JP3198771B2 - ヒートシンク - Google Patents
ヒートシンクInfo
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- JP3198771B2 JP3198771B2 JP35533593A JP35533593A JP3198771B2 JP 3198771 B2 JP3198771 B2 JP 3198771B2 JP 35533593 A JP35533593 A JP 35533593A JP 35533593 A JP35533593 A JP 35533593A JP 3198771 B2 JP3198771 B2 JP 3198771B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- receiving block
- pipes
- pipe
- heat sink
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発熱素子に固定されるヒ
ートパイプ式ヒートシンクに関し、特に、低温において
放熱性に優れるヒートシンクに関する。
ートパイプ式ヒートシンクに関し、特に、低温において
放熱性に優れるヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来技術】車両用インバータにスイッチング素子とし
て使用されるＩＣやＬＳＩ等の半導体素子は作動時に発
熱を伴うことから放熱を促すためにヒートシンクに固定
される。
て使用されるＩＣやＬＳＩ等の半導体素子は作動時に発
熱を伴うことから放熱を促すためにヒートシンクに固定
される。
【０００３】図３は、従来のヒートシンクを示し、(A)
は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図であ
る。このヒートシンクは、半導体素子（図示せず）が固
定される受熱ブロック１と、銅管より成り、受熱ブロッ
ク１に所定の間隔をおいて複数本並列に挿入され、低融
点金属３によって隙間を充填されることにより固定され
るヒートパイプ２と、ヒートパイプ２の長さ方向に複数
設けられる放熱フィン４と、放熱フィン４の受熱ブロッ
ク１側に設けられた水切板５とを有し、ヒートパイプ２
の先端側には取付板６が固定され、更にヒートパイプ２
の先端には保護キャップ７が取り付けられている。
は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図であ
る。このヒートシンクは、半導体素子（図示せず）が固
定される受熱ブロック１と、銅管より成り、受熱ブロッ
ク１に所定の間隔をおいて複数本並列に挿入され、低融
点金属３によって隙間を充填されることにより固定され
るヒートパイプ２と、ヒートパイプ２の長さ方向に複数
設けられる放熱フィン４と、放熱フィン４の受熱ブロッ
ク１側に設けられた水切板５とを有し、ヒートパイプ２
の先端側には取付板６が固定され、更にヒートパイプ２
の先端には保護キャップ７が取り付けられている。
【０００４】受熱ブロック１に挿入されたヒートパイプ
２の内部には作動液８として純水が内蔵されており、半
導体素子（図示せず）の作動に基づいて発生した熱が伝
達されると作動液８は蒸発・気化することによって管内
を移動する。作動液８の蒸発気体は管壁を介して放熱フ
ィン４に熱を伝達すると凝縮・液化し、受熱ブロック１
側に再び戻る。このような動作を繰り返すことによって
放熱が行われる。
２の内部には作動液８として純水が内蔵されており、半
導体素子（図示せず）の作動に基づいて発生した熱が伝
達されると作動液８は蒸発・気化することによって管内
を移動する。作動液８の蒸発気体は管壁を介して放熱フ
ィン４に熱を伝達すると凝縮・液化し、受熱ブロック１
側に再び戻る。このような動作を繰り返すことによって
放熱が行われる。
【０００５】作動液８はヒートシンクが使用される状況
における周囲温度に基づいて選択され、０℃以下の周囲
温度で使用される場合には低温気化性にすぐれるフロン
系化合物等の低沸点作動液が内蔵される。
における周囲温度に基づいて選択され、０℃以下の周囲
温度で使用される場合には低温気化性にすぐれるフロン
系化合物等の低沸点作動液が内蔵される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のヒート
シンクによれば、ヒートシンクの設置場所の周囲温度が
０℃以下になるとヒートパイプの作動液である純水が凍
結してしまうため、ヒートパイプの熱伝達特性が損なわ
れて受熱ブロックの温度が上昇し、半導体素子が破壊す
ることがある。一方、低温においても蒸発気化性の良い
フロン系化合物は地球の環境に与える影響が大きく使用
が困難になりつつある。従って、本発明の目的は、純水
を作動液として使用しても０℃以下の温度条件において
作動し、かつ放熱性に優れるヒートシンクを提供するこ
とにある。
シンクによれば、ヒートシンクの設置場所の周囲温度が
０℃以下になるとヒートパイプの作動液である純水が凍
結してしまうため、ヒートパイプの熱伝達特性が損なわ
れて受熱ブロックの温度が上昇し、半導体素子が破壊す
ることがある。一方、低温においても蒸発気化性の良い
フロン系化合物は地球の環境に与える影響が大きく使用
が困難になりつつある。従って、本発明の目的は、純水
を作動液として使用しても０℃以下の温度条件において
作動し、かつ放熱性に優れるヒートシンクを提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るヒートシン
クは、冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子が固定
される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する放熱装
置と、一端が受熱ブロックに同じ深さに埋設され、他端
が放熱装置を介して放熱する複数のヒートパイプとを有
し、前記ヒートパイプの少なくとも１本は他のヒートパ
イプより長さが短く形成され、他端が前記放熱装置の一
部に熱接続されていることを特徴とするものである。
クは、冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子が固定
される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する放熱装
置と、一端が受熱ブロックに同じ深さに埋設され、他端
が放熱装置を介して放熱する複数のヒートパイプとを有
し、前記ヒートパイプの少なくとも１本は他のヒートパ
イプより長さが短く形成され、他端が前記放熱装置の一
部に熱接続されていることを特徴とするものである。
【０００８】本発明によると、半導体素子の作動により
発生した熱を長さの異なるヒートパイプを介して放熱装
置に伝達することにより受熱ブロックの温度上昇を緩和
することができる。
発生した熱を長さの異なるヒートパイプを介して放熱装
置に伝達することにより受熱ブロックの温度上昇を緩和
することができる。
【０００９】
【発明の実施の態様】以下、本発明のヒートシンクの実
施態様を説明する。従来技術と同一の構成を有する部分
については同一の符号および引用数字を付しているの
で、重複する説明を省略する。
施態様を説明する。従来技術と同一の構成を有する部分
については同一の符号および引用数字を付しているの
で、重複する説明を省略する。
【００１０】図１は本発明に係るヒートシンクの第１の
実施態様を示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ
部における切断図である。このヒートシンクは、受熱ブ
ロック１に所定の間隔をおいて複数本のヒートパイプ
２、９が並列に同じ深さで埋設され、ヒートパイプ２に
対して長さの短いヒートパイプ９が交互に設けられ、ヒ
ートパイプ９の他端は放熱フィン４の一部に熱接続され
ている。図１(B) に示されるように、ヒートパイプ９に
も作動液８としてヒートパイプ２と同様に純水が内蔵さ
れている。
実施態様を示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ
部における切断図である。このヒートシンクは、受熱ブ
ロック１に所定の間隔をおいて複数本のヒートパイプ
２、９が並列に同じ深さで埋設され、ヒートパイプ２に
対して長さの短いヒートパイプ９が交互に設けられ、ヒ
ートパイプ９の他端は放熱フィン４の一部に熱接続され
ている。図１(B) に示されるように、ヒートパイプ９に
も作動液８としてヒートパイプ２と同様に純水が内蔵さ
れている。
【００１１】半導体素子（図示せず）の作動に基づいた
熱が受熱ブロック１に伝達すると、ヒートパイプ２、９
の一端に内蔵された作動液８が蒸発・気化して管内を移
動する。
熱が受熱ブロック１に伝達すると、ヒートパイプ２、９
の一端に内蔵された作動液８が蒸発・気化して管内を移
動する。
【００１２】ここで、周囲温度が０℃以下の場合、ヒー
トパイプ２側では熱接触している放熱フィン４が多く放
熱量が大きいので、作動液８の蒸発気体が管内で凍結し
てしまいヒートパイプとして機能しないが、ヒートパイ
プ９はヒートパイプ２に比べて長さが短いため、ヒート
パイプ９側では放熱フィン４が少なく放熱量が低く抑え
られるので、作動液８の蒸発気体は凍結せず、ヒートパ
イプとして機能する。従ってヒートパイプ９による放熱
フィン４への熱伝達が行われ受熱ブロック１の温度上昇
が緩和される。
トパイプ２側では熱接触している放熱フィン４が多く放
熱量が大きいので、作動液８の蒸発気体が管内で凍結し
てしまいヒートパイプとして機能しないが、ヒートパイ
プ９はヒートパイプ２に比べて長さが短いため、ヒート
パイプ９側では放熱フィン４が少なく放熱量が低く抑え
られるので、作動液８の蒸発気体は凍結せず、ヒートパ
イプとして機能する。従ってヒートパイプ９による放熱
フィン４への熱伝達が行われ受熱ブロック１の温度上昇
が緩和される。
【００１３】一方、周囲温度が０℃以上の場合は、ヒー
トパイプ２及び９の作動により放熱フィン４へ熱が伝達
されて放熱されるので、受熱ブロック１の温度上昇が緩
和される。
トパイプ２及び９の作動により放熱フィン４へ熱が伝達
されて放熱されるので、受熱ブロック１の温度上昇が緩
和される。
【００１４】図２は、第２の実施態様を示し、(A) は正
面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図である。
このようにヒートパイプ２，９を「く」の字状に屈曲さ
せて受熱ブロック１に埋設することによってヒートシン
ク全体をコンパクトに形成することができる。また、ヒ
ートシンクの設置場所に応じてヒートパイプを他の形状
に屈曲させても良い。
面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図である。
このようにヒートパイプ２，９を「く」の字状に屈曲さ
せて受熱ブロック１に埋設することによってヒートシン
ク全体をコンパクトに形成することができる。また、ヒ
ートシンクの設置場所に応じてヒートパイプを他の形状
に屈曲させても良い。
【００１５】上記した各実施態様によれば、ヒートパイ
プに作動液として純水を使用しても０℃以下の周囲温度
において放熱フィンへの熱伝達が行えるので、受熱ブロ
ックの温度上昇を抑えることができ、また、純水を使用
することによって環境を破壊することもなく、かつ安価
に製造することができる。
プに作動液として純水を使用しても０℃以下の周囲温度
において放熱フィンへの熱伝達が行えるので、受熱ブロ
ックの温度上昇を抑えることができ、また、純水を使用
することによって環境を破壊することもなく、かつ安価
に製造することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のヒートシン
クによると、冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子
が固定される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する
放熱装置と、一端が受熱ブロックに埋設され、他端が放
熱装置を介して放熱する複数のヒートパイプとを有し、
少なくとも１本のヒートパイプが他のヒートパイプより
長さが短く形成されていて、他端が前記放熱装置の一部
に熱接続されているようにしたため、純水を作動液とし
て使用しても０℃以下の温度条件において作動し、かつ
優れた放熱性を付与することができ、半導体素子の熱に
よる破壊を防止できる。
クによると、冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子
が固定される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する
放熱装置と、一端が受熱ブロックに埋設され、他端が放
熱装置を介して放熱する複数のヒートパイプとを有し、
少なくとも１本のヒートパイプが他のヒートパイプより
長さが短く形成されていて、他端が前記放熱装置の一部
に熱接続されているようにしたため、純水を作動液とし
て使用しても０℃以下の温度条件において作動し、かつ
優れた放熱性を付与することができ、半導体素子の熱に
よる破壊を防止できる。
【図１】本発明に係るヒートシンクの第１の実施態様を
示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における
切断図である。
示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部における
切断図である。
【図２】本発明に係るヒートシンクの第２の実施態様変
を示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部におけ
る切断図である。
を示し、(A) は正面図、(B) は正面図のＡ−Ａ部におけ
る切断図である。
【図３】従来のヒートシンクを示し、(A) は正面図、
(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図である。
(B) は正面図のＡ−Ａ部における切断図である。
１ 受熱ブロック ２、９ ヒートパイプ ３ 低融点金属 ４ 放熱フィン ５ 水切板 ６ 保護キャップ ７ 取付板 ８ 作動液
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−89445（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−4495（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28D 15/02 H01L 23/427 H05K 7/20
Claims (3)
- 【請求項１】冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子
が固定される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する
放熱装置と、一端が前記受熱ブロックに同じ深さに埋設
され、他端が前記放熱装置を介して放熱する複数のヒー
トパイプとを有し、前記ヒートパイプの少なくとも１本
は他のヒートパイプより長さが短く形成されていて、他
端が前記放熱装置の一部に熱接続されていることを特徴
とするヒートシンク。 - 【請求項２】長いヒートパイプと、短いヒートパイプが
交互に配置されていることを特徴とする請求項第１項記
載のヒートシンク。 - 【請求項３】各ヒートパイプが屈曲して受熱ブロックに
埋設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
ヒートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35533593A JP3198771B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35533593A JP3198771B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ヒートシンク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176660A JPH07176660A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3198771B2 true JP3198771B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=18443343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35533593A Expired - Lifetime JP3198771B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198771B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000057471A1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-28 | Hitachi, Ltd. | Heat pipe cooling device and power converting device |
| GB2462098A (en) * | 2008-07-23 | 2010-01-27 | Ryan James Mcglen | Thermal management device comprising heat pipes |
| JP4693924B2 (ja) | 2009-09-30 | 2011-06-01 | 株式会社東芝 | 電子機器 |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP35533593A patent/JP3198771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07176660A (ja) | 1995-07-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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