JPH11237193A - 板型ヒートパイプとそれを用いた実装構造 - Google Patents

板型ヒートパイプとそれを用いた実装構造

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JPH11237193A
JPH11237193A JP3723098A JP3723098A JPH11237193A JP H11237193 A JPH11237193 A JP H11237193A JP 3723098 A JP3723098 A JP 3723098A JP 3723098 A JP3723098 A JP 3723098A JP H11237193 A JPH11237193 A JP H11237193A
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JP
Japan
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plate
heat pipe
type heat
cooled
heat
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JP3723098A
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Masaaki Yamamoto
雅章 山本
Tatsuhiko Ueki
達彦 植木
Masashi Ikeda
匡視 池田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組み立て性に優れた実用的な板型ヒートパイ
プを提供すること。 【解決手段】 板型部材10に突起部a13を設け、そ
の突起部a13を板型部材11の位置決め用とした板型
ヒートパイプ1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の発
熱部品(被冷却部品)の冷却に好適な板型ヒートパイプ
とそれを用いた実装構造に係る。
【0002】
【従来の技術】パソコン等の各種機器や電力設備等の機
器に搭載されている半導体素子等の発熱部品の過熱を防
ぐ冷却技術が近年注目されている。冷却を要する電気・
電子部品(以下被冷却部品と称する)を冷却する方法と
しては、例えば機器にファンを取り付け、機器筐体内の
空気の温度を下げる方法や、被冷却部品に均熱板(冷却
体)を取り付けることで、その被冷却部品を特に冷却す
る方法等が知られている。
【0003】被冷却部品に取り付ける均熱板の材質とし
ては、例えば銅材やアルミニウム材等の熱伝導性に優れ
る金属材の他、カーボン材やちっ化アルミ等のセラミッ
ク材が適用される。近年は均熱板としてヒートパイプを
適用することもある。ヒートパイプを用いる場合、例え
ば金属ブロックにヒートパイプを埋め込んた形態の均熱
板を用いることもあるが、ヒートパイプ自体を板型形状
にすることもある。板型ヒートパイプは、被冷却部品の
熱を速やかに広げる効果(均熱効果)が大きく、優れた
冷却性能の実現が期待できる。
【0004】図8は均熱板を用いた冷却構造の例を示す
説明図である。この図では均熱板80は断面図とした。
基板83に搭載された被冷却部品82に均熱板80が接
続され、その均熱板80には更に放熱用のヒートシンク
81が取り付けられている。被冷却部品(発熱部品)8
2と均熱板80との接続は、単にこれらを接触させる場
合の他、伝熱性のグリス等を介在させて接触させる場合
もある。また場合によっては、被冷却部品82を均熱板
80に半田付け等により接合してもよい。図中の符号8
4はリードである。
【0005】ヒートシンク81は被冷却部品82から熱
を吸収した均熱板80からの放熱を促進するために設け
たものである。ヒートシンク81が均熱板80に一体に
形成されている場合もある。またヒートシンク81から
の放熱を一層促進するために、図示するように更にファ
ン85を設ける場合もある。
【0006】上記した均熱板80として板型ヒートパイ
プを適用する場合もある。ここでヒートパイプについて
簡単に説明しておく。ヒートパイプは内部に密封された
空洞部を備えており、その空洞部に作動流体が収容され
ている。その空洞部内は真空引きされており、作動流体
の蒸発が起きやすくなっている。作動流体としては水や
アルコール、代替フロン等が用いられる。
【0007】ヒートパイプの作動について簡単に記すと
次のようになる。即ち、ヒートパイプの吸熱側におい
て、ヒートパイプを構成する容器(コンテナ)の材質中
を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発
し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱
側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻
る。そして液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動
(還流)する。このような作動流体の相変態や移動によ
り、熱の移動がなされる。作動流体の還流は、重力作用
や毛細管作用によってなされる。重力式のヒートパイプ
の場合は、吸熱側を放熱側より下方に配置すればよい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】板型ヒートパイプを製
造するには、例えば図3に示すように、上側の板型部材
20と下側の板型部材21とを接合して、その2枚の板
の間に空洞部が形成されるようにして組み立てる方法が
簡易にしてまた実用的である。
【0009】上述したような板型ヒートパイプの組み立
てに際し、板型部材20と板型部材21との位置決めを
容易かつ確実に行えることが、その組み立てコストの低
減に寄与する要因の一つである。また、被冷却部品に接
続する板型ヒートパイプは、通常、その被冷却部品と同
様、電気機器等の筐体等に収められることになるため、
その電気機器が例えば小型の携帯用パソコンのような内
部スペースの制約が強い機器であると、それに用いられ
る板型ヒートパイプの寸法精度も厳しくならざるを得な
くなる。従ってその意味でも、板型部材20と板型部材
21との位置決めを容易かつ確実に行えることが、実用
上大切なことである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は寸法精度に優
れ、組み立て作業性にも優れた板型ヒートパイプを提供
すべくなされたものである。即ち本発明の板型ヒートパ
イプは、板型のヒートパイプコンテナを構成する少なく
とも一方主面側の板型部材に他方主面側の板型部材を位
置決めするための突起部aが備わっており、前記2枚の
板型部材が合体されてなるものである。尚、ここで突起
部aと表記したのは後述する突起部bや突起部cと区別
するためで、この明細書では、一方主面側の板型部材に
他方主面側の板型部材を位置決めするための突起部を突
起部aと呼ぶことにする。
【0011】また特に板型ヒートパイプが、複数の被冷
却部品が実装された基板に相対して設けられるものであ
って、前記基板に相対する前記板型部材には相対する前
記被冷却部品との距離に従って所定の凸部が設けられて
いる板型ヒートパイプである場合を提案する。
【0012】前述の突起部aは、その板型部材にエンボ
ス加工またはバーリング加工することで設けたものであ
ると良い。
【0013】上述した本発明の板型ヒートパイプの内部
には、接続される被冷却部品に対応する位置に伝熱柱部
が設けられている場合もある。この場合、当該板型ヒー
トパイプの内部には突起部bが設けられており、前記伝
熱柱部はその突起部bにより位置決めされている場合も
ある。その突起部bは板型部材にエンボス加工またはバ
ーリング加工することで設けたものであると良い。また
その突起部bにより板型ヒートパイプの内部に配される
ウィックを固定するようにすると良い。
【0014】本発明では、上記板型ヒートパイプを用い
て、それを単数または複数の被冷却部品が実装された基
板に相対して設けた実装構造をも提案する。また、前記
板型ヒートパイプの一方主面側は前記基板に相対し、他
方主面側にはヒートシンクが取り付けられた実装構造を
提案する。
【0015】
【発明の実施の形態】図3における板型部材20と板型
部材21とを接合する際、それらの位置決めを速やかに
行うことが望まれる。そこで本発明では、図1に示すよ
うに、板型部材10(図3の板型部材20に相当)に突
起部a13を設けておき、板型部材11(図3の板型部
材21に相当)を板型部材10に対して容易に位置決め
できるようにしたのである。図1は板型ヒートパイプ1
の一部を描いた断面図で、空洞部12内の作動流体その
他の図示は省略してある。
【0016】突起部aは板型部材11の位置が確定され
るように複数設ける。図2は板型ヒートパイプ1の一部
を示す平面図であるが、この図に示すように、板型部材
10に対する板型部材11の位置が確定するように、そ
のコーナー部付近に2箇所の突起部a13を板型部材1
0に設けておくと良い。図示はしないが、板型部材11
の他の一部または全てのコーナー部付近に相当する箇所
にも、突起部a13を板型部材10に設けておくと良
い。
【0017】図1の例では、突起部a13は板型部材1
0の一部を局所的に凹ませて形成(エンボス加工)した
ものである。その他、場合によっては、突起部aになる
ような塊を別途用意して、それを板型部材10に接合し
ても構わない。
【0018】ところで、板型ヒートパイプを用いて基板
に実装された半導体素子等を冷却しようとする場合、そ
の基板に実装されている被冷却部品(半導体素子等)は
一つとは限らず、またそれらのサイズ(高さ)も一定し
ているとは限らない。そこで本発明者らは、このような
場合に好適に適用できる板型ヒートパイプを発明し、特
許出願をした。図4はそのような板型ヒートパイプを説
明する図である。図4(ア)は、上側の板型部材30
と、凸部301〜303を有する下側の板型部材31と
を接合して板型ヒートパイプを組み立てる状況を示し、
図4(イ)では、その板型ヒートパイプ3を用いた冷却
構造の例を説明している。
【0019】図4(イ)に示すように板型ヒートパイプ
3は半導体素子等の被冷却部品311〜313が実装さ
れる基板35に相対して配置する。各々の被冷却部品3
11〜313の高さに合わせた凸部301〜303が板
型ヒートパイプ3には備わっており、複数の被冷却部品
311〜313を好適に冷却することができる。このよ
うな板型ヒートパイプ3の場合、凸部301〜303の
位置精度が重要なので、板型部材30、31同士の位置
決めは一層重要なものとなる。従って本発明の構成は板
型ヒートパイプ3のような場合に特に効果的である。図
中の符号32、33、34は空洞部、ヒートシンク、リ
ードをそれぞれ指す。
【0020】本発明の板型ヒートパイプでは、その内部
に伝熱柱部を設ける場合もある。図5はそのような例の
要部を示す説明図である。この例では、図4における凸
部301〜303に相当する凸部410の部分の空洞部
42内に伝熱柱部44が備わった形態を示している。伝
熱柱部44は図示するように、板型部材40および板型
部材41に設けた突起部b43でもって位置決めしてい
る。この例では、更に板型部材41に設けた突起部b4
3はウィック45(金属メッシュ等)を固定している。
【0021】本発明の板型ヒートパイプを用いた実装構
造について説明をする。上述した図4(イ)は、板型ヒ
ートパイプ3を用いた実装構造の一例を示すものである
が、この実装構造では、板型ヒートパイプ3の一方の主
面側(図における下側)が被冷却部品311〜313が
実装された基板35に相対するようにして、他方の主面
側(図における上側)にはヒートシンク33を取り付け
ている。本発明の場合、板型ヒートパイプの外面にヒー
トシンクの位置決め用の突起部c(上述の突起部a、b
と区別するために突起部cと呼称する)を設けると便利
である。その突起部cも前記板型部材にエンボス加工ま
たはバーリング加工することで設けたものであると簡便
である。
【0022】ところで板型ヒートパイプとヒートシンク
との取り付け方法(固定方法)は種々である。図6はそ
の取り付け形態の一例を示すものである。この例では、
ヒートシンク54にネジ穴を設けておき、板型部材50
にバーリング加工を施して設けた穴に通したネジ56で
もってヒートシンク54を板型ヒートパイプ5に固定し
ている。またバーリング加工の際に形成された突起部c
55が差し込まれる凹みをヒートシンク54に予め設け
ておき、ネジ56による固定に先立って板型部材50と
ヒートシンク54とが位置決めされるようにすると便利
である。尚、図中の符号53は板型部材51を位置決め
する突起部aである。空洞部52内の図示は省略してあ
る。
【0023】図7は板型ヒートパイプ6と被冷却部品6
3が実装された基板65との取り付け形態の例を示すも
のである。この例では基板65と板型部材60とをネジ
66をもって固定している。図中の符号61は板型部
材、62は空洞部、64はリードである。また67はナ
ット、68は板型部材60にバーリング加工して設けた
穴である。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の板型ヒートパイプ
は、組み立てが容易で寸法精度にも優れたもので、それ
を用いた実装構造は冷却すべき半導体素子等の発熱部品
の冷却に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる板型ヒートパイプの要部を説明
する側面断面図である。
【図2】図1の板型ヒートパイプの要部を説明する平面
図である。
【図3】板型ヒートパイプの組み立て例を示す説明図で
ある。
【図4】板型ヒートパイプの組み立て状況とその実装構
造を示す説明図である。
【図5】本発明に係わる板型ヒートパイプの要部を説明
する断面図である。
【図6】板型ヒートパイプとヒートシンクとの固定形態
の例を示す説明図である。
【図7】板型ヒートパイプと基板との固定形態の例を示
す説明図である。
【図8】板型ヒートパイプを用いた実装構造の例を示す
説明図である。
【符号の説明】
1 板型ヒートパイプ 10 板型部材 11 板型部材 12 空洞部 13 突起部a 20 板型部材 21 板型部材 3 板型ヒートパイプ 30 板型部材 31 板型部材 301 凸部 302 凸部 303 凸部 32 空洞部 301 凸部 302 凸部 303 凸部 311 被冷却部品 312 被冷却部品 313 被冷却部品 33 ヒートシンク 34 リード 35 基板 40 板型部材 41 板型部材 410 凸部 42 空洞部 43 突起部b 44 伝熱柱部 45 ウィック 5 板型ヒートパイプ 50 板型部材 51 板型部材 52 空洞部 53 突起部a 54 ヒートシンク 55 突起部c 56 ネジ 6 板型ヒートパイプ 60 板型部材 61 板型部材 62 空洞部 63 被冷却部品 64 リード 65 基板66 ネジ 67 ナット 68 穴 80 均熱板 81 ヒートシンク 82 被冷却部品 83 基板 84 リード 65 ファン

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板型のヒートパイプコンテナを構成する
    少なくとも一方主面側の板型部材に他方主面側の板型部
    材を位置決めするための突起部aが備わっており、前記
    2枚の板型部材が合体されてなる板型ヒートパイプ。
  2. 【請求項2】 当該板型ヒートパイプは、複数の被冷却
    部品が実装された基板に相対して設けられる板型ヒート
    パイプであって、前記基板に相対する前記板型部材には
    相対する前記被冷却部品との距離に従って所定の凸部が
    設けられている、請求項1記載の板型ヒートパイプ。
  3. 【請求項3】 前記突起部aは、前記板型部材にエンボ
    ス加工またはバーリング加工することで設けたものであ
    る、請求項1または2に記載の板型ヒートパイプ。
  4. 【請求項4】 前記板型ヒートパイプの内部には、接続
    される被冷却部品に対応する位置に伝熱柱部が設けられ
    ている、請求項1〜3のいずれかに記載の板型ヒートパ
    イプ。
  5. 【請求項5】 前記板型ヒートパイプの内部には突起部
    bが設けられており、前記伝熱柱部はその突起部bによ
    り位置決め固定されている、請求項4記載の板型ヒート
    パイプ。
  6. 【請求項6】 前記板型ヒートパイプ内部にはウィック
    が配されており、そのウィックは前記突起部bにより固
    定されている、請求項5記載の板型ヒートパイプ。
  7. 【請求項7】 前記突起部bは前記板型部材にエンボス
    加工またはバーリング加工することで設けたものであ
    る、請求項5または6記載の板型ヒートパイプ。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれに記載の板型ヒー
    トパイプが単数または複数の被冷却部品が実装された基
    板に相対して設けられた請求項1〜7のいずれかに記載
    の板型ヒートパイプを用いた実装構造。
  9. 【請求項9】 前記板型ヒートパイプの一方主面側は前
    記基板に相対し、他方主面側にはヒートシンクが取り付
    けられた、請求項8記載の実装構造。
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