JP6037578B1 - ヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型化が実現できるヒートシンク及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のヒートシンクは、ヒートパイプ及び金属板を備え、金属板は、第一表面及び第二表面を備え、金属板には、開口が設けられており、該開口は、第一表面及び第二表面を貫通し、ヒートパイプは、開口内に収容されて、且つ開口と接触して組み合わされる。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱技術領域に関し、特にヒートシンク及びその製造方法に関するものである。

従来、コンピュータや他の電子商品では、使用する際にこれらの電子商品に設けられている電子部材が熱を生じるため、放熱装置が装着されている。該放熱装置により、電子部材の熱を放熱して、熱が電子部材の動作に影響を与えることを防止する。従来の放熱装置は、ヒートパイプ及び金属板材を備え、該ヒートパイプは、金属板材に固定されている。従って、放熱装置の全体の厚さは、ヒートパイプの厚さ、金属板材の厚さ及び該ヒートパイプと該金属板材とを固定する他の部材の厚さの和である。しかし、このような放熱装置は、薄型化が求められている現在、適当でない。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、薄型化が実現できるヒートシンク及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のヒートシンクは、ヒートパイプ及び金属板を備え、金属板は、第一表面及び第二表面を備え、金属板には、開口が設けられ、開口は、第一表面及び第二表面を貫通し、ヒートパイプは、開口内に収容されて、且つ開口と接触して組み合わされる。

上記の課題を解決するために、本発明のヒートシンクに製造方法は、１つのヒートパイプ及び１つの金属板を準備するステップと、金属板に開口を設けるステップと、ヒートパイプを開口内に収容するステップと、ヒートパイプに対して平打ち加工を行って、ヒートパイプを薄くし、厚さが薄くなったヒートパイプを開口と接触して組み合わせるステップと、を含む。

本発明のヒートシンクの金属板には、開口が設けられており、ヒートパイプは、該開口内に収容される。つまり、従来の技術と比べて、金属板とヒートパイプとは重ねて設置されないため、ヒートパイプの厚さを薄くでき、ヒートシンクの全体の厚さも薄くすることができる。従って、ヒートシンクの薄型化が実現できる。

本発明の第一実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。 図１に示したヒートシンクの分解斜視図である。 図１に示したヒートシンクの半田工程及びヒートパイプの平打ち工程が完了した後のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した際の部分断面図である。 図１に示したヒートシンクの半田工程及びヒートパイプの平打ち工程が未完了の状態で切断した際の部分断面図である。 本発明の第二実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。 図５に示したヒートシンクの分解斜視図である。 図５に示したヒートシンクの半田工程及びヒートパイプの平打ち工程が完了した後のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した際の断面図である。 図７に示したヒートシンクの半田工程及びヒートパイプの平打ち工程が未完了の状態で切断した際の部分断面図である。 本発明の第三実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。

図１に示したように、本発明の第一実施形態に係るヒートシンク１００は、ヒートパイプ１０及び金属板２０を備える。ヒートシンク１００は、電子装置（図示せず）内に設置された発熱電子部材（図示せず）が生じる熱を放熱する。電子装置は、タブレットパソコン、スマートフォン、一体型パソコン、ビデオカメラ等の薄型の商品である。発熱電子部材は、例えば、電子装置内に設置されている中央処理装置等の電子部材である。

図２を併せて参照すると、ヒートパイプ１０は、一般のヒートパイプであり、ケース１２及びケース１２内に密封されている作動媒体（図示せず）を備える。ケース１２の内壁には、ウイック構造体（図示せず）が形成されている。これにより、作動媒体は素早く回流されるため、ヒートパイプ１０の放熱効率を向上することができる。ヒートパイプ１０は、左右に位置する２つの側部１４及び上下に位置する２つの表面１６を備える。ヒートパイプ１０の形状は、本実施形態の形状に限定されず、実際の要求によって設計することができる。本実施形態において、ヒートシンク１００の薄型化を実現するために、ヒートパイプ１０は、扁平状を呈しており、ヒートパイプ１０の厚さは、ヒートパイプ１０の幅より小さい。また、上下に位置している２つの表面１６は、それぞれ平坦な平面である。

図３及び図４を併せて参照すると、ヒートパイプ１０は、金属板２０に固定され、この際、金属板２０は、発熱電子部材と接触する。これにより、発熱電子部材が生じる熱は、金属板２０によってヒートパイプ１０に伝熱されため、発熱電子部材の熱を素早く放熱することができる。金属板２０は、銅板、アルミニウム板等の高熱伝導の機能を有する金属製の板である。金属板２０は、対向する第一表面２１及び第二表面２２を備える。ヒートパイプ１０の厚さは、金属板２０の厚さより厚い、或いは金属板２０の厚さに等しい。金属板２０には、開口２３が設けられている。開口２３は、内壁２３１を備える。本実施形態において、開口２３の形状及びサイズは、ヒートパイプ１０の形状及びサイズに対応する。即ち、内壁２３１は、複数の側面が順に、その首尾がそれぞれ接続されて形成された平面である。つまり、ヒートパイプ１０が開口２３内に収容される際、ヒートパイプ１０の２つの側部１４は、開口２３の内壁２３１とそれぞれ接触する。開口２３の四隅が面取りされている場合、内壁２３１の数は、４つに限定されず、４つ以上である。開口２３の幅は、ヒートパイプ１０の幅に等しく、開口２３の長さは、ヒートパイプ１０の長さより長い。ヒートパイプ１０の２つの表面１６は、金属板２０の対向する第一表面２１及び第二表面２２と同一平面上にそれぞれ位置する。ヒートパイプ１０は、開口２３と接触して組み合わされる。その後、ヒートパイプ１０の側部１４と金属板２０の開口２３とが連接されている箇所は、半田を介して溶接されて、ヒートパイプ１０と金属板２０とが更に強固に接続される。第一実施形態において、金属板２０は、１つの平坦な板状の構造である。つまり、開口２３を中心とする金属板２０の対向する２つの表面は、それぞれ平坦な平面である。

他の実施形態において、ヒートパイプ１０の２つの表面１６は、実際の要求によって、金属板２０の第一表面２１及び／或いは第二表面２２と同一平面上に位置するように設計されるか、或いは金属板２０の第一表面２１及び／或いは第二表面２２から突出するように設計される。

本発明の第一実施形態に係るヒートシンク１００の金属板２０には、開口２３が設けられており、ヒートパイプ１０は、該開口２３内に収容される。つまり、従来の技術と比べて、金属板２０とヒートパイプ１０とは重ねて設置されないため、ヒートパイプ１０の厚さを薄くでき、ヒートシンク１００の全体の厚さも薄くすることができる。従って、ヒートシンク１００の薄型化が実現できる。

本発明の第一実施形態に係るヒートシンク１００の製造方法は、以下のステップ（Ｓ０１〜Ｓ０５）を備える。ステップＳ０１において、１つのヒートパイプ１０及び１つの金属板２０を準備する。ステップＳ０２において、金属板２０に開口２３を設ける。ステップＳ０３において、ヒートパイプ１０を開口２３と接触させて組み合わせる。ステップＳ０４において、ヒートパイプ１０に対して平打ち加工を行って、ヒートパイプ１０の厚さを薄くする。次いで、ヒートパイプ１０を開口２３内に収容する。ステップＳ０５において、ヒートパイプ１０と開口２３とが連接する箇所を、半田を介して溶接する。

図４は、ヒートシンク１００の半田工程及びヒートパイプ１０の平打ち工程が未完了の状態で切断した際の部分断面図である。ここで、平打ち工程が未完了のヒートパイプ１０をヒートパイプ４０とする。ヒートパイプ４０の厚さは、金属板２０の厚さより厚く、ヒートパイプ４０に対して平打ち加工を行うことにより、ヒートパイプ１０が形成される。ヒートパイプ１０の厚さは、金属板２０の厚さより厚いか、或いは金属板２０の厚さに等しい。金属板２０は、従来の技術によって形成され、例えば、アルミニウム押出し加工或いはダイカスト成型によって形成される。開口２３は、金型或いは機械加工によって形成される。

ヒートパイプ４０に対する平打ち加工が終わった後、ヒートパイプ１０を開口２３に接触させて組み合わせる。これにより、ヒートパイプ１０と金属板２０とは初期固定されて、後に行う溶接工程において、ヒートパイプ１０の位置がずれるのを防止する。次いで、ヒートパイプ１０と金属板２０とを半田を介して溶接して固定する。ヒートパイプ１０と金属板２０とは接触して組み合わされているため、ヒートパイプ１０と金属板２０との間の間隙は小さく、使用される半田の量も少ない。

図５〜図８を併せて参照すると、本発明の第二実施形態に係るヒートシンク２００は、ヒートパイプ６０、金属板７０及び放熱フィンアセンブリ３０を備える。第二実施形態に係るヒートシンク２００が第一実施形態に係るヒートシンク１００と異なる点は、第二実施形態に係るヒートシンク２００のヒートパイプ６０の長さが、金属板７０の長さより長く、金属板７０が上方に折り曲げられた板状を呈する点である。具体的には、金属板７０の同じ一側は、階段状を呈しており、第一平面７１及び第二平面７２を備える。第一平面７１は、第一表面７４及び第一表面７４の両側からそれぞれ第二平面７２に向かって傾斜した傾斜面７６を備える。第二平面７２には、傾斜面７６の第一表面７４から離れている一側に接続された第二表面７５が設けられている。第一表面７４は、傾斜面７６によって第二表面７５と接続されており、第一表面７４の高さは、第二表面７５の高さより高い。第一表面７４から第二表面７５までの高さは、平打ち加工が行われた後のヒートパイプ６０の厚さに等しい。他の実施形態において、第一表面７４から第二表面７５までの高さは、平打ち加工が行われた後のヒートパイプ６０の厚さより小さく、ヒートパイプ６０の頂面は、第一表面７４或いは第二表面７５から突出している。また、金属板７０には、開口７３が設けられており、開口７３は、第一表面７４、傾斜面７６及び第二表面７５の一部を貫通している。ヒートパイプ６０の略中央は、金属板７０の開口７３内に収容され、ヒートパイプ６０の一端は、金属板７０から突出し、ヒートパイプ６０の別の一端は、放熱フィンアセンブリ３０に接続される。ヒートパイプ６０における金属板７０と接続されている箇所は蒸発部であり、ヒートパイプ６０における放熱フィンアセンブリ３０と接続されている別の一端は冷却端である。ヒートパイプ６０の蒸発部は、開口７３内に収容され、開口７３から突出しているヒートパイプ６０の蒸発部の底面は、金属板７０の第二表面７５と重なり合い、ヒートパイプ６０の蒸発部の頂面は、第一表面７４と同一平面上に位置する。第一表面７１と第二表面７５との間には高度差があり、該高度差は、ヒートパイプ６０の厚さに等しい。即ち、ヒートパイプ６０と金属板７０とを組み合わせた後の厚さは、金属板７０の厚さに等しい。他の実施形態において、ヒートパイプ６０を金属板７０の第一平面７１から突出させて、ヒートパイプ６０と金属板７０とを組み合わせた後の厚さは、金属板７０の厚さより厚い。即ち、該高度差は、ヒートパイプ６０の厚さより大きい。

本発明の第二実施形態に係るヒートシンク２００は、第一実施形態に係るヒートシンク１００の製造方法と同じである。また、平打ち加工を行う前のヒートパイプ６０の厚さは、金属板７０の第一表面７４から第二表面７５までの高さより大きい。

放熱フィンアセンブリ３０は、ヒートパイプ６０と接続されて、ヒートパイプ６０が伝熱した熱を放熱して、ヒートシンク２００の放熱効率を向上させる。放熱フィンアセンブリ３０は、間隔をあけて設置された複数のフィン片３２を備える。複数のフィン片３２は、ヒートパイプ６０の長手方向に沿って間隔をあけて排列されている。

図９を併せて参照すると本発明の第三実施形態に係るヒートシンク３００は、ヒートパイプ８０及び金属板９０を備える。第三実施形態に係るヒートシンク３００が、第一実施形態に係るヒートシンク１００と異なる点は、金属板９０に設けられた開口９３の内壁９３１が非平面の構造である点である。詳しく説明すると、各内壁９３１は、突起９３２及び凹部９３３を備え、突起９３２及び凹部９３３が交互に接続されて波構造が形成されている。ヒートパイプ８０は、金属板９０の開口９３内に収容され、ヒートパイプ８０の側部８４は、開口９３の内壁９３１の突起９３２と接触して組み合わされ、この際、互いに隣接している凹部９３３との間には、空隙９３４が形成されている。

１０、６０、８０ ヒートパイプ
１２ ケース
１４、８４ 側部
１６ 表面
２０、７０、９０ 金属板
２１、７４ 第一表面
２２、７５ 第二表面
２３、７３、９３ 開口
２３１ 内壁
３０ 放熱フィンアセンブリ
３２ フィン片
４０ 平打ち工程が未完了のヒートパイプ
７１ 第一平面
７２ 第二平面
７６ 傾斜面
１００、２００、３００ ヒートシンク
９３１ 内壁
９３２ 突起
９３３ 凹部
９３４ 空隙

Claims (7)

1. ヒートパイプ及び金属板を備えるヒートシンクであって、
   前記金属板は、第一表面及び第二表面を備え、前記金属板には、開口が設けられており、前記開口は、前記第一表面及び前記第二表面を貫通し、前記ヒートパイプは、前記開口内に収容されて、且つ前記開口と接触して組み合わされ、
   前記金属板は、上方に折れ曲がった板状の構造であり、前記第一表面及び前記第二表面は、前記金属板の同じ一側に位置する両表面であり、前記第一表面と前記第二表面との間には高度差があり、前記高度差は、前記ヒートパイプの厚さより大きいか、或いは前記ヒートパイプの厚さに等しいことを特徴とするヒートシンク。
2. 前記金属板は、平坦な板状の構造であり、前記第一表面及び前記第二表面は、それぞれ前記金属板の対向する両表面であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記ヒートシンクは、放熱フィンアセンブリを備え、前記ヒートパイプは、冷却端及び蒸発部を備え、前記蒸発部は、前記開口内に収容され、前記冷却端は、前記金属板から突出し、且つ前記放熱フィンアセンブリと接続されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
4. 前記ヒートパイプの蒸発部の底面は、前記第二表面と重なり合い、前記ヒートパイプの蒸発部の頂面は、前記第一表面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク。
5. 前記開口は、内壁を備え、前記内壁は、複数の側面が順に、その首尾がそれぞれ接続されて形成された平面であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
6. 前記開口は、内壁を備え、各内壁は、突起及び凹部を備え、前記突起及び前記凹部が交互に接続されて波構造が形成され、前記ヒートパイプは、前記突起と接触して組み合わされることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
7. ヒートシンクの製造方法であって、
   １つのヒートパイプ及び１つの金属板を準備するステップと、
   前記金属板に開口を設けるステップと、
   前記ヒートパイプを前記開口内に収容するステップと、
   前記ヒートパイプに対して平打ち加工を行って、ヒートパイプを薄くした後、厚さが薄くなった前記ヒートパイプを前記開口と接触して組み合わせるステップと、
   を含み、前記金属板は、第一表面及び第二表面を備え、前記金属板は、上方に折れ曲がった板状の構造であり、前記第一表面及び前記第二表面は、前記金属板の同じ一側に位置する両表面であり、前記第一表面と前記第二表面との間には高度差があり、前記高度差は、前記ヒートパイプの厚さより大きいか、或いは前記ヒートパイプの厚さに等しいことを特徴とするヒートシンクの製造方法。

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