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JP7651699B2 - Heat sink for cooling thermal devices - Google Patents
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JP7651699B2 - Heat sink for cooling thermal devices - Google Patents

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Description

本発明は、熱デバイス冷却用ヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink for cooling thermal devices.

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。 Semiconductor devices, particularly power semiconductors, generate a large amount of heat during operation, and in order to ensure stable operation, the temperature rise is suppressed by dissipating the heat via a heat sink, for example. This heat sink is composed of a base member made of a metal member and plate-shaped fins arranged side by side at regular intervals on the surface of the base member. Since gaps (flow paths) are formed between adjacent fins, a fluid such as air can pass through the grooves, thereby efficiently cooling the semiconductor devices and other devices placed on the base member.

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。Patent Document 1 describes a heat pipe and cooler that can increase the efficiency of heat transport by providing multiple holes arranged parallel to the longitudinal direction inside the heat pipe, solving the problem of installation space limitations, and efficiently transporting heat in a minimum of space to cool a heat-generating body.

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。Furthermore, Patent Document 2 describes a heat pipe having a container with multiple cross-sectional shapes along the longitudinal direction, a working fluid sealed inside the container, and a wick structure formed on the inner wall surface of the container that is installed inside the container and transports the working fluid by capillary force.

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。Furthermore, Patent Document 3 describes a heat transport device that includes a heat pipe filled with a working fluid, a heat receiving plate at one end of the heat pipe, and a heat dissipation fin at the other end, in which the heat pipe has a first wick and a second wick that transport the working fluid on its inner wall surface, a bent portion between the one end and the other end, and the boundary between the first wick and the second wick is located at the bent portion of the heat pipe or at the lower portion of the heat transport device in the direction of gravity, thereby improving the heat transport characteristics.

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。Patent Document 4 also describes a heat pipe equipped with a wick structure in a flat container having flat inner surfaces that face each other in the vertical direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the wick structure being composed of a first wick structure and a second wick structure arranged in the vertical direction, the first wick structure being in contact with one of the flat inner surfaces and the second wick structure, respectively, and both side surfaces of the first wick structure being not in contact with any of the inner surfaces of the flat container, the second wick structure being in contact with the other of the flat inner surfaces, and both side surfaces of the second wick structure being not in contact with any of the inner surfaces of the flat container, and further, the wick structures being arranged side by side in the longitudinal direction of the flat container.

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。Furthermore, Patent Document 5 describes a thin heat pipe structure that improves thermal conduction efficiency, comprising a main body having a flat cross-sectional structure and a chamber having a first surface in contact with a heat source and a second surface that serves as a heat dissipation surface.

特開2010-133686号公報JP 2010-133686 A 特開2013-195001号公報JP 2013-195001 A 特開2015-161448号公報JP 2015-161448 A 国際公開第2017/115771号パンフレットInternational Publication No. 2017/115771 実用新案登録第3175221号公報Utility Model Registration No. 3175221

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。
In recent years, there has been an increasing demand for higher performance and smaller size of semiconductor devices, including power semiconductors. To achieve this, the performance of semiconductor elements needs to be improved, but as performance improves, the amount of heat generated increases. In addition, it is necessary to increase the density of semiconductor elements arranged in semiconductor devices, and the denser the semiconductor elements are arranged, the greater the amount of heat generated. In order to deal with the dramatically increasing amount of heat generated, there is a strong demand for improved cooling performance of heat sinks. Furthermore, there is also a demand for the miniaturization of the heat sink itself.
An object of the present invention is to provide a heat sink that is easy to miniaturize and has high cooling performance, and is used for cooling thermal devices such as semiconductors, and is particularly suitable for cooling thermal devices such as semiconductors used in small modules, etc.

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。 After extensive research, the inventors discovered that the above problems could be solved by a heat sink for cooling thermal devices, which is a cylindrical metal heat sink having heat dissipation fins on at least a portion of its outer periphery and has a connecting portion with other metal heat sinks, and thus completed the present invention.

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。
That is, the present invention relates to the following (1) to (6).
(1) A metal heat sink for cooling thermal devices, characterized in that it has two or more cylindrical sections in which thermal devices or the like are placed, and that the cylindrical sections are provided with heat dissipation fins on the outer periphery.
With this configuration, a plurality of thermal devices can be cooled by a single heat sink, so that the thermal devices can be cooled efficiently and the space required can be reduced.
(2) The heat sink according to (1), characterized in that at least one pair of cylindrical portions are joined by heat dissipation fins.
With this configuration, by joining the cylindrical portion with the heat dissipation fins, the surface area of the heat dissipation fins can be increased, improving the performance of the heat sink.
(3) A metal heat sink for cooling a thermal device according to (1), characterized in that at least one pair of cylindrical parts are directly joined to each other.
With this configuration, the cylindrical portions are joined together, so that they can be joined firmly, and the joining strength is improved.
(4) A metal heat sink for cooling a thermal device according to any one of (1) to (3), characterized in that the cylindrical portion and the heat dissipation fin portion are made of aluminum (including alloys) and are integrally formed by an extrusion process.
By processing aluminum using the extrusion method, it is possible to easily manufacture complex cross-sectional shapes. Therefore, the cylindrical portion and the fins can be easily molded as a single unit. By molding them as a single unit, the number of joints can be reduced, improving the cooling performance of the heat sink.
(5) The metallic heat sink for cooling a thermal device according to (4), which is formed by joining a plurality of aluminum extrusions.
By processing aluminum using the extrusion method, it is possible to easily manufacture complex cross-sectional shapes. Therefore, the cylindrical portion and the fins can be easily molded as a single unit, which reduces the number of joints between the components of the heat sink and reduces the thermal contact resistance between the components, improving the performance of the heat sink.
(6) The metallic heat sink for cooling a thermal device according to any one of (1) to (5), characterized in that the cylindrical portion is provided with a heat source, a heat spreader, or a heat pipe inside.

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。 According to the present invention, it is possible to provide 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 used in high-performance small modules.

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。1 is a diagram showing an example of a heat sink for cooling a thermal device according to the present invention, which is a type in which cylindrical portions are directly joined to each other. 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。1 is a diagram showing an example of a heat sink for cooling a thermal device according to the present invention, which is a type in which a cylindrical member is joined via cooling fins. 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。FIG. 2 is a diagram showing an example of an extrusion material forming an aluminum heat sink of the present invention. 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。FIG. 2 is a diagram showing an example of an extrusion material forming an aluminum heat sink of the present invention.

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。One embodiment of the present invention is described in detail below. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within the scope that does not impair the effects of the present invention.

[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。
[Heat sink for cooling thermal devices]
As shown in FIG. 1a and FIG. 1b, the heat sink for cooling a thermal device according to the present embodiment has two or more cylindrical parts in which a thermal device or the like is arranged, and a heat dissipation fin is provided on the outer periphery of the cylindrical part. The fins are arranged in parallel at approximately equal intervals. In addition, a gap is formed between adjacent fins. The gap is a part that becomes a flow path through which a fluid for cooling the fins of the heat sink for cooling a thermal device flows. The cross-sectional shape of the cylindrical part is preferably close to the shape and size of the thermal device or the like arranged so that the thermal device is in close contact with the inside of the cylindrical part. Depending on the shape of the thermal device, it is not limited to a square, and may be a circle (when the thermal device is a heat pipe, etc.). In addition, the shape and size of the cylindrical parts do not need to be the same. If the cylindrical parts are directly joined together as shown in FIG. 1a, the joining area can be increased, and the strength of the heat sink is improved. If the cylindrical parts are joined by cooling fins as shown in FIG. 1b, the surface area of the cooling fins can be increased, and the cooling performance is improved. In addition, in one heat sink, there may be portions where the cylindrical members are directly joined to each other, and portions where the cylindrical members are joined to each other by fins.

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。 The cylindrical portion may be integrally molded by extrusion processing, or cut out from a metal block. Alternatively, separately manufactured components may be joined by known joining methods such as bolts, fitting, brazing, or conductive adhesives. There are no particular limitations on the size of the cylindrical metal heat sink, but an example would be one that is 5-9 cm long, 3-7 cm wide, and 6-10 cm high.

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。The metal members constituting the cylindrical metal heat sink are not particularly limited, and may be aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, etc. The cylindrical metal heat sink and the fins may be made of different materials, but aluminum has excellent thermal conductivity and is lightweight, and can easily be formed into complex cross-sectional shapes by extrusion processing, so the metal members are preferably aluminum or aluminum alloys. Among them, if you want to further improve the cooling performance of the heat sink, JIS 1000 series aluminum (e.g. 1070, etc.) is preferable. If you want strength, JIS 6000 series aluminum alloy (e.g. 6063, etc.) is preferable.

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。
In addition, the shapes of the cylindrical parts of the connected heat sinks do not need to be the same, and for example, a heat sink with a rectangular cylindrical part and a heat sink with a triangular cylindrical part may be combined. Depending on the shape of the semiconductor module, heat sinks of several shapes may be connected.
The thermal device and the like disposed inside the cylindrical portion are fixed in close contact with the inner wall surface of the cylindrical portion by means of bolts, conductive adhesive, brazing, or the like.

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。The heat sink of the present invention is preferably formed from an extruded material of aluminum (including alloys). Aluminum has excellent workability, and it is possible to easily manufacture even complex cross-sectional shapes using an extrusion process.

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。 It is possible to mold the heat sink as a single unit using aluminum extrusion material, but it may also be possible to extrude several parts and then join them using bolts, brazing, conductive adhesives, fitting methods, etc. to form the shape of the heat sink. This allows the number of extrusion dies to be reduced.

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。 The heat dissipation fins are plate-shaped metal members that are rectangular in plan view, and multiple pieces are arranged at approximately equal intervals on the outer periphery of the cylindrical portion. The height, thickness, dimensions, number of fins, etc. are not particularly limited and can be set appropriately depending on the application. In this embodiment, the outer periphery of the cylindrical portion refers to the outer periphery of the cylindrical portion and its vicinity. By providing the heat dissipation fins on the outer periphery of the cylindrical portion, heat is dissipated from the heat dissipation fins, effectively cooling the cylindrical portion.

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。 The heat dissipation fins may be made of aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, titanium, titanium alloys, magnesium, magnesium alloys, etc., with aluminum and aluminum alloys being particularly preferred. It is also preferable to use the same material as the cylindrical portion.

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。The heat dissipation fins may be integrally formed with the tubular portion, may be formed by groove cutting, or may be joined to the tubular portion by brazing, but it is preferable that they are integrally formed with the tubular portion.

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。 In one embodiment, the heat dissipation fins are arranged parallel to the axial direction of the tubular portion, making it possible to integrally mold the tubular portion and the heat dissipation fins by extrusion molding.

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。The heat dissipation fins do not necessarily need to cover the entire outer circumference of the tubular member as long as they provide a certain level of cooling effect, but it is preferable for them to cover at least half of the outer circumference, and it is even more preferable for them to cover at least three-quarters of the outer circumference.

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。 Furthermore, in the heat sink for cooling a thermal device of the present invention, it is preferable that the inside of the cylindrical portion is provided with a heat source, a heat spreader, or a heat pipe. It is preferable that these are closely fixed to the inner wall surface of the cylindrical portion by bolting, using a conductive adhesive, brazing, or the like.

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。 A heat spreader is a structure that is inserted between a heat generating element and a radiator to promote the transfer of heat and increase the heat dissipation efficiency. For example, a metal plate with high thermal conductivity such as copper or carbon can be used as a heat spreader. There are no particular limitations on the size or shape, and it can be selected appropriately according to the shape of the thermal device or cylindrical part to be installed. By providing a heat generating element such as a thermal device at one end of the heat spreader and the heat sink of the present invention at the other end, the heat from the heat generating element transferred from the heat spreader to the heat sink is efficiently dissipated.

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。
A heat pipe is a device for cooling by utilizing the latent heat generated when a working fluid evaporates, and includes a container, a working fluid sealed in the container, and a wick. The container may be made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, or the like. The working fluid may be water, alcohol, ammonia, or a fluorocarbon-based refrigerant. The wick may be a porous structure formed by sintering metal powder. One end of the heat pipe functions as an evaporator, and the other end functions as a condenser. In the evaporator, the working fluid evaporates by receiving heat, and the gasified working fluid moves to the condenser. In the condenser, the working fluid releases heat and condenses. The condensed working fluid moves through the wick and flows back to the evaporator.
By providing the heat sink of the present invention on the outside of the condensation section of the heat pipe, the heat emitted from the condensation section can be efficiently dissipated.

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。The shape of the heat pipe is not particularly limited, and may be a prism, polyhedron, etc., and may be appropriately selected according to the shape of the thermal device and the cylindrical part to be installed. In this embodiment, the heat pipe is designed so that the thermal device can be installed, and may be structured so that the thermal device is in contact with both the cylindrical part and the heat pipe. Heat generated in the thermal device is transferred to both the cylindrical part and the heat pipe, and the thermal device is effectively cooled. In addition, the use of a heat pipe eliminates the need for a fluid passage, making the structure simpler and simplifying the installation work. In some embodiments, it is also possible to install multiple thermal devices in the heat sink.

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。
A heat sink for cooling a thermal device according to an embodiment of the present invention may have three cylindrical portions as shown in FIG. 2a, or may have four or five cylindrical portions.
2b, a part of the cylindrical part may be manufactured as a separate member, in which case the respective members of the cylindrical part may be joined after the thermal device is disposed, making it easier to dispose the thermal device.

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。 Although the present invention has been described above using various embodiments, it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. Furthermore, it is clear from the description of the claims that forms incorporating such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

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。The heat sink of this embodiment is easy to miniaturize and has high cooling performance, and therefore has industrial applicability, particularly for cooling thermal devices such as semiconductors used in small modules.

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
1 Heat sink 2 Cylindrical part 3 Heat dissipation fin 4 Thermal device or heat pipe or heat spreader

Claims (6)

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おり、少なくとも外周部の2分の1を覆っ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。 A metal heat sink for cooling thermal devices, characterized in that it has two or more cylindrical sections inside which a thermal device is placed, and that heat dissipation fins are provided on the outer periphery of the cylindrical sections, covering at least half of the outer periphery . 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。 The metal heat sink for cooling thermal devices according to claim 1, characterized in that at least one pair of cylindrical parts is joined by heat dissipation fins. 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。 The metal heat sink for cooling thermal devices according to claim 1, characterized in that at least one pair of cylindrical parts are directly joined to each other. 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。 The metal heat sink for cooling thermal devices according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cylindrical portion and the heat dissipation fin portion are made of aluminum (including alloys) and are integrally molded by an extrusion process. 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。 The metal heat sink for cooling thermal devices according to claim 4, characterized in that it is formed by joining multiple aluminum extrusions. 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。 The metal heat sink for cooling thermal devices according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the inside of the cylindrical portion is provided with a heat source, a heat spreader, or a heat pipe.
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