【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却が必要な電気
部品等の冷却に適したヒートシンクに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink suitable for cooling electric components and the like that require cooling.
【０００２】[0002]
【従来の技術】パソコン等の各種機器や電力設備等の電
気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品
は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近
年はその冷却が重要な技術課題となりつつある。冷却を
要する電気・電子素子（以下被冷却部品と称する）を冷
却する方法としては、例えば機器にファンを取り付け、
機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却部品に
冷却体を取り付けることで、その被冷却部品の熱を放熱
する方法等が代表的に知られている。2. Description of the Related Art Electronic components such as semiconductor elements mounted on various devices such as personal computers and electric and electronic devices such as electric power equipment are inevitable to generate a certain amount of heat by their use. It is becoming a technical issue. As a method of cooling an electric / electronic element requiring cooling (hereinafter referred to as a cooled part), for example, a fan is attached to a device,
Representatively known are a method of lowering the temperature of the air in the device housing, a method of attaching a cooling body to a component to be cooled, and releasing the heat of the component to be cooled.
【０００３】被冷却部品に取り付ける冷却体として、例
えば銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れる材料の
板材や、或いは板型ヒートパイプ等が適用されることが
多い。板型ヒートパイプは、板状のヒートパイプで、そ
の他、平面型ヒートパイプとか平板型ヒートパイプとか
と呼称されることもある。以下は板型ヒートパイプとの
呼称を用いることにする。[0003] As a cooling body attached to a component to be cooled, for example, a plate made of a material having excellent heat conductivity, such as a copper material or an aluminum material, or a plate-type heat pipe is often used. The plate-type heat pipe is a plate-shaped heat pipe, and may also be called a flat heat pipe or a flat plate heat pipe. Hereinafter, the term “plate-type heat pipe” will be used.
【０００４】ヒートパイプは空洞部を有するコンテナと
作動流体とを備えており、ヒートパイプ内部に封入され
た作動流体の相変態と移動により熱の輸送が行われるも
のである。もちろん、ヒートパイプを構成する容器（コ
ンテナ）を熱伝導することで運ばれる熱もあるが、その
量は相対的に少ない。ヒートパイプは主に作動流体によ
る熱移動作用を意図した熱移動装置である。A heat pipe includes a container having a hollow portion and a working fluid, and heat is transferred by phase transformation and movement of the working fluid sealed in the heat pipe. Of course, some heat is transferred by conducting heat through the container (container) constituting the heat pipe, but the amount is relatively small. A heat pipe is a heat transfer device mainly intended for a heat transfer operation by a working fluid.
【０００５】ヒートパイプの作動について簡単に記すと
次のようになる。即ち、ヒートパイプの吸熱側におい
て、ヒートパイプを構成する容器（コンテナ）の材質中
を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発
し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱
側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻
る。そして液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動
（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によ
り、熱の移動がなされる。ヒートパイプの内部は作動流
体の相変態が生じやすくするために、作動流体以外のガ
ス等の混入をなるべく避けるように密封されている。The operation of the heat pipe is briefly described as follows. That is, on the heat absorbing side of the heat pipe, the working fluid evaporates due to heat transmitted through the material of the container (container) constituting the heat pipe, and the vapor moves to the heat radiation side of the heat pipe. On the heat radiation side, the vapor of the working fluid is cooled and returns to the liquid state again. Then, the working fluid that has returned to the liquid phase moves (recirculates) to the heat absorbing side again. Heat is transferred by such phase transformation and movement of the working fluid. The inside of the heat pipe is sealed so as to minimize mixing of gases and the like other than the working fluid in order to easily cause a phase transformation of the working fluid.
【０００６】ところで、一般にヒートパイプとは熱の移
動装置に過ぎないのであるから、被冷却部品にヒートパ
イプを取り付けても、冷却構造として機能させるには、
そのヒートパイプに伝わった熱を外部に放出させる必要
がある。そこで、図６に示すように、被冷却部品４０に
伝熱体４４を介してヒートパイプ４３を接続し、被冷却
部品４０から伝わった熱がフィン４５から放熱されるよ
うな構成が知られている。図中の符号４１はリード、４
２はプリント基板である。By the way, in general, a heat pipe is merely a heat transfer device. Therefore, even if a heat pipe is attached to a component to be cooled, the heat pipe must function as a cooling structure.
It is necessary to release the heat transmitted to the heat pipe to the outside. Therefore, as shown in FIG. 6, a configuration is known in which a heat pipe 43 is connected to a cooled component 40 via a heat transfer body 44, and heat transmitted from the cooled component 40 is radiated from the fins 45. I have. Reference numeral 41 in the drawing is a lead, 4
2 is a printed circuit board.
【０００７】フィン４５からの放熱は自然空冷でも構わ
ないが、図示するようにファン４６を設けて、それによ
り風を供給する強制空冷方式も有効である。尚、細かく
言えば被冷却部品４０からの熱は、フィン４５の部分か
ら放熱されるだけでなく、例えばヒートパイプ４３の途
中その他においても若干は放熱されることは言うまでも
ない。しかし、通常その量は相対的に小さいものであ
る。The heat radiation from the fins 45 may be natural air cooling, but a forced air cooling system in which a fan 46 is provided as shown in FIG. It should be noted that the heat from the component to be cooled 40 is not only radiated from the fin 45 but also slightly radiated in the middle of the heat pipe 43, for example. However, the amount is usually relatively small.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】近年は、冷却すべき半
導体素子等が実装される各種電子・電気機器も小型化さ
れる傾向が強く、従ってそれら被冷却部品の冷却のため
の冷却構造にもスペース的な制限が強くなる傾向にあ
る。また、各種電子・電気機器の組み立て上の便宜その
他から、冷却構造の組み込み易さ等の要求もある。In recent years, there has been a strong tendency to reduce the size of various electronic and electrical devices on which semiconductor elements and the like to be cooled are mounted. Space restrictions tend to be stronger. In addition, for convenience in assembling various electronic and electric devices, there is also a demand for easy installation of a cooling structure.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、スペース効率
に優れ、また優れた冷却性能が実現しうる冷却構造を提
供することを目的とし、下述するファン付きヒートシン
クを発明した。即ち、本発明のファン付きヒートシンク
は、被冷却部品が一方面側に接続される板型ヒートパイ
プと、前記板型ヒートパイプの他方面側に対向して配置
されたファンと、前記板型ヒートパイプの他方面側に接
合されたフィンとを有し、前記フィンは前記被冷却部品
に対応する位置の周囲に複数配置され、かつ前記被冷却
部品に対応する位置から放射状に延びている、という構
成のものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cooling structure which is excellent in space efficiency and can realize excellent cooling performance. That is, a heat sink with a fan according to the present invention includes a plate-shaped heat pipe to which a component to be cooled is connected on one surface side, a fan arranged on the other surface side of the plate-shaped heat pipe, and the plate-shaped heat pipe. A fin joined to the other surface of the pipe, wherein the plurality of fins are arranged around a position corresponding to the component to be cooled, and radially extend from a position corresponding to the component to be cooled. It is of a configuration.
【００１０】前記板型ヒートパイプは、その内部でウィ
ックが備えられているものであると良い。また、前記板
型ヒートパイプは、その内部に耐圧柱が備えられている
場合もある。The plate type heat pipe is preferably provided with a wick therein. The plate-type heat pipe may be provided with a pressure-resistant column inside.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は本発明のファン付きヒート
シンクの外観を概略的に示す説明図である。図２はその
一部断面正面図である。板型ヒートパイプ１２は、アル
ミニウム材や銅材等の熱伝導性に優れる材料で形成した
もので、その空洞部１２２内には作動流体（水、アルコ
ール、代替フロン等）が所定量収容されている。このよ
うな板型ヒートパイプ１２は、例えば図示するように、
上板１２０と下板１２１とを接合して形成すれば良い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the appearance of a heat sink with a fan according to the present invention. FIG. 2 is a partial sectional front view thereof. The plate-type heat pipe 12 is formed of a material having excellent thermal conductivity such as an aluminum material or a copper material, and a predetermined amount of a working fluid (water, alcohol, chlorofluorocarbon, etc.) is accommodated in a hollow portion 122 thereof. I have. Such a plate-type heat pipe 12 is, for example, as shown in FIG.
The upper plate 120 and the lower plate 121 may be joined and formed.
【００１２】フィン１３は板型ヒートパイプ１２の上に
放射状に配置して接合する。その放射状の中心部は、概
ね被冷却部品１０に対応する位置を中心に放射状に配置
することが望ましい。図３は、板型ヒートパイプ１２と
フィン１３だけを描いた平面図である。この板型ヒート
パイプ１２の中央が被冷却部品１０が取り付けられる位
置に対応する。この図の例では、フィン１３を等角に配
置しているが、フィン１３は等角に配置しなくても良
い。The fins 13 are arranged radially on the plate type heat pipe 12 and joined. It is desirable that the radial center portion be radially arranged about a position substantially corresponding to the component 10 to be cooled. FIG. 3 is a plan view illustrating only the plate-type heat pipe 12 and the fins 13. The center of the plate-shaped heat pipe 12 corresponds to the position where the component 10 to be cooled is attached. In the example of this figure, the fins 13 are arranged equiangularly, but the fins 13 need not be arranged equiangularly.
【００１３】フィン１３は、アルミニウム材や銅材等の
熱伝導性に優れる材料で形成することが望ましい。フィ
ン１３と板型ヒートパイプ１２との接合は、ろう付け、
溶接等によれば良い。The fins 13 are desirably formed of a material having excellent thermal conductivity, such as an aluminum material or a copper material. The joining between the fins 13 and the plate-type heat pipe 12 is performed by brazing,
It is sufficient to use welding or the like.
【００１４】冷却すべき半導体素子等の被冷却部品１０
は、板型ヒートパイプ１２の、フィン１３が接合された
面に接続される。被冷却部品１０と板型ヒートパイプ１
２とは熱的に接続されていればよく、単に或いは熱伝導
性グリス等を介在させて接触させるか、或いはネジ固
定、接着、半田付け等の接合、その他によって接続すれ
ば良い。図中の符号１１はプリント基板、１１０はリー
ドである。A component 10 to be cooled such as a semiconductor element to be cooled
Is connected to the surface of the plate-type heat pipe 12 to which the fins 13 are joined. Component to be cooled 10 and plate type heat pipe 1
2 may be thermally connected, may be simply contacted with heat conductive grease or the like, or may be connected by screw fixing, bonding, soldering, or the like. In the figure, reference numeral 11 denotes a printed circuit board, and 110 denotes a lead.
【００１５】ファン１４は、それと板型ヒートパイプ１
２とでフィン１３を挟むように配置する。つまり、フィ
ン１３が配置された側で、その上にファン１４を配置す
るのである。尚、図中の符号１４０はファン支持体であ
る。この図ではファン１４に電流を送る配線等は描いて
いない。The fan 14 and the plate-type heat pipe 1
2 and so that the fin 13 is interposed therebetween. That is, the fan 14 is arranged on the side where the fins 13 are arranged. Incidentally, reference numeral 140 in the drawing denotes a fan support. In this figure, wirings for sending current to the fan 14 are not shown.
【００１６】被冷却部品１０を運転したとして、そこか
ら発する熱は板型ヒートパイプ１２に伝わり、更にその
多くはフィン１３を経て外部に放出されることになる。
ファン１４によりフィン１３は風を受け、熱は強制放熱
される。この例では、フィン１３は平板形状を有し、そ
してそれを板型ヒートパイプ１０に概ね垂直に立った状
態に取り付けた場合を示しているが、フィン１３の形状
は平板形状でなくても良く、例えば湾曲、或いは曲がっ
ていても構わない。また、板型ヒートパイプ１０に対し
概ね垂直に立った状態に取り付ける必要もない。要は、
ファン１３から送られる風を受けて、熱が効率良く放出
されるようであれば良いのである。Assuming that the component 10 to be cooled is operated, heat generated from the component 10 is transmitted to the plate type heat pipe 12, and most of the heat is released to the outside through the fins 13.
The fin 13 receives wind from the fan 14, and the heat is forcibly dissipated. In this example, the fin 13 has a flat plate shape, and the fin 13 is attached to the plate-type heat pipe 10 in a state of standing substantially vertically. However, the shape of the fin 13 need not be a flat plate shape. For example, it may be curved or bent. Further, it is not necessary to attach the heat pipe 10 in a state of being substantially perpendicular to the plate-type heat pipe 10. In short,
It suffices if the heat sent from the fan 13 is efficiently released.
【００１７】上述したような板型ヒートパイプ１２、フ
ィン１３、ファン１４で本発明のファン付きヒートシン
クは構成される。このファン付きヒートシンクは板型ヒ
ートパイプ１２、フィン１３、ファン１４が効率的に配
置されており、スペース効率の点で優れている。また、
フィン１３が放射状に配置されているので、ファン１４
から送られる風は、概ね板型ヒートパイプ１２の面に沿
って排出される。従って、ファン１４から送られる風は
淀みにくく流れ、効率的な放熱が実現されるのである。The heat sink with fan of the present invention is constituted by the plate-type heat pipe 12, the fins 13, and the fan 14 as described above. The heat sink with a fan has the plate heat pipe 12, the fins 13, and the fan 14 arranged efficiently, and is excellent in space efficiency. Also,
Since the fins 13 are arranged radially, the fan 14
Is discharged substantially along the surface of the plate-shaped heat pipe 12. Therefore, the wind sent from the fan 14 hardly stagnates and flows, and efficient heat radiation is realized.
【００１８】本発明のファン付きヒートシンクを構成す
る板型ヒートパイプとして、その内部にウィックを備え
たものを用いても良い。図４は図１、２の板型ヒートパ
イプ１２に替え、メッシュ２２３（ウィックに相当）が
備わった板型ヒートパイプ２２を適用した場合を示す。
このようにメッシュ２２３を設けることで、その毛細管
作用による作動流体の還流効果が期待できる。従って、
板型ヒートパイプ１２が傾いた場合等においてもある程
度の作動流体の還流が維持できるようになる。図中の符
号２２０は上板、２２１は下板、２２２は空洞部を示
す。As the plate-type heat pipe constituting the heat sink with a fan of the present invention, a heat pipe having a wick therein may be used. FIG. 4 shows a case where a plate-type heat pipe 22 having a mesh 223 (corresponding to a wick) is applied instead of the plate-type heat pipe 12 of FIGS.
By providing the mesh 223 in this manner, the effect of returning the working fluid by the capillary action can be expected. Therefore,
Even when the plate-type heat pipe 12 is inclined, a certain amount of reflux of the working fluid can be maintained. In the figure, reference numeral 220 denotes an upper plate, 221 denotes a lower plate, and 222 denotes a cavity.
【００１９】その他、図５に示すように、内部に耐圧性
を高めるための耐圧柱３３を設けた板型ヒートパイプ３
２を適用する場合もある。この例では、下板３２１にエ
ンボス加工を施して設けた突起を耐圧柱３３としたもの
である。耐圧柱３３と上板３２０とはろう付け等により
接合しておく。In addition, as shown in FIG. 5, a plate-type heat pipe 3 provided with a pressure-resistant column 33 for increasing pressure resistance therein.
2 may be applied in some cases. In this example, a protrusion formed by embossing the lower plate 321 is used as the pressure-resistant column 33. The pressure column 33 and the upper plate 320 are joined by brazing or the like.
【００２０】このような板型ヒートパイプ３２は、耐圧
柱３３により、図の上下方向への変形に対し強くなって
いる。従って、被冷却部品３０の発熱量が大きく、空洞
部３２２内の圧力が高くなるような場合に好適である。The plate-type heat pipe 32 is made resistant to deformation in the vertical direction in the figure by the pressure-resistant column 33. Therefore, it is suitable for the case where the heat generation amount of the component to be cooled 30 is large and the pressure in the hollow portion 322 increases.
【００２１】尚、この図５の例では、エンボス加工によ
り形成した耐圧柱３３の関係で、被冷却部品３０の位置
を、ファン１３が放射状に配置されるその中央部から少
しずらしている。図５中の符号３１はプリント基板、３
１０はリードである。In the example shown in FIG. 5, the position of the component 30 to be cooled is slightly shifted from the center of the radially arranged fans 13 due to the pressure-resistant columns 33 formed by embossing. Reference numeral 31 in FIG.
10 is a lead.
【００２２】上述した図４、５に示されるような本発明
のファン付きヒートシンクも、図１、２に示される例と
同様、スペース効率の点で優れている。また、フィン１
３が放射状に配置されているので、ファン１４から送ら
れる風は、概ね板型ヒートパイプ２２、３２の面に沿っ
て排出される。従って、ファン１４から送られる風は淀
みにくく流れ、効率的な放熱が実現することになる。The heat sink with a fan of the present invention as shown in FIGS. 4 and 5 is also excellent in space efficiency as in the examples shown in FIGS. Also, fin 1
3 is arranged radially, the wind sent from the fan 14 is discharged substantially along the surfaces of the plate-shaped heat pipes 22 and 32. Therefore, the wind sent from the fan 14 hardly stagnates and flows, and efficient heat radiation is realized.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のファン付
きヒートシンクは、板型ヒートパイプ、フィンおよびフ
ァンが効率的に配置されているので、スペース効率の点
で優れている。また、フィンが放射状に配置されている
ので、ファンから送られる風が概ね板型ヒートパイプの
面に沿って淀みにくく排出され、効率的な放熱が可能と
なる。As described in detail above, the heat sink with a fan of the present invention is excellent in space efficiency because the plate type heat pipe, the fins and the fan are efficiently arranged. Further, since the fins are arranged radially, the wind sent from the fan is hardly stagnated along the surface of the plate-type heat pipe and is discharged, so that efficient heat radiation is possible.
【図１】本発明のファン付きヒートシンクの外観を概略
的に示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the appearance of a heat sink with a fan of the present invention.
【図２】図１に示すファン付きヒートシンクその一部断
面正面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional front view of the heat sink with fan shown in FIG.
【図３】図１に示すファン付きヒートシンクの一部を示
す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a part of the heat sink with a fan shown in FIG. 1;
【図４】本発明の他のファン付きヒートシンクの一部断
面正面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional front view of another heat sink with a fan of the present invention.
【図５】本発明の他のファン付きヒートシンクの一部断
面正面図である。FIG. 5 is a partially sectional front view of another heat sink with a fan of the present invention.
【図６】従来のヒートシンクを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional heat sink.
１０ 被冷却部品 １１ プリント基板 １１０ リード １２ 板型ヒートパイプ １２０ 上板 １２１ 下板 １２２ 空洞部 １３ フィン １４ ファン １４０ ファン支持体 ２２ 板型ヒートパイプ ２２０ 上板 ２２１ 下板 ２２２ 空洞部 ２２３ メッシュ ３０ 被冷却部品 ３１ プリント基板 ３１０ リード ３２ 板型ヒートパイプ ３２０ 上板 ３２１ 下板 ３２２ 空洞部 ３３ 耐圧柱 ４０ 被冷却部品 ４１ リード ４２ プリント基板 ４３ ヒートパイプ ４４ 伝熱体 ４５ フィン ４６ ファン Reference Signs List 10 Component to be cooled 11 Printed circuit board 110 Lead 12 Plate heat pipe 120 Upper plate 121 Lower plate 122 Cavity 13 Fin 14 Fan 140 Fan support 22 Plate heat pipe 220 Upper plate 221 Lower plate 222 Cavity 223 Mesh 30 Components 31 Printed circuit board 310 Lead 32 Plate heat pipe 320 Upper plate 321 Lower plate 322 Cavity 33 Pressure-resistant column 40 Component to be cooled 41 Lead 42 Printed circuit board 43 Heat pipe 44 Heat transfer body 45 Fin 46 Fan
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｈ０１Ｌ 23/46 Ｃ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl.6 Identification code FI H05K 7/20 H01L 23/46 C
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| JPH1183355Atrue JPH1183355A (en) | 1999-03-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval | Effective date:20050301 Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 | |
| A131 | Notification of reasons for refusal | Effective date:20050304 Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 | |
| A02 | Decision of refusal | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date:20050517 |