JP2009270750A - 放熱器に埋め込んだヒートパイプ蒸発部の平坦化法とヒートパイプ付き放熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機器と熱的に接触するのを確実にする。
【解決手段】放熱器に埋め込んだヒートパイプ蒸発部１１０の平坦化法は以下の段階を含む。（a）少なくとも一つのヒートパイプ１１とこのヒートパイプと熱的に連結した放熱器基部１０を提供し、この基部はその中にヒートパイプを埋め込むための少なくとも一つの溝を規定し、（ｂ）ヒートパイプ蒸発部を基部の溝上に配置し、（ｃ）ヒートパイプ蒸発部を押圧して、蒸発部を基部から突き出た蒸発部の部分的に凸凹な表面を有する基部溝に埋め込み、且つ（ｄ）蒸発部の突き出た凸凹表面を研磨により平坦化する。
【選択図】図４

Description

本発明は放熱器の製造法に関し、特にヒートパイプ付き放熱器とそのヒートパイプ蒸発部の平坦化法に関する。

電子機器操作時に、常に多量の熱が発生する。電子機器が不安定になったり、損傷するのを防止するために電子機器から素早く熱を除去する必要がある。通常放熱器は電子機器の外面に取り付け、電気機器の熱を吸収する。放熱器が吸収した熱は、次いで外気に散逸する。

従来放熱器は、電気機器に取り付けた固い金属基部と、この基部上に配列した複数のフィンを含む。基部は電子機器に密に取り付けて、電子機器が発生する熱を吸収する。基部に蓄積する熱の大部分は、先ずフィンに伝熱し、次いでフィンから散逸する。しかしエレクトロニクス技術は進歩し続けるので、電子機器の発熱量は非常に増加する。多くの在来の放熱器では、これらの電子機器から熱を最早有効に除去できない。

上記の放熱器の欠点を克服するために、電子機器に用いる一つの形の放熱器としては、放熱器基部に埋め込まれたヒートパイプが挙げられ、熱を放熱器の一つの場所から別の場所へ迅速に伝熱できる。ヒートパイプは相変化型流体、通常水、アルコール、アセトンなどのような液体を充填した真空密封パイプであり、毛管形状でそれを覆う内壁を有する。電子機器が熱くなると、電子機器の近くに位置する通常ヒートパイプ蒸発部と呼ばれる高温部が又熱くなる。ヒートパイプ蒸発部内の液体が蒸発し、生成気体は通常ヒートパイプ凝縮部と呼ばれる低温部に到達し、そこで凝縮する。次いで凝縮液体は、毛管形状のヒートパイプに沿って蒸発部に向かって流れる。この蒸発／凝縮サイクルが繰り返され、ヒートパイプにより効率よく伝熱するので、この蒸発部はヒートパイプ凝縮部と同一温度か近くに維持される。その結果このヒートパイプを含む放熱器の熱伝導能は大きく改良される。

ヒートパイプ蒸発部が表面対表面の形で電子機器と熱的に関与するためには、蒸発部を平坦にし、放熱器の基部底面と同一平面にする必要がある。しかしヒートパイプを基部に埋め込むと、ヒートパイプ蒸発部を放熱器の基部底面と同一平面になるように平坦化するのは困難である。その結果この放熱器を電子機器に用いると、ヒートパイプ蒸発部と放熱器基部のいずれかが、電気機器と熱的に接触するのを確実にするのは困難である。

それ故必要なことは、上記の問題を克服できるヒートパイプ付き放熱器である。

本発明は放熱器に埋め込んだヒートパイプ蒸発部の平坦化法と、ヒートパイプ付き放熱器を提供する。この方法ではヒートパイプ蒸発部を放熱器基部から突き出させる。これにより放熱器が電子器具と接触したときに、ヒートパイプ蒸発部が熱直接接触部として機能できる。従って高熱伝導性のヒートパイプが有効に利用できる。その結果基部の熱伝導性の重要性が減少する。その結果高熱伝導性材料の使用が必要でなくなる。それ故放熱器のコストが削減される。

放熱器に埋め込んだヒートパイプ蒸発部の平坦化法は以下の段階を含む。（a）少なくとも一つのヒートパイプと、このヒートパイプと熱的に連結した放熱器基部を提供し、この基部はその中にヒートパイプ埋め込むための少なくとも一つの溝を規定し、（ｂ）ヒートパイプ蒸発部を基部の溝上に配置し、（ｃ）ヒートパイプ蒸発部を押圧して、蒸発部を基部から突き出た蒸発部の部分的に凸凹な表面を有する基部溝に埋め込み、且つ（ｄ）蒸発部の突出した凸凹表面を研磨して平坦化する。

ヒートパイプ付き放熱器は、その中に規定された溝を有し、ヒートパイプは蒸発部と凝縮部を有し、蒸発部は基部溝に埋め込まれ、基部から突きだした平坦化表面を有し、多数のフィンはそのうちに少なくとも一つの通路を協調的に規定し、ヒートパイプ凝縮部はフィン通路に受け入れられ、通路先端でフィンと熱的に連携する。

本ハンドル構造の他の目的、特性及び利点は、本ハンドル構造の実施形態で開示した更なる技術的特性により更に理解され、本ハンドル構造の好ましい実施形態を示し説明するが、本発明実施にもっとも適する様態を示すためにしか過ぎない。

ここに開示の種々の実施形態のこれらと他の特性と利点は、以下の説明と図面に関してより良く理解され、類似番号は全体を通して類似部品を意味する。

図１を参照して、典型的実施形態に従うヒートパイプ付き放熱器の概略等角図を示す。放熱器１は基部１０、少なくとも一つのヒートパイプ１１及び多数のフィン１２を含む。

基部１０によりヒートパイプ１１がその中に埋め込まれた基部底面１０１に少なくとも一つの溝１００を規定する。

各ヒートパイプ１１は、熱蒸発部１１０と凝縮部１１１を含む。本発明のこの実施形態では、各ヒートパイプ１１はＵ型構造を有する。ここで熱蒸発部１１０はＵ型ヒートパイプ１１の中間部分に配置し、凝縮部１１１はＵ型ヒートパイプ１１両端のそれぞれに配置する。ヒートパイプ１１の熱蒸発部１１０は基部１０の対応溝１００に埋め込まれる。

フィン１２は互いに間隔を開け、その中の少なくとも一つの通路（標識を付けていない）を協調的に規定する。ヒートパイプ１１の凝縮部１１１はフィン１２通路に受け入れ、通路先端でフィン１２と熱的に連携する。

図２を参照して、放熱器１のヒートパイプ１１蒸発部１１０の平坦化法は、以下の段階を含む。

段階Ｓ１（図２参照）：少なくとも一つのヒートパイプ１１と、ヒートパイプ１１と熱的に連結するように配置した基部１０を提供する。基部１０はその中にヒートパイプ１１を埋め込むための基部底面１０１に規定された溝１００を有する。

段階Ｓ２（図２と図３参照）：ヒートパイプ１１蒸発部１１０を基部１０の溝１００上に配置する。溝１００内壁に熱伝導ペーストのような熱伝導媒体を塗布しても良く、ヒートパイプ１１を押圧して変形し溝１００内に埋め込むとき、ヒートパイプ１１と溝１００内壁間の熱的接触を増強しても良い。溝１００はそこからヒートパイプ１１を埋め込むように配置した開口部１０２を有する。ヒートパイプ１１の直径は溝１００の深さと溝１００の開口部幅より僅かに大きい。

段階Ｓ３（図２と図４参照）：プレス金型１３によりヒートパイプ１１の蒸発部１１０を押圧し、ヒートパイプ１１の蒸発部１１０を基部１０の溝１００に埋め込む。ヒートパイプ１１の直径が、溝１００の開口部幅と溝１００の深さより大きいことにより、ヒートパイプ１１を溝１００内に押圧後、蒸発部１１０の部分的に凸凹な表面１１２が、基部１０の底面１０１から突き出る。

段階Ｓ４：研磨により蒸発部１１０の突出した凸凹表面１１２を平坦化する。図５を参照して、本実施形態では平坦化段階を研磨機２により実施する。研磨機２は作業台２０、固定台２１及び平坦化装置２２を含む。

作業台２０は、固定台２１をそこから作業台２０に滑らせるように配置した滑り溝２００を規定する。受け入れ溝２１０は固定台２１で規定される。凹部２１１は、その上にある放熱器１を固定するように配置した受け入れ溝２１０で規定する。平坦化装置２２の位置を合わすように、放熱器１を反転向きに凹部２１１上に固定する。即ち放熱器１の基部１０を凹部２１１上に固定する。組み立て時に、反転放熱器１を先ず固定台２１の受け入れ溝２１０により凹部２１１上に配置する。固定台２１の上に固定した反転放熱器１有りの固定台を、滑り溝２００により作業台２０に滑り入れる。その結果ヒートパイプ１１蒸発部１１０の突出した凸凹表面１１２が、平坦化装置２２と向かい合うように配置される。

図６を参照して、支持表面部２０１は滑り溝２００内に規定され、固定台２１の底面２１２に対して傾斜する。これにより固定台２１は、幅の広い側から狭い側へ、徐々に適切に作業台２０に滑り込む。

図７を参照して、取り付けバー２１が作業台２０に入り固定されると、ヒートパイプ１１蒸発部１１０の突出した凸凹表面１１２は、平坦化装置２２の研磨ストリップ２２０と接触する。次いでヒートパイプ１１蒸発部１１０の凸凹表面１１２を、平坦化装置２２の研磨ストリップ２２０により平坦面になるように研磨する。

図８と図９を参照して、ヒートパイプ１１蒸発部１１０の平坦化表面１１２を、基部１０底面１０１から押し出す。換言すると、ヒートパイプ１１蒸発部１１０の平坦化表面１１２と、基部１０の底面１０１とは同一平面ではない。従って放熱器１が電子機器と接触すると、ヒートパイプ１１蒸発部１１０は、熱との直接接触部分として作用できる。それ故ヒートパイプ１１の高熱伝導性が有効に利用される。従って基部１０の熱伝導の重要性が減少する。更に基部１０を高熱伝導材料で作製する必要もない。それ故放熱器のコストも削減する。

典型的実施形態に従うヒートパイプ付き放熱器の概略等角図である。 図１のヒートパイプ蒸発部の平坦化法のフローチャートある。 図２の方法の段階Ｓ２を示す概略図である。 図２の方法の段階Ｓ３を示す概略図である。 典型的実施形態に従う研磨の概略等角図である。 典型的実施形態に従う研磨の概略組み立て図である。 線ＶＩＩ―ＶＩＩに沿って切断した図６の研磨断面図である。 平坦化後の図１のヒートパイプ付き放熱器の部分概略図である。 別角度で平坦化後の図１のヒートパイプ付き放熱器の部分概略図である。

Claims (7)

1. 放熱器１に埋め込んだヒートパイプ１１蒸発部１１０の平坦化法であって、その方法が以下の
   少なくとも一つのヒートパイプ１１と、この前記ヒートパイプ１１と熱的に連結した前記放熱器１の基部１０を提供し、この前記基部１０がその中に前記ヒートパイプ１１を埋め込むための少なくとも一つの溝１００を規定し、
   前記ヒートパイプ１１の蒸発部１１０を前記基部の前記溝１００上に配置し、
   前記ヒートパイプ１１の前記蒸発部１１０を押圧して、前記蒸発部１１０を前記基部１０から突き出た前記蒸発部１１０の部分的に凸凹な表面１１２を有する前記基部１０の前記溝１００に埋め込み、
   前記ヒートパイプ１１の前記蒸発部１１０の突出した前記凸凹表面１１２を研磨により平坦化する
   段階を含む方法。
2. 前記ヒートパイプ１１の前記蒸発部１１０を前記基部１０の前記溝１００上に配置する前に、前記基部１０の前記溝１００内の壁上に熱伝導性媒体の塗布を更に含む請求項１の方法。
3. 前記熱伝導性媒体が熱伝導性ペーストである請求項２の方法。
4. 前記平坦化段階を研磨装置２で実施する請求項１の方法。
5. 前記研磨装置２が作業台２０、固定台２１及び平坦化装置２２を含み、この前記作業台２０が、前記固定台２１をそこから前記作業台２０に滑らすように配置した滑り溝２００を規定し、この前記固定台２１が、受け入れ溝２１０と、前記放熱器１の前記基部１０を固定するように配置した前記受け入れ溝２１０で規定される凹部２１１を規定し、その方法が更に
   前記固定台２１の前記受け入れ溝２１０により、前記放熱器１の前記基部１０を前記凹部２１１上に配置し、
   その上に固定した前記放熱器１の基部１０付きの前記固定台２１を、前記滑り溝２００により前記作業台２０に滑らせ、前記ヒートパイプ１１の前記蒸発部１１０の突き出た前記凸凹表面１１２を前記平坦化装置２２と向かい合わすことを含む
   請求項４の方法。
6. 支持表面部２０１が前記滑り溝２００内に規定され、前記固定台２１底面１０１に対し傾斜して、前記固定台２１を幅の広い側から狭い側に徐々に前記作業台２０に滑らせる請求項５の方法。
7. ヒートパイプ１１付き放熱器１であって、
   基部１０は底面１０１を有し、前記底面１０１内に溝１００を規定し、
   ヒートパイプ１１は、蒸発部１１０と凝縮部１１１を有し、その前記蒸発部１１０は、前記基部１０の前記溝１００に埋め込まれ、前記ヒートパイプ１１の前記蒸発部１１０は、前記基部から押し出された平坦化表面を含み、前記平坦化表面１１２と前記基部１０の前記底面１０１は異なる面にあり、且つ
   複数のフィン１２がその中に少なくとも一つの通路を規定し、前記ヒートパイプ１１の前記凝縮部１１１は、前記フィン１２の通路に受け入れられ、前記通路の前記フィン１２と熱的に連携することを含む
   放熱器。

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