JP2013239666A - Heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワートランジスタやインバータ等の電子部品を冷媒で冷却するヒートシンクであって、少なくともその一部をダイキャスト成形するものに関する。 The present invention relates to a heat sink that cools electronic components such as power transistors and inverters with a refrigerant, and at least a part of the heat sink is die-cast.
ヒートシンクは、空冷によるものと、液冷によるものとがある。
液冷によるものは、その密閉空間内に冷却水や気液二相状態の冷媒を流通させ、その外面側に発熱体を接触させ、それを冷却するものである。
冷却効率を向上させるため、内部にインナーフィンを設けている。
The heat sink is either air-cooled or liquid-cooled.
In the liquid cooling, cooling water or a gas-liquid two-phase refrigerant is circulated in the sealed space, and a heating element is brought into contact with the outer surface side to cool it.
Inner fins are provided inside to improve cooling efficiency.
インナーフィンを有する液冷ヒートシンクにおいて、さらに熱交換性能がよく、且つコンパクトなものが求められている。それとともに、製造しやすく、部品点数の少ないものが求められている。
そこで、本発明は係る課題を解決することを目的とする。
A liquid-cooled heat sink having an inner fin is required to have a better heat exchange performance and a more compact size. At the same time, there is a demand for products that are easy to manufacture and have a small number of parts.
Therefore, an object of the present invention is to solve the problem.
請求項1に記載の本発明は、底面を形成する基部(2)に対向する一対の側壁部(1)が厚み方向に一体に立設されると共に、その基部(2) に二次元方向に互いに離間して並列され、その厚み方向へ同一の高さで且つ側壁部(1)に平行に、多数の立面台形のフィン部(3)が一体に突設されたダイキャスト製のコア部材(4)と、
前記基部(2) に対向すると共に、それぞれのフィン部(3)の頂部(3a)および両側壁部(1)に接触する蓋部材(5)と、を具備し、冷媒(7)が前記一対の側壁部(1)に平行に流通し、
コア部材(4)と蓋部材(5)の各接触部がろう付け接合または、拡散接合され、
蓋部材(5)の外面に発熱体(6)が接触し、各フィン部(3)の流れ方向の上流側の縁(3b)と、発熱体(6)が接触する蓋部材(5)とのなす角αが鋭角に形成され且つ、
その角αが、フィン部(3)の下流側の縁(3c)と発熱体が接触する蓋部材(5)とのなす角βよりも鋭角の、α<βであることを特徴とするヒートシンクである。
In the first aspect of the present invention, the pair of side wall portions (1) facing the base portion (2) forming the bottom surface are integrally provided in the thickness direction, and the base portion (2) is provided in a two-dimensional direction. A die-cast core member that is parallel to and spaced apart from each other, and has a plurality of upright trapezoidal fin portions (3) integrally projecting at the same height in the thickness direction and parallel to the side wall portion (1). (4) and
A cover member (5) facing the base portion (2) and contacting the top portion (3a) and both side wall portions (1) of each fin portion (3). In parallel with the side wall (1) of the
Each contact portion of the core member (4) and the lid member (5) is brazed or diffusion bonded,
The heating element (6) contacts the outer surface of the lid member (5), the upstream edge (3b) in the flow direction of each fin portion (3), and the lid member (5) with which the heating element (6) contacts Is formed with an acute angle, and
The heat sink, characterized in that the angle α is more acute than the angle β formed by the edge (3c) on the downstream side of the fin portion (3) and the lid member (5) in contact with the heating element, α <β It is.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のヒートシンクにおいて、
各フィン部(3)は、その基部(2) に二次元方向に互いに離間して平面千鳥状に並列され、フィン部(3)の下流側の縁(3c)と発熱体が接触する蓋部材(5)とのなす角βも鋭角であることを特徴とするヒートシンクである。
The present invention according to
Each fin part (3) is spaced apart from each other in the two-dimensional direction in the base part (2) and is arranged in a zigzag plane so that the downstream edge (3c) of the fin part (3) contacts the heating element. The heat sink is characterized in that the angle β formed with (5) is also an acute angle.
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載のヒートシンクにおいて、
基部(2) の厚み方向の両側に前記多数のフィン部(3)および側壁部(1)が一体に突設され、その厚み方向の両側に前記蓋部材(5)が一対設けられ、それぞれの蓋部材(5)の外面に発熱体(6)が接触し、その基部(2) の厚み方向の両側に冷媒(7)が流通するヒートシンクである。
The present invention according to
The fins (3) and the side wall (1) are integrally projected on both sides in the thickness direction of the base (2), and a pair of the lid members (5) are provided on both sides in the thickness direction. This is a heat sink in which the heating element (6) is in contact with the outer surface of the lid member (5), and the refrigerant (7) circulates on both sides of the base portion (2) in the thickness direction.
本発明のヒートシンクは、蓋部材5の外面に発熱体6が接触し、各フィン部3の流れ方向の上流側の縁3bと、発熱体6が接触する蓋部材5とのなす角αが鋭角に形成され且つ、その角αが、フィン部3の下流側の縁3cと発熱体が接触する蓋部材5とのなす角βよりも鋭角の、α<βであることを特徴とする。
そのため、冷媒7はフィン部3の上流側の縁3bの鋭角αにより案内されて、発熱体6側に導かれる。そして、冷媒を発熱体6側により多く流通させて、発熱体と冷媒との熱交換を促進する。
しかも、フィン部3の下流側の縁3cと発熱体側の表面とのなす角βを、角αより大きくしたので、両角が同一の場合に比べて、フィン部3の頂部3aの長さを可及的に長くし、フィンと発熱体との伝熱を促進する。
さらに、各フィン3は、立面が台形状に形成されているため、それがダイキャスト成形の際の型抜き勾配となり、型抜きが容易に行え、その金型制作も容易で、ヒートシンクを安価に提供できる。
In the heat sink of the present invention, the
Therefore, the
Moreover, since the angle β formed between the
Furthermore, since each
請求項2に記載の発明のように、フィン部3の下流側の縁3cと発熱体が接触する蓋部材5とのなす角βも鋭角である場合には、さらにその型抜きが容易となる。また、各フィン部3は、その基部2に二次元方向に互いに離間して平面千鳥状に並列され、上流側のフィン部3の流れの影響をなくして、発熱体6の冷却を促進できる。
When the angle β formed by the
請求項3に記載のヒートシンクのように、基部2の厚み方向の両側に前記多数のフィン部3および側壁部1が一体に突設され、その厚み方向の両側に前記蓋部材5が一対設けられ、それぞれの蓋部材5の外面に発熱体6が接触し、その基部2の厚み方向の両側に冷媒7が流通する場合には、より多くの発熱体6の取付が可能であると共に、コンパクトなヒートシンクとなる。
As in the heat sink according to
(第1実施例)
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、説明する。
図1〜図3は、本発明の第1実施例であり、このヒートシンクはコア部材4と蓋部材5と一対の入口パイプ8、出口パイプ9とを有する。
コア部材4はダイキャスト成形により製造される。この例では、底面を形成する基部2の四周に側壁部1が立ち上げられて、箱状を形成する。そして、その内部に多数の台形状のフィン部3が二次元方向に互いに離間し、且つ千鳥状に並列されている。各フィン部3は、冷媒の流通方向に並列している。それとともに、フィン部3の頂部3aの高さは、側壁部1の高さと同一である。そして、冷媒の流通方向両端部には、マニホールド部が形成されている。
(First embodiment)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and this heat sink has a
The
図2のごとく、フィン部3の上流側の縁3bと蓋部材5とのなす角αは、蓋部材5とフィン部3の下流側の縁3cとのなす角βよりも小である。即ち、α<βとなるように形成されている。また、αおよびβともに鋭角であり、それがダイキャスト成形の抜き勾配となる。そして、内面側にろう材が被覆された蓋部材5が側壁部1上に載置される。また、蓋部材5の両端部に配置された孔12に、両面ろう材がクラッドされた環状のパッチプレート10を介して入口パイプ8の端部が挿入される。そして、それらを組立てた状態で、高温の炉内に挿入されて、一体的にろう付け固定される。なお、そのろう付けの代わりに、拡散接合により一体化してもよい。
As shown in FIG. 2, the angle α formed between the
そして、図2および図3に示すごとく、蓋部材5表面に発熱体6が接合され、入口パイプ8から冷却水等の冷媒7がヒートシンク内部に流入する。そして、図3のごとく、千鳥状に配置された各フィン部3の間を冷媒7が蛇行して流通する。このとき、図2に示すごとく、フィン部3の上流側の縁3bに案内され、冷媒7は蓋部材5側により多く導かれる。そして、蓋部材5に接する発熱体6側により多くの冷媒7を導き、発熱体6の冷却効果を促進する。
2 and 3, the
(第2実施例)
次に、図4および図5は本発明の第2実施例であり、それが第1実施例と異なる点は、入口パイプ8および出口パイプ9の取付位置のみである。
この例では、コア部材4の一方の側壁部1の両端部に一対の半円弧状の欠切部19をダイキャスト成形に一体的に設けるとともに、その厚み方向中央にスリット13を形成する。このスリット13の幅は、入口パイプ8の環状凸部11の厚みとパッチプレート10の厚みとの和に整合する。
(Second embodiment)
Next, FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. The only difference from the first embodiment is the attachment position of the
In this example, a pair of semicircular arc-shaped
そして、蓋部材5はプレス成形により、その長手方向両端部に一対の膨出部15を配置するとともに、その中間部にスリット13を形成する。そして、入口パイプ8とパッチプレート10をコア部材4の欠切部19及びスリット13に嵌着する。ついで、蓋部材5をコア部材4の上方から被嵌し、両者を一体的にろう付け固定する。そして、図5のごとく、蓋部材5の外表面に発熱体6を接合するものである。
The
(第3実施例)
次に、図6は本発明の第3実施例であり、この例はコア部材4の長手方向の両端部に一対の入口パイプ8、出口パイプ9を配置したものである。また、基部2がマニホールド部を境に台形状に隆起するように形成され、その上にフィン部3が形成されている。
(Third embodiment)
Next, FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, in which a pair of
(第4実施例)
次に、図7は本発明の第4実施例であり、この例はコア部材4の外周に、ケーシング部17を一体的に突設したものである。そして、内部に蓋部材5を配置するとともに、ケーシング部17の上側にケーシング蓋20を配置したものである。そして、インバータ等の発熱体6は、蓋部材5に接合される。このケーシング部17およびケーシング蓋20により、インバータ等を塵埃、その他から保護することができる。ケーシング蓋の替わりに、ケーシング部17内部を樹脂材でモールドすることもできる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. In this example, a
(第5実施例)
次に、図8は本発明の第5実施例であり、この例のコア部材4は、その高さ方向中間の位置に基部2が存在し、その基部2の上下両側にそれぞれフィン部3が一体に突設されている。また、基部2の冷媒流通方向両端には連通孔18が設けられてコア部材4を構成している。このコア部材4も前記第1実施例〜第4実施例と同様に、ダイキャスト成形により製造される。その金型は一例として、図において、上下方向に移動する図示しない上金型と下金型を有し且つ、そのいずれかの金型に出入口パイプの軸線方向に移動する棒部材を有する。このコア部材4は、その長手方向両端に一対の入口パイプ8、出口パイプ9が配置される。
そして、コア部材4の上下両面には一対の蓋部材5がろう付け等の手段により接合され、それぞれの蓋部材5に発熱体6が接合される。そして、入口パイプ8から冷媒7が内部に導かれ、その冷媒7は図8のごとく、上下両面側により多く導かれる。
それとともに、図9のごとく、千鳥状に配置された各フィン部3を蛇行状に流通し、熱交換を促進する。
(5th Example)
Next, FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention. In the
A pair of
At the same time, as shown in FIG. 9, the
いずれの各実施例も、冷媒7の流通方向上流側であるフィン部3の縁3bと蓋部材5とのなす角αが、下流側の縁3cと蓋部材5とのなす角βよりも小である。それにより、冷媒を蓋部材5側により多く流通させ、そこに接合された発熱体6を効果的に冷却するものである。
In any of the embodiments, the angle α formed between the
1 側壁部
2 基部
3 フィン部
3a 頂部
3b 縁
3c 縁
4 コア部材
5 蓋部材
6 発熱体
1
3a top
3b rim
7 冷媒
8 入口パイプ
9 出口パイプ
10 パッチプレート
11 環状凸部
12 孔
13 スリット
14 スリット
7
10 Patch plate
11 Annular projection
12 holes
13 Slit
14 Slit
15 膨出部
16 段付き部
17 ケーシング部
18 連通孔
19 欠切部
20 ケーシング蓋
α 傾斜角
β 傾斜角
15 bulge
16 Stepped part
17 Casing part
18 Communication hole
19 Notch
20 Casing lid α Inclination angle β Inclination angle
Claims (3)
前記基部(2) に対向すると共に、それぞれのフィン部(3)の頂部(3a)および両側壁部(1)に接触する蓋部材(5)と、を具備し、冷媒(7)が前記一対の側壁部(1)に平行に流通し、
コア部材(4)と蓋部材(5)の各接触部がろう付け接合または、拡散接合され、
蓋部材(5)の外面に発熱体(6)が接触し、各フィン部(3)の流れ方向の上流側の縁(3b)と、発熱体(6)が接触する蓋部材(5)とのなす角αが鋭角に形成され且つ、
その角αが、フィン部(3)の下流側の縁(3c)と発熱体が接触する蓋部材(5)とのなす角βよりも鋭角の、α<βであることを特徴とするヒートシンク。 A pair of opposing side wall portions (1) are erected integrally with the base portion (2) forming the bottom surface in the thickness direction, and are spaced apart from each other in the two-dimensional direction in parallel with the base portion (2). A die-cast core member (4) having a plurality of elevational trapezoidal fin portions (3) integrally projecting at the same height in the direction and parallel to the side wall portion (1);
A cover member (5) facing the base portion (2) and contacting the top portion (3a) and both side wall portions (1) of each fin portion (3). In parallel with the side wall (1) of the
Each contact portion of the core member (4) and the lid member (5) is brazed or diffusion bonded,
The heating element (6) contacts the outer surface of the lid member (5), the upstream edge (3b) in the flow direction of each fin portion (3), and the lid member (5) with which the heating element (6) contacts Is formed with an acute angle, and
The heat sink, characterized in that the angle α is more acute than the angle β formed by the edge (3c) on the downstream side of the fin portion (3) and the lid member (5) in contact with the heating element, α <β .
各フィン部(3)は、その基部(2) に二次元方向に互いに離間して平面千鳥状に並列され、フィン部(3)の下流側の縁(3c)と発熱体が接触する蓋部材(5)とのなす角βも鋭角であることを特徴とするヒートシンク。 The heat sink according to claim 1.
Each fin part (3) is spaced apart from each other in the two-dimensional direction in the base part (2) and is arranged in a zigzag plane so that the downstream edge (3c) of the fin part (3) contacts the heating element. A heat sink characterized in that an angle β formed with (5) is also an acute angle.
基部(2) の厚み方向の両側に前記多数のフィン部(3)および側壁部(1)が一体に突設され、その厚み方向の両側に前記蓋部材(5)が一対設けられ、それぞれの蓋部材(5)の外面に発熱体(6)が接触し、その基部(2) の厚み方向の両側に冷媒(7)が流通するヒートシンク。 The heat sink according to claim 1 or 2,
The fins (3) and the side wall (1) are integrally projected on both sides in the thickness direction of the base (2), and a pair of the lid members (5) are provided on both sides in the thickness direction. A heat sink in which the heating element (6) contacts the outer surface of the lid member (5), and the refrigerant (7) circulates on both sides in the thickness direction of the base (2).
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