JP3017396B2 - Heat sink device with fan - Google Patents

Heat sink device with fan

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JP3017396B2
JP3017396B2 JP6104093A JP10409394A JP3017396B2 JP 3017396 B2 JP3017396 B2 JP 3017396B2 JP 6104093 A JP6104093 A JP 6104093A JP 10409394 A JP10409394 A JP 10409394A JP 3017396 B2 JP3017396 B2 JP 3017396B2
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fan
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors

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】 本発明は、ファン付きヒート
シンク装置 に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat with fan
It relates to a sink device .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の集積度の向上に伴
い、半導体素子の発熱量は増加の傾向にあり、該半導体
の効率的な冷却構造が求められている。そして、かかる
要望に応えるものとして、ヒートシンク上に小型の冷却
ファンを搭載して高発熱素子をスポット的に冷却する冷
却方法が注目されており、このようなファン付きヒート
シンク装置としては、従来、図20に示すものが提案さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of semiconductor elements has been improved, the amount of heat generated by the semiconductor elements has been increasing, and an efficient cooling structure for the semiconductor has been required. To meet such demands, attention has been paid to a cooling method in which a small cooling fan is mounted on a heat sink to cool a high heat generating element in a spot-like manner. 20 has been proposed.

【0003】図20に示す従来例において、ファン付き
ヒートシンク装置は、アルミニウム等の熱伝導性の良好
な材料で形成され、高発熱素子30への固定板12の上
面に複数のピン形状の放熱フィン13、13・・を突設
したヒートシンク10と、ヒートシンク10の上面に固
定される冷却ファン20とから構成され、冷却ファン2
0により冷却風をヒートシンク10側に送風することに
よりヒートシンク10との熱交換効率を向上させて放熱
性能を向上させるものである。
In the conventional example shown in FIG. 20, a heat sink device with a fan is formed of a material having good thermal conductivity such as aluminum, and a plurality of pin-shaped radiating fins are provided on an upper surface of a fixing plate 12 for a high heat generating element 30. ., And a cooling fan 20 fixed to the upper surface of the heat sink 10.
By sending the cooling air to the heat sink 10 side by 0, the heat exchange efficiency with the heat sink 10 is improved and the heat radiation performance is improved.

【0004】しかし、上述した従来例において、高発熱
素子30における発熱は半導体チップが封入される中心
部に集中しているにも関わらず、中心部には冷却ファン
20のモータ部24が配置されるために、送風量が少な
く、効率的な冷却が行われないという欠点を有するもの
であった。
However, in the above-described conventional example, although the heat generated by the high heat generating element 30 is concentrated at the center where the semiconductor chip is sealed, the motor 24 of the cooling fan 20 is disposed at the center. Therefore, there is a disadvantage that the amount of air blow is small and efficient cooling is not performed.

【0005】図21は、上述した欠点を解消するため
に、提案されたもので、冷却ファン20は、回転翼21
の回転領域が高発熱素子30の中心を含むようにオフセ
ットした位置に配置される。
FIG. 21 is proposed to solve the above-mentioned disadvantages.
Are arranged at positions offset so as to include the center of the high heat generating element 30.

【0006】しかし、この従来例においても、高発熱素
子30の高温部での熱量は、ヒートシンク10の固定板
12全面に拡散した後、冷却風により冷却されるため
に、高温部の冷却が十分に行われないという欠点を有す
るものであった。
However, also in this conventional example, the amount of heat in the high temperature portion of the high heat generating element 30 is diffused over the entire surface of the fixing plate 12 of the heat sink 10 and then cooled by cooling air, so that the high temperature portion is sufficiently cooled. However, there is a drawback that it is not carried out at the same time.

【0007】また、上記いずれの従来例においても、ピ
ン状の放熱フィン13のうち、冷却ファン20に対峙す
る面は、他の放熱フィン13の陰になり、その背面は、
冷却風の回り込みによる放熱効果しか望めないために、
冷却に寄与する面積が小さく、冷却効率が悪いという欠
点を有している。
In any of the above-mentioned conventional examples, the surface of the pin-shaped radiating fins 13 facing the cooling fan 20 is shaded by the other radiating fins 13, and the back surface thereof is
Because you can only expect the heat radiation effect by the circulating cooling air,
It has the disadvantage that the area contributing to cooling is small and the cooling efficiency is poor.

【0008】この欠点を解消するために、図22に示す
ように、プレート状の放熱フィン13を冷却ファン20
に対して放射状に配置し、放熱面を広くすることも可能
であるが、この場合には、冷却ファン20に近い放熱フ
ィン13、13間の間隔が狭いために、圧損が高くな
り、さらにヒートシンク10の外周縁では通風面積が増
加するために風速が低下することから冷却効率が低下す
るという欠点を有する。
In order to solve this drawback, as shown in FIG.
However, in this case, since the space between the radiation fins 13 near the cooling fan 20 is small, the pressure loss increases, and The outer peripheral edge of 10 has a drawback that the cooling efficiency is reduced because the wind speed is reduced due to the increase in the ventilation area.

【0009】さらに、冷却ファン20をヒートシンク1
0に組み込む場合には、図23に示すように、冷却ファ
ン20のベアリングハウス22をヒートシンク10に開
設した取付穴16に固定して行われるが、ヒートシンク
10の温度上昇に伴って軸受部の温度が上昇し、冷却フ
ァン20の寿命が短くなってしまうという欠点を有して
いる。
Further, the cooling fan 20 is connected to the heat sink 1.
23, the cooling fan 20 is fixed to the mounting hole 16 formed in the heat sink 10 by fixing the bearing house 22 of the cooling fan 20 as shown in FIG. And the life of the cooling fan 20 is shortened.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の欠点
を解消すべくなされたものであって、放熱効率を向上さ
せることにより冷却性能を向上させたファン付きヒート
シンク装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, which was made to solve the above drawbacks, heat-conditioned with improved cooling performance fan by improving the heat radiation efficiency
An object is to provide a sink device .

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、 高発熱素子への固定板上に複数のプレート形状の放
熱フィンを立設してなるヒートシンクと、 ヒートシンク
の上部開放部を閉塞し、固定板と共働して放熱フィン間
に冷却風の通風空間を形成するカバー体と、 固定板上に
装着され、カバー体に開設された冷却風導入口から冷却
風を通風空間内に強制導入する冷却ファンとを有し、
記放熱フィンは、冷却ファンを中心として放射状に配置
されるとともに、放熱フィン間に形成される各通風空間
は、冷却ファン側において幅広で、ヒートシンクの周縁
に行くにしたがって幅狭とされるファン付ヒートシンク
装置を提供することにより達成される。
According to the present invention, there is provided the above object.
The release of a plurality of plate-shaped on the fixing plate to the high heating element
Heat sink with standing heat fins and heat sink
Close the upper opening of the fin and cooperate with the fixing plate
A cover body that forms a ventilation space of the cooling air in, on the fixed plate
Attached and cooled from the cooling air inlet opened in the cover
And a cooling fan for forcibly introducing the air into the ventilation space, before
The radiation fins are arranged radially around the cooling fan
And each ventilation space formed between the radiation fins
Is wider on the cooling fan side and
Heat sink with fan that becomes narrower as you go
This is achieved by providing a device .

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】本発明において、プレート形状の放熱フィ
ン13を備えたヒートシンク10をスポット冷却する際
の効率的な冷却構造が提供され、請求項1記載の発明に
おいて、放熱フィン13は、冷却ファン20を中心とし
て放射状に配置されるとともに、放熱フィン13間に形
成される各通風空間14は、冷却ファン20側において
幅広で、ヒートシンク10の周縁に行くにしたがって幅
狭とされる。冷却ファン20側において幅広とされた通
風空間14は、圧損を可及的に生じさせることなく冷却
風を受け入れることが可能となり、全体の冷却効率を向
上させる。
In the present invention, a plate-shaped heat radiation filter is provided.
When spot cooling the heat sink 10 having the heat sink 13
The present invention provides an efficient cooling structure of
The radiating fins 13 are arranged radially around the cooling fan 20, and the ventilation spaces 14 formed between the radiating fins 13 are wide on the cooling fan 20 side and go to the periphery of the heat sink 10. Therefore, it is narrow. The ventilation space 14 widened on the side of the cooling fan 20 can receive cooling air without causing pressure loss as much as possible, thereby improving the overall cooling efficiency.

【0019】請求項2記載の発明において、各通風空間
14は、冷却ファン20の接線に沿って配置され、冷却
ファン20から接線方向に吹き出される冷却風が容易に
通風空間14内に吹き込むことを可能にする。
According to the second aspect of the present invention, each of the ventilation spaces is arranged along a tangent to the cooling fan so that the cooling air blown in a tangential direction from the cooling fan easily blows into the ventilation space. Enable.

【0020】請求項3記載の発明において、通風空間1
4内には、通風空間14内を流れる冷却風に乱流を生じ
させるための乱流促進用障害部50が配置される。乱流
の発生により放熱フィン13と冷却風との熱交換効率は
向上し、全体として冷却効率が向上する。
In the invention according to claim 3 , the ventilation space 1
A turbulence-promoting obstacle 50 for causing turbulence in the cooling air flowing in the ventilation space 14 is arranged in the inside 4. Due to the generation of the turbulence, the heat exchange efficiency between the radiation fins 13 and the cooling air is improved, and the cooling efficiency is improved as a whole.

【0021】請求項4、5記載の発明において、乱流促
進用障害部50の簡単な形成方法が提供される。すなわ
ち、請求項4記載の発明において、乱流促進用障害部5
0は、カバー体40の裏面にピン状体51を立設して形
成され、請求項5記載の発明において、放熱フィン13
の壁面に突起部52を膨隆させて形成される。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, a simple method of forming the turbulence promoting obstacle 50 is provided. That is, in the invention according to claim 4 , the turbulence promoting obstacle 5
6. The radiating fin 13 according to claim 5 , wherein the pin-shaped member 51 is formed on the back surface of the cover member 40 with the pin-shaped member 51 standing upright.
The protrusion 52 is formed by bulging the wall surface of the.

【0022】請求項6記載の発明において、通風空間1
4は、ヒートシンク10周縁側の端部においてラッパ状
の拡開部15を備える。通風空間14を流れる冷却風
は、拡開部15において開放されて渦を伴う後流を生じ
させる結果、冷却風は放熱フィン13の端面にまで回り
込み、該端部における熱交換を可能とする。
In the invention according to claim 6 , the ventilation space 1
4 is provided with a trumpet-shaped enlarged portion 15 at the end on the peripheral edge side of the heat sink 10. The cooling air flowing through the ventilation space 14 is released at the expanding portion 15 to generate a wake with a vortex. As a result, the cooling air flows to the end face of the radiation fin 13, thereby enabling heat exchange at the end.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。ファン付きヒートシンク装置
は、図1に示すように、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、高発熱素子30への固定板1
2の上面に複数のピン状の放熱フィン13、13・・を
立設したヒートシンク本体10aと、ヒートシンク本体
10aの上部開放部を閉塞するようにしてヒートシンク
本体10aの上面に固定され、固定板12と共働して放
熱フィン13間に冷却風の通風空間14を形成するカバ
ー体40と、カバー体40の上面に固定され、上記通風
空間14内に冷却風を強制導入するための冷却ファン2
0とからなる。冷却ファン20は、回転翼21の回転領
域にヒートシンク本体10aの中心部が含まれるよう
に、中心から偏位した位置に配置される。一方、ヒート
シンク本体10aの固定板12には、ヒートシンク本体
10aに比して熱伝導性の良好な高熱伝導体11aが埋
設されて高熱伝導領域11が形成される。高熱伝導体1
1aとしては、銅、あるいは人工ダイヤモンドが使用可
能であり、ブロック、あるいは棒状のものを圧入、ロウ
付けして固定される。なお、図1において31は高発熱
素子30の端子、32は高発熱素子30が実装されるプ
リント基板を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the heat sink device with a fan is formed of a material having good thermal conductivity such as aluminum and the like.
A heat sink body 10a having a plurality of pin-shaped heat radiating fins 13, 13... Erected on the upper surface of the heat sink body 2 is fixed to the upper surface of the heat sink body 10a so as to close an upper opening of the heat sink body 10a. And a cooling fan 2 fixed to the upper surface of the cover 40 and for forcibly introducing cooling air into the ventilation space 14.
It consists of 0. The cooling fan 20 is disposed at a position deviated from the center so that the rotation area of the rotor 21 includes the center of the heat sink body 10a. On the other hand, in the fixing plate 12 of the heat sink body 10a, a high heat conductor 11a having better heat conductivity than the heat sink body 10a is embedded to form a high heat conduction region 11. High thermal conductor 1
As 1a, copper or artificial diamond can be used, and a block or a rod is fixed by press-fitting and brazing. In FIG. 1, reference numeral 31 denotes a terminal of the high heat generating element 30, and 32 denotes a printed circuit board on which the high heat generating element 30 is mounted.

【0027】したがってこの実施例において、高発熱素
子30の中央部に位置する高温領域での発熱は、ヒート
シンク本体10a全体に伝熱する前に高熱伝導領域11
に伝熱され、直上から吹き下ろされる冷却ファン20か
らの冷却風により放熱される。
Therefore, in this embodiment, the heat generated in the high-temperature area located at the center of the high heat-generating element 30 is transferred to the high heat conductive area 11
And is radiated by the cooling air from the cooling fan 20 blown down from directly above.

【0028】なお、図1において高熱伝導体11aは高
発熱素子30への固定板12と同一厚さに形成されてい
るが、その上面にピン状の突出部を形成し、放熱フィン
13を兼用するように構成することも可能である。ま
た、高熱伝導領域11は、高熱伝導体11aを埋設する
以外に、図2に示すように、固定板12の板厚を他の領
域より厚くすることによっても形成することが可能であ
り、この場合には、該肉厚部における熱容量が他の領域
に比して大きくなるために、高発熱素子30の高温領域
の熱は優先的に肉厚部に伝熱することから、該肉厚部が
高熱伝導領域11として機能する。なお、本変形例を含
めて以下に示す実施例、変形例の説明では、上述した実
施例と同一の構成要素は、図中に同一の符号を付して説
明を省略する。また、図1ないし図8において、高熱伝
導領域11の位置をわかりやすくするために、平面図に
おいて高熱伝導領域11は、ハッチングを施して示され
ている。
In FIG. 1, the high thermal conductor 11a is formed to have the same thickness as the fixing plate 12 to the high heat generating element 30, but a pin-like projection is formed on the upper surface thereof, and the heat radiating fin 13 is also used. It is also possible to configure so that In addition to the high thermal conductive region 11a, the high thermal conductive region 11 can be formed by making the plate thickness of the fixing plate 12 larger than other regions as shown in FIG. In this case, since the heat capacity of the thick portion is larger than that of the other regions, the heat in the high-temperature region of the high heat generating element 30 is transferred to the thick portion preferentially. Function as the high heat conduction region 11. In the following description of the embodiments and modifications including this modification, the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. Also, in FIGS. 1 to 8, in order to make the position of the high heat conduction region 11 easy to understand, the high heat conduction region 11 is hatched in the plan views.

【0029】図3に本発明の第2の実施例を示す。この
実施例は、高熱伝導領域11の放熱効果をさらに高める
ために有効な変形を示すもので、冷却ファン20は、上
述した実施例と同様にオフセット配置される。また、高
熱伝導領域11は、冷却ファン20の回転翼21の回転
領域を略全域に渡ってカバーするように配置され、高熱
伝導体11aは、高熱伝導領域11の中央部に残留する
固定板12を周囲の固定板12と連結するために、平面
視C字形状に形成される。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment shows a modification that is effective for further enhancing the heat radiation effect of the high heat conduction region 11, and the cooling fan 20 is offset as in the above-described embodiment. The high heat conduction region 11 is disposed so as to cover substantially the entire rotation region of the rotor 21 of the cooling fan 20, and the high heat conductor 11 a is fixed to the fixed plate 12 remaining at the center of the high heat conduction region 11. Is formed in a C-shape in a plan view in order to connect to the surrounding fixed plate 12.

【0030】したがってこの実施例において、高発熱素
子30の高温領域における熱は、すみやかに高熱伝導体
11aの当接部を経由して高熱伝導領域11全域に伝熱
され、冷却ファン20からの冷却風により冷却される。
高熱伝導領域11は、冷却風が直接吹き付ける領域の略
全域に配置されているために、放熱速度が上述した実施
例に比して高く、より冷却能力が高くなる。
Accordingly, in this embodiment, the heat in the high temperature region of the high heat generating element 30 is immediately transmitted to the entire high heat conduction region 11 via the contact portion of the high heat conductor 11a, and the cooling from the cooling fan 20 is performed. Cooled by wind.
Since the high heat conduction region 11 is arranged in substantially the entire region where the cooling air is directly blown, the heat radiation speed is higher than in the above-described embodiment, and the cooling capacity is higher.

【0031】なお、図3においては、高熱伝導体11a
は、C字形状に形成されているが、図4に示すように、
矩形板状に形成されたものを組み合わせてもよく、この
ように構成することで、高熱伝導体11aの加工コスト
を低減することが可能となる。また、高熱伝導領域11
の形成は、図5、図6に示すように、該部位の固定板1
2の肉厚を厚くすることによっても行うことができるこ
とは、上述したとおりである。
In FIG. 3, the high thermal conductor 11a
Is formed in a C shape, as shown in FIG.
Those formed in the shape of a rectangular plate may be combined. With such a configuration, the processing cost of the high thermal conductor 11a can be reduced. In addition, the high heat conduction region 11
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the fixing plate 1
As described above, this can also be performed by increasing the thickness of No. 2.

【0032】図7に本発明の第3の実施例を示す。この
実施例は、冷却ファン20をオフセットすることなく配
置する場合に特に有効な変形であり、高発熱素子30の
高温領域は、冷却ファン20のモータ部24の下方に位
置して、冷却風が直接当たらない状態で配置される。一
方、ヒートシンク本体10a側に形成される高熱伝導領
域11は、ヒートシンク本体10aの中心から冷却ファ
ン20の回転翼21の回転領域にまで延設される。
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is a particularly effective modification when the cooling fan 20 is arranged without offset, and the high temperature region of the high heat generating element 30 is located below the motor portion 24 of the cooling fan 20 and the cooling air is It is placed without directly hitting. On the other hand, the high heat conduction region 11 formed on the heat sink body 10a side extends from the center of the heat sink body 10a to the rotation region of the rotor 21 of the cooling fan 20.

【0033】したがってこの実施例において、高発熱素
子30の高温部における熱量は、高温部に接触する部位
から高熱伝導領域11に伝熱され、直ちに冷却風により
冷却される。
Therefore, in this embodiment, the amount of heat in the high temperature portion of the high heat generating element 30 is transferred from the portion in contact with the high temperature portion to the high heat conduction region 11 and immediately cooled by cooling air.

【0034】なお、図7において高熱伝導領域11は、
高熱伝導体11aをヒートシンク本体10aに埋設する
ことにより形成されているが、図2、5、あるいは図6
に示すように、該領域の固定板12の板厚を厚くするこ
とにより形成することも可能である。また、図7におい
て高熱伝導領域11は、ダルマ形状に形成されている
が、図8に示すように、回転翼21の回転領域の略全域
に対応するリング部11bから中心部に向かってスポー
ク部11bを突出した形状にすることも可能である。
In FIG. 7, the high heat conduction region 11
It is formed by embedding the high thermal conductor 11a in the heat sink body 10a.
As shown in (1), the fixing plate 12 can be formed by increasing the thickness of the fixing plate 12 in the region. In FIG. 7, the high heat conduction region 11 is formed in a Dharma shape. However, as shown in FIG. 8, the spoke portion extends from the ring portion 11b corresponding to substantially the entire rotation region of the rotary blade 21 toward the center. It is also possible to make 11b a protruding shape.

【0035】さらに、図8は高熱伝導体11aにより高
熱伝導領域11を形成する場合の変形例も示している。
すなわち、図1、3、あるいは図4に示す実施例におい
て、高熱伝導体11aは、ヒートシンク本体10aの裏
面に一面を、上面をヒートシンク本体10aの表面(放
熱面)に露出させた状態で埋設されており、冷却風が直
接高熱伝導体11aに当たるように構成されるが、図8
における高熱伝導体11aは、一面のみがヒートシンク
本体10aの裏面に露出する状態で埋設される。表面を
ヒートシンク本体10aの放熱面に露出させることは、
放熱速度を向上させるために有効な構成であるが、ヒー
トシンク本体10aの裏面のみに露出させた状態で高熱
伝導体11aを埋設した場合であっても、高発熱素子3
0からヒートシンク本体10a側への伝熱速度が向上
し、かつ、固定板12の当該部位の厚みが薄くなるため
に、全体として冷却性能を向上させることが可能であ
り、さらに、高熱伝導体11aの固定も、ヒートシンク
本体10aの裏面に形成した凹部に高熱伝導体11aを
嵌合させて接着することにより行うことができるため
に、容易になる。なお、図8に示す高熱伝導体11aの
埋設構造は、図1、3、あるいは図4に示す実施例に適
用が可能であることはもちろんである。さらに、以上の
実施例においては、ヒートシンク10上に冷却ファン2
0を搭載したファン付きヒートシンク装置が例示されて
いるが、単体として使用されるヒートシンクに適用する
ことも可能である。
FIG. 8 also shows a modification in which the high heat conductive region 11 is formed by the high heat conductor 11a.
That is, in the embodiment shown in FIG. 1, 3, or 4, the high thermal conductor 11a is embedded with one surface on the back surface of the heat sink body 10a and the upper surface exposed on the surface (heat radiation surface) of the heat sink body 10a. FIG. 8 shows a configuration in which the cooling air directly hits the high thermal conductor 11a.
Is embedded with only one surface exposed on the back surface of the heat sink body 10a. Exposing the surface to the heat dissipation surface of the heat sink body 10a
Although this configuration is effective for improving the heat radiation speed, even when the high heat conductor 11a is buried while being exposed only on the back surface of the heat sink body 10a, the high heat generation element 3
0, the heat transfer speed from the heat sink body 10a to the heat sink body 10a is improved, and the thickness of the fixed plate 12 is reduced, so that the cooling performance can be improved as a whole. Can be fixed by fitting and bonding the high thermal conductor 11a to the concave portion formed on the back surface of the heat sink body 10a. It is needless to say that the embedded structure of the high thermal conductor 11a shown in FIG. 8 can be applied to the embodiment shown in FIG. 1, 3, or 4. Further, in the above embodiment, the cooling fan 2
Although a heat sink device with a fan mounted with 0 is illustrated, the invention can be applied to a heat sink used as a single unit.

【0036】図9に本発明の第4の実施例を、図10に
本実施例に使用するカバー体40を示す。この実施例に
おいて、ファン付きヒートシンク装置は、高発熱素子3
0への固定板12の上面に複数のプレート状の放熱フィ
ン13、13・・を突設して形成されるヒートシンク1
0と、ヒートシンク10の上部開放部を閉塞し、固定板
12と共働して放熱フィン13間に冷却風の通風空間1
4を形成するカバー体40と、カバー体40に開設され
た冷却風導入口41から冷却風を通風空間14内に強制
導入する冷却ファン20とから構成される。冷却ファン
20は、下方に吹き付ける冷却風が高発熱素子30の高
熱部に当たるように、固定板12の中心が冷却ファン2
0の回転翼21の回転領域に含まれるようにオフセット
して配置されており、後述するように、ベアリングハウ
ス22を固定板12に固定してヒートシンク10に組み
込まれる。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows a cover body 40 used in the present embodiment. In this embodiment, the heat sink device with a fan is provided with a high heat generating element 3.
The heat sink 1 is formed by projecting a plurality of plate-shaped radiating fins 13, 13,...
0, the upper opening of the heat sink 10 is closed, and the cooling air ventilation space 1
4, and a cooling fan 20 forcibly introducing cooling air into the ventilation space 14 from a cooling air inlet 41 formed in the cover 40. The center of the fixed plate 12 is located at the center of the cooling fan 2 such that the cooling air blown downward hits the hot part of the high heat generating element 30.
The bearing house 22 is fixed to the fixing plate 12 and incorporated into the heat sink 10 as described later.

【0037】一方、放熱フィン13は、冷却ファン20
の中心から固定板12の外周縁方向に放射状に配置され
ており、各放熱フィン13、13間に形成される通風空
間14が、冷却ファン20側で幅広で、周縁に行くにし
たがって徐々に幅狭となるように、三角形状に形成され
る。
On the other hand, the radiation fins 13 are
Are arranged radially from the center of the fixing plate 12 toward the outer peripheral edge of the fixing plate 12, and the ventilation space 14 formed between the radiation fins 13 is wide on the cooling fan 20 side, and gradually becomes wider toward the peripheral edge. It is formed in a triangular shape so as to be narrow.

【0038】カバー体40は、図10に詳細を示すよう
に、四隅部にビス挿通孔40a、40a・・を備えてお
り、該ビス挿通孔40aを挿通し、ヒートシンク10に
ねじ込まれるビス等の止着子40bによりヒートシンク
10に固定される。また、カバー体40に開設される冷
却風導入口41の周縁裏面からは、冷却ファン20の回
転翼21を囲繞する筒状の絞り部42が突設されてお
り、冷却風の通風空間14への流入風速を高めている。
さらに、カバー体40の裏面には、複数のピン状体5
1、51・・が突設される。ピン状体51は、放熱フィ
ン13、13間に形成される通風空間14を流れる冷却
風に対して乱流促進用障害部50として機能するよう
に、通風空間14内に突出しており、カバー体40裏面
に一体に成型される。ピン状体51の形成は、カバー体
40との一体成型以外に、別体で形成したものを圧入、
接着することによっても可能である。
As shown in detail in FIG. 10, the cover body 40 has screw insertion holes 40a, 40a,... At four corners, and screws such as screws screwed into the heat sink 10 through the screw insertion holes 40a. It is fixed to the heat sink 10 by the fixing member 40b. A cylindrical throttle 42 surrounding the rotating blades 21 of the cooling fan 20 protrudes from the peripheral rear surface of the cooling air inlet 41 formed in the cover body 40, and the cooling air flows into the ventilation space 14 of the cooling air. To increase the inflow wind speed.
Further, a plurality of pin-shaped members 5
1, 51 ... are protruded. The pin-shaped member 51 projects into the ventilation space 14 so as to function as a turbulence promoting obstacle 50 for cooling air flowing through the ventilation space 14 formed between the radiation fins 13, 13. It is molded integrally on the back of the device. The pin-shaped body 51 is formed by press-fitting a separately formed body other than the integral molding with the cover body 40,
It is also possible by bonding.

【0039】したがってこの実施例において、冷却ファ
ン20からの冷却風は、固定板12に衝突するととも
に、冷却ファン20側の開口から通風空間14内に流れ
込む。通風空間14内を吹き抜ける冷却風は、ピン状体
51により乱流となって放熱フィン13の壁面との熱交
換効率を向上させる。
Therefore, in this embodiment, the cooling air from the cooling fan 20 collides with the fixed plate 12 and flows into the ventilation space 14 from the opening on the cooling fan 20 side. The cooling air that blows through the ventilation space 14 is turbulent by the pin-shaped body 51 and improves the heat exchange efficiency with the wall surface of the radiation fin 13.

【0040】なお、図9に示す放熱フィン13は、図1
1(a)に示すように、三角形状に形成されているが、
図11(b)、(c)あるいは図11(d)に示すよう
に、周縁側端部にアール、あるいは面取りをおこなっ
て、通風空間14の終端部にラッパ状の拡開部15を形
成した場合には、通風空間14を流れてきた冷却風は図
11において矢印で示すように、渦(カルマン渦)を伴
う後流を形成しやすくなる結果、冷却風が放熱フィン1
3の端面にも回り込み、周縁端部における冷却風との熱
交換性能を向上させることができる。
The radiation fins 13 shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (a), it is formed in a triangular shape.
As shown in FIG. 11B, FIG. 11C, or FIG. 11D, rounding or chamfering was performed on the peripheral edge, and a trumpet-shaped enlarged portion 15 was formed at the end of the ventilation space 14. In this case, the cooling air flowing through the ventilation space 14 easily forms a wake with a vortex (Karman vortex) as indicated by an arrow in FIG.
3, the heat exchange performance with the cooling air at the peripheral edge can be improved.

【0041】また、図10に示した実施例において、乱
流促進用障害部50は、カバー体40の裏面にピン状体
51を突設することにより形成されているが、このほか
に、図12に示すように、放熱フィン13の壁面に突起
部52を膨隆させることにより形成することもできる。
In the embodiment shown in FIG. 10, the turbulence promoting obstacle 50 is formed by projecting a pin 51 on the back surface of the cover 40. As shown in FIG. 12, the projections 52 can be formed by bulging the projections 52 on the wall surfaces of the heat radiation fins 13.

【0042】図13に本発明の第5の実施例を、図14
に本実施例に使用されるカバー体40を示す。この実施
例は、冷却ファン20から送風される冷却風を放熱フィ
ン13間の通風空間14内に導き、冷却風を効率的に冷
却に寄与させるために有効な他の手段を示すものであ
り、各放熱フィン13は三角形状に形成される。これら
放熱フィン13は、冷却ファン20の接線方向に配列さ
れ、放熱フィン13、13間には、冷却ファン20の接
線方向、すなわち冷却ファン20からの冷却風の送風方
向に延びる通風空間14、14・・が形成される。
FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention, and FIG.
3 shows a cover body 40 used in this embodiment. This embodiment shows another means effective for guiding the cooling air sent from the cooling fan 20 into the ventilation space 14 between the radiating fins 13 and effectively contributing the cooling air to the cooling. Each radiation fin 13 is formed in a triangular shape. These radiating fins 13 are arranged in the tangential direction of the cooling fan 20, and ventilation spaces 14, 14 extending between the radiating fins 13 in the tangential direction of the cooling fan 20, that is, in the direction of blowing the cooling air from the cooling fan 20. .. is formed.

【0043】したがってこの実施例において、冷却ファ
ン20からの冷却風の吹き出し方向と通風空間14の方
向が略一致しているために、冷却風は円滑に通風空間1
4内に導かれた後、障害壁により乱流となり、放熱フィ
ン13との効率的な熱交換がなされる。
Therefore, in this embodiment, since the direction of the blow of the cooling air from the cooling fan 20 and the direction of the ventilation space 14 substantially coincide with each other, the cooling air can smoothly flow through the ventilation space 1.
After being guided into the inside 4, a turbulent flow is caused by the obstacle wall, and efficient heat exchange with the radiation fins 13 is performed.

【0044】圧損の少ない状態で冷却風を通風空間14
内に導くためには、図15、16に示すように、通風空
間14を、冷却ファン20からヒートシンク10の周縁
に向かう螺旋状に形成してもよい。
The cooling air is passed through the ventilation space 14 with little pressure loss.
15 and 16, the ventilation space 14 may be formed in a spiral shape from the cooling fan 20 to the peripheral edge of the heat sink 10, as shown in FIGS.

【0045】なお、本発明の第4の実施例に対する変形
例として示した図11、および図12の変形は、図1
3、15に示した実施例、および変形例にそのまま適用
することが可能である。
The modification of FIGS. 11 and 12 shown as a modification to the fourth embodiment of the present invention is similar to that of FIG.
The present invention can be applied to the embodiments and modifications shown in FIGS.

【0046】図9以下に示したファン付きヒートシンク
装置における冷却ファン20のヒートシンク10への取
付部の詳細を図17に示す。この実施例において冷却フ
ァン20は、外周壁面に回転翼21が固定されたロータ
25と、該ロータ25の回転軸25aに形成されたベア
リング22aを回転可能に支持し、外周壁面にロータ2
5の回転子25bに向き合う固定子22bを保持したベ
アリングハウス22とから構成される。ベアリングハウ
ス22は、耐磨耗性を向上させるために硬質の金属材料
により形成されており、ヒートシンク10の固定板12
に穿孔された取付穴16に圧入される。また、ベアリン
グハウス22の内周壁面には断熱部23が形成される。
断熱部23は、高発熱素子30からヒートシンク10に
伝熱された熱がベアリングハウス22を経由してベアリ
ング22aに伝達するのを防止するために形成されるも
ので、低熱伝導性材料により薄膜状に形成される。使用
される低熱伝導材料としては、耐熱性に優れているのが
望ましく、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂が適
当であり、添加剤は、耐磨耗性、耐薬品性、加工性等を
考慮して決定される。断熱部23の形成方法は、コーテ
ィング等、周知の膜形成技術を使用することが可能であ
るが、そのほかに、低熱伝導材料製のインサータを圧入
して形成することもできる。断熱部23の厚み方向寸法
は、数μm〜数十μm程度であることが円筒度を好適な
範囲に維持するために望ましいが、それ以上にする場合
には、円筒度等の機械精度を高めるための機械加工が行
われる。
FIG. 17 shows details of the mounting portion of the cooling fan 20 to the heat sink 10 in the heat sink device with a fan shown in FIG. In this embodiment, a cooling fan 20 rotatably supports a rotor 25 having a rotating blade 21 fixed to an outer peripheral wall surface and a bearing 22 a formed on a rotating shaft 25 a of the rotor 25.
And a bearing house 22 holding a stator 22b facing the fifth rotor 25b. The bearing house 22 is formed of a hard metal material in order to improve abrasion resistance.
Is press-fitted into the mounting hole 16 drilled. A heat insulating portion 23 is formed on the inner peripheral wall surface of the bearing house 22.
The heat insulating portion 23 is formed to prevent the heat transmitted from the high heat generating element 30 to the heat sink 10 from being transmitted to the bearing 22a via the bearing house 22. Formed. As the low heat conductive material used, it is desirable to have excellent heat resistance. For example, fluorine resin and silicon resin are appropriate, and the additive has abrasion resistance, chemical resistance, workability, etc. It is decided in consideration of. As a method of forming the heat insulating portion 23, a known film forming technique such as coating can be used. In addition, an inserter made of a low heat conductive material can be press-fitted. The dimension in the thickness direction of the heat insulating portion 23 is desirably about several μm to several tens μm in order to maintain the cylindricity within a suitable range. Machining is performed.

【0047】さらに、軸受部における自己発熱量と固定
子22b、あるいはヒートシンク10における発熱量と
の比率は、膜厚の他の決定要素として重要であり、例え
ば、軸受部における自己発熱量の方が大きな場合には、
膜厚を薄くして軸受からの伝熱量を比較的大きくするこ
とが望ましい。
Further, the ratio between the self-heating value in the bearing portion and the heating value in the stator 22b or the heat sink 10 is important as another determining factor of the film thickness. For example, the self-heating value in the bearing portion is more important. If big,
It is desirable to make the film thickness thin so that the heat transfer from the bearing is relatively large.

【0048】上記断熱部23の形成は、図17に示す以
外に種々の方法が可能であり、図18に示すように、ベ
アリングハウス22自体を低熱伝導材料により形成して
もよく、さらには、図19に示すように、別体で形成さ
れた断熱部23をヒートシンク10とベアリングハウス
22との間に介装することも可能である。すなわち、図
19に示す断熱部23は、リング形状に形成されてお
り、ヒートシンク10に開設された取付穴16内に圧
入、あるいは超音波溶着される。断熱部23は、底壁内
周にフランジ23aを有しており、該断熱部23の中空
部に圧入等されて固定されるベアリングハウス22の底
壁が高発熱素子30に接触することを防止している。
The heat insulating portion 23 can be formed by various methods other than that shown in FIG. 17. As shown in FIG. 18, the bearing house 22 itself may be formed of a low heat conductive material. As shown in FIG. 19, it is also possible to interpose a heat insulating part 23 formed separately from the heat sink 10 and the bearing house 22. That is, the heat insulating portion 23 shown in FIG. 19 is formed in a ring shape, and is press-fitted or ultrasonically welded into the mounting hole 16 formed in the heat sink 10. The heat insulating part 23 has a flange 23 a on the inner periphery of the bottom wall, and prevents the bottom wall of the bearing house 22 fixed by being pressed into the hollow part of the heat insulating part 23 from contacting the high heat generating element 30. are doing.

【0049】なお、以上の説明においては、図10以下
に示されたヒートシンク10に冷却ファン20を組み込
む場合を例に取ったが、これに限られず、ピン状の放熱
フィン13を備えたヒートシンク10にも適用すること
が可能である。
In the above description, the case where the cooling fan 20 is incorporated in the heat sink 10 shown in FIG. 10 and thereafter is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and the heat sink 10 having the pin-shaped heat radiation fins 13 is used. It is also possible to apply to.

【0050】[0050]

【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、高発熱素子の高温部の熱を速やかに冷却する
ことができるために、冷却効率を向上させることができ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the heat of the high-temperature portion of the high heat generating element can be rapidly cooled, the cooling efficiency can be improved.

【0051】また、プレート型の放熱フィン間に冷却風
を可及的に圧損を低くして送り込むことができるため
に、冷却風を確実に冷却に寄与させることが可能とな
る。さらに、プレート型の放熱フィン間を流れる冷却風
は、乱流となるために、放熱フィンとの熱交換効率が高
くなり、冷却効率を向上させることができる。
Further, since the cooling air can be sent between the plate-shaped radiating fins with as low a pressure loss as possible, it is possible to reliably contribute the cooling air to the cooling. Furthermore, since the cooling air flowing between the plate-shaped radiating fins becomes a turbulent flow, the heat exchange efficiency with the radiating fins increases, and the cooling efficiency can be improved.

【0052】また、冷却ファンをヒートシンクに組み込
む場合にも、ヒートシンクの加熱による冷却ファンの寿
命の低下を防止することができる。
Also, when the cooling fan is incorporated in the heat sink, it is possible to prevent the life of the cooling fan from being shortened due to the heating of the heat sink.

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

【図1】本発明の実施例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図2】図1の変形例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIGS. 2A and 2B are views showing a modification of FIG. 1, wherein FIG.
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図3】本発明の第2の実施例を示す図で、(a)は平
面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIGS. 3A and 3B are views showing a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図4】図3の変形例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 4 is a view showing a modification of FIG. 3, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図5】図3の他の変形例を示す図で、(a)は平面
図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing another modification of FIG. 3, in which FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図6】図4の変形例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 6 is a view showing a modification of FIG. 4, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図7】本発明の第3の実施例を示す図で、(a)は平
面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIGS. 7A and 7B are views showing a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図8】図7の変形例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
8A and 8B are views showing a modification of FIG. 7, wherein FIG.
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図9】本発明の第4の実施例を示す図で、(a)は平
面図、(b)は正面図である。
FIG. 9 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view.

【図10】カバー体を示す図で、(a)は裏面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 10 is a view showing a cover body, (a) is a rear view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図11】放熱フィンを示す図である。FIG. 11 is a view showing a radiation fin.

【図12】図10の変形例を示す図で、(a)は平面
図、(b)は正面図である。
12 is a view showing a modification of FIG. 10, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view.

【図13】本発明の第5の実施例を示す図で、(a)は
平面図、(b)は正面図である。
13A and 13B are diagrams showing a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a front view.

【図14】カバー体を示す図で、(a)は裏面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 14 is a view showing a cover body, (a) is a rear view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図15】図13の変形例を示す図で、(a)は平面
図、(b)は正面図である。
15A and 15B are views showing a modification of FIG. 13, wherein FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a front view.

【図16】カバー体を示す図で、(a)は裏面図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 16 is a view showing a cover body, (a) is a rear view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【図17】冷却ファンの取付状態を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a state in which a cooling fan is mounted.

【図18】図17の変形例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a modification of FIG.

【図19】図17の他の従来例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing another conventional example of FIG. 17;

【図20】従来例を示す図で、(a)は平面図、(b)
は正面図である。
FIG. 20 is a view showing a conventional example, where (a) is a plan view and (b)
Is a front view.

【図21】他の従来例を示す図で、(a)は平面図、
(b)は正面図である。
FIG. 21 is a diagram showing another conventional example, in which (a) is a plan view,
(B) is a front view.

【図22】さらに他の従来例を示す図で、(a)は平面
図、(b)は正面図である。
FIG. 22 is a view showing still another conventional example, in which (a) is a plan view and (b) is a front view.

【図23】従来の冷却ファンの装着状態を示す図であ
る。
FIG. 23 is a view showing a state in which a conventional cooling fan is mounted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ヒートシンク 10a ヒートシンク本体 11 高熱伝導領域 11a 高熱伝導体 12 固定板 13 放熱フィン 14 通風空間 15 拡開部 20 冷却ファン 21 回転翼 22 ベアリングハウス 22a ベアリング 23 断熱部 30 高発熱素子 40 カバー体 41 冷却風導入口 50 乱流促進用障害部 51 ピン状体 52 突起部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat sink 10a Heat sink main body 11 High heat conduction area 11a High heat conductor 12 Fixing plate 13 Radiation fin 14 Ventilation space 15 Expanding part 20 Cooling fan 21 Rotating blade 22 Bearing house 22a Bearing 23 Heat insulation part 30 High heat generating element 40 Cover body 41 Cooling air Inlet 50 Obstacle for turbulence promotion 51 Pin-shaped body 52 Projection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 7/20 H01L 23/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H05K 7/20 H01L 23/36

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】高発熱素子への固定板上に複数のプレート
形状の放熱フィンを立接してなるヒートシンクと、 ヒートシンクの上部開放部を閉塞し、固定板と共働して
放熱フィン間に冷却風の通風空間を形成するカバー体
と、 固定板上に装着され、カバー体に開設された冷却風導入
口から冷却風を通風空間内に強制導入する冷却ファンと
を有し、 前記放熱フィンは、冷却ファンを中心として放射状に配
置されるとともに、放熱フィン間に形成される各通風空
間は、冷却ファン側において幅広で、ヒートシンクの周
縁に行くにしたがって幅狭とされるファン付きヒートシ
ンク装置。
1. A plurality of plates on a fixing plate for a high heating element
The heat sink with the heat radiation fins standing upright and the upper open part of the heat sink closed and cooperated with the fixing plate
Cover body that forms a ventilation space for cooling air between radiating fins
And cooling air introduced on the cover and mounted on the fixed plate
A cooling fan forcibly introducing cooling air into the ventilation space from the mouth
And the radiation fins are radially arranged around a cooling fan.
And each ventilation space formed between the radiation fins
The space between the heat sink and the heat sink is wide on the cooling fan side.
A heat sink with a fan that becomes narrower toward the edge
Link device.
【請求項2】高発熱素子への固定板上に複数のプレート
形状の放熱フィンを立設してなるヒートシンクと、 ヒートシンクの上部開放部を閉塞し、固定板と共働して
放熱フィン間に冷却風の通風空間を形成するカバー体
と、 固定板上に装着され、カバー体に開設された冷却風導入
口から冷却風を通風空間内に強制導入する冷却ファンと
を有し、 前記各通風空間は、冷却ファンの接線に沿って配置され
るファン付きヒートシンク装置。
2. A plurality of plates on a fixing plate for a high heating element.
Heat sink with standing heat radiation fins and the upper opening of the heat sink are closed and cooperated with the fixing plate
Cover body that forms a ventilation space for cooling air between radiating fins
And cooling air introduced on the cover and mounted on the fixed plate
A cooling fan forcibly introducing cooling air into the ventilation space from the mouth
Have, each ventilation space is arranged tangentially of the cooling fan
Heat sink device with fan.
【請求項3】前記通風空間内には、通風空間内を流れる
冷却風に乱流を生じさせるための乱流促進用障害部が配
置される請求項1または2記載のファン付きヒートシン
ク装置。
3. The ventilation space flows in the ventilation space.
A turbulence promoting obstacle for generating turbulence in the cooling air is provided.
The heat sink with a fan according to claim 1 or 2, which is disposed.
Device.
【請求項4】前記乱流促進用障害部は、カバー体の裏面
にピン状体を立設して形成される請求項3記載のファン
付きヒートシンク装置。
4. The obstacle for promoting turbulence is provided on a back surface of a cover body.
4. The heat sink device with a fan according to claim 3, wherein the heat sink device is formed by erecting a pin-shaped body .
【請求項5】前記乱流促進用障害部は、放熱フィンの壁
面に突起部を膨隆させて形成される請求項記載のファ
ン付きヒートシンク装置。
5. The turbulence promoting obstacle portion is a wall of a radiation fin.
The fan-heatsink device according to claim 3, wherein the formed by bulging protrusions on the surface.
【請求項6】前記通風空間は、ヒートシンク周縁側の端
部においてラッパ状の拡開部を備える請求項1ないし5
のいずれかに記載のファン付きヒートシンク装置。
6. The ventilation space has an end on a peripheral edge side of the heat sink.
6. A part having a trumpet-shaped expansion part in the part.
A heat sink device with a fan according to any one of the above .
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