JP4833746B2 - Heat pipe and heat sink - Google Patents
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Description
この発明は、体積の拡張した受熱領域を有する熱輸送力に優れたヒートパイプ、および、ヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat pipe having a heat receiving region with an expanded volume and excellent heat transport capability, and a heat sink.
CPU、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。しかしながら、ベースプレートと放熱フィンの組み合わせだけでは発熱量の増大に対応することが難しくなり、更に、ヒートパイプを組み合わせたヒートシンクが使用されるようになった。ベースプレートと放熱フィンとヒートパイプを組み合わせたヒートシンクが特開2005−114341号公報に開示されている。 There is a need for a high-performance heat sink with excellent heat dissipation efficiency due to an increase in heat generation amount and heat generation density of CPUs and elements. Conventionally, heat sinks made of extruded aluminum material, which are inexpensive to manufacture, have been used. The heat sink made of extruded material is easy to manufacture because the base plate and heat radiating fins are integrally formed, but the pitch is limited due to manufacturing limitations, and it is technically difficult to form fins with a fine pitch. Met. However, it is difficult to cope with an increase in the amount of heat generated only by the combination of the base plate and the heat radiating fins, and furthermore, a heat sink combined with a heat pipe has been used. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-114341 discloses a heat sink in which a base plate, a radiation fin, and a heat pipe are combined.
ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動(還流)する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。
上述したベースプレートと放熱フィンとヒートパイプを組み合わせたヒートシンクにおいて、ベースプレートが比較的厚い部材で形成されている場合には、ベースプレートの全体にわたり切削加工またはプレス加工を施すことによって発熱部品と接触する受熱面の表面を滑らかにして、所望の平滑度が確保でき、また曲げに対しても強い。従って、発熱部品とのベースプレートの間の熱接触部面積を大きくすることができ、熱伝達損失を少なくすることができる。 In the heat sink combining the base plate, the heat radiating fins, and the heat pipe described above, when the base plate is formed of a relatively thick member, the heat receiving surface that contacts the heat-generating component by cutting or pressing the entire base plate By smoothing the surface, desired smoothness can be ensured and it is strong against bending. Therefore, the area of the thermal contact portion between the heat generating component and the base plate can be increased, and heat transfer loss can be reduced.
しかし、ベースプレートと放熱フィンとヒートパイプを組み合わせたヒートシンクにおいて、ベースプレートが薄い場合には、上述したような切削加工またはプレス加工による表面の加工が困難であり、発熱部品と接触する受熱面の表面を滑らかにすることができず、熱伝達損失が多くなるという問題点があった。 However, in a heat sink that combines a base plate, radiating fins, and heat pipes, if the base plate is thin, it is difficult to process the surface by cutting or pressing as described above. There is a problem that the heat transfer loss increases because the heat transfer loss cannot be made smooth.
従って、この発明の目的は、低コスト化、軽量化を実現しながら、熱伝達特性に優れたヒートパイプおよびヒートシンクを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat pipe and a heat sink excellent in heat transfer characteristics while realizing a reduction in cost and weight.
発明者は上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、ヒートパイプのコンテナの一部に、発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域としての体積の拡張した部分を設けると、体積が拡張した受熱領域でヒートパイプとしての相変化が容易になり、熱輸送能力が増大することが判明した。即ち、放熱部から還流する作動液が、周辺傾斜部に沿って凹部の底の平らな受熱面に戻り、容積拡張部において蒸発して、熱輸送量力を高める。 The inventor has conducted extensive research to solve the above-described conventional problems. As a result, when a part with an expanded volume as a heat receiving area consisting of a flat heat receiving surface and an inclined peripheral part thermally connected to a heat generating component is provided in a part of the heat pipe container, the heat receiving area with an expanded volume is provided. It became clear that the phase change as a heat pipe became easier and the heat transport capacity increased. That is, the working fluid recirculated from the heat radiating portion returns to the flat heat receiving surface at the bottom of the concave portion along the peripheral inclined portion and evaporates in the volume expanding portion, thereby increasing the heat transport capacity.
更に、上述したヒートパイプの受熱領域に対応して、受熱板材に受熱領域を設け、ヒートパイプと受熱板材を密着配置して、発熱部品と熱的に接続する受熱面を切削研磨して所望の平坦性を持たせると、熱輸送力に優れたヒートシンクを得ることができることが判明した。 Furthermore, corresponding to the heat receiving area of the heat pipe described above, a heat receiving area is provided in the heat receiving plate material, the heat pipe and the heat receiving plate material are arranged in close contact, and the heat receiving surface that is thermally connected to the heat generating component is cut and polished to obtain a desired temperature. It has been found that a heat sink having excellent heat transport capability can be obtained by providing flatness.
この発明は、上述した研究成果に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on the research results described above.
この発明のヒートパイプの第1の態様は、他の領域の横断面積よりも大きい横断面積の少なくとも1つの容積拡張部を有し、前記容積拡張部に発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えたコンテナと、前記コンテナ内に設けられた毛細管力を備えた部材と、前記コンテナ内に封入された作動液とを備えたヒートパイプである。 A first aspect of the heat pipe of the present invention is a flat heat receiving device having at least one volume expansion portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of other regions, and thermally connecting to the heat generation component in the volume expansion portion. A heat pipe comprising a container having a heat receiving region comprising a surface and an inclined peripheral portion, a member having a capillary force provided in the container, and a working fluid sealed in the container.
この発明のヒートパイプの第2の態様は、放熱部から還流する作動液が、前記周辺傾斜部に沿って前記平らな受熱面に戻り、前記容積拡張部において蒸発して、熱輸送量力を高めるヒートパイプである。 According to a second aspect of the heat pipe of the present invention, the working fluid recirculated from the heat radiating portion returns to the flat heat receiving surface along the peripheral inclined portion and evaporates in the volume expanding portion, thereby increasing heat transport capacity. It is a heat pipe.
この発明のヒートパイプの第3の態様は、前記コンテナが板状、丸形状、または、扁平形状からなっており、前記容積拡張部が複数個からなっているヒートパイプである。 A third aspect of the heat pipe according to the present invention is a heat pipe in which the container is formed in a plate shape, a round shape, or a flat shape, and the volume expansion portion is formed in a plurality.
この発明のヒートパイプの第4の態様は、前記受熱領域の高さが前記コンテナの高さの概ね3から10%の範囲内であるヒートパイプである。 A fourth aspect of the heat pipe of the present invention is a heat pipe in which the height of the heat receiving region is in a range of approximately 3 to 10% of the height of the container.
この発明のヒートシンクの第1の態様は、他の領域の横断面積よりも大きい横断面積の少なくとも1つの容積拡張部を有し、前記容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた少なくとも1つのコンテナと、前記コンテナ内に設けられた毛細管力を備えた部材と、前記コンテナ内に封入された作動液とを備えたヒートパイプと、
平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる前記受熱領域に密着配置された、前記受熱領域に対応する形状の、発熱部品と熱的に接続する受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた受熱板材と、
前記ヒートパイプに接続されたフィン部とを備えたヒートシンクである。
A first aspect of the heat sink of the present invention has at least one volume expansion portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of other regions, and the volume expansion portion includes a flat heat-receiving surface and an inclined peripheral portion. A heat pipe comprising at least one container having a region; a member having a capillary force provided in the container; and a working fluid sealed in the container;
A heat receiving area consisting of a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion, in close contact with the heat receiving area consisting of an inclined peripheral portion, and having a shape corresponding to the heat receiving area and thermally connecting to the heat-generating component and an inclined peripheral portion. Heat receiving plate material,
It is a heat sink provided with the fin part connected to the said heat pipe.
この発明のヒートシンクの第2の態様は、他の領域の横断面積よりも大きい横断面積の少なくとも1つの容積拡張部を有し、前記容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた少なくとも1つのコンテナと、前記コンテナ内に設けられた毛細管力を備えた部材と、前記コンテナ内に封入された作動液とを備えたヒートパイプと、
平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる前記受熱領域に密着配置された、前記受熱領域に対応する形状の、発熱部品と熱的に接続する受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた受熱板材と、
前記ヒートパイプの他方の面に熱的に接続された熱拡散板材と、
前記熱拡散板材に熱的に接続されたフィン部とを備えたヒートシンクである。
A second aspect of the heat sink according to the present invention has at least one volume expansion portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of other regions, and the volume expansion portion includes a flat heat-receiving surface and an inclined peripheral portion. A heat pipe comprising at least one container having a region; a member having a capillary force provided in the container; and a working fluid sealed in the container;
A heat receiving area consisting of a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion, in close contact with the heat receiving area consisting of an inclined peripheral portion, and having a shape corresponding to the heat receiving area and thermally connecting to the heat-generating component and an inclined peripheral portion. Heat receiving plate material,
A heat diffusion plate material thermally connected to the other surface of the heat pipe;
It is a heat sink provided with the fin part thermally connected to the said thermal-diffusion board | plate material.
この発明のヒートシンクの第3の態様は、前記コンテナが複数個からなり、前記受熱板材が前記複数個のコンテナの対応する受熱領域に対応した受熱領域を備えているヒートシンクである。 According to a third aspect of the heat sink of the present invention, the heat sink includes a plurality of containers, and the heat receiving plate member includes a heat receiving area corresponding to a corresponding heat receiving area of the plurality of containers.
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記コンテナが1つのコンテナからなっており、前記コンテナおよび前記受熱板材がそれぞれ対応した複数個の受熱領域を備えているヒートシンクである。 Another aspect of the heat sink according to the present invention is a heat sink in which the container includes a single container, and the container and the heat receiving plate member each include a plurality of heat receiving regions corresponding to each other.
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記複数個の受熱領域の少なくとも1つの高さが異なっているヒートシンクである。 Another aspect of the heat sink of the present invention is a heat sink in which at least one of the plurality of heat receiving regions has a different height.
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記受熱板材の前記受熱領域が、絞り加工によって形成され、前記受熱領域の発熱部品と熱的に接続する前記受熱面が切削研磨されて、所望の平坦性を有しているヒートシンクである。 In another aspect of the heat sink according to the present invention, the heat receiving area of the heat receiving plate is formed by drawing, and the heat receiving surface that is thermally connected to the heat generating component in the heat receiving area is cut and polished to obtain a desired flatness. It is a heat sink which has.
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記コンテナの前記受熱領域以外の部分が前記受熱板材に沿って熱的に接続されて配置されているヒートシンクである。 Another aspect of the heat sink according to the present invention is a heat sink in which a portion other than the heat receiving region of the container is arranged to be thermally connected along the heat receiving plate member.
この発明のヒートシンクの製造方法の1つの態様は、その部分の横断面積が、他の領域の横断面積よりも大きい少なくとも1つの容積拡張部を有し、前記容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた少なくとも1つのコンテナを準備し、前記コンテナ内に毛細管力を備えた部材を配置し、作動液を封入してヒートパイプを調製し、
平らな受熱板材に絞り加工を施して、前記コンテナの平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる前記受熱領域に密着配置される、前記受熱領域に対応する形状の、発熱部品と熱的に接続する受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を形成し、
前記受熱板材の前記受熱面に切削研磨を施して所望の平坦性を付与し、
前記ヒートパイプの前記受熱領域が前記受熱板材の前記受熱領域と密着させて、前記ヒートパイプを前記受熱板材に沿って熱的に接続して配置し、
前記ヒートパイプの他方の面に熱拡散板材を熱的に接続し、
前記熱拡散板材にフィン部を熱的に接続してヒートシンクを製造する、ヒートシンクの製造方法である。
One aspect of the method of manufacturing a heat sink according to the present invention includes at least one volume expansion portion whose cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of other regions, and has a flat heat receiving surface and a slope on the volume expansion portion. Preparing at least one container having a heat receiving region composed of a peripheral portion, arranging a member having a capillary force in the container, enclosing a working fluid to prepare a heat pipe,
A flat heat-receiving plate material is subjected to a drawing process, and is placed in close contact with the heat-receiving area consisting of a flat heat-receiving surface and an inclined peripheral portion of the container, and is thermally connected to a heat-generating component having a shape corresponding to the heat-receiving area. Forming a heat receiving area composed of a heat receiving surface and an inclined peripheral portion,
Applying cutting polishing to the heat receiving surface of the heat receiving plate material to give a desired flatness,
The heat receiving area of the heat pipe is in close contact with the heat receiving area of the heat receiving plate material, and the heat pipe is thermally connected along the heat receiving plate material,
Thermally connecting a thermal diffusion plate to the other surface of the heat pipe;
It is a manufacturing method of a heat sink which manufactures a heat sink by thermally connecting a fin part to the heat diffusion plate material.
ヒートパイプのコンテナの一部に、発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域としての体積の拡張した部分を設けるので、体積が拡張した受熱領域でヒートパイプとしての相変化が容易になり、熱輸送能力を増大することができる。即ち、放熱部から還流する作動液が、周辺傾斜部に沿って凹部の底の平らな受熱面に戻り、容積拡張部において蒸発して、熱輸送量力を高める。 A part of the heat pipe container is provided with a portion having an expanded volume as a heat receiving region composed of a flat heat receiving surface that is thermally connected to the heat-generating component and an inclined peripheral portion. As a result, the phase change can be facilitated and the heat transport capability can be increased. That is, the working fluid recirculated from the heat radiating portion returns to the flat heat receiving surface at the bottom of the concave portion along the peripheral inclined portion and evaporates in the volume expanding portion, thereby increasing the heat transport capacity.
更に、上述したヒートパイプの受熱領域に対応して、受熱板材に受熱領域を設け、ヒートパイプと受熱板材を密着配置し、発熱部品と熱的に接続する受熱面を切削研磨して所望の平坦性を持たせることができるので、熱輸送能力に優れたヒートシンクを得ることができる。 Furthermore, corresponding to the heat receiving area of the heat pipe described above, a heat receiving area is provided in the heat receiving plate material, the heat pipe and the heat receiving plate material are closely arranged, and the heat receiving surface that is thermally connected to the heat generating component is cut and polished to obtain a desired flatness. Therefore, a heat sink excellent in heat transport capability can be obtained.
この発明のヒートパイプおよびヒートシンクを、図面を参照しながら説明する。 The heat pipe and heat sink of the present invention will be described with reference to the drawings.
この発明のヒートパイプの1つの態様は、その部分の横断面積が、他の領域の横断面積よりも大きい少なくとも1つの容積拡張部を有し、容積拡張部に発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えたコンテナと、コンテナ内に設けられた毛細管力を備えた部材と、コンテナ内に封入された作動液とを備えたヒートパイプである。 One aspect of the heat pipe of the present invention is a flat surface having at least one volume expansion portion whose cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of other regions and thermally connecting to the heat-generating component in the volume expansion portion. A heat pipe including a container having a heat receiving area including a heat receiving surface and an inclined peripheral portion, a member having a capillary force provided in the container, and a working fluid sealed in the container.
放熱部から還流する作動液が、周辺傾斜部に沿って平らな受熱面に戻り、容積拡張部において蒸発して、熱輸送量力を高める。コンテナが板状、丸形状、または、扁平形状からなっており、容積拡張部が複数個からなっていてもよい。受熱領域の高さがコンテナの高さの概ね3から10%の範囲内である。 The working fluid recirculated from the heat radiating part returns to the flat heat receiving surface along the peripheral inclined part and evaporates in the volume expanding part to increase the heat transport capacity. The container may have a plate shape, a round shape, or a flat shape, and a plurality of volume expansion portions may be formed. The height of the heat receiving area is in the range of approximately 3 to 10% of the height of the container.
図1は、この発明のヒートパイプの1つの態様を示す断面図である。図1に示すように、この発明のヒートパイプは、その部分の横断面積が他の領域の横断面積よりも大きい容積拡張部2を有している。上述した容積拡張部2には、(図示しない)発熱素子と熱的に接続される平らな受熱面3と、傾斜した周辺部4からなる受熱領域20が設けられている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 1, the heat pipe of the present invention has a
図2はこの発明のヒートパイプの受熱領域を示す部分平面図である。図2に示すように、受熱領域20はヒートパイプのコンテナ5の一部に形成され、発熱素子と熱的に接続される平らな受熱面3と、傾斜した周辺部4からなる凹形状である。ヒートパイプのコンテナは、板状、丸形状、または、扁平形状からなっている。図では、容積拡張部が1つの場合について説明しているが、容積拡張部が複数個からなっていてもよい。
FIG. 2 is a partial plan view showing a heat receiving area of the heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 2, the
図1を参照して、この発明のヒートパイプを更に詳細に説明する。 With reference to FIG. 1, the heat pipe of this invention is demonstrated in detail.
発熱素子と熱的に接続される平らな受熱面3を形成する熱伝導性に優れた材料を介して発熱素子の熱が伝わり、受熱領域20に存在する作動液を沸騰させて蒸気21となる。蒸気は圧力差によってヒートパイプ中を移動し、熱を輸送する。放熱部において冷却されて液体に戻った作動液は、矢印6に示すように、受熱領域20の傾斜した周辺部4を通って平らな受熱面3に還流する。
The heat of the heat generating element is transmitted through the material having excellent thermal conductivity that forms the flat
即ち、この発明のヒートパイプは上述したように発熱素子と熱的に接続する部分の近傍において他の領域の横断面積よりも大きい横断面を有する容積拡張部を備えているので、発熱素子の熱による作動液の気化、液化した作動液の還流が体積の拡大した部分において行われるので、ヒートパイプとしての相変化(作動液の気化、液化の繰り返し)が容易になり、その結果、熱輸送能力が著しく向上する。 That is, as described above, the heat pipe of the present invention includes the volume expansion portion having a cross section larger than the cross-sectional area of the other region in the vicinity of the portion thermally connected to the heat generating element. Vaporization of the hydraulic fluid and recirculation of the liquefied hydraulic fluid is performed in the part where the volume is enlarged, so that the phase change as the heat pipe (repetition of vaporization and liquefaction of the hydraulic fluid) is facilitated, and as a result Is significantly improved.
図3は、容積拡張部2を説明する拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating the
図3に示すように、平らな受熱面3と傾斜した周辺部4によって形成された受熱領域20の深さ(高さ)をbとし、容積拡張部2以外のヒートパイプの部分の高さをaとすると、0.03a≦b≦0.1aである。受熱領域20の深さbが上述した下限値未満の場合には、容積拡張部のヒートパイプとしての相変化を容易にする機能を発揮することができない。また、受熱領域20の深さbが上述した上限値を超える場合には、ヒートパイプの機能を維持した状態での受熱領域の形成が困難になる。なお、受熱領域20の長さは、平らな受熱面に熱的に接続される発熱素子の大きさに対応して適宜設定することができる。
As shown in FIG. 3, the depth (height) of the
コンテナ内に封入される作動液はコンテナを形成する材料との適合性を考慮して選定する。作動液として水が使用できるのが好ましい。 The hydraulic fluid sealed in the container is selected in consideration of compatibility with the material forming the container. Preferably, water can be used as the working fluid.
コンテナ内に設けられる毛細管力を備えた部材としては、コンテナと一体にコンテナの内部に形成された溝部(グルーブ)であってもよく、コンテナと別部材によって形成して、コンテナ内に配置してもよい。コンテナと別部材によって形成されるものとしては、メッシュ、焼結部材等がある。いずれも、コンテナと接触する部分に毛細管力を発生させるものであればよい。 The member provided with the capillary force provided in the container may be a groove formed in the container integrally with the container, and is formed by a separate member from the container and disposed in the container. Also good. Examples of the member formed by the container and the separate member include a mesh and a sintered member. In any case, any means may be used as long as it generates a capillary force at a portion in contact with the container.
次に、この発明のヒートシンクを説明する。この発明のヒートシンクの1の態様は、その部分の横断面積が、他の領域の横断面積よりも大きい少なくとも1つの容積拡張部を有し、容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた少なくとも1つのコンテナと、コンテナ内に設けられた毛細管力を備えた部材と、コンテナ内に封入された作動液とを備えたヒートパイプと、
平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域に密着配置された、受熱領域に対応する形状の、発熱部品と熱的に接続する受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた受熱板材と、
ヒートパイプの他方の面に熱的に接続された熱拡散板材と、
熱拡散板材に熱的に接続されたフィン部とを備えたヒートシンクである。
Next, the heat sink of the present invention will be described. According to one aspect of the heat sink of the present invention, there is at least one volume expansion portion whose cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of other regions, and the volume expansion portion has a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion. A heat pipe comprising at least one container having a heat receiving region, a member having a capillary force provided in the container, and a working fluid sealed in the container;
A heat receiving surface having a heat receiving surface composed of a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion and having a shape corresponding to the heat receiving region and a heat receiving surface thermally connected to the heat generating component and an inclined peripheral portion. Board material,
A heat diffusion plate thermally connected to the other surface of the heat pipe;
It is a heat sink provided with the fin part thermally connected to the heat-diffusion board | plate material.
図4はこの発明のヒートシンクの断面図である。図4に示すように、容積拡張部を備えたヒートパイプの平らな受熱面3および傾斜した周辺部4からなる受熱領域20に対応する形状の平らな受熱面13および周辺部14からなる受熱領域30を備えた受熱板材7がヒートパイプに密着して配置されている。
FIG. 4 is a sectional view of the heat sink of the present invention. As shown in FIG. 4, the heat receiving area composed of the flat
即ち、上述したヒートパイプ1の受熱領域20が受熱板材7の受熱領域30に圧入するように、密着して熱抵抗が小さくなるように接続されている。従って、ヒートパイプ1の受熱領域20の平らな受熱面20と受熱板材7の平らな受熱面30とが密着に接して、発熱素子が熱的に接続される受熱面30から受熱面20を介してヒートパイプの容積拡張部に位置する作動液に熱が伝わりやすくしている。
That is, the
ヒートパイプの他方の面には熱拡散板材が熱的に接続されている。熱拡散板材には複数の放熱フィンが熱的に接続されている。放熱フィンは熱拡散板材と一体的に形成されていてもよく、また、放熱フィンと熱拡散板材とが別々に形成され、半田等によって接合されてもよく、更に、半田等を使用することなく機械的にクリンプされてもよい。いずれにしても、ヒートパイプ内での作動液の気化、液化が効率的に行えるものであればよい。 A heat diffusion plate material is thermally connected to the other surface of the heat pipe. A plurality of heat radiating fins are thermally connected to the heat diffusion plate. The radiating fins may be formed integrally with the heat diffusing plate material, or the radiating fins and the heat diffusing plate material may be formed separately and joined by solder or the like, and without using solder or the like. It may be crimped mechanically. In any case, any material that can efficiently vaporize and liquefy the hydraulic fluid in the heat pipe may be used.
図5は図4に示すヒートシンクの裏面を示す図である。図5に示すように、ヒートシンク10の底部に位置する受熱板材7の発熱素子と熱的に接続される側には、平らな受熱面13および傾斜した周辺部14が設けられている。受熱面の大きさは発熱素子に対応して設定されるが、例えば、9mm×9mmから50mm×50mmの大きさのものに対応することができる。
FIG. 5 is a view showing the back surface of the heat sink shown in FIG. As shown in FIG. 5, a flat
受熱板材は、例えば、ヒートパイプが設置される側から反対側(即ち、受熱面側)に絞り加工を施して押し出す。その後、各種切削加工によって絞ったところを切削・研磨して所望の平面度を形成する。切削加工の方法として、例えば平面研削(マシーニング)、平面研磨、プレス矯正がある。このようにして、単位面積当たり誤差が0.01mmから0.015mmの平坦性が得られる。これによって、発熱素子との間の熱抵抗を小さくすることができる。 For example, the heat receiving plate material is drawn by being drawn from the side where the heat pipe is installed to the opposite side (that is, the heat receiving surface side). After that, the desired flatness is formed by cutting and polishing the portion squeezed by various cutting processes. Examples of the cutting method include surface grinding (machining), surface polishing, and press correction. In this way, flatness with an error per unit area of 0.01 mm to 0.015 mm is obtained. Thereby, the thermal resistance between the heating elements can be reduced.
図9はこの発明のヒートシンクの他の態様を示す図である。図9に示す態様においては、ヒートパイプの他方の面に放熱フィンが直接熱的に接続されている。即ち、図4を参照して説明した態様においては、ヒートパイプの他方の面には熱拡散板材が熱的に接続され、更に、熱拡散板材には複数の放熱フィンが熱的に接続されている。これに対して、この態様においては、熱拡散板材を用いることなく、並列配置された複数のL型放熱フィンの底面部が受熱部を形成し、ヒートパイプに直接熱的に接続される。 FIG. 9 is a view showing another embodiment of the heat sink of the present invention. In the aspect shown in FIG. 9, the radiation fin is directly thermally connected to the other surface of the heat pipe. That is, in the embodiment described with reference to FIG. 4, the heat diffusion plate material is thermally connected to the other surface of the heat pipe, and further, a plurality of radiating fins are thermally connected to the heat diffusion plate material. Yes. On the other hand, in this aspect, the bottom surface portions of the plurality of L-shaped heat dissipating fins arranged in parallel form a heat receiving portion and are directly thermally connected to the heat pipe without using a heat diffusion plate material.
図6はこの発明のヒートシンクの他の態様を示す図である。即ち、図6はヒートシンクの裏面からみた図である。この態様のヒートシンクは4本のヒートパイプ1−1、1−2、1−3、1−4を備えている。4本のヒートパイプは一方の端部において相互に接触して並列に配置され、他方の端部では中央の2本のヒートパイプ1−2、1−3はそのまま配置され、外側の1本のヒートパイプ1−1、1−4がそれぞれ外方に末広がりに広がって配置されている。受熱板材7には、3つの異なる発熱素子に対応する3つの平らな受熱面13−1、13−2、13−3が設けられている。それぞれの平らな受熱面の周りに傾斜した周辺部14−1、14−2、14−3が設けられている。
FIG. 6 is a view showing another embodiment of the heat sink of the present invention. That is, FIG. 6 is a view seen from the back side of the heat sink. The heat sink of this aspect includes four heat pipes 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4. The four heat pipes are arranged in parallel in contact with each other at one end, and the two central heat pipes 1-2, 1-3 are arranged as they are at the other end, and the outer one The heat pipes 1-1 and 1-4 are arranged so as to spread outward outward. The
各ヒートパイプ1−1、1−2、1−3、1−4が受熱板材7の平らな受熱面13−1と接する部分に、それぞれ平らな受熱面3−1、3−2、3−3、3−4を備えている。更に、ヒートパイプ1−1、1−4が受熱板材7の平らな受熱面13−2、13−3と接する部分にそれぞれ平らな受熱面3−5、3−6を備えている。ヒートパイプの平らな受熱面3−1、3−2、3−3、3−4、3−5、3−6の周りにはそれぞれ傾斜した周辺部を備えている。受熱板材とヒートパイプは、受熱板材の受熱領域にはヒートパイプの受熱領域が嵌め込まれるように配置されて、それぞれの平らな受熱面が密着して接続されている。
Flat heat receiving surfaces 3-1, 3-2, 3-3 are provided at portions where the heat pipes 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 are in contact with the flat heat receiving surface 13-1 of the
従って、発熱素子からの熱が、受熱板材の平らな受熱面、ヒートパイプの平らな受熱面を通って小さな熱抵抗でヒートパイプ内に封入された作動液に伝わって、熱の輸送が行われる。ヒートパイプの平らな受熱面および受熱板材の平らな受熱面はそれぞれ優れた平坦性を有しており、上述したように、これらの間の熱抵抗は小さい。 Therefore, the heat from the heating element is transferred to the working fluid enclosed in the heat pipe with a small thermal resistance through the flat heat receiving surface of the heat receiving plate material and the flat heat receiving surface of the heat pipe, and the heat is transported. . The flat heat receiving surface of the heat pipe and the flat heat receiving surface of the heat receiving plate have excellent flatness, and as described above, the thermal resistance between them is small.
なお、図示しないが、ヒートパイプの反対側の面には、図4を参照して説明したように熱拡散板材および放熱フィンが熱的に接続されている。 Although not shown, the heat diffusion plate member and the heat radiation fin are thermally connected to the opposite surface of the heat pipe as described with reference to FIG.
図6に示す受熱板材に形成された平らな受熱面は同一面に位置してもよく、発熱素子の高さが異なる場合には、それぞれ対応する高さになるようにそれぞれの平らな受熱面を形成してもよい。 The flat heat receiving surfaces formed on the heat receiving plate material shown in FIG. 6 may be located on the same surface, and when the heating elements have different heights, the respective flat heat receiving surfaces are set to the corresponding heights. May be formed.
ヒートパイプの中での作動液の動きは、図1を参照して説明したように、発熱素子と熱的に接続される受熱板材の平らな受熱面13−1およびヒートパイプの平らな受熱面3を形成する熱伝導性に優れた材料を介して発熱素子の熱が伝わり、受熱領域20に存在する作動液を沸騰させて蒸気21となり、蒸気は圧力差によってヒートパイプ中を移動し、熱を輸送する。放熱部において冷却されて液体に戻った作動液は、矢印6に示すように、受熱領域20の傾斜した周辺部4を通って平らな受熱面3に還流する。受熱板材の平らな受熱面13−2、13−3に関しても、同様な作動が行われて、熱の輸送が行われる。
As described with reference to FIG. 1, the movement of the working fluid in the heat pipe is performed by the flat heat receiving surface 13-1 of the heat receiving plate and the flat heat receiving surface of the heat pipe that are thermally connected to the heating elements. The heat of the heat generating element is transmitted through the material having excellent heat conductivity forming 3, the working fluid existing in the
この発明のヒートパイプおよびヒートシンクによると、熱輸送能力が概ね10〜15%向上する。 According to the heat pipe and heat sink of the present invention, the heat transport capability is improved by approximately 10 to 15%.
図7はこの発明のヒートパイプの他の態様を説明する図である。図8は図7のA部分を説明する部分拡大図である。 FIG. 7 is a view for explaining another embodiment of the heat pipe of the present invention. FIG. 8 is a partially enlarged view for explaining a portion A of FIG.
図7に示すように、ヒートパイプはU字形のヒートパイプからなっている。ヒートパイプ1の垂直部21には複数枚の薄板フィン9が所定の間隔をあけて挿入されて固定されている。図8に示すように、ヒートパイプ1の水平部22には、発熱素子と熱的に接続される平らな受熱面3と、傾斜した周辺部4からなる受熱領域20が設けられている。図示しないが、上述したヒートパイプの外側に、対応する平らな受熱面3と、傾斜した周辺部4からなる受熱領域を備えた受熱板材を取り付けて、ヒートシンクとすることができる。
As shown in FIG. 7, the heat pipe is a U-shaped heat pipe. A plurality of thin plate fins 9 are inserted and fixed to the
上述したように、この発明は、いろいろの種類のヒートパイプに適用することができる。 As described above, the present invention can be applied to various types of heat pipes.
次に、この発明のヒートシンクの製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the heat sink of this invention is demonstrated.
この発明のヒートシンクの製造方法の1つの態様は、その部分の横断面積が、他の領域の横断面積よりも大きい少なくとも1つの容積拡張部を有し、前記容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた少なくとも1つのコンテナを準備し、前記コンテナ内に毛細管力を備えた部材を配置し、作動液を封入してヒートパイプを調製し、
平らな受熱板材に絞り加工を施して、前記コンテナの平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる前記受熱領域に密着配置される、前記受熱領域に対応する形状の、発熱部品と熱的に接続する受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を形成し、
前記受熱板材の前記受熱面に切削研磨を施して所望の平坦性を付与し、
前記ヒートパイプの前記受熱領域が前記受熱板材の前記受熱領域と密着させて、前記ヒートパイプを前記受熱板材に沿って熱的に接続して配置し、
前記ヒートパイプの他方の面に熱拡散板材を熱的に接続し、
前記熱拡散板材にフィン部を熱的に接続してヒートシンクを製造する、ヒートシンクの製造方法である。
One aspect of the method of manufacturing a heat sink according to the present invention includes at least one volume expansion portion whose cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of other regions, and has a flat heat receiving surface and a slope on the volume expansion portion. Preparing at least one container having a heat receiving region composed of a peripheral portion, arranging a member having a capillary force in the container, enclosing a working fluid to prepare a heat pipe,
A flat heat-receiving plate material is subjected to a drawing process, and is placed in close contact with the heat-receiving area consisting of a flat heat-receiving surface and an inclined peripheral portion of the container, and is thermally connected to a heat-generating component having a shape corresponding to the heat-receiving area. Forming a heat receiving area composed of a heat receiving surface and an inclined peripheral portion,
Applying cutting polishing to the heat receiving surface of the heat receiving plate material to give a desired flatness,
The heat receiving area of the heat pipe is in close contact with the heat receiving area of the heat receiving plate material, and the heat pipe is thermally connected along the heat receiving plate material,
Thermally connecting a thermal diffusion plate to the other surface of the heat pipe;
It is a manufacturing method of a heat sink which manufactures a heat sink by thermally connecting a fin part to the heat diffusion plate material.
即ち、図1、4および5に示したように、先ず、容積拡張部に平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えたヒートパイプを調製する。
次いで、ヒートパイプの平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域に対応する形状の受熱領域を平らな受熱板材に絞り加工によって形成する。
このように形成されたヒートパイプと受熱板材とを、ヒートパイプの受熱領域が受熱板材の受熱領域と密着するように配置する。次いで、受熱板材の受熱面に切削研磨を施して所望の平坦性を付与る。ヒートパイプの他方の面にフィン部を備えた熱拡散板材を熱的に接続する。
That is, as shown in FIGS. 1, 4 and 5, first, a heat pipe having a heat receiving region including a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion is prepared in the volume expanding portion.
Next, a heat receiving area having a shape corresponding to the heat receiving area including the flat heat receiving surface and the inclined peripheral portion of the heat pipe is formed on the flat heat receiving plate by drawing.
The heat pipe and the heat receiving plate material thus formed are arranged so that the heat receiving area of the heat pipe is in close contact with the heat receiving area of the heat receiving plate material. Next, the heat receiving surface of the heat receiving plate material is cut and polished to give desired flatness. A heat diffusion plate member provided with a fin portion is thermally connected to the other surface of the heat pipe.
この発明によると、発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域としての体積の拡張した部分を設けるので、体積が拡張した受熱領域でヒートパイプとしての化学反応が容易になり、熱輸送能力を増大することができる。 According to the present invention, since the portion having an expanded volume as the heat receiving region including the flat heat receiving surface and the inclined peripheral portion which are thermally connected to the heat generating component is provided, the chemical reaction as the heat pipe in the heat receiving region having the expanded volume. Can be increased and the heat transport capacity can be increased.
1 この発明のヒートシンク
2 容積拡張部
3 平らな受熱面
4 傾斜した周辺部
5 コンテナ
6 作動液の流れ
7 受熱板材
8 熱拡散板材
9 放熱フィン
10 この発明のヒートシンク
11 L型放熱フィンの底面部
13 受熱板材の平らな受熱面
14 受熱板材の傾斜した周辺部
20 ヒートパイプの受熱領域
21 蒸気
30 ヒートシンクの受熱領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
発熱部品と熱的に接続する平らな受熱面と傾斜した周辺部からなる受熱領域を備えた受熱板材を備え、
前記受熱板材の受熱領域に対し、前記複数個のヒートパイプに設けられている受熱領域を嵌め込むように配置して、それぞれ平らな受熱面および傾斜した周辺部を密着して接続したヒートシンク。 It has at least one volume expansion portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of another region, the volume expansion portion has a heat-receiving region composed of a flat heat-receiving surface and an inclined peripheral portion, and has a capillary force inside. A heat sink in which a plurality of heat pipes enclosing a member and a working fluid are disposed,
A heat receiving plate material having a flat heat receiving surface that is thermally connected to the heat generating component and a heat receiving area composed of an inclined peripheral portion,
A heat sink in which a heat receiving area provided in the plurality of heat pipes is fitted into a heat receiving area of the heat receiving plate material, and a flat heat receiving surface and an inclined peripheral portion are in close contact with each other.
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