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(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】
(24)【登録日】2022-06-06
(45)【発行日】2022-06-14
(54)【発明の名称】ヒートシンク
(51)【国際特許分類】
H01L 23/427 20060101AFI20220607BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 B
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018204302
(22)【出願日】2018-10-30
(65)【公開番号】P2020072161
(43)【公開日】2020-05-07
【審査請求日】2021-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】508312522
【氏名又は名称】株式会社 エヌ・テック
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】富樫 健吾
(72)【発明者】
【氏名】小西 和弘
(72)【発明者】
【氏名】萩原 貴之
【審査官】多賀 和宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０２４１２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０５３３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１４１０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８９４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５５０６０３２（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２３／４２７－２３／４７３
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱体に対して熱的に接続する受熱面と、当該受熱面と表裏をなす背面とを有する受熱部材と、前記受熱部材に対して熱的に接続する第１のヒートパイプと、
前記受熱部材及び前記第１のヒートパイプに対してそれぞれ熱的に接続する第２のヒートパイプとを備え、
前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプは、
前記受熱面から前記背面に向かう第１の方向に沿って前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプの順に積層され、
前記受熱部材は、
前記発熱体が配設される第１の領域と当該第１の領域以外の第２の領域とに区画され、
前記第２のヒートパイプは、
前記第１の領域に配設される近接ヒートパイプと、前記第２の領域に配設される離間ヒートパイプとを備え、
前記第１のヒートパイプは、
前記近接ヒートパイプと重なり合う面積よりも前記離間ヒートパイプと重なり合う面積の方が大きい
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項2】
前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプは、一端側の部位が前記受熱部材とそれぞれ重なり合い、他端側の部位が前記受熱部材から離間する方向にそれぞれ延在し、
前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプの他端側の部位には、
当該近接ヒートパイプ及び当該離間ヒートパイプの延在方向に並列する複数のフィンが取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項3】
前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプは、一端側の部位間の離間距離よりも他端側の部位間の離間距離の方が大きい
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体素子等の発熱体を冷却するヒートシンクとして、密閉のコンテナに封入された作動流体が相変化する際の潜熱を利用して当該発熱体を冷却するヒートシンク、すなわち、熱輸送機能を有するヒートパイプを使用したヒートシンクが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のヒートシンクは、３つのアルミ板が積層された積層体であり、発熱体に対して熱的に接続する受熱面を有する受熱部材と、隣接するアルミ板間に配設された複数のヒートパイプとを備える。
具体的に、複数のヒートパイプは、３つのアルミ板の積層方向に沿って積層された２層で構成されている。以下では、受熱面側から順に、１層目の複数のヒートパイプを第１のヒートパイプと記載し、２層目の複数のヒートパイプを第２のヒートパイプと記載する。すなわち、特許文献１に記載のヒートシンクでは、互いに積層された第１，第２のヒートパイプの熱輸送機能を利用することにより発熱体を冷却している。
特許文献１に記載のヒートシンクは、３つのアルミ板が積層された積層体であり、発熱体に対して熱的に接続する受熱面を有する受熱部材と、隣接するアルミ板間に配設された複数のヒートパイプとを備える。
具体的に、複数のヒートパイプは、３つのアルミ板の積層方向に沿って積層された２層で構成されている。以下では、受熱面側から順に、１層目の複数のヒートパイプを第１のヒートパイプと記載し、２層目の複数のヒートパイプを第２のヒートパイプと記載する。すなわち、特許文献１に記載のヒートシンクでは、互いに積層された第１，第２のヒートパイプの熱輸送機能を利用することにより発熱体を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭５７－８０７４８号公報（第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、発熱体のサイズが小さくなった場合には、ヒートパイプの設計上、第２のヒートパイプを構成する全てのヒートパイプと発熱体との離間距離を同一にすることは難しい。すなわち、第２のヒートパイプでは、発熱体との離間距離が比較的に小さいヒートパイプ（以下、近接ヒートパイプと記載）と、発熱体との離間距離が比較的に大きいヒートパイプ（以下、離間ヒートパイプと記載）とが存在することとなる。
この場合、近接ヒートパイプは、発熱体との離間距離が比較的に小さいため、受熱部材を介して発熱体からの熱を十分に取り込み、熱輸送機能を十分に発揮することができると考えられる。一方、離間ヒートパイプは、発熱体との離間距離が比較的に大きいため、受熱部材を介して発熱体からの熱を十分に取り込むことができず、熱輸送機能を十分に発揮することができないと考えられる。すなわち、発熱体のサイズが小さい場合には、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させることができず、ヒートシンクの冷却性能を向上させることが難しい、という問題がある。
この場合、近接ヒートパイプは、発熱体との離間距離が比較的に小さいため、受熱部材を介して発熱体からの熱を十分に取り込み、熱輸送機能を十分に発揮することができると考えられる。一方、離間ヒートパイプは、発熱体との離間距離が比較的に大きいため、受熱部材を介して発熱体からの熱を十分に取り込むことができず、熱輸送機能を十分に発揮することができないと考えられる。すなわち、発熱体のサイズが小さい場合には、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させることができず、ヒートシンクの冷却性能を向上させることが難しい、という問題がある。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発熱体のサイズが小さい場合であっても、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させ、冷却性能を向上させることができるヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、発熱体に対して熱的に接続する受熱面と、当該受熱面と表裏をなす背面とを有する受熱部材と、前記受熱部材に対して熱的に接続する第１のヒートパイプと、前記受熱部材及び前記第１のヒートパイプに対してそれぞれ熱的に接続する第２のヒートパイプとを備え、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプは、前記受熱面から前記背面に向かう第１の方向に沿って前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプの順に積層され、前記第２のヒートパイプは、前記第１の方向に沿って見て、前記受熱部材全体の領域を前記発熱体が配設される第１の領域と当該第１の領域以外の第２の領域とに区画した場合に、前記第１の領域に配設される近接ヒートパイプと、前記第２の領域に配設される離間ヒートパイプとを備え、前記第１のヒートパイプは、前記第１の方向に沿って見た場合に、前記近接ヒートパイプと重なり合う面積よりも前記離間ヒートパイプと重なり合う面積の方が大きいことを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係るヒートシンクでは、上記発明において、前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプは、前記第１の方向に沿って見た場合に、一端側の部位が前記受熱部材とそれぞれ重なり合い、他端側の部位が前記受熱部材から離間する方向にそれぞれ延在し、前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプの他端側の部位には、当該近接ヒートパイプ及び当該離間ヒートパイプの延在方向に並列する複数のフィンが取り付けられていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係るヒートシンクでは、上記発明において、前記近接ヒートパイプ及び前記離間ヒートパイプは、一端側の部位間の離間距離よりも他端側の部位間の離間距離の方が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るヒートシンクによれば、発熱体のサイズが小さい場合であっても、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させ、冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【0012】
（実施の形態１）
〔ヒートシンクの構成〕
図１は、本実施の形態１に係るヒートシンク１の構成を示す斜視図である。図２は、ヒートシンク１の分解斜視図である。図３は、ヒートシンク１の平面図である。
なお、図１において、Ｚ軸は、鉛直方向に平行な軸（＋Ｚ軸側が上側、－Ｚ軸側が下側）を示している。また、Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸に直交する２つの軸である。図２以降の図面も同様である。
ヒートシンク１は、熱輸送機能を有するヒートパイプを使用したヒートシンクであり、発熱体である半導体素子等の電気部品１００（図３）を冷却する。本実施の形態１では、電気部品１００は小型の部品であって、密閉筐体２００（図１）内部に収納されている。そして、ヒートシンク１は、ヒートパイプを利用して電気部品１００からの熱を密閉筐体２００外部に熱輸送し、当該密閉筐体２００外部において放熱する。
このヒートシンク１は、図１ないし図３に示すように、受熱部材２と、複数（本実施の形態１では６本）の第１のヒートパイプ３（図２，図３）と、複数（本実施の形態１では５本）の第２のヒートパイプ４と、複数のフィン５とを備える。
〔ヒートシンクの構成〕
図１は、本実施の形態１に係るヒートシンク１の構成を示す斜視図である。図２は、ヒートシンク１の分解斜視図である。図３は、ヒートシンク１の平面図である。
なお、図１において、Ｚ軸は、鉛直方向に平行な軸（＋Ｚ軸側が上側、－Ｚ軸側が下側）を示している。また、Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸に直交する２つの軸である。図２以降の図面も同様である。
ヒートシンク１は、熱輸送機能を有するヒートパイプを使用したヒートシンクであり、発熱体である半導体素子等の電気部品１００（図３）を冷却する。本実施の形態１では、電気部品１００は小型の部品であって、密閉筐体２００（図１）内部に収納されている。そして、ヒートシンク１は、ヒートパイプを利用して電気部品１００からの熱を密閉筐体２００外部に熱輸送し、当該密閉筐体２００外部において放熱する。
このヒートシンク１は、図１ないし図３に示すように、受熱部材２と、複数（本実施の形態１では６本）の第１のヒートパイプ３（図２，図３）と、複数（本実施の形態１では５本）の第２のヒートパイプ４と、複数のフィン５とを備える。
【0013】
受熱部材２は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属材料で構成された板体をＺ軸方向に沿って複数層（本実施の形態では３層）、積層した積層体で構成されている。そして、受熱部材２は、密閉筐体２００内部において、各板面がＸＹ平面に平行となる姿勢で配置される。以下では、図２に示すように、－Ｚ軸側から順に、１層目を受熱プレート２１と記載し、２層目を第１の均熱用プレート２２と記載し、３層目を第２の均熱用プレート２３と記載する。
受熱プレート２１は、電気部品１００よりも大きい平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）を有する略正方形状の板体で構成されている。ここで、受熱プレート２１において、－Ｚ軸側の板面は、本発明に係る受熱面２ａ（図１，図２）に相当する。そして、受熱面２ａの中心位置Ｐ１には、電気部品１００が熱的に接続される（図３）。
受熱プレート２１は、電気部品１００よりも大きい平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）を有する略正方形状の板体で構成されている。ここで、受熱プレート２１において、－Ｚ軸側の板面は、本発明に係る受熱面２ａ（図１，図２）に相当する。そして、受熱面２ａの中心位置Ｐ１には、電気部品１００が熱的に接続される（図３）。
【0014】
第１の均熱用プレート２２は、受熱プレート２１と略同一の外形形状を有する。そして、第１の均熱用プレート２２は、受熱プレート２１における＋Ｚ軸側の板面に対して貼り合わせられる。すなわち、第１の均熱用プレート２２は、受熱プレート２１に対して熱的に接続している。
この第１の均熱用プレート２２には、図２に示すように、表裏を貫通し、６本の第１のヒートパイプ３の平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）と略同一の平面形状を有する第１の配置用開口２２１が形成されている。
この第１の均熱用プレート２２には、図２に示すように、表裏を貫通し、６本の第１のヒートパイプ３の平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）と略同一の平面形状を有する第１の配置用開口２２１が形成されている。
【0015】
第２の均熱用プレート２３は、受熱プレート２１及び第１の均熱用プレート２２と略同一の外形形状を有する。そして、第２の均熱用プレート２３は、第１の均熱用プレート２２における＋Ｚ軸側の板面に対して貼り合わせられる。すなわち、第２の均熱用プレート２３は、第１の均熱用プレート２２に対して熱的に接続している。ここで、第２の均熱用プレート２３において、＋Ｚ軸側の板面は、本発明に係る背面２ｂ（図１，図２）に相当する。すなわち、受熱面２ａから背面２ｂに向かう方向である＋Ｚ軸方向は、本発明に係る第１の方向に相当する。
この第２の均熱用プレート２３には、図１または図２に示すように、＋Ｘ軸側の端面から－Ｘ軸側に向けてそれぞれ延在し、５本の第２のヒートパイプ４の平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）とそれぞれ略同一の平面形状を有する５つの第２の配置用開口２３１が形成されている。
この第２の均熱用プレート２３には、図１または図２に示すように、＋Ｘ軸側の端面から－Ｘ軸側に向けてそれぞれ延在し、５本の第２のヒートパイプ４の平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）とそれぞれ略同一の平面形状を有する５つの第２の配置用開口２３１が形成されている。
【0016】
６本の第１のヒートパイプ３は、同様の構成、同様の熱輸送機能、及び同様の断面形状（長手方向に直交する断面形状）を有している。
第１のヒートパイプ３は、具体的な図示は省略したが、長尺状のコンテナ内部に作動流体が封入された構成を有する。なお、当該コンテナの材質としては、熱伝導率に優れた点から銅や銅合金、軽量性の点からアルミニウムやアルミニウム合金等を例示することができる。本実施の形態１では、第１のヒートパイプ３（当該コンテナ）は、第１の均熱用プレート２２の厚み寸法と略同一の厚み寸法を有するように扁平状の断面形状（長手方向に直交する断面形状）を有する。また、当該コンテナの内面には、一端３１（図２，図３）から他端３２（図２，図３）まで、ウィック構造体が設けられている。すなわち、当該ウィック構造体は、当該コンテナの長手方向に延在している。また、当該ウィック構造体としては、毛細管力を生じる構造体であればよく、当該コンテナの長手方向に延在した複数の細溝（グルーブ）、金属粉の焼結体、金属繊維の焼結体、金属メッシュ等を例示することができる。さらに、当該作動流体としては、コンテナの材料との適合性に応じて適宜選択可能であり、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を例示することができる。
第１のヒートパイプ３は、具体的な図示は省略したが、長尺状のコンテナ内部に作動流体が封入された構成を有する。なお、当該コンテナの材質としては、熱伝導率に優れた点から銅や銅合金、軽量性の点からアルミニウムやアルミニウム合金等を例示することができる。本実施の形態１では、第１のヒートパイプ３（当該コンテナ）は、第１の均熱用プレート２２の厚み寸法と略同一の厚み寸法を有するように扁平状の断面形状（長手方向に直交する断面形状）を有する。また、当該コンテナの内面には、一端３１（図２，図３）から他端３２（図２，図３）まで、ウィック構造体が設けられている。すなわち、当該ウィック構造体は、当該コンテナの長手方向に延在している。また、当該ウィック構造体としては、毛細管力を生じる構造体であればよく、当該コンテナの長手方向に延在した複数の細溝（グルーブ）、金属粉の焼結体、金属繊維の焼結体、金属メッシュ等を例示することができる。さらに、当該作動流体としては、コンテナの材料との適合性に応じて適宜選択可能であり、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を例示することができる。
【0017】
そして、第１のヒートパイプ３では、一端３１側の部位が加熱されると、当該部位の作動流体は、蒸発し、コンテナの内部で一端３１側から他端３２側に向かい、熱を放出することにより液化する。また、液化した作動流体は、ウィック構造体を辿って、一端３１側に戻り、再び蒸発する。すなわち、第１のヒートパイプ３は、上述した蒸発、液化、及び蒸発を繰り返すことにより、一端３１側の部位で受熱した熱を他端３２側に向けて輸送する熱輸送機能を有する。
【0018】
以上説明した６本の第１のヒートパイプ３は、受熱プレート２１及び第２の均熱用プレート２３に挟まれた状態で第１の配置用開口２２１内にそれぞれ配置される。すなわち、６本の第１のヒートパイプ３は、密閉筐体２００内部において、同一のＸＹ平面内に配置される。なお、６本の第１のヒートパイプ３と受熱プレート２１における＋Ｚ軸側の板面、第１の配置用開口２２１の縁部分、及び第２の均熱用プレート２３における－Ｚ軸側の板面との間の隙間には、半田やグリース等の熱伝導性の部材がそれぞれ介在している。すなわち、６本の第１のヒートパイプ３は、受熱プレート２１及び第１，第２の均熱用プレート２２，２３に対してそれぞれ熱的に接続している。
【0019】
また、６本の第１のヒートパイプ３の各一端３１側の部位は、図３に示すように、Ｚ軸に沿って見た場合に、電気部品１００とそれぞれ重なり合うとともに、Ｘ軸（Ｙ軸）に対して略４５°で交差する方向にそれぞれ延在する。そして、６本の第１のヒートパイプ３は、Ｚ軸に沿って見た場合に、受熱部材２全体に亘るように、複数回（例えば、１回または２回）、屈曲しつつ各他端３２までそれぞれ延在する。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１における中心位置Ｐ１付近に伝達された熱は、６本の第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により、各一端３１側の部位から各他端３２に向けて輸送され、受熱部材２全体に拡散されることとなる。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１における中心位置Ｐ１付近に伝達された熱は、６本の第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により、各一端３１側の部位から各他端３２に向けて輸送され、受熱部材２全体に拡散されることとなる。
【0020】
５本の第２のヒートパイプ４は、第１のヒートパイプ３と同様の構成、同様の熱輸送機能、及び同様の断面形状（長手方向に直交する断面形状）を有している。
そして、５本の第２のヒートパイプ４は、５つの第２の配置用開口２３１内にそれぞれ配置される。すなわち、５本の第２のヒートパイプ４は、同一のＸＹ平面内に配置される。また、第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４は、＋Ｚ軸方向に沿って第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４の順に積層されている。なお、５本の第２のヒートパイプ４と第１の均熱用プレート２２における＋Ｚ軸側の板面、６本の第１のヒートパイプ３における＋Ｚ軸側の面、及び５つの第２の配置用開口２３１の縁部分との間の隙間には、半田やグリース等の熱伝導性の部材がそれぞれ介在している。すなわち、５本の第２のヒートパイプ４は、受熱プレート２１、第１の均熱用プレート２２、第２の均熱用プレート２３、及び６本の第１のヒートパイプ３に対して熱的に接続している。
そして、５本の第２のヒートパイプ４は、５つの第２の配置用開口２３１内にそれぞれ配置される。すなわち、５本の第２のヒートパイプ４は、同一のＸＹ平面内に配置される。また、第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４は、＋Ｚ軸方向に沿って第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４の順に積層されている。なお、５本の第２のヒートパイプ４と第１の均熱用プレート２２における＋Ｚ軸側の板面、６本の第１のヒートパイプ３における＋Ｚ軸側の面、及び５つの第２の配置用開口２３１の縁部分との間の隙間には、半田やグリース等の熱伝導性の部材がそれぞれ介在している。すなわち、５本の第２のヒートパイプ４は、受熱プレート２１、第１の均熱用プレート２２、第２の均熱用プレート２３、及び６本の第１のヒートパイプ３に対して熱的に接続している。
【0021】
また、５本の第２のヒートパイプ４は、図３に示すように、各一端４１から各他端４２までＸ軸に沿って略直線状にそれぞれ延在し、Ｙ軸に沿って並列されている。すなわち、本実施の形態１では、互いに隣接する第２のヒートパイプ４同士の各一端４１側の部位間の離間距離と、各他端４２側の部位間の離間距離とは略同一に設定されている。より具体的に、５本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｙ軸方向の中央に位置する１本の第２のヒートパイプ４は、Ｚ軸に沿って見た場合に、中心位置Ｐ１に重なる位置に配設されている。また、他の４本の第２のヒートパイプ４は、Ｙ軸方向の中央に位置する１本の第２のヒートパイプ４を基準として＋Ｙ軸側及び－Ｙ軸側に略均等な間隔を空けて配設されている。また、５本の第２のヒートパイプ４は、Ｚ軸に沿って見た場合に、一端４１（図３）側の部位が受熱部材２とそれぞれ重なり合い、他端４２（図３）側の部位が受熱部材２から離間する＋Ｘ軸方向に向けてそれぞれ延在している。そして、５本の第２のヒートパイプ４の他端４２側の部位は、図１に示すように、密閉筐体２００外部に突出する。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１に伝達され、６本の第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により受熱部材２全体に拡散された熱は、５本の第２のヒートパイプ４の熱輸送機能により、各他端４２に向けて輸送され、密閉筐体２００外部に排熱されることとなる。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１に伝達され、６本の第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により受熱部材２全体に拡散された熱は、５本の第２のヒートパイプ４の熱輸送機能により、各他端４２に向けて輸送され、密閉筐体２００外部に排熱されることとなる。
【0022】
複数のフィン５は、アルミニウム等の金属材料でそれぞれ構成され、薄い平板形状をそれぞれ有する。そして、複数のフィン５は、密閉筐体２００外部において、板面がＹＺ平面にそれぞれ平行となる姿勢でＸ軸方向に特定のピッチで並列し、５本の第２のヒートパイプ４の各他端４２側の部位がそれぞれ貫通する。すなわち、複数のフィン５は、５本の第２のヒートパイプ４に対して熱的に接続している。そして、５本の第２のヒートパイプ４の熱輸送機能により密閉筐体２００外部に排熱された熱は、複数のフィン５により放熱されることとなる。
【0023】
〔第１のヒートパイプ及び第２のヒートパイプの位置関係について〕
次に、図３を参照しつつ、第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４の位置関係を説明する。
以下では、説明の便宜上、Ｚ軸に沿って見て、受熱部材２全体の領域を電気部品１００が配設される（中心位置Ｐ１を含む）第１の領域Ａｒ１（図３）と当該第１の領域Ａｒ１以外の２つの第２の領域Ａｒ２（図３）とに区画する。そして、５本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｚ軸に沿って見た場合に、第１の領域Ａｒ１に配設される３本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る近接ヒートパイプ４３（図３）に相当する。一方、２つの第２の領域Ａｒ２にそれぞれ配設される２本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る離間ヒートパイプ４４（図３）に相当する。言い換えれば、Ｚ軸に沿って見て電気部品１００とそれぞれ重なり合う３本の近接ヒートパイプ４３が配設される領域が第１の領域Ａｒ１であり、その他の領域が第２の領域Ａｒ２である。
次に、図３を参照しつつ、第１のヒートパイプ３及び第２のヒートパイプ４の位置関係を説明する。
以下では、説明の便宜上、Ｚ軸に沿って見て、受熱部材２全体の領域を電気部品１００が配設される（中心位置Ｐ１を含む）第１の領域Ａｒ１（図３）と当該第１の領域Ａｒ１以外の２つの第２の領域Ａｒ２（図３）とに区画する。そして、５本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｚ軸に沿って見た場合に、第１の領域Ａｒ１に配設される３本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る近接ヒートパイプ４３（図３）に相当する。一方、２つの第２の領域Ａｒ２にそれぞれ配設される２本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る離間ヒートパイプ４４（図３）に相当する。言い換えれば、Ｚ軸に沿って見て電気部品１００とそれぞれ重なり合う３本の近接ヒートパイプ４３が配設される領域が第１の領域Ａｒ１であり、その他の領域が第２の領域Ａｒ２である。
【0024】
そして、６本の第１のヒートパイプ３は、Ｚ軸に沿って見た場合に、近接ヒートパイプ４３と重なり合う面積よりも離間ヒートパイプ４４と重なり合う面積の方が大きくなるようにそれぞれ配設されている。なお、図３では、６本の第１のヒートパイプ３のうち、１本の第１のヒートパイプ３にのみ注目し、当該１本の第１のヒートパイプ３と近接ヒートパイプ４３及び離間ヒートパイプ４４とそれぞれ重なり合う領域に斜線を付している。
【0025】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
近接ヒートパイプ４３は、第１の領域Ａｒ１に配設されているため、電気部品１００との離間距離が離間ヒートパイプ４４に比べて小さい。すなわち、近接ヒートパイプ４３は、受熱部材２を介して電気部品１００からの熱を十分に取り込み、熱輸送機能を十分に発揮することができる。一方、離間ヒートパイプ４４は、第２の領域Ａｒ２に配設されているため、電気部品１００との離間距離が近接ヒートパイプ４３に比べて大きい。すなわち、離間ヒートパイプ４４は、受熱部材２を介して電気部品１００からの熱を十分に取り込むことが難しく、熱輸送機能を十分に発揮することが難しい。
近接ヒートパイプ４３は、第１の領域Ａｒ１に配設されているため、電気部品１００との離間距離が離間ヒートパイプ４４に比べて小さい。すなわち、近接ヒートパイプ４３は、受熱部材２を介して電気部品１００からの熱を十分に取り込み、熱輸送機能を十分に発揮することができる。一方、離間ヒートパイプ４４は、第２の領域Ａｒ２に配設されているため、電気部品１００との離間距離が近接ヒートパイプ４３に比べて大きい。すなわち、離間ヒートパイプ４４は、受熱部材２を介して電気部品１００からの熱を十分に取り込むことが難しく、熱輸送機能を十分に発揮することが難しい。
【0026】
そこで、本実施の形態１に係るヒートシンク１では、電気部品１００から受熱プレート２１における中心位置Ｐ１付近に伝達された熱を受熱部材２全体に拡散する機能を有する第１のヒートパイプ３の位置を工夫している。
すなわち、第１のヒートパイプ３は、Ｚ軸に沿って見た場合に、近接ヒートパイプ４３と重なり合う面積よりも離間ヒートパイプ４４と重なり合う面積の方が大きくなるように配設されている。このため、離間ヒートパイプ４４は、第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により、電気部品１００からの熱を十分に取り込むことができる。すなわち、離間ヒートパイプ４４の熱輸送機能を十分に発揮することができる。
したがって、電気部品１００のサイズが小さい場合であっても、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させ、ヒートシンク１の冷却性能を向上させることができる。
すなわち、第１のヒートパイプ３は、Ｚ軸に沿って見た場合に、近接ヒートパイプ４３と重なり合う面積よりも離間ヒートパイプ４４と重なり合う面積の方が大きくなるように配設されている。このため、離間ヒートパイプ４４は、第１のヒートパイプ３の熱輸送機能により、電気部品１００からの熱を十分に取り込むことができる。すなわち、離間ヒートパイプ４４の熱輸送機能を十分に発揮することができる。
したがって、電気部品１００のサイズが小さい場合であっても、ヒートパイプの熱輸送機能を十分に発揮させ、ヒートシンク１の冷却性能を向上させることができる。
【0027】
また、本実施の形態１に係るヒートシンク１では、第２のヒートパイプ４は、他端４２側の部位が密閉筐体２００外部に突出している。また、第２のヒートパイプ４における他端４２側の部位には、複数のフィン５が取り付けられている。すなわち、フィン５のサイズが密閉筐体２００のサイズによって制限されることがなく、フィン５の設計の自由度が向上する。また、電気部品１００の熱を密閉筐体２００外部に排熱することができるため、密閉筐体２００内部の温度が必要以上に高くなることがなく、電気部品１００を効果的に冷却することができる。
【0028】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略または簡略化する。
図４は、本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａの構成を示す斜視図である。図５は、ヒートシンク１Ａの分解斜視図である。図６は、ヒートシンク１Ａの平面図である。
上述した実施の形態１に係るヒートシンク１では、電気部品１００は、受熱面２ａの中心位置Ｐ１に配設されていた。
これに対して本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａでは、電気部品１００は、図６に示すように、受熱面２ａにおいて、中心位置Ｐ１から離間した角隅位置Ｐ２に配設される。これに伴い、本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａでは、図５または図６に示すように、上述した実施の形態１で説明したヒートシンク１に対して、６本の第１のヒートパイプ３とは異なる平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）をそれぞれ有する複数（本実施の形態２では５本）の第１のヒートパイプ３Ａを採用している。
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略または簡略化する。
図４は、本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａの構成を示す斜視図である。図５は、ヒートシンク１Ａの分解斜視図である。図６は、ヒートシンク１Ａの平面図である。
上述した実施の形態１に係るヒートシンク１では、電気部品１００は、受熱面２ａの中心位置Ｐ１に配設されていた。
これに対して本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａでは、電気部品１００は、図６に示すように、受熱面２ａにおいて、中心位置Ｐ１から離間した角隅位置Ｐ２に配設される。これに伴い、本実施の形態２に係るヒートシンク１Ａでは、図５または図６に示すように、上述した実施の形態１で説明したヒートシンク１に対して、６本の第１のヒートパイプ３とは異なる平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）をそれぞれ有する複数（本実施の形態２では５本）の第１のヒートパイプ３Ａを採用している。
【0029】
具体的に、５本の第１のヒートパイプ３Ａの各一端３１側の部位は、図６に示すように、Ｚ軸に沿って見た場合に、電気部品１００とそれぞれ重なり合うとともに、Ｘ軸（Ｙ軸）に対して略４５°で交差する方向にそれぞれ延在する。そして、５本の第１のヒートパイプ３Ａは、Ｚ軸に沿って見た場合に、受熱部材２全体に亘るように、１回または２回、屈曲しつつ各他端３２までそれぞれ延在する。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１における角隅位置Ｐ２付近に伝達された熱は、５本の第１のヒートパイプ３Ａの熱輸送機能により、各一端３１側の部位から各他端３２に向けて輸送され、受熱部材２全体に拡散されることとなる。
すなわち、電気部品１００から受熱プレート２１における角隅位置Ｐ２付近に伝達された熱は、５本の第１のヒートパイプ３Ａの熱輸送機能により、各一端３１側の部位から各他端３２に向けて輸送され、受熱部材２全体に拡散されることとなる。
【0030】
なお、電気部品１００が配設される位置が変更されたことに伴い、受熱部材２における第１の領域Ａｒ１及び第２の領域Ａｒ２の位置が変更される（図６）。すなわち、本実施の形態２に係る第１の領域Ａｒ１は、角隅位置Ｐ２を含む領域となる。また、第２の領域Ａｒ２は、第１の領域Ａｒ１以外の領域となる。そして、５本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｚ軸に沿って見た場合に、第１の領域Ａｒ１に配設される２本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る近接ヒートパイプ４３（図６）に相当する。一方、第２の領域Ａｒ２に配設される３本の第２のヒートパイプ４は、本発明に係る離間ヒートパイプ４４（図６）に相当する。言い換えれば、Ｚ軸に沿って見て電気部品１００とそれぞれ重なり合う２本の近接ヒートパイプ４３が配設される領域が第１の領域Ａｒ１であり、その他の領域が第２の領域Ａｒ２である。
【0031】
そして、５本の第１のヒートパイプ３Ａ（３Ａ１～３Ａ５）は、Ｚ軸に沿って見た場合に、以下に示すように、５本の第２のヒートパイプ４とそれぞれ重なり合うように配設されている。
第１のヒートパイプ３Ａ１は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、最も下方に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。なお、他の第１のヒートパイプ３Ａ３も同様である。
第１のヒートパイプ３Ａ２は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、上下方向の中央に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。
第１のヒートパイプ３Ａ４は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、下から２番目に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。なお、他の第１のヒートパイプ３Ａ５も同様である。
第１のヒートパイプ３Ａ１は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、最も下方に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。なお、他の第１のヒートパイプ３Ａ３も同様である。
第１のヒートパイプ３Ａ２は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、上下方向の中央に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。
第１のヒートパイプ３Ａ４は、５本の第２のヒートパイプ４のうち、図６中、下から２番目に位置する第２のヒートパイプ４（離間ヒートパイプ４４）と重なり合う面積が最も大きくなるように配設されている。なお、他の第１のヒートパイプ３Ａ５も同様である。
【0032】
なお、本実施の形態２に係る第１の配置用開口２２１は、上述した実施の形態１で説明した第１の配置用開口２２１に対して、５本の第１のヒートパイプ３Ａの平面形状（Ｚ軸に沿って見た場合での平面形状）と略同一の平面形状を有するように変更されている。また、第１の配置用開口２２１内において、５本の第１のヒートパイプ３Ａが配置された際に形成される空間には、第１の均熱用プレート２２と同一の厚み寸法を有する熱伝導性の部材からなる板体２４（図５）が配置される。当該板体２４は、隣接して配置される第１のヒートパイプ３Ａ、受熱プレート２１における＋Ｚ軸側の板面、第２の均熱用プレート２３における－Ｚ軸側の板面、及び隣接して配置される第２のヒートパイプ４に対してそれぞれ熱的に接続される。
【0033】
以上説明した本実施の形態２のように電気部品１００の配設位置が変更された場合であっても、５本の第１のヒートパイプ３Ａを採用することにより、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
【0034】
（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１及び実施の形態２によってのみ限定されるべきものではない。
図７及び図８は、本実施の形態１及び実施の形態２の変形例１を示す図である。具体的に、図７は、本変形例１に係るヒートシンク１ＢをＹ軸に沿って見た側面図である。図８は、ヒートシンク１ＢをＺ軸に沿って見た平面図である。なお、図７及び図８では、説明の便宜上、第２のヒートパイプ４を３本のみ図示している。
上述した実施の形態１及び実施の形態２では、互いに隣接する第２のヒートパイプ４同士の各一端４１側の部位間の離間距離と、各他端４２側の部位間の離間距離とは略同一に設定されていたが、これに限らず、例えば図７に示すヒートシンク１Ｂの構成を採用しても構わない。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１及び実施の形態２によってのみ限定されるべきものではない。
図７及び図８は、本実施の形態１及び実施の形態２の変形例１を示す図である。具体的に、図７は、本変形例１に係るヒートシンク１ＢをＹ軸に沿って見た側面図である。図８は、ヒートシンク１ＢをＺ軸に沿って見た平面図である。なお、図７及び図８では、説明の便宜上、第２のヒートパイプ４を３本のみ図示している。
上述した実施の形態１及び実施の形態２では、互いに隣接する第２のヒートパイプ４同士の各一端４１側の部位間の離間距離と、各他端４２側の部位間の離間距離とは略同一に設定されていたが、これに限らず、例えば図７に示すヒートシンク１Ｂの構成を採用しても構わない。
【0035】
具体的に、ヒートシンク１Ｂでは、３本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｙ軸方向の中央に位置する第２のヒートパイプ４５は、Ｘ軸に沿って直線状に延在する。また、他の２本の第２のヒートパイプ４６，４７において、受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した部位は、＋Ｚ軸側または－Ｚ軸側に屈曲した後、Ｘ軸に沿って直線状に延在する。すなわち、ヒートシンク１Ｂでは、互いに隣接する第２のヒートパイプ４同士の各一端４１側の部位間の離間距離よりも各他端４２側の部位間の離間距離の方が大きい。
本変形例１のように構成した場合には、複数の第２のヒートパイプ４の熱輸送機能により密閉筐体２００外部に排熱された熱がフィン５の一部に偏って伝達されることがないため、フィン５による放熱効率を向上させることができる。
本変形例１のように構成した場合には、複数の第２のヒートパイプ４の熱輸送機能により密閉筐体２００外部に排熱された熱がフィン５の一部に偏って伝達されることがないため、フィン５による放熱効率を向上させることができる。
【0036】
図９は、本実施の形態１及び実施の形態２の変形例２を示す図である。具体的に、図９は、本変形例２に係るヒートシンク１ＣをＹ軸に沿って見た側面図である。なお、図９では、説明の便宜上、第２のヒートパイプ４を３本のみ図示している。
本変形例２に係るヒートシンク１Ｃでは、上述した変形例１に係るヒートシンク１Ｂに対して、３本の第２のヒートパイプ４における受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した部位全体を＋Ｚ軸側に押し上げ、全体として、＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜した形状としている。
なお、本変形例２のように構成した場合であっても、上述した変形例１と同様の効果を奏する。
本変形例２に係るヒートシンク１Ｃでは、上述した変形例１に係るヒートシンク１Ｂに対して、３本の第２のヒートパイプ４における受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した部位全体を＋Ｚ軸側に押し上げ、全体として、＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜した形状としている。
なお、本変形例２のように構成した場合であっても、上述した変形例１と同様の効果を奏する。
【0037】
図１０は、本実施の形態１及び実施の形態２の変形例３を示す図である。具体的に、図１０は、本変形例３に係るヒートシンク１ＤをＹ軸に沿って見た側面図である。なお、図１０では、説明の便宜上、第２のヒートパイプ４を３本のみ図示している。
本変形例３に係るヒートシンク１Ｄでは、３本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｙ軸方向の中央に位置する第２のヒートパイプ４５は、受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した後、＋Ｚ軸側に屈曲して＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜して延在する。また、他の２本の第２のヒートパイプ４６，４７は、受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した後、第２のヒートパイプ４５とは異なる傾斜角度で＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜して延在する。この際、複数のフィン５は、３本の第２のヒートパイプ４毎に分割されている。
なお、本変形例３のように構成した場合であっても、上述した変形例１と同様の効果を奏する。
本変形例３に係るヒートシンク１Ｄでは、３本の第２のヒートパイプ４のうち、Ｙ軸方向の中央に位置する第２のヒートパイプ４５は、受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した後、＋Ｚ軸側に屈曲して＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜して延在する。また、他の２本の第２のヒートパイプ４６，４７は、受熱部材２から＋Ｘ軸側に突出した後、第２のヒートパイプ４５とは異なる傾斜角度で＋Ｘ軸に向かうにしたがって＋Ｚ軸に向けて傾斜して延在する。この際、複数のフィン５は、３本の第２のヒートパイプ４毎に分割されている。
なお、本変形例３のように構成した場合であっても、上述した変形例１と同様の効果を奏する。
【0038】
上述した実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３では、受熱部材２は、３層の積層体で構成されていたが、これに限らず、１体で構成してもよく、２層の積層体で構成してもよく、あるいは、４層以上の積層体で構成しても構わない。同様に、第１，第２のヒートパイプ３（３Ａ），４の数は、上述した実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３で説明した数に限らず、その他の数としても構わない。
上述した実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３において、ヒートシンク１，１Ａ～１Ｄが配設される姿勢は、当該実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３で説明した姿勢に限らず、その他の姿勢としても構わない。
上述した実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３において、ヒートシンク１，１Ａ～１Ｄが配設される姿勢は、当該実施の形態１、実施の形態２、及び変形例１～３で説明した姿勢に限らず、その他の姿勢としても構わない。
【符号の説明】
【0039】
１，１Ａ～１Ｄ ヒートシンク
２ 受熱部材
２ａ 受熱面
２ｂ 背面
３，３Ａ，３Ａ１～３Ａ５ 第１のヒートパイプ
４，４５～４７ 第２のヒートパイプ
５ フィン
２１ 受熱プレート
２２ 第１の均熱用プレート
２３ 第２の均熱用プレート
２４ 板体
３１ 一端
３２ 他端
４１ 一端
４２ 他端
４３ 近接ヒートパイプ
４４ 離間ヒートパイプ
１００ 電気部品
２００ 密閉筐体
２２１ 第１の配置用開口
２３１ 第２の配置用開口
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｐ１ 中心位置
Ｐ２ 角隅位置
２ 受熱部材
２ａ 受熱面
２ｂ 背面
３，３Ａ，３Ａ１～３Ａ５ 第１のヒートパイプ
４，４５～４７ 第２のヒートパイプ
５ フィン
２１ 受熱プレート
２２ 第１の均熱用プレート
２３ 第２の均熱用プレート
２４ 板体
３１ 一端
３２ 他端
４１ 一端
４２ 他端
４３ 近接ヒートパイプ
４４ 離間ヒートパイプ
１００ 電気部品
２００ 密閉筐体
２２１ 第１の配置用開口
２３１ 第２の配置用開口
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｐ１ 中心位置
Ｐ２ 角隅位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】