JPWO2007017945A1 - ヒートシンクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ヒートシンク２は、発熱体と熱的に接続される第１の面４ａを有するベース４と、ベース４の第２の面４ｂに支持され所定の方向に沿って並んだ複数のフィン６ａ〜６ｄであってそれぞれ複数の貫通した孔８を有するフィンとを備える。ベース４と複数のフィン６ａ〜６ｄは多孔質材料（ロータス型ポーラス材料）で一体的に形成されている。ヒートシンク２は、ダクト８０内に配置される。ヒートシンク２の幅（Ｗ）は、略１０ｍｍ以下であることが好ましい。

Description

本発明はヒートシンクおよびその製造方法に関し、特に多孔質材料を用いたヒートシンクおよびその製造方法に関する。

半導体パワーモジュールのように動作時の発熱量が大きな半導体デバイスでは、ＩＢＧＴのような発熱体から発生する熱を逃がすためにヒートシンクが用いられている。通常、ヒートシンクは、発熱体が載置された板状のベースと、ベースに取り付けられた複数のフィンからなる。フィンは冷媒流路内に配置され、これにより発熱体で発生した熱をベースおよびフィンを介して冷媒に伝達させる。

かかるヒートシンクの一例として、多孔材をフィンの材料に用い、フィンを貫通する複数の孔を介して冷媒を流すものが特許文献１に開示されている。
特開２００１−３５８２７０号公報

しかしながら、従来のヒートシンクは、多孔質材料を加工してフィンを作製した後、複数のフィンをベースに貼り付けて作製していたため、ヒートシンクの製造時間や製造コストが上昇し、生産性の低下を招いていた。

そこで、本発明は、生産性の高いヒートシンクの提供を目的とする。

本発明は、発熱体と熱的に接続される第１の面を有するベースと、ベースの第１の面と反対側の第２の面に支持され所定の方向に沿って並んだ複数のフィンであって、それぞれ複数の貫通孔を有するものとを備え、ベースと複数のフィンは多孔質材料で一体的に形成してなることを特徴とするヒートシンクである。

本発明によれば、ベースと複数のフィンは多孔質材料で一体的に形成されるため、フィンをベースに一つずつ接合する必要がなく、ヒートシンクの製造時間や製造コストを低減でき、生産性が向上する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、同一または類似の構成要素は、複数の図面にわたって同一の符号または同一の符号に適当な添字を付して表す。

実施の形態１．
図１（ａ）〜（ｃ）は、全体が２で示される、本実施の形態１にかかるヒートシンクである。このヒートシンク２は、図示しない発熱体が載置される（発熱体と熱的に接続される）平坦面（第１の面）４ａを有する板状のベース４と、互いに平行に間隔をあけて平坦面４ａと反対側の平坦面（第２の面）４ｂを介してベース４に支持された、ベース４と略垂直な複数（図の例では、４つ）の板状のフィン６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）とを備える。以下の説明では、ベース４はＸＹ平面と平行に位置し、フィン６ａ〜６ｄの配列方向をＹ方向とし、各フィン６はＸＺ平面と平行に位置するものとする。

各フィン６は、略Ｙ方向に伸びた管状の孔８を多数備えたロータス（レンコン）型の部材である。ヒートシンク２の動作時には、冷媒をフィン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの順に孔８を介して＋Ｙ方向に流すようにしてある。冷媒は、例えば、冷却水や不凍液（エチレングリコール）などの液体、冷風やフロンなどの気体が用いられる。冷媒の漏れを防ぐために、通常は、冷媒の流れ方向に関してヒートシンク２の上流および下流に配管を設けるとともに、フィン６の上部および側部を密閉する板を設けて、冷媒を流すようにする。しかしながら、空冷式の場合、冷風を配管内に流す代わりに、フィン６を大気に露出させることも可能である。

ヒートシンク２のベース４とフィン６は、例えば銅、マグネシウム、アルミニウム、シリコンなどの金属からなる直方体状の多孔質部材（ロータス型ポーラス部材）１０（図１（ｄ））に対しＸＺ平面に平行な１つまたはそれ以上（図１（ｄ）の例では３つ）の溝１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を切削加工することにより一体的に形成される。なお、これまでの説明で明らかなように、ベース４の平坦面４ｂは、一部は溝１１の底面（ヒートシンク２の外観）を形成し、一部はフィン６との仮想的な境界を形成する。
なお、ヒートシンク２は、例えばパソコンや大型コンピュータのＣＰＵやＭＰＵを冷却するために用いられる（以下の実施の形態においても同じ）。

以下、図２、３を参照してヒートシンク２を形成する方法を説明する。

まず、管状の貫通孔を多数備えた金属を以下に示す公知の方法（本願では、金属凝固法といい、詳細は例えば特開平１０−８８２５４号公報に開示されている。）を用いて形成する。図２は、そのような多孔質金属を形成するための鋳造装置である。この鋳造装置１２は、金属の塊を収容するための坩堝１４を備える。坩堝１４の外周部には、坩堝１４を加熱するためのコイル１６が巻回されており、コイル１６に高周波の電流を印加することで坩堝１４内の金属を溶融するようになっている。坩堝１４の下側には、底辺に冷却部１８を備えたモールド２０が配置されており、坩堝１４の下端に取り付けた開閉弁２２を介して、溶融状態にある金属をモールド２０に注ぎ込めるようになっている。

坩堝１４およびモールド２０は、密閉容器（図示せず）内に配置され、容器内には、所定の圧力に保たれたガスが充填されている。このガスは、金属と、等圧ガス雰囲気下において金属−ガス系状態図が共晶点を有するものである。例えば、金属が銅やアルミニウムであれば、ガスとして水素、窒素などが選択される。金属凝固法では、共晶点での温度より高い温度であれば、ガス原子が液体状態にある金属に溶け込み、共晶点での温度より低い温度であれば、ガス原子が固体状態の金属に溶け込まず、気体として存在することを利用する。

かかる鋳造装置１２において、まず、密閉容器を等圧ガス雰囲気下におくとともに、金属２４の塊を坩堝１４内に装填する（図３（ａ））。開閉弁２２を閉じた状態でコイル１６に高周波電流を印加することで、坩堝１４内の金属２４の塊を溶融させる。その結果、ガスはその濃度や圧力に応じた量が溶融状態の金属に吸収される。次に、開閉弁２２を開いて溶融金属２６をモールド２０に流し込む（図３（ｂ））。モールド２０の底部には冷却部１８が設けてあるので、モールド２０の底部から上方に向けて温度勾配が形成されている。この結果、金属はモールド２０の底部から上方に向けて凝固が進行することになる。溶融金属が凝固する過程において、ガス原子が溶解した溶融金属から固体状態の金属と気体状態のガスとに分離される共晶反応が生じる。ガスの通路である孔がモールド２０底部から上方に向けて成長するため、内部に管状の孔２８が形成された多孔質金属（多孔質材料）３０が得られる（図３（ｃ））。なお、金属の代わりに半導体であるシリコンを用いても上述した金属凝固法により多孔質材料を得ることが可能である。この場合、以下に示す工程はシリコンからなる多孔質材料に適用される。

続いて、金属凝固法により得られた多孔質金属３０を、例えばエンドミルなどを用いて直方体に形成し多孔質部材１０（図１（ｄ））を完成させる。そして、この多孔質部材１０に対し例えば放電ワイヤ加工で溝を形成する。具体的には、図１（ｄ）を参照して、多孔質部材１０に対し、形成すべき溝１１ａに対応する仮想領域３２ａ（これは、孔８の伸張方向と約９０°の角度で交差する。）上方に、Ｘ方向に伸びた放電ワイヤ（図示せず）を配置する。そして、この放電ワイヤを−Ｚ方向に移動させヒートシンク２用のベース４の厚み分だけ下面（平坦面４ａに対応）から上側にある位置に到達させる。その後＋Ｚ方向に引上げることで、溝１１ａを形成する。溝１１ａの厚み（Ｙ方向長さ）は、少なくともワイヤの線径である。以上の動作を残りの２つの仮想領域３２ｂ、３２ｃで繰り返して溝１１ｂ、１１ｃを形成することにより、ロータス型のフィン６ａ〜６ｄが形成されたヒートシンク２が得られる（なお、金属凝固法の性質上、フィン６には貫通した孔８のみならず貫通していない孔も形成され（図１（ｃ）参照）、貫通孔の断面形状は円形に限らない。）。

一般に、多孔質部材の冷却能力は、孔と冷媒の接触面積（伝熱面積）Ｓｐと、孔の内面から冷媒への対流熱伝達率ｈｐとの積Ｓｐ×ｈｐの値が高いほど高い。本実施の形態で用いられるフィン６に関しても、その冷却能力を向上させるために孔８の数を増やしてＳｐを増加させたり、孔８の径を小さくして孔内を通過する冷媒の流速を増加させることでｈｐを増加させる方法が考えられる。

なお、特開平１０−８８２５４号公報に開示された方法により、孔径が数十μｍ〜数ｍｍの範囲で、また、その空隙率を任意に設定した、ロータス型ポーラス金属が作製できる。また、かかる製造方法によれば、ロータス型ポーラス金属が、容易且つ安価に提供できる。

また、多孔質部材として貫通孔が管状でない発泡材（例えば、発泡アルミニウムなどの発泡金属）を用いた構成も本発明の範囲内に含まれる。しかしながら、ロータス型の多孔質部材１０、すなわちロータス型のフィン６を用いる方が、隣り合う孔を流れる冷媒が合流したり、ある孔を流れる冷媒が分流することがなく、したがって合流や分流に伴う圧力損失がなく、全体として圧力損失の低いヒートシンクを提供できる点で好ましい。

特に、ロータス型の多孔質部材１０では、図１（ｃ）のＹ方向の孔の長さが１０ｍｍ程度であるため、Ｙ方向のフィン６の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、フィン７を貫通した孔８の数が多くなり、フィン６の冷却能力が向上する。

以上のように、本実施形態では、多孔質部材１０に対し溝１１を切削加工することによりベース４とフィン６を加工形成するので、上述した従来の構成とは異なりベースと複数のフィンを一つずつ接合する工程が不要となり、その結果、生産性を向上させることができる。

また、従来のように、ベースにフィンを接着剤で接続した場合、接続部の熱伝導率が悪いために放熱特性の向上が困難であった。これに対し、本実施の形態にかかるヒートシンク２では、フィン６とベース４とを一体成型するため、放熱特性が向上する。

なお、形成する溝が一つしたがって２つのフィンを有するヒートシンクも本発明の範囲内に含まれる。また、各フィンの形状、ベースの形状（第１および第２の面４ａ、４ｂの形状を含む。）、溝を切削加工する方法は本発明を限定しない。

図４（ａ）、（ｂ）は、多孔質部材を切り出して本実施の形態に係るヒートシンクを得る別の方法を示す。本方法では、上述したのと同様にして形成した直方体状の多孔質部材１０’を用意する。そして、放電ワイヤを多孔質部材１０’の仮想面３４に沿って多孔質部材１０’に相対的に移動させることにより、略同一のヒートシンク２’、２”を作製する。使用されるワイヤの線径は、上述の切削方法と異なり、形成すべき溝の幅（Ｙ方向長さ）よりも十分に小さい。具体的に、Ｙ方向に関する一側面から、上辺からヒートシンク２’用のベース４’の厚み分下側の位置に放電ワイヤを当て、１）＋Ｙ方向に所定距離（例えば１ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ程度）移動させる。続いて、２）放電ワイヤを−Ｚ方向に移動させヒートシンク２”用のベース４”の厚み分だけ下面から上側にある位置に到達させる。次に、放電ワイヤを溝の幅分だけ＋Ｙ方向に移動させる。そして、３）放電ワイヤを＋Ｚ方向に移動させヒートシンク２’用のベース４’の厚み分だけ上面から下側にある位置に到達させる。１）〜３）の動作をさらに２度繰り返した後、放電ワイヤを＋Ｙ方向に移動させることにより、多孔質部材１０’からヒートシンク２’、２”が得られる。

この切り出し方法によれば、同時にヒートシンクを２つ形成することができ、したがって上述した溝を切削する方法に比べて生産性がさらに向上する。

実施の形態２．
図５は、全体が２Ａで示される、本実施の形態２にかかるヒートシンクである。本実施形態に係るヒートシンク２Ａでは、ベース４のフィン６を支持する側と反対側の第１の面４ａにさらに熱伝導性の良好な板（第２のベース）４０が接合されている。発熱体はベース４０上に載置されている（ベース４の第１の面４ａは発熱体と熱的に接続されている。）。

ヒートシンク２Ａのもとになる多孔質部材を作製したとき、孔８が管状とならず冷媒の通路とベース４の第１の面４ａとが孔８を介して連通する場合がある。この場合、ベース４の第１の面４ａに発熱体を載置してヒートシンクを動作させると、冷媒が第１の面４ａから漏れることになる。そこで、本実施形態では、ベース４０を設けることにより、ヒートシンク２Ａのシール性を保証できる。これは結果的に、多孔質部材の歩留まりを向上させることになる。

実施の形態３．
図６は、本発明に係るヒートシンクの実施の形態３を示す。本実施形態に係るヒートシンク２Ｂでは、フィン６Ｂの貫通した孔８Ｂは、Ｙ方向（フィン６Ｂの配列方向）と平行ではなく斜めに延びている。したがって、フィン６Ｂは、同一の厚みを有する実施の形態１のフィン６と比べて伝熱面積Ｓが大きく、その結果、ヒートシンク２Ｂの冷却能力を向上させることができる。

ヒートシンク２Ｂのフィン６Ｂは、多孔質部材に対し管状の孔の伸張方向とは実質的に直交しない仮想領域（該伸張方向と約９０°以下の角度（鋭角）をなすＸＺ平面に平行な仮想領域）に沿って溝を形成することにより得ることができる。

なお、図６では管状の孔の伸張方向をＹ方向からずらした場合について説明したが、管状の孔の伸張方向はＹ方向とし、これに対して溝の形成方向をＸＺ面からずらした場合も本実施の形態に含まれる。

実施の形態４．
図７（ａ）、（ｂ）は、全体が２Ｃで示される、本実施の形態４にかかるヒートシンクである。上記実施形態では、多孔質部材からベースの厚み分を残すように溝を形成しており、したがってフィン同士がベースを介して接続されていた。これに対し、本実施形態に係るヒートシンク２Ｃでは、多孔質部材１０のＺ方向上面から下面に抜ける貫通溝４１が形成され、複数のフィン６Ｃは、Ｘ方向に関して一側面に形成された側壁４２により支持されている。すなわち、フィン６Ｃと側壁４２は多孔質材料で一体的に形成してなる。フィン６ＣのＺ方向下面には熱伝導性の良好な板（ベース）４０が接合されている。発熱体はベース４０上に載置される。ヒートシンク２Ｃの動作時、ベース４０は、冷媒通路とフィン６Ｃの下面とが孔８を介して連通されている場合に冷媒が漏れるのを防止するためのシールとしても機能する。また、側壁４２は、冷媒流路を構成する壁としても機能するため、ヒートシンク２Ｃを備えた冷却装置を製造する際に、配管の製作に要する手間を省ける利点を有する。

ヒートシンク２Ｃの作製方法は、図１のヒートシンク２の作製方法と同様である。すなわち、直方体状の多孔質部材１０に対し、形成すべき溝に対応する仮想領域３２ＣのＸ方向左側に、Ｚ方向に伸びた放電ワイヤを配置する。そして、この放電ワイヤを＋Ｘ方向に移動させヒートシンク２Ｃ用の側壁４２の厚み分だけＸ方向右面から左側にある位置に到達させる。その後−Ｘ方向に移動させることで、一つの貫通溝４１を形成する。多孔質部材１０は、複数の貫通溝を形成した後、ベース４０に接合される。

フィン６Ｃの配列方向は、実施の形態１と同様に管状の貫通した孔８の伸張方向と実質的に平行となるようにしてもよいし、実施の形態３と同様に上記伸張方向と鋭角をなすようにしてもよい。後者の場合、貫通孔と冷媒の伝熱面積Ｓが大きくなり、ヒートシンク２Ｃの冷却能力を向上させることができる。

本実施の形態では、複数のフィン６Ｃは側壁４２を介して接続されており（言い換えれば、複数のフィン６Ｃは、ベース４０との接合面と隣接する側面を介して側壁４２により支持されており）、したがって、複数のフィン６Ｃを一度にベース４０に接合することができるので、生産性を向上させることができる。

フィン６Ｃおよび側壁４２を、冷却流路を構成する配管内に取り付け、配管の壁がベース４０を構成する（配管の壁に発熱体が載置される。）場合も、本発明の範囲内に含まれる。この構成も本実施形態に係る上記効果を有する。

側壁は（Ｘ方向に関して）一方側にのみ設ける必要はなく、図８のヒートシンク２Ｄのように両側に側壁４２Ｒ、４２Ｌを設けてもよい。隣り合うフィン６Ｄを隔てる貫通溝４１Ｄは例えばエンドミルを用いて形成する。また、側壁は、少なくとも隣り合うフィンを接続すれば、本実施形態に係る上記効果を得ることができるため、側面（Ｘ方向に関して一方側）全体に設ける必要はない。例えば図９（ａ）のヒートシンク２Ｅのように、Ｘ方向右側および左側に交互に側壁４２ａ、４２ｂ、４２ｃを設けてもよい（この場合、隣り合うフィン６Ｅを隔てる貫通溝４１Ｅを千鳥状に形成する。）。

図７、８のように全てのフィンを支持する側壁を設ける場合、ベース４０に載置した発熱体以外に側壁上に別の発熱体を載置することができ、側面からの発熱に対応したヒートシンクを提供できる。ヒートシンクのシール性を確保するためにさらにベースを側壁に接合させてもよい。

図９（ａ）のように側壁を各側面の一部に設ける場合、図９（ｂ）に示すように、別のベース４６Ｒ、４６Ｌを各側壁に接合すれば、これらベース４６Ｒ、４６Ｌ上に発熱体を載置することができ、したがって、側面からの発熱に対応したヒートシンクを提供できる。

実施の形態５．
図１０は、全体が２Ｆで示される、本実施の形態５にかかるヒートシンクである。
実施の形態１〜３では、隣り合うフィン同士がベースを介して接続され、実施の形態４では、隣り合うフィン同士が側壁を介して接続されていた。隣り合うフィン同士を、ベースおよび側壁両方を介して接続するようにしてもよい。例えば、図１０のヒートシンク２Ｆのように、一方向のみ外部に開いた溝４１Ｆを設けてもよいし（すなわち、各溝４１Ｆは、側壁４２Ｒ、４２Ｌ、隣り合うフィン６Ｆ、およびベース４Ｆにより境界が形成される。）、図１１のヒートシンク２Ｇのように、隣り合う二方向のみ外部に開いた溝４１Ｇを設けてもよい（すなわち、各溝４１Ｇは、側壁４２、隣り合うフィン６Ｇ、およびベース４Ｇにより境界が形成される。）。

実施の形態６．
図１２は、全体が２Ｈで示される、本実施の形態６にかかるヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ方向から見た場合の断面図、（ｃ）はＺ方向から見た場合の断面図である。

ヒートシンク２Ｈは、略円形の断面を持ちＹ方向に延びた複数の管状の孔８を有する塊状のロータス型ポーラス部材（多孔質部材）から形成されている。ヒートシンク２Ｈは、Ｙ方向に略垂直に設けられた、複数の溝４１を含む。溝４１の幅（Ｙ方向の幅）は略０．５ｍｍで、実施の形態１のヒートシンク２の場合に比較して、非常に狭くなっている。

本実施の形態６では、溝４１の作製（溝切り加工）は、例えば放電ワイヤを用いた放電ワイヤ加工で行われる。放電ワイヤは、ＸＺ平面に沿って動かされ、ポーラス部材に切り込みを形成するが、実施の形態１のようにＸＹ平面に沿った方向には動かさないため、ポーラス部材の一部（仮想領域３２ａ〜３２ｃ）を切り取るものではない。溝４１の幅は、放電ワイヤの厚みに相当するため、上述のように例えば０．５ｍｍとなる。かかる溝４１の作製方法は、以下の実施の形態においても同様である。

実施の形態１と同様に、このような溝４１を作製することにより、貫通した孔８の割合が増加する。この結果、冷媒が通過する孔８の数も増加し、放熱効果が向上する。上述のように、溝４１と溝４１に挟まれたフィン６の幅Ｗ（Ｙ方向の長さ）を１０ｍｍ以下とすることにより貫通孔が特に多くなり、放熱効果（冷却効率）が大幅に向上する。

なお、溝４１の加工法として、ワイヤカットによる放電ワイヤ加工の代わりに、エンドミルを用いた機械加工を用いても構わない。

また、ヒートシンク２Ｈでは、ポーラス部材の切り取り部（仮想領域３２ａ〜３２ｃ）が生じないため、実施の形態１のヒートシンク２では切り取られていた部分に含まれる孔８にも冷媒を流すことができ、冷媒と接する表面積が増加するため、冷却効率が向上する。

更に、本実施の形態６にかかる加工は、例えばＸ方向に延びるように設置したワイヤを、Ｚ方向にのみ動かす、あるいはＺ方向に設置したエンドミルをＸ軸方向に動かすなど、切断用工具を管状の孔の軸方向（Ｙ方向）と平行でない面内（ＺＸ平面）で動かせばいい。言い換えれば、管状の孔の軸方向（Ｙ方向）と平行な切断面が無いので、実施の形態１に比べて加工が容易になる。

また、フィン６とベース（支持台）４が一体構造からなるため、フィン６とベース４とをロウ付やはんだ付けで接合する工程とコストが省略でき、生産性が向上する。更に、かかる構造では、従来構造（公開平２００１−３５８２７０号）のように、ポーラス部材からできたフィンを、別個に設けられたベースに接合する必要がないため、製造コスト、製造時間の低減につながる。

実施の形態７．
図１３は、全体が２Ｉで示される、本実施の形態７にかかるヒートシンクである。
ヒートシンク２Ｉに使用したロータス型ポーラス部材は、軸方向（Ｙ方向）に垂直な断面の形状が円形な孔８だけでなく、非円形な孔８’も含む。

ヒートシンク２Ｉでは、孔８、８’の断面形状にこだわらないため、孔の断面形状が円形にならなかったロータス型ポーラス部材も使用することができる。

なお、以下の実施の形態においても、ロータス型ポーラス部材の孔の断面形状は、円型、非円型を問わない。

実施の形態８．
図１４は、全体が２Ｊで示される、本実施の形態８にかかるヒートシンクであり、（ａ）に斜視図、（ｂ）にＺ方向に見た場合の断面図を示す。

本実施の形態８にかかるヒートシンク２Ｊでは、（ｂ）に示すように、管状の孔８の軸方向はＹ方向であるのに対し、溝４１’は、ＸＺ平面から所定の角度だけ傾いて形成されている。

ロータス型ポーラス部材のフィン６の孔８に冷却液を多量に流して、熱伝達率を増加させるためには、上述の実施の形態のように、管状の孔８の軸方向（Ｙ方向）と垂直な面に溝４１を形成することが好ましい。しかし、溝４１の形成方向と孔８の軸方向とを、厳密に垂直にする必要はない。

本実施の形態８のように、溝４１’がＸＺ平面から傾いて形成されることを許容することにより、ヒートシンク２Ｊの加工工程が簡略化され、製造時間を短縮することができる。

なお、フィンを貫通する孔８の割合を増やすために、Ｙ方向のフィン６の長さＷは１０ｍｍ以下になるようにしている。

また、（ｃ）に示すように、孔８の軸方向がＹ方向から傾いたロータス型ポーラス部材を用いても構わない。（ｃ）では、溝４１’はＸＺ平面に形成されている。かかる構造でも、ヒートシンク２Ｊの製造工程が簡略化され、製造時間を短縮することができる。

実施の形態９．
図１５は、全体が２Ｋで示される、本実施の形態９にかかるヒートシンクである。
（ａ）に示すヒートシンク２Ｋでは、側壁４２Ｌ、４２Ｒとベース４が残るように、溝４１が形成されている。溝４１は、ＸＺ平面と略平行になるように、ロータス型ポーラス部材の両側から交互に切り込むことにより形成されている。すなわち、Ｚ方向に対して、千鳥配列になるように溝４１が設けられている。

一方、（ｂ）に示すヒートシンク２Ｋ’では、側壁４２Ｌ、４２Ｒは残るが、ベース４には切り込みが入るように溝４１が形成されている。

かかるヒートシンク２Ｋ、２Ｋ’では、貫通した孔８の割合が増加し、冷却効率が向上する。また、孔８内に冷媒が通過するフィン６とベース４とが一体形成でき、フィン６とベース４を接合する工程とコストが省略でき、生産性が向上する。

また、ヒートシンク２Ｋ、２Ｋ’を熱伝導性の良好なベース板に接合すれば、複数のフィン６が一度にベース板に接合できるため、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

なお、溝４１の形成には、ワイヤカットによる放電ワイヤ加工や、エンドミルを用いた機械加工が用いられる。

実施の形態１０．
図１６は、全体が２Ｌで示される、本実施の形態１０にかかるヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｃ）はＸ方向から見た場合の断面図である。

ヒートシンク２Ｌでは、側壁４２Ｌ、４２Ｒが残るように、溝４１が形成されている。（ｂ）の構造では、上面から底面までＺ方向に溝４１が貫通しており、（ｃ）の構造では、底面にベース４が残るように溝４１が形成されている。

かかる溝４１の形成には、エンドミルを用いた機械加工が用いられる。即ち、Ｚ方向に配置したエンドミルを、Ｘ方向に移動させて溝４１を形成する。

一般的にヒートシンクは、冷媒を流すためのダクトの中に取り付けられるが、本実施の形態１０に示すような側壁一体型のヒートシンク２Ｌは、側壁４２Ｌ、４２Ｒがダクト壁も兼ねているため、ダクト壁の製作に要するコストや工程が省略できる。
また、かかるヒートシンク２Ｌを熱伝導性の良好なベース板に接合すれば、複数のフィン６が一度にベース板に接合できるため、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

特に、（ｃ）に示すような側壁４２Ｌ、４２Ｒに加えてベース４も一体となったヒートシンク２Ｌでは、側壁４２Ｌ、４２Ｒのみならず、ベース４もダクト壁を構成するため、ダクト壁の製作に要するコストや工程が更に省略できる。

実施の形態１１．
図１７は、全体が２Ｍで示される、本実施の形態１１にかかるヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ方向から見た場合の断面図である。

ヒートシンク２Ｍは、図１５（ｂ）に示す、実施の形態９にかかるヒートシンク２Ｋ’を熱伝導性の良好な支持台７１に接合した構造となっている。支持台７１は、例えば銅から形成され、はんだ接合やロウ付けによりヒートシンク２Ｋ’に接合される。

本実施の形態１１では、ヒートシンク２Ｋ’を支持台７１に接合するため、一度に複数のフィン６を支持台７１に接合でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

一方、図１８は、全体が２Ｍ’で示される、本実施の形態１１にかかる他のヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ方向から見た場合の断面図である。

ヒートシンク２Ｍ’は、図１５（ａ）に示す、実施の形態９にかかるヒートシンク２Ｋを熱伝導性の良好な支持台７１に接合した構造となっている。
かかる構造でも、一度に複数のフィン６を支持台７１に接合できるため、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

実施の形態１２．
図１９は、全体が２Ｎで示される、本実施の形態１２にかかるヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）はＺ方向から見た場合の断面図である。

ヒートシンク２Ｎは、図１５（ａ）に示す、実施の形態９にかかるヒートシンク２Ｋの側壁４２Ｌ、４２Ｒに、熱伝導性の良好な側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合した構造となっている。側壁板７２Ｌ、７２Ｒは例えば銅から形成され、はんだ接合やロウ付けによりヒートシンク２Ｋの側壁４２Ｌ、４２Ｒにそれぞれ接合される。

ヒートシンク２Ｎでは、底面および両側面が平坦であるため、底面のみならず側壁板７２Ｌ、７２Ｒの上にも発熱体を配置して冷却することができる。

本実施の形態１２では、ヒートシンク２Ｋを側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合するため、一度に複数のフィン６を側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

実施の形態１３．
図２０は、全体が２Ｏ、２Ｏ’で示される、本実施の形態１３にかかるヒートシンクである。（ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｃ）はＸ方向から見た場合の断面図である。

（ｂ）に示すヒートシンク２Ｏは、図１５（ｂ）に示す、実施の形態９にかかるヒートシンク２Ｋ’を熱伝導性の良好な支持台７１、および側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合した構造となっている。
また、（ｃ）に示すヒートシンク２Ｏ’は、図１５（ａ）に示す、実施の形態９にかかるヒートシンク２Ｋを熱伝導性の良好な支持台７１、および側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合に接合した構造となっている。

ヒートシンク２Ｏ、２Ｏ’では、底面および両側面が平坦であるため、底面のみならず側壁板７２Ｌ、７２Ｒの上にも発熱体を配置して冷却することができる。

また、本実施の形態１３では、ヒートシンク２Ｋ，２Ｋ’を支持台７１、側壁板７２Ｌ、７２Ｒに接合するため、一度に複数のフィン６を支持台７１、側壁板７２Ｒ、７２Ｌに接合でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減が可能となる。

実施の形態１４．
図２１は、ヒートシンク２がダクト８０に組み込まれる態様を示す。ダクト８０は、底板８１、側板８２、８３、８４、８５、上板８６からなる。側板８２、８３には、配管８７、８８が設けられ、冷却媒体が矢印２１の方向に流れるようになっている。

ダクト８０は、ダクト８０内にヒートシンク２が丁度収容されるような大きさである。また、配管８７、８８を備えた側板８２、８３は、ヒートシンク２の孔８を有する両面に、ヒートシンク２を挟むように配置される。

なお、ヒートシンク２は、ダクト８０の底面８１に、半田等で接合しても構わない。

また、ダクト８０に収納するヒートシンクには、実施の形態１のヒートシンク２に代えて、他の実施の形態にかかるヒートシンク２Ａ等を適用しても構わない。

実施の形態１５．
図２２は、ヒートシンク２がダクト８０に組み込まれる他の態様を示す。ダクト８０は、底板８１、側板８２、８３、８４、８５、上板８６からなるが、側板８４、８５と上板８６は、予め接合されている。他は、上述の実施の形態１５の態様と同じである。

このように、側板８４、８５と上板８６を予め接合しておくことにより、ダクト８０の組み立て工程が簡略化できる。

本発明の実施の形態１にかかるヒートシンクを示す。 多孔質金属（ロータス型ポーラス部材）の鋳造装置を示す。 多孔質金属（ロータス型ポーラス部材）の製造工程を示す。 本発明の実施の形態１にかかる他のヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態２にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態３にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態４にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態４にかかる他のヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態４にかかる他のヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態５にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態５にかかる他のヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態６にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態７にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態８にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態９にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１０にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１１にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１１にかかる他のヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１２にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１３にかかるヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１４にかかるダクトとヒートシンクを示す。 本発明の実施の形態１５にかかるダクトとヒートシンクを示す。

符号の説明

２ ヒートシンク、４ ベース、６ フィン、８ 孔、１０ 多孔質部材（ロータス型ポーラス部材）、４１ 溝。

Claims (15)

1. 発熱体と熱的に接続される第１の面を有するベースと、
   ベースの上記第１の面と反対側の第２の面に支持され所定の方向に沿って並んだ複数のフィンであって、それぞれ複数の貫通孔を有するフィンとを備え、
   ベースと複数のフィンは多孔質材料で一体的に形成してなることを特徴とするヒートシンク。
2. ベースの第１の面に接合された第２のベースをさらに備えた請求項１に記載のヒートシンク。
3. 発熱体と熱的に接続される第１の面を有するベースと、
   ベースの上記第１の面と反対側の第２の面に接合され所定の方向に沿って並んだ複数のフィンであって、それぞれ複数の貫通孔を有するフィンと、
   ベースとの接合面と隣接する各フィンの側面を介して複数のフィンを支持する側壁とを備え、
   側壁と複数のフィンは多孔質材料で一体的に形成してなることを特徴とするヒートシンク。
4. 発熱体と熱的に接続された外部のベースに接合され所定の方向に沿って並んだ複数のフィンであって、それぞれ複数の貫通孔を有するフィンと、
   外部のベースとの接合面と隣接する各フィンの側面を介して複数のフィンを支持する側壁とを備え、
   側壁と複数のフィンは多孔質材料で一体的に形成してなることを特徴とするヒートシンク。
5. 所定の形状を有する多孔質部材を用意し、
   多孔質部材に対し一つまたはそれ以上の溝を切削加工することにより、ベースまたは側壁と複数のフィンとが加工形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のヒートシンク。
6. 上記多孔質部材は、所定の方向に伸びる管状の孔を複数備え、
   上記一つまたはそれ以上の溝は、管状の孔と交差するように切削加工されることを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
7. 上記一つまたはそれ以上の溝は、管状の孔の伸張方向とフィンの配列方向が鋭角をなすように形成されることを特徴とする請求項６に記載のヒートシンク。
8. 上記多孔質部材は、
   等圧ガス雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属とガスとを用意し、等圧ガス雰囲気下で金属を溶融した後、溶融金属を所定の方向に沿って温度勾配を有するモールド内で凝固させ、その後、凝固した金属を所定の形状に加工する、
   ことにより用意されることを特徴とする請求項６または７に記載のヒートシンク。
9. 隣接するフィンの間に設けられた溝の間隔が、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
10. 隣接するフィンの間に設けられた溝の間隔が、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
11. 上記ヒートシンクの幅（Ｗ）が、略１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のヒートシンク。
12. 上記側壁に接合された側壁板をさらに備えた請求項３または４に記載のヒートシンク。
13. 略平行に伸びる複数の管状の孔を有する多孔質部材を準備し、多孔質部材の一部を略一直線に延びたワイヤで切り取り、フィンに挟まれた溝を形成するヒートシンクの製造方法において、
    ワイヤが延びた方向に略垂直な面上でのワイヤの移動経路が、略コの字になることを特徴とする製造方法。
14. 略平行に伸びる複数の管状の孔を有する多孔質部材を準備し、多孔質部材の一部を略一直線に延びたワイヤで切り込み、フィンに挟まれた溝を形成するヒートシンクの製造方法において、
    ワイヤが延びた方向に略垂直な面上でのワイヤの移動経路が、略一直線になることを特徴とする製造方法。
15. 略平行に伸びる複数の管状の孔を有する多孔質部材を準備し、多孔質部材の一部をエンドミルで削り、フィンに挟まれた溝を形成するヒートシンクの製造方法において、
    エンドミルを略一定方向に移動させて溝を削ることを特徴とする製造方法。
    
    

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