JP2857992B2 - heatsink - Google Patents
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Description
【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.
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 (5)
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.
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.
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
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.
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.
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---|---|---|---|
JP29618195A JP2857992B2 (en) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | heatsink |
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---|---|
JPH09116056A JPH09116056A (en) | 1997-05-02 |
JP2857992B2 true JP2857992B2 (en) | 1999-02-17 |
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JP29618195A Expired - Lifetime JP2857992B2 (en) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | heatsink |
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- 1995-10-19 JP JP29618195A patent/JP2857992B2/en not_active Expired - Lifetime
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