JP2010278286A - ヒートシンク装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発熱体1が接合され、冷媒が流れる冷媒用流路10を有するベース板4と、上記冷媒用流路内へ挿入される板材で、上記ベース板の厚み方向に沿って立設され、かつ上記冷媒用流路における冷媒の主流方向31に交差して配向され、かつ上記冷媒が通過可能な開口21を有する板材20とを備えた。
【選択図】図1A
Description
即ち、本発明の一態様におけるヒートシンク装置は、発熱体が接合され冷媒が流れる冷媒用流路を有するベース板と、上記冷媒用流路内へ挿入される板材で、上記ベース板の厚み方向に沿って立設され、かつ上記冷媒用流路における冷媒の主流方向に交差して配向され、かつ上記冷媒が通過可能な開口を有する板材と、を備えたことを特徴とする。
図1(図1Aから図1Cの総称)は、本発明の実施の形態1によるヒートシンク装置101を示している。ヒートシンク装置101は、基本的構成部分として、冷媒用流路10を有するベース板4と、板材20とを備え、本実施形態では、半導体装置1の放熱用として機能する。しかしながら、ヒートシンク装置101は、半導体装置1の放熱用に限定されるものではなく、発熱体の冷却用として用いることができる。
このようなフィン2とベース板4とは、熱伝導性が良好な材料、例えば金属材等にて一体的に成形される。
冷媒用流路10には、例えば空気等の気体や、水等の液体、等の冷媒が供給され、冷媒用流路10の延在方向に沿って流れる。このように本実施形態では、冷媒の主流方向31は、ベース板4の延在方向に相当するY方向と一致するが、ベース板4の延在方向に一致させる必要はない。
このような構成を採ることから、蓋板3は、本実施形態ではベース板4及びフィン2と同じ材料にて形成されるが、これに限定されず蓋板3の材料は、ベース板4及びフィン2とは異なる材料にて作製することも可能である。
板材20は、冷媒用流路10内へ挿入される板状の部材である。本実施形態1では、板材20は、短冊状の帯材であり、一つの冷媒用流路10に対して1枚の板材20が挿入される。冷媒用流路10内において、板材20は、ベース板4の厚み方向に相当するZ方向に沿って、つまり図1Cに示すようにフィン2の立設方向と同方向に沿って配置され、さらに、それぞれの冷媒用流路10において、板材20は、冷媒の主流方向31に交差して配向される。即ち、本実施形態1では、図1Bに示すように、冷媒用流路10の主流方向31における両端部10a,10bに位置する対角部2a、2bを結んで、板材20は配置される。尚、後述の実施の形態7にて述べるように、板材20の配置は、上記対角部2a、2bを結ぶ形態に限定されない。
発熱体である半導体装置1から発生した熱は、ベース板4及びフィン2に伝導する。
このように、本実施形態のヒートシンク装置101によれば、加工が容易で、かつ冷却性能が高いヒートシンクを提供することができる。
図2は、本発明の実施の形態2によるヒートシンク装置102を示している。
上述の実施の形態1では、蓋板3は予めベース板4に立設した側壁11と接合されており、板材20は、冷媒用流路10内へ挿入される。
これに対し本実施の形態2では、蓋板3に板材20を予め立設し、板材20を冷媒用流路10内へ挿入するようにして、蓋板3を上記側壁11に接合する形態を採る。蓋板3が側壁11と接合するとともに、板材20が冷媒用流路10に挿入されたとき、板材20は、上述のように冷媒用流路10の主流方向31における両端部10a,10bに位置する対角部2a、2bを結んで位置する。
実施の形態2によるヒートシンク装置102のその他の構成は、実施の形態1によるヒートシンク装置101の構成に同じであり、ここでの説明は省略する。
上述した実施の形態1、2では、板材20が有する開口は、円形の穴21である。これに対し本実施の形態3では、図3Aから図3Dに示すように、上記開口が円形以外の形状の穴である場合を示している。その他の構成は、上述の各実施形態の場合に同じである。尚、図3Aから図3Dでは、実施の形態2のように蓋板3に板材20を固定した形態を示すが、勿論、本実施形態3の板材20を実施の形態1の構成に適用することも可能である。
このように実施の形態3によれば、上記開口から噴出する冷媒の速度を容易に調整可能となることから、フィン2の全面に渡って熱伝達率を等しく向上させることが可能となるという効果も得られる。
上述した実施の形態1〜3では、図1Cに示すように、板材20は、ベース板4の上記部材面4bに接する高さを有している。これに対し本実施の形態4のヒートシンク装置104では、図4に示すように、全ての板材20−4は、ベース板4の部材面4bとの間に隙間Dを有する高さにてなる。又、板材20−4が有する穴は、上述の実施の形態1から3に示す中から任意の形態を採る。その他の構成は、上述の各実施形態の場合に同じである。
本実施の形態5の構成は、上述した実施の形態1〜3に示す構成と、実施の形態4に示す構成とを組み合わせたものである。即ち、図5A及び図5Bに示すように、本実施の形態5における板材20−5は、実施の形態1〜3(実施の形態3では図3A及び図3Bに示す形態)に示す穴21等を有し上記隙間Dを有しない高部分20Hと、穴21等を有さず上記隙間Dを有する低部分20Lとを有する。その他の構成は、上述の各実施形態の場合に同じである。
即ち、冷媒用流路10を冷媒が流れるとき、板材20−5における楕円穴21−1や四角形穴21−2のみならず、隙間Dからも流速の増した冷媒が噴出する。よって、板材20−5における見かけ上の開口の数が増加する。そのため、これらの開口に対向するフィン2の面における熱伝達率が向上するという効果が得られる。さらにその上、上述の実施の形態4の場合と同様に、ヒートシンク装置全体の圧力損失を低く抑えることが可能となり、ヒートシンク装置の冷却性能を、より向上させることが可能となる。
実施の形態5では、実施の形態3に関して図3A及び図3Bに示す形態を例に採ったが、本実施の形態6では、図3C及び図3Dに示す形態を例に採る場合の構成である。即ち、図6A及び図6Bに示すように、本実施の形態6における板材20−6は、上記隙間Dを有しない高部分20Hと、上記隙間Dを有する低部分20Lとを有する。又、板材20−6は、切欠21−3又は切欠21−4を有する。その他の構成は、上述の各実施形態の場合に同じである。
上述した実施の形態1〜6では、図1Bに示すように、一つの、例えば板材20は、一つの冷媒用流路10において、主流方向31における両端部10a,10bに位置する対角部2a、2bを結ぶ一直線上に沿って配置される。
尚、板材20−7A、20−7Bは、4つの板材20−7a〜20−7dから構成しているが、板材20−7の数は複数であればよく4つに限定されない。
また、図7Aから図7Dでは、板材20−7A、20−7Bにおける開口は、円形穴の形態の場合を示しているが、勿論、これに限定されず、上述した実施の形態3〜6に示した形態を採ることができる。よって、板材20−7a〜20−7dの中には、開口を有しないものが存在してもよい。
また、図7Aから図7Dでは、板材20−7A、20−7Bは、蓋板3に立設、固定した形態を示しているが、勿論、これに限定されず、上述した実施の形態1に示した形態を採ることもできる。
4 ベース板、4a 接合面、4b 部材面、10 冷媒用流路、
20 板材、20H 高部分、20L 低部分、21 穴、
21−3、21−4 切欠、31 主流方向、
101、102、104、107 ヒートシンク装置。
Claims (9)
- 発熱体が接合され、冷媒が流れる冷媒用流路を有するベース板と、
上記冷媒用流路内へ挿入される板材で、上記ベース板の厚み方向に沿って立設され、かつ上記冷媒用流路における冷媒の主流方向に交差して配向され、かつ上記冷媒が通過可能な開口を有する板材と、
を備えたことを特徴とするヒートシンク装置。 - 上記ベース板は、上記発熱体を接合した接合面に対向する部材面に当該ベース板の厚み方向へ突出しかつ冷媒の上記主流方向に沿って配置される複数の放熱用部材を有し、
上記冷媒用流路は、上記ベース板及び上記放熱用部材と、上記部材面側で上記ベース板に対向して配置される蓋板とによって、隣接する上記放熱用部材間に形成される、請求項1記載のヒートシンク装置。 - 上記板材は、上記蓋板に立設されている、請求項2記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、一つの上記冷媒用流路における冷媒の上記主流方向における両端部に位置する対角部を結んで配置され、上記開口は、当該板材を貫通する穴である、請求項1から3のいずれか1項に記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、一つの上記冷媒用流路における冷媒の上記主流方向における両端部に位置する対角部を結んで配置され、上記開口は、上記厚み方向に沿って上記板材の全高にわたり形成された切欠である、請求項1から4のいずれか1項に記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、一つの上記冷媒用流路における冷媒の上記主流方向における両端部に位置する対角部を結んで配置され、かつ上記蓋板に立設され上記ベース板との間に隙間を形成する高さを有し、上記開口は、当該板材を貫通する穴である、請求項2記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、上記隙間を形成することなく上記穴を有する高部分と、上記穴を有することなく上記隙間を形成した低部分とを有する、請求項6記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、一つの上記冷媒用流路における冷媒の上記主流方向における両端部に位置する対角部を結び上記蓋板に立設されて配置され、上記ベース板との間に隙間を形成する高さを有する低部分と上記隙間を形成しない高さを有する高部分とを有し、上記開口は、上記厚み方向に沿って上記板材の全高にわたり形成された切欠である、請求項2記載のヒートシンク装置。
- 上記板材は、一つの上記冷媒用流路において冷媒の上記主流に対して複数枚配置され、上記開口は、それぞれの板材を貫通する穴である、請求項1から3のいずれか1項に記載のヒートシンク装置。
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