JPH0223700A - 電子回路素子の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はＥ　ＣＬ　（Ｅｌｔｔｅｒ　Ｃｏｕｐｌｅｄ
　Ｌｏｇｉｃ　）などの回路を具備した電子回路素子を
冷却するための構造に関するものであり、特にヒートパ
イプを介して空冷する構造に関するものである。

従来の技術 ］ンピュータに使用される集積回路には、消費電力が少
ないこと、応答速度が速いこと、発熱が少ないことなど
の種々の特性が要求されるが、全ての要請を満すものは
無く、いずれかの特性が優れていれば、他の特性が劣る
のが一般的である。

例えばＥＣＬは高速性では優れているが、トランジスタ
が常時動作しているために、電力消費が大きく、それに
伴って発熱量が多い問題がある。そのためＥＣＬを使用
する場合には、発熱による悪影響を避けるために、その
回路素子を強制冷却している。その−例を第３図に示し
てあり、素子１は酸化アルミニウムなどからなる基板２
の下面に取付けられており、その基板２の上面には、多
数のフィン３を設けたヒートシンク４が取付けられ、素
子１で生じた熱をヒートシンク４から外気中に放出する
よう構成されている。なお、第３図中、符号５はビンで
ある。

また上記のような空冷では冷却能力が不足する場合、冷
却水を循環させて水冷を行なうことも必要に応じて採用
されている。

発明が解決しようとする課題 しかるに第３図に示すような金属製のヒートシンクを用
いた空冷構造では、冷却能力が最大でも５Ｗ（ワット）
程度と低く、演算速度の高速化に伴って発熱量が増大す
ると、冷却能力が不足する問題が生じる。

これに対して水冷構造では、冷却能力が高（１が、ポン
プやチラー（冷却器）などの補助設備を必要とするため
に、複雑かつ高価な装蓋になる問題があり、また漏水に
よるショートなどの危険があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、Ｅ
ＣＬなどを含む回路素子を効率良く空冷することのでき
る冷却構造を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、逆台形台状
のヒートパイプを回路素子の上側に接合することにより
、広い放熱面積を確保するとともに放熱面への熱輸送を
増大させたものであり、より具体的には、この発明は、
電子回路素子を下面に取付けた基板の上面に、底板の面
積が上板の面積より広い逆台形台状密閉容器がその底板
によって接合され、かつその密閉容器の内部が、真空脱
気した後に凝縮性流体を封入することによりヒートパイ
プとして構成され、かつ前記密閉容器の上板の上面に放
熱フィンが取付けられていることを特徴とするものであ
る。

またこの発明では、前記密閉容器の内面のうち前記底板
の内面および上板の内面に多数の凹凸部を設けることが
できる。

さらにこの発明では、前記密閉容器の内面のうち少なく
とも前記凹凸部の表面に酸化皮膜もしくは硫化皮膜を形
成することができる。

作　　　　　用 この発明の冷却構造によれば、電子回路で生じた熱は基
板から密閉容器の底板に伝達され、その結果、密閉容器
すなわちヒートパイプの内部の作動流体が加熱されて蒸
発する。一方、密閉容器の上板にはフィンが取付けられ
て外気によって冷却され、それに伴い密閉容器の上部で
圧力が低くなっているから作動流体の蒸気は上側に流れ
、そして密閉容器の上板に接触して放熱することにより
凝縮する。その場合、密閉容器の上板すなわち放熱面が
、底板より広いために、作動流体蒸気の凝縮が促進され
、それに伴い作動流体の蒸発も促進され、結局は底板側
から上板側への熱の輸送が効率良く行なわれ、回路素子
が良好に空冷される。

また、底板と上板との内面に凹凸部を設ければ、それが
作動流体の沸騰および凝縮を促進するので、底板から上
板への熱の輸送が、より効率良く行なわれる。

さらにその凹凸部に酸化皮膜もしくは硫化皮膜を形成す
れば、作動流体のぬれ性が良好になるので、ヒートパイ
プの動作が促進され、この点でも熱輸送が良好となる。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であって、Ｅ
ＣＬなどの電子回路を含む素子１を下面に取付けた基板
２の上面に、ヒートパイプ１０が接合されている。この
ヒートパイプ１０は、底板１１の面積が上板１２の面積
より広い逆台形台状の密閉容器１３をコンテナとするも
のであって、その底板１１を前記基板２の上面に接合し
て底板１１を吸熱面とし、かつ上板１２を放熱面とする
ことにより、吸熱面より広い面積の放熱面を確保するよ
う構成されている。またその密閉容器１３の内部には、
空気などの非凝縮性ガスを真空排気した状態で水などの
目的温度範囲で蒸発および凝縮を行なう凝縮性の作動流
体１４が封入されている。なお、この作動流体１４とし
ては、密閉容器１３からの漏洩に伴うショートなどの危
険を考慮した場合には、フロンなどの導電性の無いもの
が好ましい。さらに底板１１および上板１２のそれぞれ
の内面には、例えば多数の突起１１ａ、１２ａを設ける
ことにより凹凸部が形成されており、その表面には、酸
化皮膜もしくは硫化皮膜などの皮ＷＡ１５が形成され、
これにより作動流体１４のぬれ性を良好にしている。

さらに密閉容器１３の上板１２には、多数の放熱フィン
１６が突設されており、好ましくその放熱フィン１６に
スリットが形成されている。

したがって上記の冷却構造では、素子１が通電に伴って
発熱すると、その熱は、基板２を介して密閉容器１３の
底板１１に伝達され、その結果、作動流体１４が加熱さ
れて蒸発する。その場合、底板１１の内面に突起１１ａ
を形成し、かつその表面に皮膜１５を形成しであるから
、作動流体１４のぬれ性が良好であると同時に突起１１
ａが沸騰核となるので、作動流体１４の蒸発が促進され
る。他方、上板１２側では放熱フィン１６を介して外部
に熱を奪われて温度および圧力が低くなっており、その
ため底板１１側で生じた作動流体蒸気が上板１２側に流
れ、かつ上板１２に接触することにより熱を奪われて凝
縮する。そしてその熱は放熱フィン１６から外気に与え
られる。すなわち上板１２が作動流体１４の放熱面とな
っており、その場合、上板１２の面積が前述したように
底板１１より広く、また皮膜１５を形成した多数の突起
１２ａが形成されているために、作動流体蒸気の凝縮が
促進される。その結果、密閉容器１３内での作動流体蒸
気の量が特には増大しないので、作動流体１４の蒸発が
促進され、換言すれば、底板１１側での熱流束が多量で
あっても、それに応じた熱輸送量を確保し、素子１から
充分熱を奪ってこれを冷却することができる。そして放
熱して凝縮した作動流体は重力によって底板１１側へ速
流する。なお、底板１１側への還流を促進するために、
金網などの毛細管圧力を生じるウィックを密閉容器１３
の内部に設けてもよい。

上記の実施例では、凹凸部を多数の突起によって形成し
たが、この発明では、底板および上板の内面のそれぞれ
に溝を形成することにより、これを凹凸部としてもよく
、凹凸部の形状は特に限定されない。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の冷却構造によ
れば、素子の上側にヒートパイプを接合し、しかもその
コンテナの形状を、放熱面となる上板の面積を受熱面と
なる底板より広くなる逆台形台状としたので、フィン等
の外気に対する放熱部分への熱の移動および放熱を良好
に行なわせることができ、したがって素子を従来になく
効率良く冷却することができる。またこの発明では、熱
輸送が自動的に生じるので、付属設備の無い簡単な構成
とすることができ、かつ漏洩に起因するショートなどの
危険を未然に防止することも容易である。

他方、密閉容器の底板および上板の内面に突起などによ
る凹凸部を形成すれば、それが沸騰および凝縮の際の核
となるので、作動流体の蒸発おより び凝縮が促進され、それに伴い冷却効率を更に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を概略的に示す断面図、第
２図はその部分拡大断面図、第３図は従来の素子の冷却
構造を示す略解図である。 １・・・素子、　２・・・基板、　１０・・・ヒートパ
イプ、１１・・・底板、　１１ａ、１２・・・突起、　
１３・・・密閉容器、　１４・・・作動流体、　１５・
・・皮膜、　１６・・・放熱フィン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電子回路素子を下面に取付けた基板の上面に、
   底板の面積が上板の面積より広い逆台形台状密閉容器が
   その底板によって接合され、かつその密閉容器の内部が
   、真空脱気した後に凝縮性流体を封入することによりヒ
   ートパイプとして構成され、かつ前記密閉容器の上板の
   上面に放熱フィンが取付けられていることを特徴とする
   電子回路素子の冷却構造。
2. （２）　前記密閉容器の内面のうち前記底板の内面およ
   び上板の内面に多数の凹凸部が設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の電子回路素子の冷却構造。
3. （３）　前記密閉容器の内面のうち少なくとも前記凹凸
   部の表面に酸化皮膜もしくは硫化皮膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の電子回路素子の冷却構
   造。