JP2001291811A - 電子回路基板の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電子回路基板及び電子部品を有効に冷却する
と共に、電子回路基板又は電子部品の交換作業を容易に
行うこと。 【解決手段】 複数の電子部品１６を実装した少なくと
も一つの電子回路基板１５を搭載するケージ若しくは筐
体等の箱体２と、この箱体２に装備すると共に内部を液
体冷媒４が循環する少なくとも一つの冷却器３とを備え
る。そして、電子回路基板１５に、この電子回路基板１
５の基板面と対向すると共に所定の間隔を有する高熱伝
導率の放熱部材９を着脱自在に設け、この放熱部材９
を、冷却器３近傍に配設すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板の冷
却装置に係り、特に電子回路基板上に実装される複数の
電子部品を冷却する為の電子回路基板の冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路基板上に実装されるＬＳ
Ｉ等の電子部品は、この電子部品の小型化並びに高集積
度化に伴いその発熱量が増加の一途を辿っている。更
に、複数の電子部品を実装した電子回路基板を搭載する
電子計算機等の小型化に伴い、多くの電子回路基板やハ
ードディスク等の装置が密集して搭載される為、有効な
放熱環境を得難く、電子部品若しくは電子回路基板の冷
却が十分に行われていない、という不都合があった。

【０００３】一方、かかる事態を改善する為に、例えば
特開昭５８−１９７８６７号公報、或いは特公平５−６
２８３８号公報に開示されているが如く、従来から種々
の試みが為されている。

【０００４】上記特開昭５８−１９７８６７号公報に開
示されている電子回路基板の冷却構造にあっては、この
冷却構造を、電子回路基板上に実装された電子部品（熱
発生体）と接触し且つ延長部分にヒートシンク等の放熱
部を有する平板状ヒートパイプと、電子回路基板と平板
状ヒートパイプとを圧接保持するフレームとで構成して
いる。これにより、電子部品から発生した熱を、電子回
路基板の周囲の空気を介して放熱すると共に、平板状ヒ
ートパイプを介して放熱部に伝導し且つこの放熱部にて
周囲の空気若しくは液体冷媒によって放熱し、電子部品
を冷却している。

【０００５】また、上記特公平５−６２８３８号公報に
開示されている冷却装置にあっては、この冷却装置を、
電子部品（発熱体）を接着剤等で接合した伝導体及びこ
の伝導体に一端を埋設したヒートパイプから成る受熱部
分と、ヒートパイプの他端に連結した低融点金属及びこ
の低融点金属内に埋設し且つ冷却液を循環する冷却チュ
ーブから成る放熱部分とで構成し、受熱部分及び放熱部
分を電子回路基板上に配設している。これにより、電子
部品から発生した熱を、受熱部分及び放熱部分を介して
放熱し、電子部品を冷却している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５８−１９７８６７号公報に開示されている電子回
路基板の冷却構造は、主に平板状のヒートパイプを用い
て複数の電子部品を冷却させるという構造を採ってい
る。この為、大きさが異なる電子部品、特に電子回路基
板面に対する高さが異なる種々の電子部品を有効に冷却
することができない、という不都合があった。また、電
子回路基板上に、電子回路基板と平板状ヒートパイプと
を圧接保持する為のフレーム，並びにヒートシンク等の
放熱部分を設けているので、電子回路基板と冷却構造体
との構成物が大型化してしまう。この為、この構成物
を、小型化された電子計算機等に対応して有効に搭載す
ることができない、という不都合があった。

【０００７】また、上記特公平５−６２８３８号公報に
開示されている冷却装置は、電子部品の交換作業を行う
為に、一旦低融点金属を加熱してヒートパイプを取り外
さなければならない。更に、電子回路基板上に冷却装置
（上記受熱部分及び放熱部分）が配設されているので、
電子回路基板を交換する為に、受熱部分及び放熱部分を
取り外す若しくは受熱部分及び放熱部分ごと交換しなけ
ればならない。

【０００８】即ち、電子部品又は電子回路基板を交換す
る為には余計な付帯作業が必要となり、これらの交換作
業を容易に行うことができない。若しくは、電子回路基
板を交換する為に、交換を要しない部品（受熱部分及び
放熱部分）をも交換しなければならない、という不都合
があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に電子回路基板上に大掛かりな冷却用の部
品を配設することなく電子回路基板及び電子部品を有効
に冷却することができると共に、種々の電子部品の形状
に対応して各電子部品を冷却することを可能とする。更
に、余計な付帯作業を伴わずに電子回路基板又は電子部
品の交換作業を容易に且つ低コストで行うことが可能な
電子回路基板の冷却装置を提供することを、その目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項１記載の発明では、複数の電子部品を実装した少
なくとも一つの電子回路基板を搭載するケージ若しくは
筐体等の箱体と、この箱体に装備すると共に内部を液体
冷媒が循環する少なくとも一つの冷却器とを備えてい
る。また、電子回路基板に、この電子回路基板の基板面
と対向すると共に所定の間隔を有する高熱伝導率の放熱
部材を着脱自在に設け、この放熱部材を、冷却器近傍に
配設している。

【００１１】この為、この請求項１記載の発明では、電
子回路基板及び電子部品から発生した熱を放熱部材に伝
導させることができ、更に、この放熱部材を冷却器にて
冷却することができる。これにより、電子回路基板及び
電子部品を冷却することが可能となる。

【００１２】請求項２記載の発明では、前述した請求項
１記載の発明において、冷却器を、断面略凹状の高熱伝
導率の冷却器本体と、この冷却器本体の内側の両壁面に
沿って配設する二つの高熱伝導率の伝熱部材と、冷却器
本体の内側の両壁面に沿って配設し且つ各伝熱部材を押
動可能な二つの伝熱部材押動手段とで構成している。そ
して、この各伝熱部材押動手段を、冷却器本体の内側の
両壁面と各伝熱部材とで各々狭着している。また、放熱
部材の端部を、各伝熱部材の間に配設している。

【００１３】この為、この請求項２記載の発明では、前
述した請求項１記載の発明と同等に機能するほか、各伝
熱部材押動手段が各伝熱部材を押動することによって、
各伝熱部材の間に配設した放熱部材を各伝熱部材にて狭
着することができるので、放熱部材の熱を各伝熱部材へ
伝導させることができる。

【００１４】請求項３記載の発明では、前述した請求項
２記載の発明において、冷却器本体に、液体冷媒の送入
側の液体冷媒流路と送出側の液体冷媒流路とを形成する
と共に、伝熱部材押動手段を、内部に空洞を設けた弾性
部材で形成している。そして、各液体冷媒流路と弾性部
材の空洞部分とを連通させている。

【００１５】この為、この請求項３記載の発明では、前
述した請求項２記載の発明と同等に機能するほか、液体
冷媒を伝熱部材押動手段の内部に流入させることがで
き、更にこの伝熱部材押動手段が弾性部材で形成されて
いるので、液体冷媒が弾性部材をその内部から均等に押
圧することができる。この為、伝熱部材と放熱部材とを
有効に接触させることが可能となる。

【００１６】請求項４記載の発明では、前述した請求項
３記載の発明において、伝熱部材押動手段を形成する弾
性部材に、高熱伝導率のエラストマーを用いている。

【００１７】この為、この請求項４記載の発明では、前
述した請求項３記載の発明と同等に機能するほか、伝熱
部材の熱を効率よく液体冷媒に伝導することができるの
で、電子回路基板及び電子部品を有効に冷却することが
可能となる。

【００１８】請求項５記載の発明では、前述した請求項
１，２，３又は４記載の発明において、電子回路基板と
放熱部材との間に、高熱伝導性コンパウンドから成る高
熱伝導率部材を設け、この高熱伝導率部材を、各電子部
品と放熱部材とで狭着している。

【００１９】この為、この請求項５記載の発明では、前
述した請求項１，２，３又は４記載の発明と同等に機能
するほか、各電子部品の熱を効率よく放熱部材に伝導す
ることができる。更に、各電子部品の形状にかかわら
ず、各電子部品と放熱部材との間で有効に伝熱させるこ
とができるので、電子回路基板及び電子部品をより有効
に冷却することが可能となる。

【００２０】請求項６記載の発明では、前述した請求項
１，２，３，４又は５記載の発明において、放熱部材の
内部に、複数のヒートパイプを設けている。

【００２１】この為、この請求項６記載の発明では、前
述した請求項１，２，３，４又は５記載の発明と同等に
機能するほか、特に各電子部品の発熱開始時における各
電子部品の冷却を、素早く且つ有効に行うことができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図１
乃至図３に基づき説明する。

【００２３】〔本実施形態の構成〕図１における符号１
は、電子回路基板の冷却装置を示す。この電子回路基板
の冷却装置１には、図１に示すように、複数の電子部品
１６を実装した電子回路基板１５を搭載する箱体２と、
この箱体２の上面に嵌合された複数の冷却器３とが装備
されている。

【００２４】また、電子回路基板１５には、図３（ａ）
に示すように、この電子回路基板１５の基板面に対向す
ると共に所定の間隔を設け且つ複数の電子部品１６上に
配設された高熱伝導率の放熱部材９が設けられている。
そして、この放熱部材９と電子回路基板１５との後述す
る組立体は、冷却器３及びこの冷却器３に対向し且つ箱
体２の下面に装備されたガイド２ａにて放熱部材９を介
して誘導され、図１に示すように、箱体２へ搭載され
る。尚、ガイド２ａは、図１に示すように、放熱部材９
を誘導するものでもよいが、電子回路基板１５を誘導す
るものでもよい。

【００２５】ここで、放熱部材９と電子回路基板１５と
の組立体について、図３（ａ）に基づいて詳述する。こ
の組立体は、上述したように複数の電子部品１６を実装
した電子回路基板１５と、この電子回路基板１５の基板
面に対向すると共に所定の間隔を設け且つ複数の電子部
品１６上に配設された高熱伝導率の（例えばアルミニウ
ム等から成る）放熱部材９とで構成されている。

【００２６】そして、放熱部材９と電子回路基板１５
は、例えばこれらの間に設けられると共に電子回路基板
１５の四隅に設けられた放熱部材用保持部材１３を介し
螺子等の着脱自在な接合部材（図示略）を用いて固定さ
れる。更に、放熱部材９と各電子部品１６との間には、
例えば高熱伝導性コンパウンド（高熱伝導率部材）１１
が充填される。

【００２７】ここで、放熱部材９は、電子回路基板１５
の形状に対応した一枚の略矩形に形成される。これによ
り、複数の電子部品１６から発生した熱を、高熱伝導性
コンパウンド１１を介して放熱部材９に伝導することが
でき、更に、放熱部材９を一括して後述するように冷却
器３にて冷却することができる。

【００２８】更に、この放熱部材９の内部には、複数の
ヒートパイプ（図示略）が備えられている。この為、各
電子部品１６から伝導された熱を速やかに放散させるこ
とができる。特に各電子部品１６の発熱開始時における
各電子部品１６の冷却を、素早く且つ有効に行うことが
できる。

【００２９】この場合、ヒートパイプの配設位置や熱伝
導能力を各電子部品１６の実装位置や発熱量にあわせて
設定することで、具体的には、例えばヒートパイプの受
熱部分を電子部品１６近傍に配設する，或いはヒートパ
イプ内の冷却液を適宜選択することで、個々の電子部品
１６を各々効率よく冷却することができる。

【００３０】ここで、前述した放熱部材用保持部材１３
は、例えば円柱状に形成されると共にその中心軸部分が
上記螺子等の接合部材に対応した形状に形成される。ま
た、その高さ（放熱部材９と電子回路基板１５との間
隔）は、各電子部品１６の中で最大の厚さを有する電子
部品１６に対応して設定される。

【００３１】次に、冷却器３について詳述する。この冷
却器３は、図２に示すように、液体冷媒送入口３ｃ，液
体冷媒送出口（図示略）及び液体冷媒流路３ｂが両側に
各々形成された高熱伝導率の（例えばアルミニウム等か
ら成る）断面略凹状の冷却器本体３ａと、この冷却器本
体３ａの内側の両壁面に沿り且つ対向して配設された高
熱伝導率の（例えばアルミニウム等から成る）二つの略
矩形の伝熱部材７と、この各伝熱部材７を押動可能な伝
熱部材押動手段５とで構成されている。

【００３２】ここで、上記液体冷媒送出口及びこの液体
冷媒送出口側の液体冷媒流路３ｂは、図２に示す液体冷
媒送入口３ｃ及びこの液体冷媒送入口３ｃ側の液体冷媒
流路３ｂと同様に形成されると共に、例えば冷却器３に
おける箱体２の開放口側に形成される。

【００３３】本実施形態における伝熱部材押動手段５
は、冷却器本体３ａの内側の両壁面に沿って配設され、
且つ、冷却器本体３ａの内側の両壁面と各伝熱部材７と
で狭着されている。更に、この伝熱部材押動手段５は、
例えば高熱伝導率のエラストマー等の弾性部材から成
り、且つ、その内部に空洞が形成されると共に、この空
洞部分と液体冷媒送入出側の各液体冷媒流路３ｂとが連
通するように液体冷媒４の出入口が形成される。

【００３４】この為、冷却器３に液体冷媒４が送入され
ると、この液体冷媒４が各伝熱部材押動手段５をその内
部から押圧する。これにより、各伝熱部材押動手段５を
膨張させることができ、この膨張に伴い伝熱部材７を各
々押動させることができる。即ち、伝熱部材７の一方の
面を放熱部材９に接触させることができるので、放熱部
材９の熱を伝熱部材７に伝導することが可能となり、更
に、伝熱部材７の他方の面を介して伝熱部材７の熱を伝
熱部材押動手段５（液体冷媒４）に伝導することが可能
となる。

【００３５】ここで、各伝熱部材押動手段５と冷却器本
体３ａとは、これらの間にて液体冷媒４が漏出しないよ
うに接着剤を用いて接合されている。また、各伝熱部材
７も同様に、接着剤を用いて各伝熱部材押動手段５と接
合されている。

【００３６】また、放熱部材９と各伝熱部材７とが強干
渉しないように（放熱部材９を冷却器３のスリット部分
（即ち、凹状部分）に送入し易くする為）、図３（ａ）
に示すように、放熱部材９と各伝熱部材７との間に所定
の間隔が設けられている。

【００３７】尚、前述した伝熱部材押動手段５の形状
は、必ずしも本実施形態の形状に限定するものではな
く、例えば蓋の無い箱状（本実施形態の形状に対して、
冷却器本体３ａ側若しくは伝熱部材７側の一平面を除い
た形状）に形成してもよく、また、筒状（本実施形態の
形状に対して、冷却器本体３ａ側及び伝熱部材７側の両
平面を除いた形状）に形成してもよい。

【００３８】更に、本実施形態において、各伝熱部材押
動手段５と冷却器本体３ａ，並びに各伝熱部材押動手段
５と各伝熱部材７が接着剤にて接合されているが、必ず
しもこれに限定するものではなく、液体冷媒４が漏出せ
ず且つ各部品同士の接合が外れなければ如何様な接合手
段を用いてもよい。例えば、接合を要する各部品に適度
な熱をかけて熱融着してもよい。

【００３９】また、前述した冷却器３は箱体２に嵌合さ
れているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例
えば接着剤，或いは螺子等の接合部材等を用いて箱体２
に固定してもよい。

【００４０】更に、この冷却器３は箱体２の上面に装備
されているが、必ずしもこれに限定するものではなく、
適宜最適な位置に装備すればよい。また、複数の冷却器
３にて放熱部材９と電子回路基板１５との一つの組立体
を冷却してもよい。例えば本実施形態における冷却器３
と、この冷却器３に対向し且つ箱体２の下面に装備され
た冷却器３とで組立体を冷却してもよい。この場合、各
冷却器３は、前述したガイド２ａとしても利用すること
ができるので、ガイド２ａを箱体２に装備しなくてもよ
い。

【００４１】〔動作の説明〕電子回路基板１５は、図１
に示すように、電子回路基板１５に設けられた放熱部材
９の端部を、箱体２に装備された冷却器３のスリット部
分に挿入して箱体２に搭載される。

【００４２】ここで、放熱部材９と電子回路基板１５と
の組立体は、冷却器３内に液体冷媒４を送入しない状態
にて箱体２へ搭載される。これにより、各伝熱部材７が
押動されないので、前述したが如く設けられた各伝熱部
材７と放熱部材９との間隔を維持したまま、放熱部材９
を冷却器３のスリット部分へ容易に挿入することができ
る。即ち、図３（ａ）に示すような各伝熱部材７と放熱
部材９との位置関係（間隔）を保ちつつ組立体を箱体２
へ搭載することができる。

【００４３】続いて、上記組立体が箱体２へ搭載される
と、例えば液体冷媒送入口３ｃの上流側に設けられたバ
ルブ（図示略）を開いて冷却器３内に液体冷媒４が送入
される。そして、前述したが如く冷却器本体３ａと各伝
熱部材７との間（即ち、各伝熱部材押動手段５）に液体
冷媒４が流入し、各伝熱部材７が押動される。

【００４４】これにより、図３（ｂ）に示すように、各
伝熱部材７が放熱部材９を押圧すると共に狭着すること
ができるので、各電子部品１６から放熱部材９に伝導さ
れた熱を、各伝熱部材７を介して各伝熱部材押動手段５
へと伝導させることができる。そして、この熱が液体冷
媒４にて吸熱されるので、各電子部品１６を有効に冷却
することが可能となる。また、液体冷媒送入口３ｃから
送入された液体冷媒４は、液体冷媒送出口から送出され
ることによって循環されているので、各電子部品１６を
更に有効に冷却することができる。

【００４５】ここで、上記バルブの動作手段としては、
手動で行ってもよいし，電子回路基板１５搭載作業に連
動してバルブを動作する動作機構を設けて行ってもよ
い。

【００４６】以上、本実施形態に示すような電子回路基
板の冷却装置１を構成することで、電子回路基板１５及
び電子回路基板１５上の各電子部品１６を有効に冷却す
ることができる。

【００４７】更に、本実施形態においては、液体冷媒流
路３ｂ（即ち、従来例の如き冷却用の配管等）が電子回
路基板１５上に配設されていないので、例えば冷却用配
管等の着脱作業を行うことなく、放熱部材９と電子回路
基板１５との組立体を箱体２から着脱することができ
る。

【００４８】次に、この放熱部材９と電子回路基板１５
とは、螺子等の着脱自在な接合部材にて固定されている
ので、放熱部材９と電子回路基板１５とを容易に分離し
て電子部品１６を交換することができる。

【００４９】即ち、複雑且つ工数のかかる無駄な付帯作
業を行うことなく、電子回路基板１５若しくは電子部品
１６を容易に交換することができる。更に、電子回路基
板１５上に配設された冷却用の部品は、着脱容易な放熱
部材９のみであり且つ再使用可能である為、必要な部品
だけを交換することができる。

【００５０】尚、本実施形態においては、冷却器３内に
液体冷媒４を送入せずに放熱部材９と電子回路基板１５
との組立体が搭載されるが、必ずしもこれに限定するも
のではなく、例えば各伝熱部材７が押動されない程度ま
で液体冷媒４を予め充満させて組立体を搭載してもよ
い。これにより、液体冷媒４の送入時の液体冷媒流路３
ｂ等における空気の混入を防止することができるので、
液体冷媒４による冷却をより有効に行うことが可能とな
る。

【００５１】また、本実施形態は、液体冷媒４の循環経
路を局部的に例示したものであるので、具体的な循環経
路（液体冷媒送入口３ｃの上流側，並びに液体冷媒送出
口の下流側における循環経路）については、電子回路基
板１５を搭載する箱体２又は周辺部品の配設状態に応じ
て適宜決定すればよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係る電子回路基板の冷却装置
は、液体冷媒を用いて電子回路基板を、特に電子回路基
板上に実装された電子部品を有効に冷却することができ
る。

【００５３】そして、液体冷媒流路（即ち、従来例の如
き冷却用の配管等）を電子回路基板上に配設していない
ので、例えば冷却用配管等の着脱作業を行うことなく、
放熱部材と電子回路基板との組立体をケージ若しくは筐
体等の箱体から着脱することができ、これにより、電子
回路基板の交換作業を容易に行うことができる。

【００５４】また、放熱部材と電子回路基板とは互いが
着脱自在となるよう構成し、放熱部材と電子回路基板と
を容易に分離することができるように形成しているの
で、この分離した電子回路基板上から電子部品を取り外
し交換することが容易となる。

【００５５】更に、電子回路基板上に配設した冷却用の
部品は、着脱容易な放熱部材のみである為、複雑且つ工
数のかかる無駄な付帯作業を伴わずに、電子回路基板若
しくは電子部品のみを容易に交換することができる。

【００５６】即ち、電子回路基板を、特に電子回路基板
上に実装された電子部品を有効に冷却することができる
だけではなく、保守性をも向上させることができ、更に
この為、コストの低減にも寄与することができるとい
う、従来にない優れた電子回路基板の冷却装置を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す電子回路基板の冷却
装置の斜視図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図３（ａ）は液体冷媒送入前における冷却器を
示す図１におけるＡ−Ａ線断面図で、図３（ｂ）は液体
冷媒送入後における冷却器を示す図１におけるＡ−Ａ線
断面図である。

【符号の説明】

１ 電子回路基板の冷却装置 ２ 箱体 ３ 冷却器 ３ａ 冷却器本体 ３ｂ 液体冷媒流路 ４ 液体冷媒 ５ 伝熱部材押動手段 ７ 伝熱部材 ９ 放熱部材 １１ 高熱伝導性コンパウンド １５ 電子回路基板 １６ 電子部品

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電子部品を実装した少なくとも一
   つの電子回路基板を搭載するケージ若しくは筐体等の箱
   体と、当該箱体に装備すると共に内部を液体冷媒が循環
   する少なくとも一つの冷却器とを備え、 前記電子回路基板に、当該電子回路基板の基板面と対向
   すると共に所定の間隔を有する高熱伝導率の放熱部材を
   着脱自在に設け、当該放熱部材を、前記冷却器近傍に配
   設することを特徴とした電子回路基板の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却器を、断面略凹状の高熱伝導率
   の冷却器本体と，当該冷却器本体の内側の両壁面に沿っ
   て配設する二つの高熱伝導率の伝熱部材と，前記冷却器
   本体の内側の両壁面に沿って配設し且つ前記各伝熱部材
   を押動可能な二つの伝熱部材押動手段とで構成すると共
   に、当該各伝熱部材押動手段を、前記冷却器本体の内側
   の両壁面と前記各伝熱部材とで各々狭着し、 前記放熱部材の端部を、前記各伝熱部材の間に配設する
   ことを特徴とした請求項１記載の電子回路基板の冷却装
   置。
3. 【請求項３】 前記冷却器本体に、前記液体冷媒の送入
   側の液体冷媒流路と送出側の液体冷媒流路とを形成する
   と共に、前記伝熱部材押動手段を、内部に空洞を設けた
   弾性部材で形成し、 前記各液体冷媒流路と前記弾性部材の空洞部分とを連通
   させることを特徴とした請求項２記載の電子回路基板の
   冷却装置。
4. 【請求項４】 前記弾性部材に、高熱伝導率のエラスト
   マーを用いることを特徴とした請求項３記載の電子回路
   基板の冷却装置。
5. 【請求項５】 前記電子回路基板と放熱部材との間に、
   高熱伝導性コンパウンドから成る高熱伝導率部材を設
   け、当該高熱伝導率部材を、前記各電子部品と放熱部材
   とで狭着することを特徴とした請求項１，２，３又は４
   記載の電子回路基板の冷却装置。
6. 【請求項６】 前記放熱部材の内部に、複数のヒートパ
   イプを設けることを特徴とした請求項１，２，３，４又
   は５記載の電子回路基板の冷却装置。