(57)【要約】【課題】放熱量が大きく、放熱効果に優れ、小型化が可能なヒートシンクを得ることにある。【解決手段】ヒートシンク本体１と、このヒートシンク本体１に熱的に接する基板２を有するヒートシンクであって、上記ヒートシンク本体１が、アルミニウム、銅などの良熱伝導性の金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を編成テープの幅方向を押圧軸として圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物から構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体に熱的に接する基板を有し、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体を熱的に接した状態で貫通する冷却パイプを有し、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
冷却パイプが、ヒートパイプであることを特徴とする請求項２記載のヒートシンク。
【請求項４】
ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体を熱的に接した状態で包囲する金属ケースを有し、
この金属ケースには、２以上の開口部が形成されており、１の開口部から他の開口部に向けて気体がヒートシンク本体内を流通するようになっており、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
１の開口部から他の開口部に向けて、強制的に気体を流通するようにしたことを特徴とする請求項４記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばパソコンなどの電子機器等の半導体素子、ハードディスク装置、実装基板などの発熱体からの熱を放散するためのヒートシンク（熱放散体）に関し、その放熱性能を著しく高めたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートシンクとしてはアルミニウム合金製のブロック状のものや、多数の放熱フィンを形成したアルミニウム合金製のブロック状のものなどが広く使用されている。
しかし、このような従来のヒートシンクにあっては、その表面積が小さく、表面積に比例するとされる放熱性が十分でない不具合がある。このため、発熱体からの発熱量が大きくなると、必然的にヒートシンクを大型化せねばならず、電子機器が大型化する欠点が生じる。また、放熱性を高めるために大型の冷却ファンを装備せねばならない欠点も生じる。
【特許文献１】特開２００２−２８０７７３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１１４号公報
【特許文献３】特開平１１−４５９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明における課題は、したがって、放熱量が大きく、放熱効果に優れ、小型化が可能なヒートシンクを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
かかる課題を解決するため、
請求項１に係る発明は、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体に熱的に接する基板を有し、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【０００５】
請求項２に係る発明は、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体を熱的に接した状態で貫通する冷却パイプを有し、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンクである。
請求項３に係る発明は、冷却パイプが、ヒートパイプであることを特徴とする請求項２記載のヒートシンクである。
【０００６】
請求項４に係る発明は、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体を熱的に接した状態で包囲する金属ケースを有し、
この金属ケースには、２以上の開口部が形成されており、１の開口部から他の開口部に向けて気体がヒートシンク本体内を流通するようになっており、
上記ヒートシンク本体が、金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成形物とし、この予備成形物を圧縮成形することにより得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物で構成されていることを特徴とするヒートシンクである。
請求項５に係る発明は、１の開口部から他の開口部に向けて、強制的に気体を流通するようにしたことを特徴とする請求項４記載のヒートシンクである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明では、ヒートシンク本体が多孔性であるので、その表面積が著しく大きなものとなり、かつヒートシンク本体内に空気などの気体が流通するので放熱効果が極めて大きくなり、これによりヒートシンクの小型化が可能になる。
【０００８】
また、請求項２に係る発明では、冷却パイプに伝わる熱がヒートシンク本体に伝わり、ヒートシンク本体から放熱されるので、冷却パイプの放熱性が向上する。特に、請求項３の発明のように、冷却パイプとしてヒートパイプを用いれば、ヒートパイプ自体に熱移動量を高めることができる。
請求項４および５に係る発明では、金属ケースからの放熱に加えて、多孔性で通気性のヒートシンク本体内部の空隙に強制的に空気などの気体が流通して放熱されるので、さらに放熱性が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、請求項１に係るヒートシンクの第１の例を示すものである。この例のヒートシンクは、ヒートシンク本体１と、基板２とから構成されている。ヒートシンク本体１は、外形が直方体となっており、その一表面にはアルミニウム、銅などの良熱伝送性の金属からなる厚さ１〜５ｍｍの平板状の基板２がロウ剤３によって、機械的かつ熱的に接合されている。
このロウ剤３は、３００〜６００℃程度の温度で溶融するものが好ましく、溶融したロウ剤の一部がヒートシンク本体１の表面から内部に浸透して固化した状態とすることが好ましく、これにより基板２からの熱がヒートシンク本体１に良好に伝導される。
【００１０】
ヒートシンク本体１は、アルミニウム、銅、銀などの熱伝導性の高い金属からなる金属線材を編んで編成テープとし、この編成テープを巻き回して予備成型物とし、この予備成形物を圧縮成形して得られ、金属線材が互いに三次元的に絡み合った多孔性圧縮成形物から構成されている。
この多孔性圧縮成形物は、本出願人が既に、平成１１年特許願第２５４９６８号などとして特許出願しているものである。この多孔性圧縮成形物は、具体的に、以下のようにして製造される。
【００１１】
まず、上記金属線材を編んで編成テープとする。これには金属線材を扁平に袋編みする方法または金属線材を筒状に丸編みしたのちに扁平に成形する方法がある。この金属線材の編成には、１本または複数本の金属線材を使用して行うことができるが、１本の金属線材を用いて編成することが好ましい。
ついで、この編成テープをその長さ方向に巻き回して予備成形物とする。この巻き回しに先立って、編成テープに幅方向に平行なヒダ、好ましくは幅方向に傾斜したヒダを形成しておくことが望ましい。ついで、この予備成形物を圧縮型に充填し、編成テープの幅方向を押圧軸として圧縮して成形する。
【００１２】
この圧縮成形の際に、柱状部を有する圧縮型を用い、これの柱状部に編成テープを巻き付けて予備成形物とし、圧縮成形することもできる。また、圧縮型の形状を変化させることにより、任意の形状の多孔性圧縮成形物を成形することができる。また、編成テープを圧縮型に充填するに際して、編成テープの端末部を予備成形物の外周に沿って少なくとも１周させることもできる。さらに、編成テープを圧縮型に充填するに際して、予備成形物の外側となる編成テープの端末部を折り返して予備成形物の内部または内側に挿入してもよい。また、圧縮型として、押圧軸に沿って互いに対向する面の少なくとも一方に凹部または凸部が形成されたものを用いることもできる。
【００１３】
このようにして得られた多孔性圧縮成形物にあっては、編成テープをテープ幅方向に圧縮する際に編み目を形成しているループが厚み方向に押し出され、隣接する部分どうしがこの押し出されたループによって互いに絡み合い、強固な結合を形成する。このループの結合により、多孔性圧縮成形物はサイズの大小に係わらずほぐれや形崩れが起こり難くなり、外圧が加えられても精密な立体形状を維持することができる。また、圧縮成形物の表面に線材の切端がなく、周囲を損傷したり金属細片が流出することもない。
【００１４】
さらに、この多孔性圧縮成形物では、全体が金属線材を編んで得られた編成テープで形成されているので、多孔性をなし良好な通気性を具備している。また、金属線材のループが３次元的に絡み合って強固に結合しているので、全方位的な弾性を有している。
このような多孔性圧縮成形物では、金属線材が三次元的に複雑に絡み合っているので、熱が速やかに成型物全体に伝わる。また、金属線材間の空間に空気が流れることで、金属線材表面と空気との間で熱の授受が行われ、空気に接する線材の表面積が著しく大きいため、放熱性に富むものとなる。
このため、この多孔性圧縮成形物をヒートシンク本体１として用いることにより、優れた放熱性能を発揮する。
【００１５】
図２は、請求項１に係るヒートシンクの第２の例を示すものである。この例では、ヒートシンク本体１の基板２の接合面の反対側の表面が波状となって多数のフィン１ａが形成されている以外は、第１の例と同様である。
【００１６】
このようなヒートシンクにあっては、基板２の表面に発熱体、例えば、半導体素子、ハードディスク装置、実装基板などをねじ止めなどの適宜の固定手段で固定することで、使用に供される。そして、発熱体からの熱は、基板２を介してヒートシンク本体２に伝えられ、ヒートシンク本体２の表面から外部に放散される。
【００１７】
特に、ヒートシンク本体２は、上述の多孔性圧縮成形物から構成されているので、多孔性で通気性を有しているので、空気と接する実質的な表面積が極めて大きくなり、優れた放熱性能を発揮する。
さらに、第２の例のヒートシンクでは、ヒートシンク本体２の表面に放熱用のフィン１ａが形成されているため、さらにその表面積が増大し、放熱性能がさらに高いものとなる。
【００１８】
図３は、請求項２に係るヒートシンクの第１の例を示すものである。この例のヒートシンクは、ヒートシンク本体１と冷却パイプ４とから構成されている。ヒートシンク本体１は、丸筒状の形状となっており、その内部の中空部分にはアルミニウム、銅などの良熱伝導性の金属からなる冷却パイプ４が挿入されており、冷却パイプ４とヒートシンク本体１とは、やはりロウ剤により機械的、熱的に接合されている。ヒートシンク本体１は、先に説明した多孔性圧縮成形物からなるものである。
【００１９】
図４は、請求項２に係るヒートシンクの第２の例を示すものである。この例では、ヒートシンク本体１が直方体状の形状となっており、その内部に２つの円形の貫通孔が形成されており、この貫通孔内にそれぞれ冷却パイプ４、４が挿入され、ロウ剤で接合されている。
【００２０】
これらの例のヒートシンクでは、冷却パイプ３に伝わる熱がヒートシンク本体１に伝わり、ヒートシンク本体１から放熱される。このため、放熱面積が冷却パイプ単体に比べて格段に大きなものとなって、高い放熱性能を示す。
また、冷却パイプ４として公知のヒートパイプを使用すれば、ヒートシンク本体２によりその熱移動量が極めて高いものとなる。
【００２１】
図５および図６は、請求項４および５に係るヒートシンクの例を示すものである。この例のヒートシンクは、ヒートシンク本体１と金属ケース５とから構成されており、金属ケース５がヒートシンク本体１をその内部に包囲する形状となっている。
金属ケース５は、アルミニウム合金、銅などの良熱伝導性の金属からなる中空の直方体状のもので、その上壁には第１の開口部６が形成され、２つの相対する側壁には第２および第３の開口部７、８が形成されている。
【００２２】
また、金属ケース５の内部には、直方体状に成形された多孔性圧縮成形物からなるヒートシンク本体１が挿入され、ロウ剤により金属ケース５に機械的、熱的に接合されている。
そして、図６に示すように、金属ケース５の第１の開口部６が形成された上壁には、強制送風用のファン９が第１の開口部６を臨むようにして取り付けられ、第１の開口部６を介して内部のヒートシンク本体１に冷却用の空気が強制的に送風されるようになっている。また、この上壁にはハードディスク装置や実装基板などの発熱体１０が取り付けられるようになっている。
【００２３】
このような構造のヒートシンクでは、発熱体１０からの熱が金属ケース５につたわり、その一部分が金属ケース５から放熱され、大部分は金属ケース５を介してヒートシンク本体１に伝わり、この熱は、第１の開口部６から強制的にヒートシンク本体１内に送り込まれる空気に伝わる。この熱を奪って加温された空気は、第２および第３の開口部７、８から外部に排出される。このため、ヒートシンク本体１から空気への伝熱量が、自然通気のものにくらべて大きくなり、結果的に発熱体１０を良好に冷却するものとなる。
なお、金属ケース５にファン９を直接取り付けず、金属ケース５から離れた位置に設けられたファンからの空気が第１の開口部６から流入するようにしてもよい。
【００２４】
以下、放熱性能について具体的に示す。
・サンプル１（従来品）
アルミニウム合金からなる厚さ１０ｍｍ、幅４５ｍｍ、奥行４５ｍｍの直方体状のヒートシンクを用意した。
このヒートシンクの重量、表面積、放熱性能を表１に示した。
【００２５】
・サンプル２（従来品）
サンプル１のヒートシンクの上面に、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍの角溝を刻設して、放熱用のフィンを５本形成して、ヒートシンクとした。
このヒートシンクの重量、表面積、放熱性能を表１に示した。
【００２６】
・サンプル３
直径０．２ｍｍのアルミニウム製線材を使用し、上述の製造方法により多孔性圧縮成形物を成形して、厚さ１０ｍｍ、幅４５ｍｍ、奥行４５ｍｍ、密度１．８ｇ／ｃｍ３の直方体状のヒートシンク本体を作製した。
この ヒートシンク本体の重量、表面積、放熱性能を表１に示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１の結果から、本発明に用いられる多孔性圧縮成形物からなるヒートシンク本体は、従来のアルミニウム合金製ブロックなどの同体積のヒートシンクに比較して軽量であり、かつ表面積が格段に大きく、放熱性能に優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明のヒートシンクは、例えばパソコンなどの電子機器などの半導体素子、磁気記録装置、実装基板などの発熱体を冷却するヒートシンクなどに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のヒートシンクの例を示す斜視図である。
【図２】本発明のヒートシンクの例を示す斜視図である。
【図３】本発明のヒートシンクの例を示す斜視図である。
【図４】本発明のヒートシンクの例を示す斜視図である。
【図５】本発明のヒートシンクの例を示す斜視図である。
【図６】本発明のヒートシンクの例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・ヒートシンク本体、２・・・基板、４・・・冷却パイプ、５・・・金属ケース、６・・・第１の開口部、７・・・第２の開口部、８・・・第３の開口部
【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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