JP2004311718A - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱効率に優れ、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができるヒートシンクを提供する。
【解決手段】金属製ベースプレートと、金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、金属製ベースプレートの金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンク。上述した接続が、金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、溝部に金属製フィンを装入し、金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィンを溝部内にかしめ接合することからなっている。
【選択図】図１
【解決手段】金属製ベースプレートと、金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、金属製ベースプレートの金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンク。上述した接続が、金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、溝部に金属製フィンを装入し、金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィンを溝部内にかしめ接合することからなっている。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造的に所望の強度を有し、高密度で配置された複数のフィンを備えたヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵ、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。更に、フィンの高さも同様に、製造上制限され、高いフィンの形成が技術的に困難であった。
【０００３】
特開２０００−３１３５４号公報に従来のヒートシンクが開示されている。図９にその概要を示す。図９に示すように、従来のヒートシンク１００はプレートフィン型ヒートシンクであり、押し出し材による一体型ヒートシンクである。ヒートシンクは、放熱フィンである多数のプレートフィン部１０２とそれと一体のベースプレート部１０１とからなっている。プレートフィン部１０２は、等間隔で且つベースプレート部１０１に対して直角に、多数並設されて一体的に形成されている。ヒートシンク１００は、上述したように、アルミニウムまたはその合金を押出し成形することによって製造されている。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−３１３５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のヒートシンクにおいては、上述したように、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。更に、フィンの高さも同様に、製造上制限され、高いフィンの形成が技術的に困難であった。従って、放熱効率が劣り、発熱量が多く、発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、その目的とするところは、放熱効率に優れ、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができるヒートシンクを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、金属製ベースプレートの被冷却部品が接続される面ではなく、金属製フィンが接続される面と同一面にヒートパイプを埋め込み、その上に金属製フィンを接続すると、金属製ベースプレートに接続された被冷却部品の熱が、金属製フィンおよびヒートパイプによって極めて効率的に放熱されることが判明した。
【０００８】
その際、金属製フィンを溝に装入し、溝の両側近傍を塑性変形によって溝内にかしめ接合すると、細かいピッチでフィンを高密度に多数形成することができ、更に、フィンによってヒートパイプが固定されて熱的に接続されるので、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができることが判明した。
この際、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなる厚さの異なる複数の金属製フィンを接合すると、厚肉フィンによって、薄肉フィンの構造上の強度を補い、全体として構造的な強度を備えた、フィン密度の高い、更に高性能のヒートシンクを得ることができることが判明した。
【０００９】
この発明は、上述した研究結果に基づくものであって、この発明のヒートシンクの第１の態様は、金属製ベースプレートと、前記金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、前記金属製ベースプレートの前記金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンクである。
【００１０】
この発明のヒートシンクの第２の態様は、前記接続が、前記金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、前記溝部に金属製フィンを装入し、前記金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、前記金属製フィンを前記溝部内にかしめ接合することからなっているヒートシンクである。
【００１１】
この発明のヒートシンクの第３の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの長手方向に沿って形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１２】
この発明のヒートシンクの第４の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１３】
この発明のヒートシンクの第５の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの中央部から端部に向かって放射状に形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１４】
この発明のヒートシンクの第６の態様は、前記接続が、前記金属製ベースプレートと金属製フィンとを金属接合することからなっているヒートシンクである。
【００１５】
この発明のヒートシンクの第７の態様は、前記金属フィンが、埋め込まれた前記ヒートパイプに熱的に接続する当接部を備えており、前記金属製フィンが接合された状態で、前記当接部が前記ヒートパイプに熱的に接続するヒートシンクである。
【００１６】
この発明のヒートシンクの第８の態様は、前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも両外側端の１枚が前記厚肉フィンからなっているヒートシンクである。
【００１７】
この発明のヒートシンクの第９の態様は、前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも中央部の１枚が、前記厚肉フィンからなっているヒートシンクである。
【００１８】
この発明のヒートシンクの第１０の態様は、前記金属製フィンが種類の異なる金属からなっているヒートシンクである。
【００１９】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記ヒートパイプが、グリース、接着剤、または、熱伝導シートを介して前記金属製ベースプレートに熱的に接触し、前記金属製フィンによって固定されているヒートシンクである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施態様を図面を参照して具体的に説明する。
この発明のヒートシンクの１つの態様は、金属製ベースプレートと、前記金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、前記金属製ベースプレートの前記金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンクである。
上述した接続が、金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、溝部に金属製フィンを装入し、金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィンを溝部内にかしめ接合することからなっている。
【００２１】
図１は、この発明のヒートシンクの、溝部および別の溝部を備えた金属製ベースプレートを示す図である。図１に示すように、金属製ベースプレート２は、複数の金属製フィンが装入される溝部４およびヒートパイプが埋め込まれるための別の溝部５を備えている。図１および以下の図において、溝部は説明のために一部のみ示されているだけであるが、金属製ベースプレートの概ね全面にわたり形成され、フィンは溝部に対応する数だけ溝部に装入される。
金属製フィンが装入される溝部４は、金属製フィンの厚さに対応した幅を有しており、金属製フィンが装入され、溝部両側近傍を塑性変形することによって、金属製フィンをかしめることができる深さを有している。別の溝部には、ヒートパイプの上面が概ね金属製ベースプレートの表面と同一面となるように、ヒートパイプが埋め込まれる。図１に示す態様では、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が、金属製ベースプレートの金属製フィン用の溝部が形成される面に、金属製ベースプレートの長手方向に２本設けられている。別の溝部は、２本に限定されることなく、１本でも複数本でもよい。
【００２２】
図２は、金属製フィン用の溝部およびヒートパイプ用の別の溝部が設けられた金属製ベースプレートの、溝部に装入される金属製フィンを説明する図である。
上述したように、金属製ベースプレート２は、複数の金属製フィン３が装入される溝部４およびヒートパイプが埋め込まれるための別の溝部５を備えている。図２に示すように、金属フィン３は、別の溝部５に埋め込まれるヒートパイプに熱的に接続する当接部８を備えており、金属製フィン３が金属製ベースプレート２に接合された状態で、当接部８がヒートパイプに熱的に接続する。
【００２３】
当接部８の数は、ヒートパイプの数に対応し、そして、当接部は、図２に示すように、金属製フィン３の溝部４に装入される部分９よりも高く位置している（即ち、装入される部分９と当接部８との間に段差が生じている）。この段差によって、金属製フィンが溝部に装入されると、当接部が別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付けて、固定し、同時に、金属製フィンとヒートパイプが熱的に接続される。
【００２４】
図３は、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプと金属製フィンの当接部の熱的接続状況を説明する断面図である。図３に示すように、溝部に装入され固定された金属フィン３によって、金属製ベースプレート２の別の溝部に埋め込まれたヒートパイプ６の表面上に、金属製フィン３の当接部の下端部７が押し付けられて、熱的に接続した状態で固定されている。
なお、当接部の形状は、溝部に装入され固定された金属製フィンとヒートパイプが熱的に接続される形状であれば、どのような形状であっても良い。
【００２５】
図４は、金属製ベースプレートに埋め込まれたヒートパイプを説明する断面図である。図４に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、（図示しない）金属製フィンが装入される溝部に直角に形成された、幅δ、深さηを有する別の溝部５に、扁平型ヒートパイプ６が埋め込まれている。埋め込まれたヒートパイプの下面は、接着剤、または、熱伝導シートを介して、広い面で、金属製ベースプレートに熱的に接触している。埋め込まれたヒートパイプの上面は、金属製ベースプレートの上面と概ね同一面を形成している。即ち、図２を参照して説明したように、金属フィンは、別の溝部５に埋め込まれるヒートパイプに熱的に接続する当接部を備えており、金属製フィン３の一部が金属製ベースプレート２の溝部に装入されかしめられた状態で、当接部がヒートパイプの上面に押し付けられて固定されて、熱的に接続する。
【００２６】
図５は、この発明のヒートシンクを説明する図である。図５に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面には、金属製フィン３用の溝部４と、金属製フィン用の溝部と直交するヒートパイプ用の別の溝部５が形成されている。別の溝部５には、グリース、接着剤、または、熱伝導シートを介してヒートパイプ６が埋め込まれ、溝部４には、金属製フィン３が装入され、当接部がヒートパイプの上面を押しつけた状態でかしめられて固定される。
【００２７】
即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
上述したように、この発明のヒートシンクの１つの態様においては、金属製ベースプレートに形成された、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部は、金属製ベースプレートの長手方向に沿って形成された複数の溝部からなっている。
【００２８】
更に、金属製ベースプレートに形成された、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなっていてもよい。
図６は、金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部を備えたこの発明のヒートシンクを説明する図である。図６（ａ）は、溝部に装入される金属製フィン、図６（ｂ）は、交差する２本のヒートパイプ、図６（ｃ）は、交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部、図６（ｄ）は、交差するヒートパイプの交差部分を示す断面図を、それぞれ示す。
【００２９】
先ず、図６（ｃ）に示されたように、金属製ベースプレート２の一方の面に、交差する２本のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２が設けられ、同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においては、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部９がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３０】
このように深さが設定された別の溝部に、図６（ｂ）に示すような交差する２本のヒートパイプ６−１、６−２を埋め込む。その際には、２本のヒートパイプ６−１、６−２の交差部は、図６（ｄ）に示すように、２本のヒートパイプの交差部の合計高さが、ヒートパイプの他の部分の高さと同一である。従って、別の溝部に埋め込まれた２本の交差するヒートパイプの上面は、同一面を形成する。このように金属製ベースプレート２の別の溝部５−１、５−２に交差する２本のヒートパイプ６−１、６−２が埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
【００３１】
金属製フィンの接合は、次の通り行なわれる。即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
【００３２】
その結果、金属製フィン３の下端部８、９が、溝部の底に接する部分９と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部８とからなっており、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。
【００３３】
図７は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。別の溝部は、金属製ベースプレートの中央部から端部に向かって放射状に形成された複数の溝部からなっていてもよい。図７に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、放射状に延びた複数本のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２、５−３、５−４、５−５、５−６、５−７、５−８が設けられ、同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においても、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部９がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３４】
このように深さが設定された中央部から端部に放射状に形成される別の溝部に、図示しない複数本のヒートパイプを埋め込む。その際には、別の溝部に埋め込まれた複数本の放射状に配置されたヒートパイプの上面は、同一面を形成することが望ましい。このように金属製ベースプレート２の中央部から端部に放射状に配置された別の溝部５−１、５−２、５−３、５−４、５−５、５−６、５−７、５−８に８本のヒートパイプが埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
金属製フィンの接合は、上述したと同様に行なわれる。即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
【００３５】
その結果、金属製フィン３の下端部が、溝部の底に接する部分と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部とからなっており、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。この態様のヒートシンクによると、被冷却部品が熱的に接続される中央部から金属製ベースプレートの周辺部に向かって速やかに熱移動が行なわれ、金属製フィンによって効率的に放熱される。従って、発熱量の大きい、発熱密度の極めて高い素子等を効果的に冷却することができる。
【００３６】
図８は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。別の溝部は、金属製ベースプレートの中央部から端部に向かう１対のＵ字形の溝部からなっていてもよい。図８に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、対称に配置された２本のＵ字形のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２が設けられ、金属製ベースプレート２の同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においても、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３７】
このように深さが設定された対称に配置された２本のＵ字形の別の溝部に、図示しない２本のＵ字形ヒートパイプを埋め込む。その際には、別の溝部に埋め込まれた２本のヒートパイプの上面は、同一面を形成することが望ましい。このように金属製ベースプレート２に対称に形成された２本のＵ字形の別の溝部５−１、５−２に２本のＵ字形ヒートパイプが埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
金属製フィンの接合は、機械的にかしめることによって行われている。詳細は上述したと同様である。
【００３８】
その結果、金属製フィン３の下端部が、溝部の底に接する部分と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部とからなっており（実際は、１つの共通の下端部）、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。この態様のヒートシンクによると、放射状のヒートパイプが配置される場合と同様に、被冷却部品が熱的に接続される中央部から金属製ベースプレートの周辺部に向かって速やかに熱移動が行なわれ、金属製フィンによって効率的に放熱される。従って、発熱量の大きい、発熱密度の極めて高い素子等を効果的に冷却することができる。
【００３９】
上述した対称な２本のＵ字形の別の溝部の代わりに、対称に配置された２本のＶ字形の別の溝部を設けてもよい。更に、接続は、上述したかしめによることなく、ハンダ等によって接合してもよい。
この発明のヒートシンクにおいて、金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも両外側端の１枚が厚肉フィンからなっていてもよい。更に、金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも中央部の１枚が、厚肉フィンからなっていてもよい。更に、金属製フィンが種類の異なる金属からなっていてもよい。
【００４０】
即ち、金属製フィンは、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち両外側端のそれぞれ２枚が厚肉フィンからなっている場合には、外側の２枚の金属製フィンが厚肉フィンによって形成されているので、その中間部に配置された薄肉フィンの強度を構造的に補強することができる。この態様のヒートシンクによると、薄肉の金属フィンを高い密度でベースプレート上に設けることができ、更に、強度に劣る金属製フィンの強度を構造的に補強することができるので、高い密度で金属製フィンが配置された高い性能のヒートシンクを得ることができる。
【００４１】
なお、上述した態様において、異なる金属（例えば、銅とアルミニウム）製のフィンを組合わせてもよい。厚肉の金属製フィンの代わりに強度の高い金属製フィンを用いることによって、強度の弱い金属製フィンの変形を防護することができる。
上述したようにこの発明のヒートシンクにおける金属製フィンとして、板状体の例を示したが、棒状体（中実、中空を含む）等の他の形状であってもよい。
この発明のヒートシンクによると、受熱面（即ち、ベースプレートのフィンを設置していない側）からの入熱は、ベースプレートとそこに埋め込まれたヒートパイプによって拡散し、均熱化し、更に固体されたフィンへと放熱する。ヒートパイプを設置しない場合と比較すると、ヒートパイプの優れた等価熱伝導によって均熱化は促進し、全体でのフィン効率が向上する。従って、熱源の温度上昇を抑制し、高性能ヒートシンクを提供することができる。更に、ヒートパイプの固定に際し、押し込み変形やフィンの負荷を利用することによって、よりベースプレートとの接触が向上し、熱伝達が容易になる。
更に、ヒートパイプを熱源の上部から放射状に設置することによって、さらに効率よく均熱化を図ることができる。
【００４２】
以下に、この発明のヒートシンクを実施例によって詳細に説明する。
【実施例】
実施例１
図１に示すように、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ９ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．４５ｍｍ、深さ１．５ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で２８本設けられ、そして、フィン用溝部に直角に、幅８ｍｍ、深さ３ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４３】
ヒートパイプ用の別の溝部にグリースを塗布し、ヒートパイプを埋め込んだ。その後、図５に示すように、フィン用の溝部に厚さ概ね０．３５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。
この発明のヒートシンクでは、従来のヒートパイプを伴わない銅無垢のベースプレートより、ベースプレートの等価熱伝導が向上し、ベースプレートの均熱化が図れるため、同一のファンと同一の入熱量で、熱抵抗が０．０５Ｃ／Ｗ低減された。
【００４４】
実施例２
図２に示すように、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ６ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．３５ｍｍ、深さ１ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で２８本設けられ、そして、フィン用溝部に直角に、幅８ｍｍ、深さ３ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４５】
ヒートパイプ用の別の溝部に相変化型のサーマルシートを挿入し、直径６ｍｍを３ｍｍ厚さまで扁平させたヒートパイプを埋め込んだ。その後、大略Ｅ字形のフィンをフィン用の溝部に厚さ概ね０．２５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。図３、図４に示すように、ヒートパイプの上面は、扁平により平らになっており、フィンの底部（即ち、当接部）がヒートパイプの平らな部分に接触してフィンが固定されるようになっている。
この発明のヒートシンクでは、埋設されたヒートパイプとフィンが直接固定されるため、フィンへの熱伝達が、グリースやベースプレートを介する場合よりも優れ、熱抵抗が低減し、放熱性能が向上した。
【００４６】
実施例３
図６に示すように、幅８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．３５ｍｍ、深さ１ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で３７本設けられ、そして、ベースプレートの対角線上に、幅６．２ｍｍ、深さ６ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４７】
ヒートパイプ用の別の溝部にグリースを塗布し、ヒートパイプを埋め込んだ。中央部で２本のヒートパイプが交差しているが、交差部分は、ヒートパイプを互いに３ｍｍ厚に扁平させて、別の溝部から飛び出すことなく、埋設させている。なお、扁平によってパイプの幅が広がるため、この部分は溝幅が８ｍｍとなっている。その後、フィン用の溝部に厚さ概ね０．２５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。
この発明のヒートシンクでは、上述した実施例１のヒートパイプの配列よりも、熱源近くにパイプを設置させることができるので、ベースプレート全体に均熱化が図れ、放熱性能が向上した。
【００４８】
上述したように、この発明によると、金属製ベースプレートの、金属製フィンが接続される面と同一面にヒートパイプを埋め込み、その上に金属製フィンを接続するので、金属製ベースプレートに接続された被冷却部品の熱が、金属製フィンおよびヒートパイプによって極めて効率的に放熱される。更に、金属製フィンを溝に装入し、溝の両側近傍を塑性変形によって溝内にかしめ接合するので、細かいピッチでフィンを高密度に多数形成することができ、更に、フィンによってヒートパイプが固定されて熱的に接続されるので、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができる。更に、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなる厚さの異なる複数の金属製フィンを用いると、厚肉フィンによって、薄肉フィンの構造上の強度を補い、全体として構造的な強度を備えた、フィン密度の高い、更に高性能のヒートシンクを得ることができる。
【００４９】
更に、この発明のヒートシンクにおいては、熱源の直上またはその近傍にヒートパイプを配置することができるので、放熱効率が極めて高い。その結果、ベースプレートに貫通孔をあけてその貫通孔にパイプを通す方法は、孔加工が困難であり、パイプの固定方法および熱接触に工夫をしなければならないという従来の問題を解決することができる。更に、ベースプレートの熱源側にヒートパイプを直接配置する方法は、ヒートパイプを直接配置するとドライアウト等の性能上の不具合が生じる、更に、ヒートパイプの平面度の問題があり、熱源の直上にはヒートパイプを配置することができないという従来の問題を解決することができる。
【００５０】
なお、上述したベースプレート、ヒートパイプ、フィンおよびそれに付随する部材は、上で説明したものに限定されることなく、ベースプレートは、銅、アルミニウム、その他の熱伝導性材料であってもよい。また、フィンは、銅、アルミニウム、その他の熱伝導性材料であってもよい。ヒートパイプは、断面が丸径であっても、扁平であっても、平面型であってもよい。また、内部形状はいかなる構造であっても、作動流体の潜熱で熱輸送するものであればよい。また、ヒートパイプとベースプレート間に介在させる物質は、グリース、接着剤、サーマルシート等、間隔を埋める機能を有するものであればよい。必要に応じてハンダであってもよい。
また、ヒートパイプの配置は、直線上であっても曲げ部があっても、上述した実施例のように交差するものであってもよい。また、より密着してベースプレートと接触させるために、ヒートパイプの挿入時にパイプを扁平させて、その拡管を利用して接触を強固にしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明によると、放熱効率に優れ、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができるヒートシンクを提供することができる。即ち、クリンプフィンのベースプレートにヒートパイプを埋め込むことによって、熱伝導率が向上する。その際、ヒートパイプを熱源から放射状に配置すると更に熱伝導率が向上する。更に、ヒートパイプとフィンを直接接触させるので、熱抵抗を低減することができる。従って、高性能のヒートシンクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のヒートシンクの、溝部および別の溝部を備えた金属製ベースプレートを示す図である。
【図２】図２は、金属製フィン用の溝部およびヒートパイプ用の別の溝部が設けられた金属製ベースプレートの、溝部に装入される金属製フィンを説明する図である。
【図３】図３は、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプと金属製フィンの当接部の熱的接続状況を説明する断面図である。
【図４】図４は、金属製ベースプレートに埋め込まれたヒートパイプを説明する断面図である。
【図５】図５は、この発明のヒートシンクを説明する図である。
【図６】図６は、金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部を備えたこの発明のヒートシンクを説明する図である。
【図７】図７は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。
【図８】図８は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。
【図９】図９は、従来の押し出し材によるヒートシンクを示す図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ 金属製ベースプレート
３ 金属製フィン
４ フィン用の溝部
５ ヒートパイプ用の別の溝部
６ ヒートパイプ
７ フィンの下端部（当接部）
８ フィンの当接部
９ フィン用の溝部に挿入される部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造的に所望の強度を有し、高密度で配置された複数のフィンを備えたヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵ、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。更に、フィンの高さも同様に、製造上制限され、高いフィンの形成が技術的に困難であった。
【０００３】
特開２０００−３１３５４号公報に従来のヒートシンクが開示されている。図９にその概要を示す。図９に示すように、従来のヒートシンク１００はプレートフィン型ヒートシンクであり、押し出し材による一体型ヒートシンクである。ヒートシンクは、放熱フィンである多数のプレートフィン部１０２とそれと一体のベースプレート部１０１とからなっている。プレートフィン部１０２は、等間隔で且つベースプレート部１０１に対して直角に、多数並設されて一体的に形成されている。ヒートシンク１００は、上述したように、アルミニウムまたはその合金を押出し成形することによって製造されている。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−３１３５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のヒートシンクにおいては、上述したように、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。更に、フィンの高さも同様に、製造上制限され、高いフィンの形成が技術的に困難であった。従って、放熱効率が劣り、発熱量が多く、発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、その目的とするところは、放熱効率に優れ、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができるヒートシンクを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、金属製ベースプレートの被冷却部品が接続される面ではなく、金属製フィンが接続される面と同一面にヒートパイプを埋め込み、その上に金属製フィンを接続すると、金属製ベースプレートに接続された被冷却部品の熱が、金属製フィンおよびヒートパイプによって極めて効率的に放熱されることが判明した。
【０００８】
その際、金属製フィンを溝に装入し、溝の両側近傍を塑性変形によって溝内にかしめ接合すると、細かいピッチでフィンを高密度に多数形成することができ、更に、フィンによってヒートパイプが固定されて熱的に接続されるので、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができることが判明した。
この際、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなる厚さの異なる複数の金属製フィンを接合すると、厚肉フィンによって、薄肉フィンの構造上の強度を補い、全体として構造的な強度を備えた、フィン密度の高い、更に高性能のヒートシンクを得ることができることが判明した。
【０００９】
この発明は、上述した研究結果に基づくものであって、この発明のヒートシンクの第１の態様は、金属製ベースプレートと、前記金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、前記金属製ベースプレートの前記金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンクである。
【００１０】
この発明のヒートシンクの第２の態様は、前記接続が、前記金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、前記溝部に金属製フィンを装入し、前記金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、前記金属製フィンを前記溝部内にかしめ接合することからなっているヒートシンクである。
【００１１】
この発明のヒートシンクの第３の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの長手方向に沿って形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１２】
この発明のヒートシンクの第４の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１３】
この発明のヒートシンクの第５の態様は、前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの中央部から端部に向かって放射状に形成された複数の溝部からなっているヒートシンクである。
【００１４】
この発明のヒートシンクの第６の態様は、前記接続が、前記金属製ベースプレートと金属製フィンとを金属接合することからなっているヒートシンクである。
【００１５】
この発明のヒートシンクの第７の態様は、前記金属フィンが、埋め込まれた前記ヒートパイプに熱的に接続する当接部を備えており、前記金属製フィンが接合された状態で、前記当接部が前記ヒートパイプに熱的に接続するヒートシンクである。
【００１６】
この発明のヒートシンクの第８の態様は、前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも両外側端の１枚が前記厚肉フィンからなっているヒートシンクである。
【００１７】
この発明のヒートシンクの第９の態様は、前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも中央部の１枚が、前記厚肉フィンからなっているヒートシンクである。
【００１８】
この発明のヒートシンクの第１０の態様は、前記金属製フィンが種類の異なる金属からなっているヒートシンクである。
【００１９】
この発明のヒートシンクのその他の態様は、前記ヒートパイプが、グリース、接着剤、または、熱伝導シートを介して前記金属製ベースプレートに熱的に接触し、前記金属製フィンによって固定されているヒートシンクである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施態様を図面を参照して具体的に説明する。
この発明のヒートシンクの１つの態様は、金属製ベースプレートと、前記金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、前記金属製ベースプレートの前記金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンクである。
上述した接続が、金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、溝部に金属製フィンを装入し、金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィンを溝部内にかしめ接合することからなっている。
【００２１】
図１は、この発明のヒートシンクの、溝部および別の溝部を備えた金属製ベースプレートを示す図である。図１に示すように、金属製ベースプレート２は、複数の金属製フィンが装入される溝部４およびヒートパイプが埋め込まれるための別の溝部５を備えている。図１および以下の図において、溝部は説明のために一部のみ示されているだけであるが、金属製ベースプレートの概ね全面にわたり形成され、フィンは溝部に対応する数だけ溝部に装入される。
金属製フィンが装入される溝部４は、金属製フィンの厚さに対応した幅を有しており、金属製フィンが装入され、溝部両側近傍を塑性変形することによって、金属製フィンをかしめることができる深さを有している。別の溝部には、ヒートパイプの上面が概ね金属製ベースプレートの表面と同一面となるように、ヒートパイプが埋め込まれる。図１に示す態様では、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が、金属製ベースプレートの金属製フィン用の溝部が形成される面に、金属製ベースプレートの長手方向に２本設けられている。別の溝部は、２本に限定されることなく、１本でも複数本でもよい。
【００２２】
図２は、金属製フィン用の溝部およびヒートパイプ用の別の溝部が設けられた金属製ベースプレートの、溝部に装入される金属製フィンを説明する図である。
上述したように、金属製ベースプレート２は、複数の金属製フィン３が装入される溝部４およびヒートパイプが埋め込まれるための別の溝部５を備えている。図２に示すように、金属フィン３は、別の溝部５に埋め込まれるヒートパイプに熱的に接続する当接部８を備えており、金属製フィン３が金属製ベースプレート２に接合された状態で、当接部８がヒートパイプに熱的に接続する。
【００２３】
当接部８の数は、ヒートパイプの数に対応し、そして、当接部は、図２に示すように、金属製フィン３の溝部４に装入される部分９よりも高く位置している（即ち、装入される部分９と当接部８との間に段差が生じている）。この段差によって、金属製フィンが溝部に装入されると、当接部が別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付けて、固定し、同時に、金属製フィンとヒートパイプが熱的に接続される。
【００２４】
図３は、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプと金属製フィンの当接部の熱的接続状況を説明する断面図である。図３に示すように、溝部に装入され固定された金属フィン３によって、金属製ベースプレート２の別の溝部に埋め込まれたヒートパイプ６の表面上に、金属製フィン３の当接部の下端部７が押し付けられて、熱的に接続した状態で固定されている。
なお、当接部の形状は、溝部に装入され固定された金属製フィンとヒートパイプが熱的に接続される形状であれば、どのような形状であっても良い。
【００２５】
図４は、金属製ベースプレートに埋め込まれたヒートパイプを説明する断面図である。図４に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、（図示しない）金属製フィンが装入される溝部に直角に形成された、幅δ、深さηを有する別の溝部５に、扁平型ヒートパイプ６が埋め込まれている。埋め込まれたヒートパイプの下面は、接着剤、または、熱伝導シートを介して、広い面で、金属製ベースプレートに熱的に接触している。埋め込まれたヒートパイプの上面は、金属製ベースプレートの上面と概ね同一面を形成している。即ち、図２を参照して説明したように、金属フィンは、別の溝部５に埋め込まれるヒートパイプに熱的に接続する当接部を備えており、金属製フィン３の一部が金属製ベースプレート２の溝部に装入されかしめられた状態で、当接部がヒートパイプの上面に押し付けられて固定されて、熱的に接続する。
【００２６】
図５は、この発明のヒートシンクを説明する図である。図５に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面には、金属製フィン３用の溝部４と、金属製フィン用の溝部と直交するヒートパイプ用の別の溝部５が形成されている。別の溝部５には、グリース、接着剤、または、熱伝導シートを介してヒートパイプ６が埋め込まれ、溝部４には、金属製フィン３が装入され、当接部がヒートパイプの上面を押しつけた状態でかしめられて固定される。
【００２７】
即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
上述したように、この発明のヒートシンクの１つの態様においては、金属製ベースプレートに形成された、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部は、金属製ベースプレートの長手方向に沿って形成された複数の溝部からなっている。
【００２８】
更に、金属製ベースプレートに形成された、ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなっていてもよい。
図６は、金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部を備えたこの発明のヒートシンクを説明する図である。図６（ａ）は、溝部に装入される金属製フィン、図６（ｂ）は、交差する２本のヒートパイプ、図６（ｃ）は、交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部、図６（ｄ）は、交差するヒートパイプの交差部分を示す断面図を、それぞれ示す。
【００２９】
先ず、図６（ｃ）に示されたように、金属製ベースプレート２の一方の面に、交差する２本のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２が設けられ、同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においては、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部９がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３０】
このように深さが設定された別の溝部に、図６（ｂ）に示すような交差する２本のヒートパイプ６−１、６−２を埋め込む。その際には、２本のヒートパイプ６−１、６−２の交差部は、図６（ｄ）に示すように、２本のヒートパイプの交差部の合計高さが、ヒートパイプの他の部分の高さと同一である。従って、別の溝部に埋め込まれた２本の交差するヒートパイプの上面は、同一面を形成する。このように金属製ベースプレート２の別の溝部５−１、５−２に交差する２本のヒートパイプ６−１、６−２が埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
【００３１】
金属製フィンの接合は、次の通り行なわれる。即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
【００３２】
その結果、金属製フィン３の下端部８、９が、溝部の底に接する部分９と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部８とからなっており、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。
【００３３】
図７は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。別の溝部は、金属製ベースプレートの中央部から端部に向かって放射状に形成された複数の溝部からなっていてもよい。図７に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、放射状に延びた複数本のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２、５−３、５−４、５−５、５−６、５−７、５−８が設けられ、同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においても、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部９がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３４】
このように深さが設定された中央部から端部に放射状に形成される別の溝部に、図示しない複数本のヒートパイプを埋め込む。その際には、別の溝部に埋め込まれた複数本の放射状に配置されたヒートパイプの上面は、同一面を形成することが望ましい。このように金属製ベースプレート２の中央部から端部に放射状に配置された別の溝部５−１、５−２、５−３、５−４、５−５、５−６、５−７、５−８に８本のヒートパイプが埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
金属製フィンの接合は、上述したと同様に行なわれる。即ち、金属製ベースプレート２の金属製フィン取り付け面に形成された複数の溝部４に金属製フィン３を装入し、金属製フィン取付面の溝部４の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、金属製フィン３を溝部４内にかしめ接合する。
【００３５】
その結果、金属製フィン３の下端部が、溝部の底に接する部分と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部とからなっており、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。この態様のヒートシンクによると、被冷却部品が熱的に接続される中央部から金属製ベースプレートの周辺部に向かって速やかに熱移動が行なわれ、金属製フィンによって効率的に放熱される。従って、発熱量の大きい、発熱密度の極めて高い素子等を効果的に冷却することができる。
【００３６】
図８は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。別の溝部は、金属製ベースプレートの中央部から端部に向かう１対のＵ字形の溝部からなっていてもよい。図８に示すように、金属製ベースプレート２の一方の面に、対称に配置された２本のＵ字形のヒートパイプを埋め込むための別の溝部５−１、５−２が設けられ、金属製ベースプレート２の同一面に、金属製フィンが装入される複数の溝部４が形成されている。この態様においても、溝部および別の溝部のそれぞれの深さは、別の溝部にヒートパイプを埋め込んだ状態で、溝部に金属フィンを装入すると、別の溝部に対応する位置にある金属フィンの下端部がそのままヒートパイプの上面を押し付けることができるように設定される。
【００３７】
このように深さが設定された対称に配置された２本のＵ字形の別の溝部に、図示しない２本のＵ字形ヒートパイプを埋め込む。その際には、別の溝部に埋め込まれた２本のヒートパイプの上面は、同一面を形成することが望ましい。このように金属製ベースプレート２に対称に形成された２本のＵ字形の別の溝部５−１、５−２に２本のＵ字形ヒートパイプが埋め込まれた状態で、複数の金属製フィン３が溝部４に装入される。
金属製フィンの接合は、機械的にかしめることによって行われている。詳細は上述したと同様である。
【００３８】
その結果、金属製フィン３の下端部が、溝部の底に接する部分と、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプの上面を押し付ける当接部とからなっており（実際は、１つの共通の下端部）、金属製フィンが全体として、金属製ベースプレートにかしめられ、且つ、ヒートパイプを固定している。この態様のヒートシンクによると、放射状のヒートパイプが配置される場合と同様に、被冷却部品が熱的に接続される中央部から金属製ベースプレートの周辺部に向かって速やかに熱移動が行なわれ、金属製フィンによって効率的に放熱される。従って、発熱量の大きい、発熱密度の極めて高い素子等を効果的に冷却することができる。
【００３９】
上述した対称な２本のＵ字形の別の溝部の代わりに、対称に配置された２本のＶ字形の別の溝部を設けてもよい。更に、接続は、上述したかしめによることなく、ハンダ等によって接合してもよい。
この発明のヒートシンクにおいて、金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも両外側端の１枚が厚肉フィンからなっていてもよい。更に、金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも中央部の１枚が、厚肉フィンからなっていてもよい。更に、金属製フィンが種類の異なる金属からなっていてもよい。
【００４０】
即ち、金属製フィンは、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち両外側端のそれぞれ２枚が厚肉フィンからなっている場合には、外側の２枚の金属製フィンが厚肉フィンによって形成されているので、その中間部に配置された薄肉フィンの強度を構造的に補強することができる。この態様のヒートシンクによると、薄肉の金属フィンを高い密度でベースプレート上に設けることができ、更に、強度に劣る金属製フィンの強度を構造的に補強することができるので、高い密度で金属製フィンが配置された高い性能のヒートシンクを得ることができる。
【００４１】
なお、上述した態様において、異なる金属（例えば、銅とアルミニウム）製のフィンを組合わせてもよい。厚肉の金属製フィンの代わりに強度の高い金属製フィンを用いることによって、強度の弱い金属製フィンの変形を防護することができる。
上述したようにこの発明のヒートシンクにおける金属製フィンとして、板状体の例を示したが、棒状体（中実、中空を含む）等の他の形状であってもよい。
この発明のヒートシンクによると、受熱面（即ち、ベースプレートのフィンを設置していない側）からの入熱は、ベースプレートとそこに埋め込まれたヒートパイプによって拡散し、均熱化し、更に固体されたフィンへと放熱する。ヒートパイプを設置しない場合と比較すると、ヒートパイプの優れた等価熱伝導によって均熱化は促進し、全体でのフィン効率が向上する。従って、熱源の温度上昇を抑制し、高性能ヒートシンクを提供することができる。更に、ヒートパイプの固定に際し、押し込み変形やフィンの負荷を利用することによって、よりベースプレートとの接触が向上し、熱伝達が容易になる。
更に、ヒートパイプを熱源の上部から放射状に設置することによって、さらに効率よく均熱化を図ることができる。
【００４２】
以下に、この発明のヒートシンクを実施例によって詳細に説明する。
【実施例】
実施例１
図１に示すように、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ９ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．４５ｍｍ、深さ１．５ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で２８本設けられ、そして、フィン用溝部に直角に、幅８ｍｍ、深さ３ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４３】
ヒートパイプ用の別の溝部にグリースを塗布し、ヒートパイプを埋め込んだ。その後、図５に示すように、フィン用の溝部に厚さ概ね０．３５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。
この発明のヒートシンクでは、従来のヒートパイプを伴わない銅無垢のベースプレートより、ベースプレートの等価熱伝導が向上し、ベースプレートの均熱化が図れるため、同一のファンと同一の入熱量で、熱抵抗が０．０５Ｃ／Ｗ低減された。
【００４４】
実施例２
図２に示すように、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ６ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．３５ｍｍ、深さ１ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で２８本設けられ、そして、フィン用溝部に直角に、幅８ｍｍ、深さ３ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４５】
ヒートパイプ用の別の溝部に相変化型のサーマルシートを挿入し、直径６ｍｍを３ｍｍ厚さまで扁平させたヒートパイプを埋め込んだ。その後、大略Ｅ字形のフィンをフィン用の溝部に厚さ概ね０．２５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。図３、図４に示すように、ヒートパイプの上面は、扁平により平らになっており、フィンの底部（即ち、当接部）がヒートパイプの平らな部分に接触してフィンが固定されるようになっている。
この発明のヒートシンクでは、埋設されたヒートパイプとフィンが直接固定されるため、フィンへの熱伝達が、グリースやベースプレートを介する場合よりも優れ、熱抵抗が低減し、放熱性能が向上した。
【００４６】
実施例３
図６に示すように、幅８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの銅製のベースプレートを調製した。このように調製されたベースプレートに、幅０．３５ｍｍ、深さ１ｍｍのフィン用の溝部が２ｍｍ間隔で３７本設けられ、そして、ベースプレートの対角線上に、幅６．２ｍｍ、深さ６ｍｍで断面形状がＵ字形のヒートパイプ用の別の溝部が２本平行に設けられている。
【００４７】
ヒートパイプ用の別の溝部にグリースを塗布し、ヒートパイプを埋め込んだ。中央部で２本のヒートパイプが交差しているが、交差部分は、ヒートパイプを互いに３ｍｍ厚に扁平させて、別の溝部から飛び出すことなく、埋設させている。なお、扁平によってパイプの幅が広がるため、この部分は溝幅が８ｍｍとなっている。その後、フィン用の溝部に厚さ概ね０．２５ｍｍの銅製のフィンを挿入し、フィン取り付け面の溝部の両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、フィンを固定した。
この発明のヒートシンクでは、上述した実施例１のヒートパイプの配列よりも、熱源近くにパイプを設置させることができるので、ベースプレート全体に均熱化が図れ、放熱性能が向上した。
【００４８】
上述したように、この発明によると、金属製ベースプレートの、金属製フィンが接続される面と同一面にヒートパイプを埋め込み、その上に金属製フィンを接続するので、金属製ベースプレートに接続された被冷却部品の熱が、金属製フィンおよびヒートパイプによって極めて効率的に放熱される。更に、金属製フィンを溝に装入し、溝の両側近傍を塑性変形によって溝内にかしめ接合するので、細かいピッチでフィンを高密度に多数形成することができ、更に、フィンによってヒートパイプが固定されて熱的に接続されるので、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができる。更に、薄肉フィンと所定の厚さの厚肉フィンとからなる厚さの異なる複数の金属製フィンを用いると、厚肉フィンによって、薄肉フィンの構造上の強度を補い、全体として構造的な強度を備えた、フィン密度の高い、更に高性能のヒートシンクを得ることができる。
【００４９】
更に、この発明のヒートシンクにおいては、熱源の直上またはその近傍にヒートパイプを配置することができるので、放熱効率が極めて高い。その結果、ベースプレートに貫通孔をあけてその貫通孔にパイプを通す方法は、孔加工が困難であり、パイプの固定方法および熱接触に工夫をしなければならないという従来の問題を解決することができる。更に、ベースプレートの熱源側にヒートパイプを直接配置する方法は、ヒートパイプを直接配置するとドライアウト等の性能上の不具合が生じる、更に、ヒートパイプの平面度の問題があり、熱源の直上にはヒートパイプを配置することができないという従来の問題を解決することができる。
【００５０】
なお、上述したベースプレート、ヒートパイプ、フィンおよびそれに付随する部材は、上で説明したものに限定されることなく、ベースプレートは、銅、アルミニウム、その他の熱伝導性材料であってもよい。また、フィンは、銅、アルミニウム、その他の熱伝導性材料であってもよい。ヒートパイプは、断面が丸径であっても、扁平であっても、平面型であってもよい。また、内部形状はいかなる構造であっても、作動流体の潜熱で熱輸送するものであればよい。また、ヒートパイプとベースプレート間に介在させる物質は、グリース、接着剤、サーマルシート等、間隔を埋める機能を有するものであればよい。必要に応じてハンダであってもよい。
また、ヒートパイプの配置は、直線上であっても曲げ部があっても、上述した実施例のように交差するものであってもよい。また、より密着してベースプレートと接触させるために、ヒートパイプの挿入時にパイプを扁平させて、その拡管を利用して接触を強固にしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明によると、放熱効率に優れ、発熱量が多く発熱密度が高い被冷却部品を効率的に冷却することができるヒートシンクを提供することができる。即ち、クリンプフィンのベースプレートにヒートパイプを埋め込むことによって、熱伝導率が向上する。その際、ヒートパイプを熱源から放射状に配置すると更に熱伝導率が向上する。更に、ヒートパイプとフィンを直接接触させるので、熱抵抗を低減することができる。従って、高性能のヒートシンクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のヒートシンクの、溝部および別の溝部を備えた金属製ベースプレートを示す図である。
【図２】図２は、金属製フィン用の溝部およびヒートパイプ用の別の溝部が設けられた金属製ベースプレートの、溝部に装入される金属製フィンを説明する図である。
【図３】図３は、別の溝部に埋め込まれたヒートパイプと金属製フィンの当接部の熱的接続状況を説明する断面図である。
【図４】図４は、金属製ベースプレートに埋め込まれたヒートパイプを説明する断面図である。
【図５】図５は、この発明のヒートシンクを説明する図である。
【図６】図６は、金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなるヒートパイプ用の別の溝部を備えたこの発明のヒートシンクを説明する図である。
【図７】図７は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。
【図８】図８は、金属製ベースプレートに形成される他の別の溝部を示す図である。
【図９】図９は、従来の押し出し材によるヒートシンクを示す図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ 金属製ベースプレート
３ 金属製フィン
４ フィン用の溝部
５ ヒートパイプ用の別の溝部
６ ヒートパイプ
７ フィンの下端部（当接部）
８ フィンの当接部
９ フィン用の溝部に挿入される部分
Claims (10)
- 金属製ベースプレートと、前記金属製ベースプレートの一方の表面に熱的に接続された複数の金属製フィンと、前記金属製ベースプレートの前記金属フィンが接続される側の一部に埋め込まれたヒートパイプを備えたヒートシンク。
- 前記接続が、前記金属製ベースプレートの金属製フィン取り付け面に複数の溝部を形成し、前記溝部に金属製フィンを装入し、前記金属製フィン取付面の溝部両側近傍に、塑性変形により、平らな底面および傾斜した側面を有する断面が概ね台形状に先細りに形成された凹部を形成して、前記金属製フィンを前記溝部内にかしめ接合することからなっている、請求項１に記載のヒートシンク。
- 前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの長手方向に沿って形成された複数の溝部からなっている、請求項２に記載のヒートシンク。
- 前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレート上で交差するように形成された複数の溝部からなっている、請求項２に記載のヒートシンク。
- 前記金属製ベースプレートに前記ヒートパイプを埋め込むための別の溝部が形成されており、前記別の溝部が前記金属製ベースプレートの中央部から端部に向かって放射状に形成された複数の溝部からなっている、請求項２に記載のヒートシンク。
- 前記接続が、前記金属製ベースプレートと金属製フィンとを金属接合することからなっている、請求項１に記載のヒートシンク。
- 前記金属フィンが、埋め込まれた前記ヒートパイプに熱的に接続する当接部を備えており、前記金属製フィンが接合された状態で、前記当接部が前記ヒートパイプに熱的に接続する、請求項３から６の何れか１項に記載のヒートシンク。
- 前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも両外側端の１枚が前記厚肉フィンからなっている、請求項１から７の何れか１項に記載のヒートシンク。
- 前記金属製フィンは、薄肉フィンと厚肉フィンとからなっており、複数の金属製フィンのうち少なくとも中央部の１枚が、前記厚肉フィンからなっている、請求項１から７の何れか１項に記載のヒートシンク。
- 前記金属製フィンが種類の異なる金属からなっている、請求項１から９の何れか１項に記載のヒートシンク。
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Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006279004A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒートパイプ付ヒートシンク |
| JP2007014384A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Olympus Corp | 内視鏡用アダプタ及び内視鏡 |
| JP2007059917A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Taida Electronic Ind Co Ltd | 複合型放熱装置 |
| CN100414692C (zh) * | 2005-08-19 | 2008-08-27 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 热管散热装置 |
| JP2009004688A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面上発熱源の放熱構造体 |
| US7493939B2 (en) * | 2005-11-13 | 2009-02-24 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat sink with heat pipes |
| US7520316B2 (en) * | 2005-10-05 | 2009-04-21 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat sink with heat pipes |
| JP2012182159A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Fuji Electric Co Ltd | ヒートシンク |
| US8286693B2 (en) | 2008-04-17 | 2012-10-16 | Aavid Thermalloy, Llc | Heat sink base plate with heat pipe |
| JP2014027232A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Fujitsu Ltd | 冷却部品 |
| JP2014055761A (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Violin Memory Inc | 熱放散デバイス |
| CN104812214A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-29 | 太仓陶氏电气有限公司 | 一种变频器用热管散热器 |
| WO2016148065A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 大沢健治 | 放冷用熱伝達器 |
| WO2017061408A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 古河電気工業株式会社 | ヒートシンク |
| JPWO2017057093A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-10-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
| JP2017184359A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
-
2003
- 2003-04-07 JP JP2003103230A patent/JP2004311718A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4550664B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2010-09-22 | 古河電気工業株式会社 | ヒートパイプ付ヒートシンク |
| JP2006279004A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒートパイプ付ヒートシンク |
| JP2007014384A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Olympus Corp | 内視鏡用アダプタ及び内視鏡 |
| CN100414692C (zh) * | 2005-08-19 | 2008-08-27 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 热管散热装置 |
| JP2007059917A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Taida Electronic Ind Co Ltd | 複合型放熱装置 |
| US7520316B2 (en) * | 2005-10-05 | 2009-04-21 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat sink with heat pipes |
| US7493939B2 (en) * | 2005-11-13 | 2009-02-24 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat sink with heat pipes |
| JP2009004688A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面上発熱源の放熱構造体 |
| US8286693B2 (en) | 2008-04-17 | 2012-10-16 | Aavid Thermalloy, Llc | Heat sink base plate with heat pipe |
| JP2012182159A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Fuji Electric Co Ltd | ヒートシンク |
| JP2014027232A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Fujitsu Ltd | 冷却部品 |
| JP2014055761A (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Violin Memory Inc | 熱放散デバイス |
| WO2016148065A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 大沢健治 | 放冷用熱伝達器 |
| CN104812214A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-29 | 太仓陶氏电气有限公司 | 一种变频器用热管散热器 |
| JPWO2017057093A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-10-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
| WO2017061408A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 古河電気工業株式会社 | ヒートシンク |
| JPWO2017061408A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2018-07-26 | 古河電気工業株式会社 | ヒートシンク |
| US11287192B2 (en) | 2015-10-08 | 2022-03-29 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat sink |
| JP2017184359A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
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