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【発明の名称】 電子機器の放熱装置
【発明者】 【氏名】諫山 徳行

【氏名】小林 正幸
【要約】 【課題】ヒートパイプを使用した電子機器の放熱装置において、受熱部と放熱部とを同一部品で構成することにより小型の放熱装置を提供すること。

【解決手段】ベースプレート部２とフイン３とを一体形成し、このベースプレート部２にヒートパイプ５を埋め込み、ベースプレート部２に発熱電子部品６を実装し、ヒートパイプ５の熱輸送力を利用してベースプレート部２に熱拡散し、このベースプレート部２の熱をベースプレート部２と一体形成したフイン３より放熱することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】ベースプレート部とフインとを一体形成し、このベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装し、ヒートパイプの熱輸送力を利用してベースプレート部に熱拡散し、このベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形成したフインより放熱することを特徴とする電子機器の放熱装置。
【請求項２】ベースプレート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱電子部品を実装し、ベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形成されたフインより放熱することを特徴とする電子機器の放熱装置。
【請求項３】ヒートパイプ埋め込み用溝を形成したベースプレート部とフインを一体化した電子機器用筐体の一部としたことを特徴とする電子機器の放熱装置。
【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使用した電子機器の放熱装置に係り、特に受熱部と放熱部とを同一部品で構成した小型の放熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えばパワートランジスタや、電源用のダイオードなどの発熱電気部品を冷却するとき、図７に示す如く、金属製のベースプレート７１の上に発熱電気部品７０−１、７０−２、７０−３を実装し、ベースプレート７１の中には水冷用配管７２を設ける。そしてこの水冷用配管７２の入口７３から出口７４に対して水を流入排出して水冷用配管７２の中に水を循環させ、この水により発熱電気部品の熱を放熱することが行われてきた。
【０００３】また、このような水冷用配管に替えて、ヒートパイプを用いて発熱部より熱移動を速やかに行い、冷却部より放熱することも良く用いられてきた。例えば特開平６−２７６７４１号公報、特開平７−１６９８８９号公報、特開平７−２６３６０１号公報、特開平７−２９４１６８号公報等には、このようなヒートパイプを用いたヒートシンクが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水冷用配管を用いて冷却する場合には、水冷用配管をベースプレートの中に施すことが必要のため、配管方法にコストがかかり、製造コストが高くなり、また大規模な装置を必要となるなど問題点があった。
【０００５】しかも水を冷媒として使用するために腐食性が懸念され、水温、水量等の管理など冷媒循環コントロールが難しいという問題点もある。
【０００６】また水冷用配管に替えてヒートパイプを使用する場合でも、前記各公開公報に記載されたように、受熱部と放熱部とが分離独立された構造になっており、そのため構造が複雑で小型化の障害となっていた。
【０００７】なお、ヒートパイプを使用した冷却装置において、受熱部と放熱部とを近づけ、受熱部の上部に放熱部を設けた例として、特開平９−３３１１７７号公報、特開平１０−２６７５７０号公報に記載されたものがある。しかしこれらのものは、受熱部のすぐ上部に放熱部を設けた例であり、いずれも受熱部と放熱部とが分離独立した別部材で構成されており、やはり省スペース化の面で弊害となっている。
【０００８】従って本発明の目的は前記弊害を改善するために、ヒートパイプを使用した放熱装置において、受熱部と放熱部とを分離独立した別部品で構成せず、これらを一つの部品で構成した電子機器の放熱装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の原理図を図１に示す。図１において、１はヒートシンクであってベースプレート部２とフイン３を具備する。４は溝でありその内部にはヒートパイプ５が配置されている。そしてこのヒートパイプ５の上に、電力用整流器、パワートランジスタの如き熱源６が位置している。
【００１０】本発明の前記目的は下記の構成により達成される。
（１）ベースプレート部とフインとを一体形成し、このベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装し、ヒートパイプの熱輸送力を利用してベースプレート部全面に熱拡散し、このベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形成したフインより放熱することを特徴とする。
【００１１】（２）ベースプレート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱電子部品を実装し、ベースプレート部の熱をベースプレート部と一体形成されたフインより放熱することを特徴とする。
【００１２】（３）ヒートパイプ埋め込み用溝を形成したベースプレート部とフインを一体化した電子機器用筐体の一部としたことを特徴とする。
【００１３】これにより下記の作用効果を奏することができる。
（１）フインと一体形成されたベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装したので、ベースプレート部全体に発熱電子部品からの熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱することができる。
【００１４】（２）フインと一体形成されたベースプレート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱部品を実装したので、ベースプレート部全体に発熱部品からの熱拡散を促進し、局所的に熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱することができる。
【００１５】ベースプレート部の溝内にヒートパイプがあるため、冷却水等の配管スペースが不要となり、省スペースが可能となる。またヒートパイプ受熱部と発熱部品及びベースプレートとフインとの熱的な接続用部材が不要のため、省スペース、製造工程数、製造コストの削減が可能となる。ベースプレート部に溝を形成してヒートパイプを埋め込んだので、省スペースが可能となる。
【００１６】（３）ベースプレート部とフインを一体化した筐体を形成し、またベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装したので、風通しの悪い筐体内に発熱電子部品を配置し、これを筐体を使用して効率的に放熱することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１及び図２にもとづき説明する。図１は本発明の一実施の形態であり、図２は本発明の一実施の形態においてヒートパイプの配置状態を示すヒートパイプ配置状態説明図である。
【００１８】図中、１はヒートシンク、２はベースプレート部、３はフイン、４は溝、５はヒートパイプ、６は熱源、１０はばね部材、１１は熱伝導シート、１２はばね部材である。
【００１９】ヒートシンク１は熱源６が発生した熱をベースプレート部２に拡散し、フイン３から放熱するものであり、ベースプレート部２とフイン３とが一部品として一体形成されたものであり、Ｍｇ合金製である。これに限らずその他Ａｌ合金、銅等の放熱特性の良い金属材料で構成することもできる。この例では軽いことに重点をおいたのでＭｇ合金を使用した。
【００２０】ベースプレート部２はヒートシンク１のベース部分を構成するものであり、このベースプレート部２はヒートパイプ５を埋設するためたの溝４が形成されている。
【００２１】フイン３はヒートシンク１の放熱部分を構成するものであり、ベースプレート部２と一体で構成されている。溝４はベースプレート部２に形成され、ヒートパイプ５が埋め込まれるものである。
【００２２】ヒートパイプ５は熱源６が発生した熱をベースプレート部２にその熱輸送力により熱を拡散し、局部的な熱集中を防止するものである。熱原６は、パワートランジスタや電力用整流器の如く、使用にもとづき多量の熱を発生するものである。
【００２３】図１に示す如く、ヒートシンク１をベースプレート部２と多数のフイン３と、溝４とをダイキャスト等により一体成型して構成する。なおベースプレート部２とフイン３をダイキャスト等により一体成型した後に溝４を切削加工により形成することもできる。
【００２４】この溝４は、その内部に埋設されるヒートパイプ５がガタツキなく収まるように形成する。そしてベースプレート部２全体にこの溝４が行き渡るように設けることが熱の拡散能力を良くする。この溝４は、図１の例ではベースプレート部２に合わせて平面上に設けられている。
【００２５】そしてこの溝４の中にヒートパイプ５を埋設する。ヒートパイプ５を溝４の中に埋設するとき、圧入もしくは他の部材で押さえる方がよい。図２（Ａ）に示す如く、燐青銅やステンレスの如きばね性を有するばね材１０で押さえてもよい。なお、このような構成は、例えば溝４の端部付近で溝４からヒートパイプ５が浮き易いような部分に使用すればよい。また図２（Ｂ）に示す如く、熱源６の下部により上からヒートパイプ５を押さえつけるときは、ヒートパイプ５は溝４の中に埋設されるとともに、ヒートパイプ５と熱源６とが密着接触し、熱伝導力も向上する。
【００２６】またヒートパイプ５と溝４とのガタツキを吸収し、ヒートパイプ５を熱源６に密着させるために、図２（Ｃ）に示す如く、ヒートパイプ５と溝４の底面との間に熱伝導シート１１を挿入してもよく、図２（Ｄ）に示す如く、ヒートパイプ５と溝４の底面との間にバネ部材１２を挿入してもよい。
【００２７】前記熱伝導シート１１は例えばシリコンゴムを用いることができる。この熱伝導シート１１は、溝４の深さのバラツキの存在によるヒートパイプ５と熱源６との接触不良の発生を防止することができる。前記バネ部材１２は例えば燐青銅やステンレスを使用することができる。
【００２８】またヒートパイプ５は、必ずしも偏平のものでなくとも丸状のものでもよいが、熱源６の熱を効率よく伝導するためには偏平のものが望ましい。
【００２９】ヒートパイプ５の上に熱源６を設置する。これによりヒートパイプ５を熱源６とベースプレート部２で挟みあわせるように熱源６を設置することになる。熱源６の設置の仕方としては、ベースプレート部２へのネジ止めでもよく、バネ性を有する他の部材等で固定してもよい。熱源６の配置はヒートパイプ５上に直列でも並列でも配置可能である。
【００３０】またヒートパイプ５はベースプレート部２上の熱源６が実装されていない空き場所まで延ばすことにより、伝熱部材としてのベースプレート部２をさらに効率よく利用することができ、良好な熱拡散効果を発揮できる。
【００３１】熱源６から発生された熱は、ヒートパイプ５による熱輸送力によりヒートパイプ５全体に熱がゆき渡る。そしてこの熱がヒートパイプ５から受熱部であるベースプレート部２に移動し、ベースプレート部２と一体形成される放熱部として作用するフイン３を通して空気中に放熱される。
【００３２】このようにヒートパイプ５の装着部であるベースプレート部２と、フイン３を一部品として一体形成したのでこれらの間には熱的抵抗が存在せず、しかも受熱部と放熱部との距離が近くなり、効率よく良好な放熱効果を得ることができる。
【００３３】本発明の第２の実施の形態を図３にもとづき説明する。図３（Ａ）は本発明の第２の実施の形態を示し、同（Ｂ）は同（Ａ）のａ部分拡大図を示し、同（Ｃ）は第２の実施の形態における熱源配置状態説明図である。
【００３４】図２において他図と同記号は同一部を示し、２０はヒートシンク、２０−１はベースプレート部、２０−２はフイン、２１は拡大穴部である。
【００３５】図２では、ヒートシンク２０をベースプレート部２０−１とフイン２０−２を一体形成することにより構成するとともに、そのベースプレート部２０−１に拡大穴部２１を形成する。拡大穴部２１の下方には、溝が設けられ、ヒートパイプ５が配置されている。このヒートパイプ５は、図３（Ａ）に示す如く、ベースプレート部２０−１に形成された溝４に配置されるヒートパイプ５と連続したものが配置される。
【００３６】図３（Ｃ）に示す如く、熱源６の高さをｈ1 としたとき、これより高さの大きいｈ2 の熱源６−１を配置する場合、拡大穴部２１内にヒートパイプ５と接触するように配置することにより、ヒートシンク２０上に設置した状態での熱源６、６−１の高さを、その低い方の熱原６に揃えることができる。このようにして高さの大きな熱源６−１でもヒートシンク２０上に設置した場合の見かけの高さを低く抑えることができるので、設置し易い状態に構成することができるとともに、ヒートパイプ５を利用して放熱効果を向上したものを提供できる。
【００３７】なお図３（Ａ）で示したものは、フイン２０−２の両側にベースプレート部を一体形成した例を示し、下方のベースプレート部上に、同様に熱源６を配置した例を示している。
【００３８】本発明の第３の実施の形態を図４にもとづき説明する。第３の実施の形態では、図４に示す如く、ヒートシンク３０を、中央に位置した複数のフイン３０−２の両側にベースプレート部３０−１、３０−１を形成する。前記各実施の形態と同様にこれらベースプレート部３０−１とフイン３０−２とは一体形成されている。
【００３９】各上下ベースプレート部３０−１、３０−１には、上方のベースプレート部３０−１において示した如く、溝４が形成され、その中にヒートパイプ５が配置され、このヒートパイプ５の上に熱源６が実装されている。下方のベースプレート部３０−１でも同様に溝４が形成され、その中にヒートパイプ５が配置され、熱源６が実装される。このように構成することにより、両側の各ベースプレート部３０−１に拡散された熱がその中間のフイン３０−２に集約され、効率よく放熱されることになる。
【００４０】本発明の第４の実施の形態を図５にもとづき説明する。第４の実施の形態では、フインの内部にもヒートパイプを配置したものである。図５において、５及び５−１はヒートパイプ、４０はヒートシンク、４０−１はベースプレート部、４０−２はフインである。
【００４１】ヒートシンク４０は、ベースプレート部４０−１とフイン４０−２とを一体形成したものである。ベースプレート部４０−１には、前記各実施の形態と同様に溝４が形成されその中にヒートパイプ５が配置されている。
【００４２】またフイン４０−２には、その一部に補助的にヒートパイプ５−１が配置されている。このヒートパイプ５−１は、フイン４０−２に穴をあけ、この穴にヒートパイプ５−１を圧入することによりベースプレート部４０−１と垂直方向に埋め込みすることができる。このようにしてヒートパイプ５と併用してヒートパイプ５−１を使用することができるので、ベースプレート部４０−１からフイン４０−２への熱伝導をさらに促進することができ、放熱効果を向上することができる。
【００４３】本発明の第５の実施の形態を図６にもとづき説明する。図６（Ａ）は本発明の第５の実施の形態を示し、同（Ｂ）は同（Ａ）における側壁５７、５８部分を除去してその内部をわかり易くした説明図である。
【００４４】図６において、５０はヒートシンク筐体、５２はベースプレート部、５３はフイン、５４は溝、５５はヒートパイプ、５６は熱源、５７、５８は側壁である。
【００４５】ヒートシンク筐体５０はその内部にパワートランジスタ等の熱源５６を設置するとともにこの熱源５６から発生した熱を効果的に放熱するものであり、ベースプレート部５２、フイン５３、側壁５７、５８が一体形成されるものである。
【００４６】ベースプレート部５２には、溝５４が形成されてこれにヒートパイプ５５が配置されている。そしてこのヒートパイプ５５上には熱源５６が設置され、熱源５６から発生した熱はヒートパイプ５５により熱輸送され、ベースプレート部５２に拡散される。そしてフイン５３により放熱されるとともに側壁５７、５８からも放熱される。
【００４７】なおヒートシンク筐体５０は、その内部に配置された熱源５６に外部からのゴミ等が付着して汚れることを防止するため、図示省略した蓋により密封する。この密封した状態でもヒートパイプの存在と、フインにより効果的に熱源５６から発生した熱を外部に放熱することができる。このとき側壁からも放熱される。勿論密封しない状態で使用することもできる。このとき側壁からも放熱される。
【００４８】ところで本発明ではヒートパイプは溝に配置した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベースプレート部の横より穴をあけてこれにヒートパイプを圧入することもできる。
【００４９】またヒートパイプはかならずしも偏平のものでなくともよく、丸いもの等でも使用できるが、熱源の熱を効率よく伝えるためには偏平のものが望ましい。ベースプレート部に溝を形成してヒートパイプを埋め込むため省スペースが可能となる。
【００５０】ベースプレート部全面にヒートパイプの熱輸送力により熱を拡散し、ヒートシンク全体を利用して放熱するため熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぐことができる。また前記実施例としては個別に説明したが、それぞれ図１〜図６に示したものを組み合わせても効果を発揮できる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば下記の作用効果を奏することができる。
（１）フインと一体形成されたベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装したので、ベースプレート部全体に発熱電子部品からの熱拡散を促進し、局所的な熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱することができる。
【００５２】（２）フインと一体形成されたベースプレート部の部品実装面の下部にヒートパイプ埋め込み用溝を形成し、この溝に沿ってヒートパイプを埋設し、このヒートパイプの上に発熱部品を実装したので、ベースプレート部全体に発熱部品からの熱拡散を促進し、局所的に熱集中を防ぎ、ベースプレート部と一体形成されたフインにより効率的に放熱することができる。
【００５３】ベースプレート部の溝内にヒートパイプがあるため、冷却水等の配管スペースが不要となり、省スペースが可能となる。またヒートパイプ受熱部と発熱部品及びベースプレートとフインとの熱的な接続用部材が不要のため、省スペース、製造工程数、製造コストの削減が可能となる。ベースプレート部に溝を形成してヒートパイプを埋め込んだので、省スペースが可能となる。
【００５４】（３）ベースプレート部とフインを一体化した筐体を形成し、またベースプレート部にヒートパイプを埋め込み、ベースプレート部に発熱電子部品を実装したので、風通しの悪い筐体内に発熱電子部品を配置し、これを筐体を使用して効率的に放熱することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０６７
【氏名又は名称】ティーディーケイ株式会社
【出願日】 平成１１年３月１５日（１９９９．３．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００８３２９７
【弁理士】
【氏名又は名称】山谷 晧榮 （外２名）
【公開番号】 特開２０００−２６９６７６（Ｐ２０００−２６９６７６Ａ）
【公開日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願番号】 特願平１１−６８１２４