JPH053272A - 放熱器、放熱装置および放熱器の製造方法 - Google Patents

放熱器、放熱装置および放熱器の製造方法

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JPH053272A
JPH053272A JP3200859A JP20085991A JPH053272A JP H053272 A JPH053272 A JP H053272A JP 3200859 A JP3200859 A JP 3200859A JP 20085991 A JP20085991 A JP 20085991A JP H053272 A JPH053272 A JP H053272A
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富也 佐々木
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秀夫 岩崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、製作が容易で、フイン部の形状、大
きさ、配列等を自由に設定できる放熱器、放熱装置およ
び放熱器の製造方法を提供する。 【構成】熱伝導材で形成された薄板１５にスリット１６
を複数形成することでピンフィン部１７が構成された放
熱用フィン要素１２を互いの間に所定間隔を隔てるスペ
ーサ１３を介して複数積層してなる積層体１４を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路パッケージ等
の冷却や熱交換器に用いられる放熱器、放熱装置および
放熱器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、放熱器には種々のタイプ
がある。このうち、ピンフィンタイプの放熱器は、前縁
効果を有効に発揮させることができるので、放熱面積を
一定にして比較した場合、プレートフィンタイプの放熱
器に比べて数倍の性能を得ることが可能である。
【０００３】ところで、ピンフィンタイプの放熱器は、
通常、図４３(a),(b) に示すように、２枚の熱伝導板１
ａ，１ｂを平行に配置するとともに各熱伝導板１ａ，１
ｂに対向関係に孔２ａ，２ｂを複数対設け、これら対を
なす孔２ａ，２ｂに金属細線３を通し、これら金属細線
３の両端部を孔２ａ，２ｂの内面に接合した構造となっ
ている。そして、熱伝導板１ａ，１ｂの一方または両方
を発熱源または熱輸送媒体に接触させるとともに熱伝導
板１ａ，１ｂ間に図中太矢印４で示すように熱交換用流
体または冷却用流体を流し、各金属細線３の表面を介し
てこれらの流体に熱を伝えるようにしている。
【０００４】このピンフィンタイプの放熱器では、前縁
効果を効率よく発揮させるために金属細線３の外径を１
mm以下に設定することが望ましい。また放熱特性を一段
と向上させるには、金属細線３の数を可能な限り多くす
ることが必要である。このため、上記構造を採用した従
来の放熱器にあっては、熱伝導板１ａ，１ｂへの孔開
け、金属細線３の装着・接合に膨大な工数が必要とな
り、製造コストが極めて高くなると言う問題があった。
【０００５】そこで、このような不具合を解消するため
に、図４４に示すように、熱伝導板１ａ，１ｂに孔を開
ける工程を省略し、熱伝導板１ａ，１ｂの内面に、たと
えば半田や銀ロウなどの接合材層５ａ，５ｂを使って各
金属細線３の両端部を接合する構造が提案されている。
【０００６】このような構造を採用すると、孔開け工程
を省略できるので、ある程度製造コストを下げることが
できる。しかし、各金属細線３を熱伝導板１ａ，１ｂの
内面に接合する際に、一時的に各金属細線３を位置決め
保持する必要があるため、金属細線３の間隔や配列パタ
ーンなどに制限を受け易い問題があった。さらに、熱伝
導板１ａ，１ｂと金属細線３とが直接接触していない場
所では、熱が接合材層５ａ，５ｂを介して金属細線３に
伝わるので、この部分での熱抵抗が大きくなると言う問
題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、ピンフィ
ン構造を採用した従来の放熱器にあっては、構造的に製
造工程の複雑化を招き、製造コストが高くなるばかり
か、フィンとなる部分の間隔や配列パターンに制約を受
け、しかも熱抵抗が大きい等の問題があった。
【０００８】そこで本発明は、製造が簡単で、フィンと
なる部分の大きさ、形状、ピッチ、配列等を自由に設定
でき、しかも熱抵抗の小さい放熱器、放熱装置および放
熱器の製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る放熱器の代表的なものは、熱伝導材で
形成された薄板にスリットを複数形成して構成された放
熱用フィン要素を互いの間に所定間隔を隔てる手段を介
して複数積層してなる積層体を備えている。
【００１０】また、本発明に係る放熱装置は、通風ダク
トと、この通風ダクト内に発熱源に対して熱的接触状態
に、かつ内部に上記通風ダクト内を通流する冷却用流体
のほぼ全部を通流させる関係に配置され、熱伝導材で形
成された薄板にスリットを複数設けて形成された放熱用
フィン要素を互いの間に所定間隔を隔てる手段を介して
複数積層してなる積層体を主体とした放熱器を備えてい
る。
【００１１】また、本発明に係る放熱器の製造方法の代
表的なものは、熱伝導材で形成された薄板に複数のスリ
ットを設けて放熱用フィン要素を形成する工程と、この
工程によって形成された複数の放熱用フィン要素を互い
の間にスペーサ要素を介在させて積層する工程と、しか
る後に前記放熱用フィン要素と前記スペーサ要素とを一
体的に接合して積層体を得る工程とを備えている。
【００１２】
【作用】上述の如く、本発明に係る放熱器および放熱装
置では、熱伝導材で形成された薄板にスリットを複数形
成して構成された放熱用フィン要素を互いの間に所定間
隔をあけて複数積層してなる積層体を備えている。積層
体の主体は放熱用フィン要素であり、この放熱用フィン
要素の製作に際しては打抜き加工やエッチング加工等の
採用でどのような大きさ、パターンのものでも容易に形
成できる。したがって、製作工程を大幅に簡略化できる
ばかりか、放熱用フィン要素におけるフィンに供される
部分の幅、数、間隔、形状、分布を自由に設定すること
ができ、所望とするピンフィンタイプの放熱器を低コス
トで実現できる。
【００１３】また、本発明に係る製造方法においては、
熱伝導材で形成された薄板に複数のスリットを設けて放
熱用フィン要素を形成し、これら要素を互いの間にスペ
ーサ要素を介在させて積層し、これらを一体的に接合す
る工程だけで積層体を得るようにしており、これらの工
程には技術的に困難な工程が存在していないので、放熱
器の製造コストの低下に寄与できる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係る放熱器１１の外観
が示されている。この放熱器１１は、放熱用フィン要素
１２を互いの間にスペーサ１３を介して複数積層してな
る積層体１４を主体にして構成されている。
【００１５】各放熱用フィン要素１２は、図３にも示す
ように、銅やアルミニウムなどの良熱伝導材で、たとえ
ば長方形に形成された薄板１５と、この薄板１５にその
短手辺と平行に複数形成されたスリット１６と、スリッ
ト１６間に残存している部分で形成された実質的なピン
フィン部１７とで構成されている。
【００１６】薄板１５の厚みは、用途によって決定さ
れ、たとえば集積回路パッケージの放熱に用いられる場
合には、たとえば0.2mm 程度のものが選ばれる。また、
この場合にはスリット１６の幅はたとえば0.1 〜1.0mm
程度に、ピンフィン部１７の幅はたとえば0.2mm 程度に
設定される。そして、スリット１６は打抜き加工やエッ
チング加工で形成される。
【００１７】一方、スペーサ１３は、この例の場合には
薄板１５と同じ材料で、0.1 〜1.0mm 程度の厚みを有す
るものが用いられている。各スペーサ１３は、図３に示
すように、隣接する放熱用フィン要素１２の長手辺縁部
間（スリット１６が並設されている方向に沿った縁部間
である。ピンフィン部１７が長く、スリット１６の並設
数が少ない場合には、上記説明における短手辺と長手辺
との関係が逆になる場合も生じる。にスリット１６を塞
がない幅に装着されている。このようにスペーサ１３を
スリット１６の並設されている方向に沿って放熱用フィ
ン要素１２の縁部に装着するようにしたことが本発明の
構成上の特徴の１つである。そして、これらスペーサ１
３と各放熱用フィン要素１２とは半田等で接合され、こ
の接合によって全体として角型ブロック状の積層体１４
が形成されている。したがって、積層体１４の内部は、
スリット１６の存在および隣接する放熱用フィン要素１
２間に形成された間隙の存在によって、図２(a),(b),
(c) に示すように、あたかも剣山状に形成されている。
【００１８】このように構成された放熱器１１は、積層
体１４の外面で、スペーサ１３が位置している、たとえ
ば一方の外面が熱輸送媒体に接触している伝熱板あるい
は発熱源を搭載した伝熱板１８に半田等の接合材で固定
される。なお、ＬＳＩパッケージ等の放熱器として利用
する場合には、伝熱板１８等の部材を介さずに積層体１
４を直接パッケージ表面に取り付けて利用する方が熱抵
抗を小さくでき、冷却性能を向上させることができる。
勿論、他の発熱体に直接取り付けても同様に冷却性能を
向上させることができる。そして、たとえば図１中太矢
印１９あるいは２点鎖線太矢印２０で示すように冷却用
流体が通流する雰囲気中に積層体１４を位置させて使用
される。このように配置すると、冷却用流体が積層体１
４内を流れ、各放熱用フィン要素１２に形成されたピン
フィン部１７に良好に接触する。したがって、伝熱板１
８から各放熱用フィン要素１２に伝わった熱がピンフィ
ン部１７を介して速やかに冷却用流体に伝わり、放熱器
としての機能が良好に発揮される。なお、冷却用流体の
通流のさせ方は、上記方向に限定されるものではなく、
斜め方向や天板をなくした場合は上方から吹付けるよう
に供給してもよい。
【００１９】上記のように、熱伝導材で形成された薄板
１５にスリット１６を複数形成して構成された放熱用フ
ィン要素１２を互いの間にスペーサ１３を介在させて複
数積層してなる積層体１４を主体にして放熱器１１を構
成している。積層体１４を構成している放熱用フィン要
素１２の製作に際しては、打抜き加工やエッチング加工
等の採用でどのような大きさ、パターンのものでも容易
に形成できる。したがって、製作工程を大幅に簡略化で
きるばかりか、放熱用フィン要素１２におけるフィンに
供される部分の幅、数、間隔、形状、分布を自由に設定
することができる。この結果、所望とするピンフィンタ
イプの放熱器を低コストで実現できる。さらに、上記の
ように構成された放熱器１１の特徴として以下のことが
挙げられる。すなわち、放熱用フィン要素１２とスペー
サ１３とを積層した構成であるので、放熱器１１の図１
中状面と下面とはそれぞれ１枚の一体的な板状部材とみ
なすことができ、放熱器１１の上面あるいは下面を伝熱
板として利用できる。したがって、放熱器１１をＬＳＩ
パッケージ等にそのまま接合して冷却を行うことができ
る。次に、上記のように構成される放熱器の製造方法に
ついて説明する。図４には本発明の製造方法の一例が示
されている。
【００２０】まず、同図(a) に示すように、銅あるいは
アルミニウム等の良熱伝導材からなる長方形の薄板１５
を用意する。この薄板１５に、その短辺と平行にたとえ
ばエッチング加工で複数のスリット１６を形成する。こ
のスリット１６の形成に際しては、スリット１６間に所
望幅の実質的なピンフィン部１７が形成されるように
し、また薄板１５の周縁部にスリットの設けられていな
い枠状の部分２１が残るようにする。また、同時に薄板
１５の長手方向両端部に位置決め用の孔２２を設ける。
このようにして放熱用フィン要素１２に供される部品２
３を製作する。
【００２１】一方、同図(b) に示すように、たとえば薄
板１５と同一材質で、薄板１５と外形寸法が同一（この
場合、厚みは異なっていてもよい。）の薄板２４を用意
する。そして、この薄板２４に打抜き加工を施し、薄板
１５に設けられている枠状の部分２１に相当する領域が
残った枠体２５を形成する。同時に薄板２４の長手方向
両端部に位置決め用の孔２６を形成する。このようにし
てスペーサ１３に供される部品２７を製作する。次に、
これら２種類の部品２３，２７を、同図(c) に示すよう
に、その位置決め用の孔２２，２６を位置決めピン２８
に嵌合させながら交互に積層する。
【００２２】このように積層された積層ブロック２９の
周面を接合する。あるいは部品２３と部品２７との接触
部を接合する。これらの接合は圧着や拡散接合や半田付
けまたは銀ロウ付けあるいは接着剤などにより簡単に実
現できる。なお、周面接合の場合には、レーザや電子ビ
ーム等を走査させて溶融接合させることができる。
【００２３】この接合によって一体化された積層ブロッ
ク２９に対して図５に示すように、位置決めに利用され
た両端を、たとえばワイヤー放電加工機３０等で切断
（トリミング加工）除去して積層体１４を完成させる。
【００２４】このようにして製造された放熱器は、ピン
フィン部１７と、これに繋がり熱源または発熱体に接触
する枠状の部分２１とが、一枚の薄板で一体に形成され
ているため熱抵抗が極めて小さい。また、前述の如く、
枠状の部分２１がスペーサ１３と一体的に接合されてい
るので、この接合部分も一枚の薄板となり、この部分に
伝熱板としての働きを行わせることができ、発熱体（Ｌ
ＳＩパッケージ等）に直接取り付けることができる。こ
の場合、発熱体との接触面を研摩、研削等の機械加工等
により平面性を良好にしておくことで、直接取付けた場
合の接触熱抵抗を極めて小さくできる。図６には本発明
に係る別の製造方法の例が示されている。
【００２５】この例においては、まず、同図(a) に示す
ように、銅あるいはアルミニウム等の良熱伝導材からな
る長方形の薄板１５を用意する。この薄板１５に、その
短辺と平行にたとえばエッチング加工で複数のスリット
１６を形成し、スリット１６間に所望幅の実質的なピン
フィン部１７の形成された放熱用フィン要素１２を製作
する。この例では位置決め用の孔を設けていない。
【００２６】次に、同図(b) に示すように、スペーサ１
３を用意する。この製造方法では、先の製造方法のよう
な枠状のものではなくリボン状のスペーサ１３を用い
る。ここでは、製造性を考慮の上、スペーサ１３として
リボン状の半田（あるいはリボン状の銀ロウ等）を用い
ている。この点がこの製造方法において最も特徴ある点
である。
【００２７】次に、同図(c) に示すように、放熱用フィ
ン要素１２の周囲の少なくとも一部を囲んで積層時の位
置決めを行ない得るように構成された位置決め治具３１
内に、放熱用フィン要素１２と半田を兼ねたリボン状の
スペーサ１３（このリボン状のスペーサ１３は、放熱用
フィン要素１２の両縁部に２個１組として配置され
る。）とを交互に積層配置する。その後、位置決め治具
３１に蓋３２を装着し、熱処理炉（図示省略）内にて加
熱し、半田によって放熱用フィン要素１２同士を所定隙
間を隔てて接合する。
【００２８】これにより図７に示すように、半田付け部
３３により接合一体化された積層体１４からなる放熱器
が形成される。この場合、半田等の接合層は数μｍと薄
くてもよく、実質的に放熱用フィン要素同志間に隙間が
ほとんど生じない場合には、放熱性能を考慮してピンフ
ィン部が重ならないようにフィン要素をずらして積層す
るか、後述するように異なる形状のフィン要素を積層す
ればよい。
【００２９】なお、スペーサ１３として半田を用いず、
先の実施例と同様に良熱伝導体のリボン状のスペーサ１
３を用いる場合には、位置決め治具３１で接合する側面
以外の側面を囲んで位置決めし、放熱用フィン要素１２
とスペーサ１３との間は接合せずに、囲まれていない側
面にて放熱用フィン要素１２とスペーサ１３とを別途接
合すればよく、この接合には先の実施例同様の接合方法
が適用できる。勿論、特に側面にて接合する場合には、
半田，銀ロウ，あるいは電子ビームやレーザによる溶融
接合が採用できる。図８には本発明のさらに別の製造方
法が示されている。
【００３０】この例において、最も特徴としている点
は、同図(a),(b)に示すように、半田銅クラッド板３４
を利用していることにある。半田銅クラッド板３４は、
銅の薄板３５の両側に予めリボン状の半田３６が設けら
れており、この半田３６が両面に設けられているものが
両面半田銅クラッド板であり、同図(a),(b) はこれを示
している。片面だけに半田３６が設けられた片面半田銅
クラッド板でも以下の製造方法を適用できる。この場合
にも半田の代りに銀ロウクラッド板等を利用できる。
【００３１】まず、同図(c) に示すように、半田銅クラ
ッド板３４に先の実施例同様に複数のスリット１６を設
け、これらスリット１６間にピンフィン部１７の形成さ
れた放熱用フィン要素１２ａを製作する。
【００３２】次に、同図(d) に示すように、先の実施例
と同様に放熱用フィン要素１２ａを位置決め治具３１内
に積層する。その後、熱処理炉内で半田３６を溶かし、
これによって同図(e) に示すように、放熱用フィン要素
１２ａ同士が所定間隔を隔てて接合一体化された積層体
１４からなる放熱器を得る。このような製造方法によっ
て、簡単に積層体１４、つまり放熱器を製造することが
できる。
【００３３】上述した実施例では、良熱伝導材で形成さ
れたスペーサあるいはリボン状の半田あるいはロウから
なるスペーサを用いているが、図９に示すように、両面
に半田層３７（あるいは銀ロウ層等）を有したリボン状
のスペーサ１３ａを用いてもよい。このような形でスペ
ーサ１３ａを用いると、接合部に半田層を一様に分布さ
せることができるので、確実な接合を実現できるととも
に、放熱用フィン要素１２間に確実に間隙を形成するこ
とができる。
【００３４】スペーサの断面形状は４角形に限らず、図
１０に示すように、断面楕円形のスペーサ１３ｂや断面
多角形のスペーサを用いてもよい。このような断面形状
のスペーサ１３ｂを用いると、半田３８等の接合材で接
合したときに接合面積を広くでき、確実な接合を実現で
きる。
【００３５】また、図１１に示すように、スペーサ１３
を積層体１４の外面から後退した位置に配置すると、後
退によって形成された凹部３９内に充填されるように半
田３８等の接合材を設けて接合することができるので、
より確実な接合を実現できる。
【００３６】さらに、図１２および図１３に示すよう
に、外面側に凹部４０の形成されたスペーサ１３ｃを用
いると、凹部４０に半田３８等の接合材を充填できるの
で、確実な接合を実現できる。
【００３７】上述した各例では、放熱用フィン要素とは
別体に形成されたスペーサを用いているが、図１４に示
すように放熱用フィン要素１２ｂの製作時に対向する両
辺部を１８０度折り曲げたり、あるいは図１５に示すよ
うに９０度折り曲げたりして形成された折曲部４１，４
２をスペーサとして用いてもよい。このように構成する
と、工数を一層少なくできる。
【００３８】上述した各例では、薄板にスリットを設け
て放熱用フィン要素を構成しているが、図１６に示すよ
うに、良熱伝導材で形成された枠体４３の対向する少な
くとも２辺間にワイヤボンデング技術等で実質的に複数
本の金属細線４４を張設し、これら金属細線４４をピン
フィン部とした放熱用フィン要素１２ｃを用いてもよ
い。この場合、枠体４３に段部４５を設け、この段部４
５に半田等の接合材を充填することによって放熱用フィ
ン要素１２ｃ同志を接合してもよい。なお、上記例おい
て、枠体４３を用いる代りに、２本の棒状部材を用い、
この棒状部材を固定しておき、これら棒状部材間に金属
細線４４を張設してもよい。これらの例において、複数
の金属細線４４を張設する代りに、長い金属細線を巻回
張設するようにしてもよい。
【００３９】先に説明した例では、良熱伝導材からなる
長方形の薄板に、その短辺と平行に複数のスリットを形
成し、スリット間に所望幅の実質的なピンフィン部の形
成された放熱用フィン要素を組み込んでいるが、図１７
に示すように、スリット１６を２列あるいは３列以上配
置した放熱用フィン要素１２ｄを組込むようにしてもよ
い。また、図１７に類似の構成として、放熱用フィン要
素１２をピンフィン部１７の長手方向が９０度異なるよ
うに互い違いにスペーサを介して積層すれば、ピンフィ
ン部を３次元マトリックス状に構成することができる。
また、薄板１５にスリット１６を形成する際に、スリッ
ト１６の方向を薄板１５毎に異ならせ、ピンフィン部１
７の長手方向をそれぞれ異ならせた放熱用フィン要素１
２を積層すれば種々の積層体１４を構成することができ
る。
【００４０】また、図１８に示すようにピンフィン部１
７の分布を長手方向に異ならせた放熱用フィン要素１２
ｅを組込んでもよいし、図１９に示すようにピンフィン
部１７の幅を長手方向（スリットの並設される方向に沿
う方向）に異ならせた放熱用フィン要素１２ｆを組込ん
でもよいし、さらに図２０に示すようにピンフィン部１
７ａおよびスリット１６ａの幅を軸方向に異ならせた放
熱用フィン要素１２ｇを組込んでもよい。また、図２１
に示すように、ピンフィン部１７ｂの幅を軸方向にたと
えば周期的（あるいはランダム）に変化させた放熱用フ
ィン要素１２ｈを組込むようにしてもよい。これら図１
８乃至図２０に示したものは、スリット１６の幅を変化
させることで、その構成を達成しているが、これはスペ
ーサ１３あるいは薄板１５の厚みを同様に変えることに
よっても実現できる。また、図２１に示すように、ピン
フィン部の幅等を変化させる場合、エッチングを複数回
実施することによって種々の形状を実現することができ
る。たとえば、ピンフィン部の角をエッチングして円柱
状に形成したり、柱状のピンフィン部の一部に板状のフ
ィン部を突出させた形状にすることもできる。
【００４１】実際に積層体１４を接合構成するときに
は、図２２(a) に示すように、冷却用流体の流れ方向４
６を基準にして上流側に位置する放熱用フィン要素１２
のピンフィン部１７に対して下流側に位置する放熱用フ
ィン要素１２のピンフィン部１７が完全に重ならないよ
うに、上流側のピンフィン部１７と下流側のピンフィン
部１７とを丁度１／２ピッチずらして千鳥配列が形成さ
れるように接合したり、同図(b) に示すように上流側の
ピンフィン部１７に対して下流側のピンフィン部１７が
少しずつずれる階段状配列が形成されるように接合して
もよい。このように構成すると、下流側に位置するピン
フィン部にも冷却用流体を衝突させることができるの
で、冷却性能（放熱性能）を向上させることができる。
なお、同様の効果は、図１７に類似した構成として先に
説明したピンフィン部の方向を異ならせる構成を採用す
ることによっても達成できる。
【００４２】図２３には図１に示すように構成された放
熱器１１を空調機（エアコン等）の熱交換器として利用
する場合の組込み例が示されている。すなわち、この場
合には、接合治具４７内に放熱器１１と空調機の配管４
８とを交互に配置し、両者の接触部を半田等で接合す
る。接合後、接合治具４７を取り外すことにより、図２
４に示すように流体（冷媒）４９の流路となる配管４８
と放熱器１１とが一体的に接合されて複数段重ねられた
空調機の熱交換器５０を得ることができる。図２５には
図１に示すように構成された放熱器１１とダクト５１と
使って集積回路パッケージ５２を冷却するようにした放
熱装置５３が示されている。
【００４３】ダクト５１の構成壁の一部は集積回路パッ
ケージ５２を搭載した回路基板（支持板）５４で構成さ
れている。そして、放熱器１１は、ダクト５１内に発熱
源である集積回路パッケージ５２に対して熱的接触状態
に、かつ内部にダクト５１内を通流する冷却用流体５５
のほぼ全部を通流させる関係に配置されている。
【００４４】このような構成であると、放熱器１１内に
冷却用流体５５を確実に通流させることができるので、
放熱器１１のピンフィン部の数を多くして集積回路パッ
ケージ５２を良好に冷却することができる。なお、上述
した例では、放熱器１１の一側面だけを集積回路パッケ
ージ５２に熱的に接触させているが、図２６に示すよう
に、放熱器１１の対向する両面をそれぞれ集積回路パッ
ケージ５２に熱的に接触させるようにしてもよい。な
お、上記例では回路基板をダクト壁として利用している
が、集積回路パッケージ５２をダクト外に配置し、放熱
器１１のみがダクト内に配置されるように新たにダクト
を別に形成してもよい。
【００４５】上述した各例では、放熱器１１を構成して
いる積層体１４を角柱状に形成しているが、図２７に示
すように、冷却用流体５６の流れ方向を基準にして、下
流側の厚みが薄くなる断面形状に積層体１４ａを構成し
てもよい。このように構成すると、積層体１４ａ内を通
流する冷却用流体５６の流速が下流側程速くなるので、
流れ方向に沿ってほぼ一様な放熱特性を発揮させること
ができる。
【００４６】上述した各例では、放熱器１１を構成して
いる積層体の外面を平坦あるいは傾斜面に形成している
が、図２８に示すように、積層体１４ｂの外面に凹凸５
７を設けるとともに発熱体を搭載した伝熱板５８にも凹
凸５９を設け、これら凹凸５７，５９を嵌合させること
によって積層体１４ｂの装着時の位置合わせを容易化で
きるようにしてもよい。
【００４７】また、図２９に示すように、積層体１４ｃ
の中央部に伝熱板等への取付けに供されるボルトを挿入
するための貫通孔６０を設けるようにしてもよい。この
貫通孔６０の設け方は、図２９を参照しながら説明する
と以下の通りである。すなわち、貫通孔６０に対応する
部分は、薄板１５とスペーサ１３とを２分割し（図中紙
面に対して前方と後方とに分割）、貫通孔６０に対応す
る部分には上記構成要素が存在しないように薄板１５と
スペーサ１３の大きさを設定することで積層後に必然的
に貫通孔６０を形成することができる。この貫通孔６０
はボルトで積層体１４を取付けるためのものであるが、
伝熱板等への取付けはこれに限らず、銀ロウ、接着剤
（エポキシ樹脂等）によって行ってもよい。また、貫通
孔６０を設けた場合でも、その積層体の上にねじ孔の形
成された板を別途積層してねじ止めしたり、ねじが突出
形成された板を取付け用に用いてもよい。
【００４８】さらに、上述した各例では、放熱用フィン
要素１２間に、これらとは別体に形成されたスペーサを
介在させたり、放熱用フィン要素の一部に折曲部を形成
し、この折曲部をスペーサとして使用しているが、図３
０に示すように、熱伝導材で形成され、対向する２つの
面に放熱用フィン要素１２の両縁部を嵌入させる一対の
溝６１ａ，６１ｂを複数対設けてなる支持体６２を設
け、この支持体６２の対をなす溝に放熱用フィン要素１
２を装着するとともに、これら放熱用フィン要素１２を
接合材で支持体６２に接合して積層体１４ｄを構成する
ようにしてもよい。
【００４９】また、図３１および図３２に示すように、
熱伝導材で形成され、Ｕ字状の溝６３を有した支持体６
４を設け、上記溝６３内に対向する２辺に９０度の折曲
部６５を備えた放熱用フィン要素１２ｉを上記折曲部６
５をスペーサとして積層し、これら放熱用フィン要素１
２ｉの各折曲部６５を支持体６４に接合材で接合するこ
とによって積層体１４ｅを構成するようにしてもよい。
この場合、予め折曲部６５を形成せずに、溝６３内に、
この溝の幅よりも幅が広い放熱用フィン要素を挿入する
ことで、結果として折曲部を形成するようにしてもよ
い。
【００５０】また、図３３に示すように、伝熱板６６に
伝熱棒６７を植設し、この伝熱棒６７にスリーブ６８を
装着する。そして、放熱用フィン要素１２ｊに一方向へ
の折曲部６９を有したボス孔７０を設け、折曲部６９を
スペーサとして各放熱用フィン要素１２ｊのボス孔７０
をスリーブ６８に嵌合させ、伝熱棒６７，スリーブ６
８、各折曲部６９を一体に接合することによって積層体
１４ｆを構成するようにしてもよい。なお、伝熱棒に限
らず、伝熱板に積層体を嵌合させるようにしてもよい。
また、このような伝熱棒や伝熱板のようなものを設ける
場合には、これら伝熱棒等から周囲に伝熱板を所定間隔
を有して複数積層するように突出させ、これら伝熱板の
間に本発明放熱器の積層体を挿入取付けすることもでき
る。この構成は、従来の多段円板状フィンのフィン間に
本発明を放熱器を挾持する構成に相当し、放熱表面積を
極めて大きくできる。
【００５１】また、図３４に示すように、内部に作動流
体７１の封入されたヒートパイプ７２の放熱筒部７３の
外周に各放熱用フィン要素１２ｊのボス孔７０を嵌合さ
せるとともに各折曲部６９を放熱筒部７３に接合させる
ことによって積層体１４ｇとヒートパイプ７２とを組合
わせた構成にしてもよい。
【００５２】また、図３５に示すように、図１に示す構
成の積層体１４と内部に作動流体７４を封入した、いわ
ゆるヒートパイプ要素７５とを接合材で接合した構成の
放熱器１１ａとしてもよい。さらに、図３６に示すよう
に、積層体１４ｈ内の下部に作動流体７６を封入した、
ヒートパイプ要素７７を一体に設けた放熱器１１ｂとし
てもよい。
【００５３】さらに、図３７に示すように、放熱用フィ
ン要素１２ｍ同志の間隔を保持するためのスペーサとし
てヒートパイプ７８を介在させた構成の積層体１４ｉと
してもよい。このヒートパイプに代えて、図３８に示す
ように、冷媒液案内用パイプ７９を介在させた構成の積
層体１４ｊにしてもよい。図３９には上記のように構成
された積層体１４ｊを有した放熱器１１ｃを使って基板
８０に搭載された集積回路パッケージ８１を冷却してい
る図が示されている。すなわち、集積回路パッケージ８
１に接触するように冷媒液流路８２を設け、この冷媒液
流路８２の両端をマニホールド８３，８４を介して積層
体１４ｊの冷媒液案内用パイプ７９に接続して冷媒液の
循環路を構成し、この循環路にポンプ８５で強制的に冷
媒液を循環させている。そして、図示しない送風機を使
って図中太矢印８６で示すよう空気流を流し、この空気
流を積層体１４ｊ内に流すことによって熱を奪うように
している。なお、上述した例ではスペーサを兼用した冷
媒液案内用パイプ７９内に冷媒液を通流させるようにし
ているが、図４０および図４１に示すように、放熱用フ
ィン要素１２ｎ内に冷媒液通路８７を設け、この冷媒液
通路８７に冷媒液を通流させるようにしてもよい。ま
た、頭３８に示される例において、スペーサとして冷媒
液案内用パイプでないものを用い、別途このパイプを積
層体の上下面等に配置してもよい。この場合にはパイプ
を大型化して流量を多くすることもできる。
【００５４】さらに、図４２に示すように、いわゆる上
面板を取り除いた構造の積層体１４ｍを有した放熱器１
１ｄとしてもよい。このように、積層体１４ｍをいわゆ
る剣山状に構成することで、上面に向けて吹付けるよう
に冷却媒体を供給することができる。なお、図中８８は
発熱体または伝熱板を示している。この構成の製造方法
としては、たとえば図１に示す積層体１４の上面板部分
を切断するか、あるいは図３に示すような放熱用フィン
要素１２の一方の縁部を予め形成せず（スリット１６を
端部まで形成）、スペーサ１３を片方の縁部だけに対応
させて設ければよい。
【００５５】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形できることは勿論である。また、本発明に係る
放熱器の構造は、そのまま放熱器以外のものとしても利
用可能である。たとえば、ピンフィン部を白金等の触媒
で形成すれば、触媒そのものとして利用できるし、ピン
フィン部に触媒を付着（コーティング）させれば、触媒
担体としても利用できる。また、種々の濾過用のフィル
タや電波フィルタとしても利用できる。濾過用フィルタ
の場合には、積層体を接合してしまわずに、分解可能に
治具で接合しておけば、フィルタの分解清掃の容易化を
図ることができる。
【００５６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、熱
抵抗が小さく、しかもバリエーシヨンに富んだ放熱器を
低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る放熱器の概略斜視図、
【図２】(a) は図１のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向
に見た図で、(b) は図１のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印
方向に見た図で、(c) は図１のＣ−Ｃ線に沿って切断し
矢印方向に見た図、
【図３】同放熱器の構成要素である放熱用フィン要素と
スペーサとを取出して示す斜視図、
【図４】同放熱器の製造方法の一例を説明するための
図、
【図５】同じく同放熱器の製造方法の一例を説明するた
めの図、
【図６】同放熱器の製造方法の別の例を説明するための
図、
【図７】同じく同放熱器の製造方法の別の例を説明する
ための図、
【図８】同放熱器の製造方法のさらに別の例を説明する
ための図、
【図９】同放熱器を構成している積層体の変形例を説明
するための図、
【図１０】同放熱器を構成している積層体の別の変形例
を説明するための図、
【図１１】同放熱器を構成している積層体のさらに別の
変形例を説明するための図、
【図１２】同放熱器を構成している積層体のさらに異な
る変形例を説明するための図、
【図１３】同変形例の細部を説明するための図、
【図１４】同放熱器を構成している積層体のさらに別の
変形例を説明するための図、
【図１５】同放熱器を構成している積層体の別の変形例
を説明するための図、
【図１６】放熱用フィン要素の変形例を説明するための
斜視図、
【図１７】放熱用フィン要素の別の変形例を説明するた
めの斜視図、
【図１８】放熱用フィン要素のさらに別の変形例を説明
するための斜視図、
【図１９】放熱用フィン要素の異なる変形例を説明する
ための斜視図、
【図２０】放熱用フィン要素のさらに異なる変形例を説
明するための斜視図、
【図２１】放熱用フィン要素のさらに別の変形例を説明
するための斜視図、
【図２２】放熱用フィン要素の配置例を説明するための
断面図、
【図２３】同放熱器を組込んだ空調機用熱交換器の製造
例を説明するための斜視図、
【図２４】同空調機用熱交換器の断面図、
【図２５】同放熱器を組込んだ放熱装置の一例を示す断
面図、
【図２６】同放熱器を組込んだ放熱装置の別の例を示す
断面図、
【図２７】同放熱器を構成する積層体の断面形状を変形
例を説明するための図、
【図２８】同放熱器を構成する積層体の断面形状の別の
例を説明するための図、
【図２９】同放熱器を構成する積層体の異なる例を示す
斜視図、
【図３０】同放熱器を構成する積層体の別の例を示す斜
視図、
【図３１】同放熱器を構成する積層体のさらに異なる例
を示す斜視図、
【図３２】図３１に示される積層体の局部的断面図、
【図３３】同放熱器のさらに異なる例を示すもので、取
付け部分を拡大して示す断面図、
【図３４】同放熱器のさらに異なる例を示す断面図、
【図３５】同放熱器のさらに異なる例を局部的に切欠し
て示す斜視図、
【図３６】同放熱器のさらに別の例を局部的に切欠して
示す斜視図、
【図３７】同放熱器を構成する積層体の別の例を局部的
に切欠して示す斜視図、
【図３８】同放熱器を構成する積層体のさらに別の例を
局部的に切欠して示す斜視図、
【図３９】図３８に示される放熱器の使用例を説明する
ための斜視図、
【図４０】放熱用フィン要素の変形例を局部的に示す側
面図、
【図４１】(a) は図４０におけるＥ−Ｅ線に沿って切断
し矢印方向に見た図で、(b) は図４０におけるＦ−Ｆ線
に沿って切断し矢印方向に見た図、
【図４２】(a) は同放熱器を構成する積層体の別の例の
上面図で、(b) は(a) におけるＧ−Ｇ線切断矢視図、
【図４３】(a) は従来の放熱器の上面図で、(b) は(a)
におけるＸ−Ｘ線に沿って切断し矢印方向に見た図、
【図４４】従来の異なる放熱器の構成を説明するための
側面図。
【符号の説明】
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…放熱器、 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２
ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊ，１２ｋ，１２
ｍ，１２ｎ，１２ｐ…放熱用フィン要素、 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…スペーサ、 １４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４
ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ，１４ｊ，１４ｍ…積層
体、 １５…薄板、 １６…スリット、 １７…ピンフィン部、 ２２，２６…位置決め用の孔、 ２３…放熱用フィン要素部品、 ２７…スペーサ要素部品、 ２８…位置決め用のピン、 ２９…積層体ブロック、 ４１，４２，６５，６９…折曲部、 ４３…枠体、 ４４…金属細線、 ５１，５１ａ…ダクト、 ５２…集積回路パッケージ、 ６０…ボルト装着用の貫通孔、 ６１ａ，６１ｂ…溝、 ６２，６４…支持体、 ７２，７８…ヒートパイプ、 ７５，７７…ヒートパイプ要素、 ７９…冷媒液案内管、 ８７…冷媒液通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 富也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 久野 勝美 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 岩崎 秀夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 川野 浩一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】放熱用フィン要素を互いの間に所定間隔を
    隔てる手段を介して複数積層してなる積層体を具備して
    なることを特徴とする放熱器。
  2. 【請求項２】前記各放熱用フィン要素は、熱伝導材で形
    成された薄板にスリットを複数形成して構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
  3. 【請求項３】前記薄板の前記スリット間に残存している
    部分は、実質的にピン状のフィンを構成していることを
    特徴とする請求項２に記載の放熱器。
  4. 【請求項４】前記所定間隔を隔てる手段は、前記放熱用
    フィン要素とは別体に熱伝導材で形成されたスペーサ要
    素もしくは上記放熱用フィン要素の周縁部の少なくとも
    一部分を折曲して形成された折曲部もしくは上記放熱用
    フィン要素の周縁部の少なくとも一部分に予め突出形成
    された段部で構成されていることを特徴とする請求項１
    に記載の放熱器。
  5. 【請求項５】前記所定間隔を隔てる手段は、熱伝導材で
    形成され、対向する２つの面に前記放熱用フィン要素の
    両縁部を嵌入させる一対の溝を複数対設けてなる支持体
    で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放
    熱器。
  6. 【請求項６】前記各放熱用フィン要素は、熱伝導材で形
    成された枠体と、この枠体の少なくとも対向する２つの
    辺間に張設された実質的に複数の金属細線とで構成され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
  7. 【請求項７】前記各放熱用フィン要素と前記各所定間隔
    を隔てる手段とをそれぞれ一体的に接合することで、こ
    の接合部を伝熱板として上記放熱用フィン要素と一体的
    に構成したことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
  8. 【請求項８】前記所定間隔を隔てる手段は、前記薄板に
    複数並設されたスリットの並設方向に沿う上記薄板の縁
    部に対応して配設されていることを特徴とする請求項２
    に記載の放熱器。
  9. 【請求項９】熱伝導材で形成された薄板にスリットを複
    数形成して構成された放熱用フィン要素を互いの間に所
    定間隔を隔てる手段を介して複数積層してなる積層体
    と、この積層体への熱輸送路を構成するヒートパイプと
    を具備してなることを特徴とする放熱器。
  10. 【請求項１０】熱伝導材で形成された薄板にスリットを
    複数形成して構成された放熱用フィン要素を互いの間に
    熱輸送流体案内用のパイプを介在させて複数積層してな
    る積層体を具備してなることを特徴とする放熱器。
  11. 【請求項１１】通風ダクトと、この通風ダクト内に発熱
    源に対して熱的接触状態に、かつ内部に上記通風ダクト
    内を通流する冷却用流体のほぼ全部を通流させる関係に
    配置され、熱伝導材で形成された薄板にスリットを複数
    設けて形成された放熱用フィン要素を互いの間に所定間
    隔を隔てる手段を介して複数積層してなる積層体を備え
    た放熱器とを具備してなることを特徴とする放熱装置。
  12. 【請求項１２】前記通風ダクトは、一部または全部の壁
    が前記発熱体を支持する支持体で構成されていることを
    特徴とする請求項１１に記載の放熱装置。
  13. 【請求項１３】熱伝導材で形成された薄板に複数のスリ
    ットを設けて放熱用フィン要素を形成する工程と、この
    工程によって形成された複数の放熱用フィン要素をスペ
    ーサ要素の存在下のもとに順次積層する工程と、しかる
    後に外面または接触部を一体的に接合して積層体を得る
    工程とを具備してなることを特徴とする放熱器の製造方
    法。
  14. 【請求項１４】前記放熱用フィン要素を形成する工程
    は、前記薄板の周縁部の少なくとも一部に前記スペーサ
    要素となり得る折曲げ部を形成する工程を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の放熱器の製造方法。
  15. 【請求項１５】熱伝導材で形成された第１の薄板に周縁
    部を枠状に残して複数のスリットを設けて放熱用フィン
    要素部品を形成する工程と、前記第１の薄板とほぼ同一
    形状の第２の薄板に前記第１の薄板に残された枠状の部
    分とほぼ同一形状の枠状の部分が残るように孔を設けて
    スペーサ要素部品を形成する工程と、前記放熱用フィン
    要素部品と前記スペーサ要素部品とを交互に積層する工
    程と、しかる後に外面または接触部を一体的に接合して
    積層体を得る工程とを具備してなることを特徴とする放
    熱器の製造方法。
  16. 【請求項１６】熱伝導材で形成された薄板に複数のスリ
    ットを設けて放熱用フィン要素を形成する工程と、この
    工程によって形成された複数の放熱用フィン要素を互い
    の間にスペーサ要素としてのリボン状接合材または両面
    に接合材層を有したリボンを介在させて積層する工程
    と、しかる後に積層物を加熱して前記半田を溶融させて
    一体的に接合された積層体を得る工程とを具備してなる
    ことを特徴とする放熱器の製造方法。
  17. 【請求項１７】熱伝導材で形成された薄板の少なくとも
    一部にあらかじめ任意の厚みを有する接合材が取着され
    た接合材付きクラッド板に複数のスリットを形成して放
    熱用フィン要素を形成する工程と、この工程によって形
    成された複数の放熱用フィン要素を積層する工程と、し
    かる後に積層物を加熱して前記接合材を溶融させて一体
    的に接合された積層体を得る工程とを具備してなること
    を特徴とする放熱器の製造方法。
JP03200859A 1990-11-09 1991-08-09 放熱器、放熱装置および放熱器の製造方法 Expired - Lifetime JP3122173B2 (ja)

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