(57)【要約】【課題】電子機器の冷却を向上させるためのヒートシンクの放熱特性を改善する方法及びデバイスを提供すること。【解決手段】本開示の実施形態は、電力変換装置のような電子機器の冷却を向上させるためのヒートシンクの放熱特性を改善する方法及びデバイスを提供する。１つの実施形態では、ヒートシンク（１０）は、少なくとも１つの流体冷却部分（２０）及び該流体冷却部分（２０）に隣接して配置された少なくとも１つのヒートパイプ（２４）を含む。ヒートパイプ（２４）は、熱源から離れた熱伝導を改善する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク（１０）を備えたシステムであって、
前記ヒートシンク（１０）が、
閉鎖された容積内部に配置されて、第１の領域で蒸発（３２）し第２の領域で凝縮することによって前記閉鎖容積内で循環するように構成された作動流体を含む、前記ヒートシンク（１０）に配置された蒸発チャンバ（２４）と、
前記ヒートシンク（１０）に配置され、流体入口（３８）、流体出口（４０）並びに前記流体入口（３８）及び流体出口（４０）間にある流体チャンバを含む流体通路（２０）と、
を有し、
前記システムが、
前記流体入口（３８）及び前記流体出口（４０）に結合されて、冷却媒体の循環用の閉鎖ループ（１７）を定める外部流体通路（１９）と、
前記ヒートシンク（１０）の外側で前記外部流体通路（１９）に結合された外部熱交換器（２１）と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記外部流体通路（１９）に結合されたポンプ（１３）を備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記蒸発チャンバ（２４）及び前記流体通路（２０）を有する熱伝導性基板（１６、１８）を更に備え、前記蒸発チャンバ（２４）及び前記流体通路（２０）が前記基板の別個の領域にある、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体通路（２０）内部に前記蒸発チャンバ（２４）を有する熱伝導性基板（１６、１８）を備える、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記蒸発チャンバ（２４）内部に前記流体通路（２０）を有する熱伝導性基板（１６、１８）を備える、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項６】
１つ又はそれ以上の蒸発チャンバ（２４）と１つ又はそれ以上の流体通路（２０）とを交互にする複数の層を装着表面の上に備える、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項７】
前記流体チャンバ内に配置される内部熱交換器（２２）を備える、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項８】
前記内部熱交換器（２２）が折り畳みフィン型熱交換器を含む、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ヒートシンク（１０）に装着された電子部品（１２）を備える、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
整流回路（５４）及びインバータ回路（６０）を有する電力変換モジュール（５２）を備える、
請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、例えば電子デバイス用のヒートシンクなどの放熱技術の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの種類の電子デバイスは相当な量の熱を発生する。一般に、発生する熱の量は、デバイスが使用する電力の量に比例する。多くの電子デバイスの耐電力は、過度の熱が電子機器に損傷を与える可能性があるので、デバイスが有効に放散できる熱の量によって制限される。電力変換装置、モータドライブ、プロセッサ、動力伝達装置、及びバッテリなどの多くのタイプの電子装置において、放熱を高めるためにヒートシンクが使用される。高出力密度電子機器によって発生される熱を放散するための改善された方法及びデバイスにより、これらのデバイスの耐電力を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，６９７，２０５号公報
【特許文献２】米国特許第４，８３３，５６７号公報
【特許文献３】米国特許第４，８８０，０５２号公報
【特許文献４】米国特許第６，９２６，０７２号公報
【特許文献５】米国特許第７，１１１，３９４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、電力変換装置のような電子機器の冷却を向上させるためのヒートシンクの放熱特性を改善する方法及びデバイスを提供する。１つの実施形態では、ヒートシンクは、少なくとも１つの流体冷却部分及び該流体冷却部分に隣接して配置された少なくとも１つのヒートパイプを含む。ヒートパイプは、熱源から離れた熱伝導を改善する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】特定の実施形態による、改善されたヒートシンクの断面図。
【図２】特定の実施形態による、線２−２内部からの図１のヒートシンクの部分断面図。
【図３】特定の実施形態による、線３−３内部からの図１の改善ヒートシンクの切り欠き斜視図。
【図４】ヒートシンクの実施形態の断面図。
【図５】ヒートシンクの実施形態の断面図。
【図６】特定の実施形態による、改善ヒートシンクを利用する例示的な電力変換システムのブロック図。
【図７】特定の実施形態による、改善ヒートシンクと共に使用することができるヒートスプレッダの平断面図。
【図８】特定の実施形態による、改善ヒートシンクと共に使用することができるヒートスプレッダの平断面図。
【図９】特定の実施形態による、改善ヒートシンクと共に使用することができるヒートスプレッダの平断面図。
【図１０】ヒートシンクの代替の実施形態を示す図。
【図１１】ヒートシンクの代替の実施形態を示す図。
【図１２】ヒートシンクの代替の実施形態を示す図。
【図１３】ヒートシンクの代替の実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。
【０００７】
ここで、本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態を説明する。これらの実施形態の説明を簡潔にする目的で、本明細書には実際の実装の特徴全てを記載するとは限らない。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要するものであるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である。
【０００８】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するときに、特別な数詞がないことや「前記」、「該」等の用語は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータ及び／又は環境条件の何れかの実施例は、開示された実施形態の他のパラメータ／条件だけに限定されない。
【０００９】
開示されるヒートシンクの実施形態は、その全体にわたって横方向に熱を拡散させる熱拡散デバイスと組み合わせた流体冷却プレートを含む。横方向に熱を拡散させることにより、発熱デバイスから離れて熱を伝導するヒートシンクの能力が改善され、放熱表面積が増大する。特定の実施形態において、開示されるヒートシンクは、内部熱交換器（例えば、フィン及びチャンネル）及び蒸発チャンバ及び／又はヒートパイプを含む。熱交換器は、ヒートシンクの内部を通って入口から出口に流れる流体（例えば、液体又はガス）への熱伝導を促進するフィンの列を含むことができる。開示されるヒートシンクは、単体構造部品、或いは熱交換器及び蒸発チャンバ及び／又はヒートパイプの回りで閉鎖本体を定めるように互いに結合された複数部品とすることができる。ヒートシンクは、外部ファンと共に、又は外部ファン無しで熱伝導の対流を可能にする外部フィンを含むことができる。開示されるヒートシンクはまた、複数の層の熱交換器、蒸発チャンバ、ヒートパイプ、及び他の特徴部（例えば、交互配列）を含むことができる。改善されたヒートシンクは、様々な高出力密度応用で用いる冷却を向上させる。例えば、開示されたヒートシンクの実施形態は、電力変換装置と共に用いることができる。開示されるヒートシンクは、単一部品又は複数部品（例えば、チップ、メモリ、プロセッサ、その他）に装着することができる。
【００１０】
図１は、１つの実施形態による改善されたヒートシンク１０の断面図である。図１は、回路基板１４上に１つ又はそれ以上の発熱回路１２に隣接して配置されたヒートシンク１０を示している。回路１２は、プロセッサ、メモリデバイス、増幅器、スイッチ、その他などの発熱する回路の何れかのタイプとすることができる。図６に関して以下で詳細に説明するように、回路１２は、インバータモジュールで使用されるような、大電力固体スイッチとすることができる。回路１２は、熱グリースのような熱伝導性の材料の層とヒートシンク１０を相互作用させることができる。幾つかの実施形態では、ヒートシンク１０は、回路基板２４及び／又は発熱回路１２に結合することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ヒートシンク１０は、スクリュー、ボルト、スナップ式クランプ、バネ付勢クランプ、又は他の好適な解除可能もしくは固定のカップリングによって回路基板１４に結合することができる。幾つかの実施形態では、回路１２は、ヒートシンク１０にはんだ付けすることができる。
【００１１】
ヒートシンク１０は、冷却プレート１６及びヒートスプレッダ１８を含むことができる。冷却プレート１６は、回路１２から熱を奪う熱伝導性材料の一部である。冷却プレート１６は、ポリフェニレン・サルファイドなどの熱伝導性プラスチック、並びに銅及びアルミニウムなどの金属を含む、何れかの好適な熱伝導性材料から作ることができ、約０．２５から１インチ厚みとすることができる。しかしながら、用途及び所望の冷却容量に応じて、他の何れかの材料及び寸法を利用することができる。また、冷却プレート１６は、冷却プレート１６から熱を奪い、外部環境に熱を伝導する冷却流体（例えば、液体又はガス）を導くための流体通路２０を含むことができる。例えば、特定の実施形態において、冷却流体は、冷却媒体ループ１７（例えば、閉ループ）を通って循環することができ、該冷却媒体ループは、ヒートシンク１０内部の流体通路２０と、ファン２３を有する熱交換器２１を通過する外部管体１９とを含むことができる。幾つかの実施形態では、冷却流体は、例えば、同じ流体を再循環させることがない開ループでヒートシンク１０の流体通路２０に出入りすることができる。幾つかの実施形態では、冷却流体は、モータ１５に結合されたポンプ１３によって循環して駆動することができる。
【００１２】
特定の実施形態において、ヒートシンク１０は、冷却プレート１６から冷却流体への熱伝導率を高めるために流体通路２０内部に配置された内部熱交換器２２を含むことができる。熱交換器２２は、フィンなどの熱交換器要素のあらゆる好適な構成を含むことができる。例えば、熱交換器２２は、折り畳みフィン型又は接着フィン型とすることができる。熱交換器２２は、アルミニウム又は銅或いは熱伝導性プラスチックなど、あらゆる好適な材料から形成することができる。幾つかの実施形態において、熱交換器２２及び流体冷却プレート１６は一体部品とすることができる。例えば、熱交換器２２及び流体通路２０は、流体冷却プレート１６内に一連の並行溝切断部をカットすることによって、同時に形成することができる。この実施例では、プレート１６及び熱交換器２２は、同じ材料で作られる。他の実施形態では、最初に流体通路２０を形成することができ、次いで、熱交換器２２を流体通路２０内に配置することができる。この実施形態において、プレート１６及び熱交換器２２は、同じ又は異なる材料で作ることができる。
【００１３】
ヒートスプレッダ１８は、流体冷却プレート１６の上に配置することができ、ヒートシンク１０にわたって横方向に且つホットスポットから離れるように熱を拡散させる機能を果たす。ヒートスプレッダ１８は、銅、アルミニウム、又は熱伝導性プラスチックなどの何れかの好適な熱伝導性材料から形成することができる。特定の実施形態において、ヒートスプレッダ１８は、図２に関して以下で詳細に説明するように、蒸発冷却により横方向に熱を伝達するよう構成された１つ又はそれ以上のヒートパイプ及び／又は蒸発チャンバ２４を含むことができる。蒸発チャンバ２４は、ある種のヒートパイプであり、水、エタノール、ナトリウム、又は水銀などの作動流体を保持する閉鎖容積を含む。蒸発チャンバ２４はまた、燒結金属粉体などのあらゆる好適な多孔性材料から作ることができるウィック２６を含む。幾つかの実施形態では、ヒートスプレッダ１８は、図７〜９に示すように、並行又は発散配列で配置された複数の別個のヒートパイプを含むことができる。
【００１４】
ヒートスプレッダ１８は、冷却プレート１６とヒートスプレッダ１８との間に強力な熱結合を形成する何らかの方法で、冷却プレート１６上に配置することができる。例えば、図示の実施形態において、冷却プレート１６及びヒートスプレッダ１８は、ヒートスプレッダ１８の底部が流体通路２０を密封するように互いに接合される２つの別個に形成された部品である。冷却プレート１６及びヒートスプレッダ１８は、溶接、はんだ付け、ろう付け、機械的締結、又は接着によるなど、あらゆる好適な結合手段によって接合することができる。幾つかの実施形態では、冷却プレート１６及びヒートスプレッダは、実質的に同じ材料の単一ブロックから形成することができる。
【００１５】
図２は、特定の実施形態による、ヒートスプレッダ１８の熱拡散特性を示す、線２−２内で取った図１のヒートシンクの部分断面図である。この部分図はまた、図２に示す実施形態においては折り畳みフィン型である熱交換器２２のより詳細な図を提供する。折り畳みフィン型熱交換器は、交互するＵ字形パターンを定める交互折り畳み配列を備えたシート材を含むことができる。特定の実施形態では、熱交換器２２は、高さ２７が約２ミリメートル、厚み２９が０．５ミリメートルであり、且つ約０．２５ミリメートル幅のチャンネル３０を形成するフィン２５を含む。しかしながら、フィン２５は、用途及び所望の冷却容量に応じて、他の何れかの配置及び寸法を有することができる。作動中、回路１２は、かなりの熱を発生し、回路１２上の冷却プレート１６内にホットスポットを形成する場合がある。冷却プレート１６は、回路１２からの熱を流体通路２０に伝導する。冷却プレート１６からチャンネル３０内の流体への熱の伝達は、熱が回路１２から流体通路２０に進むにつれて、プレート１６にわたって横方向に拡散し、熱が拡散する表面積が増大することによって助長される。これと同時に、チャンネル３０を通って流れる冷却流体は、冷却プレート１６から熱を除去し、回路１２からの熱伝導率が高くなる。
【００１６】
ヒートスプレッダ１８はまた、熱伝導性材料及び蒸発チャンバ２４により熱分配及び放熱を促進する。例えば、ヒートスプレッダ１８は、金属を通じて熱を伝導し、蒸発チャンバ２４内での蒸発及び凝縮により熱を伝達し、より均一な熱分配を可能にする。結果として、より均一な熱分配により、外部冷却（例えば、自然又は強制空気対流）及び内部流体冷却（例えば、フィン２５が流体内に入り、ヒートシンク１０から出る）が改善される。ヒートスプレッダ１８のベースは、回路１２などの熱源の直ぐ上でより高温になることができる。従って、ウィック２６のホットスポット内の流体が、矢印３２で示すように蒸発することができる。次いで、蒸発が蒸発チャンバの低温域に進み、矢印３４で示すように、凝縮してウィック２６内に戻ることができる。次いで、流体は、矢印３６で示すように、毛細管作用により運ばれて、ホットスポットに戻り、ここで流体が再度蒸発され、サイクルが繰り替えされる。蒸発チャンバ２４内の流体が蒸発及び凝縮する温度を制御するために、蒸発チャンバ２４内部の圧力を調節することができる。例えば、流体が水である場合、蒸発チャンバ内部の圧力は、大気圧よりも低い可能性があり、水の標準沸点未満で水を蒸発させることが可能になる。加えて、ヒートスプレッダ１８は、ウィック２６が蒸発チャンバ２４の底部に配置された場合により有効に作動することができ、蒸発チャンバが底部上にある場合に、凝縮された水をウィック６に強制的に戻す傾向がある重力によって、対流プロセスを支援することができるようになる。しかしながら、ウィック２６は、ヒートシンク１０の種々の実施形態において頂部、底部、又はその両方に配置してもよい。図４に関して以下で更に詳細に説明するように、ヒートシンク１０は、物理的な向きにあまり依存しないように組み立てることができる。
【００１７】
図２に示すヒートスプレッダでは、熱は、ヒートシンクの表面全体にわたって横方向に伝導される。熱の一部は、ヒートスプレッダ１８の頂部に伝導することができ、ここで熱は外部環境に移行する。熱の一部はまた、流体通路２０に伝導して戻すことができる。両方の場合において、熱は、ヒートシンク１０の高温領域から低温領域に拡散され、有効熱伝達表面積が増大する。全体の作用は、ヒートシンク１０の高温領域における冷却が強化され、回路１２からより効率的に熱を除去できることである。
【００１８】
図３は、特定の実施形態によるヒートシンク１０の縦方向図を示す、線３−３で取ったヒートシンク１０の切り欠き斜視図である。図３に示すように、ヒートスプレッダ１８は、ヒートシンクの長さに沿って連続した蒸発チャンバ２４を含み、矩形キャビティを形成する。図７〜９に関して以下で詳細に説明する他の実施形態では、ヒートスプレッダ１８は、複数の蒸発チャンバ２４又はヒートパイプを含むことができ、蒸発チャンバ２４は、種々の形状及び寸法のものとすることができる。
【００１９】
また図３に示すように、流体通路２０は、１つ又はそれ以上の流体入口３８及び１つ又はそれ以上の流体出口４０を介して外部冷却流体源に流体結合することができる。入口３８及び出口４０は、パイプ又は管体などの流体導管を受けるように構成することができる。例えば、入口３８及び出口４０は、導管取り付け部材を受け入れるようにネジ止めすることができる。熱交換器２２のフィン２５は、入口３８と出口４０との間で流体チャンネル２０の長さに沿って延びる（例えば、ページと平行に間隔を置いた関係で）。冷却流体が、矢印４２で示すように入口３８を介して冷却プレート１６に流入し、熱交換器２２のフィン２５間を進み、その途中でシンク１０から熱が奪われる。次いで、矢印４４で示すように、加熱された流体が出口４０を通って流体通路２０から出る。次に、冷却流体が冷却され、入口３８を介してヒートシンク１０に再循環される。従って、ヒートシンク１０は、ポンプ１３と、ラジエータなどの外部熱交換器２１とを結合することができる。冷却流体は、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、又は他の好適な冷却媒体もしくはこれらの組み合わせを含むことができる。幾つかの実施形態では、流体通路２０はまた、冷却流体を流体通路２０に通して均一に流すように配向するための、バッフルのような１つ又はそれ以上の内部構造を含むことができる。加えて、幾つかの実施形態では、流体通路２０は、冷却プレート１６を通って曲がりくねった経路を辿ることができる。
【００２０】
上述のように、ヒートシンク１０の幾つかの実施形態は、ウィック２６が蒸発チャンバ２４のベースにあるような向きにされたときにより有効にすることができる。従って、ヒートシンク１０は、蒸発チャンバ２４の上側及び下側領域に沿ってウィック２６を含み、ヒートシンク１０の性能を物理的な向きにあまり依存しないようにすることができる。例えば、ヒートシンク１０の幾つかの実施形態は、図４に示すように反対に向いたウィック２６を備えた２つのヒートスプレッダ１８を含むことができる。
【００２１】
図４は、特定の実施形態による、両面ヒートシンクの断面図である。図４に示すように、ヒートシンク１０は、２つの冷却プレート１６と、垂直方向にスタックされた２つの蒸発チャンバ２４とを含み、中心線４６の回りで互いに鏡像を形成する。幾つかの実施形態では、両流体通路２０は、同じ外部管体１９及び／又は冷却流体入口３８及び出口４０に連通結合され、冷却流体が両流体通路２０を通過するようにすることができる。他の実施形態では、ヒートシンク１０は、一方の流体通路２０に他方よりも優先して冷却流体を付勢するためのバルブ又はレギュレータを含むことができる。例えば、バルブを用いて、通常は回路１２により近接している底部流体通路２０に対する頂部流体通路２０の流量を小さくすることができる。バルブは、手動バルブ、重力ベースバルブ、コントローラに結合された自動バルブ、又は他の何れかの好適な流れ制御装置とすることができる。重力ベースバルブは、ヒートシンク１０の向きを感知し、底部流体通路２０により大きな流れを提供することができる。回路１２に最も近接した蒸発チャンバ２４は、ウィック２６が蒸発チャンバ２４の底部に配置されるような向きにすることができる。換言すると、ヒートシンク１０は、上下が反転され、その結果、回路１２がヒートシンク１０の下方に保持されている限り、底部ウィック２６がそれぞれの蒸発チャンバ２４の底部に常に留まることができる。このようにして、ヒートシンク１０のミラー状配置により、蒸発チャンバ２４を表が上になった配置と反転した配置の両方で有効にすることが可能になる。
【００２２】
図５は、特定の実施形態による、外部フィン４８及び外部ファン４９を備えたヒートシンクの断面図である。ヒートシンク１０がヒートスプレッダ１８の頂部を通って一部の熱を伝導することができることは理解されるであろう。この熱を外部環境に効率的に放散するために、ヒートシンク１０は外部フィン４８を含むことができる。幾つかの実施形態では、外部フィン４８は、自然対流又はファン４９による強制対流によって空冷することができる。外部フィン４８は、図示の実施形態の何れかに配置することができる。外部フィン４８は、並行ピン型部材、並行プレート型部材、発散型部材、又は他の何れかの好適な幾何形状もしくは配列を含むことができる。
【００２３】
上述のように、本明細書で開示される改善されたヒートシンクは、共に電力変換装置で使用することができる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）及び集積ゲート整流サイリスタ（ＩＧＣＴ）など、特定の回路の耐電特性を改善することができる。図６は、特定の実施形態による、改善されたヒートシンク１０を利用する例示的な電力変換システム５２のブロック図である。電力変換システム５２は、交流（ＡＣ）電源５６に結合された整流回路５４を含むことができる。整流回路５４は、ＡＣ電源からＡＣ電力を受け取り、ＤＣバス５８上に直流（ＤＣ）電圧を発生する。インバータ回路６０は、ＤＣバス電圧によって駆動され、特定周波数の出力波形を生成する。典型的なインバータ回路は、高速にオンオフを切り替えて出力波形を生成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を１つ又はそれ以上含むことができる。インバータ回路６０は、制御回路６２に結合することができ、該制御回路は、ユーザ入力を受け取ることができ、ＩＧＢＴが出力波形を生成できるようにする駆動信号を提供する。幾つかの実施形態では、インバータ回路６０は、パルス幅変調を用いて駆動される。ＩＧＢＴの高速スイッチングは、ＩＧＢＴ内でかなりの量の熱が発生しやすい可能性がある。ＩＧＢＴの耐電力は、多くの場合、この熱を放散するＩＧＢＴの能力によって制限される。インバータ回路の温度を許容可能な範囲内に維持するために、インバータ回路は、改善されたヒートシンク１０に結合することができる。
【００２４】
次に、インバータ回路６０が発生した出力は、負荷６６に供給される。改善されたヒートシンク１０は、インバータ回路６０から高レベルの熱を引き出すことができるので、インバータ回路からの出力を増大させることができ、インバータ回路６０が広い範囲の高出力用途で利用可能になる。例えば、負荷６６は、天然ガスパイプライン７２に結合される圧縮機７０を駆動する高出力モータ６８を含むことができる。他の実施形態では、モータ６８は、石油パイプラインに結合されるポンプを駆動することができる。更に別の実施形態では、モータ６８は、電気自動車、発電機、工業設備、又は他の何れかの装置に原動力を提供することができる。更に、ヒートシンク１０はまた、コンピュータプロセッサ、マザーボード、バッテリ、動力伝達装置、又は高レベルの冷却により恩恵を受けることができる他の何れかの構成要素など、幅広い種類の他の構成要素に結合することができる。例えば、改善されたヒートシンク１０は、配電系統に電力を供給する風力タービンなどの発電機に結合することができる。
【００２５】
図１〜５に示した矩形蒸発チャンバに加えて、本発明の実施形態によるヒートスプレッダは、蒸発チャンバと、種々の形状及び寸法のヒートパイプとを含むことができる。図７〜９は、本発明の実施形態による、複数の例示的なヒートスプレッダ１８を示している。例えば、図７は、複数の離散的な直線状蒸発チャンバ２４（例えば、ヒートパイプ）を含むヒートスプレッダ１８を備えたヒートシンク１０を示す。図７に示すように、蒸発チャンバ２４は、並行の列を成して位置付けることができ、ヒートシンク１０に隣接する特定の熱発生回路１２と整列することができる。他の実施形態では、蒸発チャンバ２４は、回路１２と関係なく位置付けることができる。
【００２６】
図８は、複数の離散的な放射状蒸発チャンバ２４を含むヒートスプレッダ１８を備えたヒートシンク１０を示す。図８に示すように、蒸発チャンバ２４（例えば、ヒートパイプ）は、ヒートシンク１０の中心位置７４からヒートスプレッダ１８の４つのコーナーに外側に向けて放射状に広がることができる。換言すると、蒸発チャンバ２４は、中心位置７４から発散している。加えて、熱発生回路１２は、ヒートシンク１０の中心に配置することができる。特定の実施形態では、ヒートスプレッダ１８は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれ以上の発散蒸発チャンバ２４を含むことができる。
【００２７】
図９は、中心位置７８で接続され、ヒートシンク１０の４つのコーナー及び４つの側辺に外向きに放射状に広がる複数の放射状蒸発チャンバ２４を含むヒートスプレッダ１８を備えたヒートシンク１０を示す。本発明の実施形態は、他の多くのヒートスプレッダ１８構成を含むことができる。例えば、本発明の実施形態によるヒートスプレッダは、円形、三角形、Ｖ字形、又は熱発生回路から離れて熱を伝達するのに望ましい他の何れかの形状とすることができる。
【００２８】
１つ又はそれ以上のヒートパイプ及び１つ又はそれ以上の流体チャンネルを組み合わせた、他の種々のヒートシンク構成もまた実施可能である。例えば、図１０〜１３は、本発明の実施形態による、複数の代替のヒートシンク１０を示している。上記で説明した実施形態と同様に、図１０は、ヒートシンク１０が冷却プレート１６及びヒートスプレッダ１８を含む実施形態を示している。しかしながら、この実施形態では、ヒートスプレッダ１８は、流体通路２０と熱源の回路１２との間に配置された複数の円筒形ヒートパイプ８４を含む。
【００２９】
ヒートパイプ８４は、キャビティの内側表面上に配置されたウィック２６と、キャビティ内部の作動流体とを備えたシールされた円筒形キャビティを含むことができる。この実施形態では、回路１２からの熱は、流体チャンネル２０に移行する前に、最初にヒートスプレッダ１８によって横方向に拡散される。加えて、流体チャンネル２０は、熱交換器２２のフィンを流体冷却プレート１６内で直接機械加工することによって形成される。
【００３０】
図１１は、ヒートシンク１０が、流体チャンネル２０の内部に配置されてこれにより囲まれたヒートスプレッダ１８を含む実施形態を示している。この実施形態では、ヒートスプレッダは、キャビティの頂部及び底部に配置され且つ作動流体が充填されたウィック２６を備える平坦矩形蒸発チャンバ２４を含む。流体チャンネルは、冷却プレート１６の内壁に接合することができるフィンを含むことができる。ヒートスプレッダ１８は、フィン２２により流体チャンネル２０内に位置付けることができ、或いは、センタリングピンを用いて位置付けてもよい。この実施形態では、ヒートスプレッダ１８は、流体チャンネル２０内の流体全体により均一に熱を拡散する。
【００３１】
図１２は、ヒートシンク１０が、１つ又はそれ以上の円筒形流体チャンネル２０及び流体チャンネル２０の内部に配置された１つ又はそれ以上の円筒形ヒートパイプ８４を備えた冷却プレート１６を含む実施形態を示している。流体チャンネル２０は、流体チャンネル２０から冷却プレート１６への熱伝達を高めるフィン２２を含むことができる。フィン２２はまた、流体チャンネル２０内にヒートパイプ８４を位置付けることができる。幾つかの実施形態では、ヒートパイプ８４はまた、センタリングピンによって所定位置に保持することができる。
【００３２】
図１３は、ヒートシンクが、１つ又はそれ以上の円筒形ヒートパイプ８４及びヒートパイプ８４の内部に配置された１つ又はそれ以上の円筒形流体チャンネル２０を備えた冷却プレート１６を含む実施形態を示している。幾つかの実施形態では、流体チャンネル２０はまた、センタリングピンによって所定位置に保持することができる。
【００３３】
本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ヒートシンク
１２  回路
１３  ポンプ
１４  回路基板
１５  モータ
１６  冷却プレート
１７  冷却媒体ループ
１８  ヒートスプレッダ
１９  外部管体
２０  流体通路
２１  熱交換器
２３  ファン
２４  蒸発チャンバ
２６  ウィック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2010130011000001.pdf