特許 7599583 ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法

(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】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 13/12 20060101AFI20241206BHJP

【ＦＩ】

F28F13/12 B

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023557876

(86)(22)【出願日】2021-11-04

(86)【国際出願番号】 JP2021040523

(87)【国際公開番号】W WO2023079608

(87)【国際公開日】2023-05-11

【審査請求日】2023-09-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栃山 繁信

(72)【発明者】

【氏名】田村 正佳

【審査官】柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２８２９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２３５０６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１０８１００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１７５５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３８７０９６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８０１６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１７１８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６１８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０８０５０２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ １３／１２

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２８Ｆ １３／０２

Ｆ２８Ｆ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のプレートが積層方向に積層されたフィン部を有するヒートシンクにおいて、
前記ヒートシンクに導入される冷却液の流通方向は、前記積層方向と直交する方向であり、
各前記プレートは、複数個の孔がそれぞれ形成され、
各前記プレートが前記積層方向に積層されると、前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向において繋がり形成される流路は、前記流通方向に向かって螺旋状にて形成され、
前記流路の螺旋状の中心の螺旋中心軸は、前記積層方向に１列のみ形成されているヒートシンク。

【請求項2】

前記フィン部は、前記孔のパターンが異なる複数種類の前記プレートを有する請求項１に記載のヒートシンク。

【請求項3】

前記プレートの合計枚数をＮ枚（Ｎは、奇数の場合は７以上の整数、偶数の場合は６以上の整数）とすると、
前記Ｎが奇数の場合は、前記パターンの種類の数は、（（Ｎ－１）／２）＋１種類であり、
前記Ｎが偶数の場合は、前記パターンの種類の数は、Ｎ／２種類である請求項２に記載のヒートシンク。

【請求項4】

前記流路は、前記積層方向および前記流通方向と直交する直交方向に複数列形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項5】

前記流路は、前記直交方向に隣接する前記流路同士が一部で繋がって形成される請求項４に記載のヒートシンク。

【請求項6】

前記ヒートシンクには複数の発熱体が実装可能であり、かつ、前記流路は、各前記発熱体から入熱する各領域にのみに形成される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項7】

前記積層方向に隣接する前記プレート同士は、前記積層方向からの加圧密着にて形成される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項8】

前記積層方向に隣接する前記プレート同士の接触する箇所に接合部が形成される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項9】

前記接合部は、ろう付けにて形成される請求項８に記載のヒートシンク。

【請求項10】

前記接合部は、拡散接合にて形成される請求項８に記載のヒートシンク。

【請求項11】

前記接合部は、摩擦攪拌接合にて形成される請求項８に記載のヒートシンク。

【請求項12】

前記プレートは、隣接する前記孔間の最短距離が、前記プレートの厚さ以上にて形成される請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のヒートシンクの製造方法であって、
各前記プレートに複数の前記孔を形成する第１工程と、
各前記プレートを前記積層方向に積層し、各前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向で繋がることで前記流通方向に向かって螺旋状の前記流路を形成する第２工程とを備えるヒートシンクの製造方法。

【請求項14】

前記第２工程の後に、前記積層方向から加圧して前記積層方向に隣接する前記プレート同士を加圧密着させる第３工程を備える請求項１３に記載のヒートシンクの製造方法。

【請求項15】

前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、ろう付け接合する第３工程を備える請求項１３に記載のヒートシンクの製造方法。

【請求項16】

前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、拡散接合する第３工程を備える請求項１３に記載のヒートシンクの製造方法。

【請求項17】

前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、摩擦攪拌接合する第３工程を備える請求項１３に記載のヒートシンクの製造方法。

【請求項18】

前記フィン部の面積の２倍以上の面積を有するプレート部材を用いて、前記第１工程から前記第３工程までを行ってフィン部材を形成した後、
前記フィン部材から複数の前記フィン部を切り出す第４工程を備える請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載のヒートシンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、ヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のヒートシンクには、冷却対象の発熱体が接触する本体を冷媒で冷却することにより、発熱体を冷却する液冷式のものがある。このような液冷式のヒートシンクでは、冷媒を流すため、本体内部に流路が形成されている。例えば、特許文献１には、金属板の打ち抜き成形による平板状の第１プレートと、第２プレートとの積層体からなり、両プレートには、冷却液の流れ方向に直交する方向に互いに平行に離間して並列されると共に、それぞれ冷却液の流れ方向に位置された細長い多数の縦部材と、隣り合う縦部材間を斜めに接続する斜め部材とが一体に形成され、両プレートは、それぞれの各縦部材が整合して重なり、夫々の斜め部材は前記流れ方向に互いに離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに配置されたヒートシンクが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１１４１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法は、冷却液が流路に沿って規則的に蛇行し、螺旋状に回転して熱伝達を促進させている。従来の構成においては、螺旋状に回転した流れが積層方向に複数列発生する。積層されたプレートの最上層に配置された発熱体（被冷却物）で発生した熱は、積層されたプレートに伝わり、冷却液に放熱される。発熱体に近いプレートの温度が最も高温で、発熱体から遠ざかるほど、プレートの温度は低くなる。

【0005】

プレートの温度と冷却液の温度差が大きい程プレートからの放熱量は大きくなるため、発熱体の近傍では、局所的に発生した螺旋状に回転した流れによって冷却液に多くの熱量が放熱され、発熱体から遠い領域では、前述の螺旋状に回転した流れとは別の列に存在する螺旋状に回転した流れよって発熱体近傍と比較して少ない熱量が放熱される。

【0006】

ゆえに、発熱体に近い領域に存在する冷却液は高温となり、発熱体から遠い領域に存在する冷却液は低温となる。しかしながら本来、プレートの温度と冷却液の温度差が最も生じる発熱体に近い領域において、冷却液の温度が集中的に高温になると、放熱効率が低下するという問題点があった。

【0007】

さらに、冷却液に放熱するべき熱は、冷却液に到達するまでに金属内を伝導するため、金属内の熱経路の断面積が大きければ大きいほど発熱体から遠いところまで熱を伝えやすく、放熱性能は高くなる。一方で、金属内の熱経路の断面積を大きくすると、冷却液と金属の接触面積、すなわち放熱面積を大きくしにくく放熱効率が低くなるという問題点があった。

【0008】

さらに、隣り合うプレート同士が接触している箇所は限定的であり、隙間があるため、放熱面積は大きくなるが、金属内の熱伝導経路断面積は狭く、発熱体から遠い領域まで熱を伝導させることが難しく放熱効率が低下するという問題点があった。

【0009】

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、放熱効率が向上できるヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法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】

【0010】

本願に開示されるヒートシンクは、
複数のプレートが積層方向に積層されたフィン部を有するヒートシンクにおいて、
前記ヒートシンクに導入される冷却液の流通方向は、前記積層方向と直交する方向であり、
各前記プレートは、複数個の孔がそれぞれ形成され、
各前記プレートが前記積層方向に積層されると、前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向において繋がり形成される流路は、前記流通方向に向かって螺旋状にて形成され、
前記流路の螺旋状の中心の螺旋中心軸は、前記積層方向に１列のみ形成されているものである。
また、本願に開示されるヒートシンクの製造方法は、上記記載のヒートシンクの製造方法において、
各前記プレートに複数の前記孔を形成する第１工程と、
各前記プレートを前記積層方向に積層し、各前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向で繋がることで前記流通方向に向かって螺旋状の前記流路を形成する第２工程とを備えるものである。

【発明の効果】

【0011】

本願に開示されるヒートシンクおよびヒートシンクの製造方法によれば、
ヒートシンクの放熱効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１Ａは、実施の形態１によるヒートシンクの構成を示す斜視図、図１Ｂは図１Ａに示したヒートシンクの構成を示す断面図である。

【図2】図２Ａは、図１に示したヒートシンクからベース部とフィン部とそれに実装された発熱体を抜き出した正面図、図２Ｂは、図３Ａに示すヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体を矢印Ｋ側から見た拡大側面図である。

【図3】図２に示したヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体の構成を示す分解斜視図である。

【図4】図２に示したヒートシンクのベース部とフィン部のフィン部を上にして示した斜視図である。

【図5】図５Ａは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｂは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｃは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｄは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｅは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｆは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｇは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｈは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図、図５Ｉは、図４に示したヒートシンクのフィン部を構成するプレートの構成を示す拡大上面図である。

【図6】図２に示したヒートシンクのベース部とフィン部を抜き出した正面図である。

【図7】図７Ａは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＡ－ＫＡ線断面図、図７Ｂは図６に示したベース部とフィン部とのＫＢ－ＫＢ線断面図、図７Ｃは図６に示したベース部とフィン部とのＫＣ－ＫＣ線断面図、図７Ｄは図６に示したベース部とフィン部とのＫＤ－ＫＤ線断面図、図７Ｅは図６に示したベース部とフィン部とのＫＥ－ＫＥ線断面図である。

【図8】図８Ａは、図７Ａに示したフィン部の一部の構成を示す拡大図、図８Ｂは、図７Ｂに示したフィン部の一部の構成を示す拡大図、図８Ｃは、図７Ｃに示した一部の構成を示す拡大図、図８Ｄは、図７Ｄに示した一部の構成を示す拡大図、図８Ｅは、図７Ｅに示した一部の構成を示す拡大図である。

【図9】図１に示したヒートシンクのプレートの孔同士が繋がることで形成される流路内部の冷却液の流れを示した図である。

【図10】図１に示したヒートシンクの冷却液の流れの流線を３次元流体シミュレーションによって導出し、速度に応じた濃淡で示したコンター図である。

【図11】図１１Ａは、実施の形態２によるヒートシンクのベース部とそれに実装された発熱体の平面図、図１１Ｂは、図１１Ａに示したヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体の拡大左側面図である。

【図12】図１２Ａは、実施の形態３によるヒートシンクのプレートの構成を示す平面図、図１２Ｂは、図１２Ａに示した破線部分の拡大平面図である。

【図13】実施の形態３によるヒートシンクのプレートの側面図である。

【図14】図１４Ａは、実施の形態５によるヒートシンクのフィン部材の構成を示す平面図、図１４Ｂは、図１４Ａから切り出されたフィン部の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の説明において、図中、同一または同等の部分には同一の符号を付してその説明は適宜省略する。また、ヒートシンクにおける各方向を、後述するプレートが積層する方向を積層方向Ｙ、積層方向Ｙに直交する方向であって冷却液の流通する方向を流通方向Ｚ、積層方向Ｙおよび流通方向Ｚに直交する方向を直交方向Ｘとして示す。よって、ヒートシンクを構成する部分においては、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。また、このことは以下の全実施の形態において同様であるため、その説明は適宜省略する。

【0014】

実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１によるヒートシンクの構成を示す斜視図である。図１Ｂ、図１Ａに示したヒートシンクの構成を示す断面図である。図２Ａは、図１に示したヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体との構成を示す正面図である。図２Ｂは、図２Ａに示したヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体を矢印Ｋ側から見た構成を示す側面図である。

【0015】

図３は、図２に示したヒートシンクのベース部とフィン部と発熱体との分解斜視図である。図４は、図２に示したヒートシンクのフィン部を上面側にして示した斜視図である。図５Ａから図５Ｉは、図５に示したフィン部を構成する各プレートの上面図である。図６は、図１に示したヒートシンクのベース部とフィン部を抜き出した構成を示す正面図である。

【0016】

図７Ａは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＡ－ＫＡ線断面図である。図７Ｂは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＢ－ＫＢ線断面図である。図７Ｃは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＣ－ＫＣ線断面図である。図７Ｄは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＤ－ＫＤ線断面図である。図７Ｅは、図６に示したベース部とフィン部とのＫＥ－ＫＥ線断面図である。図８Ａは、図７Ａに示した流路断面の部分８１０の構成を示す拡大図である。図８Ｂは、図７Ｂに示した流路断面の部分８１１の構成を示す拡大図である。図８Ｃは、図７Ｃに示した流路断面の部分８１２の構成を示す拡大図である。図８Ｄは、図７Ｄに示した流路断面の部分８１３の構成を示す拡大図である。図８Ｅは、図７Ｅに示した流路断面の部分８１４の構成を示す拡大図である。

【0017】

図９は、図１に示したヒートシンクのプレートの孔同士が繋がることで形成される流路内部の冷却液の流れを示した図である。図１０は、図１に示したヒートシンクの冷却液の流れの流線を３次元流体シミュレーションによって導出し、速度に応じた濃淡で示したコンター図である。

【0018】

図１および図２に示すように、実施の形態１によるヒートシンク１００は、発熱体２が一面に実装され、かつ発熱体２と反対側の面に後述する流路８００（図８参照）を有するフィン部８が設けられたベース部１を、ウォータージャケット７に組み込むことで構成される。ベース部１とウォータージャケット７の間の水密は、ベース部１がＯリング１７を介してウォータージャケット７の上に配置され、締結板３によってウォータージャケット７に押し付けられボルト４にて締結されることで保たれている。

【0019】

ウォータージャケット７には、冷却液を供給する供給路５、および冷却液を排出する排出路６が接続されている。冷却液は、供給路５から流入し、流路入口９（図２Ｂ）を通じてフィン部８の流路８００に流入、通過して、排出路６から排出される。

【0020】

図３、図４、図５に示すように、パターンが異なる孔１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９（以下、これら全ての孔をさす場合には、孔１５１～１５９と称し、いずれかの孔をさす場合には、孔１５０と称する）がそれぞれ開口されたプレート８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９（以下、これら全てのプレートをさす場合には、プレート８１～８９と称し、いずれかのプレートをさす場合には、プレート８０と称する）を積層することで、所定の孔１５０同士が積層方向Ｙおよび流通方向Ｚに繋がり、フィン部８の流路８００が形成される。

【0021】

流路８００について図６、図７、図８、図９を用いて説明する。所定の孔１５０同士が積層方向Ｙ、および、流通方向Ｚに向かって繋がって流路８００（部分８１０、８１１、８１２、８１３、８１４、８１５参照）が形成される。そしてフィン部８内には、図９に示すように、冷却液の流通方向Ｚに向かって延伸する複数の螺旋状の流路８００が形成される。

【0022】

そして、螺旋状の流路８００の螺旋中心軸１３は、図７に示すように、フィン部８のプレート８１～８９の積層方向Ｙには１列のみ形成され、かつ、プレート８１～８９の積層方向Ｙおよび冷却液の流通方向Ｚと直交する直交方向Ｘには複数列形成される。なお、本実施の形態１および以下の実施の形態における各図（図９を除く）において、当該螺旋中心軸１３は、黒丸にてその箇所を示している。

【0023】

そして、直交方向Ｘに隣り合う螺旋状の流路８００は絡み合って形成される。具体的には、図８、図９に示すように、螺旋状の流路８００の実線矢印で示す螺旋Ｒ１および破線矢印で示す螺旋Ｒ２のように、途中で絡み合い一部が繋がっている。なお、図９にて示した、螺旋Ｒ１、Ｒ２は、１例を示したものであり、他の箇所も同様の関係にて形成されている。

【0024】

この流路８００に冷却液を流通させたときに、冷却液の流れがどのような振る舞いをするかを検証するため、３次元流体シミュレーションで数値計算した結果を図１０に示す。図１０に示すように、冷却液の流線１６はプレート８１～８９の直交方向Ｘに沿って複数列が螺旋状に形成されていることが分かる。発熱体２から発せられた熱は、図８Ａから図８Ｅに示すように、ベース部１とフィン部８を構成するプレート８１～８９に伝導し、流路８００の壁面から冷却液へと放熱される。

【0025】

ヒートシンク１００において、冷却液には温度ムラが発生せず、発熱体２の近傍から積層方向Ｙの遠い領域までを一定温度にできることで、ヒートシンク１００の放熱性能を高める。このことから、如何に冷却液に温度ムラを発生させないようにするかが重要である。当該実施の形態１によるヒートシンク１００によれば、プレート８１～８９の所定の孔１５０同士が積層方向Ｙおよび流通方向Ｚにおいて繋がることで形成される螺旋状の流路８００の螺旋中心軸１３が、積層方向Ｙに１列のみ形成されるため、フィン部８における冷却液の流れは、発熱体２の近傍から遠い領域まで一筆書きで確実に拡散される。

【0026】

よって、発熱体２の近傍から遠い領域まで、冷却液が一様に攪拌されることで冷却液の温度ムラが解消され、放熱性能は高くなる。このように構成すれば、フィン部８内の、熱伝導経路断面積の確保、および、放熱面積の確保を簡便に得ることができる。

【0027】

また、螺旋中心軸１３はフィン部８の直交方向Ｘに複数列形成され、かつ、平面上において隣り合う螺旋状の流路８００は絡み合って形成されているために、積層方向Ｙの隣接するプレートの孔１５０の位置を僅かにずらして配置することで、流路８００には、図８Ｃに示すような階段状の段差部１９が形成され、放熱面積を増加できる。かつ、積層方向Ｙに隣接するプレート８１～８９は隙間なく繋がっているため、熱伝導経路の断面積も大きくでき、放熱性能を向上できる。

【0028】

また、発熱体２が実装されるベース部１は冷却液の流通方向Ｚに対して平行であり、かつ、一般的にプレート８１～８９の１枚あたりの厚さＴ（図１３参照）に比べて、発熱体２が実装される側の実装面の１辺の長さＷ（図２参照）は十分に長い。このことから、プレートの積層方向を、長さＷの方向とすれば、プレートの必要枚数が増加するが、本願においては、プレート８０の積層方向Ｙを冷却液の流通方向Ｚおよび直交方向Ｘに対して直交する方向に設定しているため、プレート８０の必要枚数を低減できるとともに、プレート８１～８９同士の接触面、または接合面を減らすことができ、製造性の向上と、熱抵抗の低減すなわち放熱性能を向上させることが可能となる。

【0029】

プレート８０は、例えばアルミまたは銅等の良熱伝導性材料が用いられる。また、プレート８０を積層する際には、圧力を加えることで、積層方向Ｙに隣接するプレート８０同士が加圧密着され、接触面同士の熱抵抗を低減し、放熱性能が向上する。この際、カシメ等によりプレート８０同士が密着して離れないようにしてもよい。または、プレート８０同士をろう付けまたは拡散接合、もしくは摩擦攪拌接合によって金属的に接合した接合部を形成することにより、接触熱抵抗をゼロにすることができ、さらに放熱性能の向上の効果を得ることができる。

【0030】

図５に示す孔１５０の形状およびプレート８０の枚数は、１例である。プレート８０の孔１５０同士が積層方向Ｙおよび流通方向Ｚに繋がることで形成される流路８００が螺旋状であり、螺旋中心軸１３がプレート８０の積層方向Ｙには１列のみ形成され、かつ、螺旋中心軸１３はフィン部８の直交方向Ｘには複数列形成され、かつ、直交方向Ｘに隣り合う螺旋状の流路８００は絡み合って一部が繋がって形成されていれば、孔１５０の形状およびプレート８０の枚数は問わない。

【0031】

また、ベース部１とウォータージャケット７の締結と水密性の確保は、必ずしも締結板３を用いる必要はなく、ベース部１とウォータージャケット７を直接ボルト４で締結してもよく、Ｏリング１７を用いずに液体ガスケットを用いてもよいし、ベース部１とウォータージャケット７をろう付けまたは摩擦攪拌接合により直接接合してもよい。

【0032】

また、ベース部１とウォータージャケット７を用いず、孔が形成されていないプレートを、プレート８１～８９の積層方向Ｙの上下面それぞれにろう付けし、水密性を確保して流路８００を形成してもよい。図７、図８、図９に示した流路８００は、途中で一部隣り合う流路８００同士が絡み合っている部分があるが、必ずしも絡み合わせる必要はなく、常に離間していてもよい。

【0033】

次に、上記のように構成された実施の形態１のヒートシンクの製造方法について説明する。各プレート８１～８９にそれぞれ異なった孔１５１～１５９を多数開口して、各プレート８１～８９をそれぞれ形成する（第１工程）。次に、各プレート８１～８９を積層方向Ｙに積層し、各プレート８１～８９の所定の孔１５０同士が積層方向Ｙおよび流通方向Ｚに繋がる螺旋状の流路８００を形成する（第２工程）。

【0034】

そして、第２工程の後に、第３工程として、積層方向Ｙから加圧して、積層方向Ｙに隣接するプレート８１～８９同士を加圧密着させる。または、積層方向Ｙに隣接するプレート８１～８９同士が接触する箇所を接合部としてろう付け接合する。または、積層方向Ｙに隣接するプレート８１～８９同士が接触する箇所を、接合部として拡散接合する。または、積層方向Ｙに隣接するプレート８１～８９同士が接触する箇所を、接合部として摩擦攪拌接合する。そして、フィン部８を形成する。そして、当該フィン部８を用いてヒートシンク１００を形成する。

【0035】

上記のように構成された実施の形態１のヒートシンクによれば、
複数のプレートが積層方向に積層されたフィン部を有するヒートシンクにおいて、
前記ヒートシンクに導入される冷却液の流通方向は、前記積層方向と直交する方向であり、
各前記プレートは、複数個の孔がそれぞれ形成され、
各前記プレートが前記積層方向に積層されると、前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向において繋がり形成される流路は、前記流通方向に向かって螺旋状にて形成され、
前記流路の螺旋状の中心の螺旋中心軸は、前記積層方向に１列のみ形成されているので、
また、上記のように構成された実施の形態１のヒートシンクの製造方法によれば、
上記ヒートシンクの製造方法において、
各前記プレートに複数の前記孔を形成する第１工程と、
各前記プレートを前記積層方向に積層し、各前記プレートの前記孔同士が前記積層方向および前記流通方向で繋がることで前記流通方向に向かって螺旋状の前記流路を形成する第２工程とを備えるので、
プレートの孔同士が繋がることで形成される螺旋状の冷却液の流路は螺旋の螺旋中心軸が積層方向には１列のみ形成され、冷却液の流れは積層方向において発熱体の近傍から遠い領域まで一筆書きで確実に拡散される。よって、発熱体の近傍から遠い領域まで一様に冷却液が攪拌されることで温度ムラが解消され、放熱性能は高くなる。

【0036】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記フィン部は、前記孔のパターンが異なる複数種類の前記プレートを有するので、
螺旋状の流路を簡便に構成できる。

【0037】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記流路は、前記積層方向および前記流通方向と直交する直交方向に複数列形成されるので、
螺旋中心軸は直交方向に複数列形成されるため、放熱面積を簡便に増加できる。

【0038】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記流路は、前記直交方向に隣接する前記流路同士が一部で繋がって形成されるので、
直交方向に隣接する流路同士の絡み合い一部が繋がるため放熱面積をさらに増加できる。

【0039】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記積層方向に隣接する前記プレート同士は、前記積層方向からの加圧密着にて形成されるので、
さらに、実施の形態１のヒートシンクの製造方法によれば、
前記第２工程の後に、前記積層方向から加圧して前記積層方向に隣接する前記プレート同士を加圧密着させる第３工程を備えるので、
積層方向に隣接するプレート間の隙間なく繋がっているため、熱伝導経路の断面積も大きくすることができ、放熱性能を向上させることができる。

【0040】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記積層方向に隣接する前記プレート同士の接触する箇所に接合部が形成されるので、
プレート同士を積層方向に確実に接続できる。

【0041】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記接合部は、ろう付けにて形成されるので、
さらに、実施の形態１のヒートシンクの製造方法によれば、
前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、ろう付け接合する第３工程を備えるので、
接触熱抵抗をゼロにすることができ、さらに放熱性能の向上の効果が得られる。

【0042】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記接合部は、拡散接合にて形成されるので、
さらに、実施の形態１のヒートシンクの製造方法によれば、
前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、拡散接合する第３工程を備えるので、
接触熱抵抗をゼロにすることができ、さらに放熱性能の向上の効果が得られる。

【0043】

さらに、実施の形態１のヒートシンクによれば、
前記接合部は、摩擦攪拌接合にて形成されるので、
さらに、実施の形態１のヒートシンクの製造方法によれば、
前記第２工程の後に、前記積層方向に隣接する前記プレート同士が接触する箇所を、摩擦攪拌接合する第３工程を備えるので、
接触熱抵抗をゼロにすることができ、さらに放熱性能の向上の効果が得られる。

【0044】

なお、以下の実施の形態においては、上記実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。よって、上記実施の形態１と同様の部分の説明は適宜省略する。

【0045】

実施の形態２．
図１１Ａは、実施の形態２によるヒートシンクのベース部とそれに実装された発熱体との構成を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示したヒートシンクのベース部とフィン部とそれに実装された発熱体の拡大左側面図である。

【0046】

上記実施の形態１のヒートシンクと本実施の形態２のヒートシンクとの異なる点は、ヒートシンクにて冷却すべき発熱体２が複数個実装される点である。そして、各発熱体２から入熱するフィン部８のそれぞれの領域に、少なくともフィン部８の流路８００の螺旋中心軸１３が１本以上存在する。図１１Ｂにおいては、１個の発熱体２あたり、螺旋中心軸１３を７本それぞれ有する例を示している。よって、ヒートシンク１００の全体で、螺旋中心軸１３を１４本有する、すなわち、螺旋状の流路８００が１４箇所に形成されている。

【0047】

冷却すべき発熱体２が存在しない領域には、敢えて流路８００を設ける必要はない。発熱体２から入熱するフィン部８の領域に、集中的に流路８００の螺旋中心軸１３を設けることにより、発熱体２から入熱しないフィン部８の領域にも流路８００を設ける場合と比べて、１つあたりの流路８００に流入する冷却液の流量を向上でき、結果、冷却液の流速を向上できる。熱伝達率は冷却液の流速が速ければ速いほど大きくなるため、放熱性能を向上できる。

【0048】

上記の様に構成された実施の形態２のヒートシンクによれば、
上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記ヒートシンクには複数の発熱体が実装可能であり、かつ、前記流路は、各前記発熱体から入熱する各領域にのみに形成されるので、
１つあたりの流路に流入する冷却液の流量を向上でき、結果、冷却液の流速を向上できる。熱伝達率は冷却液の流速が速ければ速いほど大きくなるため、放熱性能を向上できる。

【0049】

実施の形態３．
図１２Ａは、実施の形態３によるヒートシンクのプレートの構成を示す平面図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示したプレートの破線部分Ｊの構成を示す拡大平面図である。図１３は、実施の形態３によるヒートシンクのプレートの側面図である。

【0050】

本実施の形態３によるヒートシンク１００によれば、プレート８０に空いた隣接する孔１５０同士の最短距離Ｌが、プレート８０の厚さＴ（図１３）以上にて形成される。例えば、プレート８０の孔１５０を打ち抜きで形成する場合、隣り合う孔１５０同士の最短距離Ｌをプレート８０の厚さＴ以上に形成すれば、隣接する孔１５０同士の最短距離Ｌを有する部分で、千切れまたはダレが発生することを抑制できる。

【0051】

上記実施の形態３のように構成されたヒートシンクによれば、
上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記プレートは、隣接する前記孔間の最短距離が、前記プレートの厚さ以上にて形成されるので、
プレートに千切れまたはダレが発生することを抑制できる。

【0052】

実施の形態４．
実施の形態４によるヒートシンクでは、積層されるプレート８０の合計枚数をＮ枚（Ｎは、奇数の場合は７以上の整数、偶数の場合は６以上の整数）とする。Ｎが奇数の場合は、プレート８０の孔１５０のパターンの種類が（（Ｎ－１）／２）＋１種類である。また、Ｎが偶数の場合は、プレート８０の孔１５０の種類がＮ／２種類である。

【0053】

螺旋状の流路８００の形状は、図７、図８、図９に示すように、螺旋中心軸１３およびプレート８０の積層方向Ｙに対して対称の形状を有する。このことから、プレート８０の厚さＴを適切に選び、各積層方向Ｙのプレート８０の孔１５０の形状が螺旋中心軸１３を中心に対称となるように積層すると螺旋状に形成できる。よって、Ｎ枚が奇数の場合は、プレート８０の孔１５０のパターンの種類を（（Ｎ－１）／２）＋１種類用意すればよい。Ｎ枚が偶数の場合は、プレート８０の孔１５０のパターンの種類をＮ／２種類用意すればよい。

【0054】

このことにより、Ｎ枚全てのプレート８０の孔１５０のパターンの種類が異なるように形成する場合と比較して、プレート８０の孔１５０のパターンの種類が削減でき、生産性が向上する。

【0055】

上記実施の形態４のように構成されたヒートシンクによれば、
上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記プレートの合計枚数をＮ枚（Ｎは、奇数の場合は７以上の整数、偶数の場合は６以上の整数）とすると、
前記Ｎが奇数の場合は、前記パターンの種類の数は、（（Ｎ－１）／２）＋１種類であり、
前記Ｎが偶数の場合は、前記パターンの種類の数は、Ｎ／２種類であるので、
プレートの孔のパターンの種類が削減でき、製造性が向上する。

【0056】

実施の形態５．
図１４Ａは、実施の形態５によるヒートシンクのフィン部８を製造するためのフィン部材８８８の構成を示す平面図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示すフィン部材８８８から切り出されたフィン部８の構成を示す平面図である。実施の形態５の場合、例えば、図５に示したような孔１５１～１５９のパターンを有するプレート８１～８９であって、平面上の面積が、フィン部８の面積の２倍以上の大きさを有するプレート部材を形成する（第１工程）。

【0057】

次に、各プレート部材を積層方向Ｙに積層する（第２工程）とともに密着工程、もしくは接合工程を行い、フィン部材８８８として製造する（図１４Ａ、第３工程）。次に、フィン部材８８８から、流路８００の所望の大きさに合わせて、必要となる大きさ（図１４Ｂの破線部分）にて切り出しフィン部８を製造する（図１４Ｂ、第４工程）。

【0058】

流路８００を有するフィン部８の製造において、プレート８０同士を積層方向Ｙにおいて、加圧密着、ろう付け、拡散接合、もしくは摩擦攪拌接合する工程が最も工数が多く、コストが発生する。よって、本実施の形態５においては、あらかじめ、必要となる流路８００を有するフィン部８の大きさより、大きなフィン部材８８８を上記に示したように製造する。

【0059】

その後、あらかじめ設定された大きさのフィン部８を複数個切り出す。このように製造すれば、必要となる流路８００が形成された複数個のフィン部８を形成する場合、最も工数が発生する加圧密着、ろう付け、拡散接合、もしくは摩擦攪拌接合の工程が一度で済み、工程数を大幅に削減できる。

【0060】

上記実施の形態５のように構成されたヒートシンクによれば、
上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記フィン部の面積の２倍以上の面積を有するプレート部材を用いて、前記第１工程から前記第３工程までを行ってフィン部材を形成した後、
前記フィン部材から複数の前記フィン部を切り出す第４工程を備えるので、
複数のヒートシンクを製造する場合、工程数を大幅に削減できる。

【0061】

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらに、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0062】

１ ベース部、１００ ヒートシンク、１３ 螺旋中心軸、１５０ 孔、１５１ 孔、１５２ 孔、１５３ 孔、１５４ 孔、１５５ 孔、１５６ 孔、１５７ 孔、１５８ 孔、１５９ 孔、１６ 流線、１７ Ｏリング、１９ 段差部、２ 発熱体、３ 締結板、４ ボルト、５ 供給路、６ 排出路、７ ウォータージャケット、８ フィン部、８０ プレート、８００ 流路、８１ プレート、８２ プレート、８３ プレート、８４ プレート、８５ プレート、８６ プレート、８７ プレート、８８ プレート、８９ プレート、８１０ 部分、８１１ 部分、８１２ 部分、８１３ 部分、８１４ 部分、８８８ フィン部材、９ 流路入口、Ｌ 最短距離、Ｔ 厚さ、Ｙ 積層方向、Ｘ 直交方向、Ｚ 流通方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】