JPH11274779A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造、組立加工が容易で、且つ全体的に熱抵抗
が小さいヒートシンクを提供する。 【構成】ヒートパイプと、当該ヒートパイプのほぼ全面
を包み込むように変形させた少なくとも２枚の平板を備
え、当該２枚の平板が上記ヒートパイプを挟んで熱的且
つ機械的に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロヒートパイプを
使用して熱伝達を行う電子機器のヒートシンクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯用コンピュータやビデオ
カメラをはじめとする小形携帯用電子機器、また据え置
き型のコンピュータやＡＶ機器などにおいても、高機能
が提供されるにしたがって機器の熱問題が生じており、
この対策として、熱移動手段としてのファンやヒートパ
イプと、放熱面を有する放熱具とを併用したヒートシン
クが提案されている。

【０００３】この例として、図１５に従来の携帯用コン
ピュータに使用されるヒートシンクを示す。図１５にお
いて、図示しない半導体等の発熱体に第１の受熱プレー
ト10が接着しており、当該第１の受熱プレート10の一辺
には、ヒートパイプ20の一端が嵌挿されており、コンテ
ナ22を介した他端部が金属板からなる放熱具40のパイプ
部分42に嵌挿されている。当該金属板40は液晶画面の背
面に配置されるものであり、前記パイプ部分42を軸にヒ
ンジ回転動作を行うものであり、このとき、パイプ部分
42のの両側に配置される中心固定具50-50が軸受けにな
っている。

【０００４】ここで、前記第１の受熱プレート10とヒー
トパイプ20との嵌挿部分、すなわち図１５におけるＡ矢
印方向に見た図を図１６と１７に示す。当該図が示す如
く、第１の受熱プレート10とヒートパイプ20とは、第１
の受熱プレート10の一辺をヒートパイプ20の外周に巻き
付けらるように加工することで接触し、熱移動を行って
いる。当該第１の受熱プレート10は、アルミニウムや銅
といった熱伝導率のよい材料を所望の形状に加工し形成
している。図１６と図１７には、直径2mmのヒートパイ
プがそれぞれ板厚0.5mmと1.0mmの第１の受熱プレート10
に嵌挿されている部分を示しており、板厚が厚い図１７
のものでは、ヒートパイプ20と第１の受熱プレート10と
の間に隙間32が生じている。

【０００５】また、他のＡＶ機器や据え置き型コンピュ
ータ、通信機器等においても、放熱部分の構造について
は異なっているが、第１の受熱プレート10とヒートパイ
プ20との嵌挿部分については同様に構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のヒートシン
クでは、次のような問題がある。すなわち、図１６に示
す板厚が薄いものにあっては、ヒートパイプ20との接触
性が良好で、第１の受熱プレート10からヒートパイプ20
への熱伝達を示す熱抵抗率のばらつきが小さいといった
利点があるが、プレートの板厚が薄いのでプレート全体
としての熱抵抗は大きくなってしまう。

【０００７】逆に、図１７に示すヒートシンクでは、プ
レート全体としの熱抵抗は小さく良好であるが、ヒート
パイプ20との接触性が悪く、隙間32が生じることで第１
の受熱プレート10とヒートパイプ20との間の熱抵抗が大
きくなったり、板厚の都合上カシメなどの変形加工が困
難になるといったことも生じている。また、第１の受熱
プレート10の一辺を変形させることでヒートパイプ20の
嵌挿部分を形成するので、当該嵌挿部分の高さＨが、第
１の受熱プレート10の厚みに比例して、高いものとなっ
ている。このような場合、特に携帯用電子情報機器とい
った小型化が必要なものに対しては薄形で、且つ熱伝導
のよい熱抵抗が小さいヒートシンクにできない。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑み、製造、組
立加工が容易で、且つ全体的に熱抵抗が小さいヒートシ
ンクを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、ヒートパイプと、当該ヒートパ
イプのほぼ全面を包み込むように変形させた少なくとも
２枚の平板を備え、当該２枚の平板が上記ヒートパイプ
を挟んで熱的且つ機械的に接合する。ここで、少なくと
も一本でコの字またはロの字型を構成したヒートパイプ
を用いたヒートシンクの一部に発熱体が密着していても
よいし、前記平板の少なくとも一部にフィンやファンモ
ータを設けてもよい。

【００１０】また、別の手段として、第１の平板と、当
該板の上面に第２の平板を備え、これら第１の平板と第
２の平板の一部にヒートパイプ固定部を形成すると共に
当該ヒートパイプ固定部内周に前記ヒートパイプの一端
の外周が接触し、前記第１の平板と第２の平板とが密着
固定され、前記ヒートパイプの他端が放熱具または受熱
具に接続されているヒートシンクとし、当該ヒートパイ
プを軸にして、第１と第２の平板との接合をヒンジ機構
としたり、前記ヒートパイプを挟み込んだヒンジ機構の
第１と第２の平板の合わせ目にシール材を貼り付けたヒ
ートシンクとしてもよい。

【００１１】また、上記それぞれの手段においては、ヒ
ートパイプを挟んだ２枚の平板の固定はカシメで行って
もよいし、ヒートパイプを挟んだ２枚の平板の固定が接
着剤を塗布することで行ってもよい。上記シール材が断
面略Ｕ字型でバネアクションを持つ形状としてもいし、
前記シール材にシールカシメ部を有し、これによりシー
ル材を固定したヒートシンクとしてもよい。

【００１２】なお、上記において「平板」とは、具体的
な実施例で表すところの「受熱プレート」もしくは「放
熱具」に該当するものであり、また「受熱プレート」と
は「受熱具」の一形態を示すものである。

【００１３】

【実施例】本発明の第１の実施例とするヒートシンクの
受熱プレートとヒートシンク部分の斜視図を図１に、図
１の矢印Ａ方向から見た側面図を図２に、図１のＢ−Ｂ
断面を矢印方向に見た図を図３にそれぞれ示す。図１と
図２、図３において、第１の受熱プレート10の下面は図
示しない発熱体に密着するものであり、この上面には当
該第１の受熱プレート10とほぼ等しい面積を持つ第２の
受熱プレート10Aが搭載されている。これら第１の受熱
プレート10と第２の受熱プレート10Aのそれぞれ１辺に
は円筒形状のヒートパイプ20が配置され、この部分はヒ
ートパイプ20の一端外周部分が良好に接触するように成
形されている。

【００１４】すなわち図１と図２とから明らかなよう
に、第１の受熱プレート10および第２の受熱プレート10
Aの１辺は、ヒートパイプ20の外周に沿う如く曲げ加工
が施され、受熱プレートからヒートパイプ20への熱移動
が良好に行えるものとなっている。なお、ヒートパイプ
20の他端は、図示しない放熱具に接続され、ここで放熱
が行われる。なお、当該実施例においては、受熱プレー
ト構造を上記構成としているが、当該構成は放熱具部分
の構成に置き換えてもよいものであるし、さらには受熱
プレート構造と放熱具の両方に当該構成を使用してもよ
いものである。

【００１５】ここで、前記第１の受熱プレート10と第２
の受熱プレート10Aは、アルミニウムや銅といった熱伝
導性のよい材料をほぼ等しい面積で構成し、第１の受熱
プレート10の上面と第２の受熱プレート10Aの下面との
間においても熱移動を行う。したがって当該両面は隙間
なく密着し、この密着を維持しなくてはならないので、
本第１の実施例においては、カシメ構造により一体化を
行っている。

【００１６】このカシメ部分の部分拡大断面図を図３に
示す。図１と図３が示すように、第１の受熱プレート10
の平板部の一部にはカシメ部12と、当該カシメ部12の一
に合わせて第２の受熱プレート10A上にはカシメ穴12Aが
それぞれ設けられている。前記カシメ部12は、図３に示
すように第１の受熱プレート10を打ち抜き加工し、第２
の受熱プレート10Aを搭載した後に上部をプレスしたも
のや、他の手段として、両方の受熱プレートにプレス穴
を設け、別個の鳩目を打つことで行ってもよい。鳩目を
打つ場合では、第１の受熱プレート10と図示しない発熱
体との密着を妨げないように、第１の受熱プレート10の
下面の鳩目配置付近を凹形状とする。また、このような
加工を施さなくても、両者の密着性がよければ切りかき
カシメ加工により密着させてもよい。

【００１７】また、第１の受熱プレート10と第２の受熱
プレート10Aとの他の密着手段を第２の実施例として図
４に、当該図４のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た側面断面
図を図５に示す。当該第２の実施例においては、第１の
受熱プレート10と第２の受熱プレート10Aとの間の密着
は熱伝導性のよい接着剤30により行われている。また、
第３の実施例として、図６に示すものであってもよい。
図６には第２の受熱プレート10Aが第１の受熱プレート1
0より小さいものとなっており、両受熱プレートはカシ
メ部12により密着している。当該第２と第３の実施例に
おける他の部分は、上記第１の実施例のものと同一もし
くは相当分であるので説明は省略する。また、図６に示
す両受熱プレートの密着手段は、図４と図５に示すよう
な接着剤により行ってもよいし、第２の受熱プレート10
Aの大きさは、少なくともヒートパイプ20の外周を覆う
ものであればよい。

【００１８】次に、上記それぞれの実施例に示した受熱
プレートの第４の実施例を図７に示す。図７において
は、コの字型のヒートパイプ20を第１の受熱プレート10
と第２の受熱プレート10A間に配置した実施例を示して
いる。図７においては、第１の受熱プレート10にはカシ
メ部12が設けられ、また、第２の受熱プレート10Aに
は、当該カシメ部12が挿入されるカシメ穴12Aと、前記
ヒートパイプ20の外周を包み込む如く設けられるヒート
パイプ固定部14が設けられている。当該カシメ部分の構
造は、前記第１の実施例で述べたカシメ構造と同様のも
のである。また図７において点線部分60は発熱体を示し
ている。また、第５の実施例を図８に示す。図８におい
ては、前記第４の実施例の第１の受熱プレート10と第２
の受熱プレート10Aとの接続を、前記第２の実施例にお
いて述べた接着剤30で行ったものを示している。

【００１９】上記図７もしくは図８に示す実施例に放熱
具を設けることにより、発熱体60の熱を積極的に放出で
きる。この手段として、図９に示すようにファンモータ
80を付加したり、また、図１０に示すように受熱プレー
トを加工してフィン82を設けたり、これらフィン82とフ
ァンモータ80を同時に設けてもよい。特にフィン82の位
置はファンモータ80の風の流路に形成されるのが好まし
い。さらにヒートパイプ20は複数本に分けてもよいし、
ロの字型に配置してもよい。

【００２０】図９には、本発明の第６の実施例とするヒ
ートシンクを、図１０には本発明の第７の実施例とする
ヒートシンクの斜視図を示している。図９においては、
第１の受熱プレート10の一端部分、すなわちコの字型ヒ
ートパイプ20の開口部付近に発熱体60が配置され、第２
の受熱プレート10Aの他端部分には放熱具となるファン
モータ80が配置されている。なお、他の部分について
は、図７もしくは図８に示すものと同一もしくは相当分
であるので説明は省略する。また、本実施例において
は、図８に示すように第１の受熱プレート10と第２の受
熱プレート10Aとの密着は接着剤で行っているが、図７
の実施例のようにカシメにより行ってもよい。

【００２１】図１０には、本発明の第７の実施例とする
ヒートシンクを示している。図１０では、前記図９に示
すファンモータ80を放熱用のフィン82に置き換えたもの
が示してある。当該フィン82は、第２の受熱プレート10
Aの一部を切り起こして放熱面積を稼いでいる。当該フ
ィン82は、第２の受熱プレート10Aから成形してもよい
し、他の部品からなるフィンを第２の受熱プレート10A
に密着させてもよい。このときには、カシメや接着剤お
よびねじ止めによりフィンの取付を行うものとする。特
にフィンを形成するときは、一方の受熱プレートのみ延
長折り返しや切起すことによって成形すれば熱伝導をさ
ほど低下させることなくヒートシンクの表面積を増加で
きるといった副次的な効果がある。

【００２２】次に、図１の第１の実施例と、図８の第５
の実施例とを組み合わせたヒートシンクを、本発明の第
８の実施例として図１１に示す。図１１においては、上
述したような円筒型ヒートパイプ20の代わりに、扁平加
工したヒートパイプを使用している。図１１において、
発熱体60上には第１の受熱プレート10と第２の受熱プレ
ート10Aとがあり、当該それぞれの受熱プレートの中心
軸方向にはヒートパイプ20の一端が接触しており、当該
ヒートパイプ20は、コンテナ22を介してこの他端を第１
の放熱具40と第２の放熱具40Aとが形成する空間に配置
されている。ここで前記第１乃至第３の実施例において
は、ヒートパイプ20の一端部分は、各受熱プレートの一
辺に設けていたが、本実施例においては、図１１に示さ
れるように各受熱プレートの中心軸を貫通する如く設け
ている。このようなヒートパイプ20の配置は、搭載され
る機器により、各受熱プレートの一辺に設けられない場
合の配置例であり、例えば図１に示すように、ヒートパ
イプ20は各受熱プレートの一辺に配置してもよい。

【００２３】また、図１１における第１の放熱具40と第
２の放熱具40A、ヒートパイプ20の他端との基本的な接
続構成は、第２の実施例として説明した図４と同様のも
のとなっており、第１の放熱具40と第２の放熱具40Aと
の内周がヒートパイプ20の他端部の外周と接触し、熱伝
達を行っている。また、第３の放熱具40Bは、第２のヒ
ートパイプ20Aを第１の放熱具40に固定し、且つ第１の
放熱具40全体に均熱化を施すものであり、ヒートパイプ
固定部44を有し、ここで第２のヒートパイプ20を固定し
ている。当該図１１においては、第１の受熱プレート10
と第２の受熱プレート10Aとの密着、および第１の放熱
具40と第２と第３の放熱具との密着手段は、カシメであ
っても接着剤であってもよい。また、特に第３の放熱具
40Bにおいては、特に本発明の構成にすることはなく、
例えば、あらかじめ第２のヒートパイプ20Aを組み込み
固定した放熱具とし、この一体化された放熱具40Bと第
２のヒートパイプ20Aとを第１の放熱具40に密着しても
よい。

【００２４】なお、上記第８の実施例に示す図１１の放
熱具一体部分は、ヒートパイプ20の他端部分を軸に回転
動作を行うヒンジ機構となっている。すなわち携帯用の
コンピュータにこのようなヒートシンクを使用する場合
では、発熱体60はキーボード下のスペースに配置され、
放熱具部分については、表示画面の裏側に配置するもの
となり、ヒートシンク20の他端部分の放熱具部分は、当
該ヒートシンク20の軸方向を中心として回転可能になっ
ている。周知の通り当該回転部分にはグリースを塗布
し、表示部分の開閉時の摩擦を軽減している。この図１
１の矢印方向から見た側面拡大図を図１２に示す。図１
２において、ヒートパイプ20は第１の放熱具40と第２の
放熱具40Aの内周に囲まれるように配置されており、第
１の放熱具40と第２の放熱具40Aとが形成する内部空間
には、熱伝導性に優れ、且つ潤滑性にも優れたグリース
36が塗布されている。また、70は当該グリース36が外部
に漏れるのを防止するシール材である。

【００２５】なお、当該シール材70は、本発明にかか
る、構造は、クリアランスが小さく、グリース36を極小
とできるために、グリース36の漏れに対する考慮はあま
り必要ないが、他の外力からの保護のために、図１３も
しくは図１４に示す接続手段により両放熱具を接続す
る。外力を考慮する必要がなければ、シールテープを貼
り付けてもい。

【００２６】図１３では、シール材70は、リン青銅やベ
リリウム銅あるいはステンレスなどをバネアクションが
行えるようにＵ字型やリング型、あるいはＪ字型などの
略Ｕ字型に加工している。製造工程時において、前記ヒ
ートパイプ20の外周部に第１の放熱具40と第２の放熱具
40Aを仮接続し、この後にバネ作用を有するシール材70
を装着する。

【００２７】図１４においては、シール材70は、リン青
銅やベリリウム銅あるいはステンレスなどを第１の放熱
具40と第２の放熱具40Aに適長分巻き付けた後に両端部
付近をカシメ部72としてカシメている。

【００２８】なお、当該第８の実施例では、第１の放熱
具40と第２の放熱具40Aとの接合、密着の一例としてシ
ール材70を使用しているが、当該シール材70は、上記そ
れぞれの実施例に示す第１の受熱プレート10と第２の受
熱プレート10Aにも使用してよいものである。このよう
な場合、グリース36を使用しないこともあり、当該シー
ル材70は単に両受熱プレートの接合、密着を維持するも
ので使用してもよい。

【００２９】上記それぞれの実施例においては、ヒート
パイプ20は円筒形のものを使用しているが、これはヒン
ジ機構部以外について角筒状のものであってもよい。ま
た、特に図７乃至図１１においては、ヒートパイプ20の
加工形状をコの字型としているが、棒状やＬ字型、また
はこれらの組み合わせであってもよいし、ヒートパイプ
20と第２のヒートパイプ20Aは一つのヒートパイプを変
形して構成してもよい。さらに、上述した各々のプレー
トは、例えば、銅やアルミニウム等の加工性と熱伝導を
両立できるものでれば材質が限定されるものではない。

【００３０】

【発明の効果】上記構成にすることで、小型小径で全体
の熱抵抗が小さいヒートシンクが提供できる。すなわ
ち、従来のように一枚の受熱プレートをヒートパイプの
外周に沿って曲げ加工を施さなくてすむので、ヒートシ
ンクと受熱プレートとの密着性が向上し、両者間の熱伝
導が向上する。

【００３１】また、従来では受熱プレートを曲げ加工す
るために、組立の都合上受熱プレート上のヒートパイプ
形状は棒状としなくてはならなかったが、本発明により
ヒートパイプはコの字やＬ字、またはこれらの組み合わ
せ形状に形成可能であるので、要求に応じた特性を持つ
ヒートシンクが提供できる。

【００３２】また、特に図１１に示す第８の実施例のよ
うに、熱伝達部分とヒンジ機構とを兼ねるヒートシンク
にあっては、シール材がグリース等の潤滑剤の漏れ防止
作用を実現すると共に、放熱具や第１の受熱プレートと
第２の放熱具や第２の受熱プレートとの密着を維持する
ので、両者の接合は簡素な構成で実現できる。特にバネ
アクションを持つシール材においては、両者間にはさみ
込むだけでよいため、クリアランスを極少とできるので
良好な接合が維持できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例とするヒートシンクを示
す

【図２】図１の側面図を示す

【図３】図１のカシメ部付近の拡大図を示す

【図４】本発明の第２の実施例とするヒートシンクを示
す

【図５】図４の側面部分拡大図を示す

【図６】本発明の第３の実施例とするヒートシンクを示
す

【図７】本発明の第４の実施例とするヒートシンクを示
す

【図８】本発明の第５の実施例とするヒートシンクを示
す

【図９】本発明の第６の実施例とするヒートシンクを示
す

【図１０】本発明の第７の実施例とするヒートシンクを
示す

【図１１】本発明の第８の実施例とするヒートシンクを
示す

【図１２】図１１の合わせ目部分の１実施例を示す

【図１３】図１１の合わせ目部分の２実施例を示す

【図１４】図１１の合わせ目部分の３実施例を示

【図１５】従来のヒートシンクの概略図を示す

【図１６】従来の受熱プレートとヒートパイプとの接触
部分の一例を示す

【図１７】従来の受熱プレートとヒートパイプとの接触
部分の一例を示す

【符号の説明】

図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 １０ 第１の受熱プレート １０Ａ 第２の受熱プレート １２ カシメ部 １２Ａ カシメ穴 １４、４４ ヒートパイプ固定部 ２０ ヒートパイプ ２０Ａ 第２のヒートパイプ ２２ コンテナ ３０ 接着剤 ３２ 隙間 ３４ 合わせ目 ３６ グリース ４０ 第１の放熱具 ４０Ａ 第２の放熱具 ４０Ｂ 第３の放熱具 ４２ パイプ部分 ５０ 中心固定具 ６０ 発熱体 ７０ シール材 ７２ シールカシメ部 ８０ ファンモータ ８２ フィン

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒートパイプと、当該ヒートパイプのほぼ
   全面を包み込むように変形させた少なくとも２枚の平板
   を備え、当該２枚の平板が上記ヒートパイプを挟んで熱
   的且つ機械的に接合したことを特徴とするヒートシン
   ク。
2. 【請求項２】少なくとも一本でコの字またはロの字型を
   構成したヒートパイプを用いたヒートシンクの一部に発
   熱体が密着していることを特徴とする請求項１記載のヒ
   ートシンク。
3. 【請求項３】平板の少なくとも一部にフィンを構成した
   ことを特徴とする請求項１および請求項２に記載のヒー
   トシンク。
4. 【請求項４】平板の少なくとも一部にファンモータを搭
   載したことを特徴とする請求項１および請求項２に記載
   のヒートシンク。
5. 【請求項５】第１の平板と、当該板の上面に第２の平板
   を備え、これら第１の平板と第２の平板の一部にヒート
   パイプ固定部を形成すると共に当該ヒートパイプ固定部
   内周に前記ヒートパイプの一端の外周が接触し、前記第
   １の平板と第２の平板とが密着固定され、前記ヒートパ
   イプの他端が放熱具または受熱具に接続されていること
   を特徴とするヒートシンク。
6. 【請求項６】ヒートパイプを軸にして、第１と第２の平
   板との接合をヒンジ機構としたことを特徴とする請求項
   ５に記載のヒートシンク。
7. 【請求項７】ヒートパイプを挟み込んだヒンジ機構の第
   １と第２の平板の合わせ目にシール材を付けた請求項５
   に記載のヒートシンク。
8. 【請求項８】ヒートパイプを挟んだ２枚の平板の固定は
   カシメでなされることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ７に記載のヒートシンク。
9. 【請求項９】ヒートパイプを挟んだ２枚の平板の固定が
   接着剤を塗布することでなされた請求項１乃至請求項７
   に記載のヒートシンク。
10. 【請求項１０】シール材が断面略Ｕ字型でバネアクショ
    ンを持つ形状としたことを特徴とする請求項６に記載の
    ヒートシンク。
11. 【請求項１１】シール材にシールカシメ部を有し、これ
    によりシール材を固定したことを特徴とする請求項７お
    よび請求項１０に記載のヒートシンク。
12. 【請求項１２】平板を受熱具と放熱具の少なくとも一方
    に使用することを特徴とする請求項１乃至１１のヒート
    シンク。