JP2002064170A - 平板型ヒートパイプを備えたヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配置の自由度が高く、しかも生産性の良い平
板型ヒートパイプを備えたヒートシンクを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 基板部１の上平面７に多数の放熱フィン
８を立設し、かつその基板部１の他方の下平面２に平板
型ヒートパイプ４が設けられている平板型ヒートパイプ
４を備えたヒートシンク１０において、前記基板部１の
うち、前記放熱フィン８が設けられた平面７とは反対側
の下平面２に、矩形断面の凹部３が形成され、その凹部
３に、断面形状が該凹部３の断面形状とほぼ一致する平
板型ヒートパイプ４が密着した状態で嵌合かつ固着され
ていることを特徴とする平板型ヒートパイプ４を備えた
ヒートシンク１０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作動流体の蒸発
潜熱として熱を輸送する平板型のヒートパイプを一体的
に備えているヒートシンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプは、周知のように密閉容器
の内部に作動流体を封入したものであるから、構造が簡
単であるという特徴を有すると共に、熱輸送量が大き
く、また可動部分がないなどの優れた特性を有してい
る。そのため、従来、ヒートパイプは、熱交換器、空調
などの熱輸送用、ボイラ、風呂などの加熱用として利用
され、また、トランジスタ、サイリスタなどの冷却用と
しても利用されている。特に、近年のコンピュータに代
表されるように、電子機器ならびに電力機器の発展が目
覚ましく、これらに使用されている電子部品、特に半導
体などの素子がますます高集積化、大容量化、高速化の
傾向にある。それにともなって素子の発生熱密度も増大
しつつあるから、それらを効果的に冷却するためにはヒ
ートパイプを用いることが注目されている。

【０００３】従来、ヒートパイプを使用した電子素子用
冷却装置の一例として、ヒートパイプの凝縮部と放熱フ
ィンとの接触部分およびヒートパイプと発熱体の取付ベ
ース部との間に、シリコングリースなどのサーマルペー
ストを塗布するとともに、これらをビスなどの手段で固
定して一体化し、ヒートシンクとして構成したものが知
られている。このように構成されたヒートシンクは、一
般に、放熱フィンが設けられている部分を上側にして配
置されてこの上方部分が放熱部となり、これに対して下
方部分に電子素子が取り付けられてその部分を受熱部と
して使用される。この種のヒートシンクは、ヒートパイ
プが伝熱を媒介するので、発熱部から放熱部への熱移動
を素速く行うことができるなどの利点がある。

【０００４】しかしながら、従来のヒートパイプは、断
面が円形であるため、放熱フィンと発熱体とを接触する
部分が円弧とならざるを得ず、接触面積が小さいことに
より、熱抵抗が大きくならざるを得ない。また、ヒート
パイプと放熱フィンとの間に、サーマルペーストを塗布
する工程とネジ締めする工程とによって固定・一体化す
るので、工数が多くなって組立コストが大きいという問
題があり、さらに、ネジでの締め付けに緩みがあると、
ヒートパイプと放熱フィンとが密着できず、その結果、
熱抵抗が大きくなって熱伝達効率が低下するという問題
もある。

【０００５】このような不都合を解消するために、特開
平５−３０４３８３号公報に記載されたヒートシンクは
ヒートパイプと放熱フィンとから構成され、両者をろう
付けにより一体化されている。これを図３を参照して簡
単に説明すると、ロールボンドパネルからなるヒートパ
イプ１は、図３の（ロ）に示されているように２枚のシ
ート２，３を張り合わせた構造をし、その内部に作動流
体の流路が所定模様に形成されている。２枚のシート
２，３は、平面的にみると長方形をしている。そしてそ
の外周部４，５は張り合わされ、また内部も縞模様の大
小の独立した窪み部６，７において接合され、窪み部
６，７以外の部分が外方に膨らみ、流路８，８が形成さ
れている。このように流路８，８が形成されているロー
ルボンドパネル１の長手方向の一方の端部分は、凝縮部
１１に、そして他方の端部分が蒸発部１２に選定されて
いる。

【０００６】また、図３の（イ）に示されているよう
に、放熱フィンユニット２０は、複数枚の放熱フィン２
１，２２と、これらの放熱フィン２１，２２を支持して
いる平板状の基盤２３とから構成されている。放熱フィ
ンユニット２０の基盤２３は、ロールボンドパネル１と
ほぼ同じ面積で、同じ形状をしている。そしてその約半
分に放熱フィン２１，２２が設けられ、放熱フィン２
１，２２が設けられている部分が、ロールボンドパネル
１の凝縮部１１に対応している。基盤２３の、放熱フィ
ン２１，２２が設けられていない他方の端部分が薄くな
り、その部分が電子素子を取り付ける取付ベース部２５
となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報に記載され
たヒートシンクでは、放熱フィンユニットとヒートパイ
プとをろう付けによって接着するように構成しているの
で、ネジ止めは不要となり、電子素子の取付が簡単であ
ると共に、熱伝達効率も良くなることができる。しかし
ながら、ロールボンド製法によるヒートパイプの製造プ
ロセスが複雑になり、製造性が悪くならざるを得ない。
それに加え、電子素子の配置場所が決められ、形状と大
きさに制約があるという不都合があった。

【０００８】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたものであり、配置の自由度が大きく、しかも生産性
を向上させることのできるヒートシンクを提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明は、平板型ヒートパイプ
をヒートシンクの基板部に嵌め込んで一体化した構成と
することを特徴するものである。具体的には、請求項１
に記載の発明は、基板部の上下面の一方に多数の放熱フ
ィンを立設し、かつその基板部の他方の面に平板型ヒー
トパイプが設けられている平板型ヒートパイプを備えた
ヒートシンクであって、前記基板部のうち、前記放熱フ
ィンが設けられた面とは反対側の面に、矩形断面の凹部
が形成され、その凹部に、断面形状が該凹部の断面形状
とほぼ一致する平板型のヒートパイプが密着した状態で
嵌合かつ固着されていることを特徴とするヒートシンク
である。

【００１０】したがって、請求項１の発明では、基板部
の表面に放熱フィンを立設するとともに、その基板部の
うち、放熱フィンを立設する表面の反対側に平板型ヒー
トパイプを嵌合し、これら三者を接合して一体化するこ
とにより、ヒートシンクを構成することができる。この
ように、この発明では、平板型ヒートパイプの平面と基
板部との表面が面一となるので、電子素子などの熱交換
対象物を直接、平板型ヒートパイプに取り付けることが
でき、しかも熱交換対象物の形状や設置する場所に制約
が生じないので、熱伝達効率が良く、配置の自由度が高
く、ひいてはその製造作業性が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
の平板型ヒートパイプを備えたヒートシンクの一具体例
を説明する。図１において、基板部１は、アルミニウム
などの熱伝導性の良好な金属からなる一定の厚さのある
板状であって、図に示す例では、長方形状に形成されて
いる。また、この基板部１の下面２に凹部３が設けられ
ている。この凹部３は、断面形状が矩形を成して、かつ
基板部１の外側面に開口して形成されている。さらに、
この凹部３には平板型ヒートパイプ４が取り付けられて
いる。

【００１２】平板型ヒートパイプ４は、コンテナ５に水
やアルコールなどの作動流体を封入した公知の構成のも
のである。そのコンテナ５は、凹部３の断面形状とほぼ
一致する断面を有し、したがってコンテナ５の体積と凹
部３の容積とがほぼ一致してている。また、コンテナ５
は、エポキシ・ハンダ接合によって凹部３に固着して基
板部１と一体化されている。さらに、コンテナ５の表面
６と凹部３を設けている基板部１の下面２とが面一にな
っている。

【００１３】一方、基板部１の他方の上面７に放熱フィ
ン８が立設されている。この放熱フィン８は、多数の薄
板９からなるものであって、基板部１と一体に形成され
ている。この薄板９は、互いに平行にかつ等しい間隔で
配列されている。また薄板９の長さが、上面７の一辺の
長さと等しく設定され、薄板９の高さが、適宜的に設定
されている。さらに、放熱フィン８は、アルミニウムな
どの金属からできている。このように、基板部１と平板
型ヒートパイプ４と放熱フィン８とを固着して一体化し
て、ヒートシンク１０が構成される。

【００１４】この発明に係る平板型ヒートパイプ４を備
えたヒートシンク１０は、基板部１に平板型ヒートパイ
プ４と放熱フィン８とを密着して、エポキシ・ハンダ接
合させて固着することによって構成されている。すなわ
ち、まず基板部１と放熱フィン８とが一体に成型品とし
て加工形成され、次に平板型ヒートパイプ４を基板部１
にある凹部３に密着して固着させる。そして、これら平
板型ヒートパイプ４と凹部３とを、溶接やろう付け、接
着剤などの適宜の手段で接合する。

【００１５】上述したこの発明に係る平板型ヒートパイ
プを備えたヒートシンクでは、前記基板部１の上面７に
放熱フィン８が立設され、かつその基板部１の他方の下
面２に平板型ヒートパイプ４のコンテナ５が密着して固
着されている。したがって、例えば電子素子を直接平板
型ヒートパイプ４の表面６に取り付けることができ、電
子素子の発生した熱が直接平板型ヒートパイプ４に伝達
されるので、これらの間での熱抵抗が低下する。また平
板型ヒートパイプ４の表面６と基板部１の下面２とが面
一になっているので、電子素子の形状や大きさが特に制
限されることがなく、その配置の自由度を確保すること
ができる。さらに、平板型ヒートパイプ４を基板部１に
おける凹部３に嵌め込んで接合すればよいので、上記の
ヒートシンクを容易に製造でき、その生産性が良好にな
る。

【００１６】上記のヒートシンクの動作を説明すると、
電子素子（図示せず）は、前記平板状ヒートパイプ４の
表面６に密着させて固着する。その場合、電子素子の表
面の大きさに対して平板型ヒートパイプ４の表面６の面
積が大きいので、表面６の一部に電子素子が密着してい
る状態になる。その電子素子に通電して動作させると、
その電子素子が発熱する。その電子素子の発生した熱
が、平板型ヒートパイプ４の一部に伝達され、その部分
が加熱部となる。また、加熱部の熱によって平板型ヒー
トパイプ４内にある作動流体が加熱されて蒸発し、その
蒸気は、平板型ヒートパイプ４の放熱部に流動し、基板
部１に対して放熱して凝縮する。基板部１に伝達された
熱が、放熱部としての放熱フィン８側に伝達され、そこ
から大気中に放散される。

【００１７】このように、平板型ヒートパイプ４を介し
て電子素子から放熱フィン８に向けて熱伝達されるの
で、電子素子の形状が不規則でも、また表面積が小さく
ても効率よく放熱フィン８に熱を伝達させることがで
き、その結果、電子素子を効率よく冷却することができ
る。

【００１８】なお、上記の具体例では、長方形状の平板
型ヒートパイプの例を示したが、この発明は、上記の具
体例に限定されないのであって、平方形状、楕円形状な
どの適宜の形状の平板型ヒートパイプに適用することが
できる。また、放熱フィンは、薄板形状に限定されるこ
とがなく、放熱機能を有するものであれば良い。さら
に、放熱フィンが基板と一体に形成しても良く、あるい
は各々を別に製造し、その後に互いに組み付けて固定し
ても良い。そして、平板型ヒートパイプは、基板の凹部
に嵌合してもよく、基板と一体に形成しても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板部の表面に放熱フィンを立設するとともに、そ
の基板部のうち、放熱フィンを立設する表面の反対側に
平板型ヒートパイプを嵌合し、これら三者を接合して一
体化することにより、ヒートシンクを構成することがで
き、その製造作業性が改善されて簡単に製造することが
できる。またその平板型ヒートパイプの平面と基板部と
の表面がと面一となるので、電子素子などの熱交換対象
物を直接平板型ヒートパイプに取り付けることができ、
しかも熱交換対象物の形状と設置する場所とに制限がな
いので、熱伝達効率が良く、配置の自由度が高く、ひい
てはその製造作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る平板型ヒートパイプを備えた
ヒートシンクの一例を示す概略斜視図である。

【図２】 この発明に係る平板型ヒートパイプを備えた
ヒートシンクの一例を示す縦側断面図である。

【図３】 従来のヒートシンクの一例を示す分解斜視図
である。

【符号の説明】

１…基板部、 ２…下面、 ３…凹部、 ４…平板型ヒ
ートパイプ、 ７…上面、 ８…放熱フィン、 １０…
ヒートシンク。

フロントページの続き (72)発明者 高宮 明弘 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 川原 洋司 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 江口 勝夫 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB11 DB10 5F036 AA01 BA08 BA23 BB05 BB54 BB60

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板部の上下面のいずれか一方に多数の
   放熱フィンを立設し、かつその基板部の他方の面に平板
   型ヒートパイプが設けられている平板型ヒートパイプを
   備えたヒートシンクにおいて、 前記基板部のうち、前記放熱フィンが設けられた面とは
   反対側の面に、矩形断面の凹部が形成され、その凹部
   に、断面形状が該凹部の断面形状とほぼ一致する平板型
   のヒートパイプが密着した状態で嵌合かつ固着されてい
   ることを特徴とする平板型ヒートパイプを備えたヒート
   シンク。