(57)【要約】【課題】  放熱フィンの強度を高め、カバーの上面の変形を低減させることができる発熱体冷却装置を提供する。【解決手段】  金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状の放熱フィン２ａが所定の間隔で多数条形成された放熱板２と、放熱フィン２ａの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を放熱板２の外周側に当接させて封止した皿状のカバー３とを少なくとも備え、多数条の放熱フィン２ａの各々の隣接間に形成された溝２ｂに冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、放熱板２には、所定の一部の放熱フィン２ａの間隔を溝２ｂの間隔よりも狭いブロック部２ｃ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】
平坦な金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーとを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、
上記放熱板には、所定の一部の上記放熱フィンの間隔を上記溝の間隔よりも狭いブロック部を形成したことを特徴とする発熱体冷却装置。
【請求項２】
上記ブロック部は、互いに隣接する上記放熱フィンの少なくとも基端側が接合するように形成した請求項１に記載の発熱体冷却装置。
【請求項３】
上記放熱板に形成した上記放熱フィン及び上記ブロック部の先端は、上記カバーの内部の底面に当接させ、ろう材等の封止材により封止した請求項１または請求項２のいずれかに記載の発熱体冷却装置。
【請求項４】
上記ブロック部は、上記カバーの内部の底面に当接させるとともに、各フィンの先端側からろう材等の封止材を滲入させ、上記ブロック部の両側に形成された溝とを隔離した請求項３に記載の発熱体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子部品等の発熱体から生ずる熱を効率的に冷却するための発熱体冷却装置に関し、詳しくは、放熱板に一体に起立形成した多数条の放熱フィンの各々の隣接間に冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば半導体集積回路等の電子部品からなる発熱体から生ずる熱を冷却するための発熱体冷却構造として、発熱体と熱的に接続された放熱面に複数の放熱フィンを並列配置し、この複数の放熱フィンの各々の隣接間に冷媒を通流させて発熱体を冷却する発熱体冷却装置は、特開２００７−９３０２０号公報（特許文献１）、特開２００７−１２３５４７号公報（特許文献２）、或いは、特開２００８−１８７７５４号公報（特許文献３）に開示されている。【０００３】  特許文献１、２、３に示された発熱体冷却装置について、その概略構造を図７によって説明する。発熱体冷却装置１００は、放熱板１０２と、この放熱板１０２に被冠される金属製のカバー１０３との周縁どうしを互いに接合すると共に封止され、その内部が中空の密閉構造に形成されている。カバー１０３は略皿状に形成されている。また、略平板状の放熱板１０２の内面には、複数条の板状のフィン１０４が形成され、これらフィン１０４の各々の間に溝１０５が形成されている。そして、カバー１０３の開口側端面と放熱板１０２の周縁部とを接合すると共に、溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止されている。【０００４】  さらに、カバー１０３には、一対の中空の筒部１０６が突出形成され、この筒部１０６は中空内部と外部とを連通させている。そして、一方の筒部１０６から純水等の冷媒を中空内部に流入して複数条の溝１０５を流通させた後、他方の筒部１０６から冷媒を流出させている。【０００５】  発熱体冷却装置１００は、放熱板１０２に半導体素子や集積回路等の発熱部品に接合され、この発熱部品が発熱すると、放熱板１０２を介して複数条の板状のフィン１０４に伝達する。発熱体冷却装置１００の密閉構造に形成された中空内部には冷媒が流通しているので、板状のフィン１０４を冷却することにより発熱部品の温度上昇を抑制している。【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９３０２０号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３５４７号公報
【特許文献３】特開２００８−１８７７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上述した発熱体冷却装置１００において、放熱効率を高めるためには、冷媒がフィン１０４の各々の間に形成された溝１０５を流通するように構成することが望ましい。このため、フィン１０４の先端をカバー１０３の内面の底面に当接させ、フィン１０４によって各溝１０５間を隔離することにより、冷媒が溝１０５を流通するようにしている。【０００８】  ところが、カバー１０３が熱的影響、或いは、外力によって、特に上面が変形することがある。例えば、カバー１０３が熱膨張した場合には、図７に示すように、カバー１０３の上面が隆起することから、フィン１０４の先端がカバー１０３の底面から離間して隙間１０７が生ずる。このとき、冷媒が隙間１０７を流通するために、溝１０５への流通量が減少する。この結果、放熱効率が低下してしまう問題がある。また、例えば、カバー１０３の上方から押圧した場合には、上面が陥没してカバー１０３を屈曲するために、各溝部１０５が潰れてしまうことから、溝１０５への冷媒の流通量が減少し、やはり放熱効率が低下してしまう問題がある。【０００９】  そこで、本発明の課題は、放熱フィンの強度を高め、カバーの上面の変形を低減させることができる発熱体冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記の課題を解決するために、本発明にかかる発熱体冷却装置は、金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーとを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、上記放熱板には、所定の一部の上記放熱フィンの間隔を上記溝の間隔よりも狭いブロック部を形成している。【００１１】  また、上記ブロック部は、互いに隣接する上記放熱フィンの少なくとも基端側が接合するように形成することが望ましい。【００１２】  上記放熱板に形成した上記放熱フィン及び上記ブロック部の先端は、上記カバーの内部の底面に当接させ、ろう材等の封止材により封止することが望ましい。【００１３】  上記ブロック部は、上記カバーの内部の底面に当接させるとともに、各フィンの先端側からろう材等の封止材を滲入させ、上記ブロック部の両側に形成された溝とを隔離することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】  本発明にかかる発熱体冷却装置によれば、放熱板に形成した放熱フィンのうち、所定の一部の上記放熱フィンの間隔を他の溝の間隔よりも狭くしたブロック部を形成することにより、ブロック部の密度の高い放熱フィン自体の強度が高くなるので、カバーが変形した場合でもブロック部によって支持され、カバーの上面の変形を低減させることができる。この結果、カバーの上面と放熱フィンとの間に生ずる隙間や、放熱フィンの屈曲が未然に防止されるので、各放熱フィンの間の溝に冷媒が適正に流通し、放熱効率を安定的に維持することが可能となる。【００１５】  また、ブロック部において、互いに隣接する放熱フィンの少なくとも基端側が接合するように形成することにより、ブロック部の強度を高めることが可能となる。【００１６】  さらに、放熱板に形成した多数条の放熱フィン及びブロック部の先端をカバーの内部の底面に当接させるとともに、ろう材等の封止材により封止することにより、特に、ブロック部におけるカバーとの接合強度が高くなるので、カバーの上面の変形をさらに低減させることができ、しかも、封止材により各放熱フィンの間の溝が隔離されるので、冷媒が溝を確実に流通することから、放熱効率を安定的に維持させることが可能となる。【００１７】  さらにまた、ブロック部における各フィンの先端側からろう材等の封止材を滲入させることにより、ブロック部への冷媒の流通が阻止もしくは微少になるので、ブロック部を仕切りとした流通路を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる発熱体冷却装置の一例を示す側断面図である。
【図２】放熱板にカバーを被冠する状態を示す分解斜視図である。
【図３】図１における発熱体冷却装置の正面断面図である。
【図４】カバー内面と放熱フィン先端とを封止した状態を示す要部断面図である。
【図５】ブロック部及び放熱フィンの形成手段を示す断面図である。
【図６】放熱フィンの隣に液溜まり部を形成する形成手段の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の発熱体冷却装置を示す側断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  発熱体冷却装置は、平坦な金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーとを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、上記放熱板には、所定の一部の上記放熱フィンの間隔を上記溝の間隔よりも狭いブロック部を形成している。【００２０】  上記ブロック部は、互いに隣接する放熱フィンの少なくとも基端側が接合するように形成することにより一体的となり、一層の強度を高められる。【００２１】  上記放熱板に形成した上記放熱フィン及び上記ブロック部の先端は、上記カバーの内部の底面に当接させ、この底面とフィンの先端とをろう材等の封止材により封止することにより、各放熱フィンの間の溝を隔離するとともに、カバーと放熱フィンを一体化することにより強度が増加する。【００２２】  上記ブロック部は、カバーの内部の底面に当接させるとともに、各フィンの先端側からろう材等の封止材を滲入させることにより、ブロック部におけるカバーとの接合強度が高められている。【００２３】  次に、図面を参照して本発明にかかる発熱体冷却装置について詳細に説明する。【００２４】  図１は、本発明による発熱体冷却装置の断面図である。発熱体冷却装置１は、板状の肉薄な放熱フィン２ａが所定の間隔で多数条形成された放熱板２と、内部に空間を形成する皿状のカバー３によって構成されている。放熱板２は、熱伝導率が良好な、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の金属板素材により形成されている。また、カバー３も同様に塑性加工が可能なアルミニウム、銅、あるいはステンレス鋼等の金属板素材をプレス加工することにより形成されている。【００２５】  放熱板２の一方面に形成されている多数条の板状の肉薄な放熱フィン２ａは、各々の隣接間に溝２ｂが形成されている。そして、放熱板２に形成された放熱フィン２ａの中央には、放熱フィン２ａの間隔を溝２ｂの間隔よりも狭くしたブロック部２ｃが形成されている。このブロック部２ｃにおける放熱フィン２ａは、互いに隣接する放熱フィン２ａの少なくとも基端側が接合するように形成されている。これは、板状の肉薄な放熱フィン２ａを接合することによって略一体化させてブロック部２ｃとしての機械的な強度を高めるためである。なお、放熱フィン２ａの肉厚が比較的厚く、個々の機械的な強度が高い場合には、若干離間するように構成しても良いが、この場合であっても、上記溝２ｂの間隔よりは狭く形成される。【００２６】  このような多数条の板状の肉薄な放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃは、図２および図３に示すように、幅方向の寸法が平坦な放熱板２の幅寸法よりも小さく形成され、両側には平坦部２ｄが形成されている。また、多数条の放熱フィン２ａが配列された長手方向の寸法も放熱板２の長手方向の寸法よりも小さく形成され、前後端にも各々平坦部２ｅが形成されている。【００２７】  ここで、放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃの形成方法を説明する。放熱板２は、まず所定の板厚と大きさを有する金属板素材４の一方面に多数条の板状の放熱フィン２ａを形成する。放熱フィン２ａは、図５に示すように、切削工具５によって起立形成する。切削工具５は、底面側の先端に移動方向と直角な刃部が形成されている。また、この切削工具５は、金属板素材４の一方面に対して後端側が高くなるように所定の角度で傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。この傾斜角度は、放熱フィン２ａの高さ、板厚、或いは、金属板素材４の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定している。【００２８】  そして、切削工具５の刃部を金属板素材４の一方面に当接させた後、切削工具５を駆動装置により所定の角度で矢示の方向に挿入させると、切削工具５の刃部を金属板素材４の一方面に食い込ませ、さらに所定の深さに達するまで移動させることにより、所定の高さを有する放熱フィン２ａが起立形成される。次いで、切削工具５を上流側の位置に移動すると共に、所定の深さに達するまで移動させる掘り起こし工程を順次繰り返すことによって、順次放熱フィン２ａが同一高さ、同一角度、かつ、同一間隔に起立形成され、各放熱フィン２ａの間には溝２ｂが形成される。このような工程により放熱板２が形成される。【００２９】  ブロック部２ｃは、上述した放熱フィン２ａの形成工程の途中で形成される。金属板素材４の一端から上述したように放熱フィン２ａを起立形成し、所定の位置に達したとき、切削工具５を通常の放熱フィン２ａを形成するための移動ピッチＬ１よりも短い移動ピッチＬ２の位置に移動し、その位置から切削工具５を所定の深さに達するまで移動させて放熱フィン２ａを掘り起こす。このように、切削工具５を短い移動ピッチＬ２で放熱フィン２ａを起立形成することにより、図５に示すように、互いに隣接する放熱フィン２ａの少なくとも基端側が接合するように形成されたブロック部２ｃが形成される。このブロック部２ｃを形成した後は、切削工具５を移動ピッチＬ１に戻して、溝２ｂが形成されるように通常の放熱フィン２ａを形成する。【００３０】  なお、同一の高さの放熱フィン２を形成するには、切削工具５による掘り起こし量を一定にすれば良い。なお、放熱フィン２ａの高さは、金属板素材４の材質が同じ場合に、切削工具５の掘り起こし角度と深さを適宜に変更することにより、任意の高さに設定することができる。因みに、図１乃至図３に示した実施例においては、放熱板２の他方面から多数条の放熱フィン２ａの先端までの寸法が、後述するカバー３の内部の底面までの寸法と同じかやや大きくなるように設定されている。【００３１】  以上のような放熱フィン２ａの形成方法を採用した場合、金属板素材４の一方面に切削工具５の刃部を当接させて、所定の深さに達するまで移動させる掘り起こすため、金属板素材４の板厚よりも、放熱フィン２ａの間に形成される溝２ｂの底面の板厚が薄くなり、放熱フィン２ａの周囲に同一平面となる平坦部２ｂが形成されない。そのため、例えば、図６に示すような方法により、溝２ｂの底面の板厚とほぼ同じ板厚となる平坦部２ｄ、２ｅを形成することができる。【００３２】  所定の板厚を有する金属板素材４は、放��フィン２ａの両側に形成される平坦部２ｄの幅を加えた幅としている。この金属板素材４の一方面には、前述したように、切削工具５によって多数条の板状の放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃを形成する。その後、金属板素材４の一方面に形成された放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃは、所定の切削手段によって、図６に示すカットラインＣＬの位置で放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃを溝２ｂの底面と同じ板厚となる基端から切削することにより、周囲に平坦部２ｄ、２ｅが形成された放熱板２が形成される。なお、図６に示す方法は一例であり、他の適宜の方法を採用して周囲に平坦部２ｄを形成しても良い。【００３３】  一方、カバー３は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等から選択された金属板素材から、プレスによる周知の絞り加工により皿状に形成される。また、カバー３の開口側の寸法は、前述した放熱板２の外形寸法と同じに設定され、開口側の端面は平坦に形成されている。さらに、多数条の板状の放熱フィン２ａの両側とカバー３の内側面との間は、図３に示すように、所定寸法離間させて液溜まり部６が形成されている。そして、このカバー３には、図２に示すように、上面の両側に一対の透孔３ａが穿設される。この透孔３ａの位置は、液溜まり部６に対応している。また、透孔３ａは、後述する冷媒を多数条の放熱フィン２ａの各隣接間に形成された溝２ｂに通流させるために設けられている。各々の透孔３ａには、図示しないポンプ等と連結させるためのチューブを接続するために、円筒状の流通管７が各々配設されている。【００３４】  このようなカバー３を放熱板２の多数条の放熱フィン２ａの上方から被冠し、放熱板２の平坦部２ｂ、２ｅとカバー３の開口側端面とを接合すると、放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃの先端がカバー３の内部の底面に当接され、各放熱フィン２ａの間の溝２ｂが隔離される。この状態で、放熱板２の平坦部２ｂとカバー３の開口側端面とをろう材等の封止材により封止する。この封止材としては、例えば銀ろう、リン銅ろう、黄銅ろう等から適宜に選択される。【００３５】  以上のように構成した発熱体冷却装置１の放熱板２には、例えば電子機器等に配設される図示しない発熱体が面接合状態で取り付けられる。ポンプ等から送出された冷媒が、チューブおよび流通管７を介して一方の透孔３ａに流入する。冷媒はカバー３と放熱板２との間の内部に形成される液溜まり部６を充満すると共に、多数条の放熱フィン２ａの各々の隣接間の溝２ｂを通流し、やがて他方の透孔３ａから流出し、流通管７およびチューブを介して冷媒冷却装置に戻される。冷媒が多数条の溝２ｂを通流するときに、図示しない発熱体から伝達された熱を放熱フィン２ａによって冷却される。【００３６】  発熱体冷却装置１を例えば電子機器等に配設したとき、熱的或いは機械的な応力が特にカバー３の上面３ｂに加わり、図７によって説明したように、カバー３を上方から押圧して底面が変形することにより放熱フィン２ａを押圧しようとするが、このとき、上述したブロック部２ｃを形成して強度を高くしているので、ブロック部２ｃによってカバー３の上面３ｂの変形を抑制することができる。このため、放熱フィン２ａの屈曲が未然に防止されるので、各放熱フィン２ａの間の溝２ｂに冷媒が適正に流通されることから、放熱効率を安定的に維持することができる。【００３７】  図４は、放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃの先端とカバー３の内部の底面とをろう材等の封止材８により封止した例を示している。これにより、各放熱フィン２ａの間の溝２ｂを隔離するとともに、カバー３と放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃが一体化される。この封止材８としては、例えば銀ろう、リン銅ろう、黄銅ろう等から適宜に選択される。なお、放熱板２の多数条の放熱フィン２ａが肉薄なことから、熔融温度が放熱板２やカバー３よりも低いろう材であって、ぬれ性の良いろう材を選択することが望ましい。このような条件を満たすものであれば、ハンダであっても良い。【００３８】  このように、放熱フィン２ａ及びブロック部２ｃの先端とカバー３の底面とをろう材等の封止材により封止することにより、特に、ブロック部２ｃにおけるカバー３との接合強度が高くなるので、カバー３の上面３ｂの変形が低減する。さらに、封止材８により各放熱フィン２ａの間の溝２ｂが隔離されるので、冷媒が溝２ｂを確実に流通することから、放熱効率を安定的に維持させることが可能となる。【００３９】  ブロック部２ｃの放熱フィン２ａの基端側が接合する程度に隣接させると、封止材８としてぬれ性の良いろう材を選択した場合には、図４に示すように、封止材８が放熱フィン２ａの先端側の間に滲入して隙間が埋められる。これにより、ブロック部２ｃの放熱フィン２ａが一体化されることから、ブロック部２ｃが剛体となって強度が一層高くなるとともに、カバー３との接合強度が高められる。この結果、カバー３の上面が図８に示すように、カバー３の上面が隆起しようとする場合、或いは、カバー３の上面が陥没しようとする場合のいずれであっても、ブロック部２ｃによって、これらの変形を阻止するように作用する。【００４０】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、前述した実施例では、放熱フィンの間隔を溝の間隔よりも狭くしたブロック部を中央の１個所に形成したが、必要に応じて２個所以上に形成しても良い。また、放熱フィン及びブロック部の高さをカバーの内部の底面に当接する程度に形成した例を図示したが、放熱フィンをやや高く形成し、カバーの底面に当接させたとき、先端が若干屈曲するように構成しても良い。このとき、放熱フィンが図示したようにカーリングしているので、放熱フィンにカバーの底面を押圧しても、一様にカーリングの円弧が小さくなり、各溝を同一形状にすることができる。さらに、ブロック部には冷媒が流通しないことから、ブロック部を境界として、個別に冷媒を流通させる流路を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】１      発熱体冷却装置
２      放熱板
２ａ    放熱フィン
２ｂ    溝
２ｃ    ブロック部
３      カバー
８      封止材
【図１】
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【図２】
2013125958.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013125958.tif 000008
【図７】
2013125958.tif 000009