JP6549721B2 - ヒートシンク、ヒートシンクを製造する方法及びヒートシンクを使用する方法 - Google Patents

Description

本開示は、包括的には、ヒートパイプを含むヒートシンク、並びに、ヒートシンクを製造及び動作させる方法に関する。

この項は、必ずしも従来技術ではない、本開示に関連する背景情報を提供する。
ヒートシンクは、装置から熱を伝達し、装置を冷却するのに使用することができる。例えば、熱電モジュール（ＴＥＭ）をヒートシンクに結合することができる。ヒートパイプをヒートシンクとともに使用し、ヒートシンクの熱抵抗を低下させることができる。ファンを使用して、ヒートシンクにわたって空気を方向付け、ヒートシンクの冷却効率を高めることができる。

本発明の目的は、上記したヒートシンクをより向上させたヒートシンク、並びに、そのようなヒートシンクを製造及び動作させる方法を提供することにある。

この項は、本開示の概略的な要約を提供し、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
種々の態様によると、ヒートシンク、並びに、ヒートシンクを製造及び動作させる方法の例示的な実施形態が開示される。例示的な実施形態では、ヒートシンクは、概して、少なくとも１つの熱伝導材料、及び、空気流を、熱伝導材料にわたって均一ではない分散で提供するように構成されているファンであって、熱伝導材料の１つ又は複数の区分（ｓｅｃｔｉｏｎ）がファンからの増大した空気流を有するようにするファンを含む。ヒートシンクは、熱伝導材料内に実質的に配置される少なくとも１つのヒートパイプも含む。少なくとも１つのヒートパイプは、ファンからの増大した空気流を有する熱伝導材料の１つ又は複数の区分に向かって角度が付けられる。

別の例示的な実施形態では、ヒートシンクを製造する方法が開示される。例示的な方法は、概して、ファンを熱プレートの表面に対して位置決めすることであって、それによって、ファンは、熱プレートの表面の１つ又は複数の部分にわたって増大した空気流を提供する、位置決めすること、及び、少なくとも１つのヒートパイプを、ファンからの増大した空気流を受け取る熱プレートの１つ又は複数の部分に向かって角度をなして実質的に熱プレート内に位置決めすることを含む。

更に例示的な実施形態では、熱材料内に配置される角度の付いたヒートパイプを有するヒートシンクを冷却する方法が開示される。例示的な方法は、概して、衝突ファンを回転させ、増大した空気流を、角度の付いたヒートパイプを受け入れる熱材料の１つ又は複数の部分にわたって、及び、より少ない空気流を、角度の付いたヒートパイプを受け入れない１つ又は複数の他の部分にわたって方向付けることを含む。

適用性の他の分野は、本明細書において提供される記載から明らかとなるであろう。この要約における記載及び特定の例は、専ら例示目的であることが意図され、本開示の範囲を限定する意図はない。

本明細書において記載される図面は、全ての可能な実施態様ではなく選択された実施形態のみの例示目的であり、本開示の範囲を制限する意図はない。

均一ではない空気流の分散を提供するファンを有する例示的なヒートシンクのブロック図である。 ヒートシンクにわたってファンによって生成される均一ではない空気速度に起因して最高の冷却効果を有するヒートシンクの区域（ａｒｅａ）に熱を分散させるような向き又は角度にされる４つのヒートパイプを含むヒートシンクの例示的な実施形態のブロック図である。 ヒートシンクにおいて上方に突出する曲がった端を有する４つのヒートパイプを含むヒートシンクの別の例示的な実施形態の上面図及び側面図である。 種々の例示的なヒートシンクの形態及びそれらの性能特性を示す表である。

対応する参照符号は、図面の幾つかの図を通して対応する部分を示す。
ここで、添付の図面を参照して例示的な実施形態をより十分に記載する。
本発明者らは、ファン（例えば衝突ファン等）の回転によって生成されるヒートシンク（例えば熱伝導材料、熱プレート、熱材料等）の表面にわたる空気速度が、均一ではない可能性があることを認識している。均一ではない（例えば不均一な等）空気速度に起因して最高の冷却効果を有するヒートシンクの区域（複数の場合もあり）に熱を分散させるようにヒートパイプを向けることは、ヒートシンクの冷却の有効性を高める（例えば、ヒートシンクの熱抵抗を低下させる等）ことができる。例えば、角度の付いたヒートパイプを、ヒートシンクの底部プレートにおいて使用し、熱を、ファンが最大の空気流を与えるヒートシンクの区域に分散させることができる。衝突ファンの回転に起因して、空気速度は、ファンがその回転方向に空気を放出しているヒートシンクの２つの縁において最高になり得る。したがって、ヒートシンクの熱抵抗を、最大の空気流を有するヒートシンクの区域（複数の場合もあり）においてヒートパイプを使用することによって低下させることができる。

本発明者らは、ヒートパイプの端部をヒートシンクにおいて上方に突出するように構成すること（例えば曲げること、角度を付けること等）で、ヒートシンクの冷却の有効性を更に高めることができることも認識している。ヒートパイプの端部は、ヒートパイプの最も高温の部分であり得る。したがって、ヒートパイプの端部を曲げるか又は角度を付けることで、ヒートパイプの端部をファンの直接的な空気流内に配置することができる。例えば、ヒートパイプは、ヒートパイプの各端部において曲がることができ、およそ９０度の角度で曲がることができるといった具合である。

本明細書において開示されるのは、ヒートシンク、及び、ヒートシンクを製造する方法の例示的な実施形態である。例示的な実施形態では、ヒートシンクは、概して、少なくとも１つの熱伝導材料、及び、空気を、熱伝導材料にわたって均一ではない分散で回転させるように構成されているファンであって、熱伝導材料の１つ又は複数の区分がファンからの増大した空気流を有するようにする、ファンを含む。ヒートシンクは、熱伝導材料内に実質的に配置される少なくとも１つのヒートパイプも含む。少なくとも１つのヒートパイプは、ファンからの増大した空気流を有する熱伝導材料の１つ又は複数の区分に向かって角度が付けられる。

熱伝導材料は、熱を、１つ又は複数の熱発生構成要素（例えば電子機器、装置、基板、プロセッサ、回路等）から伝達し、前記構成要素（複数の場合もあり）を冷却し、前記構成要素が過熱しないようにし、前記構成要素を損傷から保護し、前記構成要素をより効率的に動作させ、より迅速に動作させるため等に適した任意の材料であるものとすることができる。例示的な熱伝導材料は、熱プレート、１つ又は複数のフィンを有する熱材料等を含む。熱伝導材料は、熱伝導材料に結合される熱発生構成要素の大きさに対応することができる任意の所望の寸法（例えば矩形、正方形等）に形状決め及びサイズ決めすることができる。熱伝導材料の寸法（例えば長さ、幅、高さ等）及び種類は、熱発生構成要素に十分な冷却能力を提供するように選択することができる。例として、ヒートシンクの熱伝導材料は、アルミニウム又は銅等であるものとすることができる。また例として、ヒートシンクは、押出、スカイビング、鋳造、機械加工、３Ｄプリント、焼結等することができる。

ヒートパイプは、熱発生構成要素からの熱を、熱伝導材料等を通して伝達するのに好適な任意のパイプであるものとすることができる。ヒートパイプは、熱伝導材料内に挿入されるか、熱伝導材料と一体的に形成されるか又は一体化されることができるといった具合である。ヒートパイプは、十分な熱伝達を提供することが可能であるように、所望の用途に合わせてサイズ決め（例えば直径、長さ等）、及び、形状決め（例えば円形、矩形等）することができる。ヒートパイプは、中実であるものとすることができるか、中空の内部を有することができるといった具合であり、用途に適した熱を伝達するのに十分な材料から製造することができる。例として、ヒートパイプは、銅、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、真鍮等から製造することができる。また例として、ヒートパイプは中空であり、幾つかの実施形態では作動流体とともに使用することができる。そのような実施形態では、作動流体は、水、アルコール、エタン、フレオン（商標）２２、フレオン（商標）２１、フレオン（商標）１１、ペンタン、フレオン（商標）１１３、アセトン、メタノール、フルテック（登録商標）ＰＰ２、ヘプタン、トルエン、フルテック（登録商標）ＰＰ９等を含むことができる。

ファンは、空気を熱伝導材料にわたって方向付ける、回転させる等のために好適な任意のファンであるものとすることができる。例えば、ファンは、ファンが回転すると、空気を熱伝導材料の上面に向かって下方に方向付けるように構成することができる衝突ファンであるものとすることができる。ファンは、空気速度がヒートシンクの異なる部分にわたって異なるように、均一ではない（例えば不均一な等）空気流を提供することができる。例えば、空気速度は、ファンの回転方向にある熱伝導材料の縁においてより高いものとすることができる。回転方向における縁は、より速い空気速度を受けることができ、一方で、回転方向とは反対側の縁はより低い空気速度を受けることができる。

ヒートパイプは、ファンからのより速い空気速度を受ける熱伝導材料の区域を占めるように、位置決めする（例えば配置する、角度を付ける、向きにする等）ことができる。例えば、ヒートパイプは、ファンの回転方向にある熱伝導材料の縁に向かって方向付けることができる。幾つかのヒートパイプは、熱伝導材料の１つ又は複数の側部に対しておよそ４５度の角度で角度を付けることができる。幾つかの実施形態では、空気速度は、熱伝導材料の第１の側部では第１の方向により速く、熱伝導材料の第２の反対の側部では第２の反対の方向により速いものとすることができる。したがって、ヒートパイプは、ヒートパイプの第１の端部が熱伝導材料の第１の側部におけるより速い空気速度部分に隣接し、ヒートパイプの第２の反対の端部が熱伝導材料の第２の反対の側部におけるより速い空気速度部分に隣接するように、角度を付けることができる。

幾つかの例示的な実施形態では、ヒートパイプは、１つ又は複数の屈曲部又は角度の付いた部分を有することができる（例えば、ヒートパイプは、その１つ又は複数の位置において曲がることができる等）。例えば、ヒートパイプの端部は、熱伝導材料において上方に曲がることができる。ヒートパイプは、両端が上方に曲がることができる。９０度、９０度未満、９０度超等を含む、任意の好適な曲げ角度を使用することができる。ヒートパイプの端部を上方に曲げることは、曲がった端部がファンからの増大した空気流内に延びるとき等に、増大した冷却を提供することができる。ヒートパイプの端部は最も高温の部分であるものとすることができ、ファンの直接的な空気流中に上方に曲がることができる。

ヒートパイプは、ヒートパイプの部分が熱伝導材料から突出しない（例えば、ヒートパイプの端部が熱伝導材料から突き出さない、ヒートパイプが熱伝導材料の外面を越えて延びない等）ように、熱伝導材料内に実質的に収容されることができる。例えば、ヒートパイプは、熱伝導材料の底面に隣接して位置決めすることができる。ヒートパイプの１つ又は複数の端部は、熱伝導材料の側部に隣接して上方に曲がることができる。パイプの底部及びヒートパイプの１つ又は複数の曲がった端部は、熱伝導材料の底面及び側面（複数の場合もあり）内に位置決めすることができ、それによって、ヒートパイプはそれらの表面を越えて延びる（例えば表面から突出する等）ことがない。

ヒートシンクは、任意の好適な数のヒートパイプを含むことができる。ヒートパイプの数は、適切な冷却特性を提供するように選択することができ、熱伝導材料の寸法、ヒートシンクによって伝達される必要がある熱の量、熱伝導材料の種類、ヒートパイプ材料の種類、ヒートパイプの大きさ等に基づいて選択することができる。幾つかの実施形態では、ヒートシンクは４つのヒートパイプを含むことができる。他の実施形態はより多いか又は少ないヒートパイプを含むことができる。

熱伝導材料は、１つ又は複数の熱電モジュール（ＴＥＭ）に結合することができる。熱電モジュールをヒートシンクに結合し、熱電モジュールから熱を外に伝達することができる。任意の好適な熱電モジュールをヒートシンクとともに使用することができる。幾つかの例示的な実施形態では、一列に整列した２つ以上の熱電冷却器があるものとすることができる。そのような例示的な実施形態では、ヒートパイプは、熱電冷却器から熱を外に伝達するのに使用されるヒートシンクに一体化されることができる。ヒートパイプは、熱の分散を向上させる（例えば最大限に高める、増大させる等）ような向き又は角度にし、それによって、冷却能力を高めることができる（例えば冷却能力の５０％向上等）。

図面を参照すると、図１は、いずれのヒートパイプも含まないヒートシンク１００を示している。ヒートシンク１００は、（１つ又は複数のフィン（図示せず）を含むことができる）熱伝導材料１０２、及び、衝突ファン等であるものとすることができるファン１０４を含む。ファン１０４は、矢印１０６によって示されているような時計回り方向に回転し、ヒートシンク１００を冷却するための空気流を熱伝導材料１０２に提供する。

ファン１０４の時計回りの回転方向１０６に起因して、増大した空気流は、熱伝導材料１０２の右上部分においてファンを出る。この増大した空気流はより大きい矢印１０８によって示されている。同様に、増大した空気流は、より大きい矢印１１０によって示されているように熱伝導材料１０２の左下部分においても生じる。これらの部分は、空気流がファン１０４の回転方向１０６におけるものであるため、増大した空気流を受け取る。

熱伝導材料１０２の右下部分は、右上部分と比較して、矢印１０８よりも小さい矢印１１２によって示されている減少した空気流を受け取る。同様に、熱伝導材料１０２の左上部分は、矢印１１０よりも小さい矢印１１４によって示されているように、左下部分と比較して減少した空気流を受け取る。したがって、方向１１２及び方向１１４への空気流は、方向１０８及び方向１１０への空気流よりも少ないものとすることができ、これは、空気流の方向１１２及び方向１１４がファン１０４の回転方向１０６とは反対であるためである。

図１は、仮想の点線で示されている２つの熱電モジュール１１６も示している。熱電モジュール１１６は、ファン１０４に対向することができる熱伝導材料１０２の底面に結合することができる。

図２は、本開示の１つ又は複数の態様を具現するヒートシンク２００の例示的な実施形態を示している。図２において示されているように、ヒートシンク２００は、（１つ又は複数のフィン（図示せず）を含むことができる）熱伝導材料２０２、及び、衝突ファン等であるものとすることができるファン２０４を含む。ヒートシンク２００は４つのヒートパイプ２１８も含む。本明細書において開示されるように、ヒートパイプ２１８は、ヒートシンク２００にわたってファン２０４によって生成される均一ではない空気速度に起因して最高の冷却効果を有するヒートシンク２００の区域に熱を分散させるような向き又は角度にされる。図２は、仮想の点線で示されている２つの熱電モジュール２１６も示している。熱電モジュール２１６は、ファン２０４に対向することができる熱伝導材料２０２の底面に結合することができる。

ファン２０４は、矢印２０６によって示されているような時計回り方向に回転し、ヒートシンク２００を冷却するための空気流を熱伝導材料２０２に提供する。ファン２０４の時計回りの回転方向２０６に起因して、増大した空気流は、熱伝導材料２０２の右上部分においてファンを出る。この増大した空気流はより大きい矢印２０８によって示されている。同様に、増大した空気流は、より大きい矢印２１０によって示されているように熱伝導材料２０２の左下部分においても生じる。これらの部分は、空気流がファン２０４の回転方向２０６におけるものであるため、増大した空気流を受け取る。

熱伝導材料２０２の右下部分は、右上部分と比較して、矢印２０８よりも小さい矢印２１２によって示されている減少した空気流を受け取る。同様に、熱伝導材料２０２の左上部分は、矢印２１０よりも小さい矢印２１４によって示されているように、左下部分と比較して減少した空気流を受け取る。したがって、方向２１２及び方向２１４への空気流は、方向２０８及び方向２１０への空気流よりも少ないものとすることができ、これは、空気流の方向２１２及び方向２１４がファン２０４の回転方向２０６とは反対であるためである。

ヒートパイプ２１８は任意の好適なヒートパイプであるものとすることができ、（点線によって示されているように）熱伝導材料２０２内に位置決めされる。ヒートパイプ２１８は、ファン２０４から増大した空気流を受け取るようにおよそ４５度の角度で角度が付けられる。例えば、ヒートパイプ２１８の上端は増大した空気流２０８に向かって、減少した空気流２１４から離れるように角度が付けられ、それによって、ヒートパイプ２１８は、増大した空気流２０８のより多く、及び、減少した空気流２１４のより少ないものを受け取る。同様に、ヒートパイプ２１８の下端は増大した空気流２１０に向かって、減少した空気流２１２から離れるように角度が付けられ、それによって、ヒートパイプ２１８は、増大した空気流２１０のより多く、及び、減少した空気流２１２のより少ないものを受け取る。

ヒートパイプ２１８をこれらの方向に角度を付けることは、ヒートパイプ２１８のより多くを、ファン２０４から増大した空気流を受け取る熱伝導材料２０２の区域に配置する。したがって、ヒートパイプ２１８は、ファン２０４の回転方向２０６に角度が付けられる。これは、ヒートパイプ２１８が、増大した空気流を受け取る熱伝導材料の部分に向かって角度が付けられないヒートパイプを有するヒートシンクと比較して増大した空気流を受け取るため、ヒートパイプ２１８の冷却を高めることができる。

図２は熱伝導材料２０２の側部に対しておよそ４５度の角度で角度を付けられた４つのヒートパイプ２１８を示しているが、他の実施形態は、より多いか又は少ないヒートパイプ２１８、熱伝導材料２０２の側部に対して異なる角度を有するヒートパイプ２１８等を含むことができる。図２は、時計回り方向２０６に回転する単一のファン２０４を示している。他の実施形態は、２つ以上のファン２０４、他の方向（例えば反時計回り等）に回転するファン（複数の場合もあり）２０４、熱伝導材料の他の部分において増大した空気流を有するファン等を含むことができる。

ヒートシンク２００は単一の熱伝導材料２０２を示している。他の実施形態は、２つ以上の熱伝導材料２０２、複数の区分から形成される熱伝導材料２０２等を含むことができる。ヒートシンク２００は２つの熱電モジュール２１６も含む。他の実施形態は、より多いか又は少ない熱電モジュールを含むことができるか（若しくは全く含まない）、他の熱発生構成要素を含むことができるといった具合である。

図３は、本開示の１つ又は複数の態様を具現するヒートシンク３００の別の例示的な実施形態を示している。図３において示されているように、ヒートシンク３００は、（１つ又は複数のフィン（図示せず）を含むことができる）熱伝導材料３０２、及び、衝突ファン等であるものとすることができるファン３０４を含む。ヒートシンク３００は４つのヒートパイプ３１８も含む。

ヒートパイプ３１８は、ヒートシンク３００にわたってファン３０４によって生成される均一ではない空気速度に起因して最高の冷却効果を有するヒートシンク３００の区域に熱を分散させるような向き又は角度にされる。この例示的な実施形態では、ヒートパイプ３１８は、それらの端部が上方に曲げられるか又は角度を付けられる。図３の側面図において示されているように、ヒートパイプ３１８の端部が熱伝導材料３０２を通って上方に延びる。

ファン３０４は、矢印３０６によって示されているような時計回り方向に回転し、ヒートシンク３００を冷却するための空気流を熱伝導材料３０２に提供する。ファン３０４の時計回りの回転方向３０６に起因して、増大した空気流は、熱伝導材料３０２の右上部分３０８及び左下部分３１０においてファンを出る。熱伝導材料３０２の右下部分３１２及び左上部分３１４は、右上部分３０８及び左下部分３１０と比較して減少した空気流を受け取る。

ヒートパイプ３１８は任意の好適なヒートパイプであるものとすることができ、（点線によって示されているように）熱伝導材料３０２内に位置決めされる。ヒートパイプ３１８は、ファン３０４から増大した空気流を受け取るようにおよそ４５度の角度で角度が付けられる。例えば、ヒートパイプ３１８の上端は増大した空気流３０８に向かって、減少した空気流３１４から離れるように角度が付けられ、それによって、ヒートパイプ３１８は、増大した空気流３０８のより多く、及び、減少した空気流３１４のより少ないものを受け取る。同様に、ヒートパイプ３１８の下端は増大した空気流３１０に向かって、減少した空気流３１２から離れるように角度が付けられ、それによって、ヒートパイプ３１８は、増大した空気流３１０のより多く、及び、減少した空気流３１２のより少ないものを受け取る。

ヒートパイプ３１８をこれらの方向に角度を付けることは、ヒートパイプ３１８のより多くを、ファン３０４から増大した空気流を受け取る熱伝導材料３０２の区域に配置する。したがって、ヒートパイプ３１８は、ファン３０４の回転方向３０６に角度が付けられる。これは、ヒートパイプ３１８が、増大した空気流を受け取る熱伝導材料の部分に向かって角度が付けられないヒートパイプを有するヒートシンクと比較して増大した空気流を受け取るため、ヒートパイプ３１８の冷却を高めることができる。

図３の側面図において示されているように、ヒートパイプ３１８の端部は、熱伝導材料３０２を通って上方に曲がり、角度が付けられ、及び／又は、延びる。側面図は、ヒートパイプ３１８の端部の６つのみの上方への延長部を示しており、これは、図３の上部において示されているように側面から見て、右側の２つのヒートパイプ３１８の前端部が、左側の２つのヒートパイプ３１８の後端部と重なっているためである。

図３は、熱伝導材料３０２の上面まで延びるが、上面を越えては延びないヒートパイプ３１８の端部を示している（例えば、ヒートパイプ３１８の端部は熱伝導材料３０２から突出しない等）。他の実施形態では、ヒートパイプ３１８は、熱伝導材料３０２の表面の下の地点まで上方に延びることができる。

図３において示されているように、ヒートパイプ３１８の端部は、熱伝導材料３０２の側部及び角部に隣接する。他の実施形態は、熱伝導材料３０２の側部、角部等に隣接しない端部を有するヒートパイプ３１８を含むことができる（例えば、ヒートパイプ３１８の端部は、側部から離れて熱伝導材料３０２においてより中央に位置付けられることができる等）。

図３は、熱伝導材料３０２の側部に対しておよそ４５度の角度で角度が付けられた４つのヒートパイプ３１８を示しているが、他の実施形態は、より多いか又は少ないヒートパイプ３１８、熱伝導材料３０２の側部に対して異なる角度を有するヒートパイプ３１８等を含むことができる。図３は、時計回り方向３０６に回転する単一のファン３０４を示している。他の実施形態は、２つ以上のファン３０４、他の方向（例えば反時計回り等）に回転するファン（複数の場合もあり）３０４、熱伝導材料の他の部分において増大した空気流を有するファン等を含むことができる。

ヒートシンク３００は単一の熱伝導材料３０２を示している。他の実施形態は、２つ以上の熱伝導材料３０２、複数の区分から形成される熱伝導材料３０２等を含むことができる。ヒートシンク３００は２つの熱電モジュール３１６も含む。他の実施形態は、より多いか又は少ない熱電モジュールを含むことができるか（若しくは全く含まない）、他の熱発生構成要素を含むことができるといった具合である。

図４は、本明細書において開示されるようなヒートパイプを有するヒートシンクの例示的な実施形態との比較のために、いずれのヒートパイプも有しない従来のヒートシンクを含む異なるヒートシンク形態の特徴を示す表４４０を示している。例えば、４８個のフィンを有しヒートパイプを有しない従来のヒートシンクは、およそ０．０７７Ｋ／Ｗの熱抵抗を有することができ、一方で、６５個のフィン及びゼロ個のヒートパイプを有する従来のヒートシンクは、およそ０．０７０５Ｋ／Ｗの熱抵抗を有することができる（４８個のフィンのヒートシンクの場合よりも約８．４４％低い）。比較として、６５個のフィン、及び、熱伝導材料から突出するとともに熱伝導材料の側部とおよそ４５度の角度である４個のヒートパイプを有するヒートシンクの例示的な実施形態は、およそ０．０６５Ｋ／Ｗの熱抵抗を有することができる（４８個のフィンのヒートシンクの場合よりも約１５．５８％低い）。６５個のフィン、及び、熱伝導材料から突出せず、熱伝導材料の側部とおよそ４５度の角度である４個のヒートパイプを有するヒートシンクの別の例示的な実施形態は、およそ０．０６１４Ｋ／Ｗの熱抵抗を有することができる（いずれのヒートパイプも有しない４８個のフィンのヒートシンクよりも約２０．２６％低い）。５５個のフィン、及び、熱伝導材料から突出せず、熱伝導材料の側部とおよそ４５度の角度である４個のヒートパイプを有するヒートシンクの別の例示的な実施形態は、およそ０．０６０５Ｋ／Ｗの熱抵抗を有することができる（いずれのヒートパイプも有しない４８個のフィンのヒートシンクよりも約２１．４３％低い）。各ヒートシンクの騒音は６２ｄＢ（Ａ）であった。表４４０に記載されている値は、専ら例示目的で提供されており、他の例示的な実施形態は異なって構成することができ、例えば、より多いか又は少ないフィンを有し、より多いか又は少ないヒートパイプを有し、異なるヒートパイプの形態を有し、異なる熱抵抗を有する等のため、限定する目的ではない。

別の例示的な実施形態によると、ヒートシンクを製造する例示的な方法が開示される。例示的な方法は、概して、ファンを、熱プレート（例えば熱伝導材料等）の上面の上に位置決めすることであって、それによって、ファンは、熱伝導材料の上面の１つ又は複数の部分に増大した空気流を提供する。この方法は、少なくとも１つのヒートパイプを、ファンからの増大した空気流を受け取る熱プレートの１つ又は複数の部分に向かって角度をなして実質的に熱プレート内に位置決めすることも含む。

ヒートパイプを位置決めすることは、ヒートパイプを熱プレートに挿入すること、ヒートパイプを熱プレート内に形成するか又は一体化すること等を含むことができる。ヒートパイプを位置決めすることは、ヒートパイプを、熱プレートの側部に対しておよそ４５度の角度で位置決めすることを含むことができる。

前記方法は、ヒートパイプの第１の端部を上方に曲げるか又は角度を付け、熱プレートを通して垂直に延ばすことを含むことができる。前記方法は、ヒートパイプの第２の端部を上方に曲げるか又は角度を付け、熱プレートを通して垂直に延ばすことも含むことができる。ヒートパイプの第２の端部は、少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部とは反対側であるものとすることができる。前記方法は、熱電モジュールを熱プレートに結合することを含むことができる。

別の例示的な実施形態によると、熱材料（例えば熱プレート、熱伝導材料等）内に配置される角度の付いたパイプを有するヒートシンクを冷却する方法が開示される。この方法は、概して、衝突ファンを回転させ、増大した空気流を、角度の付いたヒートパイプを受け入れる熱材料の１つ又は複数の部分に、及び、より少ない空気流を、角度の付いたヒートパイプを受け入れない１つ又は複数の部分に方向付けることを含む。

幾つかの実施形態は、ヒートシンクの増大した冷却、増大した空気流をヒートパイプに方向付けること、増大した空気流をヒートパイプの端部に方向付けること、ヒートシンクの低下した熱抵抗、ヒートシンクに必要なフィンの数の減少等を含む、１つ又は複数の利点を提供することができる。

例示的な実施形態は、本開示が十分なものであり、範囲を当業者に十分に伝えるように提供されている。特定の構成要素、装置及び方法の例等の多くの特定の詳細が記載されており、本開示の実施形態の完全な理解を提供する。当業者には、特定の詳細を使用する必要がなく、例示的な実施形態を多くの異なる形態で具現することができ、いずれも本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではないことが明らかであろう。幾つかの例示的な実施形態では、既知のプロセス、既知の装置の構造、及び、既知の技術は、詳細には記載されない。加えて、本開示の１つ又は複数の例示的な実施形態によって達成することができる利点及び改良は、本明細書において開示される例示的な実施形態が、上記で述べた利点及び改良の全てを提供するか又はいずれも提供しないものとすることができ、依然として本開示の範囲内に入るため、専ら例示目的で提供され、本開示の範囲を限定するものではない。

本明細書において開示される特定の寸法、特定の材料及び／又は特定の形状は、本質的に例示であり、本開示の範囲を限定するものではない。所与のパラメータに関する特定の値及び特定の値の範囲の本明細書における開示は、本明細書において開示される例のうちの１つ又は複数において有用であり得る他の値及び値の範囲の排他的なものではない。さらに、本明細書において記載される特定のパラメータの任意の２つの特定の値が、所与のパラメータに好適であり得る値の範囲の端点を画定することができる（すなわち、所与のパラメータに関する第１の値及び第２の値の開示は、第１の値と第２の値との間の任意の値も所与のパラメータに使用することができるという開示として解釈することができる）ことが想定される。例えば、値Ａを有するようにパラメータＸが本明細書において例示され、同様に値Ｚを有するように例示される場合、パラメータＸは、約Ａ〜約Ｚの値の範囲を有することができることが想定される。同様に、パラメータの２つ以上の値の範囲の開示（そのような範囲がネストされるか、重なるか又は異なるかにかかわらず）が、開示される範囲の端点を使用して特許請求され得る値の範囲の全ての可能な組み合わせを包含することが想定される。例えば、パラメータＸが１〜１０、又は、２〜９、又は、３〜８の範囲の値を有するように本明細書において例示される場合、パラメータＸが、１〜９、１〜８、１〜３、１〜２、２〜１０、２〜８、２〜３、３〜１０及び３〜９を含む値の他の範囲を有することも想定される。

本明細書において用いられる用語は、専ら特定の例示的な実施形態を記載する目的であり、限定的であることは意図されない。本明細書において用いられる場合、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈によって別途はっきりと指示されない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、したがって、記載される特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を明記するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素及び／若しくはそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。本明細書において記載される方法のステップ、プロセス及び動作は、動作の順序として具体的に特定されない限り、説明されるか又は示される特定の順序でのそれらの実行を必ず必要とするものとして解釈されるべきではない。付加的又は代替的なステップを使用することができることも理解されたい。

要素又は層は、別の要素又は層に「接している」、「係合する」、「接続される」又は「結合される」ものとして言及される場合、他の要素若しくは層に直接的に接しているか、係合するか、接続されるか又は結合されることができるか、又は、介在する要素若しくは層が存在し得る。対照的に、要素が別の要素若しくは層に「直接的に接している」、「直接的に係合する」、「直接的に接続される」又は「直接的に結合される」ものとして言及される場合、介在する要素又は層が存在しないものとすることができる。要素間の関係を記載するのに使用される他の用語は、同様に解釈されるべきである（例えば「間」対「直接的に間」、「隣接する」対「直接的に隣接する」等）。本明細書において用いられる場合、用語「及び／又は」は、関連する列挙されるアイテムのうちの１つ又は複数のあらゆる組み合わせを含む。

種々の要素、構成要素、領域、層及び／又は区分を記載するのに第１の、第２の、第３の等の用語を本明細書において用いることができるが、これらの要素、構成要素、領域、層及び／又は区分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、専ら１つの要素、構成要素、領域、層又は区分を別の領域、層又は区分から区別するのに用いられることができる。「第１の」、「第２の」及び他の数を表す用語等の用語は、本明細書において用いられる場合、文脈によってはっきりと示されない限り、シーケンス又は順序を示唆するものではない。したがって、以下で説明される第１の要素、構成要素、領域、層又は区分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層又は区分と称することができる。

実施形態の上記の記載は、例示及び記載の目的で提供されている。これは網羅的であるか又は本開示を限定する意図はない。特定の実施形態の個々の要素、意図されるか若しくは記載される使用又は特徴は、概して、その特定の実施形態に限定されず、適用可能な場合、具体的に示されるか又は記載さえされない場合であっても、入れ替え可能であり、選択された実施形態において使用することができる。同じものを多くの方法で変えることができる。そのような変形は、本開示からの逸脱としてみなされるべきではなく、全てのそのような変更形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (15)

1. ヒートシンクであって、
   少なくとも１つの熱伝導材料であって、上面及び底部プレートを有するとともに、押出成形されたフィン又はスカイブ加工されたフィンを備えている少なくとも１つの熱伝導材料、
   空気を前記熱伝導材料の上面に向かって下方に方向付けるように構成されている衝突ファンであって、この構成によって衝突ファンの入口の空気流が前記熱伝導材料にわたって９０度の角度で再方向付けされ、その結果、衝突ファンの回転方向にある前記熱伝導材料の縁がより速い空気速度を受けて衝突ファンからの増大した空気流を有するように、前記空気流を前記熱伝導材料にわたって均一ではない分散で提供する衝突ファン、
   前記熱伝導材料に結合される少なくとも１つの熱電モジュール、及び
   前記熱伝導材料の底部プレート内に配置される少なくとも１つのヒートパイプであって、前記衝突ファンからの増大した空気流を有する前記熱伝導材料の縁に向かって角度が付けられている、少なくとも１つのヒートパイプ、
   を備えており、
   少なくとも１つのヒートパイプの平面、前記熱伝導材料の平面及び前記衝突ファンの回転方向の平面が互いに平行である、ヒートシンク。
2. 前記少なくとも１つのヒートパイプが、前記熱伝導材料の底面に隣接して配置される、請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部が、前記熱伝導材料を通って上方に延びる、請求項２に記載のヒートシンク。
4. 前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部が、該少なくとも１つのヒートパイプの主な部分から９０度の角度で上方に延びるか、又は
   前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部が、前記熱伝導材料の側部に隣接して該熱伝導材料を通って上方に延びるか、又は
   前記少なくとも１つのヒートパイプが、該ヒートパイプの第２の端部において前記熱伝導材料を通って上方に延び、前記第２の端部が前記ヒートパイプの第１の端部とは反対側である、請求項３に記載のヒートシンク。
5. 前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部が、前記衝突ファンからの直接的な空気流を受け取るように位置決めされる、請求項３に記載のヒートシンク。
6. 前記少なくとも１つのヒートパイプが、前記少なくとも１つの熱伝導材料の外面を越えて突出しない、請求項３に記載のヒートシンク。
7. 前記少なくとも１つのヒートパイプが、前記熱伝導材料の少なくとも１つの側部に対して４５度の角度で配置される、請求項１に記載のヒートシンク。
8. 前記少なくとも１つのヒートパイプが、少なくとも４つのヒートパイプであって、前記４つのヒートパイプのそれぞれの少なくとも一部が、前記衝突ファンからの増大した空気流を有する前記熱伝導材料の縁のうちの少なくとも１つに隣接するように位置決めされる少なくとも４つのヒートパイプを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒートシンク。
9. 前記衝突ファンが、空気を前記熱伝導材料の上面に向かって下方に方向付けるように構成されていることにより、前記増大した空気流を有する前記熱伝導材料の縁が、前記衝突ファンがその回転方向に空気を放出する前記熱伝導材料の縁に隣接する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のヒートシンク。
10. 前記少なくとも１つのヒートパイプが、前記少なくとも１つの熱電モジュールに隣接して前記熱伝導材料内に配置されて、該熱電モジュールから前記熱伝導材料の他の部分に熱を伝達し、又は
    前記少なくとも１つの熱電モジュールが、前記衝突ファンに対向する前記熱伝導材料の面に結合されており、或いは
    上記の両方である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のヒートシンク。
11. ヒートシンクを製造する方法であって、
    衝突ファンを押出成形されたフィン又はスカイブ加工されたフィンを有している熱プレートの上面又は底面に対して位置決めする工程であって、それによって、前記衝突ファンが、空気を前記熱プレートの上面に向かって下方に方向付けて、前記衝突ファンの入口の空気流を前記熱プレートにわたって９０度の角度で再方向付けし、その結果、前記衝突ファンの回転方向にある前記熱プレートの上面の縁にわたって増大した空気流を提供する、位置決めする工程、
    前記熱プレートに熱電モジュールを結合する工程、及び
    少なくとも１つのヒートパイプを、前記衝突ファンからの増大した空気流を受け取る前記熱プレートの縁に向かって角度を付けて前記熱プレートの底面内に位置決めする工程、
    を含んでおり、
    前記少なくとも１つのヒートパイプの平面、前記熱プレートの平面及び前記衝突ファンの回転方向の平面が互いに平行である、方法。
12. 前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部が前記熱プレートを通って上方に延びるが該熱プレートを越えて突出しないように、該第１の端部を曲げる工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つのヒートパイプの第２の端部が前記熱プレートを通って上方に延びるが該熱プレートを越えて突出しないように、該第２の端部を曲げる工程であって、前記少なくとも１つのヒートパイプの第２の端部が、前記少なくとも１つのヒートパイプの第１の端部とは反対側である、工程を更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのヒートパイプを位置決めする工程が、該少なくとも１つのヒートパイプを、前記熱プレートの側部に対して４５度の角度で位置決めすることを含み、
    前記少なくとも１つのヒートパイプが、少なくとも４つのヒートパイプであって、前記４つのヒートパイプのそれぞれの少なくとも一部が、前記衝突ファンからの増大した空気流を受け取る前記熱プレートの縁のうちの少なくとも１つに隣接するように位置決めされる少なくとも４つのヒートパイプを含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のヒートシンクを使用する方法であって、衝突ファンを回転させ、増大した空気流を、角度の付いた前記少なくとも１つのヒートパイプを受け入れる前記熱伝導材料の縁にわたって方向付けること、及び、より少ない空気流を、角度の付いた前記少なくとも１つのヒートパイプを受け入れない前記熱伝導材料の１つ又は複数の他の部分にわたって方向付けることを含む、方法。