JP4539425B2 - ヒートパイプ式ヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を冷却する場合に好適に使用できるヒートパイプ式ヒートシンク及びその製造方法に関する。

例えばパーソナルコンピュータの機器筐体内には、情報処理を実行するための演算処理装置（例えば、中央処理装置：ＣＰＵ）を含む多数の電子部品（発熱体）が収納されている。

このような電子機器においては、回路の高集積化と処理の高速化に伴って、各電子部品でのジュール発熱の増大が無視できなくなっている。そこで、該電子部品の過熱（オーバーヒート）による機能損失を防止するために、電子部品からの発生熱を部品周囲に放散するための対策(例えば、ヒートシンク）が施されている。

従来、この種のヒートシンクには、電子部品取付部として複数の通路を有する冷却ブロックと、冷却ブロックの各通路内にその一部がそれぞれ敷設された複数のヒートパイプと、ヒートパイプの長手方向に並列するように多数の放熱フィンとを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

このようなヒートシンクの製造は、例えば、冷却ブロック（ヒートブロック）に丸孔加工を施して複数の通路（パイプ保持孔）を設け、これら各通路にヒートパイプの片方端部を挿入して固定し、他方端領域に放熱用の冷却フィンを接合することにより行うことが可能である。

また、使用方法としては、発熱する電子素子等に直接または伝熱グリス等を用いて金属製のヒートブロックを接触せしめ、該ヒートブロックに伝わった熱を、ヒートパイプを介してヒートパイプ他端の放熱フィンに伝え、自然空冷または強制空冷により大気に放散させるものである。前記のような伝熱（放熱）経路を有することから、電子素子等とヒートブロック間の熱抵抗、ヒートブロックとヒートパイプ間の熱抵抗、ヒートパイプと放熱フィンとの熱抵抗がその放熱性能（効率）に大きな影響を及ぼす。よって、高性能なヒートパイプ式ヒートシンクを実現するためには、部材接触部分の熱抵抗を極力低減することが望まれる。
特許第２６１３７４３号公報 特開２００２−１２００３３号公報

しかし、特許文献１や特許文献２に示すような、ヒートブロックに丸孔加工を施す方法によってヒートシンクを製造すると、孔明け（パイプ保持孔の形成）に多大の加工時間を費やし、コスト高になるという問題があった。

さらに、上記丸孔加工を施してヒートパイプを挿入するヒートシンクの製造方法においては、製造工程上の理由（加工公差に起因する孔径およびヒートパイプ外径のゆらぎを許容できるように、予め設計寸法に差異を設けること）から、ヒートブロック（各通路の内面）と各ヒートパイプの外面との間に空隙（ギャップ）が必然的に形成されることになり、安定した熱接触性を得るために各空隙を多量の半田等で埋める工程が必要である。この際、ヒートブロック全体を半田溶融温度以上に加熱した状態で、複数箇所の空隙に手作業で半田を流し込むことが多く、作業効率上の観点からコスト高になるという問題があった。なお、半田の流し込み工程を自動機で行うことも考えられるが、複数種のヒートシンクを製造するにあたり、各種ヒートシンクに対応する専用の自動機が必要となり、設備導入および維持コストが嵩むという問題が生じる。

そこで、上記製造上の課題（工程の煩雑化、作業効率の低下）を解決するために、特許文献２の従来技術に示されるように、２枚の固定プレートにパイプ挿入溝を形成し、該パイプ挿入溝にヒートパイプを嵌め合わせて固定する方法が提案されている。

図８は、従来のヒートパイプ式ヒートシンクを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図（一部）である。図８(ａ)及び(ｂ)を用いて従来のヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法の一例を示す。従来のヒートパイプ式ヒートシンクは、第１ヒートブロック８０Ａ及び第２ヒートブロック８０Ｂを形成し、次に両ヒートブロック８０Ａ，８０Ｂにパイプ保持孔８１を形成するための断面半円形状の凹溝８１Ａ，８１Ｂをそれぞれ設けた後、これら両凹溝８１Ａ，８１Ｂ内に放熱フィン８２付きのヒートパイプ８３を配置してから、両ヒートブロック８０Ａ，８０Ｂによって挟持することにより製造される。

しかしながら、図８（ａ）及び（ｂ）に示すようなヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法において、ヒートブロック８０Ａ，８０Ｂに対する切削加工による断面半円形状の凹溝８１Ａ，８１Ｂの形成は、ヒートパイプ外径との整合性の観点で、丸孔加工に比して有利である反面、半円溝の切削加工自体が高コストになりやすい（加工時間が長い為）。また、押出成形方法により断面半円形状の凹溝８１Ａ，８１Ｂを有するヒートブロック８０Ａ，８０Ｂを製造する場合、切削加工や丸孔加工に比してコスト低減が可能となるが、形状や寸法に製造ばらつきが生じやすく、結果としてパイプ保持孔８１の内面とヒートパイプ８３の外面との間に空隙が形成されやすい。接合面における空隙の形成は、接触伝熱面積の減少を意味し、ヒートブロック８０とヒートパイプ８３間の熱抵抗増大につながる。この結果、ヒートブロック８０とヒートパイプ８３との間の熱交換効率が低下し、高性能なヒートパイプ式ヒートシンクを得ることができないという不都合があった。

また、パイプ保持孔８１の内面とヒートパイプ８３の外面との間に広範囲にわたって空隙が形成された場合、ヒートブロック８０によるヒートパイプ８３の保持力が低下し、パイプ保持の安定性を得ることができない（ヒートパイプがガタついたり、抜けたりする）という不都合もあった。

従って、本発明の目的は、コストの低廉化を図ることができるとともに、ヒートパイプ保持の安定性を得ることができ、放熱性能（効率）の高い高性能なヒートパイプ式ヒートパイプ及びその製造方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、
少なくとも一方に開口するパイプ保持孔を有し、熱交換対象に対して熱授受可能に取り付けるためのヒートブロックと、
前記ヒートブロックのパイプ保持孔内に一方端部が保持され、かつ他方端部が前記ヒートブロックの外部に露出した塑性変形可能なヒートパイプと、
前記ヒートパイプの露出した前記他方端部に取り付けられ、パイプ長手方向に並列する複数の伝熱部材とを備えたヒートパイプ式ヒートシンクであって、
前記ヒートブロックは、前記ヒートパイプを挟圧保持するための第１ヒートブロックと第２ヒートブロックとで構成され、
前記第１ヒートブロックと前記第２ヒートブロックとの間には、前記パイプ保持孔を形成するための凹溝が設けられ、
前記パイプ保持孔は、前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックによる挟圧によって前記ヒートパイプの前記一方端部の横断面形状を真円を除く形状に塑性変形させて収容する空間部として構成され、かつ、前記ヒートブロックの厚み方向の前記パイプ保持孔の高さは前記ヒートパイプの直径よりも小さくなるように形成されるとともに、前記ヒートパイプ保持孔の幅は前記ヒートパイプの直径と略同一の寸法になるように形成され、さらに、
前記ヒートブロック内に保持された前記ヒートパイプの垂直横断面外周方向における前記パイプ保持孔の内面に対する非接触長さａが、前記パイプ保持孔の垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足する寸法であることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンクを提供する。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、
少なくとも一方に開口するパイプ保持孔を有し、熱交換対象に対して熱授受可能に取り付けるためのヒートブロックと、
前記ヒートブロックのパイプ保持孔内に一方端部が保持され、かつ他方端部が前記ヒートブロックの外部に露出した塑性変形可能なヒートパイプと、
前記ヒートパイプの露出した前記他方端部に取り付けられ、パイプ長手方向に並列する複数の伝熱部材とを備えたヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法であって、
前記ヒートパイプを挟圧保持するための第１ヒートブロックと第２ヒートブロックを形成する工程と、
前記パイプ保持孔を、高さが前記ヒートパイプの直径よりも小さく、かつ、幅が前記ヒートパイプの直径と略同一の寸法となるように形成するための凹溝を前記第１ヒートブロックと前記第２ヒートブロックとの間に設ける工程と、
前記凹溝内に前記ヒートパイプを配置した後、前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックによって前記ヒートパイプを挟圧保持することにより前記ヒートパイプの前記一方端部の横断面形状を真円を除く形状に塑性変形させる工程とを含み、
前記塑性変形させる工程において、前記凹溝内に前記ヒートパイプを配置したときの前記凹溝と前記ヒートパイプとの接触面積は、前記第１ヒートブロック及び第２ヒートブロックによる被覆部分における前記ヒートパイプの周面積の７５％以下であり、かつ、塑性変形した後の前記パイプ保持孔と前記ヒートパイプとは、前記ヒートパイプの垂直横断面外周方向における前記パイプ保持孔の内面に対する非接触長さをａ、前記パイプ保持孔の垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足するように接触しており、さらに、
前記パイプ保持孔は、前記第１ヒートブロック及び第２ヒートブロックによる挟圧によって塑性変形した前記一方端部を収容する空間部として構成されることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法を提供する。

本発明によると、コストの低廉化が図れるとともに、ヒートパイプを保持する強度に安定性があり、放熱性能（効率）の高い高性能なヒートパイプ式ヒートシンクを得ることができる。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを説明する図である。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図（一部）を示す。

〔ヒートシンクの全体構成〕
図１（ａ）及び（ｂ）において、符号１で示すヒートパイプ式ヒートシンクは、熱交換対象からの発生熱を受けるヒートブロック（伝熱部材）２と、このヒートブロック２に接触するヒートパイプ３と、このヒートパイプ３からの伝達熱を大気中に放散する複数（図１（ａ）では１２個）の放熱フィン（伝熱部材）４とから構成されている。

（ヒートブロック２の構成）
ヒートブロック２は、図１（ａ）において、ブロック高さ（厚さ）方向に分割した第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６とから形成されており、水平面横方向（幅方向）に並列しかつ水平面縦方向（長さ方向）に開口する複数（図１（ａ）では２個）のパイプ保持孔２Ａを有する。ヒートブロック２の材料としては、熱伝導性の高い銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属が好適に用いられる。

第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６は、それぞれが互いにブロック高さ方向に隣接して固定され、ヒートパイプ３を挟圧保持するように構成される。また、いずれか一方の、例えば第２ヒートブロック６の部品取付面６ａを電子部品等の熱交換対象に対して熱授受可能に取り付けるように構成される。第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６の固定方法としては、ねじ止め、溶接、半田接合、或いはかしめ等による方法が用いられる。

第１ヒートブロック５には、図１（ａ）において、水平面横方向（幅方向）に並列し、かつブロック接触面５ａに開口する断面矩形状の凹溝５Ａが設けられている。第２ヒートブロック６には、同じく水平面横方向に並列し、かつブロック接触面６ｂに開口する断面矩形状の凹溝６Ａが設けられている。

凹溝５Ａ及び凹溝６Ａの各溝幅はヒートパイプ（塑性変形前のヒートパイプ）３の直径と略同一の寸法に、その各溝深さはヒートパイプ（同じく塑性変形前のヒートパイプ）３の半径より小さい寸法にそれぞれ設定されている。

そして、ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６の固定状態（ヒートパイプ３の挟圧保持状態）においてその開口面が互いに合致してパイプ保持孔２Ａを形成するように構成されている。パイプ保持孔２Ａは、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６による挟圧によって真円を除く横断面形状に塑性変形したヒートパイプ３の一方端部を収容する空間部として構成されている。ここで、真円を除く横断面形状とは、ヒートパイプ３の垂直横断面が真円を除く形状であればよく、四角形、六角形、八角形等の多角形形状、楕円形状、長円形状などが挙げられる。凹溝５Ａ及び凹溝６Ａの加工には形削り加工（切削加工）や押出加工等が用いられるが、量産コスト低減の観点からは押出加工が望ましい（少量生産では切削加工を用いた方がコスト低減が図りやすい）。

（ヒートパイプ３の構成）
ヒートパイプ３は、全体が銅等の塑性変形可能な金属によって円筒状の密閉容器として形成されており、所定量の作動液（図示せず）をそれぞれ内封する。そして、ヒートパイプ３は、それぞれの一方端部がヒートブロック２の外部に露出し、また、他方端部がヒートブロック２のパイプ保持孔２Ａ内に圧接して保持されている。なお、ヒートパイプ３の材料としては、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、ステンレススチール等の金属が好適に用いられる。

ヒートブロック２内に保持されたヒートパイプ３の垂直横断面外周方向におけるパイプ保持孔２Ａの内面に対する非接触長さａは、パイプ保持孔２Ａの垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足する寸法に設定されている。或いは、０．０５≦ａ／Ａ≦０．２５又は０．１０≦ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足する寸法に設定される。この範囲に設定することにより、ヒートパイプ３の外面とパイプ保持孔２Ａの内面との間の接触面積が十分に確保されるため、ヒートパイプ３とヒートブロック２との間の熱伝達抵抗によりヒートシンク全体の伝熱効率が律速されることはなく、高性能なヒートパイプ式ヒートシンク１を確実に得ることができる。ａ／Ａ＞０．２５である場合には、ヒートパイプ３の外面とパイプ保持孔２Ａの内面との間の接触面積が小さくなり、ヒートパイプ３とヒートブロック２との間の熱伝達抵抗が大きくなるため、空隙に半田等の伝熱物を用いる必要性が高くなる。そのため、上記の範囲に設定することが好適である。なお、上記範囲内に設定されている場合において、ヒートパイプ３の外面とパイプ保持孔２Ａの内面との接触部位に伝熱物を介在させてもよく、本実施の形態における接触には、このような伝熱物介在接触も含む。

（放熱フィン４の構成）
放熱フィン４は、ヒートパイプ長手方向に並列してそれぞれ配置され、かつヒートパイプ３の露出部にそれぞれ取り付けられる板状部材によって構成されている。放熱フィン４には、ヒートパイプ３を挿通させるためのパイプ挿通孔４Ａが設けられている。また、パイプ挿通孔４Ａの開口周縁には、ヒートパイプ３に放熱フィン４を取り付けるための環状の取付片（図示せず）が一体に設けられていることが望ましい。なお、放熱フィン４の材料としては、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属が好適に用いられるが、大気に効率良く放熱できる素材であれば特に限定されない。

次に、本発明の第１の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法につき、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

〔ヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法〕
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法を説明するために示す断面図である。図２（ａ）は、ヒートパイプの配置状態を示す断面図である。図２（ｂ）は、ヒートブロックによるヒートパイプの挟圧前の断面図であり、図２（ｃ）は、ヒートブロックによるヒートパイプの挟圧後の断面図である。

本実施の形態におけるヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法は、「ヒートブロックの形成」、「ヒートブロックの溝加工」、及び「ヒートパイプの挟圧保持」の各工程が順次実施されるため、これらの各工程を順次説明する。

また、本実施の形態における製造方法によって、前述したヒートパイプ式ヒートシンク１が得られるため、図１（ａ）及び（ｂ）と同一の部材については同一の符号を用いて各工程を説明する。

「ヒートブロックの形成」および「ヒートブロックの溝加工」
ヒートパイプ３を挟圧保持するパイプ保持孔２Ａを形成するための凹溝５Ａ及び凹溝６Ａを有する第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６とを形成する。

凹溝５Ａ及び凹溝６Ａは、図１（ａ）において、それぞれ水平横方向（幅方向）に所定の間隔をもって第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６に設けられる。凹溝の数および間隔等は、必要とされる放熱効率や面積（ブロックサイズ）により適宜選択される。凹溝の形成方法としては、ブロック材に対する切削加工または凹溝を有するようなブロック材の押出加工が好適に用いられるが、結果として凹溝が形成できれば特に限定されない。大量生産においてはコスト低減の観点から押出加工が望ましいが、少量生産では切削加工を用いた方がトータルコストの低減が図りやすい。

「ヒートパイプの挟圧保持」
図２（ａ）に示すように、第２ヒートブロック６の各凹溝６Ａ内に塑性変形前のヒートパイプ３（一部）の一方端部をそれぞれ配置する。

次に、ブロック接触面６ｂにブロック接触面５ａを対向させて第１ヒートブロック５の各凹溝５Ａ内にヒートパイプ３（一部）の一方端部をそれぞれ図２（ｂ）に示すように配置する。このとき、本実施の形態において、第１ヒートブロック５の凹溝５Ａおよび第２ヒートブロック６の凹溝６Ａは、断面矩形状であることから、ヒートパイプ３とは線接触（断面においては点接触）している。なお、後述する他の実施の形態において、配置時における凹溝とヒートパイプの接触面積は、ヒートブロック被覆部分におけるヒートパイプの周面積の７５％以下、５０％以下、又は２５％以下である。

次いで、図２（ｃ）に示すように、第１ヒートブロックの凹溝５Ａ及び第２ヒートブロックの凹溝６Ａによってパイプ保持孔２Ａが形成されるように、ヒートパイプ３を挟圧する。このとき、ヒートパイプ３は、凹溝の底壁および凹溝の側壁（パイプ保持孔２Ａの内壁）に拘束されながら、パイプ横断面内で塑性変形し、ヒートパイプ３の上下左右（図２（ｃ）中での方向）において、パイプ保持孔２Ａ内壁と良好な接触状態が得られる。前述したように、本実施の形態（挟圧保持の状態）においては、ヒートパイプ３の垂直横断面外周方向におけるパイプ保持孔２Ａの内面に対する非接触長さをａ、パイプ保持孔２Ａの垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足するように接触している（ヒートブロック被覆部分におけるヒートパイプ３全断面において、同範囲を満足するように接触していることが望ましい）。なお、後述する他の実施の形態において、挟圧によるパイプ塑性変形完了時におけるパイプ保持孔とヒートパイプとは、上記のａとＡが０＜ａ／Ａ≦０．２５、０．０５≦ａ／Ａ≦０．２５、又は０．１０≦ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足するように接触している（ヒートブロック被覆部分におけるヒートパイプ全断面において、同範囲を満足するように接触していることが望ましい）。

この後、第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６とを互いに固定する。上述したように、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６の固定方法は、ねじ止め、溶接、半田接合、かしめ等の何れの方法であっても構わない。
このようにして、ヒートパイプ式ヒートシンク１を製造することができる。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）パイプ保持孔２Ａ内でそれぞれヒートパイプ３を塑性変形させて保持するため、ヒートブロック５，６及びヒートパイプ３の製造上のばらつきを吸収する（許容する）ことができ、設計の自由度ならびに歩留まりの向上につながることから、コストの低廉化を図ることができる。また、パイプ保持孔２Ａの内面とヒートパイプ３の外面との間に、パイプ外周方向の広い領域にわたって空隙が形成されないことから、ヒートブロック２とヒートパイプ３との間で接触伝熱面積を確保することができる。また、ヒートパイプ３の外面は、パイプ保持孔２Ａの内面に圧接されることになり、ヒートパイプ３とヒートブロック２の接触（接合）状態が良好なものとなる。これにより、接触部分での伝熱抵抗を低減することができるため、高性能なヒートパイプ式ヒートシンク１を得ることができる。特に、ブロック材の凹溝を押出加工で形成した場合や緩い加工精度の（許容加工公差が大きい）切削加工で形成した場合においても、上記効果を奏するヒートパイプ式ヒートシンク１を得ることができる。

（２）パイプ保持孔２Ａの内面とヒートパイプ３の外面との間にパイプ外周方向の広い領域にわたった空隙が形成されないことにより、ヒートブロック２によるヒートパイプ３の保持力を高めることができる（保持が安定する）。

（３）パイプ保持孔２Ａの内面とヒートパイプ３の外面との間（パイプ保持孔２Ａの隅部）に形成された空隙を半田等の伝熱物で埋める場合には、ヒートブロック５，６とヒートパイプ３との間に伝熱物を介在させて挟持した後、この伝熱物及びヒートブロック２・ヒートパイプ３を伝熱物の溶融温度以上に加熱すればよいので、各空隙箇所に手作業で半田等を流し込む従来の方法の場合に比べ、作業時間を短縮することができ、この点においてもコストの低廉化を図ることができる。

[第２の実施の形態]
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す図である。図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）において、図１(ａ)及び(ｂ)と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の実施の形態に示すヒートパイプ式ヒートシンク２１は、第１ヒートブロック５において凹溝５Ａの開口面内でヒートパイプ接触側に開口する凹部２２及び凸部２４を有し、また、第２ヒートブロック６において凹溝６Ａの開口面内でヒートパイプ接触側に突出する凹部２５及び凸部２７をそれぞれ有する点に特徴がある。凹凸部は、凹部２２、２５を設けることにより、結果的に凸部２４、２７が形成されるようにしてもよいし、凸部２４、２７を設けることにより、結果的に凹部２２、２５が形成されるようにしてもよい。

凹溝５Ａ内の凹部２２と凸部２４、及び凹溝６Ａ内の凹部２５と凸部２７は、ヒートパイプ長手方向に対して、複数設けることもできる。また、凹凸部は、第１ヒートブロック５または第２ヒートブロック６のどちらか一方のみに形成されていてもよい。

[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。

（１）第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６による挟圧によって凹部２２と凹部２５との間、及び凸部２４と凸部２７との間でヒートパイプ３をパイプ断面方向にそれぞれ塑性変形させることができ、これら塑性変形部分が凹部２２，２５及び凸部２４，２７に嵌合することになり、ヒートブロック２に対するヒートパイプ３の保持力を一層高めることができる。特に、ヒートパイプを引き抜く方向に対する抵抗力（保持力）が飛躍的に向上する。

（２）凹部２２と凹部２５との間、及び凸部２４と凸部２７との間でヒートパイプ３を塑性変形させるため、凹凸加工における製造ばらつきを吸収してヒートブロック２とヒートパイプ３の保持構造を確実に得ることができる。

[第３の実施の形態]
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す断面図である。図４において、図１(ａ)及び(ｂ)と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、第３の実施の形態に示すヒートパイプ式ヒートシンク３１は、パイプ保持孔２Ａを形成するための凹溝３２（図４では１個のみ図示）を第２ヒートブロック６にのみ有する点に特徴がある。

すなわち、第２ヒートブロック６には、ブロック接触面６ｂに開口する凹溝３２が設けられているが、第１ヒートブロック５は、平板状のブロックによって形成されている。なお、第３の実施の形態において、図４における第２ヒートブロックと第１ヒートブロックを入れ替えて構成してもよい（第１ヒートブロック５に凹溝３２を有し、第２ヒートブロック６を平板状ブロックとする）。

図５は、本発明の第３の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの全体を示す斜視図である。図５において、図１(ａ)及び(ｂ)と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、第３の実施の形態に示すヒートパイプ式ヒートシンク３１は、Ｌ字状のヒートパイプ３を備えて構成される。

このため、ヒートパイプ３の外部露出端部（フィン取付端部）は、パイプ保持孔２Ａ，（凹溝６Ａ）内に臨む端部に対して略直角に折り曲げ形成されている。

図５においては、ヒートパイプ３の外部露出端部（フィン取付端部）とヒートブロック取付端部との間の1箇所のみを屈曲させた構造を示したが、これに限られるものではなく、複数箇所で屈曲させてもよく、また、屈曲角度も略直角に限られない。

このようにヒートパイプ３を屈曲させることにより、ブロック面方向のスペースが狭い場合にはブロック厚さ方向のスペース内にヒートパイプ３の外部露出端部を配置することができ、ブロック厚さ方向のスペースを有効に利用することができる。

なお、本発明の他の実施の形態においても、本実施の形態のように屈曲させたヒートパイプ３を用いることができるし、本実施の形態において、屈曲させないヒートパイプ３を用いることもできる。

[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６による挟圧によって凹溝３２（パイプ保持孔２Ａ）内でそれぞれヒートパイプ３をパイプ断面方向に塑性変形させることができるため、第１の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。さらに、どちらか一方のヒートブロックのみに凹溝形成加工を施せば良いことから、加工コストの低廉化を図ることができる。

[第４の実施の形態]
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図である。図６において、図１(ａ)及び(ｂ)と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図６では、図１、図３、および図５で図示した放熱フィン４は省略した。

図６に示すように、第４の実施の形態に示すヒートパイプ式ヒートシンク４１は、複数の第３ヒートブロック４２を用い、パイプ保持孔２Ａを形成するための凹溝４５が形成されている点に特徴がある。

このため、第３ヒートブロック４２は、図５において、水平横方向（幅方向）に所定の間隔をもって並列した位置に配置され、かつ第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６との間に介装され、２つの第３ヒートブロック４２の間に凹溝４５が形成される。なお、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６は、凹溝のない平板状のブロックによって構成される。

[第４の実施の形態の効果]
以上説明した第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。

パイプ保持孔２Ａを形成するための凹溝４５は、第１ヒートブロック５と第２ヒートブロック６との間に第３ヒートブロック４２を介在させることにより形成されるため、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６・第３ヒートブロック４２に溝加工を施す必要がなく、コストの低廉化を図ることができる。

[第５の実施の形態]
図７は、本発明の第５の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図である。図７において、図１(ａ)及び(ｂ)と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７に示すように、第５の実施の形態に示すヒートパイプ式ヒートシンク５１は、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６のうちいずれか一方のヒートブロックが分割して構成されている点に特徴がある。これは、熱交換対象の配置（電子機器の中での冷却すべき電子部品の位置関係）や電子部品の発熱量（言い換えると、放熱量）等に応じて、大きなヒートブロックや多数のヒートパイプが必要な場合に、あるいは、電子機器内で近接した位置関係にある複数のヒートパイプ式ヒートシンクを１つにまとめる場合に、特に有効なヒートパイプ式ヒートシンクである。

図７において、第１ヒートブロック５は、２つのブロックエレメント５２に分割して形成されている。ブロックエレメント５２は、それぞれブロック接触面（第２ヒートブロック側）に開口する凹溝（図示せず）を有し、これら凹溝の長手方向に並列して配置されている。

図７において、第２ヒートブロック６は、凹溝６Ａを有し、２つのブロックエレメント５２に対して共用のヒートブロックからなり、２つのブロックエレメント５２（第１ヒートブロック５）と共に２つのヒートパイプユニット５３（ヒートパイプ３と放熱フィン４を組合わせたもの）を挟圧保持するように構成されている。凹溝６Ａは比較的長い溝であるため、特に、押出加工を用いると安価に形成することができる。

なお、本実施の形態では第１ヒートブロック５の凹溝（図示せず）及び第２ヒートブロック６の凹溝６Ａによってパイプ保持孔２Ａを形成する場合について説明したが、第３の実施の形態と同様に、凹溝６Ａのみによってパイプ保持孔２Ａを形成しても勿論よい。

[第５の実施の形態の効果]
以上説明した第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。

第２ヒートブロック６が共用のヒートブロックであるため、部品点数を削減することができ、組立・製造コストの低廉化を図ることができる。また、電子機器内で隣接した位置関係にある複数のヒートパイプ式ヒートシンクを１つにまとめることができる（顧客において、複数のヒートパイプ式ヒートシンクを購入・敷設するよりも低コスト化が可能となる。）

なお、本実施の形態ではブロックエレメント６２が２個である場合について説明したが、その個数は３個以上であってもよい。

以上、本発明のヒートパイプ式ヒートシンクを上記の各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、次に示すような変形も可能である。

（１）上記実施の形態では、第１ヒートブロック５及び第２ヒートブロック６による挟圧保持の際に形成されるパイプ保持孔２Ａの内面とヒートパイプ３の外面との間の空隙を、半田等の伝熱物で埋める場合について説明したが、これに限定されず、伝熱物は伝熱性接着剤や伝熱グリースを用いてもよい。また、パイプ保持孔２Ａの内面とヒートパイプ３の外面との間に半田めっき材や錫めっき材、軟性金属（ヒートブロック及びヒートパイプより軟らかい金属）を介在させてもよい。

（２）上記実施の形態では、パイプ保持孔２Ａが矩形孔である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、断面が真円形を除く形状であればよく、六角形孔や八角形孔、楕円孔や長孔であっても何等差し支えない。また、第１ヒートブロック５の凹溝と第２ヒートブロック６の凹溝の幅が略同一であるならば、凹溝の断面形状が異なった組合せでも構わない。例えば、第１ヒートブロック５の凹溝断面を半円形状とし、第２ヒートブロック６の凹溝断面を矩形状とした組合わせは、その一例である。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図とそのＡ−Ａ線断面図（一部）である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法を示す断面図である。 (ａ)及び(ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図とそのＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの全体を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、従来のヒートパイプ式ヒートシンクを示す斜視図とそのＣ−Ｃ線断面図（一部）である。

符号の説明

１…ヒートパイプ式ヒートシンク、２…ヒートブロック、２Ａ…パイプ保持孔、３…ヒートパイプ、４…放熱フィン、４ａ…パイプ挿通孔、５…第１ヒートブロック、５Ａ…凹溝、５ａ…ブロック接触面、６…第２ヒートブロック、６Ａ…凹溝、６ａ…部品取付面、６ｂ…ブロック接触面、２１…ヒートパイプ式ヒートシンク、２２，２５…凹部、２４，２７…凸部、３１…ヒートパイプ式ヒートシンク、３２…凹溝、４１…ヒートパイプ式ヒートシンク、４２…第３ヒートブロック、４５…凹溝、５１…ヒートパイプ式ヒートシンク、５２…ブロックエレメント、５３…ヒートパイプユニット

Claims (8)

1. 少なくとも一方に開口するパイプ保持孔を有し、熱交換対象に対して熱授受可能に取り付けるためのヒートブロックと、
   前記ヒートブロックのパイプ保持孔内に一方端部が保持され、かつ他方端部が前記ヒートブロックの外部に露出した塑性変形可能なヒートパイプと、
   前記ヒートパイプの露出した前記他方端部に取り付けられ、パイプ長手方向に並列する複数の伝熱部材とを備えたヒートパイプ式ヒートシンクであって、
   前記ヒートブロックは、前記ヒートパイプを挟圧保持するための第１ヒートブロックと第２ヒートブロックとで構成され、
   前記第１ヒートブロックと前記第２ヒートブロックとの間には、前記パイプ保持孔を形成するための凹溝が設けられ、
   前記パイプ保持孔は、前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックによる挟圧によって前記ヒートパイプの前記一方端部の横断面形状を真円を除く形状に塑性変形させて収容する空間部として構成され、かつ、前記ヒートブロックの厚み方向の前記パイプ保持孔の高さは前記ヒートパイプの直径よりも小さくなるように形成されるとともに、前記ヒートパイプ保持孔の幅は前記ヒートパイプの直径と略同一の寸法になるように形成され、さらに、
   前記ヒートブロック内に保持された前記ヒートパイプの垂直横断面外周方向における前記パイプ保持孔の内面に対する非接触長さａが、前記パイプ保持孔の垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足する寸法であることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。
2. 前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックのいずれか一方のヒートブロックには、前記凹溝の開口面内でヒートパイプ接触側に開口する凹部が設けられている請求項１に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
3. 前記凹溝は、前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックのうち少なくとも一方のヒートブロックに設けられている請求項１〜２のいずれかに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
4. 前記凹溝は、前記第１ヒートブロックと前記第２ヒートブロックとの間に第３ヒートブロックを介在させることにより設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
5. 前記ヒートパイプは、１箇所以上屈曲したパイプからなる請求項１〜４のいずれかに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
6. 前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックのうちいずれか一方のヒートブロックは、複数のブロックエレメントに分割して形成されている請求項１〜５のいずれかに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
7. 前記凹溝の内面と前記ヒートパイプの外面との間には伝熱物が介在している請求項１〜６のいずれかに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
8. 少なくとも一方に開口するパイプ保持孔を有し、熱交換対象に対して熱授受可能に取り付けるためのヒートブロックと、
   前記ヒートブロックのパイプ保持孔内に一方端部が保持され、かつ他方端部が前記ヒートブロックの外部に露出した塑性変形可能なヒートパイプと、
   前記ヒートパイプの露出した前記他方端部に取り付けられ、パイプ長手方向に並列する複数の伝熱部材とを備えたヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法であって、
   前記ヒートパイプを挟圧保持するための第１ヒートブロックと第２ヒートブロックを形成する工程と、
   前記パイプ保持孔を、高さが前記ヒートパイプの直径よりも小さく、かつ、幅が前記ヒートパイプの直径と略同一の寸法となるように形成するための凹溝を前記第１ヒートブロックと前記第２ヒートブロックとの間に設ける工程と、
   前記凹溝内に前記ヒートパイプを配置した後、前記第１ヒートブロック及び前記第２ヒートブロックによって前記ヒートパイプを挟圧保持することにより前記ヒートパイプの前記一方端部の横断面形状を真円を除く形状に塑性変形させる工程とを含み、
   前記塑性変形させる工程において、前記凹溝内に前記ヒートパイプを配置したときの前記凹溝と前記ヒートパイプとの接触面積は、前記第１ヒートブロック及び第２ヒートブロックによる被覆部分における前記ヒートパイプの周面積の７５％以下であり、かつ、塑性変形した後の前記パイプ保持孔と前記ヒートパイプとは、前記ヒートパイプの垂直横断面外周方向における前記パイプ保持孔の内面に対する非接触長さをａ、前記パイプ保持孔の垂直横断面内周長さをＡとした場合に、０＜ａ／Ａ≦０．２５の不等式を満足するように接触しており、さらに、
   前記パイプ保持孔は、前記第１ヒートブロック及び第２ヒートブロックによる挟圧によって塑性変形した前記一方端部を収容する空間部として構成されることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンクの製造方法。

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