JP2000269676A - 電子機器の放熱装置 - Google Patents

電子機器の放熱装置

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JP2000269676A
JP2000269676A JP11068124A JP6812499A JP2000269676A JP 2000269676 A JP2000269676 A JP 2000269676A JP 11068124 A JP11068124 A JP 11068124A JP 6812499 A JP6812499 A JP 6812499A JP 2000269676 A JP2000269676 A JP 2000269676A
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base plate
heat pipe
fin
pipe
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Noriyuki Isayama
徳行 諫山
Masayuki Kobayashi
正幸 小林
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ヒートパイプを使用した電子機器の放熱装置に
おいて、受熱部と放熱部とを同一部品で構成することに
より小型の放熱装置を提供すること。 【解決手段】ベースプレート部2とフイン3とを一体形
成し、このベースプレート部2にヒートパイプ5を埋め
込み、ベースプレート部2に発熱電子部品6を実装し、
ヒートパイプ5の熱輸送力を利用してベースプレート部
2に熱拡散し、このベースプレート部2の熱をベースプ
レート部2と一体形成したフイン3より放熱することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートパイプを使用
した電子機器の放熱装置に係り、特に受熱部と放熱部と
を同一部品で構成した小型の放熱装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】例えばパワートランジスタや、電源用の
ダイオードなどの発熱電気部品を冷却するとき、図7に
示す如く、金属製のベースプレート71の上に発熱電気
部品70−1、70−2、70−3を実装し、ベースプ
レート71の中には水冷用配管72を設ける。そしてこ
の水冷用配管72の入口73から出口74に対して水を
流入排出して水冷用配管72の中に水を循環させ、この
水により発熱電気部品の熱を放熱することが行われてき
た。
【0003】また、このような水冷用配管に替えて、ヒ
ートパイプを用いて発熱部より熱移動を速やかに行い、
冷却部より放熱することも良く用いられてきた。例えば
特開平6−276741号公報、特開平7−16988
9号公報、特開平7−263601号公報、特開平7−
294168号公報等には、このようなヒートパイプを
用いたヒートシンクが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水冷用配管
を用いて冷却する場合には、水冷用配管をベースプレー
トの中に施すことが必要のため、配管方法にコストがか
かり、製造コストが高くなり、また大規模な装置を必要
となるなど問題点があった。
【0005】しかも水を冷媒として使用するために腐食
性が懸念され、水温、水量等の管理など冷媒循環コント
ロールが難しいという問題点もある。
【0006】また水冷用配管に替えてヒートパイプを使
用する場合でも、前記各公開公報に記載されたように、
受熱部と放熱部とが分離独立された構造になっており、
そのため構造が複雑で小型化の障害となっていた。
【0007】なお、ヒートパイプを使用した冷却装置に
おいて、受熱部と放熱部とを近づけ、受熱部の上部に放
熱部を設けた例として、特開平9−331177号公
報、特開平10−267570号公報に記載されたもの
がある。しかしこれらのものは、受熱部のすぐ上部に放
熱部を設けた例であり、いずれも受熱部と放熱部とが分
離独立した別部材で構成されており、やはり省スペース
化の面で弊害となっている。
【0008】従って本発明の目的は前記弊害を改善する
ために、ヒートパイプを使用した放熱装置において、受
熱部と放熱部とを分離独立した別部品で構成せず、これ
らを一つの部品で構成した電子機器の放熱装置を提供す
ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の原理図を図1に
示す。図1において、1はヒートシンクであってベース
プレート部2とフイン3を具備する。4は溝でありその
内部にはヒートパイプ5が配置されている。そしてこの
ヒートパイプ5の上に、電力用整流器、パワートランジ
スタの如き熱源6が位置している。
【0010】本発明の前記目的は下記の構成により達成
される。 (1)ベースプレート部とフインとを一体形成し、この
ベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプ
レート部に発熱電子部品を実装し、ヒートパイプの熱輸
送力を利用してベースプレート部全面に熱拡散し、この
ベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形成し
たフインより放熱することを特徴とする。
【0011】(2)ベースプレート部の部品実装面の下
部にヒートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿っ
てヒートパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱
電子部品を実装し、ベースプレート部の熱をベースプレ
ート部と一体形成されたフインより放熱することを特徴
とする。
【0012】(3)ヒートパイプ埋め込み用溝を形成し
たベースプレート部とフインを一体化した電子機器用筐
体の一部としたことを特徴とする。
【0013】これにより下記の作用効果を奏することが
できる。 (1)フインと一体形成されたベースプレート部にヒー
トパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品
を実装したので、ベースプレート部全体に発熱電子部品
からの熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぎ、ベース
プレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱
することができる。
【0014】(2)フインと一体形成されたベースプレ
ート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝
を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、この
ヒートパイプの上に発熱部品を実装したので、ベースプ
レート部全体に発熱部品からの熱拡散を促進し、局所的
に熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフ
インにより効率的に放熱することができる。
【0015】ベースプレート部の溝内にヒートパイプが
あるため、冷却水等の配管スペースが不要となり、省ス
ペースが可能となる。またヒートパイプ受熱部と発熱部
品及びベースプレートとフインとの熱的な接続用部材が
不要のため、省スペース、製造工程数、製造コストの削
減が可能となる。ベースプレート部に溝を形成してヒー
トパイプを埋め込んだので、省スペースが可能となる。
【0016】(3)ベースプレート部とフインを一体化
した筐体を形成し、またベースプレート部にヒートパイ
プを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装
したので、風通しの悪い筐体内に発熱電子部品を配置
し、これを筐体を使用して効率的に放熱することができ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1及び
図2にもとづき説明する。図1は本発明の一実施の形態
であり、図2は本発明の一実施の形態においてヒートパ
イプの配置状態を示すヒートパイプ配置状態説明図であ
る。
【0018】図中、1はヒートシンク、2はベースプレ
ート部、3はフイン、4は溝、5はヒートパイプ、6は
熱源、10はばね部材、11は熱伝導シート、12はば
ね部材である。
【0019】ヒートシンク1は熱源6が発生した熱をベ
ースプレート部2に拡散し、フイン3から放熱するもの
であり、ベースプレート部2とフイン3とが一部品とし
て一体形成されたものであり、Mg合金製である。これ
に限らずその他Al合金、銅等の放熱特性の良い金属材
料で構成することもできる。この例では軽いことに重点
をおいたのでMg合金を使用した。
【0020】ベースプレート部2はヒートシンク1のベ
ース部分を構成するものであり、このベースプレート部
2はヒートパイプ5を埋設するためたの溝4が形成され
ている。
【0021】フイン3はヒートシンク1の放熱部分を構
成するものであり、ベースプレート部2と一体で構成さ
れている。溝4はベースプレート部2に形成され、ヒー
トパイプ5が埋め込まれるものである。
【0022】ヒートパイプ5は熱源6が発生した熱をベ
ースプレート部2にその熱輸送力により熱を拡散し、局
部的な熱集中を防止するものである。熱原6は、パワー
トランジスタや電力用整流器の如く、使用にもとづき多
量の熱を発生するものである。
【0023】図1に示す如く、ヒートシンク1をベース
プレート部2と多数のフイン3と、溝4とをダイキャス
ト等により一体成型して構成する。なおベースプレート
部2とフイン3をダイキャスト等により一体成型した後
に溝4を切削加工により形成することもできる。
【0024】この溝4は、その内部に埋設されるヒート
パイプ5がガタツキなく収まるように形成する。そして
ベースプレート部2全体にこの溝4が行き渡るように設
けることが熱の拡散能力を良くする。この溝4は、図1
の例ではベースプレート部2に合わせて平面上に設けら
れている。
【0025】そしてこの溝4の中にヒートパイプ5を埋
設する。ヒートパイプ5を溝4の中に埋設するとき、圧
入もしくは他の部材で押さえる方がよい。図2(A)に
示す如く、燐青銅やステンレスの如きばね性を有するば
ね材10で押さえてもよい。なお、このような構成は、
例えば溝4の端部付近で溝4からヒートパイプ5が浮き
易いような部分に使用すればよい。また図2(B)に示
す如く、熱源6の下部により上からヒートパイプ5を押
さえつけるときは、ヒートパイプ5は溝4の中に埋設さ
れるとともに、ヒートパイプ5と熱源6とが密着接触
し、熱伝導力も向上する。
【0026】またヒートパイプ5と溝4とのガタツキを
吸収し、ヒートパイプ5を熱源6に密着させるために、
図2(C)に示す如く、ヒートパイプ5と溝4の底面と
の間に熱伝導シート11を挿入してもよく、図2(D)
に示す如く、ヒートパイプ5と溝4の底面との間にバネ
部材12を挿入してもよい。
【0027】前記熱伝導シート11は例えばシリコンゴ
ムを用いることができる。この熱伝導シート11は、溝
4の深さのバラツキの存在によるヒートパイプ5と熱源
6との接触不良の発生を防止することができる。前記バ
ネ部材12は例えば燐青銅やステンレスを使用すること
ができる。
【0028】またヒートパイプ5は、必ずしも偏平のも
のでなくとも丸状のものでもよいが、熱源6の熱を効率
よく伝導するためには偏平のものが望ましい。
【0029】ヒートパイプ5の上に熱源6を設置する。
これによりヒートパイプ5を熱源6とベースプレート部
2で挟みあわせるように熱源6を設置することになる。
熱源6の設置の仕方としては、ベースプレート部2への
ネジ止めでもよく、バネ性を有する他の部材等で固定し
てもよい。熱源6の配置はヒートパイプ5上に直列でも
並列でも配置可能である。
【0030】またヒートパイプ5はベースプレート部2
上の熱源6が実装されていない空き場所まで延ばすこと
により、伝熱部材としてのベースプレート部2をさらに
効率よく利用することができ、良好な熱拡散効果を発揮
できる。
【0031】熱源6から発生された熱は、ヒートパイプ
5による熱輸送力によりヒートパイプ5全体に熱がゆき
渡る。そしてこの熱がヒートパイプ5から受熱部である
ベースプレート部2に移動し、ベースプレート部2と一
体形成される放熱部として作用するフイン3を通して空
気中に放熱される。
【0032】このようにヒートパイプ5の装着部である
ベースプレート部2と、フイン3を一部品として一体形
成したのでこれらの間には熱的抵抗が存在せず、しかも
受熱部と放熱部との距離が近くなり、効率よく良好な放
熱効果を得ることができる。
【0033】本発明の第2の実施の形態を図3にもとづ
き説明する。図3(A)は本発明の第2の実施の形態を
示し、同(B)は同(A)のa部分拡大図を示し、同
(C)は第2の実施の形態における熱源配置状態説明図
である。
【0034】図2において他図と同記号は同一部を示
し、20はヒートシンク、20−1はベースプレート
部、20−2はフイン、21は拡大穴部である。
【0035】図2では、ヒートシンク20をベースプレ
ート部20−1とフイン20−2を一体形成することに
より構成するとともに、そのベースプレート部20−1
に拡大穴部21を形成する。拡大穴部21の下方には、
溝が設けられ、ヒートパイプ5が配置されている。この
ヒートパイプ5は、図3(A)に示す如く、ベースプレ
ート部20−1に形成された溝4に配置されるヒートパ
イプ5と連続したものが配置される。
【0036】図3(C)に示す如く、熱源6の高さをh
1 としたとき、これより高さの大きいh2 の熱源6−1
を配置する場合、拡大穴部21内にヒートパイプ5と接
触するように配置することにより、ヒートシンク20上
に設置した状態での熱源6、6−1の高さを、その低い
方の熱原6に揃えることができる。このようにして高さ
の大きな熱源6−1でもヒートシンク20上に設置した
場合の見かけの高さを低く抑えることができるので、設
置し易い状態に構成することができるとともに、ヒート
パイプ5を利用して放熱効果を向上したものを提供でき
る。
【0037】なお図3(A)で示したものは、フイン2
0−2の両側にベースプレート部を一体形成した例を示
し、下方のベースプレート部上に、同様に熱源6を配置
した例を示している。
【0038】本発明の第3の実施の形態を図4にもとづ
き説明する。第3の実施の形態では、図4に示す如く、
ヒートシンク30を、中央に位置した複数のフイン30
−2の両側にベースプレート部30−1、30−1を形
成する。前記各実施の形態と同様にこれらベースプレー
ト部30−1とフイン30−2とは一体形成されてい
る。
【0039】各上下ベースプレート部30−1、30−
1には、上方のベースプレート部30−1において示し
た如く、溝4が形成され、その中にヒートパイプ5が配
置され、このヒートパイプ5の上に熱源6が実装されて
いる。下方のベースプレート部30−1でも同様に溝4
が形成され、その中にヒートパイプ5が配置され、熱源
6が実装される。このように構成することにより、両側
の各ベースプレート部30−1に拡散された熱がその中
間のフイン30−2に集約され、効率よく放熱されるこ
とになる。
【0040】本発明の第4の実施の形態を図5にもとづ
き説明する。第4の実施の形態では、フインの内部にも
ヒートパイプを配置したものである。図5において、5
及び5−1はヒートパイプ、40はヒートシンク、40
−1はベースプレート部、40−2はフインである。
【0041】ヒートシンク40は、ベースプレート部4
0−1とフイン40−2とを一体形成したものである。
ベースプレート部40−1には、前記各実施の形態と同
様に溝4が形成されその中にヒートパイプ5が配置され
ている。
【0042】またフイン40−2には、その一部に補助
的にヒートパイプ5−1が配置されている。このヒート
パイプ5−1は、フイン40−2に穴をあけ、この穴に
ヒートパイプ5−1を圧入することによりベースプレー
ト部40−1と垂直方向に埋め込みすることができる。
このようにしてヒートパイプ5と併用してヒートパイプ
5−1を使用することができるので、ベースプレート部
40−1からフイン40−2への熱伝導をさらに促進す
ることができ、放熱効果を向上することができる。
【0043】本発明の第5の実施の形態を図6にもとづ
き説明する。図6(A)は本発明の第5の実施の形態を
示し、同(B)は同(A)における側壁57、58部分
を除去してその内部をわかり易くした説明図である。
【0044】図6において、50はヒートシンク筐体、
52はベースプレート部、53はフイン、54は溝、5
5はヒートパイプ、56は熱源、57、58は側壁であ
る。
【0045】ヒートシンク筐体50はその内部にパワー
トランジスタ等の熱源56を設置するとともにこの熱源
56から発生した熱を効果的に放熱するものであり、ベ
ースプレート部52、フイン53、側壁57、58が一
体形成されるものである。
【0046】ベースプレート部52には、溝54が形成
されてこれにヒートパイプ55が配置されている。そし
てこのヒートパイプ55上には熱源56が設置され、熱
源56から発生した熱はヒートパイプ55により熱輸送
され、ベースプレート部52に拡散される。そしてフイ
ン53により放熱されるとともに側壁57、58からも
放熱される。
【0047】なおヒートシンク筐体50は、その内部に
配置された熱源56に外部からのゴミ等が付着して汚れ
ることを防止するため、図示省略した蓋により密封す
る。この密封した状態でもヒートパイプの存在と、フイ
ンにより効果的に熱源56から発生した熱を外部に放熱
することができる。このとき側壁からも放熱される。勿
論密封しない状態で使用することもできる。このとき側
壁からも放熱される。
【0048】ところで本発明ではヒートパイプは溝に配
置した例について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、ベースプレート部の横より穴をあけて
これにヒートパイプを圧入することもできる。
【0049】またヒートパイプはかならずしも偏平のも
のでなくともよく、丸いもの等でも使用できるが、熱源
の熱を効率よく伝えるためには偏平のものが望ましい。
ベースプレート部に溝を形成してヒートパイプを埋め込
むため省スペースが可能となる。
【0050】ベースプレート部全面にヒートパイプの熱
輸送力により熱を拡散し、ヒートシンク全体を利用して
放熱するため熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぐこ
とができる。また前記実施例としては個別に説明した
が、それぞれ図1〜図6に示したものを組み合わせても
効果を発揮できる。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば下記の作用効果を奏する
ことができる。 (1)フインと一体形成されたベースプレート部にヒー
トパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品
を実装したので、ベースプレート部全体に発熱電子部品
からの熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぎ、ベース
プレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱
することができる。
【0052】(2)フインと一体形成されたベースプレ
ート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝
を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、この
ヒートパイプの上に発熱部品を実装したので、ベースプ
レート部全体に発熱部品からの熱拡散を促進し、局所的
に熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフ
インにより効率的に放熱することができる。
【0053】ベースプレート部の溝内にヒートパイプが
あるため、冷却水等の配管スペースが不要となり、省ス
ペースが可能となる。またヒートパイプ受熱部と発熱部
品及びベースプレートとフインとの熱的な接続用部材が
不要のため、省スペース、製造工程数、製造コストの削
減が可能となる。ベースプレート部に溝を形成してヒー
トパイプを埋め込んだので、省スペースが可能となる。
【0054】(3)ベースプレート部とフインを一体化
した筐体を形成し、またベースプレート部にヒートパイ
プを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装
したので、風通しの悪い筐体内に発熱電子部品を配置
し、これを筐体を使用して効率的に放熱することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である。
【図2】ヒートパイプ配置状態説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態である。
【図4】本発明の第3の実施の形態である。
【図5】本発明の第4の実施の形態である。
【図6】本発明の第5の実施の形態である。
【図7】従来の冷却装置である。
【符号の説明】
1 ヒートシンク 2 ベースプレート部 3 フイン 4 溝 5 ヒートパイプ 6 熱源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースプレート部とフインとを一体形成
    し、このベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、
    ベースプレート部に発熱電子部品を実装し、ヒートパイ
    プの熱輸送力を利用してベースプレート部に熱拡散し、
    このベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形
    成したフインより放熱することを特徴とする電子機器の
    放熱装置。
  2. 【請求項2】ベースプレート部の部品実装面の下部にヒ
    ートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿ってヒー
    トパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱電子部
    品を実装し、ベースプレート部の熱をベースプレート部
    と一体形成されたフインより放熱することを特徴とする
    電子機器の放熱装置。
  3. 【請求項3】ヒートパイプ埋め込み用溝を形成したベー
    スプレート部とフインを一体化した電子機器用筐体の一
    部としたことを特徴とする電子機器の放熱装置。
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