JP7470558B2 - ヒートシンク - Google Patents

Description

本開示は、ヒートシンクに関する。

パソコンなどの電気機器用や車載用などの様々な用途に用いられている電子機器に搭載されている演算処理部などが高速化している。演算処理部などの高速化が進むにつれて、演算処理部などの発熱量は増加する。

また、電子機器には、従来から小型化に対する要求がある。電子機器の小型化が進むと、電子機器を構成する様々な部材の高密度化および高集積化が図られるため、演算処理部などから発生する熱により、電子機器の稼働時の温度は増加する。

電子機器の温度が所定値以上になると、電子機器が正常に駆動せず、電子機器が故障する可能性がある。よって、電子機器の発熱体である演算処理部などを冷却し、電子機器の温度上昇を抑制する必要がある。

例えば、特許文献１には、一方の面に発熱部品と熱的に接続され、薄板フィンからなる第１放熱フィン部が熱的に接続された第１伝熱板材と、一方の面に薄板フィンからなる第２放熱フィン部が熱的に接続された第２伝熱板材と、第１伝熱板材の他方の面と第２伝熱板材の他方の面との間に熱的に接続されたヒートパイプと、ヒートパイプの側面および下面に熱的に接続され、第２伝熱板材との間でヒートパイプを挟むように、熱的に接続されて配置された伝熱ブロックと、を備えるヒートシンクが記載されている。伝熱ブロックは、ヒートパイプの側面側となる側端部にそれぞれ位置して互いに連結された２つの両端ブロック部と、２つの前記両端ブロック部の連結部分に一体または別体に設けられて２つの該両端ブロック部と熱的に接続される受熱部と、を有して、ヒートパイプの長手方向に第１伝熱板材と熱的に接続されて配置されている。２つの両端ブロック部は、それぞれ厚みのあるブロックであり、ヒートパイプ側の該両端ブロック部の側面がヒートパイプの側面にそれぞれ接触して熱的に接続され、２つの該両端ブロック部の連結部分が該両端ブロック部に比べて薄い板状になっている。受熱部は、両端ブロック部に比べて薄い板状であり、一方の面が発熱部品に接続され、他方の面がヒートパイプの下面と熱的に接続されている。ヒートパイプは、上下の面が２つの両端ブロック部の連結部分及び第１伝熱板材と、第２伝熱板材と、の間に挟まれている。ヒートパイプの側面が２つの両端ブロック部の間に挟まれて、第１伝熱板材、第２伝熱板材及び伝熱ブロックと熱的に接続されている。

特許文献１に記載のヒートシンクには、第１伝熱板材および第２伝熱板材の長手方向の全面に配置されるヒートパイプ、ヒートパイプの側面側に配置される複数の両端ブロック部、複数の両端ブロック部の連結部分に配置される受熱部などが設けられている。

特許第５６８４２２８号公報

ところで、ヒートシンクは、高い冷却性能を維持しつつ、構成を小規模化して製造コストを抑制する要求がある。ヒートシンクは、このような要求に応えるべく、更なる改善の余地がある。

本開示の目的は、構成を小規模化しつつ、高い冷却性能を維持することができるヒートシンクを提供することである。

［１］ 第１伝熱板材と、内面が前記第１伝熱板材の内面に対向し、受熱する第１受熱面を外面に有する第２伝熱板材と、前記第１伝熱板材の外面に設けられ、複数のフィンを有する第１放熱フィン部と、前記第１伝熱板材の内面および前記第２伝熱板材の内面の間に配置され、前記第１伝熱板材の内面と接する第１主面および前記第２伝熱板材の内面と接する第２主面を有し、前記第２伝熱板材の内面に位置する前記第１受熱面の裏面部分から前記第１伝熱板材と前記第２伝熱板材の一端部側に延在しているヒートパイプ部とを備えることを特徴とするヒートシンク。
［２］ 前記第１放熱フィン部の前記複数のフィンは、風導入側から風排出側に向かって延在する、上記［１］に記載のヒートシンク。
［３］ 前記第１伝熱板材の内面および前記第２伝熱板材の内面の間に設けられ、前記第１伝熱板材の内面と、前記第２伝熱板材の内面と、前記ヒートパイプ部の前記第１主面および前記第２主面を連結する側面とに、それぞれ接する少なくとも１つ以上の伝熱ブロックをさらに備える、上記［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［４］ 前記第１伝熱板材は、前記内面に、前記ヒートパイプ部の少なくとも一部を収容する第１溝部を備える、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載のヒートシンク。
［５］ 前記第２伝熱板材は、前記内面に、前記ヒートパイプ部の少なくとも一部を収容する第２溝部を備える、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
［６］ 前記第１伝熱板材の前記一端部に対向する、前記第１伝熱板材の他端部および前記第１放熱フィン部の他端部は、それぞれ、前記第２伝熱板材の前記一端部に対向する他端部側から前記裏面部分側までの間に位置する、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
［７］ 前記第２伝熱板材は、前記外面に、前記第１受熱面で受熱する熱量よりも小さい熱を受熱する１つ以上の第２受熱面をさらに有する、上記［１］～［６］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
［８］ 前記第２伝熱板材の前記ヒートパイプ部よりも前記他端部側の内面に設けられ、複数のフィンを有する、前記第１放熱フィン部より小さい第２放熱フィン部をさらに備える、上記［６］または［７］に記載のヒートシンク。

本開示によれば、構成を小規模化しつつ、高い冷却性能を維持することができるヒートシンクを提供することができる。

図１は、第１実施形態のヒートシンクの一例を示す上面斜視図である。 図２は、図１のヒートシンクの一例を示す下面斜視図である。 図３は、図１のヒートシンクから第１放熱フィン部を除いた構成を示す斜視図である。 図４は、図１のヒートシンクから第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。 図５は、第１実施形態のヒートシンクの他の例から第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。 図６は、第１実施形態のヒートシンクの他の例を構成する第１伝熱板材の一例を示す斜視図である。 図７は、第１実施形態のヒートシンクの他の例を構成する第２伝熱板材の一例を示す斜視図である。 図８は、第１実施形態のヒートシンクの他の例を示す下面斜視図である。 図９は、第１実施形態のヒートシンクの他の例から第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。 図１０は、第２実施形態のヒートシンクの一例を示す上面斜視図である。 図１１は、図１０のヒートシンクから第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。 図１２は、第３実施形態のヒートシンクの一例を示す上面斜視図である。 図１３は、第３実施形態のヒートシンクの他の例を示す上面斜視図である。 図１４は、第３実施形態のヒートシンクの他の例を示す上面斜視図である。 図１５は、比較例１のヒートシンクを示す上面斜視図である。

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

本研究者は、鋭意研究を重ねた結果、ヒートシンクを構成するヒートパイプ部の構成に着目することで、構成の小規模化および高い冷却性能の維持を図った。

実施形態のヒートシンクは、第１伝熱板材と、内面が第１伝熱板材の内面に対向し、受熱する第１受熱面を外面に有する第２伝熱板材と、第１伝熱板材の外面に設けられ、複数のフィンを有する第１放熱フィン部と、第１伝熱板材の内面および第２伝熱板材の内面の間に配置され、第１伝熱板材の内面と接する第１主面および第２伝熱板材の内面と接する第２主面を有し、第２伝熱板材の内面に位置する第１受熱面の裏面部分から第１伝熱板材と第２伝熱板材の一端部側に延在しているヒートパイプ部とを備える。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のヒートシンクの一例を示す上面斜視図である。図２は、図１のヒートシンクの一例を示す下面斜視図である。図３は、図１のヒートシンクから第１放熱フィン部を除いた構成を示す斜視図である。図４は、図１のヒートシンクから第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。

図１～４に示すように、第１実施形態のヒートシンク１は、第１伝熱板材１０と、第１伝熱板材１０に対向配置される第２伝熱板材２０と、第１伝熱板材１０の外面１０ｂに設けられる第１放熱フィン部３０と、第１伝熱板材１０の内面１０ａおよび第２伝熱板材２０の内面２０ａの間に配置されるヒートパイプ部４０とを備える。

第１伝熱板材１０の一方の主面である内面１０ａは、ヒートパイプ部４０側を向く面である。第１伝熱板材１０の他方の主面である外面１０ｂは、内面１０ａと反対側の面である裏面であり、第１放熱フィン部３０を支持する。第１伝熱板材１０は、例えば熱伝導性の高い金属から構成される。

第２伝熱板材２０の一方の主面である内面２０ａは、第１伝熱板材１０の内面１０ａに対向する。例えば、第２伝熱板材２０の内面２０ａの大きさは、第１伝熱板材１０の内面１０ａと同じである。第２伝熱板材２０は、第１伝熱板材１０と同様に、熱伝導性の高い金属などから構成される。第２伝熱板材２０の他方の主面である外面２０ｂは、受熱する第１受熱面２１を有する。

ヒートシンク１の第１受熱面２１は、電子機器に搭載されている第１被冷却部材５０と接する部分である。第２伝熱板材２０は、第１被冷却部材５０の熱を第１受熱面２１から受熱する。

第１被冷却部材５０は、ヒートシンク１で冷却する発熱部材である。例えば、第１被冷却部材５０は、ＩＣ（集積回路）、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）などである。

ここでは、図２に示すように、第１被冷却部材５０は、第２伝熱板材２０の外面２０ｂに設けられる凹部２２内に収容される。凹部２２の底部が第１受熱面２１である。凹部２２内の第１被冷却部材５０は、凹部２２の底部である第１受熱面２１と接する。第１被冷却部材５０で発生した熱は、第１受熱面２１を介して、第２伝熱板材２０に伝達される。第１被冷却部材５０を収容している凹部２２には、半田などの接合材が充填されてもよい。

第１被冷却部材５０の熱は、第１受熱面２１から第２伝熱板材２０に伝わった後、ヒートパイプ部４０や第１放熱フィン部３０に伝わる。このように、第１被冷却部材５０の熱は、第２伝熱板材２０を介して、ヒートパイプ部４０や第１放熱フィン部３０に伝わる。

第１伝熱板材１０の外面１０ｂ上に設けられる第１放熱フィン部３０は、複数のフィン３１を有する。例えば、第１放熱フィン部３０は、図１に示すように、第１伝熱板材１０の外面１０ｂの全面に設けられる。複数のフィン３１は、薄板状であり、所定のフィンピッチを空けて離間配置される。第１放熱フィン部３０は、第１伝熱部材１０と接した状態で接合している。例えば、第１放熱フィン部３０は、押し出し材のように第１伝熱板材１０と一体成形されてもよく、第１伝熱板材１０の外面１０ｂに接合されてもよい。

ヒートシンク１の第１放熱フィン部３０には、ヒートシンク１を冷却するための冷却用の風が流れる。例えば、不図示の吸込みファンによって、ヒートシンク１の外部からヒートシンク１に風を導入してもよいし、吐出しファンによって、ヒートシンク１から外部に風を排出してもよい。

第１伝熱板材１０から第１放熱フィン部３０に伝わる熱は、第１放熱フィン部３０から放熱される。第１放熱フィン部３０から放熱された熱は、第１放熱フィン部３０を構成する複数のフィン３１の間を一定方向に流れる風によってヒートシンク１の外部に排出される。一定方向とは、ヒートシンク１の風導入側Ｗ_ｉから風排出側Ｗ_ｄの方向である。

第１放熱フィン部３０を構成する複数のフィン３１は、ヒートシンク１の風導入側Ｗ_ｉから風排出側Ｗ_ｄに向かって延在することが好ましい。例えば、図１では、第１放熱フィン部３０には、ヒートシンク１の一端部側である風導入側Ｗ_ｉからヒートシンク１の他端部側である風排出側Ｗ_ｄ、具体的には図１の左側から右側に向かって、風が流れる。一端部側である風導入側Ｗ_ｉから第１放熱フィン部３０に導入された風は、複数のフィン３１の間を効率的に流れ、他端部側である風排出側Ｗ_ｄからヒートシンク１の外部に排出される。第１放熱フィン部３０内を流れる風の圧力損失が抑制されるため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

第１伝熱板材１０および第２伝熱板材２０の間に設けられるヒートパイプ部４０は、第１伝熱板材１０の内面１０ａと接する第１主面４０ａを有する。また、ヒートパイプ部４０は、第２伝熱板材２０の内面２０ａと接する第２主面４０ｂを有する。

第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０とに挟まれているヒートパイプ部４０は、第２伝熱板材２０の内面２０ａに位置する、第１受熱面２１の裏面部分２３から、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側に延在している。

裏面部分２３は、第２伝熱板材２０の外面２０ｂに設けられる第１受熱面２１の裏面側に位置する部分である。すなわち、裏面部分２３の位置は、第２伝熱板材２０を介して、第１受熱面２１の位置に対応している。また、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉは、ヒートシンク１における同じ端部を意味する。

上記のように、ヒートパイプ部４０は、内面２０ａの裏面部分２３から、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側、すなわちヒートシンク１の一端部側に向かって延在する。ここでは、ヒートパイプ部４０は、裏面部分２３から、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉまで延在する。この場合、ヒートパイプ部４０の一端部４０Ｗ_ｉは、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ上に配置され、ヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄは、裏面部分２３上に配置される。

また、裏面部分２３から一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側に延在しているヒートパイプ部４０について、ヒートパイプ部４０の一端部４０Ｗ_ｉは、一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ上ではなく、裏面部分２３から一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉまでの間に配置されてもよい。

裏面部分２３から延在するヒートパイプ部４０は、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側のみに配置され、裏面部分２３よりも第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側には延在しない。ヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄは、裏面部分２３よりも第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側には配置されない。

ヒートパイプ部４０は、第２伝熱板材２０の内面２０ａにおいて、裏面部分２３を含む第２伝熱板材２０の一端部２０Ｗ_ｉ側に配置され、従来のヒートシンクのように、第２伝熱板材２０の内面２０ａの全面には配置されない。

ヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄ側の端部分は、第２伝熱板材２０の内面２０ａの裏面部分２３と接する。第１受熱面２１で第１被冷却部材５０から第２伝熱板材２０に伝わった多くの熱は、裏面部分２３からヒートパイプ部４０に伝達される。裏面部分２３は、ヒートパイプ部４０に対する放熱面として作用する。

ヒートパイプ部４０および第１伝熱板材１０の接触面積、ならびにヒートパイプ部４０および第２伝熱板材２０の接触面積を増やすため、ヒートパイプ部４０は扁平筒型や平板型が好ましい。上記の接触面積が増加すると、伝熱効率が増加するため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

ヒートパイプ部４０は、少なくとも１つ以上のヒートパイプ４１を有する。ここでは、図１～４に示すように、扁平筒形状を有する４つのヒートパイプ４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）が設けられる。

ヒートパイプ部４０の内部には、作動流体の流路となる不図示の空間と共に、空間内に収容される不図示の作動流体が設けられる。ヒートパイプ部４０の受熱側、すなわちヒートパイプ部４０の裏面部分２３と接する部分では、放熱面である裏面部分２３から伝わる熱によって、作動流体が蒸発し、蒸発した作動流体の蒸気がヒートパイプ部４０の放熱側である一端部４０Ｗ_ｉに移動する。第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側に位置するヒートパイプ部４０の一端部４０Ｗ_ｉでは、作動流体の蒸気が冷却されて再び液相状態に戻る。液相状態に戻った作動流体は、ヒートパイプ部４０の受熱側である他端部４０Ｗ_ｄに再び移動する。このような作動流体の蒸発および凝縮による液相－気相間の相転移や、作動流体の循環によって、ヒートパイプ部４０の熱の移動が行われる。

ヒートシンク１は、主に以下の冷却経路によって第１被冷却部材５０を冷却する。

まず、第１被冷却部材５０で発生した熱は、第１受熱面２１から第２伝熱板材２０に伝達される。第１被冷却部材５０から第２伝熱板材２０に伝達した熱は、優先的に裏面部分２３からヒートパイプ部４０に伝達される。第２伝熱板材２０からヒートパイプ部４０に伝達した熱の一部は、ヒートパイプ部４０内の作動流体によって冷却される。第２伝熱板材２０からヒートパイプ部４０に伝達した熱の残部は、第１伝熱板材１０に伝達される。第１伝熱板材１０に伝達した熱は、第１放熱フィン部３０に伝達されて、第１放熱フィン部３０から放熱される。第１放熱フィン部３０から放熱された熱は、第１放熱フィン部３０を流れる風によって、ヒートシンク１の外部に排出される。こうして、ヒートシンク１は、第１被冷却部材５０の高温化を抑制できる。

従来のヒートシンクでは、裏面部分２３上に設けられているヒートパイプ部が第２伝熱板材２０の他端部２０Ｗ_ｄ側にも延在している。一方、第１実施形態のヒートシンク１では、裏面部分２３上に設けられているヒートパイプ部４０は、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側には設けられない。このように、従来よりもヒートパイプ部４０の設置面積を減少するため、ヒートシンク１の構成を小規模化できる。そして、ヒートシンク１の製造コストが削減できると共に、ヒートシンク１の製造が容易になる。また、ヒートシンク１は、ヒートパイプ部４０の一部を裏面部分２３から第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側に延在しなくても、ヒートシンク１を構成する部材間で効率的に熱が伝達され、ヒートパイプ部４０での冷却および第１放熱フィン部３０での放熱が良好に行われる。そのため、ヒートシンク１は、従来のヒートシンクの冷却性能を維持できる。

また、裏面部分２３上に配置されるヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄは、裏面部分２３の一端部２３Ｗ_ｉよりも第２伝熱板材２０の他端部２０Ｗ_ｄ側に位置することが好ましく、図４に示すように裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄと同じ位置であることがより好ましい。裏面部分２３の一端部２３Ｗ_ｉは、第２伝熱板材２０の一端部２０Ｗ_ｉ側の端部であり、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄは、第２伝熱板材２０の他端部２０Ｗ_ｄ側の端部である。ヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄの位置が上記構成であると、ヒートパイプ部４０と裏面部分２３との接触面積が増加し、放熱面である裏面部分２３からヒートパイプ部４０に伝達される熱が増加する。そのため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

また、ヒートパイプ部４０が複数のヒートパイプ４１を有する場合、図４に示すように、各ヒートパイプ４１の湾曲部４２の数が異なることが好ましい。図４では、ヒートパイプ４１ａの湾曲部４２が２つ、ヒートパイプ４１ｂの湾曲部４２が１つ、ヒートパイプ４１ｃの湾曲部４２が１つ、ヒートパイプ４１ｄの湾曲部４２が２つであり、各ヒートパイプの湾曲部４２の数は異なる。各ヒートパイプ４１の湾曲部４２の数が異なると、ヒートパイプ部４０の冷却効率を高めるように各ヒートパイプ４１を配置できる。そのため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

また、ヒートパイプ部４０が複数のヒートパイプ４１を有する場合、図４に示すように、ヒートパイプ４１の湾曲部４２の湾曲方向が異なることが好ましい。図４では、ヒートパイプ４１ａの湾曲部４２およびヒートパイプ４１ｂの湾曲部４２の湾曲方向が互いに異なり、ヒートパイプ４１ｃの湾曲部４２およびヒートパイプ４１ｄの湾曲部４２の湾曲方向が互いに異なる。ヒートパイプ４１の湾曲部４２の湾曲方向が異なると、ヒートパイプ部４０の冷却効率を高めるように各ヒートパイプ４１を配置できる。そのため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

また、封止部４３がヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄ側に形成される場合、図５に示すように、封止部４３の全体は、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄよりも第２伝熱板材２０の他端部２０Ｗ_ｄ側に設けられることが好ましい。封止部４３は、ヒートパイプ部４０と第２伝熱板材２０との溶接などで形成される。封止部４３の内部には、ヒートパイプ部４０の作動流体が循環していないので、封止部４３は、ヒートパイプ部４０の冷却機能を有さない。

このような構成では、封止部４３は、第２伝熱板材２０の裏面部分２３上には配置されず、裏面部分２３と接していない。ヒートパイプ部４０および封止部４３が裏面部分２３に接する場合に比べて、裏面部分２３とヒートパイプ部４０との接触面積が増えるので、裏面部分２３からヒートパイプ部４０への熱の伝達は向上する。そのため、ヒートシンク１の冷却性能が向上する。

また、図６に示すように、第１伝熱板材１０は、内面１０ａに、ヒートパイプ部４０の少なくとも一部を収容する第１溝部１０ｃを備えることが好ましい。第１伝熱板材１０の内面１０ａに設けられる第１溝部１０ｃには、ヒートパイプ部４０の第１主面４０ａ側の部分、より好ましくはヒートパイプ部４０の全てが収容される。また、ヒートパイプ部４０を収容した第１溝部１０ｃには、接合材が充填されてもよい。第１伝熱板材１０の第１溝部１０ｃの形状は、ヒートパイプ部４０の形状に応じて適宜設定される。ヒートパイプ部４０が第１溝部１０ｃに収容されると、ヒートシンク１の厚みが減少するため、ヒートシンク１を小型化できる。さらには、ヒートシンク１の剛性が増加する。

また、図７に示すように、第２伝熱板材２０は、内面２０ａに、ヒートパイプ部４０の少なくとも一部を収容する第２溝部２０ｃを備えることが好ましい。第２伝熱板材２０の内面２０ａに設けられる第２溝部２０ｃには、ヒートパイプ部４０の第２主面４０ｂ側の部分、より好ましくはヒートパイプ部４０の全てが収容される。また、ヒートパイプ部４０を収容した第２溝部２０ｃには、接合材が充填されてもよい。第２伝熱板材２０の第２溝部２０ｃの形状は、ヒートパイプ部４０の形状に応じて適宜設定される。ヒートパイプ部４０が第２溝部２０ｃに収容されると、ヒートシンク１の厚みが減少するため、ヒートシンク１を小型化できる。さらには、ヒートシンク１の剛性が増加する。

また、第１伝熱板材１０の第１溝部１０ｃがヒートパイプ部４０の第１主面４０ａ側の部分のみを収容する場合や、第２伝熱板材２０の第２溝部２０ｃがヒートパイプ部４０の第２主面４０ｂ側の部分のみを収容する場合、上記のヒートシンク１の小型化および剛性の観点から、ヒートシンク１は第１溝部１０ｃおよび第２溝部２０ｃを有することがより好ましい。

また、図８に示すように、第２伝熱板材２０は、外面２０ｂに、第１受熱面２１で受熱する熱量よりも小さい熱を受熱する１つ以上の第２受熱面２４をさらに有することが好ましい。ヒートシンク１の第２受熱面２４は、電子機器に搭載されている１つ以上の第２被冷却部材５１と接する部分である。第１被冷却部材５０の発熱量に比べて、第２被冷却部材５１の発熱量は小さい。ここでは、第２伝熱板材２０は図２に示すような凹部２２を具備せずに、第１被冷却部材５０および第２被冷却部材５１は第２伝熱板材２０の外面２０ｂに設けられる。第２伝熱板材２０は、第１被冷却部材５０の熱を第１受熱面２１から受熱することに加えて、各第２被冷却部材５１の熱を第２受熱面２４から受熱する。

電子機器には、第１被冷却部材５０に加えて、第１被冷却部材５０よりも発熱量の小さい第２被冷却部材５１が搭載されることが多い。第２被冷却部材５１が複数である場合、各第２被冷却部材５１の種類は、同じでもよいし、異なってもよい。第２伝熱板材２０が第２受熱面２４を有すると、第１被冷却部材５０に加えて、第２被冷却部材５１の熱についても、第２伝熱板材２０に伝達される。ヒートシンク１は、第１被冷却部材５０および第２被冷却部材５１を搭載する電子機器の高温化をさらに抑制できる。

また、図９に示すように、ヒートパイプ４１は平板型であることが好ましい。ヒートパイプ４１が平板型であると、ヒートパイプ部４０と第１伝熱板材１０との接触面積およびヒートパイプ部４０と第２伝熱板材２０との接触面積が増加するので、熱の伝達がさらに向上する。そのため、ヒートシンク１の冷却性能がさらに向上する。

上記したように、第１実施形態のヒートシンク１によれば、ヒートシンクを構成するヒートパイプ部４０の一部を放熱面である裏面部分２３よりも第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側に設けなくても、高い冷却性能を維持することができる。また、従来よりもヒートパイプ部４０の設置面積を減少するため、ヒートシンク１の構成を小規模化できると共に、ヒートシンク１の製造コストを削減することができる。

なお、上記では、図２に示すように、第１被冷却部材５０が凹部２２内に収容される例について示したが、ヒートシンク１は凹部２２を備えずに、第１被冷却部材５０が第２伝熱板材２０の外面２０ｂに設けられてもよい。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態のヒートシンクの一例を示す概略図である。図１１は、図１０のヒートシンクから第１放熱フィン部および第１伝熱板材を除いた構成を示す斜視図である。

なお、以下に示す実施形態では、第１実施形態のヒートシンクと同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。

第２実施形態のヒートシンク２において、伝熱ブロック６０の構成が追加されること以外は、第１実施形態のヒートシンク１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。

図１０～１１に示すように、ヒートシンク２は、第１伝熱板材１０の内面１０ａおよび第２伝熱板材２０の内面２０ａの間に設けられ、第１伝熱板材１０の内面１０ａと、第２伝熱板材２０の内面と、ヒートパイプ部４０の第１主面４０ａおよび第２主面４０ｂを連結する側面４０ｃとに、それぞれ接する少なくとも１つ以上の伝熱ブロック６０をさらに備える。

伝熱ブロック６０の第１主面６０ａは、第１伝熱板材１０の内面１０ａと接する。伝熱ブロック６０の第２主面６０ｂは、第２伝熱板材２０の内面２０ａと接する。伝熱ブロック６０の側面６０ｃは、ヒートパイプ部４０の側面４０ｃと接する。伝熱ブロック６０の第２主面６０ｂは、第１主面６０ａと反対側の面である裏面である。伝熱ブロック６０の側面６０ｃは、第１主面６０ａおよび第２主面６０ｂを連結する面である。伝熱ブロック６０は、例えば第１伝熱板材１０や第２伝熱板材２０と同様の材料から構成される。

伝熱ブロック６０は、裏面部分２３に対して、第２伝熱板材２０の一端部２０Ｗ_ｉから他端部２０Ｗ_ｄに向かう方向に対し垂直な方向に隣接している。ここでは、２つの伝熱ブロック６０は、それぞれ、一端部２０Ｗ_ｉから他端部２０Ｗ_ｄに向かう方向に対して垂直な方向に、裏面部分２３を介して対向して配置される。裏面部分２３は、２つの伝熱ブロック６０の間に配置される。

一端部２０Ｗ_ｉから他端部２０Ｗ_ｄに向かう方向に対して、垂直な方向に沿って裏面部分２３に隣接する伝熱ブロック６０では、主に、裏面部分２３側を向く側面６０ｃが、裏面部分２３上に位置するヒートパイプ部４０の他端部４０Ｗ_ｄ側の端部分の側面４０ｃと接する。さらに、ヒートパイプ部４０の形状によっては、伝熱ブロック６０の一端部２０Ｗ_ｉ側の側面６０ｃが、裏面部分２３以外に位置するヒートパイプ部４０の部分の他端部２０Ｗ_ｄ側を向く側面４０ｃと接することもある。

裏面部分２３からヒートパイプ部４０に伝達した熱は、伝熱ブロック６０および第１伝熱板材１０に伝達されると共に、ヒートパイプ部４０内の作動流体によって冷却される。このように、第１被冷却部材５０から第２伝熱板材２０に伝達した熱は、ヒートシンク２内を効率的に伝達する。そのため、ヒートシンク２の冷却性能はさらに向上する。

上記したように、第２実施形態のヒートシンク２によれば、伝熱ブロック６０によって、ヒートパイプ部４０からの熱を伝熱ブロック６０および第１伝熱板材１０に効率的に伝達できる。そのため、ヒートシンク２の冷却性能はさらに向上する。

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態のヒートシンクの一例を示す上面斜視図である。図１３は、第３実施形態のヒートシンクの他の例を示す上面斜視図である。

第３実施形態のヒートシンク３において、第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０の構成が異なること以外は、第１実施形態のヒートシンク１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。

図１２に示すように、第１伝熱板材１０の一端部４０Ｗ_ｉに対向する、第１伝熱板材１０の他端部１０Ｗ_ｄおよび第１放熱フィン部３０の他端部３０Ｗ_ｄは、それぞれ、第２伝熱板材２０の一端部２０Ｗ_ｉに対向する他端部２０Ｗ_ｄ側から裏面部分２３側までの間に位置する。すなわち、第３実施形態の第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０は、上記第１実施形態および第２実施形態の第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０に比べて、第１伝熱板材１０の一端部１０Ｗ_ｉから他端部１０Ｗ_ｄに向かう方向の長さが短い。

第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０、特に第１放熱フィン部３０の長さを短くすることで、第１放熱フィン部３０を流れる風の圧力損失の低下が抑制され、第１放熱フィン部３０を流れる風の流量が増加する。第１放熱フィン部３０から風に伝達される熱の量は増加する。そのため、ヒートシンク３の冷却性能はさらに向上する。

さらに、第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０の長さが短縮化するため、ヒートシンク３の構成をさらに小規模化することができる。

また、上記のヒートシンク３の冷却性能や小規模化などの観点から、図１３に示すように、第１伝熱板材１０の他端部１０Ｗ_ｄおよび第１放熱フィン部３０の他端部３０Ｗ_ｄは、それぞれ、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄと同じ位置であることがより好ましい。このような構成であると、第１放熱フィン部３０を流れる風の圧力損失の低下がさらに抑制される。さらに、このような構成であると、ヒートシンク３において、第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部１０Ｗ_ｉ、２０Ｗ_ｉ側のみに第１放熱フィン部３０およびヒートパイプ部４０が配置される。第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の一端部３０Ｗ_ｉ、４０Ｗ_ｉ側が風導入側である場合、風排出側よりも風導入側の風の温度が低いため、風はヒートシンク３を効率的に冷却できる。

また、ヒートシンク３は、図１４に示すように、第２伝熱板材２０のヒートパイプ部４０よりも他端部２０Ｗ_ｄ側の内面２０ａに設けられ、複数のフィン３６を有する、第１放熱フィン部３０より小さい第２放熱フィン部３５をさらに備えることが好ましい。第１放熱フィン部３０と同様に、第２放熱フィン部３５を構成する複数のフィン３６は、ヒートシンク１の風導入側Ｗ_ｉから風排出側Ｗ_ｄに向かって延在することが好ましい。第１放熱フィン部３０を出た風は、第２放熱フィン部３５に入る。

第２放熱フィン部３５が第２伝熱板材２０の内面２０ａに設けられると、第２伝熱板材２０の熱は、ヒートパイプ部４０に加えて、第２放熱フィン部３５にも伝達する。第２放熱フィン部３５に伝達した熱は、第２放熱フィン部３５から放熱される。第２放熱フィン部３５から放熱された熱は、第１放熱フィン部３０から第２放熱フィン部３５に流れる風によって、ヒートシンク３の外部に排出される。そのため、ヒートシンク３の冷却性能はさらに向上する。また、フィン３６のフィンピッチは、フィン３１と同じでもよいが、第２放熱フィン部３５の冷却性能と風の圧力損失とのバランスを考慮すると、フィン３１よりも大きいことが好ましい。また、ヒートシンク３が上記の第２被冷却部材５１と接する第２受熱面２４を外面２０ｂに有する場合、第２放熱フィン部３５は、第２伝熱板材２０の内面２０ａにおいて、外面２０ｂの第２受熱面２４の裏面部分に配置されることが好ましい。

上記したように、第３実施形態のヒートシンク３によれば、第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０の他端部１０Ｗ_ｄ側の部分を削除して、第１伝熱板材１０および第１放熱フィン部３０の長さを短縮化する。第１放熱フィン部３０を流れる風の圧力損失を抑制できるため、ヒートシンク２の冷却性能はさらに向上する。さらに、ヒートシンク３の構成を小規模化できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

次に、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１および比較例１）
実施例１として、上記の図１の構成を有するヒートシンク１を製造した。また、比較例１として、図１５に示す構成を有するヒートシンク１ａを製造した。比較例１のヒートシンク１ａでは、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄより第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側にもヒートパイプ部４０を設けた。

第１放熱フィン部３０の構成について、フィンピッチを３ｍｍ、フィン３１の肉厚を０．５ｍｍ、フィン３１の長さを２６４ｍｍとした。不図示の吸込みファンでヒートシンクの風導入側Ｗ_ｉから第１放熱フィン部３０に風を導入しながら、第１被冷却部材５０を３０分間稼動した。そして、稼働後の第１被冷却部材５０の温度、および第１放熱フィン部３０から排出された風の流量を測定した。

実施例１では、稼働後の第１被冷却部材５０の温度は１０２．６℃、風の流量は０．３６２ｍ^３／分であった。一方、比較例１では、稼働後の第１被冷却部材５０の温度は１０２．６℃、風の流量は０．３６５ｍ^３／分であった。実施例１および比較例１では、フィン３１の長さが同じであったので、風の流量はほぼ同様であった。さらに、実施例１では、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄよりも第１伝熱板材１０と第２伝熱板材２０の他端部１０Ｗ_ｄ、２０Ｗ_ｄ側にはヒートパイプ部４０を設けなかったが、ヒートシンク１を構成する部材間で効率的に熱が伝達された。そのため、実施例１のヒートシンク１は、比較例１のヒートシンク１ａと同様の高い冷却性能を得た。

（実施例２）
実施例２として、上記の図１３の構成を有するヒートシンク３を製造した。実施例２では、第１伝熱板材１０の他端部１０Ｗ_ｄおよび第１放熱フィン部３０の他端部３０Ｗ_ｄと、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄとを同じ位置にした。そして、上記実施例１と同様にして、稼働後の第１被冷却部材５０の温度、および第１放熱フィン部３０から排出された風の流量を測定した。

実施例２では、稼働後の第１被冷却部材５０の温度は１０１．８℃、風の流量は０．４１０ｍ^３／分であった。実施例２では、裏面部分２３の他端部２３Ｗ_ｄよりも第２伝熱板材２０の他端部２０Ｗ_ｄ側には第１放熱フィン部３０を設けなかったため、風の流量が実施例１および比較例１よりも増加した。その結果、実施例２のヒートシンク１は、実施例１および比較例１に比べて、高い冷却性能を得た。

１、１ａ、２、３、３ａ ヒートシンク
１０ 第１伝熱板材
１０ａ 第１伝熱板材の内面
１０ｂ 第１伝熱板材の外面
１０ｃ 第１溝部
１０Ｗ_ｉ 第１伝熱板材の一端部
１０Ｗ_ｄ 第１伝熱板材の他端部
２０ 第２伝熱板材
２０ａ 第２伝熱板材の内面
２０ｂ 第２伝熱板材の外面
２０ｃ 第２溝部
２０Ｗ_ｉ 第２伝熱板材の一端部
２０Ｗ_ｄ 第２伝熱板材の他端部
２１ 第１受熱面
２２ 凹部
２３ 第１受熱面の裏面部分
２３Ｗ_ｉ 裏面部分の一端部
２３Ｗ_ｄ 裏面部分の他端部
２４ 第２受熱面
３０ 第１放熱フィン部
３０Ｗ_ｉ 第１放熱フィン部の一端部
３０Ｗ_ｄ 第１放熱フィン部の他端部
３１ 第１放熱フィン部のフィン
３５ 第２放熱フィン部
３６ 第２放熱フィン部のフィン
４０ ヒートパイプ部
４０ａ 第１主面
４０ｂ 第２主面
４０ｃ 側面
４０Ｗ_ｉ ヒートパイプ部の一端部
４０Ｗ_ｄ ヒートパイプ部の他端部
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ ヒートパイプ
４２ 湾曲部
４３ 封止部
５０ 第１被冷却部材
５１ 第２被冷却部材
６０ 伝熱ブロック
６０ａ 第１主面
６０ｂ 第２主面
６０ｃ 側面
Ｗ_ｉ 風導入側
Ｗ_ｄ 風排出側

Claims (8)

1. 第１伝熱板材と、
   内面が前記第１伝熱板材の内面に対向し、受熱する第１受熱面を外面に有する第２伝熱板材と、
   前記第１伝熱板材の外面に設けられ、複数のフィンを有する第１放熱フィン部と、
   前記第１伝熱板材の内面および前記第２伝熱板材の内面の間に配置され、前記第１伝熱板材の内面と接する第１主面および前記第２伝熱板材の内面と接する第２主面を有するヒートパイプ部と
   を備え、
   前記ヒートパイプ部は、
   前記第２伝熱板材の内面に位置する前記第１受熱面の裏面部分から前記第１伝熱板材の一端部側および前記第２伝熱板材の一端部側に延在し、前記裏面部分よりも前記第１伝熱板材の一端部側および前記第２伝熱板材の一端部側に配置され、
   前記裏面部分よりも前記第１伝熱板材の他端部側および前記第２伝熱板材の他端部側には延在せず、前記裏面部分よりも前記第１伝熱板材の他端部側および前記第２伝熱板材の他端部側には配置されず、
   前記裏面部分は、前記第１伝熱板材の一端部および前記第２伝熱板材の一端部、ならびに前記第１伝熱板材の他端部および前記第２伝熱板材の他端部には配置されないことを特徴とするヒートシンク。
2. 前記第１放熱フィン部の前記複数のフィンは、風導入側から風排出側に向かって延在する、請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記第１伝熱板材の内面および前記第２伝熱板材の内面の間に設けられ、前記第１伝熱板材の内面と、前記第２伝熱板材の内面と、前記ヒートパイプ部の前記第１主面および前記第２主面を連結する側面とに、それぞれ接する少なくとも１つ以上の伝熱ブロックをさらに備える、請求項１または２に記載のヒートシンク。
4. 前記第１伝熱板材は、前記内面に、前記ヒートパイプ部の少なくとも一部を収容する第１溝部を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
5. 前記第２伝熱板材は、前記内面に、前記ヒートパイプ部の少なくとも一部を収容する第２溝部を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
6. 前記第１伝熱板材の前記一端部に対向する、前記第１伝熱板材の他端部および前記第１放熱フィン部の他端部は、それぞれ、前記第２伝熱板材の前記一端部に対向する他端部側から前記裏面部分側までの間に位置する、請求項１～５のいずれか１項に記載のヒートシンク。
7. 前記第２伝熱板材は、前記外面に、前記第１受熱面で受熱する熱量よりも小さい熱を受熱する１つ以上の第２受熱面をさらに有する、請求項１～６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
8. 前記第２伝熱板材における前記ヒートパイプ部よりも前記第２伝熱板材の他端部側の内面に設けられ、複数のフィンを有する、前記第１放熱フィン部より小さい第２放熱フィン部をさらに備える、請求項６または７に記載のヒートシンク。
   

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