WO2019053791A1

WO2019053791A1 - ヒートシンク

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Publication number: WO2019053791A1
Application number: PCT/JP2017/032939
Authority: WO
Inventors: 翔大花房; 三木　啓治
Original assignee: 住友精密工業株式会社
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-21
Also published as: JPWO2019053791A1; EP3684150A4; CN111052888A; US20200232715A1; JP6951452B2; EP3684150A1; EP3684150B1; CN111052888B; US11940222B2

Abstract

このヒートシンク（１００）は、ベース部（１０）と、フィン（２０）とを有し、押出方向と直交する幅方向に並べて互いに接合された複数の押出型材（１）を備える。複数の押出型材（１）は、フィン（２０）を複数有するとともに、ヒートパイプ（５０）を装着可能に形成された押出方向に延びる貫通孔（１５）をベース部（１０）に有する第１型材（１ａ）を含む。

Description

ヒートシンク

　この発明は、ヒートシンクに関する。

　従来、押出型材を接合して構成されるヒートシンクが知られている。このようなヒートシンクは、たとえば、特開平８－１８１２５８号公報に開示されている。

　上記特開平８－１８１２５８号公報には、板状フィンと板状フィンの下端部につながる基板構成部とを備えた押出型材を並べて、基板構成部同士をろう付けにより接合したヒートシンクが開示されている。個々の押出型材は、ヒートシンクの長さに合わせて形成され、押出型材が並べて配列されることにより、所望のサイズのヒートシンクが構成される。

特開平８－１８１２５８号公報

　ところで、ヒートシンクに複数の冷却対象物が設置されるような大型のヒートシンクでは、複数の冷却対象物の設置領域に跨がるように、ヒートシンクの内部にヒートパイプを設ける場合がある。これは、複数の冷却対象物の熱負荷が異なる場合でも、ヒートパイプにより熱負荷を分散させて局所的な温度上昇を抑制するためである。

　上記特開平８－１８１２５８号公報に開示されたヒートシンクにヒートパイプを設ける場合には、押出型材を接合してヒートシンクを構成した後で、機械加工によりヒートパイプ装着穴を基板構成部に形成する必要がある。そのため、製造工数が増大してしまうという問題点がある。製造工数が増大すると、製造コストも増大する。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、押出型材を接合して構成されるヒートシンクにおいて、ヒートシンク内部にヒートパイプを装着可能とする場合でも、製造工数の増大を抑制することが可能なヒートシンクを提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明によるヒートシンクは、ベース部と、ベース部から突出するフィンとを有し、押出方向と直交する幅方向に並べて互いに接合された複数の押出型材を備え、複数の押出型材は、フィンを複数有するとともに、ヒートパイプを装着可能に形成された押出方向に延びる貫通孔をベース部に有する第１型材を含む。

　この発明によるヒートシンクでは、押出成形によって得られる第１型材に、予めヒートパイプを装着可能な貫通孔を設けるので、第１型材を含む複数の押出型材を並べて接合するだけで、ヒートシンクにヒートパイプ装着用の貫通孔を設けることができる。そのため、ヒートシンクの内部にヒートパイプを装着可能とする場合でも、後加工でヒートパイプ装着用の穴を形成する場合と比較して、製造工数の増大を抑制することができる。製造工数の増大の抑制により、製造コストも抑制することができる。また、貫通孔にヒートパイプを設けない場合でも、第１型材の一部を貫通孔により肉抜きできるので、ヒートシンクの軽量化を図ることができる。さらに、複数の押出型材の配列における第１型材の位置や数を調整することにより、後加工で貫通孔を設ける場合と同様に、熱負荷の異なる複数箇所と重なる位置を通るように貫通孔の位置を調整できる。あるいは、全ての押出型材を第１型材により構成する場合には、熱負荷の異なる箇所と重なる位置を通る貫通孔をヒートパイプを装着する貫通孔として選択できる。その結果、適切な位置に配置された貫通孔にヒートパイプを装着することにより、効果的に熱負荷を分散し、局所的な温度上昇を抑制することができる。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、貫通孔の幅方向の寸法は、複数のフィンのピッチ以上の大きさを有する。ここで、複数のフィンを有する第１型材では、ベース部の幅方向寸法がフィンのピッチ以上の大きさとなる。そのため、複数のフィンを備える第１型材ではベース部の幅方向寸法がフィンのピッチ以上の大きさとなることを利用して、第１型材にフィンのピッチ以上の比較的大きいサイズの貫通孔を設けることができる。その結果、たとえば貫通孔の総断面積が同じで、フィンのピッチよりも小さい小型の貫通孔を多数設ける構成と比べて、金型を簡素化でき、貫通孔を容易に形成することができる。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、第１型材は、１つまたは２つの貫通孔を有する。ここで、第１型材に多くの貫通孔を設ける場合、金型構造が複雑化して製造コストが増大するとともに、ヒートパイプを装着する場合でもヒートパイプの個数が増大するため部品点数が増大しやすい。そのため、第１型材に設ける貫通孔を１つまたは２つにすることにより、金型構造が過度に複雑化するのを抑制できるとともに、ヒートパイプを装着する場合でも過度に部品点数が増大することを抑制できる。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、第１型材を含む複数の押出型材は、それぞれ６枚以下のフィンを有する。ここで、押出型材が多数のフィンを有する場合、押出型材自体が大型化し易く、金型が大型および複雑になる。その結果、製造コストおよび製造難度が増大しやすい。そこで、押出型材に設けるフィンの枚数を６枚以下とすることによって、製造コストおよび製造難度が過度に増大するのを抑制できる。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、第１型材は、３枚または４枚のフィンと、１つまたは２つの貫通孔が形成されたベース部とを有する。このように構成すれば、３枚または４枚のフィンを設けることにより、５枚または６枚のフィンを設ける場合よりも、さらに製造コストおよび製造難度の増大を効果的に抑制できる。また、２枚のフィンを設ける場合よりもベース部の幅を大きくできるため、１つまたは２つの貫通孔を容易に大きく形成することができる。なお、フィンが３枚の場合には、１つの貫通孔を設けることが、フィンのピッチ以上の径の貫通孔を形成するためのスペースを容易に確保できるため好ましい。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、貫通孔内に選択的に装着されたヒートパイプをさらに備える。このように構成すれば、複数の押出型材の接合によって比較的大型のヒートシンクを形成する場合でも、ヒートパイプによりヒートシンクの温度分布を均一化することができる。そのため、ヒートシンクにおいて、熱負荷の異なる箇所がある場合でも局所的な温度上昇を抑制することができる。また、複数の第１型材が設けられる構成では、熱負荷の異なる箇所を通る第１型材の貫通孔を選択してヒートパイプを装着できるので、ヒートシンクの局所的な温度上昇を効果的に抑制することができる。

　上記発明によるヒートシンクにおいて、好ましくは、複数の押出型材は、第１型材とはベース部の幅寸法が異なる第２型材を含む。ここで、たとえば同じ第１型材を複数並べる場合、貫通孔の間隔も一定になるが、ベース部の幅寸法が異なる第２型材を間に介在させれば、貫通孔の間隔を変化させることができる。そのため、複数の押出型材の配列における第１型材の位置を調整するだけでなく、第２型材の位置や数を調整すれば、熱負荷の異なる箇所に応じて貫通孔の位置をより精密に調整することができる。その結果、ヒートシンクにおいて熱負荷の異なる箇所を通るように貫通孔の位置を調整し、位置調整した貫通孔にヒートパイプを装着すれば、ヒートシンクの局所的な温度上昇をより効果的に抑制することができる。

　押出型材を接合して構成されるヒートシンクにおいて、ヒートシンク内部にヒートパイプを装着可能とする場合でも、製造工数の増大を抑制することができる。

本実施形態によるヒートシンクを示した模式的な斜視図である。２つの押出型材を抽出して示した模式的な正面図である。ヒートシンクの構造を説明するための模式的な平面図である。図３に示したヒートシンクの正面図である。貫通孔に装着されたヒートパイプを示したヒートシンクの縦断面図である。ヒートシンクの製造工程（Ａ）～（Ｄ）を説明するための模式図である。押出型材の第１の変形例を示した正面図である。フィンの枚数が異なるを押出型材の変形例を示した図（Ａ）～（Ｃ）である。複数の貫通孔を設けた第１型材の変形例を示した図である。第２型材を設けたヒートシンクの変形例を示す模式的な正面図である。幅寸法の異なる複数の第１型材を設けたヒートシンクの変形例を示した図である。フィンの第１の変形例（Ａ）および第２の変形例（Ｂ）を示した図である。貫通孔の第１の変形例（Ａ）および第２の変形例（Ｂ）を示した図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（ヒートシンクの全体構成）
　図１～図５を参照して、一実施形態によるヒートシンク１００について説明する。ヒートシンク１００は、発熱体である冷却対象物に取り付けられ、冷却対象物を冷却するための冷却器である。ヒートシンク１００は、冷却対象物の取付箇所から吸熱し、ヒートシンク１００の外部に放熱することにより、冷却対象物を冷却する。

　図１に示すヒートシンク１００は、ベース部１０と、ベース部１０から突出する複数のフィン２０とを有する押出型材１を複数備える。

　押出型材１は、押出成形により形成された型材であり、金属材料により形成されている。金属材料は、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金などであり、熱伝導性の高い材料が好ましい。押出成形は、金型を用いて金属材料を所定方向（押出方向、Ｙ方向）に押し出すことにより、押出方向に延びる所望の断面形状の型材を一体形成するものである。そのため、押出型材１は、ベース部１０と、複数のフィン２０とを一体的に有する。

　押出型材１は、上記のように押出方向に延びる形状を有する。押出方向と直交する断面において、ベース部１０からフィン２０が立ち上がる方向（Ｚ方向）を高さ方向とし、高さ方向と直交する方向（Ｘ方向）を幅方向とする。押出型材１は、幅Ｗ２（図２参照）、高さＨ１の寸法を有する。押出型材１の押出方向の長さＬ１は、ヒートシンク１００の寸法に対応するように設定される。複数の押出型材１がＸ方向に並べて接合されることにより、縦横の一方の長さがＬ１で、他方の長さが押出型材１の配列数に応じた長さＷ１となるヒートシンク１００が構成される。押出型材１の長さＬ１、および配列数を変更することにより、所望の大きさのヒートシンク１００が構成できる。

　ヒートシンク１００を構成する複数の押出型材１は、Ｙ方向と直交するＸ方向に並べて互いに接合され、一体化されている。具体的には、Ｘ方向に並べられた複数の押出型材１のうち、隣接する押出型材１同士が、Ｘ方向に互いに接続されている。複数の押出型材１は、たとえばろう付けにより接合されている。押出型材１同士の接合は、たとえば溶接などでもよい。

　図１に示す押出型材１は、ベース部１０と、フィン２０と、補強部３０とを一体的に含んでいる。

　ベース部１０は、Ｘ方向に延びるとともに、Ｚ方向に所定の厚みを有する平板形状を有する。図２の例では、ベース部１０は、矩形状の断面形状を有する。ベース部１０は、幅寸法Ｗ２が高さ寸法Ｈ２よりも大きく、横長の長方形断面を有する。ベース部１０は、Ｙ方向に延びる。ベース部１０は、Ｚ方向の両側の第１表面１１および第２表面１２と、Ｘ方向の両側の一対の側面１３とを有する。第１表面１１および第２表面１２は、互いに略平行な平坦面である。ただし、第１表面１１、第２表面１２の形状は、平坦でなくてもよい。一対の側面１３は、互いに略平行な平坦面である。複数の押出型材１は、各々のベース部１０の互いに隣接する側面１３同士が接合されている。複数の押出型材１の間には、押出型材１の構成材料よりも低融点のろう材４０が介在している。ろう材４０の材料は、特に限定されないが、一般に、押出型材１の構成材料と同種の材料（アルミニウム合金の場合、アルミニウムろう材）が用いられる。ろう材として、平板状の心材の両面に低融点のろう材をクラッドしたクラッド材（ブレージングシート）を用いてもよい。

　ヒートシンク１００は、各々のベース部１０の第２表面１２によって、平坦な取付面１０１が構成されている。取付面１０１には、冷却対象物１０２が取り付けられる。そのため、第２表面１２の形状は、冷却対象物１０２の形状に対応したものとなる。たとえば、取付面１０１と冷却対象物１０２とは、互いに極力密着するように平坦面同士とされる。第２表面１２は、冷却対象物１０２と嵌合する段差（凹部または凸部）などを有する非平坦面でもよい。ヒートシンク１００は、冷却対象物１０２の熱を、ベース部１０を介して吸収し、各々のフィン２０から放熱する。

　複数のフィン２０は、それぞれ、ベース部１０から立ち上がるように形成されている。複数のフィン２０は、Ｚ方向の一方端部でベース部１０の第１表面１１に接続する。各々のフィン２０は、Ｚ方向およびＹ方向に延びる平板形状を有する。個々のフィン２０は、フィン２０の全体に亘って略一定の厚みを有する。各々のフィン２０の厚みは、互いに略同一である。複数のフィン２０は、互いに略平行に設けられている。各々のフィン２０は、Ｘ方向の両側の一対の側面２１を有する。一対の側面２１は、互いに略平行である。複数のフィン２０は、Ｚ方向の他方端部で補強部３０に接続している。

　複数のフィン２０は、Ｘ方向に互いに離隔するように配置されている。複数のフィン２０は、所定のピッチＰ（＞０）で、Ｘ方向に等間隔で配列されている。なお、フィン２０のピッチＰは、Ｘ方向における隣り合うフィン２０の中心間の距離である。

　複数のフィン２０は、隣接する押出型材１のフィン２０とのピッチＰも概ね一致するように設けられている。そのため、ヒートシンク１００の全体に渡って、概ね一定のピッチＰとなるように、複数のフィン２０が設けられている。なお、隣接する押出型材１のフィン２０との間のピッチについては、厳密に一定である必要はなく、ろう付け後のろう材４０の厚み分の誤差も許容する。

　補強部３０は、Ｘ方向に延びるとともに、Ｚ方向に所定の厚みを有する平板形状を有する。補強部３０は、矩形状の断面形状を有する。補強部３０は、幅寸法が高さ寸法よりも大きく、横長の長方形断面を有する。補強部３０の幅寸法は、ベース部１０の幅寸法Ｗ２と略等しい。補強部３０の高さ寸法（厚み）は、ベース部１０の高さ寸法（厚み）Ｈ２よりも小さい。補強部３０は、Ｙ方向に延びる。補強部３０は、Ｚ方向の両側の第１表面３１および第２表面３２と、Ｘ方向の両側の一対の側面３３とを有する。第１表面３１および第２表面３２は、互いに略平行な平坦面である。第１表面３１および第２表面３２は、非平坦面でもよいし、互いに平行でなくてもよい。一対の側面３３は、互いに略平行な平坦面である。複数の押出型材１は、各々の補強部３０の互いに隣接する側面３３同士が接合されている。

　このように、複数の押出型材１は、ベース部１０の側面１３および補強部３０の側面３３の各々で、互いに接合されている。ベース部１０の側面１３および補強部３０の側面３３は、共に同一平面（ＺＹ平面）上に配置されている（Ｘ方向の位置が揃っている）。なお、側面１３および側面３３は、押出型材１同士を接合するための継手部分であるので、側面１３および側面３３の表面形状は、接合方法に応じた継手形状を有していればよく、平坦面以外でもよい。ベース部１０および補強部３０は、押出型材１において最大の幅寸法を有する。押出型材１の幅寸法というとき、ベース部１０および補強部３０の幅寸法Ｗ２と一致する。

　ここで、複数の押出型材１は、ヒートパイプ５０を装着可能に形成されたＹ方向に延びる貫通孔１５をベース部１０に有する第１型材１ａを含む。

　図１および図２では、ヒートシンク１００を構成する複数の押出型材１の全てを、貫通孔１５を有する第１型材１ａにより構成した例を示している。複数の押出型材１の一部を貫通孔１５を有する第１型材１ａにより構成し、他の一部を貫通孔１５を有しない押出型材１により構成してもよい。たとえば、ヒートシンク１００のＸ方向の両端部にはヒートシンク１００を固定するための構造（リブ、フランジや突起、ブラケット状部分など）を設けるなどのため、他の押出型材１とは異なる形状の押出型材を配置する場合がある。そのため、たとえばヒートシンク１００のＸ方向の両端部に、固定用構造を設けた貫通孔１５を有さない押出型材１を第１型材１ａとは別個に設けてもよい。第１型材１ａは、ヒートシンク１００のうちで、少なくとも１つ設けられる。好ましくは、第１型材１ａは複数設けられる。

　第１型材１ａは、たとえば、１つまたは２つの貫通孔１５を有する。図１および図２では、第１型材１ａは、１つの貫通孔１５を有する。

　貫通孔１５は、ベース部１０をＹ方向に貫通している。貫通孔１５は、Ｙ方向に直線状に延びる。貫通孔１５は、押出成形によってベース部１０に形成されたものである。このため、ヒートシンク１００を構成する複数の押出型材１の一部または全部に第１型材１ａを用いることにより、複数の押出型材１を接合するだけで、ヒートパイプを装着可能な貫通孔１５が後加工なしでヒートシンク１００に形成される。

　貫通孔１５は、円形の断面形状を有する。貫通孔１５は、内径ｄを有する。貫通孔１５が円形断面を有するので、貫通孔１５の幅寸法（Ｘ方向の寸法）は、内径ｄに一致する。たとえば、内径ｄは、ベース部１０の高さ寸法Ｈ２の１／２よりも大きい。貫通孔１５の内径ｄは、たとえば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。貫通孔１５は、Ｘ方向において、ベース部１０のいずれかの側面１３に偏った位置に形成されている。つまり、貫通孔１５の中心Ｃ１が、ベース部１０のＸ方向の中心Ｃ２からＸ方向にずれた位置に配置されている。貫通孔１５の中心Ｃ１と、ベース部１０のＸ方向の中心Ｃ２とがＸ方向に一致していてもよい。

　貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄは、複数のフィン２０の間隔ＣＬよりも大きい。好ましくは、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄは、複数のフィン２０のピッチＰ以上の大きさを有する。貫通孔１５は、２つのフィン２０の間に跨がるように形成されている。つまり、貫通孔１５は、Ｚ方向において、複数のフィン２０とオーバラップするように形成されている。貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄは、たとえば、複数のフィン２０のピッチＰの１倍以上２倍以下の大きさを有する。

　貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄは、ベース部１０の幅寸法Ｗ２の２／３以下の大きさを有し、１／２以下の寸法を有すると好ましい。図２の例では、貫通孔１５とベース部１０の一方の側面１３との間隔Ｄｓ１が、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄと概ね等しい。貫通孔１５とベース部１０の他方の側面１３との間隔Ｄｓ２が、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄよりも小さい。貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄは、たとえば、ベース部１０の幅寸法Ｗ２の１／５以上、１／２以下の大きさを有する。

　第１型材１ａを含む複数の押出型材１は、それぞれ６枚以下のフィン２０を有する。図２では、第１型材１ａは、３枚のフィン２０と、１つの貫通孔１５が形成されたベース部１０とを有する。このため、第１型材１ａは、ヒートシンク１００の構成単位として十分に小型で簡素な構造になる。また、第１型材１ａの幅寸法Ｗ２を小さくできるので、複数の第１型材１ａを配列してヒートシンク１００を構成した場合に、貫通孔１５の間隔Ｄｈ（図４参照）を十分に小さくできる。そのため、適切な位置の貫通孔１５を選択して、ヒートパイプを装着できる。

　（ヒートシンクの構成例）
　図３および図４に示すように、ヒートシンク１００は、取付面１０１において複数の冷却対象物１０２（図４参照）を設置可能に構成されている。取付面１０１には、矩形状の複数の設置領域ＳＡが設けられ、各々の設置領域ＳＡに冷却対象物１０２を取り付け可能である。設置領域ＳＡは、幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ３を有する。設置領域ＳＡは、長さＬ１よりも小さいＹ方向の長さＬ２を有する。

　一例として、図３では、取付面１０１において、３行×３列の９箇所の設置領域ＳＡが設けられている。各々の設置領域ＳＡでは、冷却対象物１０２がビス１０４（図４参照）などを用いてベース部１０に取り付けられている。図示は省略するが、ベース部１０には、冷却対象物１０２を取り付けるためのタップ穴が設けられている。

　各々の押出型材１は、Ｙ方向に設置領域ＳＡを３つ並べることが可能な長さＬ１を有し、Ｘ方向に合計１３個設けられることにより、Ｘ方向に設置領域ＳＡを３つ並べることが可能なヒートシンク１００を構成している。図示の都合上、図１では押出型材１の数を少なくして示している。押出型材１の長さおよび配列数によって、ヒートシンク１００のＹ方向の全長およびＸ方向の全長は、たとえば数十ｃｍ～数ｍ程度に形成することができ、ヒートシンク１００は大型化に適している。たとえば、押出型材１のＹ方向の長さＬ１は、たとえば１０ｃｍ以上５ｍ以下である。押出型材１の幅寸法Ｗ２は、たとえば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。押出型材１の高さ寸法（ヒートシンク１００の高さ寸法）Ｈ１は、たとえば５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。押出型材１の総数は、たとえば５個以上１００個以下である。

　ヒートシンク１００は、たとえば自動車、電車などの車両、航空機または船舶に搭載され、移動に伴う空気流によって冷却対象物１０２の放熱を行う強制空冷型のヒートシンクである。ヒートシンク１００は、たとえば工場やプラントなどの施設に設置され、送風機からの送風によって冷却対象物１０２の放熱を行うヒートシンクである。空気流は、Ｙ方向に流れて複数のフィン２０（図４参照）の間を通過する。図３におけるＹ方向のいずれか一方側が空気流の上流側となり、Ｙ方向のいずれか他方側が空気流の下流側となる。空気流は、複数のフィン２０の間を通過する際にフィン２０から熱を吸収する。

　冷却対象物１０２は、たとえばモータ駆動回路や電力変換回路に用いられるインバータ、コンバータを構成するパワーモジュールや、その他の高発熱の素子や回路である。ヒートシンク１００のサイズ、設置領域ＳＡの数、配置および形状、冷却対象物１０２の種類等は一例であり、これに限られない。ヒートシンク１００は、自然空冷型のヒートシンクであってもよい。

　図３において、各々の第１型材１ａの貫通孔１５は、ヒートシンク１００をＹ方向に貫通している。また、合計１３本の貫通孔１５のうち、一部の貫通孔１５は設置領域ＳＡと重なる位置を通過している。他の一部の貫通孔１５は、設置領域ＳＡ以外の領域（Ｘ方向の設置領域ＳＡの間の位置）と重なる位置を通過する。貫通孔１５を有する第１型材１ａと、貫通孔１５を有さない押出型材１とが混在する場合、第１型材１ａは、ヒートシンク１００の全体において、設置領域ＳＡと重なる位置に配置されるのが好ましい。

　また、図４に示すように、各々の第１型材１ａの貫通孔１５は、Ｘ方向に略等間隔Ｄｈで配列されている。ここでは、隣接する貫通孔１５の間隔Ｄｈは、貫通孔１５の中心間距離とする。隣接する貫通孔１５の間隔Ｄｈは、設置領域ＳＡの幅寸法Ｗ３よりも小さい。たとえば、隣接する貫通孔１５の間隔Ｄｈは、設置領域ＳＡの幅寸法Ｗ３の１／２よりも小さい。そのため、Ｘ方向において、複数の貫通孔１５が設置領域ＳＡと重なる位置を通過する。図４の例では、隣接する貫通孔１５の間隔Ｄｈは、設置領域ＳＡの幅寸法Ｗ３の１／３よりも小さい。そのため、３つの貫通孔１５が１つの設置領域ＳＡと重なる位置を通過するように配置されている。１つの設置領域ＳＡと重なる位置に、２つ以下または４つ以上の貫通孔１５が配置されてもよい。

　図４に示すように、ヒートシンク１００は、貫通孔１５内に装着されたヒートパイプ５０を備えている。図４では、便宜的に、ヒートパイプ５０が装着された貫通孔１５にハッチングを付し、ヒートパイプ５０が装着されていない貫通孔１５にはハッチングを付さないことにより、ヒートパイプ５０の有無を示している。

　ヒートパイプ５０は、貫通孔１５に選択的に装着されている。全ての貫通孔１５にヒートパイプ５０を装着してもよいし、全ての貫通孔１５にヒートパイプ５０を装着しなくてもよい。熱負荷を分散するために、ヒートパイプ５０を１つ以上設けるのが好ましい。図４では、ヒートパイプ５０は、設置領域ＳＡと重なる位置を通過する貫通孔１５に、選択的に装着されている。その結果、ヒートパイプ５０は、複数の設置領域ＳＡにそれぞれ取り付けられた複数の冷却対象物１０２と重なる位置に設けられている。

　ヒートパイプ５０は、減圧状態で密閉された管内に所定量の作動液（水など）が封入された構造を有する。ヒートパイプ５０の内部では、高温部から吸熱して作動液が蒸発して低温部側へ移動し、低温部へ移動した蒸気流が放熱により凝縮して液相状態で高温部側へ戻る。その結果、ヒートパイプ５０は、作動液を循環させて高温部と低温部との間で熱を移動させる。そのため、ヒートパイプ５０は、長手方向に沿って温度ムラが発生する場合に、相対的に高温の領域から相対的に低温の領域へ熱を輸送し、温度分布を均一化する。

　ヒートパイプ５０は、図３に示したように、Ｙ方向に並ぶ３つの設置領域ＳＡと重なる位置を通過するが、これらの設置領域ＳＡに設置される冷却対象物１０２の熱負荷は、必ずしも同一ではない。また、ヒートシンク１００に送り込まれる空気流の下流側ほど空気温度が上昇するため、冷却効率が低下する。ヒートパイプ５０は、相対的に高温（熱負荷が大きい、冷却効率が低い）となる設置領域ＳＡの熱を、より低温（熱負荷が小さい、冷却効率が高い）となる側に輸送して、ヒートシンク１００のＹ方向における熱負荷を均一化する。

　これにより、ヒートシンク１００は、ヒートパイプ５０によってＹ方向に並ぶ設置領域ＳＡの各々の熱負荷を分散し、局所的な温度上昇を抑制する。設置領域ＳＡ以外の領域と重なる位置を通過する貫通孔１５には、ヒートパイプ５０を装着しないことにより、部品点数の増大を抑制し、ヒートシンク１００の軽量化を図ることが可能である。

　図５に示すように、ヒートパイプ５０が装着された貫通孔１５は、両端部がそれぞれシール材５１により封止されている。シール材５１は、合成樹脂などを主成分とし、貫通孔１５の開口部分に充填されて貫通孔１５を密閉する。これにより、貫通孔１５内に水などが浸入することが防止されている。なお、シール材５１は必須ではなく、貫通孔１５にシール材５１を設けなくてもよい。

　（ヒートシンクの製造方法）
　次に、図６を参照して、本実施形態のヒートシンク１００の製造方法の概略を説明する。ヒートシンク１００の製造方法は、主として、押出型材１の作成、押出型材１の接合、ヒートパイプ５０の装着、仕上げ加工、の工程を含む。

　まず、押出成形により、押出型材１が作成される。図２に示した断面形状を形成するための金型を用いて、押出型材１が成形され、所定の長さＬ１（図１参照）単位で切断されることにより、図６（Ａ）に示すように、押出型材１（第１型材１ａ）が作成される。なお、図示は省略するが、押出成形後、各押出型材１の接合面であるベース部１０の側面１３および補強部３０の側面３３は、機械加工により所望精度に仕上げられる。

　図６（Ｂ）に示すように、それぞれの押出型材１がろう付けにより一体的に接合される。押出型材１は、接合面であるベース部１０の側面１３および補強部３０の側面３３が上下を向くように寝かせた状態で、シート状のろう材４０を接合面間に配置しつつ上方に積層される。ろう材４０を挟んで積層された複数の押出型材１が、たとえば真空ろう付けにより所定のろう付け温度で接合される。これにより、複数の押出型材１が一体化して所望サイズのヒートシンク１００が構成される。

　図６（Ｃ）に示すように、第１型材１ａの貫通孔１５に、選択的にヒートパイプ５０が装着される。図６（Ｃ）は、５つの貫通孔１５の内、図中の右から２番目および３番目の貫通孔１５にヒートパイプ５０を装着する例を示している。装着後、ヒートパイプ５０が装着された貫通孔１５は、シール材５１（図６（Ｄ）参照）により封止される。図示は省略するが、取付面１０１の要求精度に応じて、ヒートシンク１００の取付面１０１（図６（Ｄ）参照）に対して、機械加工による仕上加工が行われる。これにより、ヒートシンク１００が完成する。

（本実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　このヒートシンク１００では、押出成形によって得られる第１型材１ａに、予めヒートパイプ５０を選択的に装着可能な貫通孔１５を設けるので、第１型材１ａを含む複数の押出型材１を並べて接合するだけで、ヒートシンク１００にヒートパイプ５０の装着用の貫通孔１５を設けることができる。そのため、ヒートシンク１００の内部にヒートパイプ５０を装着可能とする場合でも、後加工でヒートパイプ装着用の穴を形成する場合と比較して、製造工数の増大を抑制することができる。製造工数の増大の抑制により、製造コストも抑制することができる。また、貫通孔１５にヒートパイプ５０を設けない場合でも、第１型材１ａの一部を貫通孔１５により肉抜きできるので、ヒートシンク１００の軽量化を図ることができる。

　ヒートシンク１００では、全ての押出型材１を第１型材１ａにより構成したので、容易に、設置領域ＳＡと重なる位置に貫通孔１５を配置できる。そのため、熱負荷の異なる設置領域ＳＡと重なる位置の貫通孔１５を選択してヒートパイプ５０を装着することができる。その結果、効果的に熱負荷を分散し、局所的な温度上昇を抑制することができる。

　また、ヒートシンク１００では、第１型材１ａに複数のフィン２０を設けたことに伴ってベース部１０の幅寸法Ｗ２がフィン２０のピッチＰ以上の大きさとなる。これを利用して、第１型材１ａにフィン２０のピッチＰ以上の比較的大きいサイズの貫通孔１５を設けた。その結果、たとえば貫通孔１５の総断面積が同じで、フィン２０のピッチＰよりも小さい小型の貫通孔を多数設ける構成と比べて、金型を簡素化でき、貫通孔１５を容易に形成することができる。

　また、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄを、ベース部１０の幅寸法の２／３以下の大きさとしたので、貫通孔１５が過度に大きくなり過ぎることがない。また、ベース部１０に冷却対象物１０２を取り付ける場合、取付用のタップ穴などを設ける場合があるが、貫通孔１５を形成しても、ベース部１０にタップ穴などを設けるための十分なスペースを確保できる。貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄを、ベース部１０の幅寸法の１／２以下とする場合、タップ穴などを設けるためのスペースをさらに確保できるので好ましい。

　また、第１型材１ａに１つの貫通孔１５を設けたので、金型構造が過度に複雑化するのを抑制できるとともに、ヒートパイプ５０を装着する場合でも過度に部品点数が増大することを抑制できる。

　また、押出型材１に設けるフィン２０の枚数を６枚以下とすることによって、製造コストおよび製造難度が過度に増大するのを抑制できる。

　また、第１型材１ａに３枚のフィン２０を設けることにより、５枚または６枚のフィン２０を設ける場合よりも、さらに製造コストおよび製造難度の増大を効果的に抑制できる。また、２枚のフィン２０を設ける場合よりもベース部１０の幅を大きくできるため、貫通孔１５を容易に大きく形成することができる。また、第１型材１ａに、１つの貫通孔１５を設けることにより、フィン２０が３枚の場合でもフィン２０のピッチＰ以上の大きな貫通孔１５を容易に形成できる。

　また、貫通孔１５内に選択的に装着されたヒートパイプ５０を設けることにより、複数の押出型材１の接合によって比較的大型のヒートシンク１００を形成する場合でも、ヒートパイプ５０によりヒートシンク１００の温度分布を均一化することができる。そのため、ヒートシンク１００において、熱負荷の異なる箇所（設置領域ＳＡ）がある場合でも局所的な温度上昇を抑制することができる。また、複数の第１型材１ａが設けられる構成では、熱負荷の異なる設置領域ＳＡと重なる位置の貫通孔１５を選択してヒートパイプ５０を装着できるので、ヒートシンク１００の局所的な温度上昇を効果的に抑制することができる。

　［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

　たとえば、上記実施形態では、押出型材１が補強部３０を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。図７に示すように、押出型材１が補強部３０を有していなくてもよい。図７では、複数のフィン２０の各々が、一端部でベース部１０と連続し、他端部が開放されている。

　また、上記実施形態では、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄが、複数のフィン２０のピッチＰ以上の大きさを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。図７のように、貫通孔１５のＸ方向の寸法ｄが、ピッチＰよりも小さくてもよい。

　また、上記実施形態では、３枚のフィン２０を有する押出型材１（第１型材１ａ）の例を示したが、本発明はこれに限られない。図８（Ａ）の例では、押出型材１（第１型材１ａ）は、２枚のフィン２０を有する。図８（Ｂ）の例では、押出型材１（第１型材１ａ）は、４枚のフィン２０を有する。図８（Ｃ）の例では、押出型材１（第１型材１ａ）は、５枚のフィン２０を有する。図９の例では、押出型材１（第１型材１ａ）は、６枚のフィン２０を有する。押出型材１（第１型材１ａ）は、７枚以上のフィン２０を有してもよい。ただし、７枚以上のフィン２０を設ける場合、必要以上に第１型材１ａが大型化および複雑化しやすくなるため、フィン２０の枚数は６枚以下が好ましい。さらに、第１型材１ａに４枚のフィン２０を設ける図８（Ｂ）の場合、５枚または６枚のフィン２０を設ける場合よりも、製造コストおよび製造難度の増大を効果的に抑制できる。また、２枚のフィン２０を設ける場合よりもベース部１０の幅を大きくできるため、貫通孔１５を容易に大きく形成することができる。

　また、上記実施形態では、１つの貫通孔１５を有する第１型材１ａの例を示したが、本発明はこれに限られない。図９の例では、第１型材１ａは、２つの貫通孔１５を有する。２つの貫通孔１５は、形状および大きさが同一でもよいし、形状および大きさの一方または両方が異なっていてもよい。第１型材１ａに２つの貫通孔１５を設けたので、構造の過度な複雑化を抑制しつつ、装着可能なヒートパイプ５０の最大数、および、選択可能なヒートパイプ５０の装着位置の数を多くすることができる。押出型材１（第１型材１ａ）は、３つ以上の貫通孔１５を有してもよい。ただし、第１型材１ａに３つ以上の貫通孔１５を設ける場合、必要以上に第１型材１ａが大型化および複雑化しやすく、全ての貫通孔１５にヒートパイプ５０を装着する場合には部品点数が多くなるため、貫通孔１５の数は１つまたは２つが好ましい。

　また、上記実施形態では、複数の押出型材１を、全て第１型材１ａにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば図１０に示すように、貫通孔１５を有する第１型材１ａと、貫通孔１５が形成されていない押出型材１とが設けられていてもよい。

　また、上記実施形態では、同一形状の押出型材１（同一形状の第１型材１ａ）を並べて接合した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ方向の寸法が異なる複数種類の押出型材１が設けられていてもよい。図１０では、複数の押出型材１は、第１型材１ａとはベース部１０の幅寸法が異なる第２型材１ｂを含む。第１型材１ａは、幅寸法Ｗ１１を有し、第２型材１ｂは、幅寸法Ｗ１１とは異なる幅寸法Ｗ１２を有する。第２型材１ｂの幅寸法Ｗ２は、第１型材１ａの幅寸法Ｗ１よりも小さい。そのため、第１型材１ａの間に介在する第２型材１ｂの数に応じて、隣り合う貫通孔１５の間隔Ｄｈが非一定となっている。たとえば冷却対象物１０２の内部の所定位置に、局所的な発熱部１０３があり、温度ムラが生じ易い場合などに、第２型材１ｂによって貫通孔１５の間隔Ｄｈを調整して、局所的な発熱部１０３と重なる位置、または局所的な発熱部１０３と重なる位置の近傍にヒートパイプ５０が配置される。

　ここで、図４のように同じ第１型材１ａを複数並べる場合、貫通孔１５の間隔Ｄｈも一定になるが、図１０のように、ベース部１０の幅寸法が異なる第２型材１ｂを第１型材１ａの間に介在させる場合、貫通孔１５の間隔Ｄｈを変化させることができる。そのため、複数の押出型材１の配列における第１型材１ａの位置を調整するだけでなく、第２型材１ｂの位置や数を調整すれば、熱負荷の異なる箇所（発熱部１０３と重なる位置）に応じて貫通孔１５の位置をより精密に調整することができる。その結果、ヒートシンク１００において熱負荷の異なる箇所（発熱部１０３と重なる位置）を通るように貫通孔１５の位置を調整し、位置調整した貫通孔１５にヒートパイプ５０を装着すれば、ヒートシンク１００の局所的な温度上昇をより効果的に抑制することができる。

　また、第１型材１ａが複数設けられる場合に、幅寸法の異なる複数種類の第１型材１ａが設けられてもよい。図１１では、ヒートシンク１００を構成する押出型材１が、第１の幅寸法Ｗ２１を有する第１型材２０１と、第２の幅寸法Ｗ２２を有する第１型材２０２と、第３の幅寸法Ｗ２３を有する第１型材２０３と、を含んでいる。第１型材２０１～２０３は、それぞれフィン２０の枚数が異なっている。幅寸法の異なる複数種類の第１型材２０１～２０３が配列される結果、隣り合う貫通孔１５の間隔Ｄｈが非一定となっている。この場合でも、第１型材２０１～２０３の組み合わせ（数、配列順序）を調整することによって、熱負荷の異なる箇所（発熱部１０３と重なる位置）に応じて貫通孔１５の位置をより精密に調整することができる。

　また、上記実施形態では、平板状のフィン２０の例を示したが、本発明はこれに限られない。図１２（Ａ）の例では、フィン２０は、他端部に近付くに従って厚みが小さくなるように、テーパ状の断面形状を有する。一対の側面２１が、非平行となっている。図１２（Ｂ）の例では、フィン２０は、側面２１に、外向きに突出する凸部２２を有する。凸部２２により、フィン２０の表面積を増大させることができる。

　また、上記実施形態では、円形状の貫通孔１５の例を示したが、本発明はこれに限られない。図１３（Ａ）では、貫通孔１５ａは、Ｚ方向に延びる非円形状を有する。貫通孔１５ａは、Ｚ方向に延びる長円形状を有する。図１３（Ｂ）では、貫通孔１５ｂは、Ｘ方向に延びる非円形状を有する。貫通孔１５ｂは、Ｘ方向に延びる長円形状を有する。貫通孔の断面形状は、長円形状以外の多角形状、円形状以外の他の楕円形状などでもよい。

　また、上記実施形態では、押出型材１が複数のフィン２０を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１型材以外の押出型材については、１枚のフィンのみを備える構成であってもよい。

　１　押出型材
　１ａ、２０１、２０２、２０３　第１型材
　１ｂ　第２型材
　１０　ベース部
　１５、１５ａ、１５ｂ　貫通孔
　２０　フィン
　５０　ヒートパイプ
　１００　ヒートシンク

Claims

　ベース部と、前記ベース部から突出するフィンとを有し、押出方向と直交する幅方向に並べて互いに接合された複数の押出型材を備え、
　前記複数の押出型材は、前記フィンを複数有するとともに、ヒートパイプを装着可能に形成された前記押出方向に延びる貫通孔を前記ベース部に有する第１型材を含む、ヒートシンク。
　前記貫通孔の前記幅方向の寸法は、前記複数のフィンのピッチ以上の大きさを有する、請求項１に記載のヒートシンク。
　前記第１型材は、１つまたは２つの前記貫通孔を有する、請求項１または２に記載のヒートシンク。
　前記第１型材を含む複数の前記押出型材は、それぞれ６枚以下の前記フィンを有する、請求項１または２に記載のヒートシンク。
　前記第１型材は、３枚または４枚の前記フィンと、１つまたは２つの前記貫通孔が形成された前記ベース部とを有する、請求項４に記載のヒートシンク。
　前記貫通孔内に選択的に装着されたヒートパイプをさらに備える、請求項１または２に記載のヒートシンク。
　前記複数の押出型材は、前記第１型材とは前記ベース部の幅寸法が異なる第２型材を含む、請求項１または２に記載のヒートシンク。