特許 6336364 ヒートシンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6336364

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】ヒートシンク

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20180528BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/46 Z

   H05K7/20 N

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-187025(P2014-187025)

(22)【出願日】2014年9月12日

(65)【公開番号】特開2016-62919(P2016-62919A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年4月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222484

【氏名又は名称】株式会社ティラド

(74)【代理人】

【識別番号】100082843

【弁理士】

【氏名又は名称】窪田 卓美

(72)【発明者】

【氏名】後藤 啓太

(72)【発明者】

【氏名】山崎 丈嗣

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５３３８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６６６８９１５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００２−０４６４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３５５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１３８７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００４１５６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０４６２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７７４８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部（１）の外周に側壁部（２）が形成された平面方形の皿状体（３）と、その皿状体（３）の開口を閉塞する蓋体（４）と、により内部に偏平な流路が形成された本体（５）を構成し、その本体（５）の内部にインナーフィンが介装され、本体（５）の一端と他端とに冷媒の出入口（７）が形成され、前記底部（１）および／または蓋体（４）に被冷却体（６）が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の一方の出入口（７）側に一対の第１インナーフィン（８）が第１バイパス路（１０）を介して幅方向に並列され、
前記一対の第１インナーフィン（８）の端部から空間（１１）を空けて、他方の出入口（７）側に、第２インナーフィン（９）が配置され、その第２インナーフィン（９）の幅方向の両側と側壁部（２）との間には一対の第２バイパス路（１３）が形成され、
前記空間（１１）に平面漏斗状の仕切（１２）が配置され、その漏斗状の拡開側が第２インナーフィン（９）の両側に位置し、漏斗状の絞り側が前記第１バイパス路（１０）に連通し、
一対の第１インナーフィン（８）の位置と第２インナーフィン（９）の位置とに、被冷却体（６）が配置されるヒートシンク。

【請求項2】

底部（１）の外周に側壁部（２）が形成された平面方形の皿状体（３）と、その皿状体（３）の開口を閉塞する蓋体（４）と、により内部に偏平な流路が形成された本体（５）を構成し、その本体（５）の内部にインナーフィンが介装され、本体（５）の一端と他端とに冷媒の第１及び第２の出入口（７）が形成され、前記底部（１）および／または蓋体（４）に被冷却体（６）が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の第１の出入口（７）側に第１インナーフィン（８）が、本体（５）の幅方向の一方側に寄せて配置され、その他方側と側壁部（２）との間に第１バイパス路（１０）が形成され、
前記第１インナーフィン（８）の端部から空間（１１）を空けて、第２の出入口（７）側に、第２インナーフィン（９）が本体（５）の幅方向の他方側の側壁部（２）に寄せて配置され、その第２インナーフィン（９）の幅方向の一方側と側壁部（２）との間に第２バイパス路（１３）が形成され、
前記空間（１１）を介して、冷媒（１５）の下流側に位置するインナーフィンの他方側部分に比較的低温の冷媒が流通し、一方側部分に比較的高温の冷媒が流通するように構成し、
第１インナーフィン（８）の位置と第２インナーフィン（９）の位置とに、被冷却体（６）が配置されるヒートシンク。

【請求項3】

底部（１）の外周に側壁部（２）が形成された平面方形の皿状体（３）と、その皿状体（３）の開口を閉塞する蓋体（４）と、により内部に偏平な流路が形成された本体（５）を構成し、その本体（５）の内部にインナーフィンが介装され、本体（５）の一端と他端とに冷媒の出入口（７）が形成され、前記底部（１）および／または蓋体（４）に被冷却体（６）が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の一方の出入口（７）側に一対の第１インナーフィン（８）が第１バイパス路（１０）を介して幅方向に並列され、
前記一対の第１インナーフィン（８）の端部から空間（１１）を空けて、他方の出入口（７）側に、第２インナーフィン（９）が配置され、その第２インナーフィン（９）の幅方向の両側は前記側壁部（２）に接して配置され、
冷媒が上流側に位置する一対の第１インナーフィン（８）と第１バイパス路（１０）とに供給され、下流側に位置する第２インナーフィン（９）の幅方向中央部分に比較的温度の低い冷媒が流通し、幅方向の両側部に比較的温度の高い冷媒に流通するように構成し、
一対の第１インナーフィン（８）の位置と第２インナーフィン（９）の位置とに、被冷却体（６）が配置されるヒートシンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏平流路内にインナーフィンを有し、その外面側に半導体等の被冷却体を取付けて、それを冷却するヒートシンクに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１にヒートシンクが提案されている。これは、方形の枠体内にインナーフィンを配置し、それらの上下両端にプレートを設けて、全体を一体的にろう付け固定したものである。そして冷媒をその一端側から他端側に流通させ、プレートの表面に半導体集積回路等を取付け、それを冷媒によって冷却するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−６０１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、このようなヒートシンクの外面に取付ける半導体等の集積回路は、冷媒の流れに沿って多数並列される。ところが、冷媒が上流側から下流側に流通するに従って、その温度が次第に高くなり、より下流に位置する半導体の冷却能力が低下する欠点がある。
そこで、本発明は冷媒の上流側と下流側との何れでも、冷却能力を比較的高く維持できるヒートシンクを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１に記載の本発明は、底部(1)の外周に側壁部(2)が形成された平面方形の皿状体(3)と、その皿状体(3)の開口を閉塞する蓋体(4)と、により内部に偏平な流路が形成された本体(5)を構成し、その本体(5)の内部にインナーフィンが介装され、本体(5)の一端と他端とに冷媒の出入口(7)が形成され、前記底部(1)および／または蓋体(4)に被冷却体(6)が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の一方の出入口(7)側に一対の第１インナーフィン(8)が第１バイパス路(10)を介して幅方向に並列され、
前記一対の第１インナーフィン(8)の端部から空間(11)を空けて、他方の出入口(7)側に、第２インナーフィン(9)が配置され、その第２インナーフィン(9)の幅方向の両側と側壁部(2)との間には一対の第２バイパス路(13)が形成され
前記空間(11)に平面漏斗状の仕切(12)が配置され、その漏斗状の拡開側が第２インナーフィン(9)の両側に位置し、漏斗状の絞り側が前記第１バイパス路(10)に連通し、
一対の第１インナーフィン(8)の位置と第２インナーフィン(9)の位置とに、被冷却体(6)が配置されるヒートシンクである。

【0007】

請求項２に記載の本発明は、底部１の外周に側壁部２が形成された平面方形の皿状体３と、その皿状体３の開口を閉塞する蓋体４と、により内部に偏平な流路が形成された本体５を構成し、その本体５の内部にインナーフィンが介装され、本体５の一端と他端とに冷媒の第１及び第２の出入口７が形成され、前記底部１および／または蓋体４に被冷却体６が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の第１の出入口７側に第１インナーフィン８が、本体５の幅方向の一方側に寄せて配置され、その他方側と側壁部２との間に第１バイパス路１０が形成され、
前記第１インナーフィン８の端部から空間１１を空けて、第２の出入口７側に、第２インナーフィン９が本体５の幅方向の他方側の側壁部２に寄せて配置され、その第２インナーフィン９の幅方向の一方側と側壁部２との間に第２バイパス路１３が形成され、
前記空間１１を介して、冷媒１５の下流側に位置するインナーフィンの他方側部分に比較的低温の冷媒が流通し、一方側部分に比較的高温の冷媒が流通するように構成し、
第１インナーフィン８の位置と第２インナーフィン９の位置とに、被冷却体６が配置されるヒートシンクである。

【0008】

請求項３に記載の本発明は、底部１の外周に側壁部２が形成された平面方形の皿状体３と、その皿状体３の開口を閉塞する蓋体４と、により内部に偏平な流路が形成された本体５を構成し、その本体５の内部にインナーフィンが介装され、本体５の一端と他端とに冷媒の出入口７が形成され、前記底部１および／または蓋体４に被冷却体６が取付られるヒートシンクにおいて、
冷媒の一方の出入口７側に一対の第１インナーフィン８が第１バイパス路１０を介して幅方向に並列され、
前記一対の第１インナーフィン８の端部から空間１１を空けて、他方の出入口７側に、第２インナーフィン９が配置され、その第２インナーフィン９の幅方向の両側は前記側壁部２に接して配置され、
冷媒が上流側に位置する一対の第１インナーフィン８と第１バイパス路１０とに供給され、下流側に位置する第２インナーフィン９の幅方向中央部分に比較的温度の低い冷媒が流通し、幅方向の両側部に比較的温度の高い冷媒に流通するように構成し、
一対の第１インナーフィン８の位置と第２インナーフィン９の位置とに、被冷却体６が配置されるヒートシンクである。

【発明の効果】

【0009】

請求項１に記載の発明は、一対の第１インナーフィン８と第２インナーフィン９との空間１１に平面漏斗状の仕切１２が形成されているため、上流側のインナーフィンを通過して比較的高温となった冷媒を下流側で第２バイパス路１３でバイパスし、比較的低温の冷媒のみを第１バイパス路１０から第２インナーフィン９に供給するものである。そのため、各部の冷媒能力を高め、夫々のインナーフィンの位置に配置される被冷却体６を効果的に冷却できる。

【0011】

請求項２に記載の発明は、第１インナーフィン８の他側と第２インナーフィン９の一側とに、第１バイパス路１０、第２バイパス路１３が形成され、両フィン間に空間１１が配置されて、空間１１を介して、冷媒１５の下流側に位置する第２インナーフィン９の他方側部分に比較的低温の冷媒が流通し、一方側部分に比較的高温の冷媒が流通するように構成したものである。そのため、冷媒の下流側に位置するインナーフィンの低温冷媒の流通部分の位置には、容量の大きな被冷却体６を配置し、インナーフィンの高温冷媒の流通部分の位置には容量の小さな被冷却体６ａを配置して、各部を有効に利用できる。

【0012】

請求項３に記載の発明は、冷媒の一方の出入口７側に一対の第１インナーフィン８が第１バイパス路１０を介して幅方向に並列され、
その一対の第１インナーフィン８の端部から空間１１を空けて、他方の出入口７側に、第２インナーフィン９が配置され、その第２インナーフィン９の幅方向の両側は側壁部２に接して配置され、
冷媒が上流側に位置する一対の第１インナーフィン８と第１バイパス路１０とに供給され、下流側に位置する第２インナーフィン９の幅方向中央部分に比較的温度の低い冷媒が流通し、幅方向の両側部に比較的温度の高い冷媒が流通するように構成したものである。
そのため、冷媒の下流側に位置するインナーフィンの中央部分の低温冷媒の流通部分の位置には、容量の大きな被冷却体６を配置し、インナーフィンの両側部の高温冷媒の流通部分の位置には容量の小さな被冷却体６ａを配置して、各部を有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施例のヒートシンクの内部構造を示す平面図。

【図2】同第２実施例のヒートシンクの内部構造を示す平面図。

【図3】同第１、第２の各実施例の分解斜視図。

【図4】本発明の第３実施例のヒートシンクの内部構造を示す平面図。

【図5】本発明の第４実施例のヒートシンクの内部構造を示す平面図。

【図6】同実施例の蓋体４の表面上の被冷却体６，６ａの取付け状態を示す説明図。

【図7】本発明の第５実施例のヒートシンクの内部構造を示す平面図。

【図8】同実施例の蓋体４の表面上の被冷却体６，６ａの取付け状態を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。

【実施例1】

【0015】

図１及び図３は本発明の第１実施例の内部構造及び分解斜視図である。
このヒートシンクは、図３に示す如く、外周が同一形状の底部１と枠形の側壁部２と蓋体４とを有する。そして底部１上に側壁部２が載置され、その側壁部２内に一対の第１インナーフィン８及び第２インナーフィン９並びに仕切１２が配置され、それらの上面に蓋体４が取付けられる。
底部１の他端には出入口７が穿設され、蓋体４の一端にも出入口７が穿設されている。そしてそれらは一体的にろう付け固定される。

【0016】

その内部構造は図１に示す如く、上流側の出入口７側に第１バイパス路１０を介して一対の第１インナーフィン８が配置され、それらの下流側に空間１１を介して第２インナーフィン９が配置され、その空間１１に仕切１２が介装される。
この仕切１２は平面漏斗状に形成され、その仕切１２の拡開側が第２インナーフィン９の上流端縁を抱持し、その絞り側が第１バイパス路１０の下流端に接続される。

【0017】

〔実施例１の作用〕
図１において、左端に開口した出入口７から冷媒１５が流入し、それが一対の第１インナーフィン８を流通すると共に、その一部は第１バイパス路１０に導かれる。第１インナーフィン８に供給された低温冷媒１５ａは、第１インナーフィン８内を流通するに従い、次第に高温となり、高温冷媒１５ｂとなって仕切１２の外周に導かれて第２バイパス路１３を通過し、右端の出入口７から流出する。
一方、出入口７から第１バイパス路１０に供給された低温冷媒１５ａは、そのまま仕切１２の内部に導かれ第２インナーフィン９に供給され、次第に高温となって右端の出入口７から外部に流出する。

【0018】

蓋体４の上面およびまたは底部１の下面には、複数の被冷却体６が配置され、内部に冷媒１５が流通することによってそれらを冷却する。この例では、一対の第１インナーフィン８の位置に一対の被冷却体６が並列され、第２インナーフィン９の位置に一つの被冷却体６が配置され、夫々比較的低温の冷媒によってそれらが冷却される。なお、一対の第１インナーフィン８内の冷媒の流通抵抗は、第１バイパス路１０の流通抵抗と略同じとする。そのため、第１バイパス路１０を流通する冷媒の流量と、一対の第１インナーフィン８を流通する冷媒の流量が略同じになる。

【実施例2】

【0019】

次に、図２は本発明の第２実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、冷媒１５の流通方向が図１のそれと逆である点のみである。
そして、図２において、右側の出入口７から流入した低温冷媒１５ａは、その一部が第２インナーフィン９内を流通し、それ以外の低温冷媒１５ａは一対の第２バイパス路１３を流通する。そして第２インナーフィン９内に導かれた低温冷媒１５ａは、被冷却体６を冷却して高温冷媒１５ｂとなり、仕切１２を介して第１バイパス路１０から直接左側の出入口７に導かれる。また、一対の第２バイパス路１３に導かれた低温冷媒１５ａは、仕切１２の斜面に案内されて一対の第１インナーフィン８に供給され、第１インナーフィン８に配置された夫々の被冷却体６を冷却し高温冷媒１５ｂとなって左側の出入口７から外部に流出する。この例では、第２インナーフィン９内の冷媒の流通抵抗は、一対の第２バイパス路１３の流通抵抗と略同じに調整されている。そして、一対の第２バイパス路１３を流通する冷媒の流量と、第２インナーフィン９を流通する冷媒の流量は略同じである。

【実施例3】

【0020】

次に、図４は本発明の第３実施例であり、この例は第１インナーフィン８と第２インナーフィン９とが空間１１を介して冷媒の流通方向に離間して配置され、第１インナーフィン８は本体５の幅方向の一方寄りに配置され、第２インナーフィン９はそれが他方寄りに配置されている。そして、夫々のインナーフィン８，９と枠体からなる側壁部２との間に、第１バイパス路１０及び第２バイパス路１３を形成している。さらに、空間１１には斜めの仕切１２が配置され、その一端が第１インナーフィン８の端縁の下流端に接触し、他端が第２インナーフィン９の端縁の上流端に接触する。この例では、第１バイパス路１０の冷媒の流通抵抗と、第１インナーフィン８の冷媒の流通抵抗とが略等しく調整されている。

【0021】

〔実施例３の作用〕
図４において、左側の出入口７から流入した冷媒１５は、第１インナーフィン８の内部と第１バイパス路１０とに分流する。第１インナーフィン８内に流入した低温冷媒１５ａは、第１インナーフィン８の位置に配置された図示しない被冷却体を冷却し、高温冷媒１５ｂとなって空間１１に導かれ、そこに配置された仕切１２によって第２バイパス路１３に導かれる。
一方、第１バイパス路１０内を流通する低温冷媒１５ａは、仕切１２の下流側に導かれ第２インナーフィン９内を流通し、第２インナーフィン９の位置に配置された図示しない被冷却体を冷却して、高温冷媒１５ｂとなって右側の出入口７に導かれる。
なお、この例では冷媒１５が左側の出入口７から右側の出入口７に導かれたが、それとは逆に右側の出入口７から左側の出入口７に導いてもよい。その場合、各冷媒の矢印方向が逆になる。

【実施例4】

【0022】

次に、図５は本発明の第４実施例であり、この例が図４のそれと異なる点は、空間１１内に仕切１２が存在しない点である。

【0023】

〔実施例４の作用〕
左側の出入口７から流入した冷媒１５は、第１インナーフィン８内と第１バイパス路１０とに流通する。第１バイパス路１０は、流通抵抗が小であるため流路断面当たりの流量が大となり、第１インナーフィン８内では流量が小となる。第１バイパス路１０内を流通した低温冷媒１５ａは、他方側に寄せられた第２インナーフィン９の第１バイパス路１０に近い側により多く流通し、第１インナーフィン８を通過して比較的高温となった高温冷媒１５ｂは、第２インナーフィン９内を第２バイパス路１３側に近い位置を流通し、低温冷媒１５ａと混合してその中間温度の冷媒１５が第２バイパス路１３側をより多く流通する。

【0024】

そのため第２インナーフィン９においては、第２バイパス路１３側に近い第２インナーフィン９内を比較的温度の高い混合冷媒が流通し、比較的温度の低い冷媒が第２バイパス路１３と逆側を流通する。
そこでこの例では、第２インナーフィン９の第２バイパス路１３側には、図６に示す如く、比較的容量の小さな被冷却体６ａを配置し、それと逆側には比較的容量の大きな被冷却体６を配置する。そして、それらが夫々各温度の冷媒により冷却される。
なお、図５の例においては、左側の出入口７から右側の出入口７に冷媒を流通させたが、それを逆にすることもできる。その場合、下流側の第１インナーフィン８に被冷却体６と６ａが配置されることになる。

【実施例5】

【0025】

次に、図７は本発明の第５実施例であり、この例は冷媒の上流側に一対の第１インナーフィン８が第１バイパス路１０を介して配置され、それらの下流側に空間１１を介して第２インナーフィン９が配置される。
この第２インナーフィン９は、その幅方向両端が枠体からなる側壁部２に接する。

【0026】

〔実施例５の作用〕
左側の出入口７から導かれた冷媒１５は、一対の第１インナーフィン８に供給されると共に、第１バイパス路１０に供給される。そして、比較的流通抵抗の低い第１バイパス路１０を流通した低温冷媒１５ａは、第２インナーフィン９の幅方向中心部に導かれる。
また、第１インナーフィン８を流通した冷媒は、それらの位置に配置された被冷却体６を冷却して高温冷媒１５ｂとなり、それが第２インナーフィン９の両側部近傍を流通し、第１バイパス路１０を通った冷媒と混合して、それらの中間の温度となって右側の出入口７に導かれる。

【0027】

従って、第２インナーフィン９の幅方向中間部には低温冷媒１５ａが流通し易く、幅方向両端部には低温冷媒１５ａと高温冷媒１５ｂとの混合体が流通する。そこで、図８に示す如く、第２インナーフィン９の中間部の位置には容量の比較的大きな被冷却体６を配置し、その両側には容量の比較的小さな被冷却体６ａを配置して、それらを各温度の冷媒により冷却することができる。

【0028】

〔変形例〕
これらの実施例では、図３に示す如く、底部１と側壁部２とが別体で形成され、それがろう付けにより一体的に固定されたものであるが、それに変えて底部１と側壁部２とを一体にして皿状に形成し、その開口端に蓋体４を止着してもよい。
また、これらの例では第１インナーフィン８が波形に曲折され、その稜線方向が冷媒の流通方向に配置されたが、それに変えてオフセット型のインナーフィンを配置することもできる。
また、この例では偏平な流路を一段にしたが、それを複数段積層することもできる。
また、図３において、底部１の下面側に被冷却体６を配置することもできる。

【符号の説明】

【0029】

１ 底部
２ 側壁部
３ 皿状体
４ 蓋体
５ 本体
６ 被冷却体
６ａ 被冷却体
７ 出入口
８ 第１インナーフィン
９ 第２インナーフィン

【0030】

１０ 第１バイパス路
１１ 空間
１２ 仕切
１３ 第２バイパス路
１４ ヒートシンク
１５ 冷媒
１５ａ 低温冷媒
１５ｂ 高温冷媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】