(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱部材に設けられたヒートパイプ挿通孔とヒートパイプの間隙に熱伝導性樹脂が充填されている伝熱部材に設けられたヒートパイプ挿通孔にヒートパイプが接合された電子部品冷却ユニットにおいて、前記伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、ヒートパイプ通し穴を有する押込具の楔状の押込刃４が押込まれて、上端側が開口部に近づくように形成された押込刃４の斜面部により、前記伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺が開口先端に行くほど開口部が狭まるように塑性変形されて、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接していることを特徴とするヒートパイプを用いた電子部品冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプを用いた電子部品冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品などの冷却に用いられる冷却ユニットは、図４（イ）に示すように、伝熱部材１に設けられた複数のヒートパイプ挿通孔２の前記挿通孔２の各々にヒートパイプ３を１本づつ露出部を設けて接合したもの、或いは図４（ロ）（ハ）に示すように、伝熱部材１およびヒートパイプ３に放熱フィン９を設けて放熱性を高めたものなどである。放熱フィン９を伝熱部材１またはヒートパイプ３の一方にのみ設けたものも使用されている。伝熱部材１上に放熱フィン９を設ける方法は、ろう付け、機械加工、伝熱部材１との一体押出しなどにより行われる。電子部品（図示せず）は冷却ユニットの伝熱部材表面上に配される。
【０００３】
ところで、前記伝熱部材のヒートパイプ挿通孔へのヒートパイプの接合方法には種々の方法が提案されている。
（１）伝熱部材１にヒートパイプ３の外径より僅かに小さなヒートパイプ挿通孔２を形成し、この挿通孔２にヒートパイプ３を圧入する方法。
（２）伝熱部材１にヒートパイプ３の外径より僅かに大きなヒートパイプ挿通孔２を形成し、この挿通孔２にヒートパイプ３を挿入したのち、ヒートパイプ３を加熱してヒートパイプ３内の作動液を蒸発させ、その蒸気圧によりヒートパイプ３を拡管してヒートパイプ３を挿通孔２に密着させる方法。
（３）伝熱部材１にヒートパイプ３の外径より大きなヒートパイプ挿通孔２を形成し、この挿通孔２にヒートパイプ３を半田付けする方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記（１）の圧入法はヒートパイプ挿通孔２の内径とヒートパイプ３の外径に高度の寸法精度が要求され、また圧入作業が煩雑である。
（２）の拡管法は前記（１）と同じくヒートパイプ３などに高度の寸法精度が要求され、また拡管時の温度が低いと蒸気圧が不足してヒートパイプ３が十分拡管せず、温度が高いとヒートパイプ３が蒸気圧により破裂するため拡管時には厳密な温度制御が要求される。
（３）の半田付法は半田濡れ性を高めるためヒートパイプ３表面にめっき処理を要し、また半田付作業は伝熱部材１を加熱しながらヒートパイプ３を１本づつ挿通孔２に挿入して行うため手間がかかる。
このように、いずれの方法も生産性に劣りコスト的に不利である。
【０００５】
この他、伝熱部材にヒートパイプの外径より大きなヒートパイプ挿通孔を形成し、この挿通孔とヒートパイプの間隙にアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂などの熱伝導性樹脂を充填して接合した電子部品冷却ユニットが提案されている。
この冷却ユニットは、図５に示すように、熱伝導性樹脂７をヒートパイプ３に塗布し、これをヒートパイプ挿通孔２に挿入することで製造でき、圧入法や拡管法のようにヒートパイプ３などに高度の寸法精度が必要でなく、半田付法のようにヒートパイプ３にめっきを施す必要もなく、従って生産性に優れ安価である。
【０００６】
しかし、この電子部品冷却ユニットにはヒートパイプ３が前記挿通孔２から抜け出し易いという問題がある。本発明は、生産性に優れ、安価であり、かつヒートパイプが抜け出し難い電子部品冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、伝熱部材に設けられたヒートパイプ挿通孔とヒートパイプの間隙に熱伝導性樹脂が充填されている伝熱部材に設けられたヒートパイプ挿通孔にヒートパイプが接合された電子部品冷却ユニットにおいて、前記伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、ヒートパイプ通し穴を有する押込具の楔状の押込刃４が押込まれて、上端側が開口部に近づくように形成された押込刃４の斜面部により、前記伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺が開口先端に行くほど開口部が狭まるように塑性変形されて、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接していることを特徴とするヒートパイプを用いた電子部品冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、図を参照して具体的に説明する。
図１は参考技術冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造の参考例の実施形態を示し、（イ）は伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２にヒートパイプ３を挿入した状態の側面図、（ロ）は伝熱部材１の開口部周辺を塑性変形させた状態の側面図、（ハ）は前記塑性変形時の工程説明図である。
【０００９】
参考例の冷却ユニットは、伝熱部材１に設けられたヒートパイプ挿通孔２にヒートパイプ３を挿入した冷却ユニット（図１イ）において、伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、ヒートパイプ通し穴を有する押込具の楔状の押込刃４の斜面部が押込まれて、前記伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺が開口先端に行くほど開口部が狭まるように塑性変形されて、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接してヒートパイプ３の接合性が改善されたものである（図１ロ、ハ）。ここで、図１（ハ）に示すように、押込具５はヒートパイプ通し穴８を有しており、図１（ロ）（ハ）で６は押込跡である。
【００１０】
参考技術の冷却ユニットは、図１（ロ）（ハ）に示したように、伝熱部材のヒートパイプ挿通孔開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、押込具の楔状の押込刃４が押込まれて、前記開口部が開口先端に行くほどが狭まるように伝熱部材の開口部先端を塑性変形されているので、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接することから、ヒートパイプ挿通孔内径とヒートパイプ外径との寸法精度が低く、両者間に若干の間隙が存在しているような場合でも、ヒートパイプ挿通孔からヒートパイプが抜け出し難く、冷却ユニットとして十分使用可能なものである。
【００１１】
本発明において、ヒートパイプ挿通孔２へのヒートパイプ３の接合方法は、伝熱部材の開口部周辺が開口部の開口先端に行くほどが狭まるように塑性変形しているので、ヒートパイプ挿通孔２とヒートパイプ３の間隙に熱伝導性樹脂７を充填した冷却ユニット１は、他のもの（圧入法、拡管法、半田付法）に較べてヒートパイプ３が抜け出し易いため、その効果は特に大きい。
【００１２】
参考技術において、押込刃４の形状は、上端側が開口部に近づくように形成された斜面部を有する楔状のものを用いる。押込刃４の個数、押込箇所などは、伝熱部材１の材質、挿通孔の大きさなどに応じて適宜決められる。
また、ヒートパイプの本数や配列などは冷却しようとする電子部品の個数やその発熱量に応じて適宜決定する。
【００１３】
図２は本発明の冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造の実施形態を示し、（イ）は伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２にヒートパイプ３を挿入した状態の側面図、（ロ）は伝熱部材１の開口部周辺を塑性変形させた状態の側面図、（ハ）は前記塑性変形時の工程説明図である。図２（イ）〜（ハ）で、７は熱伝導性樹脂である。
この冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造は、ヒートパイプ挿通孔２とヒートパイプ３との間隙に熱伝導性樹脂７を充填した他は、図１に示した参考例の冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造と同じである。この冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造は、前記伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、ヒートパイプ通し穴を有する押込具の楔状の押込刃４が押込まれて、上端側が開口部に近づくように形成された押込刃４の斜面部により、前記伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺が開口先端に行くほどが狭まるように塑性変形して、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接してヒートパイプ３の抜け出しを防止することができる。
また、ヒートパイプ挿通孔２とヒートパイプ３との間隙に熱伝導性樹脂７を充填することにより、ヒートパイプ３の抜け出し防止および伝熱部材１とヒートパイプ３間の熱伝導性の向上が図られている。
【００１４】
複数のヒートパイプ挿通孔４の開口部周辺を１度に塑性変形させる場合は、図３に示すように、ヒートパイプ３を通すヒートパイプ通し穴８を複数開けたブロック材先端面の所要箇所に楔状の押込刃４を設けた押込具５を用意し、この押込具５の通し穴８に、伝熱部材１のヒートパイプ挿通孔２に接合されたヒートパイプ３を通して位置決めし、次いで押込具５をヒートパイプ３に沿って降下させ、押込刃４をヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺に押込んで、前記開口部が狭まるように前記開口部周辺を塑性変形させる。前記押込みはプレス機（図示せず）を用いて行うと良い。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
１３５×２２０×１１ｍｍのＪＩＳＡ１１００のアルミニウム板の側面に６．５ｍｍφのヒートパイプ挿通孔を１列に３０ｍｍ間隔に６個開け、このアルミニウム板の片方の表面に高さ２０ｍｍのコルゲート状フィンをろう付けし、次いで前記ヒートパイプ挿通孔に外径６．３５ｍｍ、長さ２３５ｍｍのヒートパイプを１２０ｍｍの長さ挿入した。前記ヒートパイプの挿入部分の表面にはアクリル系樹脂を塗布した。次に、図３に示したように楔状の押込具５の押込刃４をヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置を押圧して、開口部周辺を塑性変形させて、冷却ユニットを製造した。前記ヒートパイプ挿通孔２の開口部周辺の塑性変形の状況は図２（ハ）に示したのと同様である。
押込刃（断面楔状）４の押込位置はヒートパイプ挿通孔２を挟む２箇所とし、ヒートパイプ挿通孔２から押込位置までの距離は、ヒートパイプ３が変形しない範囲でヒートパイプ挿通孔２にできるだけ近い距離とし、予備実験を行って決定した。
【００１６】
（比較例１）
ヒートパイプ挿通孔２の周辺を塑性変形させなかった他は、実施例１と同じ方法により冷却ユニットを製造した。
【００１７】
実施例１または比較例１で製造した各１０個の冷却ユニットについてヒートパイプ挿通孔へのヒートパイプの接合強度を調べた。その結果、本発明例品（実施例１）の冷却ユニットはいずれも使用中にヒートパイプが抜け出たりしない十分な接合強度を示した。これに対し、比較例品は半数が接合強度不足であった。
放熱特性についても調べたが、本発明例品の放熱特性は、ヒートパイプを圧入法、拡管法または半田付法で接合した冷却ユニットのそれと同等であり実用上全く問題ないことが確認された。
【００１８】
以上、ヒートパイプ挿通孔とヒートパイプの間隙に熱伝導性樹脂７を充填させて接合した冷却ユニットについて説明したが、本発明によれば、熱伝導性樹脂７を充填させなくてもヒートパイプが抜け出るようなことがなく、ヒートパイプ挿通孔とヒートパイプの間隙が僅かであれば、冷却ユニットとして十分実用可能である。さらに、ヒートパイプを圧入、拡管または半田付けして接合した冷却ユニットにおいても、伝熱部材のヒートパイプ開口部周辺に前記塑性変形を施すことによりヒートパイプの接合性が改善される。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子部品冷却ユニットのヒートパイプの伝熱部材の接合構造は、伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺のヒートパイプ配列方向のヒートパイプを挟んで対向する位置に、ヒートパイプ通し穴を有する押込具の楔状の押込刃４が押込まれて前記開口部が開口先端に行くほど狭まるように塑性変形されているので、ヒートパイプ挿通孔内径とヒートパイプ外径との寸法精度が低く、両者間に若干の間隙が存在しているような場合でも、塑性変形された開口部先端がヒートパイプに当接できるので、ヒートパイプが抜け出るようなことはなく、冷却ユニットの接合構造として十分使用可能であり、圧入法、拡管法、半田付法などに較べて生産性に優れ安価である。さらに前記間隙に熱伝導性樹脂を充填することにより、ヒートパイプの抜け出し防止および伝熱部材とヒートパイプ間の熱伝導性向上が図れる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造の参考例の実施形態を示す、（イ）は伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺の塑性変形前の側面図、（ロ）は前記開口部周辺の塑性変形後の側面図、（ハ）は前記開口部周辺を塑性変形する際の工程説明図である。
【図２】  本発明冷却ユニットのヒートパイプと伝熱部材の接合構造の実施形態を示す、（イ）は伝熱部材のヒートパイプ挿通孔の開口部周辺の塑性変形前の側面図、（ロ）は前記開口部周辺の塑性変形後の側面図、（ハ）は前記開口部周辺を塑性変形する際の工程説明図である。
【図３】  伝熱部材の複数のヒートパイプ挿通孔開口部周辺を塑性変形する際の工程説明図である。
【図４】（イ）〜（ハ）はヒートパイプを用いた電子部品冷却ユニットの斜視図である。
【図５】  ヒートパイプ挿通孔とヒートパイプ間隙に熱伝導性樹脂を充填して接合された
電子部品冷却ユニットの製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  伝熱部材
２  ヒートパイプ挿通孔
３  ヒートパイプ
４  押込刃
５  押込具
６  押込刃の押込跡
７  熱伝導性樹脂
８  押込具のヒートパイプ通し穴
９  放熱フィン
【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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