JP4522725B2 - heatsink - Google Patents
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Description
この発明は、例えば半導体素子等の発熱体を冷却するためのヒートシンクに係わり、特に、冷媒を用いたヒートシンクに関するものである。 The present invention relates to a heat sink for cooling a heating element such as a semiconductor element, and more particularly to a heat sink using a refrigerant.
従来のこの種のヒートシンクとして、半導体素子等の発熱体に対する冷却性能を高めるために、複数枚の平板状銅製部材(以下、平面部材という)を重ね合わせることにより、その中間平面部材と下側平面部材との間に冷媒流入水路を、かつ、前記中間平面部材と上側平面部材との間に冷媒流出水路をそれぞれ形成すると共に、前記中間平面部材の一端側には前記冷媒流入水路と冷媒流出水路とを連通する複数の独立した孔径が小さな導水孔を一列状に設け、その導水孔側において前記上側平面部材の上面に前記発熱体を実装した構成とし、前記下側の冷媒流入水路からの高圧冷媒を前記各導水孔に分岐流入させた後、それらの導水孔から前記上側の冷媒流出水路に噴出させることにより、その噴出冷媒を前記上側平面部材の発熱体実装壁部に衝突させることで前記発熱体の効果的冷却を意図したものは既に知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional heat sink of this type, in order to enhance the cooling performance for a heating element such as a semiconductor element, a plurality of flat copper members (hereinafter referred to as planar members) are overlapped to obtain an intermediate planar member and a lower planar surface. A refrigerant inflow channel is formed between the intermediate plane member and the upper plane member, and a refrigerant inflow channel and a refrigerant outflow channel are formed at one end of the intermediate plane member. A plurality of independent water communication holes having small diameters communicating with each other, and the heating element is mounted on the upper surface of the upper planar member on the water conduction hole side, and the high pressure from the lower refrigerant inflow channel The refrigerant is branched into the water guide holes, and then ejected from the water guide holes to the upper coolant outflow water channel, whereby the ejected refrigerant is mounted on the heating element mounting wall portion of the upper planar member. It intended to effect cooling of the heating element by causing collision are already known (e.g., see Patent Document 1).
従来のヒートシンクは以上のように構成されているので、中間平面部材を境界とした上側の冷媒流出水路および下側の冷媒流入水路はそれぞれ単なる空間からなっているにすぎず、上側平面部材と下側平面部材との間の中間平面部材だけに設けられた小孔径の複数の導水孔から前記上側の冷媒流出水路の広域に向って高圧冷媒を噴出させるため、その冷媒流出水路における前記導水孔の上部流路では冷媒の乱流が発生し易く、その乱流によって、前記導水孔上部の流路内壁面付近では局所的な圧力変動や流速変動が発生し、それに起因してヒートシンク壁部の腐食が促進され、ヒートシンクの寿命が大幅に短くなるという課題があった。また、前記冷媒流入水路および冷媒流出水路には何らの熱伝導部材を設けられていないので、それらの冷媒流入水路および冷媒流出水路での冷媒への放熱面積が制約されるとう課題があった。 Since the conventional heat sink is configured as described above, the upper refrigerant outflow channel and the lower refrigerant inflow channel with the intermediate plane member as a boundary are merely mere spaces, respectively. In order to eject high-pressure refrigerant from a plurality of small-diameter water guide holes provided only in the intermediate flat member between the side flat member toward a wide area of the upper refrigerant outflow channel, The turbulent flow of the refrigerant is likely to occur in the upper flow path, and the turbulent flow causes local pressure fluctuations and flow speed fluctuations near the inner wall surface of the flow path at the upper part of the water conveyance hole, resulting in corrosion of the heat sink wall. Has been promoted, and the life of the heat sink has been greatly shortened. Further, since no heat conducting member is provided in the refrigerant inflow channel and the refrigerant outflow channel, there is a problem that the heat radiation area to the refrigerant in the refrigerant inflow channel and the refrigerant outflow channel is restricted.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒の乱流が発生し難い流路構成とし、その乱流に起因したヒートシンク壁部の腐食を抑制することができてヒートシンクの寿命を大幅に向上させることができ、しかも放熱面積が増大して冷却性能を大幅に向上させることができる信頼性の高いヒートシンクを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a flow path configuration in which the turbulent flow of the refrigerant is unlikely to occur, and can suppress the corrosion of the heat sink wall due to the turbulent flow. It is an object of the present invention to obtain a highly reliable heat sink that can significantly improve the life of the battery and that can increase the heat radiation area and greatly improve the cooling performance.
この発明に係るヒートシンクは、上面に発熱体が実装され、内部に前記発熱体を冷却するための冷媒流路が設けられ、この冷媒流路を上側冷媒流路と下側冷媒流路とに仕切り、その上側冷媒流路と下側冷媒流路とを接続する冷媒中継流路が設けられた中間仕切部材を有し、下側冷媒流路を冷媒流入口に、かつ上側冷媒流路を冷媒流出口にそれぞれ接続したヒートシンクにおいて、上側冷媒流路と冷媒中継流路および下側冷媒流路の少なくとも上側冷媒流路には、冷媒中継流路からの流入冷媒を発熱体の実装領域付近の下面に衝突させ、発熱体の実装方向に沿って隣り合う複数の独立流路が形成され、複数の独立流路は、ヒートシンクの内壁面に沿った外側独立流路と、この外側独立流路で囲まれた内側独立流路とから形成されているものである。 In the heat sink according to the present invention, a heating element is mounted on an upper surface, and a refrigerant channel for cooling the heating element is provided therein, and the refrigerant channel is divided into an upper refrigerant channel and a lower refrigerant channel. And an intermediate partition member provided with a refrigerant relay flow path for connecting the upper refrigerant flow path and the lower refrigerant flow path, the lower refrigerant flow path to the refrigerant inlet, and the upper refrigerant flow path to the refrigerant flow In the heat sink connected to each outlet, at least the upper refrigerant flow path, the refrigerant relay flow path, and the lower refrigerant flow path have an inflow refrigerant from the refrigerant relay flow path on the lower surface near the heating element mounting region. collides, a plurality of independent flow paths adjacent to each other along the mounting direction of the heat generating element is made form a plurality of independent flow paths, and the outer independent flow path along the inner wall surface of the heat sink, enclosed by the outer independent channel Monodea being formed from the inner independent channel .
この発明によれば、上側冷媒流路と冷媒中継流路および下側冷媒流路の少なくとも上側冷媒流路には、冷媒中継流路からの流入冷媒を発熱体の実装領域付近の下面に衝突させ、発熱体の実装方向に沿って隣り合う複数の独立流路が形成され、複数の独立流路は、ヒートシンクの内壁面に沿った外側独立流路と、この外側独立流路で囲まれた内側独立流路とから形成されるように構成したので、前記発熱体の実装壁部に噴き付ける冷媒を前記複数の独立流路によって層流化させることができ、その層流化によって冷媒の乱流が発生し難くなるため、その乱流に起因したヒートシンク壁部の腐食を抑制できてヒートシンクの寿命を飛躍的に延ばすことができるという効果がある。また、前記各独立流路によって、前記冷媒流路の少なくとも発熱体実装壁部近傍での冷媒に対する放熱面積が増大し、これにより効率的な熱交換が行われて冷却効率が大幅に向上するという効果がある。
According to the present invention, at least the upper refrigerant flow path of the upper refrigerant flow path, the refrigerant relay flow path, and the lower refrigerant flow path causes the refrigerant flowing in from the refrigerant relay flow path to collide with the lower surface near the heating element mounting area. a plurality of independent flow paths adjacent to each other along the mounting direction of the heat generating element is made form a plurality of independent flow paths, and the outer independent flow path along the inner wall surface of the heat sink, surrounded by the outer independent channel since it is configured as being formed of an inner independent channel, the heating element of the refrigerant sprayed in the mounting wall can be laminar flow by the plurality of independent flow paths, turbulent refrigerant by the laminarization Since the flow is less likely to occur, corrosion of the heat sink wall due to the turbulent flow can be suppressed, and the life of the heat sink can be greatly extended. Further, each independent flow path increases the heat radiation area for the refrigerant at least in the vicinity of the heating element mounting wall portion of the refrigerant flow path, whereby efficient heat exchange is performed and the cooling efficiency is greatly improved. effective.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるヒートシンクの外観を示す斜視図、図2は図1の分解斜視図、図3は図1のA−A線に沿って図2のA1−A1線部位を通るようにした断面図、図4は図3のB−B線に沿った断面図である。
図1に示すように組み立てられたヒートシンク1は、図2に示すように、一端側上面に半導体素子(レーザダイオード)等の発熱体2が実装された上側部材3の下面に、上側流路形成部材4と中間仕切部材5と下側流路形成部材6と下側部材7が順次位置する配置として、それらの部材3〜7を液層拡散接合等の方法で一体的に接合した構成となっている。その詳細を以下に説明する。
まず、前記各部材3〜7としては、銅などの熱伝導率の高い材料が用いられ、その厚さはヒートシンク全体の厚さや冷媒流路を形成するための後述する流路形成用穴40,60のパターンなどから決定されるが、一般的に0.1〜1mm程度の板材(図示例では長方形状の平板)が用いられる。この流路形成用穴40,60は、エッチングやプレス加工等の加工法により平面部材に形成される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a perspective view showing an external appearance of a heat sink according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a section taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3.
As shown in FIG. 2, the heat sink 1 assembled as shown in FIG. 1 has an upper flow path formed on the lower surface of the
First, as each of the
前記各部材3〜7において、上側部材3の長手方向の一端側上面には、その幅方向に沿って前記発熱体2が実装されている。また、上側流路形成部材4と下側流路形成部材6のそれぞれには、冷媒流路形成用の流路形成用穴40,60が設けられており、これらの流路形成用穴40,60は、前記各部材3〜7相互の接合によって冷媒流路となるものである。さらに詳しく説明すると、前記各部材3〜7を互いに接合することで、前記上側流路形成部材4の流路形成用穴40は、前記上側部材3の下面と前記中間仕切部材5の上面との間で水平方向の上側冷媒流路41を形成し、前記下側流路形成部材6の流路形成用穴60は、前記中間仕切部材5の下面と前記下側部材7の上面との間で水平方向の下側冷媒流路61を形成するものである。ここで、前記上側流路形成部材4の流路形成用穴40は、前記下側流路形成部材6の流路形成用穴60に比べ、打ち抜き幅が同一で打ち抜き長さが長く形成されている。
In each of the
そして、前記上側および下側の流路形成部材4,6の流路形成用穴40,60における前記発熱体2の下方領域には、その発熱体2の実装方向(長さ方向)に沿って所定の間隔で隣り合うフィン状をなした複数の熱交換プレート42,62が平行に配置されている。これらの熱交換プレート42,62は、前記流路形成部材4,6と同じ銅などの熱伝導率が高い材質からなって当該流路形成部材4,6のそれぞれの前端壁(ヒートシンク前壁)4a,6aと一体に連続形成されている。このような熱交換プレート42,62は、前記流路形成部材4,6の前端壁4a,6a側で前記発熱体2の実装方向に沿って隣り合う複数の独立流路43,63を仕切り形成している。また、前記流路形成部材4,6において、それぞれの幅方向中間部に位置する熱交換プレート42,62には、前記流路形成用穴40,60の中央部に延びる流路分離帯42a,62aが一連に形成してある。その流路分離帯42a,62は、ヒートシンク1の組立時に前記流路形成用穴40,60のそれぞれによって形成される冷媒流路41,61を幅方向に二分するもので、上側流路形成部材4の流路分離帯42aは長く形成され、下側流路形成部材6の流路分離帯62aは短く形成されている。
And in the area | region below the said
前記中間仕切部材5は、この前端壁5aに沿って形成され、前記下側流路形成部材6の各独立流路63のそれぞれと上側流路形成部材4の各独立流路43のそれぞれとを個々に接続するための独立した複数の冷媒中継流路51を有している。したがって、前記下側流路形成部材6の各独立流路61と前記上側流路形成部材4の各独立流路43および前記冷媒中継流路51は、それぞれ同数に形成されている。また、前記中間仕切部材5との間で前記下側流路形成部材6を挟み込む下側部材7には、冷媒流入口71と冷媒流出口72が設けられている。前記冷媒流入口71は、前記下側流路形成部材6の流路形成用穴60で形成される下側冷媒流路61の上流側に連通するものである。前記冷媒流出口72は、前記下側流路形成部材6および中間仕切部材5のそれぞれに設けられた冷媒排出孔64,52を介して前記上側流路形成部材4の流路形成用穴40で形成される上側冷媒流路41の下流側に連通するものである。
The
以上のように形成された上側部材3と上側流路形成部材4と中間仕切部材5および下側流路形成部材6と下側部材7のそれぞれを、前述のように積層して液層拡散接合等の方法で一体結合させることによりヒートシンク1が組み立てられる。その組み立て後のヒートシンク1においては、上側流路形成部材4の熱交換プレート42および流路分離帯42aが上側部材3の下面と中間仕切部材5の上面に対し熱的および機械的に結合されることにより、上側流路形成部材4の流路形成用穴40が上側冷媒流路41として形成される。これと同様にして、下側流路形成部材6の熱交換プレート62および流路分離帯62aが前記中間仕切部材5の下面と下側部材7の上面に対し熱的および機械的に結合されることにより、下側流路形成部材6の流路形成用穴60が下側冷媒流路61として形成される。そして、前記下側部材7の冷媒流入口71が前記下側冷媒流路61の上流側に連通し、熱交換プレート62間の独立流路63が中間仕切部材5の冷媒中継流路51を介して上側流路形成部材4の熱交換プレート42間の独立流路43に連通すると共に、上側冷媒流路41の下流側が中間仕切部材5および下側流路形成部材6のそれぞれの冷媒排出孔52,64を介して下側部材7の冷媒排出口72に連通したヒートシンク1が得られる。
The
次に、発熱体(例えば、レーザダイオード)2の寸法が長さ10mm×幅2mmで発熱量50Wの場合における冷媒中継流路51および熱交換プレート42,62等の寸法関係について以下に説明する。
図5は図2中の中間仕切部材における冷媒中継流路の付近を示す拡大斜視図であり、W1は中間仕切部材5の冷媒中継流路51の幅、H1は冷媒中継流路51の高さ、L1は冷媒中継流路51の長さを示す。ここで、発熱体2を前記寸法とした場合、前記冷媒中継流路51は、W1=0.1mm〜1mm、H1=0.2mm〜3mm、L1≦5mmとし、6個〜20個の個数とすることが望ましい。
Next, the dimensional relationship between the refrigerant
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the refrigerant relay flow path in the intermediate partition member in FIG. 2, W1 is the width of the refrigerant
図6は図2中の上側流路形成部材における熱交換プレートの付近を示す拡大斜視図であり、W2は上側流路形成部材4の熱交換プレート42相互間の間隙幅(独立流路43の幅)、H2は熱交換プレート42の高さ、L2は熱交換プレート42の長さを示す。ここで、前記熱交換プレート42の間隙幅、すなわち熱交換プレート42間の独立流路43の幅W2は狭いほど、さらには、その独立流路43の数が多いほど冷却性能は高くなるが、これに反して冷媒の流動抵抗も増大する。そこで、前記発熱体2および冷媒中継流路5のそれぞれを前記寸法とした場合、上側流路形成部材4の熱交換プレート42は、W2=0.1〜1mm、H2≦3mm、L2=中間仕切部材5の冷媒中継流路51の幅W1×10以上で、前記独立流路43の個数を6〜20個程度に形成することが望ましい。
6 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the heat exchange plate in the upper flow path forming member in FIG. 2, and W2 is a gap width between the
図7は図2中の下側流路形成部材における熱交換プレートの付近を示す拡大斜視図であり、W3は下側流路形成部材6における熱交換プレート62相互間の間隙幅(独立流路63の幅)、H3は熱交換プレート62の高さ、L3は熱交換プレート62の長さを示す。下側流路形成部材6においても、前記上側流路形成部材4および中間仕切部材5のそれぞれを前記寸法とした場合、熱交換プレート62は、W3=0.1〜1mm、H3≦3mmで、L3=中間仕切部材5の冷媒中継流路51の幅W1×10以上で、独立流路43の個数を6〜20個程度に形成することが望ましい。
なお、上述した冷媒中継流路51および熱交換プレート42,62等の寸法は、理想的な冷却性能を得るために例示したにすぎず、必ずしも上述した具体的な寸法に特定されるものではない。
7 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the heat exchange plate in the lower flow path forming member in FIG. 2, and W3 is a gap width between the
It should be noted that the dimensions of the refrigerant
次に動作について説明する。
レーザダイオードのような発熱体2は電圧が印加されることにより発光するが、電気エネルギーを光に変換する際に電気エネルギーの損失が生じて発熱する。その発熱状態の発熱体2は、ヒートシンク1内を循環する水などの冷媒によって冷却される。この場合の冷媒の流れを以下に説明する。
図3に矢印で示すように、ヒートシンク1下部の冷媒流入口71から下側冷媒流路61に流入した冷媒は、まず、下側熱交換プレート62間のそれぞれの独立流路63に分岐流入する。このときの冷媒は、前記独立流路63によって流路断面積が小さくなっているために加速される。加速された冷媒は、ヒートシンク前壁(下側流路形成部材6の前端壁)6aに衝突して上向流となり、冷媒中継流路51および上側独立流路43を順に通って上側部材(ヒートシンク上壁)3における発熱体2の実装領域付近の下面に衝突することで熱を奪う。その衝突冷媒は、次いで、前記上側独立流路43のそれぞれから上側流路分離帯42aに沿って合流した流れとなり、その下流側に連通している冷媒排出穴52,64を通って下部の冷媒排出口72から排出される。
Next, the operation will be described.
The
As shown by arrows in FIG. 3, the refrigerant that has flowed into the lower
以上説明した実施の形態1によれば、一端側上面に発熱体2が実装された上側部材3と、上側冷媒流路41を形成する上側流路形成部材4と、下側冷媒流路61を形成する下側流路形成部材6と、冷媒中継流路51を有して前記上側冷媒流路41と下側冷媒流路61とを仕切る中間仕切部材5と、冷媒流入口71および冷媒流出口72を有する下側部材7とを積層して一体的に接合したヒートシンク1において、前記上側冷媒流路41および下側冷媒流路61内に、前記上側部材3上の発熱体2の実装領域下方で当該発熱体2の実装方向(長手方向)に沿って所定の平行間隔で隣り合う複数の熱交換プレート42,62を配置し、それらの熱交換プレート42,62により、前記発熱体2の実装方向に沿って隣り合う複数の上側独立流路43および下側独立流路63をそれぞれ形成すると共に、前記中間仕切部材5には、前記上側独立流路43のそれぞれと前記下側独立流路63のそれぞれとを個々に連通する冷媒中継流路51を設けるように構成したので、次のような優れた効果が得られる。
According to the first embodiment described above, the
すなわち、上述のように構成した実施の形態1によれば、下側冷媒流路61に流入した冷媒が複数の下側独立流路63に分岐流入して層流化され、その下側独立流路63から冷媒中継流路51を介して上側冷媒流路41に流入する冷媒にあっても、前記下側独立流路63と同数の上側独立流路43を通ることにより層流化状態が維持されるので、前記上側冷媒流路41および下側冷媒流路61のいずれにおいても冷媒の乱流が発生するようなことがなくなる。したがって、冷媒の乱流に起因した冷媒流路形成壁部の腐食を抑制することができ、ヒートシンク1の寿命を飛躍的に延ばすことができるという効果がある。
That is, according to the first embodiment configured as described above, the refrigerant flowing into the lower
また、前記上側独立流路43を形成する各熱交換プレート42は、ヒートシンク前壁となる上側流路形成部材4の前端壁4aおよびヒートシンク上壁となる上側部材3ならびに上側冷媒流路41の底壁となる中間仕切部材5のそれぞれに一体接合され、これと同様に、前記下側独立流路63を形成する各熱交換プレート62にあっても、ヒートシンク前壁となる下側流路形成部材6の前端壁6aと中間仕切部材5と下側部材7とに一体接合されているので、発熱体2の発熱は、ヒートシンク上壁(上側部材3)およびヒートシンク前壁(上側流路形成部材4の前端壁4a)を通じて上側熱交換プレート42と中間仕切部材5および下側熱交換プレート62のそれぞれに伝導されて冷媒に放熱されるので、前記熱交換プレート42,62によって冷媒に対する放熱面積が格段に増大し、頗る効率的な熱交換が行われて冷却効率が大幅に向上するという効果がある。特に、発熱体2の実装部付近のヒートシンク上壁(上側部材3)に対して上側独立流路43で層流化された冷媒が衝突するので、前記発熱体2の冷却効率がいっそう大幅に向上するという効果がある。
Further, each
さらに詳しく述べると、一般的な流体の流れでは、レイノルズ数Re=ud/ν(u:平均流速、ν:動粘度、d:代表径)が小さい場合に流れは層流となる。前記実施の形態1によるヒートシンク1では、代表径dが冷媒中継流路51の幅W1と上側独立流路43の幅W2および下側独立流路63の幅W3のそれぞれに相当するため、レイノルズ数Reは小さくなる。このため、前記実施の形態1においては、下側独立流路63と冷媒中継流路51および上側独立流路43とで形成された一連の独立流路を流れる冷媒が層流となり、冷媒の乱流に起因するヒートシンク壁部の腐食を防止することができて、ヒートシンク1の寿命を延ばすことができるという効果がある。
More specifically, in a general fluid flow, when the Reynolds number Re = ud / ν (u: average flow velocity, ν: kinematic viscosity, d: representative diameter) is small, the flow is laminar. In the heat sink 1 according to the first embodiment, the representative diameter d corresponds to the width W1 of the refrigerant
また、一般的に冷媒の流れを層流とした場合、乱流が発生する場合と比べて冷却性能は低下する。しかし、前記実施の形態1では、幅広の冷媒流路41,61のそれぞれの流路内に複数の独立流路43,63を形成する複数の熱交換プレート42,62を平行に配置し、それらの熱交換プレート42,62により放熱面積を増大させたので、冷媒の層流化による冷却性能の低下を補い、高い冷却性能を得ることができるという効果がある。
In general, when the refrigerant flow is a laminar flow, the cooling performance is lower than when turbulent flow occurs. However, in the first embodiment, a plurality of
実施の形態2.
図8はこの実施の形態2によるヒートシンクの分解斜視図、図9は図8のC−C線を通るように断面したヒートシンク組立状態での断面図、図10は図9のD−D線断面図、図11は図9のE−E線断面図であり、図1〜図7と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態2では、前記実施の形態1における上側部材3と下側部材7との間に積層する流路形成部材4と中間仕切部材5の数を増やして図9に示す一連の外側独立流路100と内側独立流路101とを形成したものである。すなわち、前記実施の形態1では、上側部材3と下側部材7との間に、2枚の流路形成部材4,6と、これらの流路形成部材4,6間に配置する1枚の中間仕切部材5とを積層して一体接合することで、上側独立流路43と冷媒中継流路51と下側独立流路63からなる一系統の層流独立流路を形成したが、この実施の形態2では、上側部材3と下側部材7との間に、4枚の流路形成部材4,4A,4B,6と、3枚の中間仕切部材5,5A,5Bとを交互に積層して一体接合することで、図9に示すように、ヒートシンク1の内壁面に沿った外側独立流路100と、この外側独立流路100で囲まれた内側独立流路101とを区画形成したもので、その詳細を以下に説明する。
8 is an exploded perspective view of the heat sink according to the second embodiment, FIG. 9 is a cross-sectional view in a heat sink assembly state taken along the line CC in FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view along the line DD in FIG. FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views taken along the line E-E in FIG. 9, and the same or corresponding parts as those in FIGS.
In the second embodiment, the number of flow
なお、この実施の形態2において、図8に示すように、上側部材3と下側部材7との間に交互に配置する流路形成部材と中間仕切部材については、前記上側部材3側から第1の流路形成部材4、第1の中間仕切部材5,第2の流路形成部材4A、第2の中間仕切部材5A、第3の流路形成部材4B、第3の中間仕切部材5B、第4の流路形成部材6として説明する。また、第1の流路形成部材4と第1の中間仕切部材5と第4の流路形成部材6、および上側部材3と下側部材7は、前記実施の形態1の上側流路形成部材4と中間仕切部材5と下側流路形成部材6、および上側部材3と下側部材7のそれぞれと同一構成のため、説明を省略する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the flow path forming member and the intermediate partition member that are alternately arranged between the
まず、第2の流路形成部材4Aは、その前端壁(ヒートシンク前壁)4a側に第1の中間仕切部材5の冷媒中継流路51と同様の複数の冷媒中継流路44を前記ヒートシンク前壁4aに沿った一列状に設け、その冷媒中継流路44群と流路形成用穴40(冷媒流路41)とを仕切る隔壁に複数の平行する熱交換プレート42を一体形成した点が、前記実施の形態1の上側流路形成部材(この実施の形態2では第1の流路形成部材)4とは異なる。第3の流路形成部材4Bは、その流路分離帯42bを前記第2の流路形成部材4のそれよりも短くした点が第2の流路形成部材4と異なり、それ以外は第2の流路形成部材4と同一である。
First, the second flow
次に、第2の中間仕切部材5Aは、前記第2,第3の流路形成部材4A,4Bのそれぞれの冷媒中継流路44相互を連通する複数の外側冷媒中継流路51と内側冷媒中継流路53を並列状に設けた点が第1の中間仕切部材5と異なる。第3の中間仕切部材5Bは、第3,第4の流路形成部材4B,6の冷媒流路41,61相互の上流側を連通する冷媒流入穴52aを設けた点が、第1の中間仕切部材5と異なる。
Next, the second
以上において、上側部材3と下側部材7との間に、第1〜第4の流路形成部材4,4A4B、6と、これらの流路形成部材4,4A4B、6の相互間に介在させる第1〜第3の中間仕切部材5,5A,5Bとを積層して一体接合することにより、図10〜図11に示すヒートシンク1が組み立て構成される。そのヒートシンク1においては、下部の冷媒流入口71から第4の冷媒流路61および独立流路63→第3の中間仕切部材5Bの冷媒中継流路51→第3の流路形成部材4Bの冷媒中継流路44→第2の中間仕切部材5Aの外側冷媒中継流路51→第2の流路形成部材4Aの冷媒中継流路44→第1の中間仕切部材5の冷媒中継流路51→第1の流路形成部材4の独立流路43および冷媒流路41を通って最下部の冷媒排出口7に至る流路、すなわち、ヒートシンク1の内壁面に沿った外側独立流路100と、この外側独立流路100で囲まれた内側独立流路101とが形成された流路構成となっている。
In the above, between the
ここで、前記内側独立流路101は、冷媒流入口71から第4の冷媒流路61を介して第3の中間仕切部材5Bの冷媒流入穴52a→第3の流路形成部材4Bの冷媒流路41→第2の中間仕切部材5Aの冷媒中継流路53→第2の流路形成部材4Aの独立流路43および冷媒流路41→第2の中間仕切部材5Aと第3の流路形成部材4Bおよび第3の中間仕切部材5Bと第4の流路形成部材6の各冷媒排出穴52,45,52,64を通って冷媒流出口71に至る流路構成となっている。
Here, the inner
以上説明した実施の形態2によれば、前記実施の形態1と同様の上側部材3と下側部材7との間に、それぞれが複数の独立流路43,63を有する複数(第1〜第4)の流路形成部材4,4A,4B,6と、これらの間に介在させる複数(第1〜第3)の中間仕切部材5,5A,5Bとを積層して一体接合したヒートシンク1を構成し、前記各流路形成部材4,4A,4B,6のそれぞれの独立流路43,63を連通させて前記ヒートシンク1の内壁面に沿う外側独立流路100と、この外側独立流路100で囲まれた内側独立流路101とを形成するように構成したので、前記外側独立流路100と内側独立流路101によって放熱面積が前記実施の形態1の場合よりも増大し、さらに良好な冷却性能が得られるという効果がある。また、前記各流路形成部材4,4A,4B,6のそれぞれの独立流路43,63は、それぞれが発熱体2の実装領域下方で当該発熱体2の実装方向(長手方向)に隣り合う複数の熱交換プレート42,62により形成されているので、それらの熱交換プレート42,62によって冷媒の流れは、前記実施の形態1の場合と同様に層流となり、このため、冷媒の乱流に起因するヒートシンク壁部の腐食を防止することができて、ヒートシンク1の寿命を延ばすことができるという効果がある。
According to the second embodiment described above, a plurality (first to first) each having a plurality of
なお、前記実施の形態2では、外側独立流路100と内側独立流路101の2つの流路構成とする場合について説明したが、前記各流路形成部材4,4A,4B,6および中間仕切部材5,5A,5Bの積層枚数を増やして、さらに多くの複数層からなる独立流路を形成してもよく、この場合においても前記実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the case where the outer
1 ヒートシンク、2 発熱体、3 上側部材、4,4A 上側流路形成部材、4a 前端壁、4B 下側流路形成部材、5,5A,5B 中間仕切部材、5a 前端壁、6 下側流路形成部材、6a 前端壁、7 下側部材、40 流路形成用穴、41 上側冷媒流路、42 熱交換プレート、42a 流路分離帯、43 上側独立流路、44 外側冷媒中継流路、45 冷媒排出穴、51 冷媒中継流路、52 冷媒排出穴、52a 冷媒流入穴、53 内側冷媒中継流路、60 流路形成用穴、61 下側冷媒流路、62 熱交換プレート、62a 流路分離帯、63 下側独立流路、64 冷媒排出穴、71 冷媒流入口、72 冷媒流出口、100 外側独立流路、101 内側独立流路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat sink, 2 Heat generating body, 3 Upper member, 4, 4A Upper flow path formation member, 4a Front end wall, 4B Lower flow path formation member, 5, 5A, 5B Intermediate partition member, 5a Front end wall, 6 Lower flow path Forming member, 6a front end wall, 7 lower member, 40 channel forming hole, 41 upper refrigerant channel, 42 heat exchange plate, 42a channel separation zone, 43 upper independent channel, 44 outer refrigerant relay channel, 45 Refrigerant discharge hole, 51 Refrigerant relay flow path, 52 Refrigerant discharge hole, 52a Refrigerant inflow hole, 53 Inner refrigerant relay flow path, 60 Flow path forming hole, 61 Lower refrigerant flow path, 62 Heat exchange plate, 62a Flow path separation Belt, 63 Lower independent flow path, 64 Refrigerant discharge hole, 71 Refrigerant inlet, 72 Refrigerant outlet, 100 Outer independent flow path, 101 Inner independent flow path.
Claims (3)
前記上側冷媒流路と前記冷媒中継流路および前記下側冷媒流路の少なくとも前記上側冷媒流路には、前記冷媒中継流路からの流入冷媒を前記発熱体の実装領域付近の下面に衝突させ、前記発熱体の実装方向に沿って隣り合う複数の独立流路が形成され、
前記複数の独立流路は、前記ヒートシンクの内壁面に沿った外側独立流路と、
この外側独立流路で囲まれた内側独立流路とから形成されていることを特徴とするヒートシンク。 A heating element is mounted on the upper surface, and a refrigerant flow path for cooling the heating element is provided therein, and the refrigerant flow path is divided into an upper refrigerant flow path and a lower refrigerant flow path, It has an intermediate partition member provided with a refrigerant relay channel for connecting to the lower refrigerant channel, and the lower refrigerant channel is connected to the refrigerant inlet and the upper refrigerant channel is connected to the refrigerant outlet. In the heat sink,
At least the upper refrigerant flow path of the upper refrigerant flow path, the refrigerant relay flow path, and the lower refrigerant flow path is caused to cause the inflow refrigerant from the refrigerant relay flow path to collide with the lower surface near the heating element mounting region. a plurality of independent flow paths adjacent to each other along the mounting direction of the heating element is made form,
The plurality of independent flow paths include an outer independent flow path along an inner wall surface of the heat sink ,
Heat sink, characterized in that it is formed from the enclosed outside independent channel and inner independent channel.
一端側上面に発熱体が実装された平板状の上側部材と、
冷媒流入口および冷媒流出口を有する平板状の下側部材と、
前記上側部材と下側部材との間に配置される平板状の複数の流路形成部材と、
この流路形成部材の相互間に配置される平板状の中間仕切部材とにより形成されて、
前記中間仕切部材を境界とした上側冷媒流路と下側冷媒流路に仕切り形成され、その上側冷媒流路の上流側と下側冷媒流路の下流側が前記中間仕切部材に設けられた冷媒中継流路で接続され、その接続部に前記上側冷媒流路と下側冷媒流路のそれぞれに複数の独立流路が形成されていることを特徴とする請求項1記載のヒートシンク。 The refrigerant flow path is
A flat plate-like upper member having a heating element mounted on the upper surface on one end side;
A flat plate-like lower member having a refrigerant inlet and a refrigerant outlet;
A plurality of plate-shaped flow path forming members disposed between the upper member and the lower member;
It is formed by a flat intermediate partition member arranged between the flow path forming members,
Refrigerant relay in which an upper refrigerant flow path and a lower refrigerant flow path with the intermediate partition member as a boundary are formed, and an upstream side of the upper refrigerant flow path and a downstream side of the lower refrigerant flow path are provided in the intermediate partition member The heat sink according to claim 1, wherein the heat sink is connected by a flow path, and a plurality of independent flow paths are formed in each of the upper refrigerant flow path and the lower refrigerant flow path at the connection portion.
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