JP2004156835A - 素子放熱器 - Google Patents
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Abstract
【構成】発熱密度の大きい素子を冷却するための放熱器であって、前記素子と密着するための受熱版と、該受熱板に熱的に接続されたプレート型ヒートパイプと、該プレート型ヒートパイプの、該受熱板に熱的に接続された部分以外のプレート面の全面もしくは一部にフィンを取り付けた。また、前記プレート型ヒートパイプとして細孔プレート型ヒートパイプを用いた。さらに前記フィンとしてコルゲートフィンもしくは剣山フィンを用いた。
【選択図】図１
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、回路基板上に搭載された半導体素子等の発熱体を冷却する素子放熱器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子用の放熱器としてピン状の金属を並列して多数並べたフィンを、半導体素子に接触させて使用されてきた。しかし、近年の半導体素子の発熱密度の上昇にともない、前記フィンだけでは十分に放熱することができず、半導体素子と接触して多数の放熱フィンを並設したヒートシンクだけでは十分に放熱することができないため、半導体素子が発する熱を放熱フィンによって放熱せしめ、これにファンを取り付けて放熱フィンを放熱する放熱器が考えられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ファンを取り付けた放熱器を、音響機器に用いられている半導体素子やコンピューターのＣＰＵ等に用いられた場合、ファンのモーター回転音が大きく、従って騒音が非常に大きくなるという問題があった。
また、ファンを用いないで、大型の放熱フィンを用いる方法も考えられるが、狭い面積で、大きな発熱をするため、放熱フィンの端部まで十分に熱を伝えることができないという問題が生じた。そこで、銅などの熱伝導性の良い素材を放熱フィンと半導体素子の間に挟んで熱伝導性を良くして大型のフィンを用いることも考えられるが、音響機器やコンピューターのように収納スペースが狭い場合は、フィンの大型化には限界があったという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２３１０５９号公報
【特許文献２】
特開平７−２９７３３１号公報
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、省スペースでもファン無しで、発熱密度の大きい半導体素子を冷却することのできる静音放熱器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、発熱密度の大きい素子を冷却するための放熱器であって、前記素子と密着するための受熱版と、該受熱板に熱的に接続されたプレート型ヒートパイプと、該プレート型ヒートパイプの、該受熱板に熱的に接続された部分以外のプレート面の全面もしくは一部にフィンを取り付けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明によれば前記プレート型ヒートパイプとして細孔プレート型ヒートパイプを用いたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明によれば、前記フィンとしてコルゲートフィンもしくは剣山フィンを用いたことを特徴とする。
【０００９】
【実施の形態】
図１は本件発明の第一実施例を横から見た図を示す。図１において、放熱器１００は、受熱板１０１にＵ字形状のプレート型ヒートパイプ１０２のＵ字の底部１０３が半田付けやろう付け等の手段で密着固定されている。さらに、前記プレート型ヒートパイプ１０２の受熱板１０１と密着していない部分のプレート面には両面にコルゲートフィン１０４、１０５、１０６，１０７が半田付けやろう付け等の手段で密着こていされている。放熱器１００は所定の手段により半導体素子１０８に密着固定されている。このような構成にすることにより、プレート型ヒートパイプの端部まで熱を迅速に輸送することができ、従ってプレート面に密着固定されているコルゲートフィンに効率よく熱を伝播することができ、高効率の放熱器を構成することができる。さらに、前記プレート型ヒートパイプを細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成することにより姿勢に影響されにくい放熱器を構成することができる。
【００１０】
ここで、細孔トンネルプレート型ヒートパイプについて説明する。図３及び図４の様な蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプもしくは平行細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成されている。これら細孔トンネルプレート型ヒートパイプについて蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプを例にとって説明する。なお、ここで、蛇行細管ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプのことである（特開平４−１９００９０号参照）。
（１）細管（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。
（２）細管のある部分は受熱部、他のある部分は放熱部となっている。
（３）受熱部と放熱部が交互に配設されており、両部の間を細管が蛇行している。
（４）細管内には２相凝縮性作動流体が封入されている。
（５）細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径である。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。
【００１１】
プレート型の蛇行細管ヒートパイプは、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属の多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管５１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔５７ａ、５７ｂが押し出し成形により形成されている。細孔５７ａ、５７ｂの端面の隔壁５７を一条おきに所定の深さだけ切除し、反対側の端面では一条づつずらせて切除する。各細孔は端部で連通して一連の蛇行トンネル（熱媒体通路）となり、ここに作動流体が封入される。
【００１２】
図２は本件発明の第一実施例を横から見た図を示す。図２において、放熱器２００は、受熱板２０１に一枚目のＵ字形状のプレート型ヒートパイプ２０２のＵ字の底部２０３が半田付けやろう付け等の手段で密着固定され、さらに二枚目のＵ字形状のプレート型ヒートパイプ２０４が一枚目のＵ字形状のプレート型ヒートパイプ２０２の内側に半田付けやろう付け等の手段で同様に密着固定されている。前記一枚目のプレート型ヒートパイプ２０２の受熱板２０１と密着していない部分の外側プレート面にはコルゲートフィン２０５、２０６が半田付けやろう付け等の手段で密着こていされている。さらにニ枚目のＵ字形状のプレート型ヒートパイプ２０４の前記一枚目のプレート型ヒートパイプ２０２と密着していない部分のプレート面には両面にコルゲートフィン２０７、２０８，２０９、２１０が半田付けやろう付け等の手段で密着こていされている。
放熱器２００は所定の手段により半導体素子２１１に密着固定されている。このような構成にすることにより、受熱板２０１の垂直方向に高さを取るために十分なスペースが無い場合でも、水平方向に広げることにより所定の性能の放熱器を構成することができ、高効率の放熱器を構成することができる。さらに、前記プレート型ヒートパイプを実施例１と同様に細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成することにより姿勢に影響されにくい放熱器を構成することができる。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発熱密度の大きい素子を冷却するための放熱器であって、前記素子と密着するための受熱版と、該受熱板に熱的に接続されたプレート型ヒートパイプと、該プレート型ヒートパイプの、該受熱板に熱的に接続された部分以外のプレート面の全面もしくは一部にフィンを取り付けた。このような構成にすることにより、狭い空間内でもファンを必要とせず効率のいい静音放熱器を構成することができる。
請求項２の発明によれば、前記プレート型ヒートパイプとして細孔プレート型ヒートパイプを用いた。このような構成にすることにより、姿勢に影響されない効率のいい静音放熱器を構成することができる。
請求項３の発明によれば、前記フィンとしてコルゲートフィンもしくは剣山フィンを用いたこと。このような構成にすることにより放熱面積を増やすことができ、大容量の放熱器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す側面図である。
【図３】蛇行細孔トンネル型ヒートパイプ
【図４】並列細孔トンネル型ヒートパイプ
【符号の説明】
１００、２００ ・・・・放熱器
１０１、２０１ ・・・・受熱板
１０２、２０２、２０４ ・・・・Ｕ字形状のプレート型ヒートパイプ
１０４、１０５、１０６，１０７ ・・・・コルゲートフィン
１０８、２１１ ・・・・半導体素子
Claims (3)
- 発熱密度の大きい素子を冷却するための放熱器であって、前記素子と密着するための受熱版と、該受熱板に熱的に接続されたプレート型ヒートパイプと、該プレート型ヒートパイプの、該受熱板に熱的に接続された部分以外のプレート面の全面もしくは一部にフィンを取り付けたことを特徴とする素子放熱器。
- 前記プレート型ヒートパイプとして細孔プレート型ヒートパイプを用いたことを特徴とする請求項１記載の素子放熱器。
- 前記フィンとしてコルゲートフィンもしくは剣山フィンを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の素子放熱器。
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