JPH09138083A - 熱導波路型ヒートプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で製造が容易で伝熱特性に優れた熱導波
路型ヒートプレートを提供する。 【解決手段】 切抜部、又は少なくとも片面に凹部10を
設けた通路用アルミプレート20、又は前記通路用アルミ
プレート20の複数枚を重ね合わせた通路用複合アルミプ
レートの片面又は両面に密閉用アルミプレート30がろう
付けされて通路用アルミプレート20の切抜部又は凹部10
が密閉されて作動液通路12が形成され、作動液通路12に
作動液が封入されている熱導波路型ヒートプレート。 【効果】 アルミプレート20自体がヒートパイプ構造と
なっている為、小型であり、伝熱特性に優れ、且つ工程
数及び部品数が少なく製造が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＧＢＴ、ＩＰ
Ｍ、サイリスター等のパワー素子（トランジスタ）や整
流素子等の発熱電子部品を冷却するのに適した、小型
で、製造が容易で、伝熱特性に優れた平型ヒートパイプ
（熱導波路型ヒートプレート）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器や電力機器等に使用され
るパワーエレクトロニクス関連の電子部品の冷却には、
図13イに示すような、アルミ平板70に穴71を開け、この
穴71にヒートパイプ（図示せず）を挿入した構造のもの
が用いられている。この他、図13ロに示すような、窪み
80を有するシート81を２枚張り合わせて作動液通路12を
形成したロールボンドパネル82を作製し、このロールボ
ンドパネル82の上下面に放熱フィン40を有する板材83を
ブレージングシート30によりろう付けしたものが提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図13イに示し
た熱導波路型ヒートプレートは、アルミ平板70に開けた
穴71にヒートパイプを接着剤で固定する為、その作業が
面倒であった。又接着剤を穴71とヒートパイプの間隙に
充満させるのが困難で、高い伝熱特性が得られなかっ
た。又アルミ平板70の穴71にヒートパイプを挿入する為
ヒートパイプを高密度に配列できず、小型化が困難であ
った。又図13ロに示した熱導波路型ヒートプレートは、
窪み80を有するシート81を加工する工程、シート81
を２枚張り合わせてロールボンドパネル82を作製する工
程、ロールボンドパネル82の上下面に放熱フィンを有
する板材83をブレージングシート30によりろう付けする
工程の３工程を要し、又構成部品も２枚のシート81、２
枚の放熱フィンを有する板材83、２枚のブレージングシ
ート30と多数を要し、製造に手間が掛かった。又ロール
ボンドパネル82の窪み80部分は放熱フィンを有する板材
83と非接触の為、伝熱特性に劣った。本発明は、小型
で、製造が容易で、且つ伝熱特性に優れた熱導波路型ヒ
ートプレートの提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、切抜部、又は
少なくとも片面に凹部を設けた通路用アルミプレート、
又は前記通路用アルミプレートの複数枚を重ね合わせた
通路用複合アルミプレートの片面又は両面に密閉用アル
ミプレートがろう付けされて前記通路用アルミプレート
の切抜部又は凹部が密閉されて作動液通路が形成され、
前記作動液通路に作動液が封入されていることを特徴と
する熱導波路型ヒートプレートである。

【０００５】この発明の熱導波路型ヒートプレートは、
アルミプレート自体がヒートパイプ構造となっている
為、ヒートパイプ（作動液通路）を高密度に形成でき小
型化が可能である。又製造が容易であり、伝熱特性にも
優れる。この発明の熱導波路型ヒートプレートは、例え
ば、アルミプレートの片面にプレス加工により凹部を多
数設ける工程、前記アルミプレートの２枚を、凹部を内
側に向けブレージングシートを間に挟んでろう付けする
工程の２工程で製造できる。又構成部品は２枚のアルミ
プレートと１枚のブレージングシートと少ない。前記ろ
う付け工程は、図１に例示するように、片面に凹部10を
設けた２枚の通路用アルミプレート20を、凹部10を内側
にし、間に密閉用アルミシート（ブレージングシート）
30を挟んで重ね合わせ、これを加熱炉（図示せず）に入
れてろう付けして行う。

【０００６】この発明において、ろう付けにはブレージ
ングシートを用いる。ブレージングシートには、芯材の
両側にろう材を付着させたＢＡ12ＰＣ（芯材3003、ろう
材 BA4343[Al-6〜8wt%Si合金] ）、ＢＡ22ＰＣ（芯材69
51、ろう材BA4343）、ＢＡ24ＰＣ（芯材6951、ろう材 B
A4045[Al-9〜11wt%Si 合金] ）等の厚さが 0.5〜10mmの
ものが用いられる。必要に応じ２枚以上のブレージング
シートを配置して接着強度を高めることも行われる。ろ
う付けは 600℃程度の温度に加熱して行う。

【０００７】この発明において、通路用又は密閉用のア
ルミプレートには、例えば、JIS-A-1000番台の高熱伝導
率のアルミ板材、又はブレージングシートが用いられ
る。通路用又は密閉用のアルミプレートの一方が通常の
高熱伝導率のアルミ板材の場合、他方にはブレージング
シートが用いられる。アルミプレート又はブレージング
シートに凹部を設けるには、通常、プレス成形又は切削
加工等が適用される。切抜部を設けるには、厚さが１mm
より厚い場合は、プレス打ち抜き、水噴流式カッター、
又はレーザー加工機等を用いられ、１mm以下のときは、
通常の機械式カッター又はレーザー加工機等が用いられ
る。熱の輸送量は、通路用アルミプレートの枚数や、通
路用アルミプレートに設ける凹部や切抜部の形状を変化
させることにより制御できる。凹部や切抜部の深さ（切
抜部の場合プレートの厚さ）は 0.5mm以上にするのが、
作動液が十分に循環し、高い伝熱特性が得られ好まし
い。通路用アルミプレートの枚数は１枚でも、２枚以上
多数枚用いることも可能である。

【０００８】作動液には水、アルコール類、無公害フロ
ン、不凍液、フロリナート（住友スリーエム社製のフッ
素系不活性液体）等の通常の熱媒体が適用できる。作動
液通路（密閉された凹部又は切抜部）の内面にグルーブ
（細溝）を形成するか、作動液通路内にウィックを入れ
ておくと、作動液の補給が迅速になされ、伝熱特性が向
上し好ましい。ウィックには、メッシュ、フエルト、不
織布状のもの等が適用できる。又密閉用アルミプレート
の外表面に放熱フィンを形成しておくと、得られる熱導
波路型ヒートプレートの放熱特性が向上する。放熱フィ
ンは、例えば、ろう付け又は接着剤により容易に取付け
られる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）図２は本発明の熱導波路型ヒートプレート
の第１の実施例を示す横断面図である。片面に断面矩形
の凹部10を設けた２枚の通路用アルミプレート20が、凹
部10を内側にして重ね合わされ、間に密閉用アルミプレ
ート（ブレージングシート）30を挟んでろう付けされて
いる。双方の凹部10は相互に合致しており、密閉用アル
ミプレート（ブレージングシート）30により密閉され
て、作動液通路12が形成されている。尚、前記の図１
は、この熱導波路型ヒートプレートの組立説明図であ
る。

【００１０】（実施例２）図３は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第２の実施例を示す横断面図である。通
路用アルミプレート20の片面に断面矩形の凹部10が形成
されている。前記凹部10の寸法は、そこに載せる発熱電
子部品（図示せず）の種類に応じて種々に変えてある。
その他は、実施例１と同じである。

【００１１】（実施例３）図４は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第３の実施例を示す横断面図である。片
面に断面半円形の凹部10を設けた２枚の通路用アルミプ
レート20が、凹部10を内側にして重ね合わされ、間に密
閉用アルミプレート（ブレージングシート）30を挟んで
ろう付けされている。双方の凹部10は相互に合致してお
り、密閉用アルミプレート（ブレージングシート）30に
より密閉されて、作動液通路12が形成されている。

【００１２】（実施例４）図５は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第４の実施例を示す横断面図である。
片面に断面半円形の凹部10を設けた２枚の通路用アルミ
プレート20が、凹部10を内側にして重ね合わされ、間に
密閉用アルミプレート（ブレージングシート）30を挟ん
でろう付けされている。双方の凹部10は相互にずれてお
り、それぞれブレージングシート30により密閉されて作
動液通路12が形成されている。このように、双方の凹部
11の位置が相互にずれていると、作動液通路12が分散さ
れ伝熱特性が向上する。

【００１３】（実施例５）図６イ、ロは本発明の熱導波
路型ヒートプレートの第５の実施例を示すそれぞれ横断
面図及び通路用アルミプレートの平面図である。この熱
導波路型ヒートプレートは、図２に示した熱導波路型ヒ
ートプレートの上側の密閉用アルミプレート20の外表面
の片側に放熱フィン40を形成し、他側に発熱電子部品50
を取付けたものである（図６イ）。放熱フィン40を形成
した片側部分の作動液通路となる凹部10は格子状に形成
されている（図６ロ）。

【００１４】（実施例６）図７は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第６の実施例を示す横断面図である。こ
の熱導波路型ヒートプレートは、図２に示した熱導波路
型ヒートプレートの密閉用アルミプレート20の一方に放
熱フィン40を形成し、他方に複数の発熱電子部品50、51
を取付けたものである。発熱電子部品50、51を取付けた
密閉用アルミプレート20の外表面には段差60が付けてあ
り、各発熱電子部品50、51の接続端子52,53 が同じ高さ
になるようにしてある。図で、54はリードである。

【００１５】（実施例７）図８イ、ロは本発明の熱導波
路型ヒートプレートの第７の実施例を示すそれぞれ組立
説明図及び横断面図である。この熱導波路型ヒートプレ
ートは、切抜部11を設けた通路用アルミプレート（両側
ろう材のブレージングシート）21の両側に密閉用アルミ
プレート30を配し、加熱炉に入れ 600℃に加熱してろう
付けする。切抜部11は密閉用アルミプレート30により密
閉されて作動液通路12が形成される。

【００１６】（実施例８）図９は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第８の実施例を示す横断面図である。こ
の熱導波路型ヒートプレートは、図８に示した熱導波路
型ヒートプレートの２枚の密閉用アルミプレート30の外
表面にフィンを取付け、且つ一方の密閉用アルミシート
30の外表面に発熱電子部品50を取付けたものである。

【００１７】（実施例９）図10イ〜ハは本発明の熱導波
路型ヒートプレートの第９の実施例を示すそれぞれ通路
用アルミシート（ブレージングシート）の平面図及び組
立説明図である。この熱導波路型ヒートプレートは、切
抜部11を設けた２枚の通路用アルミプレート（両側ろう
材のブレージングシート、図10イ、ロ）21を重ね合わせ
て通路用複合アルミプレート33を形成し、この複合アル
ミプレート33の両側に密閉用アルミプレート30を配し
（図10ハ）、加熱炉に入れて 600℃に加熱してろう付け
する。切抜部11は密閉用アルミプレートにより密閉され
て作動液通路となる。ここでは、１枚の通路用アルミプ
レートでは形成が困難な島状部分等を、切抜部11のパタ
ーンが異なる２枚の通路用アルミプレート21を重ね合わ
せることにより形成するものである。

【００１８】（実施例10）図11は本発明の熱導波路型ヒ
ートプレートの第10の実施例を示す組立説明図である。
この熱導波路型ヒートプレートは、複数の切抜部11を
長手方向に平行に形成した２枚の通路用アルミプレート
（ブレージングシート）21を、切抜部11の長さ方向の向
きが相互にクロスするように重ね合わせて通路用複合ア
ルミプレート33とし、この通路用複合アルミプレート33
の両側に密閉用アルミプレート30をろう付けしたもので
ある。この熱導波路型ヒートプレートは、２枚の通路用
アルミプレート（ブレージングシート）30の非切抜部15
が重なる部分が多数均一に分布し強度的に優れる。又作
動液通路12が均等に分布し効率良い熱輸送が達成され
る。

【００１９】（実施例11）図12イ〜ハは、本発明の熱導
波路型ヒートプレートの作動液通路の開口部の説明図で
ある。作動液通路12には、作動液を注入する為の開口部
が、少なくとも１ヶ所形成される。図12イに示す開口部
13は、開口部13を突出させたものである。この突出した
開口部13から作動液を注入し、その後、開口部13から作
動液通路12内を脱気し、前記突出した開口部13を溶接に
より封止する。開口部13が突出しているので封止が容易
に行える。封止は、溶接、ろう付け、又は圧接により行
う。図12ロは、図12イの斜視図である。図12ハに示す開
口部14は、開口部14を細径化したものである。この細径
化された開口部14から作動液を注入し、その後、この開
口部14から作動液通路12内を脱気し、開口部14を溶接に
より封止する。開口部14が細径なので、溶接やろう付け
等による封止が容易に行える。開口部が突出又は細径化
されていない場合は、開口部にアルミ製のチューブを取
付け、このチューブを介して作動液の注入と作動液通路
内の脱気を行い、更にこのチューブを封止する。この場
合の封止も、前述のように、溶接、ろう付け、又は圧接
により行う。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の熱導波路
型ヒートプレートは、アルミプレート自体がヒートパイ
プ構造となっている為、小型であり、伝熱特性に優れ
る。又工程数及び部品数が少ない為製造が容易である。
依って、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱導波路型ヒートプレートの組立説明
図である。

【図２】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第１の実
施例を示す横断面図である。

【図３】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第２の実
施例を示す横断面図である。

【図４】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第３の実
施例を示す横断面図である。

【図５】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第４の実
施例を示す横断面図である。

【図６】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第５の実
施例を示す横断面図及び通路用アルミプレートの平面図
である。

【図７】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第６の実
施例を示す横断面図である。

【図８】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第７の実
施例を示す組立説明図及び横断面図である。

【図９】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第８の実
施例を示す横断面図である。

【図10】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第９の実
施例を示す通路用アルミプレートの平面図及び組立説明
図である。

【図11】本発明の熱導波路型ヒートプレートの第10の実
施例を示す組立説明図である。

【図12】本発明の熱導波路型ヒートプレートの作動液通
路の開口部の説明図である。

【図13】従来の熱導波路型ヒートプレートの斜視図及び
横断面図である。

【符号の説明】

10………凹部 11………切抜部 12………作動液通路 13………突出した開口部 14………細径の開口部 15………非切抜部 20,21 …通路用アルミプレート 30………密閉用アルミプレート 33………通路用複合アルミプレート 40………放熱フィン 50,51 …発熱電子部品 52,53 …接続端子 54………リード 60………段差 70………アルミ平板 71………アルミ平板の穴 80………窪み 81………窪みを有するシート 82………ロールボンドパネル 83………放熱フィンを有する板材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷田部 博 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 宮本 三也 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】 切抜部、又は少なくとも片面に凹部を設
   けた通路用アルミプレート、又は前記通路用アルミプレ
   ートの複数枚を重ね合わせた通路用複合アルミプレート
   の片面又は両面に密閉用アルミプレートがろう付けされ
   て前記通路用アルミプレートの切抜部又は凹部が密閉さ
   れて作動液通路が形成され、前記作動液通路に作動液が
   封入されていることを特徴とする熱導波路型ヒートプレ
   ート。
2. 【請求項２】 通路用アルミプレート又は密閉用アルミ
   プレートの少なくとも一方がブレージングシートである
   ことを特徴とする請求項１記載の熱導波路型ヒートプレ
   ート。
3. 【請求項３】 密閉用アルミプレートの外表面に放熱フ
   ィンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   熱導波路型ヒートプレート。
4. 【請求項４】 作動液通路内に作動液の補給を助ける為
   のウィックが配されていることを特徴とする請求項１記
   載の熱導波路型ヒートプレート。