JPH06216554A - 電子部品のヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents

電子部品のヒートパイプ式冷却装置

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JPH06216554A
JPH06216554A JP2185593A JP2185593A JPH06216554A JP H06216554 A JPH06216554 A JP H06216554A JP 2185593 A JP2185593 A JP 2185593A JP 2185593 A JP2185593 A JP 2185593A JP H06216554 A JPH06216554 A JP H06216554A
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JP
Japan
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heat
heat pipe
pipe type
cooling device
type cooling
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Pending
Application number
JP2185593A
Other languages
English (en)
Inventor
Yumiko Kasagi
由美子 笠置
Suemi Tanaka
末美 田中
Kuniyoshi Sato
邦芳 佐藤
Minoru Sakashita
実 坂下
Kenji Matsuoka
健次 松岡
Kenichi Nanba
研一 難破
Jiyunji Sotani
順二 素谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板等の電子機器部品用発熱素子の
冷却を効率よく、かつ安定してできるようにしたこと。 【構成】 金属製ケース4内に複数の偏平ヒートパイプ
1を、前記ヒートパイプの長軸側面を隣接して並列し、
前記ケースと、前記ヒートパイプとの隙間をハンダ3で
充填してヒートパイプ式冷却板とし、ヒートパイプの長
手方向の一端または両端に冷却手段を設けたことを特徴
とする電子部品のヒートパイプ式冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンピューター等の電子
機器に搭載されたLSI等の電子部品の発熱を効率よく
冷却するヒートパイプ式冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器装置では、LSI(大規
模集積回路)などの熱発生部品をプリント基板上に高密
度で実装し、このプリント基板の架(キャビネット)の
中に小さなピッチで多数枚収容するようになっている。
このため、電子機器装置内での発熱量が著しく増大し、
ファンユニットを用いた従来の強制空冷方式では冷却能
力に限界がきている。しかし、放熱器の実装スペースは
ますます狭くなりつつあり、電子機器装置の熱放散は極
めて困難な状況になりつつある。
【0003】そこで、熱発生部品上にヒートパイプを取
り付け、蒸発部で吸収した熱を凝縮部に伝達して放熱す
る冷却構造が用いられるようになっている。ヒートパイ
プは大きな潜熱を蒸気で高速輸送するため、ほとんど温
度差なしで熱輸送でき、しかも優れた熱応答性が得られ
るため、LSIなどの半導体素子の冷却に幅広く使用さ
れ始めている。
【0004】図8は、ヒートパイプを利用した従来の放
熱ユニットの一例を示す概略的斜視図である。この放熱
ユニットはプリント基板6に実装したLSIなどの発熱
素子5をヒートパイプ12の蒸発部(吸熱部)に直接ま
たは伝熱板13をかいして接触させ、プレート型の放熱
フィン7をヒートパイプ12の凝縮部(放熱部)に直接
取り付け、放熱フィン7からLSIの発生熱を外気中に
拡散させている。また、特開昭60−198848号で
は、ヒートパイプ構造の上蓋を回路基板に実装した発熱
部品に接触させて熱を回収し、上蓋と一体に構成された
フィンから放熱する冷却装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、最近では電
子部品の高密度実装化の傾向はさらに進み、図8のよう
な放熱ユニットや、特開昭60−198848号で提案
された冷却装置では蒸発および凝縮面積が不足し、増大
する熱発生量に対応しきれない場合も出てきた。また、
特開昭60−198848号で提案された冷却装置は製
造およびメンテナンスが困難である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は金属製ケース内
に複数の偏平ヒートパイプを、前記ヒートパイプの長軸
側面を隣接して並列し、前記ケースと、前記ヒートパイ
プとの隙間を熱伝導製物質で充填してヒートパイプ式冷
却板とし、ヒートパイプの長手方向の一端または両端に
冷却手段を設けたことを特徴とする電子部品のヒートパ
イプ式冷却装置を請求項1とし、前記金属製のケース
が、ヒートパイプの少なくとも熱交換部を覆うように設
けられたことを特徴とする請求項1記載の電子部品のヒ
ートパイプ式冷却装置を請求項2とし、前記冷却手段が
水冷ジャケットであることを特徴とする請求項1または
2記載の電子部品のヒートパイプ式冷却装置を請求項3
とし、前記冷却手段が、放熱フィンであることを特徴と
する請求項1または2記載の電子部品のヒートパイプ式
冷却装置を請求項4とするものである。
【0007】
【作用】金属製ケースは、単にヒートパイプを収容する
容器としての役割のみでなく、伝熱板としての役割も果
たす。すなわち、電子部品の発熱量に差がある場合等は
冷却板の蒸発部の均熱化を図ることができる。さらに金
属ケースが設けられていることで、熱交換部すなわち冷
却板の発熱部品が取り付けられる面および冷却手段との
接触面と冷却板とが面接触することになり、熱交換部で
の伝熱抵抗が小さくなる。したがって、この金属製ケー
スは、冷却板の片面にのみ発熱部品が取り付けられる場
合等にはヒートパイプの全面を覆っている必要はない
が、少なくとも熱交換部すなわち冷却板の発熱部品が取
り付けられる面および冷却手段との接触面は覆う必要が
ある。このように冷却板の一部のみをケースで覆うよう
に構成すれば、冷却板の軽量化が可能となり、さらに、
冷却板の片面のみを覆うように構成すれば省スペース化
が図れる。この金属製ケースは、銅、アルミ等の熱伝導
性のよい金属により製造する。
【0008】一方、一般にヒートパイプを偏平化する
と、ヒートパイプ内の蒸気通路断面積が小さくなるた
め、ヒートパイプの熱輸送量は低下する。しかし実験に
より、ある偏平率までは、ほとんど熱輸送量の低下がな
いことが確認された。したがって、この範囲内で偏平化
した偏平ヒートパイプを使用し、その長軸側面を隣接し
て並列することにより、限られたスペースに多数本のヒ
ートパイプをつめることができるので、ヒートパイプ1
本当たりの熱輸送量がたとえ若干小さくなったとして
も、多本数化により単位体積当たりの熱輸送量の大きい
ヒートパイプ式冷却板を得ることができる。さらに偏平
ヒートパイプを長軸側面を隣接して並列することによ
り、伝熱板の役割を果たす金属製ケースと、ヒートパイ
プとの間の伝熱抵抗が小さくなるので冷却板の性能が向
上する。また、金属製ケースとヒートパイプとの隙間
を、ハンダ、ろう、または高熱伝導性コンパウンド等の
高熱伝導性物質により充填することにより、さらに金属
製ケースと、ヒートパイプとの間の伝熱抵抗が小さくな
る。
【0009】このように本発明に係わるヒートパイプ式
冷却板は、従来の伝熱板より熱抵抗が格段に小さく、か
つ、熱輸送量が大きい優れた性能を持つものである。ま
た、電子部品の冷却に用いるヒートパイプの作動液とし
ては、熱輸送量の大きい水が好ましく、その場合、ヒー
トパイプのコンテナとしては水との適合性のよい銅製の
ものを用いることが好ましい。さらに、本発明に係わる
冷却板を構成するヒートパイプは、独立した偏平ヒート
パイプであるので、製造が容易であり、また、ヒートパ
イプが密に並列しているので、万が一その内の何本かが
リークしたとしても冷却板の性能が極端に低下すること
がなく、信頼性の高い冷却板が得られる。本発明は、上
述のヒートパイプ式冷却板に、発熱量とスペースの関係
により、そのヒートパイプの長手方向の一端または両端
に冷却手段を設けて電子部品のヒートパイプ式冷却装置
としたものである。この冷却手段は冷却装置の使用条件
により、放熱フィンまたは水冷ジャケットが選択され
る。これらの冷却手段は冷却板とは独立しており、メン
テナンスが容易に行えるように構成されている。
【0010】
【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。 〔実施例1〕偏平ヒートパイプの厚さ2mmのもの20
本を用いて、図1に示すような断面を持つヒートパイプ
式冷却板Aを製作した。また、比較のため、図2にその
断面を示すような、比較的蒸発面積が大きく、製造が容
易である偏平ヒートパイプを用いて冷却板Bを製作し
た。これらA,Bの冷却板の寸法は、表1に示すように
同一寸法とした。
【0011】
【表 1】
【0012】この冷却板を用いて、その長手方向の一端
に水冷ジャケットを取り付け、他の一端をヒーターで加
熱して入力の増加に伴う蒸発部の温度上昇(蒸発部温度
Th−作動温度Tv)を調べた。なお、作動温度Tvは50℃
±3℃とした。この結果を図3に示す。図3から明らか
なように、本発明に係る冷却板Aは、蒸発及び凝縮面積
が大きくなるためBに比べ温度差が約2分の1になる。
すなわち、熱抵抗が1/2になることを示した。
【0013】〔実施例2〕次に実施例1のAの冷却板と
同様に3mmφのヒートパイプを厚さ2mmに偏平した
ものを30本用いて、図4に示すような冷却板を作成し
た。図において1は偏平ヒートパイプで、銅製のコンテ
ナ中に作動液として水が封入してある。2はヒートパイ
プ管壁で、金属製ケース4との隙間はハンダ3により埋
め込まれている。そして、金属製ケースの底部に、LS
I等の発熱素子5が載置されたプリント基板6が取り付
けられる。このような断面形状の冷却板は、ヒートパイ
プの長手方向の端部に図5に示すように放熱部に放熱フ
ィン7を取り付け、強制空冷により冷却するか、または
図6に示すような冷却ジャケット8を金属製ケース4の
両端に取り付け、水冷により冷却される。このように、
偏平ヒートパイプの冷却板に、上記の冷却手段を独立し
て設けることにより、電子部品の冷却装置として好適な
ものとなる。上記の構成の冷却装置は、図5、図6の矢
印の方向に熱移動が行われ、高密度に対応した優れた冷
却性能を示した。
【0014】上記実施例の他、偏平ヒートパイプの配列
として、図7に示すように、厚さが若干厚く、高さが小
さい偏平ヒートパイプ11を組み合わせ、その底部に発
熱素子5を配置してもよい。この場合も上記実施例と同
様に冷却効果が向上する。なお、金属製ケース4は、図
5、図6のように片面にのみ発熱部品が取り付けられる
場合には、図7のように発熱部品が取り付けられない側
については省略してもよい。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のヒート
パイプ式冷却装置は、限られたスペースを有効に活用
し、十分な蒸発および凝縮面積をもつので、電子部品の
発熱量の増大に対応できるものである。さらに、複数の
ヒートパイプは独立しており、また、冷却板と冷却手段
も独立しているので、製造およびメンテナンスが容易で
ある等、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却装置の断面図
【図2】従来の単体偏平ヒートパイプの断面図
【図3】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却板の入力と温度差との関係を示す線図
【図4】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却装置の使用状態を示す断面斜視図
【図5】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却装置の使用状態の他の例を示す正面図
【図6】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却装置の使用状態のさらに他の例を示す正面図
【図7】本発明の一実施例に係る電子部品のヒートパイ
プ式冷却装置のさらに他の例を示す断面図
【図8】従来の電子部品のヒートパイプ式冷却装置の斜
視図
【符号の説明】 1,11 偏平ヒートパイプ 2 ヒートパイプ管壁 3 ハンダ 4 金属製ケース 5 発熱素子 6 プリント基板 7 放熱フィン 8 水冷ジャケット 12 ヒートパイプ 13 伝熱板
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂下 実 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 松岡 健次 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 難破 研一 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 素谷 順二 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製ケース内に複数の偏平ヒートパイ
    プを、前記ヒートパイプの長軸側面を隣接して並列し、
    前記ケースと、前記ヒートパイプとの隙間を高熱伝導製
    物質で充填してヒートパイプ式冷却板とし、ヒートパイ
    プの長手方向の一端または両端に冷却手段を設けたこと
    を特徴とする電子部品のヒートパイプ式冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記金属製のケースが、ヒートパイプの
    少なくとも熱交換部を覆うように設けられたことを特徴
    とする請求項1記載の電子部品のヒートパイプ式冷却装
    置。
  3. 【請求項3】 前記冷却手段が水冷ジャケットであるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の電子部品のヒー
    トパイプ式冷却装置。
  4. 【請求項4】 前記冷却手段が放熱フィンであることを
    特徴とする請求項1または2記載の電子部品のヒートパ
    イプ式冷却装置。
JP2185593A 1993-01-14 1993-01-14 電子部品のヒートパイプ式冷却装置 Pending JPH06216554A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014126249A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートシンク
JP2017125676A (ja) * 2017-04-07 2017-07-20 古河電気工業株式会社 ヒートシンク
WO2021193880A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 放熱装置及び電子機器

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