JP7277174B2 - ヒートシンク及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンク及び電子機器に関する。

例えば電力変換装置等の電子機器において、半導体素子等の発熱体を冷却するためにヒートシンクが使用されている。ヒートシンクとしては、平板状を呈するベース板から多数のピンが立設されてなる、いわゆるピンフィン型ヒートシンクが用いられることがある。

ピンフィン型ヒートシンクは、通常、鍛造や鋳造、切削加工等の方法により作製されている。このようにして作製されたヒートシンクにおけるピンは、ピン同士の間隔が一定になるように配置されていることが多い（例えば、特許文献１）。

しかし、冷却性能をより向上させる観点からは、ヒートシンク上の位置によってピン同士の間隔が異なっている方がよい場合がある。例えば特許文献２には、ベースプレートと、ベースプレートに接合された複数のくし歯型放熱ピン部材とを有するピン付き放熱板が記載されている。放熱ピン部材における複数のピンは、ベースプレート部材中央部の電子部品搭載位置の背後に相当する部位のピン密度を高くし、その周辺部のピン密度を低くするように配置されている。

特開２０１４－８２４６６号公報 特開２０１５－２２６０３９号公報

ヒートシンクの冷却性能を向上させるためには、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入、流出する位置に応じ、ヒートシンクのピンを最適な位置に配置にすることが好ましい。しかし、ヒートシンク上における発熱体の搭載位置には様々な態様がある。そのため、例えば特許文献２のように、発熱体の搭載位置に応じてピン配置を変更すると、ピンの配置の異なる多種のヒートシンクを作り分ける必要があり、製造コストの増大を招くおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有するヒートシンク及びこのヒートシンクを備えた電子機器を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有し、
前記隙間は、第１の方向に延在する直線状を呈する第１直線部と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在する直線状を呈する第２直線部とを備えた格子状に形成されており、
前記流路調整部材は、前記第１直線部に配置された複数の第１閉鎖部と、
前記第２直線部に配置された少なくとも１つの第２閉鎖部と、を有しており、
前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部とが、前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部との接続部を介して交互に接続されている、ヒートシンクにある。
また、本発明の他の態様は、発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有し、
前記隙間は、第１の方向に延在する直線状を呈する第１直線部と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在する直線状を呈する第２直線部とを備えた格子状に形成されており、
前記流路調整部材は、前記第１直線部に配置された第１閉鎖部と、
前記第１閉鎖部に連なり、前記第２直線部に配置された第２閉鎖部と、
前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部との連結部から前記第１の方向に延出した第３閉鎖部と、
前記連結部から前記第２の方向に延出した第４閉鎖部と、を有している、ヒートシンクにある。

前記ヒートシンクの前記流路調整部材は、ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着されている。そのため、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入、流出する位置等に応じて流路調整部材の位置を設定することができる。そして、流路調整部材を発熱体の搭載位置等に応じた適切な位置に配置することにより、発熱体の冷却を効率よく行うことができる。

また、前記ヒートシンクは、流路調整部材によって冷媒の流通経路を調整することができるため、ピンフィンの配置を発熱体の搭載位置等に合わせて変更する必要がない。それ故、前記ヒートシンクによれば、ピンフィンの配置パターンの数を少なくし、製造コストの増大を抑制することができる。

以上のように、前記ヒートシンクは、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有している。

図１は、実施例１におけるヒートシンクの分解斜視図である。 図２は、実施例１におけるヒートシンクの下面図である。 図３は、図２のIII－III線矢視断面図である。 図４は、実施例１における略Ｘ字状を呈する流路調整部材の斜視図である。 図５は、実施例２における、略ジグザグ形状を呈する流路調整部材の斜視図である。 図６は、実施例３における電子機器の分解斜視図である。 図７は、実施例３における電子機器の上面図である。 図８は、図７のVIII－VIII線矢視断面図である。 図９は、実施例３におけるヒートシンクの下面図である。

前記ヒートシンクにおけるヒートシンク本体は、熱伝導性に優れた材料から構成されている。ヒートシンク本体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金から構成されていてもよい。

ヒートシンク本体は、平板状を呈するベース板と、ベース板の裏側面に立設された複数のピンフィンと、を有している。ヒートシンク本体は、例えば、鍛造や切削加工によって作製することができる。

ベース板における厚み方向の一方の面には、発熱体が搭載される発熱体搭載面が設けられている。発熱体搭載面に搭載される発熱体は、例えば、電力変換回路を構成する半導体素子等であってもよい。

ベース板における厚み方向の他方の面、つまり、発熱体搭載面の背面には、複数のピンフィンが配置されている。ピンフィンの配置は種々の態様をとり得るが、発熱体の配置の自由度を高める観点からは、複数のピンフィンは等間隔に配置されていることが好ましい。この場合には、発熱体搭載面の背面における単位面積当たりのピンの本数が一定になるため、発熱体搭載面上における発熱体の搭載位置によらず、発熱体の直下に配置されたピンの本数を十分に多くすることができる。それ故、この場合には、冷却性能を損なうことなく発熱体の配置の自由度を高めることができる。

また、各ピンフィンは、円柱状を呈していてもよいし、四角柱状を呈していてもよい。なお、前述した「円柱状」には、ベース板の板面に平行な断面における断面形状が円形を呈する柱状、楕円形を呈する柱状及び長円形を呈する柱状が含まれる。また、「四角柱状」には、前述した断面における断面形状が正方形を呈する柱状、長方形を呈する柱状、ひし形を呈する柱状、平行四辺形を呈する柱状等が含まれる。

ピンフィンは、四角柱状を呈していることが好ましい。この場合には、ピンフィン同士の隙間に流路調整部材を取り付けた状態において、流路調整部材の位置ずれや振動をより効果的に抑制することができる。

ピンフィン同士の隙間には、流路調整部材が着脱可能に取り付けられている。流路調整部材は、隣り合うピンフィンの間に形成される隙間を完全に閉鎖するように配置されていてもよいし、前記隙間の一部を閉鎖するように配置されていてもよい。

流路調整部材は、絶縁体またはヒートシンク本体と同一の金属から構成されていることが好ましい。つまり、例えばヒートシンク本体がアルミニウムから構成されている場合、流路調整部材は絶縁体またはアルミニウムから構成されていることが好ましい。また、例えばヒートシンク本体がアルミニウム合金から構成されている場合、流路調整部材は絶縁体またはヒートシンク本体と同一のアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。この場合には、ヒートシンク本体と流路調整部材との間での局部電池の形成を防止し、ヒートシンク本体及び流路調整部材の電蝕を抑制することができる。

流路調整部材の形状は、ピンフィンの配置に応じて適宜設定することができる。例えば、ピンフィン同士の隙間が、第１の方向に延在する直線状を呈する第１直線部と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在する直線状を呈する第２直線部とを備えた格子状に形成されている場合、流路調整部材は、前記第１直線部に配置された第１閉鎖部と、前記第１閉鎖部に連なり、前記第２直線部に配置された第２閉鎖部と、を有していることが好ましい。つまり、流路調整部材は、第１閉鎖部と第２閉鎖部とからなる略Ｌ字状の部分を有していることが好ましい。

この場合、ヒートシンク本体２は、第２の方向において隣り合うピンフィンの間に第１閉鎖部を保持するとともに、第１の方向において隣り合うピンフィンの間に第２閉鎖部を保持することができる。これにより、冷媒から受ける圧力などによる流路調整部材の位置ずれを第１の方向及び第２の方向の両方において抑制し、流路調整部材を所望の位置に容易に保持することができる。

同様の観点から、前記流路調整部材は、前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部との連結部から前記第１の方向に延出した第３閉鎖部と、前記連結部から前記第２の方向に延出した第４閉鎖部と、を有していることがより好ましい。つまり、流路調整部材は、第１閉鎖部、第２閉鎖部、第３閉鎖部及び第４閉鎖部からなる略Ｘ字状の部分を有していることが好ましい。

この場合、例えば流路調整部材が冷媒から受ける圧力等によって第２の方向に押圧された場合には、連結部から第１の方向における一方側に延出した第１閉鎖部と、他方側に延出した第３閉鎖部との２か所の閉鎖部により流路調整部材を支持することができる。同様に、流路調整部材が冷媒から受ける圧力等によって第１の方向に押圧された場合には、連結部から第２の方向における一方側に延出した第２閉鎖部と、他方側に延出した第４閉鎖部との２か所の閉鎖部により流路調整部材を支持することができる。

このように、略Ｘ字状部分を有する流路調整部材によれば、連結部から延出した４か所の閉鎖部のそれぞれを、連結部の周囲のピンフィンによって保持することができる。その結果、流路調整部材の位置ずれをより効果的に抑制することができる。

前記ヒートシンクに搭載される発熱体は、発熱体搭載面に直接接合されていてもよいし、発熱体搭載面と発熱体との間に別の部材が介在していてもよい。発熱体搭載面と発熱体との間に介在し得る部材としては、例えば、セラミックス板の両面に金属板が接合されてなる回路基板や、純アルミニウムなどの比較的軟らかい材料からなり、熱応力を緩和する応力緩和板などがある。

発熱体搭載面と発熱体との間に回路基板を設ける場合、回路基板を発熱体搭載面上に直接接合することができる。つまり、前記ヒートシンクは、前記ベース板の前記発熱体搭載面上に接合された裏面金属層と、前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板上に積層された回路金属層と、を備えた回路基板を有していてもよい。

前記ヒートシンク本体の発熱体搭載面に回路基板を接合するに当たっては、ろう付や拡散接合等の方法が用いられる。これらの方法ではヒートシンク本体及び回路基板が加熱されるため、接合中のヒートシンク本体及び回路基板は、接合前に比べて熱膨張する。このとき、流路調整部材をヒートシンク本体から取り外した状態でヒートシンク本体と回路基板とを接合することにより、ヒートシンク本体は、流路調整部材によって拘束されることなく熱膨張することができる。その結果、熱膨張によるひずみの発生を抑制することができる。

そして、ヒートシンク本体と回路基板との接合が完了した後にこれらを冷却することにより、流路調整部材によって拘束されることなくヒートシンク本体及び回路基板を収縮させ、回路金属層のうねりを低減することができる。その結果、回路基板の平坦度の悪化を抑制し、発熱体をより容易に搭載することができる。

前記ヒートシンクの発熱体搭載面に発熱体を搭載するとともに、ピンフィンをジャケットに収容することにより、電子機器を構成することができる。かかる電子機器は、
発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有するヒートシンクと、
複数の前記ピンフィンに対面する底壁部と、前記底壁部の周囲に配置され、前記ベース板に対面する周壁部と、を備えたジャケットと、
前記ベース板と前記ジャケットとによって囲まれた空間からなる冷媒流路と、
前記発熱体搭載面上に配置された発熱体と、を有している。

前記の態様の電子機器において、流路調整部材は、前記発熱体の直下に配置された前記ピンフィン同士の隙間に冷媒を導くように配置されていることが好ましい。発熱体の直下に配置されたピンフィンは、発熱体の直下から外れた位置に配置されたピンフィンに比べて発熱体からの熱が伝わりやすい。そのため、発熱体の直下に配置されたピンフィンにより多くの冷媒を流し、ピンフィンの熱をより効率よく取り除くことができる。その結果、発熱体をより効率よく冷却することができる。

前記電子機器において、ヒートシンクは、ジャケットに着脱可能に保持されていることが好ましい。この場合には、例えば発熱体やヒートシンク、ジャケットに不具合が生じた際に、ジャケットからヒートシンクを取り外し、不具合が生じた部品を容易に交換することができる。

（実施例１）
前記ヒートシンクの実施例を、図１～図４を参照しつつ説明する。図１及び図３に示すように、ヒートシンク１は、発熱体が搭載される発熱体搭載面２１１を備え平板状を呈するベース板２１と、発熱体搭載面２１１の背面２１２に立設された複数のピンフィン２２と、を備えたヒートシンク本体２と、ピンフィン２２同士の隙間２２１に着脱可能に装着され、図２及び図３に示すように、ピンフィン２２同士の隙間２２１の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材３と、を有している。以下、本例のヒートシンク１の構成を詳説する。

図１に示すように、本例のヒートシンク本体２は、ベース板２１と、ピンフィン２２とを有している。ヒートシンク本体２は、例えば、ＪＩＳ Ａ６０６３合金等の６０００系アルミニウム合金や、ＪＩＳ Ａ３００３合金等の３０００系アルミニウム合金から構成されていてもよい。

図１に示すように、ベース板２１は、厚み方向から視た平面視において長方形状を呈している。ベース板２１の縦方向（長辺方向）及び横方向（短辺方向）における寸法は特に限定されることはない。例えば、本例のベース板２１の縦方向（長辺方向）における寸法は１００ｍｍであり、横方向（短辺方向）における寸法は９０ｍｍである。

また、本例のベース板２１の角部には、厚み方向に貫通した貫通孔２１３が設けられている。ベース板２１は、例えば、ボルト等の締結部材を貫通孔２１３に挿入し、ヒートシンク１とジャケット等の周辺機器とを締結部材を介して機械的に締結することができるように構成されている。

図３に示すように、ベース板２１における厚み方向の一方の板面には、発熱体搭載面２１１が設けられている。本例の発熱体搭載面２１１は、具体的には、厚み方向から視た平面視におけるベース板２１の中央に配置されている。また、発熱体搭載面２１１の周囲には、発熱体搭載面２１１よりもピンフィン２２とは反対側に突出した外枠部２１４が設けられている。発熱体搭載面２１１におけるベース板２１の厚みは０．４ｍｍであり、外枠部２１４の厚みは４ｍｍである。なお、ベース板２１は、外枠部２１４を有していなくてもよい。また、発熱体搭載面２１１におけるベース板２１の厚み及び外枠部２１４の厚みは、本例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

図３に示すように、本例のヒートシンク１における発熱体搭載面２１１上には、回路基板４が配置されている。回路基板４は、発熱体搭載面２１１上に接合された裏面金属層４１と、裏面金属層４１上に積層されたセラミックス板４２と、セラミックス板４２上に積層された回路金属層４３とを有している。ベース板２１と裏面金属層４１との接合方法としては、例えば、ろう付や拡散接合等の方法を採用することができる。本例のベース板２１と裏面金属層４１とは、拡散接合によって接合されている。また、図には示さないが、発熱体は、回路金属層４３上に搭載される。

裏面金属層４１及び回路金属層４３は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から構成されていてもよい。また、裏面金属層４１及び回路金属層４３の厚みは、例えば、それぞれ０．１～１．０ｍｍの範囲から適宜設定することができる。本例の裏面金属層４１及び回路金属層４３は、具体的には、銅からなり、それぞれ０．７ｍｍの厚みを有している。

裏面金属層４１と回路金属層４３との間にはセラミックス板４２が介在している。セラミックス板４２は、例えば、アルミナ等の酸化物系セラミックスや、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物系セラミックスから構成されていてもよい。本例のセラミックス板４２は、具体的には、窒化ケイ素からなり、０．３２ｍｍの厚みを有している。

図２及び図３に示すように、ベース板２１における発熱体搭載面２１１の背面２１２には、四角柱状を呈する複数のピンフィン２２が立設されている。本例のピンフィン２２は、ベース板２１の発熱体搭載面２１１に平行な断面において、一辺３．３ｍｍのひし形状を呈している。

また、図２に示すように、各ピンフィン２２は、側面２２２同士が互いに間隔をおいて対面するように配置されている。これにより、ピンフィン２２同士の間には、ベース板２１の厚み方向から視た平面視において、第１の方向Ｄ１に延在する直線状を呈する第１直線部２２１ａと、第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２に延在する直線状を呈する第２直線部２２１ｂとを備えた格子状の隙間２２１が形成されている。

本例における第１の方向Ｄ１とベース板２１の短辺とのなす角度は３４°であり、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とのなす角度は６８°である。つまり、第１直線部２２１ａはベース板２１の短辺に対して３４°傾いた方向に延設されており、第２直線部２２１ｂは第１直線部２２１ａに対して６８°傾いた方向に延設されている。なお、第１の方向Ｄ１とベース板２１の短辺とのなす角度は、本例の態様に限定されることはない。また、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１とは異なっていれば、どのような角度であってもよい。

ピンフィン２２同士の隙間２２１の広さは特に限定されることはないが、例えば、０．５～２．０ｍｍの範囲から適宜設定することができる。本例のピンフィン２２は、第１の方向及び第２の方向のいずれにおいても、隣り合うピンフィン２２との隙間２２１の広さ０．９ｍｍとなるように配置されている。即ち、本例のヒートシンク本体２における第１直線部２２１ａ及び第２直線部２２１ｂの幅は、いずれも０．９ｍｍである。

ピンフィン２２同士の隙間２２１には、流路調整部材３が着脱可能に取り付けられている。本例の流路調整部材３は、図２及び図４に示すように、第１直線部２２１ａに配置された第１閉鎖部３１と、第１閉鎖部３１に連なり、第２直線部２２１ｂに配置された第２閉鎖部３２と、を有している。更に、流路調整部材３は、図４に示すように、第１閉鎖部３１と第２閉鎖部３２との連結部３３から第１の方向に延出した第３閉鎖部３４と、連結部３３から第２の方向に延出した第４閉鎖部３５と、を有している。即ち、本例の流路調整部材３の断面形状は略Ｘ字状を呈している。

本例の流路調整部材３の高さは、図３に示すように、ピンフィン２２の高さと同一である。また、図２に示すように、第１閉鎖部３１～第４閉鎖部３５の厚みはピンフィン２２同士の隙間２２１の広さと同一である。そのため、本例の流路調整部材３は、ピンフィン２２同士の隙間２２１に挿入した際にピンフィン２２同士の隙間２２１を完全に閉鎖することができる。

本例のヒートシンク１においては、図２に示すように、４つの流路調整部材３がベース板２１における背面２１２の中央部に配置されているが、流路調整部材３の配置及び数は、発熱体が搭載される位置や、冷媒が流入する位置、冷媒が流出する位置等に応じて適宜設定すればよい。

図には示さないが、例えば、冷媒の流入位置と冷媒の流出位置とが対向している場合、流路調整部材３を冷媒の流入位置と対面する位置に配置することができる。この場合には、冷媒の流入位置から流入した冷媒を流路調整部材３によって側方に分配し、ヒートシンク１における冷媒の流れの偏りを軽減することができる。

次に、本例のヒートシンク１の作用効果を説明する。図１に示すように、ヒートシンク１の流路調整部材３は、ピンフィン２２同士の隙間２２１に着脱可能に装着されている。そのため、発熱体が搭載される位置や冷媒が流入する位置、流出する位置等に応じて流路調整部材３を適切な位置に装着することができる。そして、流路調整部材３を発熱体の搭載位置等に応じた適切な位置に配置することにより、発熱体の冷却を効率よく行うことができる。

また、ヒートシンク１は、流路調整部材３によって冷媒の流通経路を調整することができるため、ピンフィン２２の配置を発熱体の搭載位置等に合わせて変更する必要がない。それ故、ヒートシンク１によれば、ピンフィン２２の配置パターンの数を少なくし、製造コストの増大を抑制することができる。

以上のように、ヒートシンク１は、製造コストの増大を抑制することができ、優れた冷却性能を有している。

図２に示すように、本例のヒートシンク本体２におけるピンフィン２２同士の隙間２２１は、第１の方向Ｄ１に延在する直線状を呈する第１直線部２２１ａと、第１の方向Ｄ１とは異なる第２の方向Ｄ２に延在する直線状を呈する第２直線部２２１ｂとを備えた格子状に形成されている。また、図２及び図４に示すように、流路調整部材３は、第１直線部２２１ａに配置された第１閉鎖部３１と、第１閉鎖部３１に連なり、第２直線部２２１ｂに配置された第２閉鎖部３２と、を有している。

更に、流路調整部材３は、第１閉鎖部３１と第２閉鎖部３２との連結部３３から第１の方向Ｄ１に延出した第３閉鎖部３４と、連結部３３から第２の方向Ｄ２に延出した第４閉鎖部３５と、を有している。つまり、本例の流路調整部材３は、第１閉鎖部３１、第２閉鎖部３２、第３閉鎖部３４及び第４閉鎖部３５からなる略Ｘ字状の部分を有している。

図２に示すように、第１閉鎖部３１及び第３閉鎖部３４は、第２の方向Ｄ２において隣り合うピンフィン２２の間に保持されている。また、第２閉鎖部３２及び第４閉鎖部３５は、第１の方向Ｄ１において隣り合うピンフィン２２の間に保持されている。

そのため、例えば流路調整部材３が冷媒から受ける圧力等によって第２の方向Ｄ２に押圧された場合には、連結部３３から第１の方向Ｄ１における一方側に延出した第１閉鎖部３１と、他方側に延出した第３閉鎖部３４との２か所の閉鎖部により流路調整部材３を支持することができる。同様に、流路調整部材３が冷媒から受ける圧力等によって第１の方向Ｄ１に押圧された場合には、連結部３３から第２の方向Ｄ２における一方側に延出した第２閉鎖部３２と、他方側に延出した第４閉鎖部３５との２か所の閉鎖部により流路調整部材３を支持することができる。

このように、略Ｘ字状部分を有する流路調整部材３によれば、連結部３３から延出した４か所の閉鎖部３１、３２、３４、３５のそれぞれを、連結部３３の周囲のピンフィン２２によって保持することができる。その結果、流路調整部材３の位置ずれをより効果的に抑制することができる。

ヒートシンク１は、ベース板２１の発熱体搭載面２１１上に接合された裏面金属層４１と、裏面金属層４１上に積層されたセラミックス板４２と、セラミックス板４２上に積層された回路金属層４３と、を備えた回路基板４を有している。本例のヒートシンク１を作製するに当たっては、流路調整部材３をヒートシンク本体２から取り外した状態でヒートシンク本体２と回路基板４とを接合すればよい。これにより、ヒートシンク本体２は、流路調整部材３によって拘束されることなく熱膨張することができる。その結果、熱膨張によるひずみの発生を抑制することができる。

そして、ヒートシンク本体２と回路基板４との接合が完了した後にこれらを冷却することにより、流路調整部材３によって拘束されることなくヒートシンク本体２及び回路基板４を収縮させ、回路金属層４３のうねりを低減することができる。その結果、回路基板の平坦度の悪化を抑制し、発熱体をより容易に搭載することができる。

（実施例２）
本例では、流路調整部材の他の態様の例として、図５を参照しつつ流路調整部材３０２の構成を説明する。なお、本例以降の例において使用される符号のうち、既出の例において使用した符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の例と同一の構成要素等を示す。

流路調整部材は、図４に示した略Ｘ字形状以外にも種々の態様をとり得る。例えば、図５に示すように、流路調整部材３０２は、第１閉鎖部３１と、第２閉鎖部３２とが連結部３３を介して交互に連なった略ジグザグ状を呈していてもよい。本例の流路調整部材３０２は、図４に示す流路調整部材３と併用してもよいし、本例の流路調整部材３０２を単独で使用してもよい。本例の流路調整部材３０２は、図４の流路調整部材３と同様に、ピンフィン２２同士の隙間２２１（図２参照）に着脱可能に装着することができるように構成されている。それ故、本例の流路調整部材３０２を備えたヒートシンク１は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

（実施例３）
本例は、ヒートシンク１を備えた電子機器５の例である。図６に示すように、本例の電子機器５は、ヒートシンク１と、ジャケット６と、を有している。ジャケット６は、図６及び図８に示すように、複数のピンフィン２２に対面する底壁部６１と、底壁部６１の周囲に配置され、ベース板２１に対面する周壁部６２と、を有している。図８に示すように、ベース板２１とジャケット６との間には、これらによって囲まれた空間からなる冷媒流路６３が形成されている。また、ベース板２１の発熱体搭載面２１１上には発熱体７が配置されている。そして、図９に示すように、流路調整部材３は、発熱体７の直下に配置されたピンフィン２２同士の隙間２２１に冷媒を導くように配置されている。

本例のジャケット６はアルミニウム材から構成されており、図６及び図８に示すように、底壁部６１と、底壁部６１の外周縁部に配置された４枚の周壁部６２（６２ａ～６２ｄ）とからなる有底箱状を呈している。なお、前述した「アルミニウム材」には、アルミニウム及びアルミニウム合金が含まれる。

周壁部６２の頂面６２１上には、ヒートシンク１のベース板２１が載置されている。図７に示すように、４枚の周壁部６２ａ～６２ｄのうち２枚の周壁部６２ａ、６２ｃはベース板２１の長辺と平行な方向に延在しており、残る２枚の周壁部６２ｂ、６２ｄは、ベース板２１の短辺と平行な方向に延在している。ベース板２１の短辺に沿って配置された周壁部６２ｂ、６２ｄの長さは、長辺に沿って配置された周壁部６２ａ、６２ｃの長さよりも短い。

周壁部６２の頂面６２１には、周壁部６２の内周端縁に沿って延在する溝部６２２（図８参照）が設けられている。図６及び図８に示すように、溝部内にはＯリング６２３が保持されている。Ｏリング６２３は、ベース板２１と周壁部６２との間に介在し、両者の間の隙間を液密に封止することができる。

また、図６に示すように、溝部６２２の外方には、ベース板２１を締結するための締結孔６２４が設けられている。締結孔６２４は、周壁部６２に載置されたベース板２１の貫通孔と同一の位置に配置されている。本例のジャケット６は、図６に示すように、ベース板２１の貫通孔２１３及び周壁部６２の締結孔６２４に締結部材としてのボルト６２５を挿入することにより、ボルト６２５を介してヒートシンク１を着脱可能に保持することができる。

ヒートシンク１のピンフィン２２及び流路調整部材３は、ベース板２１と、底壁部６１と、周壁部６２とによって囲まれた空間からなる冷媒流路６３内に配置されている。図８に示すように、底壁部６１と、底壁部６１とピンフィン２２の先端２２２との間には、隙間６１１が形成されている。底壁部６１とピンフィン２２との隙間６１１は、ピンフィン２２同士の隙間２２１よりも狭いことが好ましい。この場合には、底壁部６１とピンフィン２２との間の隙間６１１に冷媒を流れにくくすることができる。これにより、ピンフィン２２同士の隙間２２１に冷媒をより流れやすくし、冷却性能を向上させることができる。

図６～図８に示すように、本例のジャケット６は、電子機器５の外部から冷媒流路６３に冷媒を供給する冷媒導入口６３１と、冷媒流路６３から電子機器５の外部へ冷媒を導出する冷媒導出口６３２と、を有している。冷媒導入口６３１は、４枚の周壁部６２のうち、ベース板２１の一方の長辺に沿って配置された周壁部６２ａの中央に設けられている。また、冷媒導出口６３２は、冷媒導入口６３１を有する周壁部６２ａと対向する周壁部６２ｃの中央に設けられている。

本例のヒートシンク１における発熱体搭載面２１１には、回路基板４が接合されている。図７に示すように、回路基板４は、ベース板２１の長辺と平行な方向に延在し、互いに間隔をおいて並んだ２か所の回路金属層４３を有している。また、各回路金属層４３には、ベース板２１の長辺と平行な方向に互いに間隔をおいて並んだ３個の発熱体７が接合されている。本例の発熱体７は、具体的には、半導体素子である。各半導体素子は正方形状を呈している。なお、以下において、便宜上、図７における左上に配置された発熱体７を第１発熱体７ａといい、第１発熱体７ａから反時計回りに、順次第２発熱体７ｂ、第３発熱体７ｃ、第４発熱体７ｄ、第５発熱体７ｅ、第６発熱体７ｆということがある。

図９に示すように、本例の流路調整部材３は、ベース板２１の長辺方向において隣り合う発熱体７の間に冷媒が流入しにくくなるように配置されている。より具体的には、本例のヒートシンク１における流路調整部材３は、各発熱体７におけるベース板２１の短辺に平行な辺７１（図７参照）と、この辺７１の冷媒導入口６３１側の端同士を結ぶ線分７２とに沿って配置されている。これにより、冷媒導入口６３１から流入した冷媒を、発熱体７の直下に配置されたピンフィン２２同士の隙間２２１に導くことができる。

本例のように流路調整部材３を配置することによる冷却性能の向上効果は、例えば、以下の熱流体シミュレーションにより比較することができる。

まず、本例の電子機器５の構造モデルを準備し、冷媒導入口６３１から冷媒としての５０％エチレングリコール水溶液を供給する。冷媒の温度は６０℃とし、冷媒の流量は１０Ｌ／分とする。そして、発熱体７ａ～７ｆのそれぞれの発熱量を１００Ｗとした場合の、定常状態における発熱体７の温度を算出する。

本例のように流路調整部材３を配置した場合における各発熱体７の温度と、流路調整部材３を配置しない場合の各発熱体７の温度とを表１に示す。

表１に示したように、流路調整部材３によって冷媒を発熱体７の直下に導くことにより、流路調整部材３を取り付けない場合に比べて発熱体７の温度を低下させることができる。これらの結果から、流路調整部材３によって冷媒を発熱体７の直下に導くことにより、冷却性能をより向上させることが可能であることが理解できる。

本発明のヒートシンク１及び電子機器５の態様は、実施例１～実施例３の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例１～３においては、四角柱状のピンフィン２２を備えたヒートシンク本体２の例を示したが、ピンフィン２２の形状はこれに限定されるものではなく、流路調整部材３を取り付けることができればよい。

流路調整部材３の配置は、前述した通り、発熱体７の位置や冷媒導入口６３１の位置、冷媒導出口６３２の位置などに応じて適宜設定することができる。例えば、流路調整部材３を有しない状態では冷媒の流速に偏りが生じる場合において、冷媒の流速が速い部分に流路調整部材３を配置することにより、流速の偏りを抑制し、ヒートシンク１全体を均一に冷却することもできる。

流路調整部材３は、ヒートシンク１が電子機器５に取り付けられた時点で所望の位置に配置されていればよい。ヒートシンク１単体の状態においては、流路調整部材３はどのような位置に配置されていてもよい。また、ヒートシンク１単体の状態においては、流路調整部材３はヒートシンク本体２から取り外されていてもよい。いずれの場合においても、電子機器５に取り付けられた時点で流路調整部材３が所望の位置に配置されていれば、冷却性能を向上させる効果を発揮することができる。

１ ヒートシンク
２ ヒートシンク本体
２１ ベース板
２１１ 発熱体搭載面
２１２ 背面
２２ ピンフィン
２２１ 隙間
３ 流路調整部材

Claims (5)

1. 発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
   前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有し、
   前記隙間は、第１の方向に延在する直線状を呈する第１直線部と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在する直線状を呈する第２直線部とを備えた格子状に形成されており、
   前記流路調整部材は、前記第１直線部に配置された複数の第１閉鎖部と、
   前記第２直線部に配置された少なくとも１つの第２閉鎖部と、を有しており、
   前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部とが、前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部との接続部を介して交互に接続されている、ヒートシンク。
2. 発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
   前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有し、
   前記隙間は、第１の方向に延在する直線状を呈する第１直線部と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在する直線状を呈する第２直線部とを備えた格子状に形成されており、
   前記流路調整部材は、前記第１直線部に配置された第１閉鎖部と、
   前記第１閉鎖部に連なり、前記第２直線部に配置された第２閉鎖部と、
   前記第１閉鎖部と前記第２閉鎖部との連結部から前記第１の方向に延出した第３閉鎖部と、
   前記連結部から前記第２の方向に延出した第４閉鎖部と、を有している、ヒートシンク。
3. 前記ヒートシンクは、前記発熱体搭載面上に接合された裏面金属層と、前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板上に積層された回路金属層とを備えた回路基板を有している、請求項１または２に記載のヒートシンク。
4. 発熱体が搭載される発熱体搭載面を備え平板状を呈するベース板と、前記発熱体搭載面の背面に立設された複数のピンフィンと、を備えたヒートシンク本体と、
   前記ピンフィン同士の隙間に着脱可能に装着され、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する流路調整部材と、を有するヒートシンクと、
   複数の前記ピンフィンに対面する底壁部と、前記底壁部の周囲に配置され、前記ベース板に対面する周壁部と、を備えたジャケットと、
   前記ベース板と前記ジャケットとによって囲まれた空間からなる冷媒流路と、
   前記発熱体搭載面上に配置された発熱体と、を有し、
   前記流路調整部材は、前記発熱体の直下に配置された前記ピンフィン同士の隙間に冷媒を導くように配置されている、電子機器。
5. 前記流路調整部材は請求項１または２に記載の流路調整部材である、請求項４に記載の電子機器。

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