JP2007019365A - マイクロヒートシンク及びそれを用いたジャケット - Google Patents
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Abstract
【課題】
高い冷却性能を備え、製造し易く低コストなマイクロヒートシンク技術の提供。
【解決手段】
複数のフィン部材の一方の端部側にあって該フィン部材相互間に、各フィン部材よりも小さな平面寸法を有するスペーサを配し、該スペーサの厚み寸法により該フィン部材相互間の間隔を所定値に規定し、発熱体が接続されるベース部材に対して、少なくとも該複数のフィン部材の上記一方の端部を、上記スペーサの位置を含む上記ベース部材寄りの位置に配した半田等の結合部材によって固定する構成とする。
【選択図】 図1
高い冷却性能を備え、製造し易く低コストなマイクロヒートシンク技術の提供。
【解決手段】
複数のフィン部材の一方の端部側にあって該フィン部材相互間に、各フィン部材よりも小さな平面寸法を有するスペーサを配し、該スペーサの厚み寸法により該フィン部材相互間の間隔を所定値に規定し、発熱体が接続されるベース部材に対して、少なくとも該複数のフィン部材の上記一方の端部を、上記スペーサの位置を含む上記ベース部材寄りの位置に配した半田等の結合部材によって固定する構成とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、CPUなどの発熱体の熱放散を行うマイクロヒートシンクに係り、特に、熱の伝導性と放散性を確保するための構成に関する。
近年、パーソナルコンピュータやサーバ等に用いられるデバイスや集積回路やCPUなどは、高速化に伴って発熱量も増大している。このような発熱体を冷却するには、一般に、ヒートシンクを用いて発熱体の熱を空気中に逃がすようにしている。
ヒートシンクはフィン部材の表面積が広いほど冷却能力が高い。例えばブレードサーバなどの装置に代表されるように、装置の高密度化が進んでいる現状では、小型で高い冷却性能のヒートシンクが求められる。小型で高い冷却性能を得るには、フィン部材の枚数を増やすことでフィン部材の表面積を増大させることが考えられる。
ヒートシンクの寸法を増大させずにフィン部材の枚数を増やすにはフィンピッチを一層細かくする必要があるが、該フィンピッチを細かくできる限界は、ヒートシンクの製造方法と関係する。従来のヒートシンクの代表的な製造技術としては、(1)押し出し成形技術や、(2)特開2001−230357号公報(特許文献1)に記載の技術(折り曲げたフィン部材とベースを半田付けする)や、(3)特開2003−124409号公報(特許文献2)に記載の技術(板状のフィンと板状のギャップ板を積層しロウ付けする)などがあり、特に、フィンピッチがミクロン単位の、主に水冷システムの熱交換部に使用される微細なマイクロチャネルヒートシンクの製造技術としては、(4)エッチング加工技術や、(5)切削加工技術や、(6)レーザ加工技術などがある。
ヒートシンクはフィン部材の表面積が広いほど冷却能力が高い。例えばブレードサーバなどの装置に代表されるように、装置の高密度化が進んでいる現状では、小型で高い冷却性能のヒートシンクが求められる。小型で高い冷却性能を得るには、フィン部材の枚数を増やすことでフィン部材の表面積を増大させることが考えられる。
ヒートシンクの寸法を増大させずにフィン部材の枚数を増やすにはフィンピッチを一層細かくする必要があるが、該フィンピッチを細かくできる限界は、ヒートシンクの製造方法と関係する。従来のヒートシンクの代表的な製造技術としては、(1)押し出し成形技術や、(2)特開2001−230357号公報(特許文献1)に記載の技術(折り曲げたフィン部材とベースを半田付けする)や、(3)特開2003−124409号公報(特許文献2)に記載の技術(板状のフィンと板状のギャップ板を積層しロウ付けする)などがあり、特に、フィンピッチがミクロン単位の、主に水冷システムの熱交換部に使用される微細なマイクロチャネルヒートシンクの製造技術としては、(4)エッチング加工技術や、(5)切削加工技術や、(6)レーザ加工技術などがある。
小型で高性能なヒートシンクの実現には、フィン部材の表面積を増大すなわちフィン部材の枚数の増加が必要であるが、上記(1)の技術では、フィンピッチを細かくすると、フィン部材の厚さが薄くなるため、成形上問題となり易い。このため、狭ピッチ化を図りにくいことが予想される。上記(2)の技術では、フィン部材を折り曲げることでフィン部材間のギャップが制限されるため、フィン部材の厚さよりも小さいフィン部材間ギャップとする微細ピッチ化は困難であると考えられる。上記(3)の技術では、フィン部材間が狭い場合にロウ材の量が多すぎるとフィン部材間にロウ材が詰まり易くなり、また逆に1箇所でもロウ材不足が生じた場合、ヒートシンク全体の強度が弱くなり、歩留まりが低下するおそれがある。上記(4)の技術では、フィン部材の微細ピッチの配列は可能であるが、エッチング液で深い位置の部分を溶解させることは困難なため、フィン部材の高さ寸法が低くなり易く、フィン部材の表面積の増大が難しくなるおそれがある。上記(5)、(6)の技術では、溝を1つずつ刻んで行く必要があるため加工時間が長くなり、生産性が低く、コストが増大することが予想される。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、パーソナルコンピュータやサーバ等に用いられる小型のヒートシンク(以下、マイクロヒートシンクという)において、フィン部材の微細ピッチの配列が可能であること、フィン部材間にロウ材(結合部材)が詰まることを防止できるようにすること、フィン部材を所定の高さ寸法にして所定の表面積を確保できるようにすること、所定の生産性が確保され、コスト増大も抑えられるようにすることなどである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決して、高い冷却性能が得られるマイクロヒートシンク技術を提供することにある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、パーソナルコンピュータやサーバ等に用いられる小型のヒートシンク(以下、マイクロヒートシンクという)において、フィン部材の微細ピッチの配列が可能であること、フィン部材間にロウ材(結合部材)が詰まることを防止できるようにすること、フィン部材を所定の高さ寸法にして所定の表面積を確保できるようにすること、所定の生産性が確保され、コスト増大も抑えられるようにすることなどである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決して、高い冷却性能が得られるマイクロヒートシンク技術を提供することにある。
上記課題点を解決するために、本発明では、マイクロヒートシンクとして、複数のフィン部材の一方の端部側にあって該フィン部材相互間に、各フィン部材よりも小さな平面寸法を有するスペーサを配し、該スペーサの厚み寸法により該フィン部材相互間の間隔を所定値に規定し、発熱体が接続されるベース部材に対して、少なくとも該複数のフィン部材の上記一方の端部を、上記スペーサの位置を含む上記ベース部材寄りの位置に配した半田等の結合部材によって固定する構成とする。
上記スペーサはその厚さ寸法によってフィン部材相互間の微細な間隔を確保可能にし、また、半田等の結合部材を、スペーサ位置を含むベース部材寄りの位置に配することは、フィン部材相互間を空間状態に維持するとともに、フィン部材への熱の伝導性を確保し、各フィン部材における放熱量を増大させる。
上記スペーサはその厚さ寸法によってフィン部材相互間の微細な間隔を確保可能にし、また、半田等の結合部材を、スペーサ位置を含むベース部材寄りの位置に配することは、フィン部材相互間を空間状態に維持するとともに、フィン部材への熱の伝導性を確保し、各フィン部材における放熱量を増大させる。
本発明によれば、高い冷却性能を備え製造し易く低コスト化が可能なマイクロヒートシンク技術の提供が可能となる。すなわち、スペーサの厚み寸法を変えることで容易にフィン部材の配列ピッチを変えることができ、該厚み寸法を薄くすることで微細ピッチ化も可能となる。半田等の結合部材がフィン部材相互間に流入することがスペーサによって阻止されるため、フィン部材の配列ピッチを微細ピッチとした場合にも、フィン部材相互間に結合部材が詰まらないようにすることができる。フィン部材とスペーサの面が不揃いであっても、その隙間は結合部材によって塞がれるため、ベース部材からフィン部材への熱の伝導性は安定する。フィン部材の高さ寸法も製造上制限されない。
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図1〜図5は、本発明の第1の実施例としてのマイクロヒートシンクの説明図である。図1はマイクロヒートシンクの斜視図、図2は、図1のマイクロヒートシンクの正面図、図3は、図1のマイクロヒートシンクの組立てに用いる組立て用治具の構成例図、図4及び図5は、図3の組立て用治具によるマイクロヒートシンクの組立て状態を示す図である。
図1〜図5は、本発明の第1の実施例としてのマイクロヒートシンクの説明図である。図1はマイクロヒートシンクの斜視図、図2は、図1のマイクロヒートシンクの正面図、図3は、図1のマイクロヒートシンクの組立てに用いる組立て用治具の構成例図、図4及び図5は、図3の組立て用治具によるマイクロヒートシンクの組立て状態を示す図である。
図1において、1はマイクロヒートシンク、2はフィン部材、3は、複数のフィン部材2の相互間に配されるスペーサ、4は、銅材などの熱伝導材で形成され、発熱体に対してまたは該発熱体が直接または間接に結合されるベース部材、5は、複数のフィン部材2の一方の端部(図のZ軸方向の端部)とベース部材4とを結合する、または、該複数のフィン部材2の該一方の端部及びスペーサ3と、ベース部材4とを結合する結合部材としての半田、6は、フィン部材2の平面及びスペーサ3の平面を貫通する孔である。複数のフィン部材2は、それぞれが、銅材などの熱伝導材で形成され、互いに平面的に重なる方向(図のX軸方向)に所定の距離を隔てて配され、かつ、それぞれの一方の端部(図のZ軸方向の端部)が、その端面2aを上記ベース部材4の平面部4aに対向させた状態で、半田5により該ベース部材4の平面部4a上に固定されている。複数のスペーサ3も、それぞれが、銅材などの熱伝導材で形成され、上記各フィン部材2よりも小さな平面寸法を有するすなわち少なくとも図のZ軸方向の高さ寸法を各フィン部材2よりも小さくされ、フィン部材2の上記一方の端部側寄りで該フィン部材2の相互間に配され、その厚み寸法によって該フィン部材2相互間の距離(間隔)を所定値となるように規定している。該複数のスペーサ3はその厚み寸法が互いに略同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、または同じものと異なるものとの組み合わせであってもよい。半田5は、スペーサ3の位置を含むベース部材4の平面部4a寄りの位置で、該ベース部材4の平面部4a上に、複数のフィン部材2の上記一方の端部または該端部とスペーサ3の双方を固定している。孔6は、マイクロヒートシンク1の組立て時に、複数のフィン部材2と複数のスペーサ3とを所定の位置関係となるように位置決めするためのものであり、該複数のフィン部材2と該複数のスペーサ3とは互いに、それぞれの該孔6の位置を略一致させた状態で積層され固定される。
以下、説明中で用いる図1の構成要素には、図1の場合と同じ符号を付して用いるものとする。
以下、説明中で用いる図1の構成要素には、図1の場合と同じ符号を付して用いるものとする。
図2は、図1のマイクロヒートシンク1の正面図である。
図2において、Z1は、ベース部材4の平面部4aからスペーサ3の先端までの距離である。半田5は、スペーサ3の位置を含むベース部材4の平面部4a寄りの位置すなわちベース部材4の平面部4a上の距離Z1以内の領域内で、複数のフィン部材2の上記一方の端部または該端部とスペーサ3の双方を、該ベース部材4に固定している。本第1の実施例の構成においては、複数のフィン部材2の端面2aは、ベース部材4の平面部4aの平面に対し略平行になるように互いに揃えられている。同様に、複数のスペーサ3の端面3aも、ベース部材4の平面部4aの平面に対し略平行になるように互いに揃えられている。半田5は、ベース部材4の平面部4aと、端面2aや端面3aとの間や、積層部におけるフィン部材2とスペーサ3との間に進入した状態で、該複数のフィン部材2または該フィン部材2とスペーサ3の双方を、該ベース部材4に対し固定している。
図2において、Z1は、ベース部材4の平面部4aからスペーサ3の先端までの距離である。半田5は、スペーサ3の位置を含むベース部材4の平面部4a寄りの位置すなわちベース部材4の平面部4a上の距離Z1以内の領域内で、複数のフィン部材2の上記一方の端部または該端部とスペーサ3の双方を、該ベース部材4に固定している。本第1の実施例の構成においては、複数のフィン部材2の端面2aは、ベース部材4の平面部4aの平面に対し略平行になるように互いに揃えられている。同様に、複数のスペーサ3の端面3aも、ベース部材4の平面部4aの平面に対し略平行になるように互いに揃えられている。半田5は、ベース部材4の平面部4aと、端面2aや端面3aとの間や、積層部におけるフィン部材2とスペーサ3との間に進入した状態で、該複数のフィン部材2または該フィン部材2とスペーサ3の双方を、該ベース部材4に対し固定している。
図3は、図1のマイクロヒートシンク1の組立てに用いる組立て用治具の構成例図である。
図3において、11は組立て用治具、12は治具ベース、13はピン、13aはねじ部である。2本のピン13は、フィン部材2の平面とスペーサ3の平面とに設けられた孔6に対応する位置に配されている。マイクロヒートシンク1の組立て時、フィン部材2とスペーサ3は、治具ベース12上に、それぞれの2個の孔6にピン13が挿入された状態で交互に積層される。ピン13が孔6中に挿入されることで、フィン部材2とスペーサ3は所定位置に位置決めされる。
図3において、11は組立て用治具、12は治具ベース、13はピン、13aはねじ部である。2本のピン13は、フィン部材2の平面とスペーサ3の平面とに設けられた孔6に対応する位置に配されている。マイクロヒートシンク1の組立て時、フィン部材2とスペーサ3は、治具ベース12上に、それぞれの2個の孔6にピン13が挿入された状態で交互に積層される。ピン13が孔6中に挿入されることで、フィン部材2とスペーサ3は所定位置に位置決めされる。
図4及び図5は、図3の組立て用治具11によるマイクロヒートシンク1の組立て状態を示す図である。図4は、組立て用治具11によって、フィン部材2とスペーサ3が積層されたときの状態を示す図、図5は、さらに、組立て用治具11によりフィン部材2とスペーサ3が積層されたものを、ベース部材4の平面部4a上に半田5により結合したときの状態を示す図である。図4において、ピン13の先端部側のねじ部13aには締付け用のナット15が係合され、ブラケット14の上で該ナット15をねじ部13aに締付けることにより、フィン部材2とスペーサ3の積層体が締付けられるようになっている。該締付けられた積層状態のものは、図5に示すように、半田5が載せられたベース部材4の平面部4a上に置かれ、半田5が加熱されて溶融し再び固化することにより該ベース部材4の平面部4a上に結合される。
16は、治具ベース12が載置される支持台である。図4において、治具ベース12及びブラケット14は、その側端面がフィン部材2の端面2aまたはスペーサ3の端面3aの位置からaだけ内側の位置となるようにされている。これは、フィン部材2とスペーサ3が積層されたものを、図5に示すように、ベース部材4の平面部4a上に結合(固定)する際、該側端面が該平面部4aに接触しないようにするためである。フィン部材2とスペーサ3が積層されたものを、半田5によりベース部材4に結合した後、ナット15がねじ部13aから外され、ブラケット14が、フィン部材2とスペーサ3が積層されたものから取り外され、さらに、治具ベース12及びピン13が取り外され、マイクロヒートシンク1の状態となる。
16は、治具ベース12が載置される支持台である。図4において、治具ベース12及びブラケット14は、その側端面がフィン部材2の端面2aまたはスペーサ3の端面3aの位置からaだけ内側の位置となるようにされている。これは、フィン部材2とスペーサ3が積層されたものを、図5に示すように、ベース部材4の平面部4a上に結合(固定)する際、該側端面が該平面部4aに接触しないようにするためである。フィン部材2とスペーサ3が積層されたものを、半田5によりベース部材4に結合した後、ナット15がねじ部13aから外され、ブラケット14が、フィン部材2とスペーサ3が積層されたものから取り外され、さらに、治具ベース12及びピン13が取り外され、マイクロヒートシンク1の状態となる。
上記第1の実施例によれば、スペーサ3の厚み寸法を変えることで容易にフィン部材2の配列ピッチを変えることができ、該厚み寸法を薄くすることでフィン部材2の微細ピッチ化も可能となる。半田5がフィン部材2相互間に流入することがスペーサ3によって阻止されるため、フィン部材2の配列ピッチを微細ピッチとした場合にも、フィン部材2相互間への半田5の進入を防止することができる。フィン部材2とスペーサ3の面が不揃いの場合にも、その隙間は半田5によって塞がれるため、ベース部材4からフィン部材2への熱の伝導性が確保される。フィン部材2の高さ寸法も製造上から制限されない。このため、高い冷却性能を備え、小型で、製造し易く低コスト化が可能なマイクロヒートシンクの提供が可能となる。
なお、上記第1の実施例構成では、フィン部材2とスペーサ3の積層されたものを固定する手段としてナット15を用いたが、クランプ機構等外部から押さえ付ける手段を用いてもよい。また、組立て用治具11は、フィン部材2とスペーサ3の積層されたものから取り外す構成としたが、取り外さずにそのまま装着状態で残してもよい。また、孔6中にリベット材を挿入して、フィン部材2とスペーサ3の積層されたものを締め付けるリベット締め構成としてもよい。さらに、ベース部材4は、板状のものに限定されず、半田5でフィン部材2やスペーサ3を結合(固定)可能な平面部を有するものであればよく、例えば、金属カバーなどで覆われた半導体素子の表面や、ヒートシンクの底面であってもよい。
図6は、上記第1の実施例の構成を変形させ、フィン部材2の他方の端部側すなわちスペーサ3がはさまれていない端部側を、ベース部材4の平面部4a上に結合(固定)した場合の例である。本構成は、特に、半田5の正確な分量管理と、フィン部材2の高さの高精度な均一化とが可能であれば実現可能である。この場合、スペーサ3を固定する手段が必要となるが、例えば孔6中に半田棒を挿入しておけば、フィン部材2とベース部材4を結合する際、スペーサ3をフィン部材2間に固定することができる。
図7は、本発明の第2の実施例としてのマイクロヒートシンクを示す図である。
図7において、1'はマイクロヒートシンク、21は、マイクロヒートシンク1'により冷却される半導体素子、23は、外部からの衝撃から半導体素子21を保護するために該半導体素子21を覆うとともに、該半導体素子21が間接的に結合される第1のベース部材としての金属ケース、24は、半導体素子21を金属ケース23に熱的に結合する熱伝導接着剤、2は、金属ケース23に固定される第1のフィン部材、3は、複数の第1のフィン部材2の相互間に配される第1のスペーサ、5は結合部材としての半田、26は第2のベース部材としての金属材、2'は第2のフィン部材、3'は、複数の第2のフィン部材2'の相互間に配される第2のスペーサ、25は、第1のフィン部材2と第2のフィン部材2'との間に充填されたグリース、2''は第3のフィン部材である。金属ケース23上の半田5は、複数の第1のフィン部材2の一方の端部(図のZ軸方向の端部)と金属ケース23とを結合する、または、該複数の第1のフィン部材2の該一方の端部及び第1のスペーサ3と、金属ケース23とを結合する。また、金属材26上の半田5は、複数の第2のフィン部材2'の一方の端部(図のZ軸方向の端部)と金属材26とを結合する、または、該複数の第2のフィン部材2'の該一方の端部及び第2のスペーサ3'と、金属材26とを結合する。第1のベース部材としての金属ケース23、熱伝導接着剤24、第1のフィン部材2、第1のスペーサ3及び半田5は、マイクロヒートシンク1'の第1の部分を構成し、第2のベース部材としての金属材26、第2のフィン部材2'、第2のスペーサ3'及び第3のフィン部材2''は、マイクロヒートシンク1'の第2の部分を構成する。
図7において、1'はマイクロヒートシンク、21は、マイクロヒートシンク1'により冷却される半導体素子、23は、外部からの衝撃から半導体素子21を保護するために該半導体素子21を覆うとともに、該半導体素子21が間接的に結合される第1のベース部材としての金属ケース、24は、半導体素子21を金属ケース23に熱的に結合する熱伝導接着剤、2は、金属ケース23に固定される第1のフィン部材、3は、複数の第1のフィン部材2の相互間に配される第1のスペーサ、5は結合部材としての半田、26は第2のベース部材としての金属材、2'は第2のフィン部材、3'は、複数の第2のフィン部材2'の相互間に配される第2のスペーサ、25は、第1のフィン部材2と第2のフィン部材2'との間に充填されたグリース、2''は第3のフィン部材である。金属ケース23上の半田5は、複数の第1のフィン部材2の一方の端部(図のZ軸方向の端部)と金属ケース23とを結合する、または、該複数の第1のフィン部材2の該一方の端部及び第1のスペーサ3と、金属ケース23とを結合する。また、金属材26上の半田5は、複数の第2のフィン部材2'の一方の端部(図のZ軸方向の端部)と金属材26とを結合する、または、該複数の第2のフィン部材2'の該一方の端部及び第2のスペーサ3'と、金属材26とを結合する。第1のベース部材としての金属ケース23、熱伝導接着剤24、第1のフィン部材2、第1のスペーサ3及び半田5は、マイクロヒートシンク1'の第1の部分を構成し、第2のベース部材としての金属材26、第2のフィン部材2'、第2のスペーサ3'及び第3のフィン部材2''は、マイクロヒートシンク1'の第2の部分を構成する。
複数の第1のフィン部材2及び第2のフィン部材2'はそれぞれ、銅材などの熱伝導材で形成され、互いに平面的に重なる方向(図のX軸方向)に所定の距離を隔てて配され、かつ、それぞれの一方の端部(図のZ軸方向の端部)が、その端面をそれぞれ、上記金属ケース23、金属材26の平面部に対向させた状態で、半田5により該金属ケース23、金属材26に固定されている。複数の第1のスペーサ3、複数の第2のスペーサ3'もそれぞれが、銅材などの熱伝導材で形成され、それぞれが、上記第1のフィン部材2、第2のフィン部材2'よりも小さな平面寸法を有するすなわち少なくとも図のZ軸方向の高さ寸法を各フィン部材よりも小さくされ、第1のフィン部材2、第2のフィン部材2'のそれぞれの一方の端部側寄りで該フィン部材相互間に配され、その厚み寸法によって該フィン部材相互間の距離(間隔)を所定値となるように規定している。
金属ケース23上の半田5は、第1のスペーサ3の位置を含む金属ケース23寄りの位置で、該金属ケース23の平面部上に、複数の第1のフィン部材2の上記一方の端部または該端部と第1のスペーサ3との双方を固定している。同様に、金属材26上の半田5は、第2のスペーサ3'の位置を含む金属材26寄りの位置で、該金属材26の平面部上に、複数の第2のフィン部材2'の上記一方の端部または該端部と第2のスペーサ3'との双方を固定している。第1のフィン部材2と第2のフィン部材2'は、互いに略等しい厚み寸法と高さ寸法を有し、第1のスペーサ3と第2のスペーサ3'も、互いに略等しい厚み寸法と高さ寸法を有し、また、第1のスペーサ3の厚み寸法は、第2のフィン部材2'の厚み寸法よりも大きく、第2のスペーサ3'の厚み寸法は、第1のフィン部材2の厚み寸法よりも大きくされている。第1のフィン部材2の他方の端部側と、第2のフィン部材2'の他方の端部側とは相互に、該端部間の空隙部に挿入された状態とされ、該挿入部にはグリース25が充填されている。
図7の構成において、発熱体としての半導体素子21で発生した熱は、熱伝導接着剤24を経て金属ケース23に伝わり、第1のフィン部材2の表面からグリース25中に放熱されるとともに、さらに、第2のフィン部材2'や第3のフィン部材2''にも伝わり、これらの表面からも放熱される。
上記第2の実施例によれば、第1のスペーサ3及び第2のスペーサ3'の厚み寸法を変えることで容易に第1のフィン部材2及び第2のフィン部材2'の配列ピッチを変えることができ、該厚み寸法を薄くすることで第1のフィン部材2及び第2のフィン部材2'の微細ピッチ化も可能となる。また、半田5が第1のフィン部材2相互間や第2のフィン部材2'相互間に流入することが、それぞれ、第1のスペーサ3、第2のスペーサ3'によって阻止されるため、それぞれのフィン部材の配列ピッチを微細ピッチとした場合にも、それぞれのフィン部材相互間への半田5の進入を防止することができる。また、第1のフィン部材2と第2のフィン部材2'とを、それぞれの他方の端部側を互いに対向させ、噛み合い状態の構成としてあるため、低い熱抵抗で効率の良い熱伝達を行うことができる。その他、上記第1の実施例におけると同様の作用・効果が得られる。このため、高い冷却性能を備え、小型で、製造し易く低コスト化が可能なマイクロヒートシンクを提供することができる。
図8は、本発明の第3の実施例として、冷却液をケーシング内で流動させて熱交換を行うジャケットの構成例を示す図である。本ジャケットでは、上記第1の実施例の構成と同様の構成のマイクロヒートシンクをケーシング内に備えるものとする。
図8において、10はジャケット、1は、図1〜図5で説明した第1の実施例のマイクロヒートシンクと同様の構成のマイクロヒートシンク、31は、マイクロヒートシンク1が半田5により結合され、ジャケット10の受熱部を構成するベース部材、31aはベース部材31の両端部側に設けられた段差部、32は、ベース部材31とともにケーシングを形成するカバー、35は、段差部31aとカバー32との間に配され、冷却液のケーシング内からの漏れを防止するためのシール材としてのOリング、34は、マイクロヒートシンク1の他方の端部側の端面とカバー32の内面との間に配され、該マイクロヒートシンク1の他方の端部側(ベース部材31に結合される側の端部を一方の端部という)におけるフィン部材2(図1)の高さのバラツキを吸収し、カバー32の内面とフィン部材2との間の隙間を埋めるためのスポンジ等の部材、33aは、冷却液をケーシング内に流入させる入口ポート、33bは、冷却液をケーシング内から外部に流出させる出口ポートである。また、矢印は冷却液の流れ方向を示す。本構成では、該マイクロヒートシンク1におけるフィン部材2間の間隔を、例えば1×10−3m未満と狭くしてある。マイクロヒートシンク1の底面サイズは、発熱体の大きさと略等しくてもよい。
図8において、10はジャケット、1は、図1〜図5で説明した第1の実施例のマイクロヒートシンクと同様の構成のマイクロヒートシンク、31は、マイクロヒートシンク1が半田5により結合され、ジャケット10の受熱部を構成するベース部材、31aはベース部材31の両端部側に設けられた段差部、32は、ベース部材31とともにケーシングを形成するカバー、35は、段差部31aとカバー32との間に配され、冷却液のケーシング内からの漏れを防止するためのシール材としてのOリング、34は、マイクロヒートシンク1の他方の端部側の端面とカバー32の内面との間に配され、該マイクロヒートシンク1の他方の端部側(ベース部材31に結合される側の端部を一方の端部という)におけるフィン部材2(図1)の高さのバラツキを吸収し、カバー32の内面とフィン部材2との間の隙間を埋めるためのスポンジ等の部材、33aは、冷却液をケーシング内に流入させる入口ポート、33bは、冷却液をケーシング内から外部に流出させる出口ポートである。また、矢印は冷却液の流れ方向を示す。本構成では、該マイクロヒートシンク1におけるフィン部材2間の間隔を、例えば1×10−3m未満と狭くしてある。マイクロヒートシンク1の底面サイズは、発熱体の大きさと略等しくてもよい。
上記構成のジャケット10において、ベース部材31が発熱体からの熱を受熱すると、該熱はマイクロヒートシンク1に伝わり、さらに、該マイクロヒートシンク1から冷却液に伝わって熱交換され、発熱体の冷却が行われる。本構成においては、フィン部材2間の間隔を狭くすることで、フィン部材2間を通過する冷却液の流速を増大させ、該熱交換の効率を向上可能にしている。
従来のジャケットにおいては、広い面積をもつフィン部材に熱を拡散させ、そこに冷却液を流して除熱していた。このため、従来のジャケットでは、熱をフィン部材で一旦拡散する間に、フィン部材の熱抵抗により該フィン部材に温度勾配が生じ、熱伝達効率が低下する。これに対し、本第3の実施例のジャケット10では、フィン部材2の間隔を、スペーサ3の厚みを例えば1×10−3m未満と薄くすることで狭くし、該フィン部材2間を通過する冷却液の流速を増大させて熱交換効率を上げ、冷却効率を上げて除熱する構成であり、また、フィン部材2個々の面積は小さいため、上記従来技術における温度勾配に起因した効率低下はない。
上記第3の実施例によれば、マイクロヒートシンク1を、スペーサ3の厚み寸法を変えることで容易にフィン部材2の配列ピッチを変えることができ、該厚み寸法を薄くすることでフィン部材2の微細ピッチ化も可能となる。このため、ジャケット10として、ケーシング内で冷却液が該フィン部材2相互間を通過する流速を高めることが可能となり、冷却液による熱交換効率を向上させて発熱体に対する効率の良い冷却を行うことができる。上記第1の実施例においても説明したように、マイクロヒートシンク1を高い冷却性能を有し小型で低コスト化が可能な構成にできるため、ジャケット10も小型化及び低コスト化が可能な構成とすることができる。
なお、上記実施例では、CPUなどの発熱体の熱放散を行うマイクロヒートシンク及びこれを用いたジャケットの構成につき説明したが、本発明の基本構成は、マイクロヒートシンク以外のヒートシンクまたはそれを用いたジャケットやその他の機器・装置にも適用可能である。
1、1'…マイクロヒートシンク、
2、2'、2''…フィン部材、
3、3'…スペーサ、
4、31…ベース部材、
5…半田、
6…孔、
10…ジャケット、
11…組立て用治具、
12…治具ベース、
13…ピン、
13a…ねじ部、
21…半導体素子、
23…金属ケース、
24…熱伝導接着剤、
25…グリース、
26…金属材、
31a…段差部、
32…カバー、
33a…入口ポート、
33b…出口ポート、
35…Oリング。
2、2'、2''…フィン部材、
3、3'…スペーサ、
4、31…ベース部材、
5…半田、
6…孔、
10…ジャケット、
11…組立て用治具、
12…治具ベース、
13…ピン、
13a…ねじ部、
21…半導体素子、
23…金属ケース、
24…熱伝導接着剤、
25…グリース、
26…金属材、
31a…段差部、
32…カバー、
33a…入口ポート、
33b…出口ポート、
35…Oリング。
Claims (5)
- 発熱体からの熱を放散させるマイクロヒートシンクであって、
熱伝導材で形成され、上記発熱体に対し直接または間接に結合されるベース部材と、
それぞれが熱伝導材で形成され、互いに平面的に重なる方向に所定の距離を隔てて配され、かつ、それぞれの一方の端部が、その端面を上記ベース部材の平面部に対向させて該ベース部材に固定される複数のフィン部材と、
それぞれが熱伝導材で形成され、上記各フィン部材よりも小さな平面寸法を有し、上記フィン部材の上記端部側にあって該フィン部材相互間に配されその厚み寸法によって該フィン部材相互間の上記所定の距離を形成する複数のスペーサと、
熱伝導性を有し、少なくとも上記複数のフィン部材の上記端部と上記ベース部材との間を、上記スペーサ位置を含む上記ベース部材の平面寄りの位置で結合する結合部材と、
を備え、上記発熱体の熱を、上記ベース部材側から上記フィン部材側に伝導させ、該フィン部材の周囲に放散させる構成としたこと特徴とするマイクロヒートシンク。 - 上記結合部材は半田であり、上記スペーサと上記ベース部材との間をも結合する請求項1に記載のマイクロヒートシンク。
- 上記フィン部材と上記スペーサはともに、それぞれの平面を貫通する孔を有し、該孔の位置を互いに略一致させて積層された構成である請求項1に記載のマイクロヒートシンク。
- 発熱体からの熱を放散させるマイクロヒートシンクであって、
複数の第1のフィン部材の一方の端部側にあって該第1のフィン部材相互間に、各該第1のフィン部材よりも小さな平面寸法を有する第1のスペーサを配し、該第1のスペーサの厚み寸法により該第1のフィン部材相互間の間隔を所定値に規定し、発熱体に接続される第1のベース部材に対して、少なくとも該複数の第1のフィン部材の上記一方の端部を、上記第1のスペーサの位置を含む上記第1のベース部材寄りの位置で結合部材によって固定する第1の部分と、
複数の第2のフィン部材の一方の端部側にあって該第2のフィン部材相互間に、各該第2のフィン部材よりも小さな平面寸法を有する第2のスペーサを配し、該第2のスペーサの厚み寸法により該第2のフィン部材相互間の間隔を所定値に規定し、第2のベース部材に対して、少なくとも該複数の第2のフィン部材の上記一方の端部を、上記第2のスペーサの位置を含む上記第2のベース部材寄りの位置で結合部材によって固定する第2の部分と、
を備え、上記第1の部分の複数の第1のフィン部材が、第2の部分の複数の第2のフィン部材相互間の空隙部に挿入された構成としたことを特徴とするマイクロヒートシンク。 - 冷却液をケーシング内で流動させ熱交換を行うジャケットであって、
請求項1から3のいずれかに記載のマイクロヒートシンクをケーシング内に備え、該ケーシング内で冷却液を、上記マイクロヒートシンクのフィン部材に接して流す構成としたことを特徴とするジャケット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005201169A JP2007019365A (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | マイクロヒートシンク及びそれを用いたジャケット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005201169A JP2007019365A (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | マイクロヒートシンク及びそれを用いたジャケット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007019365A true JP2007019365A (ja) | 2007-01-25 |
Family
ID=37756231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005201169A Pending JP2007019365A (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | マイクロヒートシンク及びそれを用いたジャケット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007019365A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110100118A (ko) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | 유종삼 | 전자장치용 방열체 |
KR101739578B1 (ko) * | 2010-05-26 | 2017-05-25 | 유종삼 | 흑연시트를 이용한 엘이디 조명장치 |
US11940222B2 (en) * | 2017-09-12 | 2024-03-26 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Heat sink module with through-hole |
-
2005
- 2005-07-11 JP JP2005201169A patent/JP2007019365A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110100118A (ko) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | 유종삼 | 전자장치용 방열체 |
KR101710156B1 (ko) * | 2010-03-03 | 2017-02-27 | 유종삼 | 전자장치용 방열체 |
KR101739578B1 (ko) * | 2010-05-26 | 2017-05-25 | 유종삼 | 흑연시트를 이용한 엘이디 조명장치 |
US11940222B2 (en) * | 2017-09-12 | 2024-03-26 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Heat sink module with through-hole |
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