JPH11307705A - 強制空冷用ヒートシンクおよびその冷却方法 - Google Patents
強制空冷用ヒートシンクおよびその冷却方法Info
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- JPH11307705A JPH11307705A JP11500398A JP11500398A JPH11307705A JP H11307705 A JPH11307705 A JP H11307705A JP 11500398 A JP11500398 A JP 11500398A JP 11500398 A JP11500398 A JP 11500398A JP H11307705 A JPH11307705 A JP H11307705A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒートシンクの中央部の熱伝達率をより大き
くすることにより、優れた放熱性能を有するピンフィン
型ヒートシンクおよびその冷却方法を提供する。 【解決手段】 ヒートシンクの中央部の風上側および／
または風下側の部分のピンを、ピン高さを短くするか、
間引きするか、全くなくすかの少なくともいずれかとす
る。
くすることにより、優れた放熱性能を有するピンフィン
型ヒートシンクおよびその冷却方法を提供する。 【解決手段】 ヒートシンクの中央部の風上側および／
または風下側の部分のピンを、ピン高さを短くするか、
間引きするか、全くなくすかの少なくともいずれかとす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＬＳＩ、パワートラ
ンジスタ等の発熱素子に装着して放熱冷却するためのピ
ンフィン型の強制空冷用のヒートシンクに関する。
ンジスタ等の発熱素子に装着して放熱冷却するためのピ
ンフィン型の強制空冷用のヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の電子機器においては、ＬＳＩ等が
多く使用され、高速化に伴って発熱量が増加する一方、
小型化と実装の高密度化により、素子の表面積が減少す
るため、放熱・冷却が問題である。すなわち、ＬＳＩ等
にあっては、その内部を構成するＳｉチップが多量の熱
を発生するので、この熱をいかに放散させるかが、ＬＳ
Ｉを正常にかつ高速に作動させるポイントとなる。ＬＳ
Ｉ等の素子の熱を放散させるために、通常放熱面積の大
きいヒートシンクが素子に装着される。
多く使用され、高速化に伴って発熱量が増加する一方、
小型化と実装の高密度化により、素子の表面積が減少す
るため、放熱・冷却が問題である。すなわち、ＬＳＩ等
にあっては、その内部を構成するＳｉチップが多量の熱
を発生するので、この熱をいかに放散させるかが、ＬＳ
Ｉを正常にかつ高速に作動させるポイントとなる。ＬＳ
Ｉ等の素子の熱を放散させるために、通常放熱面積の大
きいヒートシンクが素子に装着される。
【０００３】図１はピングリッドアレイ型のＬＳＩパッ
ケージ２１にヒートシンク２２を取り付けた状態を示す
概要図である。Ｓｉチップ２３はセラミックス製の伝熱
基板２４の下面に接合され、額縁状のセラミックス製の
コンテナ２５、額縁状のセラミックス製の多層配線板２
６および金属製のリッド２７で構成された気密空間２７
ａに収納されている。Ｓｉチップ２３で発生した熱は大
部分が伝熱基板２４からヒートシンク２２の基板１２を
通ってピン１１に伝わり、空気中に放散される。
ケージ２１にヒートシンク２２を取り付けた状態を示す
概要図である。Ｓｉチップ２３はセラミックス製の伝熱
基板２４の下面に接合され、額縁状のセラミックス製の
コンテナ２５、額縁状のセラミックス製の多層配線板２
６および金属製のリッド２７で構成された気密空間２７
ａに収納されている。Ｓｉチップ２３で発生した熱は大
部分が伝熱基板２４からヒートシンク２２の基板１２を
通ってピン１１に伝わり、空気中に放散される。
【０００４】一般に、ヒートシンクを用いた発熱素子の
冷却では、ヒートシンクから空気への熱伝達が全体の放
熱量を決定するので、ヒートシンクの高性能化には伝熱
面から空気への熱伝達率の向上が最も重要である。熱伝
達率を向上させるためには、伝熱面近傍に形成される温
度境界層を破壊、もしくは薄くすることが有効であり、
通常はヒートシンクを基板面と平行な方向から強制空冷
するのが効果的である。
冷却では、ヒートシンクから空気への熱伝達が全体の放
熱量を決定するので、ヒートシンクの高性能化には伝熱
面から空気への熱伝達率の向上が最も重要である。熱伝
達率を向上させるためには、伝熱面近傍に形成される温
度境界層を破壊、もしくは薄くすることが有効であり、
通常はヒートシンクを基板面と平行な方向から強制空冷
するのが効果的である。
【０００５】図２はピンフィン型ヒートシンクの外観を
示す斜視図である。同図の形式のヒートシンク２２は、
基板１２上に定ピッチで複数のピン１１が林立した構造
を有し、ピンの前縁効果（冷却風が衝突する部分で最も
熱伝達が大きくなる効果）および、ピンを通過した流れ
の非定常化・乱流化の効果により、ピン表面の温度境界
層を常に薄く保つことができ、優れた冷却性能を発揮す
るヒートシンクとして数多く用いられている。
示す斜視図である。同図の形式のヒートシンク２２は、
基板１２上に定ピッチで複数のピン１１が林立した構造
を有し、ピンの前縁効果（冷却風が衝突する部分で最も
熱伝達が大きくなる効果）および、ピンを通過した流れ
の非定常化・乱流化の効果により、ピン表面の温度境界
層を常に薄く保つことができ、優れた冷却性能を発揮す
るヒートシンクとして数多く用いられている。
【０００６】ピンフィン型ヒートシンクの基板１２を局
部的に見ると、放熱性能つまり、熱伝達率の分布は一定
ではない。すなわち、冷却風が直接当たる風上側で熱伝
達率が最も高く、中央部ではそれより低くなる傾向があ
る。これは、ヒートシンク中心部での通風抵抗が高く、
ヒートシンク内を通る冷却風の速度が著しく低下するた
めと、ヒートシンク内を通過する空気の温度が上昇し
て、ピンと空気との温度差が小さくなることによるもの
である。このような熱伝達率の局部的な不均一は、ピン
の周りに空気が迂回する空間があるほど大きくなる。
部的に見ると、放熱性能つまり、熱伝達率の分布は一定
ではない。すなわち、冷却風が直接当たる風上側で熱伝
達率が最も高く、中央部ではそれより低くなる傾向があ
る。これは、ヒートシンク中心部での通風抵抗が高く、
ヒートシンク内を通る冷却風の速度が著しく低下するた
めと、ヒートシンク内を通過する空気の温度が上昇し
て、ピンと空気との温度差が小さくなることによるもの
である。このような熱伝達率の局部的な不均一は、ピン
の周りに空気が迂回する空間があるほど大きくなる。
【０００７】熱伝達率の局部的なばらつきは、発熱部が
ヒートシンク基板全体にほぼ均一に存在する場合はあま
り問題にならず、ヒートシンク全体の平均的な放熱性能
が重要であるが、発熱部に偏りが存在する場合には問題
が生じる。
ヒートシンク基板全体にほぼ均一に存在する場合はあま
り問題にならず、ヒートシンク全体の平均的な放熱性能
が重要であるが、発熱部に偏りが存在する場合には問題
が生じる。
【０００８】すなわち、一般のＬＳＩパッケージ等で
は、発熱体であるＳｉチップが基板の中央部にあること
が多いのに対し、局部的な熱伝達率はヒートシンクの中
央部で低くなっている。つまり、熱伝達率が低くなる部
分で最も発熱量が大きい。そのためにヒートシンクの平
均的な放熱性能はよくても、実際に使用してみると要求
された性能を確保するのが困難になることがあった。例
えば、６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形ヒートシンクで、発
熱部が中心の１／４程度、すなわち３０ｍｍ×３０ｍｍ
に集中している場合、全体の放熱性能は均一な発熱部の
場合に比べて５０％程度に低下してしまうことがある。
は、発熱体であるＳｉチップが基板の中央部にあること
が多いのに対し、局部的な熱伝達率はヒートシンクの中
央部で低くなっている。つまり、熱伝達率が低くなる部
分で最も発熱量が大きい。そのためにヒートシンクの平
均的な放熱性能はよくても、実際に使用してみると要求
された性能を確保するのが困難になることがあった。例
えば、６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形ヒートシンクで、発
熱部が中心の１／４程度、すなわち３０ｍｍ×３０ｍｍ
に集中している場合、全体の放熱性能は均一な発熱部の
場合に比べて５０％程度に低下してしまうことがある。
【０００９】この問題点を解決する技術として例えば特
開平２−２９１１５４号公報には、ヒートシンクのピン
径を中央部から周辺にかけて順次変化させ、中央部を最
も太く、周辺を最も細くしたピンフィン型ヒートシンク
が提案されている。同公報に開示された技術は、パッッ
ケージ中央部付近の発熱部のピン径を太くすることによ
り、ピンの放熱面積を増やし、ピンの間隔を減らしてピ
ン間の空気の流速を大きくし、中央部の熱伝達率を周辺
より大きくして放熱効率の向上を狙うものである。
開平２−２９１１５４号公報には、ヒートシンクのピン
径を中央部から周辺にかけて順次変化させ、中央部を最
も太く、周辺を最も細くしたピンフィン型ヒートシンク
が提案されている。同公報に開示された技術は、パッッ
ケージ中央部付近の発熱部のピン径を太くすることによ
り、ピンの放熱面積を増やし、ピンの間隔を減らしてピ
ン間の空気の流速を大きくし、中央部の熱伝達率を周辺
より大きくして放熱効率の向上を狙うものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平２
−２９１１５４号公報に開示された技術は次のような問
題点がある。
−２９１１５４号公報に開示された技術は次のような問
題点がある。
【００１１】一般に空気の流れは、抵抗の少ないところ
を通過する性質がある。ピン径を太くすれば、ピン間隔
が小さくなり、流路の断面積が減少し、流路の抵抗が増
加するために、空気は主に他の空間を通過してしまい、
中央部での流速の増加はあまり期待できない。つまり、
ヒートシンク中央部の熱伝達率の向上はあまり期待でき
なかった。
を通過する性質がある。ピン径を太くすれば、ピン間隔
が小さくなり、流路の断面積が減少し、流路の抵抗が増
加するために、空気は主に他の空間を通過してしまい、
中央部での流速の増加はあまり期待できない。つまり、
ヒートシンク中央部の熱伝達率の向上はあまり期待でき
なかった。
【００１２】上述のように、従来のピンフィン型ヒート
シンクでは局所的な熱伝達率の偏り（中央部付近で熱伝
達率が小さくなる傾向）があるために、発熱部が中央部
の狭い範囲に集中している場合に冷却効果が低くなると
いう問題点があった。
シンクでは局所的な熱伝達率の偏り（中央部付近で熱伝
達率が小さくなる傾向）があるために、発熱部が中央部
の狭い範囲に集中している場合に冷却効果が低くなると
いう問題点があった。
【００１３】本発明の課題は、発熱部が素子の中央部に
集中して存在する場合に、ヒートシンクの中央部の熱伝
達率をより大きくすることにより、優れた放熱性能を有
するピンフィン型ヒートシンクを提供することにある。
集中して存在する場合に、ヒートシンクの中央部の熱伝
達率をより大きくすることにより、優れた放熱性能を有
するピンフィン型ヒートシンクを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】発明者らはピンフィン型
ヒートシンクにおいて、素子の発熱部に対応するヒート
シンクの中央部で熱伝達率が小さくなる問題を下記の
(a) 〜(b) のように整理した。
ヒートシンクにおいて、素子の発熱部に対応するヒート
シンクの中央部で熱伝達率が小さくなる問題を下記の
(a) 〜(b) のように整理した。
【００１５】(a) ヒートシンク中央部の熱伝達率が低下
するのは、ピン群の内部の通風抵抗により、流速が減少
するためである。
するのは、ピン群の内部の通風抵抗により、流速が減少
するためである。
【００１６】(b) さらに、ピンの間を流れる空気の温度
は流路に沿って上昇し、ヒートシンク中央部では空気と
ピンとの温度差が小さくなって放熱量が低下する。
は流路に沿って上昇し、ヒートシンク中央部では空気と
ピンとの温度差が小さくなって放熱量が低下する。
【００１７】これに対する対策としては、(A) 中央部を
通過する空気の流速を大きくすることと、(B) 中央部に
温度上昇していない空気を供給すること、の２点が考え
られる。
通過する空気の流速を大きくすることと、(B) 中央部に
温度上昇していない空気を供給すること、の２点が考え
られる。
【００１８】以上の知見に基づき、完成した本発明の要
旨は下記の(1) 〜(3) にある。(1) 基板と、その上に定
ピッチで林立した複数のピンとを有するピンフィン型の
強制空冷用のヒートシンクであって、被冷却素子の発熱
部に対応する基板部分に対し、基板面と平行な特定方向
の側および／または反特定方向の側のピンが前記発熱部
に対応する部分のピンより短い状態、および前記特定方
向の側および／または反特定方向の側のピンが間引きさ
れている状態のうち、少なくともいずれかの状態でピン
が配置されていることを特徴とする強制空冷用ヒートシ
ンク。
旨は下記の(1) 〜(3) にある。(1) 基板と、その上に定
ピッチで林立した複数のピンとを有するピンフィン型の
強制空冷用のヒートシンクであって、被冷却素子の発熱
部に対応する基板部分に対し、基板面と平行な特定方向
の側および／または反特定方向の側のピンが前記発熱部
に対応する部分のピンより短い状態、および前記特定方
向の側および／または反特定方向の側のピンが間引きさ
れている状態のうち、少なくともいずれかの状態でピン
が配置されていることを特徴とする強制空冷用ヒートシ
ンク。
【００１９】(2) ピンが短いか、またはない基板部分の
面積が基板全体の面積の２０％以下であることを特徴と
する前記(1) または(2) 項に記載の強制空冷用ヒートシ
ンク。
面積が基板全体の面積の２０％以下であることを特徴と
する前記(1) または(2) 項に記載の強制空冷用ヒートシ
ンク。
【００２０】(3) 前記(1) または(2) 項に記載のヒート
シンクの特定方向の側から強制空冷用の冷却風を送るこ
とを特徴とするヒートシンクの冷却方法。
シンクの特定方向の側から強制空冷用の冷却風を送るこ
とを特徴とするヒートシンクの冷却方法。
【００２１】ここで、「ピンが林立」した状態とは、多
数のピンが基板の平面上にほぼ直立して配置されている
ことを言い、「定ピッチ」とは、少なくとも前記特定方
向にピン相互の間隔が規則正しく配置されていることを
いう。
数のピンが基板の平面上にほぼ直立して配置されている
ことを言い、「定ピッチ」とは、少なくとも前記特定方
向にピン相互の間隔が規則正しく配置されていることを
いう。
【００２２】「被冷却素子の発熱部に対応する基板部分
に対し、基板面と平行な特定方向の側」とは、例えば、
該特定方向に平行な空気流を想定したとき、該基板部分
の直風上側およびその直風上側の空気流路の両側部分を
いい、「反特定方向の側」とは該基板部分の直風下側お
よびその直風下側の空気流路の両側部分をいう。
に対し、基板面と平行な特定方向の側」とは、例えば、
該特定方向に平行な空気流を想定したとき、該基板部分
の直風上側およびその直風上側の空気流路の両側部分を
いい、「反特定方向の側」とは該基板部分の直風下側お
よびその直風下側の空気流路の両側部分をいう。
【００２３】「ピンが短い」とは、前記発熱部に対応す
る基板部分のいずれのピンよりも短く、高さゼロのピ
ン、すなわち実質的にピンがない状態も含まれる。「ピ
ンを間引き」するとは、当該基板部分の少なくとも１つ
のピンを除去することをいう。
る基板部分のいずれのピンよりも短く、高さゼロのピ
ン、すなわち実質的にピンがない状態も含まれる。「ピ
ンを間引き」するとは、当該基板部分の少なくとも１つ
のピンを除去することをいう。
【００２４】また基板上の面積は、ピンが無い部分を除
き、定ピッチで配置された部分の基板の面積をピン数で
割った値を単位として計算する。
き、定ピッチで配置された部分の基板の面積をピン数で
割った値を単位として計算する。
【００２５】
【発明の実施の形態】図３は本発明のヒートシンクの一
例を示す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) は
Ａ−Ａ断面の一列分のピンの縦断面図である。符号１１
はピン、１１１ａは長尺ピン（同図(a) では○で示
す）、１１ｂは短尺ピン（同図(a) では●で示す）、１
２は基板、１３は発熱部を表す。通常ＬＳＩのパッケー
ジは素子チップが中央に配置されているため、本説明で
はとくに断らない限り、ＬＳＩの発熱部に対応するヒー
トシンクの中央部をヒートシンクの発熱部ともいう。
例を示す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) は
Ａ−Ａ断面の一列分のピンの縦断面図である。符号１１
はピン、１１１ａは長尺ピン（同図(a) では○で示
す）、１１ｂは短尺ピン（同図(a) では●で示す）、１
２は基板、１３は発熱部を表す。通常ＬＳＩのパッケー
ジは素子チップが中央に配置されているため、本説明で
はとくに断らない限り、ＬＳＩの発熱部に対応するヒー
トシンクの中央部をヒートシンクの発熱部ともいう。
【００２６】同図において、冷却風の流れ方向で見たと
き、発熱部１３を通過する１列のピンが発熱部１３以外
の周辺部、すなわち同図では発熱部１３の風上側でピン
が短い部分がある。
き、発熱部１３を通過する１列のピンが発熱部１３以外
の周辺部、すなわち同図では発熱部１３の風上側でピン
が短い部分がある。
【００２７】冷却風の流れ方向の１列で見たとき、ピン
の合計の放熱面積は減少するが、最も高温になる基板中
央付近の長尺ピン１１ａの上部での通風抵抗は低くな
り、発熱部１３を流れる冷却風の流速が増加するため、
発熱部１３の熱伝達率が向上する。同時に、温度がまだ
上昇していない冷たい空気が発熱部１３の長尺ピン１１
ａにあたりやすくなるために発熱部１３の放熱性能が改
善される。発熱部１３近傍に冷却風が十分に供給される
よう、短尺ピン１１ｂの長さは長尺ピン１１ａの長さの
１／２以下が望ましい。
の合計の放熱面積は減少するが、最も高温になる基板中
央付近の長尺ピン１１ａの上部での通風抵抗は低くな
り、発熱部１３を流れる冷却風の流速が増加するため、
発熱部１３の熱伝達率が向上する。同時に、温度がまだ
上昇していない冷たい空気が発熱部１３の長尺ピン１１
ａにあたりやすくなるために発熱部１３の放熱性能が改
善される。発熱部１３近傍に冷却風が十分に供給される
よう、短尺ピン１１ｂの長さは長尺ピン１１ａの長さの
１／２以下が望ましい。
【００２８】ただし、短尺ピン１１ｂの部分の面積が全
体の基板面積の２０％を超えると、放熱面積の減少によ
る放熱量の低下が著しくなり、部分的な熱伝達率の向上
分を相殺してしまうため好ましくない。
体の基板面積の２０％を超えると、放熱面積の減少によ
る放熱量の低下が著しくなり、部分的な熱伝達率の向上
分を相殺してしまうため好ましくない。
【００２９】本発明のヒートシンクのピンの配列に関し
ては、図１に示したように発熱部の風上側のピンを短尺
にした形式のほか、種々の態様がある。
ては、図１に示したように発熱部の風上側のピンを短尺
にした形式のほか、種々の態様がある。
【００３０】図４は本発明のヒートシンクの他の例を示
す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ
断面の一列分のピンの縦断面図である。同図および以下
の図において、図３と同一部分は同一の符号で示す。図
４において発熱部１３の風上側のピン１１は間引きされ
ている。同図においても、発熱部１３の風上側のピン１
１の本数が少ないため、発熱部での冷却風の流速が増加
する効果と、冷たい空気が発熱部１３のピン１１にあた
りやすくなる効果がある。同図において、間引きされた
部分の面積が全体の基板面積の２０％を超えると、放熱
面積の減少による放熱量の低下が著しくなり、部分的な
熱伝達率の向上分を相殺してしまうため好ましくない。
す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ
断面の一列分のピンの縦断面図である。同図および以下
の図において、図３と同一部分は同一の符号で示す。図
４において発熱部１３の風上側のピン１１は間引きされ
ている。同図においても、発熱部１３の風上側のピン１
１の本数が少ないため、発熱部での冷却風の流速が増加
する効果と、冷たい空気が発熱部１３のピン１１にあた
りやすくなる効果がある。同図において、間引きされた
部分の面積が全体の基板面積の２０％を超えると、放熱
面積の減少による放熱量の低下が著しくなり、部分的な
熱伝達率の向上分を相殺してしまうため好ましくない。
【００３１】図５は本発明のヒートシンクの他の例を示
す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ
断面の一列分のピンの断面図である。同図において発熱
部１３の風上側でピン１１が存在しない部分がある。同
図の態様においても、発熱部での冷却風の流速が増加す
る効果と、冷たい空気が発熱部１３のピン１１にあたり
やすくなる効果がある。同図のピンの無い部分の面積が
全体の基板面積の２０％を超えると、放熱面積の減少に
よる放熱量の低下が著しくなり、部分的な熱伝達率の向
上分を相殺してしまうため好ましくない。
す概要図であり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ
断面の一列分のピンの断面図である。同図において発熱
部１３の風上側でピン１１が存在しない部分がある。同
図の態様においても、発熱部での冷却風の流速が増加す
る効果と、冷たい空気が発熱部１３のピン１１にあたり
やすくなる効果がある。同図のピンの無い部分の面積が
全体の基板面積の２０％を超えると、放熱面積の減少に
よる放熱量の低下が著しくなり、部分的な熱伝達率の向
上分を相殺してしまうため好ましくない。
【００３２】図６は本発明のヒートシンクの他の例を示
す平面図である。同図に示すように、本発明のヒートシ
ンクのピン配置は流れを横切る方向に、中央から順にピ
ン数が変化するように配列されている。このように、ピ
ンを配置することにより、発熱部１３への冷風供給は図
５のヒートシンクの例より一層大きくなる。
す平面図である。同図に示すように、本発明のヒートシ
ンクのピン配置は流れを横切る方向に、中央から順にピ
ン数が変化するように配列されている。このように、ピ
ンを配置することにより、発熱部１３への冷風供給は図
５のヒートシンクの例より一層大きくなる。
【００３３】図７は本発明のヒートシンクの他の例を示
す平面図である。同図に示すように、ピンを配置しない
部分が発熱部の風上側および風下側の双方にあって、通
気方向のピン数を減らすようにしている。ピンを配置し
ない部分を風下側のみに限るようにしてもよい。
す平面図である。同図に示すように、ピンを配置しない
部分が発熱部の風上側および風下側の双方にあって、通
気方向のピン数を減らすようにしている。ピンを配置し
ない部分を風下側のみに限るようにしてもよい。
【００３４】本発明のヒートシンクでは、発熱部を通る
空気の流れに沿ったピンのピッチはそれ以外の部分のピ
ンのピッチと同一である。図８は本発明に含まれないヒ
ートシンクの例の平面図である。同図において、空気の
流路方向に沿ってピン数を減少させずに、ヒートシンク
中央部のピンの流れ方向のピッチを小さくし、発熱部の
前方にピンの存在しないスペースを設けている。同図の
例では、発熱部近くのピンに冷たい空気が当たりやすく
なるが、通風抵抗も増加してしまい、ヒートシンク中央
部を流れる空気量の増加は期待できない。
空気の流れに沿ったピンのピッチはそれ以外の部分のピ
ンのピッチと同一である。図８は本発明に含まれないヒ
ートシンクの例の平面図である。同図において、空気の
流路方向に沿ってピン数を減少させずに、ヒートシンク
中央部のピンの流れ方向のピッチを小さくし、発熱部の
前方にピンの存在しないスペースを設けている。同図の
例では、発熱部近くのピンに冷たい空気が当たりやすく
なるが、通風抵抗も増加してしまい、ヒートシンク中央
部を流れる空気量の増加は期待できない。
【００３５】図９は本発明に含まれないヒートシンクの
他の例の平面図である。同図において、ヒートシンクの
発熱部のピン数を減少させて、ピンピッチを大きくすれ
ば、熱伝達率の高くなる前面のピンの位置が発熱部より
離れてしまうことになり、ヒートシンク中央部からの放
熱量の改善にはいたらない。
他の例の平面図である。同図において、ヒートシンクの
発熱部のピン数を減少させて、ピンピッチを大きくすれ
ば、熱伝達率の高くなる前面のピンの位置が発熱部より
離れてしまうことになり、ヒートシンク中央部からの放
熱量の改善にはいたらない。
【００３６】上述の通り、本発明は、強制空冷用ピンフ
ィン型ヒートシンクにおいて、放熱に寄与する割合の低
い発熱部の風上側および／または風下側のピンを短くす
るか、間引きするか、あるいは除去することにより放熱
に寄与する割合の高い中央部のピンの熱伝達率を大きく
し、優れた放熱性能を有するヒートシンクを得るもので
ある。
ィン型ヒートシンクにおいて、放熱に寄与する割合の低
い発熱部の風上側および／または風下側のピンを短くす
るか、間引きするか、あるいは除去することにより放熱
に寄与する割合の高い中央部のピンの熱伝達率を大きく
し、優れた放熱性能を有するヒートシンクを得るもので
ある。
【００３７】なお、本発明では短尺化または間引きする
ピンの数は特に規定するものではなく、発熱部の大き
さ、使用環境に応じて最適なピンの配置をその都度決定
することが望ましい。
ピンの数は特に規定するものではなく、発熱部の大き
さ、使用環境に応じて最適なピンの配置をその都度決定
することが望ましい。
【００３８】また、上記説明では発熱部がヒートシンク
の中央部にあるとして説明したが、特殊な素子の場合、
必ずしも発熱部が中央部にないこともある。その場合、
発熱部に対応する部分のピンはそのままとし、発熱部の
風上側および／または風下側でピンのない部分を設ける
ことが望ましい。
の中央部にあるとして説明したが、特殊な素子の場合、
必ずしも発熱部が中央部にないこともある。その場合、
発熱部に対応する部分のピンはそのままとし、発熱部の
風上側および／または風下側でピンのない部分を設ける
ことが望ましい。
【００３９】
【実施例】次に本発明を実施例を用いて説明する。 （実施例１）図１０は実施例１の試験に用いたヒートシ
ンクを示す概要図であり、同図(a)は本発明例、同図(b)
は比較例である。同図(a) において、各寸法は基板部
が１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ４ｍｍで、ピン寸法は
φ２．０ｍｍ×高さ２９ｍｍ、ピンピッチ４．０ｍｍで
ある。一列のピン数は２２本であり、同図(a) に示すよ
うに、本発明のヒートシンクの中央部のピン列の流れ方
向の前よりのピン１０ｘ４＝４０本を除去しており、ピ
ンの総本数は４４４本である。同図(b) の比較例のヒー
トシンクは、基板寸法、ピン寸法は同図(a) の本発明例
と同じで、ピンを全く除去しないヒートシンクである。
ンクを示す概要図であり、同図(a)は本発明例、同図(b)
は比較例である。同図(a) において、各寸法は基板部
が１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ４ｍｍで、ピン寸法は
φ２．０ｍｍ×高さ２９ｍｍ、ピンピッチ４．０ｍｍで
ある。一列のピン数は２２本であり、同図(a) に示すよ
うに、本発明のヒートシンクの中央部のピン列の流れ方
向の前よりのピン１０ｘ４＝４０本を除去しており、ピ
ンの総本数は４４４本である。同図(b) の比較例のヒー
トシンクは、基板寸法、ピン寸法は同図(a) の本発明例
と同じで、ピンを全く除去しないヒートシンクである。
【００４０】これら本発明例、比較例のヒートシンクの
基板裏側（図中波線で囲んだ領域）に４０×４０ｍｍの
面発熱型のヒータを張り付け、断面が１８０×５５ｍｍ
のダクトにセットし、ヒータを加熱しながら冷却風を
０．５〜４．０ｍ／ｓの範囲で変化させて流し、ヒータ
表面の温度を測定してヒートシンクの放熱性能を測定し
た。
基板裏側（図中波線で囲んだ領域）に４０×４０ｍｍの
面発熱型のヒータを張り付け、断面が１８０×５５ｍｍ
のダクトにセットし、ヒータを加熱しながら冷却風を
０．５〜４．０ｍ／ｓの範囲で変化させて流し、ヒータ
表面の温度を測定してヒートシンクの放熱性能を測定し
た。
【００４１】図１１は試験結果を示すグラフである。同
図の縦軸は熱抵抗（単位入熱量当たりの基板温度の上昇
値：℃／Ｗ）、横軸は冷却風の流速（ｍ／ｓ）である。
同図に示すように、風速２ｍ／ｓ以下の場合には本発明
のヒートシンクの放熱性能が５〜１０％優れていること
がわかった。
図の縦軸は熱抵抗（単位入熱量当たりの基板温度の上昇
値：℃／Ｗ）、横軸は冷却風の流速（ｍ／ｓ）である。
同図に示すように、風速２ｍ／ｓ以下の場合には本発明
のヒートシンクの放熱性能が５〜１０％優れていること
がわかった。
【００４２】（実施例２）図１２は実施例２の試験に用
いたヒートシンクを示す概要図であり、同図(a)は本発
明例、同図(b) は比較例である。
いたヒートシンクを示す概要図であり、同図(a)は本発
明例、同図(b) は比較例である。
【００４３】同図(a) において、各寸法は基板部が基板
部が６０ｍｍ×６０ｍｍ×厚さ３ｍｍで、ピン寸法はφ
１．５ｍｍｘ高さ２０ｍｍ、ピンのピッチ２．７ｍｍで
ある。一列のピン数は２２本であり、同図(a) 示すよう
に、本発明のヒートシンクの中央部のピン列の流れ方向
の前後のピン３６×２＝７２本を除去してある。そのた
めピンの総本数は４１２本である。同図(b) の比較例の
ヒートシンクは、基板寸法、ピン寸法は同図(a) の本発
明例と同じで、ピンを全く除去しないヒートシンクであ
る。
部が６０ｍｍ×６０ｍｍ×厚さ３ｍｍで、ピン寸法はφ
１．５ｍｍｘ高さ２０ｍｍ、ピンのピッチ２．７ｍｍで
ある。一列のピン数は２２本であり、同図(a) 示すよう
に、本発明のヒートシンクの中央部のピン列の流れ方向
の前後のピン３６×２＝７２本を除去してある。そのた
めピンの総本数は４１２本である。同図(b) の比較例の
ヒートシンクは、基板寸法、ピン寸法は同図(a) の本発
明例と同じで、ピンを全く除去しないヒートシンクであ
る。
【００４４】これら本発明例、比較例のヒートシンクの
基板裏側に３２ｍｍ×３２ｍｍの面発熱型のヒータを張
り付け（図中波線で囲んだ領域）、断面が２００ｍｍ×
１００ｍｍのダクトにセットし、ヒータを加熱しながら
冷却風を０．５〜４．０ｍ／ｓの範囲で変化させて流
し、ヒータ表面の温度を測定してヒートシンクの放熱性
能を測定した。
基板裏側に３２ｍｍ×３２ｍｍの面発熱型のヒータを張
り付け（図中波線で囲んだ領域）、断面が２００ｍｍ×
１００ｍｍのダクトにセットし、ヒータを加熱しながら
冷却風を０．５〜４．０ｍ／ｓの範囲で変化させて流
し、ヒータ表面の温度を測定してヒートシンクの放熱性
能を測定した。
【００４５】図１０は本実施例２の試験結果を示すグラ
フである。縦軸横軸は図１１と同じである。同図に示す
ように、風速２ｍ／ｓ以下の場合には本発明のヒートシ
ンクの放熱性能が５〜１０％優れていることがわかる。
フである。縦軸横軸は図１１と同じである。同図に示す
ように、風速２ｍ／ｓ以下の場合には本発明のヒートシ
ンクの放熱性能が５〜１０％優れていることがわかる。
【００４６】
【発明の効果】本発明のヒートシンクを用いることによ
り、ヒートシンク中央部の熱伝達を向上することがで
き、ＬＳＩ素子などの発熱素子の安定化を図ることがで
きる。
り、ヒートシンク中央部の熱伝達を向上することがで
き、ＬＳＩ素子などの発熱素子の安定化を図ることがで
きる。
【図１】ピングリッドアレイ型のＬＳＩパッケージ２１
にヒートシンク２２を取り付けた状態を示す縦断面図で
ある。
にヒートシンク２２を取り付けた状態を示す縦断面図で
ある。
【図２】ピンフィン型ヒートシンクの外観を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明のヒートシンクの例を示す概要図であ
り、同図(a) は平面図、同図(b)はＡ−Ａ断面の一列分
のピンの縦断面図である。
り、同図(a) は平面図、同図(b)はＡ−Ａ断面の一列分
のピンの縦断面図である。
【図４】本発明のヒートシンクの例を示す概要図であ
り、同図(a) は平面図、同図(b)はＡ−Ａ断面の一列分
のピンの縦断面図である。
り、同図(a) は平面図、同図(b)はＡ−Ａ断面の一列分
のピンの縦断面図である。
【図５】本発明のヒートシンクの他の例を示す概要図で
あり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ断面の一列
分のピンの断面図である。
あり、同図(a) は平面図、同図(b) はＡ−Ａ断面の一列
分のピンの断面図である。
【図６】本発明のヒートシンクの例を示す平面図であ
る。
る。
【図７】本発明のヒートシンクの例を示す平面図であ
る。
る。
【図８】本発明に含まれないヒートシンクの例の平面図
である。
である。
【図９】本発明に含まれないヒートシンクの例の平面図
である。
である。
【図１０】試験に用いたヒートシンクを示す概要図であ
り、同図(a) は本発明例、同図(b) は比較例である。
り、同図(a) は本発明例、同図(b) は比較例である。
【図１１】試験結果を示すグラフである。
【図１２】試験に用いたヒートシンクを示す概要図であ
り、同図(a) は本発明例、同図(b) は比較例である。
り、同図(a) は本発明例、同図(b) は比較例である。
【図１３】試験結果を示すグラフである。
１１ ピン １１ａ 長尺ピン １１ｂ 短尺ピン １２ 基板 １３ 発熱部 ２１ ＬＳＩパッケージ ２２ ヒートシンク ２３ Ｓｉチップ ２４ 伝熱基板 ２５ コンテナ ２６ 多層配線板 ２７ リッド ２７ａ 気密空間
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、その上に定ピッチで林立した複
数のピンとを有するピンフィン型の強制空冷用のヒート
シンクであって、被冷却素子の発熱部に対応する基板部
分に対し、基板面と平行な特定方向の側および／または
反特定方向の側のピンが前記発熱部に対応する部分のピ
ンより短い状態、および前記特定方向の側および／また
は反特定方向の側のピンが間引きされている状態のう
ち、少なくともいずれかの状態でピンが配置されている
ことを特徴とする強制空冷用ヒートシンク。 - 【請求項２】 ピンが短いか、またはない基板部分の面
積が基板全体の面積の２０％以下であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の強制空冷用ヒートシンク。 - 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載のヒ
ートシンクの特定方向の側から強制空冷用の冷却風を送
ることを特徴とするヒートシンクの冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11500398A JPH11307705A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 強制空冷用ヒートシンクおよびその冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11500398A JPH11307705A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 強制空冷用ヒートシンクおよびその冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307705A true JPH11307705A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14651894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11500398A Withdrawn JPH11307705A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 強制空冷用ヒートシンクおよびその冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307705A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8125626B2 (en) | 2008-11-06 | 2012-02-28 | Li-Cor, Inc. | Hybrid gas analyzer |
| US8130379B1 (en) | 2008-11-06 | 2012-03-06 | Li-Cor, Inc. | Gas analyzer |
| WO2012114955A1 (ja) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 古河スカイ株式会社 | ヒートシンク及びヒートシンクの使用方法 |
| US8433525B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-04-30 | Li-Cor, Inc. | Method and apparatus for determining gas flux |
| JP2014517497A (ja) * | 2011-04-04 | 2014-07-17 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ａｌ冷却体を備えたセラミック製プリント基板 |
| US9267881B2 (en) | 2008-11-06 | 2016-02-23 | Li-Cor, Inc. | Hybrid gas analyzer with thermally insulated flow cell |
| US9759703B2 (en) | 2013-09-27 | 2017-09-12 | Li-Cor, Inc. | Systems and methods for measuring gas flux |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11500398A patent/JPH11307705A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8125626B2 (en) | 2008-11-06 | 2012-02-28 | Li-Cor, Inc. | Hybrid gas analyzer |
| US8130379B1 (en) | 2008-11-06 | 2012-03-06 | Li-Cor, Inc. | Gas analyzer |
| US8154714B2 (en) | 2008-11-06 | 2012-04-10 | Li-Cor, Inc. | Gas analyzer |
| US8300218B2 (en) | 2008-11-06 | 2012-10-30 | Li-Cor, Inc. | Gas analyzer |
| US9267881B2 (en) | 2008-11-06 | 2016-02-23 | Li-Cor, Inc. | Hybrid gas analyzer with thermally insulated flow cell |
| US8433525B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-04-30 | Li-Cor, Inc. | Method and apparatus for determining gas flux |
| WO2012114955A1 (ja) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 古河スカイ株式会社 | ヒートシンク及びヒートシンクの使用方法 |
| JP6030051B2 (ja) * | 2011-02-21 | 2016-11-24 | 株式会社Uacj | ヒートシンク及びヒートシンクの使用方法 |
| JP2014517497A (ja) * | 2011-04-04 | 2014-07-17 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ａｌ冷却体を備えたセラミック製プリント基板 |
| US9759703B2 (en) | 2013-09-27 | 2017-09-12 | Li-Cor, Inc. | Systems and methods for measuring gas flux |
| US10488382B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-11-26 | Li-Cor, Inc. | Systems and methods for measuring gas flux |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |