JPH0629683A - 電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット - Google Patents
電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニットInfo
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- JPH0629683A JPH0629683A JP5054804A JP5480493A JPH0629683A JP H0629683 A JPH0629683 A JP H0629683A JP 5054804 A JP5054804 A JP 5054804A JP 5480493 A JP5480493 A JP 5480493A JP H0629683 A JPH0629683 A JP H0629683A
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- heat pipe
- heat dissipation
- fin
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- 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
- F28D15/0233—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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
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- 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
- F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子部品などの熱発生部品の熱をヒートパイ
プを用いて放熱する電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニ
ットに関し、放熱性能の向上と省スペース化を図ること
を目的とする。 【構成】 熱を発生する電子部品の熱をヒートパイプの
蒸発部から吸収し、この吸収した熱をヒートパイプの凝
縮部に取り付けた放熱部材から放熱する放熱ユニットで
あって、放熱部材は内部にヒートパイプの凝縮部が挿着
される平板状の熱伝導部材と放熱フィンとから構成され
る。
プを用いて放熱する電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニ
ットに関し、放熱性能の向上と省スペース化を図ること
を目的とする。 【構成】 熱を発生する電子部品の熱をヒートパイプの
蒸発部から吸収し、この吸収した熱をヒートパイプの凝
縮部に取り付けた放熱部材から放熱する放熱ユニットで
あって、放熱部材は内部にヒートパイプの凝縮部が挿着
される平板状の熱伝導部材と放熱フィンとから構成され
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品などの熱発生
部品の熱をヒートパイプを用いて放熱する電子機器用ヒ
ートパイプ式放熱ユニットに関する。
部品の熱をヒートパイプを用いて放熱する電子機器用ヒ
ートパイプ式放熱ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器装置では、LSI(大規
模集積回路)などの熱発生部品をプリント基板上に高密
度で実装し、このプリント基板を架(キャビネット)の
中に小さなピッチで多数枚収納するようになっている。
このため、電子機器装置内での発熱量が著しく増大し、
ファンユニットを用いた従来の強制空冷方式では冷却能
力に限界がきている。しかし、放熱器の実装スペースは
ますます狭くなりつつあり、電子機器装置の熱放散は極
めて困難な状況になりつつある。
模集積回路)などの熱発生部品をプリント基板上に高密
度で実装し、このプリント基板を架(キャビネット)の
中に小さなピッチで多数枚収納するようになっている。
このため、電子機器装置内での発熱量が著しく増大し、
ファンユニットを用いた従来の強制空冷方式では冷却能
力に限界がきている。しかし、放熱器の実装スペースは
ますます狭くなりつつあり、電子機器装置の熱放散は極
めて困難な状況になりつつある。
【0003】そこで、熱発生部品上にヒートパイプを取
り付け、蒸発部で吸収した熱を凝縮部に伝達して放熱す
る冷却構造が用いられるようになっている。ヒートパイ
プは大きな潜熱を蒸気で高速輸送するため、ほとんど温
度差なしで熱輸送でき、しかも優れた熱応答性が得られ
るため、LSIなどの半導体素子の冷却に幅広く使用さ
れ始めている。
り付け、蒸発部で吸収した熱を凝縮部に伝達して放熱す
る冷却構造が用いられるようになっている。ヒートパイ
プは大きな潜熱を蒸気で高速輸送するため、ほとんど温
度差なしで熱輸送でき、しかも優れた熱応答性が得られ
るため、LSIなどの半導体素子の冷却に幅広く使用さ
れ始めている。
【0004】図10は、ヒートパイプを利用した従来の
放熱ユニットの一例を示す概略的斜視図である。この放
熱ユニットはプリント基板2に実装したLSI3などの
熱発生部品をヒートパイプ1の蒸発部(吸熱部)に直接
または冷却板4を介して接触させ、プレート型の放熱フ
ィン5をヒートパイプ1の凝縮部(放熱部)に直接取り
付け、放熱フィン5からLSI3の発生熱を外気中に拡
散させている。ヒートパイプ1の凝縮部に取り付ける放
熱部材の構造としては、図10に示すプレート型のほか
にも、フィンと熱伝導板とをアルミ押し出し材で一体成
形した図11に示すような構造の放熱部材6も登場して
いる。
放熱ユニットの一例を示す概略的斜視図である。この放
熱ユニットはプリント基板2に実装したLSI3などの
熱発生部品をヒートパイプ1の蒸発部(吸熱部)に直接
または冷却板4を介して接触させ、プレート型の放熱フ
ィン5をヒートパイプ1の凝縮部(放熱部)に直接取り
付け、放熱フィン5からLSI3の発生熱を外気中に拡
散させている。ヒートパイプ1の凝縮部に取り付ける放
熱部材の構造としては、図10に示すプレート型のほか
にも、フィンと熱伝導板とをアルミ押し出し材で一体成
形した図11に示すような構造の放熱部材6も登場して
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電子機器装
置の性能を向上させるためには、前述したようにプリン
ト基板上に電子部品を高密度で実装し、同時に隣接する
プリント基板間のピッチを小さくして架内に収納する必
要がある。近年、この傾向はさらに進み、これに伴って
発生する熱量も大幅に増大する傾向にある。
置の性能を向上させるためには、前述したようにプリン
ト基板上に電子部品を高密度で実装し、同時に隣接する
プリント基板間のピッチを小さくして架内に収納する必
要がある。近年、この傾向はさらに進み、これに伴って
発生する熱量も大幅に増大する傾向にある。
【0006】このように、プリント基板間のピッチが小
さくなって熱発生量が増大すると、発熱素子の上にフィ
ンを直接取り付ける従来の放熱方式では全く対応できな
いのはもちろんのこと、ヒートパイプを使用した前述の
放熱ユニットでも放熱対応が難しくなってきている。例
えば、図10に示す放熱ユニットの放熱部分の大きさは
寸法aがプリント基板2の大きさから、寸法bが基板2
間のピッチから、寸法cが架の大きさからそれぞれ決ま
るため、高密度実装になるほど放熱容積が小さくなる。
したがって、放熱部分の高性能化が必要となるが、図1
0に示すプレート型の放熱フィン5では、ヒートパイプ
1からの熱がヒートパイプ1から遠い部分Yまでには充
分に伝わらないため、放熱性能の向上には限界がある。
また、図11に示す放熱ユニットでは、放熱部材6全体
が均一温度に近くなるものの、放熱面積が小さく、やは
り放熱性能の向上には限界がある。
さくなって熱発生量が増大すると、発熱素子の上にフィ
ンを直接取り付ける従来の放熱方式では全く対応できな
いのはもちろんのこと、ヒートパイプを使用した前述の
放熱ユニットでも放熱対応が難しくなってきている。例
えば、図10に示す放熱ユニットの放熱部分の大きさは
寸法aがプリント基板2の大きさから、寸法bが基板2
間のピッチから、寸法cが架の大きさからそれぞれ決ま
るため、高密度実装になるほど放熱容積が小さくなる。
したがって、放熱部分の高性能化が必要となるが、図1
0に示すプレート型の放熱フィン5では、ヒートパイプ
1からの熱がヒートパイプ1から遠い部分Yまでには充
分に伝わらないため、放熱性能の向上には限界がある。
また、図11に示す放熱ユニットでは、放熱部材6全体
が均一温度に近くなるものの、放熱面積が小さく、やは
り放熱性能の向上には限界がある。
【0007】そこで、本発明はヒートパイプ式放熱ユニ
ットの放熱性能の向上と省スペース化とを図ることを目
的とする。
ットの放熱性能の向上と省スペース化とを図ることを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による電子機器用
ヒートパイプ式放熱ユニットは、熱を発生する電子部品
の熱をヒートパイプの蒸発部から吸収し、この吸収した
熱をヒートパイプの凝縮部に取り付けた放熱部材から放
熱する放熱ユニットであって、放熱部材は内部にヒート
パイプの凝縮部が挿着される平板状の熱伝導部材と放熱
フィンとから構成される。
ヒートパイプ式放熱ユニットは、熱を発生する電子部品
の熱をヒートパイプの蒸発部から吸収し、この吸収した
熱をヒートパイプの凝縮部に取り付けた放熱部材から放
熱する放熱ユニットであって、放熱部材は内部にヒート
パイプの凝縮部が挿着される平板状の熱伝導部材と放熱
フィンとから構成される。
【0009】この場合、ヒートパイプの形状として、蒸
発部および凝縮部の断面形状が偏平形状となるように構
成すること、加えて凝縮部の断面形状が蒸発部の断面形
状に比べて偏平率が大きくなるように構成すること、し
かしながら蒸発部と凝縮部の中間部分の断面形状は略円
形とすること等の実施態様が考えられる。
発部および凝縮部の断面形状が偏平形状となるように構
成すること、加えて凝縮部の断面形状が蒸発部の断面形
状に比べて偏平率が大きくなるように構成すること、し
かしながら蒸発部と凝縮部の中間部分の断面形状は略円
形とすること等の実施態様が考えられる。
【0010】また、放熱フィンの態様としては、薄板か
ら成形されたフィン部材で構成すること、あるいは切り
起こしフィンで構成すること、線材から構成すること、
さらには波状に成形されたフィン部材で構成すること、
波状に成形されたフィン部材と平板状に成形されたフィ
ン部材とを交互に積層して構成すること、さらには波状
に成形されたフィン部材の波を所定の間隔毎にずらせて
構成すること等の実施態様が考えられる。
ら成形されたフィン部材で構成すること、あるいは切り
起こしフィンで構成すること、線材から構成すること、
さらには波状に成形されたフィン部材で構成すること、
波状に成形されたフィン部材と平板状に成形されたフィ
ン部材とを交互に積層して構成すること、さらには波状
に成形されたフィン部材の波を所定の間隔毎にずらせて
構成すること等の実施態様が考えられる。
【0011】
【作用】本発明において、LSI等の熱発生部品で発生
した熱はヒートパイプの蒸発部を加熱し、内部に密閉さ
れている作動流体を温めて蒸発させる。これによりヒー
トパイプの蒸発部空間内の蒸気圧が高まり、蒸気流が圧
力の低い凝縮部へと生じる。凝縮部へ移動した蒸気の熱
は、平板状に形成した熱伝導部材に伝わり、熱伝導部材
に取り付けた放熱フィンの全表面から大気中に放散され
る。
した熱はヒートパイプの蒸発部を加熱し、内部に密閉さ
れている作動流体を温めて蒸発させる。これによりヒー
トパイプの蒸発部空間内の蒸気圧が高まり、蒸気流が圧
力の低い凝縮部へと生じる。凝縮部へ移動した蒸気の熱
は、平板状に形成した熱伝導部材に伝わり、熱伝導部材
に取り付けた放熱フィンの全表面から大気中に放散され
る。
【0012】熱伝導部材はヒートパイプの凝縮部からの
熱を拡散によりヒートパイプから離れた位置にも伝達で
きるため、全体がほとんど均一な温度になる。また、熱
伝導部材には、薄板、切り起こし、あるいは線材からな
る単位体積当たりの表面積の大きい放熱フィンが取り付
けられているが、放熱フィンの熱伝導部材から離れた位
置でも大きな温度降下は生じず、放熱フィン全体がほと
んど均一な温度になる。したがって、ヒートパイプの凝
縮部からの熱は熱伝導部材および放熱フィンの全体、す
なわち放熱部材全体に万遍なく伝わり、これにより表面
積の大きいフィンの全体が十分に放熱効果をあげるの
で、本発明のヒートパイプ式放熱ユニットは優れた放熱
性能を発揮する。
熱を拡散によりヒートパイプから離れた位置にも伝達で
きるため、全体がほとんど均一な温度になる。また、熱
伝導部材には、薄板、切り起こし、あるいは線材からな
る単位体積当たりの表面積の大きい放熱フィンが取り付
けられているが、放熱フィンの熱伝導部材から離れた位
置でも大きな温度降下は生じず、放熱フィン全体がほと
んど均一な温度になる。したがって、ヒートパイプの凝
縮部からの熱は熱伝導部材および放熱フィンの全体、す
なわち放熱部材全体に万遍なく伝わり、これにより表面
積の大きいフィンの全体が十分に放熱効果をあげるの
で、本発明のヒートパイプ式放熱ユニットは優れた放熱
性能を発揮する。
【0013】ヒートパイプについては、従来から多く用
いられている全長にわたって断面形状が略円形であるヒ
ートパイプを用いても、本発明の放熱ユニットは十分に
効果を発揮するものであるが、ヒートパイプの蒸発部に
ついては基板間ピッチというスペースの制限および吸熱
性能の向上のために、また凝縮部については熱伝導部材
の厚さがヒートパイプの取り付け位置と放熱フィンの容
積とで決まるため一概には言えないが、通常薄いところ
に最適値があるために、断面形状をそれぞれ偏平とする
ことが好ましく、さらに空冷時の風圧の圧損を考える
と、蒸発部よりも凝縮部の偏平率を大きくすることが好
ましい。
いられている全長にわたって断面形状が略円形であるヒ
ートパイプを用いても、本発明の放熱ユニットは十分に
効果を発揮するものであるが、ヒートパイプの蒸発部に
ついては基板間ピッチというスペースの制限および吸熱
性能の向上のために、また凝縮部については熱伝導部材
の厚さがヒートパイプの取り付け位置と放熱フィンの容
積とで決まるため一概には言えないが、通常薄いところ
に最適値があるために、断面形状をそれぞれ偏平とする
ことが好ましく、さらに空冷時の風圧の圧損を考える
と、蒸発部よりも凝縮部の偏平率を大きくすることが好
ましい。
【0014】また、ヒートパイプの蒸発部と凝縮部との
中間部分については断面形状が偏平でも本発明の放熱ユ
ニットは十分に効果を発揮するものであるが、ヒートパ
イプの熱輸送量は断面形状が円形のときが最も高くなる
ことから、中間部分の断面形状は円形に近い形状にする
と、より好ましい。
中間部分については断面形状が偏平でも本発明の放熱ユ
ニットは十分に効果を発揮するものであるが、ヒートパ
イプの熱輸送量は断面形状が円形のときが最も高くなる
ことから、中間部分の断面形状は円形に近い形状にする
と、より好ましい。
【0015】本発明における薄板から成形されたフィ
ン、切り起こしフィン、線材からなる例えばピンフィン
やワイヤフィンは、単位体積当たりの表面積が大きく、
かつその重量は小さいため電子機器用の放熱ユニットに
適している。
ン、切り起こしフィン、線材からなる例えばピンフィン
やワイヤフィンは、単位体積当たりの表面積が大きく、
かつその重量は小さいため電子機器用の放熱ユニットに
適している。
【0016】また、放熱フィンを薄板から成形する場合
は、薄板を波状に成形すれば単位体積当たりの表面積の
大きい放熱フィン部材を製造することが容易であるので
好ましく、波状のフィン部材と平板状のフィン部材とを
交互に積層して構成すれば、放熱フィンの組み立てが容
易であり好ましい。さらに、波状のフィン部材の波を所
定の間隔毎にずらして構成すれば、空冷の風の流れに渦
が生じてさらなる放熱性能の向上が図れるため、より好
ましい。
は、薄板を波状に成形すれば単位体積当たりの表面積の
大きい放熱フィン部材を製造することが容易であるので
好ましく、波状のフィン部材と平板状のフィン部材とを
交互に積層して構成すれば、放熱フィンの組み立てが容
易であり好ましい。さらに、波状のフィン部材の波を所
定の間隔毎にずらして構成すれば、空冷の風の流れに渦
が生じてさらなる放熱性能の向上が図れるため、より好
ましい。
【0017】なお、本発明では、ヒートパイプ、熱伝導
部材および放熱フィンの材質として銅、アルミニウムお
よびそれらの合金等、熱伝導性のよいものが選択され
る。
部材および放熱フィンの材質として銅、アルミニウムお
よびそれらの合金等、熱伝導性のよいものが選択され
る。
【0018】
【実施例】図1および図2は、本発明によるヒートパイ
プ式放熱ユニットの一実施例を示す概略的斜視図および
側面図であり、図10に示す構成と同一部分には同一符
号を付して説明する。
プ式放熱ユニットの一実施例を示す概略的斜視図および
側面図であり、図10に示す構成と同一部分には同一符
号を付して説明する。
【0019】本実施例による放熱ユニットは、2本の偏
平状のヒートパイプ1の蒸発部(吸熱部)に冷却板4を
取り付け、凝縮部(放熱部)に熱伝導板10を取り付
け、熱伝導板10の表面および裏面に放熱フィン11を
取り付ける構造となっている。冷却板4は本体4aと蓋
体4bとからなり、本体4aの表面に穿設した溝部にヒ
ートパイプ1の蒸発部を固定し、その上に蓋体4bを被
せてプリント基板2にネジで固着するようにしている。
また、本体4aの裏面は熱伝導性のよい高熱伝導ゴム7
を介してプリント基板2に実装されているLSI3が接
触している。
平状のヒートパイプ1の蒸発部(吸熱部)に冷却板4を
取り付け、凝縮部(放熱部)に熱伝導板10を取り付
け、熱伝導板10の表面および裏面に放熱フィン11を
取り付ける構造となっている。冷却板4は本体4aと蓋
体4bとからなり、本体4aの表面に穿設した溝部にヒ
ートパイプ1の蒸発部を固定し、その上に蓋体4bを被
せてプリント基板2にネジで固着するようにしている。
また、本体4aの裏面は熱伝導性のよい高熱伝導ゴム7
を介してプリント基板2に実装されているLSI3が接
触している。
【0020】熱伝導板10はアルミニウム製の2枚の板
を貼り合わせた厚さ2.5mmの平板状の構造を有し、その
一方または双方の板に穿設した溝部内にヒートパイプ1
の凝縮部を固定する構造となっている。この熱伝導板1
0はプリント基板2を架内に装着したときに架外にはみ
出るように取り付けられている。
を貼り合わせた厚さ2.5mmの平板状の構造を有し、その
一方または双方の板に穿設した溝部内にヒートパイプ1
の凝縮部を固定する構造となっている。この熱伝導板1
0はプリント基板2を架内に装着したときに架外にはみ
出るように取り付けられている。
【0021】熱伝導板10の表面および裏面に半田付け
などによって固着される放熱フィン11はアルミニウム
製で、図3に示すように、厚さ0.1mmの平板状のフィン
部材11aの両面に、矩形波状にプレス加工した同一形
状のフィン部材11bおよび11cをロウ付けなどで固
着した構造となっている。この熱伝導板10および放熱
フィン11によって放熱部材が構成される。
などによって固着される放熱フィン11はアルミニウム
製で、図3に示すように、厚さ0.1mmの平板状のフィン
部材11aの両面に、矩形波状にプレス加工した同一形
状のフィン部材11bおよび11cをロウ付けなどで固
着した構造となっている。この熱伝導板10および放熱
フィン11によって放熱部材が構成される。
【0022】フィン部材11b,11cは厚さ(t)0.
3mmのアルミ板を幅(w)2mm、高さ(h)2mmの矩形
波状にプレス加工し、さらに奥行き(d)4mm毎に幅方
向Wの位相をずらせた構造となっている。このフィン部
材11b,11cは幅方向Wとヒートパイプ1の長手方
向とが一致するように取り付けられている。空冷の風は
フィン部材11b,11cの奥行き方向Dに吹くように
ファンユニット(図示せず)を設置する。
3mmのアルミ板を幅(w)2mm、高さ(h)2mmの矩形
波状にプレス加工し、さらに奥行き(d)4mm毎に幅方
向Wの位相をずらせた構造となっている。このフィン部
材11b,11cは幅方向Wとヒートパイプ1の長手方
向とが一致するように取り付けられている。空冷の風は
フィン部材11b,11cの奥行き方向Dに吹くように
ファンユニット(図示せず)を設置する。
【0023】この構成において、LSI3で発生した熱
は高熱伝導ゴム7を経て冷却板4に伝わり、ヒートパイ
プ1の蒸発部を加熱して内部に密閉されている作動流体
を温めて蒸発させる。これによりヒートパイプ1の蒸発
部空間内の蒸気圧が高まり、圧力の低い凝縮部へと蒸気
流が生じる。凝縮部へ移動した蒸気の熱は、熱伝導板1
0を経て放熱フィン11に伝わり、空気と接触する放熱
フィン11の全表面から大気中に放散される。
は高熱伝導ゴム7を経て冷却板4に伝わり、ヒートパイ
プ1の蒸発部を加熱して内部に密閉されている作動流体
を温めて蒸発させる。これによりヒートパイプ1の蒸発
部空間内の蒸気圧が高まり、圧力の低い凝縮部へと蒸気
流が生じる。凝縮部へ移動した蒸気の熱は、熱伝導板1
0を経て放熱フィン11に伝わり、空気と接触する放熱
フィン11の全表面から大気中に放散される。
【0024】熱伝導板10はヒートパイプ1の凝縮部か
らの熱をヒートパイプ1から遠い部分にも伝えることが
出来るため、熱伝導板10はほとんど均一温度になる。
熱伝導板10に取り付けられている放熱フィン11は、
単位体積当たりの表面積が従来のフィン部材に比べて2
倍以上ある。熱伝導板10からの距離はフィン部材11
bを3層ほど積層しても短いので、熱伝導板10から最
も遠い部分でも大きな温度降下は生じない。したがっ
て、放熱フィン11は全体がほとんど均一な温度にな
り、表面積が大きくなった分だけ放熱効果が向上する。
そのうえ、フィン部材11b,11cは一定間隔で半ピ
ッチずれた構成になっているので、空冷の風の流れに渦
が生じて放熱性能が大きく向上し、表面積が大きくなっ
た以上に性能が向上する。
らの熱をヒートパイプ1から遠い部分にも伝えることが
出来るため、熱伝導板10はほとんど均一温度になる。
熱伝導板10に取り付けられている放熱フィン11は、
単位体積当たりの表面積が従来のフィン部材に比べて2
倍以上ある。熱伝導板10からの距離はフィン部材11
bを3層ほど積層しても短いので、熱伝導板10から最
も遠い部分でも大きな温度降下は生じない。したがっ
て、放熱フィン11は全体がほとんど均一な温度にな
り、表面積が大きくなった分だけ放熱効果が向上する。
そのうえ、フィン部材11b,11cは一定間隔で半ピ
ッチずれた構成になっているので、空冷の風の流れに渦
が生じて放熱性能が大きく向上し、表面積が大きくなっ
た以上に性能が向上する。
【0025】図4に、従来の放熱ユニットと本発明の放
熱ユニットとの性能を比較したグラフを示す。図中、横
軸はLSI1個当たりの発熱量Q〔ワット〕、縦軸はL
SIのケース上昇温度ΔT〔℃〕である。
熱ユニットとの性能を比較したグラフを示す。図中、横
軸はLSI1個当たりの発熱量Q〔ワット〕、縦軸はL
SIのケース上昇温度ΔT〔℃〕である。
【0026】図中、ラインAはヒートパイプ1にプレー
ト型の放熱フィン5を取り付けた従来の放熱ユニットA
(図10)、ラインBはヒートパイプ1にフィンと熱伝
導板とが一体の放熱部材6を取り付けた従来の放熱ユニ
ットB(図11)、ラインCはヒートパイプ1に矩形波
状に成形した放熱フィン11を直接ロウ付けした放熱ユ
ニットC、ラインDはヒートパイプ1に平板状の熱伝導
板10と矩形波状の放熱フィン11とからなる本発明に
よる放熱部材を取り付けた放熱ユニットD(図1)のそ
れぞれの性能を示すものである。
ト型の放熱フィン5を取り付けた従来の放熱ユニットA
(図10)、ラインBはヒートパイプ1にフィンと熱伝
導板とが一体の放熱部材6を取り付けた従来の放熱ユニ
ットB(図11)、ラインCはヒートパイプ1に矩形波
状に成形した放熱フィン11を直接ロウ付けした放熱ユ
ニットC、ラインDはヒートパイプ1に平板状の熱伝導
板10と矩形波状の放熱フィン11とからなる本発明に
よる放熱部材を取り付けた放熱ユニットD(図1)のそ
れぞれの性能を示すものである。
【0027】なお、各放熱ユニットのプリント基板2側
は全く同じ構造とし、プリント基板2に発熱量15ワッ
トのLSIを4個取り付け、かつ9本のネジでプリント
基板2に冷却板4を取り付けた構造となっている。ま
た、各放熱部材の放熱フィンの放熱体積は等しく取り、
ヒートパイプ1は1.5mm×5mmの偏平の形状のものを2
本使用した。また、プリント基板2間のピッチは10mm
とし、放熱部材に当たる空気の風速は3m/sec で一定
とした。
は全く同じ構造とし、プリント基板2に発熱量15ワッ
トのLSIを4個取り付け、かつ9本のネジでプリント
基板2に冷却板4を取り付けた構造となっている。ま
た、各放熱部材の放熱フィンの放熱体積は等しく取り、
ヒートパイプ1は1.5mm×5mmの偏平の形状のものを2
本使用した。また、プリント基板2間のピッチは10mm
とし、放熱部材に当たる空気の風速は3m/sec で一定
とした。
【0028】一般にLSIの許容最高温度は制限されて
おり、今回使用したLSIではケース温度で40℃まで
の上昇しか許容できない。したがって、図4から明らか
なように、LSIの許容発熱量は放熱ユニットAで4.7
ワット、放熱ユニットBで5ワット、放熱ユニットCで
7ワット、放熱ユニットDで15ワットとなる。なお、
今回実施した基板間ピッチでは、ヒートパイプを用いず
にLSIの上に直接放熱フィンを取り付ける構造では、
2ワットまでしか許容できない。
おり、今回使用したLSIではケース温度で40℃まで
の上昇しか許容できない。したがって、図4から明らか
なように、LSIの許容発熱量は放熱ユニットAで4.7
ワット、放熱ユニットBで5ワット、放熱ユニットCで
7ワット、放熱ユニットDで15ワットとなる。なお、
今回実施した基板間ピッチでは、ヒートパイプを用いず
にLSIの上に直接放熱フィンを取り付ける構造では、
2ワットまでしか許容できない。
【0029】放熱ユニットCのように、本発明の構成の
うち熱伝導板10を省略して放熱フィン11を直接ヒー
トパイプ1に取り付けると、放熱面積は大きくなるもの
の放熱フィン11自体に大きな温度分布が生じ、その先
端近辺やヒートパイプから遠い部分の放熱効果はほとん
どなくなってしまう。このことによっても本発明の構成
による放熱ユニットDによって放熱性能が大幅に向上す
ることが分かる。
うち熱伝導板10を省略して放熱フィン11を直接ヒー
トパイプ1に取り付けると、放熱面積は大きくなるもの
の放熱フィン11自体に大きな温度分布が生じ、その先
端近辺やヒートパイプから遠い部分の放熱効果はほとん
どなくなってしまう。このことによっても本発明の構成
による放熱ユニットDによって放熱性能が大幅に向上す
ることが分かる。
【0030】図5は、放熱フィン11の他の実施例を示
す構成図である。図(a)に示す実施例は、平板状のフ
ィン部材11aを省略し、矩形波状のフィン部材11b
および11cを積み重ねて構成したものである。また、
図(b)に示す実施例は、フィン部材11bおよび11
cを台形状に変形し、フィン部材11b′および11
c′として積み重ねて構成したものである。なお、フィ
ン部材を複数段積み重ねるスペースがないような場合に
は、波状に成形したフィン部材を単層取り付けるだけで
もよい。
す構成図である。図(a)に示す実施例は、平板状のフ
ィン部材11aを省略し、矩形波状のフィン部材11b
および11cを積み重ねて構成したものである。また、
図(b)に示す実施例は、フィン部材11bおよび11
cを台形状に変形し、フィン部材11b′および11
c′として積み重ねて構成したものである。なお、フィ
ン部材を複数段積み重ねるスペースがないような場合に
は、波状に成形したフィン部材を単層取り付けるだけで
もよい。
【0031】図6は、本発明による放熱ユニットの他の
実施例を示す構成図である。本実施例では、ヒートパイ
プ1の蒸発部および凝縮部の断面形状を偏平形状とし、
両部の中間部1aの断面形状を円形としたことを特徴と
する。凝縮部の断面形状の偏平率は蒸発部の断面形状の
偏平率に比べて大きく取り、空冷の風向きに対して垂直
方向の断面積を小さく取ることによって同じスペース内
でのフィン面積を増加させ、さらに風圧の圧損を減少さ
せて放熱効果を向上させている。また、ヒートパイプ1
は中間部1aの断面形状を円形にすることにより、ヒー
トパイプ1の性能を最大限に発揮するように構成してい
る。
実施例を示す構成図である。本実施例では、ヒートパイ
プ1の蒸発部および凝縮部の断面形状を偏平形状とし、
両部の中間部1aの断面形状を円形としたことを特徴と
する。凝縮部の断面形状の偏平率は蒸発部の断面形状の
偏平率に比べて大きく取り、空冷の風向きに対して垂直
方向の断面積を小さく取ることによって同じスペース内
でのフィン面積を増加させ、さらに風圧の圧損を減少さ
せて放熱効果を向上させている。また、ヒートパイプ1
は中間部1aの断面形状を円形にすることにより、ヒー
トパイプ1の性能を最大限に発揮するように構成してい
る。
【0032】図7〜図9は、それぞれ本発明によるヒー
トパイプ式放熱ユニットの他の実施例を示す概略的斜視
図で、とくに放熱フィンの他の実施例を示すものであ
る。これらの各実施例において、図7に示す放熱ユニッ
トは、熱伝導板10に取り付けられる放熱フィン11が
正弦波状に波打った形状の多数本の線材を併設して構成
したワイヤフィン12となっており、この構成において
も単位体積当たりの表面積が大きく、かつ重量の小さい
放熱効果の優れた放熱部材を提供することが出来る。
トパイプ式放熱ユニットの他の実施例を示す概略的斜視
図で、とくに放熱フィンの他の実施例を示すものであ
る。これらの各実施例において、図7に示す放熱ユニッ
トは、熱伝導板10に取り付けられる放熱フィン11が
正弦波状に波打った形状の多数本の線材を併設して構成
したワイヤフィン12となっており、この構成において
も単位体積当たりの表面積が大きく、かつ重量の小さい
放熱効果の優れた放熱部材を提供することが出来る。
【0033】図8に示す放熱ユニットは、熱伝導板10
に取り付けられる放熱フィン11が多数のピン状の線材
を直立して構成したピンフィン13からなるものであ
る。また、図9に示す放熱ユニットは、熱伝導板10に
取り付けられる放熱フィン11が多数の平板を弓状に切
り起こした切り起こしフィン14からなるものである。
これらの各構成においても単位体積当たりの表面積が大
きく、かつ重量の小さい放熱効果の優れた放熱部材を提
供することが出来る。
に取り付けられる放熱フィン11が多数のピン状の線材
を直立して構成したピンフィン13からなるものであ
る。また、図9に示す放熱ユニットは、熱伝導板10に
取り付けられる放熱フィン11が多数の平板を弓状に切
り起こした切り起こしフィン14からなるものである。
これらの各構成においても単位体積当たりの表面積が大
きく、かつ重量の小さい放熱効果の優れた放熱部材を提
供することが出来る。
【0034】なお、前述の実施例においては、フィン部
材の波の方向がヒートパイプの長手方向と一致するよう
に放熱フィンを取り付けるようにしたが、ヒートパイプ
の長手方向と直行する方向に放熱フィンを取り付けるよ
うにしてもよい。また、薄板を波状に成形して構成する
フィン部材は、前述の実施例では矩形波状に加工したフ
ィン部材を用いるようにしたが、これに限らず、例えば
正弦波状に加工した波状のフィン部材を用いるようにし
てもよい。熱伝導部材についても前述の実施例では2分
割方式としたが、これに限るものではない。
材の波の方向がヒートパイプの長手方向と一致するよう
に放熱フィンを取り付けるようにしたが、ヒートパイプ
の長手方向と直行する方向に放熱フィンを取り付けるよ
うにしてもよい。また、薄板を波状に成形して構成する
フィン部材は、前述の実施例では矩形波状に加工したフ
ィン部材を用いるようにしたが、これに限らず、例えば
正弦波状に加工した波状のフィン部材を用いるようにし
てもよい。熱伝導部材についても前述の実施例では2分
割方式としたが、これに限るものではない。
【0035】また、前述の実施例においては、熱伝導部
材の両面にフィン部材を取り付けるようにしたが、これ
に限らず、熱伝導部材の片面のみに取り付けるようにし
てもよい。このようにすれば、さらなる省スペース化が
可能となる。さらに、本発明における各種のフィン部材
とヒートパイプとの組み合わせについては、前述した実
施例に特に限定されるものではなく、ユニットのスペー
スや要求性能等により適宜決定されるものである。
材の両面にフィン部材を取り付けるようにしたが、これ
に限らず、熱伝導部材の片面のみに取り付けるようにし
てもよい。このようにすれば、さらなる省スペース化が
可能となる。さらに、本発明における各種のフィン部材
とヒートパイプとの組み合わせについては、前述した実
施例に特に限定されるものではなく、ユニットのスペー
スや要求性能等により適宜決定されるものである。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、熱を発生する電子部品
の熱を放熱するヒートパイプを使用した放熱ユニットの
放熱性能の大幅な向上と省スペース化が可能となる。ま
た、省スペース化が図れることにより、高密度実装によ
る発熱量の増大にも対応でき、工業的に顕著な効果を奏
することができるものである。
の熱を放熱するヒートパイプを使用した放熱ユニットの
放熱性能の大幅な向上と省スペース化が可能となる。ま
た、省スペース化が図れることにより、高密度実装によ
る発熱量の増大にも対応でき、工業的に顕著な効果を奏
することができるものである。
【図1】本発明による放熱ユニットの一実施例を示す概
略的斜視図である。
略的斜視図である。
【図2】図1に示す放熱ユニットの概略的側面図であ
る。
る。
【図3】本発明による放熱ユニットの放熱フィンの一実
施例を示す構成図である。
施例を示す構成図である。
【図4】各放熱ユニットの性能を比較した特性図であ
る。
る。
【図5】本発明による放熱ユニットの放熱フィンの他の
実施例を示す構成図である。
実施例を示す構成図である。
【図6】本発明による放熱ユニットの他の実施例を示す
概略的側面図である。
概略的側面図である。
【図7】本発明による放熱ユニットの他の実施例を示す
概略的斜視図である。
概略的斜視図である。
【図8】本発明による放熱ユニットの他の実施例を示す
概略的斜視図である。
概略的斜視図である。
【図9】本発明による放熱ユニットの他の実施例を示す
概略的斜視図である。
概略的斜視図である。
【図10】従来の放熱ユニットを示す概略的斜視図であ
る。
る。
【図11】従来の放熱ユニットを示す概略的斜視図であ
る。
る。
1 ヒートパイプ 2 プリント基板 3 LSI 4 冷却板 7 高熱伝導ゴム 10 熱伝導板 11 放熱フィン
Claims (10)
- 【請求項1】 熱を発生する電子部品の熱をヒートパイ
プの蒸発部から吸収し、この吸収した熱を前記ヒートパ
イプの凝縮部に取り付けた放熱部材から放熱する放熱ユ
ニットにおいて、 前記放熱部材は内部に前記ヒートパイプの凝縮部が挿着
される平板状の熱伝導部材と放熱フィンとからなること
を特徴とする電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項2】 前記ヒートパイプは、前記蒸発部および
前記凝縮部の断面形状が偏平形状であることを特徴とす
る請求項1記載の電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニッ
ト。 - 【請求項3】 前記ヒートパイプは、前記蒸発部および
前記凝縮部の断面形状が偏平形状であって、かつ前記凝
縮部の断面形状が前記蒸発部の断面形状に比べて偏平率
が大きいことを特徴とする請求項1記載の電子機器用ヒ
ートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項4】 前記ヒートパイプの前記蒸発部と前記凝
縮部の中間部分の断面形状が略円形であることを特徴と
する請求項2または3記載の電子機器用ヒートパイプ式
放熱ユニット。 - 【請求項5】 前記放熱フィンは、薄板から成形された
フィン部材であることを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載の電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニッ
ト。 - 【請求項6】 前記放熱フィンは、波状に成形されたフ
ィン部材であることを特徴とする請求項5記載の電子機
器用ヒートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項7】 前記放熱フィンは、波状に成形されたフ
ィン部材と平板状に成形されたフィン部材とを交互に積
層してなることを特徴とする請求項5記載の電子機器用
ヒートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項8】 前記放熱フィンは、前記波状に成形され
たフィン部材の波を所定の間隔毎にずらせて構成してな
ることを特徴とする請求項6または8記載の電子機器用
ヒートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項9】 前記放熱フィンは、切り起こしフィンで
あることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記
載の電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット。 - 【請求項10】 前記放熱フィンは、線材からなること
を特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電子
機器用ヒートパイプ式放熱ユニット。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5054804A JPH0629683A (ja) | 1992-03-31 | 1993-02-19 | 電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット |
US08/035,376 US5409055A (en) | 1992-03-31 | 1993-03-22 | Heat pipe type radiation for electronic apparatus |
FR9303680A FR2690040B1 (fr) | 1992-03-31 | 1993-03-30 | Radiateur du type à tube à évacuation de chaleur pour un dispositif électronique. |
DE4310556A DE4310556A1 (de) | 1992-03-31 | 1993-03-31 | Wärmerohr-Radiator für elektronische Einrichtungen |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-105382 | 1992-03-31 | ||
JP10538292 | 1992-03-31 | ||
JP5054804A JPH0629683A (ja) | 1992-03-31 | 1993-02-19 | 電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0629683A true JPH0629683A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=26395615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5054804A Pending JPH0629683A (ja) | 1992-03-31 | 1993-02-19 | 電子機器用ヒートパイプ式放熱ユニット |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5409055A (ja) |
JP (1) | JPH0629683A (ja) |
DE (1) | DE4310556A1 (ja) |
FR (1) | FR2690040B1 (ja) |
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