(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を導入する導入路と、
前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、上板と熱的に接続された第１の仕切体と、
前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、
前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、
前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記上板と熱的に接続された第２の仕切体と、
前記空間を介して前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面を有する端部壁と、
前記第１の仕切体と前記第２の仕切体との間に設けられた隔壁と、
前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体に平行に前記衝突壁面の両端に設置された側壁と、
前記端部壁の外壁面のうち、前記上板側の部分上に設けられた冷却対象物であるレーザダイオードを設置する冷却対象物設置場所と、
を備え、
前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体と前記衝突壁面との距離は、前記レーザダイオードの機能確保に必要な温度差内に抑えられる長さに設定されるとともに、前記側壁近傍の方が前記隔壁近傍より短いことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体と前記衝突壁面との距離は、前記隔壁近傍から前記側壁近傍に近づくに従って短くなることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のヒートシンクに係る発明であって、特に、冷媒を用いて冷却する半導体素子のヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体素子のヒートシンクの１つである特開平６−１１２３８５記載のノズルを有するヒートシンクについて説明する。図３７にこのヒートシンクを示す。ここで、１０１は半導体素子、１０２は半導体ケース、１０３は半田バンプ、１０４は配線基板、１０５は放熱面、１０６は放熱体、１０７は底部放熱板、１０８，１０９は垂直放熱板、１１０は天板、１１１はノズル、１１２は小穴を示す。ここで、放熱体１０６は底部放熱板１０７、垂直放熱板１０８，１０９、天板１１０、ノズル１１１から構成されており、この底部放熱板１０７上には垂直に円筒状の垂直放熱板１０８が設けられ、さらにその外側に垂直放熱板１０８を囲むように円筒状の垂直放熱板１０９が設けられている。この垂直放熱板１０８には上方より見て放射方向に小穴１１２が複数設けられている。また、ノズル１１１は天板１１０の中央を貫通するように設けられており、ノズル１１１からの冷媒の噴流が底部放熱板１０７に衝突するような構造となっている。
【０００３】
次に図３７のヒートシンクの動作について説明する。まず、ノズル１１１からの冷媒が噴出され、その冷媒が底部放熱板１０７に衝突して熱を奪う。さらに、衝突後の冷媒は小穴１１２から外に噴出し垂直放熱板１０９に衝突して熱を奪う。
【０００４】
次に、従来の半導体素子のヒートシンクの１つである特開平５−５０８２６５記載のマイクロチャンネルを有するヒートシンクについて説明する。図３８にこのヒートシンクを示す。ここで、１１３はレーザダイオード、１２０はマイクロチャンネル、１３０は頂部基板、１３２は中間部基板、１３４は下部基板、１３６は導入孔、１３８は排出孔、１５０は導入路、１５２は排出路、１５４，１５６はスロットを示す。下部基板１３４上に中間部基板１３２が設けられ、その中間部基板１３２はエッチングにより導入路１５０及び排出路１５２とスロット１５４，１５６が形成される。スロット１５４，１５６が形成された中間部基板１３２上に頂部基板１３０を設け、この頂部基板１３０のスロット１５４，１５６と接する側にマイクロチャンネル１２０をエッチングにより形成する。さらに頂部基板１３０にはスロット１５４，１５６を介して導入路１５０及び排出路１５２に繋がる導入孔１３６及び排出孔１３８が設けられている。発熱部であるレーザダイオード１１３はマイクロチャンネル１２０が形成された頂部基板１３０上に設けられている。
【０００５】
次に図３８のヒートシンクの動作について説明する。まず、導入孔１３６から導入路１５０へ冷媒を導入し、スロット１５４を通ってマイクロチャンネル１２０に冷媒を噴出させる。この冷媒は、レーザダイオード１１３の真下の頂部基板１３０に衝突して熱を奪う。その後、冷媒はスロット１５６を通って排出路１５２へ排出され、さらに排出路１５２を通って排出孔１３８から排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体素子のヒートシンクでは、冷媒の噴流の衝突による熱伝達率は高い。しかし、上記のノズルを有するヒートシンクの構成では、ノズル内の表面からの放熱を素子の冷却に有効に利用できないので十分な冷却性能が得られない恐れがあった。
【０００７】
一方、上記のマイクロチャンネルを有するヒートシンクは、導入路から微細なマルチチャンネルに冷媒を噴出しなければならないため冷媒循環装置側に大きな駆動力が必要となり装置の大型化及び効率化の低下を招くことになる。
【０００８】
さらに、上記のノズルを有するヒートシンクやマイクロチャンネルを有するヒートシンクは、半導体素子内の発熱分布や発熱応力が全く考慮されていないため、発熱分布のある半導体素子の場合に十分な冷却が行えず、半導体素子の動作特性の低下を招く恐れがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、十分な冷却能力を有し、かつ、冷媒循環装置側に大きな駆動力を必要とせず装置の小型化及び高効率化でき、また、半導体素子内の発熱分布や発熱応力を考慮した半導体素子のヒートシンクを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る解決手段は、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、上板と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記上板と熱的に接続された第２の仕切体と、前記空間を介して前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面を有する端部壁と、前記第１の仕切体と前記第２の仕切体との間に設けられた隔壁と、前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体に平行に前記衝突壁面の両端に設置された側壁と、前記端部壁の外壁面のうち、前記上板側の部分上に設けられた冷却対象物であるレーザダイオードを設置する冷却対象物設置場所とを備え、前記第１の仕切体及び前記第２の仕切体と前記衝突壁面との距離は、前記レーザダイオードの機能確保に必要な温度差内に抑えられる長さに設定されるとともに、前記側壁近傍の方が前記隔壁近傍より短い。
【００１１】
望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間を介して前記第１の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記外壁面と熱的に接続された第２の仕切体と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所と、を備え、前記外壁面付近の前記衝突壁面と前記第１の仕切体または前記第２の仕切体との距離は、前記空間の中央部付近の前記衝突壁面と前記第１の仕切体または前記第２の仕切体との距離より短い。
【００１３】
さらに望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間を介して前記第１の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所と、を備え、前記第１の仕切体は、等圧気体雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属を、加圧されたガス雰囲気下に溶融して凝固させる金属製造方法で作製されたものである。
【００１４】
さらに望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間を介して前記第１の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記外壁面と熱的に接続された第２の仕切体と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所と、を備え、前記第１または第２の仕切体は、等圧気体雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属を、加圧されたガス雰囲気下に溶融して凝固させる金属製造方法で作製されたものである。
【００１５】
さらに望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記第１の仕切体と同一平面に設置されて前記外壁面と熱的に接続された第２の仕切体と、前記空間を介して前記第１の仕切体および前記第２の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所とを備える。
【００１６】
さらに望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間を介して前記第１の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所とを備え、前記狭窄路の断面積または前記第１の仕切体の厚さを変化させて前記冷却対象物設置場所に温度分布をもたせる。さらに望ましくは、冷媒を導入する導入路と、前記導入路から導入された前記冷媒を狭窄して流通させる複数の狭窄路を有し、外壁面と熱的に接続された第１の仕切体と、前記第１の仕切体から流出するすべての前記冷媒を受け入れる単一の空間と、前記空間を介して前記第１の仕切体に対面し、前記第１の仕切体から流出する前記冷媒が衝突する衝突壁面と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を排出する排出路と、前記空間に受け入れられた前記冷媒を狭窄して流通させて前記排出路に導く複数の狭窄路を有し、前記外壁面と熱的に接続された第２の仕切体と、前記衝突壁面近傍における前記外壁面に設けられた冷却対象物設置場所とを備え、前記狭窄路の断面積または前記第１および前記第２の仕切体の厚さを変化させて前記冷却対象物設置場所に温度分布をもたせる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るヒートシンクの構造を示した斜視図である。ここで、１はレーザダイオード、２はスリット板、３は狭窄路、４は単一の空間、５はヒートシンク上板、６はヒートシンク端部壁、７はヒートシンク側壁、８はヒートシンク底板、９は隔壁、１０は導入路、１１は排出路、１２は冷媒流を示す。
【００１８】
図２は、実施の形態１で用いられるヒートシンクの利用の態様を示した概念図である。ここで、１３はヒートシンク、１４はマニホールド、１５は冷媒循環装置、１６は電源、１７は固体結晶を表す。
【００１９】
図１に示すヒートシンクは、半導体素子などの発熱部の冷却に用いられる。図２では半導体素子としてレーザダイオード１を用いて以下説明する。半導体レーザ励起固体レーザの場合、固体結晶１７にレーザダイオード１からの発光を集めてレーザ光を出力する。このレーザダイオード１は電源１６から電流が供給されて発光するが、その際、電気エネルギーを光に変換するための損失が発生し、この損失が熱エネルギーとしてレーザダイオード１を発熱させる。そのため、図２のようにレーザダイオード１をヒートシンク１３端部に配置し、冷媒循環装置１５を用いて冷却させる必要がある。
【００２０】
図１に示すヒートシンク１３の構造は、ヒートシンク上板５、ヒートシンク端部壁６、ヒートシンク側壁７及びヒートシンク底板８で囲まれた空間に、隔壁９を設けて導入路１０と排出路１１を水平方向に折り返して並設した構造である。この導入路１０と排出路１１の折返し位置に仕切体である複数のスリット板２が導入路１０と排出路１１に平行に設けられ狭窄路３を形成している。この複数のスリット板２はヒートシンク上板５と接するためヒートシンク上板５と熱的に接続されている構造であるが、ヒートシンク端部壁６とは単一の空間４を介して接しているためヒートシンク端部壁６とは熱的に接続されていない構造である。ここでヒートシンク上板５と接するヒートシンク端部壁６の外壁面上が冷却対象物設置場所とされ、レーザダイオード１はこの冷却対象物設置場所上に設置されている。
【００２１】
次に、本実施の形態のヒートシンクによりどのように冷却されるのかについて説明する。図３は、図１のヒートシンクのＡ−Ａ面での断面図である。ここで、１８は導入孔、１９は排出孔を示す。図４は、図３のヒートシンクのＢ−Ｂ面での断面図である。図５は、図４のヒートシンクのＣ−Ｃ面での断面図である。図３の導入孔１８から導入された冷媒流１２は導入路１０を通り導入路１０と単一の空間４との間に設けられたスリット板２（第１の仕切体）まで到達する。スリット板２は図５に示すように狭窄路３形成しており、冷媒流１２が通過できる断面積が急激に小さくなっている。そのため、この狭窄路３を冷媒流１２が通過すると冷媒流１２の速度は加速され、この加速された冷媒流１２がヒートシンク端部壁６に衝突し熱を奪うことになる。ヒートシンク端部壁６の内部壁はこのヒートシンクにおける唯一の衝突壁面である。この衝突により冷媒流１２の方向は変えられ、隔壁９を隔てて設けられた排出路１１側に冷却流１２は流れる。その後、冷媒流１２は単一の空間４と排出路１１との間に設けられたスリット板２（第２の仕切体）の狭窄路３を通り、排出路１１を流れて排出孔１９から排出される。
【００２２】
次に、本実施の形態のヒートシンク内をどのように熱が流れるかについて説明する。図６に図４の断面図に熱の流れを模式化した図を示す。ここで、２０は熱の流れを示す。まず、発熱部であるレーザダイオード１から発生した熱はヒートシンクに伝わる。その後大きく２つの熱の流れに分かれる。１つは、ヒートシンク端部壁６に熱が流れる場合であり、この場合、狭窄路３で加速された冷媒流がヒートシンク端部壁６に衝突し熱を奪い冷却することになる。冷媒流が狭窄路３で加速されることにより冷却効率が増す。もう１つは、熱がヒートシンク上板５を通ってスリット板２に流れる場合である。この場合、スリット板２は冷媒と接する総表面積が大きく、また加速された冷媒流が狭窄路３を形成しているスリット板２間を流れるため高い冷却効率をもつことになる。また、スリット板２はレーザダイオード１の近傍に設けられ、スリット板２とヒートシンク上板５とは熱的に接続されている。そのため、熱抵抗は小さく熱がヒートシンク上板５を通ってスリット板２まで良好に流れる。以上の２つの熱の流れから本実施の形態で示されたヒートシンクは高い冷却効率をもつことになる。また、狭窄路３では冷媒流が層流となっていること、ヒートシンク端部壁６への衝突が１回のみであることから冷媒流の圧力損失は低く抑えることができ、冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００２３】
次に、実施の形態１の変形例を以下に示す。
【００２４】
（変形例１）
図７は、変形例１のヒートシンクの断面図である。図８は、図７のヒートシンクのＣ−Ｃ面での断面図である。実施の形態１のヒートシンク構造では図３に示すように、スリット板２は単一の空間４と導入路１０との間及び単一の空間４と排出路１１との間の双方に設けられていたが、変形例１では単一の空間４と導入路１０との間のみに仕切体であるスリット板２（第１仕切体）が設けられている構造である。これにより、排出路１１側に狭窄路３となるスリット板２が存在しないため冷媒流１１の圧力損失をより低く抑えることができる。したがって、さらに冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００２５】
（変形例２）
図９は、変形例２のヒートシンクの断面図である。図１０は、図９のヒートシンクのＢ−Ｂ面での断面図である。図１２は、図１０のヒートシンクのＣ−Ｃ面での断面図である。実施の形態１のヒートシンク構造では図３に示すように、導入路１０と排出路１１とが水平方向に折り返して並設されていたが、変形例２では導入路１０と排出路１１とが垂直方向に折り返して並設された構造である。
【００２６】
図９及び図１０に示すヒートシンクの構造は、ヒートシンク上板５、ヒートシンク端部壁６、ヒートシンク側壁７及びヒートシンク底板８で囲まれた空間に、導入路１０と排出路１１とが上下２段になるように垂直方向に折り返して並設されている。この導入路１０と排出路１１とは複数のスリット板２間の狭窄路３を介して繋がっている構造である。この複数のスリット板２はヒートシンク端部壁６と接して設けられているため、ヒートシンク端部壁６と熱的に接続されている構造であるが、ヒートシンク上板５とは単一の空間４を介して接しているためヒートシンク上板５とは熱的に接続されていない構造である。ここでヒートシンク上板５と接するヒートシンク端部壁６の外壁面上が冷却対象物設置場所とされ、レーザダイオード１はこの冷却対象物設置場所上に設置されている。
【００２７】
次に、本変形例のヒートシンクによりどのように冷却されるのかについて説明する。図９及び図１０の導入孔１８から導入された冷媒流１２は、導入路１０を通り導入路１０と単一の空間４との間に設けられたスリット板２（第１の仕切体）まで到達する。スリット板２は図９及び図１２に示すように狭窄路３を形成しており、冷媒流１２が通過できる断面積が急激に小さくなっている。そのため、この狭窄路３を冷媒流１２が通過すると冷媒流１２の速度は加速され、この加速された冷媒流１２がヒートシンク上板５の内部壁に衝突し熱を奪うことになる。ヒートシンク上板５の内部壁はこのヒートシンクにおける唯一の衝突壁面である。この衝突により冷媒流１２の方向は変えられ、排出路１１側に冷却流１２は流れ、その後、排出路１１を流れて排出孔１９から排出される。
【００２８】
次に、本変形例のヒートシンク内をどのように熱が流れるかについて説明する。図１１に図１０の断面図に熱の流れを模式化した図を示す。まず、発熱部であるレーザダイオード１から発生した熱はヒートシンクに伝わる。その後大きく２つの熱の流れに分かれる。１つは、ヒートシンク上板５に熱が流れる場合であり、この場合、狭窄路３で加速された冷媒流がヒートシンク上板５に衝突し熱を奪い冷却することになる。冷媒流がスリット板２で加速されることにより冷却効率が増す。もう１つは、熱がヒートシンク端部壁６を通ってスリット板２に流れる場合である。この場合、スリット板２は冷媒と接する総表面積が大きく、また加速された冷媒流がスリット板２で形成された狭窄路３を流れるため高い冷却効率をもつことになる。また、スリット板２はレーザダイオード１の近傍に設けられ、スリット板２とヒートシンク端部壁６とは熱的に接続されている。そのため、熱抵抗は小さく熱がヒートシンク端部壁６を通ってスリット板２まで良好に流れる。以上の２つの熱の流れから実施の形態１と同様変形例２に示されたヒートシンクも高い冷却効率をもつことになる。また、狭窄路３では冷媒流が層流となっていること、ヒートシンク端部壁６への衝突が１回のみであることから冷媒流の圧力損失は低く抑えることができ、冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００２９】
図１３及び図１４に、変形例２のバリエーションとしてスリット板２を導入路１０側に大きく広げた場合のヒートシンクの構造を示す。基本的には変形例２と同じであるが、スリット板２と冷媒とが接する総表面積が大きくなるため、さらに冷却効率が向上する。
【００３０】
（実施の形態２）
図１５は、実施の形態２で用いられるヒートシンクの構造を示した断面図である。ここで、２１は複数の貫通孔を有する板を表す。図１６は、図１５のヒートシンクのＢ−Ｂ面での断面図である。図１７は、図１６のヒートシンクのＣ−Ｃ面での断面図である。図１５及び図１６に示すヒートシンクの構造は、ヒートシンク上板５、ヒートシンク端部壁６、ヒートシンク側壁７及びヒートシンク底板８で囲まれた空間に、隔壁９を設けて導入路１０と排出路１１とを水平方向に折り返して並設した構造である。この導入路１０と排出路１１の折返し位置に仕切体である複数の貫通孔を有する板２１が導入路１０と排出路１１を塞ぐように設けられている。この複数の貫通孔を有する板２１はヒートシンク上板５と接するため、ヒートシンク上板５と熱的に接続されている構造であるが、ヒートシンク端部壁６とは単一の空間４を介して接するためヒートシンク端部壁６とは熱的に接続されていない構造である。ここでヒートシンク上板５と接するヒートシンク端部壁６の外壁面上が冷却対象物設置場所とされ、レーザダイオード１はこの冷却対象物設置場所上に設置されている。
【００３１】
次に、本実施の形態のヒートシンクによりどのように冷却されるのかについて説明する。図１５の導入孔１８から導入された冷媒流１２は導入路１０を通り導入路１０と単一の空間４との間に設けられた複数の貫通孔を有する板２１（第１の仕切体）まで到達する。複数の貫通孔を有する板２１上の貫通孔が、図１７に示すように狭窄路３を形成しており、冷媒流１２が通過できる断面積が急激に小さくなっている。そのため、この狭窄路３を冷媒流１２が通過すると冷媒流１２の速度は加速され、この加速された冷媒流１２がヒートシンク端部壁６の内部壁に衝突し熱を奪うことになる。ヒートシンク端部壁６の内部壁はこのヒートシンクにおける唯一の衝突壁面である。この衝突により冷媒流１２の方向は変えられ、隔壁９を隔てて設けられた排出路１１側に冷媒流１２は流れる。その後、冷媒流１２は単一の空間４と排出路１１との間に設けられた複数の貫通孔を有する板２１（第２の仕切体）の貫通孔である狭窄路３を通り、排出路１１を流れて排出孔１９から排出される。
【００３２】
次に、本実施の形態のヒートシンク内の熱の流れは、基本的には、実施の形態１と同様であり、スリット板２が複数の貫通孔を有する板２１に置き換わっているだけである。（図示せず。）まず、レーザダイオード１から発生した熱はヒートシンクに伝えられ、その後大きく２つの熱の流れに分かれる。１つは、ヒートシンク端部壁６に熱が流れる場合であり、この場合、狭窄路３で加速された冷媒流がヒートシンク端部壁６に衝突し熱を奪い冷却することになる。冷媒流が狭窄路３を形成している複数の貫通孔を有する板２１で加速されることにより冷却効率が増す。もう１つは、熱がヒートシンク上板５を通って複数の貫通孔を有する板２１に流れる場合である。この場合、複数の貫通孔を有する板２１は冷媒と接する総表面積が大きく、また加速された冷媒流が狭窄路３を流れるため高い冷却効率をもつことになる。また、複数の貫通孔を有する板２１はレーザダイオード１の近傍に設けられ、複数の貫通孔を有する板２１とヒートシンク上板５とは熱的に接続されている。そのため、熱抵抗は小さく熱がヒートシンク上板５を通って複数の貫通孔を有する板２１まで良好に流れる。以上の２つの熱の流れから本実施の形態で示されたヒートシンクは高い冷却効率をもつことになる。また、狭窄路３では冷媒流が層流となっていること、ヒートシンク端部壁への衝突が１回のみであることから冷媒流の圧力損失は低く抑えることができ、冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００３３】
次に、実施の形態２の変形例を以下に示す。
【００３４】
（変形例１）
図１８は、変形例１のヒートシンクの断面図である。図１９は、図１８のヒートシンクのＣ−Ｃ面での断面図である。実施の形態２のヒートシンク構造では図１５に示すように、複数の貫通孔を有する板２１は単一の空間４と導入路１０との間及び単一の空間４と排出路１１との間の双方に設けられていたが、変形例１では単一の空間４と導入路１０との間にのみ仕切体である複数の貫通孔を有する板２１（第１仕切体）が設けられている構造である。これにより、排出路１１側に狭窄路３となる複数の貫通孔を有する板２１がないため冷媒流の圧力損失をより低く抑えることができる。したがって、さらに冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００３５】
（変形例２）
図２０は、変形例２のヒートシンクの断面図である。図２１は、図２０のヒートシンクのＢ−Ｂ面での断面図である。実施の形態２のヒートシンク構造では図１５に示すように、導入路１０と排出路１１とが水平方向に折り返して並設されていたが、変形例２では導入路１０と排出路１１とが垂直方向に折り返して並設された構造である。
【００３６】
図２０及び図２１に示すヒートシンクの構造は、ヒートシンク上板５、ヒートシンク端部壁６、ヒートシンク側壁７及びヒートシンク底板８で囲まれた空間に、導入路１０と排出路１１とが上下２段になるように垂直方向に折り返して並設されている。この導入路１０と排出路１１とは複数の貫通孔を有する板２１上の貫通孔である狭窄路３を介して繋がっている構造である。この複数の貫通孔を有する板２１はヒートシンク端部壁６と接して設けられているため、ヒートシンク端部壁６と熱的に接続されている構造であるが、ヒートシンク上板５とは単一の空間４を介して接しているためヒートシンク上板５とは熱的に接続されていない構造である。ここでヒートシンク上板５と接するヒートシンク端部壁６の外壁面上が冷却対象物設置場所とされ、レーザダイオード１はこの冷却対象物設置場所上に設置されている。
【００３７】
次に、本変形例のヒートシンクによりどのように冷却されるのかについて説明する。図２０及び図２１の導入孔１８から導入された冷媒流１２は導入路１０を通り導入路１０と単一の空間４との間に設けられた複数の貫通孔を有する板２１（第１の仕切体）まで到達する。複数の貫通孔を有する板２１上の貫通孔は狭窄路３を形成しており、冷媒流１２が通過できる断面積が急激に小さくなっている。そのため、この狭窄路３を冷媒流１２が通過すると冷媒流１２の速度は加速され、この加速された冷媒流１２がヒートシンク上板５の内部壁に衝突し熱を奪うことになる。ヒートシンク端部壁６の内部壁はこのヒートシンクにおける唯一の衝突壁面である。この衝突により冷媒流１２の方向は変えられ、排出路１１側に冷媒流１２は流れ、その後、排出路１１を流れて排出孔１９から排出される。
【００３８】
本変形例のヒートシンク内の熱の流れについては、基本的には、実施の形態１の変形例２と同様であり、スリット板２が複数の貫通孔を有する板２１に置き換わっているだけである。（図示せず。）まず、レーザダイオード１から発生した熱はヒートシンクに伝えられ、その後大きく２つの熱の流れに分かれる。１つは、ヒートシンク上板５に熱が流れる場合であり、この場合、狭窄路３で加速された冷媒流がヒートシンク上板５に衝突し熱を奪い冷却することになる。冷媒流が狭窄路３を形成する複数の貫通孔を有する板２１で加速されることにより冷却効率が増す。もう１つは、熱がヒートシンク端部壁６を通って複数の貫通孔を有する板２１に流れる場合である。この場合、複数の貫通孔を有する板２１は冷媒と接する総表面積が大きく、また加速された冷媒流が狭窄路３を流れるため高い冷却効率をもつことになる。また、複数の貫通孔を有する板２１はレーザダイオード１の近傍に設けられ、複数の貫通孔を有する板２１とヒートシンク端部壁６とは熱的に接続されている。そのため、熱抵抗は小さく熱がヒートシンク端部壁６を通って複数の貫通孔を有する板２１まで良好に流れる。以上の２つの熱の流れから実施の形態１と同様変形例２に示されたヒートシンクも高い冷却効率をもつことになる。また、狭窄路３では冷媒流が層流となっていること、ヒートシンク端部壁への衝突が１回のみであることから冷媒流の圧力損失は低く抑えることができ、冷媒循環装置の小型化が可能となる。
【００３９】
次に、実施の形態２及びその変形例で示した複数の貫通孔を有する板２１を設けたヒートシンクでは、貫通孔の径及び位置が冷却効率に影響を与える。そのため、以下に説明する。まず、変形例２で示したヒートシンクの構造を例に考える。図２２に図２１の複数の貫通孔を有する板２１の部分を拡大した図を示す。ここで、２２は剥離領域、２３は再付着点、２４は冷却効率の高い領域を表す。
【００４０】
冷媒流１２は複数の貫通孔を有する板２１の貫通孔を通過した後、ヒートシンク端部壁６に沿って流れるが、粘性によりヒートシンク上板５に衝突する前にヒートシンク端部壁６から剥離することになる。その後、剥離した冷媒流１２はヒートシンク上板５上の再付着点２３で再びヒートシンク上板５に沿って流れる。そのため、ヒートシンク上板５とヒートシンク端部壁６との角に剥離領域２２が形成されることになり、この剥離領域２２の部分は冷却効率が低下するためヒートシンク上板５と接するヒートシンク端部壁上に設置されているレーザダイオード１を十分冷却できなくなる。一方、再付着点２３より下流の領域は、冷媒流１２がヒートシンク上板５に衝突して急激に流れの方向が変化するため熱伝達率が大きくなり冷却能力が向上する。この領域を冷却効率の高い領域２４とする。
【００４１】
したがって、発熱部であるレーザダイオード１を十分冷却するためには、図２３に示すように剥離領域２２を小さくすること、すなわち再付着点２３を発熱部に近づける必要がある。剥離領域２２の大きさ（幅Ｗｒ及び高さＬｒ）や再付着点２３は、水力等価直径Ｄｅ及び狭窄路の位置により影響を受ける。ここで、水力等価直径Ｄｅは、Ｄｅ＝４×Ａ／Ｌと定義され、Ａは狭窄路の断面積、Ｌは狭窄路の濡れ縁長さ（冷媒に接する壁面の長さ）である。実施の形態２では狭窄路は円形の貫通孔であり、その直径をＤとした場合、Ａ＝π×（Ｄ／２）2、Ｌ＝π×Ｄで水力等価直径Ｄｅ＝４×Ａ／Ｌ＝Ｄとなる。したがって、狭窄路が円形の貫通孔の場合は貫通孔の直径Ｄが水力等価直径Ｄｅとなる。
【００４２】
そのため、貫通孔の径Ｄを発熱部の幅Ｗｈｓに比べ十分小さくし、貫通孔の位置をヒートシンク端部壁６の近傍に設けることにより発熱部であるレーザダイオード１を十分冷却することができる。なお、図２２及び図２３では理解を容易にするために貫通孔はヒートシンク端部壁６に最も近い１列のみしか記載していないが、複数列の場合であっても同様の現象となる。また、狭窄路が円形の貫通孔と異なる形状の場合は、水力等価直径Ｄｅを発熱部の幅Ｗｈｓより十分小さくし、狭窄路の位置をヒートシンク端部壁６の近傍に設けることにより発熱部であるレーザダイオード１を十分冷却することができる。
【００４３】
（参考例）
実施の形態１、実施の形態２及びそれらの変形例において冷却効率を高めるためにスリット板２や複数の貫通孔を有する板２１が設けられたが、これらは、基本的に発熱部を均一に冷却するように構成されている。しかし、発熱部によっては均一に冷却しない方が望ましい場合もある。例えば発熱部がレーザダイオードの場合がある。レーザダイオードを溶接や切断に用いるには、レーザダイオード素子内の発振波長が一様に揃っていることが必要とされるが、レーザダイオード素子の発振波長はレーザダイオード素子の温度と素子にかかる応力の関数で決まる。しかし、レーザダイオードを動作させると発熱のためレーザダイオード素子からヒートシンクまでの各部が温度上昇し、各部材料の線膨張係数の違いにより、レーザダイオード素子に熱応力が生じる。特にレーザダイオードの高出力化にともない発熱密度が増大し、さらに温度上昇する。そのため、レーザダイオード素子にかかる熱応力が増大する。その結果、応力による発振波長シフトが起こりレーザダイオードのビーム品質の低下が無視できなくなる。そこで、レーザダイオードの応力による発振波長シフト分をレーザダイオードに温度分布をもたせることにより温度による発振波長シフトで補償する。そのために、レーザダイオードを一様に冷却するのではなく、レーザダイオードに温度分布をもたせるように冷却する必要がある。
【００４４】
次に、レーザダイオードに温度分布をもたせるように冷却するために、スリット板２や複数の貫通孔を有する板２１の形状を考慮する。ここで、動作時にレーザダイオードの端部により高い熱応力が発生する場合を考えると、レーザダイオードの素子の中央部の温度が低くなるように温度分布をもたせる必要がある。そのためには、レーザダイオードの端部の放熱性能を高くするようなスリット板２の形状にしなければならない。図２４は、ヒートシンクのスリット板２部分を拡大した断面図である。図２４では、スリット板厚を変化させることにより狭窄路３の配置を変化させている。つまり、狭窄路３をヒートシンク側壁７の近傍付近に多く設けることにより、レーザダイオードの端部付近のヒートシンク端部壁６に多くの冷媒流１２を衝突させ放熱性能を高くすることができる。これにより、結果としてレーザダイオードの素子の中央部の温度が低くなるような温度分布に冷却でき、レーザダイオードの応力による発振波長シフト分をレーザダイオードに温度分布をもたせることにより温度による発振波長シフトで補償することができ、均一の発振波長を有する品質の高いビームが得られる。なお、図２４では、導入路１０と排出路１１とが水平方向に折り返して並設されている場合を示したが、導入路１０と排出路１１とが上下２段になるように垂直方向に折り返して並設されている場合も同様である。
【００４５】
図２４では、狭窄路３の配置を変化させて温度分布を生じさせたが、図２５では、狭窄路３の断面積を変化させて温度分布を生じさせる場合である。具体的には、隣り合うスリット板２の間隔をヒートシンク側壁７近傍では狭く、隔壁９近傍では広くすることにより行っている。隣り合うスリット板２の間隔をヒートシンク側壁７近傍では狭くすることにより冷媒流１２の流速を高くし、レーザダイオードの端部の付近のヒートシンク端部壁６に高速の冷媒流１２を衝突させ放熱性能を高くし、狭窄路３の配置を変化させる場合と同様の効果を得るようにしている。図２６では、図２４の狭窄路３の配置を変化させる場合と図２５狭窄路３の断面積を変化させる場合を組み合わせて用いた例を示している。
【００４６】
一方、動作時にレーザダイオードの中央部により高い熱応力が発生する場合を考えると、レーザダイオードの素子の端部の温度が低くなるように温度分布をもたせる必要がある。その場合、図２７に示すように狭窄路３を隔壁９の近傍付近に多く設けることにより、レーザダイオードの中央部付近のヒートシンク端部壁６に多くの冷媒流１２を衝突させ放熱性能を高くすることができる。また、上記で述べたように、隔壁９の近傍付近の狭窄路３の断面積を小さくする場合や、狭窄路３を隔壁９の近傍付近に多く設けることと隔壁９の近傍付近の狭窄路３の断面積を小さくすることとを組み合わせる場合でも、レーザダイオードの素子の端部の温度が低くなるように温度分布をもたせることができる（図示せず。）。
【００４７】
次に、複数の貫通孔を有する板２１を備えるヒートシンクの場合を考える。この場合でも原理的にはスリット板２の場合と同様であり、図２８に、ヒートシンクの複数の貫通孔を有する板２１を拡大した断面図を示す。なお、図示の関係上導入路１０と排出路１１とが上下２段になるように垂直方向に折り返して並設されている場合を示したが、導入路１０と排出路１１とが水平方向に折り返して並設されている場合も同様である。貫通孔の分布密度を変化させることにより狭窄路３の配置を変化させている。つまり、狭窄路３をヒートシンク側壁７の近傍付近に多く設けることにより、レーザダイオードの端部付近のヒートシンク端部壁６に多くの冷媒流１２を衝突させ放熱性能を高くすることができる。図２９では、狭窄路３の断面積を変化させて温度分布を生じさせる場合である。具体的には、貫通孔の径をヒートシンク側壁７近傍では小さく、中央部近傍では大きくすることにより行っている。貫通孔の径を小さくすることにより冷媒流１２の流速を高くし、レーザダイオードの端部の付近のヒートシンク端部壁６に高速の冷媒流１２を衝突させ放熱性能を高くしている。図３０では、図２８の狭窄路３の配置を変化させる場合と図２９狭窄路３の断面積を変化させる場合を組み合わせて用いた例を示している。さらに、図３１に、動作時にレーザダイオードの中央部により高い熱応力が発生する場合の例を示している。基本的には図２８から図３１の効果は、図２４から図２７の効果と同様である。
【００４８】
（実施の形態３）
発熱部であるレーザダイオード１から発生した熱は、実施の形態１又は実施の形態２でも述べたようにヒートシンク１３に伝えられ、その後大きく２つの熱の流れに分かれる。１つは、ヒートシンク端部壁６に熱が流れる場合、もう１つは、熱がヒートシンク上板５を通ってスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１に流れる場合である。上記に述べたように、ヒートシンク上板５を通る場合にヒートシンク上板５の熱抵抗が小さいため、熱はヒートシンク上板５を良好に流れる。しかし、小さいとは言えヒートシンク上板５には熱抵抗があり、この熱抵抗により温度差が生じる。この温度差は、発熱部の機能確保に必要な温度差内に抑える必要があるため、ヒートシンク端部壁６とスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１との距離Ｌｗを短くし熱抵抗を小さくする必要がある。
【００４９】
しかし、スリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１が形成する狭窄路３の形状が所定の形状の場合に、冷媒流１２の圧力損失は、ヒートシンク端部壁６に沿った冷媒の流速Ｖｙの最大値であるＶｙｍの２乗に比例して大きくなる。ここで、冷媒の流速Ｖｙは、冷媒の流量Ｍｗが所定の値の場合に、ヒートシンク端部壁６とスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１との距離Ｌｗやヒートシンク端部壁６とスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１との間の断面積Ｓｗが小さくなるにつれて大きくなる。
【００５０】
したがって、ヒートシンク上板５の熱伝導の熱抵抗により生じる温度差の点から考えると、ヒートシンク端部壁６とスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１との距離Ｌｗを短くすべきであるが、冷媒流１２の圧力損失の点から考えると、ヒートシンク端部壁６とスリット板２又は複数の貫通孔を有する板２１との距離Ｌｗは長くしなければならない。そこで、本実施の形態では、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えることが可能なヒートシンクを提供する。
【００５１】
図３２に本実施の形態のヒートシンクの断面図を示す。ここでは、ヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）のヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗが、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）のヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗより短くなるように距離Ｌｗを段階的に変化させたスリット板２が設けられている。スリット板２ではなく複数の貫通孔を有する板の場合にも適用できる。以下に、本実施の形態に示した構造により熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えることが可能となることについて説明する。
【００５２】
まず、実施の形態１で示した図３のようなヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗが所定の値の場合について考える。いま、図３３（ａ）に示すように冷媒の流量Ｍｗがヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）で最小、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）で最大となるように仮定する。ヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗとヒートシンク端部壁６とスリット板２との間の断面積ＳｗはＬｗ１とＳｗ１であるため（図３３（ｂ），（ｃ））、冷媒の流速Ｖｙはヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）で最小の０、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）で最大のＶｙｍ１となる（図３３（ｄ））。
【００５３】
次に、本実施の形態で示した図３２のようなスリット板２の配置の場合について考える。いま、図３４（ａ）に示すように冷媒の流量Ｍｗがヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）で最小、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）で最大となるように仮定する。ヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗとヒートシンク端部壁６とスリット板２との間の断面積Ｓｗは、ヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）でともに最小の０、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）でともに最大のＬｗ１，Ｓｗ１となるため（図３４（ｂ），（ｃ））、冷媒の流速ＶｙはＶｙｍ１の所定の値となる（図３４（ｄ））。なお、図３４におけるＬｗとＳｗの平均値はＬｗ２，Ｓｗ２とする。
【００５４】
さらに、図３３に示したのと同様ヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗが所定の値で、かつＬｗ１より小さい場合について考える。いま、図３５（ａ）に示すように冷媒の流量Ｍｗがヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）で最小、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）で最大となるように仮定する。ヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗとヒートシンク端部壁６とスリット板２との間の断面積ＳｗはＬｗ２とＳｗ２であるため（図３５（ｂ），（ｃ））、冷媒の流速Ｖｙはヒートシンク側壁面付近７（０又はＷｈａ付近）で最小の０、ヒートシンクの中央部付近（Ｗｄｅ付近）で最大のＶｙｍ２となる（図３５（ｄ））。
【００５５】
ここで、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えるためには熱抵抗を小さくする必要がある。この熱抵抗はヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗに比例するため、Ｌｗ１＞Ｌｗ２より図３４や図３５に示したようなスリット板２配置を備えるヒートシンクの方が熱抵抗が小さい。なお、ヒートシンク端部壁６とスリット板２との距離Ｌｗが一様でない場合にはその平均値が熱抵抗と比例する。よって、図３４や図３５に示したようなスリット板２配置を備えるヒートシンクの方が熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えることができる。一方、冷媒の圧力損失を低く抑えるためには、冷媒の圧力損失が冷媒の流速の最大値Ｖｙｍの２乗に比例することから冷媒の流速の最大値Ｖｙｍを小さくする必要がある。そのため、Ｖｙ１＜Ｖｙ２より図３３や図３４に示したようなスリット板２配置を備えるヒートシンクの方が冷媒の圧力損失が低い。
【００５６】
したがって、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えることを可能とするためには、図３４に示したようなスリット板２配置を備えるヒートシンクとすれば良いことになる。
【００５７】
なお、図３６には、参考例と本実施の形態とを組み合わせて、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えつつ、発熱部に温度分布をもたせるように冷却できるヒートシンクの構造の断面図を示している。また、参考例で示したように狭窄路３の断面積を変化させる場合や狭窄路３の配置と断面積を組み合わせて変化させる場合も可能であり、それらと本実施の形態とを組み合わせることも可能である。さらに、狭窄路３は複数の貫通孔を有する板２１で形成しても良い（図示せず。）。
【００５８】
（実施の形態４）
実施の形態２、実施の形態３において複数の貫通孔を有する板２１を備えるヒートシンクを示したが、この複数の貫通孔を有する板２１の貫通孔の径は、数１００μｍであり、これを短時間で安価に製造することは困難であった。そこで、特開平１０−８８２５４に示されている等圧気体雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属を、加圧されたガス雰囲気下に溶融して凝固させるポーラス（多孔質）金属の製造方法を用いることにより、実施の形態２において用いる複数の貫通孔を有する板２１を短時間で安価に製造することができる。
【００５９】
（実施の形態６）
上述の実施の形態でも示したように、冷却対象物設置場所近傍の外壁面であるヒートシンク上板５やヒートシンク端部壁６では、発熱体である半導体素子に接する外側と冷媒と接する内側で温度差が生じている。この温度差により、ヒートシンク上板５やヒートシンク端部壁６は熱応力を受け、温度分布に対応して反るような曲げ応力が生じる。この曲げ応力がヒートシンク上板５等の材料の弾性限界を超えている場合、ヒートシンク上板５等は塑性変形を起こす。
【００６０】
また、発熱体である半導体素子を断続的に動作させる場合、曲げ応力によるヒートシンク上板５等に塑性変形が繰り返し発生し、ヒートシンク上板５等に曲げ変形が残留し蓄積される。残留蓄積された曲げ変形が大きくなると半導体素子も、それに伴い曲げ応力を受ける。そのため、半導体素子に動作不良や寿命の短縮などが生じる場合もある。
【００６１】
そこで、冷却対象物設置場所近傍の外壁面であるヒートシンク上板５の一部とヒートシンク端部壁６を、当該部分で生じる曲げ応力より大きい弾性限度をもつ材料で作製する。図３７にヒートシンクの断面図に示す。ここで、曲げ応力より大きい弾性限度をもつ材料部分２５を斜線で示す。実際のヒートシンクでは、ヒートシンク上板５の一部及びヒートシンク端部壁６で予め想定される曲げ応力より大きい弾性限度として５０Ｎ／ｍｍ2以上の弾性限度を有する材料で作製する必要がある。
【００６２】
このようにヒートシンク上板５の一部及びヒートシンク端部壁６で予め想定される曲げ応力より大きい弾性限度をもつ材料で作製することで、外壁の熱変形による塑性変形が生じない。そのため、半導体素子が断続的に動作する場合でも、温度変化に伴う変形の繰り返しによる塑性変形の残留蓄積は生ぜず、ヒートシンク上板５等は大きく変形しない。したがって、半導体素子の動作状態を良好な状態に保ち、半導体素子の長寿命化を図ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のヒートシンクは、外壁面付近の衝突壁面と第１の仕切体との距離が、中央部付近の衝突壁面と第１の仕切体との距離より短いことで、十分な冷却能力を有し、かつ、冷媒循環装置側に大きな駆動力を必要とせず装置の小型化及び高効率化ができると共に、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えることができる効果がある。
【００６４】
また、外壁面付近の衝突壁面と第１の仕切体または第２の仕切体との距離が、中央部付近の衝突壁面と第１の仕切体または第２の仕切体との距離より短いことで、十分な冷却能力を有し、かつ、冷媒循環装置側に大きな駆動力を必要とせず装置の小型化及び高効率化ができると共に、熱抵抗により生じる温度差を小さく抑えながら、冷媒の圧力損失も低く抑えることができる効果がある。
【００６６】
また、第１の仕切体が等圧気体雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属を、加圧されたガス雰囲気下に溶融して凝固させる金属製造方法で作製されたことで、第１の仕切体に複数の貫通孔を有する板を用いたヒートシンクを短時間で安価に製造することができる効果がある。
【００６７】
また、第１の仕切体または第２の仕切体が等圧気体雰囲気下における金属−ガス系状態図が共晶点を有する金属を、加圧されたガス雰囲気下に溶融して凝固させる金属製造方法で作製されたことで、第１の仕切体または第２の仕切体に複数の貫通孔を有する板を用いたヒートシンクを短時間で安価に製造することができる効果がある。
【００６８】
また、排出路にも複数の狭窄路を備えるので、さらに高い冷却能力を有する効果がある。
【００６９】
また、狭窄路の断面積または仕切体の厚さを変化させることで、十分な冷却能力を有しつつ、冷媒循環装置側に大きな駆動力を必要としないで冷却対象物設置場所に温度分布をもたせる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１のヒートシンクの構造を示した斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態１のヒートシンクが利用されるレーザ発振システムの概念図である。
【図３】  本発明の実施の形態１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態１のヒートシンクの構造及び熱の流れを示した断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態１の変形例１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態１の変形例１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図９】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１１】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造及び熱の流れを示した断面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１３】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態１の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１５】  本発明の実施の形態２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１６】  本発明の実施の形態２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１７】  本発明の実施の形態２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１８】  本発明の実施の形態２の変形例１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図１９】  本発明の実施の形態２の変形例１のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図２０】  本発明の実施の形態２の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図２１】  本発明の実施の形態２の変形例２のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図２２】  本発明の実施の形態２の変形例２のヒートシンクの貫通孔の一部の構造を示した断面図である。
【図２３】  本発明の実施の形態２の変形例２のヒートシンクの貫通孔の一部の構造を示した断面図である。
【図２４】  本発明の参考例のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図２５】  本発明の参考例のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図２６】  本発明の参考例のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図２７】  本発明の参考例のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図２８】  本発明の参考例のヒートシンクの複数の貫通孔を有する板の構造を示した断面図である。
【図２９】  本発明の参考例のヒートシンクの複数の貫通孔を有する板の構造を示した断面図である。
【図３０】  本発明の参考例のヒートシンクの複数の貫通孔を有する板の構造を示した断面図である。
【図３１】  本発明の参考例のヒートシンクの複数の貫通孔を有する板の構造を示した断面図である。
【図３２】  本発明の実施の形態３のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図３３】  本発明の実施の形態３のヒートシンクの流量、断面積、距離、流量を示したグラフである。
【図３４】  本発明の実施の形態３のヒートシンクの流量、断面積、距離、流量を示したグラフである。
【図３５】  本発明の実施の形態３のヒートシンクの流量、断面積、距離、流量を示したグラフである。
【図３６】  本発明の実施の形態３のヒートシンクのスリット板の構造を示した断面図である。
【図３７】  本発明の実施の形態５のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図３８】  従来のヒートシンクの構造を示した断面図である。
【図３９】  従来のヒートシンクの構造を示した斜視図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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