基本的にヒートシンクだけで「絶対に大丈夫」というような
CPUは無いと思われます。
かなりケース内の空気の流れに気を使わないと厳しいかと。
良くヒートシンクオンリーで使われてるCPUとしては
Celeron533A(FC-PGA)、もしくは最近のVIA C3ですね。

…って弥生さんの答え待った方が良かったかな。