JP2007080989A

JP2007080989A - Heat sink

Info

Publication number: JP2007080989A
Application number: JP2005264693A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木; Masakazu Nakanishi; 正和仲西
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; MA Fabtec Co Ltd
Current assignee: MA Fabtec Co Ltd; MA Aluminum Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high performance heat sink which suppresses the rise of ventilating resistance (pressure loss) of a fin main body as a heat sink for a large heat capacity element to secure the sufficient flow rate of cooling air, and increase the heat dissipating function of the whole of heat sink as a result, thereby permitting the improvement of a cooling efficiency. <P>SOLUTION: Sub-fins 14a, 14b are formed between mutually neighbored main fins 13a, 13b so that the sub-fins 14a, 14b are formed so as to be shifted mutually to different positions in the direction of height H of the substrate 12. In this embodiment, the sub-fins 14a, 14b are arranged in so-called zigzag array, in which the sub-fins 14a, 14b are shifted respectively by the half width of respective forming pitch in the direction of height H, on the mutually neighbored main fins 13a, 13b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒートシンクに係わり、さらに詳しくはファン等によって流動する空気等の冷却流体により発熱部位を強制冷却するためのヒートシンクに関するものである。 The present invention relates to a heat sink, and more particularly to a heat sink for forcibly cooling a heat generating portion with a cooling fluid such as air flowing by a fan or the like.

例えば、大容量発熱素子を冷却するためには、一般に沸騰冷却器やヒートパイプを用いて素子を冷却する方式が用いられていた。図５に沸騰冷却器の一例の外観図を示す。この沸騰冷却器１００は下方に発熱する素子１０４を取り付けた台座１０１があり、台座１０１には冷却塔１０２が接続されており、冷却塔１０２の外周表面には多数のフィン１０３が設置されている。 For example, in order to cool a large-capacity heating element, a method of cooling the element using a boiling cooler or a heat pipe has been generally used. FIG. 5 shows an external view of an example of a boiling cooler. The boiling cooler 100 has a pedestal 101 to which a heat generating element 104 is attached. A cooling tower 102 is connected to the pedestal 101, and a large number of fins 103 are installed on the outer peripheral surface of the cooling tower 102. .

また、台座１０１と冷却塔１０２は内部が一体の容器に形成されており、その中には気化し易く又気化熱の大きなフッ化炭素等の冷却媒体１０６が封入されている。この沸騰冷却器においては素子１０４の発熱によって冷却塔１０２下部の台座１０１にある冷却媒体１０６が気化し、冷却塔１０２上部に上昇していく。冷却塔１０２上部に上昇した冷却媒体はフィン１０３の放熱によって凝縮し、再び台座１０１に降下してくる。このような冷却媒体の循環を繰り返すことにより、素子の発熱量を放熱し、素子の加熱を防止して一定温度を維持するようになっている。 Further, the pedestal 101 and the cooling tower 102 are formed in an integral container, and a cooling medium 106 such as fluorocarbon which is easily vaporized and has a large heat of vaporization is enclosed therein. In this boiling cooler, the cooling medium 106 on the pedestal 101 at the lower part of the cooling tower 102 is vaporized by the heat generated by the element 104 and rises to the upper part of the cooling tower 102. The cooling medium that has risen to the upper part of the cooling tower 102 is condensed by the heat radiation of the fins 103 and then descends to the base 101 again. By repeating such circulation of the cooling medium, the amount of heat generated by the element is dissipated and the element is prevented from being heated to maintain a constant temperature.

ところが近年冷媒を使用する沸騰冷却器やヒートパイプは地球温暖化に関連する環境問題から廃止の方向にあり、冷媒を使用しない乾式の高性能ヒートシンクに転換する傾向が著しい。たとえばインバータ、工作機械等の各種発熱部位には、ヒートシンクと称される熱交換器を設け、そのヒートシンクにファン等により空気等の冷却流体を強制的に流通させて冷却するようにしたものが使用されている。ヒートシンクは熱伝導率の良い金属で構成され、なるべく表面積を大きくして冷却媒体との接触面積を多くして、各種発熱素子の温度上昇を抑えるように構成されている。 However, in recent years, boiling coolers and heat pipes that use refrigerants are being abolished due to environmental problems related to global warming, and there is a significant tendency to switch to dry high-performance heat sinks that do not use refrigerants. For example, a heat exchanger called a heat sink is installed in various heat generating parts of inverters, machine tools, etc., and a cooling fluid such as air is forced to flow through the heat sink by a fan or the like. Has been. The heat sink is made of a metal having good thermal conductivity, and is configured to suppress the temperature rise of various heating elements by increasing the surface area as much as possible to increase the contact area with the cooling medium.

以下、従来のこの種のヒートシンクの例について説明する。
図６〜図８は従来のヒートシンクの構成を説明する正面図である。図６に示す従来のヒートシンク１１１はサイリスタ、トランジスタ等の電子部品（図示省略）等が固着された平面ほぼ矩形形状の基板１１２と、基板１１２上に重層されている波板状の多数の板曲げフィン体１１３ａを有するフィン１１３とから構成されている。このヒートシンクは、高さが高くなるに従い板曲げフィンにおける熱交換効率が大幅に低下するため、大きな熱量を放散させる目的には不向きである。 Hereinafter, an example of a conventional heat sink of this type will be described.
6 to 8 are front views illustrating the configuration of a conventional heat sink. A conventional heat sink 111 shown in FIG. 6 includes a substantially rectangular planar substrate 112 on which electronic components (not shown) such as thyristors and transistors are fixed, and a number of corrugated plate bending layers stacked on the substrate 112. It is comprised from the fin 113 which has the fin body 113a. This heat sink is unsuitable for the purpose of dissipating a large amount of heat because the heat exchange efficiency of the plate bending fins is greatly reduced as the height increases.

図７に示す従来のヒートシンク１２１はサイリスタ、トランジスタ等の電子部品（図示省略）等が固着された平面ほぼ矩形形状の基板１２２と、基板１２２上に取りつけた押出し材からなる格子状のフィン１２３から構成されている。このヒートシンクは、押出し材の肉厚が通常０．６ｍｍ程度が下限であるので、フィンでの圧力損失が大きく、空気等の必要な冷却流体が得られないため冷却能力が低くなり、ヒートシンク全体としての冷却効率を高めることが困難であった。 A conventional heat sink 121 shown in FIG. 7 includes a substantially rectangular planar substrate 122 on which electronic components (not shown) such as thyristors and transistors are fixed, and a lattice-shaped fin 123 made of an extrusion material attached on the substrate 122. It is configured. This heat sink has a minimum thickness of about 0.6 mm for the extruded material, so the pressure loss at the fins is large, and the cooling capacity is low because the required cooling fluid such as air cannot be obtained. It was difficult to increase the cooling efficiency.

図８に示す従来のヒートシンク１３１は、サイリスタ、トランジスタ等の電子部品（図示省略）等が固着された平面ほぼ矩形形状の基板１３２と、基板１３２上に立設されている平板状の多数の縦フィン体１３３ａを有するフィン１３３とから構成されている。そして各縦フィン体１３３ａは、各側面を相互に対向するようにして空気等の所望の冷却流体の流通方向（図では紙面に垂直な方向）に対向して、適度な間隔Ｇを保ってほぼ並行に整列配置されている。 A conventional heat sink 131 shown in FIG. 8 includes a substantially rectangular planar substrate 132 on which electronic components (not shown) such as thyristors and transistors are fixed, and a large number of flat vertical plates standing on the substrate 132. It is comprised from the fin 133 which has the fin body 133a. The vertical fin bodies 133a are opposed to each other in a desired flow direction of the cooling fluid such as air (direction perpendicular to the paper surface in the drawing) with the side surfaces facing each other, and maintaining a proper gap G. Arranged in parallel.

これらのヒートシンクは、素子の発熱量が０．６〜２ｋＷの小型・低容量の素子に用いられており、フィンに当てる風速は２〜３ｍ／ｓでシロッコファン等を使用して風冷する方式が採用されてきた。
特開平８−２２２６６５号公報 These heat sinks are used for small and low-capacity elements with an element heat generation of 0.6 to 2 kW, and the air speed applied to the fins is 2 to 3 m / s and is cooled by using a sirocco fan or the like. Has been adopted.
JP-A-8-222665

近年電子素子の大容量化が進み、１個の素子の発熱量が３ｋＷタイプのものが実用化され、このような大容量素子を複数個使用した電子機器も採用されるようになってきた。高発熱量の素子に対応させて、ヒートシンクの高性能化を図るためには、フィンの表面積を拡大したり、各フィンの間隔を狭くして、設置するフィンの数を増加させてフィンを高密度配置する方法が考えられる。フィンを高密度配置するような構造にしても、フィンの数を増加させるには限界があり、フィンの間隔を狭くすると、各フィンの間を通過する空気等の冷却流体の通風抵抗（圧力損失）が大きくなり、結果としてフィン体を通過する風量が減少し、冷却効率を向上させることができないという問題がある。 In recent years, the capacity of electronic devices has increased, and a device having a 3 kW type heat generation amount has been put into practical use, and electronic devices using a plurality of such large capacity devices have been adopted. In order to improve the performance of the heat sink in response to high heat generation elements, the fin surface area can be increased by increasing the surface area of the fins or reducing the spacing between the fins to increase the number of fins installed. A method of density arrangement is conceivable. Even with a structure in which fins are arranged at high density, there is a limit to increasing the number of fins. If the gap between the fins is narrowed, the airflow resistance (pressure loss) of cooling fluid such as air passing between the fins is limited. ) Increases, resulting in a problem that the amount of air passing through the fin body is reduced and the cooling efficiency cannot be improved.

たとえば、昨今の車両用制御機器のような大熱量を発生する制御素子用のヒートシンクでは、取り付け場所の制約もありフィンの数を無限に増やすこともできず、フィンの配置を工夫しただけでは冷却性能の向上に限界があり、要求される冷却性能を満足させることができないことが判明した。 For example, heat sinks for control elements that generate a large amount of heat, such as modern vehicle control equipment, cannot be increased infinitely due to restrictions on the mounting location, and cooling can be achieved simply by devising the fin arrangement. It has been found that there is a limit to the improvement in performance and the required cooling performance cannot be satisfied.

そこでフィンに吹き込む冷却用空気の風速を５〜１３ｍ／秒に上げて多量の冷却用空気で冷却する方法が試みられている。ところが風速を上げると格子状のフィン中で圧力損失が急激に増加し、期待するほど風量が増加しないという問題が発生する。 Therefore, a method of cooling with a large amount of cooling air by increasing the wind speed of the cooling air blown into the fins to 5 to 13 m / second has been attempted. However, when the wind speed is increased, the pressure loss rapidly increases in the lattice fins, and the problem arises that the air volume does not increase as expected.

本発明の目的は、大熱容量素子用のヒートシンクとしてフィン本体の通風抵抗（圧力損失）の上昇を抑え、冷却用空気の十分な流量を確保して、結果としてヒートシンク全体の放熱機能を高め、冷却効率を向上させることができる高性能なヒートシンクを提供することを目的とする。 The object of the present invention is to suppress an increase in the ventilation resistance (pressure loss) of the fin body as a heat sink for a large heat capacity element, ensure a sufficient flow rate of cooling air, and as a result, improve the heat dissipation function of the entire heat sink, An object of the present invention is to provide a high-performance heat sink that can improve efficiency.

上記の目的を達成するために、本発明によれば、裏面に熱源体が配される基板と、この基板の表面から所定の間隔で複数並列して高さ方向に立ち上がる板状のメインフィンと、それぞれの前記メインフィンの両側面から隣接するメインフィンに向けて延長され、その延長端が隣接するメインフィンに対して一定の間隔を空け、かつ前記メインフィンの高さ方向で間欠的に形成された多数のサブフィンとを備え、互いに隣接する前記メインフィンの間の前記サブフィンどうしが、前記基板の高さ方向において少なくとも互いに異なる位置にずらして形成されたことを特徴とするヒートシンクが提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a substrate on which a heat source body is arranged on the back surface, a plurality of plate-like main fins rising in the height direction in parallel at a predetermined interval from the surface of the substrate, The main fins are extended from both side surfaces of the main fins toward the adjacent main fins, and the extension ends are spaced apart from the adjacent main fins and are intermittently formed in the height direction of the main fins. There is provided a heat sink comprising a plurality of sub-fins, wherein the sub-fins between the main fins adjacent to each other are formed at different positions in the height direction of the substrate. .

互いに隣接する前記メインフィンの間の前記サブフィンどうしが、前記基板の高さ方向において互いに千鳥配列になるように形成されていればよい。前記メインフィンには、隣接するメインフィンとの間を連結するように延びる整流フィンが、前記基板の高さ方向において間欠的に形成されていればよい。 The sub-fins between the main fins adjacent to each other need only be formed in a staggered arrangement with respect to each other in the height direction of the substrate. The main fins only need to be intermittently formed with rectifying fins extending so as to connect the adjacent main fins in the height direction of the substrate.

前記メインフィンは、厚さ（Ｔ）が０．８ｍｍから２．５ｍｍの範囲に形成されればよい。前記メインフィンどうしの間隔（Ｐ）は、互いに３ｍｍから１０ｍｍの範囲にされればよい。前記サブフィンは、厚さ（ｔ）が０．４ｍｍから１．２ｍｍの範囲に形成されればよい。前記サブフィンは、前記メインフィンの側面から延長端までの幅（ｗ）が、前記メインフィンどうしの間隔（Ｐ）の２０％から５０％の範囲になるように形成されればよい。 The main fin may be formed with a thickness (T) in the range of 0.8 mm to 2.5 mm. The interval (P) between the main fins may be in the range of 3 mm to 10 mm. The sub-fins may be formed with a thickness (t) in the range of 0.4 mm to 1.2 mm. The sub fins may be formed so that the width (w) from the side surface of the main fin to the extended end is in the range of 20% to 50% of the interval (P) between the main fins.

本発明のヒートシンクによれば、メインフィンの側面に、隣接するメインフィンに対して、高さ方向において少なくとも互いに異なる位置にずらしてサブフィンが設けられているので、冷却流体とヒートシンクとが接触する表面積を大きく取ることが可能になり、従来のヒートシンクと比較して熱交換の効率を高めることが可能になる。これにより、ヒートシンクを構成するフィンの肉厚を増したりしなくても、フィンどうしの形成ピッチを高め、小型で冷却効率の良いヒートシンクを実現できる。 According to the heat sink of the present invention, since the sub fins are provided on the side surfaces of the main fins so as to be shifted from each other at least different positions in the height direction with respect to the adjacent main fins, the surface area where the cooling fluid and the heat sink contact each other. Therefore, it is possible to increase the efficiency of heat exchange as compared with a conventional heat sink. Thereby, even if it does not increase the thickness of the fin which comprises a heat sink, the formation pitch of fins can be raised and a heat sink with a sufficient cooling efficiency can be implement | achieved.

しかも、互いに隣接するサブフィンどうしが互いにずらされた配列になっているので、ヒートシンク内を通り抜ける冷却流体が適度に乱流を起こす。冷却流体に乱流を起こさせることによって、ヒートシンク内で冷却流体が適度に攪拌され、冷却流体の温度ムラを少なくして効率よく熱交換を行うことを可能にする。 In addition, since the sub fins adjacent to each other are arranged so as to be shifted from each other, the cooling fluid passing through the heat sink causes a moderate turbulent flow. By causing a turbulent flow in the cooling fluid, the cooling fluid is appropriately stirred in the heat sink, and it is possible to reduce the temperature unevenness of the cooling fluid and efficiently perform heat exchange.

そして、互いに隣接するメインフィンとの間を連結するように延びる整流フィンによって、基板の高さ方向における整流フィンの上部と下部で空間が完全に分離され、整流フィンを超えて冷却流体が高さ方向Ｈに上下することを抑制する。これにより、サブフィンによって冷却流体を適度に攪拌しつつも、冷却流体が奥行き方向に沿ってスムーズに通り抜けることを阻害するような、基板の高さ方向に過度な乱流が発生するのを防止する。 Then, by the rectifying fins extending so as to connect the main fins adjacent to each other, the space is completely separated at the upper and lower portions of the rectifying fins in the height direction of the substrate, and the cooling fluid has a height exceeding the rectifying fins. Suppressing in the direction H is suppressed. This prevents excessive turbulence from occurring in the height direction of the substrate that prevents the cooling fluid from smoothly passing along the depth direction while appropriately stirring the cooling fluid by the sub fins. .

以下、図面を使用して本発明を詳細に説明する。図１および図２は本発明のヒートシンクを示すものであり、図１はその外観斜視図を、図２は図１を正面から見た時の断面図を示す。なお、図１は図２の一部だけを示しており、構造を分かり易く説明するため、各部のサイズの比率は必ずしも実際の寸法を反映したものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show a heat sink of the present invention. FIG. 1 is an external perspective view thereof, and FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1 when viewed from the front. Note that FIG. 1 shows only a part of FIG. 2, and the size ratio of each part does not necessarily reflect an actual dimension for easy understanding of the structure.

図１および図２に示すように、本発明のヒートシンク１１は、例えば縦寸法Ｌ及び横寸法Ｗがそれぞれ６００ｍｍ程度の正方形状の基板１２を備えている。この基板１２の裏面１２ｂには、例えば、サイリスタ、トランジスタ等の電子部品（熱源体）１６（図１では省略）等が装着される。なお、基板１２の形状としては、正方形平板に限らず、平面矩形形状、平面楕円形状、平面円形形状等、各種形状が採用可能である。基板１２の材質としては、アルミニウムや銅等の熱伝導率の良い金属を使用する。特に、軽量化の点からはアルミニウム又はアルミニウム合金を使用するのが好ましい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat sink 11 of the present invention includes a square substrate 12 having a longitudinal dimension L and a lateral dimension W of about 600 mm, for example. For example, an electronic component (heat source body) 16 (not shown in FIG. 1) such as a thyristor or a transistor is mounted on the back surface 12b of the substrate 12. The shape of the substrate 12 is not limited to a square flat plate, and various shapes such as a planar rectangular shape, a planar elliptical shape, and a planar circular shape can be employed. As the material of the substrate 12, a metal having good thermal conductivity such as aluminum or copper is used. In particular, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy from the viewpoint of weight reduction.

基板１２の表面１２ａには、互いに所定の間隔を空けて複数のメインフィン１３ａ、１３ｂが形成される。このメインフィン１３ａ、１３ｂは、例えば熱伝導性に優れた金属板から形成され、基板１２の表面１２ａに対して垂直な高さ方向Ｈに、互いに並列して立ち上がる。 A plurality of main fins 13 a and 13 b are formed on the surface 12 a of the substrate 12 at a predetermined interval. The main fins 13a and 13b are formed of, for example, a metal plate having excellent thermal conductivity, and rise in parallel with each other in the height direction H perpendicular to the surface 12a of the substrate 12.

メインフィン１３ａ、１３ｂの高さ方向Ｈに沿って広がる両側面Ｓには、互いに隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂに向けて延長される（即ち、高さ方向Ｈに対して直角な水平方向に延びる）多数の板状のサブフィン１４ａ，１４ｂが形成されている。このサブフィン１４ａ，１４ｂは、ヒートシンク１１の奥行き方向Ｄに沿って延びるとともに、それぞれサブフィン１４ａ，１４ｂの延長端Ｅが、隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂに対して一定の間隔を空けるように形成され、かつメインフィン１３ａ、１３ｂの高さ方向Ｈで所定のピッチで間欠的に形成される。 Both side surfaces S extending along the height direction H of the main fins 13a and 13b extend toward the main fins 13a and 13b adjacent to each other (that is, extend in a horizontal direction perpendicular to the height direction H). ) A large number of plate-like sub fins 14a and 14b are formed. The sub fins 14a and 14b extend along the depth direction D of the heat sink 11, and the extended ends E of the sub fins 14a and 14b are formed so as to be spaced apart from the adjacent main fins 13a and 13b, respectively. In addition, the main fins 13a and 13b are intermittently formed at a predetermined pitch in the height direction H.

こうしたサブフィン１４ａ，１４ｂは、互いに隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂの間で、このサブフィン１４ａ，１４ｂどうしが基板１２の高さ方向Ｈにおいて互いに異なる位置にずらして形成されている。即ち、この実施形態においては、互いに隣接するメインフィン１３ａと、メインフィン１３ｂは、高さ方向Ｈにおけるそれぞれの形成ピッチの半幅分だけ互いにずれた、いわゆる千鳥配列とされている。 The sub fins 14 a and 14 b are formed so that the sub fins 14 a and 14 b are shifted from each other in the height direction H of the substrate 12 between the main fins 13 a and 13 b adjacent to each other. That is, in this embodiment, the main fins 13a and the main fins 13b adjacent to each other are arranged in a so-called staggered arrangement in which the main fins 13a and the main fins 13b are shifted from each other by a half width of each formation pitch in the height direction H.

さらに、メインフィン１３ａ、１３ｂの両側面Ｓには、互いに隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂとの間を連結するように延びる整流フィン１５が、基板１２の高さ方向ｈにおいて間欠的に形成されている。基板１２の高さ方向Ｈにおける、この整流フィン１５の上部と下部では空間は完全に分離される。 Further, on both side surfaces S of the main fins 13a and 13b, rectifying fins 15 extending so as to connect the adjacent main fins 13a and 13b are intermittently formed in the height direction h of the substrate 12. Yes. The space is completely separated between the upper and lower portions of the rectifying fins 15 in the height direction H of the substrate 12.

これら、メインフィン１３ａ、１３ｂと、サブフィン１４ａ，１４ｂと、整流フィン１５は、熱伝導性の良い金属、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金が好んで用いられ、アルミニウム又はアルミニウム合金の押し出し成形によって一体に製造される。そして、ブレージングシートを利用して基板１２の表面１２ａにろう付け固定される。 The main fins 13a and 13b, the sub fins 14a and 14b, and the rectifying fins 15 are preferably made of a metal having good thermal conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy, and are integrally manufactured by extrusion molding of aluminum or an aluminum alloy. The And it brazes and fixes to the surface 12a of the board | substrate 12 using a brazing sheet.

このような構成のヒートシンク１１は、奥行き方向Ｄに沿って冷却流体の流路方向が設定され、例えば、冷却流体として冷風がヒートシンク１１の奥行き方向Ｄに沿って流されることで、基板１２の裏面１２ｂに配された電子部品１６などの熱源体から発生した熱を熱交換により冷却する。 In the heat sink 11 having such a configuration, the flow direction of the cooling fluid is set along the depth direction D. For example, cold air is flowed as the cooling fluid along the depth direction D of the heat sink 11, thereby The heat generated from the heat source body such as the electronic component 16 disposed in 12b is cooled by heat exchange.

図３は、図２に示すヒートシンク１１の部分拡大図である。メインフィン１３ａ、１３ｂは、例えば、厚さ（Ｔ）が０．８ｍｍから２．５ｍｍの範囲に形成される。また、こうしたメインフィン１３ａ、１３ｂどうしの間隔（Ｐ）は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にされればよい。 FIG. 3 is a partially enlarged view of the heat sink 11 shown in FIG. The main fins 13a and 13b are formed with a thickness (T) in the range of 0.8 mm to 2.5 mm, for example. Further, the distance (P) between the main fins 13a and 13b may be in the range of 3 mm to 10 mm.

一方、サブフィン１４ａ，１４ｂは、厚さ（ｔ）が０．４ｍｍから１．２ｍｍの範囲に形成されればよい。また、サブフィン１４ａ，１４ｂは、メインフィン１３ａ、１３ｂの高さ方向Ｈに沿って広がる両側面Ｓから延長端Ｅまでの幅（ｗ）が、メインフィンどうしの間隔（Ｐ）の２０％から５０％の範囲、例えば０．６ｍｍから５ｍｍ程度になるように形成されればよい。 On the other hand, the sub fins 14a and 14b may be formed with a thickness (t) in the range of 0.4 mm to 1.2 mm. Further, the sub fins 14a and 14b have a width (w) from both side surfaces S extending along the height direction H of the main fins 13a and 13b to the extension end E from 20% to 50% of the interval (P) between the main fins. %, For example, about 0.6 mm to 5 mm.

次に、前述したような構成の本発明のヒートシンクの作用を、図１〜３を参照しつつ説明する。基板１２の裏面１２ｂに配された電子部品１６などの熱源体から発生した熱は、基板１２を介してヒートシンク１１に伝播される。そして、冷却流体、例えば冷風をヒートシンク１１の奥行き方向Ｄに向けて、ファンなどによって流すことにより、ヒートシンク１１の熱が冷風に伝わり、冷風が暖められて排出されるとともに、ヒートシンク１１が冷却される、いわゆる熱交換が生じる。この熱交換によって、ヒートシンク１１に接して配された電子部品１６などの熱源体は、温度が上昇し続けることなく冷やされ、熱による誤動作などの発生が防止される。 Next, the operation of the heat sink of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. The heat generated from the heat source body such as the electronic component 16 disposed on the back surface 12 b of the substrate 12 is propagated to the heat sink 11 through the substrate 12. Then, by flowing a cooling fluid, for example, cold air in the depth direction D of the heat sink 11 by a fan or the like, the heat of the heat sink 11 is transmitted to the cold air, the cold air is warmed and discharged, and the heat sink 11 is cooled. So-called heat exchange occurs. By this heat exchange, the heat source body such as the electronic component 16 disposed in contact with the heat sink 11 is cooled without the temperature continuously rising, and the occurrence of malfunction due to heat is prevented.

このように、ヒートシンク１１に冷却流体を流す際に、本発明のヒートシンク１１は、多数のメインフィン１３ａ、１３ｂの側面に、互いに隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂに対して千鳥配列になるように、サブフィン１４ａ，１４ｂが互いに半幅分ずらして設けられているので、冷却流体とヒートシンク１１とが接触する表面積を大きく取ることが可能になり、従来のヒートシンクと比較して熱交換の効率を高めることが可能になる。これにより、ヒートシンクを構成するフィンの肉厚を増したりしなくても、フィンどうしの形成ピッチを高め、小型で冷却効率の良いヒートシンクを実現できる。 Thus, when flowing the cooling fluid to the heat sink 11, the heat sink 11 of the present invention is arranged in a staggered arrangement with respect to the main fins 13a and 13b adjacent to each other on the side surfaces of the main fins 13a and 13b. Since the sub fins 14a and 14b are provided so as to be shifted from each other by a half width, it is possible to increase the surface area where the cooling fluid and the heat sink 11 are in contact with each other, and the heat exchange efficiency can be improved as compared with the conventional heat sink. It becomes possible. Thereby, even if it does not increase the thickness of the fin which comprises a heat sink, the formation pitch of fins can be raised and a heat sink with a sufficient cooling efficiency can be implement | achieved.

しかも、互いに隣接するサブフィン１４ａ，１４ｂどうしが互いに半幅分ずらされた千鳥配列になっているので、ヒートシンク１１内を通り抜ける冷却流体が適度に乱流を起こす。冷却流体に乱流を起こさせることによって、ヒートシンク１１内で冷却流体が適度に攪拌され、冷却流体の温度ムラを少なくして効率よく熱交換を行うことを可能にする。 In addition, since the sub fins 14a and 14b adjacent to each other are arranged in a staggered manner shifted by a half width, the cooling fluid passing through the heat sink 11 causes a moderate turbulent flow. By causing a turbulent flow in the cooling fluid, the cooling fluid is appropriately agitated in the heat sink 11, and it is possible to reduce the temperature unevenness of the cooling fluid and efficiently perform heat exchange.

そして、互いに隣接するメインフィン１３ａ、１３ｂとの間を連結するように延びる整流フィン１５によって、基板１２の高さ方向Ｈにおける整流フィン１５の上部と下部で空間が完全に分離され、整流フィン１５を超えて冷却流体が高さ方向Ｈに上下することを抑制する。これにより、千鳥配列にされたサブフィン１４ａ，１４ｂによって冷却流体を適度に攪拌しつつも、冷却流体が奥行き方向Ｄに沿ってスムーズに通り抜けることを阻害するような、基板１２の高さ方向Ｈに過度な乱流が発生するのを防止する。 The space is completely separated between the upper and lower portions of the rectifying fins 15 in the height direction H of the substrate 12 by the rectifying fins 15 extending so as to connect the main fins 13a and 13b adjacent to each other. And the cooling fluid is prevented from moving up and down in the height direction H. Accordingly, the cooling fluid is moderately stirred by the sub fins 14a and 14b arranged in a staggered arrangement, but the cooling fluid is prevented from passing smoothly along the depth direction D in the height direction H of the substrate 12. Prevent excessive turbulence from occurring.

本出願人は、本発明のヒートシンクの効果を検証した。検証に当たっては、図４（ａ）に示すような、ヒートシンクの流出側に軸流ファンを設置した吸出タイプと、図４（ｂ）に示すような、ヒートシンクの流入側に軸流ファンを設置した押込タイプの両方において、図１に示すような本発明のヒートシンクを設け、発熱量１１７０Ｗのダミーヒーター（熱源体）を用い、直径が１００ｍｍの軸流ファンで冷却媒体としての空気の押込、または吸出の両方で温度測定用熱電対により最高温度を測定した。 The applicant has verified the effect of the heat sink of the present invention. In the verification, a suction type in which an axial fan is installed on the outflow side of the heat sink as shown in FIG. 4A, and an axial fan is installed in the inflow side of the heat sink as shown in FIG. 4B. In both indentation types, the heat sink of the present invention as shown in FIG. 1 is provided, a dummy heater (heat source body) having a calorific value of 1170 W is used, and an axial flow fan having a diameter of 100 mm pushes air in or out as a cooling medium. In both cases, the maximum temperature was measured by a thermocouple for temperature measurement.

また、従来の比較例として、上述した図４（ａ）、（ｂ）に示す組み合わせで、ヒートシンクだけを図７に示すような格子状のものにして、同様に温度測定用熱電対で最高温度を測定した。 In addition, as a conventional comparative example, the combination shown in FIGS. 4A and 4B described above is used, and only the heat sink is formed in a lattice shape as shown in FIG. Was measured.

このような検証の結果を以下に示す。
（最高到達温度）
実施例（本発明例）：吸出６４℃ 押込６１．５℃
比較例（従来例）：吸出６６℃ 押込６４℃ The results of such verification are shown below.
(Maximum temperature)
Example (Invention Example): Suction 64 ° C. Indentation 61.5 ° C.
Comparative example (conventional example): Suction 66 ° C Indentation 64 ° C

以上のような検証結果から、本発明のヒートシンクは、冷却媒体の押込、吸出の両方で、従来の断面が格子状のヒートシンクよりも冷却特性に優れていることが確認された。 From the verification results as described above, it was confirmed that the heat sink of the present invention was superior in cooling characteristics to a conventional heat sink having a lattice-like cross section in both pushing and sucking of the cooling medium.

本発明のヒートシンクの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the heat sink of this invention. 本発明のヒートシンクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the heat sink of this invention. 図２のヒートシンクの部分拡大平面図である。FIG. 3 is a partially enlarged plan view of the heat sink of FIG. 2. 本発明の検証例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the verification example of this invention. 従来のヒートシンクの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the conventional heat sink. 従来のヒートシンクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional heat sink. 従来のヒートシンクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional heat sink. 従来のヒートシンクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional heat sink. 従来のヒートシンクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional heat sink.

符号の説明Explanation of symbols

１１…ヒートシンク、１２…基板、１２…制御基板、１３ａ、１３ｂ…メインフィン、１４ａ，１４ｂ…サブフィン、１５…整流フィン。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Heat sink, 12 ... Board | substrate, 12 ... Control board, 13a, 13b ... Main fin, 14a, 14b ... Sub fin, 15 ... Rectification fin.

Claims

裏面に熱源体が配される基板と、この基板の表面から所定の間隔で複数並列して高さ方向に立ち上がる板状のメインフィンと、それぞれの前記メインフィンの両側面から隣接するメインフィンに向けて延長され、その延長端が隣接するメインフィンに対して一定の間隔を空け、かつ前記メインフィンの高さ方向で間欠的に形成された多数のサブフィンとを備え、互いに隣接する前記メインフィンの間の前記サブフィンどうしが、前記基板の高さ方向において少なくとも互いに異なる位置にずらして形成されたことを特徴とするヒートシンク。 A substrate on which the heat source is arranged on the back surface, a plurality of plate-like main fins that rise in the height direction in parallel at a predetermined interval from the surface of the substrate, and adjacent main fins from both side surfaces of the main fins A plurality of sub-fins that are extended in the direction of the main fin and are intermittently formed in the height direction of the main fin, the extension ends of which are spaced apart from the adjacent main fin, and the main fins adjacent to each other The heat sink, wherein the sub-fins are formed so as to be shifted from each other at least different positions in the height direction of the substrate.

互いに隣接する前記メインフィンの間の前記サブフィンどうしが、前記基板の高さ方向において互いに千鳥配列になるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。 The heat sink according to claim 1, wherein the sub fins between the main fins adjacent to each other are formed in a staggered arrangement with each other in the height direction of the substrate.

前記メインフィンには、隣接するメインフィンとの間を連結するように延びる整流フィンが、前記基板の高さ方向において間欠的に形成された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。 The heat sink according to claim 1 or 2, wherein a rectifying fin extending so as to connect between adjacent main fins is intermittently formed in the main fin in the height direction of the substrate. .

前記メインフィンは、厚さ（Ｔ）が０．８ｍｍから２．５ｍｍの範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。 The heat sink according to claim 1, wherein the main fin has a thickness (T) in a range of 0.8 mm to 2.5 mm.

前記メインフィンどうしの間隔（Ｐ）は、互いに３ｍｍから１０ｍｍの範囲にされることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。 The heat sink according to claim 1, wherein a distance (P) between the main fins is in a range of 3 mm to 10 mm.

前記サブフィンは、厚さ（ｔ）が０．４ｍｍから１．２ｍｍの範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。 The heat sink according to claim 1, wherein the sub fin has a thickness (t) in a range of 0.4 mm to 1.2 mm.

前記サブフィンは、前記メインフィンの側面から延長端までの幅（ｗ）が、前記メインフィンどうしの間隔（Ｐ）の２０％から５０％の範囲になるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。

The sub fin is formed such that a width (w) from a side surface to an extended end of the main fin is in a range of 20% to 50% of a distance (P) between the main fins. Item 2. The heat sink according to Item 1.