JP2010129954A

JP2010129954A - 放熱構造体

Info

Publication number: JP2010129954A
Application number: JP2008306210A
Authority: JP
Inventors: Daiyu Watanabe; 大雄渡辺
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】設計負担やリスクの少ない放熱構造体を提供する。
【解決手段】熱源からの熱を放散させるための放熱体１２と、熱源及び放熱体間に介在する放熱シート１４とを備えた放熱構造体において、放熱体の放熱シートに対向する面上に、該面と対向する放熱シートの面の一部を押圧して放熱シートと接触する突出部１３ａを設ける。突出部は、放熱シートの厚さのばらつきにも拘らず、放熱シートと放熱体との接触を確保し、かつ熱源に対する所定以上の押圧力を付与することのない形状、大きさ、数、及び配置を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源からの熱を放散させるための放熱体と、熱源及び放熱体間に介在する放熱シートとを備えた放熱構造体に関する。

従来、集積回路（以下、「ＩＣ」という。）等の熱源が発生する熱を放散させるための放熱構造体として、熱源からの熱を放散させるための放熱板金と、熱源及び放熱板金間に介在する放熱シートとを備えたものが知られている。この放熱構造体においては、放熱板金に絞り加工を施すことにより熱源及び放熱板金間の間隙の微調整を行い、該微調整を行った間隙部分において、放熱シートを熱源及び放熱板金により挟持するようにしている。

図６はこのような従来の放熱構造体の一例を示す断面図である。この放熱構造体は、基板６１上に保持されたＩＣ６２、基板６１とは反対側においてＩＣ６２に対向する放熱板金６３、並びにＩＣ６２及び放熱板金６３間に介在する放熱シート６４を備える。放熱板金６３の放熱シート６４に対応する部分には、放熱シート６４側に突出する絞り部６３ａが設けられ、ＩＣ６２、放熱シート６４、及び絞り部６３ａはこの順で密接して積層している。ＩＣ６２が発する熱は、放熱シート６４及び絞り部６３ａを介し、放熱板金６３を経て放散する。

なお、ＩＣ等が発する熱を放散させる技術として他に、噴流衝突式のヒートシンクが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このヒートシンクは、発熱体が取り付けられた受熱板と、該受熱板に対して冷却媒体を噴射する噴射手段とを備える。受熱板には噴流受け部が凹状に湾曲して形成されており、噴射手段には噴射部が凸状に湾曲して形成されている。噴射部と噴流受け部との間には、噴射部から噴射された冷却冷媒が流通可能な湾曲した流路が形成される。

特開２００７−１６５５８２号公報

しかしながら、上述図６の放熱構造体によれば、放熱シート６４は弾力性を有し、最適な潰し代を形成して使用する必要があるが、放熱シート６４には厚さのばらつきがあるので、最適な潰し代を形成するのは困難である。さらに、潰し代の最適化を図るためには、放熱板金６３に絞り部６３ａを設け、ＩＣ６２との間の間隙を調整する必要がある。

つまり、放熱シート６４の厚さが薄いと、ＩＣ６２及び放熱シート６４間、又は放熱シート６４及び放熱板金６３間に隙間が生じ、放熱が困難となり、ＩＣ６２を破壊するおそれがある。逆に放熱シート６４の厚さが厚いと、放熱シート６４が十分に潰れずに、基板６１を湾曲させ、基板６１上の回路パターンを断裂させてしまうおそれがある。これらの問題に対し、絞り部６３ａによる微調整によって対処するにしても、絞り部６３ａ等の設計に要する負担が増大するとともに、放熱不能や回路パターンの断裂が発生するリスクも大きい。

また、上述の噴流衝突式のヒートシンクに関する技術は、放熱の方式が異なり、放熱シートを利用するものではなく、冷却媒体を介して放熱を行うものであるため、放熱シートに関する上述の問題とは無関係である。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、設計負担やリスクの少ない放熱構造体を提供することにある。

この目的を達成するため、第１の発明に係る放熱構造体は、熱源からの熱を放散させるための放熱体と、前記熱源及び放熱体間に介在する放熱シートとを備えた放熱構造体において、前記放熱体の前記放熱シートに対向する面上に、該面と対向する前記放熱シートの面の一部を押圧して前記放熱シートと接触する突出部を有することを特徴とする。

第２の発明に係る放熱構造体は、第１発明において、１つの前記放熱シートについて、対応する前記突出部を２以上有することを特徴とする。

第３の発明に係る放熱構造体は、第１又は第２発明において、前記突出部は、前記放熱シートの厚さのばらつきにも拘らず、前記放熱シートと放熱体との接触を確保し、かつ熱源に対する所定以上の押圧力を付与することのない形状、大きさ、数、及び配置を有することを特徴とする。

第４の発明に係る放熱構造体は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記突出部の断面形状は円弧形状、Ｖ字形状、台形状、又はＶ字の先端を丸めた形状であることを特徴とする。

第５の発明に係る放熱構造体は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記突出部は畝状の形態を有するものであることを特徴とする。

第６の発明に係る放熱構造体は、第１〜第５のいずれかの発明において、前記突出部は、円錐、円錐台、又は円錐の先端部を丸めた形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、設計負担やリスクの少ない放熱構造体を提供することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る放熱構造体を示す断面図である。同図に示すように、この放熱構造体は、基板１１上のＩＣ１２からの熱を放散させるための放熱板金１３、並びにＩＣ１２及び放熱板金１３間に介在する放熱シート１４を備える。放熱板金１３の放熱シート１４に対向する面上には、該面と対向する放熱シート１４の面１４ａの一部を押圧して放熱シート１４と接触する２つの突出部１３ａが設けられている。

図２は図１の放熱構造体の組立図である。同図に示すように、図１の放熱構造体は、基板１１上のＩＣ１２と放熱板金１３との間に放熱シート１４を配置して基板１１及び放熱板金１３を対向させ、基板１１及び放熱板金１３を所定の距離まで近接させ、この位置関係を固定することにより形成される。突出部１３ａは、この位置関係において、放熱シート１４の厚さのばらつきにも拘らず、放熱板金１３及び放熱シート１４間の接触を確保するとともにＩＣ１２に対する所定以上の圧迫を生じさせないような形状、大きさ、数、及び配置を有する。ここでは突出部１３ａとして、球面の一部を平面で切り取ったような形状あるいはドーム形状のものであって適当な大きさのもの２つを、適当な２箇所に配置している。

図３は放熱板金１３及び放熱シート１４の接触状態を示す断面図である。同図（ａ）は放熱シート１４が薄い場合について示しており、同図（ｂ）は放熱シート１４が厚い場合について示している。かかる厚さの相違は放熱シート１４の製造ばらつきにより生じる。放熱シート１４が薄い場合、同図（ａ）に示すように、放熱板金１３の主要面１３ｂと、放熱シート１４の放熱板金１３側の面１４ａとの間には少なからぬ間隙ｄが生じるが、突出部１３ａは上述のように適当な形、大きさ、数、及び配置を有するので、確実に、放熱板金１３及び放熱シート１４間の接触を確保する。したがって、放熱シート１４が薄い場合でも、熱源１２が発する熱は、放熱シート１４及び突出部１３ａを介して確実に放熱板金１４に伝達され、放散されることになる。

一方、放熱シート１４が厚い場合、同図（ｂ）に示されるように、放熱板金１３の主要面１３ｂと、放熱シート１４の板金側面１４ａとの間にはほとんど間隙を生じないが、放熱シート１４における潰れは、突出部１３ａによるもののみである。このため、放熱シート１４の板金側面１４ａには、基板１１に悪影響を生じさせるような圧力が加わることはない。つまりこの場合も、突出部１３ａは、放熱板金１３及び放熱シート１４間の接触を確保するとともにＩＣ１２に対する所定以上の圧迫を生じさせない。

ちなみに、放熱シートの厚さが薄い図３（ａ）場合において、放熱板金１３に代えて、図６の従来の放熱板金６３を用いたとき、その絞り部６３ａの高さＬが、放熱シート１４との接触を確保するために、突出部１３ａの頂点と同程度の高さであると仮定する。この場合、製造ばらつきにより放熱シートの厚さが図３（ｂ）のように厚いときには、放熱シートの前面にわたってほぼ距離Ｌだけの潰れが生じ、これに対応する圧力が基板１１に加わるので、基板１１に対して悪影響を与えるおそれがある。

つまり、図６の従来技術によれば、絞り部６３ａの高さＬの調整が本実施形態における突出部１３ａの場合よりも微妙であり、困難を伴うとともに、少なからぬリスクを招来することになる。これに対し、本実施形態によれば、絞り部６３ａではなく突出部１３ａを採用するようにしたため、かかる困難性やリスクが回避される。

以上説明したように、本実施形態に係る放熱構造体によれば、放熱板金１４に対し、放熱シート１３の厚さのばらつきにも拘らず、放熱シート１４との接触を確保し、かつ熱源１２に対する過度の圧迫を生じさせない形、大きさ、数、及び位置を有する突出部１３ａを設けるようにしたため、放熱シート１４の製造ばらつきに拘らず、確実に、かつ基板１１に対して悪影響を与えることなく、ＩＣ１２が発する熱を放散することができる。

図４は突出部１３ａの他の例を示す断面図である。上述においては、突出部１３ａとして、断面形状が円弧形状のものを採用しているが、この他にも、たとえば、断面形状が同図（ａ）のようなＶ字形状、同図（ｂ）のような台形形状、同図（ｃ）のような先端を丸めたＶ字形状のものを用いてもよい。

図５は突出部１３ａの形態例を示す斜視図である。突出部１３ａとしては、たとえば、同図（ａ）のような畝状の形態を有するものや、同図（ｂ）のような回転体の形態を有するものを採用することができる。なお、同図（ａ）及び（ｂ）ともに断面形状がＶ字形状の場合について示しているが、他の断面形状の場合も、同様にその断面形状を用いて、畝状や回転体の形態を有する突出部１３ａを形成することができる。上述図１及び図２における突出部１３ａは、円弧形状の断面形状を有し、回転体の形態を有するものである。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては、熱源がＩＣ１２である場合の例を示したが、これに限られることはなく、ＣＰＵや、温度センサ等の電子部品、バッテリなどを熱源とする場合にも、本発明を適用することができる。

また、上述においては言及しなかったが、放熱シートととしては、熱伝導率や圧縮率等の点から放熱シートとして用いるのに適した種々の材料のものを用いることができる。たとえば、グラファイトシートを用いることができる。

また、上述においては、放熱体として放熱板金１３を用いているが、この代わりに、他の放熱体、たとえばヒートシンクを用いるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る放熱構造体を示す断面図である。図１の放熱構造体の組立図である。図１の放熱構造体における放熱板金及び放熱シートの接触状態を示す断面図である。図１の放熱構造体における突出部の他の例を示す断面図である。図１の放熱構造体における突出部の形態例を示す斜視図である。従来の放熱構造体の一例を示す断面図である。

符号の説明

１１：基板、１２：ＩＣ、１３：放熱板金、１３ａ：突出部、１４：放熱シート。

Claims

熱源からの熱を放散させるための放熱体と、
前記熱源及び放熱体間に介在する放熱シートとを備えた放熱構造体において、
前記放熱体の前記放熱シートに対向する面上に、該面と対向する前記放熱シートの面の一部を押圧して前記放熱シートと接触する突出部を有することを特徴とする放熱構造体。
１つの前記放熱シートについて、対応する前記突出部を２以上有することを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
前記突出部は、前記放熱シートの厚さのばらつきにも拘らず、前記放熱シートと放熱体との接触を確保し、かつ熱源に対する所定以上の押圧力を付与することのない形状、大きさ、数、及び配置を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱構造体。
前記突出部の断面形状は、円弧形状、Ｖ字形状、台形状、又はＶ字の先端を丸めた形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
前記突出部は畝状の形態を有するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
前記突出部は、円錐、円錐台、又は円錐の先端部を丸めた形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱構造体。