JP2002261476A - 冷却モジュールの接地構造及び方法並びに該構造を有する電子機器 - Google Patents

冷却モジュールの接地構造及び方法並びに該構造を有する電子機器

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JP2002261476A
JP2002261476A JP2001053685A JP2001053685A JP2002261476A JP 2002261476 A JP2002261476 A JP 2002261476A JP 2001053685 A JP2001053685 A JP 2001053685A JP 2001053685 A JP2001053685 A JP 2001053685A JP 2002261476 A JP2002261476 A JP 2002261476A
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grounding
fixing
electronic component
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Seiichi Yoneda
清一 米田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱部品の冷却用に実装される金属製冷却モ
ジュールを、該モジュールが所定範囲内の圧力で発熱部
品に接触するようにバネやネジを用いて基板に固定する
構造において、発熱部品に加えられる圧力に影響を及ぼ
すことなく更に強固に固定して該モジュールを電気的に
安定に接地して電子部品の動作に伴う輻射ノイズの放射
を低減し、更に該モジュール自体の更なる大型化を可能
とする。 【解決手段】 冷却モジュール１０３はネジ２０２ａ、
２０２ｂによって固定金具１０４ａ、１０４ｂを介して
基板１０１に対し垂直方向から固定されるだけでなく金
属バネ１０７ａ、１０７ｂによって基板１０１に対し平
行方向からも圧力によって二次的に固定される。また、
金属バネ１０７ａ、１０７ｂは基板１０１の接地用グラ
ンドプレーン１０６ａ、１０６ｂ上に取り付けられてお
り金属製の冷却モジュール１０３は基板１０１への固定
と同時に電気的にも接地される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器内部の基
板に実装された発熱部品を冷却する金属製冷却モジュー
ルの接地構造及び方法並びに該構造を有する電子機器に
係り、特に当該冷却モジュールを当該基板に対し垂直方
向並びに平行方向から固定して、当該平行方向から電気
的に接地する冷却モジュールの接地構造及び方法並びに
該構造を有する電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】パソコン等の電子機器には、ＣＰＵ、そ
の周辺コントローラ、表示用コントローラ等、消費電力
が大きく、動作時に発熱を伴う集積回路（ＩＣ）部品が
数多く搭載されている。このため、これらの電子機器
は、ＩＣに発生した熱を放散するために冷却モジュール
を備えている。冷却モジュールとしては、その冷却効率
の良さと安価という点からアルミ等の金属製のものが一
般的である。
【０００３】一方、近年主流となっているＢＧＡ実装等
においては、各ＩＣに加えることのできる圧力の範囲が
予め規定されている。このため、ＩＣの放熱用冷却モジ
ュールをＣＰＵに接触させて配置する場合、単にＣＰＵ
を挟み込んで基板にネジ止めにより固定するだけでは圧
力の調整が困難であるため、一般にバネ等を併用して基
板に対し垂直方向からＣＰＵに加わる圧力を調整してい
る。
【０００４】しかしながら、冷却モジュールを所定範囲
内の圧力をもって基板に固定しなければならないことに
起因して、ＣＰＵの動作時の電流によって生じた磁界に
より冷却モジュールに振動が生じ、結果的に冷却モジュ
ールを安定して接地できず電気的に不安定な状態を招い
ていた。
【０００５】更に、近年のＣＰＵ等の電子部品の高速化
に伴って、各電子部品の消費電力も大幅に増加してい
る。このため、これらの電子部品に対応する冷却モジュ
ールも大型化し、ＣＰＵの動作時に特に冷却モジュール
端部において大きな揺れが生じるとともに、ＣＰＵから
放射される電磁波が誘導されて不要な輻射ノイズが放射
され、周辺の電子機器に対し悪影響を及ぼす原因となっ
ていた。
【０００６】これらへの対策として、例えば、冷却モジ
ュールの両端部と基板の間に導電性のガスケット等の弾
性体を挟み込んで基板上の接地用グランドプレーンに接
地し、基板に対して垂直方向に二次的に冷却モジュール
の振動を押さえるとともに電気的に接地する工夫がなさ
れていた。
【０００７】しかしながら、これらの二次的固定・接地
手段はＣＰＵに加えられる圧力に影響を与えてはならな
いため、十分に弱い圧力でしか冷却モジュールに接触さ
せることができず、十分に輻射ノイズ等を押さえること
ができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情を鑑みてなされたものであり、バネやネジを用い
て冷却モジュールを基板面に対し垂直方向から固定する
のではなく、基板面に対し平行方向からも二次的に固定
するとともに電気的にも接地することにより、電子部品
に加えられる圧力に影響を及ぼすことなく、冷却モジュ
ールを電気的に安定した接地レベルとして電子部品の動
作に伴う輻射ノイズの放射を低減し、延いては冷却モジ
ュール自体の更なる大型化を可能とする冷却モジュール
の接地構造及び方法並びに該構造を有する電子機器を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の冷却モジュール
の接地構造は、電子機器に搭載される基板と、基板上に
実装された電子部品と、電子部品を冷却するための金属
製の冷却モジュールと、冷却モジュールが所定範囲内の
圧力で電子部品に接するよう、冷却モジュールを基板に
対し垂直方向から固定する固定手段と、冷却モジュール
を基板に対し平行方向から圧力を加えて固定するととも
に接地する固定・接地手段とを備えたものである。
【００１０】上記の構成によれば、従来、基板に対し垂
直方向から冷却モジュールを固定していたのに加え、電
子部品に新たな圧力を加えることなく、基板に対し平行
方向からも二次的に冷却モジュールを固定するとともに
電気的にも接地することが可能となる。これにより、冷
却モジュールの振動を抑制して電気的により安定した接
地レベルとすることが可能となり、電子部品の動作に伴
う輻射ノイズの放射を低減できる。
【００１１】また、本発明の冷却モジュールの接地構造
において、基板は電子部品が実装された面に接地用のグ
ランドプレーンを有し、固定・接地手段はグランドプレ
ーン上に取り付けられて接地された一対の等しい弾性係
数を有する導電性の弾性体である。
【００１２】上記の構成によれば、冷却モジュールの二
次的な固定並びに電気的な接地を同時に基板自体に対し
て行なえるため、接地レベルの安定性が高く、また製造
時の弾性体の取り付け作業も容易なものとなる。
【００１３】また、本発明の電子機器は、基板上に実装
された電子部品を冷却するための金属製の冷却モジュー
ルが所定範囲内の圧力で電子部品に接するよう、冷却モ
ジュールを基板に対し垂直方向から固定する構造を筐体
内に有する電子機器であって、冷却モジュールを基板に
対し平行方向から圧力を加えて固定するとともに接地す
る固定・接地手段を備えたものである。
【００１４】上記の構成によれば、従来、基板に対し垂
直方向から冷却モジュールを固定していたのに加え、電
子部品に新たな圧力を加えることなく、基板に対し平行
方向からも二次的に冷却モジュールを固定するとともに
電気的にも接地することが可能となる。これにより、冷
却モジュールの振動を抑制して電気的により安定した接
地レベルとすることが可能となり、電子部品の動作に伴
う輻射ノイズの放射を低減でき、更には周辺の電子機器
への悪影を低減できる。
【００１５】また、本発明の電子機器において、筐体は
内面に接地用のフレームグランドを有し、固定・接地手
段は前記フレームグランド上に取り付けられて接地され
た一対の等しい弾性係数を有する導電性の弾性体であ
る。
【００１６】上記の構成によれば、冷却モジュールの二
次的な固定並びに電気的な接地を同時に筐体に対して行
なえるため、何らかの理由で基板上に弾性体を取り付け
ることが困難な場合であっても、本発明を実現すること
ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
【００１８】図１は、本発明を適用した一実施形態にか
かるノート型パソコン等の電子機器内部における冷却モ
ジュールの固定並びに接地の原理を説明するための断面
図である。電子機器内部に取り付けられた基板１０１に
は、ハンダボールタイプの接合法によりＣＰＵ１０２が
実装されている。
【００１９】冷却モジュール１０３は、例えばファンを
内蔵した金属製の冷却用モジュールである。冷却モジュ
ール１０３は、内部にそれぞれ図示したような形状で上
部と下部を有する固定用の穴ａ及びａ'が設けられ、ま
た図１の平行方向に長さＬ１を有している。
【００２０】基板１０１上には固定金具１０４ａ及び１
０４ｂが設けられており、この固定金具１０４ａ及び１
０４ｂが冷却モジュール１０３の固定用の穴ａ及びａ'
の各下部に嵌め込まれ、バネ等を用いてこれら固定用の
穴ａ及びａ'の各上部からネジ止めされることによっ
て、冷却モジュール１０３は基板１０１に固定される。
【００２１】この際、ＣＰＵ１０２に対し図内の上面に
圧力が加えられた場合に基板１０１が撓むのを防止する
ために、基板１０１の下面に補強金具１０５が宛がわ
れ、併せてネジ止めされる。尚、この場合、固定金具１
０４ａ及び１０４ｂは極力ＣＰＵ１０２の近傍に設ける
ことが望ましい。
【００２２】このネジ止め構造の一例を図２を用いて説
明する。冷却モジュール１０３は、予めストッパ２０１
が設けられたネジ２０２によってコイルバネ２０３を介
して、固定金具に１０４ａに固定される構造となってい
る。従って、ネジ２０２の締め具合によって、ＣＰＵ１
０２に加わる圧力を一定の範囲内に収めるよう調整する
ことができる。
【００２３】ここで、冷却モジュール１０３とＣＰＵ１
０２の間には、熱伝導性が高く、また両者の密着性を高
めるシート２０４が挟み込まれており、ＣＰＵ１０２に
発生した熱が冷却モジュール１０３に伝わり易い構造と
なっている。
【００２４】上述した構造によって、冷却モジュール１
０３は、ＣＰＵ１０２に対し所定範囲内の圧力で接触す
るよう、基板１０１にほぼ垂直な方向から固定される
が、本実施形態においては、更に冷却モジュール１０３
を基板１０１に対し平行方向から固定すると同時に接地
する。
【００２５】このため、図１に示すように、基板１０１
上に設けられたグランドプレーン１０６ａ及び１０６ｂ
に接地する位置に、一対の等しいバネ係数を有する導電
性の金属バネ１０７ａ及び１０７ｂがネジ止め或いはハ
ンダ付けにより設けられる。即ち、両金属バネ１０７ａ
及び１０７ｂは電気的に接地レベルにある。このとき、
両金属バネ１０７ａ及び１０７ｂは、両先端間の距離が
Ｌ２（＜Ｌ１）となるよう配置される。
【００２６】図３は、冷却モジュール１０３を基板１０
１上に実装した状態の接地構造を示す断面図である。図
３において、冷却モジュール１０３は、ネジ２０２ａ及
び２０２ｂを用いて、固定金具１０４ａ及び１０４ｂを
介して基板１０１に固定される。このとき、冷却モジュ
ール１０３は、ＣＰＵ１０２に加える圧力が予め規定さ
れた圧力の範囲内となるよう調整され、基板１０１に対
し垂直方向にｆ１の圧力で固定される。
【００２７】これに対し、冷却モジュール１０３の基板
１０１上への実装によって、金属バネ１０７ａ及び１０
７ｂにはそれぞれ図１で示したＬ１とＬ２の差分の１／
２の変位が生じるため、それぞれこれに伴うｆ２の弾性
力をもって冷却モジュール１０３を基板１０１に対し平
行方向からも押さえ付けて二次的に固定している。
【００２８】また、基板１０１上の接地用グランドプレ
ーン１０６ａ及び１０６ｂ上にそれぞれ取り付けられた
金属バネ１０７ａ及び１０７ｂは金属製の冷却モジュー
ル１０３を電気的に接地する機能を有している。
【００２９】本実施形態によれば、従来、基板に対し垂
直方向から冷却モジュールを固定していたのに加え、電
子部品に新たな圧力を加えることなく、基板に対し平行
方向からも二次的に冷却モジュールを固定するとともに
電気的にも接地することが可能となる。これにより、冷
却モジュールの振動を抑制して電気的により安定した接
地レベルとすることが可能となり、電子部品の動作に伴
う輻射ノイズの放射を低減でき、更には冷却モジュール
自体の大型化も可能となる。
【００３０】更に、冷却モジュールの二次的な固定並び
に電気的な接地を同時に基板自体に対して行なえるた
め、接地レベルの安定性が高く、また製造時の弾性体の
取り付け作業も容易なものとなる。
【００３１】次に、本発明を適用した他の実施形態を説
明する。図４は、他の実施形態にかかるノート型パソコ
ン等の電子機器内部における冷却モジュールの接地構造
を示す断面図である。ここで、冷却モジュール４０３
は、図１乃至図３を用いて説明した先の実施形態と同様
に、冷却モジュール４０３が所定範囲内の圧力でＣＰＵ
４０２に接触するよう、基板４０１に対しほぼ垂直方向
から固定される。
【００３２】即ち、基板４０１上には固定金具４０４ａ
及び４０４ｂが設けられており、この固定金具４０４ａ
及び４０４ｂが冷却モジュール４０３の固定用の穴ｂ及
びｂ'の各下部に嵌め込まれ、バネ等を用いてこれら固
定用の穴ｂ及びｂ'の各上部からネジ止めされることに
よって、冷却モジュール４０３は基板４０１に固定され
る。
【００３３】この際、ＣＰＵ４０２に対し図内の上面に
圧力が加えられた場合に基板４０１が撓むのを防止する
ために、基板４０１の下面に補強金具４０５が宛がわ
れ、併せてネジ止めされる。また、冷却モジュール４０
３とＣＰＵ４０２の間には、熱伝導性が高く、また両者
の密着性を高めるシート４０６が挟み込まれる。
【００３４】ここで、本実施形態では、冷却モジュール
１０３を基板１０１に対し平行方向から固定すると同時
に接地するために、先の実施形態のように基板上に導電
性を有する弾性体を取り付けるのではなく、例えば筐体
上部４０７及び筐体下部４０８上部など、電子機器の筐
体に導電性の弾性体を取り付けて対応する。
【００３５】このため、プラスチック製の筐体上部４０
７及び筐体下部４０８は、それぞれ内側表面に導電メッ
キが施され、これが接地用のフレームグランド４０９及
び４１０を形成している。
【００３６】図４では、冷却モジュール４０３を基板４
０１に対し平行方向から固定並びに接地するために、一
対の導電性の金属バネ４１１及びガスケット４１２を用
いている。尚、このように弾性体の種別が異なる場合で
あっても、両弾性体の弾性係数は等しいものであること
が望ましい。
【００３７】金属バネ４１１は、筐体上部４０７の凸部
にスポット溶接等で固定されてフレームグランド４０９
を介して電気的な接地レベルを確保するとともに、ｃ点
において冷却モジュール４０３を図中左側から押さえ付
ける。従って、当該凸部は冷却モジュール４０３が嵌め
込まれた際に金属バネ４１１が所定量だけ変位するよ
う、筐体上部４１１の内部表面に位置付けて設けられて
いる。
【００３８】図４に示すように、電子機器の内部には、
このシステム中で使用される、例えばフロッピー（登録
商標）ディスクドライブやＤＶＤ−ＲＯＭなどの金属の
シャーシで覆われたユニット４１３が搭載されている。
ここで、ユニット４１３はネジ４１４により金属製の板
金４１５にネジ止めされ、更に板金４１５はネジ４１６
により基板４０１を介して筐体下部４０８の凸部にネジ
止めされ、電気的に接地レベルを確保している。
【００３９】ガスケット４１２は、この板金４１５に取
り付けられてフレームグランド４１０を介して電気的な
接地レベルを確保するとともに、ｄ点において冷却モジ
ュール４０３を図中右側から抑え付ける。従って、板金
４１５は、冷却モジュール４０３が嵌め込まれた際にガ
スケット４１２が所定量だけ変位するように、筐体下部
４０８の内部表面に位置付けて設けられている。
【００４０】上記の構成によれば、従来、基板に対し垂
直方向から冷却モジュールを固定していたのに加え、電
子部品に新たな圧力を加えることなく、基板に対し平行
方向からも二次的に冷却モジュールを固定するとともに
電気的にも接地することが可能となる。これにより、冷
却モジュールの振動を抑制して電気的により安定した接
地レベルとすることが可能となり、電子部品の動作に伴
う輻射ノイズの放射を低減でき、更には周辺の電子機器
への悪影響を低減できる。
【００４１】上記の構成によれば、冷却モジュールの二
次的な固定並びに電気的な接地を同時に筐体に対して行
なえるため、何らかの理由で基板上に弾性体を取り付け
ることが困難な場合であっても、本発明を実現すること
ができる。
【００４２】尚、上述の各実施形態において、平行２方
向からの加圧によって冷却モジュールを二次的に固定並
びに接地しているが、例えば平行４方向からの加圧な
ど、冷却モジュールに加えられる複数の圧力ベクトルの
和がゼロとなって相殺されるよう構成されていれば弾性
体の種別、弾性係数は問わない。また、弾性体の取り付
け場所については、基板や筐体など、適宜状況に応じて
選択すれば良い。
【００４３】また、冷却モジュールの接地に関しては、
基板に対し垂直方向からの固定によって同時に一次的に
接地され、更に基板に対し平行方向からも二次的に接地
されるる構成であっても構わない。
【００４４】また、冷却モジュール１０３は必ずしも全
体が金属で形成されている必要はなく、基板１０１に対
し平行方向から固定並びに接地する際に、導電性の弾性
体を介した接地が可能な構成であれば問題ない。
【００４５】更に、冷却モジュールとしてファンを内蔵
したものを例示して説明したが、本発明の趣旨は冷却モ
ジュール自体の構成にあるのではなく、冷却モジュール
の接地構造にあるため、ファンと独立したフィンのみを
備えた金属製のヒートシンク等であっても構わない。
【００４６】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、従来、基板に対し垂直方向から冷却モジュールを固
定していたのに加え、電子部品に新たな圧力を加えるこ
となく、基板に対し平行方向からも二次的に冷却モジュ
ールを固定するとともに電気的にも接地することが可能
となる。これにより、冷却モジュールの振動を抑制して
電気的により安定した接地レベルとすることが可能とな
り、電子部品の動作に伴う輻射ノイズの放射を低減でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態に係る冷却モジュ
ールの固定並びに接地の原理を示す断面図。
【図２】同実施形態における冷却モジュールのネジ止め
構造を示す断面図。
【図３】同実施形態における冷却モジュール接地構造を
示す断面図。
【図４】本発明を適用した他の実施形態に係る冷却モジ
ュールの接地構造を示す断面図。
【符号の説明】
１０１、４０１…基板、 １０２、４０２…ＣＰＵ、１
０３、４０３…冷却モジュール、 １０４、４０４…固
定金具、１０５、４０５…補強金具、 １０６…グラン
ドプレーン、１０７…金属バネ、 ２０１…ストッパ、
２０２…ネジ、２０３…コイルバネ、 ２０４、４０
６…シート、４０７…筐体上部、 ４０８…筐体下部、
４０９、４１０…フレームグランド、４１１…金属バ
ネ、 ４１２…ガスケット、 ４１３…ユニット、４１
４、４１６…ネジ、 ４１５…板金

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子機器に搭載される基板と、 前記基板上に実装された電子部品と、 前記電子部品を冷却するための金属製の冷却モジュール
    と、 前記冷却モジュールが所定範囲内の圧力で前記電子部品
    に接するよう、前記冷却モジュールを前記基板に対し垂
    直方向から固定する固定手段と、 前記冷却モジュールを前記基板に対し平行方向から圧力
    を加えて固定するとともに電気的に接地する固定・接地
    手段とを具備したことを特徴とする冷却モジュールの接
    地構造。
  2. 【請求項２】 前記基板は、前記電子部品が実装された
    面に接地用のグランドプレーンを有し、 前記固定・接地手段は、前記グランドプレーン上に取り
    付けられて接地された一対の等しい弾性係数を有する導
    電性の弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の
    冷却モジュールの接地構造。
  3. 【請求項３】 前記弾性体は一対の等しいバネ係数を有
    する金属製のバネであることを特徴とする請求項２に記
    載の冷却モジュールの接地構造。
  4. 【請求項４】 前記固定・接地手段は、 前記グランドプレーン上に設けられた一対の導電性の取
    付金具と、 前記各取付金具に取り付けられて前記グランドプレーン
    に接地された一対の等しい弾性係数を有する導電性のガ
    スケットとを具備したことを特徴とする請求項２に記載
    の冷却モジュールの接地構造。
  5. 【請求項５】 筐体と、 前記筐体内に搭載される基板と、 前記基板上に実装された電子部品と、 前記電子部品を冷却するための金属製の冷却モジュール
    と、 前記冷却モジュールが所定範囲内の圧力で前記電子部品
    に接するよう、前記冷却モジュールを当該基板に対し垂
    直方向から固定する固定手段と、 前記冷却モジュールを前記基板に対し平行方向から圧力
    を加えて固定するとともに電気的に接地する固定・接地
    手段を具備したことを特徴とする電子機器。
  6. 【請求項６】 前記基板は、前記電子部品が実装された
    面に接地用のグランドプレーンを有し、 前記固定・接地手段は、前記グランドプレーン上に取り
    付けられて接地された一対の等しい弾性係数を有する導
    電性の弾性体であることを特徴とする請求項５に記載の
    電子機器。
  7. 【請求項７】 前記弾性体は一対の等しいバネ係数を有
    する金属製のバネであることを特徴とする請求項６に記
    載の電子機器。
  8. 【請求項８】 前記固定・接地手段は、 前記グランドプレーン上に設けられた一対の導電性の取
    付金具と、 前記各取付金具に取り付けられて前記グランドプレーン
    に接地された一対の等しい弾性係数を有する導電性のガ
    スケットとを具備したことを特徴とする請求項６に記載
    の電子機器。
  9. 【請求項９】 前記筐体は、内面に接地用のフレームグ
    ランドを有し、 前記固定・接地手段は、前記フレームグランド上に取り
    付けられて接地された一対の等しい弾性係数を有する導
    電性の弾性体であることを特徴とする請求項５に記載の
    電子機器。
  10. 【請求項１０】 前記筐体は、接地用のフレームグラン
    ドを有し、 前記基板は、前記電子部品が実装された面に接地用のグ
    ランドプレーンを有し、 前記固定・接地手段は、 前記フレームグランド上に取り付けられて接地された所
    定の弾性係数を有する導電性の第１の弾性体と、 前記グランドプレーン上に取り付けられて接地され、前
    記第１の弾性体の所定弾性係数と等しい弾性係数を有す
    る導電性の第２の弾性体とを有することを特徴とする請
    求項５に記載の電子機器。
  11. 【請求項１１】 基板上に電子部品を実装するステップ
    と、 前記電子部品を冷却するための金属製の冷却モジュール
    が所定範囲内の圧力で前記電子部品に接するよう、当該
    冷却モジュールを前記基板に対し垂直方向から固定する
    ステップと、 前記冷却モジュールを前記基板に対し平行方向から圧力
    を加えて固定するとともに当該基板上のグランドプレー
    ンに接地するステップとを具備したことを特徴とする冷
    却モジュールの接地方法。
  12. 【請求項１２】 電子機器の筐体内部に搭載される基板
    上に電子部品を実装するステップと、 前記電子部品を冷却するための金属製の冷却モジュール
    が所定範囲内の圧力で前記電子部品に接するよう、当該
    冷却モジュールを前記基板に対し垂直方向から固定する
    ステップと、 前記冷却モジュールを前記基板に対し平行方向から圧力
    を加えて固定するとともに当該筐体上のフレームグラン
    ドに接地するステップとを具備したことを特徴とする冷
    却モジュールの接地方法。
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