JPH11510962A - 電子部品冷却用液冷ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発熱部品（１１２）を冷却するための液冷ヒートシンク。ヒートシンク（１００）は少なくとも一方の表面（１１８）に形成された端の開いたチャンネル（１０４，１０６）を有するベース部材（１０２）を備える。チャンネル（１０４，１０６）の開放端（１０７）は、チャンネル（１０４，１０６）の低部の間隔（ＳＬ）よりも小さい間隔（ＳＵ）を有する。流体導管（１１４，１１６）は、チャンネル（１０４，１０６）の開放端（１０７）の間隔（ＳＵ）より大きい外径（ＳＬ）と、チャンネル（１０４，１０６）を備えるヒートシンクベース部材（１０２）の表面（１１８）とほぼ同一表面をなす平坦面（１１０）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 電子部品冷却用液冷ヒートシンク 関連出願 この特許出願は、１９９３年１２月１５日に出願され、本発明と同じ譲受人に 譲渡された私の共同係属特許出願第08/166,871号の部分継続出願である。発明の分野 本発明は、発熱部品冷却用の、そして特に電子部品冷却用のヒートシンクにお ける改良に関するものである。関連技術の議論 電子半導体部品およびその他の発熱源には、いくつかの要因により決定される 電力取り扱い上の制限がある。全ての電子部品は、非常に効率がよい反面、有用 な動作を行う場合に多少の内部損失をこうむる。エネルギーの内部損失は、回路 抵抗あるいは導電状態の変化によって引き起こされる。このエネルギーは熱の形 で表わされ、それはもし適切に制御あるいは除去されなければ、内部温度（ある いはエネルギー状態）が、電子装置が適切に動作しない温度まで到達するという 結果となる。部品からできるだけ多くの有用な動作を引き出すことが電子部品の エンドユーザの目的であるので、部品製造業者は、損失を最小 限にするか、あるいはそれが適切でなければ、部品から熱エネルギーの伝導（あ るいは伝達）のための効率のよい熱路を備えた内部構造を製造する。もしそれが 後者であるならば、通常「ヒートシンク」と呼ばれる外部部品が熱エネルギーを 吸収し、エンドユーザにとって入手可能で補充可能な何らかの冷却液へ最終的に 伝達するために用いられる。 （動作部品によって連続的に生成される）熱エネルギーは、一旦生成されると 、暖かい領域から比較的冷たい領域へと「流れる」ことができるのみである。こ のエネルギーが伝達される速さ（あるいは容易さ）は主として熱伝達の３つのモ ードによって決定される。その第一番目は伝導熱伝達である。この機構は固体材 料がいずれも有しそれ自体を介して熱を伝導する能力に基づいている。鍵となる パラメータは、利用可能な温度差（ΔＴ）と素材の伝導度（ｋ）と熱路の長さ（ ｌ）および熱が流れる断面積（Ａ）である。これは次の等式によって表わすこと ができる Ｑ＝ｋＡΔＴ／ｌ 第二の機構は、対流熱伝達である。これは補充可能な流体（通常は空気あるい は水）がより暖かい固体表面に対して密接に接触することによって熱エネルギー を吸収するという能力に基づいている。その鍵となるパラメータは、利用可能な 温度差（ΔＴ）、流体の吸収特性（ｈ）および表面接触面積の量（Ａ）である。 これは次のように表わされる。 Ｑ＝ｈＡΔＴ 最後の機構は放射熱伝達である。これは固体表面から遠くの冷たい表面あるい は流体分子への低レベルのエネルギーの波の出射に基づいており、暖炉から放射 される熱に類似している。それは、利用可能な温度差（ΔＴ）と表面の放射率（ Ｅ）と放射するための露出された表面積の量（Ａ）に依存する。これは次のよう に表わされる。 Ｑ＝ＥＡΔＴ 熱エネルギーが（半導体装置などの）部品の関連する動作表面からいかに容易 に輸送されるかを決定するのはこれら３つのモードの相互作用である。熱発生部 品の通常の使用においては、熱エネルギーはまず伝導熱伝達によってより冷たい 外部の表面へと流れる。次にもしヒートシンクがその表面と接触しているならば 、熱エネルギーは伝導によって界面を横切ってより冷たい隣接するヒートシンク へと再び流れる。さらに熱エネルギーは伝導によってヒートシンクを通って、補 充可能な流体にさらされたそのより冷たい外部あるいは内部の表面へと流れる。 この時点で、熱エネルギーは対流および放射によって、さらに冷たい周囲の流体 へと輸送される。しかしながら、熱エネルギーの流れに影響を与える多少の現実 のおよび実用上の制限がある。まずそして多分最も重要なことは利用可能な温度 差が不連続で相対的に固定されていることである。大部分の電子半導体部品はそ の内部の活性（接合）表面が１５０℃を超えると信頼性よく動作することができ ず、そして一般的に利用可能な冷却流体は通常２５から５０℃の初期入路周囲温 度を有する。もちろん エンドユーザは流体を補助的に冷却する（sub-cool）するために何らかの形態の 冷却サイクルを用いることができるが、課せられる経済的な不利のため普通これ は制限されて最終的に用いられる解決策となっている。 次の制限要因は、エンドユーザが得ることのできる冷却流体の実用上の特性に よって課せられるものである。一般的に（気体としての）空気、水あるいはその 他の液体化合物が用いられる。それぞれの流体は、熱の流れに関して考慮され適 応させなければならない固定された物理的パラメータを有している。たとえば（ 水のような）密な流体は、小さな体積で大きな量の熱エネルギーを吸収すること ができる。それに反して、（空気のような）気体は大きな体積でより小さい量の 熱エネルギーしか吸収できない。最後に熱源から冷却流体への必要な伝導路を構 成する固体材料は、熱伝導度などのそれ自身の固定された物理的パラメータを有 している。 ヒートシンクが動作するのは以上のもの全てにより課せられた制約の範囲内で ある。ヒートシンクの相対的動作は、これらの制約を本質的に反映する「熱抵抗 」（θ）という用語によって特徴づけられる。その式は次のように表わされる。 θ＝ΔＴ／Ｑ ここでΔＴは利用可能な温度勾配であり、Ｑは放散される熱エネルギーである 。熱エネルギーの量が相対的に低く、ある程度の温度勾配が存在するとき、空気 が通常望ましい冷却媒体である。この流体を用いて動作させるように、種々のタ イプの ヒートシンクが設計されている。それらは単純な打ち抜いた金属形状から、段々 と大きくより複雑な押し出し成形物および製造されたアセンブリィまでの範囲に わたっている。しかしながらいくつかの点においては伝達されるべき熱エネルギ ーの量は空冷ヒートシンクの能力を越える。多くの量のエネルギーは大きな量の 露出表面積を必要とする。大きな表面積は熱エネルギーを分散させるための大き な伝導性支持構造を必要とする。大きな伝導性構造は長い熱路を有する。結果的 に伝導路損失は、より対流的な（および放射的な）表面積の利得を越えるものと なる。 この時点で、液冷ヒートシンクが用いられる。前に述べたように、液体は比較 的低い温度勾配において多量の熱エネルギーを吸収することができる。その結果 として、熱エネルギーの量が高いときあるいは温度勾配が低いときは、通常は伝 導性熱路が制限要因である。この理由によって、液冷ヒートシンクはまず銅を用 いて製造された。銅は比較的高い熱伝導性を有し、その製造の容易さにより液体 システムにおいて広く用いられた。 図１と図２は、取り付けプレートつまりベース１４上に載置された銅製ブロッ ク１２を有する従来の液冷ヒートシンク１０を示す。ベース１４は一般に発熱部 品を設置するための取り付け穴１６と中心穴１８を備える。液冷ヒートシンクは また、流入および流出パイプ２０，２２を備える。 他のタイプの従来の液冷ヒートシンクは図３〜図５に示されている。この銅製 ヒートシンク４０は液状の冷媒用通路を共に 形成するように作用する一組の機械穿孔された導管４４，４６，４８を備える。 導管４６はヒートシンクの一端で接続チャンネルを形成し導管４４，４８に対し て直交して、つまり横切る方向に通っている。導管４６は液体が抜け出すことを 防ぐためのプラグ５０を備える。機械加工された導管の端部では銅製のアダプタ ーパイプ５２が挿入され、次にはんだ付け又はロウ付けされる。Ｕ字形接続パイ プ５４も隣接導管の接続に用いられる。液冷ヒートシンク４０はフランジ部５６ に設けられた取り付け穴５８を備える。 これらの図は現状のデザインの実質的な欠点を示す。両方のデザインは、高価 な機械加工を必要とする上、大規模な平面帯状ライン又は内部通路を接続する複 数のジョイントやプラグを用いるために漏洩の可能性が高い。さらに、熱エネル ギーが冷媒へ横断しなければならない距離（通常は０．１３インチ〜０．５０イ ンチ）によって、かなりの熱損失（勾配）が存在する。他の欠点は銅が比較的高 価な材料であるので、デザインが単価の高いものになることである。従って、他 の液冷デザインでは、安価な材料と単純で複雑でない製作技術を用いて単価を低 減することが試みられている。 図６と図７は他の従来の液冷ヒートシンク６０を開示する。このタイプの液冷 ヒートシンクでは、アルミニウム製ブロック６２が押し出し成形され、銅製チュ ーブ６４がヒートシンクの背面に設けられている。 図８と図９は、液冷ヒートシンク７０のさらに他の変形を示 す。この変形では、銅製チューブ７４が２つのアルミニウム製ブロック７２の間 に挟まれている。流体通路は屈曲させて複数の平行冷却通路とした一体の銅製チ ューブから作られている。アルミニウム製本体（発熱部品を載置するための）は 製作コストを最小にするために押し出し成形されている。 図６と図７は、チューブ６４を保持するための溝を有する一枚のアルミニウム ６２からなる冷却プレート６０を示す。図８と図９は、チューブ７４を挟む２枚 のアルミニウム７２を備えた冷却プレート７０を示す。各々の場合において、熱 伝導コンパウンド、例えば熱グリースや接着剤が押し出し成形された本体とチュ ーブとの間のエアーギャップを排除するために用いられる。これらのデザインは 製作費が安価であるが、熱エネルギーの除去においては効果的でない。それらは アルミニウムつまり銅よりも熱伝導の低い材料で作られているので、熱の流れに 対する界面を追加することになる。熱コンパウンドはチューブと本体間のギャッ プを埋めるために必要である。このコンパウンドは空気よりも熱伝達において著 しく優れているが、それによってもう１つの温度勾配が追加されてヒートシンク の作用を損なわせる。図１０から明確に分かるように、電子部品９０によって生 じた熱は、ブロック８２と熱伝導界面８８とを介して伝達され、チューブ８４の 冷却液流によって除去される必要がある。 先行技術の液冷ヒートシンクのすべてにおいて、熱伝達は発熱部品から液体流 路へ直接的に行われない。これらのヒートシ ンクは、かなりの厚さの固体材料からなり、デザインによっては熱エネルギーの 流れに対する大きな温度勾配を付加する界面コンパウンドを備えるものもある。 これらの特徴は、そのデザインにおいて効率的に除去又は伝達される熱エネルギ ー量を主に制限することである。発明の概要 この発明は、発熱部品から熱エネルギーを効果的に伝達する液冷ヒートシンク に関する。ヒートシンクはベース部材の少なくとも１方の表面に形成されたチャ ンネル又は溝を備える。チャンネルは、チャンネルに閉じ込められた流体導管を 備える。流体充填導管は、発熱部品に接触するヒートシンクの表面とほぼ同一平 面をなす平坦面を有する。この構成によって、熱エネルギーの除去におけるヒー トシンクの効率が実質的に改良される。熱源と冷媒流体との間には、最小の厚さ （０．３８インチに代わる０．０３インチ）の固体導管材料しか存在しない。そ れ以上の厚さや先行技術において熱コンパウンドを充填したギャップは、発熱部 品に導管が接触するすべての部位において除去されている。熱伝導路におけるこ れらの「損失」を除去することにより、液冷ヒートシンクの作用が改善される。 さらに、この作用の改善は、好ましい実施態様の製造において追加費用を要する ことなく行われる。 さらに、流体導管内における熱伝達の局部的な改善が、流体導管にプレスによ って局部的な変形を施すことによって行われ る。 この発明の目的は、従来のヒートシンクよりも熱伝達作用を向上させた液冷ヒ ートシンクを提供することである。 この発明の他の目的は、設置される電子部品に隣接する流体導管を配置した、 経済的なヒートシンクの製造方法を提供することである。 この発明のさらに他の目的は、ヒートシンクの選択された領域において局部的 に熱伝達を改善する構造を提供することである。 上記の目的は、少なくとも一方の表面に形成されたチャンネルを有するヒート シンクベース部材とそのチャンネル内に設置された流体導管とからなる電子部品 冷却用液冷ヒートシンクを提供することによって遂行される。流体導管は、チャ ンネルを有するヒートシンクベース部材の表面とほぼ同一平面をなる平坦面を有 する。 上記の目的はまた、ヒートシンクベース部材の少なくとも１方の表面に形成さ れたチャンネルを有するヒートシンクベース部材を設け、チャンネル内に熱伝導 接着剤を設け、チャンネル内に流体導管を挿入し、チャンネル内の流体導管をプ レスし、流体導管の表面がチャンネルの形成されたヒートシンクベース部材の表 面とほぼ同一平面をなすような形状に流体導管を変形させる工程からなる液冷ヒ ートシンク製造方法によって遂行される。 図面の簡単な説明 本発明の上述の目的および特徴は、添付した図と共に考慮すると以下の本発明 の好ましい実施の形態の記載とから当業者にとって明らかである。その図は： 図１は従来の液冷ヒートシンクと取り付け構造の平面図である。 図２は図１の従来の液冷ヒートシンクの側面図である。 図３は他の従来の液冷ヒートシンクと取り付け構造の平面図である。 図４は図３の液冷ヒートシンクの側面図である。 図５は図３による液冷ヒートシンクの端面図である。 図６はさらに他の従来の液冷ヒートシンクの平面図である。 図７は図６の従来の液冷ヒートシンクの端面図である。 図８はさらに他の従来の液冷ヒートシンクの平面図である。 図９は図８の液冷ヒートシンクの端面図である。 図１０は電子部品がその上に取り付けられている従来の液冷ヒートシンクの断面 図である。 図１１は本発明の第１の実施の形態による電子部品がその上に取り付けられてい る液冷ヒートシンクの断面図である。 図１１Ａは図１１の熱シンク中に形成されたチャンネルのひとつとチャンネル内 に挿入するようにされた導管の断面図である。 図１２は本発明の第２の実施の形態による液冷ヒートシンクの平面図である。 図１３は本発明の第３の実施の形態による液冷ヒートシンクの 平面図である。 図１４は図１３の液冷ヒートシンクのXIV -XIV線に沿った断面図である。 図１５は本発明の第３の実施の形態による液冷ヒートシンクの側面図である。 図１６は本発明により積み重ねられた組み立て品を形成するための図１５の液冷 ヒートシンクのどちらかの表面上に配置されている一連の電子部品の側面図であ る。 図１７はチューブレーティング構造により局所的に変形されたチャンネル中に配 置された液体の導管の平面図である。 図１８は流体の導管の変形を示す図１７のXVIII-XVIII 線に沿った断面図である 。 図１９は本発明による局所的に変形した流体の導管の他の実施の形態である。 図２０は図１９のXX-XX 線に沿った断面図である。 図２１は図１９のXXI-XXI 線に沿った断面図である。 実施の詳細な形態 図１１は本発明の第１の実施の形態による液冷ヒートシンク100 を例示してい る。液冷ヒートシンクはアルミニウムベース部材102 の片側面に配置されている Ｕ型チャンネル104 、106 を実質上含むアルミニウムベース部材102 を含む。チ ャンネル104 、106 は実質的に半円状の底部103 を有しているのが好ましい。こ こで、底部103 は、チャンネル１０４用の図１１Ａに示すように各半径がＲの横 のほうへ間隔をおいて配置した２つ の９０度弧形から形成されている。チャンネル104 、106 はチャンネル104 、10 6 の開口107 に向かって突出しながら互いに向かって先細りになっている上側壁 105 を有している。チャンネル104 、106 の高さＨは銅管114 、116 の外側の直 径Ｄの約80% が好ましい。Ｒ＝Ｄ／２でＬが０．０５Ｄの場合に２Ｒ＋Ｌ＝Ｓ（ 底部）＝１．０５Ｄのような距離Ｌだけ、弧形の中心は横のほうへ間隔をおいて 配置されている。さらに、チャンネル104 、106 の開口距離Ｓ（上部）は管114 、116 の直径に等しく、つまりＳ（上部）＝Ｄである。ゆえにチャンネルの開口 107 または口の距離Ｓ（上部）は、底の距離Ｓ（底部）よりも小さいかまたは、 チャンネル104 の半円状底部103 より実質的に小さい。なお、チャンネル104 の 底部103 が完全に半円状であってもよく、そのような場合、その底部の半径Ｒ’ は直径Ｄより約2.5 ％長く、つまり２Ｒ’はＤより５％長くすべきである。銅管 114 、116 は、チャンネル104 、106 中に配列される。特に、図１１に示すよう に、銅管が平坦で実質的にアルミニウムベース部材102 と同一平面をなす上部表 面を有するように、銅管114 、116 はチャンネル104 、106 中に丸められプレス されている。なお、上端の狭い側面107 またはチャンネル104 、106 の口が管11 4 、116の側面を締め付け、管114 、116 をチャンネル102 、104 中にしっかり と握持して保持する。さらに、銅管114 、116はアルミニウムベース部材102 に 、管の屈曲表面を覆って、ベース部材102 と管114 、116 との間の熱伝導性を良 好にする接着剤108 により付着される。接着剤108 は、エポキシ熱伝導性シリコンゴムまたはアルミニウムベース部材102 と管114 、116 との間の熱伝導性を良好にする他種の接着剤でもよい。管の屈曲表面を完 全に覆い、管114 、116 とベース部材102 の間のエアーギャップを除去するのに 十分大量な接着剤が使用されることが重要である。なお、管とベース部材102 を 通して伝えられた熱の存在下、接着剤と共に、チャンネルの口の狭い距離に起因 する締め付け作用により管をチャンネル中に保持するのに不可欠な力が提供され る。 管114 、116 は、アルミニウムベース部材102 の上部表面118 と実質的に同一 平面をなす平坦表面110 を含む。 電子部品112 は管114 、116 とベース部材102 の上部表面118 に直接接触して 配置されている。ヒートシンク100 の平坦表面により電子部品112 と液冷ヒート シンク100 の間の熱伝導が良好となる。この構造で、熱伝導は他の部品を通りぬ けることなく直接流体の導管の中に通される。 図１２は、本発明のさらなる実施の形態を例示する。この実施の形態では、液 冷ヒートシンク120 が示されている。ヒートシンク120 は、アルミニウムブロッ ク部材122 の表面内に形成されているチャンネル内に配列されている銅管124 を 有するアルミニウムブロック部材122 を含んでいる。銅管は入り口と出口126 、 128 を含んでいる。取り付け穴130 はアルミニウムブロック122 中に配列された ４本の銅管124 を横切って電子部品を取り付けるためにも備えられている。 図１３から図１５は、本発明のさらなる実施態様を図示する。 この実施態様では、液冷ヒートシンク150 が提供される。 ヒートシンク150 は、その中に銅管を配置させているアルミニウムブロック15 2 からなる。銅管はアルミニウムブロック152 の表面に形成されたチャンネル内 に配置された様々な直線部154 、156 、158 および160 を含んでいる。これら直 線部は、接続部分162 、164 および166 により結合される。 図１４よりあきらかに見られるように、アルミニウムブロックまたはベース部 材152 はヒートシンクの反対の側面に形成されているチャンネルを含んでいる。 このことによりヒートシンク150 のどちらか一方の側面上に電子部品を取り付け ることができる。図１３に見られるように、直線部154 がアルミニウムブロック 152 の下に配置されるように銅管は配置される。Ｕ型湾曲部162 が次いで管156 の次の部分がヒートシンク152 の上部表面に配置されるような角度で配置される 。さらに加えてＵ型湾曲部164 も、図１３に見られるように、それが直線部156 とヒートシンクの下に配置された管の直線部158 をつなぐような角度で配置され る。最後にＵ型湾曲部166 も管直線部158 と管直線部160 をつなぐような角度で 配置される。管直線部160 はヒートシンクブロック152 の下に配置される。ゆえ にヒートシンクの両面がヒートシンク150 の両面上に配置された電子部品からの 熱を除くのに利用されうることがわかる。 図１６は、電子部品の重積配置を示すが、これら電子部品は図１３〜図１５に 示したような液冷ヒートシンクよって互いに隔てられている。この重積配置２０ ０は電子部品２０４に隣接 して配置されたヒートシンク２０２を含む。様々な電気的接続（図示しない）の ための延長部分２０８を含む、ヒートシンク２０６のようなヒートシンクがいく つかある。 流体の対流的熱伝達率は、その吸収特性と流路の形態によって決まる。機械加 工された溝や管のように比較的平滑で一様で均等な内部表面であれば、流体の流 れを乱すのが最小限になる。逆に、非常に荒い表面、流体の方向変換または流路 断面は、流体の流れに乱れを生じる。乱れが生じると常に、流体の熱伝達率が局 所的に上がる一方でわずかに圧力減を増大させる。流路の形態に続いて変化がな ければ、この乱れは静まり、流体の熱伝達率は以前の値に戻る。 図１７および１８は、本発明による局所強化型熱伝達機構を示す。液冷ヒート シンクが様々な用途に用いられるとき、熱の流れは通常、熱界面に沿った少数の 箇所内に集中する。従来技術の製造設計において、その部分内に追加の冷却路を 機械加工することによって追加性能を提供してきた。従来の組合わせ設計では、 フィン付きの内部管を用いるかまたはヒートシンクの流体導管に乱流挿入体を追 加することで追加性能を提供してきた。局部強化型熱伝達機構を提供するこれら の方法はすべて、ヒートシンクのコストの追加を招くうえ、流体導管内の流体圧 力低下に深刻な悪影響を与える。 図１７−１８は、アルミニウムのベース部材チャンネルを選択的に輪郭付けす ることによって流体導管路内の断面面積に局部的変化を生み出すための１つの実 施態様を示す。したがって、 図１７において、アルミニウムのブロック部２４０は管２４６を備えている。管 の通常の幅は、参照番号２４２で表される部分に示されている。２４４に示され る拡張幅部分は、流体導管がチャンネル中に挿入され加圧された後の結果となる ものである。２４４での幅の変化が説明のため誇張されていることに言及してお く。拡大した幅は、円形の銅管２４６がチャンネル内に挿入され、流体導管２４ ６の方向に対し横に伸びる隆起線２４８に接した時に生じる。この隆起線２４８ は、領域２５０に示すように管２４６に局部的変形を引き起こす。これが、流路 に断面積に変化を生じさせ、この変化が、境界層での分裂および流体速度の変動 により、局部的流体熱伝達係数を向上させる。この設計の主な特徴は、強化され た性能が選択的に配置され、その結果、液冷ヒートシンクの全体的な圧力低下が 最小限になることである。 図１９および２０は、局部的熱伝達の向上の他の実施態様を示す。図１９は、 銅管２６２を内部に配置したアルミニウムブロック２６０を示す。このブロック 体２６０は、チャンネルの表面に隆起または突起２６４を備える。これが、管２ ６２の表面に対応する局部的な隆起２６６を生じさせる。 図２１は、図１９の断面図を表し、突起２６４によって生じた局部的な変形２６ ６を示す。 正方形やＤ形の断面の管系もまた、ベース部材に形成されるチャンネルがこの 種の管系を許容する輪郭を備える限り用いることができる。他の形の管系が多数 路設計のための接続のため 曲げることが難しいので、円形の断面の管系が望ましい。アルミニウムや銅以外 の他の種類の材料もまた、用いられている特定の用途によって可能である。 高接触性ヒートシンクを形成する方法は下記のとおりである。まず、アルミニ ウムブロックを、銅管をその内部に収容する溝を備えるように所望の形状に鋳造 または押し出し成形する。アルミニウムブロックを鋳造または押し出し成形する かわりに、固形アルミニウムブロックを用い銅管を収容するチャンネルを機械加 工で形成して、おそらく最終的なブロックの形状に機械加工することになる。 銅管をその内部に収容するためのチャンネルをアルミニウムブロックに設ける ステップに続いて、チャンネル内に接着材料を入れる。接着材料はエポキシまた は熱伝導性シリコンゴム、あるいは良好な温度界面を提供するその他の種類の接 着剤であってよい。 次に円形断面の銅管がチャンネルに挿入される。次にフラットパンチまたはプ レスを用いて管の片側を平坦にする一方で同時に、銅管の残りの部分を接着剤お よびチャンネルと接触させる。この処理中の目的は、銅管とアルミニウムブロッ クの間の空隙を除去し、これによって熱伝達のために良好な伝導経路を提供する ことにある。 管圧縮ステップの後、フラットパンチまたはプレスを取り除くと、平坦にした 管の壁の多少のはね返りや、管表面のしわのような管の壁の表面に形成された不 揃いができるかもしれない。 その結果、さらなる処理ステップが必要になるかもしれない。このステップでは 、アルミニウムブロックの表面および平坦にした管の表面を機械加工で平坦にし て、平滑な共面の表面を提供することができる。この表面は、熱伝導性を上げ、 したがって発熱部品からヒートシンクへの熱伝達を向上させる。 機械加工ステップの後、ヒートシンクを公知の方法で装着することができる。 装着の１種に、電子部品をヒートシンクにネジで取り付けることがある。 その他のヒートシンク製造方法も可能であり、本発明の１部であると考えられ る。そのような別の実施態様の１つに、Ｄ形（断面で）管のような予め形成され た管から始めて、次に所望のチャンネル形状に予め形成または曲げたこのＤ型管 の周りにアルミニウムブロックを鋳造することがある。鋳造したブロックは次に 、アルミニウムブロックの表面と共面になるように、管の平坦表面を露出するよ う機械加工する。 本発明は、特定の構造的実施態様に則して説明してきたが、追記される請求の 範囲に明らかにするように、発明の精神および範囲から逸脱することなく上記の 実施態様に様々な変形を加えられると理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．その一方の表面に形成された端の開いたチャンネルを有するヒートシンクベ ース部材を備え、そのチャンネルは屈曲した底壁と一対の側壁を有し、各側壁は 前記屈曲した底壁につながる第１端部と前記表面で終わる第２端部を有し、チャ ンネルの開放端はチャンネルの底部の間隔よりも小さい間隔を有し、 熱伝導材料で構成され前記チャンネル内に設けられた流体導管を備え、前記流 体導管は前記チャンネル内に設けられ前記側壁と流体導管との間に形成される摩 擦嵌合によって前記チャンネル内に前記流体導管を保持するためにチャンネルの 開放端の間隔よりも大きい外径を有し、前記流体導管は前記ヒートシンクベース 部材の一方の表面とほぼ同一平面をなす平坦面を有し、発熱部品が前記ヒートシ ンクベース部材の一方の面に直接接触するように、かつ、前記平坦面に接触して 重なって発熱部品と平坦面との間で熱的に直接接触をなすように設けられる、 発熱部品に接触して冷却する液冷ヒートシンク。 ２．ヒートシンクベース部材に流体導管を保持し発熱部品と流体導管との間の熱 伝導性を向上させるためにチャンネル内に設けられた接着剤をさらに備える請求 項１記載のヒートシンク。 ３．ヒートシンクベース部材が、ヒートシンクベース部材の２つの側面にチャン ネルを備える請求項１記載のヒートシンク。 ４．チャンネルが、ヒートシンクベース部材の両側に設けられた請求項３記載の ヒートシンク。 ５．流体導管は、チャンネルに配置されるときにヒートシンクベース部材の両側 に交互に設けられる請求項４記載のヒートシンク。 ６．ヒートシンクベース部材が少なくともアルミニウムとアルミニウム合金の一 方で作られ、流体導管が少なくとも銅と銅合金の一方で作られてなる請求項１記 載のヒートシンク。 ７．少なくとも１つのチャンネルがそのチャンネルの表面から隆起する局部変形 部を備え、流体導管がその流体導管の内側へ導入される局部変形部を備え、チャ ンネルの局部変形部と流体導管の局部変形部とが互いに隣接して設けられてなる 請求項１記載のヒートシンク。 ８．側壁が第１端部から第２端部へ対称的に傾斜してなる請求項１記載のヒート シンク。 ９．少なくとも一方の表面に形成されたチャンネルを有するヒートシンクベース 部材と、 前記チャンネル内に設けられた流体導管とを備え、 前記流体導管はチャンネルを有するヒートシンクベース部材の表面とほぼ同一 平面をなす平坦面を有し、少なくとも１つの流体導管はそのチャンネルから隆起 する局部変形部を備え、流体導管はその流体導管の内側へ導入される局部変形部 を備え、チャンネルの局部変形部と流体導管の局部変形部とが互いに隣接して設 けられ、チャンネルの局部変形部は流体導管の方向に対して横切って延びる隆起 線をなす、 発熱部品冷却用液冷ヒートシンク。 １０．一方の表面に形成された端の開いたチャンネルを有するヒートシンクベー ス部材を備え、そのチャンネルは屈曲した底壁と一対の側壁を有し、各側壁は前 記屈曲した底壁につながる第１端部と前記表面で終わる第２端部を有し、チャン ネルの開放端部がチャンネルの低部の間隔よりも小さい間隔を有するように側壁 が１端部から第２端部へ対称的に傾斜し、 熱伝導材料で構成され前記チャンネル内に設けられた流体導管を備え、前記流 体導管はヒートシンクベース部材の一方の表面とほぼ同一平面をなし発熱部品に 直接接触する平坦面を有し、少なくとも１つの流体導管はそのチャンネルの表面 から隆起する局部変形部を備え、流体導管はその流体導管の内側へ導入される局 部変形部を備え、チャンネルの局部変形部と流体導管の局部変形部とが互いに隣 接して設けられてなる 発熱部品冷却用液冷ヒートシンク。 １１．ほぼ平坦な表面を有する電子部品と発熱電子部品とを備え、 一方の表面に形成された端の開いたチャンネルを有するヒートシンクベース部 材を備え、前記チャンネルが屈曲した底壁と一対の側壁を有し、各側壁は前記屈 曲した底壁につながる第１端部と前記表面で終わる第２端部を有し、チャンネル の開放端はチャンネルの低部の間隔より小さい間隔を有し、 熱伝導材料で構成され前記チャンネル内に設けられた流体導管を備え、前記流 体導管は前記チャンネル内に設けられ前記側壁と流体導管との間に形成される摩 擦嵌合によって前記チャン ネル内に前記流体導管を保持するためにチャンネルの開放端の間隔よりも大きい 外径を有し、前記流体導管は前記ヒートシンクベース部材の一方の表面とほぼ同 一平面をなす平坦を有し、そして、 前記発熱電子部品は、その電子部品の底面がヒートシンクベース領域の一方の 表面に直接接触し前記平坦面に密着して重なり電子部品と平坦面とが熱的に直接 接触するように液冷ヒートシンクに設けられてなる、 発熱電子部品と発熱部品冷却用液冷ヒートシンクとの組合せ。