(57)【要約】【課題】薄いフィンを用いる場合であっても、容易に内部に空間を形成できるようにしたヒートシンクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】表面に下端部２２まで連続する溝２１を有する第一の立設要素２０ａと、これに密着される第二の立設要素２０ｂを貼り合わせてフィン２を構成し、このフィン２をベース部材３に設けられた穴部３３に挿入して立設させる。この溝２１を形成する場合、エッチングやブラスト加工、切削加工などによって形成し、平行溝２１ａの上端部分に、それぞれの平行溝２１ａを連結する連結溝２１ｂを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱させるフィンとを有してなるヒートシンクにおいて、
当該フィンを、作動流体を流通させる溝を表面に設けた第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝と対向するように密着される第二の立設要素を有するようにしたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱させるフィンとを有してなるヒートシンクにおいて、
前記フィンが、作動流体を流通させる溝を表面に設けた第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝と対向するように密着される第二の立設要素で構成され、
前記ベース部材が、当該立設要素を挿入させるための穴部を形成してなるものであることを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
前記第一の立設要素の表面に形成される溝が、複数の平行溝と、当該平行溝に連結される連結溝とを有するものである請求項１または２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記第一の立設要素を、一端部に開口部を有するような溝を設けて構成し、前記ベース部材の穴部の挿入方向奥方に、前記フィンの挿入位置を規制する規制部を設けるようにする。請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項５】
ＣＰＵを有する本体部と、当該本体部にヒンジを介して接続されるディスプレイ部とを有してなるノート型コンピューターにおいて、
前記ヒンジの軸部材を、ＣＰＵの熱を伝達させるベース部材で構成し、
当該ベース部材によって伝達された熱を放熱させるフィンを、表面に一端部まで連続する溝を有する第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝に対向するように密着される第二の立設要素を有するように構成し、
当該フィンをディスプレイ部に設けるようにしたことを特徴とするノート型コンピューター。
【請求項６】
ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱するフィンとを有してなるヒートシンクの製造方法において、
第一の立設要素の表面に、作動流体を流通させる溝を形成する工程と、
当該第一の立設要素の溝と対向するように第二の立設要素を接合させてフィンを形成する工程と、
を設けてなることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項７】
ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱するフィンとを有してなるヒートシンクの製造方法において、
第一の立設要素の表面に、作動流体を流通させる溝を形成する工程と、
当該第一の立設要素の溝と対向するように第二の立設要素を接合させてフィンを形成する工程と、
当該フィンを、ベース部材に設けられた穴部に挿入して固着させる工程と、
を備えてなることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクに関するものであり、より詳しくは、フィンの内部に空間を形成できるようにしたヒートシンクとその製造方法、および、そのヒートシンクを利用したノート型コンピューターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターのＣＰＵやオーディオ機器、映像機器などには、発熱体を冷却するための機器としてヒートシンクが用いられている。このヒートシンクは、発熱体に接触するベース部材と、そのベース部材に立設される複数のフィンとを設けてなるものであって、その発熱体からの熱をフィンまで伝達させることによって放熱できるようにしたものである。また、近年では、このフィンの構造として、フィンの内部に空間を形成して、ベース内の作動流体を蒸発および凝縮させてヒートパイプとして放熱効果を高めるようにしたものも提案されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図７に示すように、ＣＰＵなどの発熱体に接するベース部材５１と、そのベース部材５１に立設する複数枚の板状のフィン５２とを設けてなるヒートシンク５０の構造が提案されており、ベース部材５１の内部に封入された作動流体を蒸発させてフィン５２の先端側に移動させ、その先端部分で凝縮させることによって、いわゆるヒートパイプとして機能させるようにした構造が提案されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、図８に示すように、一枚の金属製のベース部材６１と、そのベース部材６１に立設する複数のピン状のフィン６２とを設けた構造のものが提案されている。このヒートシンク６０には、フィン６２の内部に作動流体を封入させるための空間を有しており、ベース部材６１で加熱された熱をフィン６２の内部に伝達させることによって、ヒートパイプとして放熱効果を高めるようにしている。
【０００５】
さらには、ベース部材に三角形状のフィンを立設させた縦長状のヒートシンクが開示されており、同様に、ベース部材とフィンの内部に空間を形成したヒートシンクが開示されている。そして、この縦長形状をなすヒートシンクの一端側に発熱体を密着させ、これによって長手方向に作動流体を循環させてヒートパイプとしての放熱効果を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５０７４９号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３６７４号公報
【特許文献３】実開平０６−７０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらのヒートパイプの構造を有するヒートシンクでは次のような問題を生じる。
【０００８】
すなわち、上述のようにフィンの内部に空間を形成する場合、一般的には、薄板を折り曲げ加工して内部に空間を形成するか、あるいは、厚みのある金属板を掘削することによって内部に空間を形成するようにしているため、どうしてもフィンの厚みが厚くなってしまう。しかるに、このようにフィンの厚みが厚くなると、小型の発熱体を冷却させる場合、その上部近傍に設けられるフィンの枚数が少なくなってしまい、放熱効果を高めることができないといった問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、薄いフィンを用いる場合であっても、容易に内部に空間を形成できるようにしたヒートシンクおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱させるフィンとを有してなるヒートシンクにおいて、当該フィンを、作動流体を流通させる溝を表面に有する第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝と対向するように密着される第二の立設要素を有するようにしたものである。
【００１１】
このように構成すれば、２枚の立設要素を貼り合わせるだけで内部に空間を形成するフィンを形成することができ、薄く形成されたフィンの内部に簡単に空間を形成することができるようになる。なお、ここで立設要素としては、薄板状のものや半円状のものなどを用いることができ、また、溝を形成する場合、表面のエッチングやブラスト加工、切削加工などによって形成する。
【００１２】
また、このような発明において複数のフィンを設ける場合、ベース部材に、前記フィンを挿入させるための穴部を形成し、この穴部にフィンを挿入して立設させる。
【００１３】
このようにすれば、ベース部材とフィンとを別々に作ることができるため、冷却対象物に合わせたベース部材を独自に製造することができるようになる。
【００１４】
さらには、第一の立設要素の表面に溝を形成する場合、複数の平行溝と、当該平行溝に連結される連結溝とを設けるようにする。
【００１５】
このようにすれば、内部に作動流体を流通させる場合、一部の平行溝に沿って流れた蒸気を他端部で冷却させ、連結溝や他の平行溝を介して循環させることができるようになる。
【００１６】
加えて、第一の立設要素を、一端部まで連続する溝を設けて構成し、前記ベース部材における穴部の挿入方向奥方に、前記フィンの挿入位置を規制する規制部を設けるようにする。
【００１７】
このようにすれば、規制部でフィンの挿入位置を規制することができるため、挿入後にベース部材をロウ付けする場合、フィンの位置を固定して容易にロウ付けすることができるようになる。
【００１８】
また、このような発明をノート型コンピューターに適用する場合、ＣＰＵを有する本体部とディスプレイ部との間のヒンジを、ＣＰＵの熱を伝達させるベース部材で構成し、このベース部材によって伝達された熱を放熱させるフィンを、作動流体を流通させる溝を表面に有する第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝と対向するように密着される第二の立設要素を有するように構成し、このフィンをディスプレイ部に設けるようにする。
【００１９】
このようにすれば、ヒンジを介して熱を伝達させ、比較的面積の広いディスプレイ部で放熱させることができるため、広い面積で効率的な放熱を行えるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ベース部材と、当該ベース部材に伝達された熱を放熱させるフィンとを有してなるヒートシンクにおいて、当該フィンを、作動流体を流通させる溝を表面に有する第一の立設要素と、当該第一の立設要素の溝と対向するように密着される第二の立設要素を有するようにしたので、２枚の立設要素を貼り合わせるだけで内部に空間を形成するフィンを形成することができるようになる。これにより、薄く形成されたフィン内に簡単に空間を形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態を示すヒートシンクの断面図
【図２】同形態におけるヒートシンクの他の断面図
【図３】同形態における立設要素の溝を示す図
【図４】同形態における立設要素の溝を示す図
【図５】同形態におけるヒートシンクを示す分解斜視図
【図６】他の実施の形態におけるヒートシンクをノート型コンピューターに適用した図
【図７】従来例におけるヒートシンクを示す図
【図８】従来例におけるヒートシンクを示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態におけるヒートシンク１は、内部空間に作動流体を封入するボックス状のベース部材３と、このベース部材３上に立設される複数のフィン２とを備えてなるもので、そのフィン２を、図２から図４に示すように、表面に溝２１を形成した２枚の立設要素２０（２０ａ、２０ｂ）を貼り合わせて構成し、これによってフィン２の内部に空間を形成できるようにしたものである。以下、ヒートシンク１の具体的構成について詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１に示されるように、ベース部材３に立設されるフィン２は、熱伝導率の高い２枚の銅やアルミニウムなどの金属部材を貼り合わせて構成され、例えば、全体として０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度となるように構成される。この立設要素２０の表面に溝２１を加工する場合、エッチングやブラスト加工、掘削加工によって形成するが、この際、図２から図４に示すように、矩形状をなす板状体の一端側（図面においては下端側）まで連続するような溝２１を形成し、他端側（上端側）については、板状体の内部に上端部を位置させるようにする。このような溝２１としては、図３に示すように、溝幅が数ミリ程度の細い平行溝２１ａのみを設けてもよく、あるいは、図４に示すように、比較的溝幅の広い１つの凹状のものであってもよい。この溝幅としては、好ましくは、ベース部材３に封入された作動流体を循環させてヒートポンプとして機能させるような溝幅であることが好ましいが、溝幅を細くし過ぎた場合は、上端側が封止されているため、作動流体を循環させることができなくなる。このため、この実施の形態では、図２に示すように、ベース部材３から伸びる平行な溝２１の上端部に各溝２１を連結する連結溝２１ｂを形成する。このようにすると、発熱体４からの加熱によって作動流体が蒸発した場合、その蒸気は上方に設けられた溝２１の内部を通過し、上部で冷却されて連結溝２１ｂを介して循環させることができる。
【００２４】
このような溝２１を形成した第一の立設要素２０ａを貼り合わせる場合、対称形状に構成された溝２１を有する第二の立設要素２０ｂを用意しておき、この溝２１が対向するように貼り合せる。なお、この第二の立設要素２０ｂとしては、対称形状を有する溝２１の他、溝２１を有さない単なる板材であってもよい。このような単なる板材を貼り合わせた場合であっても、第一の立設要素２０ａの溝２１によって隙間空間を形成することができる。
【００２５】
一方、ベース部材３は、図５に示すように、フィン２を立設させるボックス状に形成されるものであって、内部に作動流体を貯留させることのできる底部材３１と、この底部材３１の上方の開口部を覆う蓋部３２とを備えている。この蓋部３２には、フィン２の下端部２２側（すなわち、開口部を有する側）を挿入させるスリット状の穴部３３を多数設けており、このスリットにフィン２を挿入してロウ付けできるようにしている。しかしながら、この穴部３３にフィン２を挿入すると、そのフィン２の下端部がベース部材３の底部材３１の底面に到達してしまい、作動流体を流通させることができなくなる可能性があるため、スリットの長手方向と直交する内壁面３１ｗに、フィン２の端部２２を位置決めするための規制部３４を設けておき、その規制部３４の上端にフィン２の下端部２２を当接させて位置決めできるようにする。また、このベース部材３の内側中空部分には、下端部分を櫛刃状にした仕切板３６を斜めに取り付けており、図２に示すように、一方の仕切空間から蒸発した作動流体を平行溝２１ａや連結溝２１ｂに流通させ、他方の仕切空間まで循環させるようにしている。すなわち、底面側の幅の広い仕切空間で作動流体を加熱させると、その加熱された作動流体が、蒸気となって平行溝２１ａや連結溝２１ｂを通り、その際、幅狭くなったテーパー状の仕切板３６で加速されて溝２１内に送り込まれる。そして、先端部分で冷却されて液化した作動流体が、反対側の仕切空間に排出され、その後、櫛刃状の隙間を通って先の仕切空間まで循環されるようになっている。また、この底部材３１には接続部３５を設けており、その接続部３５を介して、内部に作動流体を封入させるとともに、その後、内部を真空にさせるようにしている。
【００２６】
次に、このように構成されたヒートシンク１の製造方法と放熱させる場合の作用について説明する。
【００２７】
まず、ヒートシンク１を製造する場合、矩形状をなす第一の金属板を用意し、その表面にエッチングやブラスト加工、掘削加工などによって溝２１を形成する。ここでは、図２から図４に示すような様々な種類の溝２１を形成することができるが、一例として、図２に示すように複数の平行溝２１ａと、その平行溝２１ａを連結する連結溝２１ｂを有する場合について説明する。そして、このような溝２１（２１ａ、２１ｂ）を形成した第一の立設要素２０ａに対して、同様に、対称的な溝形状を有する第二の立設要素２０ｂを用意し、これらを対向させてそれぞれを貼り合わせる（図５の状態）。同様にして複数の第一の立設要素２０ａと第二の立設要素２０ｂを貼り合わせて、複数枚のフィン２を用意する。
【００２８】
次に、これらの作業とは別に、そのフィン２を挿入するための蓋部３２にスリット状の穴部３３を形成し、これを底部材３１の開口部分に取り付ける。そして、その蓋部３２のスリット状の穴部３３にフィン２を挿入し、その下端部２２を規制部３４に当接させる。すると、すべてのフィン２の高さが統一された状態となり、この状態で蓋部３２と底部材３１との間や、穴部３３とフィン２との隙間をロウ付けして封止する。
【００２９】
このように各部を封止した後、最後に、接続部３５を介して作動流体を封入し、その接続部３５からエアーを抜いて内部を真空状態とする。
【００３０】
このように製造されたヒートシンク１を用いて発熱体４を冷却させる場合、図１に示すように、ＣＰＵなどの発熱体４を底部材３１の底面に接触させる。このとき、発熱体４としては、底部材３１よりも小さいものであることが好ましく、この発熱体４によってベース部材３における底部の一部を加熱させる。すると、この加熱によって発熱体４の存在する位置の仕切空間から作動流体が蒸発し、図２の矢印に示すように、その上方に設けられたフィン２の溝２１を通って作動流体が上昇する。この蒸気は、溝２１内で上昇するに従ってフィン２の外部から冷却されて液化し、その液化した作動流体は、さらに下方から上昇してくる蒸気によって押し出されて、連結溝２１ｂを介して他の平行溝２１ａに移動してベース部材３内の他の仕切空間内に戻る。そして、櫛刃３６ａを介して隣接する仕切空間内に流入し、以下、同様に作動流体を循環させて発熱体４を冷却させる。
【００３１】
このように上記実施の形態によれば、一枚のフィン２を、表面に下端部２２まで連続する溝２１を有する第一の立設要素２０ａと、これに密着される第二の立設要素２０ｂを貼り合わせて構成し、このフィン２をベース部材３に設けられた穴部３３に挿入して立設させるようにしたので、２枚の立設要素２０（２０ａ、２０ｂ）を貼り合わせるだけで簡単に内部に空間を形成することができる。このため、フィン２を非常に薄くした場合であっても、そのフィン２内に確実に隙間空間を形成することができるようになる。
【００３２】
また、第一の立設要素２０ａの表面に溝２１を形成する場合、下端部２２まで連続する複数の平行溝２１ａと、この平行溝２１ａと直交するように連結される連結溝２１ｂとを設けるようにしたので、一部の平行溝２１ａに沿って上昇した蒸気を上端部側で冷却させ、連結溝２１ｂを通って他の平行溝２１ａを介して循環させるようにすることができる。
【００３３】
さらには、ベース部材３を形成する場合に、内部に作動流体を封入する封入空間を形成し、また、その封入空間を形成する内壁面３１ｗに、フィン２の挿入位置を規制する規制部３４を設けるようにしたので、規制部３４でフィン２の挿入位置を規制することができ、挿入後にベース部材３の穴部３３にロウ付けする場合に、フィン２の位置を固定してロウ付けすることができるようになる。
【００３４】
＜第二の実施の形態＞
次に、第二の実施の形態におけるヒートシンク１と、そのヒートシンク１を適用した例について説明する。
【００３５】
この実施の形態におけるヒートシンク１は、図６に示すように、ノート型コンピューター４０のＣＰＵを冷却できるようにしたものであって、発熱体４であるＣＰＵから熱を受け取るベース部材３であるヒートパイプ３ａと、そのヒートパイプ３ａを本体とディスプレイ部４２のヒンジ部４３として使用し、そのヒートパイプ３ａから伝わってきた熱を冷却させるフィンをディスプレイ部４２の裏面側に設けるようにしたものである。このフィン２は、第一の実施の形態と同様に、ディスプレイ部４２と同一面をなすように、第一の立設要素２０ａと第二の立設要素２０ｂとを設け、少なくともこれら第一の立設要素２０ａの表面に溝２１を形成して貼りあわせるようにしている。
【００３６】
この実施の形態におけるベース部材３は、ＣＰＵからの熱を伝達させるような金属製の部材で構成され、好ましくは、伝熱効率をよくするために同軸状をなすヒートパイプ３ａを用いている。このヒートパイプ３ａは、管の中の作動流体を気化・液化させることによって熱を瞬時に移動させるようにしたもので、内管と外管との隙間に図示しないウィックを挟み込んで内管の内部を流通した加熱気体を、ウィックを介して還流させるようにしたものである。なお、この実施の形態では、ヒートパイプ３ａを用いる場合を用いて説明するが、伝熱効率の高い場合は、ヒートパイプ３ａを用いることなく、単なる金属部材だけを用いるようにしてもよい。
【００３７】
このヒートパイプ３ａの他端側は、本体部４１とディスプレイ部４２を接続するヒンジ部４３の軸部材４３ａとして使用され、その軸部材４３ａを介してディスプレイ部４２まで熱を伝達させる。一方、この軸部材４３ａのディスプレイ部４２側には、その軸部材４３ａからの熱を受け取るフィン２が設けられており、その熱によってフィン２内に設けられた作動流体を循環させるようにしている。このフィン２は、第一の実施の形態（図２から図４）と同様の構成の他、図２の平行溝２１ａの下端側をも連結した溝２１を有する第一の立設要素２０ａと、その溝２１と対向するように貼り合わされる第二の立設要素２０ｂとを設け、この貼り合わされたフィン２の内部に通された溝２１内に作動流体を循環させて放熱を行えるようにする。なお、この実施の形態では、１枚のフィン２をディスプレイ部４２の裏面側に設けるようにしているが、円柱状のフィン２を多数本設けるようにしてもよい。そして、このフィン２内で作動流体を気化・液化させることによって伝熱効果を高め、フィン２全体での放熱効果を高めるようにしている。
【００３８】
このように本実施の形態では、ノート型コンピューター４０の本体部４１とディスプレイ部４２を接続するヒンジ部４３の軸部材４３ａを、ＣＰＵの熱を伝達させるベース部材３（３ａ）で構成し、そのベース部材３によって伝達された熱を放熱させるフィン２を、表面に一端部まで連続する溝を有する第一の立設要素２０ａと、当該第一の立設要素２０ａの溝２１に対向するように密着される第二の立設要素２０ｂを有するように構成してディスプレイ部４２の裏面側に設けるようにしたので、幅広い面積で放熱を行わせることができ、放熱効果を高めることができるようになる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００４０】
例えば、上記実施の形態では、板状の立設要素２０でフィン２を形成するようにしたが、半円柱状の立設要素を２本用意し、その軸方向に溝を形成して貼り合せるようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、ベース部材３に作動流体を封入させるようにしているが、ベース部材３を単なる金属板材で構成し、作動流体はフィン２内にのみ設けるようにしてもよい。
【００４２】
さらには、２枚の立設要素２０（２０ａ、２０ｂ）を貼り合わせてフィン２を形成したが、３枚以上の立設要素を貼り合わせてフィン２を形成するようにしてもよい。この場合、内側に挟まれた立設要素に表裏に貫通させた溝を設けておき、これを左右から板材で挟み込んで隙間空間を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・ヒートシンク
２・・・フィン
２０・・・立設要素（２０a 第一の立設要素、２０ｂ 第二の立設要素）
２１・・・溝（２１ａ 平行溝、２１ｂ 連結溝）
２２・・・端部
３・・・ベース部材（３ａ  ヒートパイプ）
３１・・・底部材
３１ｗ・・・壁面
３２・・・蓋部
３３・・・穴部
３４・・・規制部
３５・・・接続部
３６・・・仕切板
３６a・・・櫛刃
４・・・発熱体
４０・・・ノート型コンピューター
４１・・・本体部
４２・・・ディスプレイ部
４３・・・ヒンジ部
４３ａ・・・軸部材
【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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