JP2847670B2 - 放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク - Google Patents
放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンクInfo
- Publication number
- JP2847670B2 JP2847670B2 JP25218896A JP25218896A JP2847670B2 JP 2847670 B2 JP2847670 B2 JP 2847670B2 JP 25218896 A JP25218896 A JP 25218896A JP 25218896 A JP25218896 A JP 25218896A JP 2847670 B2 JP2847670 B2 JP 2847670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working fluid
- heat
- heat sink
- fine particles
- view
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子が発
する熱を冷却するために用いられるヒートシンクに関す
る。
する熱を冷却するために用いられるヒートシンクに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタやサイリスタ等の半導体素
子は、使用中に温度が上昇するとその性能が格段に落
ち、ひどい場合にはシステムが暴走したりする。このた
め、図３や図４に示すような中空状のヒートパイプ10を
備えたヒートシンクが使用されるようになった。
子は、使用中に温度が上昇するとその性能が格段に落
ち、ひどい場合にはシステムが暴走したりする。このた
め、図３や図４に示すような中空状のヒートパイプ10を
備えたヒートシンクが使用されるようになった。
【０００３】図３はヒートパイプ10に金属製ブロック
（図示なし）や板11をハンダ付やロウ付にて接合させて
いるもので、板11等に固着される半導体素子（図示な
し）からの局部的な熱をヒートパイプ10によってブロッ
クや板11全体に拡散するものである。図４はヒートパイ
プ10に金属製ブロック12及びフィン13をハンダ等により
接合させたもので、ブロック12に固着される半導体素子
（図示なし）からの熱をブロック12を介してヒートパイ
プ10によってフィン13に伝え、該フィン13から放熱する
ものである。そして、いずれもヒートパイプ10の中に作
動液を注入後、減圧させてその沸点を下げ、気化熱の奪
取と作動液の流動によって放熱効果を図っている。
（図示なし）や板11をハンダ付やロウ付にて接合させて
いるもので、板11等に固着される半導体素子（図示な
し）からの局部的な熱をヒートパイプ10によってブロッ
クや板11全体に拡散するものである。図４はヒートパイ
プ10に金属製ブロック12及びフィン13をハンダ等により
接合させたもので、ブロック12に固着される半導体素子
（図示なし）からの熱をブロック12を介してヒートパイ
プ10によってフィン13に伝え、該フィン13から放熱する
ものである。そして、いずれもヒートパイプ10の中に作
動液を注入後、減圧させてその沸点を下げ、気化熱の奪
取と作動液の流動によって放熱効果を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
放熱効果が効率的になればなるほど好ましいことは言う
までなく、このため種々の改良がなされてきているが、
それは例えば沸騰を促進させるためにヒートシンク内に
溝を設けて作動液との接触面積を大きくしたり、ウィッ
クを挿入したりする等、ヒートシンク自体の構造を変更
することがまず主として行われてきた。
放熱効果が効率的になればなるほど好ましいことは言う
までなく、このため種々の改良がなされてきているが、
それは例えば沸騰を促進させるためにヒートシンク内に
溝を設けて作動液との接触面積を大きくしたり、ウィッ
クを挿入したりする等、ヒートシンク自体の構造を変更
することがまず主として行われてきた。
【０００５】この発明は、従来技術の以上のような問題
に鑑み創案されたもので、ヒートシンクの構造自体を変
更することなく、放熱効果をより効率的に行わせ、さら
には従来の変更構造の放熱効果をさらに向上させること
のできるヒートシンクを提供しようとするものである。
に鑑み創案されたもので、ヒートシンクの構造自体を変
更することなく、放熱効果をより効率的に行わせ、さら
には従来の変更構造の放熱効果をさらに向上させること
のできるヒートシンクを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため本発明に係るヒ
ートシンクは、中空部に作動液が密封される半導体素子
用ヒートシンクにおいて、前記作動液中に微粒子を分散
させ、その作動液を懸濁液としたことを特徴とする。
ートシンクは、中空部に作動液が密封される半導体素子
用ヒートシンクにおいて、前記作動液中に微粒子を分散
させ、その作動液を懸濁液としたことを特徴とする。
【０００７】ヒートシンクには半導体素子が固着される
が、半導体素子が発熱すると、その熱は中空部内の作動
液に伝達される。作動液は、熱移動現象に基づき自然対
流を起こしつつ沸騰状態に至る。この沸騰の際、作動液
中の微粒子は沸騰開始時の気泡核として働くことにな
る。また作動液は懸濁状態となっており、微粒子は作動
液中に均一に分散されているので、微粒子からの気泡は
作動液全体にわたって発生する。しかも、微粒子からの
発泡作用によって強度の攪乱が作動液全体に起こり、沸
騰を促進させるとともに熱伝達を良好にする。この結
果、ヒートシンクの放熱部（例えばフィン等）への伝達
が良好となるので放熱作用が促進し、放熱効果が作動液
のみの場合と比較して格段に向上する。
が、半導体素子が発熱すると、その熱は中空部内の作動
液に伝達される。作動液は、熱移動現象に基づき自然対
流を起こしつつ沸騰状態に至る。この沸騰の際、作動液
中の微粒子は沸騰開始時の気泡核として働くことにな
る。また作動液は懸濁状態となっており、微粒子は作動
液中に均一に分散されているので、微粒子からの気泡は
作動液全体にわたって発生する。しかも、微粒子からの
発泡作用によって強度の攪乱が作動液全体に起こり、沸
騰を促進させるとともに熱伝達を良好にする。この結
果、ヒートシンクの放熱部（例えばフィン等）への伝達
が良好となるので放熱作用が促進し、放熱効果が作動液
のみの場合と比較して格段に向上する。
【０００８】前記作動液は、それを懸濁液とすることか
ら、そこに分散させる微粒子はその粒径が下記数２の範
囲のレベルで適宜選択される。微粒子としては、上述の
ように、作動液の沸騰の際の発泡核として作用させるこ
とから金属体が好ましい。また、作動液の中空部への密
封の際は、大気圧状態、加圧状態、減圧状態のいずれに
してもよいが、密封された作動液の沸点を下げその放熱
効果を向上させる見地からは減圧状態にするのが好まし
い。
ら、そこに分散させる微粒子はその粒径が下記数２の範
囲のレベルで適宜選択される。微粒子としては、上述の
ように、作動液の沸騰の際の発泡核として作用させるこ
とから金属体が好ましい。また、作動液の中空部への密
封の際は、大気圧状態、加圧状態、減圧状態のいずれに
してもよいが、密封された作動液の沸点を下げその放熱
効果を向上させる見地からは減圧状態にするのが好まし
い。
【０００９】
【数２】
【００１０】なお、中空部内に溝を形成したり、ウィッ
クを挿入したりする構造のヒートシンクに本発明を適用
すれば、構造に基づく放熱効果向上に加えて、上述した
懸濁微粒子の発泡、攪乱による沸騰促進、熱伝達促進作
用によって放熱効果はさらに効率的に向上する。
クを挿入したりする構造のヒートシンクに本発明を適用
すれば、構造に基づく放熱効果向上に加えて、上述した
懸濁微粒子の発泡、攪乱による沸騰促進、熱伝達促進作
用によって放熱効果はさらに効率的に向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の具体的実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、本発明は以下の実施形態例に
何ら限定されるものではない。
に基づき説明する。なお、本発明は以下の実施形態例に
何ら限定されるものではない。
【００１２】図１は第１実施形態例を示す。同図(a)は
正面図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。図
示のように、本形態例は、半導体素子１を取り付ける吸
熱部となるブロック体２と、そのブロック体２に一端部
が嵌入し他端側が突出する中空状ヒートパイプ３と、そ
のヒートパイプ３突出部に所定間隔を開けて複数設置さ
れる放熱用フィン４とからなる。ヒートパイプ３内には
作動液６が密封されるが、作動液の注入の際、粒径が下
記数３の金属微粒子５を混入しており、作動液６は懸濁
状態となっている。また作動液密封に際しては、作動液
６の沸点を下げて放熱効果を向上させるために減圧状態
にしている。
正面図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。図
示のように、本形態例は、半導体素子１を取り付ける吸
熱部となるブロック体２と、そのブロック体２に一端部
が嵌入し他端側が突出する中空状ヒートパイプ３と、そ
のヒートパイプ３突出部に所定間隔を開けて複数設置さ
れる放熱用フィン４とからなる。ヒートパイプ３内には
作動液６が密封されるが、作動液の注入の際、粒径が下
記数３の金属微粒子５を混入しており、作動液６は懸濁
状態となっている。また作動液密封に際しては、作動液
６の沸点を下げて放熱効果を向上させるために減圧状態
にしている。
【００１３】
【数３】
【００１４】図２は第２実施形態例を示す。同図(a)は
正面図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。図
示のように、本形態例は、半導体素子１を取り付ける吸
熱部となるブロック体７と、そのブロック体７の一面を
除いた五面に複数接着される棒状フィン８とからなる。
前記ブロック体７は内部が中空状であり、その内部に半
導体素子１が固着されるとともに、作動液６が注入密封
される。作動液６に金属微粒子５が分散され懸濁液とな
っている点、及び中空部内が減圧状態となっている点は
前記実施形態例と同様である。なお、本実施形態及び第
１実施形態において、前記フィン４,８の放熱効果をよ
り高めるためにファンを配置してフィン４,８に強制的
に風を吹き付ける構成としてもよい。
正面図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。図
示のように、本形態例は、半導体素子１を取り付ける吸
熱部となるブロック体７と、そのブロック体７の一面を
除いた五面に複数接着される棒状フィン８とからなる。
前記ブロック体７は内部が中空状であり、その内部に半
導体素子１が固着されるとともに、作動液６が注入密封
される。作動液６に金属微粒子５が分散され懸濁液とな
っている点、及び中空部内が減圧状態となっている点は
前記実施形態例と同様である。なお、本実施形態及び第
１実施形態において、前記フィン４,８の放熱効果をよ
り高めるためにファンを配置してフィン４,８に強制的
に風を吹き付ける構成としてもよい。
【００１５】以上の実施形態例では、半導体素子１が動
作するとその動作に見合うだけの発熱が生じることにな
るが、その熱は、第１実施形態ではブロック体２を介し
てヒートパイプ３内の作動液６に、第２実施形態例では
直接作動液６にそれぞれ伝わり、作動液６が沸騰して半
導体素子１からの熱を気化熱として奪うとともにその流
動によって中空部内に亘って伝導させ、各フィン４,８
に伝わりそこから放熱される。この工程において、作動
液６中の微粒子５は沸騰開始時の気泡核として働き、し
かも微粒子５は作動液中に均一に分散されているので、
微粒子５からの気泡は作動液全体にわたって発生するこ
とになる。そして、微粒子５からの発泡作用によって強
度の攪乱が作動液全体に起こり、沸騰を促進させるとと
もにフィン４,８への熱伝達を良好にしている。すなわ
ち、懸濁微粒子により放熱作用が促進され、放熱効果が
極めて効率的に行われる。
作するとその動作に見合うだけの発熱が生じることにな
るが、その熱は、第１実施形態ではブロック体２を介し
てヒートパイプ３内の作動液６に、第２実施形態例では
直接作動液６にそれぞれ伝わり、作動液６が沸騰して半
導体素子１からの熱を気化熱として奪うとともにその流
動によって中空部内に亘って伝導させ、各フィン４,８
に伝わりそこから放熱される。この工程において、作動
液６中の微粒子５は沸騰開始時の気泡核として働き、し
かも微粒子５は作動液中に均一に分散されているので、
微粒子５からの気泡は作動液全体にわたって発生するこ
とになる。そして、微粒子５からの発泡作用によって強
度の攪乱が作動液全体に起こり、沸騰を促進させるとと
もにフィン４,８への熱伝達を良好にしている。すなわ
ち、懸濁微粒子により放熱作用が促進され、放熱効果が
極めて効率的に行われる。
【００１６】
【実施例】上記実施形態例に適用される作動液６は、水
の他、ヘキサン、トルエン、イソパラフィン、パーフロ
ロカーボン等が挙げられる。また、微粒子５は作動液６
に混入してその作動液６を懸濁状態にするものであれば
特にその材質に制限はない。上記実施形態例では金属体
が適用されるが、その例としてはマグネタイトやMn-Zn
系フェライト等が挙げられる。
の他、ヘキサン、トルエン、イソパラフィン、パーフロ
ロカーボン等が挙げられる。また、微粒子５は作動液６
に混入してその作動液６を懸濁状態にするものであれば
特にその材質に制限はない。上記実施形態例では金属体
が適用されるが、その例としてはマグネタイトやMn-Zn
系フェライト等が挙げられる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るヒー
トシンクによれば、ヒートシンク自体の構造を変更する
ことなく、作動液中の沸騰を促進させるとともに攪乱作
用によって熱伝達を良好にすることができ、放熱効果を
効率的に行わせることが可能となっている。しかも、構
造自体を改良するものでないので、従来の構造のものを
そのまま利用でき、汎用性が大きいという利点がある。
トシンクによれば、ヒートシンク自体の構造を変更する
ことなく、作動液中の沸騰を促進させるとともに攪乱作
用によって熱伝達を良好にすることができ、放熱効果を
効率的に行わせることが可能となっている。しかも、構
造自体を改良するものでないので、従来の構造のものを
そのまま利用でき、汎用性が大きいという利点がある。
【図１】本発明の第１実施形態例を示し、(a)は正面
図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。
図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態例を示し、(a)は正面
図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。
図、(b)は平面図、(c)は部分断面側面図である。
【図３】従来のヒートシンクの一例を示し、(a)は平面
図、(b)は側面図である。
図、(b)は側面図である。
【図４】従来のヒートシンクの他の例を示し、(a)は正
面図、(b)は平面図である。
面図、(b)は平面図である。
１ 半導体素子 ３ ヒートパイプ ５ 微粒子 ６ 作動液 ７ ブロック体
Claims (2)
- 【請求項１】 中空部に作動液が密封される半導体素子
用ヒートシンクにおいて、前記作動液中に微粒子を分散
させ、その作動液を懸濁液としたことを特徴とする放熱
効果の優れた半導体素子用ヒートシンク。 - 【請求項２】 作動液に分散させる微粒子として、下記
数１に示す粒径の金属体を用いたことを特徴とする請求
項１の放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25218896A JP2847670B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25218896A JP2847670B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079459A JPH1079459A (ja) | 1998-03-24 |
| JP2847670B2 true JP2847670B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17233731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25218896A Expired - Fee Related JP2847670B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2847670B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009276022A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒートパイプ |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP25218896A patent/JP2847670B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1079459A (ja) | 1998-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100749986B1 (ko) | 열확산장치 | |
| US4633371A (en) | Heat pipe heat exchanger for large scale integrated circuits | |
| JP2001102509A (ja) | ヒートシンク装置 | |
| JPH1187582A (ja) | モジュール・ヒート・シンク・ヒート・パイプ冷却システム | |
| US7278471B2 (en) | Multi-layered micro-channel heat sink | |
| US4961125A (en) | Apparatus and method of attaching an electronic device package and a heat sink to a circuit board | |
| US20030189813A1 (en) | High performance heat sink configurations for use in high density packaging applications | |
| JP2847670B2 (ja) | 放熱効果の優れた半導体素子用ヒートシンク | |
| JP2001135756A (ja) | 冷却フィン | |
| CA1193754A (en) | Heat exchanger for integrated circuit packages | |
| JP3403307B2 (ja) | ヒートスプレッダとそれを用いた冷却器 | |
| US20020046825A1 (en) | Cooling device using magnetizated thermal-conduction liquid | |
| JP2908390B2 (ja) | ヒートシンク | |
| WO2007127320A2 (en) | Improved heat sink | |
| CN208796182U (zh) | 一种计算机散热结构 | |
| JPH06104583A (ja) | 自然空冷放熱装置 | |
| JP2599464B2 (ja) | ヒートパイプ内蔵型実装基板 | |
| JPH0396261A (ja) | ヒートパイプ式冷却器 | |
| JPH0917920A (ja) | 半導体素子冷却用ヒートシンク | |
| CN209882399U (zh) | 一种新型散热器 | |
| JPH0669385A (ja) | ヒートシンク | |
| JP2725235B2 (ja) | 放熱効果の良好な半導体素子用ヒートシンク | |
| JPH03108747A (ja) | ヒートパイプ式放熱器 | |
| TW200823640A (en) | Liquid-cooling heat sink | |
| JP4880822B2 (ja) | 放熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |