WO2023276938A1 - 熱デバイス冷却用ヒートシンク - Google Patents

熱デバイス冷却用ヒートシンク Download PDF

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WO2023276938A1
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heat sink
cooling
thermal device
cylindrical
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玉丹 朴
英司 安在
Original Assignee
日本軽金属株式会社
日軽金アクト株式会社
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a heat sink for cooling thermal devices.
  • a heat sink to suppress the temperature rise.
  • This heat sink is composed of, for example, a base member made of a metal member, and plate-like fins arranged side by side at regular intervals on the surface of the base member. Since a gap (flow path) is formed between the adjacent fins, a semiconductor device or the like arranged on the base member can be cooled appropriately by allowing fluid such as air to pass through the groove.
  • Patent Document 1 discloses that heat transfer efficiency can be improved by providing a plurality of holes installed parallel to the longitudinal direction inside the heat pipe, solving the problem of being limited by the installation space and minimizing A heat pipe and a cooler are described which are capable of efficiently transporting heat in a space of 1.5 mm and cooling a heating element.
  • Patent Document 2 discloses a container having a plurality of cross-sectional shapes along the longitudinal direction, a working fluid sealed inside the container, and a container installed in the container to transfer the working fluid by capillary force. , describes a heat pipe having a wick structure formed on the inner wall surface of a container.
  • Patent Document 3 discloses a heat transport device provided with a heat pipe in which a working fluid is sealed, a heat receiving plate provided at one end of the heat pipe, and a heat radiating fin provided at the other end of the heat pipe. a first wick and a second wick for transferring the working fluid to the heat pipe, and a bent portion bent between one end side and the other end side, and a boundary portion between the first wick and the second wick A heat-transporting device capable of improving heat-transporting properties is described, which is arranged in the lower portion of the heat-transporting device in the direction of gravity.
  • Patent Document 4 discloses a heat pipe provided with a wick structure in a flat container having flat inner surfaces facing each other in the vertical direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, wherein the wick structure comprises: It is composed of a first wick structure and a second wick structure arranged in the vertical direction, wherein the first wick structure is connected to one of the flat inner surfaces and the second wick structure. and the two side surfaces of the first wick structure are not in contact with any inner surface of the flat container, and the second wick structure is in contact with the other of the flat inner surfaces. and both side surfaces of the second wick structure are not in contact with any inner surface of the flat container, and the wick structures are arranged side by side in the longitudinal direction of the flat container. , heat pipes are described.
  • Patent Document 5 a thin heat sink for improving heat conduction efficiency, which constitutes a chamber having a main body having a flat cross-sectional structure, a first surface in contact with a heat source and a second surface serving as a heat dissipation surface, is disclosed.
  • a pipe structure is described.
  • JP 2010-133686 A Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-195001 JP 2015-161448 A International Publication No. 2017/115771 pamphlet Utility Model Registration No. 3175221
  • An object of the present invention is to provide a heat sink which is used for cooling thermal devices such as semiconductors, and which is particularly suitable for cooling thermal devices such as semiconductors used in small modules and the like, which can be easily miniaturized and has high cooling performance. do.
  • a cylindrical metal heat sink provided with fins for heat dissipation on at least a part of the outer circumference, and having a connecting portion with another metal heat sink.
  • the inventors have found that the above problems can be solved by a device cooling heat sink, and have completed the present invention.
  • the present invention relates to the following (1) to (6).
  • (1). A heat sink for cooling a metallic thermal device, comprising two or more cylindrical portions in which a thermal device or the like is arranged, and heat radiation fins provided on an outer peripheral portion of each cylindrical portion. With this configuration, a plurality of thermal devices can be cooled by one heat sink, so the thermal devices can be efficiently cooled and the space can be reduced.
  • (2). The heat sink according to (1), wherein at least a pair of cylindrical portions are joined by heat radiation fins. With such a configuration, by joining the tubular portion with the heat radiation fins, the surface area of the heat radiation fins can be increased, and the performance of the heat sink is improved. (3).
  • a heat sink for cooling a metallic thermal device characterized in that at least a pair of cylindrical portions are directly bonded to each other. With such a configuration, the cylindrical portions are joined to each other, so that they can be firmly joined, and the joining strength is improved.
  • the metal thermal device according to any one of (1) to (3), characterized in that the cylindrical portion and the heat radiation fin portion are integrally molded by an extrusion method, and the heat sink is made of aluminum (including alloys). Cooling heatsink.
  • the cylindrical portion and the fins can be easily integrally molded.
  • the heat sink for cooling a metal thermal device according to (4) which is formed by joining a plurality of aluminum extrusions. By processing aluminum by an extrusion method, it is possible to easily produce a complicated cross-sectional shape. Therefore, since the cylindrical portion and the fins can be easily integrally molded, the number of joints between members of the heat sink can be reduced, the thermal contact resistance between the members can be reduced, and the performance of the heat sink can be improved.
  • a heat sink that is used for cooling thermal devices such as power semiconductors, and is particularly suitable for cooling thermal devices such as semiconductors that are used in high-performance small modules.
  • the heat sink for cooling a thermal device has two or more cylindrical portions in which a thermal device or the like is arranged, and the outer peripheral portion of the cylindrical portion is for heat radiation.
  • a fin is provided.
  • the fins are arranged side by side at substantially equal intervals. Also, gaps are formed between adjacent fins.
  • the gap is a portion that serves as a flow path for fluid for cooling the fins of the heat sink for cooling the thermal device.
  • the cross-sectional shape of the cylindrical portion is preferably close to the shape and size of a thermal device or the like arranged so that the thermal device is in close contact with the interior of the cylindrical portion.
  • the shape is not limited to a square, and may be circular (when the thermal device is a heat pipe, etc.). Also, the shape and size of the cylindrical portions do not have to be the same. As shown in FIG. 1a, if the cylindrical portions are directly bonded together, the bonding area can be increased, and the strength of the heat sink can be improved. As shown in FIG. 1b, when the tubular portions are joined by the cooling fins, the surface area of the cooling fins can be increased, thereby improving the cooling performance. In one heat sink, there may be a portion where cylindrical members are directly joined together or a portion where tubular members are joined together by fins.
  • the cylindrical part may be integrally molded by extrusion processing, or may be cut out from a metal block. Alternatively, separately manufactured members can be joined by known joining methods such as bolting, fitting, brazing, and conductive adhesives.
  • the size of the cylindrical metal heat sink is not particularly limited, but one example is a length of 5-9 cm, a width of 3-7 cm, and a height of 6-10 cm.
  • the metal member that constitutes the cylindrical metal heat sink is not particularly limited, and may be aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, or the like.
  • the cylindrical metal heat sink and the fins may be made of different materials, but aluminum has excellent thermal conductivity and is light in weight.
  • the metal member is preferably made of aluminum or an aluminum alloy because it can be obtained. Among them, JIS standard 1000 series aluminum (for example, 1070, etc.) is preferable when the cooling performance of the heat sink is desired to be further enhanced. If strength is desired, JIS standard 6000 series aluminum alloys (for example, 6063, etc.) are preferable.
  • the shape of the tubular portions of the heat sinks to be connected need not be the same shape, and for example, a heat sink having a square tubular portion and a heat sink having a triangular tubular portion may be combined. Depending on the shape of the semiconductor module, heat sinks of any number of shapes may be connected.
  • a thermal device or the like arranged inside the cylindrical portion is tightly fixed to the inner wall surface of the cylindrical portion by bolts, conductive adhesives, brazing, or the like.
  • the heat sink of the present invention is preferably made of extruded aluminum (including alloys).
  • Aluminum has excellent workability and can be easily manufactured into a complicated cross-sectional shape by an extrusion process.
  • the heatsink it is possible to form the heatsink as a single piece out of extruded aluminum, but it is also possible to divide it into several parts, extrude them, and then use bolting, brazing, conductive adhesives, fitting methods, etc. It is also possible to form the shape of a heat sink by joining them together. By doing so, the number of extrusion dies can be reduced.
  • the heat radiation fins are plate-shaped metal members that are rectangular in plan view, and are arranged in parallel at approximately equal intervals on the outer peripheral portion of the cylindrical portion.
  • the height, thickness, dimensions, number, etc. of the fins are not particularly limited, and can be appropriately set depending on the application.
  • the outer peripheral portion of the tubular portion refers to the outer peripheral portion of the tubular portion and the vicinity thereof. Since the heat radiating fins are provided on the outer peripheral portion of the cylindrical portion, heat is radiated from the heat radiating fins and the cylindrical portion is effectively cooled.
  • Aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, titanium, titanium alloys, magnesium, magnesium alloys, etc. can be used as materials for the heat radiation fins, and aluminum and aluminum alloys are particularly preferred. Moreover, it is preferable to use the same material as that of the cylindrical portion.
  • the heat radiation fins may be formed integrally with the tubular portion, may be formed by grooving, or may be joined to the tubular portion by brazing, but may be integrally formed with the tubular portion. preferable.
  • the heat radiating fins are provided parallel to the axial direction of the cylindrical portion, which allows the cylindrical portion and the heat radiating fins to be integrally formed by extrusion molding.
  • the heat radiation fins need not necessarily cover the entire outer circumference of the cylindrical member as long as a certain level of cooling effect is achieved, but they preferably cover at least one-half of the outer circumference, and at least cover at least a quarter of the outer circumference. It is more preferable to cover 3.
  • any one of a heat source, a heat spreader, and a heat pipe is provided inside the cylindrical portion. It is preferable that they are tightly fixed to the inner wall surface of the tubular portion by bolting, conductive adhesive, brazing, or the like inside the tubular portion.
  • a heat spreader is a structure that promotes heat transfer and increases heat dissipation efficiency by inserting it between the heating element and radiator.
  • a metal plate with high thermal conductivity such as copper or carbon can be used as the heat spreader. Its size and shape are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape of the thermal device or cylindrical portion to be installed.
  • a heat pipe is a device for cooling using latent heat when a working fluid evaporates, and includes a container, a working fluid enclosed in the container, and a wick.
  • Aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, titanium, titanium alloys, magnesium, magnesium alloys, and the like can be used as materials for the container.
  • As the working fluid water, alcohol, ammonia, Freon-based refrigerants, etc. can be used.
  • As the wick a porous structure obtained by sintering metal powder or the like can be used.
  • One end of the heat pipe functions as an evaporator and the other end functions as a condenser. In the evaporating section, the working fluid receives heat and evaporates, and the gaseous working fluid moves to the condensing section.
  • the working fluid releases heat and condenses.
  • the condensed and liquid working fluid moves through the wick and returns to the evaporator.
  • the shape of the heat pipe is not particularly limited, such as a prism or polyhedron, and can be appropriately selected according to the shape of the thermal device or cylindrical portion to be installed.
  • the heat pipe is designed so that the thermal device can be installed, and the structure may be such that the thermal device contacts both the cylindrical part and the heat pipe. The heat generated by the thermal device is transferred to both the tubular part and the heat pipe, effectively cooling the thermal device.
  • the use of heat pipes eliminates the need to provide fluid passages, which simplifies the structure and simplifies the installation work.
  • multiple thermal devices may be placed within the heat sink.
  • a heat sink for cooling a thermal device may have three tubular portions, four or five tubular portions, as shown in FIG. 2a.
  • a portion of the tubular portion may be manufactured as a separate member, as shown in FIG. 2b.
  • the placement of the thermal device is facilitated by joining the members of the cylindrical portion after placing the thermal device.
  • the heat sink of this embodiment can be easily miniaturized and has high cooling performance, so it has industrial applicability especially for cooling thermal devices such as semiconductors used in small modules.

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Abstract

半導体等の熱デバイスの冷却に用いられ、特に小型モジュール等に使用される半導体等の熱デバイスの冷却に適しているヒートシンクを提供する。　内部に熱デバイスが配置される筒状部を２以上有し、筒状部の外周部には放熱用フィンが設けられていることを特徴とする熱デバイス冷却用ヒートシンクとする。　

Description

熱デバイス冷却用ヒートシンク
　本発明は、熱デバイス冷却用ヒートシンクに関する。
　半導体デバイス、特にパワー半導体等は、動作時の発熱量が大きく、安定的な動作を得るため、例えばヒートシンクを介して放熱することにより温度の上昇を抑制している。このヒートシンクは、例えば、金属部材からなるベース部材と、当該ベース部材の表面に一定の間隔で並設された板状のフィンとで構成されている。隣り合うフィンの間には空隙（流路）が形成されているため、当該溝に空気などの流体が通ることにより、ベース部材に配置された半導体デバイス等を好適に冷却することができる。
　特許文献１には、ヒートパイプの内部に長手方向に平行に設置された穴部を複数設けることで熱輸送の効率を高めることができ、設置スペースによって制限される問題点を解決し、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することが可能なヒートパイプ及び冷却器が記載されている。
　また、特許文献２には、長手方向に沿って複数の横断面形状を有するコンテナと、コンテナの内部に封入される作動液と、コンテナ内に設置され、作動液を毛細管力によって移送するように、コンテナの内壁面に形成されたウィック構造体を有するヒートパイプが記載されている。
　さらに、特許文献３には、作動液が封入されたヒートパイプを備え、ヒートパイプの一端側に受熱板を設け、他端に放熱フィンを設けた熱輸送装置おいて、ヒートパイプは、内壁面に作動液を移送する第１ウィックと第２ウィックを設け、一端側と他端側との間で曲げられた曲げ部を備え、第１ウィックと第２ウィックの境界部が、ヒートパイプの曲げ部または熱輸送装置の重力方向の下部に配置されている、熱輸送特性の向上を図ることができる熱輸送装置が記載されている。
　また、特許文献４には、長手方向に垂直な断面において上下方向に対向している平坦な内面を有する扁平型コンテナ内にウィック構造体を備えたヒートパイプであって、前記ウィック構造体は、上下方向に配置された第１のウィック構造体と第２のウィック構造体からなり、前記第１のウィック構造体は、前記平坦な内面のうちの一方の内面及び前記第２のウィック構造体とそれぞれ接し、且つ前記第１のウィック構造体の両側面は前記扁平型コンテナのどの内面にも接しておらず、前記第２のウィック構造体は、前記平坦な内面のうちの他方の内面と接し、且つ前記第２のウィック構造体の両側面は前記扁平型コンテナのどの内面にも接しておらず、さらに、前記ウィック構造体は、前記扁平型コンテナの前記長手方向において並んで設けられている、ヒートパイプが記載されている。
　さらに、特許文献５には、扁平な断面構造を具える本体と、発熱源に接する第１の面および放熱面となる第２の面を有するチャンバを構成する、熱伝導効率を向上させる薄型ヒートパイプ構造が記載されている。
特開２０１０－１３３６８６号公報 特開２０１３－１９５００１号公報 特開２０１５－１６１４４８号公報 国際公開第２０１７／１１５７７１号パンフレット 実用新案登録第３１７５２２１号公報
　パワー半導体を始めとする半導体デバイスは、近年高性能化、小型化の要求が高まってきている。そのためには、半導体素子の性能の向上が求められるが、性能が向上すると発熱量が大きくなる。また、半導体デバイスに配置される半導体素子の高密度化も必要となり、半導体素子が高密度に配置されれば、より発熱量が大きくなる。飛躍的に増加する発熱量に対応するためにヒートシンクの冷却性能向上が強く求められるようになってきている。さらにヒートシンク自体の小型化も要求されるようになっている。
　本発明は、半導体等の熱デバイスの冷却に用いられ、特に小型モジュール等に使用される半導体等の熱デバイスの冷却に適している小型化しやすくかつ冷却性能の高いヒートシンクを提供することを課題とする。
　本発明者は鋭意検討の結果、外周の少なくとも一部に放熱用のフィンを備えた筒状の金属製ヒートシンクであって、他の金属製ヒートシンクとの連結部を有することを特徴とする、熱デバイス冷却用ヒートシンクにより上記の課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明は以下の（１）～（６）に関する。
（１）．内部に熱デバイス等が配置される筒状部を２以上有し、筒状部の外周部には放熱用フィンが設けられていることを特徴とする金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
　かかる構成により、複数の熱デバイスを一つのヒートシンクにより冷却できるので、効率よく熱デバイスを冷却でき、スペースも小さくできる。
（２）．少なくとも一対の筒状部が放熱用フィンにより接合されていることを特徴とする（１）に記載のヒートシンク。
　かかる構成により、筒状部を放熱用フィンにより、接合することにより、放熱用フィンの表面積を稼ぐことができ、ヒートシンクの性能が向上する。
（３）．少なくとも一対の筒状部が筒状部同士で直接接合されていることを特徴とする（１）記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
　かかる構成により、筒状部同士が接合されることにより、しっかりと接合することができ、接合強度が向上する。
（４）．筒状部と放熱用フィン部が押出加工方法により一体成形されたアルミニウム（合金も含む）からなるヒートシンクであることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
　アルミニウムが、押出加工法により加工することにより、複雑な断面形状を容易に製造することが可能である。そのため筒状部とフィンを容易に一体化成形できる。一体化成形することにより、接合部を少なくすることができ、ヒートシンクの冷却性能が向上する。
（５）．複数のアルミニウム押出材を接合させて形成されていることを特徴とする（４）に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
　アルミニウムが、押出加工法により加工することにより、複雑な断面形状を容易に製造することが可能である。そのため筒状部とフィンを容易に一体化成形できるので、ヒートシンクの部材の接合部を少なくすることができ、部材間の熱接触抵抗を減らすことができ、ヒートシンクの性能が向上する。
（６）．筒状部の内部に、熱源、ヒートスプレッダー、ヒートパイプのいずれかを備えていることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
　本発明によれば、パワー半導体等の熱デバイスの冷却に用いられ、特に高性能の小型モジュール等に使用される半導体等の熱デバイスの冷却に適しているヒートシンクを提供することができる。
本発明の熱デバイス冷却用ヒートシンクの一例を示した図である。この図で示されているのは、筒状部同士を直接接合したタイプである。 本発明の熱デバイス冷却用ヒートシンクの一例を示した図である。この図で示されているのは、冷却用フィンを介して筒状部材が接合されているタイプである。 本発明のアルミニウム製ヒートシンクを形成する押出材の一例を示した図である。 本発明のアルミニウム製ヒートシンクを形成する押出材の一例を示した図である。
　以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。
［熱デバイス冷却用ヒートシンク］
　図１ａ、図１ｂに示すように、本実施形態に係る熱デバイス冷却用ヒートシンクは、内部に熱デバイス等が配置される筒状部を２以上有し、筒状部の外周部には放熱用フィンが設けられていることを特徴とする。フィンは、略等間隔で並設されている。また、隣り合うフィンの間には、空隙が形成されている。空隙は、熱デバイス冷却用ヒートシンクのフィンを冷却するための流体が流れる流路となる部位である。筒状部の断面形状は、熱デバイスが筒状内部に密着するように配置される熱デバイス等の形状、大きさに近いものが好ましい。なお、熱デバイスの形状によっては、方形に限定されるものでなく、円形（熱デバイスがヒートパイプの場合等）等でも良い。また、筒状部同士の形状、大きさも同一である必要は無い。図１ａに示すように筒状部同士を直接接合すると接合面積を広くすることができ、ヒートシンクの強度が向上する。図１ｂのように冷却用フィンにより筒状部を接合すると冷却用フィンの表面積を増やすことができるので、冷却性能が向上する。なお、一つのヒートシンクにおいて、筒状部材同士が直接接合された部分や、フィンにより接合された部分があっても良い。
　筒状部の接合に関しては、押出加工法により一体成型しても良いし、金属塊から切り出しても良い。あるいは別個に製造した部材を、ボルト、嵌合、ろう付け、導電性接着剤の公知の接合方法で接合できる。筒状の金属製ヒートシンクのサイズは特に制限されるものではないが、一例として長さ５～９ｃｍ、幅３～７ｃｍ、高さ６～１０ｃｍであるものを挙げることができる。
　筒状の金属製ヒートシンクを構成する金属部材としては、特に限定されるものではなく、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等であってもよい。また、筒状の金属製ヒートシンクとフィンとが異なる材料で構成されていてもよいが、アルミニウムは、熱伝導性が優れ、軽量である上に、押出加工法により、複雑な断面形状を容易に得ることができるので、金属部材はアルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。その中でも、よりヒートシンクの冷却性能を高めたい場合は、ＪＩＳ規格の１０００系のアルミニウム（例えば１０７０等）が好ましい。強度を求めるのであれば、ＪＩＳ規格６０００系アルミニウム合金（例えば６０６３等）が好ましい。
　また、連結するヒートシンクの筒状部の形状は、同一形状である必要は無く、例えば筒状部の形状が方形のヒートシンクと三角形状のヒートシンクを組み合わせても良い。半導体モジュールの形状によっては、いくつもの形状のヒートシンクを連結させて良い。
　なお、筒状部の内部に配置される熱デバイス等は、ボルト、導電性接着材、ろう付け等で筒状部の内壁面に密着固定させる。
　本発明のヒートシンクは、アルミニウム（合金も含む）の押出材で、形成されていることが好ましい。アルミニウムは加工性に優れており、押出加工方法により、複雑な断面形状も容易に製造することが可能である。
　アルミニウム押出材で、ヒートシンクを一体物として成形することも可能であるが、いくつかの部品に分けて、押出加工し、その後、ボルト付け、ろう付け、導電性接着剤、嵌合方法等を用いて接合し、ヒートシンクの形状にしても良い。そのようにすることにより、押出ダイスを少なくすることができる。
　放熱用フィンは、平面視矩形である板状の金属部材であって、筒状部の外周部に略等間隔で複数枚併設されている。フィンの高さ、厚さ、寸法、枚数等は特に限定されず、用途によって適宜設定することができる。本実施形態において筒状部の外周部とは、筒状部の外周及びその近傍をいう。筒状部の外周部に放熱用フィンが設けられていることにより、熱が放熱用フィンから放熱され、効果的に筒状部が冷却される。
　放熱用フィンの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等を用いることができるが、特にアルミニウム、アルミニウム合金が好ましい。また、筒状部と同じ材料を用いることが好ましい。
　放熱用フィンは、筒状部と一体形成されてもよく、溝入れ加工により形成されてもよく、筒状部にろう付けにより接合されてもよいが、筒状部と一体形成されることが好ましい。
　ある実施形態においては、放熱用フィンは、筒状部の軸方向と平行に設けられており、それにより筒状部及び放熱用フィンを押出し成形により一体成形することが可能となる。
　放熱用フィンは、一定以上の冷却効果を奏するのであれば、必ずしも筒状部材の外周の全てを覆う必要はないが、少なくとも外周の２分の１を覆うことが好ましく、少なくとも外周の４分の３を覆うことがより好ましい。
　さらに、本発明の熱デバイス冷却用ヒートシンクにおいて、筒状部の内部に熱源、ヒートスプレッダー、ヒートパイプのいずれかを備えていることが好ましい。それらは筒状部の内部にボルト締め、導電性接着材、ろう付け等で筒状部の内壁面に密着固定させることが好ましい。
　ヒートスプレッダーは、発熱体と放熱器の間に装入することで熱の移動を促進し、放熱効率を高めるための構造である。例えば、銅などの熱伝導率が高い金属板やカーボンをヒートスプレッダーとして用いることができる。その大きさや形状は特に限定されず、設置する熱デバイスや筒状部の形状に合わせて適宜選択することができる。ヒートスプレッダーの端部に熱デバイス等の発熱体を設け、もう一方の端部に本発明のヒートシンクを設けることにより、ヒートスプレッダーよりヒートシンクに伝わった発熱体の熱が効率良く、放熱される。
　ヒートパイプは、作動流体が気化する際の潜熱を利用して冷却するための装置であり、コンテナと、コンテナ内に封入された作動流体と、ウィックとを備えている。コンテナの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等を用いることができる。作動流体としては、水、アルコール、アンモニア、フロン系冷媒等を用いることができる。ウィックとしては、金属粉末を焼結させた多孔質の構造体等を用いることができる。ヒートパイプは、一方の端部が蒸発部として機能し、他方の端部が凝縮部として機能する。蒸発部では、作動流体が熱を受け取ることで蒸発し、気体となった作動流体が凝縮部に移動する。凝縮部では、作動流体が熱を放出し、凝縮する。凝縮し液体となった作動流体は、ウィック内を移動して蒸発部へと還流する。
　ヒートパイプの凝集部の外側に本発明のヒートシンクを設けることにより、凝集部から放出された熱を効率的に放熱することができる。
　ヒートパイプの形状としては、角柱や多面体等、特に限定されず、設置する熱デバイスや筒状部の形状に合わせて適宜選択することができる。本実施形態において、ヒートパイプは、熱デバイスを設置できるように設計されており、熱デバイスが製筒状部とヒートパイプの両方に接触するような構造となっていてもよい。熱デバイスで発生した熱が製筒状部とヒートパイプの両方へと熱が移動し、効果的に熱デバイスが冷却される。また、ヒートパイプを用いると、流体通路を設ける必要がなくなることから、構造がより簡単になり、取り付け作業がより簡素化される。また、ある実施形態においては、ヒートシンク内に複数の熱デバイスを設置することも可能である。
　本発明の一実施形態に係る熱デバイス冷却用ヒートシンクは、図２ａに示すように、筒状部を３つ有してもよく、筒状部を４つ、もしくは５つ有してもよい。
　また、図２ｂに示すように、筒状部の一部を別個の部材として製造してもよい。この場合、熱デバイスを配置した後に筒状部の各部材を接合することで、熱デバイスの配置が容易となる。
　以上、様々な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　本実施形態のヒートシンクは、小型化しやすくかつ冷却性能が高いため、特に小型モジュール等に使用される半導体等の熱デバイスの冷却用として、産業上の利用可能性を有している。
１　　　ヒートシンク
２　　　筒状部
３　　　放熱用フィン
４　　　熱デバイス又はヒートパイプ又はヒートスプレッダー
　

Claims (6)

  1. 　内部に熱デバイスが配置される筒状部を２以上有し、筒状部の外周部には放熱用フィンが設けられていることを特徴とする金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
  2. 　少なくとも一対の筒状部が放熱用フィンにより接合されていることを特徴とする請求項１に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
  3. 　少なくとも一対の筒状部が筒状部同士で直接接合されていることを特徴とする請求項１に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
  4. 　筒状部と放熱用フィン部が押出加工方法により一体成型されたアルミニウム（合金も含む）からなるヒートシンクであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
  5. 　複数のアルミニウム押出材を接合させて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
  6. 　筒状部の内部に、熱源、ヒートスプレッダー、ヒートパイプのいずれかを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の金属製熱デバイス冷却用ヒートシンク。
    　
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