JPH06181397A - 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents
回路基板のヒートパイプ式冷却装置Info
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- JPH06181397A JPH06181397A JP4353660A JP35366092A JPH06181397A JP H06181397 A JPH06181397 A JP H06181397A JP 4353660 A JP4353660 A JP 4353660A JP 35366092 A JP35366092 A JP 35366092A JP H06181397 A JPH06181397 A JP H06181397A
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- heat pipe
- heat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子等の発熱部品を実装する回路基板
の板厚を薄くすると共に、ヒートパイプの取外しを可能
とし、所期の冷却効率を維持できるようにしたこと。 【構成】 表面に回路パターン１２を有す基板１８上部
の放熱プレート１９に、ヒートパイプ１７の偏平部を端
子２０により接続して設けた回路基板のヒートパイプ式
冷却装置。
の板厚を薄くすると共に、ヒートパイプの取外しを可能
とし、所期の冷却効率を維持できるようにしたこと。 【構成】 表面に回路パターン１２を有す基板１８上部
の放熱プレート１９に、ヒートパイプ１７の偏平部を端
子２０により接続して設けた回路基板のヒートパイプ式
冷却装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の発熱量
の多い部品を実装する回路基板を冷却するヒートパイプ
を用いた冷却装置に関するものである。
の多い部品を実装する回路基板を冷却するヒートパイプ
を用いた冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヒートパイプを用いた回路基板は、冷却
効率の良いこと、動力を必要としないこと等の利点があ
り、半導体素子等の発熱量の多い部品の冷却に用いられ
ている。その一例として先に本発明者等は特願平２−２
４８６４４号において、「ヒートパイプ埋込み回路基板
とその製造方法」を提案した。この回路基板は図１２に
示すように基板１８の表面に回路パターン１２を有する
絶縁シート１３と、接着材層１４と、均熱用の金属板１
５と絶縁基板１６とが積層一体化され、絶縁基板１６内
に、基板１８面と平行な平面を有するように偏平に成形
されたヒートパイプの吸熱部１７ａが埋込まれているも
のである。
効率の良いこと、動力を必要としないこと等の利点があ
り、半導体素子等の発熱量の多い部品の冷却に用いられ
ている。その一例として先に本発明者等は特願平２−２
４８６４４号において、「ヒートパイプ埋込み回路基板
とその製造方法」を提案した。この回路基板は図１２に
示すように基板１８の表面に回路パターン１２を有する
絶縁シート１３と、接着材層１４と、均熱用の金属板１
５と絶縁基板１６とが積層一体化され、絶縁基板１６内
に、基板１８面と平行な平面を有するように偏平に成形
されたヒートパイプの吸熱部１７ａが埋込まれているも
のである。
【０００３】そして回路パターンの表面に取付けられた
半導体素子（図示せず）の発熱を偏平に成形されたヒー
トパイプの吸熱部より吸熱し、その端部の放熱部より放
熱して冷却するものである。この回路基板は、偏平ヒー
トパイプの巾広面を発熱面側に埋込んでいるので、吸熱
部への熱伝導性が良く、従来の円形のヒートパイプを用
いたものに比較して冷却効果が向上する利点がある。し
かし上記のヒートパイプ埋込み回路基板は、板厚が厚く
なり、例えば厚み３．０ｍｍの場合、部品のリード線が
基板を貫通することが困難であり、部品の実装が容易で
はなかった。またヒートパイプの取外しが不可能なた
め、設計、製作上不利となる問題があった。
半導体素子（図示せず）の発熱を偏平に成形されたヒー
トパイプの吸熱部より吸熱し、その端部の放熱部より放
熱して冷却するものである。この回路基板は、偏平ヒー
トパイプの巾広面を発熱面側に埋込んでいるので、吸熱
部への熱伝導性が良く、従来の円形のヒートパイプを用
いたものに比較して冷却効果が向上する利点がある。し
かし上記のヒートパイプ埋込み回路基板は、板厚が厚く
なり、例えば厚み３．０ｍｍの場合、部品のリード線が
基板を貫通することが困難であり、部品の実装が容易で
はなかった。またヒートパイプの取外しが不可能なた
め、設計、製作上不利となる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
ついて検討の結果、回路基板の厚さが薄く、部品の実装
が容易で、かつヒートパイプの取外しが可能な回路基板
の冷却装置を開発したものである。
ついて検討の結果、回路基板の厚さが薄く、部品の実装
が容易で、かつヒートパイプの取外しが可能な回路基板
の冷却装置を開発したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は表面に回路パタ
ーンを有する基板上部の放熱プレートに、ヒートパイプ
の偏平部を端子により接続して設けたことを特徴とする
回路基板のヒートパイプ式冷却装置を請求項１とし、前
記の端子は、ヒートパイプ偏平部の外表面を包むように
形成したことを特徴とする請求項１記載の回路基板のヒ
ートパイプ式冷却装置を請求項２とし、前記の端子は、
ヒートパイプ偏平部との接触面に凹凸部を形成したこと
を特徴とする請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式
冷却装置を請求項３とするものである。
ーンを有する基板上部の放熱プレートに、ヒートパイプ
の偏平部を端子により接続して設けたことを特徴とする
回路基板のヒートパイプ式冷却装置を請求項１とし、前
記の端子は、ヒートパイプ偏平部の外表面を包むように
形成したことを特徴とする請求項１記載の回路基板のヒ
ートパイプ式冷却装置を請求項２とし、前記の端子は、
ヒートパイプ偏平部との接触面に凹凸部を形成したこと
を特徴とする請求項１記載の回路基板のヒートパイプ式
冷却装置を請求項３とするものである。
【０００６】
【作用】すなわち本発明の回路基板の冷却装置は、回路
基板の放熱プレート表面にヒートパイプの偏平部を端子
により接続して、発熱素子の熱を放熱プレートを介して
ヒートパイプにより吸熱し、ヒートパイプの他端の放熱
部より放熱させて回路基板を冷却するものである。この
ヒートパイプは、発熱素子の隣接した放熱プレート表面
と端子により接続されているため、取外しが可能であ
り、設計、製作が容易になる。そしてヒートパイプは、
回路基板内に埋込まれていないので、この分だけ回路基
板の厚みが薄くなるため、部品の実装が容易になる。ま
たヒートパイプの吸熱部が偏平に成形され、その巾広面
が放熱プレートと接触しているので熱伝導性がよく、か
つ放熱プレートと、熱伝導性の良い金属からなる端子に
より接続されているので、この端子が吸熱および放熱作
用をするため冷却効率の向上に寄与する。
基板の放熱プレート表面にヒートパイプの偏平部を端子
により接続して、発熱素子の熱を放熱プレートを介して
ヒートパイプにより吸熱し、ヒートパイプの他端の放熱
部より放熱させて回路基板を冷却するものである。この
ヒートパイプは、発熱素子の隣接した放熱プレート表面
と端子により接続されているため、取外しが可能であ
り、設計、製作が容易になる。そしてヒートパイプは、
回路基板内に埋込まれていないので、この分だけ回路基
板の厚みが薄くなるため、部品の実装が容易になる。ま
たヒートパイプの吸熱部が偏平に成形され、その巾広面
が放熱プレートと接触しているので熱伝導性がよく、か
つ放熱プレートと、熱伝導性の良い金属からなる端子に
より接続されているので、この端子が吸熱および放熱作
用をするため冷却効率の向上に寄与する。
【０００７】上記のヒートパイプと放熱プレートを接続
する端子は、ヒートパイプの偏平な部分の形状に合わせ
て、ヒートパイプの外表面を包むように形成することに
より、密着性を高めることができる。またこの端子は、
偏平ヒートパイプとの接触面にプレス加工等により内面
に折れ曲るような凹凸部を形成することにより、ヒート
パイプと端子が接触する表面積を大きくすることができ
る。
する端子は、ヒートパイプの偏平な部分の形状に合わせ
て、ヒートパイプの外表面を包むように形成することに
より、密着性を高めることができる。またこの端子は、
偏平ヒートパイプとの接触面にプレス加工等により内面
に折れ曲るような凹凸部を形成することにより、ヒート
パイプと端子が接触する表面積を大きくすることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の一実施例を示す部分断面図である。この
回路基板１１は、基板１８の表面に銅箔等の回路パター
ン１２を有し、絶縁シート１３と、放熱用の無酸素銅か
らなる放熱プレート１９と、この放熱プレートの下部の
ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板１６からなっている。
上記の回路パターン１２と絶縁シート１３と放熱プレー
ト１９と絶縁基板１６は、図示しない接着材によりそれ
ぞれ接着されている。そして前記の放熱プレート１９の
表面に、断面が偏平に成形されたヒートパイプ１７が、
黄銅等の熱伝導性の良い金属からなる端子２０により、
放熱プレート１９を貫通して取付けられている。
に説明する。図１は本発明に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の一実施例を示す部分断面図である。この
回路基板１１は、基板１８の表面に銅箔等の回路パター
ン１２を有し、絶縁シート１３と、放熱用の無酸素銅か
らなる放熱プレート１９と、この放熱プレートの下部の
ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板１６からなっている。
上記の回路パターン１２と絶縁シート１３と放熱プレー
ト１９と絶縁基板１６は、図示しない接着材によりそれ
ぞれ接着されている。そして前記の放熱プレート１９の
表面に、断面が偏平に成形されたヒートパイプ１７が、
黄銅等の熱伝導性の良い金属からなる端子２０により、
放熱プレート１９を貫通して取付けられている。
【０００９】このようにして形成された回路基板１１の
上面には、半導体素子３１が載置され、その下面の発熱
部３２は接着材３３により、発熱部品実装部１２ａに接
着され、リード部３４は、回路パターン１２に接続さ
れ、半導体素子用として使用される。発熱部品実装部の
熱は、放熱プレートを介して、ヒートパイプに伝わり、
ヒートパイプの放熱部より放熱される。
上面には、半導体素子３１が載置され、その下面の発熱
部３２は接着材３３により、発熱部品実装部１２ａに接
着され、リード部３４は、回路パターン１２に接続さ
れ、半導体素子用として使用される。発熱部品実装部の
熱は、放熱プレートを介して、ヒートパイプに伝わり、
ヒートパイプの放熱部より放熱される。
【００１０】この回路基板の放熱プレート１９には、
０．５ｍｍ厚さで１５０×１５０ｍｍの無酸素銅または
タフピッチ銅を用いた。ヒートパイプは銅製の３ｍｍ
φ、長さ１１０ｍｍのものを焼鈍し、厚さ２ｍｍに偏平
加工し、表面にニッケルメッキを施したものを用いた。
回路パターン１２の銅箔は３５μｍの電解銅を用い、絶
縁基板１６はガラスエポキシ樹脂のＦＲ−４を用いた。
そしてヒートパイプを取付ける端子は、図２および図３
に示すように端子２０の下側に足部２１がプレス加工等
により形成されているものを使用する。この取付け方法
は、図４に示すように放熱プレート１９と絶縁基板１６
に、前記の足部２１を挿入する穴をあけ、これに足部を
挿込み、放熱プレートと絶縁基板を貫通して、先端部を
突出させ、この突出部に銅箔２２等のワッシャ材を付
け、半田２３または接着材等により接着するものであ
る。またヒートパイプ１７と端子２０の接触部には、熱
伝導性接着材で接着する。これらを図１のように積層
し、ホットプレスで接着して回路基板１１を作成した。
０．５ｍｍ厚さで１５０×１５０ｍｍの無酸素銅または
タフピッチ銅を用いた。ヒートパイプは銅製の３ｍｍ
φ、長さ１１０ｍｍのものを焼鈍し、厚さ２ｍｍに偏平
加工し、表面にニッケルメッキを施したものを用いた。
回路パターン１２の銅箔は３５μｍの電解銅を用い、絶
縁基板１６はガラスエポキシ樹脂のＦＲ−４を用いた。
そしてヒートパイプを取付ける端子は、図２および図３
に示すように端子２０の下側に足部２１がプレス加工等
により形成されているものを使用する。この取付け方法
は、図４に示すように放熱プレート１９と絶縁基板１６
に、前記の足部２１を挿入する穴をあけ、これに足部を
挿込み、放熱プレートと絶縁基板を貫通して、先端部を
突出させ、この突出部に銅箔２２等のワッシャ材を付
け、半田２３または接着材等により接着するものであ
る。またヒートパイプ１７と端子２０の接触部には、熱
伝導性接着材で接着する。これらを図１のように積層
し、ホットプレスで接着して回路基板１１を作成した。
【００１１】このようにして作成された回路基板１１を
用い、発熱部品実装１２ａに、図５に示すように発熱量
２Ｗの半導体素子３１を実装し、２０分経過後の温度を
測定した結果、従来の図１２に示す埋込み回路基板と略
同等の温度を示した。また本実施例の回路基板の厚さは
１．５ｍｍであり、従来の３ｍｍの１／２にすることが
できた。なお図中１７ｂはヒートパイプの放熱部で、フ
ィン２４により放熱性を高める。
用い、発熱部品実装１２ａに、図５に示すように発熱量
２Ｗの半導体素子３１を実装し、２０分経過後の温度を
測定した結果、従来の図１２に示す埋込み回路基板と略
同等の温度を示した。また本実施例の回路基板の厚さは
１．５ｍｍであり、従来の３ｍｍの１／２にすることが
できた。なお図中１７ｂはヒートパイプの放熱部で、フ
ィン２４により放熱性を高める。
【００１２】また上記のヒートパイプの断面形状は、全
体が偏平でもよいが、図６に示すようにヒートパイプの
吸熱部１７ａの断面形状は偏平とし、放熱部１７ｂの断
面形状は円形とすることができる。そして放熱部１７ｂ
には放熱のためのフィン２４を取付けたり、水冷ジャケ
ット（図示せず）を取付けて放熱を促進する。さらにヒ
ートパイプの形状は、図７に示すように、放熱プレート
１９より上方に折曲げて形成してもよい。この場合は、
その空間部に回路パターン１２を配置できる設計上の利
点がある。
体が偏平でもよいが、図６に示すようにヒートパイプの
吸熱部１７ａの断面形状は偏平とし、放熱部１７ｂの断
面形状は円形とすることができる。そして放熱部１７ｂ
には放熱のためのフィン２４を取付けたり、水冷ジャケ
ット（図示せず）を取付けて放熱を促進する。さらにヒ
ートパイプの形状は、図７に示すように、放熱プレート
１９より上方に折曲げて形成してもよい。この場合は、
その空間部に回路パターン１２を配置できる設計上の利
点がある。
【００１３】次に前記した端子２０の構造としては、図
８および図９に示すように端子２０のヒートパイプ接触
部に、ヒートパイプを包むように窪み部２５を設けるこ
とによりヒートパイプの固定を容易にできる。また図１
０および図１１に示すように端子２０のヒートパイプ接
触部に、プレス打抜き加工等により、凹凸部２６を設け
ることにより、接触面積が増大して熱伝導性が向上す
る。
８および図９に示すように端子２０のヒートパイプ接触
部に、ヒートパイプを包むように窪み部２５を設けるこ
とによりヒートパイプの固定を容易にできる。また図１
０および図１１に示すように端子２０のヒートパイプ接
触部に、プレス打抜き加工等により、凹凸部２６を設け
ることにより、接触面積が増大して熱伝導性が向上す
る。
【００１４】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
回路基板の放熱性を損うことなく、基板厚を薄くでき、
発熱素子の実装を容易にすると共に、ヒートパイプの取
付け、取外しが可能になるため、設計および製作が容易
である等の工業上顕著な効果を奏するものである。
回路基板の放熱性を損うことなく、基板厚を薄くでき、
発熱素子の実装を容易にすると共に、ヒートパイプの取
付け、取外しが可能になるため、設計および製作が容易
である等の工業上顕著な効果を奏するものである。
【図１】本発明の一実施例に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の部分断面図
プ式冷却装置の部分断面図
【図２】本発明に使用する端子の斜視図
【図３】図２の端子の側面図
【図４】本発明の一実施例に係るヒートパイプ取付け部
の拡大断面図
の拡大断面図
【図５】本発明の一実施例に係る回路基板のヒートパイ
プ式冷却装置の概略を示す斜視図
プ式冷却装置の概略を示す斜視図
【図６】本発明の一実施例に係るヒートパイプの形状を
示す側面図
示す側面図
【図７】本発明の一実施例に係るヒートパイプの形状の
他の例を示す側面図
他の例を示す側面図
【図８】本発明に使用する端子の他の例の斜視図
【図９】図８の端子の側面図
【図１０】本発明に使用する端子のさらに他の例の斜視
図
図
【図１１】図１０の端子の側面図
【図１２】従来のヒートパイプ埋込み回路基板の断面図
１１ 回路基板 １２ 回路パターン １２ａ 発熱部品実装部 １３ 絶縁シート １４ 接着材層 １５ 金属板 １６ 絶縁基板 １７ ヒートパイプ １７ａ ヒートパイプ吸熱部 １７ｂ ヒートパイプ放熱部 １８ 基板 １９ 放熱プレート ２０ 端子 ２１ 足部 ２２ 銅箔 ２３ 半田 ２４ フィン ２５ 窪み部 ２６ 凹凸部 ３１ 半導体素子 ３２ 発熱部 ３３ 接着材 ３４ リード部
Claims (3)
- 【請求項１】 表面に回路パターンを有する基板上部の
放熱プレートに、ヒートパイプの偏平部を端子により接
続して設けたことを特徴とする回路基板のヒートパイプ
式冷却装置。 - 【請求項２】 前記の端子は、ヒートパイプの偏平部の
外表面を包むように形成したことを特徴とする請求項１
記載の回路基板のヒートパイプ式冷却装置。 - 【請求項３】 前記の端子は、ヒートパイプの偏平部と
の接触面に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１
記載の回路基板のヒートパイプ式冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4353660A JPH06181397A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4353660A JPH06181397A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181397A true JPH06181397A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18432355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4353660A Pending JPH06181397A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 回路基板のヒートパイプ式冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181397A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980030992A (ko) * | 1996-10-30 | 1998-07-25 | 김광호 | 아이.씨(ic)의 방열 방법 |
| WO2004003713A2 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling unit for cooling heat generating component |
| JP2007323160A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Toshiba Corp | 電子機器 |
| US7703503B2 (en) * | 2005-04-28 | 2010-04-27 | Hitachi Cable, Ltd. | Heat pipe heat exchanger and method of fabricating the same |
| JP2013026294A (ja) * | 2011-07-16 | 2013-02-04 | Lsi Cooler Co Ltd | 液冷ヒートシンク |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP4353660A patent/JPH06181397A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980030992A (ko) * | 1996-10-30 | 1998-07-25 | 김광호 | 아이.씨(ic)의 방열 방법 |
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| WO2004003713A3 (en) * | 2002-06-28 | 2004-09-30 | Toshiba Kk | Cooling unit for cooling heat generating component |
| US7703503B2 (en) * | 2005-04-28 | 2010-04-27 | Hitachi Cable, Ltd. | Heat pipe heat exchanger and method of fabricating the same |
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| JP4719084B2 (ja) * | 2006-05-30 | 2011-07-06 | 株式会社東芝 | 電子機器 |
| JP2013026294A (ja) * | 2011-07-16 | 2013-02-04 | Lsi Cooler Co Ltd | 液冷ヒートシンク |
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