JP2014096527A - Heat sink - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat sink capable of uniformly cooling a heat generating body with sufficient cooling efficiency.SOLUTION: On a heat sink 1, a plurality of ejection hole arrays 13 ejecting a fluid for cooling are arranged in the direction intersecting the direction of arranging each ejection hole 26. Thereby, the fluid can be widely ejected on a placing area P where a semiconductor laser bar S is placed and the semiconductor laser bar S can be cooled uniformly. On the heat sink 1, the plurality of ejection hole arrays 13 are not connected to a single flow path but the ejection hole arrays 13 are respectively connected to each flow path unit 11. Therefore, the pressure and flow rate of the fluid in the flow path can be ensured and satisfactory cooling efficiency is achieved. In this configuration, since an uneven flow rate of the fluid can be restrained, impairing the evenness of cooling can be avoided.

Description

本発明は、ヒートシンクに関する。   The present invention relates to a heat sink.

従来、半導体レーザ等の発熱体の放熱にはヒートシンクが用いられている。例えば特許文献1に記載のヒートシンクでは、上面に溝が形成された平板と、下面に溝が形成された平板とを、複数の貫通孔(流体の噴出孔)が形成された仕切板を介して接合して冷却用の流体の流路を構成している。   Conventionally, a heat sink is used for heat radiation of a heating element such as a semiconductor laser. For example, in the heat sink disclosed in Patent Document 1, a flat plate having a groove formed on the upper surface and a flat plate having a groove formed on the lower surface are connected via a partition plate having a plurality of through holes (fluid ejection holes). The flow path of the fluid for cooling is constituted by joining.

国際公開第00/11717号パンフレットInternational Publication No. 00/11717 Pamphlet

上述したようなヒートシンクでは、冷却効率を十分に確保する観点から、流路を流れる流体の流速や圧力を十分に確保する必要がある。また、冷却の均一性を確保する観点から、流体の流速ムラをできる限り抑える必要がある。このような課題に対し、噴出孔の径を単に拡大する構成や、流路に複数列の噴出孔を接続する構成では、流速や圧力の確保が困難であった。   In the heat sink as described above, it is necessary to sufficiently secure the flow velocity and pressure of the fluid flowing through the flow path from the viewpoint of sufficiently ensuring the cooling efficiency. Moreover, it is necessary to suppress the fluid flow rate unevenness as much as possible from the viewpoint of ensuring the uniformity of cooling. In order to solve such a problem, it is difficult to secure the flow velocity and pressure in a configuration in which the diameter of the ejection holes is simply enlarged or a configuration in which a plurality of rows of ejection holes are connected to the flow path.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、十分な冷却効率で均一に発熱体を冷却できるヒートシンクを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat sink that can cool a heating element uniformly with sufficient cooling efficiency.

上記課題の解決のため、本発明に係るヒートシンクは、発熱体が載置される載置領域を有すると共に、冷却用の流体が供給される供給口及び流体を排出する排出口が載置領域から離間して設けられた本体部を備え、本体部の内部には、供給口から供給された流体を前記載置領域側に向かって導くIN側流路と、IN側流路を通った流体を載置領域下で噴出させる噴出孔列と、噴出孔列から噴出した流体を前記排出口に向かって導くOUT側流路と、によって構成される流路ユニットが複数段に積層されており、載置領域下において、流路ユニットのそれぞれの噴出孔列は、各噴出孔の配列方向と交差する方向に配列されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the heat sink according to the present invention has a mounting area on which a heating element is mounted, and a supply port to which a cooling fluid is supplied and a discharge port for discharging the fluid from the mounting area. The main body is provided at a distance from each other, and an IN side flow path for guiding the fluid supplied from the supply port toward the placement area side and a fluid passing through the IN side flow path are provided inside the main body. A flow path unit composed of an ejection hole array to be ejected under the placement area and an OUT-side flow path for guiding the fluid ejected from the ejection hole array toward the discharge port is laminated in a plurality of stages. Under the placement area, each of the ejection hole arrays of the flow path unit is arranged in a direction intersecting with the arrangement direction of the ejection holes.

このヒートシンクでは、冷却用の流体が噴出する噴出孔列が各噴出孔の配列方向と交差する方向に複数列で配列されている。これにより、発熱体が載置される載置領域に対して広範囲に流体を噴出させることができ、発熱体の冷却を均一に行うことが可能となる。また、このヒートシンクでは、複数の噴出孔列が単一の流路に接続されているのではなく、各流路ユニットにそれぞれ噴出孔列が接続されている。したがって、流路内の流体の圧力及び流速を確保でき、十分な冷却効率を達成できる。この構成では、流体の流速ムラも抑えられるので、冷却の均一性が損なわれることも回避できる。   In this heat sink, a plurality of rows of ejection holes from which cooling fluid is ejected are arranged in a direction intersecting the arrangement direction of the ejection holes. As a result, the fluid can be ejected over a wide range with respect to the placement area on which the heating element is placed, and the heating element can be uniformly cooled. In this heat sink, the plurality of ejection hole arrays are not connected to a single flow path, but the ejection hole arrays are connected to the respective flow path units. Therefore, the pressure and flow velocity of the fluid in the flow path can be ensured, and sufficient cooling efficiency can be achieved. In this configuration, since the fluid flow velocity unevenness is also suppressed, it is possible to avoid the loss of cooling uniformity.

また、流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、流路長が長い流路ユニットにおける噴出孔の内径は、流路長が短い流路ユニットにおける噴出孔の内径よりも小さくなっていることが好ましい。この場合、流路長が異なる場合であっても、流路ユニットの噴出孔から噴出する流体の圧力及び流速を揃えることができる。したがって、発熱体の冷却を一層均一化できる。   In addition, the flow path length is different for each flow path unit, and the inner diameter of the ejection hole in the flow path unit with a longer flow path length is smaller than the inner diameter of the ejection hole in the flow path unit with a shorter flow path length. It is preferable. In this case, even when the flow path lengths are different, the pressure and flow velocity of the fluid ejected from the ejection holes of the flow path unit can be made uniform. Therefore, the cooling of the heating element can be made more uniform.

また、流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、流路長が長い流路ユニットにおける噴出孔の配列数は、流路長が短い流路ユニットにおける噴出孔の配列数よりも少なくなっていることが好ましい。この場合、流路長が異なる場合であっても、流路ユニットの噴出孔から噴出する流体の圧力及び流速を揃えることができる。したがって、発熱体の冷却を一層均一化できる。   Further, the flow path lengths of the flow path units are different from each other, and the number of ejection holes arranged in the flow path unit having a long flow path length is smaller than the number of ejection holes arranged in the flow path unit having a short flow path length. It is preferable. In this case, even when the flow path lengths are different, the pressure and flow velocity of the fluid ejected from the ejection holes of the flow path unit can be made uniform. Therefore, the cooling of the heating element can be made more uniform.

また、流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、流路長が長い流路ユニットにおけるIN側流路の断面積は、流路長が短い流路ユニットにおけるIN側流路の断面積よりも小さくなっていることが好ましい。この場合、流路長が異なる場合であっても、流路ユニットの噴出孔から噴出する流体の圧力及び流速を揃えることができる。したがって、発熱体の冷却を一層均一化できる。   In addition, the flow path lengths of the flow path units are different from each other, and the cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit with the long flow path length is the cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit with the short flow path length. It is preferable to be smaller. In this case, even when the flow path lengths are different, the pressure and flow velocity of the fluid ejected from the ejection holes of the flow path unit can be made uniform. Therefore, the cooling of the heating element can be made more uniform.

また、IN側流路及びOUT側流路は、流路ユニットの面内方向に延びる第1の部分と、流路ユニットの積層方向に延びる第2の部分とを有していることが好ましい。この場合、流路ユニットを流れる流体と本体部との接触面積が増加し、発熱体の冷却効率を一層向上できる。また、各流路ユニットの第2の部分同士を隔てる本体部の壁部によって、本体部の積層方向の剛性を高めることができる。   Moreover, it is preferable that the IN-side flow path and the OUT-side flow path have a first portion extending in the in-plane direction of the flow path unit and a second portion extending in the stacking direction of the flow path units. In this case, the contact area between the fluid flowing through the flow path unit and the main body increases, and the cooling efficiency of the heating element can be further improved. Moreover, the rigidity of the lamination direction of a main-body part can be improved with the wall part of the main-body part which isolate | separates 2nd parts of each flow path unit.

本発明に係るヒートシンクによれば、十分な冷却効率で均一に発熱体を冷却できる。   With the heat sink according to the present invention, the heating element can be uniformly cooled with sufficient cooling efficiency.

本発明に係るヒートシンクの一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view showing one embodiment of a heat sink concerning the present invention. 図1に示したヒートシンクの一部を切り欠いて示す要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view which notches and shows a part of heat sink shown in FIG. 図1に示したヒートシンクの要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the heat sink shown in FIG. 図1に示したヒートシンクを構成する板状部材の層構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the layer structure of the plate-shaped member which comprises the heat sink shown in FIG. 図4に示した板状部材の第2層のパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the pattern of the 2nd layer of the plate-shaped member shown in FIG. 図6に示した板状部材の第11層のパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the pattern of the 11th layer of the plate-shaped member shown in FIG. 本発明に係るヒートシンクの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the heat sink which concerns on this invention. 本発明に係るヒートシンクの別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the heat sink which concerns on this invention. 本発明に係るヒートシンクの更に別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the heat sink which concerns on this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明に係るヒートシンクの好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a heat sink according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るヒートシンクの一実施形態を示す斜視図である。同図に示すヒートシンク1は、例えば高出力の半導体レーザーバーS(図3参照)を冷却する冷却部材として用いられるものである。このヒートシンク1は、例えば長さ30mm、幅12mm、厚さ3mm程度の扁平な直方体形状をなす本体部2を備えている。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a heat sink according to the present invention. The heat sink 1 shown in the figure is used as a cooling member for cooling the high-power semiconductor laser bar S (see FIG. 3), for example. The heat sink 1 includes a main body 2 having a flat rectangular parallelepiped shape having a length of 30 mm, a width of 12 mm, and a thickness of about 3 mm, for example.

本体部2の上面2aの一端部は、半導体レーザーバーSが載置される載置領域Pとなっている。また、本体部2には、冷却用の流体(例えば水)が供給される供給口3と、流体を排出する排出口4とが載置領域P側から順に設けられている。供給口3及び排出口4は、いずれも例えば断面円形をなし、載置領域Pから離間した位置で本体部2の上面2aから下面2bまで貫通している。   One end of the upper surface 2a of the main body 2 is a placement area P on which the semiconductor laser bar S is placed. Further, the main body 2 is provided with a supply port 3 to which a cooling fluid (for example, water) is supplied and a discharge port 4 for discharging the fluid in order from the placement region P side. Each of the supply port 3 and the discharge port 4 has a circular cross section, for example, and penetrates from the upper surface 2a to the lower surface 2b of the main body 2 at a position separated from the placement region P.

本体部2の内部には、図2及び図3に示すように、複数(本実施形態では3系統)の流路ユニット11(本体部2の下面側から順に11A〜11C)が積層されている。流路ユニット11のそれぞれは、供給口3から供給された流体を載置領域P側に向かって導くIN側流路12(12A〜12C)と、IN側流路12を通った流体を載置領域P下で噴出させる噴出孔列13(13A〜13C)と、噴出孔列13から噴出した流体を排出口4に向かって導くOUT側流路14(14A〜14C)と、によって構成されている。また、各流路ユニット11のIN側流路12及びOUT側流路14は、流路ユニット11Cを除き、流路ユニット11の面内方向に延びる第1の部分と、流路ユニット11の積層方向に延びる第2の部分とを有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality (three systems in this embodiment) of flow path units 11 (11A to 11C in order from the lower surface side of the main body 2) are stacked inside the main body 2. . Each of the flow path units 11 places an IN side flow path 12 (12A to 12C) for guiding the fluid supplied from the supply port 3 toward the placement region P side, and a fluid passing through the IN side flow path 12. It is comprised by the ejection hole row | line | column 13 (13A-13C) ejected under the area | region P, and the OUT side flow path 14 (14A-14C) which guides the fluid ejected from the ejection hole row | line 13 toward the discharge port 4. FIG. . Further, the IN-side flow path 12 and the OUT-side flow path 14 of each flow path unit 11 are a stack of the flow path unit 11 and a first portion extending in the in-plane direction of the flow path unit 11 except for the flow path unit 11C. And a second portion extending in the direction.

流路ユニット11AにおけるIN側流路12Aの第1の部分12aは、本体部2において最も下面2b側に位置し、載置領域P下で本体部2の長さ方向の端部近傍まで延びている。IN側流路12Aの第2の部分12bは、第1の部分12aの端部から本体部2の上面2a側に略直角に折れ曲がり、本体部2の上面2aの近傍で噴出孔列13Aに接続されている。また、流路ユニット11AにおけるOUT側流路14Aの第1の部分14aは、IN側流路12Aの第1の部分12aの上層側に位置し、載置領域P下でIN側流路12Aの第2の部分12bよりも僅かに内側の位置まで延びている。OUT側流路14Aの第2の部分14bは、第1の部分14aの端部から本体部2の上面側に略直角に折れ曲がり、噴出孔列13Aに接続されている。   The first portion 12a of the IN-side flow path 12A in the flow path unit 11A is located on the lowermost surface 2b side in the main body 2 and extends to the vicinity of the end portion in the length direction of the main body 2 under the placement region P. Yes. The second portion 12b of the IN-side flow path 12A is bent at a substantially right angle from the end of the first portion 12a to the upper surface 2a side of the main body portion 2, and is connected to the ejection hole array 13A in the vicinity of the upper surface 2a of the main body portion 2. Has been. Further, the first portion 14a of the OUT-side flow path 14A in the flow path unit 11A is located on the upper layer side of the first portion 12a of the IN-side flow path 12A, and the IN-side flow path 12A is below the placement region P. It extends to a position slightly inside the second portion 12b. The second portion 14b of the OUT-side flow path 14A is bent at a substantially right angle from the end portion of the first portion 14a to the upper surface side of the main body portion 2, and is connected to the ejection hole array 13A.

流路ユニット11BにおけるIN側流路12Bの第1の部分12cは、本体部2の厚さ方向の略中央部分に位置し、載置領域P下でOUT側流路14Aの第2の部分14bよりも僅かに内側の位置まで延びている。IN側流路12Bの第2の部分12dは、第1の部分12cの端部から本体部2の上面2a側に略直角に折れ曲がり、本体部2の上面2aの近傍で噴出孔列13Bに接続されている。また、流路ユニット11BにおけるOUT側流路14Bの第1の部分14cは、IN側流路12Bの第1の部分12cの上層側に位置し、載置領域P下でIN側流路12Bの第2の部分12dよりも僅かに内側の位置まで延びている。OUT側流路14Bの第2の部分14dは、第1の部分14cの端部から本体部2の上面側に略直角に折れ曲がり、噴出孔列13Bに接続されている。   The first portion 12c of the IN-side flow path 12B in the flow path unit 11B is located at a substantially central portion in the thickness direction of the main body 2, and the second portion 14b of the OUT-side flow path 14A under the placement region P. It extends to a slightly inner position. The second portion 12d of the IN-side flow path 12B is bent at a substantially right angle from the end of the first portion 12c to the upper surface 2a side of the main body portion 2, and is connected to the ejection hole array 13B in the vicinity of the upper surface 2a of the main body portion 2. Has been. In addition, the first portion 14c of the OUT-side flow path 14B in the flow path unit 11B is located on the upper layer side of the first portion 12c of the IN-side flow path 12B, and below the placement region P, the first portion 14c of the IN-side flow path 12B. The second portion 12d extends to a slightly inner position. The second portion 14d of the OUT-side flow path 14B is bent at a substantially right angle from the end portion of the first portion 14c to the upper surface side of the main body portion 2, and is connected to the ejection hole array 13B.

流路ユニット11CのIN側流路12Cは、本体部2の厚さ方向の上面2a側で流路ユニット11の面内方向に延び、載置領域P下でOUT側流路14Bの第2の部分14dよりも僅かに内側の位置で噴出孔列13Cに接続されている。また、流路ユニット11CのOUT側流路14Cは、本体部2において最も上面2a側に位置して流路ユニット11の面内方向に延び、噴出孔列13Bに接続されている。以上のようなIN側流路12及びOUT側流路14の構成により、各流路ユニット11における流路長は、流路ユニット11Aが最も長くなっており、次いで、流路ユニット11B、流路ユニット11Cの順となっている。   The IN-side flow path 12C of the flow path unit 11C extends in the in-plane direction of the flow path unit 11 on the upper surface 2a side in the thickness direction of the main body portion 2, and the second side of the OUT-side flow path 14B below the placement region P. It is connected to the ejection hole array 13C at a position slightly inside the portion 14d. Further, the OUT-side flow path 14C of the flow path unit 11C is located on the uppermost surface 2a side in the main body 2, extends in the in-plane direction of the flow path unit 11, and is connected to the ejection hole array 13B. With the configuration of the IN side flow path 12 and the OUT side flow path 14 as described above, the flow path length in each flow path unit 11 is the longest in the flow path unit 11A, and then the flow path unit 11B, The order is unit 11C.

以上の構成を有するヒートシンク1は、図4に示すように、所定の溝パターンが形成された複数(本実施形態では全13層)の平板部材21を積層することによって形成されている。平板部材21は、例えば厚さ1μm〜5μm程度のNiめっき及び厚さ2μm以上のAuめっきを銅板の表面に施した部材である。平板部材21の最表面には、各層同士を接合するためのAuSnハンダが蒸着されている。ヒートシンク1の形成にあたっては、まず、板状部材21を図4の順序で積層し、加圧・昇温によって一体化させて積層体を得る。そして、積層体を研磨・研削して外形寸法を調整した後、例えば厚さ1μm〜2μm程度のNiめっき及び厚さ0.1μm〜0.3μm程度のAuめっきを積層体の外表面全体に施す。   As shown in FIG. 4, the heat sink 1 having the above configuration is formed by laminating a plurality of (13 layers in this embodiment) flat plate members 21 each having a predetermined groove pattern. The flat plate member 21 is a member obtained by applying, for example, Ni plating with a thickness of about 1 μm to 5 μm and Au plating with a thickness of 2 μm or more on the surface of a copper plate. AuSn solder for joining the layers is deposited on the outermost surface of the flat plate member 21. In forming the heat sink 1, first, the plate-like members 21 are laminated in the order shown in FIG. And after grind | polishing and grinding a laminated body and adjusting an external dimension, for example, Ni plating about 1 micrometer-2 micrometers in thickness and Au plating about 0.1 micrometer-0.3 micrometer in thickness are given to the whole outer surface of a laminated body .

次に、各層の平板部材21の要部を説明する。ここでは、説明の便宜上、本体部2の下面2b側から上面2a側に向かって第1層〜第13層(平板部材21A〜21M)とする。図4に示すように、全ての平板部材21には、供給口3に相当する第1溝パターン22及び排出口4に相当する第2溝パターン23が形成されている。第1層の平板部材21A及び第13層の平板部材21Mは、カバー部材として機能し、第1溝パターン22及び第2溝パターン23のみが形成されている。   Next, the main part of the flat plate member 21 of each layer will be described. Here, for convenience of explanation, the first layer to the thirteenth layer (flat plate members 21 </ b> A to 21 </ b> M) are formed from the lower surface 2 b side of the main body 2 toward the upper surface 2 a side. As shown in FIG. 4, a first groove pattern 22 corresponding to the supply port 3 and a second groove pattern 23 corresponding to the discharge port 4 are formed in all the flat plate members 21. The flat plate member 21A of the first layer and the flat plate member 21M of the thirteenth layer function as a cover member, and only the first groove pattern 22 and the second groove pattern 23 are formed.

供給口3とIN側流路12とが接続される第2層の平板部材21Bでは、図5に示すように、IN側流路12に相当する第3溝パターン24が形成されている。この第3溝パターン24は、供給口3から載置領域P側に向かって裾広がりの形状となっており、第3溝パターン24の先端部は複数の仕切りによって分岐している。また、第1溝パターン22と第3溝パターン24との接続部分には、第1溝パターン22の直径よりも幅が小さくなるような狭窄部24aが形成されている。   In the second layer flat plate member 21B to which the supply port 3 and the IN side flow path 12 are connected, as shown in FIG. 5, a third groove pattern 24 corresponding to the IN side flow path 12 is formed. The third groove pattern 24 has a shape that spreads from the supply port 3 toward the placement region P, and the tip of the third groove pattern 24 is branched by a plurality of partitions. Further, a constricted portion 24 a having a width smaller than the diameter of the first groove pattern 22 is formed at a connection portion between the first groove pattern 22 and the third groove pattern 24.

この狭窄部24aにより、供給口3からの流体がIN側流路12の両サイドに過剰に流れることを抑制できる。半導体レーザーバーSの中央部分は温度が比較的上昇し易い部分であり、流体を載置領域Pの中央に集めることで冷却効率を向上できる。このような狭窄部24aは、供給口3とIN側流路12とが接続される第6層の平板部材21F及び第10層の平板部材21Jにおいても同様に形成されている(図4参照)。   By this narrowed portion 24a, it is possible to prevent the fluid from the supply port 3 from flowing excessively on both sides of the IN-side flow path 12. The central portion of the semiconductor laser bar S is a portion where the temperature is relatively likely to rise, and the cooling efficiency can be improved by collecting the fluid in the center of the placement region P. Such a narrowed portion 24a is similarly formed in the sixth-layer flat plate member 21F and the tenth-layer flat plate member 21J to which the supply port 3 and the IN-side flow path 12 are connected (see FIG. 4). .

排出口4とOUT側流路14とが接続される第2層〜第4層の平板部材21B〜21D、第6層〜第8層の平板部材21F〜21H、及び第10層〜第12層の平板部材21J〜21Lでは、図4に示すように、OUT側流路14に相当する第4溝パターン25が形成されている。この第4溝パターン25は、本体部2の幅方向の端部に沿って所定の長さで延在し、第2溝パターン23の近傍で本体部2の中央側に折れ曲がって第2溝パターン23に接続されている。   The second to fourth layer flat plate members 21B to 21D, the sixth to eighth layer flat plate members 21F to 21H, and the tenth to twelfth layers to which the discharge port 4 and the OUT-side flow path 14 are connected. In the flat plate members 21J to 21L, as shown in FIG. 4, a fourth groove pattern 25 corresponding to the OUT-side flow path 14 is formed. The fourth groove pattern 25 extends at a predetermined length along the end portion in the width direction of the main body portion 2, and is bent toward the center side of the main body portion 2 in the vicinity of the second groove pattern 23. 23.

第11層の平板部材21Kには、図6に示すように、噴出孔列13が設けられている。噴出孔列13は、例えば断面円形をなす噴出孔26が本体部2の幅方向に等間隔に配列されることによって構成されている。噴出孔26の直径は、噴流冷却効果の確保及び圧力損失の抑制を考慮して、例えば直径0.2mm〜0.4mm程度となっている。本実施形態では、3系統の流路ユニット11A,11B,11Cにそれぞれ対応して3列の噴出孔列13A〜13Cが載置領域P下に配置されている。噴出孔列13A〜13Cは、噴出孔26の配列方向と交差する方向、すなわち、本体部2の長さ方向に配列され、本体部2の長さ方向の端部側から見て、噴出孔列13A、噴出孔列13B、噴出孔26Cの順に等間隔で配列されている。この噴出孔列13の配列方向は、載置領域Pに載置される半導体レーザーバーSの共振器長方向に一致する(図3参照)。   As shown in FIG. 6, the eleventh layer flat plate member 21 </ b> K is provided with an ejection hole array 13. The ejection hole array 13 is configured, for example, by arranging ejection holes 26 having a circular cross section at equal intervals in the width direction of the main body 2. The diameter of the ejection hole 26 is, for example, about 0.2 mm to 0.4 mm in diameter in consideration of securing the jet cooling effect and suppressing pressure loss. In the present embodiment, three rows of ejection hole rows 13A to 13C are arranged below the placement region P in correspondence with the three channel units 11A, 11B, and 11C, respectively. The ejection hole arrays 13 </ b> A to 13 </ b> C are arranged in a direction intersecting with the arrangement direction of the ejection holes 26, that is, in the length direction of the main body 2, and viewed from the end side in the length direction of the main body 2. 13A, the ejection hole row 13B, and the ejection holes 26C are arranged at equal intervals in this order. The arrangement direction of the ejection hole array 13 coincides with the resonator length direction of the semiconductor laser bar S placed in the placement region P (see FIG. 3).

噴出孔列13A,13B間において本体部2の幅方向に帯状に延在する溝パターンは、OUT側流路14Aの第2の部分14bに相当する第5溝パターン27であり、噴出孔列13B,13C間において本体部2の幅方向に帯状に延在する溝パターンは、OUT側流路14Bの第2の部分14dに相当する第6溝パターン28である。第5溝パターン27は、第5層の板状部材21Eから第11層の板状部材21Kにわたって同位置に形成され、第6溝パターン28は、第9層の板状部材21Iから第11層の板状部材21Kにわたって同位置に形成されている。   The groove pattern extending in a band shape in the width direction of the main body portion 2 between the ejection hole rows 13A and 13B is a fifth groove pattern 27 corresponding to the second portion 14b of the OUT side flow path 14A, and the ejection hole row 13B. , 13C is a sixth groove pattern 28 corresponding to the second portion 14d of the OUT-side flow path 14B. The fifth groove pattern 27 is formed at the same position from the plate member 21E of the fifth layer to the plate member 21K of the eleventh layer, and the sixth groove pattern 28 is formed from the plate member 21I of the ninth layer to the eleventh layer. The plate-shaped member 21K is formed at the same position.

さらに、第5溝パターン27の外側には、IN側流路12Aの第2の部分12bに相当する第7溝パターン29が第3層の板状部材21Cから第11層の板状部材21Kにわたって形成され、第5溝パターン27と第6溝パターン28との間には、IN側流路12Bの第2の部分12dに相当する第8溝パターン30が第7層の板状部材21Gから第11層の板状部材21Kにわたって形成されている。   Further, on the outside of the fifth groove pattern 27, a seventh groove pattern 29 corresponding to the second portion 12b of the IN-side flow path 12A extends from the third layer plate member 21C to the eleventh layer plate member 21K. An eighth groove pattern 30 corresponding to the second portion 12d of the IN-side flow path 12B is formed between the fifth groove pattern 27 and the sixth groove pattern 28 from the seventh layer plate member 21G. It is formed over 11 layers of plate-like member 21K.

以上説明したように、ヒートシンク1では、冷却用の流体が噴出する噴出孔列13が各噴出孔26の配列方向と交差する方向に複数列で配列されている。これにより、半導体レーザーバーSが載置される載置領域Pに対して広範囲に流体を噴出させることができ、半導体レーザーバーSの冷却を均一に行うことが可能となる。また、このヒートシンク1では、複数の噴出孔列13が単一の流路に接続されているのではなく、各流路ユニット11にそれぞれ噴出孔列13が接続されている。したがって、流路内の流体の圧力及び流速を確保でき、十分な冷却効率を達成できる。この構成では、流体の流速ムラも抑えられるので、冷却の均一性が損なわれることも回避できる。   As described above, in the heat sink 1, the ejection hole rows 13 from which the cooling fluid is ejected are arranged in a plurality of rows in a direction intersecting with the arrangement direction of the ejection holes 26. Thereby, the fluid can be ejected over a wide range with respect to the placement region P on which the semiconductor laser bar S is placed, and the semiconductor laser bar S can be uniformly cooled. In the heat sink 1, the plurality of ejection hole arrays 13 are not connected to a single flow path, but the ejection hole arrays 13 are connected to the respective flow path units 11. Therefore, the pressure and flow velocity of the fluid in the flow path can be ensured, and sufficient cooling efficiency can be achieved. In this configuration, since the fluid flow velocity unevenness is also suppressed, it is possible to avoid the loss of cooling uniformity.

また、ヒートシンク1では、IN側流路12及びOUT側流路14が、流路ユニット11の面内方向に延びる第1の部分12a,12c,14a,14cと、流路ユニット11の積層方向に延びる第2の部分12b,12d,14b,14dとを有している。このような構成により、流路ユニット11を流れる流体と本体部2との接触面積が増加し、半導体レーザーバーSの冷却効率を一層向上できる。また、各流路ユニット11の第2の部分同士を隔てる本体部2の壁部によって、本体部2の積層方向の剛性を高めることができる。   In the heat sink 1, the IN-side flow path 12 and the OUT-side flow path 14 are arranged in the stacking direction of the first portions 12 a, 12 c, 14 a, 14 c extending in the in-plane direction of the flow path unit 11 and the flow path unit 11. It has the 2nd part 12b, 12d, 14b, 14d extended. With such a configuration, the contact area between the fluid flowing through the flow path unit 11 and the main body 2 is increased, and the cooling efficiency of the semiconductor laser bar S can be further improved. Moreover, the rigidity of the main body part 2 in the stacking direction can be increased by the wall part of the main body part 2 that separates the second parts of the respective flow path units 11.

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態に対し、流路ユニット11A,11B,11Cの流路長の違いを考慮した構成を追加してもよい。すなわち、流路ユニット11の流路長に差がある場合、流路長が長いほど流体の圧力及び流速が減少するため、流体の圧力及び流速の差を低減させる構成を追加してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, you may add the structure which considered the difference in the channel length of channel unit 11A, 11B, 11C with respect to embodiment mentioned above. That is, when there is a difference in the flow path length of the flow path unit 11, the longer the flow path length, the lower the fluid pressure and flow velocity. Therefore, a configuration for reducing the difference in fluid pressure and flow velocity may be added.

かかる構成として、まず、各噴出孔列13における噴出孔26の内径を調整することが挙げられる。この場合、流路長が長い流路ユニットにおける噴出孔の内径を、流路長が短い流路ユニットにおける噴出孔の内径よりも小さくすることが好適であり、例えば図7に示すように、流路ユニット11Aの噴出孔26の内径<流路ユニット11Bの噴出孔26の内径<流路ユニット11Cの噴出孔26の内径、とすることが好ましい。   As such a configuration, first, adjusting the inner diameter of the ejection hole 26 in each ejection hole array 13 may be mentioned. In this case, it is preferable to make the inner diameter of the ejection hole in the channel unit with a long channel length smaller than the inner diameter of the ejection hole in the channel unit with a short channel length. For example, as shown in FIG. It is preferable that the inner diameter of the ejection hole 26 of the path unit 11A <the inner diameter of the ejection hole 26 of the flow path unit 11B <the inner diameter of the ejection hole 26 of the flow path unit 11C.

また、各噴出孔列13における噴出孔26の配列数を調整してもよい。この場合、流路長が長い流路ユニットにおける噴出孔の配列数を、流路長が短い流路ユニットにおける噴出孔の配列数よりも少なくすることが好適であり、例えば図8に示すように、流路ユニット11Aの噴出孔26の配列数<流路ユニット11Bの噴出孔26の配列数<流路ユニット11Cの噴出孔26の配列数、とすることが好ましい。配列数を変えた場合であっても、噴出孔26,26間の間隔が等間隔を保っていることが好ましい。   Further, the number of the ejection holes 26 in each ejection hole array 13 may be adjusted. In this case, it is preferable that the number of ejection holes arranged in the channel unit having a long channel length is smaller than the number of ejection holes arranged in the channel unit having a short channel length, for example, as shown in FIG. It is preferable that the number of the ejection holes 26 of the flow path unit 11A <the number of the ejection holes 26 of the flow path unit 11B <the number of the ejection holes 26 of the flow path unit 11C. Even when the number of arrangements is changed, it is preferable that the intervals between the ejection holes 26 and 26 are kept equal.

さらに、IN側流路12の断面積を調整することも可能である。この場合、流路長が長い流路ユニットにおけるIN側流路の断面積を、流路長が短い流路ユニットにおけるIN側流路の断面積よりも小さくなくすることが好適であり、例えば図9に示すように、流路ユニット11AにおけるIN側流路12の断面積<流路ユニット11BにおけるIN側流路12の断面積<流路ユニット11CにおけるIN側流路12の断面積、とすることが好ましい。このような断面積の調整は、例えば板状部材21の板厚を各層で変えることによって容易に実現できる。   Furthermore, it is possible to adjust the cross-sectional area of the IN-side flow path 12. In this case, it is preferable that the cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit with a long flow path length is not smaller than the cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit with a short flow path length. 9, the cross-sectional area of the IN-side flow path 12 in the flow path unit 11A <the cross-sectional area of the IN-side flow path 12 in the flow path unit 11B <the cross-sectional area of the IN-side flow path 12 in the flow path unit 11C. It is preferable. Such adjustment of the cross-sectional area can be easily realized, for example, by changing the plate thickness of the plate-like member 21 in each layer.

以上のような各変形例においては、流路ユニット11の流路長が互いに異なる場合であっても、流路ユニット11の噴出孔26から噴出する流体の圧力及び流速を揃えることができる。したがって、載置領域Pにおける半導体レーザーバーSの冷却を一層均一化できる。   In each of the modifications as described above, even when the flow path lengths of the flow path units 11 are different from each other, the pressure and flow velocity of the fluid ejected from the ejection holes 26 of the flow path unit 11 can be made uniform. Therefore, the cooling of the semiconductor laser bar S in the placement region P can be made more uniform.

1…ヒートシンク、2…本体部、3…供給口、4…排出口、11(11A〜11C)…流路ユニット、12(12A〜12C)…IN側流路、12a,12c…IN側流路の第1の部分、12b,12d…IN側流路の第2の部分、13(13A〜13C)…噴出孔列、14(14A〜14C)…OUT側流路、14a,14c…OUT側流路の第1の部分、14b,14d…OUT側流路の第2の部分、S…半導体レーザーバー(発熱体)、P…載置領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat sink, 2 ... Main-body part, 3 ... Supply port, 4 ... Discharge port, 11 (11A-11C) ... Channel unit, 12 (12A-12C) ... IN side channel, 12a, 12c ... IN side channel 1st part, 12b, 12d ... 2nd part of IN side flow path, 13 (13A-13C) ... ejection hole array, 14 (14A-14C) ... OUT side flow path, 14a, 14c ... OUT side flow First part of path, 14b, 14d, second part of OUT side flow path, S, semiconductor laser bar (heating element), P, placement area.

Claims (5)

発熱体が載置される載置領域を有すると共に、冷却用の流体が供給される供給口及び前記流体を排出する排出口が前記載置領域から離間して設けられた本体部を備え、
前記本体部の内部には、前記供給口から供給された前記流体を前記載置領域側に向かって導くIN側流路と、前記IN側流路を通った前記流体を前記載置領域下で噴出させる噴出孔列と、前記噴出孔列から噴出した前記流体を前記排出口に向かって導くOUT側流路と、によって構成される流路ユニットが複数段に積層されており、
前記載置領域下において、前記流路ユニットのそれぞれの前記噴出孔列は、各噴出孔の配列方向と交差する方向に配列されていることを特徴とするヒートシンク。
A main body provided with a mounting region on which the heating element is mounted, a supply port to which a cooling fluid is supplied, and a discharge port for discharging the fluid are provided apart from the mounting region;
Inside the main body portion, an IN-side flow channel that guides the fluid supplied from the supply port toward the placement area side, and the fluid that passes through the IN-side flow path is below the placement area. A flow path unit constituted by a row of ejection holes to be ejected and an OUT side flow path for guiding the fluid ejected from the ejection hole array toward the discharge port is laminated in a plurality of stages.
The heat sink according to the above-described placement region, wherein the ejection hole arrays of the flow path units are arranged in a direction intersecting with an arrangement direction of the ejection holes.
前記流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、
前記流路長が長い前記流路ユニットにおける前記噴出孔の内径は、前記流路長が短い前記流路ユニットにおける前記噴出孔の内径よりも小さくなっていることを特徴とする請求項1記載のヒートシンク。
Each channel unit has a different channel length,
The inner diameter of the ejection hole in the flow path unit with the long flow path length is smaller than the inner diameter of the ejection hole in the flow path unit with the short flow path length. heatsink.
前記流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、
前記流路長が長い前記流路ユニットにおける前記噴出孔の配列数は、前記流路長が短い前記流路ユニットにおける前記噴出孔の配列数よりも少なくなっていることを特徴とする請求項1記載のヒートシンク。
Each channel unit has a different channel length,
2. The arrangement number of the ejection holes in the flow path unit having the long flow path length is smaller than the arrangement number of the ejection holes in the flow path unit having the short flow path length. The heat sink described.
前記流路ユニットごとに流路長が互いに異なっており、
前記流路長が長い前記流路ユニットにおける前記IN側流路の断面積は、前記流路長が短い前記流路ユニットにおける前記IN側流路の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項1記載のヒートシンク。
Each channel unit has a different channel length,
The cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit having the long flow path length is smaller than the cross-sectional area of the IN-side flow path in the flow path unit having the short flow path length. The heat sink according to claim 1.
前記IN側流路及び前記OUT側流路は、前記流路ユニットの面内方向に延びる第1の部分と、前記流路ユニットの積層方向に延びる第2の部分とを有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のヒートシンク。   The IN side flow path and the OUT side flow path have a first portion extending in the in-plane direction of the flow path unit and a second portion extending in the stacking direction of the flow path units. The heat sink according to claim 1, wherein the heat sink is characterized by the following.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314368A (en) * 2016-06-20 2019-02-05 特拉迪欧德公司 Encapsulation for device of high power laser
WO2019043801A1 (en) 2017-08-29 2019-03-07 株式会社Welcon Heat sink

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000011717A1 (en) * 1998-08-18 2000-03-02 Hamamatsu Photonics K.K. Heatsink, and semiconductor laser device and semiconductor laser stack using heatsink
JP2005340532A (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Fuji Electric Systems Co Ltd Radiator
US20090032937A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Cooling systems for power semiconductor devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000011717A1 (en) * 1998-08-18 2000-03-02 Hamamatsu Photonics K.K. Heatsink, and semiconductor laser device and semiconductor laser stack using heatsink
JP2005340532A (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Fuji Electric Systems Co Ltd Radiator
US20090032937A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Cooling systems for power semiconductor devices

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314368A (en) * 2016-06-20 2019-02-05 特拉迪欧德公司 Encapsulation for device of high power laser
JP2019526165A (en) * 2016-06-20 2019-09-12 テラダイオード, インコーポレーテッド Package for high power laser devices
WO2019043801A1 (en) 2017-08-29 2019-03-07 株式会社Welcon Heat sink
JPWO2019043801A1 (en) * 2017-08-29 2020-10-15 株式会社Welcon heatsink
US11948860B2 (en) 2017-08-29 2024-04-02 Welcon Inc. Heat sink

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