JPH06181396A - 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents
回路基板のヒートパイプ式冷却装置Info
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- JPH06181396A JPH06181396A JP35365992A JP35365992A JPH06181396A JP H06181396 A JPH06181396 A JP H06181396A JP 35365992 A JP35365992 A JP 35365992A JP 35365992 A JP35365992 A JP 35365992A JP H06181396 A JPH06181396 A JP H06181396A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子等の発熱部品を実装する回路基板
の冷却効率を損なうことなく、板厚を薄くすると共にヒ
ートパイプの取外しを可能にしたこと。 【構成】 表面に回路パターン１２を有する基板１８上
部の放熱プレート１９に、ヒートパイプ１７の偏平部を
接続して設けた回路基板のヒートパイプ式冷却装置。
の冷却効率を損なうことなく、板厚を薄くすると共にヒ
ートパイプの取外しを可能にしたこと。 【構成】 表面に回路パターン１２を有する基板１８上
部の放熱プレート１９に、ヒートパイプ１７の偏平部を
接続して設けた回路基板のヒートパイプ式冷却装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の発熱量
の多い部品を実装する回路基板を冷却するヒートパイプ
を用いた冷却装置に関するものである。
の多い部品を実装する回路基板を冷却するヒートパイプ
を用いた冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヒートパイプを用いた回路基板は、冷却
効率の良いこと、動力を必要としないこと等の利点があ
り、半導体素子等の発熱量の多い部品の冷却に用いられ
ている。その一例として先に本発明者等は特願平２−２
４８６４４号において、「ヒートパイプ埋込み回路基板
とその製造方法」を提案した。この回路基板は図８に示
すように基板１８の表面に回路パターン１２を有する絶
縁シート１３と、接着材層１４と、均熱用の金属板１５
と絶縁基板１６とが積層一体化され、絶縁基板１６内
に、基板１８面と平行な平面を有するように偏平に成形
されたヒートパイプの吸熱部１７ａが埋込まれているも
のである。
効率の良いこと、動力を必要としないこと等の利点があ
り、半導体素子等の発熱量の多い部品の冷却に用いられ
ている。その一例として先に本発明者等は特願平２−２
４８６４４号において、「ヒートパイプ埋込み回路基板
とその製造方法」を提案した。この回路基板は図８に示
すように基板１８の表面に回路パターン１２を有する絶
縁シート１３と、接着材層１４と、均熱用の金属板１５
と絶縁基板１６とが積層一体化され、絶縁基板１６内
に、基板１８面と平行な平面を有するように偏平に成形
されたヒートパイプの吸熱部１７ａが埋込まれているも
のである。
【０００３】そして回路パターンの表面に取付けられた
半導体素子（図示せず）の発熱を偏平に成形されたヒー
トパイプの吸熱部より吸熱し、その端部の放熱部より放
熱して冷却するものである。この回路基板は、偏平ヒー
トパイプの巾広面を発熱面側に埋込んでいるので、吸熱
部への熱伝導性が良く、従来の円形のヒートパイプを用
いたものに比較して冷却効果が向上する利点がある。し
かし上記のヒートパイプ埋込み回路基板は、板厚が厚く
なり、例えば厚み３．０ｍｍの場合、部品のリード線が
基板を貫通することが困難であり、部品の実装が容易で
はなかった。またヒートパイプの取外しが不可能なた
め、設計、製作および保守上不利となる問題があった。
半導体素子（図示せず）の発熱を偏平に成形されたヒー
トパイプの吸熱部より吸熱し、その端部の放熱部より放
熱して冷却するものである。この回路基板は、偏平ヒー
トパイプの巾広面を発熱面側に埋込んでいるので、吸熱
部への熱伝導性が良く、従来の円形のヒートパイプを用
いたものに比較して冷却効果が向上する利点がある。し
かし上記のヒートパイプ埋込み回路基板は、板厚が厚く
なり、例えば厚み３．０ｍｍの場合、部品のリード線が
基板を貫通することが困難であり、部品の実装が容易で
はなかった。またヒートパイプの取外しが不可能なた
め、設計、製作および保守上不利となる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
ついて検討の結果、回路基板の厚さが薄く、部品の実装
が容易で、かつヒートパイプの取外しが可能な回路基板
の冷却装置を開発したものである。
ついて検討の結果、回路基板の厚さが薄く、部品の実装
が容易で、かつヒートパイプの取外しが可能な回路基板
の冷却装置を開発したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に回路パ
ターンを有する基板上部の放熱プレートに、ヒートパイ
プの偏平部を接続して設けたことを特徴とする回路基板
のヒートパイプ式冷却装置を請求項１とし、前記放熱プ
レートのヒートパイプ接続面に、窪みを形成したことを
特徴とする請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式冷
却装置を請求項２とし、前記放熱プレートのヒートパイ
プ接続面に、凹凸もしくは粗面を形成したことを特徴と
する請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式冷却装置
を請求項３とし、前記のヒートパイプは、ヒートパイプ
の少くとも１箇所を、回路基板の上方に折り曲げて形成
したことを特徴とする請求項１記載の回路基板のヒート
パイプ式冷却装置を請求項４とするものである。
ターンを有する基板上部の放熱プレートに、ヒートパイ
プの偏平部を接続して設けたことを特徴とする回路基板
のヒートパイプ式冷却装置を請求項１とし、前記放熱プ
レートのヒートパイプ接続面に、窪みを形成したことを
特徴とする請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式冷
却装置を請求項２とし、前記放熱プレートのヒートパイ
プ接続面に、凹凸もしくは粗面を形成したことを特徴と
する請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式冷却装置
を請求項３とし、前記のヒートパイプは、ヒートパイプ
の少くとも１箇所を、回路基板の上方に折り曲げて形成
したことを特徴とする請求項１記載の回路基板のヒート
パイプ式冷却装置を請求項４とするものである。
【０００６】
【作用】すなわち本発明の回路基板の冷却装置は、回路
基板の吸熱部の放熱プレート表面に、ヒートパイプの偏
平部を直接に接続して、発熱素子の熱を放熱プレートを
介してヒートパイプにより吸熱し、ヒートパイプの他端
の放熱部より放熱させて回路基板を冷却するものであ
る。このヒートパイプは、発熱素子の隣接した放熱プレ
ート表面と半田もしくは接着材により接続されているた
め、取外しが可能であり、設計、製作が容易になる。そ
してヒートパイプは、回路基板内に埋込まれていないの
で、この分だけ回路基板の厚みが薄くなるため、部品の
実装が容易になる。またヒートパイプの吸熱部が偏平に
成形され、その巾広面が放熱プレートと接触しているの
で熱伝導性がよい。
基板の吸熱部の放熱プレート表面に、ヒートパイプの偏
平部を直接に接続して、発熱素子の熱を放熱プレートを
介してヒートパイプにより吸熱し、ヒートパイプの他端
の放熱部より放熱させて回路基板を冷却するものであ
る。このヒートパイプは、発熱素子の隣接した放熱プレ
ート表面と半田もしくは接着材により接続されているた
め、取外しが可能であり、設計、製作が容易になる。そ
してヒートパイプは、回路基板内に埋込まれていないの
で、この分だけ回路基板の厚みが薄くなるため、部品の
実装が容易になる。またヒートパイプの吸熱部が偏平に
成形され、その巾広面が放熱プレートと接触しているの
で熱伝導性がよい。
【０００７】また前記の放熱プレートのヒートパイプ接
続面に窪みを形成することにより、ヒートパイプとの接
触面積が増大し、一層熱伝導性がよくなる。さらに前記
の放熱プレートのヒートパイプ接続面に、凹凸もしくは
粗面を形成することにより、ヒートパイプとの接触面積
が増加し、熱伝導性が向上する。なお上記の窪みを設
け、さらに凹凸もしくは粗面を形成してもよい。そし
て、前記の放熱プレートの表面に接続するヒートパイプ
を、回路基板の上方に折り曲げて形成すると、この空間
部に回路パターンを設けることができる利点がある。
続面に窪みを形成することにより、ヒートパイプとの接
触面積が増大し、一層熱伝導性がよくなる。さらに前記
の放熱プレートのヒートパイプ接続面に、凹凸もしくは
粗面を形成することにより、ヒートパイプとの接触面積
が増加し、熱伝導性が向上する。なお上記の窪みを設
け、さらに凹凸もしくは粗面を形成してもよい。そし
て、前記の放熱プレートの表面に接続するヒートパイプ
を、回路基板の上方に折り曲げて形成すると、この空間
部に回路パターンを設けることができる利点がある。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の一実施例を示す部分断面図である。この
回路基板１１は、基板１８の表面に銅箔等の回路パター
ン１２を有し、絶縁シート１３と、放熱用の無酸素銅か
らなる放熱プレート１９と、この放熱プレートの下部の
ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板１６からなっている。
上記の回路パターン１２と絶縁シート１３と放熱プレー
ト１９と絶縁基板１６は、図示しない接着材によりそれ
ぞれ接着されている。そして前記の放熱プレート１９の
表面に、断面が偏平に成形されたヒートパイプ１７が、
半田２０または接着材等により接続されている。
に説明する。図１は本発明に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の一実施例を示す部分断面図である。この
回路基板１１は、基板１８の表面に銅箔等の回路パター
ン１２を有し、絶縁シート１３と、放熱用の無酸素銅か
らなる放熱プレート１９と、この放熱プレートの下部の
ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板１６からなっている。
上記の回路パターン１２と絶縁シート１３と放熱プレー
ト１９と絶縁基板１６は、図示しない接着材によりそれ
ぞれ接着されている。そして前記の放熱プレート１９の
表面に、断面が偏平に成形されたヒートパイプ１７が、
半田２０または接着材等により接続されている。
【０００９】このようにして形成された回路基板１１の
上面には、半導体素子３１が載置され、その下面の発熱
部３２は、接着材３３により、発熱部品実装部１２ａに
接着され、リード部３４は、回路パターン１２に接続さ
れ、半導体素子用として使用される。発熱部品実装部の
熱は、放熱プレートを介して、ヒートパイプに伝わり、
ヒートパイプの放熱部より放熱される。
上面には、半導体素子３１が載置され、その下面の発熱
部３２は、接着材３３により、発熱部品実装部１２ａに
接着され、リード部３４は、回路パターン１２に接続さ
れ、半導体素子用として使用される。発熱部品実装部の
熱は、放熱プレートを介して、ヒートパイプに伝わり、
ヒートパイプの放熱部より放熱される。
【００１０】この回路基板の放熱プレート１９には、
０．５ｍｍ厚さで１５０×１５０ｍｍの無酸素銅または
タフピッチ銅を用いた。ヒートパイプは銅製の３ｍｍ
φ、長さ１１０ｍｍのものを焼鈍し、厚さ２ｍｍに偏平
加工し、表面にニッケルメッキを施したものを用いた。
回路パターン１２の銅箔は３５μｍの電解銅を用い、絶
縁基板１６はガラスエポキシ樹脂のＦＲ−４を用いた。
前記の放熱プレート１９とヒートパイプ１７との接続
は、図２に示すように偏平に成形されたヒートパイプ１
７を放熱プレート１９の表面に載置し、半田２０また
は、熱伝導性の良い接着材を用いて接着する。これらを
図１のように積層し、ホットプレスで接着して回路基板
１１を作成した。
０．５ｍｍ厚さで１５０×１５０ｍｍの無酸素銅または
タフピッチ銅を用いた。ヒートパイプは銅製の３ｍｍ
φ、長さ１１０ｍｍのものを焼鈍し、厚さ２ｍｍに偏平
加工し、表面にニッケルメッキを施したものを用いた。
回路パターン１２の銅箔は３５μｍの電解銅を用い、絶
縁基板１６はガラスエポキシ樹脂のＦＲ−４を用いた。
前記の放熱プレート１９とヒートパイプ１７との接続
は、図２に示すように偏平に成形されたヒートパイプ１
７を放熱プレート１９の表面に載置し、半田２０また
は、熱伝導性の良い接着材を用いて接着する。これらを
図１のように積層し、ホットプレスで接着して回路基板
１１を作成した。
【００１１】このようにして作成された回路基板１１を
用い、発熱部品実装部１２ａに、図３に示すように発熱
量２Ｗの半導体素子３１を実装し、２０分経過後の温度
を測定した結果、従来の図８に示す埋込み回路基板と略
同等の温度を示した。また本実施例の回路基板の厚さは
１．５ｍｍであり、従来の３ｍｍの１／２にすることが
できた。なお図中１７ｂはヒートパイプの放熱部で、フ
ィン２３により放熱性を高める。
用い、発熱部品実装部１２ａに、図３に示すように発熱
量２Ｗの半導体素子３１を実装し、２０分経過後の温度
を測定した結果、従来の図８に示す埋込み回路基板と略
同等の温度を示した。また本実施例の回路基板の厚さは
１．５ｍｍであり、従来の３ｍｍの１／２にすることが
できた。なお図中１７ｂはヒートパイプの放熱部で、フ
ィン２３により放熱性を高める。
【００１２】前記の放熱プレート１９とヒートパイプ１
７の接続の他の例としては、図４に示すように、放熱プ
レート１９のヒートパイプ１７が接続する面に、ハーフ
エッチング等により窪み２１を形成することにより、放
熱プレートとヒートパイプの接触面積を増大させ、かつ
ヒートパイプの位置決めが容易になる。また他の例とし
て、図５に示すように、放熱プレート１９のヒートパイ
プ１７との接続面に、ハーフエッチング等により凹凸部
２２を形成すると、上記と同様に接触面積を増大させる
ことができる。
７の接続の他の例としては、図４に示すように、放熱プ
レート１９のヒートパイプ１７が接続する面に、ハーフ
エッチング等により窪み２１を形成することにより、放
熱プレートとヒートパイプの接触面積を増大させ、かつ
ヒートパイプの位置決めが容易になる。また他の例とし
て、図５に示すように、放熱プレート１９のヒートパイ
プ１７との接続面に、ハーフエッチング等により凹凸部
２２を形成すると、上記と同様に接触面積を増大させる
ことができる。
【００１３】上記のヒートパイプの形状は、図６に示す
ように、放熱プレート１９より上方に折り曲げて形成し
てもよい。この場合は、その空間部に回路パターン１２
を配置できる設計上の利点がある。
ように、放熱プレート１９より上方に折り曲げて形成し
てもよい。この場合は、その空間部に回路パターン１２
を配置できる設計上の利点がある。
【００１４】また上記のヒートパイプの断面形状は、全
体が偏平でもよいが、図７に示すようにヒートパイプの
吸熱部１７ａの断面形状は偏平とし、放熱部１７ｂの断
面形状は円形とすることができる。そして放熱部１７ｂ
には放熱のためのフィン２４を取付けたり、水冷ジャケ
ット（図示せず）を取付けて放熱を促進する。
体が偏平でもよいが、図７に示すようにヒートパイプの
吸熱部１７ａの断面形状は偏平とし、放熱部１７ｂの断
面形状は円形とすることができる。そして放熱部１７ｂ
には放熱のためのフィン２４を取付けたり、水冷ジャケ
ット（図示せず）を取付けて放熱を促進する。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
回路基板の放熱性を損なうことなく、基板厚を薄くで
き、発熱素子の実装を容易にすると共に、ヒートパイプ
の取外しが可能になるため、設計、製作および保守が容
易になる等の工業上顕著な効果を奏するものである。
回路基板の放熱性を損なうことなく、基板厚を薄くで
き、発熱素子の実装を容易にすると共に、ヒートパイプ
の取外しが可能になるため、設計、製作および保守が容
易になる等の工業上顕著な効果を奏するものである。
【図１】本発明の一実施例に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の部分断面図
プ式冷却装置の部分断面図
【図２】本発明の一実施例に係るヒートパイプ取付け部
の拡大断面図
の拡大断面図
【図３】本発明の一実施例に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の概略を示す斜視図
プ式冷却装置の概略を示す斜視図
【図４】本発明の一実施例に係るヒートパイプ取付け部
の他の例の拡大断面図
の他の例の拡大断面図
【図５】本発明の一実施例に係るヒートパイプ取付け部
のさらに他の例の拡大断面図
のさらに他の例の拡大断面図
【図６】本発明の一実施例に係るヒートパイプの形状を
示す側面図
示す側面図
【図７】本発明の一実施例に係るヒートパイプの形状の
他の例を示す側面図
他の例を示す側面図
【図８】従来のヒートパイプ埋込み回路基板の断面図
１１ 回路基板 １２ 回路パターン １２ａ 発熱部品実装部 １３ 絶縁シート １４ 接着材層 １５ 金属板 １６ 絶縁基板 １７ ヒートパイプ １７ａ ヒートパイプ吸熱部 １７ｂ ヒートパイプ放熱部 １８ 基板 １９ 放熱プレート ２０ 半田 ２１ 窪み ２２ 凹凸部 ２３ フィン ３１ 半導体素子 ３２ 発熱部 ３３ 接着材 ３４ リード部
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に回路パターンを有する基板上部の
放熱プレートに、ヒートパイプの偏平部を接続して設け
たことを特徴とする回路基板のヒートパイプ式冷却装
置。 - 【請求項２】 前記放熱プレートのヒートパイプ接続面
に、窪みを形成したことを特徴とする請求項１記載の回
路基板のヒートパイプ式冷却装置。 - 【請求項３】 前記放熱プレートのヒートパイプ接続面
に、凹凸もしくは粗面を形成したことを特徴とする請求
項１記載の回路基板のヒートパイプ式冷却装置。 - 【請求項４】 前記のヒートパイプは、ヒートパイプの
少くとも１箇所を、回路基板の上方に折り曲げて形成し
たことを特徴とする請求項１記載の回路基板のヒートパ
イプ式冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35365992A JPH06181396A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35365992A JPH06181396A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181396A true JPH06181396A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18432350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35365992A Pending JPH06181396A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181396A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995371A (en) * | 1996-09-19 | 1999-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Integrated dielectric substrate |
| JP2003209328A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Nec Toshiba Space System Kk | プリント基板放熱構造とカードタイプ構造体 |
| JP2007300048A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-15 | Gigabyte Technology Co Ltd | 熱パイプで熱を伝導するための熱放散タイプのプリント回路基板およびその構造 |
| WO2012093613A1 (ja) | 2011-01-07 | 2012-07-12 | 日本発條株式会社 | 温度調節装置およびこの温度調節装置の製造方法 |
| WO2013047329A1 (ja) | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 日本発條株式会社 | 放熱構造体、パワーモジュール、放熱構造体の製造方法およびパワーモジュールの製造方法 |
| GB2515879A (en) * | 2013-07-01 | 2015-01-07 | Hamilton Sundstrand Corp | PWB cooling system with heat dissipation through posts |
| EP3302006A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-04 | AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component carrier comprising at least one heat pipe and method for producing said component carrier |
| EP3270496A4 (en) * | 2015-03-10 | 2018-10-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device and refrigeration cycle device |
| US10716201B2 (en) | 2016-06-08 | 2020-07-14 | At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component carrier and method to produce said component carrier |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP35365992A patent/JPH06181396A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10665526B2 (en) | 2016-09-30 | 2020-05-26 | At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component carrier comprising at least one heat pipe and method for producing said component carrier |
| US10867888B2 (en) | 2016-09-30 | 2020-12-15 | At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component carrier comprising at least one heat pipe and method for producing said component carrier |
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