JPH11145354A - ヒートパイプ式ヒートシンク - Google Patents

ヒートパイプ式ヒートシンク

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JPH11145354A
JPH11145354A JP30449597A JP30449597A JPH11145354A JP H11145354 A JPH11145354 A JP H11145354A JP 30449597 A JP30449597 A JP 30449597A JP 30449597 A JP30449597 A JP 30449597A JP H11145354 A JPH11145354 A JP H11145354A
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JP
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heat pipe
plate
heat sink
heat
base plate
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Shiro Matsumoto
史朗 松本
Hiroshi Ikami
浩 井神
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱の増大が著しい部品に対しても、満足で
きる程の冷却効果を期待できる、ヒートシンクを提供す
ること。 【解決手段】 2枚の対向したベースプレート11と、
両ベースプレート11間にベースプレート11の対向面
に直角に多数並設された板状フィン12とで構成されて
いる、ヒートシンクにおいて、両端が閉じた筒体であっ
て内部に冷媒を有してなる多数のヒートパイプ2の各々
が、その両端部21が、両ベースプレート11の内部
に、埋め込まれ且つ板状フィン12に対して直交する方
向に延びて設けられていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートパイプを一
体に有するヒートシンクに関するものである。
【0002】
【従来技術及びその課題】近年、コンピュータの高性能
化が進んでおり、それに伴って各部品の発熱が増大して
きており、各部品を冷却してその許容温度内に維持する
ことが困難となってきている。例えば、ヒートシンクの
みによる自然冷却では、満足できる程の冷却効果を期待
できず、また、ファンによる強制冷却では、消費電力の
増大や騒音の発生という問題が生じるため、実際上限界
があり、やはり満足できる程の冷却効果を期待できなか
った。
【0003】本発明は、発熱の増大が著しい部品に対し
ても、満足できる程の冷却効果を期待できる、ヒートシ
ンクを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、2枚の対向したベースプレ
ートと、両ベースプレート間にベースプレートの対向面
に直角に多数並設された板状フィンとで構成されてい
る、ヒートシンクにおいて、両端が閉じた筒体であって
内部に冷媒を有してなる多数のヒートパイプの各々が、
その両端部が、両ベースプレートの内部に、埋め込まれ
且つ板状フィンに対して直交する方向に延びて設けられ
ていることを特徴としている。
【0005】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、各ヒートパイプの両端が一方の側から両ベ
ースプレートを全て貫いて延びているものである。
【0006】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、各ヒートパイプの両端が一方の側又は他方
の側から両ベースプレートを途中まで貫いて延びている
ものである。
【0007】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、ベースプレートが厚板であり、板状フィン
がベースプレートに対してはんだ付けにより固定されて
いるものである。
【0008】請求項5記載の発明は、請求項1記載の発
明において、厚み方向の凸部を両縁の同じ側に有する板
状の押出形材が、凸部を揃えて多数重ね合わせて相互に
凸部にてはんだにより接合されており、はんだにより接
合された凸部がベースプレートを構成し、凸部以外の押
出形材の部分が板状フィンとなっているものである。
【0009】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本実施形態
のヒートシンクの正面図、図2は図1のII矢視図、図3
は図1のIII矢視部分図である。このヒートシンクは、
ベースプレート11及び板状フィン12からなる本体1
に、多数のヒートパイプ2が、その両端部が埋め込まれ
て一体に設けられて、構成されている。このヒートシン
クにおいて、冷却対象品となる例えば素子等は、一方の
ベースプレート11の面111(図2)に取り付けられ
る。
【0010】本体1は、図4に示す板状の押出形材3が
多数重ね合わされて構成されている。押出形材3は、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金でできており、両縁に
凸部31を、及び中央にリブ32を、同じ側に同じ高さ
だけ突出して有している。凸部31の先端面には切欠き
311が形成されることにより小さなリブ312ができ
ている。図1のヒートシンクにおいて、本体1は、押出
形材3が、凸部31を同方向に揃えて多数重ね合わさ
れ、切欠き311からなる隙間に密に充填されたはんだ
4により相互に接合されて構成されている。はんだ4と
しては、アルミニウム部材用はんだ、例えば95%Zn
−5%Alが用いられる。なお、本体1において、重ね
合わせる押出形材3の凸部31の方向は、中央に配置し
た板体13を境にして逆方向となっている。本体1にお
いては、はんだ4により接合された凸部31によりベー
スプレート11が構成されており、凸部31以外の押出
形材3の部分が板状フィン12となっている。
【0011】また、押出形材3の凸部31には、厚み方
向の貫通孔313が等間隔で多数形成されている。従っ
て、本体1のベースプレート11においては、貫通孔3
13が押出形材3の重ね合わせ方向に連通して連通孔3
14が構成されている。なお、はんだ4は、貫通孔31
3を塞がない状態で、切欠き311からなる隙間に充填
されている。
【0012】ヒートパイプ2は、銅又は銅合金でできて
おり、両端が閉じた筒体であって、内部に冷媒を有して
いる。ヒートパイプ2は、図5に示すようにU字状に折
り曲げられており、平行部分21が連通孔314に嵌入
されている。1個の連通孔314には、両側から2個の
ヒートパイプ2の平行部分21が嵌入されており、各平
行部分21の先端が連通孔314の中央で接触してい
る。
【0013】次に、上記構成のヒートシンクの製造方法
について説明する。まず、図4に示す押出形材3を、凸
部31を同方向に揃えて多数重ね合わせる。なお、この
とき、凸部31の方向は、中央に配置した板体13を境
にして逆方向とする。
【0014】次に、この重ね合わせ体を、図6に示すよ
うに、浴5中の溶融はんだ4中に浸漬させ、その状態
で、上記重ね合わせ体又は浴5に超音波振動を加える。
即ち、はんだ付け作業を行う。超音波振動を加えたこと
により、押出形材3の表面の酸化皮膜が破壊されて、押
出形材3の表面と溶融はんだ4との濡れが良くなり、ま
た、溶融はんだ4が振動するために、その表面張力が弱
くなり、従って、溶融はんだ4は切欠き311からなる
隙間中の隅々まで十分に入り込んでいく。即ち、切欠き
311からなる隙間にはんだ4が密に充填される。これ
により、押出形材3は相互に接合され、本体1が形成さ
れる。なお、はんだ4が貫通孔313に侵入するのを確
実に防止するために、貫通孔313に予め離型剤を塗布
したり消滅中子を嵌入させたりしておいてもよい。
【0015】そして、本体1の連通孔314に、図5に
示すヒートパイプ2の平行部分21を嵌入させる。これ
により、図1に示すヒートパイプ式ヒートシンクが得ら
れる。
【0016】上記構成のヒートパイプ式ヒートシンクに
おいては、本体1の板状フィン12による冷却に加え
て、ヒートパイプ2による冷却も行われる。即ち、ヒー
トパイプ2においては、冷却対象品を取り付けたベース
プレート11側においてヒートパイプ2内の冷媒が冷却
対象品との熱交換により気化して他方のベースプレート
11側に移動し、そこで冷却されて液化する、というサ
イクルを繰り返し、これにより、冷却が行われる。
【0017】このように、上記構成のヒートシンクによ
れば、板状フィン12のみならず、ヒートパイプ2によ
っても冷却が行われるので、発熱の増大が著しい部品に
対しても、満足できる程の冷却効果を期待できる。
【0018】また、ヒートパイプ2は、平行部分21が
本体1のベースプレート11に埋め込まれて一体に設け
られており、両ベースプレート11間の渡し部分22の
みが本体1からはみ出しているに過ぎないので、ヒート
パイプ2のためのスペースを新たに確保する必要は殆ど
無い。従って、設置スペースを大きく取る必要はない。
【0019】更に、ヒートパイプ2の平行部分21がベ
ースプレート11に埋め込まれているので、特別なシス
テムを組まなくても、ヒートパイプ2による冷却は機能
する。従って、構成は簡素である。
【0020】(実施形態2)実施形態1では、本体1を
作製した後に、ヒートパイプ2を取り付けているが、本
体1の作製と同時にヒートパイプ2を取り付けても良
い。即ち、図7に示すように、押出形材3を重ね合わせ
るとともに銅又は銅合金からなるヒートパイプ2を連通
孔314に嵌入させ、この状態で溶融はんだ4中に浸漬
させ、実施形態1と同様にして、はんだ4を充填する。
【0021】これによれば、ヒートパイプ2が嵌入して
いることにより、押出形材3の重ね合わせ体が安定して
維持されるので、はんだ付けの作業性が向上する。しか
も、貫通孔313へのはんだ4の侵入は確実に防止され
る。
【0022】(実施形態3)図8に示すように、押出形
材3の重ね合わせ体にアルミニウムパイプ6を嵌入させ
た状態で、はんだ付け作業を行ってもよい。
【0023】これによっても、実施形態2と同様に、は
んだ付けの作業性が向上し、また、貫通孔313へのは
んだ4の侵入は確実に防止される。
【0024】なお、この場合は、図9に示すように、ア
ルミニウムパイプ6を嵌入させたまま残し、これにヒー
トパイプ2を嵌入する。
【0025】(実施形態4)実施形態3で得られたヒー
トシンクの、冷却対象品を取り付ける側のベースプレー
ト11の面111を、図9の寸法Dだけ研磨して、アル
ミニウムパイプ6を露出させてもよい。図10はその状
態の面111を示す、図1のIII矢視図に相当する部分
図である。
【0026】これによれば、露出したアルミニウムパイ
プ6がはんだ4を横断する熱伝導路となるので、ベース
プレート11において面111に取り付けられた冷却対
象品からの熱の拡散が助長され、冷却効率が向上する。
【0027】(実施形態5)図11は本実施形態のヒー
トシンクの正面図、図12は図11のXII矢視図、図1
3は図11のXIII矢視部分図である。このヒートシン
クは、ベースプレート11a及び板状フィン12aから
なる本体1aに、多数のヒートパイプ2が、その両端部
が埋め込まれて一体に設けられて、構成されている。こ
のヒートシンクにおいて、冷却対象品となる例えば素子
等は、一方のベースプレート11aの面111a(図1
2)に取り付けられる。
【0028】本体1aは、2枚の対向したベースプレー
ト11aと、両ベースプレート11a間にベースプレー
ト11aの対向面112aに直角に多数並設された板状
フィン12aとで構成されている。ベースプレート11
aは、アルミニウム又はアルミニウム合金でできた厚板
であり、図14に示すように、端から端まで貫通した貫
通孔313aが等間隔に多数形成されている。板状フィ
ン12aは、図15に示すように、中央にリブ32aを
有する薄板である。
【0029】板状フィン12aは、リブ32aを同方向
に揃えて且つリブ32aを隣接する板状フィン12aに
当接させた状態で、多数重ね合わされ、その状態で、両
縁が、図16に示すように、はんだ4aによりベースプ
レート11aの対向面112に直角に接合されている。
【0030】ヒートパイプ2は、図5に示すU字状のも
のの平行部分21が貫通孔313aに嵌入されている。
1個の貫通孔313aには、両側から2個のヒートパイ
プ2の平行部分21が嵌入されており、各平行部分21
の先端が貫通孔313aの中央で接触している。
【0031】上記構成のヒートパイプ式ヒートシンクに
おいても、実施形態1の場合と同様に、板状フィン12
aのみならず、ヒートパイプ2によっても冷却が行われ
るので、発熱の増大が著しい部品に対しても、満足でき
る程の冷却効果を期待できる。また、実施形態1と同様
に、設置スペースを大きく取る必要はなく、更に、特別
なシステムを組まなくても、ヒートパイプ2による冷却
は機能するので、構成は簡素である。
【0032】(実施形態6)上記実施形態1〜5では、
図5に示す形状のヒートパイプ2を用いたが、それに代
えて、図17に示す形状、即ち、平行部分21がベース
プレートを全て貫いて延びた形状の、ヒートパイプ2a
を用いてもよい。
【0033】これによれば、ヒートパイプの嵌入作業の
回数が上記実施形態1〜5に比して少なくて済むので、
製造作業の効率が向上する。
【0034】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、板状フィ
ンのみならず、ヒートパイプによっても冷却を行うこと
ができるので、発熱の増大が著しい部品に対しても、満
足できる程の冷却効果を得ることができる。
【0035】また、ヒートパイプは、その両端部がベー
スプレートに埋め込まれて一体に設けられており、両ベ
ースプレート間の渡し部分のみが本体からはみ出してい
るに過ぎないので、ヒートパイプのために設置スペース
を大きく取ることを不要にできる。
【0036】更に、ヒートパイプの両端部がベースプレ
ートに埋め込まれているので、特別なシステムを組まな
くても、ヒートパイプによる冷却を機能させることがで
きる。従って、構成を簡素にできる。
【0037】請求項2記載の発明によれば、ヒートパイ
プの嵌入作業の回数が少なくて済むので、製造作業の効
率を向上できる。
【0038】請求項3記載の発明によれば、ヒートパイ
プにおいて冷媒が気化して液化するという冷却サイクル
が請求項2のヒートパイプに比して短時間で繰り返され
るので、冷却効率を向上できる。
【0039】請求項4記載の発明によれば、ベースプレ
ートや板状フィンとして簡素な形状のものを用いること
ができ、また、ベースプレートにヒートパイプの両端部
を埋め込むための貫通孔を形成する作業を簡単に行うこ
とができる。
【0040】請求項5記載の発明によれば、一定形状の
押出形材を重ね合わせて溶融はんだ中に浸漬するだけで
ヒートシンクの本体を作製できるので、製造作業が簡単
である。また、押出形材は相互にはんだにより接合され
ており、ベースプレートを構成する凸部と板状フィンと
なる部分とが一体であるので、強固且つ簡素な構成を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1のヒートシンクの正面図である。
【図2】 図1のII矢視図である。
【図3】 図1のIII矢視部分図である。
【図4】 実施形態1で用いる押出形材の斜視図であ
る。
【図5】 実施形態1で用いるヒートパイプの正面図で
ある。
【図6】 実施形態1における製造作業の一工程の一部
断面正面図である。
【図7】 実施形態2における製造作業の一工程の一部
断面正面図である。
【図8】 実施形態3における製造作業の一工程の一部
断面正面図である。
【図9】 実施形態3のヒートシンクの縦断面部分図で
ある。
【図10】 実施形態4のヒートシンクの平面部分図で
ある。
【図11】 実施形態5のヒートシンクの正面図であ
る。
【図12】 図11のXII矢視図である。
【図13】 図11のXIII矢視部分図である。
【図14】 実施形態5で用いるベースプレートの斜視
部分図である。
【図15】 実施形態5で用いる板状フィンの斜視図で
ある。
【図16】 実施形態5のヒートシンクの拡大断面部分
図である。
【図17】 実施形態6で用いるヒートパイプの正面図
である。
【符号の説明】
11,11a ベースプレート 12,12a 板状フィン 2 ヒートパイプ 3 押出形材 31 凸部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の対向したベースプレートと、両ベ
    ースプレート間にベースプレートの対向面に直角に多数
    並設された板状フィンとで構成されている、ヒートシン
    クにおいて、 両端が閉じた筒体であって内部に冷媒を有してなる多数
    のヒートパイプの各々が、その両端部が、両ベースプレ
    ートの内部に、埋め込まれ且つ板状フィンに対して直交
    する方向に延びて設けられていることを特徴とするヒー
    トパイプ式ヒートシンク。
  2. 【請求項2】 各ヒートパイプの両端が一方の側から両
    ベースプレートを全て貫いて延びている請求項1記載の
    ヒートパイプ式ヒートシンク。
  3. 【請求項3】 各ヒートパイプの両端が一方の側又は他
    方の側から両ベースプレートを途中まで貫いて延びてい
    る請求項1記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
  4. 【請求項4】 ベースプレートが厚板であり、板状フィ
    ンがベースプレートに対してはんだ付けにより固定され
    ている請求項1記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
  5. 【請求項5】 厚み方向の凸部を両縁の同じ側に有する
    板状の押出形材が、凸部を揃えて多数重ね合わせて相互
    に凸部にてはんだにより接合されており、はんだにより
    接合された凸部がベースプレートを構成し、凸部以外の
    押出形材の部分が板状フィンとなっている請求項1記載
    のヒートパイプ式ヒートシンク。
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