JPH1163862A - 板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造 - Google Patents
板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造Info
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- JPH1163862A JPH1163862A JP9226325A JP22632597A JPH1163862A JP H1163862 A JPH1163862 A JP H1163862A JP 9226325 A JP9226325 A JP 9226325A JP 22632597 A JP22632597 A JP 22632597A JP H1163862 A JPH1163862 A JP H1163862A
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- Japan
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- heat pipe
- plate
- type heat
- heat
- cooled
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トップヒートモードでも充分な冷却性能が実
現しうる板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造を実
現すること。 【解決手段】 板型ヒートパイプ１内には被冷却素子に
対応する位置に伝熱柱部１１０〜１１２が備わってお
り、それら伝熱柱部１１０〜１１２は一体化している。
現しうる板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造を実
現すること。 【解決手段】 板型ヒートパイプ１内には被冷却素子に
対応する位置に伝熱柱部１１０〜１１２が備わってお
り、それら伝熱柱部１１０〜１１２は一体化している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は板型ヒートパイプと
それを用いた、半導体素子等の被冷却素子の冷却構造に
関する。
それを用いた、半導体素子等の被冷却素子の冷却構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】パソコン等の各種機器や電力設備等の電
気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品
は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近
年はその冷却が重要な技術課題となりつつある。冷却を
要する電気・電子素子（以下被冷却素子と称する）を冷
却する方法としては、例えば機器にファンを取り付け、
機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却素子に
冷却体を取り付けることで、その被冷却素子を特に冷却
する方法等が代表的に知られている。
気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品
は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近
年はその冷却が重要な技術課題となりつつある。冷却を
要する電気・電子素子（以下被冷却素子と称する）を冷
却する方法としては、例えば機器にファンを取り付け、
機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却素子に
冷却体を取り付けることで、その被冷却素子を特に冷却
する方法等が代表的に知られている。
【０００３】被冷却素子に取り付ける冷却体として、例
えば銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れる材料の
板材や、或いは板型ヒートパイプ等が適用されることが
多い。板型ヒートパイプは、板状のヒートパイプで、そ
の他、平面型ヒートパイプとか平板型ヒートパイプとか
と呼称されることもある。以下は板型ヒートパイプとの
呼称を用いることにする。
えば銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れる材料の
板材や、或いは板型ヒートパイプ等が適用されることが
多い。板型ヒートパイプは、板状のヒートパイプで、そ
の他、平面型ヒートパイプとか平板型ヒートパイプとか
と呼称されることもある。以下は板型ヒートパイプとの
呼称を用いることにする。
【０００４】ヒートパイプについて簡単に説明する。ヒ
ートパイプは空洞部を有するコンテナと作動流体とを備
えており、ヒートパイプ内部に封入された作動流体の相
変態と移動により熱の輸送が行われるものである。もち
ろん、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）を熱伝
導することで運ばれる熱もあるが、その量は相対的に少
ない。ヒートパイプは主に作動流体による熱移動作用を
意図した熱移動装置である。
ートパイプは空洞部を有するコンテナと作動流体とを備
えており、ヒートパイプ内部に封入された作動流体の相
変態と移動により熱の輸送が行われるものである。もち
ろん、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）を熱伝
導することで運ばれる熱もあるが、その量は相対的に少
ない。ヒートパイプは主に作動流体による熱移動作用を
意図した熱移動装置である。
【０００５】ヒートパイプの作動について簡単に記すと
次のようになる。即ち、ヒートパイプの吸熱側におい
て、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）の材質中
を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発
し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱
側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻
る。そして液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動
（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によ
り、熱の移動がなされる。ヒートパイプの内部は作動流
体の相変態が生じやすくするために、作動流体以外のガ
ス等の混入をなるべく避けるように密封されている。
次のようになる。即ち、ヒートパイプの吸熱側におい
て、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）の材質中
を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発
し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱
側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻
る。そして液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動
（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によ
り、熱の移動がなされる。ヒートパイプの内部は作動流
体の相変態が生じやすくするために、作動流体以外のガ
ス等の混入をなるべく避けるように密封されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ヒートパイプによる熱
移動を継続させるためには、吸熱側で蒸発した作動流体
は放熱側で液相に戻り、再び吸熱側に還流させなければ
ならない。通常は吸熱側を放熱側より下方に配置するこ
とで、液相に戻った作動流体は重力によって還流するよ
うになる。ところが吸熱側が放熱側より上方に位置する
場合（トップヒートモードと呼ぶ）、重力作用による作
動流体の還流が期待できない。
移動を継続させるためには、吸熱側で蒸発した作動流体
は放熱側で液相に戻り、再び吸熱側に還流させなければ
ならない。通常は吸熱側を放熱側より下方に配置するこ
とで、液相に戻った作動流体は重力によって還流するよ
うになる。ところが吸熱側が放熱側より上方に位置する
場合（トップヒートモードと呼ぶ）、重力作用による作
動流体の還流が期待できない。
【０００７】ところで板型ヒートパイプは、その形状か
ら、冷却すべき被冷却素子に接続しやすいという利点が
ある。例えば被冷却素子（半導体素子等）が実装された
プリント基板に相対して板型ヒートパイプを配置し、そ
の被冷却素子と当該板型ヒートパイプとを接触させる方
法がある。この場合、一つの板型ヒートパイプで複数の
被冷却素子を冷却することも可能になり効率的である。
尚、ヒートパイプと半導体素子とは伝熱グリス等を介在
させて接触させても良い。
ら、冷却すべき被冷却素子に接続しやすいという利点が
ある。例えば被冷却素子（半導体素子等）が実装された
プリント基板に相対して板型ヒートパイプを配置し、そ
の被冷却素子と当該板型ヒートパイプとを接触させる方
法がある。この場合、一つの板型ヒートパイプで複数の
被冷却素子を冷却することも可能になり効率的である。
尚、ヒートパイプと半導体素子とは伝熱グリス等を介在
させて接触させても良い。
【０００８】しかしプリント基板に実装された半導体素
子は一つとは限らない。冷却が必要な複数の素子を一つ
の板型ヒートパイプを用いて放熱する場合もある。そし
て、その複数の被冷却素子の発熱量も一定とは限らず、
また必要な冷却量もまちまちである場合も多い。複数の
被冷却素子の発熱量も例えば１０倍以上異なる場合もあ
り、このような場合、それらの実装形態や板型ヒートパ
イプの配置形態によっては、発熱量の大きな素子が板型
ヒートパイプの上方に位置してしまうこともあり得る。
こうなると、その板型ヒートパイプは実質的にトップヒ
ートモードとなってしまい、重力作用による作動流体の
還流が期待できなくなる。
子は一つとは限らない。冷却が必要な複数の素子を一つ
の板型ヒートパイプを用いて放熱する場合もある。そし
て、その複数の被冷却素子の発熱量も一定とは限らず、
また必要な冷却量もまちまちである場合も多い。複数の
被冷却素子の発熱量も例えば１０倍以上異なる場合もあ
り、このような場合、それらの実装形態や板型ヒートパ
イプの配置形態によっては、発熱量の大きな素子が板型
ヒートパイプの上方に位置してしまうこともあり得る。
こうなると、その板型ヒートパイプは実質的にトップヒ
ートモードとなってしまい、重力作用による作動流体の
還流が期待できなくなる。
【０００９】また、例えばパソコンのような電気・電子
機器の場合、その機器が使用状況によっては大きく傾い
たりすることもあり得る。このような機器に板型ヒート
パイプを適用した冷却構造を採用すると、その傾きや反
転によりトップヒートモードになってしまう場合があっ
た。
機器の場合、その機器が使用状況によっては大きく傾い
たりすることもあり得る。このような機器に板型ヒート
パイプを適用した冷却構造を採用すると、その傾きや反
転によりトップヒートモードになってしまう場合があっ
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述のような事
情を鑑みてなされたものである。本発明の板型ヒートパ
イプは、複数の被冷却素子が実装された基板に相対して
設けられる板型ヒートパイプであって、前記板型ヒート
パイプの内部には前記被冷却素子に対応する位置に伝熱
柱部が配置されており、且つ複数の前記伝熱柱部同士は
一体ブロックとなっているものである。また、前記一体
ブロックには、当該板型ヒートパイプの姿勢に係わらず
作動流体の液相部が接触しているようにすると一層望ま
しい。また、前記ブロックの少なくとも一つには、その
表面に微小な凹凸等のウィック部を形成しておくと望ま
しい。
情を鑑みてなされたものである。本発明の板型ヒートパ
イプは、複数の被冷却素子が実装された基板に相対して
設けられる板型ヒートパイプであって、前記板型ヒート
パイプの内部には前記被冷却素子に対応する位置に伝熱
柱部が配置されており、且つ複数の前記伝熱柱部同士は
一体ブロックとなっているものである。また、前記一体
ブロックには、当該板型ヒートパイプの姿勢に係わらず
作動流体の液相部が接触しているようにすると一層望ま
しい。また、前記ブロックの少なくとも一つには、その
表面に微小な凹凸等のウィック部を形成しておくと望ま
しい。
【００１１】更に本発明者らは、上述した本発明の板型
ヒートパイプを用いて、被冷却素子として半導体素子そ
の他が実装されたプリント基板に相対して前記板型ヒー
トパイプが配置され、前記半導体素子は前記板型ヒート
パイプと接続され、前記板型ヒートパイプにはヒートシ
ンクが接合されている、半導体素子の冷却構造を提案す
る。
ヒートパイプを用いて、被冷却素子として半導体素子そ
の他が実装されたプリント基板に相対して前記板型ヒー
トパイプが配置され、前記半導体素子は前記板型ヒート
パイプと接続され、前記板型ヒートパイプにはヒートシ
ンクが接合されている、半導体素子の冷却構造を提案す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜３を
参照し、同一箇所には同一符号を用いて説明する。図１
は本発明の板型ヒートパイプの例を示す説明図である。
本発明の板型ヒートパイプ１は、図３に示すように、複
数の被冷却素子２０〜２２（この数は３個に限らない）
が実装された基板に相対して設けられる板型ヒートパイ
プである。図中の符号２４はプリント基板、符号１３は
フィン、符号２３はリードである。
参照し、同一箇所には同一符号を用いて説明する。図１
は本発明の板型ヒートパイプの例を示す説明図である。
本発明の板型ヒートパイプ１は、図３に示すように、複
数の被冷却素子２０〜２２（この数は３個に限らない）
が実装された基板に相対して設けられる板型ヒートパイ
プである。図中の符号２４はプリント基板、符号１３は
フィン、符号２３はリードである。
【００１３】そして、板型ヒートパイプ１の内部には被
冷却素子２０〜２２に対応する位置に伝熱柱部１１０〜
１１２が配置されており、その複数の伝熱柱部１１０〜
１１２は一体となっている、というものである。図中の
符号１１は伝熱柱部１１０〜１１２が一体となった一体
ブロックを示す。図２は図１の一体ブロック１１の斜視
図である。
冷却素子２０〜２２に対応する位置に伝熱柱部１１０〜
１１２が配置されており、その複数の伝熱柱部１１０〜
１１２は一体となっている、というものである。図中の
符号１１は伝熱柱部１１０〜１１２が一体となった一体
ブロックを示す。図２は図１の一体ブロック１１の斜視
図である。
【００１４】本発明の板型ヒートパイプ１は、その内部
の作動流体の相変化と移動により、図の下面側に熱的に
接続されている被冷却素子２０〜２２の熱をフィン１３
に運ぶ機能を奏する。
の作動流体の相変化と移動により、図の下面側に熱的に
接続されている被冷却素子２０〜２２の熱をフィン１３
に運ぶ機能を奏する。
【００１５】しかし図３に示すような、被冷却素子２０
〜２２が下方に配置された状態の場合はともかく、被冷
却素子２０〜２２の配置位置が上方にある場合や、或い
は板型ヒートパイプ１が傾いた姿勢になった場合等、実
質的にトップヒートモードになった状況においては、フ
ィン１３から放熱されて凝縮した作動流体は吸熱側（被
冷却素子２０〜２２が接続されている部分）への重力に
よる還流が期待できなくなる。
〜２２が下方に配置された状態の場合はともかく、被冷
却素子２０〜２２の配置位置が上方にある場合や、或い
は板型ヒートパイプ１が傾いた姿勢になった場合等、実
質的にトップヒートモードになった状況においては、フ
ィン１３から放熱されて凝縮した作動流体は吸熱側（被
冷却素子２０〜２２が接続されている部分）への重力に
よる還流が期待できなくなる。
【００１６】このようなトップヒートモードにおいて
も、本発明の板型ヒートパイプ１は、その内部に備わる
伝熱柱部１１０〜１２２により、それぞれ対応する被冷
却素子２０〜２２の熱が伝熱柱部１１０〜１２２を熱伝
導して伝わり、充分な放熱が維持できる。
も、本発明の板型ヒートパイプ１は、その内部に備わる
伝熱柱部１１０〜１２２により、それぞれ対応する被冷
却素子２０〜２２の熱が伝熱柱部１１０〜１２２を熱伝
導して伝わり、充分な放熱が維持できる。
【００１７】本発明においては、伝熱柱部１１０〜１２
２が一体となっているので、個々に伝熱柱部を配置する
形態に比べ部品点数も少なく、また当該板型ヒートパイ
プの組み立て作業が簡略化する効果もある。
２が一体となっているので、個々に伝熱柱部を配置する
形態に比べ部品点数も少なく、また当該板型ヒートパイ
プの組み立て作業が簡略化する効果もある。
【００１８】伝熱柱部１１０〜１２２が一体となった一
体ブロック１１の斜視図を図２に示す。この一体ブロッ
ク１１は、被冷却素子２０〜２２に相当する箇所で肉厚
が厚くなったもので、図１に示すように伝熱柱部１１０
〜１１２同士の間に作動流体の蒸気流路１２を確保する
意味で、伝熱柱部１１０〜１１２の間の肉厚は薄くして
おくことが望ましい。
体ブロック１１の斜視図を図２に示す。この一体ブロッ
ク１１は、被冷却素子２０〜２２に相当する箇所で肉厚
が厚くなったもので、図１に示すように伝熱柱部１１０
〜１１２同士の間に作動流体の蒸気流路１２を確保する
意味で、伝熱柱部１１０〜１１２の間の肉厚は薄くして
おくことが望ましい。
【００１９】一体ブロック１１は、熱伝導性に優れる銅
材やアルミニウム材を用いると望ましい。また一体ブロ
ック１１は、鋳造法や鍛造法、その他、切削加工や粉末
冶金によって作製すれば良い。精密鋳造や粉末冶金は、
特に複雑な形状の一体ブロックを作製する場合に好適で
ある。或いは、複数のブロックを用意して、これらを溶
接或いはろう接等、更にははめ込み等の機械的接合によ
って一体ブロックを作製しても良い。
材やアルミニウム材を用いると望ましい。また一体ブロ
ック１１は、鋳造法や鍛造法、その他、切削加工や粉末
冶金によって作製すれば良い。精密鋳造や粉末冶金は、
特に複雑な形状の一体ブロックを作製する場合に好適で
ある。或いは、複数のブロックを用意して、これらを溶
接或いはろう接等、更にははめ込み等の機械的接合によ
って一体ブロックを作製しても良い。
【００２０】ところで、プリント基板に実装された複数
の半導体素子発熱量は一定とは限らない。例えば被冷却
素子２１が最大の発熱量を有する素子であるとすると、
図３において板型ヒートパイプ１が傾いたり垂直になっ
た場合では、作動流体の液相部が、最大発熱部に対応す
る伝熱柱部１１１（最大吸熱部）吸熱部であるの部分に
接しない状態になってしまう。即ち、板型ヒートパイプ
１の作動形態は実質的にトップヒートモードとなってし
まい、重力作用による作動流体の還流が期待できなくな
る。
の半導体素子発熱量は一定とは限らない。例えば被冷却
素子２１が最大の発熱量を有する素子であるとすると、
図３において板型ヒートパイプ１が傾いたり垂直になっ
た場合では、作動流体の液相部が、最大発熱部に対応す
る伝熱柱部１１１（最大吸熱部）吸熱部であるの部分に
接しない状態になってしまう。即ち、板型ヒートパイプ
１の作動形態は実質的にトップヒートモードとなってし
まい、重力作用による作動流体の還流が期待できなくな
る。
【００２１】そこで一体ブロック１１は、板型ヒートパ
イプ１の姿勢に係わらず作動流体の液相部が接触してい
るようにしておくと望ましい。この事を図６を参照しな
がら説明する。図６は図１の板型ヒートパイプ１が垂直
な姿勢になった場合の説明図である。この状況において
は、作動流体の液相部は図示するようにコンテナ１０の
内部の下部に集中している（図中の符号１４は作動流体
の液相部を示す）。しかし最大発熱部に対応する伝熱柱
部である伝熱ブロック１１１に吸収された熱は図示する
ように、作動流体の液相部に一体ブロック１１中を熱伝
導して作動流体の液相部１４に浸る伝熱柱部１１０に移
動する。移動した熱は作動流体の液相部１４に伝わる。
このようにして、実質的にトップヒートモードになって
も充分な冷却性能が維持される。
イプ１の姿勢に係わらず作動流体の液相部が接触してい
るようにしておくと望ましい。この事を図６を参照しな
がら説明する。図６は図１の板型ヒートパイプ１が垂直
な姿勢になった場合の説明図である。この状況において
は、作動流体の液相部は図示するようにコンテナ１０の
内部の下部に集中している（図中の符号１４は作動流体
の液相部を示す）。しかし最大発熱部に対応する伝熱柱
部である伝熱ブロック１１１に吸収された熱は図示する
ように、作動流体の液相部に一体ブロック１１中を熱伝
導して作動流体の液相部１４に浸る伝熱柱部１１０に移
動する。移動した熱は作動流体の液相部１４に伝わる。
このようにして、実質的にトップヒートモードになって
も充分な冷却性能が維持される。
【００２２】図６の例では、一体ブロック１１を構成す
る一つの伝熱柱部１１０が作動流体の液相部１４に浸る
ような構成になっているが、作動流体の液相部１４に浸
る部分は別に伝熱柱部である必要はない。
る一つの伝熱柱部１１０が作動流体の液相部１４に浸る
ような構成になっているが、作動流体の液相部１４に浸
る部分は別に伝熱柱部である必要はない。
【００２３】尚、上述の例では、板型ヒートパイプの内
部にウィックを設けなかったが、メッシュやワイヤー等
を適宜、板型ヒートパイプの内部に設けてもよい。ま
た、伝熱柱部の表面に微小な凹凸等（ウィック部）を形
成して、その表面にウィック機能を持たせると良い。こ
うすることで、伝熱柱部の表面のウィック作用によっ
て、作動流体の還流が促進されるからである。伝熱柱部
の表面に設けるウィック部としては、伝熱柱部の表面を
加工したり、或いはメッシュや金属繊維等を表面に貼り
つけたりして設けることができる。
部にウィックを設けなかったが、メッシュやワイヤー等
を適宜、板型ヒートパイプの内部に設けてもよい。ま
た、伝熱柱部の表面に微小な凹凸等（ウィック部）を形
成して、その表面にウィック機能を持たせると良い。こ
うすることで、伝熱柱部の表面のウィック作用によっ
て、作動流体の還流が促進されるからである。伝熱柱部
の表面に設けるウィック部としては、伝熱柱部の表面を
加工したり、或いはメッシュや金属繊維等を表面に貼り
つけたりして設けることができる。
【００２４】
本発明例 図４は図１の板型ヒートパイプ１の外観を示すもので、
図４（イ）は図４（ア）の反対側を図示したものであ
る。板型ヒートパイプ１のコンテナ１０は、上板１０１
と、凸部１２０、１２１が設けられた下板１０２とを接
合して形成した。上板１０１と下板１０２の材質は銅で
ある。接合方法はＢＡｇ−８（銀ろう）を用いたろう付
けによった。凸部１２０、１２１はプレス加工によって
形成した。そして、板型ヒートパイプ１の内容積の３０
％相当の純水を作動流体として真空封入した。
図４（イ）は図４（ア）の反対側を図示したものであ
る。板型ヒートパイプ１のコンテナ１０は、上板１０１
と、凸部１２０、１２１が設けられた下板１０２とを接
合して形成した。上板１０１と下板１０２の材質は銅で
ある。接合方法はＢＡｇ−８（銀ろう）を用いたろう付
けによった。凸部１２０、１２１はプレス加工によって
形成した。そして、板型ヒートパイプ１の内容積の３０
％相当の純水を作動流体として真空封入した。
【００２５】中央の凸部１２０の部分は、図１における
伝熱柱部１１１の箇所に相当する。また４個の凸部１２
１は、図１における伝熱柱部１１０、１１２の箇所に相
当する。この実施例では、４個の凸部はいずれも同じ形
状である。
伝熱柱部１１１の箇所に相当する。また４個の凸部１２
１は、図１における伝熱柱部１１０、１１２の箇所に相
当する。この実施例では、４個の凸部はいずれも同じ形
状である。
【００２６】さて、板型ヒートパイプ１は、図３に示さ
れるように、相対する被冷却素子２０、２１、２２（半
導体素子）との距離に従って所定の凸部が設けられた外
形状を有している。この凸部を有する外形状である点
は、本発明として必須ではないが、こうすることで、複
数の被冷却素子２０〜２２の高さが各々異なっていて
も、一つの板型ヒートパイプ１で、これらとの良好な熱
的接続をなすことが可能になる利点がある。
れるように、相対する被冷却素子２０、２１、２２（半
導体素子）との距離に従って所定の凸部が設けられた外
形状を有している。この凸部を有する外形状である点
は、本発明として必須ではないが、こうすることで、複
数の被冷却素子２０〜２２の高さが各々異なっていて
も、一つの板型ヒートパイプ１で、これらとの良好な熱
的接続をなすことが可能になる利点がある。
【００２７】一体ブロック１１は削り出しによって作製
したもので、これを図１に示すように、板型ヒートパイ
プ１の内壁の上下面に接するように、ろう付けによって
接合した。柱部１１０と伝熱柱部１１２は、この実施例
においては同じ形状にしてある。また図示しないが、銅
メッシュをコンテナ１０の内壁に沿って配置してある。
したもので、これを図１に示すように、板型ヒートパイ
プ１の内壁の上下面に接するように、ろう付けによって
接合した。柱部１１０と伝熱柱部１１２は、この実施例
においては同じ形状にしてある。また図示しないが、銅
メッシュをコンテナ１０の内壁に沿って配置してある。
【００２８】板型ヒートパイプ１は、図３に示すように
被冷却素子２０〜２２が実装された基板に相対して設け
られるものである。その内部には半導体素子２０〜２２
に対応する位置に伝熱柱部１１０〜１１２が配置されて
おり、それらの伝熱柱部は一体化された一体ブロック１
１を構成している。
被冷却素子２０〜２２が実装された基板に相対して設け
られるものである。その内部には半導体素子２０〜２２
に対応する位置に伝熱柱部１１０〜１１２が配置されて
おり、それらの伝熱柱部は一体化された一体ブロック１
１を構成している。
【００２９】さて、図４（ア）に示さす、中央の凸部１
２０には、消費電力１００Ｗの半導体素子１個（被冷却
素子）を、残りの４箇所の凸部１２１には消費電力５Ｗ
の半導体素子（被冷却素子）各々１個を熱伝導グリスを
介して装着した。更に上板１０１側に、図３に示すよう
にフィン１３を取り付けた。
２０には、消費電力１００Ｗの半導体素子１個（被冷却
素子）を、残りの４箇所の凸部１２１には消費電力５Ｗ
の半導体素子（被冷却素子）各々１個を熱伝導グリスを
介して装着した。更に上板１０１側に、図３に示すよう
にフィン１３を取り付けた。
【００３０】そして、上記５個の半導体素子に通電し、
図４に示すＴＡ、ＴＢの２ポイントの温度差を調べた。
その際、半導体素子が板型ヒートパイプ１の下に位置す
るような姿勢（設置角度０°の場合と呼ぶ。この姿勢は
図４（イ）のような状態である）、設置角度１８０°の
場合（設置角度０°の場合の反転姿勢、即ち図４（ア）
に示すような姿勢である）、設置角度９０°の場合（設
置角度０°の姿勢を９０°回転させた姿勢）の３姿勢の
場合につき測定した。
図４に示すＴＡ、ＴＢの２ポイントの温度差を調べた。
その際、半導体素子が板型ヒートパイプ１の下に位置す
るような姿勢（設置角度０°の場合と呼ぶ。この姿勢は
図４（イ）のような状態である）、設置角度１８０°の
場合（設置角度０°の場合の反転姿勢、即ち図４（ア）
に示すような姿勢である）、設置角度９０°の場合（設
置角度０°の姿勢を９０°回転させた姿勢）の３姿勢の
場合につき測定した。
【００３１】比較例 また比較のために、図１の板型ヒートパイプ１に替え、
伝熱柱部が各々別個である板型ヒートパイプを用意し
た。形状その他は本発明例と同様である。この比較例の
板型ヒートパイプは図５に示すように、伝熱柱部５１〜
５３が別個になっている。尚、伝熱柱部５１、５３はこ
の比較例においては同じ形状で、それらは伝熱柱部５２
の周囲に４個配置されている。この比較例の板型ヒート
パイプ５についても、本発明例同様に、ＴＡ、ＴＢの温
度差を調べた。
伝熱柱部が各々別個である板型ヒートパイプを用意し
た。形状その他は本発明例と同様である。この比較例の
板型ヒートパイプは図５に示すように、伝熱柱部５１〜
５３が別個になっている。尚、伝熱柱部５１、５３はこ
の比較例においては同じ形状で、それらは伝熱柱部５２
の周囲に４個配置されている。この比較例の板型ヒート
パイプ５についても、本発明例同様に、ＴＡ、ＴＢの温
度差を調べた。
【００３２】上記本発明例および比較例における、Ｔ
Ａ、ＴＢの２ポイントの温度差を消費電力Ｗで割った値
Ｒ（熱抵抗）、 Ｒ＝（ＴＡ−ＴＢ）／Ｗ を表１に記す。
Ａ、ＴＢの２ポイントの温度差を消費電力Ｗで割った値
Ｒ（熱抵抗）、 Ｒ＝（ＴＡ−ＴＢ）／Ｗ を表１に記す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１の結果を見れば判るように、比較例
は、設置角度９０°の場合では、熱抵抗が非常に大きく
なっているが、本発明例は、設置角度９０°の場合で
も、熱抵抗が０．１Ｋ／Ｗ以下と小さく、優れた冷却性
能が維持されている。また本発明例は設置角度１８０°
の場合でも、熱抵抗が比較例に比べ小さくなっている。
従って本発明の板型ヒートパイプはトップヒートモード
でも優れた冷却性能が実現しうるものであることが判
る。
は、設置角度９０°の場合では、熱抵抗が非常に大きく
なっているが、本発明例は、設置角度９０°の場合で
も、熱抵抗が０．１Ｋ／Ｗ以下と小さく、優れた冷却性
能が維持されている。また本発明例は設置角度１８０°
の場合でも、熱抵抗が比較例に比べ小さくなっている。
従って本発明の板型ヒートパイプはトップヒートモード
でも優れた冷却性能が実現しうるものであることが判
る。
【００３５】また、比較例では、伝熱柱部が各々別個で
あったが、本発明例では伝熱柱部が一体化されているの
で、比較例に比べ組み立てが容易である。
あったが、本発明例では伝熱柱部が一体化されているの
で、比較例に比べ組み立てが容易である。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明の板型ヒートパイプ
を用いた冷却構造であれば、例え板型ヒートパイプがト
ップヒートモードで使われる場合でも、十分に優れた冷
却性能を実現することができるものである。また、伝熱
柱部が一体化されているので、より組み立てが容易で、
製造コストの面で優れるものである。
を用いた冷却構造であれば、例え板型ヒートパイプがト
ップヒートモードで使われる場合でも、十分に優れた冷
却性能を実現することができるものである。また、伝熱
柱部が一体化されているので、より組み立てが容易で、
製造コストの面で優れるものである。
【図１】本発明に係わる板型ヒートパイプの一例を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】一体ブロックの一例を示す説明図である。
【図３】本発明に係わる板型ヒートパイプを用いた冷却
構造の一例を示す説明図である。
構造の一例を示す説明図である。
【図４】本発明に係わる板型ヒートパイプの一例を示す
外観図である。
外観図である。
【図５】板型ヒートパイプの比較例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】本発明の板型ヒートパイプの姿勢と作動流体の
状況を示す説明図である。
状況を示す説明図である。
１ 板型ヒートパイプ １０ コンテナ １０１ 上板 １０２ 下板 １１ 一体ブロック １１０ 伝熱柱部 １１１ 伝熱柱部 １１２ 伝熱柱部 １２ 蒸気流路 １２０ 凸部 １２１ 凸部 １３ フィン １４ 作動流体の液相部 ２０ 被冷却素子 ２１ 被冷却素子 ２２ 被冷却素子 ２３ リード ２４ プリント基板 ５ 板型ヒートパイプ ５０ コンテナ ５１ 伝熱柱部 ５２ 伝熱柱部 ５３ 伝熱柱部
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の被冷却素子が実装された基板に相
対して設けられる板型ヒートパイプであって、前記板型
ヒートパイプの内部には前記被冷却素子に対応する位置
に伝熱柱部が配置されており、且つ複数の前記伝熱柱部
同士は一体ブロックとなっている、板型ヒートパイプ。 - 【請求項２】 前記一体ブロックには、当該板型ヒート
パイプの姿勢に係わらず作動流体の液相部が接触してい
る、請求項１記載の板型ヒートパイプ。 - 【請求項３】 前記ブロックの少なくとも一つには、そ
の表面にウィック部が形成されている、請求項１または
２のいずれかに記載の板型ヒートパイプ。 - 【請求項４】 被冷却素子として半導体素子が実装され
たプリント基板に相対して請求項１〜３のいずれかに記
載の板型ヒートパイプが配置され、前記半導体素子は前
記板型ヒートパイプと接続され、前記板型ヒートパイプ
にはヒートシンクが接合されている、半導体素子の冷却
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9226325A JPH1163862A (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9226325A JPH1163862A (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1163862A true JPH1163862A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16843422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9226325A Pending JPH1163862A (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 板型ヒートパイプとそれを用いた冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1163862A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010128A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Hongwu Yang | 受動性放熱器及び街路灯放熱装置 |
| KR101281043B1 (ko) * | 2008-11-10 | 2013-07-09 | 주식회사 만도 | 히트 싱크 |
| US8893513B2 (en) | 2012-05-07 | 2014-11-25 | Phononic Device, Inc. | Thermoelectric heat exchanger component including protective heat spreading lid and optimal thermal interface resistance |
| US8991194B2 (en) | 2012-05-07 | 2015-03-31 | Phononic Devices, Inc. | Parallel thermoelectric heat exchange systems |
| US9593871B2 (en) | 2014-07-21 | 2017-03-14 | Phononic Devices, Inc. | Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
| JP2024511788A (ja) * | 2021-03-25 | 2024-03-15 | 華為技術有限公司 | 光モジュール用の放熱装置、および通信デバイス |
| JP2025524063A (ja) * | 2022-07-29 | 2025-07-25 | ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド | ヒートシンク構造体 |
-
1997
- 1997-08-22 JP JP9226325A patent/JPH1163862A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010128A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Hongwu Yang | 受動性放熱器及び街路灯放熱装置 |
| KR101281043B1 (ko) * | 2008-11-10 | 2013-07-09 | 주식회사 만도 | 히트 싱크 |
| US9310111B2 (en) | 2012-05-07 | 2016-04-12 | Phononic Devices, Inc. | Systems and methods to mitigate heat leak back in a thermoelectric refrigeration system |
| US8991194B2 (en) | 2012-05-07 | 2015-03-31 | Phononic Devices, Inc. | Parallel thermoelectric heat exchange systems |
| US9103572B2 (en) | 2012-05-07 | 2015-08-11 | Phononic Devices, Inc. | Physically separated hot side and cold side heat sinks in a thermoelectric refrigeration system |
| US9234682B2 (en) | 2012-05-07 | 2016-01-12 | Phononic Devices, Inc. | Two-phase heat exchanger mounting |
| US8893513B2 (en) | 2012-05-07 | 2014-11-25 | Phononic Device, Inc. | Thermoelectric heat exchanger component including protective heat spreading lid and optimal thermal interface resistance |
| US9341394B2 (en) | 2012-05-07 | 2016-05-17 | Phononic Devices, Inc. | Thermoelectric heat exchange system comprising cascaded cold side heat sinks |
| US10012417B2 (en) | 2012-05-07 | 2018-07-03 | Phononic, Inc. | Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance |
| US9593871B2 (en) | 2014-07-21 | 2017-03-14 | Phononic Devices, Inc. | Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
| JP2024511788A (ja) * | 2021-03-25 | 2024-03-15 | 華為技術有限公司 | 光モジュール用の放熱装置、および通信デバイス |
| JP2025524063A (ja) * | 2022-07-29 | 2025-07-25 | ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド | ヒートシンク構造体 |
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