JPH0336794A

JPH0336794A - ヒートパイプ式放熱器

Info

Publication number: JPH0336794A
Application number: JP17246989A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishida; 石田　新一; Hiroshi Yatabe; 谷田部　博; Masakatsu Suzuki; 鈴木　征勝; Susumu Ogiwara; 荻原　進; Takashi Murase; 孝志村瀬; Koji Matsumoto; 厚二松本
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-18

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〕本発明は、電子機器の筐体内部等での部分的もしくは全
体的な過熱を防止するヒートパイプ式放熱器に関し、特
に、電子回路基板上に搭載された発熱素子のように凹凸
状に発熱部が点在する冷却面を冷却するのに適したヒー
トパイプ式放熱器に関するものである。

〔従来の技術〕

コンピュータ等の電子機器に内蔵されるプリント基板は
、高集積化が進むにつれて、消費電力密度が増大し、そ
の冷却や均熱のために、ヒートパイプ式放熱器が実用化
されている。

第２０図は、従来のヒートパイプ式放熱器の一例を示し
た図、第２１図は、冷却対象となるプリント基板の一例
を示した図である。

第２０図において、ｌはヒートパイプ、２はフィン、３
は基板、４はＩＣチップである。

ヒートパイプ１は、２２５　　（ｊり　ｘ６．５　（ｗ
）Ｘ２．５（ｔ）ｍｍ程度の角形または平板形のものが
複数本用いられており、各ヒートパイプｌの凝縮側には
、所定の間隔で放熱用のフィン２が一体的に設けられて
いる。

基板３には、ヒートパイプｌの蒸発側が直接取り付けら
れており、ヒートパイプ１の上面には、熱伝導性のコン
パウンド５を介して、ＩＣチップ４が搭載されている。

ＩＣチップ４からの放熱は、リード線４ａを通じて、基
板３への熱伝導によるものもあるが、はとんどが、ＩＣ
チップ４の表面からの熱伝達によるものである。このた
め、ヒートパイプ１を用いて、ＩＣチップ４の表面から
の放熱を効果的に行うようにしている。

〔発明が解決しようとする！１８〕上述した従来のヒートパイプ式放熱器では、第２１Ａ図
に示すような、パッケージの形態が異なるＩＣチップ４
１〜４５が実装されている場合には、ヒートパイプｌと
ＩＣチップ４の接続が難しく、回路設計の自由度が狭く
なるという問題があった。

また、第２１Ｂ図に示すように、基板３の裏面側にもＩ
Ｃチップ４が実装される場合には、両側に複数のヒート
パイプ１を設ける必要があり、放熱器全体が大形かつ高
価になるという問題があった。

さらに、第２０Ｂ図のように、ｔＣチップ４とヒートパ
イプ１が固定的に設けられているので、基板や放熱器の
メンテナンスがしすらいなどの問題があった。

本発明の目的は、回路設計に影響を与えることなく、放
熱効率がよく、メインテナンスなどのしやすいヒートパ
イプ式放熱器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明によるヒートパイプ
式放熱器は、可撓性のある皮膜で液状の熱媒体が封入さ
れ冷却面に接触して配置される伝熱パックと、前記伝熱
パックに蒸発側が接触して設けられその伝熱パックを介
して吸収した熱を凝縮側から放熱するヒートパイプとか
ら構成されている。

前記伝熱パックを前記ヒートパイプに取り付ける形態は
、前記ヒートパイプの一方側に１枚配置してもよいし、
前記ヒートパイプの両側に２枚配置してもよく、さらに
、前記ヒートパイプの両側に１枚のパックを折り曲げる
ようにして配置してもよい。

前記伝熱パックは、略中央に袋状部が形成されており、
その袋状部に前記ヒートパイプを挿入するような形態で
あってもよい、このとき、前記伝熱パックは、前記熱媒
体が充填される空間が、前記皮膜により多室に分割され
ていてもよい、前記ヒートパイプは、蒸発側に集熱用の
フィンを設けたり、前記伝熱パックの袋状部に枠体を介
して挿入してもよい。

前記いずれの形態であっても、前記ヒートパイプは、断
面が円形、矩形、異形であって、棒状。

偏平板状、ループ状、フォーク状、魚の骨状等をしたも
のを使用でき、前記ヒートパイプは、前記伝熱パックに
金属製プレートを介して接触するようにすることができ
る。また、前記ヒートパイプは、凝縮側に放熱用のフィ
ンを設けることができる。

〔作用〕

本発明によるヒートパイプ式放熱器は、前述のように槽
底されているので、以下のような作用がある。

まず、伝熱パックは、可撓性があるので、冷却面に押し
つけることにより、冷却面に凹凸部がある場合にはそれ
を埋めて、密着し、発熱部からの熱を吸収する。

このとき、伝熱パック内では、液体の熱媒体が対流する
ことにより内部で均熱化される。

さらに、ヒートパイプを、伝熱パックの外側に接触させ
たり、内包して、伝熱パックの熱を集熱し、冷却面に影
響のない場所で放熱する。

〔実施例〕

以下、図面等を参照して、実施例につき、本発明の詳細
な説明する。

第１ＵｊＪ〜第３図は、本発明によるヒートパイプ式放
熱器の第１の実施例を示した図であって、第１図は全体
斜視図、第２図は伝熱パックを示した断面図、第３図は
電子機器等の筐体に組み込んだ状態を示した図である。

なお、前述の従来例と同様なｉ能を果たす部分には、同
一の符号を付して説明する。

ヒートパイプｌは、銅製で内部にグループが形成された
コンテナに、作動液として純水を充填したものであって
、外径寸法が１．（１１）〜１５．８８　ｍｍで、長さ
が１５０〜５（１１）ｍｍ程度のものを用いている。

ヒートパイプ１の凝縮側には、複数枚のアルミニウム板
を所定の間隔に配置した放熱用のフィン２が設けられて
いる。

ヒートパイプ１の蒸発側には、アルミニウム板などの金
属プレート５を介して、伝熱パック６が設けられている
。

伝熱パック６は、基板３に搭載されたＩＣチップ４から
の発熱を吸収して、内部で均熱化するとともに、ヒート
パイプ１側に熱伝達するためのものである。この伝熱パ
ック６は、機械的な衝撃を十分に吸収でき、ＩＣチップ
４等のような突起部に対する引裂き強度が強く、温度の
昇降に対応して伸縮できることが要求される。

伝熱パック６は、第２図に示すように、可撓性のある皮
膜６１で、液体の熱媒体６２を封入したものである。

皮膜６１は、多層ラミネート構造をしており、外側から
順に、ＩＣチップ４等の発熱により焼損しない耐熱層６
１ａと、外形形状を保ち機械的な損傷を防ぐ支持層６１
ｂと、熱媒体６２の漏洩を防止する遮断層６１ｃとから
構成されている。皮膜６１としては、例えば、ＰＥＴ（
ポリエチレンテレフタレート）／アルξニウムＭ／ＰＰ
（ポリプロピレン）等の厚みが１（１１）〜３（１１）
μｍ程度のうξネートフィルムを用いることができる。

熱媒体６２は、基４１ｉ＋３に搭載されたＩＣチップ４
からの発熱を吸収して、ヒートパイプｌ側に熱伝達する
ためのものであり、基本的には水等の液体でよい。

電子機器の冷却に用いる場合には、熱伝達性や電気絶縁
性にすぐれ、適度の粘性があり、皮膜６１等を侵さない
ために不活性であることも要求され、例えば、トランス
油、シリコン油、フッソ系不活性液体（パーフロロカー
ボン液）等を用いることができる。

また、熱効率を向上させるために、熱媒体６２として、
一定温度で起こる物質の融解、凝固の相変化に基づく潜
熱を蓄熱し、放熱する蓄熱体を用いることもできる。こ
の場合には、たとえば、塩化マグネシウム（ＭｇＣ！□
）、塩化ナトリウム（ＮａＣ１）、可性ソーダ（ＮａＯ
Ｈ）、塩化カルシウム６水塩（ＣａＣＩ＊　６Ｈ−０）
　、炭化ナトリウム１０水塩（Ｎａ＊　ＣＯｓ　　・１
０Ｈｘ　Ｏ）等、または有機系蓄熱体その他のものを用
いることができる。

なお、伝熱パック６には、形状を保たせるためにスポン
ジ等のような多孔質体を挿入したり、液洩れを防止する
ために高吸水性ポリマ等に含ませてもよい。

つぎに、第３図を参照して、ヒートパイプ式放熱器の取
付状態を説明する。

電子機器筐体のフレーム７には、取付金具７ａに、基板
３が挿入されている。この基板３には、発熱量や形状の
異なる多種類のＩＣチップ４が搭載されている。

このような基板３のＩＣチップ４の搭載されている側に
、伝熱パック６を密着するように配置する。基板３の表
面がＩＣチップ４により凹凸状であるが、伝熱パフクロ
は可撓性があるので、その凹凸を埋めて密着させること
ができる。伝熱パック６の反対側には、ヒートパイプｌ
に取り付けられた金属プレート５が密着して設けられて
いる。

また、ヒートパイプ１に設けられた放熱フィン２は、Ｉ
Ｃチップ４に熱的な影響を与えないように、フレーム７
の外側に設けられている。

ＩＣチップ４からの熱は、伝熱パック６で吸収される。

伝熱パック６に伝えられた熱は、熱媒体６２の循環によ
り均熱化される。伝熱パック６の温度が上昇すると、そ
の熱は金属プレート５を介してヒートパイプ１の蒸発部
に吸収され、さらに、ヒートパイプ１の凝縮側に配置さ
れた放熱用のフィン２から放熱される。

第４図、第５図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の第２および第３の実施例を示した図である。

第２の実施例では、ヒートパイプ１の取り付けられた金
属プレート５の両側に、第１の実施例で示したものと同
じ形状の伝熱パック６を２枚配置したものである。この
ように配置すれば、裏面側にもＩＣチップ４が配置され
ているような基板３の放熱にも利用できる。

第３の実施例では、第１図の実施例の略倍の長さの伝熱
パック６Ａを長手方向の略半分の位置で折り曲げて、そ
の間にヒートパイプｌが取り付けられた金属プレート５
を挟むようにしたものである。このように配置すれば、
取付作業が簡単になる。

なお、この場合に、折り曲げられた部分が下側になるよ
うに配置したが、横倒（第５図前側または後側）になる
ようにすることもできる。

第６図、第７図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の実施例に使用されるヒートパイプの他の例を示した図
である。

第６図の例は、複数本（この例では３本）のヒートパイ
プ１を同一の金属プレート５に挿入したものである。こ
の場合、ヒートパイプｌは、丸形でも角形でもよい。

第７図の例は、金属プレート５を用いずに、ヒートパイ
プＩＡ自体が偏平な板状のものを用いて、部品点数を減
少させるとともに、熱効率を向上させている。

第８図、第９図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の第４の実施例を示した図であって、第８図は全体斜視
図、第９図は電子機器等の筐体に組み込んだ状態を示し
た図である。

第４の実施例では、伝熱パック６Ｂとして、中央部に袋
状部６３があるものを使用し、その挿入部６３にヒート
パイプｌを直接挿入したものである。この場合には、ヒ
ートパイプ１の端部には、伝熱パック６Ｂの皮膜６１に
接触して損傷させないように、柔軟な材質の保護材１ａ
をコーティングしである。

このように、ヒートパイプ１を伝熱パック６Ｂに内包す
れば、構造が簡単で安定するとともに、熱効率がよくな
る。また、ヒートパイプ１と伝熱パック６Ｂを一体的に
扱えるので、取付作業がしやすく、電子機器内の省スペ
ースにつながる（第９図）。

第１０図〜第１８図は、本発明によるヒートパイプ式放
熱器の第４の実施例に使用されるヒートパイプの他の例
を示した図である。

第４の実施例に使用されるヒートパイプＩＢ〜ＩＧは、
伝熱パック６Ｂに内包しやすい形状であることが好まし
く、断面が円形もしくは矩形のル−プ状（第１０図、第
１１図）、フォーク状（第１２図）、魚の管状（第１３
図）または偏平板状（第１４図）や直方体状（第１５図
）のような形状にすることができる。いずれの場合でも
、端部に保護材を設けたり、角部を円弧状にして、伝熱
パンクロを損傷しないようにする。

また、これらの場合には、ヒートパイプ１Ｈのように、
導出管を２本またはそれ以上設けるようにしてもよい（
第１６図）。

第１７図の実施例では、ヒートパイプ１に、集熱用のフ
ィン８を取り付けて、第８図に示した伝熱パック６Ｂの
袋状部６３に挿入するようにしたものである。集熱用の
フィン８は、アルミニウム板等を所定の間隔に多数配置
したものであり、袋状部６３に挿入しても、皮膜６１が
破損しないように、角部を円弧状に加工しである。この
集熱用のフィン８を設けることにより、伝熱パック６Ｂ
の熱を、ヒートパイプ１に効率よく伝えることができる
。

第１８図の実施例では、ヒートパイプ１に、プラスチッ
ク性の枠体９を取り付け、第８図に示した伝熱パック６
Ｂの袋状部６３に挿入して、伝熱パック６Ｂ内の熱媒体
６２の流動を良好にしている。

第１９図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器の第４
の実施例に使用される伝熱パックの他の例を示した図で
ある。

第１９図の実施例では、伝熱パック６Ｃのように、皮膜
６１を多重構造にして、各間隙に熱媒体６２を密封充填
するようにしである。このようにすれば、皮膜６１の−
が所が破損しても、全体的に熱媒体６２が漏洩したり、
熱伝導特性が低下したりすることがないので、信頼性が
向上する。

以上説明した実施例にとられれることなく、種々の変形
ができる。

ヒートパイプまたは金属プレートと伝熱パックは、接着
しない例を示したが、熱伝導性のコンパウンド等で接着
してもよい。

また、ヒートパイプは、銅製のコンテナに純水を充填し
たものを例に説明したが、必要に応じて他の組み合わせ
のものを用いてもよい。

なお、前述した各実施例では、性質上矛盾しない限り、
他の実施例と組み合わせたり、交換することができる９
例えば、第１０図〜第１６図のようなヒートパイプを第
１図の構造に使用してもよいし、このようなヒートパイ
プに金属プレートを取り付けて、第８図の形態に適用し
てもよい、また、これらのヒートパイプに、集熱用のフ
ィンを付けたり、枠体を付けてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、冷却面に
外付けできるので、放熱器を冷却対象物の設計と分離し
て考えることができるとともに、取り付けやメインテナ
ンスがしやすい。

また、伝熱パックに可撓性があるので、冷却面の表面形
状にかかわらず密着でき、熱の吸収効率がよいうえ、伝
熱パック内で均熱化できるので、冷却面の温度を均一に
できる。

さらに、冷却面に伝熱パックを密着させるので、機械的
な衝撃からも冷却面を保護できる。

さらにまた、強制送風の必要がないので、ホコリや騒音
もでない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の第１の実施例を示した図であって、第１図は全体斜視
図、第２図は伝熱パックを示した断面図、第３図は電子
機器等の筐体に組み込んだ状態を示した図である。第４図、第５図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の第２および第３の実施例を示した図である。第６図、第７図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の実施例に使用されるヒートパイプの他の例を示した図
である。第８図、第９図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器
の第４の実施例を示した図であって、第８図は全体斜視
図、第９図は電子機器等の筐体に組み込んだ状態を示し
た図である。第１０図〜第１８図は、本発明によるヒートパイプ式放
熱器の第４の実施例に使用されるヒートパイプの他の例
を示した図である。第１９図は、本発明によるヒートパイプ式放熱器の第４
の実施例に使用される伝熱パックの他の例を示した図で
ある。第２０図は、従来のヒートパイプ式放熱器の一例を示し
た図、第２１図は、冷却対象となるプリント基板の一例
を示した図である。１・・・ヒートパイプ　　　　２・・・フィン３・・・
基板　　　　　　　　４・・・ＩＣチップ５・・・金属
プレート　　　　６・・・伝熱パック７・・・フレーム
　　　　　　　８・・・フィン９・・・枠体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可撓性のある皮膜で液状の熱媒体が封入され冷却
面に接触して配置される伝熱パックと、前記伝熱パック
に蒸発側が接触して設けられその伝熱パックを介して吸
収した熱を凝縮側から放熱するヒートパイプとから構成
したヒートパイプ式放熱器。
（２）前記伝熱パックは、前記ヒートパイプの一方側に
１枚配置したことを特徴とする請求項（１）記載のヒー
トパイプ式放熱器。
（３）前記伝熱パックは、前記ヒートパイプの両側に２
枚配置したことを特徴とする請求項（１）記載のヒート
パイプ式放熱器。
（４）前記伝熱パックは、前記ヒートパイプの両側に１
枚のパックを折り曲げるようにして配置したことを特徴
とする請求項（１）記載のヒートパイプ式放熱器。
（５）前記伝熱パックは、略中央に袋状部が形成されて
おり、その袋状部に前記ヒートパイプを挿入するように
したことを特徴とする請求項（１）記載のヒートパイプ
式放熱器。
（６）前記伝熱パックは、前記熱媒体が充填される空間
が、前記皮膜により多室に分割されていることを特徴と
する請求項（１）記載のヒートパイプ式放熱器。
（７）前記ヒートパイプは、蒸発側に集熱用のフィンが
設けられていることを特徴とする請求項（５）記載のヒ
ートパイプ式放熱器。
（８）前記ヒートパイプは、前記伝熱パックの袋状部に
枠体を介して挿入されることを特徴とする請求項（５）
記載のヒートパイプ式放熱器。
（９）前記ヒートパイプは、断面が円形，矩形，異形で
あって、棒状，偏平板状，ループ状，フォーク状，魚の
骨状等であることを特徴とする請求項（１）〜（８）記
載のヒートパイプ式放熱器。
（１０）前記ヒートパイプは、前記伝熱パックに金属製
プレートを介して接触するように構成したことを特徴と
する請求項（１）〜（９）記載のヒートパイプ式放熱器
。
（１１）前記ヒートパイプは、凝縮側に放熱用のフィン
が設けられていることを特徴とする請求項（１）〜（１
０）記載のヒートパイプ式放熱器。