JPH0510210Y2 - - Google Patents
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- JPH0510210Y2 JPH0510210Y2 JP16508988U JP16508988U JPH0510210Y2 JP H0510210 Y2 JPH0510210 Y2 JP H0510210Y2 JP 16508988 U JP16508988 U JP 16508988U JP 16508988 U JP16508988 U JP 16508988U JP H0510210 Y2 JPH0510210 Y2 JP H0510210Y2
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- Japan
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- heat
- metal bellows
- bottom plate
- bellows
- cooled
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- Expired - Lifetime
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 34
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Landscapes
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、半導体素子、抵抗等の電子部品の内
部で発生する熱を除去するヒートシンクの改良に
関する。
部で発生する熱を除去するヒートシンクの改良に
関する。
従来、ICやパワートランジスタ、抵抗といつ
た半導体素子等の部品から発生する熱を除去し、
これら部品の性能低下や破損を防止する手段とし
て、第６図に一例を示すように、銅またはアルミ
ニウム等の良導体からなり多数の放熱フイン１０
２を有するヒートシンク１０１が知られている。
た半導体素子等の部品から発生する熱を除去し、
これら部品の性能低下や破損を防止する手段とし
て、第６図に一例を示すように、銅またはアルミ
ニウム等の良導体からなり多数の放熱フイン１０
２を有するヒートシンク１０１が知られている。
抵抗発熱体である前記半導体素子１０３等はネ
ジ１０４によつてヒートシンク１０１に固定さ
れ、このヒートシンク１０１を介して図示しない
プリント基板に取り付けられる。
ジ１０４によつてヒートシンク１０１に固定さ
れ、このヒートシンク１０１を介して図示しない
プリント基板に取り付けられる。
上記ヒートシンク１０１は、その材料である銅
やアルミニウムの優れた熱伝導性を利用して、放
熱フイン１０２から空気中へ熱を放散するもので
あるが、半導体素子１０３等のパワーレベルの増
大に伴う発熱量の増大に対処するためには、放熱
フイン１０２をより大きくしなければならず、部
品の高密度実装化を阻害したり、あるいは冷却水
の導入を必要とする場合もあつた。
やアルミニウムの優れた熱伝導性を利用して、放
熱フイン１０２から空気中へ熱を放散するもので
あるが、半導体素子１０３等のパワーレベルの増
大に伴う発熱量の増大に対処するためには、放熱
フイン１０２をより大きくしなければならず、部
品の高密度実装化を阻害したり、あるいは冷却水
の導入を必要とする場合もあつた。
本考案は、このような点に鑑み、放熱性のより
優れたヒートシンクを提供しようとするものであ
る。
優れたヒートシンクを提供しようとするものであ
る。
本考案に係るベローズ式ヒートシンクは、底板
または天板に冷却対象物が固定される金属ベロー
ズと、この金属ベローズ内の密封空間に挿設固定
した金属メツシユ筒とを有し、前記金属ベローズ
内の密封空間に適量の冷媒液を封入してなること
を特徴としており、金属ベローズ内部の冷媒の変
態に伴う潜熱の移動という形で、冷却対象物から
の熱を除去するものである。
または天板に冷却対象物が固定される金属ベロー
ズと、この金属ベローズ内の密封空間に挿設固定
した金属メツシユ筒とを有し、前記金属ベローズ
内の密封空間に適量の冷媒液を封入してなること
を特徴としており、金属ベローズ内部の冷媒の変
態に伴う潜熱の移動という形で、冷却対象物から
の熱を除去するものである。
金属ベローズ内の密封空間に封入した冷媒液
は、冷却対象物からの熱を潜熱として蒸発する。
金属ベローズは、その凹凸形状から外部の空気と
の接触面積が大きく、効率よく熱交換が行なわれ
るため、前記密封空間内で飽和した冷媒ガスは、
潜熱を盛んに放出しつつ凝縮して復液する。金属
メツシユ筒は、復液した冷媒液を冷却対象物から
の受熱側（下側）へ、毛細管現象により円滑に環
流する作用を有する。
は、冷却対象物からの熱を潜熱として蒸発する。
金属ベローズは、その凹凸形状から外部の空気と
の接触面積が大きく、効率よく熱交換が行なわれ
るため、前記密封空間内で飽和した冷媒ガスは、
潜熱を盛んに放出しつつ凝縮して復液する。金属
メツシユ筒は、復液した冷媒液を冷却対象物から
の受熱側（下側）へ、毛細管現象により円滑に環
流する作用を有する。
〔実施例〕
以下、本考案のベローズ式ヒートシンクを、図
示の実施例を参照しながら説明する。
示の実施例を参照しながら説明する。
まず第１図および第２図に示す実施例におい
て、１は周壁に多数の環状の山谷２が形成された
円筒状の薄肉の金属ベローズ、３はこの金属ベロ
ーズ１の内部空間４を密閉している底板である。
これら金属ベローズ１および底板３は、熱伝導性
に優れた金属材料からなる。
て、１は周壁に多数の環状の山谷２が形成された
円筒状の薄肉の金属ベローズ、３はこの金属ベロ
ーズ１の内部空間４を密閉している底板である。
これら金属ベローズ１および底板３は、熱伝導性
に優れた金属材料からなる。
前記内部空間４には、金属メツシユ筒５が内挿
されて底板３の内側面に固定されており、さら
に、前記内部空間４には、あらかじめ真空にした
うえで適量の冷媒液６、たとえば水あるいはフロ
ンなどが封入されている。半導体素子７などの冷
却対象物は、前記底板３に密着固定する。なお、
この冷媒液６の封入後は、前記内部空間４には冷
媒液６の気化による冷媒ガスが存在し、飽和した
状態にある。
されて底板３の内側面に固定されており、さら
に、前記内部空間４には、あらかじめ真空にした
うえで適量の冷媒液６、たとえば水あるいはフロ
ンなどが封入されている。半導体素子７などの冷
却対象物は、前記底板３に密着固定する。なお、
この冷媒液６の封入後は、前記内部空間４には冷
媒液６の気化による冷媒ガスが存在し、飽和した
状態にある。
以上の構成になる本実施例のベローズ式ヒート
シンクは、冷却対象物と密接させる底板３を下側
にして用いられる。底板３に密着固定した冷却対
象物である半導体素子７の内部抵抗によつて発生
した熱は、底板３を介して金属ベローズ１の内部
空間４に封入された冷媒液６に伝導され、冷媒液
６はこの熱を潜熱（気化熱）として、第２図中破
線矢印６′で示すように、液面から盛んに蒸発す
る。ここで、金属ベローズ１の内部空間４は冷媒
ガスが飽和しているので、前記蒸発と同時に、一
方では盛んに潜熱を放出して凝縮による冷媒ガス
の液化が起こる。金属ベローズ１は、その周壁の
山谷２によつて外部の空気との接触面積が大きく
なつているので、前記凝縮に伴つて放出された熱
は、金属ベローズ１の優れた熱交換作用によつて
前記外部の空気に放散される。また、凝縮による
再び液化した冷媒は、金属ベローズ１の内壁面お
よび金属メツシユ筒５を伝つて半導体素子７から
の受熱側である底板３側へ環流される。冷媒液６
の環流が金属ベローズ１の内壁面のみを伝つて行
なわれる場合は、凝縮して前記内壁面に付着した
冷媒液６の露滴がある大きさに成長しないと流れ
落ちないが、金属メツシ５は、凝縮して液化した
冷媒を毛細管現象によつて間断なく底板３側へ環
流する。すなわち、このようなサイクルによつ
て、半導体素子７で発生した熱は、冷媒液６の気
化および凝縮に伴う潜熱という形で搬送されて外
部へ除去される。
シンクは、冷却対象物と密接させる底板３を下側
にして用いられる。底板３に密着固定した冷却対
象物である半導体素子７の内部抵抗によつて発生
した熱は、底板３を介して金属ベローズ１の内部
空間４に封入された冷媒液６に伝導され、冷媒液
６はこの熱を潜熱（気化熱）として、第２図中破
線矢印６′で示すように、液面から盛んに蒸発す
る。ここで、金属ベローズ１の内部空間４は冷媒
ガスが飽和しているので、前記蒸発と同時に、一
方では盛んに潜熱を放出して凝縮による冷媒ガス
の液化が起こる。金属ベローズ１は、その周壁の
山谷２によつて外部の空気との接触面積が大きく
なつているので、前記凝縮に伴つて放出された熱
は、金属ベローズ１の優れた熱交換作用によつて
前記外部の空気に放散される。また、凝縮による
再び液化した冷媒は、金属ベローズ１の内壁面お
よび金属メツシユ筒５を伝つて半導体素子７から
の受熱側である底板３側へ環流される。冷媒液６
の環流が金属ベローズ１の内壁面のみを伝つて行
なわれる場合は、凝縮して前記内壁面に付着した
冷媒液６の露滴がある大きさに成長しないと流れ
落ちないが、金属メツシ５は、凝縮して液化した
冷媒を毛細管現象によつて間断なく底板３側へ環
流する。すなわち、このようなサイクルによつ
て、半導体素子７で発生した熱は、冷媒液６の気
化および凝縮に伴う潜熱という形で搬送されて外
部へ除去される。
ところで、ある物体の一端に熱を加えた場合、
一端の温度T1と他端の温度T2の差Ｔ＝T1−T2
は、その物体の熱伝導性が良好であるほど小さく
なる。第３図は、上記実施例のベローズ式ヒート
シンクにおける受熱側である底板３と放熱側であ
る金属ベローズ１の天板１ａとの温度差Ｔの、冷
却対象物の発熱量Ｑ（供給電力Ｗ）による変化を、
φ16mm、長さ300mmの銅棒をヒートシンクとして
用いた場合の受熱端の放熱端の温度差Ｔの変化と
比較して概略的に示したものである。上記実施例
は、冷媒の変態に伴う見かけ上の熱伝導による放
熱効果が、冷媒の種類によつても異なるが、金属
良導体の熱伝導性に依存したものよりも遥かに優
れていることがわかつた。
一端の温度T1と他端の温度T2の差Ｔ＝T1−T2
は、その物体の熱伝導性が良好であるほど小さく
なる。第３図は、上記実施例のベローズ式ヒート
シンクにおける受熱側である底板３と放熱側であ
る金属ベローズ１の天板１ａとの温度差Ｔの、冷
却対象物の発熱量Ｑ（供給電力Ｗ）による変化を、
φ16mm、長さ300mmの銅棒をヒートシンクとして
用いた場合の受熱端の放熱端の温度差Ｔの変化と
比較して概略的に示したものである。上記実施例
は、冷媒の変態に伴う見かけ上の熱伝導による放
熱効果が、冷媒の種類によつても異なるが、金属
良導体の熱伝導性に依存したものよりも遥かに優
れていることがわかつた。
底板３への半導体素子７等冷却対象物の固定
は、接着剤やネジ等で行なつてもよいが、第４図
に示すように、ネジ部材９によつて厚さ方向に互
いに対向して連結された２枚の板体８，８の間
に、上記実施例のヒートシンクと前記冷却対象物
を金属ベローズ１の伸縮方向に挟み込み、金属ベ
ローズ１の有するばね荷重によつて前記固定を行
なうことができ、この場合は底板３を薄肉にする
ことができる。また、金属ベローズ１を天地逆
に、すなわち天板１ａを下側として冷却対象物と
密接させてもよいことは勿論である。
は、接着剤やネジ等で行なつてもよいが、第４図
に示すように、ネジ部材９によつて厚さ方向に互
いに対向して連結された２枚の板体８，８の間
に、上記実施例のヒートシンクと前記冷却対象物
を金属ベローズ１の伸縮方向に挟み込み、金属ベ
ローズ１の有するばね荷重によつて前記固定を行
なうことができ、この場合は底板３を薄肉にする
ことができる。また、金属ベローズ１を天地逆
に、すなわち天板１ａを下側として冷却対象物と
密接させてもよいことは勿論である。
次に、第５図に示す実施例は、金属ベローズ１
が、その伸縮方向と直交する平面で切断した断面
形状を一方向に長尺な形状としたもので、その長
手方向を上下にして用いるのに適しており、既述
した第１図および第２図の実施例と同様の効果を
奏する。また、この金属ベローズ１の形状に対応
して、金属メツシユ筒５も前記長手方向へ延びる
形状を呈しており、半導体素子７等の冷却対象物
は、水平方向に対向することとなる底板３と金属
ベローズ１の天板１ａの一方における下端部分に
固定される。
が、その伸縮方向と直交する平面で切断した断面
形状を一方向に長尺な形状としたもので、その長
手方向を上下にして用いるのに適しており、既述
した第１図および第２図の実施例と同様の効果を
奏する。また、この金属ベローズ１の形状に対応
して、金属メツシユ筒５も前記長手方向へ延びる
形状を呈しており、半導体素子７等の冷却対象物
は、水平方向に対向することとなる底板３と金属
ベローズ１の天板１ａの一方における下端部分に
固定される。
以上、本考案によると、冷却対象物からの熱を
冷媒の変態に伴う潜熱という形で搬送し、放熱面
積の大きい金属ベローズの壁面から外部へ放散す
るもので、金属メツシユ筒による毛細管現象によ
つて冷媒の気化と液化のサイクルが円滑になさ
れ、放熱性がきわめて良好であることから、従来
のヒートシンクに比べて小型化も可能であり、
ICやパワートランジスタ、抵抗といつた電気・
電子部品の冷却手段として優れた効果を発揮す
る。
冷媒の変態に伴う潜熱という形で搬送し、放熱面
積の大きい金属ベローズの壁面から外部へ放散す
るもので、金属メツシユ筒による毛細管現象によ
つて冷媒の気化と液化のサイクルが円滑になさ
れ、放熱性がきわめて良好であることから、従来
のヒートシンクに比べて小型化も可能であり、
ICやパワートランジスタ、抵抗といつた電気・
電子部品の冷却手段として優れた効果を発揮す
る。
第１図は本考案のベローズ式ヒートシンクの第
１の実施例を示す断面斜視図、第２図は同じく作
用説明図、第３図は発熱量とヒートシンクの両端
の温度差の関係を表わすグラフ、第４図は固定状
態の１例を示す説明図、第５図は第２の実施例を
示す断面斜視図、第６図は従来のヒートシンクの
１例を示す斜視図である。 １……金属ベローズ、１ａ……天板、３……底
板、４……内部空間、５……金属メツシユ筒、６
……冷媒液、７……半導体素子（冷却対象物）。
１の実施例を示す断面斜視図、第２図は同じく作
用説明図、第３図は発熱量とヒートシンクの両端
の温度差の関係を表わすグラフ、第４図は固定状
態の１例を示す説明図、第５図は第２の実施例を
示す断面斜視図、第６図は従来のヒートシンクの
１例を示す斜視図である。 １……金属ベローズ、１ａ……天板、３……底
板、４……内部空間、５……金属メツシユ筒、６
……冷媒液、７……半導体素子（冷却対象物）。
Claims (1)
- 底板または天板に冷却対象物が固定される金属
ベローズと、この金属ベローズ内の密封空間に挿
設固定した金属メツシユ筒とを有し、前記金属ベ
ローズ内の密封空間に適量の冷媒液を封入してな
ることを特徴とするベローズ式ヒートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16508988U JPH0510210Y2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16508988U JPH0510210Y2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285976U JPH0285976U (ja) | 1990-07-06 |
| JPH0510210Y2 true JPH0510210Y2 (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=31451260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16508988U Expired - Lifetime JPH0510210Y2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510210Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP16508988U patent/JPH0510210Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0285976U (ja) | 1990-07-06 |
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