(57)【要約】【課題】フィンの流体抵抗を最適化して、フィンからの放熱量を増大させ、光トランシーバの冷却効率を改善させる。【解決手段】ヒートシンク１５は、ベースプレート１５１と、ベースプレート１５１の第１の面ｒ１に複数のフィンを備え、ベースプレート１５１の第２の面ｒ２が光トランシーバ１３と熱的に接触するように配置される。ベースプレート１５１は、第２の面ｒ２が光トランシーバ１３に熱的に接触する第１の領域ａと、第２の面ｒ２が光トランシーバ１３の端部から突出した第２の領域ｂとを有している。第２の領域でｂは、第１の面ｒ１と同じように、第２の面ｒ２にも複数のフィン１５２が設けられている。また、複数のフィン１５２の配設ピッチを第１の領域ａと第２の領域ｂとで異ならせている。【選択図】図２
2010153469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの第１の面に複数のフィンを備え、前記ベースの第２の面が発熱体と熱的に接触するように配置されるヒートシンクであって、
前記ベースは、前記第２の面が前記発熱体に熱的に接触する第１の領域と、前記第２の面が前記発熱体の端部から突出した第２の領域とを有し、前記第２の領域では、前記第２の面に複数のフィンが設けられていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記第１の領域に設けられた複数のフィンの配設ピッチと、前記第２の領域に設けられた複数のフィンの配設ピッチとが異なることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記ヒートシンクが熱的に接触する発熱体は、光トランシーバであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、樹脂製の放熱シートを介して前記発熱体に接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
請求項１〜５のいずれか１のヒートシンクを冷却風の風向方向に複数配置することを特徴とする放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光トランシーバ等の発熱を放熱させるヒートシンクおよびヒートシンクを備えた放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光トランシーバは、発光受光素子を備え、光コネクタを介して光信号を送受信するもので、複数の電子部品、電子回路及び回路基板が収納される本体部と、光コネクタが着脱可能に接続されるレセプタクルとを有している。光トランシーバは、プラガブル光トランシーバとも言われ、通常、ホスト基板に設置された金属製のケージに活線状態で挿抜され、ケージの奥部に配された電気コネクタと接続されるとともに、ケージ内への挿入がラッチされる。
【０００３】
図５は、標準規格として知られているＸＦＰ型の光トランシーバの一例で、ホスト装置に装着されて使用される様子を示している。ホスト装置は、ホスト基板１上と、ホスト基板１上に設置された金属製のケージ２を備えている。ケージ２の開口２ａはベゼル１ａから露出し、このケージ開口２ａを通して光トランシーバ３が挿抜される。光トランシーバ３の後端には電気プラグ４が備えられていて、この電気プラグ４とホスト基板１上の電気コネクタ５がケージ２内で接続されることで、光トランシーバ３とホスト装置との間で通信（信号の送受、光トランシーバ３への電源の供給）が確立する。また、ケージ２の上部には、光トランシーバ３の発生熱を放熱するためのヒートシンク６が、クリップ７を用いて配置される。
【０００４】
図６は、従来のホスト装置に設けられるヒートシンクの構成例を概略的に示す図である。近年では、光トランシーバ３の通信速度は１０Ｇｂｐｓから１００Ｇｂｐｓに及ぶに至り、光トランシーバ３に搭載される電子部品の消費電力が増加し、より高い放熱効率が求められるようになっている。ヒートシンク６は、ベースプレート６１の上面に放熱のためのフィン（放熱フィン）６２を設けたものであり、ベースプレート６１の下面を光トランシーバ３の上面に熱的に接触させることで、光トランシーバ３の発熱をフィン６２により効率的に放熱させるようにしたものである。また、光トランシーバ３とヒートシンク６との熱伝導を促進させるために、光トランシーバ３とヒートシンク６との間に図示しない放熱シートを介在させるようにしている。
【０００５】
光トランシーバ３の上面に熱的に接触させて放熱を行うヒートシンク６においては、１００Ｇｂｉｔ／ｓを超える通信速度の増大に伴って光トランシーバ３の発熱量も大きくなり、その発熱を放熱させるためには、従来よりも大きいサイズのヒートシンク６が必要となる。このため、上記のようにヒートシンク６のベースプレート６１を光トランシーバ３の上面よりも大きくする必要が生じ、従来では、ベースプレート６１を拡張して、光トランシーバ３の上面から後方に向かって突出させるような形状で設置されることが多い。この場合、ヒートシンク６には、光トランシーバ３の端部から後方に突出した突出部ｐが形成される。
【０００６】
上記のようなヒートシンクの構成に関し、特許文献１および特許文献２には、光トランシーバの本体よりもサイズが大きく、ケージに対する光トランシーバの挿抜方向に拡張した形状を有するヒートシンクの構成が記載されている。
【特許文献１】米国特許６８２２８７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなホスト装置の高さは業界標準で定められているが、伝送システムの小型化にともなって、ヒートシンク６のフィン６２とホスト装置を内蔵する装置筐体８の天板８１との間隙はより狭くなっている。例えば図６に示すような構成の一例では、ホスト装置を内蔵する装置筐体８の内側の高さは例えば４５ｍｍであり、ヒートシンク６のフィン６２の頂部までの高さは３８ｍｍ程度となっていて、ヒートシンク６のフィン６２と装置筐体８の天板８１との間隙はより狭くなっている。
【０００８】
ここでホスト装置を内蔵する装置筐体８の内部では、ファン等の冷却手段による風によってヒートシンク６のフィン６２からの放熱を促している。しかしながら、装置筐体８の天板８１とフィン６２との隙間が小さく、ホスト装置自体が装置筐体８内で大きな流体抵抗となっている。このとき、フィン６２の空気抵抗によって冷却風はフィン６２の部分を通らずに装置筐体８内の空気抵抗が小さい領域を流れてしまい、放熱効率の低下の原因となる。
【０００９】
図７は、光トランシーバを配置した装置筐体内での熱流体の解析結果の一例を説明するための図である。ここでは、光トランシーバを装着したホスト装置を装置筐体内に並列配置し、その装置筐体内部における冷却風の状態を解析した。
図７に示すように、光トランシーバ３（３Ａ，３Ｂ）が冷却風に対する流体抵抗となり、装置筐体８の内部では、光トランシーバ３を避けるように冷却風が流れることがわかる。特に図７に示すように、２つの光トランシーバ３Ａ，３Ｂが並列配置された構成では、風上側の光トランシーバ３Ａの影響で風下側の光トランシーバ３Ｂへの冷却風が少なくなり、風下側の光トランシーバ３Ｂの放熱が十分でなくなる、という課題が生じる。
【００１０】
また、上記のように通信速度の増大に伴う放熱要求により、ヒートシンク６のベースプレート６１を拡張し、ベースプレート６１が光トランシーバ３の上面から突出する形状となるようにヒートシンク６が設置される。この場合、図６に示すように、光トランシーバ３の上面から突出した突出部ｐにおけるベースプレート６１の下方には、光トランシーバ３の高さに相当する空間Ｆが形成されてしまう。この空間Ｆは、フィン６２が存在するベースプレート６１の上面側に比べて空気抵抗が小さいため、装置筐体８内の冷却風の多くはこのベースプレート６１の下部の空間Ｆを通り抜けてしまい、肝心のフィン６２との熱交換を妨げてしまう、という課題がある。
【００１１】
また、上記の特許文献１，２では、ヒートシンクを含む光トランシーバの流体抵抗が冷却風に与える影響を考慮したフィンの設計思想及び構成については開示されていない。
【００１２】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、フィンの流体抵抗を最適化して、フィンからの放熱量を増大させ、光トランシーバの冷却効率を改善させるようにしたヒートシンクと、当該ヒートシンクを用いた放熱装置とを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるヒートシンクは、ベースと、ベースの第１の面に複数のフィンを備え、ベースの第２の面が発熱体と熱的に接触するように配置されるものである。そしてベースは、第２の面が発熱体に熱的に接触する第１の領域と、第２の面が発熱体の端部から突出した第２の領域とを有しており、第２の領域では、第２の面に複数のフィンが設けられている。また、第１の領域に設けられた複数のフィンの配設ピッチと、第２の領域に設けられた複数のフィンの配設ピッチとが異なるようにしている。
【００１４】
さらに本発明では、ヒートシンクが熱的に接触する発熱体は、光トランシーバである。また、ヒートシンクは、樹脂製の放熱シートを介して光トランシーバに接触する。
また、本発明の放熱装置は、上記のヒートシンクを冷却風の風向方向に複数配置してなっている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィンの流体抵抗を最適化して、フィンからの放熱量を増大させ、光トランシーバの冷却効率を改善させることができる。特に本発明では、発熱体である光トランシーバに熱的に接触して、光トランシーバの熱を放熱させるヒートシンクにおいて、光トランシーバの端部から突出する領域にフィンを設けて、さらにフィン間の配設ピッチを調整することにより、フィンの流体抵抗を最適化して、フィンからの放熱量を増大させ、光トランシーバの冷却効率を改善させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明によるヒートシンクを用いた光トランシーバのホスト装置を示す斜視図である。図中、１０はホスト装置、１１はホスト基板、１１ａはベゼル、１２はケージ、１２ａはケージ開口、１２ｂはケージ側部、１２ｃは窓部、１３は光トランシーバ、１４はトランシーバ筐体、１４ａは接触面、１５はヒートシンクを示す。
【００１７】
本発明のヒートシンクを適用する光トランシーバとホスト装置の基本的な構成については図５の従来例に示したものと同様であるが、本発明に係る実施形態では、ヒートシンクの形状が異なっている。図１に示すように、ホスト装置１０は、ホスト基板１１と、ホスト基板１１上に設置した金属製のケージ１２を備え、このケージ１２に対して発熱体であるプラガブルの光トランシーバ１３を挿抜する構成である。ケージ１２の前端のケージ開口１２ａは、ホスト装置１０のベゼル１１ａから外部に露出させて、光トランシーバ１３の挿入口とされる。
【００１８】
光トランシーバ１３は、金属製のトランシーバ筐体１４で覆われ、ケージ１２内に挿入された際に、その上面側がヒートシンク１５の接触面と熱的に接触する接触面１４ａとされる。ケージ１２は、ホスト基板１１上に接地接続（図示せず）された状態で取付けられる。このケージ１２の奥部のホスト基板１１には、図示しない電気コネクタが配設され、光トランシーバ１３が備える図示しないトランシーバ回路板の後端に設けられた電気プラグの押込みにより回路接続されることで、光トランシーバ１３とホスト装置１０との間で通信（信号の送受、光トランシーバへの電源の供給等）が確立する。
【００１９】
ヒートシンク１５の下面、もしくはトランシーバ筐体１４の接触面１４ａのいずれかには、図示しない軟質の放熱シートを接着保持させておく。これにより、放熱シートを挟んでトランシーバ筐体１４の接触面１４ａとヒートシンク１５の下面とが熱的に接合されるようになり、トランシーバ筐体１４の接触面１４ａとヒートシンク１５との下面の接触界面の凹凸があっても、放熱効果を良くすることができる。
【００２０】
ケージ上部１２ｂには窓部１２ｃが設けられ、この窓部１２ｃから放熱フィンを有するヒートシンク１５が露出するように配置される。ヒートシンク１５は、放熱効率を上げるために光トランシーバ１３が挿入されるべき位置よりも後方（図１の右奥方向）に拡張され、挿入された光トランシーバ１３から後方に突出した形状となっている。
【００２１】
図２は、本発明におけるヒートシンクの構成例を示す概略図である。ヒートシンク１５は、光トランシーバ１３に対して放熱シートを介して熱的に接触する。図２では、放熱シートの図示を省略する。このヒートシンク１５は、ベースプレート（ベース）１５１と、ベースプレート１５１に一体に形成される複数のフィン１５２とによりなっている。上述したようにヒートシンク１５は、光トランシーバ１３がホスト装置に装着された状態で、光トランシーバ１３の後方（図３では左方）に拡張されて突出した形状を有している。ここで本例のヒートシンク１５は、ベースプレート１５１の上側（光トランシーバ１３と反対側）にフィン１５２を備えるとともに、ベースプレート１５１の下側の光トランシーバ１３の後方の領域にもフィン１５２を備えている。
【００２２】
つまり、ヒートシンク１５は、ベースプレート１５１と、ベースプレート１５１の第１の面ｒ１に複数のフィンを備え、第２の面ｒ２が発熱体である光トランシーバ１３と熱的に接触するように配置される。ここで第２の面ｒ２は、ベースプレート１５１が光トランシーバ１３と熱的に接触する面であり、第１の面ｒ１は、第２の面ｒ２の反対側の上側の面である。そして、ベースプレート１５１は、第２の面ｒ２が光トランシーバ１３に熱的に接触する第１の領域ａと、第２の面ｒ２が光トランシーバ１３の端部から突出した第２の領域ｂとを有している。第２の領域でｂは、第１の面ｒ１と同じように、第２の面ｒ２にも複数のフィン１５２が設けられている。
【００２３】
また、ヒートシンク１５は、複数のフィン１５２の配設ピッチをベースプレート１５１の領域に応じて異ならせている。つまり、ベースプレート１５１の上側の第１の面ｒ１において、ホスト装置に装着された光トランシーバ１３の上方の第１の領域ａのフィン１５２の配設ピッチに比して、第１の領域ａの後方の突出部分である第２の領域ｂにおけるフィン１５２の配設ピッチを広くしている。さらに、領域ｂにおける第２の面ｒ２では、フィン１５２の配設ピッチを、第２の領域ｂの第１の面ｒ１の配設ピッチと同じにしている。
【００２４】
この例では、側面（紙面垂直方向）から送風される冷却風に対して、光トランシーバ１３の存在による流体抵抗が高いため、光トランシーバ１３の第１の面ｒ１のフィン１５２の配設ピッチは、第１の領域ａでは狭くてもよい。また、第２の領域ｂの第１面ｒ１では、第１の領域ａよりもフィン１５２の配設ピッチを広くし、冷却風の流体抵抗を下げ、冷却風が通過しやすくしている。また、第２の領域ｂでは、下側の第２の面ｒ２にも従来にはなかったフィン１５２を設け、流体抵抗を上げるようにする。これにより、光トランシーバ１３の後方空間の流体抵抗を上げるとともに、第２の領域ｂの第１の面ｒ１でフィン１５２の配設ピッチを広くしたことによる放熱面積の減少を補うようにしている。
【００２５】
図２示すような構成で、ヒートシンク１５の下側の領域にフィン１５２を設けたことにより、従来冷却風が通り抜けていたその領域の空気抵抗が上昇し、その結果、冷却風がヒートシンク１５の上面のフィン１５２の間を通過するようになる。これにより冷却効率が向上し、かつ、複数の光トランシーバ１３が並列に実装される装置筐体内部において、冷却風の風下にあたる光トランシーバへの空気の流れを促進し、装置全体の冷却効果も高くなる。
【００２６】
図３は、光トランシーバを並列配置した装置筐体内での熱流体の解析結果の一例を説明するための図である。これは、光トランシーバ１３を複数配置してなる本発明の放熱装置の実施形態に相当するものである。ここで、図３（Ａ）は、比較のために従来のヒートシンクを使用した装置筐体内の熱流体の解析結果を示し、図３（Ｂ）は、上記図２に示す本発明に係るヒートシンクを使用した装置筐体内の熱流体の解析結果を示している。図３において、ｐはヒートシンクの突出部である。
【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、ヒートシンク１５の下側（第２の面ｒ２）にもフィン１５２を設けた構成を用いることにより、ヒートシンク１５のフィン１５２の間を流れる冷却風が増加する。そして、風下側（図示下側）に位置する光トランシーバ１３Ｂに対しても、冷却風がより流れるようになり、ヒートシンク１５による熱交換が促進され、光トランシーバ１３の冷却効率を向上させることが分かった。
【００２８】
以上に説明したように、光トランシーバ１３に熱的に接触して、光トランシーバ１３の熱を放熱させるヒートシンク１５において、ホスト装置に装着された光トランシーバ１３の後方の領域にフィン１５２を設けてフィン１５２間の配設ピッチを調整することにより、フィン１５２の流体抵抗を最適化して、フィン１５２からの放熱量を増大させ、光トランシーバ１３の冷却効率を改善させることができるようになる。
【００２９】
図４は、ヒートシンクと光トランシーバとの熱的な接触を確保するための構成例を示す図である。ホスト装置に装着された光トランシーバ１３は、放熱シート１６を介してヒートシンク１５に接触する。つまり、光トランシーバ１３の発熱を放熱するために、ヒートシンク１５は光トランシーバ１３に対して熱的に接触している。ヒートシンク１５を光トランシーバ１３の上面に熱的に接触させて配置する構成として、例えばバネなどの弾性力をヒートシンク１５に作用させ、放熱シート１６を介してヒートシンク１５を光トランシーバ１３に押しつけることが考えられる。
【００３０】
上記のような構成において、図４（Ａ）に示すように、光トランシーバ１３に対してヒートシンク１５が傾いてしまうと、ヒートシンク１５と光トランシーバ１３との十分な熱的接触が確保できなくなり、冷却効率が低下する。また、上述のように光トランシーバ１３は、その高速通信化に伴って発熱量が著しく増大しており、十分な放熱特性を確保するために、光トランシーバ１３の後方に突出したヒートシンクの突出部の大きさも大きくなることが考えられる。ヒートシンク１５の突出部が大きくなれば、光トランシーバ１３に対するヒートシンク１５の傾きもより生じやすくなるといえる。
【００３１】
ヒートシンク１５を光トランシーバ１３の上面に熱的に安定して接触させて配置する構成として、組み立て作業性も考慮して、図４（Ｂ）に示すように、ヒートシンク１５のベースプレート１５１が他の部分よりも厚い領域Ｆを設ける。この領域Ｆは、光トランシーバ１３をホスト装置に挿抜するときの手前側に設けるようにする。つまり、ヒートシンク１５の突出部ｐとは反対側のベースプレート１５１に、他より厚さが厚い領域Ｆを設ける。この場合、光トランシーバ１３の上面にヒートシンク１５を配置したときに、ヒートシンク１５が傾いて落下しないように重量バランスをとることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるヒートシンクを用いた光トランシーバのホスト装置を示す斜視図である。
【図２】本発明におけるヒートシンクの構成例を示す概略図である。
【図３】光トランシーバを並列配置した装置筐体内での熱流体の解析結果の一例を説明するための図である。
【図４】ヒートシンクと光トランシーバとの熱的な接触を確保するための構成例を示す図である。
【図５】標準規格として知られているＸＦＰ型の光トランシーバの一例を示す図である。
【図６】従来のホスト装置に設けられるヒートシンクの構成例を概略的に示す図である。
【図７】光トランシーバを配置した従来の装置筐体内での熱流体の解析結果の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ホスト基板、１ａ…ベゼル、２…ケージ、２ａ…開口、３，３Ａ，３Ｂ…光トランシーバ、４…電気プラグ、５…光トランシーバ、６…ヒートシンク、７…クリップ、８…装置筐体、１０…ホスト装置、１１…ホスト基板、１１ａ…ベゼル、１２…ケージ、１２ａ…ケージ開口、１２ｂ…ケージ上部、１２ｃ…窓部、１３，１３Ａ，１３Ｂ…光トランシーバ、１４…トランシーバ筐体、１４ａ…接触面、１５…ヒートシンク、１６…放熱シート、６１…ベースプレート、６２…フィン、８１…天板、１５１…ベースプレート、１５２…フィン。
【図１】
2010153469.tif 000003
【図２】
2010153469.tif 000004
【図３】
2010153469.tif 000005
【図４】
2010153469.tif 000006
【図５】
2010153469.tif 000007
【図６】
2010153469.tif 000008
【図７】
2010153469.tif 000009