JP2857992B2

JP2857992B2 - heatsink

Info

Publication number: JP2857992B2
Application number: JP29618195A
Authority: JP
Inventors: 敦男小野; 儀作山田
Original assignee: OOMORI KK
Current assignee: OOMORI KK
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: JPH09116056A

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、半導体
を用いたＭＰＵ（小型演算処理装置）のような電子部品
を冷却するために用いられるヒートシンクに関する。TECHNICAL FIELD The present invention is, if example embodiment relates to a heat sink used for cooling electronic components such as MPU using semiconductor (small processing unit).

【０００２】[0002]

【従来の技術】上記のようなヒートシンクとして、特開
平７−１１１３０２号公報に記載されたものがある。こ
れは、基板の上に板状のフィンを一体に形成し、中央に
モータファンを収容する空間を形成したものである。2. Description of the Related Art As a heat sink as described above, there is a heat sink described in JP-A-7-111302. This is one in which plate-like fins are integrally formed on a substrate, and a space for accommodating a motor fan is formed in the center.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ヒートシンクにおける
吸熱を効率的に行うには、気流を受けて冷却されるフィ
ンの体積当たりの表面積を大きくすること、空気の流れ
にある程度変化を付けてフィンの表面に冷たい空気を当
てることが必要である。上記のような従来の技術では、
フィンが板状であるために、体積当たりの表面積も小さ
く、また、空気の流れが板に沿った滑らかなものとなっ
て、変化に乏しく、モータファンによる気流の冷却能力
を活用した効率の良い吸熱ができなかった。また、モー
タファンが中心配置されているため、本来低温にしたい
基板中心部の温度が高くなってしまう。さらに、モータ
ファンから吹き出される気流がフィンを通過する距離も
短いので、この意味でも効率の良い吸熱ができなかっ
た。この発明は、コンパクトな形状で効率良く吸熱する
ことができるヒートシンクを提供することを目的とす
る。In order to efficiently absorb heat in a heat sink, it is necessary to increase the surface area per volume of a fin cooled by receiving an air flow, and to change the flow of air to some extent. Need to be exposed to cold air. In the conventional technology as described above,
Because the fins are plate-shaped, the surface area per volume is small, and the air flow is smooth along the plate, with little change, and efficient using the airflow cooling capacity of the motor fan. Could not absorb heat. In addition, since the motor fan is disposed at the center, the temperature at the center of the substrate, which is originally desired to be low, becomes high. Further, since the distance of the airflow blown from the motor fan through the fins is short, efficient heat absorption is not possible in this sense. An object of the present invention is to provide a heat sink that can efficiently absorb heat in a compact shape.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電子部品等の被冷却部材に取り付けられる基板と、
この基板上に立設された複数のピンとを備え、このピン
に並置してモータファンを収容する空間が形成されたヒ
ートシンクにおいて、上記ピンは断面が円形であり、モ
ータファンに近い側において小径に、遠い側において大
径になっていることを特徴とするヒートシンクである。
ピンの径は、あまり小さいと上記の作用効果が少なく、
あまり大きいとピンと基板の間の熱伝導のための面積を
確保できない。従って、気流によって運ばれる熱と、熱
伝導により基板からピンに移動する熱が釣り合うような
値に設定する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate mounted on a member to be cooled such as an electronic component;
And a plurality of pins erected on the substrate.
Where a space for accommodating the motor fan is formed
In a heat sink, the pins are circular in cross section and
Small on the side near the fan and large on the far side
A heat sink having a diameter.
If the diameter of the pin is too small, the above effect is small,
If it is too large, the area for heat conduction between the pin and the board
I can't secure it. Therefore, the heat carried by the airflow and the heat
The heat transferred from the substrate to the pins by conduction is balanced
Set to a value.

【０００５】請求項２に記載の発明は、上記ピンには、
軸線に沿った穴が形成されていることを特徴とする請求
項１に記載のーヒートシンクである。ピンの体積当たり
の表面積が非常に大きいので、これによって熱交換作用
が促進される。 [0005] According to a second aspect of the present invention, the pin includes:
A hole is formed along the axis.
Item 1. A heat sink according to item 1. Per pin volume
The heat exchange action is
Is promoted.

【０００６】請求項３に記載の発明は、上記ピンは上記
モータファンからの空気流れの線に対して互い違いに配
置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
ヒートシンクである。これにより、空気の流れが局所的
に複雑になり、空気とピンの間での熱交換作用を向上さ
せる。 According to a third aspect of the present invention, the pin may be
Staggered with respect to the airflow line from the motor fan
3. The device according to claim 1, wherein
It is a heat sink. This allows the air flow to be localized
And the heat exchange between the air and the pin is improved.
Let

【０００７】請求項４に記載の発明は、上記ピンは上記
モータファンの回転軸を中心とする同心円上に配置され
ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載のヒートシンクである。請求項５に記載の発明は、
上記空間は上記基板の縁部側に配置され、モータファン
の上記縁部側には気流を遮る壁が形成されていることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヒート
シンクである。 According to a fourth aspect of the present invention, the pin may be
It is arranged on a concentric circle centered on the rotation axis of the motor fan.
4. The method according to claim 1, wherein
A heat sink as described. The invention according to claim 5 is
The space is arranged on the edge side of the substrate, and the motor fan
A wall that blocks airflow is formed on the edge side of
The heat according to any one of claims 1 to 4, wherein
It is a sink.

【０００８】[0008]

【実施例】以下に、添付の図面を参照してこの発明の実
施例を説明する。図１は、この発明のヒートシンク１を
用いた電子部品冷却装置ＡをＩＣパッケージ２等の電子
部品に取り付けた状態を示すもので、図２はヒートシン
ク１の平面図である。ヒートシンク１はアルミニウム等
の熱伝導性の良い材料から冷却すべき部品２に合わせた
大きさに形成されており、正方形の薄板状の基板３上
に、冷却フィンを構成する複数のピン４が立設されてい
る。基板３の四隅には、頂部にカバー５を固定するため
のネジ穴６が形成された柱部７が形成され、１つの柱部
７には基板３の縁に沿って延びる壁８が連設されてい
る。この壁によって囲まれた隅部には、モータファン９
を収容するためのほぼ円形の空間Ｓが形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a state in which an electronic component cooling device A using a heat sink 1 of the present invention is mounted on an electronic component such as an IC package 2, and FIG. 2 is a plan view of the heat sink 1. The heat sink 1 is formed of a material having good thermal conductivity such as aluminum and has a size corresponding to the component 2 to be cooled. A plurality of pins 4 constituting cooling fins are erected on a square thin plate-shaped substrate 3. Has been established. At each of the four corners of the substrate 3, a column 7 having a screw hole 6 formed thereon for fixing the cover 5 is formed at the top, and a wall 8 extending along the edge of the substrate 3 is continuously provided on one column 7. Have been. The motor fan 9 is located at the corner surrounded by this wall.
, A substantially circular space S for accommodating therein.

【０００９】ピン４は、上記モータファン９を中心とす
る同心円上に配置されており、その間隔や太さは、所要
の吸熱量、設置されるモータファン９の能力、加工上の
制約等を考慮して適宜に設定される。隣接する同心円上
のピン４の配置は、面上のほとんどの位置において、モ
ータファン９から吹き出す空気流れの方向に対してずれ
た位置に来るように配置されている。すなわち、第２列
のピンは最前列のピンに対して、ピン間隔の３分の１な
いし２分の１ずれている。この例では、ピン４の間隔は
全体に同じとしているが、場所により分布を変えても良
い。The pins 4 are arranged on a concentric circle centered on the motor fan 9, and the interval and the thickness of the pins 4 depend on the required amount of heat absorption, the capacity of the motor fan 9 to be installed, processing restrictions, and the like. It is set appropriately in consideration of the situation. The arrangement of the pins 4 on adjacent concentric circles is arranged so as to be shifted from the direction of the air flow blown from the motor fan 9 at most positions on the surface. That is, the pins in the second row are shifted from the pins in the front row by one third to one half of the pin interval. In this example, the intervals between the pins 4 are the same throughout, but the distribution may be changed depending on the location.

【００１０】それぞれのピン４には、図３に示すように
軸線に沿って穴１０が形成されている。この穴１０は、
ピン４の質量を小さくするとともに表面積を大きくする
もので、その径は、あまり小さいと上記の作用効果が少
なく、あまり大きいとピン４と柱板３の間の熱伝導のた
めの面積を確保できない。従って、気流によって運ばれ
る熱と、熱伝導により基板３からピン４に移動する熱が
釣り合うような値が望ましい。これは、実験的なあるい
は解析的な手法により適宜求めることができる。ピン４
の太さは、全体を同じものとしても良いが、この例で
は、モータファン９に近い側を小径に、遠い側を大径に
している。A hole 10 is formed in each pin 4 along the axis as shown in FIG. This hole 10
If the diameter of the pin 4 is too small, the above-mentioned effect is small, and if it is too large, an area for heat conduction between the pin 4 and the column plate 3 cannot be secured. . Therefore, it is desirable that the heat carried by the air flow and the heat transferred from the substrate 3 to the pins 4 by heat conduction be balanced. This can be determined as appropriate by an experimental or analytical method. Pin 4
In this example, the diameter near the motor fan 9 is small, and the diameter far from the motor fan 9 is large.

【００１１】基板３は、単一の素材から構成しても良い
が、この実施例では、図４に示すように、中央により熱
伝導性の良い別の素材の部材１１を嵌め込んだ構成とし
ている。例えば、アルミニウム製の基板３の裏面側に厚
さの３分の２から２分の１程度の凹所を形成し、そこに
銅の円板を圧入する。銅は熱伝導性は良いが加工性は良
くないので、後述するような製法で、銅素材を加工して
ピンを形成するのは困難であるからである。The substrate 3 may be made of a single material, but in this embodiment, as shown in FIG. 4, a member 11 made of another material having better heat conductivity is fitted into the center. I have. For example, a recess having a thickness of about 2/3 to 1/2 of the thickness is formed on the back surface side of the aluminum substrate 3, and a copper disk is press-fitted therein. This is because copper has good thermal conductivity but poor workability, and it is difficult to form a pin by processing a copper material by a manufacturing method described later.

【００１２】このヒートシンクの作製は、ピン４の寸法
が非常に細いために鋳造やプレス加工では困難であるの
で、図６に示すような方法で行なう。すなわち、アルミ
ニウムなどの素材のブロック１２を、図７に示すような
中空のエンドミル１３で加工して、順次ピン４を形成す
る。このようにピン４を形成した後に、ドリルで各ピン
４の中心軸に沿って穿孔して穴１０を形成する。なお、
穿孔はピン４の形成の前に行っても良い。このエンドミ
ル１３は、貫通孔１４を有するシャンク１５の先に軸心
を挟んで対向する一対の刃体１６，１６が設けられてい
るもので、刃体１６の内側には微小のテーパ（逃げ角）
が形成されている。This heat sink is manufactured by a method as shown in FIG. 6 because the dimensions of the pins 4 are extremely small and are difficult to cast or press. That is, a block 12 made of a material such as aluminum is processed by a hollow end mill 13 as shown in FIG. After forming the pins 4 in this manner, holes 10 are formed by drilling along the center axis of each pin 4 with a drill. In addition,
The perforation may be performed before the formation of the pin 4. The end mill 13 is provided with a pair of blades 16, 16 opposed to each other with an axial center in front of a shank 15 having a through hole 14. A minute taper (relief angle) is provided inside the blade 16. )
Are formed.

【００１３】このように形成したヒートシンク１を用い
て、電子部品等の冷却装置Ａを製造するには、予めモー
タファン９を取り付けたカバー５を柱部７にネジ止め固
定する（図５参照）。モータファン９は、モータ本体に
ファンが取り付けられており、カバー５のファンに向か
う位置には空気導入口１７が形成されている。ファン
は、空気導入口１７から取り入れた空気を径方向に所定
の角度で吹き出すように羽根が形成されている。この実
施例では、冷却装置ＡをＩＣパッケージ等の電子部品２
に取り付ける方法として、接着剤を用いずにコ字状のク
ランプ１８を用いており、この部材のバネを利用して基
板３の裏面と電子部品２を密着させている。従って、組
立や部品の交換などの場合に作業が簡単となる。２つの
面の間に熱伝導を向上させる物質を充填してもよい。In order to manufacture the cooling device A for electronic components and the like using the heat sink 1 formed as described above, the cover 5 to which the motor fan 9 is attached in advance is fixed to the column 7 by screws (see FIG. 5). . The motor fan 9 has a fan attached to the motor body, and has an air inlet 17 formed at a position of the cover 5 facing the fan. The fan is formed with blades so as to blow air taken in from the air inlet 17 at a predetermined angle in the radial direction. In this embodiment, the cooling device A is connected to an electronic component 2 such as an IC package.
As a method for attaching the electronic component 2, a U-shaped clamp 18 is used without using an adhesive, and the back surface of the substrate 3 and the electronic component 2 are adhered to each other using a spring of this member. Therefore, the work is simplified in the case of assembling or replacing parts. A material that enhances heat conduction may be filled between the two surfaces.

【００１４】このように構成したヒートシンク１によれ
ば、モータファン９を駆動すると、空気導入口１７から
取り入れられた空気が、モータの回転数や羽根車の形状
によって決まる所定の方向に吹き出される。隅の側は壁
８が形成されているので、空気はピン４が配置された他
の方向に流れる。ここにおいて、モータファン９から吹
き出される気流は全体としては中心から渦巻き状に流れ
るが、従来のようにフィンが板状ではなく、ピン４であ
るので空気の流れが複雑になり、空気とピン４の間での
熱交換作用が大きい。特に、ピン４が空気流れの方向に
対して交互に配置されているので、前列のピン４の間を
抜けた気流が次列のピン４に当たり、局所的には複雑な
流れを形成し、これによって、空気とピン４の間での熱
交換が促進される。According to the heat sink 1 configured as described above, when the motor fan 9 is driven, the air taken in from the air inlet 17 is blown out in a predetermined direction determined by the rotation speed of the motor and the shape of the impeller. . Since the corner side is formed with the wall 8, the air flows in the other direction in which the pins 4 are arranged. Here, the air flow blown out from the motor fan 9 flows in a spiral form from the center as a whole. The heat exchange effect between 4 is large. In particular, since the pins 4 are alternately arranged with respect to the direction of the air flow, the air flow passing between the pins 4 in the front row hits the pins 4 in the next row, and locally forms a complicated flow. Thereby, heat exchange between the air and the pin 4 is promoted.

【００１５】また、ピン４に穴１０が形成されており、
ピン４の体積当たりの表面積が非常に大きい（例えば、
径１．５ｍｍのピンに０．５ｍｍの穴を形成したとき
は、単位体積当たりの表面積は約１．５倍になる。）の
で、これによっても熱交換作用が促進される。さらに、
モータファン９が基板３の縁部側に配置されているの
で、気流が基板３中心部に吹き出されるとともに、基板
３中央に熱伝導性の良い銅などの部材１１が嵌め込まれ
ているので、冷却効果を高めたい中央部を強く冷却す
る。また、モータファン９から吹き出される気流がピン
４を通過する距離も長く、この意味でも効率の良い吸熱
ができる。Also, a hole 10 is formed in the pin 4,
The surface area per volume of the pin 4 is very large (for example,
When a 0.5 mm hole is formed in a 1.5 mm diameter pin, the surface area per unit volume becomes about 1.5 times. ) Since, whereby Ru heat exchange action is accelerated also. Et al. Is,
Since the motor fan 9 is arranged on the edge side of the substrate 3, the airflow is blown out to the center of the substrate 3, and the member 11 such as copper having good thermal conductivity is fitted into the center of the substrate 3. The central part where the cooling effect is to be enhanced is strongly cooled. Further, the distance that the airflow blown from the motor fan 9 passes through the pin 4 is long, and in this sense, efficient heat absorption can be achieved.

【００１６】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フィンが板状ではなく、ピンであるので空気の流れ
が複雑になり、空気とピンの間での熱交換作用が大き
い。また、ピンに穴が形成されており、ピンの体積当た
りの表面積が非常に大きいので、これによっても熱交換
作用が促進される。特に、ピンが空気流れの方向に対し
て交互に配置されているので、局所的には複雑な流れを
形成し、これによって、空気とピンの間での熱交換が促
進される。さらに、モータファンが基板の縁部側に配置
されているので、気流が基板中心部に吹き出され、冷却
効果を高めたい中央部を強く冷却する。また、モータフ
ァンから吹き出される気流がピンを通過する距離も長
く、この意味でも効率の良い吸熱ができる等の優れた効
果を奏する。As described above, according to the present invention, since the fin is not a plate but a pin, the flow of air is complicated, and the heat exchange between the air and the pin is large. Further, since the holes are formed in the pins, and the surface area per volume of the pins is very large, this also promotes the heat exchange action. In particular, since the pins are alternately arranged with respect to the direction of the air flow, a locally complicated flow is formed, which promotes heat exchange between the air and the pins. Furthermore, since the motor fan is arranged on the edge side of the substrate, the airflow is blown out to the center of the substrate, and the central portion where the cooling effect is to be enhanced is strongly cooled. Further, the distance that the airflow blown from the motor fan passes through the pins is long, and in this sense, there are also excellent effects such as efficient heat absorption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明の一実施例の電子部品等の冷却装置を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a cooling device for an electronic component or the like according to an embodiment of the present invention.

【図２】同じく平面図である。FIG. 2 is a plan view of the same.

【図３】ヒートシンクの部分断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view of a heat sink.

【図４】ヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the heat sink as viewed from the back side.

【図５】この発明の一実施例の電子部品等の冷却装置の
外観斜視図である。FIG. 5 is an external perspective view of a cooling device for an electronic component or the like according to one embodiment of the present invention.

【図６】ヒートシンクの製造工程を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the heat sink.

【図７】図６の製造工程に用いる工具の（ａ）底面図、
（ｂ）側面図である。FIG. 7A is a bottom view of the tool used in the manufacturing process of FIG. 6;
(B) It is a side view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ヒートシンク２被冷却部材（電子部品）３基板４ピン８壁９モータファン１０穴Ｓ空間 REFERENCE SIGNS LIST 1 heat sink 2 member to be cooled (electronic component) 3 substrate 4 pin 8 wall 9 motor fan 10 hole S space

Claims

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]

【請求項１】電子部品等の被冷却部材に取り付けられ
る基板と、この基板上に立設された複数のピンとを備え、このピンに並置してモータファンを収容する空間が形成
されたヒートシンクにおいて、上記ピンは断面が円形であり、モータファンに近い側に
おいて小径に、遠い側において大径になっていることを
特徴とするヒートシンク。 An electronic component or the like attached to a member to be cooled.
Board, and a plurality of pins erected on the board, and a space for accommodating the motor fan is formed in parallel with the pins.
In the heat sink, the pin has a circular cross section and is located on the side close to the motor fan.
Small diameter and large diameter on the far side
Features heat sink.

【請求項２】上記ピンには、軸線に沿った穴が形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシン
ク。 2. The pin has a hole formed along an axis.
The heat sink according to claim 1, wherein
H.

【請求項３】上記ピンは上記モータファンからの空気
流れの線に対して互い違いに配置されていることを特徴
とする請求項１又は２に記載のヒートシンク。 3. The motor according to claim 1, wherein said pin is air from said motor fan.
Characterized by being staggered with respect to the flow line
The heat sink according to claim 1 or 2, wherein

【請求項４】上記ピンは上記モータファンの回転軸を
中心とする同心円上に配置されていることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートシンク。 4. The pin is connected to a rotating shaft of the motor fan.
Characterized by being arranged on a concentric circle with the center as the center
The heat sink according to claim 1.

【請求項５】上記空間は上記基板の縁部側に配置さ
れ、モータファンの上記縁部側には気流を遮る壁が形成
されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載のヒートシンク。 5. The apparatus according to claim 1, wherein the space is arranged on an edge of the substrate.
A wall that blocks airflow is formed on the edge of the motor fan.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein
A heat sink according to any of the above.