专利名称：降温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及降温装置。更详细地说，其技术领域属于降温装置，该降温装置主要设置在半导体元件上，使流动的气体或液体吸收半导体元件内部产生的热，藉此使半导体得以冷却，或者在作为热交换元件的各种用途中得以应用。
背景技术：
半导体元件伴随着性能的提高而使发热量增加。如果半导体的温度上升，则半导体本身的性能就会降低，特别是在接合部温度增高时，将导致寿命缩短，严重时甚至有可能产生破损。因此，PC的CPU等一般使用降温装置，用以将半导体内部的热扩散到周围的冷空气中而进行冷却。
为有效地冷却半导体元件，以前的降温装置通常要精心设计表面的形状等以增大表面积，从而提高散热性能。
例如，专利文献1公开了一种降温装置，其在具有多个孔的板状的基部，同样地立设有具有多个孔的柱状散热片。
这项技术通过设置多个孔以增大表面积，从而使散热性得以提高，但存在的缺点是由于要采用压铸法或拉拔法制造，所以费时繁杂，而且制造成本较高。
另一方面，专利文献2记载了一种半导体装置，其在半导体元件和引线进行电连接并密封的封装的上部设置金属板，并在该金属板的上部装载金属细线制成的线圈形散热器。这样，由于将线圈设定为散热片，所以其优点是可以廉价地进行制造。
但是，上述专利文献2的发明由于线圈和金属板是点接合，所以存在的问题是从金属板向线圈的热传导并不充分，整体的散热性能较差。另外，还存在的问题是由于线圈占有的空间体积较大，所以不能密集地装载在金属板上，为此不能获得较大的散热量。
专利文献1特开平08-330483号公报专利文献2特开平06-275746号公报发明内容于是，本发明鉴于上述以前的情况，其目的在于提供一种既廉价又能有效地制造、而且散热性也优越的新型降温装置。
为解决上述课题，本发明的降温装置的特征在于其具有散热片和设置有所述散热片的热传导性基板，所述散热片在将金属线材卷绕成线圈状而形成卷绕单元的同时，整体被加工成扁平状，而且邻接的卷绕单元相互错开位置而具有空隙部和接触部。
根据上述构成，利用线圈状的金属线材容易得到表面积大的降温装置。另外，经由卷绕单元的密合部位而将热传导至整体散热片上，从而散热性能得以提高。再者，在散热片上形成有可以通气的间隙。此外，这里所谓的线圈状，是指并不局限于卷绕成圆形，还包含三角形和四边形等多边形、椭圆形或星形等各种各样的形状。另外，这里所说的热传导性的基板，是指也包含有散热要求的半导体装置等的基板。
另外，本发明的上述降温装置的特征在于接触部是热耦合(thermal coupling)的。
根据上述的构成，由于接触部是热耦合的，所以热传导加快，热容易传导至整个散热片。此外，这里所谓的热耦合，是指不损害接触部的热传导而进行固定，可以采用软钎焊、镀焊(soldering plating)、粘接剂、粘合剂等粘接方法、以及振动焊接、闪光焊等焊接方法进行热耦合。
另外，本发明的上述任一个降温装置的特征在于线圈状的金属线材是右向卷绕的线圈状金属线材和左向卷绕的线圈状金属线材相互错开位置并组合而成的。
根据上述的构成，金属线材密集而致密地形成，提高了热传导性，也提高了散热性能。另外，由于分别右向和左向卷绕的金属线材彼此之间良好地缠绕在一起，因而赋予金属线材以形状稳定性。
另外，本发明的上述任一个降温装置的特征在于散热片立设于基板上。
根据上述的构成，散热片以站立的状态排列在基板上，在使整个表面积增大的同时，经由在散热片上所形成的间隙，也使基板表面上的通气成为可能。另外，扁平表面的端部(散热片与基板的接触部分)，由于金属线材密集，以致密度较高，因而热从基板进行传导时的热阻抗得以降低。
另外，本发明的上述任一个降温装置的特征在于散热片立设于在基板上设置的沟槽中。
根据上述的构成，散热片切实地固定在基板上，同时散热片和基板的接触面积增加，所以基板和散热片的之间的热传导可以快速地进行。
另外，本发明的上述降温装置的特征在于散热片是与沟槽进行热耦合的。
根据上述的构成，散热片与基板上设置的沟槽，由于其接触部是热耦合的，所以热传导变得迅速，热容易传导至整个散热片上。此外，这里所谓的热耦合，是指不损害接触部的热传导而进行固定，可以采用软钎焊、镀焊、粘接剂、粘合剂等粘接方法、以及振动焊接、闪光焊等焊接方法进行热耦合。
另外，本发明的上述降温装置的特征在于设置散热片的扁平表面使其平行于热传导性的基板。
根据上述的构成，可以得到表面积较大、整体形成为薄型的降温装置。此外，这里所谓的线圈状，是指并不局限于卷绕成圆形，还包含三角形和四边形等多边形、椭圆形或星形等各种各样的形状。
另外，本发明的上述降温装置的特征在于在散热片和基板之间形成有空隙，在所述空隙中填充有铁氧体粉末。
根据上述的构成，表面积增大且散热性提高，同时借助于铁氧体粉末还可以吸收电磁波。此外，这里所说的铁氧体，包括所谓的软铁氧体、硬铁氧体以及它们的混合物。
另外，本发明提供一种降温装置，其包括卷绕成线圈状的线圈状金属线材形成为扁平状、且邻接的卷绕单元相互密合的散热片。
根据上述的构成，可以提供一种直接安装在有散热要求的表面上的散热片。此外，这里所谓的线圈状，是指并不局限于卷绕成圆形，还包含三角形和四边形等多边形、椭圆形或星形等各种各样的形状。
另外，本发明提供一种标签状的降温装置，其构成是在设有粘合剂层的基材薄膜上具有散热片，所述散热片由卷绕成线圈状的线圈状金属线材形成为扁平状，且邻接的卷绕单元相互密合。此外，这里所谓的线圈状，是指并不局限于卷绕成圆形，还包含三角形和四边形等多边形、椭圆形或星形等各种各样的形状。
根据上述的构成，可以得到一种能够粘贴在有散热要求的表面的标签状(在长条状的情况下为带状)的降温装置。
另外，本发明的上述任一项所述的降温装置的特征在于在金属线材的表面形成有包含铁氧体的涂膜。
根据上述的构成，表面积增大且散热性提高，同时借助于铁氧体粉末还可以吸收电磁波。此外，这里所说的铁氧体，包括所谓的软铁氧体、硬铁氧体以及它们的混合物。
再者，本发明的上述任一个降温装置的特征在于金属线材是铝或者铝合金，且在表面实施了阳极氧化膜处理。
根据上述的构成，作为金属线材，选择热传导性高且价格低廉的材质。另外，通过表面处理赋予其耐蚀性。
另外，本发明的上述任一个降温装置的特征在于金属线材是耐蚀性金属。
根据上述的构成，可以得到适于在含有腐蚀性气体的环境等中使用的降温装置。此外，所谓耐蚀性的金属，是指不容易受到酸、碱等侵蚀的金属，具体地说，包括钛及其合金、不锈钢等。
再者，本发明的上述任一个降温装置的特征在于在金属线材的表面形成有热辐射性的涂膜。
根据上述的构成，由散热片进行的散热得到了进一步的促进。此外，所谓热辐射性的涂膜，是指由下述的涂料所形成的涂膜，即在该涂膜中含有具有碳黑等热辐射效果的颜料。
根据本发明，通过有效利用卷绕成线圈状的金属线材，就不需要以前那样的复杂的切削加工等便具有较大的表面积，因此，可以廉价地获得散热性能高的降温装置。
特别地，由于将金属线材形成为扁平状，并且使邻接的卷绕单元相互密合，所以热能够迅速传导至整个散热片，从而使散热性能得以提高。另外，在扁平散热片的情况下，在基板上排列时可以进行高密度的设置。再者，由于在散热片上形成有作为通气孔发挥作用的空隙部，因而可以确保空气等的流道。
图1是本发明实施方案(1)的降温装置的立体图。
图2是表示散热片的图。
图3是表示本发明实施方案(2)的降温装置所使用的散热片的图。
图4是表示另一个方案的散热片的制造方法的图。
图5是表示又一个方案的散热片的制造方法的图。
图6是表示本发明实施方案(2)的降温装置沿长度方向的剖面的放大图。
图7是表示本发明实施方案(2)的降温装置沿宽度方向的剖面的放大图。
图8是表示本发明实施方案(2)的降温装置的另一个实例沿宽度方向的剖面的放大图。
图9是表示本发明实施方案(2)的降温装置的又一个实例沿宽度方向的剖面的放大图。
图10是本发明实施方案(3)的降温装置的立体图。
图11是本发明实施方案(4)的降温装置的立体图。
图12是本发明实施方案(5)的降温装置的立体图。
图13是本发明另一个实施方案的降温装置的立体图。
图14是表示本发明的降温装置之用途的一个实例的图。
图15是表示作为降温装置的用途的一个实例的热交换元件的图。
图16是表示图15的C-C向剖面的放大图。
图17是表示本发明的降温装置的用途的一个实例的图。
图18是表示本发明的降温装置的用途的一个实例的图。
图19是表示本发明的降温装置的用途的一个实例的图。
图20是表示本发明的降温装置的用途的一个实例的图。
图21是表示图20的D-D向剖面的放大图。
符号说明1 降温装置10 基板100 沟槽101空隙11散热片 11a、11b 卷绕单元11c、11d 端部11e中央部111 扁平的表面 112空隙部113 接触部 12、13 金属线材16焊锡17 热传导性粘接剂18铁氧体粉末 19 半导体装置2 空调换气扇 21 壳体22吸气扇 23 马达24吸气通道25 排气通道26热交换元件 3 建筑物
31 墙壁 311 内壁312 外壁 313 间隙314、315通气孔 32 房间33 空气 34 太阳光4 地板收容部 40 地板材料41 框构件 42 墙壁构件51 煤气炉(gas range)52 换气装置53 防护罩体 54 排气通道55 排气扇 56 油雾和油蒸气57 兜袋 6 太阳能热水器61 热水储存部 62 集热部63 供水管 64 管道65 出水管 66 透明构件67 隔热材料具体实施方式
下面就本发明进行详细的说明。
首先，根据图1～2就本发明实施方案(1)进行说明。图1的降温装置1的大致构成是在基板10上形成有多条沟槽100，并以沿该沟槽100的方式，排列着由卷绕成线圈状的金属线材制作的散热片11。此外，在图1中，为避开图的烦杂，只描绘1列散热片11，关于其它列，则予以部分省略。
散热片11的制作方法是将卷绕成线圈状的金属线材形成为扁平状。此时，使邻接的一卷一卷的卷绕单元11a、11b相互密合。这样通过密合的接触部113，将热迅速地传导至整个散热片11。另外，由于是线圈状的金属线材，散热片11的表面积增大，因而可以得到较高的散热性能。
另外，如图2所示，散热片11因为是由卷绕成线圈状的金属线材形成的，所以扁平的表面111的端部11c、11d因金属线材密集而导致其密度提高。因此，当在基板进行排列时，基板10和散热片11之间的热阻抗减小，从而导致热迅速地移动。
另外，在图1的实例中，沿着沟槽100插入散热片11。然后，立设散热片11，使散热片11的扁平的表面111垂直于热传导性的基板10。另外，散热片11上形成有间隙，该间隙作为使空气等得以流动的空隙部112发挥作用。因此，可以使用冷却散热片而将空气等充分地送往基板上，从而可以迅速地除去产生的热。
在将卷绕成线圈状的金属线材形成为扁平状时，可以采用压延等已知的方法压垮金属线材来进行。另外，也可以连续压延单方向送入的线圈而得到长条状的散热片11。这时，为使邻接的卷绕单元11a、11b相互适当地密合在一起，优选适宜设定压延的压力、压延的角度等。此外，当连续压延线圈时，由于强度等的关系，有时会出现线圈伸长的不合适的情况。在这种情况下，例如，倘若将左向线圈和右向线圈组合(相互缠绕)在同一轴上，且在这种组合的状态下进行压延，就不会出现混乱，而且可以良好地将其压垮。
作为基板10，可以适当选择并使用热传导性高的材质。具体地说，可以列举出铝、铜、银、金等金属材料，或它们与镍、镁、锌、硅等的合金，或者碳素材料等。
基板10上的沟槽100可以通过对平板状基板的表面实施切削加工来形成。另外，通过压铸法、挤压成形等也可以直接制造形成有沟槽100的基板10。此外，沟槽100的间距、形状等可以根据要求的散热性能、散热片11的大小等进行适当的设定。
关于散热片11，也可以与上述基板10的情况相同地由各种各样的材质来构成。具体地说，可以列举出铝、铜、银、金等金属材料，或者它们与镍、镁、锌、硅等的合金等。特别地，铝系材料因其热传导性高而且价格低廉，所以是优选使用的。
另外，作为散热片11的金属线材的材质，也可以使用耐蚀性的金属。根据降温装置用途的不同，有时要在容易腐蚀的环境中使用，所以要适应那样的情况。作为耐蚀性金属的例子，可以列举出钛及其合金、不锈钢等。
在构成散热片11的金属线材中，为提高热传导性和耐蚀性，可以根据需要实施表面处理。具体地说，可以列举出镀铜、镀银等。另外，在将铝或其合金作为基材的情况下，优选在表面实施阳极氧化膜处理(铝表面钝化处理)。这样，在提高耐蚀性的同时，可以降低卷绕单元11a、11b的相互密合的接触部113的热阻抗，从而可以进一步提高整体的散热性。作为处理的方法，可以采用已知的工艺，具体地说，可以将处理物作为阳极，通过在草酸、硫酸或磷酸等溶液中进行电解来形成氧化膜。此外，阳极氧化膜处理有所谓白色铝表面钝化处理和黑色铝表面钝化处理，但哪一种都是可以适用的。
另外，在金属线材的表面也可以根据需要形成含有铁氧体的涂膜。这样，由于铁氧体具有电磁波吸收能力，所以整体上可以得到有效地吸收电磁波的降温装置。特别地，散热片11的表面由金属线材构成而呈凹凸形状，所以电磁波产生漫反射，从而电磁波的吸收效果将按协同效应的方式得以增大。
此外，作为铁氧体，为人所知的有软磁性铁氧体(软铁氧体)和硬磁性铁氧体(硬铁氧体)，但无论哪一种都可以使用，也可以混合多种使用。另外，作为使铁氧体分散的粘结剂并没有特别的限定，可以使用丙烯酸树脂、硅树脂等通常的物质。
此外，为使散热片11中传导的热迅速地向外部散发，可以根据需要在金属线材的表面形成热辐射性的涂膜。
这种涂膜可以用包含具有热辐射效果的各种颜料的涂料来形成。作为颜料的例子，可以列举出碳黑、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、硅石、锆石、氧化镁、氧化钇(Y2O3)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)，钛酸铝(Al2O3·TiO2)等。这些颜料既可以单独使用它们中的任一种，也可以将它们中的多种复合使用。另外，涂料中的颜料的量可以根据所要求的热辐射性能进行适当的设定，一般地说，相对于涂膜的干燥质量，10-90质量％左右是适当的。另外，作为粘结剂，优选难以因热而退化的物质，作为例子，可以列举出丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂以及氟树脂等。
此外，热辐射性涂膜的厚度为1～50μm是适当的。低于1μm时，因热辐射效果减少而不优选。
而且散热片11的直径(扁平的表面111的宽度)并没有特别的限定，可以根据要求的散热性能进行适当的设定。一般地说，直径增大时表面积增加，从而散热性提高。具体地说，虽根据制造的降温装置的用途不同而不同，不过数mm～数cm左右是适当的。
上述的散热片11虽然沿着基板10的沟槽100排列，而且在基板10上进行固定，但此时在不损害热传导性的条件下，可以采用各种手段。例如可以用焊锡加以固定。这时，因为构成散热片11的金属线材的断面形状呈圆形，所以在与四边形形状的沟槽100之间形成有空隙。如果向该空隙供给焊锡，则焊锡就会因毛细管现象而沿散热片11的表面扩展开，从而可以进行切实的固定，这样从基板10向散热片11的热的移动便可以顺利地进行。
另外，作为其它的固定方法，也可以使用热传导性粘接剂。作为热传导性粘接剂的例子，可以列举出下述的物质等，其中所述物质是在环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等粘结剂中，配合金、银、镍等金属粉、氧化铝、氮氧化铝、氮化硅、碳粉等而形成的。
除此以外，例如也可以事先将基板10形成为波型，在成为波谷的部分配置散热片11，然后以机械的方式对整体进行敛缝，藉此由波谷部分夹持着散热片11而进行固定。
此外，上述实施方案(1)沿着基板10上形成的沟槽100来配设散热片11，不过也可以不形成沟槽，而是于平板上的基板上直接固定散热片，或者在基板和散热片之间介入热传导性的层。
另外，在图1中，散热片11垂直立设于基板10的沟槽100内，但本发明并不局限于此，也可以将散热片11直接地垂直立设于平板上的基板上。另外，也可以相对于基板10以倾斜等方式进行设置。例如，在降温装置上安装冷却散热片时，考虑到来自于冷却散热片的通风方向，可以设定散热片11的角度和配置方法，以便最大地提高冷却效果。
再者，上述实施方案(1)将卷绕成线圈状的金属线材压垮而形成为扁平状，但本发明并不局限于此。也就是说，在邻接的卷绕单元11a、11b相互密合的条件下，例如可以将线圈状的金属线材压垮而使其长度方向的端面成为弯曲面(新月形等)，或者进行成形而使端面成为多边形等，从而可以形成为异形面。
此外，当把上述的降温装置1设置在半导体等上时，为不妨碍从半导体等向降温装置1进行的热传导，优选通过上述的热传导性粘接剂等进行设置。
其次，就本发明的实施方案(2)进行说明。如图3所示，散热片11在将金属线材12、13卷绕成线圈状而形成卷绕单元的同时，整体连续形成为扁平状，而且各卷绕单元11a、11b相互沿宽度方向和长度方向错开位置并进行交叉，从而形成空隙部112和接触部113。特别地，因为各卷绕单元11a、11b相互错开位置，所以形成有多个的空隙部112(112a、112b、…、112n)及接触部113(113a、113b、…、113n)。而且由于金属线材12、13形成为扁平状，所以使各卷绕单元相互接触的接触部113的接触面积增大。
具体地说，如图4所示，左向缠绕的线圈状的金属线材12和右向缠绕的线圈状的金属线材13被组合在一起。然后如图5所示，采用压延等手段使各金属线材12、13形成为扁平状，由此可以得到散热片11。在进行这种加压时，金属线材12、13的带形的中心部分向内侧(重合的内部侧)弯曲的同时，金属线材12、13的重合的表面侧的部分被压垮，从而在中心部分形成扁平的表面111。另外，向外侧突出的金属线材12、13的中心部分向内侧弯曲而削减了厚度，从而在端部11c、11d形成金属线材错综复杂的凹凸结构。
在这样制造的散热片11中，金属线材12的卷绕单元11a及金属线材13的卷绕单元11b邻接且相互密合。而且在散热片11中，邻接的卷绕单元11a、11b相互错开位置而形成出空隙部112及接触部113。具体地说，邻接的卷绕单元11a、11b在宽度方向错开长度为m的距离，在长度方向错开长度为n的距离。宽度方向错开位置的长度m优选为金属线材12、13的直径d的0.5～2倍。当宽度方向错开位置的长度m为金属线材12、13的直径d的2倍以上时，往往使散热片11的端部11c、11d的金属线材密度降低。另外，当宽度方向错开位置的长度m不足金属线材12、13的直径d的0.5倍时，往往金属线材的重叠较多，从而通过压延等手段形成为扁平状时的成形性降低。另外，长度方向错开位置的长度n优选为卷绕单元11a、11b的长度方向的直径k的0.3～0.7倍，特别优选为0.4～0.6倍。
散热片11由于是由分别沿不同方向卷绕的线圈状的金属线材12、13组合起来的，所以金属线材12、13密集而致密地形成出接触部113，其提高了热传导性，也提高了散热性能。另外，由于左向和右向卷绕的金属线材12、13互相缠绕，所以散热片11的形状稳定，在连续压延线圈时，也不会因强度等的关系而使线圈伸长。
此外，各卷绕单元11a、11b相互接触的接触部113采用软钎焊、镀焊、粘接剂、粘合剂等粘接方法、以及振动焊接、闪光焊等焊接方法，以使接触的线材彼此之间不分离地进行固定，由此可以进行热耦合以减少传热阻抗。通过固定接触部113，就可以切实地进行各卷绕单元11a、11b的相互密合，整个散热片11的机械稳定性得以提高，而且也提高了经由接触部113的热传导性。
上述的散热片11与上述实施方案(1)同样，正如图1所示的那样沿着基板10的沟槽100排列，而且在基板10上进行固定。图6及图7是分别表示实施方案(2)的降温装置在长度方向(图1的A-A线)、及宽度方向(图1的B-B线)的断面的放大图。当在基板10上进行固定时，为不损害热传导性，可以使用粘接、接合等各种手段进行热耦合，例如，正如图6、7所示的那样，作为在基板上粘接散热片11的方法，可以使用焊锡14进行固定。这时，由于构成散热片11的金属线材的断面形状呈圆形，所以其与四边形形状的沟槽100间形成空隙101。如果向该空隙101供给焊锡14，则焊锡14就会因毛细管现象而沿散热片11的表面扩展开，从而可以进行切实的固定，这样从基板10向散热片11的热的移动便可以顺利地进行。特别地，因为金属线材形成为扁平状，所以散热片11和沟槽100的侧面102的接触面积得以增大。
另外，如图6所示，沟槽的深度h优选为与金属线材密度较高的端部11d在宽度方向的长度大致相同。这样，散热片11和沟槽100的侧面102的接触面积增大。在端部11d从沟槽100中露出来时，散热片11和基板10的接触面积往往并不充分。另外，在端部11c充分地插入、甚至散热片11的中央部11e收容在沟槽100中时，由于使空气等得以流通的空隙部112收容在沟槽100中，所以散热性能往往降低。
另外，作为其它的粘接方法，也可以使用图8所示的热传导性粘接剂15。作为热传导性粘接剂15的例子，可以列举出下述的物质等，其中所述物质是在环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等粘结剂中，配合金、银、镍等金属粉、氧化铝、氮氧化铝、氮化硅、碳粉等而形成的。
除此以外，还可以举出在基板上接合散热片11的方法。例如也可以如图9所示，事先将基板10形成为波型，在成为波谷的部分配置散热片11，然后以机械的方式对整体进行敛缝，藉此由波谷部分夹持着散热片11而进行固定。
根据实施方案(2)，散热片11因为邻接的卷绕单元11a、11b相互错开位置而具有空隙部112和接触部113，所以经由接触部113而使热在整个散热片11上迅速地传导。另外，因为由线圈状的金属线材12、13所形成，因而与使用平板等的散热片相比较，整个散热片11的表面积得以增大，所以能够获得高的散热性能。另外，特别是金属线材12、13与外部空气的接触面积较大，所以空隙部112作为使空气等得以流通的通气孔发挥作用，从而可以将热迅速地向外部散发。
此外，在上述实施方案(2)中，作为散热片11，使用2根分别沿不同方向卷绕的线圈状金属线材12、13，但本发明并不限于2根，也可以通过组合3根或更多根的线圈状金属线材来构成散热片11。
另外，本发明的实施方案(3)如图10所示。图10的降温装置1与上述图1的例子同样，在基板10上形成多条沟槽100，并沿着该沟槽100设置散热片11。
而且在该实施方案(3)中，基板10弯曲，沟槽100形成为曲线状。在此，散热片11由于在垂直于扁平的表面111的方向上具有特别优良的挠性，因而也可以很容易地追踪曲线状的沟槽100。因此，例如适合的情形是将一系列的降温装置设置在相互之间有间隔的多个半导体元件上，而不是在单一的半导体元件上。
关于散热片11的材质等、以及其它的构成，可以参照上述的实施方案(1)。此外，如图11所示，本发明的散热片11由于具有优良的挠性，所以并不限于图11的弯曲的基板10，例如，即使对配置成同心圆状、或者形成为螺旋状的基板等，也可以良好地追踪多块基板。
下面根据图11就本发明的实施方案(4)进行说明。图11的降温装置1的特征在于卷绕成线圈状的金属线材被形成为扁平状，设置邻接的卷绕单元11a、11b相互密合的散热片11而使扁平的表面111平行于热传导性的基板10。
在该实施方案(4)中，由于是线圈状的金属线材，所以表面积得以增大，因而也可以获得高的散热性能。另外，与图1的例子相比较，其可以将整个降温装置形成为薄型，从而适合设置于狭小的空间。此外，在散热片11固定于基板10上时，可以使用焊锡等适宜的手段。
图12表示本发明的实施方案(5)。图12的降温装置1与上述的实施方案(4)同样，将卷绕成线圈状的金属线材形成为扁平状，并设置这样制作的散热片11而使扁平的表面111平行于热传导性的基板10。
而且该实施方案(5)的特征在于使散热片11在宽度方向弯曲，从而其与基板10之间形成出空隙，然后在该空隙中填充铁氧体粉末14。这样，产生的热迅速地得以释放，同时还可以通过铁氧体粉末14吸收电磁波。在近年的半导体元件中，由于信号速度的高速化，热和电磁波的问题变得严重，采用该降温装置可以应对两方面的问题。
此外，在铁氧体粉末14中，可以进一步配合石墨等碳素粉末和金属粉末等。
上述实施方案(1)～(5)的降温装置，其基本构成是在基板10上设置散热片11，不过根据需要也可以省略基板10。
另外，如图13所示，作为本发明的降温装置的另一个方案，可以将由卷绕成线圈状的金属线材形成的散热片11直接安装在半导体装置17的要求散热的表面。而且在半导体装置17的要求散热的表面，设置用于立设安装散热片11的沟槽100。当散热片11安装在沟槽100中时，优选使用上述热传导性高的粘接剂、钎焊等粘接方法、焊接、机械敛缝等接合方法。
此外，除了像上述那样在沟槽100中立设并固定散热片11的方法以外，也可以不设沟槽100而直接将散热片11接合或粘接在半导体装置17上。另外，根据上述实施方案(3)、(4)，对于半导体装置等要求散热的表面，也可以直接配备而使散热片11的扁平的表面111平行于要求散热的表面。除立设散热片11以外，当还需要对沟槽100、进而在安装面和散热片11之间进行电绝缘时，作为用于热传导性粘接剂的添加剂，将使用氮化铝等的高阻抗的物质。
另外，对于由基材薄膜、粘接剂层以及使用时可以取下的剥离纸构成的标签，使其与散热片11一体化，由此便可以构成标签状(带状)的散热用散热片。散热片11粘接设置在基材薄膜上。该标签状的散热用散热片对于要求散热的表面，由于可以通过剥下剥离纸而筒单地进行设置，因而是优选的。此外，基材薄膜和粘接剂层优选由金属构成，或者使其含有上述氮化铝等添加剂等而提高热传导性。
另外，上述实施方案(1)～(5)的降温装置使用卷绕成圆形线圈状的金属线材12、13而构成散热片11，但本发明并不局限于圆形，可以使用卷绕成诸如三角形和四边形等多边形、椭圆形或星形等各种形状的线圈状的金属线材。
以上的降温装置主要同冷却散热片等一起设置在CPU等半导体元件上而用于使元件上产生的热得以释放，但除此以外，只要是要求散热性的用途，就可以适于使用。特别地，本发明的降温装置因为可以非常廉价且高效地进行制造，所以有利于在较大面积的场所进行设置。
图14是将本发明的降温装置应用于空调换气扇的热交换元件的实例。如图14所示，空调换气扇2在箱型的壳体21内设置有吸气扇22和排气扇(图中未示出)，并由马达23驱动。另外，通过吸排气扇而形成吸气通道24与排气通道25，2个通道在热交换元件内交叉。
如图15所示，由基板10分隔成层状而交替形成吸气通道24和排气通道25。另外，在各自的基板10上设置有散热片11。
因此，正如图16所示的那样，排气通道25中气体的热迅速地移动到吸气通道24而有效地进行热交换。此时，由于在散热片11上形成有空隙部112，所以不会妨碍气体的流动。此外，以前的热交换元件是通过将瓦楞纸板等组合为层状而构成的，借助于本发明的降温装置可以大幅度提高热交换效率。
下面根据图17就本发明的降温装置设置在房间墙壁上的实例进行说明。如图17所示，建筑物3的墙壁31是面向房间32内的内壁311和面向外部的外壁312的2层构造，在2个墙壁之间形成空隙313。在内壁311和外壁312上分别形成通气孔314、315，这样，房间32内和外部相连通。而且在间隙313内，散热片11设置在外壁312上。此外，在图17的情况下，外壁312直接作为热传导性的基板发挥作用，不过作为其它的情况，也可以另外使热传导性的基板层叠于通常的外壁上，并在该基板上设置散热片11。另外，内壁311优选具有隔热性。
根据图17的结构，空气33从通气孔315开始，经过空隙313和通气孔314，从外部流入到房间32内。此时，太阳光33的热能传送到散热片11，在间隙313内散热后，加热空气33而进行暖房。此外，以前为人所知的技术是在房间墙壁的内部形成间隙，并通过该间隙使空气流入，而本发明在其流入通道上设置有散热片，并不是进行利用太阳光的自然暖房，在这一点上本发明是新颖的。
接着就本发明的降温装置应用于地板下面收容的情况进行说明。图18表示地板下面收容部4的断面。首先，在地板材料40上形成有开口部401，在该开口部401内，通过框构件41而将墙壁构件42组装到箱型上，从而形成出收容空间。然后，在墙壁构件42的外侧设立散热片11。
当设计为这样的结构时，收容空间内的热迅速地散发至地板下面，从而可以防止热的停滞。此外，在图18中，墙壁构件42作为用于设立散热片11的热传导性的基板发挥作用，不过作为其它的情况，也可以另外使热传导性的基板层叠于通常的墙壁材质的外侧，并在该基板上安装散热片11。
图19是具有将本发明的降温装置设置在煤气炉51上的换气装置52的实例。换气装置52大致由防护罩体53和排气通道54构成。在排气通道54内具备排气扇55，含有来自煤气炉52的油雾和油蒸气56的空气便经由排气通道54被排出到外部。然后，由基板10和散热片11构成的降温装置设置在防护罩体53的内侧。此外，防护罩体53所具有的过滤器等在图中予以省略。
在这个实例中，一旦油雾和油蒸气56达到散热片11的位置，其热被迅速地取走而发生液化。液化的油可以流进兜袋57而得以回收。此外，为了使液化的油掉落在下侧，或容易流入兜袋57一侧，可以在基板10上形成贯穿孔，或形成沟槽。
再者，图20及图21是应用于太阳能热水器的例子。图20的太阳能热水器6大致由热水储存部61、接受太阳光的热能并加热水的集热部62构成。通过供水管63供给至热水储存部61的水通过集热部62的内部所配置的管道64而得以加热并使之循环，继而储存在热水储存部61中。然后，经由出水管65供给澡堂及其它用途。
集热部62的内部如图21所示，在上侧配置有玻璃等的透明部件66，从而太阳光可以通过，其内部具有热传导性的基板10、设立在基板10的散热片11和隔热材料67。散热片11的部分作为通水的管道发挥作用，水通过散热片11的空隙部112而可以移动。
根据上述的实例，太阳光的热能从基板10经由散热片11迅速地传递至水中，可以有效地生成热水。
此外，图21的基板10沿着水流的方向呈直线的形状，但是，例如也可以形成为波形。这样，就会产生水的紊流，从而可以更有效地进行热的传递。
此外，本发明的降温装置并不限于上述的应用例，可以适用于各式各样的散热用途以及作为热交换元件的用途。
本发明的降温装置不仅用于半导体的冷却，还可以用于换气扇的热交换元件等各式各样的用途中。
权利要求
1.一种降温装置，其特征在于所述降温装置具有散热片和设置有所述散热片的热传导性基板，所述散热片在将金属线材卷绕成线圈状而形成卷绕单元的同时，整体被加工成扁平状，而且邻接的卷绕单元相互错开位置而具有空隙部和接触部。
2.根据权利要求1所述的降温装置，其特征在于接触部是热耦合的。
3.根据权利要求1或2所述的降温装置，其特征在于线圈状的金属线材是右向卷绕的线圈状金属线材和左向卷绕的线圈状金属线材相互错开位置并组合而成的。
4.根据权利要求1或2所述的降温装置，其特征在于散热片立设于基板上。
5.根据权利要求3所述的降温装置，其特征在于散热片立设于基板上。
6.根据权利要求4所述的降温装置，其特征在于散热片立设于在基板上设置的沟槽中。
7.根据权利要求5所述的降温装置，其特征在于散热片立设于在基板上设置的沟槽中。
8.根据权利要求6所述的降温装置，其特征在于散热片是与沟槽进行热耦合的。
9.根据权利要求7所述的降温装置，其特征在于散热片是与沟槽进行热耦合的。
10.根据权利要求1或2所述的降温装置，其特征在于设置散热片的扁平表面使其平行于热传导性的基板。
11.根据权利要求3所述的降温装置，其特征在于设置散热片的扁平表面使其平行于热传导性的基板。
12.根据权利要求10所述的降温装置，其特征在于在散热片和基板之间形成有空隙，在所述空隙中填充有铁氧体粉末。
13.根据权利要求11所述的降温装置，其特征在于在散热片和基板之间形成有空隙，在所述空隙中填充有铁氧体粉末。
14.一种降温装置，其包含有散热片，该散热片在将金属线材卷绕成线圈状而形成卷绕单元的同时，整体被加工成扁平状，而且邻接的卷绕单元相互错开位置而具有空隙部和接触部。
15.一种标签状的降温装置，其构成是在设有粘合剂层的基材薄膜上具有散热片，所述散热片在将金属线材卷绕成线圈状而形成卷绕单元的同时，整体被加工成扁平状，而且邻接的卷绕单元相互错开位置而具有空隙部和接触部。
16.根据权利要求14或15所述的降温装置，其特征在于线圈状的金属线材是右向卷绕的线圈状金属线材和左向卷绕的线圈状金属线材相互错开位置并组合而成的。
17.根据权利要求1、2、14、15的任一项所述的降温装置，其特征在于在金属线材的表面形成有包含铁氧体的涂膜。
18.根据权利要求1、2、14、15的任一项所述的降温装置，其特征在于金属线材是铝或者铝合金，且在表面实施了阳极氧化膜处理。
19.根据权利要求1、2、14、15的任一项所述的降温装置，其特征在于金属线材是耐蚀性金属。
20.根据权利要求1、2、14、15的任一项所述的降温装置，其特征在于在金属线材的表面形成有热辐射性的涂膜。
全文摘要
本发明通过将卷绕成线圈状的金属线材形成为扁平状，且使邻接的卷绕单元(11a)(11b)相互密合而形成散热片(11)，然后对所述散热片(11)进行排列以使扁平的表面(111)垂直于热传导性的基板(10)而形成降温装置(1)。本发明可以提供一种既廉价又能有效地制造、而且散热性也优越的新型降温装置。
文档编号F28F3/02GK1922729SQ20058000205
公开日2007年2月28日 申请日期2005年1月7日 优先权日2004年1月7日
发明者本间三夫 申请人:株式会社事业创造研究所