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JP2020141047A - Heat sink and electronics - Google Patents

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JP2020141047A
JP2020141047A JP2019035573A JP2019035573A JP2020141047A JP 2020141047 A JP2020141047 A JP 2020141047A JP 2019035573 A JP2019035573 A JP 2019035573A JP 2019035573 A JP2019035573 A JP 2019035573A JP 2020141047 A JP2020141047 A JP 2020141047A
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heating element
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path adjusting
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幹雄 大高
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

To provide a heat sink capable of suppressing an increase in manufacturing costs and having excellent cooling performance, and an electronic device including the same.SOLUTION: A heat sink 1 comprises: a heat sink body 2 that includes a base plate 21 including a heating element mounting surface 211 on which a heating element is mounted and having a flat plate shape, and a plurality of pin fins 22 erected on a back surface 212 of the heating element mounting surface 211; and a flow path adjusting member 3 that is detachably attached to a gap 221 between the pin fins 22 and closes at least a part of the gap 221 between the pin fins 22.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ヒートシンク及び電子機器に関する。 The present invention relates to heat sinks and electronic devices.

例えば電力変換装置等の電子機器において、半導体素子等の発熱体を冷却するためにヒートシンクが使用されている。ヒートシンクとしては、平板状を呈するベース板から多数のピンが立設されてなる、いわゆるピンフィン型ヒートシンクが用いられることがある。 For example, in electronic devices such as power converters, heat sinks are used to cool heating elements such as semiconductor elements. As the heat sink, a so-called pin fin type heat sink in which a large number of pins are erected from a base plate having a flat plate shape may be used.

ピンフィン型ヒートシンクは、通常、鍛造や鋳造、切削加工等の方法により作製されている。このようにして作製されたヒートシンクにおけるピンは、ピン同士の間隔が一定になるように配置されていることが多い(例えば、特許文献1)。 The pin fin type heat sink is usually manufactured by a method such as forging, casting, or cutting. The pins in the heat sink produced in this way are often arranged so that the distance between the pins is constant (for example, Patent Document 1).

しかし、冷却性能をより向上させる観点からは、ヒートシンク上の位置によってピン同士の間隔が異なっている方がよい場合がある。例えば特許文献2には、ベースプレートと、ベースプレートに接合された複数のくし歯型放熱ピン部材とを有するピン付き放熱板が記載されている。放熱ピン部材における複数のピンは、ベースプレート部材中央部の電子部品搭載位置の背後に相当する部位のピン密度を高くし、その周辺部のピン密度を低くするように配置されている。 However, from the viewpoint of further improving the cooling performance, it may be better that the distance between the pins differs depending on the position on the heat sink. For example, Patent Document 2 describes a heat radiating plate with a pin having a base plate and a plurality of comb-toothed heat radiating pin members joined to the base plate. The plurality of pins in the heat radiating pin member are arranged so as to increase the pin density of the portion corresponding to the back of the electronic component mounting position in the central portion of the base plate member and decrease the pin density of the peripheral portion thereof.

特開2014−82466号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-82466 特開2015−226039号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-226039

ヒートシンクの冷却性能を向上させるためには、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入、流出する位置に応じ、ヒートシンクのピンを最適な位置に配置にすることが好ましい。しかし、ヒートシンク上における発熱体の搭載位置には様々な態様がある。そのため、例えば特許文献2のように、発熱体の搭載位置に応じてピン配置を変更すると、ピンの配置の異なる多種のヒートシンクを作り分ける必要があり、製造コストの増大を招くおそれがある。 In order to improve the cooling performance of the heat sink, it is preferable to arrange the pins of the heat sink at the optimum positions according to the position where the heating element is mounted and the position where the refrigerant flows in and out. However, there are various aspects of the mounting position of the heating element on the heat sink. Therefore, for example, as in Patent Document 2, if the pin arrangement is changed according to the mounting position of the heating element, it is necessary to make various heat sinks having different pin arrangements, which may lead to an increase in manufacturing cost.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有するヒートシンク及びこのヒートシンクを備えた電子機器を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a heat sink which can suppress an increase in manufacturing cost and has excellent cooling performance and an electronic device provided with the heat sink.

本発明の一態様は、平板状を呈するベース板と、前記ベース板の裏側面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有する、ヒートシンクにある。
One aspect of the present invention is a heat sink main body including a base plate having a flat plate shape and a plurality of pin fins erected on the back surface of the base plate.
A heat sink having a flow path adjusting member that is detachably attached to a gap between the pin fins and closes at least a part of the gap.

前記ヒートシンクの前記流路調整部材は、ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着されている。そのため、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入、流出する位置等に応じて流路調整部材の位置を設定することができる。そして、流路調整部材を発熱体の搭載位置等に応じた適切な位置に配置することにより、発熱体の冷却を効率よく行うことができる。 The flow path adjusting member of the heat sink is detachably attached to a gap between pin fins. Therefore, the position of the flow path adjusting member can be set according to the position where the heating element is mounted, the position where the refrigerant flows in and out, and the like. Then, by arranging the flow path adjusting member at an appropriate position according to the mounting position of the heating element or the like, the heating element can be efficiently cooled.

また、前記ヒートシンクは、流路調整部材によって冷媒の流通経路を調整することができるため、ピンフィンの配置を発熱体の搭載位置等に合わせて変更する必要がない。それ故、前記ヒートシンクによれば、ピンフィンの配置パターンの数を少なくし、製造コストの増大を抑制することができる。 Further, since the flow path adjusting member of the heat sink can adjust the flow path of the refrigerant, it is not necessary to change the arrangement of the pin fins according to the mounting position of the heating element or the like. Therefore, according to the heat sink, the number of pin fin arrangement patterns can be reduced, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

以上のように、前記ヒートシンクは、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有している。 As described above, the heat sink can suppress an increase in manufacturing cost and has excellent cooling performance.

図1は、実施例1におけるヒートシンクの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of the heat sink according to the first embodiment. 図2は、実施例1におけるヒートシンクの下面図である。FIG. 2 is a bottom view of the heat sink according to the first embodiment. 図3は、図2のIII−III線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 図4は、実施例1における略X字状を呈する流路調整部材の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the flow path adjusting member exhibiting a substantially X shape in the first embodiment. 図5は、実施例2における、略ジグザグ形状を呈する流路調整部材の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the flow path adjusting member exhibiting a substantially zigzag shape in the second embodiment. 図6は、実施例3における電子機器の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the electronic device according to the third embodiment. 図7は、実施例3における電子機器の上面図である。FIG. 7 is a top view of the electronic device according to the third embodiment. 図8は、図7のVIII−VIII線矢視断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 図9は、実施例3におけるヒートシンクの下面図である。FIG. 9 is a bottom view of the heat sink according to the third embodiment.

前記ヒートシンクにおけるヒートシンク本体は、熱伝導性に優れた材料から構成されている。ヒートシンク本体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金から構成されていてもよい。 The heat sink body of the heat sink is made of a material having excellent thermal conductivity. The heat sink body may be made of, for example, aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy.

ヒートシンク本体は、平板状を呈するベース板と、ベース板の裏側面に立設された複数のピンフィンと、を有している。ヒートシンク本体は、例えば、鍛造や切削加工によって作製することができる。 The heat sink main body has a base plate having a flat plate shape, and a plurality of pin fins erected on the back side surface of the base plate. The heat sink body can be manufactured, for example, by forging or cutting.

ベース板における厚み方向の一方の面には、発熱体が搭載される発熱体搭載面が設けられている。発熱体搭載面に搭載される発熱体は、例えば、電力変換回路を構成する半導体素子等であってもよい。 A heating element mounting surface on which the heating element is mounted is provided on one surface of the base plate in the thickness direction. The heating element mounted on the heating element mounting surface may be, for example, a semiconductor element constituting a power conversion circuit or the like.

ベース板における厚み方向の他方の面、つまり、発熱体搭載面の背面には、複数のピンフィンが配置されている。ピンフィンの配置は種々の態様をとり得るが、発熱体の配置の自由度を高める観点からは、複数のピンフィンは等間隔に配置されていることが好ましい。この場合には、発熱体搭載面の背面における単位面積当たりのピンの本数が一定になるため、発熱体搭載面上における発熱体の搭載位置によらず、発熱体の直下に配置されたピンの本数を十分に多くすることができる。それ故、この場合には、冷却性能を損なうことなく発熱体の配置の自由度を高めることができる。 A plurality of pin fins are arranged on the other surface of the base plate in the thickness direction, that is, on the back surface of the heating element mounting surface. The arrangement of the pin fins can take various forms, but from the viewpoint of increasing the degree of freedom in the arrangement of the heating element, it is preferable that the plurality of pin fins are arranged at equal intervals. In this case, since the number of pins per unit area on the back surface of the heating element mounting surface is constant, the pins arranged directly under the heating element regardless of the mounting position of the heating element on the heating element mounting surface. The number can be increased sufficiently. Therefore, in this case, the degree of freedom in arranging the heating element can be increased without impairing the cooling performance.

また、各ピンフィンは、円柱状を呈していてもよいし、四角柱状を呈していてもよい。なお、前述した「円柱状」には、ベース板の板面に平行な断面における断面形状が円形を呈する柱状、楕円形を呈する柱状及び長円形を呈する柱状が含まれる。また、「四角柱状」には、前述した断面における断面形状が正方形を呈する柱状、長方形を呈する柱状、ひし形を呈する柱状、平行四辺形を呈する柱状等が含まれる。 Further, each pin fin may have a columnar shape or a square columnar shape. The above-mentioned "cylindrical column" includes a columnar shape having a circular cross-sectional shape in a cross section parallel to the plate surface of the base plate, a columnar shape having an elliptical shape, and a columnar shape having an oval shape. Further, the "square columnar" includes a columnar having a square cross-sectional shape, a columnar having a rectangular shape, a columnar having a rhombus, a columnar having a parallelogram, and the like.

ピンフィンは、四角柱状を呈していることが好ましい。この場合には、ピンフィン同士の隙間に流路調整部材を取り付けた状態において、流路調整部材の位置ずれや振動をより効果的に抑制することができる。 The pin fins preferably have a square columnar shape. In this case, in a state where the flow path adjusting member is attached to the gap between the pin fins, the displacement and vibration of the flow path adjusting member can be suppressed more effectively.

ピンフィン同士の隙間には、流路調整部材が着脱可能に取り付けられている。流路調整部材は、隣り合うピンフィンの間に形成される隙間を完全に閉鎖するように配置されていてもよいし、前記隙間の一部を閉鎖するように配置されていてもよい。 A flow path adjusting member is detachably attached to the gap between the pin fins. The flow path adjusting member may be arranged so as to completely close the gap formed between the adjacent pin fins, or may be arranged so as to close a part of the gap.

流路調整部材は、絶縁体またはヒートシンク本体と同一の金属から構成されていることが好ましい。つまり、例えばヒートシンク本体がアルミニウムから構成されている場合、流路調整部材は絶縁体またはアルミニウムから構成されていることが好ましい。また、例えばヒートシンク本体がアルミニウム合金から構成されている場合、流路調整部材は絶縁体またはヒートシンク本体と同一のアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。この場合には、ヒートシンク本体と流路調整部材との間での局部電池の形成を防止し、ヒートシンク本体及び流路調整部材の電蝕を抑制することができる。 The flow path adjusting member is preferably made of the same metal as the insulator or the heat sink body. That is, for example, when the heat sink body is made of aluminum, the flow path adjusting member is preferably made of an insulator or aluminum. Further, for example, when the heat sink body is made of an aluminum alloy, it is preferable that the flow path adjusting member is made of an insulator or the same aluminum alloy as the heat sink body. In this case, it is possible to prevent the formation of a local battery between the heat sink main body and the flow path adjusting member, and suppress the electrolytic corrosion of the heat sink main body and the flow path adjusting member.

流路調整部材の形状は、ピンフィンの配置に応じて適宜設定することができる。例えば、ピンフィン同士の隙間が、第1の方向に延在する直線状を呈する第1直線部と、第1の方向とは異なる第2の方向に延在する直線状を呈する第2直線部とを備えた格子状に形成されている場合、流路調整部材は、前記第1直線部に配置された第1閉鎖部と、前記第1閉鎖部に連なり、前記第2直線部に配置された第2閉鎖部と、を有していることが好ましい。つまり、流路調整部材は、第1閉鎖部と第2閉鎖部とからなる略L字状の部分を有していることが好ましい。 The shape of the flow path adjusting member can be appropriately set according to the arrangement of the pin fins. For example, a first straight line portion in which the gap between the pin fins extends in a first direction and a second straight line portion extending in a second direction different from the first direction. When formed in a grid pattern with the above, the flow path adjusting member is connected to the first closed portion arranged in the first straight line portion and the first closed portion, and is arranged in the second straight line portion. It is preferable to have a second closed portion. That is, it is preferable that the flow path adjusting member has a substantially L-shaped portion including a first closed portion and a second closed portion.

この場合、ヒートシンク本体2は、第2の方向において隣り合うピンフィンの間に第1閉鎖部を保持するとともに、第1の方向において隣り合うピンフィンの間に第2閉鎖部を保持することができる。これにより、冷媒から受ける圧力などによる流路調整部材の位置ずれを第1の方向及び第2の方向の両方において抑制し、流路調整部材を所望の位置に容易に保持することができる。 In this case, the heat sink body 2 can hold the first closed portion between the pin fins adjacent to each other in the second direction, and can hold the second closed portion between the pin fins adjacent to each other in the first direction. As a result, the displacement of the flow path adjusting member due to the pressure received from the refrigerant or the like can be suppressed in both the first direction and the second direction, and the flow path adjusting member can be easily held at a desired position.

同様の観点から、前記流路調整部材は、前記第1閉鎖部と前記第2閉鎖部との連結部から前記第1の方向に延出した第3閉鎖部と、前記連結部から前記第2の方向に延出した第4閉鎖部と、を有していることがより好ましい。つまり、流路調整部材は、第1閉鎖部、第2閉鎖部、第3閉鎖部及び第4閉鎖部からなる略X字状の部分を有していることが好ましい。 From the same viewpoint, the flow path adjusting member includes a third closing portion extending in the first direction from the connecting portion between the first closing portion and the second closing portion, and the second closing portion from the connecting portion. It is more preferable to have a fourth closed portion extending in the direction of. That is, it is preferable that the flow path adjusting member has a substantially X-shaped portion including a first closed portion, a second closed portion, a third closed portion, and a fourth closed portion.

この場合、例えば流路調整部材が冷媒から受ける圧力等によって第2の方向に押圧された場合には、連結部から第1の方向における一方側に延出した第1閉鎖部と、他方側に延出した第3閉鎖部との2か所の閉鎖部により流路調整部材を支持することができる。同様に、流路調整部材が冷媒から受ける圧力等によって第1の方向に押圧された場合には、連結部から第2の方向における一方側に延出した第2閉鎖部と、他方側に延出した第4閉鎖部との2か所の閉鎖部により流路調整部材を支持することができる。 In this case, for example, when the flow path adjusting member is pressed in the second direction by the pressure received from the refrigerant or the like, the first closed portion extending from the connecting portion to one side in the first direction and the other side The flow path adjusting member can be supported by two closing portions with the extending third closing portion. Similarly, when the flow path adjusting member is pressed in the first direction by the pressure received from the refrigerant or the like, it extends from the connecting portion to the second closing portion extending to one side in the second direction and to the other side. The flow path adjusting member can be supported by the two closing portions with the fourth closing portion.

このように、略X字状部分を有する流路調整部材によれば、連結部から延出した4か所の閉鎖部のそれぞれを、連結部の周囲のピンフィンによって保持することができる。その結果、流路調整部材の位置ずれをより効果的に抑制することができる。 As described above, according to the flow path adjusting member having a substantially X-shaped portion, each of the four closed portions extending from the connecting portion can be held by the pin fins around the connecting portion. As a result, the displacement of the flow path adjusting member can be suppressed more effectively.

前記ヒートシンクに搭載される発熱体は、発熱体搭載面に直接接合されていてもよいし、発熱体搭載面と発熱体との間に別の部材が介在していてもよい。発熱体搭載面と発熱体との間に介在し得る部材としては、例えば、セラミックス板の両面に金属板が接合されてなる回路基板や、純アルミニウムなどの比較的軟らかい材料からなり、熱応力を緩和する応力緩和板などがある。 The heating element mounted on the heat sink may be directly bonded to the heating element mounting surface, or another member may be interposed between the heating element mounting surface and the heating element. Members that can intervene between the heating element mounting surface and the heating element include, for example, a circuit board in which metal plates are bonded to both sides of a ceramic plate, or a relatively soft material such as pure aluminum, which exerts thermal stress. There is a stress relaxation plate to relax.

発熱体搭載面と発熱体との間に回路基板を設ける場合、回路基板を発熱体搭載面上に直接接合することができる。つまり、前記ヒートシンクは、前記ベース板の前記発熱体搭載面上に接合された裏面金属層と、前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板上に積層された回路金属層と、を備えた回路基板を有していてもよい。 When a circuit board is provided between the heating element mounting surface and the heating element, the circuit board can be directly joined on the heating element mounting surface. That is, the heat sink includes a back metal layer bonded to the heating element mounting surface of the base plate, a ceramic plate laminated on the back metal layer, and a circuit metal layer laminated on the ceramic plate. You may have a circuit board provided with.

前記ヒートシンク本体の発熱体搭載面に回路基板を接合するに当たっては、ろう付や拡散接合等の方法が用いられる。これらの方法ではヒートシンク本体及び回路基板が加熱されるため、接合中のヒートシンク本体及び回路基板は、接合前に比べて熱膨張する。このとき、流路調整部材をヒートシンク本体から取り外した状態でヒートシンク本体と回路基板とを接合することにより、ヒートシンク本体は、流路調整部材によって拘束されることなく熱膨張することができる。その結果、熱膨張によるひずみの発生を抑制することができる。 When joining the circuit board to the heating element mounting surface of the heat sink body, a method such as brazing or diffusion joining is used. Since the heat sink body and the circuit board are heated by these methods, the heat sink body and the circuit board during the bonding are thermally expanded as compared with those before the bonding. At this time, by joining the heat sink body and the circuit board with the flow path adjusting member removed from the heat sink body, the heat sink body can be thermally expanded without being restrained by the flow path adjusting member. As a result, the generation of strain due to thermal expansion can be suppressed.

そして、ヒートシンク本体と回路基板との接合が完了した後にこれらを冷却することにより、流路調整部材によって拘束されることなくヒートシンク本体及び回路基板を収縮させ、回路金属層のうねりを低減することができる。その結果、回路基板の平坦度の悪化を抑制し、発熱体をより容易に搭載することができる。 Then, by cooling these after the bonding between the heat sink body and the circuit board is completed, the heat sink body and the circuit board can be contracted without being restrained by the flow path adjusting member, and the waviness of the circuit metal layer can be reduced. it can. As a result, deterioration of the flatness of the circuit board can be suppressed, and the heating element can be mounted more easily.

前記ヒートシンクの発熱体搭載面に発熱体を搭載するとともに、ピンフィンをジャケットに収容することにより、電子機器を構成することができる。かかる電子機器は、
前記の態様のヒートシンクと、
複数の前記ピンフィンに対面する底壁部と、前記底壁部の周囲に配置され、前記ベース板に対面する周壁部と、を備えたジャケットと、
前記ベース板と前記ジャケットとによって囲まれた空間からなる冷媒流路と、
前記発熱体搭載面上に配置された発熱体と、を有している。
An electronic device can be configured by mounting the heating element on the heating element mounting surface of the heat sink and accommodating the pin fins in the jacket. Such electronic devices
With the heat sink of the above aspect,
A jacket including a bottom wall portion facing the pin fins and a peripheral wall portion arranged around the bottom wall portion and facing the base plate.
A refrigerant flow path composed of a space surrounded by the base plate and the jacket,
It has a heating element arranged on the heating element mounting surface.

前記の態様の電子機器において、流路調整部材は、前記発熱体の直下に配置された前記ピンフィン同士の隙間に冷媒を導くように配置されていることが好ましい。発熱体の直下に配置されたピンフィンは、発熱体の直下から外れた位置に配置されたピンフィンに比べて発熱体からの熱が伝わりやすい。そのため、発熱体の直下に配置されたピンフィンにより多くの冷媒を流し、ピンフィンの熱をより効率よく取り除くことができる。その結果、発熱体をより効率よく冷却することができる。 In the electronic device of the above aspect, it is preferable that the flow path adjusting member is arranged so as to guide the refrigerant into the gap between the pin fins arranged directly under the heating element. The pin fins arranged directly under the heating element are more likely to transfer heat from the heating element than the pin fins arranged at a position away from directly under the heating element. Therefore, more refrigerant can flow through the pin fins arranged directly under the heating element, and the heat of the pin fins can be removed more efficiently. As a result, the heating element can be cooled more efficiently.

前記電子機器において、ヒートシンクは、ジャケットに着脱可能に保持されていることが好ましい。この場合には、例えば発熱体やヒートシンク、ジャケットに不具合が生じた際に、ジャケットからヒートシンクを取り外し、不具合が生じた部品を容易に交換することができる。 In the electronic device, it is preferable that the heat sink is detachably held on the jacket. In this case, for example, when a defect occurs in the heating element, the heat sink, or the jacket, the heat sink can be removed from the jacket and the defective component can be easily replaced.

(実施例1)
前記ヒートシンクの実施例を、図1〜図4を参照しつつ説明する。図1及び図3に示すように、ヒートシンク1は、発熱体が搭載される発熱体搭載面211を備え平板状を呈するベース板21と、発熱体搭載面211の背面212に立設された複数のピンフィン22と、を備えたヒートシンク本体2と、ピンフィン22同士の隙間221に着脱可能に装着され、図2及び図3に示すように、ピンフィン22同士の隙間221の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材3と、を有している。以下、本例のヒートシンク1の構成を詳説する。
(Example 1)
Examples of the heat sink will be described with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIGS. 1 and 3, the heat sink 1 includes a base plate 21 having a heating element mounting surface 211 on which the heating element is mounted and having a flat plate shape, and a plurality of heat sinks erected on the back surface 212 of the heating element mounting surface 211. The heat sink body 2 provided with the pin fins 22 and the gap 221 between the pin fins 22 are detachably attached to each other, and as shown in FIGS. 2 and 3, at least a part of the gap 221 between the pin fins 22 is closed. It has a road adjusting member 3. Hereinafter, the configuration of the heat sink 1 of this example will be described in detail.

図1に示すように、本例のヒートシンク本体2は、ベース板21と、ピンフィン22とを有している。ヒートシンク本体2は、例えば、JIS A6063合金等の6000系アルミニウム合金や、JIS A3003合金等の3000系アルミニウム合金から構成されていてもよい。 As shown in FIG. 1, the heat sink main body 2 of this example has a base plate 21 and pin fins 22. The heat sink main body 2 may be composed of, for example, a 6000 series aluminum alloy such as JIS A6063 alloy or a 3000 series aluminum alloy such as JIS A3003 alloy.

図1に示すように、ベース板21は、厚み方向から視た平面視において長方形状を呈している。ベース板21の縦方向(長辺方向)及び横方向(短辺方向)における寸法は特に限定されることはない。例えば、本例のベース板21の縦方向(長辺方向)における寸法は100mmであり、横方向(短辺方向)における寸法は90mmである。 As shown in FIG. 1, the base plate 21 has a rectangular shape in a plan view when viewed from the thickness direction. The dimensions of the base plate 21 in the vertical direction (long side direction) and the horizontal direction (short side direction) are not particularly limited. For example, the base plate 21 of this example has a vertical dimension (long side direction) of 100 mm and a horizontal direction (short side direction) of 90 mm.

また、本例のベース板21の角部には、厚み方向に貫通した貫通孔213が設けられている。ベース板21は、例えば、ボルト等の締結部材を貫通孔213に挿入し、ヒートシンク1とジャケット等の周辺機器とを締結部材を介して機械的に締結することができるように構成されている。 Further, a through hole 213 penetrating in the thickness direction is provided at a corner portion of the base plate 21 of this example. The base plate 21 is configured so that, for example, a fastening member such as a bolt can be inserted into the through hole 213 and the heat sink 1 and a peripheral device such as a jacket can be mechanically fastened via the fastening member.

図3に示すように、ベース板21における厚み方向の一方の板面には、発熱体搭載面211が設けられている。本例の発熱体搭載面211は、具体的には、厚み方向から視た平面視におけるベース板21の中央に配置されている。また、発熱体搭載面211の周囲には、発熱体搭載面211よりもピンフィン22とは反対側に突出した外枠部214が設けられている。発熱体搭載面211におけるベース板21の厚みは0.4mmであり、外枠部214の厚みは4mmである。なお、ベース板21は、外枠部214を有していなくてもよい。また、発熱体搭載面211におけるベース板21の厚み及び外枠部214の厚みは、本例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。 As shown in FIG. 3, a heating element mounting surface 211 is provided on one plate surface in the thickness direction of the base plate 21. Specifically, the heating element mounting surface 211 of this example is arranged at the center of the base plate 21 in a plan view viewed from the thickness direction. Further, around the heating element mounting surface 211, an outer frame portion 214 protruding from the heating element mounting surface 211 on the side opposite to the pin fin 22 is provided. The thickness of the base plate 21 on the heating element mounting surface 211 is 0.4 mm, and the thickness of the outer frame portion 214 is 4 mm. The base plate 21 does not have to have the outer frame portion 214. Further, the thickness of the base plate 21 and the thickness of the outer frame portion 214 on the heating element mounting surface 211 are not limited to this example, and can be changed as appropriate.

図3に示すように、本例のヒートシンク1における発熱体搭載面211上には、回路基板4が配置されている。回路基板4は、発熱体搭載面211上に接合された裏面金属層41と、裏面金属層41上に積層されたセラミックス板42と、セラミックス板42上に積層された回路金属層43とを有している。ベース板21と裏面金属層41との接合方法としては、例えば、ろう付や拡散接合等の方法を採用することができる。本例のベース板21と裏面金属層41とは、拡散接合によって接合されている。また、図には示さないが、発熱体は、回路金属層43上に搭載される。 As shown in FIG. 3, the circuit board 4 is arranged on the heating element mounting surface 211 of the heat sink 1 of this example. The circuit board 4 has a back surface metal layer 41 joined on the heating element mounting surface 211, a ceramic plate 42 laminated on the back surface metal layer 41, and a circuit metal layer 43 laminated on the ceramic plate 42. are doing. As a method of joining the base plate 21 and the back surface metal layer 41, for example, a method such as brazing or diffusion joining can be adopted. The base plate 21 of this example and the back surface metal layer 41 are joined by diffusion bonding. Although not shown in the figure, the heating element is mounted on the circuit metal layer 43.

裏面金属層41及び回路金属層43は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から構成されていてもよい。また、裏面金属層41及び回路金属層43の厚みは、例えば、それぞれ0.1〜1.0mmの範囲から適宜設定することができる。本例の裏面金属層41及び回路金属層43は、具体的には、銅からなり、それぞれ0.7mmの厚みを有している。 The back surface metal layer 41 and the circuit metal layer 43 may be made of, for example, copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy. Further, the thickness of the back surface metal layer 41 and the circuit metal layer 43 can be appropriately set from the range of 0.1 to 1.0 mm, for example. The back surface metal layer 41 and the circuit metal layer 43 of this example are specifically made of copper and each have a thickness of 0.7 mm.

裏面金属層41と回路金属層43との間にはセラミックス板42が介在している。セラミックス板42は、例えば、アルミナ等の酸化物系セラミックスや、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物系セラミックスから構成されていてもよい。本例のセラミックス板42は、具体的には、窒化ケイ素からなり、0.32mmの厚みを有している。 A ceramic plate 42 is interposed between the back surface metal layer 41 and the circuit metal layer 43. The ceramic plate 42 may be made of, for example, an oxide-based ceramic such as alumina or a nitride-based ceramic such as aluminum nitride or silicon nitride. Specifically, the ceramic plate 42 of this example is made of silicon nitride and has a thickness of 0.32 mm.

図2及び図3に示すように、ベース板21における発熱体搭載面211の背面212には、四角柱状を呈する複数のピンフィン22が立設されている。本例のピンフィン22は、ベース板21の発熱体搭載面211に平行な断面において、一辺3.3mmのひし形状を呈している。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of pin fins 22 having a square columnar shape are erected on the back surface 212 of the heating element mounting surface 211 of the base plate 21. The pin fin 22 of this example has a rhombus shape with a side of 3.3 mm in a cross section parallel to the heating element mounting surface 211 of the base plate 21.

また、図2に示すように、各ピンフィン22は、側面222同士が互いに間隔をおいて対面するように配置されている。これにより、ピンフィン22同士の間には、ベース板21の厚み方向から視た平面視において、第1の方向D1に延在する直線状を呈する第1直線部221aと、第1の方向D1とは異なる第2の方向D2に延在する直線状を呈する第2直線部221bとを備えた格子状の隙間221が形成されている。 Further, as shown in FIG. 2, the pin fins 22 are arranged so that the side surfaces 222 face each other at a distance from each other. As a result, between the pin fins 22, a first straight line portion 221a that exhibits a linear shape extending in the first direction D1 and a first direction D1 in a plan view seen from the thickness direction of the base plate 21. Is formed with a grid-like gap 221 having a second straight line portion 221b extending in a different second direction D2.

本例における第1の方向D1とベース板21の短辺とのなす角度は34°であり、第1の方向D1と第2の方向D2とのなす角度は68°である。つまり、第1直線部221aはベース板21の短辺に対して34°傾いた方向に延設されており、第2直線部221bは第1直線部221aに対して68°傾いた方向に延設されている。なお、第1の方向D1とベース板21の短辺とのなす角度は、本例の態様に限定されることはない。また、第2の方向D2は、第1の方向D1とは異なっていれば、どのような角度であってもよい。 The angle formed by the first direction D1 and the short side of the base plate 21 in this example is 34 °, and the angle formed by the first direction D1 and the second direction D2 is 68 °. That is, the first straight line portion 221a extends in a direction inclined by 34 ° with respect to the short side of the base plate 21, and the second straight line portion 221b extends in a direction inclined by 68 ° with respect to the first straight line portion 221a. It is set up. The angle formed by the first direction D1 and the short side of the base plate 21 is not limited to the embodiment of this example. Further, the second direction D2 may have any angle as long as it is different from the first direction D1.

ピンフィン22同士の隙間221の広さは特に限定されることはないが、例えば、0.5〜2.0mmの範囲から適宜設定することができる。本例のピンフィン22は、第1の方向及び第2の方向のいずれにおいても、隣り合うピンフィン22との隙間221の広さ0.9mmとなるように配置されている。即ち、本例のヒートシンク本体2における第1直線部221a及び第2直線部221bの幅は、いずれも0.9mmである。 The width of the gap 221 between the pin fins 22 is not particularly limited, but can be appropriately set from, for example, a range of 0.5 to 2.0 mm. The pin fins 22 of this example are arranged so that the width of the gap 221 with the adjacent pin fins 22 is 0.9 mm in both the first direction and the second direction. That is, the widths of the first straight line portion 221a and the second straight line portion 221b in the heat sink main body 2 of this example are both 0.9 mm.

ピンフィン22同士の隙間221には、流路調整部材3が着脱可能に取り付けられている。本例の流路調整部材3は、図2及び図4に示すように、第1直線部221aに配置された第1閉鎖部31と、第1閉鎖部31に連なり、第2直線部221bに配置された第2閉鎖部32と、を有している。更に、流路調整部材3は、図4に示すように、第1閉鎖部31と第2閉鎖部32との連結部33から第1の方向に延出した第3閉鎖部34と、連結部33から第2の方向に延出した第4閉鎖部35と、を有している。即ち、本例の流路調整部材3の断面形状は略X字状を呈している。 A flow path adjusting member 3 is detachably attached to the gap 221 between the pin fins 22. As shown in FIGS. 2 and 4, the flow path adjusting member 3 of this example is connected to the first closed portion 31 arranged in the first straight portion 221a and the first closed portion 31, and is connected to the second straight portion 221b. It has a second closed portion 32 arranged. Further, as shown in FIG. 4, the flow path adjusting member 3 has a third closing portion 34 extending in the first direction from the connecting portion 33 between the first closing portion 31 and the second closing portion 32 and the connecting portion. It has a fourth closed portion 35 extending from 33 in the second direction. That is, the cross-sectional shape of the flow path adjusting member 3 of this example is substantially X-shaped.

本例の流路調整部材3の高さは、図3に示すように、ピンフィン22の高さと同一である。また、図2に示すように、第1閉鎖部31〜第4閉鎖部35の厚みはピンフィン22同士の隙間221の広さと同一である。そのため、本例の流路調整部材3は、ピンフィン22同士の隙間221に挿入した際にピンフィン22同士の隙間221を完全に閉鎖することができる。 As shown in FIG. 3, the height of the flow path adjusting member 3 of this example is the same as the height of the pin fin 22. Further, as shown in FIG. 2, the thickness of the first closed portion 31 to the fourth closed portion 35 is the same as the width of the gap 221 between the pin fins 22. Therefore, the flow path adjusting member 3 of this example can completely close the gap 221 between the pin fins 22 when inserted into the gap 221 between the pin fins 22.

本例のヒートシンク1においては、図2に示すように、4つの流路調整部材3がベース板21における背面212の中央部に配置されているが、流路調整部材3の配置及び数は、発熱体が搭載される位置や、冷媒が流入する位置、冷媒が流出する位置等に応じて適宜設定すればよい。 In the heat sink 1 of this example, as shown in FIG. 2, four flow path adjusting members 3 are arranged at the center of the back surface 212 of the base plate 21, but the arrangement and number of the flow path adjusting members 3 are different. It may be appropriately set according to the position where the heating element is mounted, the position where the refrigerant flows in, the position where the refrigerant flows out, and the like.

図には示さないが、例えば、冷媒の流入位置と冷媒の流出位置とが対向している場合、流路調整部材3を冷媒の流入位置と対面する位置に配置することができる。この場合には、冷媒の流入位置から流入した冷媒を流路調整部材3によって側方に分配し、ヒートシンク1における冷媒の流れの偏りを軽減することができる。 Although not shown in the figure, for example, when the inflow position of the refrigerant and the outflow position of the refrigerant face each other, the flow path adjusting member 3 can be arranged at a position facing the inflow position of the refrigerant. In this case, the refrigerant flowing from the inflow position of the refrigerant is distributed sideways by the flow path adjusting member 3, and the bias of the refrigerant flow in the heat sink 1 can be reduced.

次に、本例のヒートシンク1の作用効果を説明する。図1に示すように、ヒートシンク1の流路調整部材3は、ピンフィン22同士の隙間221に着脱可能に装着されている。そのため、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入する位置、流出する位置等に応じて流路調整部材3を適切な位置に装着することができる。そして、流路調整部材3を発熱体の搭載位置等に応じた適切な位置に配置することにより、発熱体の冷却を効率よく行うことができる。 Next, the action and effect of the heat sink 1 of this example will be described. As shown in FIG. 1, the flow path adjusting member 3 of the heat sink 1 is detachably attached to the gap 221 between the pin fins 22. Therefore, the flow path adjusting member 3 can be mounted at an appropriate position according to the position where the heating element is mounted, the position where the refrigerant flows in, the position where the refrigerant flows out, and the like. Then, by arranging the flow path adjusting member 3 at an appropriate position according to the mounting position of the heating element or the like, the heating element can be efficiently cooled.

また、ヒートシンク1は、流路調整部材3によって冷媒の流通経路を調整することができるため、ピンフィン22の配置を発熱体の搭載位置等に合わせて変更する必要がない。それ故、ヒートシンク1によれば、ピンフィン22の配置パターンの数を少なくし、製造コストの増大を抑制することができる。 Further, since the heat sink 1 can adjust the flow path of the refrigerant by the flow path adjusting member 3, it is not necessary to change the arrangement of the pin fins 22 according to the mounting position of the heating element or the like. Therefore, according to the heat sink 1, the number of arrangement patterns of the pin fins 22 can be reduced, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

以上のように、ヒートシンク1は、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有している。 As described above, the heat sink 1 can suppress an increase in manufacturing cost and has excellent cooling performance.

図2に示すように、本例のヒートシンク本体2におけるピンフィン22同士の隙間221は、第1の方向D1に延在する直線状を呈する第1直線部221aと、第1の方向D1とは異なる第2の方向D2に延在する直線状を呈する第2直線部221bとを備えた格子状に形成されている。また、図2及び図4に示すように、流路調整部材3は、第1直線部221aに配置された第1閉鎖部31と、第1閉鎖部31に連なり、第2直線部221bに配置された第2閉鎖部32と、を有している。 As shown in FIG. 2, the gap 221 between the pin fins 22 in the heat sink main body 2 of this example is different from the first straight line portion 221a which has a linear shape extending in the first direction D1 and the first direction D1. It is formed in a grid pattern including a second straight line portion 221b extending in the second direction D2 and exhibiting a straight line shape. Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the flow path adjusting member 3 is connected to the first closed portion 31 arranged in the first straight line portion 221a and the first closed portion 31, and is arranged in the second straight line portion 221b. It has a second closed portion 32 and the like.

更に、流路調整部材3は、第1閉鎖部31と第2閉鎖部32との連結部33から第1の方向D1に延出した第3閉鎖部34と、連結部33から第2の方向D2に延出した第4閉鎖部35と、を有している。つまり、本例の流路調整部材3は、第1閉鎖部31、第2閉鎖部32、第3閉鎖部34及び第4閉鎖部35からなる略X字状の部分を有している。 Further, the flow path adjusting member 3 has a third closing portion 34 extending in the first direction D1 from the connecting portion 33 between the first closing portion 31 and the second closing portion 32, and a second direction from the connecting portion 33. It has a fourth closed portion 35 extending to D2. That is, the flow path adjusting member 3 of this example has a substantially X-shaped portion including a first closed portion 31, a second closed portion 32, a third closed portion 34, and a fourth closed portion 35.

図2に示すように、第1閉鎖部31及び第3閉鎖部34は、第2の方向D2において隣り合うピンフィン22の間に保持されている。また、第2閉鎖部32及び第4閉鎖部35は、第1の方向D1において隣り合うピンフィン22の間に保持されている。 As shown in FIG. 2, the first closed portion 31 and the third closed portion 34 are held between adjacent pin fins 22 in the second direction D2. Further, the second closed portion 32 and the fourth closed portion 35 are held between adjacent pin fins 22 in the first direction D1.

そのため、例えば流路調整部材3が冷媒から受ける圧力等によって第2の方向D2に押圧された場合には、連結部33から第1の方向D1における一方側に延出した第1閉鎖部31と、他方側に延出した第3閉鎖部34との2か所の閉鎖部により流路調整部材3を支持することができる。同様に、流路調整部材3が冷媒から受ける圧力等によって第1の方向D1に押圧された場合には、連結部33から第2の方向D2における一方側に延出した第2閉鎖部32と、他方側に延出した第4閉鎖部35との2か所の閉鎖部により流路調整部材3を支持することができる。 Therefore, for example, when the flow path adjusting member 3 is pressed in the second direction D2 by the pressure received from the refrigerant or the like, the first closed portion 31 extending from the connecting portion 33 to one side in the first direction D1. The flow path adjusting member 3 can be supported by two closing portions with the third closing portion 34 extending to the other side. Similarly, when the flow path adjusting member 3 is pressed in the first direction D1 by the pressure received from the refrigerant or the like, the second closing portion 32 extending from the connecting portion 33 to one side in the second direction D2 The flow path adjusting member 3 can be supported by two closing portions with the fourth closing portion 35 extending to the other side.

このように、略X字状部分を有する流路調整部材3によれば、連結部33から延出した4か所の閉鎖部31、32、34、35のそれぞれを、連結部33の周囲のピンフィン22によって保持することができる。その結果、流路調整部材3の位置ずれをより効果的に抑制することができる。 As described above, according to the flow path adjusting member 3 having a substantially X-shaped portion, each of the four closed portions 31, 32, 34, and 35 extending from the connecting portion 33 is formed around the connecting portion 33. It can be held by the pin fins 22. As a result, the misalignment of the flow path adjusting member 3 can be suppressed more effectively.

ヒートシンク1は、ベース板21の発熱体搭載面211上に接合された裏面金属層41と、裏面金属層41上に積層されたセラミックス板42と、セラミックス板42上に積層された回路金属層43と、を備えた回路基板4を有している。本例のヒートシンク1を作製するに当たっては、流路調整部材3をヒートシンク本体2から取り外した状態でヒートシンク本体2と回路基板4とを接合すればよい。これにより、ヒートシンク本体2は、流路調整部材3によって拘束されることなく熱膨張することができる。その結果、熱膨張によるひずみの発生を抑制することができる。 The heat sink 1 includes a back metal layer 41 bonded on the heating element mounting surface 211 of the base plate 21, a ceramic plate 42 laminated on the back metal layer 41, and a circuit metal layer 43 laminated on the ceramic plate 42. It has a circuit board 4 provided with and. In producing the heat sink 1 of this example, the heat sink body 2 and the circuit board 4 may be joined in a state where the flow path adjusting member 3 is removed from the heat sink body 2. As a result, the heat sink body 2 can be thermally expanded without being restrained by the flow path adjusting member 3. As a result, the generation of strain due to thermal expansion can be suppressed.

そして、ヒートシンク本体2と回路基板4との接合が完了した後にこれらを冷却することにより、流路調整部材3によって拘束されることなくヒートシンク本体2及び回路基板4を収縮させ、回路金属層43のうねりを低減することができる。その結果、回路基板の平坦度の悪化を抑制し、発熱体をより容易に搭載することができる。 Then, by cooling these after the bonding between the heat sink main body 2 and the circuit board 4 is completed, the heat sink main body 2 and the circuit board 4 are contracted without being restrained by the flow path adjusting member 3, and the circuit metal layer 43 Waviness can be reduced. As a result, deterioration of the flatness of the circuit board can be suppressed, and the heating element can be mounted more easily.

(実施例2)
本例では、流路調整部材の他の態様の例として、図5を参照しつつ流路調整部材302の構成を説明する。なお、本例以降の例において使用される符号のうち、既出の例において使用した符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の例と同一の構成要素等を示す。
(Example 2)
In this example, as an example of another aspect of the flow path adjusting member, the configuration of the flow path adjusting member 302 will be described with reference to FIG. Of the codes used in the examples after this example, those having the same code as those used in the above-mentioned examples indicate the same components and the like as those in the above-mentioned examples unless otherwise specified.

流路調整部材は、図4に示した略X字形状以外にも種々の態様をとり得る。例えば、図5に示すように、流路調整部材302は、第1閉鎖部31と、第2閉鎖部32とが連結部33を介して交互に連なった略ジグザグ状を呈していてもよい。本例の流路調整部材302は、図4に示す流路調整部材3と併用してもよいし、本例の流路調整部材302を単独で使用してもよい。本例の流路調整部材302は、図4の流路調整部材3と同様に、ピンフィン22同士の隙間221(図2参照)に着脱可能に装着することができるように構成されている。それ故、本例の流路調整部材302を備えたヒートシンク1は、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。 The flow path adjusting member may take various forms other than the substantially X-shape shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, the flow path adjusting member 302 may have a substantially zigzag shape in which the first closed portion 31 and the second closed portion 32 are alternately connected via the connecting portion 33. The flow path adjusting member 302 of this example may be used in combination with the flow path adjusting member 3 shown in FIG. 4, or the flow path adjusting member 302 of this example may be used alone. The flow path adjusting member 302 of this example is configured so as to be detachably attached to the gap 221 (see FIG. 2) between the pin fins 22 like the flow path adjusting member 3 of FIG. Therefore, the heat sink 1 provided with the flow path adjusting member 302 of this example can exert the same action and effect as that of the first embodiment.

(実施例3)
本例は、ヒートシンク1を備えた電子機器5の例である。図6に示すように、本例の電子機器5は、ヒートシンク1と、ジャケット6と、を有している。ジャケット6は、図6及び図8に示すように、複数のピンフィン22に対面する底壁部61と、底壁部61の周囲に配置され、ベース板21に対面する周壁部62と、を有している。図8に示すように、ベース板21とジャケット6との間には、これらによって囲まれた空間からなる冷媒流路63が形成されている。また、ベース板21の発熱体搭載面211上には発熱体7が配置されている。そして、図9に示すように、流路調整部材3は、発熱体7の直下に配置されたピンフィン22同士の隙間221に冷媒を導くように配置されている。
(Example 3)
This example is an example of an electronic device 5 provided with a heat sink 1. As shown in FIG. 6, the electronic device 5 of this example has a heat sink 1 and a jacket 6. As shown in FIGS. 6 and 8, the jacket 6 has a bottom wall portion 61 facing the plurality of pin fins 22 and a peripheral wall portion 62 arranged around the bottom wall portion 61 and facing the base plate 21. are doing. As shown in FIG. 8, a refrigerant flow path 63 composed of a space surrounded by the base plate 21 and the jacket 6 is formed between the base plate 21 and the jacket 6. Further, the heating element 7 is arranged on the heating element mounting surface 211 of the base plate 21. Then, as shown in FIG. 9, the flow path adjusting member 3 is arranged so as to guide the refrigerant into the gap 221 between the pin fins 22 arranged directly below the heating element 7.

本例のジャケット6はアルミニウム材から構成されており、図6及び図8に示すように、底壁部61と、底壁部61の外周縁部に配置された4枚の周壁部62(62a〜62d)とからなる有底箱状を呈している。なお、前述した「アルミニウム材」には、アルミニウム及びアルミニウム合金が含まれる。 The jacket 6 of this example is made of an aluminum material, and as shown in FIGS. 6 and 8, the bottom wall portion 61 and the four peripheral wall portions 62 (62a) arranged on the outer peripheral edge portion of the bottom wall portion 61. It has a bottomed box shape consisting of ~ 62d). The above-mentioned "aluminum material" includes aluminum and aluminum alloys.

周壁部62の頂面621上には、ヒートシンク1のベース板21が載置されている。図7に示すように、4枚の周壁部62a〜62dのうち2枚の周壁部62a、62cはベース板21の長辺と平行な方向に延在しており、残る2枚の周壁部62b、62dは、ベース板21の短辺と平行な方向に延在している。ベース板21の短辺に沿って配置された周壁部62b、62dの長さは、長辺に沿って配置された周壁部62a、62cの長さよりも短い。 The base plate 21 of the heat sink 1 is placed on the top surface 621 of the peripheral wall portion 62. As shown in FIG. 7, of the four peripheral wall portions 62a to 62d, two peripheral wall portions 62a and 62c extend in a direction parallel to the long side of the base plate 21, and the remaining two peripheral wall portions 62b , 62d extend in a direction parallel to the short side of the base plate 21. The lengths of the peripheral wall portions 62b and 62d arranged along the short sides of the base plate 21 are shorter than the lengths of the peripheral wall portions 62a and 62c arranged along the long sides.

周壁部62の頂面621には、周壁部62の内周端縁に沿って延在する溝部622(図8参照)が設けられている。図6及び図8に示すように、溝部内にはOリング623が保持されている。Oリング623は、ベース板21と周壁部62との間に介在し、両者の間の隙間を液密に封止することができる。 The top surface 621 of the peripheral wall portion 62 is provided with a groove portion 622 (see FIG. 8) extending along the inner peripheral edge of the peripheral wall portion 62. As shown in FIGS. 6 and 8, an O-ring 623 is held in the groove. The O-ring 623 is interposed between the base plate 21 and the peripheral wall portion 62, and can tightly seal the gap between the two.

また、図6に示すように、溝部622の外方には、ベース板21を締結するための締結孔624が設けられている。締結孔624は、周壁部62に載置されたベース板21の貫通孔と同一の位置に配置されている。本例のジャケット6は、図6に示すように、ベース板21の貫通孔213及び周壁部62の締結孔624に締結部材としてのボルト625を挿入することにより、ボルト625を介してヒートシンク1を着脱可能に保持することができる。 Further, as shown in FIG. 6, a fastening hole 624 for fastening the base plate 21 is provided on the outer side of the groove portion 622. The fastening hole 624 is arranged at the same position as the through hole of the base plate 21 placed on the peripheral wall portion 62. In the jacket 6 of this example, as shown in FIG. 6, the heat sink 1 is inserted through the bolt 625 by inserting the bolt 625 as a fastening member into the through hole 213 of the base plate 21 and the fastening hole 624 of the peripheral wall portion 62. It can be held detachably.

ヒートシンク1のピンフィン22及び流路調整部材3は、ベース板21と、底壁部61と、周壁部62とによって囲まれた空間からなる冷媒流路63内に配置されている。図8に示すように、底壁部61と、底壁部61とピンフィン22の先端222との間には、隙間611が形成されている。底壁部61とピンフィン22との隙間611は、ピンフィン22同士の隙間221よりも狭いことが好ましい。この場合には、底壁部61とピンフィン22との間の隙間611に冷媒を流れにくくすることができる。これにより、ピンフィン22同士の隙間221に冷媒をより流れやすくし、冷却性能を向上させることができる。 The pin fins 22 and the flow path adjusting member 3 of the heat sink 1 are arranged in the refrigerant flow path 63 including the space surrounded by the base plate 21, the bottom wall portion 61, and the peripheral wall portion 62. As shown in FIG. 8, a gap 611 is formed between the bottom wall portion 61, the bottom wall portion 61, and the tip 222 of the pin fin 22. The gap 611 between the bottom wall portion 61 and the pin fins 22 is preferably narrower than the gap 221 between the pin fins 22. In this case, it is possible to prevent the refrigerant from flowing into the gap 611 between the bottom wall portion 61 and the pin fin 22. As a result, the refrigerant can flow more easily into the gap 221 between the pin fins 22, and the cooling performance can be improved.

図6〜図8に示すように、本例のジャケット6は、電子機器5の外部から冷媒流路63に冷媒を供給する冷媒導入口631と、冷媒流路63から電子機器5の外部へ冷媒を導出する冷媒導出口632と、を有している。冷媒導入口631は、4枚の周壁部62のうち、ベース板21の一方の長辺に沿って配置された周壁部62aの中央に設けられている。また、冷媒導出口632は、冷媒導入口631を有する周壁部62aと対向する周壁部62cの中央に設けられている。 As shown in FIGS. 6 to 8, the jacket 6 of this example has a refrigerant introduction port 631 that supplies a refrigerant from the outside of the electronic device 5 to the refrigerant flow path 63, and a refrigerant from the refrigerant flow path 63 to the outside of the electronic device 5. It has a refrigerant outlet 632 and a refrigerant outlet 632. The refrigerant introduction port 631 is provided at the center of the peripheral wall portion 62a arranged along one long side of the base plate 21 among the four peripheral wall portions 62. Further, the refrigerant outlet 632 is provided at the center of the peripheral wall portion 62c facing the peripheral wall portion 62a having the refrigerant introduction port 631.

本例のヒートシンク1における発熱体搭載面211には、回路基板4が接合されている。図7に示すように、回路基板4は、ベース板21の長辺と平行な方向に延在し、互いに間隔をおいて並んだ2か所の回路金属層43を有している。また、各回路金属層43には、ベース板21の長辺と平行な方向に互いに間隔をおいて並んだ3個の発熱体7が接合されている。本例の発熱体7は、具体的には、半導体素子である。各半導体素子は正方形状を呈している。なお、以下において、便宜上、図7における左上に配置された発熱体7を第1発熱体7aといい、第1発熱体7aから反時計回りに、順次第2発熱体7b、第3発熱体7c、第4発熱体7d、第5発熱体7e、第6発熱体7fということがある。 A circuit board 4 is bonded to the heating element mounting surface 211 of the heat sink 1 of this example. As shown in FIG. 7, the circuit board 4 has two circuit metal layers 43 extending in a direction parallel to the long side of the base plate 21 and arranged at intervals from each other. Further, three heating elements 7 arranged at intervals in the direction parallel to the long side of the base plate 21 are joined to each circuit metal layer 43. Specifically, the heating element 7 of this example is a semiconductor element. Each semiconductor element has a square shape. In the following, for convenience, the heating element 7 arranged in the upper left of FIG. 7 is referred to as a first heating element 7a, and the second heating element 7b and the third heating element 7c are sequentially turned counterclockwise from the first heating element 7a. , The fourth heating element 7d, the fifth heating element 7e, and the sixth heating element 7f.

図9に示すように、本例の流路調整部材3は、ベース板21の長辺方向において隣り合う発熱体7の間に冷媒が流入しにくくなるように配置されている。より具体的には、本例のヒートシンク1における流路調整部材3は、各発熱体7におけるベース板21の短辺に平行な辺71(図7参照)と、この辺71の冷媒導入口631側の端同士を結ぶ線分72とに沿って配置されている。これにより、冷媒導入口631から流入した冷媒を、発熱体7の直下に配置されたピンフィン22同士の隙間221に導くことができる。 As shown in FIG. 9, the flow path adjusting member 3 of this example is arranged so that the refrigerant is less likely to flow between the heating elements 7 adjacent to each other in the long side direction of the base plate 21. More specifically, the flow path adjusting member 3 in the heat sink 1 of this example has a side 71 (see FIG. 7) parallel to the short side of the base plate 21 in each heating element 7 and the refrigerant introduction port 631 side of this side 71. It is arranged along the line segment 72 connecting the ends of the. As a result, the refrigerant flowing in from the refrigerant introduction port 631 can be guided to the gap 221 between the pin fins 22 arranged directly under the heating element 7.

本例のように流路調整部材3を配置することによる冷却性能の向上効果は、例えば、以下の熱流体シミュレーションにより比較することができる。 The effect of improving the cooling performance by arranging the flow path adjusting member 3 as in this example can be compared by, for example, the following thermo-fluid simulation.

まず、本例の電子機器5の構造モデルを準備し、冷媒導入口631から冷媒としての50%エチレングリコール水溶液を供給する。冷媒の温度は60℃とし、冷媒の流量は10L/分とする。そして、発熱体7a〜7fのそれぞれの発熱量を100Wとした場合の、定常状態における発熱体7の温度を算出する。 First, a structural model of the electronic device 5 of this example is prepared, and a 50% ethylene glycol aqueous solution as a refrigerant is supplied from the refrigerant introduction port 631. The temperature of the refrigerant is 60 ° C., and the flow rate of the refrigerant is 10 L / min. Then, the temperature of the heating element 7 in the steady state is calculated when the calorific value of each of the heating elements 7a to 7f is 100 W.

本例のように流路調整部材3を配置した場合における各発熱体7の温度と、流路調整部材3を配置しない場合の各発熱体7の温度とを表1に示す。 Table 1 shows the temperature of each heating element 7 when the flow path adjusting member 3 is arranged as in this example, and the temperature of each heating element 7 when the flow path adjusting member 3 is not arranged.

Figure 2020141047
Figure 2020141047

表1に示したように、流路調整部材3によって冷媒を発熱体7の直下に導くことにより、流路調整部材3を取り付けない場合に比べて発熱体7の温度を低下させることができる。これらの結果から、流路調整部材3によって冷媒を発熱体7の直下に導くことにより、冷却性能をより向上させることが可能であることが理解できる。 As shown in Table 1, by guiding the refrigerant directly under the heating element 7 by the flow path adjusting member 3, the temperature of the heating element 7 can be lowered as compared with the case where the flow path adjusting member 3 is not attached. From these results, it can be understood that the cooling performance can be further improved by guiding the refrigerant directly under the heating element 7 by the flow path adjusting member 3.

本発明のヒートシンク1及び電子機器5の態様は、実施例1〜実施例3の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例1〜3においては、四角柱状のピンフィン22を備えたヒートシンク本体2の例を示したが、ピンフィン22の形状はこれに限定されるものではなく、流路調整部材3を取り付けることができればよい。 The aspects of the heat sink 1 and the electronic device 5 of the present invention are not limited to the embodiments of Examples 1 to 3, and the configurations can be appropriately changed as long as the gist of the present invention is not impaired. For example, in Examples 1 to 3, the heat sink main body 2 provided with the square columnar pin fins 22 is shown, but the shape of the pin fins 22 is not limited to this, and the flow path adjusting member 3 is attached. I wish I could.

流路調整部材3の配置は、前述した通り、発熱体7の位置や冷媒導入口631の位置、冷媒導出口632の位置などに応じて適宜設定することができる。例えば、流路調整部材3を有しない状態では冷媒の流速に偏りが生じる場合において、冷媒の流速が速い部分に流路調整部材3を配置することにより、流速の偏りを抑制し、ヒートシンク1全体を均一に冷却することもできる。 As described above, the arrangement of the flow path adjusting member 3 can be appropriately set according to the position of the heating element 7, the position of the refrigerant introduction port 631, the position of the refrigerant outlet port 632, and the like. For example, when the flow velocity of the refrigerant is uneven without the flow path adjusting member 3, by arranging the flow path adjusting member 3 in the portion where the flow velocity of the refrigerant is high, the uneven flow velocity is suppressed and the entire heat sink 1 is used. Can also be cooled uniformly.

流路調整部材3は、ヒートシンク1が電子機器5に取り付けられた時点で所望の位置に配置されていればよい。ヒートシンク1単体の状態においては、流路調整部材3はどのような位置に配置されていてもよい。また、ヒートシンク1単体の状態においては、流路調整部材3はヒートシンク本体2から取り外されていてもよい。いずれの場合においても、電子機器5に取り付けられた時点で流路調整部材3が所望の位置に配置されていれば、冷却性能を向上させる効果を発揮することができる。 The flow path adjusting member 3 may be arranged at a desired position when the heat sink 1 is attached to the electronic device 5. In the state of the heat sink 1 alone, the flow path adjusting member 3 may be arranged at any position. Further, in the state of the heat sink 1 alone, the flow path adjusting member 3 may be removed from the heat sink main body 2. In any case, if the flow path adjusting member 3 is arranged at a desired position when it is attached to the electronic device 5, the effect of improving the cooling performance can be exhibited.

1 ヒートシンク
2 ヒートシンク本体
21 ベース板
211 発熱体搭載面
212 背面
22 ピンフィン
221 隙間
3 流路調整部材
1 Heat sink 2 Heat sink body 21 Base plate 211 Heating element mounting surface 212 Back 22 Pin fins 221 Gap 3 Flow path adjusting member

Claims (5)

発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有する、ヒートシンク。
A heat sink main body having a base plate having a heating element mounting surface on which a heating element is mounted and having a flat plate shape, and a plurality of pin fins erected on the back surface of the heating element mounting surface.
A heat sink having a flow path adjusting member that is detachably attached to a gap between the pin fins and closes at least a part of the gap.
前記隙間は、第1の方向に延在する直線状を呈する第1直線部と、第1の方向とは異なる第2の方向に延在する直線状を呈する第2直線部とを備えた格子状に形成されており、前記流路調整部材は、前記第1直線部に配置された第1閉鎖部と、前記第1閉鎖部に連なり、前記第2直線部に配置された第2閉鎖部と、を有している、請求項1に記載のヒートシンク。 The gap is a lattice having a first straight line portion extending in a first direction and a second straight line portion extending in a second direction different from the first direction. The flow path adjusting member is formed in a shape, and the flow path adjusting member is connected to a first closed portion arranged in the first straight line portion and a second closed portion arranged in the second straight line portion. The heat sink according to claim 1, further comprising. 前記流路調整部材は、前記第1閉鎖部と前記第2閉鎖部との連結部から前記第1の方向に延出した第3閉鎖部と、前記連結部から前記第2の方向に延出した第4閉鎖部と、を有している、請求項2に記載のヒートシンク。 The flow path adjusting member extends from the connecting portion between the first closing portion and the second closing portion to the third closing portion extending in the first direction and from the connecting portion in the second direction. The heat sink according to claim 2, further comprising a fourth closed portion. 前記ヒートシンクは、前記発熱体搭載面上に接合された裏面金属層と、前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板上に積層された回路金属層とを備えた回路基板を有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートシンク。 The heat sink includes a circuit board including a back surface metal layer bonded on the heating element mounting surface, a ceramic plate laminated on the back surface metal layer, and a circuit metal layer laminated on the ceramic plate. The heat sink according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のヒートシンクと、
複数の前記ピンフィンに対面する底壁部と、前記底壁部の周囲に配置され、前記ベース板に対面する周壁部と、を備えたジャケットと、
前記ベース板と前記ジャケットとによって囲まれた空間からなる冷媒流路と、
前記発熱体搭載面上に配置された発熱体と、を有し、
前記流路調整部材は、前記発熱体の直下に配置された前記ピンフィン同士の隙間に冷媒を導くように配置されている、電子機器。
The heat sink according to any one of claims 1 to 4,
A jacket including a bottom wall portion facing the pin fins and a peripheral wall portion arranged around the bottom wall portion and facing the base plate.
A refrigerant flow path composed of a space surrounded by the base plate and the jacket,
Having a heating element arranged on the heating element mounting surface,
The flow path adjusting member is an electronic device arranged so as to guide a refrigerant into a gap between the pin fins arranged directly under the heating element.
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