JPH07176661A - Heat sink - Google Patents

Heat sink

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Publication number
JPH07176661A
JPH07176661A JP35533693A JP35533693A JPH07176661A JP H07176661 A JPH07176661 A JP H07176661A JP 35533693 A JP35533693 A JP 35533693A JP 35533693 A JP35533693 A JP 35533693A JP H07176661 A JPH07176661 A JP H07176661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
cooling air
receiving block
pipes
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35533693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Isaka
功一 井坂
Hiroyuki Ogawara
博之 小川原
Nobuo Suzuki
信男 鈴木
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.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP35533693A priority Critical patent/JPH07176661A/en
Publication of JPH07176661A publication Critical patent/JPH07176661A/en
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a heat sink having uniform heat dissipation properties by eliminating fluctuation in temperature of heat receiving block. CONSTITUTION:The heat sink comprises a heat receiving block 1 to be fixed with a heating element, e.g. a semiconductor element 7, requiring the cooling, a unit 4 for dissipating the transmitted heat, and a plurality of heat pipes 2, 9 having one end buried in the heat receiving block and the other end for dissipating heat through the unit 4, wherein the heat pipes are arranged in parallel while perpendicularly intersecting the flowing direction of air for cooling the unit 4. The heat pipe arranged on the outlet side of cooling air has excellent heat transmission or dissipation characteristics as compared with the pipe arranged on the inlet side of cooling air.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は発熱素子に固定される強
制空冷式のヒートパイプ式ヒートシンクに関し、特に、
受熱ブロックの温度ムラを改善したヒートシンクに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forced air cooling type heat pipe type heat sink fixed to a heating element, and more particularly,
The present invention relates to a heat sink with improved temperature unevenness of a heat receiving block.

【0002】[0002]

【従来技術】車両用インバータ等にスイッチング素子と
して使用されるICやLSI等の半導体素子は作動時に
発熱を伴うことから放熱を促すためにヒートシンクに固
定される。
2. Description of the Related Art Semiconductor elements such as ICs and LSIs used as switching elements in inverters for vehicles generate heat during operation, and are therefore fixed to heat sinks to promote heat dissipation.

【0003】図4は、従来のヒートシンクを示し、(A)
は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図のA−A部にお
ける切断図である。このヒートシンクは、片面、あるい
は両面に半導体素子7が固定可能な受熱ブロック1と、
銅管より成り、冷却風の通過方向aに対して受熱ブロッ
ク1に直列的に所定の間隔をおいて複数本に挿入され、
隙間を低融点金属3によって充填して固定されるヒート
パイプ2と、ヒートパイプ2の長さ方向に複数設けられ
る放熱フィン4と、放熱フィン4を介する両端でヒート
パイプ2に圧入固定される仕切板5,6とを有してい
る。
FIG. 4 shows a conventional heat sink, (A)
Is a front view, (B) is a top view, and (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view. This heat sink includes a heat receiving block 1 to which a semiconductor element 7 can be fixed on one side or both sides,
It is made of a copper pipe, and is inserted into the heat receiving block 1 in series at a predetermined interval in the cooling air passage direction a,
A heat pipe 2 in which a gap is filled with a low melting point metal 3 and fixed, a plurality of heat radiation fins 4 provided in the length direction of the heat pipe 2, and a partition which is press-fitted and fixed in the heat pipe 2 at both ends via the heat radiation fins 4. It has plates 5 and 6.

【0004】受熱ブロック1に挿入されたヒートパイプ
2の内部には作動液8が内蔵されており、半導体素子7
の作動に基づいて発生した熱が伝達されると作動液8は
蒸発・気化することによって管内を移動する。作動液8
の蒸発気体は管壁を介して放熱フィン4に熱を伝達し、
放熱フィン4はa方向から供給される冷却風に晒される
ことによって大気中に熱を放散する。一方、熱の放散に
よってヒートパイプ2,9に内蔵された作動液8の蒸発
気体は凝縮・液化し、受熱ブロック1側に再び戻る。
Inside the heat pipe 2 inserted into the heat receiving block 1, a working fluid 8 is contained, and the semiconductor element 7
When the heat generated based on the operation of is transferred, the working fluid 8 is evaporated and vaporized to move in the pipe. Hydraulic fluid 8
The evaporated gas transfers heat to the radiating fins 4 via the tube wall,
The radiating fins 4 dissipate heat into the atmosphere by being exposed to the cooling air supplied from the a direction. On the other hand, the evaporated gas of the working liquid 8 contained in the heat pipes 2 and 9 is condensed and liquefied by the heat dissipation, and returns to the heat receiving block 1 side again.

【0005】作動液8はヒートシンクが使用される状況
における周囲温度に基づいて選択され、0℃以下の周囲
温度で使用される場合には低温気化性にすぐれるフロン
系化合物等の低沸点作動液が内蔵される。
The working fluid 8 is selected on the basis of the ambient temperature in a situation where a heat sink is used, and when used at an ambient temperature of 0 ° C. or lower, a low boiling point working fluid such as a CFC compound which is excellent in low temperature vaporization property. Is built in.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のヒート
シンクによると、放熱フィンを冷却する冷却風の通過方
向に直列的に同一性能のヒートパイプを配置しているた
め、半導体素子の作動に伴って発熱している放熱フィン
を通過する冷却風の温度が上昇し、放熱フィンへの入口
側と出口側のヒートパイプで動作温度に差が生じる。そ
の結果、ヒートパイプが埋設される受熱ブロックに温度
ムラが生じるという問題がある。従って、本発明の目的
は、受熱ブロックの温度ムラを解消して均一な放熱性を
有するヒートシンクを提供することにある。
However, according to the conventional heat sink, since the heat pipes having the same performance are arranged in series in the passage direction of the cooling air for cooling the radiation fins, the operation of the semiconductor element is accompanied. The temperature of the cooling air passing through the radiating fins that are generating heat rises, causing a difference in operating temperature between the heat pipes on the inlet side and the outlet side of the radiating fins. As a result, there is a problem that temperature unevenness occurs in the heat receiving block in which the heat pipe is embedded. Therefore, an object of the present invention is to provide a heat sink that eliminates temperature unevenness of the heat receiving block and has uniform heat dissipation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は受熱ブロックの
温度ムラを解消して均一な放熱性を付与するため、冷却
を必要とする半導体素子等の発熱素子が固定される受熱
ブロックと、伝達された熱を放熱する放熱装置と、一端
が受熱ブロックに埋設され、他端が放熱装置を介して放
熱し、放熱装置を冷却する冷却風の流れ方向に直交して
並列に配置された複数本のヒートパイプとを有し、複数
本のヒートパイプは冷却風の出口側に配置されたヒート
パイプが冷却風の入口側に配置されたヒートパイプより
優れた伝熱あるいは放熱の特性を有するように構成され
ているヒートシンクを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in order to eliminate temperature unevenness of a heat receiving block and provide uniform heat dissipation, a heat receiving block to which a heat generating element such as a semiconductor element requiring cooling is fixed, A plurality of heat dissipating devices that dissipate the generated heat and one end that is embedded in the heat receiving block and that the other end dissipates heat through the heat dissipating device and that is arranged in parallel at right angles to the direction of the cooling air that cools the heat dissipating device. And a plurality of heat pipes are arranged so that the heat pipes arranged on the outlet side of the cooling air have better heat transfer or heat dissipation characteristics than the heat pipes arranged on the inlet side of the cooling air. Providing a heat sink configured.

【0008】[0008]

【作用】本発明によると、放熱フィンを通過する冷却風
の温度が上昇する方向に伝熱性あるいは放熱性に優れる
ヒートパイプを配置することによって、冷却風温度の上
昇に伴うヒートパイプの動作温度の差を解消する。
According to the present invention, by disposing the heat pipe having excellent heat transfer or heat dissipation in the direction in which the temperature of the cooling air passing through the heat radiating fins increases, the operating temperature of the heat pipe accompanying the increase in the temperature of the cooling air can be improved. Close the difference.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明のヒートシンク詳細に説明す
る。従来技術と同一の構成を有する部分については同一
の符号および引用数字を付しているので、重複する説明
を省略する。
The heat sink of the present invention will be described in detail below. The same reference numerals and reference numerals are attached to the parts having the same configurations as those of the conventional art, and thus the duplicated description will be omitted.

【0010】図1は、本発明のヒートシンクの第1実施
例を示し、(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図
のA−A部における切断図である。図1において冷却風
はa方向より供給される。このヒートシンクは冷却風の
入口側に設けられるヒートパイプ2と、ヒートパイプ2
より大なる外径で形成され、伝熱性に優れるヒートパイ
プ9とを有し、ヒートパイプ9を冷却風の通過方向に対
して出口側に位置させている。受熱ブロック1に直列的
に埋設されたヒートパイプ2,9は作動液8を内蔵し、
受熱ブロック1との隙間に低融点金属3を充填して固定
されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a heat sink of the present invention, (A) is a front view, (B) is a top view, and (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view. In FIG. 1, the cooling air is supplied from the a direction. This heat sink includes a heat pipe 2 provided on the inlet side of the cooling air and a heat pipe 2
The heat pipe 9 is formed with a larger outer diameter and has excellent heat conductivity, and the heat pipe 9 is positioned on the outlet side with respect to the passage direction of the cooling air. The heat pipes 2 and 9 embedded in series in the heat receiving block 1 contain the hydraulic fluid 8,
The low-melting-point metal 3 is filled and fixed in the gap with the heat receiving block 1.

【0011】半導体素子7の作動に基づいて生じた熱が
受熱ブロック1の温度を上昇させると、ヒートパイプ
2,9の一端に内蔵された作動液8が蒸発・気化して管
内を移動し、放熱フィン4に熱を伝達する。放熱フィン
4は冷却風に晒されることによって大気に熱を放散す
る。
When the heat generated by the operation of the semiconductor element 7 raises the temperature of the heat receiving block 1, the working liquid 8 contained in one end of the heat pipes 2 and 9 is evaporated and vaporized to move in the pipe, The heat is transferred to the radiation fins 4. The radiating fins 4 radiate heat to the atmosphere by being exposed to cooling air.

【0012】一方、冷却風は放熱フィン4の入口側から
出口側へ通過する際により放散された熱を受けて温度が
上昇する。したがって、出口側の放熱フィン4は入口側
に比較して温度が上昇した冷却風に晒されることとな
る。
On the other hand, the cooling air receives heat dissipated when passing from the inlet side to the outlet side of the radiating fins 4, and its temperature rises. Therefore, the radiation fins 4 on the outlet side are exposed to the cooling air whose temperature is higher than that on the inlet side.

【0013】このような状況においても出口側の放熱フ
ィン4には伝熱性に優れるヒートパイプ9によって伝熱
が促進され、更に冷却風に晒されることによってヒート
パイプ9が埋設される受熱ブロック1の表面温度の上昇
を防ぐ。すなわち冷却風の温度が上昇していても出口側
の放熱フィン4の放熱性は損なわれないことから受熱ブ
ロック1の温度ムラが解消される。
Even in such a situation, heat transfer to the radiating fins 4 on the outlet side is promoted by the heat pipe 9 having excellent heat transfer property, and the heat receiving block 1 in which the heat pipe 9 is buried by being exposed to the cooling air. Prevents surface temperature from rising. That is, even if the temperature of the cooling air rises, the heat radiation performance of the radiation fins 4 on the outlet side is not impaired, so that the temperature unevenness of the heat receiving block 1 is eliminated.

【0014】図2は、図1のヒートシンクの第2実施例
を示し、(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図の
A−A部における切断図である。このヒートシンクは冷
却風の通過方向に対して放熱フィン4の出口側に入口側
と同径のヒートパイプ2を蛇行的に配置することによっ
て、出口側の放熱フィン4の冷却性を高めている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the heat sink of FIG. 1, (A) is a front view, (B) is a top view, and (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view. In this heat sink, a heat pipe 2 having the same diameter as the inlet side is arranged in a meandering manner on the outlet side of the radiating fins 4 in the passage direction of the cooling air, thereby enhancing the cooling performance of the radiating fins 4 on the outlet side.

【0015】図3は、本発明のヒートシンクの第3実施
例を示し、(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図
のA−A部における切断図である。このヒートシンクは
冷却風の通過方向に対して放熱フィン4の出口側に入口
側より大なる外径のヒートパイプ9を蛇行的に配置する
ことによって、第1及び第2実施例よりさらに出口側の
放熱フィン4の冷却性を高めている。
FIG. 3 shows a third embodiment of the heat sink of the present invention, (A) is a front view, (B) is a top view, and (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view. In this heat sink, a heat pipe 9 having an outer diameter larger than that of the inlet side is arranged in a meandering manner on the outlet side of the radiating fins 4 with respect to the passage direction of the cooling air, so that the outlet side of the heat sink further than that of the first and second embodiments is provided. The cooling performance of the radiation fin 4 is improved.

【0016】上記した各実施例によれば、冷却風の通過
方向に対して出口側の放熱フィンへの伝熱性を高めるこ
とによって、放熱フィンの通過に伴って冷却風の温度が
上昇しても良好な放熱性が得られることにより、受熱ブ
ロックの温度ムラを解消することができる。
According to each of the above-described embodiments, the heat transfer to the heat radiation fins on the outlet side with respect to the passage direction of the cooling air is enhanced so that the temperature of the cooling air rises as the heat radiation fins pass. By obtaining good heat dissipation, it is possible to eliminate temperature unevenness of the heat receiving block.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のヒートシン
クによると、冷却を必要とする半導体素子等の発熱素子
が固定される受熱ブロックと、伝達された熱を放熱する
放熱装置と、一端が受熱ブロックに埋設され、他端が放
熱装置を介して放熱し、放熱装置を冷却する冷却風の流
れ方向に直交して並列に配置された複数本のヒートパイ
プとを有し、複数本のヒートパイプは冷却風の出口側に
配置されたヒートパイプが冷却風の入口側に配置された
ヒートパイプより優れた伝熱あるいは放熱の特性を有す
るように構成したため、受熱ブロックの温度ムラを解消
して均一な放熱性を付与することができる。
As described above, according to the heat sink of the present invention, the heat receiving block to which the heat generating element such as a semiconductor element requiring cooling is fixed, the heat radiating device for radiating the transferred heat, and the one end receiving the heat. A plurality of heat pipes, which are embedded in a block and have the other end radiating heat through a heat dissipation device and arranged in parallel orthogonal to the flow direction of cooling air for cooling the heat dissipation device. Is configured so that the heat pipes arranged on the outlet side of the cooling air have better heat transfer or heat dissipation characteristics than the heat pipes arranged on the inlet side of the cooling air, eliminating the temperature unevenness of the heat receiving block. It is possible to provide excellent heat dissipation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のヒートシンクの第1実施例を示し、
(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図のA−A部
における切断図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a heat sink of the present invention,
(A) is a front view, (B) is a top view, (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view.

【図2】本発明のヒートシンクの第2実施例を示し、
(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図のA−A部
における切断図である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the heat sink of the present invention,
(A) is a front view, (B) is a top view, (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view.

【図3】本発明のヒートシンクの第3実施例を示し、
(A) は正面図、(B) は上面図、(C) は正面図のA−A部
における切断図である。
FIG. 3 shows a third embodiment of the heat sink of the present invention,
(A) is a front view, (B) is a top view, (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view.

【図4】従来のヒートシンクを示し、(A) は正面図、
(B) は上面図、(C) は正面図のA−A部における切断図
である。
FIG. 4 shows a conventional heat sink, (A) is a front view,
(B) is a top view and (C) is a sectional view taken along the line AA of the front view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受熱ブロック 2 ヒートパイプ 3 低融点金属 4 放熱フィン 5,6 仕切板 7 半導体素子 8 作動液 9 ヒートパイプ 1 Heat receiving block 2 Heat pipe 3 Low melting point metal 4 Radiating fins 5, 6 Partition plate 7 Semiconductor element 8 Working fluid 9 Heat pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷却を必要とする半導体素子等の発熱素
子が固定される受熱ブロックと、 伝達された熱を放熱する放熱装置と、 一端が前記受熱ブロックに埋設され、他端が前記放熱装
置を介して放熱し、前記放熱装置を冷却する冷却風の流
れ方向に直交して並列に配置された複数本のヒートパイ
プとを有し、 前記複数本のヒートパイプは、前記冷却風の出口側に配
置されたヒートパイプが前記冷却風の入口側に配置され
たヒートパイプより優れた伝熱あるいは放熱の特性を有
するように構成されていることを特徴とするヒートシン
ク。
1. A heat receiving block to which a heat generating element such as a semiconductor element requiring cooling is fixed, a heat radiating device for radiating the transferred heat, one end is embedded in the heat receiving block, and the other end is the heat radiating device. And a plurality of heat pipes arranged in parallel orthogonal to the flow direction of the cooling air for cooling the heat dissipation device, wherein the plurality of heat pipes are on the outlet side of the cooling air. A heat sink characterized in that the heat pipe arranged in (1) has a heat transfer or heat dissipation characteristic superior to that of the heat pipe arranged on the inlet side of the cooling air.
【請求項2】 前記複数本のヒートパイプは、前記冷却
風の入口側より出口側において大なる外径を有して構成
されている請求項第1項記載のヒートシンク。
2. The heat sink according to claim 1, wherein the plurality of heat pipes are configured to have a larger outer diameter on the outlet side than the inlet side of the cooling air.
【請求項3】 前記複数本のヒートパイプは、前記冷却
風の入口側より出口側において大なる間隔を有して配置
されている構成の請求項第1項記載のヒートシンク。
3. The heat sink according to claim 1, wherein the plurality of heat pipes are arranged with a large distance between the inlet side and the outlet side of the cooling air.
【請求項4】 前記複数本のヒートパイプは、前記冷却
風の入口側において直線状に、出口側において蛇行状に
配置されている構成の請求項第1項記載のヒートシン
ク。
4. The heat sink according to claim 1, wherein the plurality of heat pipes are arranged linearly on the inlet side of the cooling air and meandering on the outlet side.
【請求項5】 前記複数本のヒートパイプは、前記直線
状に配置されたヒートパイプより前記蛇行状に配置され
たヒートパイプが大なる外径を有する構成の請求項第4
項記載のヒートシンク。
5. The heat pipe arranged in a meandering shape has a larger outer diameter than the heat pipes arranged in a straight line in the plurality of heat pipes.
The heat sink according to the item.
JP35533693A 1993-12-20 1993-12-20 Heat sink Pending JPH07176661A (en)

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JP (1) JPH07176661A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008547216A (en) * 2005-06-23 2008-12-25 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) Cooling structure
JP2014126249A (en) * 2012-12-26 2014-07-07 Furukawa Electric Co Ltd:The Heat sink
CN109715069A (en) * 2016-08-31 2019-05-03 通用电气公司 Temperature stabilization for detector head

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