JP2619744B2 - ヒートパイプ式冷却器 - Google Patents
ヒートパイプ式冷却器Info
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- JP2619744B2 JP2619744B2 JP3143808A JP14380891A JP2619744B2 JP 2619744 B2 JP2619744 B2 JP 2619744B2 JP 3143808 A JP3143808 A JP 3143808A JP 14380891 A JP14380891 A JP 14380891A JP 2619744 B2 JP2619744 B2 JP 2619744B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体素子等の
冷却用に使用されるヒートパイプ式冷却器に関するもの
である。
冷却用に使用されるヒートパイプ式冷却器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より図３に示すような、ヒートパイ
プ１の一端側に金属薄板からなる多数枚の放熱フィン２
０を挿着して放熱部とし、他端側に電力用半導体素子等
の発熱素子と接触する受熱金属プレート３を挿着して吸
熱部としたヒートパイプ式冷却器が知られている。
プ１の一端側に金属薄板からなる多数枚の放熱フィン２
０を挿着して放熱部とし、他端側に電力用半導体素子等
の発熱素子と接触する受熱金属プレート３を挿着して吸
熱部としたヒートパイプ式冷却器が知られている。
【０００３】上記したヒートパイプ式冷却器を組み立て
るに際しては、ヒートパイプと受熱金属プレート及び放
熱フィンとを、半田等に代表される低融点金属からなる
接合材を両者の接点部分に介することにより固着してい
る。その組み立て方法は、多数枚のフィンを効率良くヒ
ートパイプに固着するため、ヒートパイプの放熱側表面
に予備的に半田層を形成しておき、加熱状態とした金属
プレートのパイプ挿入孔へ溶融状態の半田を注入すると
共にヒートパイプの吸熱側を挿入し、しかる後放熱フィ
ンをヒートパイプの所定位置に挿通して加熱炉内で前記
予備半田層を溶融させ、その後冷却することによりヒー
トパイプにフィン及び金属プレートを固着するのが一般
的である。
るに際しては、ヒートパイプと受熱金属プレート及び放
熱フィンとを、半田等に代表される低融点金属からなる
接合材を両者の接点部分に介することにより固着してい
る。その組み立て方法は、多数枚のフィンを効率良くヒ
ートパイプに固着するため、ヒートパイプの放熱側表面
に予備的に半田層を形成しておき、加熱状態とした金属
プレートのパイプ挿入孔へ溶融状態の半田を注入すると
共にヒートパイプの吸熱側を挿入し、しかる後放熱フィ
ンをヒートパイプの所定位置に挿通して加熱炉内で前記
予備半田層を溶融させ、その後冷却することによりヒー
トパイプにフィン及び金属プレートを固着するのが一般
的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の金
属プレートへヒートパイプを挿入した際、ヒートパイプ
放熱側表面の予備半田層が溶融垂下してしまうことがあ
った。この現象は、プレートの挿入孔内の溶融半田とヒ
ートパイプの吸熱側とが接触することにより、溶融半田
が保有する熱がヒートパイプの熱伝達作用によって直ち
に放熱側に伝わってしまうために発生する。予備半田層
が垂下してしまうと、その後の工程で行う放熱フィンと
ヒートパイプとの固着が十分に行えなくなってしまうと
いう不都合がある。
属プレートへヒートパイプを挿入した際、ヒートパイプ
放熱側表面の予備半田層が溶融垂下してしまうことがあ
った。この現象は、プレートの挿入孔内の溶融半田とヒ
ートパイプの吸熱側とが接触することにより、溶融半田
が保有する熱がヒートパイプの熱伝達作用によって直ち
に放熱側に伝わってしまうために発生する。予備半田層
が垂下してしまうと、その後の工程で行う放熱フィンと
ヒートパイプとの固着が十分に行えなくなってしまうと
いう不都合がある。
【０００５】
【発明の目的】従って本発明は、放熱フィンとヒートパ
イプとの固着のために設けられた低融点金属からなる接
合材が、金属プレートにヒートパイプを挿着する際に溶
融垂下することのないヒートパイプ式冷却器を提供する
ことを目的とする。
イプとの固着のために設けられた低融点金属からなる接
合材が、金属プレートにヒートパイプを挿着する際に溶
融垂下することのないヒートパイプ式冷却器を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明のヒート
パイプ式冷却器は、放熱側に放熱フィン側接合材が予備
的にコーティングされたヒートパイプの吸熱側を、受熱
金属プレートのパイプ挿入孔にプレート側接合材の溶融
固化により挿入固着し、次いでヒートパイプの放熱側に
多数枚の放熱フィンを、前記放熱フィン側接合材の溶融
固化により挿入固着して組み立てられるヒートパイプ式
冷却器であって、前記接合材はいずれも低融点金属から
なり、かつ放熱フィン側接合材の融点がプレート側接合
材の融点よりも高いことを特徴とするものである。
パイプ式冷却器は、放熱側に放熱フィン側接合材が予備
的にコーティングされたヒートパイプの吸熱側を、受熱
金属プレートのパイプ挿入孔にプレート側接合材の溶融
固化により挿入固着し、次いでヒートパイプの放熱側に
多数枚の放熱フィンを、前記放熱フィン側接合材の溶融
固化により挿入固着して組み立てられるヒートパイプ式
冷却器であって、前記接合材はいずれも低融点金属から
なり、かつ放熱フィン側接合材の融点がプレート側接合
材の融点よりも高いことを特徴とするものである。
【０００７】すなわち、放熱フィン側接合材としてプレ
ート側接合材よりも高融点のものを使用することによ
り、プレートとヒートパイプとをプレート側接合材を溶
融状態として固着する作業の際に発生する熱をヒートパ
イプがその放熱側に伝達しても、フィン側接合材が溶融
しなくなる。
ート側接合材よりも高融点のものを使用することによ
り、プレートとヒートパイプとをプレート側接合材を溶
融状態として固着する作業の際に発生する熱をヒートパ
イプがその放熱側に伝達しても、フィン側接合材が溶融
しなくなる。
【０００８】本発明で使用されるヒートパイプとしては
各種のものが使用可能であるが、例えば銅等の熱伝導性
に優れる金属管体中に、水やパーフロロカーボン等の凝
縮性の作動液を封入したもの等が挙げられる。また受熱
金属プレートとしては、ヒートパイプの吸熱側を収納す
るパイプ挿入孔を有する、例えば銅やアルミニウム等で
形成された厚肉の板状体が使用される。放熱フィンとし
ては、ヒートパイプに挿入するための挿通孔を有する、
例えば銅等からなる薄板状のものを使用することができ
る。
各種のものが使用可能であるが、例えば銅等の熱伝導性
に優れる金属管体中に、水やパーフロロカーボン等の凝
縮性の作動液を封入したもの等が挙げられる。また受熱
金属プレートとしては、ヒートパイプの吸熱側を収納す
るパイプ挿入孔を有する、例えば銅やアルミニウム等で
形成された厚肉の板状体が使用される。放熱フィンとし
ては、ヒートパイプに挿入するための挿通孔を有する、
例えば銅等からなる薄板状のものを使用することができ
る。
【０００９】ヒートパイプと金属プレート及び放熱フィ
ンとを固着するための接合材として使用される低融点金
属としては、その融点が７０℃〜２５０℃、好ましくは
融点が１００℃〜２００℃程度の金属が使用できる。融
点が２５０℃を越えるような接合材を使用すると、ヒー
トパイプ中の作動液が熱分解を起こし、作動液性能の劣
化及び非凝縮性ガスの発生等の問題が生じることがあ
る。また７０℃以下であると、金属プレートが発熱素子
から受けた熱により接合材が溶融してしまう可能性があ
るので好ましくない。
ンとを固着するための接合材として使用される低融点金
属としては、その融点が７０℃〜２５０℃、好ましくは
融点が１００℃〜２００℃程度の金属が使用できる。融
点が２５０℃を越えるような接合材を使用すると、ヒー
トパイプ中の作動液が熱分解を起こし、作動液性能の劣
化及び非凝縮性ガスの発生等の問題が生じることがあ
る。また７０℃以下であると、金属プレートが発熱素子
から受けた熱により接合材が溶融してしまう可能性があ
るので好ましくない。
【００１０】このような低融点金属としては、各種半田
合金が好適に使用できる。具体的にはＳｎ−Ｐｂ合金、
Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｚｎ−Ｃｄ合
金等が挙げられる。
合金が好適に使用できる。具体的にはＳｎ−Ｐｂ合金、
Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｚｎ−Ｃｄ合
金等が挙げられる。
【００１１】本発明においては、フィン側接合材の融点
がプレート側接合材の融点よりも高ければ一応目的が達
成できる。しかし両接合材の温度差が僅かであると、プ
レート側接合材にてプレートとヒートパイプとを固着さ
せる際に、該接合材を加熱溶融させるための加熱温度を
厳格に制御しないと、フィン側接合材が軟化してしまう
ので、作業が煩雑化するという不都合がある。従って両
接合材の温度差を少なくとも１０℃以上、好ましくは２
０℃以上とすれば、上記した加熱温度の制御は比較的ル
ーズで済むので作業性を向上させることができる。な
お、両接合材の温度差の上限は特に制限はないが、目安
として７０℃以下、特に５０℃以下が好適である。
がプレート側接合材の融点よりも高ければ一応目的が達
成できる。しかし両接合材の温度差が僅かであると、プ
レート側接合材にてプレートとヒートパイプとを固着さ
せる際に、該接合材を加熱溶融させるための加熱温度を
厳格に制御しないと、フィン側接合材が軟化してしまう
ので、作業が煩雑化するという不都合がある。従って両
接合材の温度差を少なくとも１０℃以上、好ましくは２
０℃以上とすれば、上記した加熱温度の制御は比較的ル
ーズで済むので作業性を向上させることができる。な
お、両接合材の温度差の上限は特に制限はないが、目安
として７０℃以下、特に５０℃以下が好適である。
【００１２】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１、図２は本発明にかかるヒートパイプ
式冷却器の製造過程を示す図であり、図１はヒートパイ
プ１を受熱金属プレート３のパイプ挿入孔３１へ挿入す
る工程を、図２はヒートパイプ１に放熱フィン２０を挿
入固着する工程をそれぞれ示している。
に説明する。図１、図２は本発明にかかるヒートパイプ
式冷却器の製造過程を示す図であり、図１はヒートパイ
プ１を受熱金属プレート３のパイプ挿入孔３１へ挿入す
る工程を、図２はヒートパイプ１に放熱フィン２０を挿
入固着する工程をそれぞれ示している。
【００１３】図１において、プレート３のパイプ挿入孔
３１内には、半田等の低融点金属からなる接合材４２が
装填されている。一方、ヒートパイプ１の放熱側１１
（放熱フィン２０が挿着される部分）には、前記プレー
ト側接合材４２よりも融点が高い半田等からなる接合材
４１が予備的にコーティングされている。
３１内には、半田等の低融点金属からなる接合材４２が
装填されている。一方、ヒートパイプ１の放熱側１１
（放熱フィン２０が挿着される部分）には、前記プレー
ト側接合材４２よりも融点が高い半田等からなる接合材
４１が予備的にコーティングされている。
【００１４】そして、プレート３を電気加熱するなどし
て加温し、パイプ挿入孔３１内の接合材を溶融させ、し
かる後ヒートパイプ１の吸熱側１２をパイプ挿入孔３１
へ挿入する。なお、プレート３を接合材４２の融点以上
に加熱しておき、溶湯状態とした接合材４２を挿入孔３
１へ注入しても良い。この場合、プレート３を必要以上
に加熱すると、ヒートパイプ１の接合材４１層を溶融さ
せてしまうので、該加熱はプレート側接合材４２を溶融
させるに足りる程度の加熱に止めておく。
て加温し、パイプ挿入孔３１内の接合材を溶融させ、し
かる後ヒートパイプ１の吸熱側１２をパイプ挿入孔３１
へ挿入する。なお、プレート３を接合材４２の融点以上
に加熱しておき、溶湯状態とした接合材４２を挿入孔３
１へ注入しても良い。この場合、プレート３を必要以上
に加熱すると、ヒートパイプ１の接合材４１層を溶融さ
せてしまうので、該加熱はプレート側接合材４２を溶融
させるに足りる程度の加熱に止めておく。
【００１５】このようにしてヒートパイプ１をプレート
３へ挿着したら、図２に示すようにヒートパイプ１の放
熱側１１に多数枚の放熱フィン２０を挿入する。その
後、当該冷却器本体を加熱炉内に収納し、今度はフィン
側接合材４１が溶融する程度まで加熱し、放熱フィン２
０とヒートパイプ１とを接合材４１により固着する。な
おこの工程では、プレート側接合材も炉熱により溶融し
てしまうことになるので、接合材４２が流出しないよう
冷却器本体を垂直に立脚した状態で加熱炉内に収納する
ことが望ましい。
３へ挿着したら、図２に示すようにヒートパイプ１の放
熱側１１に多数枚の放熱フィン２０を挿入する。その
後、当該冷却器本体を加熱炉内に収納し、今度はフィン
側接合材４１が溶融する程度まで加熱し、放熱フィン２
０とヒートパイプ１とを接合材４１により固着する。な
おこの工程では、プレート側接合材も炉熱により溶融し
てしまうことになるので、接合材４２が流出しないよう
冷却器本体を垂直に立脚した状態で加熱炉内に収納する
ことが望ましい。
【００１６】しかる後、加熱炉から冷却器を取り出して
自然冷却させ、フィン側接合材４１及びプレート側接合
材４２が固化したら、本発明のヒートパイプ式冷却器が
完成するものである。
自然冷却させ、フィン側接合材４１及びプレート側接合
材４２が固化したら、本発明のヒートパイプ式冷却器が
完成するものである。
【００１７】実施例１ 長さ７６０mm、直径１６mmの銅製ヒートパイプと、内径
が１６．５mm、深さが２００mmのパイプ挿入孔を有する
平板状受熱アルミプレートとを用い、プレート側接合材
としての融点が１３５℃のＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金からな
る半田を溶湯状態としておき、アルミプレートを１５０
℃に加熱すると共に前記１３５℃融点の半田をパイプ挿
入孔に流し込んだ後、上記ヒートパイプの一端側（吸熱
側）を挿入した。なおヒートパイプの他端側（放熱側）
には、フィン側接合材としての融点が１６５℃のＳｎ−
Ｐｂ−Ｂｉ合金からなる半田を予備半田層として、厚さ
０．１mmにコーティングしておいた。
が１６．５mm、深さが２００mmのパイプ挿入孔を有する
平板状受熱アルミプレートとを用い、プレート側接合材
としての融点が１３５℃のＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金からな
る半田を溶湯状態としておき、アルミプレートを１５０
℃に加熱すると共に前記１３５℃融点の半田をパイプ挿
入孔に流し込んだ後、上記ヒートパイプの一端側（吸熱
側）を挿入した。なおヒートパイプの他端側（放熱側）
には、フィン側接合材としての融点が１６５℃のＳｎ−
Ｐｂ−Ｂｉ合金からなる半田を予備半田層として、厚さ
０．１mmにコーティングしておいた。
【００１８】そして、上記のようにヒートパイプをアル
ミプレートに挿入して３分経過後、ヒートパイプの予備
半田層の溶融垂下状態を目視観察して評価した。
ミプレートに挿入して３分経過後、ヒートパイプの予備
半田層の溶融垂下状態を目視観察して評価した。
【００１９】実施例２〜６ 表１に示すように、フィン側接合材の融点を、プレート
側接合材の融点よりも２５℃〜５℃の範囲で５℃間隔で
高くした場合について、実施例１と同様にしてヒートパ
イプをアルミプレートに挿入し、ヒートパイプの予備半
田層の溶融垂下状態をそれぞれ観察した。なお、接合材
としては実施例１と同様にＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金をそれ
ぞれ使用し、Ｂｉ含有量を調整することにより融点を変
化させたものを使用した。
側接合材の融点よりも２５℃〜５℃の範囲で５℃間隔で
高くした場合について、実施例１と同様にしてヒートパ
イプをアルミプレートに挿入し、ヒートパイプの予備半
田層の溶融垂下状態をそれぞれ観察した。なお、接合材
としては実施例１と同様にＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉ合金をそれ
ぞれ使用し、Ｂｉ含有量を調整することにより融点を変
化させたものを使用した。
【００２０】比較例１，２ フィン側接合材及びプレート側接合材として、同じ融点
を有するものを使用した場合（比較例１）について、実
施例とは逆にプレート側接合材の方がフィン側接合材よ
りも高融点のものを使用した場合（比較例２）につい
て、上記実施例と同様にしてヒートパイプの予備半田層
の溶融垂下状態をそれぞれ観察した。
を有するものを使用した場合（比較例１）について、実
施例とは逆にプレート側接合材の方がフィン側接合材よ
りも高融点のものを使用した場合（比較例２）につい
て、上記実施例と同様にしてヒートパイプの予備半田層
の溶融垂下状態をそれぞれ観察した。
【００２１】上記実施例１〜６、比較例１，２における
ヒートパイプの予備半田層の表面状態を表１に示す。
ヒートパイプの予備半田層の表面状態を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１からも明らかな通り、本発明実施例品
においては、ヒートパイプ予備半田層に目立った垂下は
認められず、特にフィン側接合材の融点をプレート側接
合材の融点よりも１５℃以上高くした場合は全く垂下は
認められず、後の工程で行われる放熱フィンの半田付け
作業に、何等支障がないことが確認された。これに対し
て比較例品は、予備半田層が垂下してしまい、放熱フィ
ンの半田付けが行えなかった。
においては、ヒートパイプ予備半田層に目立った垂下は
認められず、特にフィン側接合材の融点をプレート側接
合材の融点よりも１５℃以上高くした場合は全く垂下は
認められず、後の工程で行われる放熱フィンの半田付け
作業に、何等支障がないことが確認された。これに対し
て比較例品は、予備半田層が垂下してしまい、放熱フィ
ンの半田付けが行えなかった。
【００２４】
【効果】以上説明した通りの本発明のヒートパイプ式冷
却器によれば、放熱フィンとヒートパイプとの接合材の
融点を、受熱金属プレートとヒートパイプとの接合材の
融点よりも高くしたので、多数枚の放熱フィンの固着に
有利なヒートパイプ放熱側の予備接合材コーティング層
が、プレートとヒートパイプとの固着作業時の熱で溶融
垂下することがない。従って放熱フィンの挿着工程に悪
影響を及ぼすことがなく、十分なフィンとヒートパイプ
との固着が行い得る。
却器によれば、放熱フィンとヒートパイプとの接合材の
融点を、受熱金属プレートとヒートパイプとの接合材の
融点よりも高くしたので、多数枚の放熱フィンの固着に
有利なヒートパイプ放熱側の予備接合材コーティング層
が、プレートとヒートパイプとの固着作業時の熱で溶融
垂下することがない。従って放熱フィンの挿着工程に悪
影響を及ぼすことがなく、十分なフィンとヒートパイプ
との固着が行い得る。
【図１】本発明のヒートパイプ式冷却器の製造過程を説
明するための斜視図である。
明するための斜視図である。
【図２】本発明のヒートパイプ式冷却器の正面図であ
る。
る。
【図３】一般的なヒートパイプ式冷却器を示す斜視図で
ある。
ある。
１ ヒートパイプ ２０ 放熱フィン ３ 受熱金属プレート ３１ パイプ挿入孔 ４１ フィン側接合材 ４２ プレート側接合材
Claims (2)
- 【請求項１】 放熱側に放熱フィン側接合材が予備的に
コーティングされたヒートパイプの吸熱側を、受熱金属
プレートのパイプ挿入孔にプレート側接合材の溶融固化
により挿入固着し、次いでヒートパイプの放熱側に多数
枚の放熱フィンを、前記放熱フィン側接合材の溶融固化
により挿入固着して組み立てられるヒートパイプ式冷却
器であって、前記接合材はいずれも低融点金属からな
り、かつ放熱フィン側接合材の融点がプレート側接合材
の融点よりも高いことを特徴とするヒートパイプ式冷却
器。 - 【請求項２】 放熱フィン側の接合材として、プレート
側接合材よりも少なくとも１０℃以上高融点の金属を用
いたことを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ式冷
却器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143808A JP2619744B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | ヒートパイプ式冷却器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143808A JP2619744B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | ヒートパイプ式冷却器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343254A JPH04343254A (ja) | 1992-11-30 |
| JP2619744B2 true JP2619744B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=15347456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143808A Expired - Fee Related JP2619744B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | ヒートパイプ式冷却器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2619744B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100377343C (zh) * | 2004-09-21 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 散热装置的制造方法 |
| JP2012013277A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Toshiba Home Technology Corp | ヒートシンク |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS552149A (en) * | 1978-06-22 | 1980-01-09 | Shimizu Construction Co Ltd | Construction for preventing electric waves from being reflected by building |
| JPS59169050U (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-12 | 株式会社東芝 | 冷却器 |
| JPS61271862A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒ−トパイプ式半導体冷却器 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP3143808A patent/JP2619744B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04343254A (ja) | 1992-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |