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JPH11351769A - ヒートシンク - Google Patents

ヒートシンク

Info

Publication number
JPH11351769A
JPH11351769A JP10164496A JP16449698A JPH11351769A JP H11351769 A JPH11351769 A JP H11351769A JP 10164496 A JP10164496 A JP 10164496A JP 16449698 A JP16449698 A JP 16449698A JP H11351769 A JPH11351769 A JP H11351769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base plate
fin
heat pipe
fins
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10164496A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Ikeda
匡視 池田
Masaaki Yamamoto
雅章 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP10164496A priority Critical patent/JPH11351769A/ja
Publication of JPH11351769A publication Critical patent/JPH11351769A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/06—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being attachable to the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペース的に優れ放熱性能に優れたヒートシ
ンクを実現すること。 【解決手段】 ベーズ板３０に略Ｕ字型ヒートパイプ１
０の底辺相当の部分を取り付け、そこから立ち上がる部
分に第１フィン２０を差し込むと共に、その第１フィン
２０とベース板３０との間隙に第２フィン４０を取り付
ける構成のヒートシンク。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の発
熱部品（被冷却部品）の冷却に好適なヒートパイプ構造
のヒートシンクと、それを用いた冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】パソコン等の各種機器や電力設備等の機
器に搭載されている半導体素子等の発熱部品の過熱を防
ぐ冷却技術が近年注目されている。冷却を要する電気・
電子部品（以下被冷却部品と称する）を冷却する方法と
しては、例えば機器にファンを取り付け、機器筐体内の
空気の温度を下げる方法や、被冷却部品にベース板を取
り付け、そのベース板を経由して被冷却部品の熱を逃が
す方法が知られている。尚、そのベース板は、吸熱板、
均熱板、放熱板等と呼ばれることもある。
【０００３】被冷却部品に取り付けるベース板の材質と
しては、例えば銅材やアルミニウム材等の熱伝導性に優
れる金属材の他、カーボン材やちっ化アルミ等のセラミ
ック材が適用される。被冷却部品の熱をより効率的に逃
がすためにはベース板に伝わった熱を効率的に外部に放
散させる必要がある。そこでベース板に放熱用のフィン
を取り付けたり、予めフィン構造を一体に成形しておい
たもの（ヒートシンクブロック、ヒートシンク等と呼ば
れることもある）が用いられることもある。
【０００４】フィンをヒートパイプを介してベース板に
取り付けることもある。この場合、ヒートパイプは熱輸
送経路となる。即ち、ヒートパイプの一部分をベース板
に取り付け、その他の一部分にフィンを取り付けるので
ある。尚、この場合でも、ヒートパイプを介して取り付
けたフィンがベース板に接していても構わないことはも
ちろんである。
【０００５】ここでヒートパイプについて簡単に説明し
ておく。ヒートパイプは内部に密封された空洞部を備え
ており、その空洞部に作動流体が収容されている。その
空洞部内は真空引きされており、作動流体の蒸発が起き
やすくなっている。作動流体としては水やアルコール、
代替フロン等が用いられる。
【０００６】ヒートパイプの作動について簡単に記すと
次のようになる。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（コンテナ）の材質中
を熱伝導して伝わってきた熱により、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
側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻
る。そして液相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
り、熱の移動がなされる。作動流体の還流は、重力作用
や毛細管作用によってなされる。重力式のヒートパイプ
の場合は、吸熱側を放熱側より下方に配置すればよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、電子部品等の被冷却部品を冷却するための
ヒートシンクとして好適なものを提供することにある。
このような被冷却部品は通常、パソコン等の電気機器内
に収納されており、従って、それらを冷却するための冷
却構造も必然的にサイズ的な制約を受けることになる。
【０００８】このため、冷却対象が収納される各種電気
機器によって、その冷却構造のサイズや形状が種々要求
されることになる。例えば、ベース板とフィンとを概ね
平行に配置する構成が要求されることも多い。
【０００９】しかし、ベース板とフィンとを概ね平行に
配置し、それらをヒートパイプを介して熱的に接続する
構成の場合、フィンを貫く方向にヒートパイプを配置す
る必要が生ずる。こうなると、ヒートパイプはベース板
をも貫く方向に配置される訳であるから、これらの接続
面積を大きくすることが難しくなる。ヒートパイプとベ
ース板とはなるべく熱抵抗小さく接続することが望まれ
るため、これは問題であった。
【００１０】そこでヒートパイプを略Ｌ字形状または略
Ｕ字形状に成形して、その形状の一辺部分をベース板に
取り付ける方法が知られている。図６は略Ｕ字型ヒート
パイプ１０を用いて、その底辺部をベース板３０に固定
し、略Ｕ字型ヒートパイプ１０の他辺部（この図におけ
るＵ字形状の左右の辺の部分）には、その他辺部を差し
込むようにしてフィン２０を取り付けた形態のヒートシ
ンクの例を示す説明図である。このような構成の場合、
比較的長い部分（底辺部）で略Ｕ字型ヒートパイプ１０
とベース板３０とを接触させることができるため、これ
らを熱抵抗小さく接続させることが容易になる。
【００１１】しかしながら、この図６に示すような形態
では、複数のフィン２０の内の最も下部に位置する１枚
とベース板３０との間に、ある程度広い余分な空間が形
成されてしまう。なぜなら、通常、略Ｕ字型ヒートパイ
プ１０を作製する際、その径や材質にもよるが、そのコ
ーナー部１００のアールを小さく折り曲げることが難し
く、従ってそのコーナー部１００の部分でフィン２０を
差し込むことが実用的には困難になるからである。この
ため、そのコーナー部１００の近傍ではフィン２０を差
し込まないことが多かった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、優れた放熱性
能を実現するヒートシンクを提供することを目的とす
る。即ち、本発明のヒートシンクは、略Ｌ字型ヒートパ
イプの１辺部がベース板に取り付けられており、前記Ｌ
字型ヒートパイプの他辺部に、前記ベース板と略平行に
なるように複数の第１フィンが挿入され、かつ前記ベー
ス板と前記第１フィンとの間隙に第２フィンが取り付け
られている、という構成のものである。また前記略Ｌ字
型ヒートパイプに替えて略Ｕ字型ヒートパイプを用い、
その底辺部がベース板に取り付けられており、他辺部に
前記ベース板と略平行になるように複数の第１フィンが
挿入され、かつ前記ベース板と前記第１フィンとの間隙
に第２フィンが取り付けられている、という構成のヒー
トシンクもある。
【００１３】前記略Ｌ字型ヒートパイプまたは前記略Ｕ
字型ヒートパイプは、前記ベース板に設けた溝に差し込
むようにして固定するとよい。また、前記略Ｌ字型ヒー
トパイプまたは前記略Ｕ字型ヒートパイプは、前記ベー
ス板に設けた穴に挿入するようにして固定してもよい。
【００１４】前記第１フィンと前記第２フィンとは熱的
に接続しておくと望ましい。前記第２フィンとしては、
コルゲートフィンや格子フィン等を用いることができ
る。
【００１５】また、ベース板と第１フィンとの間隙に壁
体を配置して、第２フィンを一部覆うようにする場合も
ある。
【００１６】上述の本発明のヒートシンクを用いた冷却
構造として、被冷却部品が実装された基板に相対してベ
ース板を配置し、被冷却部品を当該ベース板に熱的に接
続した構造のものを提案する。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１〜５を参照しながら本発明の
ヒートシンクの実施の形態を説明する。いずれも略Ｕ字
型のヒートパイプを用いた場合を例にするが、略Ｌ字型
のヒートパイプにおいても同様である。
【００１８】図１の示すヒートシンクの例は、ベース板
３０に略Ｕ字型ヒートパイプ１０の底辺部に相当する部
分を埋め込み、そこから立ち上がる他辺部（左右両方）
に第１フィン２０を差し込み、更に複数ある第１フィン
２０の内の最下に位置する第１フィン２０とベース板３
０との間隙に第２フィン４０を取り付けたものである。
ここで第１フィン２０と第２フィン４０の呼称は、便宜
上の区別であり、説明の都合上のものである。
【００１９】略Ｕ字型ヒートパイプ１０は例えば、その
底辺部がベース板３０に設けた溝（図示せず）に埋め込
むようにして取り付ける。その溝に略Ｕ字型ヒートパイ
プ１０の底辺部を圧入したり、あるいは半田付け等によ
って接合したりするとよい。またベース板３０に設けた
溝と略Ｕ字型ヒートパイプ１０の底辺部との間に伝熱グ
リス等を介在させる場合もある。
【００２０】第１フィン２０の数は任意である。この第
１フィン２０の取り付け方法は、第１フィン２０に穴を
設け、その穴に略Ｕ字型ヒートパイプ１０を差し込むよ
うにすると簡便である。もちろん、場合によっては第１
フィン２０を接着剤等で接合したり、半田付け等で接合
しても構わない。
【００２１】第２フィン４０は、この図の例の場合、複
数の第１のフィン２０の内の最下部に位置する第１フィ
ン２０とベース板３０との双方に熱的に接続されてい
る。この第２フィン４０はベース板３０には熱的な接続
状態にすることが必要であるが、第１フィン２０とは接
触していなくても構わない。この第２フィン４０はベー
ス板３０に接合して固定しておくと良い。また、第１フ
ィン２０にも接合させておくと、これらの間の熱抵抗が
低減し望ましい。
【００２２】ベース板３０の材質は熱伝導性に優れる銅
材やアルミニウム材等を用いるとよい。また、第１フィ
ン２０や第２フィン４０も熱伝導性に優れる銅材やアル
ミニウム材等を用いるとよいが、特に軽量化の観点でア
ルミニウム材を用いることが望ましい。
【００２３】図２は、図１の第２フィン４０に替え、コ
ルゲートフィンである第２フィン４１を用いたヒートシ
ンクを用いた冷却構造を模式的に示す説明図である。コ
ルゲートフィン４１は、アルミニウムシート等にコルゲ
ート加工を施して容易に製造することができる。ベース
板３０の図における下面側には冷却対象である被冷却部
品５０（半導体素子等を想定している）を接触させてお
く。図中の符号５１はリード、５２は基板である。
【００２４】図３の例は、図１の第２フィン４０に替
え、格子フィンである第２フィン４２を用いたヒートシ
ンクである。
【００２５】図４の例は、ベース板３０と第１フィン２
０との間隙に壁体６０を配置し、第２フィン４１を一部
覆うようにしたものである。この壁体６０は、第２フィ
ン４１に吹きつける冷却風の流れを制御する機能を奏す
ると共に、冷却風は第１フィン２０の部分に流れやすく
させる機能を奏するものである。こうすることでより効
率的な放熱性能を実現させることができる。尚、この壁
体６０はベース板３０に固定すれば良いが、場合によっ
ては最下に位置する第１フィン２０にも固定しておいて
も良い。
【００２６】図５の例は、ベース板３１に、その肉厚部
を貫通する穴を設け、その穴に略Ｕ字型ヒートパイプ１
１を差し込むように固定したものである。この場合、直
状または略Ｌ字型のヒートパイプをベース板３１に差し
込んでから、そのヒートパイプを曲げて略Ｕ字型ヒート
パイプ１１を形成することになる。図中の符号２１、４
３は、それぞれ第１フィン、第２フィンである。
【００２７】以上説明した本発明のヒートシンクは、第
１フィンとベース板との間隙に第２フィンを設置するこ
とで、よりコンパクトに高い放熱性能を実現せしめたも
のである。冷却対象である半導体素子等の被冷却部品が
搭載される電気機器等の中に搭載するヒートシンクとし
て、そのスペース上の要求に優れた適用性を示すもので
ある。従ってそのヒートシンクを用いた冷却構造は放熱
性能やスペース効率に優れたものである。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明のヒートシンクは、
スペース上の要求に優れて対応できる、極めて実用的な
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるヒートシンクの例を示す説明図
である。
【図２】本発明に係わるヒートシンクとそれを用いた冷
却構造の例を示す説明図である。
【図３】本発明に係わるヒートシンクの例を示す説明図
である。
【図４】本発明に係わるヒートシンクの例を示す説明図
である。
【図５】本発明に係わるヒートシンクの例を示す説明図
である。
【図６】従来のヒートシンクの例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 略Ｕ字型ヒートパイプ ２０ 第１フィン ３０ ベース板 ４０ 第２フィン ４１ 第２フィン ５０ 被冷却部品 ５１ リード ５２ 基板 ４２ 第２フィン ６０ 壁体 １１ 略Ｕ字型ヒートパイプ ２１ 第１フィン ４３ 第２フィン ３１ ベース板 １００ コーナー部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 略Ｌ字型ヒートパイプの１辺部がベース
    板に取り付けられており、前記略Ｌ字型ヒートパイプの
    他辺部に、前記ベース板と略平行になるように複数の第
    １フィンが挿入され、かつ前記ベース板と前記第１フィ
    ンとの間隙に第２フィンが取り付けられている、ヒート
    シンク。
  2. 【請求項２】 略Ｕ字型ヒートパイプの底辺部がベース
    板に取り付けられており、前記略Ｕ字型ヒートパイプの
    他辺部に、前記ベース板と略平行になるように複数の第
    １フィンが挿入され、かつ前記ベース板と前記第１フィ
    ンとの間隙に第２フィンが取り付けられている、ヒート
    シンク。
  3. 【請求項３】 前記略Ｌ字型ヒートパイプまたは前記略
    Ｕ字型ヒートパイプは、前記ベース板に設けられた溝に
    差し込まれて固定されている、請求項１または２記載の
    ヒートシンク。
  4. 【請求項４】 前記略Ｌ字型ヒートパイプまたは前記略
    Ｕ字型ヒートパイプは、前記ベース板に設けた穴に挿入
    されて固定されている、請求項１または２記載のヒート
    シンク。
  5. 【請求項５】 前記第１フィンと前記第２フィンとは熱
    的に接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の
    ヒートシンク。
  6. 【請求項６】 前記第２フィンがコルゲートフィンであ
    る、請求項１〜５のいずれかに記載のヒートシンク。
  7. 【請求項７】 前記第２フィンが格子フィンである、請
    求項１〜５のいずれかに記載のヒートシンク。
  8. 【請求項８】 前記ベース板と前記第１フィンとの間隙
    に、前記第２フィンを一部覆う壁体を設けた、請求項１
    〜７のいずれかに記載のヒートシンク。
  9. 【請求項９】 被冷却部品が実装された基板に相対して
    前記ベース板を配置し、前記被冷却部品を当該ベース板
    に熱的に接続した構造の請求項１〜８のいずれかに記載
    のヒートシンクを用いた冷却構造。
JP10164496A 1998-06-12 1998-06-12 ヒートシンク Pending JPH11351769A (ja)

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