ヒートシンク

ヒートシンクの3例

マザーボード上のヒートシンク

ヒートシンクストレートタイプ（CPU用）

ヒートシンク（英: heat sink）とは、放熱・排熱を目的として機器に取り付けられる部品である^[1]。

熱の排出効率を高めるために下記を兼ね備える：

熱伝導
外気などへ熱の排出

概要[編集]

ヒートシンクの材料としては、主に、伝熱特性の良い金属が用いられる。

また、外気などへ熱を排出する目的上、表面積が広くなるような形状（一般的にはフィンと呼ばれる板や棒の生えた剣山状や蛇腹状）に成型されることが多い。ヒートシンクにファンを取り付けることにより、冷却能力を向上させることができる。

ヒートシンクの性能は、熱抵抗によって表され、一般的用途においては熱抵抗が小さいものほど性能が高い。熱抵抗は、ヒートシンクの材質、大きさ、形状などによって決まる。用途によって、大きさ・形状も、千差万別であり、小さいものは数mmから、大きなものは数百メートル程度まである。

用途[編集]

半導体素子の冷却
冷蔵庫、エアコン等の冷却器
自動車のラジエター、ヒーター
火力・原子力発電の復水器
燃料や液体窒素などの気化器

金属板を曲げて切れ込みを入れた例
熱源に接する面から垂直にフィンを並べた例
熱源に接する面から垂直に棒を並べた例
熱源に接する面から扇状にフィンを広げた例
熱源に接する面から金属線を伸ばした例
熱源に接する心棒から車輻状にフィンを広げた例
熱源からヒートパイプでフィンに伝熱する例

材質[編集]

アルミニウム: 熱伝導率が高く、放熱の表面積を増やす形状加工性も良好。比重が軽いことから天井面への取り付けや、体積・吸熱量を増す等もしやすく、最も多用される。
銅: アルミより熱伝導率で優るが高価で重量も嵩む。特に小型化が求められる機器や、発熱量が大きいGPUやCPUなど高付加価値製品で用いられる。
鉄: 上記2つに比べ熱伝導率、加工性とも劣るため単体でヒートシンク製品として用いられることは少ないが、鉄と比べ融点が低いアルミや銅では耐えがたい領域など、空冷エンジンブロック、機関銃の銃身、電動機や変圧器など重電製品のケーシング等では一体構造のヒートシンク（冷却フィン）が設けられる。
特殊素材: 近年のハイブリッドカーなど高出力モーター制御用のパワートランジスタは、発熱量が多く100℃を越す高温になるため、ヒートシンク自体の冷却性能に加えて、発熱する半導体からヒートシンクまで低熱抵抗であることが必要とされる。そのため絶縁体には窒化アルミニウムや窒化ケイ素などの熱伝導率の高いセラミック部材が用いられている。またヒートシンクとの熱膨張差による絶縁体や半導体やハンダの破壊防止のため放熱板には熱膨張係数が半導体に近い銅モリブデン合金やアルミ-炭化ケイ素複合体が用いられる。

出典[編集]

^ "ヒートシンク". ASCII.jpデジタル用語辞典,デジタル大辞泉,IT用語がわかる辞典. コトバンクより2021年7月20日閲覧。

参考文献[編集]

小木曽健『電子回路の熱設計』工業調査会、1989年、ISBN 4769310781