JP2009158658A

JP2009158658A - 放熱装置

Info

Publication number: JP2009158658A
Application number: JP2007333808A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Isozumi; 勇介五十棲
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】集積回路等の発熱体で発生した電磁波をほぼ完全に減衰させることができる放熱装置を提供する。
【解決手段】放熱装置１は、受熱板部２と、受熱板部２上に突設された複数のフィン３と金属部４とを備える。フィン３と受熱板部２とはフェライトで一体に形成され、各金属部４は、隣接するフィン３の間に配設されている。具体的には、各金属部４が、受熱板部２の内部であって且つフィン３の谷に当たる境界部分に設けられ、複数のフィン３と同様に、受熱板部２の前後方向に列設されている。これにより、受熱板部２の側面に向かう磁界が金属部４にほぼ垂直に当たり、金属部４によって電磁遮蔽される。
【選択図】図１

Description

この発明は、集積回路等の発熱体に対する放熱機能と電磁障害（ＥＭＩ）対策機能とを兼ね備えた放熱装置に関するものである。

従来、この種の技術としては、例えば特許文献１に開示の放熱装置がある。
図１６は、従来の放熱装置を示す側面図である。
図１６に示すように、この放熱装置１００は、受熱板部１０１と、受熱板部１０１上に突設された多数のフィン１０２とで構成されている。
これにより、受熱板部１０１を集積回路２００の上面に接着することで、集積回路２００からの熱を受熱板部１０１で受け、フィン１０２を通じて外部に放熱することができる。
また、この技術では、放熱装置１００全体をフェライトで形成して、集積回路２００で発生した電磁波をフェライトの放熱装置１００内で熱に変換させ、フィン１０２から放熱することにより、ＥＭＩ対策を図っている。

特開平１１−０１７０８３号公報

しかし、上記した従来の放熱装置では、次のような問題がある。
集積回路２００で発生した電磁波による磁界のうち、フィン１０２側に至った磁界は、フィン１０２によって減衰されたり、反射されたりして、外部に漏れることなく放熱装置１００内で減衰する。しかしながら、集積回路２００で発生して、受熱板部１０１の側面１０１ａ近くで発生した磁界Ｈや集積回路２００の中央部側から側面１０１ａに至る強い磁界Ｈは、側面１０１ａから外部に漏れ、不要輻射となって近くの電子部品に悪影響を与えるおそれがある。
このように、上記した従来の放熱装置では、ＥＭＩ対策機能が十分でなく、集積回路２００からの不要輻射を完全に抑えることができない。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、集積回路等の発熱体で発生した電磁波をほぼ完全に減衰させることができる放熱装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、集積回路等の発熱体の表面に当接するための受熱板部と、この受熱板部の表面上に突設された複数のフィンとを備える放熱装置であって、受熱板部とフィンとを、磁性体で形成し、高さが受熱板部の厚さにほぼ等しく且つ幅がフィンの幅にほぼ等しい金属部を、受熱板部の内部であって且つ隣接するフィンの境界に介在させた構成とする。
かかる構成により、受熱板部を集積回路等の発熱体の表面に当接すると、発熱体からの熱が、この受熱板部を伝わって複数のフィンの表面から外部に流出する。
また、発熱体が集積回路の場合には、電磁波がこの発熱体からは発生するが、受熱板部とフィンとが磁性体で形成されているので、フィン側に向かう電磁波の大部分は磁性体の機能のよって減衰される。
ところが、受熱板部の側面近くで発生した磁界や発熱体の中央部側から受熱板部の側面に至る強い磁界は、側面から外部に漏れるおそれがある。
しかしながら、この発明では、高さが受熱板部の厚さにほぼ等しく且つ幅がフィンの幅にほぼ等しい金属部を、受熱板部の内部であって且つ隣接するフィンの境界に介在させた構成をとっているので、受熱板部の側面に向かう磁界が金属部にほぼ垂直に当たる。このため、磁界が金属部内で渦電流に変換され、熱となってフィンから放出される。したがって、受熱板部の側面に至る電磁波が、これらの金属部によって電磁遮蔽された状態になるので、受熱板部の側面から外部に漏れるおそれがほとんどなくなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の放熱装置において、複数のフィンを、受熱板部とほぼ同幅の複数の板状部材を一定間隔で受熱板部の表面に立設することで形成した構成とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の放熱装置において、複数の金属部とほぼ同じ高さの別体の複数の金属部を金属部に対して格子状に配設した構成とする。
かかる構成により、受熱板部の前後の側面に向かう電磁波だけでなく、左右の側面に向かう電磁波をも減衰させることができる。

請求項４の発明は、請求項１に記載の放熱装置において、複数のフィンを、複数の所定高さの柱状部材で形成して、柱状部材と、この柱状部材の下部に連結され且つ金属膜が周側面のうち少なくとも隣接する２つの周側面に設けられた根太部とでブロックを形成し、これら複数のブロックを、根太部の周側面同士を当接させた状態で、敷き詰めることにより、受熱板部と金属部とを構成した。
かかる構成により、根太部の下面を発熱体の表面に当接させるようにして、各ブロックを発熱体の表面に敷き詰めることができるので、発熱体の表面形状に対応した受熱板部を有した放熱装置を構成することができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放熱装置において、磁性体の素材は、フェライトであり、金属部の素材は、銅である構成とした。

以上詳しく説明したように、この発明の放熱装置によれば、集積回路等の発熱体で発生した電磁波を、磁性体による機能と金属部の機能とによって、ほぼ完全に減衰させることができ、十分なＥＭＩ対策が可能になるという優れた効果がある。
特に、請求項３の発明によれば、受熱板部の前後及び左右の側面に向かう電磁波を減衰させることができるので、ＥＭＩ対策の完全化を図ることができるという効果がある。
また、請求項４の発明によれば、各ブロックを発熱体の表面に敷き詰めることで、発熱体の表面形状に対応した受熱板部を構成することができるので、あらゆる表面形状を有した発熱体に適用することができる汎用性に優れた放熱装置を提供することができるという効果がある。
さらに、請求項５の発明によれば、磁性体の素材をフェライトとし、金属部の素材を銅としたので、ＥＭＩ対策をさらに向上させることができるという効果がある。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る放熱装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示す放熱装置の平面図であり、図３は、図１に示す放熱装置の正面図である。

図１に示すように、この実施例に放熱装置１は、受熱板部２と複数のフィン３と複数の金属部４とを備える。
受熱板部２は、発熱体である集積回路２００の表面２０１に当接するための部分であり、全体として矩形の平板状を成す。
複数のフィン３は、このような受熱板部２の表面上に突設されている。
具体的には、各フィン３は、両端面３１，３１を含む断面が薄い三角形を成した板状部材であり、内部の熱を広い両側面３２，３２から放熱することができるようになっている。
図２及び図３に示すように、複数のフィン３の幅Ｗ３は、受熱板部２の幅Ｗ２と等しく設定されおり、受熱板部２の前後方向（図２の左右方向）に等間隔に列設されている。
このようなフィン３と受熱板部２とは、磁性体であるフェライトで一体に形成され、各金属部４が、隣接するフィン３の間に配設されている。

図４は、図１の矢視Ａ−Ａ断面図であり、図５は、図１の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
図４及び図５に示すように、金属部４は、高さｈが受熱板部２の厚さｔに等しく且つ幅Ｗ４がフィン３の幅Ｗ３に等しく設定された銅板体であり、隣接するフィン３の境界に介在している。
具体的には、複数の金属部４は、受熱板部２の内部であって複数のフィン３の谷に当たる境界部分に設けられ、複数のフィン３と同様に、受熱板部２の前後方向に列設されている。

次に、この実施例の放熱装置１が示す作用及び効果について説明する。
図６は、放熱装置１を集積回路２００上に実装した状態を示す斜視図であり、図７は、放熱装置１の作用及び効果を説明するための断面図であり、図８は、金属部４に渦電流が発生する状態を示す部分拡大図である。
図６に示すように、放熱装置１の受熱板部２の下面を集積回路２００の表面２０１に当接して、図示しない接着剤で接着することにより、放熱装置１を集積回路２００に実装することができる。
かかる状態で、集積回路２００を駆動し、熱が集積回路２００から発生すると、この熱は、放熱装置１の受熱板部２で受けられ、複数のフィン３側に伝搬する。そして、これらの熱は、フィン３の広い両側面３２，３２から外部に放熱される。

また、電磁波が集積回路２００から発生すると、この電磁波は、放熱装置１内部に入る。そして、フィン３側に向かう電磁波の大部分はフェライトで形成された受熱板部２とフィン３とによって減衰される。
ところが、図７に示すように、受熱板部２の側面２１近くで発生した磁界Ｈや集積回路２００の中央部側から受熱板部２の側面２１に至る強い磁界Ｈは、フェライトの磁性機能だけでは、減衰することができず、側面２１から外部に漏れるおそれがある。

しかしながら、この実施例では、図４及び図５に示したように、高さｈが受熱板部２の厚さｔに等しく且つ幅Ｗ４がフィン３の幅Ｗ３に等しい金属部４を、受熱板部２の内部あって且つ隣接するフィン３の境界に介在させた構成をとっている。このため、受熱板部２の側面２１に向かう磁界Ｈが金属部４にほぼ垂直に当たる。この結果、図８に示すように、この磁界Ｈに対応した渦電流Ｉが、金属部４内で発生し、この渦電流Ｉが熱に変換されて、フィン３から放出されることとなる。
したがって、受熱板部２の側面２１に至る電磁波が、これらの金属部４によって電磁遮蔽された状態になるので、電磁波が受熱板部２の側面２１から外部に漏れるおそれはほとんど生じない。

発明者は、かかる効果を確認すべく、次にような実験を行った。
図９は、従来型の放熱装置による実験結果を示す線図であり、図１０は、実施例の放熱装置による実験結果を示す線図である。
まず、この実施例の放熱装置から金属部４を取り除いた従来型の放熱装置を、マイクロストリップライン上に配し、フィン３の列設方向がマイクロストリップラインに垂直になるように設定した。かかる状態で、０〜１ＧＨｚの電流をマイクロストリップラインに流し、放熱装置から輻射される電磁波のノイズレベルを測定したところ、図９のノイズ曲線Ｓ１で示すように、広い周波数範囲で高いノイズレベルを示した。
次に、この実施例の放熱装置を、上記と同様にマイクロストリップライン上に配した状態で、０〜１ＧＨｚの電流をマイクロストリップラインに流し、放熱装置から輻射される電磁波のノイズレベルを測定した。
すると、図１０のノイズ曲線Ｓ２で示すように、ノイズレベルが広い周波数範囲で低くなり、金属部４によって、電磁輻射が抑制されることが確認された。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１１は、この発明の第２実施例に係る放熱装置を示す斜視図であり、図１２は、図１１に示す放熱装置の平面図である。
この実施例は、金属部４とは別体の金属部をさらに設けた点が、上記第１実施例と異なる。
具体的には、図１１及び図１２に示すように、金属部４と同じく銅板体で形成した金属部５を、金属部４と同じ高さに設定して、受熱板部２内に金属部４に設けた。これら複数の金属部５は、金属部４に対して格子状になるように、受熱板部２の前後方向に列設されている。なお、この実施例では、受熱板部２とフィン３とを別体に形成し、フィン３を受熱板部２上に起立するように接着した構成の放熱装置を例示した。

かかる構成により、受熱板部２の前後方向の側面２１，２１に向かう電磁波を金属部４によって減衰させ、受熱板部２の左右方向の側面２２，２２に向かう電磁波を金属部５によって減衰させることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１３は、この発明の第３実施例に係る放熱装置を示す斜視図であり、図１４は、根太部周側面に対する金属膜の形成態様を示す平面図である。
この実施例は、放熱装置を複数のブロックの敷き詰めによって構成した点が、上記第１及び第２実施例と異なる。
具体的には、図１３に示すように、所定高さの四角錐状の柱状部材３で複数のフィンを形成した。
そして、ブロック１Ａを、柱状部材３と、柱状部材３の下部に連結された根太部２Ａとで形成した。また、金属膜４Ａを、根太部２Ａの４つの周側面２０のうち、少なくとも隣接する２つの周側面２０に形成した。
この実施例では、図１４に示すように、３種類のブロック１Ａ（１１〜１３）を適用した。すなわち、図１４の（ａ）に示すように、金属膜４Ａを根太部２Ａの２つの周側面２０にのみ形成したブロック１Ａ（１１）と、図１４の（ｂ）に示すように、金属膜４Ａを３つの周側面２０に形成したブロック１Ａ（１２）と、図１４の（ｃ）に示すように、金属膜４Ａを全ての周側面２０に形成したブロック１Ａ（１３）との３種類にブロック１Ａ（１１〜１３）を適用し、これらのブロック１Ａ（１１〜１３）を敷き詰めた。

図１５は、ブロックの敷き詰め方法を示す平面図である。
複数のブロック１Ａ（１１〜１３）を、図１に示したような矩形状の表面２０１を有する集積回路２００に敷き詰めて放熱装置を構成する場合には、図１５に示すように、複数のブロック１Ａ（１３）を内側に矩形状に敷き詰める。そして、複数のブロック１Ａ（１２）を、金属膜４Ａが形成されていない周側面２０を外側に向けた状態で、矩形状に敷き詰められたブロック１Ａ（１３）の集合体の各辺に当接させる。最後に、４つのブロック１Ａ（１１）を、金属膜４Ａが形成されていない周側面２０を外側に向けた状態で、矩形状に敷き詰められたブロック１Ａ（１３）の集合体の各頂点に嵌める。
これにより、ブロック１Ａ（１１〜１３）の根太部２Ａによって、放熱装置の受熱板部２が構成され、互いに当接した金属膜４Ａ同士によって、金属部４，５が構成される。

このように、この実施例の放熱装置によれば、各ブロック１Ａを集積回路２００の表面２０１に敷き詰めることで、放熱装置１を構成することができるので、図１に示した集積回路２００の表面２０１の形状が矩形でない場合（例えば、丸形や五角形等）であっても、ブロック１Ａをその表面形状に対応させて敷き詰めることで、集積回路２００の表面形状に合致した放熱装置を構成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。

この発明の第１実施例に係る放熱装置を示す斜視図である。図１に示す放熱装置の平面図である。図１に示す放熱装置の正面図である。図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。図１の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。放熱装置を集積回路上に実装した状態を示す斜視図である。放熱装置の作用及び効果を説明するための断面図である。金属部に渦電流が発生する状態を示す部分拡大図である。従来型の放熱装置による実験結果を示す線図であり、実施例の放熱装置による実験結果を示す線図である。この発明の第２実施例に係る放熱装置を示す斜視図である。図１１に示す放熱装置の平面図である。この発明の第３実施例に係る放熱装置を示す斜視図である。根太部周側面に対する金属膜の形成態様を示す平面図である。ブロックの敷き詰め方法を示す平面図である。従来の放熱装置を示す側面図である。

符号の説明

１…放熱装置、１Ａ（１１〜１３）…ブロック、２…受熱板部、２Ａ…根太部、３…フィン、４，５…金属部、４Ａ…金属膜、２０…周側面、２１，２２，３２…側面、３１…端面、２００…集積回路、２０１…表面、Ｈ…磁界、Ｉ…渦電流。

Claims

集積回路等の発熱体の表面に当接するための受熱板部と、この受熱板部の表面上に突設された複数のフィンとを備える放熱装置であって、
上記受熱板部とフィンとを、磁性体で形成し、
高さが上記受熱板部の厚さにほぼ等しく且つ幅が上記フィンの幅にほぼ等しい金属部を、受熱板部の内部であって且つ隣接するフィンの境界に介在させた、
ことを特徴とする放熱装置。
請求項１に記載の放熱装置において、
上記複数のフィンを、上記受熱板部とほぼ同幅の複数の板状部材を一定間隔で上記受熱板部の表面に立設することで形成した、
ことを特徴とする放熱装置。
請求項２に記載の放熱装置において、
上記複数の金属部とほぼ同じ高さの別体の複数の金属部を上記金属部に対して格子状に配設した、
ことを特徴とする放熱装置。
請求項１に記載の放熱装置において、
上記複数のフィンを、複数の所定高さの柱状部材で形成して、
上記柱状部材と、この柱状部材の下部に連結され且つ金属膜が周側面のうち少なくとも隣接する２つの周側面に設けられた根太部とでブロックを形成し、
これら複数のブロックを、上記根太部の周側面同士を当接させた状態で、敷き詰めることにより、上記受熱板部と上記金属部とを構成した、
ことを特徴とする放熱装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放熱装置において、
上記磁性体の素材は、フェライトであり、
上記金属部の素材は、銅である、
ことを特徴とする放熱装置。