JP2000151169A - 電子素子の放熱構造 - Google Patents
電子素子の放熱構造Info
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Abstract
であって、熱抵抗が小さく効率よく放熱することのでき
る構造を提供する。 【解決手段】 電子素子4から発生する熱を放熱用金属
板1に伝達するとともに、この放熱用金属板1から放散
させる電子素子の放熱構造において、前記放熱用金属板
1の所定広さの一部が、板厚方向に突出させられて***
部2が形成されるとともに、その***部2の突出側の頂
面部3が前記電子素子4を取り付ける台座部とされ、ま
た前記***部2の側面を貫通させられたヒートパイプ7
の一端部が前記頂面部3とは反対側の裏面部に密着させ
られるとともに、そのヒートパイプ7の他方の端部が前
記放熱用金属板1の前記頂面部3に連続する面に沿わせ
て配置されている。
Description
置(CPU)などの電子素子を冷却するための放熱構造
に関するものである。
化、大容量化によってその発熱量が多くなってきてお
り、それに伴って温度上昇による誤動作や破損などを回
避するために、より効果的に放熱・冷却することが求め
られるようになってきている。コンピュータやサーバー
などは、可及的に小型であることが要求されるので、電
子素子の温度上昇を防ぐためには、冷却よりもむしろ放
熱の手段が採用されている。例えば、CPUなどの電子
素子にヒートシンクを重ねて取り付け、さらには空冷フ
ァンを取り付けて熱放散を積極化している。
題があり、これに対して前者の自然空冷をおこなう構造
ではそのような不都合が生じない。しかしながら最近で
は、その自然空冷による放熱量を超える発熱量の電子素
子が使用されるようになってきている。そこで、各種の
部品を取り付けるベースを兼ねる金属板にそれよりも厚
い金属ブロックを取り付け、その金属ブックに電子素子
を密着させた構成の放熱構造が開発されている。その一
例が第2807415号特許公報に記載されている。こ
の公報に記載された構造は、ヒートパイプの一端部を、
電子素子を取り付けた金属板に沿わせて配置し、かつそ
のヒートパイプの他方の端部を金属板に密着させた構造
である。
造が、米国特許第5339214号明細書に記載されて
いる。これは、電子素子を取り付けた金属ブロックの下
面側にヒートパイプの一端部を密着させ、そのヒートパ
イプの他方の端部を金属ブロックから離れる方向に延ば
すととともに、その端部を多数のフィンを有するヒート
シンクに連結した構造である。
5号特許公報に記載された構造では、電子素子から発生
した熱が金属ブロックを介して金属板に伝達され、また
その金属ブロックからヒートパイプを介して金属板に伝
達され、その金属板から放熱するようになっている。し
たがってその金属板が周囲の空気に対する放熱部材にな
っているから、電子素子からその金属板に対する熱伝達
を効率よくおこなう必要がある。しかしながら、上記の
構造では、電子素子と金属板との間に、厚肉の金属ブロ
ックが介在するために、金属板と電子素子との間の熱抵
抗が大きくなり、その結果、電子素子からの放熱効率が
低くなり、これを解消するためには、金属ブロックをよ
り大きいものとしたり、ヒートパイプを熱輸送能力の大
きい大径のものとしたりするなど、全体として大型化す
る不都合がある。
明細書に記載された構造では、金属ブロックを取り付け
てあるベースとなる金属板を放熱のための手段として積
極的には使用していないので、放熱効率を向上させるう
えで、未だ改善の余地があった。
れたものであり、構造が簡単で、しかも電子素子からの
放熱効率の良い構造を提供することを目的とするもので
ある。
的を達成するために、請求項1に記載した発明は、電子
素子から発生する熱を放熱用金属板に伝達するととも
に、この放熱用金属板から放散させる電子素子の放熱構
造において、前記放熱用金属板の所定広さの一部が、板
厚方向に突出させられて***部が形成されるとともに、
その***部の突出側の頂面部が前記電子素子を取り付け
る台座部とされ、また前記***部の側面を貫通させられ
たヒートパイプの一端部が前記頂面部とは反対側の裏面
部に密着させられるとともに、そのヒートパイプの他方
の端部が前記放熱用金属板の前記頂面部に連続する面に
沿わせて配置されていることを特徴とするものである。
は、***部の頂面部が電子素子を取り付ける台座部とな
っていることにより、電子素子の取付位置が明確になる
とともに、台座部から突出した部分を電子素子に設け、
その突出した部分と金属板との間にビスやクランパーな
どの固定部材を配置することにより、電子素子を台座部
に対して確実かつ強固に密着させて固定できる。したが
って電子素子が金属板に直接取り付けられた構造となる
ので、電子素子から発した熱が金属板に対して直接伝達
され、この金属板から放熱されるので、電子素子と金属
板との間の熱抵抗が小さくなって効率よく放熱すること
ができる。これに加えて、台座部の下面(裏面)に一端
部を密着させたヒートパイプが、台座部から離れた箇所
の金属板の一部に熱を輸送するので、金属板における実
質的な熱放散が積極化され、この点でも電子素子からの
金属板を介した放熱効率を向上させることができる。
る***部の突出量が、前記裏面部に密着させたヒートパ
イプの一端部における前記放熱用金属板の板厚方向に計
った太さ以上の突出量とされていることを特徴とするも
のである。
起部の側面を貫通させて台座部の下面(裏面)側に挿入
しかつ密着させてあるので、ヒートパイプが***部の高
さを超えて全体の厚さを厚くすることがなく、したがっ
てその電子素子が組み込まれる装置の大型化の要因を未
然に排除することができる。
て、前記裏面部に、前記ヒートパイプの一端部を裏面部
との間に挟んだ状態に金属ブロックが取り付けられてい
ることを特徴とするものである。
金属ブロックへの熱伝達が生じ、その金属ブロックと金
属板とによってヒートパイプの一端部が挟み込まれた状
態となっているので、ヒートパイプに対する熱伝達面積
が広くなって熱伝達効率が向上し、さらに金属ブロック
の熱容量が大きくなるので、電子素子での急激な発熱が
あっても、この熱を金属ブロックが吸収して電子素子の
温度上昇を未然に防止できる。
成において、前記金属ブロックの板厚が、前記***部の
裏面部側に形成されている凹部から突出しない板厚に設
定されていることを特徴とするものである。
金属ブロックを使用するとしても、これを***部の内部
に納めることができるので、全体としての厚さが厚くな
ることがなく、したがってその電子素子が組み込まれる
装置の大型化の要因を未然に排除することができる。
例に基づいて説明する。図1において符号1は、アルミ
ニウムもしくはその合金などの金属からなる熱拡散板
(この発明の金属板に相当する)を示し、この熱拡散板
1は方形状もしくは矩形状の薄い板材であり、特には図
示していないが、周縁部に必要な切欠き部を設け、ある
いはねじ孔や貫通孔さらには切り起こし片などを適宜に
形成することができる。
面とする)側に突出した***部2が形成されている。こ
の***部2は、例えば熱拡散板1の一部を絞り加工(コ
イニング)することにより形成することができ、その形
状は、一例として角錐台状である。この***部2の頂面
部3は、平坦な方形もしくは矩形状を成し、ここにCP
Uなどの電子素子4を密着させて取り付けるようになっ
ている。したがってその頂面部3が電子素子4のための
台座部となっている。
貫通孔6が形成されている。この貫通孔6にヒートパイ
プ7の一端部が挿入されており、この貫通孔6から頂面
部3の裏面(下面)に延びたヒートパイプ7の一端部
が、頂面部3の裏面に密着した状態で固定されている。
状態に密閉したパイプの内部に、空気などの非凝縮性ガ
スを脱気した状態で水などの凝縮性の流体を作動流体と
して封入し、さらに必要に応じて毛細管圧力を生じさせ
るウイックを内部に設けた熱伝導装置である。一例とし
てそのパイプには銅パイプが使用されており、したがっ
てヒートパイプ7は、可撓性のある構造となっている。
このヒートパイプ7は基本的には円形断面のものである
が、前記***部1の内部すなわち頂面部3の裏面側に挿
入された一端部は、楕円形断面もしくは扁平断面に加工
されている。これは、頂面部3の裏面に対する接触面積
を可及的に広くするためである。
の例を示してある。(A)に示す固定構造は、楕円断面
もしくは扁平状に圧潰したヒートパイプ7の一端部を頂
面部3の裏面に密着させ、その状態でエポキシ樹脂など
の接着剤8によってヒートパイプ7を頂面部3の裏面に
固定した構造である。
の一端部を収納する凹部9を有するアルミニウムもしく
はその合金などの金属からなるブロック10を用意し、
その凹部9にヒートパイプ7の一端部をはめ込んだ状態
で金属ブロック10を頂面部3の裏面に固定することに
より、ヒートパイプ7の一端部を頂面部3の裏面に密着
させて固定した構造である。なお、金属ブック10を隆
起部2の裏面に取り付ける手段は、溶接、接着、ねじ止
め、クランプ片による固定、リベットなどの適宜の手段
を採用することができる。
を使用した例である。すなわち金属バンド11は、アル
ミニウムあるいはその合金などの金属からなる帯状の部
材であって、頂面部3の裏面に密着させたヒートパイプ
7の一端部の下面側に金属バンド11があてがわれ、そ
の両端部を頂面部3の裏面に固定することにより、ヒー
トパイプ7の一端部が金属バンド11によって締め付け
られて頂面部3の裏面に固定されている。なお、この金
属バンド11の頂面部3の裏面に対する固定手段は、溶
接、接着、ねじ止め、リベットなどの適宜の手段であっ
てよい。
ずれの例であっても、金属ブロック10や金属バンド1
1を含むヒートパイプ7の一端側の厚さが、***部2の
突出量より小さく設定されている。その結果、ヒートパ
イプ7の一端部は、その固定のための手段を含む全体が
***部2の内部に収容され、熱拡散板1の裏面側に突出
しないように構成されている。換言すれば、***部2の
突出量が、その裏面側のヒートパイプ7などを完全に収
容できる突出量に設定されている。
にL字状に湾曲され、その他方の端部は、熱拡散板1の
表面に沿わせて配置され、かつ熱拡散板1に対して密着
した状態で固定されている。その固定のための手段は特
には図示しないが、接着や金属バンドあるいは切り起こ
し弾性片などによる手段を採用することができる。
定するための構造の一例について説明すると、図1に示
すように電子素子4に左右に突き出したフランジ部4a
が形成されており、このフランジ部4aは、電子素子4
を前記頂面部3に載せた状態では***部2の左右に突出
する長さに設定されている。そしてこのフランジ部4a
を貫通するビス(図示せず)を熱拡散板1に螺合させる
ことにより、電子素子4が頂面部3に密着させて固定さ
れる。この場合、フランジ部4aと熱拡散板1との間に
隙間があるから、ビスによる締め付け力に対して直接抵
抗する応力を生じさせる部材が存在しないので、電子素
子4を頂面部3に確実かつ強固に固定することができ
る。なお、固定手段すなわちファスナーは、ビスに替え
て弾性のある適宜のクランパーを使用してもよい。その
クランパーは熱拡散板1の一部を切り起こしたものであ
ってもよい。
PUなどの電子素子4が直接取り付けられる。そしてそ
の電子素子4が動作することにより生じた熱は、頂面部
3から直接***部2に伝達され、ここから熱拡散板1の
全体に熱伝導し、かつ周囲の空気に対して放散される。
また同時に、頂面部3の裏面に密着して固定されている
ヒートパイプ7の一端部に熱が伝達され、それに伴って
ヒートパイプ7の一端部の温度が他端部の温度に対して
高くなるので、ヒートパイプ7が動作する。すなわち内
部に封入してある作動流体が蒸発し、その蒸気が温度の
低い他端部に流動して放熱し、熱拡散板1や周囲の空気
に対して熱を伝達する。このようにして電子素子4で発
生した熱が、熱拡散板1およびヒートパイプ7を介して
拡散かつ放散されるので、電子素子4の温度上昇が抑制
もしくは防止される。
り付ける台座部となる***部2が、熱拡散板1の一部を
変形させて形成され、熱拡散板1の一部となっているの
で、電子素子4から熱拡散板1に対して熱を伝達する際
の熱抵抗がきわめて小さくなり、その結果、熱拡散板1
を介した放熱特性が良好になる。また、電子素子4が取
り付けられている頂面部3の裏面にヒートパイプ7の一
端部が直接密着させて固定されているので、電子素子4
からヒートパイプ7に対して熱を伝達する際の熱抵抗が
小さくなり、したがってヒートパイプ7によっても電子
素子4から効率よく熱を運び去り、電子素子4の温度上
昇を抑制もしくは防止することができる。
り付ける台座部が、熱拡散板1の一部を表面側に突出さ
せて形成されたものであるから、電子素子4の取付位置
が明確化されるうえに、電子素子4を確実かつ強固に固
定することが可能になり、しかも従来のような金属ブロ
ックが不要になるために構成部品を少なくしてコストの
低廉化を図ることが可能になる。また、***部2の内部
にヒートパイプ7の一端部が完全に収容され、***部2
の裏面側に突出する部材がないので、全体としての実質
的な厚さを薄くでき、その結果、上記の電子素子4を組
み込む装置の大型化を回避することができる。
および図4を参照して説明する。ここに示す例は、***
部2を2段に突出させた構成とし、またヒートパイプ7
の他方の端部をヒートシンク12に連結し、さらに***
部2の内部に厚肉の金属ブロック13を設けた例であ
る。
に平坦部が生じるように2段に突出されられ、その最も
突出した頂面部3が、電子素子を取り付けるための台座
部となっている。その2段に屈曲している側面にヒート
パイプ7の一端部を挿入するための貫通孔6が形成され
ており、扁平状に圧潰したヒートパイプ7の一端部がこ
の貫通孔6から頂面部3の裏面側に挿入され、頂面部3
の裏面に密着されられている。
縁部にヒートシンク12が固定されている。このヒート
シンク12は、図4に示すように、直方体状のブロック
の上面側に薄肉の多数のフィンを一体的に形成したもの
であり、そのブロックの下面側にブロックのなが手方向
に沿って凹溝が形成され、コ字状に湾曲された前記ヒー
トパイプ7の他方の端部が、その凹溝の内部に密着嵌合
させられている。したがってヒートパイプ7は、熱拡散
板1の表面に沿わせて配置されている。なお、フィンは
ブロックの幅方向すなわちヒートパイプに対して垂直な
方向に沿って形成されている。これは、各フィンの幅を
狭くすることにより、製造時やその後での変形を防ぐた
めである。また、送風をおこなう場合、フィンの間の空
気の流路が短いものとなるので、その流動抵抗が小さく
なり、したがって冷却用の空気の流通がよくなって放熱
効率を向上させることができる。
配置されている。この金属ブロック13は、アルミニウ
ムやその合金などの金属からなるものであって、熱拡散
板1よりも厚肉の矩形状の部材である。この金属ブロッ
ク13の上面側には、頂面部3の裏面に密着させられた
ヒートパイプ7の一端部をはめ込むための凹溝13aが
形成され、この凹溝13aと頂面部3の裏面とでヒート
パイプ7の一端部を挟み込んだ状態で、***部2の突出
方向の中間の平坦部の裏面に金属ブロック13が固定さ
れている。その固定のための手段はビスや接着剤などの
適宜の手段であってよい。なお、この金属ブロック13
の板厚は、***部2の下面側で熱拡散板1の裏面から下
側(図での下側)に突出しない厚さに設定されている。
これは、前述した例と同様に、実質的な厚さを薄くして
電子素子が組み込まれる装置の大型化を回避するためで
ある。
も、電子素子は***部2の頂面部3に取り付けられる。
この電子素子から発生した熱は、熱拡散板1の一部であ
る***部2に先ず伝達され、ここから熱拡散板1の全体
に拡散し、周囲の空気に放散させられる。また、***部
2からその頂面部3の裏面に密着させたヒートパイプ7
に熱が伝達され、その熱は、ヒートパイプ7によってヒ
ートシンク12に運ばれる。そのヒートシンク12は、
ヒートパイプ7の他方の端部に密着しているうえに、多
数のフィンによって広い放熱面積が確保されたものであ
るから、ヒートパイプ7によって運ばれた熱が、このヒ
ートシンク12から効率よく放散される。特にフィンの
面方向に送風をおこなえば、空気の流通が円滑に生じて
放熱効率が良くなる。
おいても、電子素子から直接熱拡散板1に熱が伝達され
るので、熱拡散板1を介した放熱を効率よくおこなうこ
とができる。また、ヒートパイプ7を介した放熱を効率
よくおこなうことができることは、前述した図1および
図2に示す例と同様である。さらに、図3および図4に
示す例では、厚肉であることにより熱容量の大きい金属
ブロック13を***部2の内部に取り付けてあるから、
電子素子が急激かつ多量に発熱した場合、熱拡散板1お
よびヒートパイプ7によって熱が拡散される以前に、金
属ブロック13がその熱容量に応じた熱を吸収する。そ
のため、電子素子の急激な温度上昇を防止することがで
きる。
トパイプあるいは金属ブロックなどを直接熱拡散板に取
り付けるように構成したが、この発明における「直接」
とは、いわゆるサーマルジョイントなどの熱伝達を媒介
する充填材を介在させてもよいことも含むのであり、従
来一般におこなわれているこの種の介在物の存在を排除
するものではない。また、この発明で対象とする電子素
子は、CPUに限定されないのであって、通電して動作
することにより発熱する広く一般の電子部品を含む。さ
らに、この発明で使用することのできる金属部品は、ア
ルミニウムあるいはその合金に限られないのであり、銅
やマグネシウム合金などの他の金属であってもよい。
れば、***部の頂面部が電子素子を取り付ける台座部と
なっていることにより、電子素子の取付位置が明確にな
るとともに、台座部から突出した部分を電子素子に設
け、その突出した部分と金属板との間にビスやクランパ
ーなどの固定部材を配置することにより、電子素子を台
座部に対して確実かつ強固に密着させて固定することが
できる。したがって電子素子が金属板に直接取り付けら
れた構造となるので、電子素子から発した熱が金属板に
対して直接伝達され、この金属板から放熱されるので、
電子素子と金属板との間の熱抵抗が小さくなって効率よ
く放熱することができる。これに加えて、台座部の下面
(裏面)に一端部を密着させたヒートパイプが、台座部
から離れた箇所の金属板の一部に熱を輸送するので、金
属板における実質的な熱放散が積極化され、この点でも
電子素子からの金属板を介した放熱効率を向上させるこ
とができる。
イプを、***部の側面を貫通させて台座部の下面(裏
面)側に挿入しかつ密着させてあるので、ヒートパイプ
が***部の高さを超えて全体の厚さを厚くすることがな
く、したがってその電子素子が組み込まれる装置の大型
化の要因を未然に排除することができる。
から金属ブロックへの熱伝達が生じ、その金属ブロック
と金属板とによってヒートパイプの一端部が挟み込まれ
た状態となっているので、ヒートパイプに対する熱伝達
面積が広くなって熱伝達効率が向上し、さらに金属ブロ
ックの熱容量が大きくなるので、電子素子での急激な発
熱があっても、この熱を金属ブロックが吸収して電子素
子の温度上昇を未然に防止できる。
金属ブロックを使用するとしても、これを***部の内部
に納めることができるので、全体としての厚さが厚くな
ることがなく、したがってその電子素子が組み込まれる
装置の大型化の要因を未然に排除することができる。
る。
するための構造の例を示す図であって図1のII-II線断
面図である。
子素子、 6…貫通孔、 7…ヒートパイプ、 13…
金属ブロック。
Claims (4)
- 【請求項1】 電子素子から発生する熱を放熱用金属板
に伝達するとともに、この放熱用金属板から放散させる
電子素子の放熱構造において、 前記放熱用金属板の所定広さの一部が、板厚方向に突出
させられて***部が形成されるとともに、その***部の
突出側の頂面部が前記電子素子を取り付ける台座部とさ
れ、また前記***部の側面を貫通させられたヒートパイ
プの一端部が前記頂面部とは反対側の裏面部に密着させ
られるとともに、そのヒートパイプの他方の端部が前記
放熱用金属板の前記頂面部に連続する面に沿わせて配置
されていることを特徴とする電子素子の放熱構造。 - 【請求項2】 前記***部の突出量が、前記裏面部に密
着させたヒートパイプの一端部における前記放熱用金属
板の板厚方向に計った太さ以上の突出量とされているこ
とを特徴とする請求項1に記載の電子素子の放熱構造。 - 【請求項3】 前記裏面部に、前記ヒートパイプの一端
部を裏面部との間に挟んだ状態に金属ブロックが取り付
けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子素
子の放熱構造。 - 【請求項4】 前記金属ブロックの板厚が、前記***部
の裏面部側に形成されている凹部から突出しない板厚に
設定されていることを特徴とする請求項3に記載の電子
素子の放熱構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31513498A JP4006115B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電子素子の放熱構造 |
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---|---|---|---|
JP31513498A JP4006115B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電子素子の放熱構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000151169A true JP2000151169A (ja) | 2000-05-30 |
JP4006115B2 JP4006115B2 (ja) | 2007-11-14 |
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ID=18061826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31513498A Expired - Lifetime JP4006115B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電子素子の放熱構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4006115B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014055761A (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Violin Memory Inc | 熱放散デバイス |
CN109219307A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 散热结构及具有该散热结构的电子装置 |
CN114466557A (zh) * | 2021-08-16 | 2022-05-10 | 荣耀终端有限公司 | 电子设备的壳体、电子设备以及电子设备的壳体制造方法 |
-
1998
- 1998-11-05 JP JP31513498A patent/JP4006115B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109219307B (zh) * | 2017-06-30 | 2021-08-17 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 散热结构及具有该散热结构的电子装置 |
CN114466557A (zh) * | 2021-08-16 | 2022-05-10 | 荣耀终端有限公司 | 电子设备的壳体、电子设备以及电子设备的壳体制造方法 |
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Legal Events
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