JP3352362B2 - 放熱板 - Google Patents
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- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- H01L2924/301—Electrical effects
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体な
どの発熱体から発生する熱を放散させる放熱板に関する
ものである。
どの発熱体から発生する熱を放散させる放熱板に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、例えば実開平６−２９１４８
号公報に示された従来の放熱板であり、図中（ａ）はそ
の上面図、（ｂ）は自然冷却下での冷却作用を説明する
ための斜視図である。図において、１１は伝熱板であっ
て、この伝熱板１１は、高熱伝導性のアルミニウム合金
材からなる圧延板を方形に切断してなり、接続されるべ
き半導体パッケージの上面形状よりやや小さな外郭形状
を有する平板状のものである。１２は放熱フィンであっ
て、この放熱フィン１２は、伝熱板１１と同種のアルミ
ニウム合金からなる異形断面形状の押出成形材を一定寸
法に切断してなり、その横断面形状が伝熱板１１の外周
部から中心に向かう渦巻線の一部をなす曲率をもち、か
つ縦断面形状が平板状となる曲げ翼状に成形されたもの
で、それぞれが伝熱板１１の中心に向かう渦巻線上に沿
って放射状に、かつ、中心部において合流・接触するこ
となく互いに間隔を隔てて配列されると共に、高熱伝導
性の接着剤によって伝熱板１１の上面に接着されてい
る。
号公報に示された従来の放熱板であり、図中（ａ）はそ
の上面図、（ｂ）は自然冷却下での冷却作用を説明する
ための斜視図である。図において、１１は伝熱板であっ
て、この伝熱板１１は、高熱伝導性のアルミニウム合金
材からなる圧延板を方形に切断してなり、接続されるべ
き半導体パッケージの上面形状よりやや小さな外郭形状
を有する平板状のものである。１２は放熱フィンであっ
て、この放熱フィン１２は、伝熱板１１と同種のアルミ
ニウム合金からなる異形断面形状の押出成形材を一定寸
法に切断してなり、その横断面形状が伝熱板１１の外周
部から中心に向かう渦巻線の一部をなす曲率をもち、か
つ縦断面形状が平板状となる曲げ翼状に成形されたもの
で、それぞれが伝熱板１１の中心に向かう渦巻線上に沿
って放射状に、かつ、中心部において合流・接触するこ
となく互いに間隔を隔てて配列されると共に、高熱伝導
性の接着剤によって伝熱板１１の上面に接着されてい
る。
【０００３】次にその作用について説明する。半導体パ
ッケージ内部の半導体素子から発生する熱を受けて温度
上昇すると、その上部に上昇気流が形成されるのである
が、図１１（ｂ）に示すように、上昇気流の形成に伴っ
て外周方向から吸い込まれる気流を、渦巻線上に沿って
放射状に配列された放熱フィン１２間を経て中央部に向
けて螺旋状に導き、その中央部において渦を生じさせて
中心部における上昇流を促進・強化する。このようにし
て、放熱フィン１２の熱を移動させて、半導体素子から
発生する熱を放散させる。
ッケージ内部の半導体素子から発生する熱を受けて温度
上昇すると、その上部に上昇気流が形成されるのである
が、図１１（ｂ）に示すように、上昇気流の形成に伴っ
て外周方向から吸い込まれる気流を、渦巻線上に沿って
放射状に配列された放熱フィン１２間を経て中央部に向
けて螺旋状に導き、その中央部において渦を生じさせて
中心部における上昇流を促進・強化する。このようにし
て、放熱フィン１２の熱を移動させて、半導体素子から
発生する熱を放散させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の放熱板は以上の
ように構成され、自然空冷方式であるため、熱の放散を
増大させるには伝熱板を大きくしたり、放熱フィンの高
さを高くしたりする必要があり、放熱板全体を小型化で
きないという問題点があった。また、従来のような放熱
フィンの配置では、放熱フィン間の空気の流れに対する
抵抗が大きく、放熱効率が良くないという問題があっ
た。
ように構成され、自然空冷方式であるため、熱の放散を
増大させるには伝熱板を大きくしたり、放熱フィンの高
さを高くしたりする必要があり、放熱板全体を小型化で
きないという問題点があった。また、従来のような放熱
フィンの配置では、放熱フィン間の空気の流れに対する
抵抗が大きく、放熱効率が良くないという問題があっ
た。
【０００５】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたものであり、小型、軽量で放熱効果の高い放熱
板を提供することを目的とする。
なされたものであり、小型、軽量で放熱効果の高い放熱
板を提供することを目的とする。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【課題を解決するための手段】 第１の発明は、伝熱板の
表面に複数の放熱フィンを設けた放熱板において、前記
伝熱板の表面に前記各放熱フィンの内側の端部で囲まれ
る空間部を形成し、複数の湾曲した放熱フィンを放射状
に配設し、前記放熱フィンの表面に複数の突起を前記放
熱フィンでの風の流れる方向に対して交叉し、かつ、隣
接する放熱フィンの対向する面に形成された複数の突起
を互いにずらして配置するとともに、 突起の高さを伝熱
板の内側から外側に向かって順次高くなるように形成し
たものである。
表面に複数の放熱フィンを設けた放熱板において、前記
伝熱板の表面に前記各放熱フィンの内側の端部で囲まれ
る空間部を形成し、複数の湾曲した放熱フィンを放射状
に配設し、前記放熱フィンの表面に複数の突起を前記放
熱フィンでの風の流れる方向に対して交叉し、かつ、隣
接する放熱フィンの対向する面に形成された複数の突起
を互いにずらして配置するとともに、 突起の高さを伝熱
板の内側から外側に向かって順次高くなるように形成し
たものである。
【００１０】第５の発明は、湾曲した放熱フィンの内側
面に形成された突起の高さを外側面に形成された突起の
高さより高くしたものである。
面に形成された突起の高さを外側面に形成された突起の
高さより高くしたものである。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
実施の形態１．図１はこの発明の一実施形態における放
熱板を示す上面図、図２はその側面図である。図におい
て、１はアルミニウム合金材で略矩形状の伝熱板、１ａ
は例えば半導体素子等の発熱体を導伝接着剤等で取り付
ける取付面、１ｂは取付面１ａと反対側の放熱面、２は
伝熱板１と同じくアルミニウム合金材の板状の放熱フィ
ンであり、その厚さは伝熱板１の厚さより薄く、伝熱板
１の放熱面１ｂ側に複数立設している。３は伝熱板１の
放熱面１ｂ側の略中央の放熱フィン２の形成されていな
い空間部分であり、後述する送風口となっている。４は
湾曲した放熱フィン２の外側面２ａに突出した略三角形
の複数の外側突起、５は放熱フィン２の内側面２ｂに突
出した略三角形の複数の内側突起である。
熱板を示す上面図、図２はその側面図である。図におい
て、１はアルミニウム合金材で略矩形状の伝熱板、１ａ
は例えば半導体素子等の発熱体を導伝接着剤等で取り付
ける取付面、１ｂは取付面１ａと反対側の放熱面、２は
伝熱板１と同じくアルミニウム合金材の板状の放熱フィ
ンであり、その厚さは伝熱板１の厚さより薄く、伝熱板
１の放熱面１ｂ側に複数立設している。３は伝熱板１の
放熱面１ｂ側の略中央の放熱フィン２の形成されていな
い空間部分であり、後述する送風口となっている。４は
湾曲した放熱フィン２の外側面２ａに突出した略三角形
の複数の外側突起、５は放熱フィン２の内側面２ｂに突
出した略三角形の複数の内側突起である。
【００１７】図３は強制冷却作用を示す模式図であり、
６は電動機、７は送風口３に対向して配設され電動機６
の駆動によりＢ方向に冷風を送風するファンである。
６は電動機、７は送風口３に対向して配設され電動機６
の駆動によりＢ方向に冷風を送風するファンである。
【００１８】放熱フィン２は、伝熱板１の放熱面１ｂ
に、内側から外側に向かって放射状に、全周にわたって
略均一な間隔で配列されている。具体的には、各放熱フ
ィン２の内側の端部が直径ｄの円を描き、外側の端部が
それより大きい直径Ｄの同心の円を描くように、環状に
配列され、各放熱フィン２の内側の端部は送風口３に臨
んでいる。また、隣接する放熱フィン２の内側の端部間
の間隙はファン７から送風される冷風の流入口Ｃとな
り、外側の端部間の間隙は冷風の排出口Ｅとなる。排出
口Ｅは流入口Ｃより大きく、流入口Ｃから排出口Ｅへの
広がり角度は流れの拡散効果を得るために約１４度に形
成している。
に、内側から外側に向かって放射状に、全周にわたって
略均一な間隔で配列されている。具体的には、各放熱フ
ィン２の内側の端部が直径ｄの円を描き、外側の端部が
それより大きい直径Ｄの同心の円を描くように、環状に
配列され、各放熱フィン２の内側の端部は送風口３に臨
んでいる。また、隣接する放熱フィン２の内側の端部間
の間隙はファン７から送風される冷風の流入口Ｃとな
り、外側の端部間の間隙は冷風の排出口Ｅとなる。排出
口Ｅは流入口Ｃより大きく、流入口Ｃから排出口Ｅへの
広がり角度は流れの拡散効果を得るために約１４度に形
成している。
【００１９】また、放熱フィン２の流入口Ｃ側は冷風の
流入角度と一致するように、放熱フィン２の各内側端部
が描く円の半径方向に対して所定の角度をもって伝熱板
１の放熱面１ｂに立設されており、かつ、放熱フィン２
は冷風の流れの方向に沿って所定の曲率で湾曲してい
る。すなわち、ファン７の出口（外径）の速度ベクトル
と放熱フィン２の関係が図４に示すようになるよう構成
している。図中、Ｕはファン７の周速度（π×ファン直
径×ファン回転数）、Ｗはファンに対する出口流れの相
対速度、Ｖは静止座標系から見た出口流れの絶対速度で
あり、放熱フィン２には絶対速度Ｖで流入する。したが
って、放熱フィン２の流入口Ｃの角度を絶対速度Ｖの角
度（ファン７の風の流出角度）と一致させることによ
り、放熱フィン流入口の流体抵抗を最小にすることがで
きる。また、ファン７の出口流れは周方向速度成分を持
つため、流れが旋回しながら流出する。したがって、こ
の旋回流れを阻害しないように、湾曲した放熱フィン２
を渦巻状に配列して、放熱フィン２で形成される流路で
の流れの抵抗を最小にしている。
流入角度と一致するように、放熱フィン２の各内側端部
が描く円の半径方向に対して所定の角度をもって伝熱板
１の放熱面１ｂに立設されており、かつ、放熱フィン２
は冷風の流れの方向に沿って所定の曲率で湾曲してい
る。すなわち、ファン７の出口（外径）の速度ベクトル
と放熱フィン２の関係が図４に示すようになるよう構成
している。図中、Ｕはファン７の周速度（π×ファン直
径×ファン回転数）、Ｗはファンに対する出口流れの相
対速度、Ｖは静止座標系から見た出口流れの絶対速度で
あり、放熱フィン２には絶対速度Ｖで流入する。したが
って、放熱フィン２の流入口Ｃの角度を絶対速度Ｖの角
度（ファン７の風の流出角度）と一致させることによ
り、放熱フィン流入口の流体抵抗を最小にすることがで
きる。また、ファン７の出口流れは周方向速度成分を持
つため、流れが旋回しながら流出する。したがって、こ
の旋回流れを阻害しないように、湾曲した放熱フィン２
を渦巻状に配列して、放熱フィン２で形成される流路で
の流れの抵抗を最小にしている。
【００２０】外側突起４及び内側突起５は、図４に示す
ように、流入口Ｃ側より排出口Ｅ側に向かって順次その
高さを高くしている。また内側突起５は外側突起４より
高く形成されている。また、隣接する放熱フィン２の一
方の放熱フィン２の外側面２ａに突出した外側突起４
と、それと向かい合う他方の放熱フィン２の内側面２ｂ
に突出した内側突起５は互いにずらして配列されてい
る。さらに、外側突起４及び内側突起５は、図２に示す
ように、外側面２ａ及び内側面２ｂの上下方向に延びる
ように形成され、放熱フィン２における冷風の流れる方
向に対して交叉するように構成している。
ように、流入口Ｃ側より排出口Ｅ側に向かって順次その
高さを高くしている。また内側突起５は外側突起４より
高く形成されている。また、隣接する放熱フィン２の一
方の放熱フィン２の外側面２ａに突出した外側突起４
と、それと向かい合う他方の放熱フィン２の内側面２ｂ
に突出した内側突起５は互いにずらして配列されてい
る。さらに、外側突起４及び内側突起５は、図２に示す
ように、外側面２ａ及び内側面２ｂの上下方向に延びる
ように形成され、放熱フィン２における冷風の流れる方
向に対して交叉するように構成している。
【００２１】なお、この放熱板は伝熱板１と放熱フィン
２を一体に成形したものであり、その製造はダイキャス
ト、溶湯鍛造、鋳造等で行なうことができる。また、ア
ルミニウム合金材は、少なくともアルミニウムを９０％
以上含有するものを用いている。このため、熱伝導率が
高く、成形時の湯の流れが良いので成形性が良い。
２を一体に成形したものであり、その製造はダイキャス
ト、溶湯鍛造、鋳造等で行なうことができる。また、ア
ルミニウム合金材は、少なくともアルミニウムを９０％
以上含有するものを用いている。このため、熱伝導率が
高く、成形時の湯の流れが良いので成形性が良い。
【００２２】次に、この実施の形態における放熱板によ
る冷却作用を図３ないし図８に基づいて説明する。伝熱
板１の取付面１ａ側に例えば半導体素子（図示せず）を
密着固定する。半導体素子は通電されると発熱するが、
この熱は伝熱板１を介して放熱フィン２に伝達され放熱
板全体が加熱される。この状態で電動機６を駆動してフ
ァン７を回転させ、その冷風を放熱板に送風することに
より放熱板を冷却する。
る冷却作用を図３ないし図８に基づいて説明する。伝熱
板１の取付面１ａ側に例えば半導体素子（図示せず）を
密着固定する。半導体素子は通電されると発熱するが、
この熱は伝熱板１を介して放熱フィン２に伝達され放熱
板全体が加熱される。この状態で電動機６を駆動してフ
ァン７を回転させ、その冷風を放熱板に送風することに
より放熱板を冷却する。
【００２３】一般に、放熱板の熱伝達率は放熱フィン表
面上の風の流速と共に増大する。そこで、本発明は、で
きるだけ速い流速が得られるように、放熱フィン２の形
状や配置を工夫したものである。冷風は図３の矢印Ｂに
示すように送風口３に送られ、放熱面１ｂに到達して外
周へ拡散し、放熱フィン２の流入口Ｃより流入し、放熱
フィン２と熱交換して排出口Ｅより全周に排出される。
ここで、上述したように放熱フィン２の流入口Ｃの角度
をファン７の風の流出角度と一致させており、送風口３
を円形にしているため、流入口Ｃに流入する際の抵抗が
少なく、また、放熱フィン２は風の流れに沿って湾曲し
ているので、放熱フィン２で形成される流路での流れの
抵抗が小さく、流速が速くなり、高い放熱効果が得られ
る。また、放熱フィン２の外側の端部も円を描くように
配置され、放熱フィン２の長さは均一であるので、空気
の排出が均一になり、放熱が均一に行われる。したがっ
て、各放熱フィン２に温度差が生じないため、音が発生
することもない。
面上の風の流速と共に増大する。そこで、本発明は、で
きるだけ速い流速が得られるように、放熱フィン２の形
状や配置を工夫したものである。冷風は図３の矢印Ｂに
示すように送風口３に送られ、放熱面１ｂに到達して外
周へ拡散し、放熱フィン２の流入口Ｃより流入し、放熱
フィン２と熱交換して排出口Ｅより全周に排出される。
ここで、上述したように放熱フィン２の流入口Ｃの角度
をファン７の風の流出角度と一致させており、送風口３
を円形にしているため、流入口Ｃに流入する際の抵抗が
少なく、また、放熱フィン２は風の流れに沿って湾曲し
ているので、放熱フィン２で形成される流路での流れの
抵抗が小さく、流速が速くなり、高い放熱効果が得られ
る。また、放熱フィン２の外側の端部も円を描くように
配置され、放熱フィン２の長さは均一であるので、空気
の排出が均一になり、放熱が均一に行われる。したがっ
て、各放熱フィン２に温度差が生じないため、音が発生
することもない。
【００２４】図５は放熱フィン２の外側面２ａに沿って
流れる風の状態を示す図である。イのポイントで層流で
あった風は、外側面２ａの粘性抵抗により外側面２ａに
近い方の流速は離れた方の流速より遅くなる（ロのポイ
ント）。ここで、図６を用いて一般的な平行板間の流体
の流れについて説明する。図６（ａ）に示すように、壁
面部では粘性により流れは減速され、中央部で最大速度
となる放物線状の速度分布となる。流速を速くすると、
層状流れが不規則に混合を始め、速度の速い部分から速
度の遅い表面部分に運動エネルギーが拡散され、いわゆ
る乱流となって、図６（ｂ）に示すように、速度分布が
一様になる。このような乱流場では、壁面近傍の流速が
速く、しかも空気の混合作用が強いことから、伝熱特性
が向上する。したがって、放熱板の場合、放熱フィン２
間を流れる風の流速が速ければ、放熱フィン２表面上の
流速が速くなり、放熱効果が保てる。上述したように、
湾曲した放熱フィンを放射状に配置することにより、あ
る程度の流速が得られるが、この実施の形態において
は、更に放熱特性を向上させるために、ハのポイントに
突起４を設けた。
流れる風の状態を示す図である。イのポイントで層流で
あった風は、外側面２ａの粘性抵抗により外側面２ａに
近い方の流速は離れた方の流速より遅くなる（ロのポイ
ント）。ここで、図６を用いて一般的な平行板間の流体
の流れについて説明する。図６（ａ）に示すように、壁
面部では粘性により流れは減速され、中央部で最大速度
となる放物線状の速度分布となる。流速を速くすると、
層状流れが不規則に混合を始め、速度の速い部分から速
度の遅い表面部分に運動エネルギーが拡散され、いわゆ
る乱流となって、図６（ｂ）に示すように、速度分布が
一様になる。このような乱流場では、壁面近傍の流速が
速く、しかも空気の混合作用が強いことから、伝熱特性
が向上する。したがって、放熱板の場合、放熱フィン２
間を流れる風の流速が速ければ、放熱フィン２表面上の
流速が速くなり、放熱効果が保てる。上述したように、
湾曲した放熱フィンを放射状に配置することにより、あ
る程度の流速が得られるが、この実施の形態において
は、更に放熱特性を向上させるために、ハのポイントに
突起４を設けた。
【００２５】図７は突起４の後方（風の流れの下流側）
での風の流れを示す図である。ハのポイントで突起４に
より流れが剥離し、ニのポイントで流れが再付着する。
ハとニとを結ぶ実線は流れの剥離境界線を示す。再付着
点近傍では剥離境界線上で生成された強い乱れ（渦）が
壁に近接することにより、渦の作用により放熱フィン２
表面に垂直な強い速度成分が現れ、放熱フィン２表面に
向かう垂直速度成分は表面から離れた主流の冷たい風を
表面に送り、放熱フィン２表面から離れる垂直速度成分
は表面の暖かい風を主流側に送ることになり、再付着点
近傍の熱伝達率は飛躍的に向上する。
での風の流れを示す図である。ハのポイントで突起４に
より流れが剥離し、ニのポイントで流れが再付着する。
ハとニとを結ぶ実線は流れの剥離境界線を示す。再付着
点近傍では剥離境界線上で生成された強い乱れ（渦）が
壁に近接することにより、渦の作用により放熱フィン２
表面に垂直な強い速度成分が現れ、放熱フィン２表面に
向かう垂直速度成分は表面から離れた主流の冷たい風を
表面に送り、放熱フィン２表面から離れる垂直速度成分
は表面の暖かい風を主流側に送ることになり、再付着点
近傍の熱伝達率は飛躍的に向上する。
【００２６】更に、この実施の形態１では、向かい合う
放熱フィン２の表面に複数の突起４、５を互いにずらし
て設けることにより、一層、熱伝達率を向上させてい
る。すなわち、剥離境界線で囲まれた剥離領域Ｓは主流
と接しないので熱伝達率が低く、再付着点から下流側に
離れると渦が減少するので熱伝達率が低くなってしまう
ため、突起が少ないと局所的には熱伝達率が向上する
が、全体の熱伝達率を向上させるには足りない。そこ
で、熱伝達率の低い剥離領域をできるだけ狭くし、更に
剥離および再付着を繰り返し、再付着点から下流側の渦
の生じない部分を狭くするために、突起４、５を互いに
ずらして設けた。
放熱フィン２の表面に複数の突起４、５を互いにずらし
て設けることにより、一層、熱伝達率を向上させてい
る。すなわち、剥離境界線で囲まれた剥離領域Ｓは主流
と接しないので熱伝達率が低く、再付着点から下流側に
離れると渦が減少するので熱伝達率が低くなってしまう
ため、突起が少ないと局所的には熱伝達率が向上する
が、全体の熱伝達率を向上させるには足りない。そこ
で、熱伝達率の低い剥離領域をできるだけ狭くし、更に
剥離および再付着を繰り返し、再付着点から下流側の渦
の生じない部分を狭くするために、突起４、５を互いに
ずらして設けた。
【００２７】図８に互いに向かい合う放熱フィン２間の
風の流れを概念的に示す。図において、上側の放熱フィ
ンを２Ａ、下側の放熱フィンを２Ｂとする。また、５
ａ、５ｂ、５ｃは放熱フィン２Ａの内側面２ｂに形成さ
れた内側突起、４ａ、４ｂは放熱フィン２Ｂの外側面２
ａに形成された外側突起であり、５ａ、５ｂ、５ｃと４
ａ、４ｂとは互いにずらして設けられている。
風の流れを概念的に示す。図において、上側の放熱フィ
ンを２Ａ、下側の放熱フィンを２Ｂとする。また、５
ａ、５ｂ、５ｃは放熱フィン２Ａの内側面２ｂに形成さ
れた内側突起、４ａ、４ｂは放熱フィン２Ｂの外側面２
ａに形成された外側突起であり、５ａ、５ｂ、５ｃと４
ａ、４ｂとは互いにずらして設けられている。
【００２８】図８中、左側から流入した流れは、放熱フ
ィン２Ａの最初の突起５ａにより下側の放熱フィン２Ｂ
側に偏向される。下側方向に偏向された流れは、放熱フ
ィン２Ｂの最初の突起４ａにより上側に偏向される。そ
の結果、突起５ａで剥離した流れは速やかに放熱フィン
２Ａに再付着する。このような現象が、下流側の突起５
ｂ、４ｂ、５ｃにより繰り返される。このように隣接す
る放熱フィン２の向かい合う表面に突起を互いにずらし
て設けることにより、流れの剥離から再付着点までの距
離を短縮化でき、また、連続的に突起を設けることによ
り付着点が複数個形成されることから、熱伝達率を更に
飛躍的に向上させることができる。
ィン２Ａの最初の突起５ａにより下側の放熱フィン２Ｂ
側に偏向される。下側方向に偏向された流れは、放熱フ
ィン２Ｂの最初の突起４ａにより上側に偏向される。そ
の結果、突起５ａで剥離した流れは速やかに放熱フィン
２Ａに再付着する。このような現象が、下流側の突起５
ｂ、４ｂ、５ｃにより繰り返される。このように隣接す
る放熱フィン２の向かい合う表面に突起を互いにずらし
て設けることにより、流れの剥離から再付着点までの距
離を短縮化でき、また、連続的に突起を設けることによ
り付着点が複数個形成されることから、熱伝達率を更に
飛躍的に向上させることができる。
【００２９】なお、同一面上の突起間のピッチは、少な
くとも突起間に流れが再付着することが条件となる。こ
の条件は、突起形状、突起高さ、ピッチ、流速、放熱フ
ィン間の距離、放熱フィンの曲率などにより決定され
る。
くとも突起間に流れが再付着することが条件となる。こ
の条件は、突起形状、突起高さ、ピッチ、流速、放熱フ
ィン間の距離、放熱フィンの曲率などにより決定され
る。
【００３０】また、外側突起４及び内側突起５は放熱板
の外側に向かって徐々に高くしているので、放熱フィン
２間に流入した風は放熱フィン２の表面粘性により外周
側に進むにつれ流速が低下して熱回収が低下するが、突
起４及び５により熱伝達率を上げている。
の外側に向かって徐々に高くしているので、放熱フィン
２間に流入した風は放熱フィン２の表面粘性により外周
側に進むにつれ流速が低下して熱回収が低下するが、突
起４及び５により熱伝達率を上げている。
【００３１】また、放熱フィン２間を通る風は、放熱フ
ィン２の内側面２ｂ側が強く、外側面２ａ側が弱くなっ
ているが、内側突起５は外側突起４より高く形成されて
いるため、内側面２ｂに当たる強い風を外側面２ａの方
に拡散でき、放熱効果を向上させることができる。
ィン２の内側面２ｂ側が強く、外側面２ａ側が弱くなっ
ているが、内側突起５は外側突起４より高く形成されて
いるため、内側面２ｂに当たる強い風を外側面２ａの方
に拡散でき、放熱効果を向上させることができる。
【００３２】さらに、放熱フィン２の厚さを伝熱板１の
厚さより薄くしたため、伝熱板１で発熱体から吸収した
熱が、放熱フィン２から放散し易く、放熱効率が良い。
また、放熱フィン２を薄くすれば、冷風の流入口Ｃの開
口率を保ちつつ放熱フィン２の枚数を増やせるので、放
熱効果を向上させることができる。
厚さより薄くしたため、伝熱板１で発熱体から吸収した
熱が、放熱フィン２から放散し易く、放熱効率が良い。
また、放熱フィン２を薄くすれば、冷風の流入口Ｃの開
口率を保ちつつ放熱フィン２の枚数を増やせるので、放
熱効果を向上させることができる。
【００３３】また、放熱フィン２を伝熱板１と平行な面
で切断したときの断面積は、同じ部分に放熱ピンを複数
配列した場合の断面積より大きいため、熱伝導が良く、
放熱効果も高い。
で切断したときの断面積は、同じ部分に放熱ピンを複数
配列した場合の断面積より大きいため、熱伝導が良く、
放熱効果も高い。
【００３４】なお、上記説明では、送風口３の形状を円
形としたが、ファン７から送風される冷風が放熱フィン
２の流入口Ｃに流れるような空間部であれば、同様の効
果を得ることができる。
形としたが、ファン７から送風される冷風が放熱フィン
２の流入口Ｃに流れるような空間部であれば、同様の効
果を得ることができる。
【００３５】また、上記説明では、空気を放熱板の内側
から外側に送風する場合を説明したが、逆にファンによ
り空気を吸い込み、放熱板の外側から内側へ流れる空気
流を作ることによっても、同様の放熱効果を得ることが
できる。この場合、放熱フィン２のファン７と対向する
側に開口部分を塞ぐカバーを設ければ、放熱フィン２の
外側の端部間から吸い込んだ空気が確実に放熱フィン２
間の流路を通って空間部３からファン７に吸い込まれる
ため、高い放熱効果が得られる。
から外側に送風する場合を説明したが、逆にファンによ
り空気を吸い込み、放熱板の外側から内側へ流れる空気
流を作ることによっても、同様の放熱効果を得ることが
できる。この場合、放熱フィン２のファン７と対向する
側に開口部分を塞ぐカバーを設ければ、放熱フィン２の
外側の端部間から吸い込んだ空気が確実に放熱フィン２
間の流路を通って空間部３からファン７に吸い込まれる
ため、高い放熱効果が得られる。
【００３６】実施の形態２．上記実施の形態１では突起
を三角状としたが、図９に示すような、かまぼこ形
（ａ）、１／４円形（ｂ）、角形（ｃ）、台形（ｄ）で
あってもよく、放熱フィン２から突出した突起であれば
どのような形状としても同様の効果を得ることができ
る。
を三角状としたが、図９に示すような、かまぼこ形
（ａ）、１／４円形（ｂ）、角形（ｃ）、台形（ｄ）で
あってもよく、放熱フィン２から突出した突起であれば
どのような形状としても同様の効果を得ることができ
る。
【００３７】実施の形態３．図１０は、この発明の第２
の実施の形態における放熱板の上面図である。この実施
の形態においては、伝熱板１の平面形状を放熱フィン２
の外周と同様の円形とした。このような形状にすれば、
伝熱板１および放熱板２への熱伝達が均一となり、より
放熱効果が向上する。しかも、図７のように放熱フィン
２の外周と伝熱板１の径を同一とすれば、放熱板を小型
化できる。なお、伝熱板１の形状はこれに限るものでは
なく、例えば長方形でもよいし、また、放熱フィン２を
伝熱板１の中央からずらして配置してもよい。
の実施の形態における放熱板の上面図である。この実施
の形態においては、伝熱板１の平面形状を放熱フィン２
の外周と同様の円形とした。このような形状にすれば、
伝熱板１および放熱板２への熱伝達が均一となり、より
放熱効果が向上する。しかも、図７のように放熱フィン
２の外周と伝熱板１の径を同一とすれば、放熱板を小型
化できる。なお、伝熱板１の形状はこれに限るものでは
なく、例えば長方形でもよいし、また、放熱フィン２を
伝熱板１の中央からずらして配置してもよい。
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【発明の効果】 第１の発明によれば、突起の高さを伝熱
板の内側から外側に向かって順次高くなるように形成し
たので、空気が内側から外側へ流れる場合に、流速の遅
い外側での熱伝達率を上げることができ、放熱効果が向
上する。
板の内側から外側に向かって順次高くなるように形成し
たので、空気が内側から外側へ流れる場合に、流速の遅
い外側での熱伝達率を上げることができ、放熱効果が向
上する。
【００４２】第２発明によれば、湾曲した放熱フィンの
内側面に形成された突起の高さを外側面に形成された突
起の高さより高くしたので、内側面に当たる強い風を外
側面の方に拡散でき、放熱効果が向上する。
内側面に形成された突起の高さを外側面に形成された突
起の高さより高くしたので、内側面に当たる強い風を外
側面の方に拡散でき、放熱効果が向上する。
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【図１】 実施の形態１を示す放熱板の上面図である。
【図２】 実施の形態１を示す放熱板の側面図である。
【図３】 強制冷却の冷却作用を示す模式図である。
【図４】 放熱フィンの部分拡大図である。
【図５】 放熱フィンの表面送風状態を示す模式図であ
る。
る。
【図６】 平行板間の流体の流れを示す図である。
【図７】 突起の下流での流れを示す図である。
【図８】 放熱フィン間の風の流れを示す図である。
【図９】 実施の形態２を示す突起の断面図である。
【図１０】 実施の形態３を示す放熱板の上面図であ
る。
る。
【図１１】 従来の放熱板を示す上面図（ａ）と斜視図
（ｂ）である。
（ｂ）である。
１ 伝熱板、２ 放熱フィン、３ 送風口、４ 外側突
起、５ 内側突起。
起、５ 内側突起。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚原 広明 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 今井 智久 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 大島 孝夫 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 加賀 邦彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−195456（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−31770（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−28151（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−27774（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/367 H01L 23/467
Claims (2)
- 【請求項１】 伝熱板の表面に複数の放熱フィンを設け
た放熱板において、前記伝熱板の表面に前記各放熱フィ
ンの内側の端部で囲まれる空間部を形成し、複数の湾曲
した放熱フィンを放射状に配設し、前記放熱フィンの表
面に複数の突起を前記放熱フィンでの風の流れる方向に
対して交叉し、かつ、隣接する放熱フィンの対向する面
に形成された複数の突起を互いにずらして配置するとと
もに、突起の高さを伝熱板の内側から外側に向かって順
次高くなるように形成したことを特徴とする放熱板。 - 【請求項２】 湾曲した放熱フィンの内側面に形成され
た突起の高さを外側面に形成された突起の高さより高く
したことを特徴とする請求項１記載の放熱板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799797A JP3352362B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 放熱板 |
| TW087109920A TW390005B (en) | 1997-07-14 | 1998-06-19 | Heat sink |
| KR10-1998-0026353A KR100377652B1 (ko) | 1997-07-14 | 1998-07-01 | 방열판 |
| DE69841150T DE69841150D1 (de) | 1997-07-14 | 1998-07-02 | Wärmeabstrahlende Kühlrippen |
| EP98112303A EP0892431B1 (en) | 1997-07-14 | 1998-07-02 | Heat radiating plate |
| US09/113,501 US6015008A (en) | 1997-07-14 | 1998-07-10 | Heat radiating plate |
| CN98116041A CN1127762C (zh) | 1997-07-14 | 1998-07-14 | 散热板 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799797A JP3352362B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 放熱板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131769A JPH1131769A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3352362B2 true JP3352362B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16215837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18799797A Expired - Fee Related JP3352362B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 放熱板 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6015008A (ja) |
| EP (1) | EP0892431B1 (ja) |
| JP (1) | JP3352362B2 (ja) |
| KR (1) | KR100377652B1 (ja) |
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| DE (1) | DE69841150D1 (ja) |
| TW (1) | TW390005B (ja) |
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