(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記部材を備えたフィン付ヒートシンク。
（１）被冷却部品と熱的に接続して設けられる、前記被冷却部品の熱を伝える受熱ブロックと、
（２）前記受熱ブロックに伝熱した前記被冷却部品の熱を所定の位置に移動するための、端部を前記受熱ブロックに熱的に接続された少なくとも１個のヒートパイプと、
（３）前記ヒートパイプの他端部に熱的に接続され、熱を放出する、一方の端部に折り曲げ部を備えた少なくとも１個のフィンと、そして、
（４）前記受熱ブロックおよび前記フィンの前記折り曲げ部と熱的に接続して設けられた伝熱性プレート。
【請求項２】
前記受熱ブロックおよび前記伝熱性プレートが一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィン付ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコンの筐体内に収容されるＣＰＵ、半導体素子等の各種電子部品を冷却するための冷却装置、特に、フィン付ヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロニクス機器は、ＣＰＵ等の高出力、高集積の部品を内蔵している。半導体素子等の各種電子部品は、集積度が極めて高くなり、高速で情報の演算、制御等の処理を行うので、多量の熱を発生する。高出力かつ高集積の部品である半導体素子等の熱を所定の位置に移動し冷却するために、最近ではヒートパイプが使用される。その一例として例えば、特開平３−２３３２９７号公報等がある。
【０００３】
特開平３−２３３２９７号公報に開示されているように、被冷却部品が発する熱は、被冷却部品と直接接触するように配置された受熱ブロックに伝達され、次いで、その一端部が受熱ブロックに固定され、その他端部にフィン等が設置されたヒートパイプによって、熱が移動され、冷却される。
【０００４】
図６に従来のフィン付ヒートシンクを示す。図６に示すように、ＣＰＵ等の発熱部品１５に伝熱性部材である受熱ブロック１１が密着接触して、発熱部品の熱が受熱ブロックに熱移動する。受熱ブロック１１には２本の丸型ヒートパイプ１２の端部が挿入され、着脱不能に受熱ブロックに固定されている。ヒートパイプ１２の他端部には、放熱板であるフィンが取り付けられている。
【０００５】
図６において、上述したように、発熱部品から受熱ブロックに移動した熱は、受熱ブロックに挿入固定されているヒートパイプの端部（吸熱側）に伝達され、ヒートパイプの空洞部に収容された作動流体を気化し、気化された蒸気流は、ヒートパイプ内を他端部（放熱側）に移動する。ヒートパイプの他端部には、フィン１２が取り付けられており、蒸気流により運ばれた熱はフィンに伝わり広い面積により外気に放出される。その際、蒸気流は再び液相状態に戻る。液相状態に戻った作動流体は、ヒートパイプ内をウイックの作用によって、受熱ブロックに固定されたヒートパイプの吸熱側端部に環流する。
【０００６】
従来のフィン付ヒートシンクにおいては、ヒートパイプの端部を着脱不能に受熱ブロックに堅固に固定しているので、ヒートパイプと受熱ブロックとの間の熱抵抗を小さくすることができる。更に、ヒートパイプの他端部（放熱側）には、放熱用のフィンが取り付けられているので、ヒートパイプ中の蒸気流により運ばれた熱は、フィンに伝わり広い面積により外気に放出される。フィンによる冷却は、自然空冷によって行われてもよく、または、別途ファンを配置して強制空冷によって行ってもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフィン付ヒートシンクには、下記の問題点がある。
即ち、ヒートパイプおよびフィンは材質的に強度が低く、更に、図６にも示すように、ヒートパイプは、その一端が受熱ブロックに挿入固定されているだけで、長く延びた支持されていない他端部には放熱用の複数枚のフィンが取り付けられている。従って、フィン付ヒートシンクをパソコン中に組み立てるときに、ヒートパイプが曲がったり、フィンが捩じれたりして、ヒートシンクが変形し、ヒートシンクとしての機能低下をきたすという問題点があった。
【０００８】
また、フィンがヒートパイプに挿入されているだけなので、少しの外力により、フィン位置がずれてしまい、ピッチがバラバラになり本来の性能が低下してしまうことがあった。
更に、フィンによって放熱を行うので、熱性能を高めるためには、フィン数を増加する必要があり、加工工数が増加するとともにフィン付ヒートシンクが専有するスペースが大きくなるという問題点があった。
【０００９】
従って、この発明の目的は、組み立て中にヒートパイプおよびフィン部に変形が生じない、強度が高く、小スペースで、そして、熱性能の高いフィン付ヒートシンクを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、受熱ブロックにおける被冷却部品が接する面の反対の面、および、複数枚のフィンの端部に密着固定するようにアルミニウム製の伝熱性プレートを配置することによって、組み立て中に変形しない強度が高く、小スペースで、そして、熱性能の高いフィン付ヒートシンクを提供することができることを知見した。
【００１１】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、この発明のフィン付ヒートシンクの第１の態様は、下記部材を備えたフィン付ヒートシンクである。
（１）被冷却部品と熱的に接続して設けられる、前記被冷却部品の熱を伝える受熱ブロックと、
（２）前記受熱ブロックに伝熱した前記被冷却部品の熱を所定の位置に移動するための、端部を前記受熱ブロックに熱的に接続された少なくとも１個のヒートパイプと、
（３）前記ヒートパイプの他端部に熱的に接続され、熱を放出する少なくとも１個のフィンと、そして
（４）前記受熱ブロックおよび前記フィンと熱的に接続して設けられた伝熱性プレート
【００１２】
この発明のフィン付ヒートシンクの第２の態様は、前記受熱ブロックおよび前記伝熱性プレートが一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明のフィン付ヒートシンクの第３の態様は、前記受熱ブロック、前記伝熱性プレート、および、前記フィンが一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明のフィン付ヒートシンクの第４の態様は、前記ヒートパイプは、複数本の丸型ヒートパイプからなっていることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明のフィン付ヒートシンクの第５の態様は、前記伝熱性プレートと前記フィンとがつきあてによって接触されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明のフィン付ヒートシンクの第６の態様は、前記伝熱性プレートと前記フィンとがカシメによって固定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明のフィン付ヒートシンクの第７の態様は、前記伝熱性プレートと前記フィンとが接着剤によって固定されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明のフィン付ヒートシンクの第８の態様は、前記フィンの端部が折り曲げられ、このように折り曲げられた部分において前記伝熱性プレートと前記フィンとが固定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この発明のフィン付ヒートシンクの第９の態様は、前記フィンに強制冷却用の空気を吹き付けるファンを更に備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のフィン付ヒートシンクの態様について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明のフィン付ヒートシンク１つの態様を示す概略斜視図である。図１において、１はアルミニウム製の受熱ブロック、２は丸型ヒートパイプ、３はその下端部が受熱ブロック側に折り曲げられた放熱用フィン、４はアルミニウム製の伝熱性プレート、５は被冷却部品をそれぞれ示す。
【００２１】
受熱ブロック１の一面（図１においては上面）には、被冷却部品５が密着（熱的に接続）固定されている。図示しないが、被冷却部品５と受熱ブロック１との間に熱伝導性シートを介在させることによって、両者間の熱抵抗を下げ、伝熱を効果的に行うことができる。更に、受熱ブロックの側面には、ヒートパイプ２の数に対応する孔が形成されており、その孔に丸型ヒートパイプの端部（吸熱側）が挿入され固定される。受熱ブロックの上述した孔は、受熱ブロックからヒートパイプへの伝熱が最も効率的に行われるように形成されている。
【００２２】
ヒートパイプ２の他端部には、ヒートパイプを受け入れる孔が形成された複数枚のフィン３が設けられている。フィンの下端部は、図１に示すように、受熱ブロック側に折り曲げられた部分が形成されている。
受熱ブロックの他方の面（図１においては下面）には、受熱ブロックと密着し、更に、フィンの上述した折り曲げられた部分３ａと密着するように、アルミニウム製の伝熱性プレート４が設けられている。
【００２３】
即ち、この発明のフィン付ヒートシンクは、被冷却部品と密着して設けられ、熱を伝える受熱ブロックと、受熱ブロックに伝熱した被冷却部品の熱を所定の位置に移動するための、端部を受熱ブロックに固定された少なくとも１個のヒートパイプと、ヒートパイプの他端部に取り付けられ、熱を放出する少なくとも１個のフィンと、そして、受熱ブロックおよびフィンと密着固定して設けられた伝熱性プレートとを備えている。
【００２４】
アルミニウム製の伝熱性プレートの大きさは、受熱ブロックおよびフィンの大きさによって変化してもよい。受熱ブロックの幅とフィンの幅とが異なる場合には、例えば、図１に示すように、受熱ブロックに密着する部分４ａとフィンに密着する部分とにおいて、アルミニウム製の伝熱性プレートの幅が異なっていてもよい。
【００２５】
アルミニウム製の伝熱性プレート４は、フィン付ヒートシンクの強度を高めるとともに、被冷却部品の熱を、受熱ブロック１から伝熱性プレート自体４によってフィン３が設置されている位置まで伝熱し、ヒートパイプ２による熱移動と共に、熱移動効果を高める機能を有している。更に、ヒートパイプ２からフィン３へ伝熱し、フィン３からプレート４へも伝熱するため、熱移動をすみやかに行う機能を有している。
【００２６】
この発明のフィン付ヒートシンクにおいては、受熱ブロックおよび伝熱性プレートが一体的に形成されていてもよい。この場合には、受熱ブロックの下端部がフィンの方向に延伸し、ヒートパイプに装着されたフィンの下端部が延伸したプレート状部分に固定される。
【００２７】
この発明のフィン付ヒートシンクにおいては、更に、受熱ブロック、伝熱性プレート、および、フィンが一体的に形成されていてもよい。この場合には、受熱ブロックにヒートパイプの端部が挿入され、他端部がフィンに装着され、それぞれ固定される。
【００２８】
更に、この発明のフィン付ヒートシンクにおいては、ヒートパイプは、複数本の丸型ヒートパイプからなっていてもよい。
【００２９】
図２は、伝熱性プレートとフィンとの固定構造を示す図である。図２に示すように、ヒートパイプに装着された復数枚のフィンが平行に配置され、伝熱性プレートとフィンとは、つきあてによって固定されている。図３は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。図３に示すように、フィンの下端部には突出部３ｂが形成され、そして、伝熱性プレートの対応する位置に孔部７が形成され、伝熱性プレートとフィンとは、孔部７に挿入された突出部３ｂをカシメることにより接続固定される。
【００３０】
図４は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。図４に示すように、ヒートパイプ２に装着された復数枚のフィン３の下端部は受熱ブロック側に折り曲げられて折り曲げ部３ａを形成している。このように形成された折り曲げ部３ａと伝熱性プレート４とが接着、カシメ、溶接、はんだ付け等で接続固定されている。
【００３１】
図５は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。図５に示すように、ヒートパイプ２に装着された復数枚のフィン３が平行に配置され、伝熱性プレート４とフィン３の端部とは、接着剤８によって固定されている。
更に、この発明において、伝熱性プレートとフィンとは、上述した固定構造によって固定されているが、上述した固定構造を適宜組み合わせて固定してもよい。
以下に、本発明のフィン付ヒートシンクを実施例により、更に詳細に示す。
【００３２】
【実施例】
実施例
以下に述べる方法によって、図１に示す本発明のフィン付ヒートシンクを形成した。即ち、側面に丸型ヒートパイプの端部を収容する２個の孔を形成した、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×高さ４ｍｍのアルミニウム製の受熱ブロックを調製した。次いで、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム製プレートを調製した。アルミニウム製プレートの横の長さは、受熱ブロックに密着する部分においては、受熱ブロックの横の長さと同一の長さであり、残りの部分においては、フィンの横の長さと同一の長さであった。
【００３３】
フィンには丸型ヒートパイプの他端部（放熱側）が装着される２個の孔が形成されている。フィンは、下端部において、受熱ブロック側に折り曲げ、形成された折り曲げ部と、アルミニウム製プレートとを接着剤を塗布して固定した。２本の丸型ヒートパイプの端部（吸熱側）を受熱ブロックの孔に挿入し、固定し、そして、更に、ヒートパイプの他端部（放熱側）をフィンの孔に装着固定した。
【００３４】
更に、フィンの近傍に、フィンと平行に風が入るように、強制冷却用のファンを設置した。このように形成した本発明のフィン付ヒートシンクの受熱ブロックに１０Ｗの熱量を加え、熱抵抗を測定した。そのときの熱抵抗は２．４５℃／ｗであった。なお、熱抵抗は受熱ブロックと当該ヒートシンクが置かれている雰囲気温度との値で表した。
【００３５】
比較例
比較のために、以下に述べる方法によって、図６に示す従来のフィン付ヒートシンクを形成した。即ち、側面に丸型ヒートパイプの端部を収容する２個の孔を形成した、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×高さ４ｍｍのアルミニウム製の受熱ブロックを調製した。
【００３６】
フィンには丸型ヒートパイプの他端部（放熱側）が装着される２個の孔が形成されている。フィンは、平行に配列されている。２本の丸型ヒートパイプの端部（吸熱側）を受熱ブロックの孔に挿入し、固定し、そして、更に、ヒートパイプの他端部（放熱側）をフィンの孔に装着固定した。
【００３７】
更に、フィンの近傍に、フィンと平行に風が入るように、強制冷却用のファンを設置した。このように形成した従来のフィン付ヒートシンクの受熱ブロックに１０Ｗの熱量を加え、熱抵抗を測定した。そのときの熱抵抗は２．８８℃／ｗであった。
【００３８】
上述したところから明らかなように、本発明のフィン付ヒートシンクにおいては、従来のフィン付ヒートシンクに比して、熱抵抗が小さい。更に、本発明のフィン付ヒートシンクにおいては、アルミニウム製の伝熱性プレートによって、ヒートパイプおよびフィン部が保護されているので、ヒートシンクをパソコン内に組み入れるとき、ヒートパイプおよびフィン部が他の部品と直接接触することがなく、フィン部の変形、ヒートパイプの曲がりが生じなかった。
【００３９】
更に、フィン部の機械的強度が向上し、フィン間隔にずれが生じないので、ヒートシンクの機能低下は生じなかった。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、この発明によると、組み立て中にヒートパイプおよびフィン部に変形が生じない、強度が高く、小スペースで、そして、熱性能の高いフィン付ヒートシンクを提供することができ、半導体素子等の電子機器を冷却するために使用でき、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のフィン付ヒートシンク１つの態様を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、伝熱性プレートとフィンとの固定構造を示す図である。
【図３】図３は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。
【図４】図４は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。
【図５】図５は、伝熱性プレートとフィンとの別の固定構造を示す図である。
【図６】図６は、従来のフィン付ヒートシンクを示す図である。
【符号の説明】
１．アルミニウム製の受熱ブロック
２．丸型ヒートパイプ
３．フィン
３ａ．折り曲げ部
４．伝熱性プレート
５．被冷却部品
６．つきあて
７．凹部
８．接着剤
１１．受熱ブロック
１２．ヒートパイプ
１３．フィン
１５．被冷却部品
【図１】
0003665508.tif 000002
【図２】
0003665508.tif 000003
【図３】
0003665508.tif 000004
【図４】
0003665508.tif 000005
【図５】
0003665508.tif 000006
【図６】
0003665508.tif 000007