流路部６２０は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５２０と第２の流路部６２０とは直交して成るように形成されている。さらに、フィン４２０に貫通穴８２０を開口してもよい。

また、リブをベース板の長手方向の両端に配設する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図１１に示すように、ベース板３の他方の面上の長手方向の端部から少し離反した箇所にリブ２５を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向のリブ２５とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部およびその両端部に第１の流路部５４をそれぞれ形成する。また、ベース板３の同一長手方向の２つのリブ２５上を跨ぐようにフィン４５をそれぞれ載置して、複数のフィン４５にてベース板３の長手方向に第２の流路部６５を複数形成する。よって、第１の流路部５５と第２の流路部６５とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５５および第２の流路部６５は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５５と第２の流路部６５とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２５、およびフィン４５からヒートシンク７５が構成される。

また、図１２に示すように、ヒートシンク７２１は、ベース板３の他方の面上の長手方向に棒状にて成るリブ２２１を間隔を隔てて２個並べて形成し、この長手方向のリブ２２１とベース板３とにてベース板３の長手方向の中央部に第１の流路部５２１を形成する。また、ベース板３の長手方向の２つのリブ２２１上を跨ぐように間隔を隔てて複数のフィン４２１をそれぞれ配設して、複数のフィン４２１にてベース板３の短手方向に第２の流路部６２１を複数形成する。よって、第１の流路部５２１と第２の流路部６２１とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５２１および第２の流路部６２１は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５２１と第２の流路部６２１とは直交して成るように形成されている。

次に、上記のように構成された実施の形態１の製造方法について説明する。まず、「フィン、リブ、およびベース板をそれぞれ独立の部品にて形成する場合」。リブを取付けるベース板面、およびフィンを取付けるリブ先端に、溝または穴を加工する。加工方法としては、ダイカスト、鍛造、機械加工（フライス加工、ボール盤加工など）および放電加工などが考えられる。なお、単純な溝加工であれば、押出し成形によっても製作できる。その後、各部を装着させ、カシメ（溝部に板材を挿入後、接合部を両側から押圧する）またはハンダ・ロウ付により接合して形成することができる。

また、「フィンとリブとを一体構造物にて形成する場合」。上記と同様に、ベース板面に溝または穴を加工する。フィンとリブとを一体構造物にて成る部品とする場合、板材から切り出す、またはダイカストまたは鍛造により成形する。それら二つの部品を、上記に示した同様の手法により接合して形成することができる。

また、「リブとベース板とを一体構造物にて形成する場合」。リブとベース板とが一体構造物である部品を、ダイカストまたは鍛造により成形する。その際、リブ先端の溝または穴を同時に成形しても良く、また成形後機械加工しても良い。そして、上記に示した同様の手法により接合して形成することができる。

また、「一体成形後、後加工により第１の流路部を形成する場合」。ダイカスト、鍛造、押出し成形により一体成形したヒートシンクに、機械加工または放電加工などにより後加工することによりリブを形成し、ベース板およびリブにて形成される第１の流路部を形成することができる。尚、これら示した製造方法は以下の実施の形態においても適宜利用することができることは言うまでもなく、その説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態１のヒートシンクは、従来の典型的な自然空冷のヒートシンクでは、垂直姿勢の場合、下方から空気が流入し、上方へ流出するが、フィン根元に隣接する空気は、２枚のフィンとベース板との３面に接することから通流特性が悪く、ベース板およびフィン根元部分の放熱特性が悪い。これに対し、本発明では、リブによりフィンとベース板を離反させていることから、ベース板上の空気の通流特性が改善され、ベース板の放熱特性が向上する。また、下方および側方からの空気流入に加え、フィン面法線方向から第１の流路部を通って周囲の低温空気が流入することから、周囲空気の流入量が増大し、ヒートシンクの放熱特性が向上する。さらに、フィンのベース板側先端周りの通流特性が改善されることにより、フィン全面において良好な自然対流熱伝達が生じ、ヒートシンクの熱伝達特性が向上する。

上記に示した改善効果は、フィンが取付けられたベース板が上向き（上向き姿勢）の場合、下向き（下向き姿勢）の場合、およびベース板が垂直に設置されフィンが水平に取付けられた状態（水平姿勢）の場合に顕著な効果を示し、これらの姿勢において、最も空気の通流特性の悪い（空気が淀み易い）ヒートシンク中央部の通流特性が改善され、また、上記したように、フィン通流方向長さが短くなることから、フィン周りの自然対流熱伝達が大きくなり、従来の典型的な自然空冷ヒートシンクに比べ特に本発明のヒートシンクの放熱特性は向上する。

そして、通流特性の改善効果により、ヒートシンクの熱伝達特性が向上し、発熱体から周囲空気へ熱を効率良く輸送（放熱）することができる。さらに、ヒートパイプ等の高価な熱デバイスを伴わないことから低コストであり、熱伝導体のみから構成されることから高い信頼性を有し、また、設置姿勢に関する熱特性の劣化が小さく、設置の自由度が向上する。

ベース板の役割は、空気への放熱、およびリブと発熱体を熱的に接続する役割を有し、またベース板中の熱伝導（熱拡散）を利用した均熱化およびベース板の熱容量を利用した温度変化の緩和を行う役割を有する。さらに、発熱体を取付ける台座（支持板）または筐体壁の役割を有することもある。

リブの役割は、空気への放熱、およびベースとフィンを熱的に接続する役割を有している。また、ベース板とフィンとを離反し、かつ、第１の流路部を形成する。リブの断面形状は楕円形状の突起で構成する例を示したが、リブの断面形状は特に楕円形状に限定されず、例えば円形、矩形、多角形、あるいはそれらを組合せた任意の形状でも良く、また、台形状の矩形突起、円錐・多角錐状の突起など断面形状が変化する突起でも良い。但しリブは、リブ中の熱通過断面積が大きく、また、リブにて形成される第１の流路部を空気が通過する断面積が大きくなり、かつ通流抵抗の小さな突起形状であるほど、放熱特性が向上することから、断面形状が楕円形状の突起、または、ベース面側に末広がりな突起である方が望ましい。

フィンの役割は、リブから受熱し、フィン全体に熱拡散させ、空気へ放熱する役割を有している。そして、第１の流路部と連通する第２の流路部を形成する。

第１の流路部の役割は、周囲空気を第１の流路部内に送入し、第２の流路部内へ主に送出する役割を有する。なお、空気の一部は直接周囲へ送出する場合もある。第２の流路部の役割は、主に第１の流路部内の空気を第２の流路部内に送入し、周囲へ送出する役割を有する。なお、直接周囲から一部送入する場合もある。

尚、発熱体は、図では模式的に示しているが、発熱体としては例えば加熱ヒータ、電子機器、電子部品等の発熱源、またそれらの発熱源から熱輸送する機器の放熱部、熱交換器等であり、上記ベース板にロー付け、圧接等により直接取付けても良く、またサーマルグリースなどの接触熱抵抗低減構造体を介して熱的に接続しても良い。

ヒートシンクを構成する、ベース板、リブ、フィンは、熱伝導率の高い材料からなることが望ましく、従って、例えばアルミニウム、銅、あるいはそれらの複合材料など伝熱性の良好な金属材料でなる。また、ヒートシンク表面は、輻射により放熱する役割を有することから、放射率を高くするために、塗装やアルマイト処理などの表面処理を行う方が望ましい。

また、ベース板、リブ、フィンは、それぞれ別々の部材から構成しても良いが、低コスト化のために、ベース板とリブとが一体成形されても良く、またリブとフィンが一体成形されても良く、さらに全てを一体成形しても良い。なお、全てを一体成形する場合は、ダイカストまたは押出し成形などにより成形後、第１の流路部は、穴加工または放電加工などにより、リブを形成するという後加工により形成しても良い。

実施の形態２．
上記実施の形態１ではベース板３に複数のリブを設け、フィンを複数のリブを連結する例を示したが、例えば、図１３に示すように、ベース板３中央に一つのリブ２６を形成し、そのリブ２６上に複数のフィン４６を配設しても良い。ここではベース板３の他方の面上の長手方向の中央部に形成されたリブ２６とベース板３とにて、ベース板３の長手方向の両端に第１の流路部５６が形成される。また、リブ２６上に複数のフィン４６が等間隔にて載置され、これら複数のフィン４６にてベース板３の短手方向に第２の流路部６６が複数形成される。よって、第１の流路部５６と第２の流路部６６とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５６および第２の流路部６６は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５６と第２の流路部６６とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２６、およびフィン４６からヒートシンク７６が構成される。

また、図１４に示すように、ベース板３中央に一つのリブ２７を形成し、その両側面上に複数のフィン４７を配設しても良い。ここではベース板３の他方の面上の長手方向の中央部に形成されたリブ２７とベース板３とにて、ベース板３の長手方向の両端に第１の流路部５７が形成される。また、リブ２７両側面上に複数のフィン４７が等間隔にて載置され、これら複数のフィン４７にてベース板３の短手方向に第２の流路部６７が複数形成される。よって、第１の流路部５７と第２の流路部６７とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５７および第２の流路部６７は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５７と第２の流路部６７とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２７、およびフィン４７からヒートシンク７７が構成される。

また、図１５に示すように、ベース板３の一端に複数のリブ２２２を形成し、それらリブ２２２上にフィン４２２を配設しても良い。ここではベース板３の他方の面上の長手方向の一端に形成されたリブ２２２とベース板３とにて、ベース板３の短手方向の第１の流路部５２２が形成される。また、複数のフィン４２２が等間隔にて載置され、これら複数のフィン４２２にてベース板３の長手方向に第２の流路部６２２が複数形成される。よって、第１の流路部５２２と第２の流路部６２２とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５２２および第２の流路部６２２は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５２２と第２の流路部６２２とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２２２、およびフィン４２２からヒートシンク７２２が構成される。

上記のように構成された実施の形態２のヒートシンクは上記実施の形態１と同様に冷却を行うことができ、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
また、上記各実施の形態ではフィンをベース板に対して垂直に形成する例を示したがこれに限られることはなく、フィンをベース板に対し傾斜して配設されている例も考えられる。例えば図１６に示すように、ここではベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２８を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２８とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５８を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２８上を跨ぐようにフィン４８をそれぞれ載置し、そのフィン４８がベース板３に対して一定方向に傾斜して配設されている。そして、複数のフィン４８にてベース板３の長手方向に第２の流路部６８を複数形成する。よって、第１の流路部５８と第２の流路部６８とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５８および第２の流路部６８は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５８と第２の流路部６８とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２８、およびフィン４８からヒートシンク７８が構成される。

また、図１７に示すように、ここではベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２９を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２９とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５９を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２９上を跨ぐようにフィン４９をそれぞれ載置し、そのフィン４９がベース板３に対して放射状に傾斜して配設されている（尚、ベース板３の中央部のフィン４９は傾斜せず垂直に形成されている）。そして、複数のフィン４９にてベース板３の長手方向に第２の流路部６９を複数形成する。よって、第１の流路部５９と第２の流路部６９とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５９および第２の流路部６９は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５９と第２の流路部６９とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２９、およびフィン４９からヒートシンク７９が構成される。

また、図１８に示すように、ここではベース板３の他方の面上の長手方向の中央部に形成されたリブ２１０とベース板３とにて、ベース板３の長手方向の両端に第１の流路部５１０が形成される。また、リブ２１０上に複数のフィン４１０が等間隔に、かつ、一定方向に傾斜して載置され、これら複数のフィン４１０にてベース板３の短手方向に第２の流路部６１０が複数形成される。よって、第１の流路部５１０と第２の流路部６１０とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１０および第２の流路部６１０は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１０と第２の流路部６１０とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２１０、およびフィン４１０からヒートシンク７１０が構成される。なおこの場合、ベース板３とフィン４１０がなす角（平行である場合を０°とする）が１５°から６５°までの範囲である方が望ましい。

上記のように構成された実施の形態３のヒートシンクは上記各実施の形態と同様に冷却を行うことができ、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができるのはもちろんのこと、特に、上向きまたは下向き方向へベース板が傾斜して設置された場合でも、重力方向に沿ってフィンを設けることにより、フィン間の重力方向長さが増大し浮力が大きくなるため通流特性が向上し、またフィン間を通流する空気流れの偏流（一方のフィン面だけに沿って空気が通流し、もう一方のフィン面近傍空気が淀むこと）が無くなり、熱伝達が向上する。このように、さらに設置姿勢に適した自然空冷のヒートシンクを提供することができる。また、図１７に示すように、放射状にフィンを配設することにより、フィン間の空気通流断面積をより大きくすることができ、通流特性が改善され、熱伝達がより一層向上する。

実施の形態４．
図１９ないし図２１はこの発明による実施の形態４による自然空冷のヒートシンクの構成を示す斜視図である。ここではフィンの断面形状を略Ｌ字形状にて成る場合について説明する。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。図１９に示すように、ここではベース板３の他方の面上の長手方向の両端に厚板にて成るリブ２１１を等間隔にて複数個並べて形成し、この長手方向の両端のリブ２１１とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１１を形成する。また、ベース板３の長手方向の両端の２つのリブ２１１上を跨ぐように断面形状が略Ｌ字形状にて成るフィン４１１をそれぞれ載置する。そして、複数のフィン４１１にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１１を複数形成する。よって、第１の流路部５１１と第２の流路部６１１とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１１および第２の流路部６１１は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１１と第２の流路部６１１とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２１１、およびフィン４１１からヒートシンク７１１が構成される。

また、図２０（ａ）に示すように、リブ２１２と断面形状が略Ｌ字形状のフィン４１２とを１つの板材から形成することも考えられる。このように形成すれば、リブ２１２と断面形状が略Ｌ字形状のフィン４１２とを１つの部材から一度に成型し一体構造物にて形成することができるため、製作コストを低減することができる。

そして、図２０（ｂ）に示すように、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２１２とフィン４１２との一体構造物を等間隔にて複数個並べ、フィン４１２の中央下端部を折り曲げてフィン４１２の断面形状が略Ｌ字形状と成るように形成する。そして、この長手方向の両端のリブ２１２とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１２を形成する。また、複数のフィン４１２にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１２を複数形成する。よって、第１の流路部５１２と第２の流路部６１２とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１２および第２の流路部６１２は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１２と第２の流路部６１２とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２１２、およびフィン４１２からヒートシンク７１２が構成される。

また、図２１（ａ）に示すように、リブ２１３と断面形状が略Ｌ字形状のフィン４１３とを１つの板材から形成することも考えられる。このように形成すれば、リブ２１３と断面形状が略Ｌ字形状のフィン４１３とを１つの部材から一度に成型し一体構造物にて形成することができるため、製作コストを低減することができる。

そして、図２１（ｂ）に示すように、ベース板３の他方の面上の長手方向の両端にリブ２１３とフィン４１３との一体構造物を等間隔にて複数個並べ、フィン４１３の中央上端部を折り曲げてフィン４１３の断面形状が略Ｌ字形状と成るように形成する。そして、この長手方向の両端のリブ２１３とベース板３とにてベース板３の短手方向の中央部に第１の流路部５１３を形成する。また、複数のフィン４１３にてベース板３の長手方向に第２の流路部６１３を複数形成する。よって、第１の流路部５１３と第２の流路部６１３とは、ベース板３の他方の面上において方向の異なる空気の流れる流路を形成し、かつ、連結されている。さらに、第１の流路部５１２および第２の流路部６１２は、ベース板３に対して平行にそれぞれ形成され、第１の流路部５１３と第２の流路部６１３とは直交して成るように形成されている。これら、ベース板３、リブ２１３、およびフィン４１３からヒートシンク７１３が構成される。

上記のように構成された実施の形態４のヒートシンクは上記各実施の形態と同様に冷却を行うことができ、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができるのはもちろんのこと、フィン面積が増大するので、熱伝達特性がさらに向上する。また、フィンとリブとを一体構造物にて形成する場合、一枚の板材から断面形状が略Ｌ字形状のフィンとリブとを同時に作成でき製造効率が向上し、低コスト化を図ることができる。

尚、上記各実施の形態では短手方向と長手方向とを限定的に用いて説明したが、これに限られることはなく、ベース板が正方形でも良く、また、上記説明と逆方方向にフィンおよびリブを配設しても良い。

実施の形態５．
図２２は、この発明による実施の形態５による自然空冷のヒートシンクの構成を示す斜視図である。図において、一方の面上が発熱体１０に熱的に接続可能にて成るベース板３０で、このベース板３０は垂直方向に配設される。ベース板３０の発熱体１が接続されない他方の面上に熱的に接続し、垂直方向に対して斜め方向に複数のフィン４１４が配設されたものである。そして、フィン４１４とベース板３とにてベース板３に対して傾斜する流路部６１４が形成される。これら、ベース板３０、フィン４１４からヒートシンク７１３が構成される。

上記のように構成された実施の形態４による自然空冷のヒートシンクは、通常鉛直方向に沿ってフィンを配設するところを、斜めになるように配設したもので、フィン間を通過する距離（自然空冷熱伝達の平均長さ）を短くすることにより、自然対流熱伝達を向上し（上記平均長さが短いほど熱伝達特性が向上する）、また、下方および右側方から空気が流入し、左側方および上方へ空気が流出することから、通流特性が良くなり、ヒートシンクの放熱特性が向上する。

尚、本実施の形態５では、図２２にて示したようにフィンが設けられたベース板の横に対する縦の長さが大きな場合に、上記放熱特性の改善効果がある。また、フィンの通流方向長さが短いほど自然空冷のヒートシンクの放熱特性は向上することから、フィンの通流方向長さを小さくした放熱特性の高い自然空冷のヒートシンクを提供する。

なお、上記実施の形態１ないし実施の形態５を複合的に組合せても良いことは言うまでもない。

この発明の実施の形態１によるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の自然空冷ヒートシンクの構成を模式的に示す斜視図である。この発明の実施の形態２の他の変形例である自然空冷ヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の他の変形例である自然空冷ヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態３によるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態３の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態３の他の変形例であるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態４によるヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態４の変形例である自然空冷ヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態４の他の変形例である自然空冷ヒートシンクの構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態５による自然空冷ヒートシンクの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１，１０発熱体、３，３０ベース板、
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１５，２１６，２１７，２１８，２１９，２２０，２２１，２２２リブ、
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，４１０、４１１，４１３，４１４，４１５，４１６，４１７，４１８，４１９，４２０，４２１，４２２フィン、
５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，５１０，５１１，５１２，５１３，５１５，５１６，５１７，５１８，５１９，５２０，５２１，５２２第１の流路部、
６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，６１０，６１２，６１３，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０，６２１，６２２第２の流路部、
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，７１０，７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７，７１８，７１９，７２０，７２１，７２２ヒートシンク、
６１４流路。

Claims

一方の面上が発熱体に熱的に接続可能にて成るベース板と、上記ベース板の上記発熱体が接続されない他方の面上に方向の異なる空気の流れる流路を形成する第１の流路部および第２の流路部を備え、上記第１の流路部と上記第２の流路部とは連通する箇所を有することを特徴とするヒートシンク。
上記第１の流路部および上記第２の流路部は、上記ベース板に対して平行にそれぞれ形成され、上記第１の流路部と上記第２の流路部とは直交して成ることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
上記ベース板の他方の面上に上記ベース板と熱的に接続された複数のリブと、任意の複数の上記リブ上に跨るように配設され上記各リブと熱的に接続されたフィンを複数備え、上記各リブおよび上記ベース板にて上記第１の流路部が、上記各フィンにて上記第２の流路部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンク。
上記リブと上記リブ上の上記フィンとが一体構造物にて成ることを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク。
上記ベース板の他方の面上に上記ベース板と熱的に接続されたリブと、上記リブ上に配設され上記リブと熱的に接続された複数のフィンとを備え、上記リブおよび上記ベース板にて上記第１の流路部が、上記各フィンにて上記第２の流路部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンク。
上記フィンは上記ベース板に対し傾斜して配設されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のヒートシンク。
上記フィンは断面形状が略Ｌ字形状にて成ることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載のヒートシンク。
一方の面上が発熱体に熱的に接続可能にて成り垂直方向に設置されるベース板と、上記ベース板の上記発熱体が接続されない他方の面上に上記垂直方向に対して斜め方向に複数配設されたフィンとを備えたことを特徴とするヒートシンク。