(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体が熱的に接続される受熱部を有するベース板と、前記受熱部と一部が接触して前記ベース板に配置されるヒートパイプと、前記ベース板及び前記ヒートパイプに重ねて配置される放熱フィンとを備え、
前記ベース板は、金属板を折り曲げて形成され、前記ヒートパイプが配置される溝部と、この溝部の両側に前記放熱フィンが載置される載置部とを備え、前記溝部の前記受熱部に相当する部位に開口部を設けると共に、当該溝部の表面と前記載置部の裏面とを同一の高さ位置に形成し、
前記開口部に、前記ベース板よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板を、該受熱板の一面と前記ベース板の前記ヒートパイプが設置される面とが略同一の面となるように配置したことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記受熱板は、前記載置部の裏面に固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。
【請求項３】
前記放熱フィンは、並列に設けられた複数のフィン板を備え、これらフィン板は、前記ヒートパイプの延出方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記放熱フィンは、前記ベース板との対向面に前記ヒートパイプを収容する複数の収容溝を備え、これら収容溝の間に前記ベース板の表面に当接する脚部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース板に配置されるヒートパイプを備えるヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発熱体が熱的に接続される受熱部を有するベース板と、前記受熱部と一部が接触して前記ベース板に配置されるヒートパイプと、このヒートパイプと熱的に接続される放熱フィンとを備えたヒートシンクが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４９９９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のヒートシンクでは、ヒートパイプを介して、発熱体からの熱を効率良く放熱フィンに伝達するために、ヒートパイプと接触するベース板を熱伝導度の優れた材料（例えば、銅や銅合金等）で形成することが望ましい。しかし、ベース板をすべて銅や銅合金で形成すると、銅の使用量が増加し、重量及び製造コストが増加する問題がある。
一方、ヒートシンクは小型化の要望が強く、ベース板に放熱フィンを重ねて配置する場合、ヒートパイプはベース板と放熱フィンとで挟まれるため、ヒートパイプにかかる荷重を抑えることが望ましい。【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ヒートパイプにかかる荷重を抑えるともに、発熱体から放熱フィンへの伝熱効率の向上を図ったヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この明細書には、２０１２年１２月６日に出願された日本国特許出願・特願２０１２−２６７１７１の全ての内容が含まれる。
上記目的を達成するために、本発明は、発熱体が熱的に接続される受熱部を有するベース板と、前記受熱部と一部が接触して前記ベース板に配置されるヒートパイプと、前記ベース板及び前記ヒートパイプに重ねて配置される放熱フィンとを備え、前記ベース板は、金属板を折り曲げて形成され、前記ヒートパイプが配置される溝部と、この溝部の両側に前記放熱フィンが載置される載置部とを備え、前記溝部の前記受熱部に相当する部位に開口部を設けると共に、当該溝部の表面と前記載置部の裏面とを同一の高さ位置に形成し、前記開口部に、前記ベース板よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板を、該受熱板の一面と前記ベース板の前記ヒートパイプが設置される面とが略同一の面となるように配置したことを特徴とする。
【０００７】
この構成において、前記受熱板は、前記載置部の裏面に固定されても良い。
【０００８】
また、前記放熱フィンは、並列に設けられた複数のフィン板を備え、これらフィン板は、前記ヒートパイプの延出方向に配置されても良い。
また、前記放熱フィンは、前記ベース板との対向面に前記ヒートパイプを収容する複数の収容溝を備え、これら収容溝の間に前記ベース板の表面に当接する脚部を設けても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ベース板は、金属板で形成され、受熱部に相当する部位に開口部を有し、この開口部に、ベース板よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板を設けたため、発熱体からの熱を、受熱板及びヒートパイプを介して、放熱フィンに効率良く伝達することができる。さらに、受熱板は、ベース板のヒートパイプが設置される面と略同一の面（略面一）に配置されるため、ベース板上の段差を防止し、放熱フィンをベース板及びヒートパイプに重ねて配置する場合であっても、ヒートパイプに過剰な荷重がかかることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態にかかるヒートシンクの分解斜視図である。
【図２】ヒートシンクの外観斜視図である。
【図３】ヒートシンクの側面図である。
【図４】ヒートシンクの側断面図である。
【図５】ベース板のプレス成形前の平面図である。
【図６】別の実施形態のヒートシンクの側面図である。
【図７】ヒートシンクの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかるヒートシンク１０の分解斜視図であり、図２は、ヒートシンク１０の外観斜視図である。
ヒートシンク１０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられ、不図示の回路基板に搭載されるＣＰＵ等の半導体素子（発熱体）１１と熱的に接続されて、当該半導体素子１１の冷却を行うものである。
【００１２】
ヒートシンク１０は、図１に示すように、平板状のベース板２１を備え、このベース板２１の上に複数（本実施形態では３本）のヒートパイプ２２が並べて配置され、当該ベース板２１及びヒートパイプ２２に重ねて複数（本実施形態では２つ）の放熱フィン２３が並べて配置されている。すなわち、本構成では、ヒートパイプ２２は、図２に示すように、ベース板２１と放熱フィン２３とで挟まれて保持されている。
【００１３】
ベース板２１は、アルミニウム等の金属板をプレス成形で折り曲げて形成されている。このベース板２１は、図１に示すように、短手方向（図中Ｘ方向）の略中央に長手方向（図中Ｙ方向）に延びる幅広の溝部３１と、この溝部３１の両側に当該溝部３１よりも高く形成された一対の土手部（載置部）３２とを備える。これら土手部３２は、略同一の高さ位置に形成され、該土手部３２の縁部３３は、それぞれ下方に折り曲げられている。溝部３１にはヒートパイプ２２が配置され、土手部３２には放熱フィン２３が載置される。
また、各土手部３２には、それぞれ２か所（合計４か所）の孔部３４が形成されている。これら孔部３４は、ヒートシンク１０を回路基板に固定する固定用ねじが貫通するための孔である。
なお、溝部３１は、ベース板２１における幅方向の略中央に設けているが、これに限るものではなく、当該幅方向のいずれの位置に設けても良い。
【００１４】
この種のベース板は、金属板を折り曲げて成形する他に、例えば、ダイカスト成形、押出成形または切削成形の手法によっても形成することが可能である。しかし、ダイカスト成形や押出成形では、成形するための金型費用が生じ、少量生産には適さない事情がある。また、切削成形による場合でも加工コストや、材料コストが増加する問題が生じる。更に、一般に、ダイカスト品は、金属板に比べて熱伝導度が劣るため、他の条件を同一とした場合には、ベース板の熱伝導度の差によって、ヒートシンクの冷却性能に差が生じる。
これに対して、本構成では、ベース板２１は、プレス成形により金属板を折り曲げて形成されている。この構成では、上記したものに比べて、ベース板２１自体の熱伝導度を高めることができるとともに、製造コストを抑えることができる。さらに、ベース板２１で折り曲げ加工した溝部３１や縁部３３が補強リブとしての機能を発揮するため、ベース板２１の剛性を確保しつつ軽量化、薄型化を実現できる。
【００１５】
本構成では、ベース板２１は、溝部３１の長手方向の略中央（半導体素子１１と熱的に接続される受熱部に相当する位置）に開口部３５を備え、この開口部３５には、ベース板２１よりも熱伝導度の高い金属（例えば銅）で形成された受熱板３６が配置されている。この受熱板３６の裏面（図中下面）３６Ａには、上記した半導体素子１１が接続され、表面（図中上面）３６Ｂには、ヒートパイプ２２の一部が接触した状態で固定されている。
この構成では、半導体素子１１から発せられた熱は、受熱板３６を通じて、ヒートパイプ２２に伝達される。この受熱板３６は、ベース板２１よりも熱伝導度の高い金属で形成されるため、半導体素子１１の熱を受熱板３６及びヒートパイプ２２を通じて、速やかに放熱フィン２３に伝達することができ、ヒートシンク１０の冷却性能を高めることができる。また、ベース板２１全体を銅で形成するものに比べて、軽量化及び材料、製造コストの低減化を図ることができる。
【００１６】
ヒートパイプ２２は、受熱板３６で受けた熱を放熱フィン２３に拡散させるための部材である。ヒートパイプ２２は、例えば、銅等の熱伝導性に優れた金属製または上記金属からなる合金製である密閉されたコンテナの内部に、水等の作動液が減圧状態で封入されて形成されている。コンテナは、高さ（厚さ）を抑えて、ベース板２１及び放熱フィン２３との接触面積を多く確保するために扁平に形成されている。このヒートパイプ２２は、ベース板２１の溝部３１及び受熱板３６に半田付け、ロウ付け等によって固定されている。
【００１７】
放熱フィン２３は、ヒートパイプ２２を通じて伝達された熱を空気中に放出するものであり、ヒートパイプ２２の略半分の長さに形成され、当該ヒートパイプ２２の延出方向に２つ並べて配置されている。放熱フィン２３は、受熱板３６の真上を含む領域に形成されるとともに、ベース板２１上の領域に広域にわたって存在する。放熱フィン２３は、ヒートパイプ２２の長さに応じて、配置する数を適宜変更することができ、単一の放熱フィンとしても良いことは勿論である。
各放熱フィン２３は、例えばアルミニウム等の金属板４０の上縁４１及び下縁４２をそれぞれ略平行に折り曲げて、断面略コ字状に形成された複数のフィン板４３を備える。
これらフィン板４３は、ヒートパイプ２２の延出方向に並べて配置され、各フィン板４３は、例えば、半田付けによって一体に固定されている。隣接するフィン板４３間の隙間を通じて空気が流通可能となっている。このため、放熱フィン２３では、ヒートパイプ２２に伝達された熱を放熱フィン２３全体に拡散させることができ、この熱を上記したフィン板４３間の隙間を流れる空気と熱交換することで放熱できる。
【００１８】
放熱フィン２３は、ベース板２１及びヒートパイプ２２と対向する下面（対向面）２３Ａに、当該ヒートパイプ２２を収容する収容溝２４を備える。この収容溝２４は、ヒートパイプ２２の外形に合わせて形成され、ヒートパイプ２２と放熱フィン２３との伝熱面積の向上を図っている。
また、各収容溝２４間にはそれぞれ脚部２５が設けられ、これら脚部２５は、放熱フィン２３をベース板２１の土手部３２に載せた際に、このベース板２１の溝部３１の表面（ヒートパイプ２２が設置される面）３１Ａに当接する。これにより、脚部２５を通じて、ベース板２１から放熱フィン２３へ、直接、熱伝導を可能とするとともに、放熱フィン２３の荷重を脚部２５で支え、ヒートパイプ２２へかかる荷重を低減している。
本実施形態では、放熱フィン２３は、ベース板２１及び各ヒートパイプ２２とそれぞれ半田付け等で固定されることにより、ヒートシンク１０は一体に構成される。また、放熱フィン２３には、ベース板２１に設けられた孔部３４に対応する箇所に切欠２６が設けられている。
【００１９】
ところで、上記したヒートシンク１０では、安価な構成でベース板２１の熱伝導性を高めるために、ベース板２１を金属板の折り曲げにより形成するとともに、半導体素子１１と熱的に接続される受熱部に相当する箇所に開口部３５を設け、この開口部３５にベース板２１よりも熱伝導度の高い金属で形成された受熱板３６を配置している。
また、ヒートシンク１０は、ベース板２１に放熱フィン２３を重ねて配置する構成とすることにより、ヒートパイプ２２はベース板２１と放熱フィン２３とで挟まれるため、ヒートパイプ２２にかかる放熱フィン２３の荷重を抑えることが望ましい。
このため、本構成では、受熱板３６は、この受熱板３６の表面（図中上面；一の面）３６Ｂがベース板２１の溝部３１の表面（図中上面）３１Ａと、段差がないか或いは段差のごく僅かな状態、すなわち受熱板３６の表面３６Ｂとベース板２１の溝部３１の表面３１Ａとが略同一の面（略面一）となるように配置されている。
【００２０】
具体的には、図３に示すように、ベース板２１は、溝部３１の表面３１Ａと土手部３２の裏面（図中下面）３２Ａとが同一の高さ位置となるように金属板を折り曲げて形成され、受熱板３６は、溝部３１の幅よりも大きく形成されて土手部３２の裏面３２Ａに半田付け等で固定されている。
これによれば、図４に示すように、受熱板３６を土手部３２の裏面３２Ａ側から開口部３５に当てがい、この裏面３２Ａに固定するといった簡単な作業で、受熱板３６の表面３６Ｂと溝部３１の表面３１Ａとを略同一の面（略面一）に、当該受熱板３６をベース板２１の開口部３５に配置できる。このため、受熱板３６とベース板２１との段差を防止することができ、放熱フィン２３をベース板２１及びヒートパイプ２２に重ねて配置する場合であっても、ヒートパイプ２２に過剰な荷重がかかることを防止できる。
【００２１】
次に、ベース板２１の形成方法を説明する。
図５は、ベース板２１のプレス成形前の平面図である。
まず、金属板を、図５に示す外形に打ち抜くとともに、所定の位置に開口部３５及び孔部３４を形成する。
続いて、打ち抜いた金属板をプレス成形によって、所望の形状に折り曲げ加工する。具体的には、金属板の縁から所定距離内側に沿ったライン５０、及び、開口部３５の縁部３５Ａに沿ったライン５１を山折りするとともに、このライン５１から所定距離内側に沿ったライン５２を谷折りすることにより、ベース板２１が成形される。
この場合、開口部３５の縁部３５Ａの４隅には、この縁部３５Ａから外側に延びる凹部３５Ｂが形成される。これにより、上記したライン５１で折り曲げる際に、開口部３５の４隅近傍での膨らみを防止でき、開口部３５の縁部３５Ａに沿って正確に折り曲げることができる。
【００２２】
以上、本実施形態によれば、半導体素子１１が熱的に接続される受熱部を有するベース板２１と、受熱部と一部が接触してベース板２１に配置されるヒートパイプ２２と、ベース板２１及びヒートパイプ２２に重ねて配置される放熱フィン２３とを備え、ベース板２１は、金属板で形成され、受熱部に相当する部位に開口部３５を有し、この開口部３５に、ベース板２１よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板３６を設けたため、半導体素子１１からの熱を、受熱板３６及びヒートパイプ２２を介して、放熱フィン２３に効率良く伝達することができる。さらに、受熱板３６は、ベース板２１のヒートパイプ２２が設置される面３１Ａと略同一の面（略面一）に配置されるため、ベース板２１上の段差を防止し、放熱フィン２３をベース板２１及びヒートパイプ２２に重ねて配置する場合であっても、ヒートパイプ２２に過剰な荷重がかかることを防止できる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、ベース板２１は、金属板を折り曲げて形成され、ヒートパイプ２２が配置される溝部３１と、この溝部３１の両側に放熱フィン２３が載置される土手部３２とを備え、溝部３１に開口部３５を設けると共に、当該溝部３１の表面３１Ａと土手部３２の裏面３２Ａとを同一の高さ位置に形成したため、受熱板３６を土手部３２の裏面３２Ａ側から開口部３５に当てがい、この裏面３２Ａに固定するといった簡単な作業で、受熱板３６の表面３６Ｂと溝部３１の表面３１Ａとを略同一の面（略面一）となるように当該受熱板３６をベース板２１の開口部３５に配置できる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、受熱板３６は、土手部３２の裏面３２Ａに固定されるため、固定構造を簡素化できるとともに、固定部分が表面に露出しないためヒートシンク１０の外観の向上を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、放熱フィン２３は、並列に設けられた複数のフィン板４３を備え、これらフィン板４３は、ヒートパイプ２２の延出方向に沿って配置されるため、ヒートパイプ２２を介して、伝達された熱を各フィン板４３に拡散させることができ、この熱をフィン板４３間の隙間を流れる空気と熱交換することで放熱できる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、放熱フィン２３は、ベース板２１との対向する下面２３Ａにヒートパイプ２２を収容する複数の収容溝２４を備え、これら収容溝２４の間にベース板２１の溝部３１の表面３１Ａに当接する脚部２５を設けたため、放熱フィン２３をベース板２１の土手部３２に載せた際に、このベース板２１の溝部３１の表面３１Ａに脚部２５が当接することにより、脚部２５を通じて、ベース板２１から放熱フィン２３へ、直接、熱伝導が可能となる。さらに、放熱フィン２３の荷重を脚部２５で支えることにより、ヒートパイプ２２へかかる荷重の低減を図ることができる。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、ヒートシンクの別の実施形態について説明する。この第２実施形態のヒートシンク１００は、上記した第１実施形態のものとベース板の形状が異なる。このため、この第２実施形態では、構成の異なる点のみを説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図６は、第２実施形態にかかるヒートシンク１００の側面図であり、図７は、ヒートシンク１００の側断面図である。
本実施形態のベース板１２１は、折り曲げ加工を施していない金属板により形成される。この実施形態では、受熱板３６は、ベース板１２１に設けられた開口部１３５と略同一の大きさに形成され、この受熱板３６の表面３６Ｂとベース板１２１の表面（図中上面）１２１Ａとが略同一の面（略面一）となるように、当該受熱板３６は開口部１３５に固定されている。
具体的には、ベース板１２１の表面（ヒートパイプ２２が設置される面）１２１Ａ側に当て板を配置し、この当て板に受熱板３６の表面３６Ｂを当接させた状態で、ベース板１２１の裏面１２１Ｂ側からベース板１２１と受熱板３６とを半田付け等で固定する。この構成では、上記した第１実施形態のものよりも、受熱板３６の固定に技術を要するが、簡単に受熱板３６の表面３６Ｂとベース板１２１の表面１２１Ａとを略同一の面（略面一）にできる。
本実施形態によれば、ベース板１２１の厚みを抑えることができる分、ヒートシンク１００の薄型化を図ることができる。
【００２９】
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、ベース板２１、１２１上に３本のヒートパイプ２２を配置する構成としたが、ヒートパイプ２２の本数は適宜変更しても良い。さらに、ヒートパイプ２２は、扁平形状としたが丸型としても良いことは勿論である。
また、上記した実施形態では、開口部３５、１３５は、ベース板２１、１３１の略中央に設けているが、これに限らず、回路基板に配置される半導体素子１１の位置に応じて変更しても良い。また、上記した実施形態では、回路基板に配置される半導体素子１１を発熱体とする構成としたが、これに限るものではないことは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１００  ヒートシンク
１１  半導体素子（発熱体）
２１、１２１  ベース板
２２  ヒートパイプ
２３  放熱フィン
２３Ａ  下面（対向面）
２４  収容溝
２５  脚部
３１  溝部
３１Ａ、１２１Ａ  表面（ヒートパイプが配置される面）
３２  土手部
３２Ａ  裏面
３５、１３５  開口部
３６  受熱板
３６Ｂ  表面
４３  フィン板
【要約】
ヒートパイプにかかる荷重を抑えるともに、発熱体から放熱フィンへの伝熱効率の向上を図ったヒートシンクを提供すること。
半導体素子１１が熱的に接続される受熱部を有するベース板２１と、受熱部と一部が接触してベース板２１に配置されるヒートパイプ２２と、ベース板２１及びヒートパイプ２２に重ねて配置される放熱フィン２３とを備え、ベース板２１は、金属板で形成され、受熱部に相当する部位に開口部３５を有し、この開口部３５に、ベース板２１よりも熱伝導度の高い金属板で形成された受熱板３６を、ベース板２１と略同一の面となるように配置した。【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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