WO2021111493A1

WO2021111493A1 - ヒートシンク

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Publication number: WO2021111493A1
Application number: PCT/JP2019/046977
Authority: WO
Inventors: 貴大藏堀; 樹松永; 崇弘原田; 悠揮岡田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-06-10
Also published as: JPWO2021111493A1; CN114747304B; JP6815562B1; CN114747304A; US11488885B2; US20220270947A1

Abstract

ヒートシンク（１）は、半導体モジュール（４）が取り付けられる取付領域（２１）を含む第１の面（２ａ）を有し、第１の面（２ａ）の第１の辺（２ｈ）が鉛直方向に延びるように設置されるヒートシンク（１）である。取付領域（２１）には、オイル（６）を含有する放熱グリス（５）が塗布されている。第１の面（２ａ）のうち取付領域（２１）よりも下方には、水平方向に延びる第１の溝（２２）が形成されている。第１の溝（２２）の内壁は、溝上面と、溝上面の下方に溝上面と離れて配置される溝下面とを有している。水平方向における第１の溝（２２）の長さ（Ｌ１）は、水平方向における第１の面（２ａ）の長さ（Ｌ２）よりも短い。壁（２３）は、水平方向に延びる第１の壁（２４）と、第１の壁（２４）のうち水平方向の両端部にそれぞれ連結されて第１の壁（２４）から離れるにつれて上方に位置するように傾斜する第２の壁（２５）とを有する。

Description

ヒートシンク

　本発明は、発熱体で発生する熱を放熱するヒートシンクに関する。

　従来、半導体モジュールなどの発熱体で発生する熱を放熱するヒートシンクが知られている。半導体モジュールおよびヒートシンクは、例えば電力変換装置に搭載される。一般的に、ヒートシンクは、表面に半導体モジュールが取り付けられた矩形状のベースプレートと、ベースプレートの裏面に取り付けられて互いに平行に配置された複数のフィンとを備える。ベースプレートの表面は、半導体モジュールが取り付けられる取付領域を含んでいる。一般的に、半導体モジュールとヒートシンクとの熱伝導性を向上させるために、ヒートシンクの取付領域には放熱グリスが塗布されている。また、放熱グリスをヒートシンクの取付領域に塗布する際の作業性を向上させるために、放熱グリスにはオイルが含有されている。

　放熱グリスの経年劣化または温度変化により、オイルが放熱グリスから分離してヒートシンクの取付領域と半導体モジュールとの間から漏れ出すことがある。ベースプレートの表面が鉛直方向に延びるように配置されている場合、この漏れ出したオイルがベースプレートの表面を伝って下方に流れて、半導体モジュールを備える装置の外に流出すると、半導体モジュールを備える装置の外に設置された機器、半導体モジュールを備える装置の設置場所の床面などを汚損するという問題が生じる。

　このような問題を解決する技術として、特許文献１には、ベースプレートの表面のうち取付領域よりも下方に溝を設けたヒートシンクが開示されている。特許文献１に開示されたヒートシンクでは、放熱グリスから分離したオイルを溝内に保持できるため、オイルが、半導体モジュールを備える装置の外に流出することを抑制できる。溝の内壁は、溝上面と、溝上面の下方に溝上面と離れて配置される溝下面とを有する。

特開２００６－２９４９１８号公報

　特許文献１に開示されたヒートシンクでは、溝のみでオイルを保持するため、保持できるオイルの量が溝の容積に依存する。オイルを含有する放熱グリスが塗布されるヒートシンクでは、より多くのオイルを保持できる構造の開発が望まれている。

　また、特許文献１に開示されたヒートシンクでは、溝がベースプレートの表面の水平方向の全長に亘って形成されており、ベースプレートの側面まで達している。そのため、オイルが溝に沿ってベースプレートの側面まで流れていき、ベースプレートの側面を伝って半導体モジュールを備える装置の外に漏れ出すおそれがある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来よりも保持できるオイルの量を増やすことができるとともに、オイルが半導体モジュールを備える装置の外に漏れ出すことを抑制できるヒートシンクを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるヒートシンクは、発熱体が取り付けられる取付領域を含む第１の面を有し、第１の面の第１の辺が鉛直方向に延びるように設置されるヒートシンクであって、取付領域には、オイルを含有する放熱グリスが塗布されている。第１の面のうち取付領域よりも下方には、水平方向に延びる第１の溝が形成されている。第１の溝の内壁は、溝上面と、溝上面の下方に溝上面と離れて配置される溝下面と、を有している。水平方向における第１の溝の長さは、水平方向における第１の面の長さよりも短い。第１の面には、第１の面から突出する壁が形成されている。第１の面の第１の辺が鉛直方向に延びるように配置されたときに、鉛直方向における壁の位置が、鉛直方向における第１の溝の位置よりも下方になるように、第１の溝および壁が配置されている。壁は、水平方向に延びる第１の壁と、第１の壁のうち水平方向の両端部にそれぞれ連結されて第１の壁から離れるにつれて上方に位置するように傾斜する第２の壁と、を有する。

　本発明によれば、従来よりも保持できるオイルの量を増やすことができるとともに、オイルが半導体モジュールを備える装置の外に漏れ出すことを抑制できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるヒートシンクを示す正面図本発明の実施の形態１にかかるヒートシンクを示す背面図図２に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったヒートシンクの断面図図３に示された第１の溝および壁を拡大した断面図図１に示された第１の溝および壁を拡大した図図５に示されたＶＩ－ＶＩ線に沿った第１の溝および壁の断面図鉛直方向における第１の溝の高さを説明するための断面図比較例にかかるヒートシンクの第１の溝にオイルが保持された状態を示す断面図本発明の実施の形態１にかかるヒートシンクの第１の溝にオイルが保持された状態を示す断面図本発明の実施の形態２にかかるヒートシンクを示す正面図本発明の実施の形態３にかかるヒートシンクを示す正面図本発明の実施の形態３にかかるヒートシンクを示す背面図図１２に示されたＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿ったヒートシンクの断面図図１１に示された第１の溝および壁を拡大した図図１２に示された貫通孔およびガイド面を拡大した図図１３に示された第１の溝、壁、貫通孔およびガイド面を拡大した断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかるヒートシンクを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるヒートシンク１を示す正面図である。以下、ヒートシンク１の幅方向をＸ軸方向とし、ヒートシンク１の高さ方向をＹ軸方向とし、ヒートシンク１の奥行方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに直交する。Ｘ軸方向およびＺ軸方向は、水平方向と一致する。Ｙ軸方向は、鉛直方向と一致する。以下の説明では、Ｘ軸方向を水平方向と称し、Ｙ軸方向を鉛直方向と称することもある。発熱体である半導体モジュール４は、例えば、電力を変換する半導体素子がモールド樹脂などで覆われたモジュールである。半導体モジュール４が駆動されたときに、半導体モジュール４から熱が発生する。なお、発熱体は、半導体モジュール４に限定されず、例えば、昇圧トランス、リアクトルでもよい。

　ヒートシンク１は、半導体モジュール４で発生する熱を放熱する部材である。ヒートシンク１の材料には、熱伝導率の高い金属材料が使用される。熱伝導率の高い金属材料は、例えば、銅、アルミニウムである。図２は、本発明の実施の形態１にかかるヒートシンク１を示す背面図である。図３は、図２に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったヒートシンク１の断面図である。ヒートシンク１は、ベースプレート２と、複数のフィン３とを備える。

　図１および図２に示すベースプレート２は、矩形の板状部材である。ベースプレート２は、第１の面２ａと、第２の面２ｂと、第３の面２ｃと、第４の面２ｄと、上面２ｅと、下面２ｆとを有する。各面２ａ～２ｆの形状は、本実施の形態では矩形である。

　図１に示すように、第１の面２ａは、半導体モジュール４が取り付けられる取付領域２１を含む面である。なお、図１では、半導体モジュール４が取付領域２１に取り付けられることによって取付領域２１が見えなくなるため、取付領域２１を破線で図示している。また、図１では、取付領域２１に塗布される放熱グリス５をドットハッチングで図示している。第１の面２ａは、第１の辺２ｈを有する。ヒートシンク１は、第１の面２ａの第１の辺２ｈが鉛直方向に延びるように設置される。取付領域２１には、半導体モジュール４が密着する。取付領域２１の形状は、特に制限されないが、本実施の形態では水平方向よりも鉛直方向に長い矩形である。取付領域２１には、放熱グリス５が塗布されている。放熱グリス５には、オイル６が含有されている。

　第１の面２ａのうち取付領域２１よりも下方には、水平方向に直線状に延びる第１の溝２２が形成されている。第１の溝２２は、放熱グリス５から分離して下方に流れてきたオイル６を保持する役割を果たしている。水平方向における第１の溝２２の長さＬ１は、水平方向における第１の面２ａの長さＬ２よりも短い。言い換えると、第１の溝２２は、第３の面２ｃおよび第４の面２ｄまで達していない。水平方向における第１の溝２２の長さＬ１は、水平方向における取付領域２１の長さＬ３よりも長い。

　図２に示すように、第２の面２ｂは、第１の面２ａとは反対を向く面であって、第１の面２ａと平行な面である。第２の面２ｂには、複数のフィン３が設けられている。複数のフィン３は、鉛直方向に延びており、平板状に形成されている。複数のフィン３は、水平方向に互いに間隔を空けて平行に並べて配置されている。

　第３の面２ｃは、第１の面２ａと第２の面２ｂとの水平方向の一端部同士を繋ぐ面である。第４の面２ｄは、第１の面２ａと第２の面２ｂとの水平方向の他端部同士を繋ぐ面であって、第３の面２ｃと平行な面である。上面２ｅは、第１の面２ａ～第４の面２ｄの上端部同士を繋ぐ面である。下面２ｆは、第１の面２ａ～第４の面２ｄの下端部同士を繋ぐ面である。下面２ｆは、上面２ｅの下方に上面２ｅから離れて配置されており、上面２ｅと平行な面である。ベースプレート２の上端および下端には、半導体モジュール４を備える図示しない装置にヒートシンク１を取り付けるための取付穴２ｇが形成されている。取付穴２ｇは、第１の面２ａから第２の面２ｂに貫通している。なお、半導体モジュール４を備える装置は、例えば、電力変換装置である。以下、半導体モジュール４を備える装置が電力変換装置である場合を例にして説明するが、ヒートシンク１が搭載される装置を限定する趣旨ではない。

　図４は、図３に示された第１の溝２２および壁２３を拡大した断面図である。第１の溝２２の数は、特に制限されないが、本実施の形態では鉛直方向に互いに間隔を空けて３つ設けられている。第１の面２ａには、第１の面２ａから突出する壁２３が形成されている。壁２３は、第１の面２ａと垂直に突出している。壁２３は、各第１の溝２２の開口縁のうち下方部分に１つずつ形成されている。壁２３の数は、第１の溝２２と同数、すなわち鉛直方向に互いに間隔を空けて３つ設けられている。以下、３つの第１の溝２２を区別する場合には、上方から順番に、第１の溝２２ａ、第１の溝２２ｂ、第１の溝２２ｃと称する。また、３つの壁２３を区別する場合には、上方から順番に、壁２３ａ、壁２３ｂ、壁２３ｃと称する。第１の面２ａの第１の辺２ｈが鉛直方向に延びるように配置されたときに、鉛直方向における壁２３ａの位置が、鉛直方向における第１の溝２２ａの位置よりも下方になるように、第１の溝２２ａおよび壁２３ａが配置されている。また、第１の面２ａの第１の辺２ｈが鉛直方向に延びるように配置されたときに、鉛直方向における壁２３ｂの位置が、鉛直方向における第１の溝２２ｂの位置よりも下方になるように、第１の溝２２ｂおよび壁２３ｂが配置されている。また、第１の面２ａの第１の辺２ｈが鉛直方向に延びるように配置されたときに、鉛直方向における壁２３ｃの位置が、鉛直方向における第１の溝２２ｃの位置よりも下方になるように、第１の溝２２ｃおよび壁２３ｃが配置されている。

　図５は、図１に示された第１の溝２２および壁２３を拡大した図である。図６は、図５に示されたＶＩ－ＶＩ線に沿った第１の溝２２および壁２３の断面図である。壁２３は、水平方向に直線状に延びる第１の壁２４と、第１の壁２４のうち水平方向の両端部にそれぞれ連結された第２の壁２５とを有する。なお、図５では、一方の第２の壁２５のみを図示している。第１の壁２４は、第１の溝２２の開口縁のうち下方部分に形成されている。第２の壁２５は、第１の壁２４のうち水平方向の端部から離れるにつれて上方に位置するように傾斜している。つまり、壁２３の水平方向の両端部は、壁２３の水平方向の中央部よりも高い位置に配置されている。第２の壁２５は、第１の溝２２の開口縁のうち側方部分に形成されている。第２の壁２５は、第１の溝２２よりも上方に位置するまで延びている。第２の壁２５のうち第１の溝２２よりも上方に位置する部分と第１の面２ａとの間には、斜め上方に延びる角部３０が形成されている。

　ここで、図７を参照して、第１の溝２２の構成についてさらに説明する。図７は、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１を説明するための断面図である。第１の溝２２の断面形状は、本実施の形態では矩形である。第１の溝２２の内壁は、溝上面２２ｄと、溝上面２２ｄの下方に溝上面２２ｄから離れて配置される溝下面２２ｅと、溝上面２２ｄと溝下面２２ｅとの奥側の端部同士を繋ぐ溝側面２２ｆとを有する。オイル６が溝上面２２ｄに付着した場合には、オイル６は、表面張力により液滴となって溝上面２２ｄに保持される。一方で、オイル６が溝下面２２ｅに付着した場合には、オイル６は、表面張力により液滴となって溝下面２２ｅに保持される。ここで、表面張力により液滴となって溝上面２２ｄに保持されたオイル６が溝下面２２ｅに落下する直前の高さを第１の高さＨ３とする。また、溝下面２２ｅに保持されたオイル６が表面張力を維持したまま液滴となって盛り上がる最大の高さを第２の高さＨ４とする。鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１は、第１の高さＨ３と第２の高さＨ４とを足した第３の高さＨ２以下に設定される。このように、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１は、放熱グリス５に含有されるオイル６の表面張力を考慮して決定される。第１の高さＨ３、第２の高さＨ４および第３の高さＨ２は、事前試験、シミュレーション、計算などによって求められる。

　鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１、第１の高さＨ３、第２の高さＨ４および第３の高さＨ２の計算方法の一例について説明する。第２の高さＨ４は、下記式（１）で求められる。ｒは、溝下面２２ｅに保持されたオイル６の液滴の半径とする。θは、溝下面２２ｅに保持されたオイル６の液滴の接触角とする。なお、下記式（１）を成立させるためには、同じ材質かつ同じ表面状態の溝下面２２ｅにオイル６が付着することが条件となる。
　Ｈ４＝ｒ・ｔａｎ(θ／２)　・・・（１）

　重力により第１の高さＨ３は、第２の高さＨ４よりも高くなる。すなわち、Ｈ３＞Ｈ４の関係となる。そのため、第２の高さＨ４の２倍の高さは、第１の高さＨ３と第２の高さＨ４とを足した第３の高さＨ２よりも低い。すなわち、２・Ｈ４＜Ｈ２の関係となる。上記のとおり、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１は、第３の高さＨ２以下に設定されればよいため、第２の高さＨ４の２倍の高さに設定されてもよい。よって、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１は、下記式（２）で求められてもよい。
　Ｈ１＝２・Ｈ４　・・・（２）

　次に、本実施の形態にかかるヒートシンク１の効果について説明する。

　図４に示すように、本実施の形態では、第１の面２ａには、第１の面２ａから突出する壁２３が形成されている。壁２３は、各第１の溝２２の開口縁のうち下方部分に１つずつ形成されている。図５に示すように、壁２３は、水平方向に延びる第１の壁２４と、第１の壁２４のうち水平方向の両端部にそれぞれ連結されて第１の壁２４から離れるにつれて上方に位置するように傾斜する第２の壁２５とを有する。本実施の形態では、第１の溝２２に加えて、第１の壁２４および第２の壁２５でもオイル６を保持できるため、第１の面２ａに第１の溝２２のみを設ける場合に比べて、第１の面２ａで保持できるオイル６の量を増やすことができる。また、図５に示すように、上方に位置する第１の溝２２ａに保持されるオイル６の量が、第１の溝２２ａにおけるオイル６の保持許容量を超えた場合には、オイル６が第２の壁２５を伝って、下方に位置する第２の壁２５のうち第１の溝２２ｂに繋がる面に導かれる。そのため、オイル６が第１の溝２２ｂへと確実に導かれて、オイル６がヒートシンク１の第１の面２ａを伝って電力変換装置の外に漏れ出すことを抑制できる。また、第２の壁２５と第１の面２ａとの間に角部３０が形成されることにより、角部３０においてオイル６が表面張力により表面積を減らす働きをするため、オイル６が角部３０を伝って吸い上げられやすくなる。本実施の形態では、オイル６が、上方に位置する第１の溝２２および壁２３から下方に位置する第１の溝２２および壁２３へと流れていくため、第１の溝２２および壁２３の数を増やすことにより、第１の面２ａで保持できるオイル６の量を簡易に増やすことができる。

　図１に示すように、本実施の形態では、水平方向における第１の溝２２の長さＬ１は、水平方向における第１の面２ａの長さＬ２よりも短いことにより、オイル６が第１の溝２２に沿って流れていき、第３の面２ｃおよび第４の面２ｄに回り込むことを抑制できる。そのため、オイル６が第３の面２ｃおよび第４の面２ｄを伝って電力変換装置の外に漏れ出すことを抑制できる。

　図８は、比較例にかかるヒートシンク１の第１の溝２２にオイル６が保持された状態を示す断面図である。図８に示すように、比較例にかかるヒートシンク１では、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１が上記した第３の高さＨ２よりも高い。比較例のように、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１が上記した第３の高さＨ２よりも高い場合には、オイル６が第１の溝２２全体に入らずに、第１の溝２２内に隙間２２ｇが生じる。比較例では、第１の溝２２内に保持されるオイル６の量が第１の溝２２の容積よりも少ないため、オイル６を第１の溝２２内に効率良く保持できていない。図９は、実施の形態１にかかるヒートシンク１の第１の溝２２にオイル６が保持された状態を示す断面図である。本実施の形態では、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１は、上記した第３の高さＨ２以下に設定されることにより、図９に示すようにオイル６が第１の溝２２全体に入り込んで、第１の溝２２全体を無駄なく利用できる。つまり、オイル６を第１の溝２２に効率良く保持することができる。これにより、オイル６がヒートシンク１の第１の面２ａを伝って電力変換装置の外に漏れ出すことを抑制できる。なお、鉛直方向における第１の溝２２の高さＨ１が、図７に示される第２の高さＨ４の２倍の高さに設定された場合でも、図９に示すようにオイル６が第１の溝２２全体に入り込んで、第１の溝２２全体を無駄なく利用できる。

実施の形態２．
　図１０は、本発明の実施の形態２にかかるヒートシンク１Ａを示す正面図である。本実施の形態では、第１の面２ａに第２の溝２６をさらに形成した点が実施の形態１と相違する。なお、実施の形態２では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

　第１の面２ａには、取付領域２１および第１の溝２２とは異なる位置に第２の溝２６が形成されている。第２の溝２６の数は、特に制限されないが、本実施の形態では２つである。第２の溝２６は、第１の溝２２から上方に向かうにつれて複数に枝分かれしている。第２の溝２６は、鉛直方向に傾斜する複数の傾斜部を有している。第２の溝２６の溝幅は、第１の溝２２の溝幅よりも小さい。第２の溝２６の溝幅は、毛細管現象が働く寸法に設定されている。第２の溝２６は、第１の溝２２の上方において、取付領域２１の横に配置されている。第２の溝２６は、最も上方に位置する第１の溝２２と連通している。

　本実施の形態では、第２の溝２６の溝幅は、第１の溝２２の溝幅よりも小さく、毛細管現象が働く寸法に設定されている。これにより、第１の溝２２および壁２３に保持されたオイル６を第２の溝２６まで吸い上げたり、第１の溝２２および壁２３に到達する前のオイル６を第２の溝２６に保持したりできる。そのため、第１の面２ａで保持できるオイル６の量を増やすことができる。

実施の形態３．
　図１１は、本発明の実施の形態３にかかるヒートシンク１Ｂを示す正面図である。図１２は、本発明の実施の形態３にかかるヒートシンク１Ｂを示す背面図である。図１３は、図１２に示されたＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿ったヒートシンク１Ｂの断面図である。図１４は、図１１に示された第１の溝２２および壁２３を拡大した図である。図１５は、図１２に示された貫通孔２７およびガイド面２８を拡大した図である。図１６は、図１３に示された第１の溝２２、壁２３、貫通孔２７およびガイド面２８を拡大した断面図である。本実施の形態では、ヒートシンク１Ｂに貫通孔２７およびガイド面２８をさらに形成した点が実施の形態１と相違する。なお、実施の形態３では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

　図１１から図１６に示すように、ヒートシンク１Ｂのベースプレート２には、第１の面２ａから第２の面２ｂに貫通する貫通孔２７が形成されている。図１１に示すように、貫通孔２７は、第１の面２ａのうち取付領域２１よりも下方に開口している。貫通孔２７は、本実施の形態では、最も下方に位置する第１の溝２２に連通している。図１６に示すように、貫通孔２７は、第１の溝２２内に流入した図示しないオイル６を第２の面２ｂまで導く役割を果たす。貫通孔２７の内壁は、孔上面２７ａと、孔上面２７ａの下方に孔上面２７ａから離れて配置される孔下面２７ｂとを有する。孔上面２７ａは、貫通方向に沿って直線状に延びている。孔下面２７ｂは、貫通方向に沿って直線状に延びている。ガイド面２８は、孔下面２７ｂの先端に連続している。ガイド面２８は、孔下面２７ｂから離れるにつれて下方に位置するように傾斜している。取付穴２ｇの周囲には、図示しない電力変換装置と接触する装置取付領域２９が形成されている。ガイド面２８の下端は、装置取付領域２９と繋がっている。

　本実施の形態では、ヒートシンク１Ｂには、第１の面２ａから第２の面２ｂに貫通する貫通孔２７が形成されており、貫通孔２７は、最も下方に位置する第１の溝２２に連通している。これにより、最も下方に位置する第１の溝２２までオイル６が到達した場合には、オイル６が第１の溝２２から貫通孔２７を通ってガイド面２８に到達する。オイル６は、ガイド面２８および装置取付領域２９を伝って流れた後、装置取付領域２９から電力変換装置の壁面に流れて、電力変換装置の壁面から電力変換装置の設置場所の床面に落下する。図示は省略するが、電力変換装置の壁面の下端は、装置取付領域２９の下端よりも下方に位置している。オイル６がヒートシンク１Ｂから電力変換装置の設置場所の床面に直接落下すると、床面に衝突したオイル６が跳ね返って飛散するという問題が生じる。また、オイル６が電力変換装置に接続されている電線を伝うと、配線先までオイル６で汚れるという問題が生じる。この点、本実施の形態では、オイル６が装置取付領域２９から電力変換装置の壁面に流れて、電力変換装置の壁面から電力変換装置の設置場所の床面に落下することにより、上記２つの問題の発生を抑制できる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１，１Ａ，１Ｂ　ヒートシンク、２　ベースプレート、２ａ　第１の面、２ｂ　第２の面、２ｃ　第３の面、２ｄ　第４の面、２ｅ　上面、２ｆ　下面、２ｇ　取付穴、２ｈ　第１の辺、３　フィン、４　半導体モジュール、５　放熱グリス、６　オイル、２１　取付領域、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ　第１の溝、２２ｄ　溝上面、２２ｅ　溝下面、２２ｆ　溝側面、２２ｇ　隙間、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ　壁、２４　第１の壁、２５　第２の壁、２６　第２の溝、２７　貫通孔、２７ａ　孔上面、２７ｂ　孔下面、２８　ガイド面、２９　装置取付領域、３０　角部。

Claims

　発熱体が取り付けられる取付領域を含む第１の面を有し、前記第１の面の第１の辺が鉛直方向に延びるように設置されるヒートシンクであって、
　前記取付領域には、オイルを含有する放熱グリスが塗布されており、
　前記第１の面のうち前記取付領域よりも下方には、水平方向に延びる第１の溝が形成されており、
　前記第１の溝の内壁は、溝上面と、前記溝上面の下方に前記溝上面と離れて配置される溝下面と、を有しており、
　水平方向における前記第１の溝の長さは、水平方向における前記第１の面の長さよりも短く、
　前記第１の面には、前記第１の面から突出する壁が形成されており、
　前記第１の面の前記第１の辺が鉛直方向に延びるように配置されたときに、鉛直方向における前記壁の位置が、前記鉛直方向における前記第１の溝の位置よりも下方になるように、前記第１の溝および前記壁が配置されており、
　前記壁は、水平方向に延びる第１の壁と、前記第１の壁のうち水平方向の両端部にそれぞれ連結されて前記第１の壁から離れるにつれて上方に位置するように傾斜する第２の壁と、を有することを特徴とするヒートシンク。
　表面張力により液滴となって前記溝上面に保持された前記オイルが前記溝下面に落下する直前の高さを第１の高さとして、前記溝下面に保持された前記オイルが表面張力を維持したまま液滴となって盛り上がる最大の高さを第２の高さとしたときに、
　鉛直方向における前記第１の溝の高さは、前記第１の高さと前記第２の高さとを足した第３の高さ以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
　鉛直方向における前記第１の溝の高さは、前記溝下面の材質、前記溝下面の表面状態、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の半径、および、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の接触角に基づいて算出した高さであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
　鉛直方向における前記第１の溝の高さは、前記溝下面の材質、前記溝下面の表面状態、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の半径、および、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の接触角に基づいて算出した高さであり、
　鉛直方向における前記第１の溝の高さをＨ１、前記溝下面に保持された前記オイルが表面張力を維持したまま液滴となって盛り上がる最大の高さをＨ４、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の半径をｒ、前記溝下面に保持された前記オイルの液滴の接触角をθとしたときに、
　前記溝下面に保持された前記オイルが表面張力を維持したまま液滴となって盛り上がる最大の高さＨ４は、以下の式（１）により算出した高さであり、
　鉛直方向における前記第１の溝の高さＨ１は、以下の式（２）により算出した高さであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
　Ｈ４＝ｒ・ｔａｎ(θ／２)　・・・（１）
　Ｈ１＝２・Ｈ４　・・・（２）
　前記第１の面には、前記取付領域とは異なる位置に、前記第１の溝よりも狭い第２の溝が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
　前記第１の面とは反対を向く第２の面をさらに備え、
　前記ヒートシンクには、前記第１の面から前記第２の面に貫通する貫通孔が形成されており、
　前記貫通孔は、前記第１の面のうち前記取付領域よりも下方に開口していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートシンク。