(57)【要約】  温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有する。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。第１の発熱部品は第１の放熱領域に当接し、第２の発熱部品は第２の放熱領域に当接するように配置する。
2011096218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、
前記放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接する、
放熱装置。
【請求項２】
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記金属部材は、肉厚を薄く形成した薄肉部を有し、
前記薄肉部に前記スリットを形成する、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記金属部材は、２群に分割して形成したフィンを備え、
前記第２の前記放熱領域に形成するフィンの数は、前記第１の前記放熱領域に形成するフィンの数よりも、多い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成する
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記第１の発熱部品と前記金属部材とに当接する第１の伝熱部材と、
前記第２の発熱部品と前記金属部材とに当接する第２の伝熱部材と、をさらに備え、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記スリットは、コの字型の形状を有し、
前記第１の放熱領域を前記スリットのコの字の内側とし、
前記第２の放熱領域を前記スリットのコの字の外側とする、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項８】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接する、
放熱装置を、
備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に実装された複数の発熱部品(例えば、半導体)の放熱を可能にした放熱装置に関するもので、特に、熱分断スリットを有する放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリント基板には、発熱部品（例えば、半導体）が複数配置されている。発熱部品には許容される動作温度が設定されており、自らの発熱や近接している発熱部品の熱的影響により許容温度以上の動作温度になる場合が多い。そのため、発熱部品自身の熱を放熱する必要がある。その方法の一例として、図８に示すように、発熱部品６０２ａ、６０２ｂに、アルミニウムなどの金属材料の押し出し加工により製造された複数の放熱フィン形状を有する放熱板６０３を接触させ、発熱部品６０２ａ、６０２ｂの熱を放熱させる構成が知られている。【０００３】
図８は、従来の放熱装置の構造を示す斜視図であり、電力増幅回路トランジスタ等の発熱部品６０２ａ、６０２ｂは放熱装置であるヒートシンク６０３にネジ等で絶縁材（図示せず）を介して固定している。ヒートシンク６０３は筐体６０１内に設けたシャーシ（図示せず）等に固定されている。【０００４】
ヒートシンク６０３は通常アルミニウム等で鋳造され、複数のフィン６０３ａを併設している。また、ヒートシンク６０３を固定した筐体６０１の底板６０１ａ及び天板６０１ｂに穿ったベンチレータ（図示せず）や通風孔６０４ａ、６０４ｂを介して、発熱部品６０２ａ、６０２ｂにより発せられた熱でヒートシンク６０３が熱せられ、自然対流現象で底板６０１ａの通風孔６０４ａより、矢印で示したように外気が流入する。そして、従来の放熱装置は、発熱部品６０２ａ、６０２ｂにより発せられた熱が、天板６０１ｂの通風孔６０４ｂより、矢印で示したように流出する。このように従来の放熱装置は、自然空冷を採用している。【０００５】
このような従来の放熱方法は、発熱部品６０２ａ、６０２ｂの消費電力が少なく、他の発熱部品が近接していない場合は有効であった（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
しかし、発熱部品（例えば、半導体）の高機能化に伴い消費電力が増したことに加え、プリント基板は小型化の一途を辿っている。そのため、プリント基板上において発熱部品が数ミリメートルの距離で近接することが多くなってきた。これらの要因により許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品が、自己発熱に加え、近接して配置された、動作温度が数十℃高い他の発熱部品からの熱的影響により、許容動作温度を超える温度上昇を起こすことがある。【０００７】
従来であれば、許容動作温度を超える温度上昇を起している発熱部品にのみ放熱板を当接させ、発熱部品の動作温度を下げて対応していた。しかし、発熱部品同士が近接した配置状態により、近接している動作温度が数十℃高い他の発熱部品も同時に放熱し、許容動作温度を超える温度上昇を起している発熱部品の周囲温度も下げる対策が合わせて必要になってきた。【０００８】
このとき、発熱部品それぞれに対して放熱板を固定することが望ましいが、発熱部品の近接により冷却に必要とされる放熱面積を持つ放熱板を取り付けることは難しくなっていた。そのため複数の発熱部品を冷やすためには、図９Ａ、９Ｂに示すように放熱対象となる複数の発熱部品７１３、７１４を覆い隠すような一体型の放熱板７１９を複数の発熱部品７１３、７１４を跨ぐようにして取り付ける方法が考えられる。【０００９】
図９Ａ、９Ｂを詳細に説明すると、許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品（例えば、半導体）７１４の動作温度を許容範囲に抑えるためには、発熱部品７１４自身の放熱に加え、近接している発熱部品（例えば、半導体）７１３の動作温度を下げ、雰囲気温度を下げる必要がある。その方法として、図９Ａ、９Ｂに示すように発熱部品７１３、７１４を、伝熱ゴム７２０を介して、複数のフィン形状を有するアルミニウムの放熱板７１９に当接させて放熱を行う。アルミニウムの熱伝導率は約２００〜３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。【００１０】
このときの従来の放熱板７１９の熱分布を図１０に示す。図１０には、プリント基板７１１の上に放熱板７１９、発熱部品７１３，７１４、その他の部品７３０，７３１、及び温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を示している。さらに、図１０には、温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２の温度測定値をそれぞれ示している。図１０に示すとおり、従来の放熱板７１９の熱分布は、全ての温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２において約５７℃で、ほぼ均一に分布している。しかしながら、許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品７１４は、許容温度５５℃を超えているため故障の可能性を有している。【００１１】
この理由として、従来の発熱部品７１３，７１４の放熱方法では異なる許容動作温度及び消費電力を持つ発熱部品７１３，７１４が一つの放熱板７１９によって冷却されると、放熱板７１９の温度が許容動作温度に対してマージンが数℃しかない発熱部品７１４の許容動作温度を超えてしまうという課題を有していた。【００１２】
また、発熱部品７１４の発熱温度を許容動作温度以下まで下げるためには、放熱板７１９の面積を増やすことやフィンの高さを伸ばすことが考えられるが、プリント基板７１１の設計上困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−１４１４５１号公報
【発明の概要】
【００１４】
本発明は温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有する。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【００１５】
このような構成により、複数の発熱部品が近接したプリント基板上において、動作許容温度にマージンが小さい発熱部品を優先して放熱することができる。
【００１６】
また、本発明の電子機器は、放熱装置を備えている。放熱装置は、温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有している。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における放熱装置の構造の概略を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における他の例の放熱装置の構造の概略を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における放熱装置の構造の概略を示す斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態３における放熱装置の構造の概略を示す正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態３における放熱装置の構造を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３における放熱装置の構造を示す分解図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３におけるスリットを有したヒートシンクとその周辺部の熱分布図である。
【図７】図７は、放熱装置を備えた電子機器の構成を概念的に示した図である。
【図８】図８は、従来の放熱装置の構造を示す斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の概略を示す上面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の概略を示す断面図である。
【図１０】図１０は、従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の熱分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１における放熱装置２００の構造の概略を示す斜視図である。
【００１９】
図１において、電子機器における放熱装置２００は、スリット２１１を形成した金属部材としてのヒートシンク２１０を有し、ヒートシンク２１０はプリント基板２２１に実装されている半導体２３１上にある第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２に当接し、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２から発生する熱を放熱する。
【００２０】
ヒートシンク２１０は、アルミニウム等で鋳造され、複数のフィンを併設している。そして、ヒートシンク２１０はフィンとフィンとの間にスリット２１１を設けている。これにより、ヒートシンク２１０は、端部のみで接続された２つの放熱領域を備えた形状となっている。すなわち、金属部材は、スリット２１１により区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有している。そして、ヒートシンク２１０は、２つの放熱領域に温度保証値の異なる第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２を当接させて、放熱する。また、ヒートシンク２１０は、接続部品２５１、２５２、２５３を介してプリント基板２２１に取り付け、保持されている。
【００２１】
ここで、熱伝導が疎結合という言葉の意味について説明する。第１の放熱領域と第２の放熱領域は互いに近接して形成されている。仮に、ヒートシンク２１０がスリット２１１を有さない場合、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは互いに盛んに熱交換を行う。第１の放熱領域と第２の放熱領域とにおける熱は、熱伝導率の高いアルミニウムを経路として直接的に伝わるので、放熱領域同士が近接していればしているほど、熱の伝わる速度は早いからである。結果として、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは熱的に平衡になる可能性が高い。一方、本実施の形態のようにヒートシンク２１０がスリット２１１を有する場合は、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは互いに盛んに熱交換を行わない。熱の伝わる経路がスリット２１１によって分断されるからである。例えば、第１の放熱領域の熱は、スリット２１１を迂回して第２の放熱領域に伝わる。結果として、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは熱的に平衡になる可能性が低い。
【００２２】
以上の違いをまとめると、スリット２１１の形成前後において、第１の放熱領域と第２の放熱領域とを結ぶ熱が伝わる経路長（熱電導度）が変化したことになる。このように熱伝導が疎結合とは、スリット２１１の形成によって発生する、相対的な熱伝導度の低い状態である。
【００２３】
第１の発熱部品２４１は、半導体２３１上に配置され、温度保証値が１００℃である。第２の発熱部品２４２は、半導体２３１上に配置され、温度保証値が８０℃である。すなわち、放熱装置２００の金属部材の第１の放熱領域は、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１を当接する。また、金属部材の第２の放熱領域は、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２に当接する。
【００２４】
ヒートシンク２１０にスリット２１１を設けることにより、ヒートシンク２１０の２つの放熱領域で第１の発熱部品２４１と第２の発熱部品２４２の放熱を分離して行うこととなる。そのため、ヒートシンク２１０の温度分布の均一化の効果が少なくなり、第１の発熱部品２４１は９３℃、第２の発熱部品２４２は７７℃となった。つまり、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２の各々の保障温度である１００℃及び８０℃以下となることで、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２の両方が温度保証値を満足することが可能となる。
【００２５】
更に、ヒートシンク２１０をスリット２１１で放熱領域を２分するとき、図１のように温度保証値が高い第１の発熱部品２４１よりも、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２により広い面積を使用する。すなわち、第２の放熱領域の熱の放熱能力は、第１の放熱領域の熱の放熱能力よりも、高くする。このようにして、ヒートシンク２１０をスリット２１１で放熱領域を均等に２分する場合に比べて、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２の温度をより低減させることができる。
【００２６】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を取り付けたヒートシンクを有する放熱装置２００であって、フィンとフィンとの間にスリット２１１を設けて放熱装置２００上の温度分布が均一化しにくくすることを特徴とすることにより、１つのヒートシンク２１０により複数の発熱部品を放熱することが可能となり、部品点数とコストの削減が可能となる。
【００２７】
なお、本実施例において、ヒートシンク２１０にスリット２１１を設けるとしたが、ヒートシンク２１０に薄肉部２１２を設け、ヒートシンク２１０の放熱領域を２分するとしてもよい。このとき、ヒートシンク２１０の厚みを５ｍｍから２ｍｍに低減することにより、放熱領域を分断することが可能であった。また、図１のように、スリット２１１と薄肉部２１２とを併用することにより、より放熱領域を分断することができる。すなわち、金属部材としてのヒートシンク２１０は、肉厚を薄く形成した薄肉部２１２を有し、薄肉部２１２にスリット２１１を形成してもよい。
【００２８】
また、図1に示すように、金属部材としてのヒートシンク２１０は、２群に分割して形成したフィンを備えている。そして、第２の放熱領域に形成するフィンの数は、第１の放熱領域に形成するフィンの数よりも、多く形成してもよい。このようにすれば、第２の放熱領域における熱の放熱能力をより高めることができるので、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２の温度をより低減させることができる。
【００２９】
なお、図２に示すように、スリット２１１ａは、スリット２１１ｂと孔２１１ｃとの組み合わせにより、構成してもよい。図２は、本発明の実施の形態１における他の例の放熱装置２００ａの構造の概略を示す斜視図である。図２では、スリット２１１ａは、スリット２１１ｂと２つの孔２１１ｃとにより形成されている。また、スリット２１１ａは、薄肉部２１２に形成されているが、必ずしも薄肉部２１２を形成しなくとも、本実施の形態における他の例の放熱装置２００ａのように、１つのヒートシンク２１０ａにより複数の発熱部品を放熱することが可能となり、部品点数とコストの削減が可能となる。
【００３０】
また、図２では、２つの孔２１１ｃを用いてが、孔２１１ｃ数は、１つでもよく、２つより多くてもよい。また、スリット２１１ａは、複数のスリット２１１ｂを用いて構成してもよい。すなわち、スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成してもよい。
【００３１】
なお、ヒートシンク２１０の表面を黒化することにより、放熱効率を向上させるとしてもよい。その場合、ヒートシンク２１０の温度を全体的に２〜４℃低減することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、ヒートシンクと発熱部品の接続をより密着させるため、ヒートシンクと発熱部品の間に伝熱部材を設けたものである。その他の構成については、本発明の実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態２における放熱装置２００ｂの構造の概略を示す斜視図である。図３において、第１の伝熱部材としての伝熱ゴム３０１は金属部材としてのヒートシンク２１０と第１の発熱部品２４１との間に設置される。第２の伝熱部材としての伝熱ゴム３０２はヒートシンク２１０と第２の発熱部品２４２との間に設置される。すなわち、本実施の形態における放熱装置２００ｂは、ヒートシンク２１０と、第１の発熱部品２４１と金属部材とに当接する伝熱ゴム３０１と、第２の発熱部品２４２と金属部材とに当接する伝熱ゴム３０２と、を備える。
【００３４】
伝熱ゴム３０１は、例えば、熱伝導率１〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、伝熱ゴム３０２は、例えば、熱伝導率３〜６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。すなわち、第１の伝熱部材の熱伝導率は、第２の伝熱部材の熱伝導率よりも、低くする。
【００３５】
第１の発熱部品２４１とヒートシンク２１０の間に設置する伝熱ゴム３０１を、第２の発熱部品２４２とヒートシンク２１０の間に設置する伝熱ゴム３０２より熱伝導率の低い材料を使用する。その結果、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１からヒートシンク２１０への伝熱を低減し、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２からヒートシンク２１０への伝熱を効率良くさせる。
【００３６】
すなわち、伝熱ゴム３０１、伝熱ゴム３０２により第１の発熱部品２４１及び第２の発熱部品２４２からヒートシンク２１０への熱伝導率に差をもたせる。具体的には、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２からヒートシンクへの伝熱を、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１からヒートシンク２１０への伝熱よりも効率良くさせる。そのため、ヒートシンク２１０の温度分布の均一化の効果が更に少なくなり、第１の発熱部品２４１は９４℃、第２の発熱部品２４２は７５℃となった。つまり、第２の発熱部品２４２の保障温度である８０℃に対してよりマージンをもつことが可能となる。
【００３７】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を取り付けたヒートシンクを有する電子機器の放熱装置であって、発熱部品と放熱装置との間に伝熱部材を設けて密着させることにより、発熱部品からの熱を確実に伝熱することができる。更に、温度保証値が高い発熱部品に熱伝導率が低い伝熱部材を使用することにより、温度保証値が低い発熱部品からヒートシンクへの伝熱を効率良くさせることが可能となる。
【００３８】
なお、本実施の形態において図３のように伝熱部材は発熱部品の上部のみとしたが、伝熱部材が発熱部品の側面全体を覆いプリント基板に接したり、側面の一部を覆ったりしてもよい。その場合、発熱部品の発熱を側面からも放熱装置に伝達することができる。また、プリント基板から放熱を行なうこともできる。
【００３９】
また、本発明において、図１、図２、図３に示したように、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２は、半導体２３１上に存在するとした。しかし、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２が、プリント基板２２１に直接実装されている場合でも、本発明を適用できる。
【００４０】
（実施の形態３）
まず、本発明の実施の形態３の放熱構造について説明する。図４Ａは、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造の概略を示す正面図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造を示す分解図である。
【００４１】
図４Ａ、４Ｂ及び図５に示すとおり、プリント基板３１１の上には放熱対象となる例えば、半導体である第１の発熱部品３１３と半導体である第２の発熱部品３１４とが実装されている。第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４は、それぞれ第１の伝熱部材としての伝熱ゴム３１６、第２の伝熱部材としての伝熱ゴム３１７を介して、金属部材としてのヒートシンク３１２へ発熱を伝達するために当接している。また、ヒートシンク３１２はプリント基板３１１にビス３１８を用いて取り付けられている。
【００４２】
本実施の形態における放熱装置４００のヒートシンク３１２は、プリント基板３１１の制約上取り付けが可能な５２．５×７０ｍｍの一体型で、コの字型のスリット３１５を設けた形状となっている。熱伝導率７０〜１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の鉄製で形成されている。すなわち、金属部材としてのヒートシンク３１２は、スリット３１５に区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有している。ヒートシンク３１２は、スリット３１５のコの字の内側である第１の放熱領域３２１に、伝熱ゴム３１６を介した第１の発熱部品３１３を当接する。また、ヒートシンク３１２は、スリット３１５のコの字の外側である第２の放熱領域３２２に、第２の伝熱ゴム３１７を介した第２の発熱部品３１４を当接する。
【００４３】
第１の発熱部品３１３は、７Ｗ程度の電力を消費するが許容動作温度８０℃に対して放熱板を使用しない場合で十数℃のマージンを有している。
【００４４】
第２の発熱部品３１４は、１Ｗ程度しか電力を消費しないが許容動作温度５５℃に対して放熱板を使用しない場合で数℃のマージンを有している。
【００４５】
第２の発熱部品３１４は、第１の発熱部品３１３と数ミリの距離で近接しているため、第２の発熱部品３１４の発熱は、自己発熱と、第１の発熱部品３１３の発熱による雰囲気温度による上昇とが要因となっている。そのため、第２の発熱部品３１４は、ヒートシンク３１２を使用しないと、許容動作温度５５℃を超えてしまう。
【００４６】
伝熱ゴム３１６は、第１の発熱部品３１３とヒートシンク３１２の第１の放熱領域３２１との間に配置され、第１の発熱部品３１３の発熱をヒートシンク３１２に伝達する。なお、伝熱ゴム３１６は、１〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有している。
【００４７】
伝熱ゴム３１７は、第２の発熱部品３１４とヒートシンク３１２の第２の放熱領域３２２との間に配置され、第２の発熱部品３１４の発熱をヒートシンク３１２に伝達する。なお、伝熱ゴム３１７は、２〜４Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有している。伝熱ゴム３１７は、伝熱ゴム３１６に対して、約２倍の熱伝導率を有するので、第２の発熱部品３１４をより効果的に放熱できるようになっている。
【００４８】
このようにして第１の発熱部品３１３，第２の発熱部品３１４の熱は伝熱ゴム３１６，伝熱ゴム３１７を経由してヒートシンク３１２上のそれぞれの第１の放熱領域３２１，第２の放熱領域３２２へと伝わり、第１の放熱領域３２１，第２の放熱領域３２２上から空気中へと熱放射され放熱される。
【００４９】
次に、本実施の形態における放熱装置４００の熱伝達について説明する。ヒートシンク３１２を伝熱ゴム３１６、伝熱ゴム３１７を介して第１の発熱部品３１３，第２の発熱部品３１４に当接させた際、ヒートシンク３１２のスリット３１５は第２の発熱部品３１４の第２の放熱領域３２２が第１の発熱部品３１３の第１の放熱領域３２１に比べて大きくなるように、第１の発熱部品３１３を取り囲む形状となっている。
【００５０】
これは、第２の発熱部品３１４が許容温度に対して数℃のマージンしかないため、より大きな放熱面積を確保するためである。逆に、第１の発熱部品３１３は許容温度に対して十数℃のマージンを有しているため、雰囲気温度を下げる程度の放熱しか有していない。
【００５１】
また、図４Ａのスリット３１５を有するヒートシンク３１２において、第１の発熱部品３１３の発熱はヒートシンク３１２経由で第２の発熱部品３１４に伝熱する際、スリット３１５の距離分迂回しなければならず、結果として熱伝導を低減させている。
【００５２】
次に、本実施の形態におけるスリット３１５を有したヒートシンク３１２の熱分布の具体例について説明する。図６は、本発明の実施の形態３におけるスリット３１５を有したヒートシンク３１２とその周辺部の熱分布図である。図６には、プリント基板３１１の上にヒートシンク３１２、第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４、その他の部品３３０，３３１、及び温度測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを示している。さらに、温度測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの温度測定値をそれぞれ示している。
【００５３】
図６に示すとおり、第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４にヒートシンク３１２を搭載したとき、スリット３１５を境界として不均一な温度分布となっている。すなわち、第２の発熱部品３１４の第２の放熱領域３２２（温度測定点ｅ、ｆ）は、約５３℃と動作許容温度５５℃以下に収まっている。また、第１の発熱部品３１３の第１の放熱領域３２１（温度測定点ａ）は、約６５℃と第１の発熱部品３１３の第１の放熱領域３２１に対して高くなっているが、動作許容温度８０℃に以下に収まっている。
【００５４】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を当接させたヒートシンクにコの字型のスリットを有することにより、動作許容温度にマージンの少ない発熱部品により大きな放熱面積を割り当て、かつ、各々の発熱部品からの発熱を分断することにより、各々の発熱部品を動作許容温度以下に収めることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、スリットをコの字型としたが、＞の字型、⊃の字型としてもよい。
【００５６】
なお、本実施の形態において図４Ｂに示すように伝熱ゴムは発熱部品の上部のみとしたが、伝熱ゴムが発熱部品の側面全体を覆いプリント基板に接したり、側面の一部を覆ったりしてもよい。その場合、発熱部品の発熱を側面からも放熱板に伝達することができる。また、プリント基板から放熱を行なうこともできる。
【００５７】
上記したように、本実施の形態では、スリットを有することにより一体型の形状を維持しつつ、擬似的に複数の独立したヒートシンクをそれぞれの発熱部品に添付されている状態に近づけることにより、複数の放熱板が取り付けられない場合でも複数の発熱部品（チップ）を冷却することが可能になる放熱装置について説明した。図７は、上記した放熱装置４００を備えた電子機器４０１の構成を概念的に示した図である。放熱装置４００は、実施の形態１から３で説明した放熱装置のいずれでもよい。
【００５８】
すなわち、電子機器は、温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有する放熱装置４００を備えている。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【００５９】
放熱装置４００を備えることにより、電子機器４０１は、発熱量が多い半導体などの発熱部品を高密度に実装できる。したがって、小型化、高性能化を図った電子機器を提供できる。なお、電子機器は、表示素子を備えていてもよく、デジタルテレビや録画装置など、多くの民生機器に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかる放熱装置およびそれを用いた電子機器は、部品点数とコストの削減）が可能になるので、複数の電気部品を放熱するための放熱装置等として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
２００，２００ａ，２００ｂ，４００    放熱装置    
２１０，２１０ａ    ヒートシンク（金属部材）
２１１，２１１ａ，２１１ｂ    スリット
２１１ｃ    孔
２１２    薄肉部
２２１    プリント基板
２３１    半導体
２４１    第１の発熱部品
２４２    第２の発熱部品
２５１，２５２，２５３    接続部品
３０１    伝熱ゴム（第１の伝熱部材）
３０２    伝熱ゴム（第２の伝熱部材）
３１１    プリント基板
３１２    ヒートシンク（金属部材）
３１３    第１の発熱部品
３１４    第２の発熱部品
３１５    スリット
３１６    伝熱ゴム（第１の伝熱部材）
３１７    伝熱ゴム（第２の伝熱部材）
３１８    ビス
３２１    第１の放熱領域
３２２    第２の放熱領域
４０１    電子機器
【図１】
2011096218.tif 000003
【図２】
2011096218.tif 000004
【図３】
2011096218.tif 000005
【図４Ａ】
2011096218.tif 000006
【図４Ｂ】
2011096218.tif 000007
【図５】
2011096218.tif 000008
【図６】
2011096218.tif 000009
【図７】
2011096218.tif 000010
【図８】
2011096218.tif 000011
【図９Ａ】
2011096218.tif 000012
【図９Ｂ】
2011096218.tif 000013
【図１０】
2011096218.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月23日(2011.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、
前記放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接し、
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、放熱装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記金属部材は、肉厚を薄く形成した薄肉部を有し、前記薄肉部に前記スリットを形成する、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記金属部材は、２群に分割して形成したフィンを備え、
前記第２の前記放熱領域に形成するフィンの数は、前記第１の前記放熱領域に形成するフィンの数よりも、多い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成する
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記第１の発熱部品と前記金属部材とに当接する第１の伝熱部材と、
前記第２の発熱部品と前記金属部材とに当接する第２の伝熱部材と、
をさらに備え、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記スリットは、コの字型の形状を有し、
前記第１の放熱領域を前記スリットのコの字の内側とし、
前記第２の放熱領域を前記スリットのコの字の外側とする、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項８】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接し、
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、放熱装置を、
備えた電子機器。
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月6日(2012.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に実装された複数の発熱部品(例えば、半導体)の放熱を可能にした放熱装置に関するもので、特に、熱分断スリットを有する放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリント基板には、発熱部品（例えば、半導体）が複数配置されている。発熱部品には許容される動作温度が設定されており、自らの発熱や近接している発熱部品の熱的影響により許容温度以上の動作温度になる場合が多い。そのため、発熱部品自身の熱を放熱する必要がある。その方法の一例として、図８に示すように、発熱部品６０２ａ、６０２ｂに、アルミニウムなどの金属材料の押し出し加工により製造された複数の放熱フィン形状を有する放熱板６０３を接触させ、発熱部品６０２ａ、６０２ｂの熱を放熱させる構成が知られている。
【０００３】
図８は、従来の放熱装置の構造を示す斜視図であり、電力増幅回路トランジスタ等の発熱部品６０２ａ、６０２ｂは放熱装置であるヒートシンク６０３にネジ等で絶縁材（図示せず）を介して固定している。ヒートシンク６０３は筐体６０１内に設けたシャーシ（図示せず）等に固定されている。
【０００４】
ヒートシンク６０３は通常アルミニウム等で鋳造され、複数のフィン６０３ａを併設している。また、ヒートシンク６０３を固定した筐体６０１の底板６０１ａ及び天板６０１ｂに穿ったベンチレータ（図示せず）や通風孔６０４ａ、６０４ｂを介して、発熱部品６０２ａ、６０２ｂにより発せられた熱でヒートシンク６０３が熱せられ、自然対流現象で底板６０１ａの通風孔６０４ａより、矢印で示したように外気が流入する。そして、従来の放熱装置は、発熱部品６０２ａ、６０２ｂにより発せられた熱が、天板６０１ｂの通風孔６０４ｂより、矢印で示したように流出する。このように従来の放熱装置は、自然空冷を採用している。
【０００５】
このような従来の放熱方法は、発熱部品６０２ａ、６０２ｂの消費電力が少なく、他の発熱部品が近接していない場合は有効であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、発熱部品（例えば、半導体）の高機能化に伴い消費電力が増したことに加え、プリント基板は小型化の一途を辿っている。そのため、プリント基板上において発熱部品が数ミリメートルの距離で近接することが多くなってきた。これらの要因により許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品が、自己発熱に加え、近接して配置された、動作温度が数十℃高い他の発熱部品からの熱的影響により、許容動作温度を超える温度上昇を起こすことがある。
【０００７】
従来であれば、許容動作温度を超える温度上昇を起している発熱部品にのみ放熱板を当接させ、発熱部品の動作温度を下げて対応していた。しかし、発熱部品同士が近接した配置状態により、近接している動作温度が数十℃高い他の発熱部品も同時に放熱し、許容動作温度を超える温度上昇を起している発熱部品の周囲温度も下げる対策が合わせて必要になってきた。
【０００８】
このとき、発熱部品それぞれに対して放熱板を固定することが望ましいが、発熱部品の近接により冷却に必要とされる放熱面積を持つ放熱板を取り付けることは難しくなっていた。そのため複数の発熱部品を冷やすためには、図９Ａ、９Ｂに示すように放熱対象となる複数の発熱部品７１３、７１４を覆い隠すような一体型の放熱板７１９を複数の発熱部品７１３、７１４を跨ぐようにして取り付ける方法が考えられる。
【０００９】
図９Ａ、９Ｂを詳細に説明すると、許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品（例えば、半導体）７１４の動作温度を許容範囲に抑えるためには、発熱部品７１４自身の放熱に加え、近接している発熱部品（例えば、半導体）７１３の動作温度を下げ、雰囲気温度を下げる必要がある。その方法として、図９Ａ、９Ｂに示すように発熱部品７１３、７１４を、伝熱ゴム７２０を介して、複数のフィン形状を有するアルミニウムの放熱板７１９に当接させて放熱を行う。アルミニウムの熱伝導率は約２００〜３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００１０】
このときの従来の放熱板７１９の熱分布を図１０に示す。図１０には、プリント基板７１１の上に放熱板７１９、発熱部品７１３，７１４、その他の部品７３０，７３１、及び温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を示している。さらに、図１０には、温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２の温度測定値をそれぞれ示している。図１０に示すとおり、従来の放熱板７１９の熱分布は、全ての温度測定点ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２において約５７℃で、ほぼ均一に分布している。しかしながら、許容動作温度に対してマージンが数℃しか確保されていない発熱部品７１４は、許容温度５５℃を超えているため故障の可能性を有している。
【００１１】
この理由として、従来の発熱部品７１３，７１４の放熱方法では異なる許容動作温度及び消費電力を持つ発熱部品７１３，７１４が一つの放熱板７１９によって冷却されると、放熱板７１９の温度が許容動作温度に対してマージンが数℃しかない発熱部品７１４の許容動作温度を超えてしまうという課題を有していた。
【００１２】
また、発熱部品７１４の発熱温度を許容動作温度以下まで下げるためには、放熱板７１９の面積を増やすことやフィンの高さを伸ばすことが考えられるが、プリント基板７１１の設計上困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−１４１４５１号公報
【発明の概要】
【００１４】
本発明は温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有する。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【００１５】
このような構成により、複数の発熱部品が近接したプリント基板上において、動作許容温度にマージンが小さい発熱部品を優先して放熱することができる。
【００１６】
また、本発明の電子機器は、放熱装置を備えている。放熱装置は、温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有している。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における放熱装置の構造の概略を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における他の例の放熱装置の構造の概略を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における放熱装置の構造の概略を示す斜視図
【図４Ａ】本発明の実施の形態３における放熱装置の構造の概略を示す正面図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態３における放熱装置の構造を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３における放熱装置の構造を示す分解図
【図６】本発明の実施の形態３におけるスリットを有したヒートシンクとその周辺部の熱分布図
【図７】放熱装置を備えた電子機器の構成を概念的に示した図
【図８】従来の放熱装置の構造を示す斜視図
【図９Ａ】従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の概略を示す上面図
【図９Ｂ】従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の概略を示す断面図
【図１０】従来の複数の放熱フィン形状を有する放熱板の熱分布図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１における放熱装置２００の構造の概略を示す斜視図である。
【００１９】
図１において、電子機器における放熱装置２００は、スリット２１１を形成した金属部材としてのヒートシンク２１０を有し、ヒートシンク２１０はプリント基板２２１に実装されている半導体２３１上にある第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２に当接し、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２から発生する熱を放熱する。
【００２０】
ヒートシンク２１０は、アルミニウム等で鋳造され、複数のフィンを併設している。そして、ヒートシンク２１０はフィンとフィンとの間にスリット２１１を設けている。これにより、ヒートシンク２１０は、端部のみで接続された２つの放熱領域を備えた形状となっている。すなわち、金属部材は、スリット２１１により区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有している。そして、ヒートシンク２１０は、２つの放熱領域に温度保証値の異なる第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２を当接させて、放熱する。また、ヒートシンク２１０は、接続部品２５１、２５２、２５３を介してプリント基板２２１に取り付け、保持されている。
【００２１】
ここで、熱伝導が疎結合という言葉の意味について説明する。第１の放熱領域と第２の放熱領域は互いに近接して形成されている。仮に、ヒートシンク２１０がスリット２１１を有さない場合、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは互いに盛んに熱交換を行う。第１の放熱領域と第２の放熱領域とにおける熱は、熱伝導率の高いアルミニウムを経路として直接的に伝わるので、放熱領域同士が近接していればしているほど、熱の伝わる速度は早いからである。結果として、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは熱的に平衡になる可能性が高い。一方、本実施の形態のようにヒートシンク２１０がスリット２１１を有する場合は、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは互いに盛んに熱交換を行わない。熱の伝わる経路がスリット２１１によって分断されるからである。例えば、第１の放熱領域の熱は、スリット２１１を迂回して第２の放熱領域に伝わる。結果として、第１の放熱領域と第２の放熱領域とは熱的に平衡になる可能性が低い。
【００２２】
以上の違いをまとめると、スリット２１１の形成前後において、第１の放熱領域と第２の放熱領域とを結ぶ熱が伝わる経路長（熱電導度）が変化したことになる。このように熱伝導が疎結合とは、スリット２１１の形成によって発生する、相対的な熱伝導度の低い状態である。
【００２３】
第１の発熱部品２４１は、半導体２３１上に配置され、温度保証値が１００℃である。第２の発熱部品２４２は、半導体２３１上に配置され、温度保証値が８０℃である。すなわち、放熱装置２００の金属部材の第１の放熱領域は、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１を当接する。また、金属部材の第２の放熱領域は、第１の発熱部品２４１の温度保証値よりも温度保証値が低い第２の発熱部品２４２に当接する。
【００２４】
ヒートシンク２１０にスリット２１１を設けることにより、ヒートシンク２１０の２つの放熱領域で第１の発熱部品２４１と第２の発熱部品２４２の放熱を分離して行うこととなる。そのため、ヒートシンク２１０の温度分布の均一化の効果が少なくなり、第１の発熱部品２４１は９３℃、第２の発熱部品２４２は７７℃となった。つまり、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２の各々の保障温度である１００℃及び８０℃以下となることで、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２の両方が温度保証値を満足することが可能となる。
【００２５】
更に、ヒートシンク２１０をスリット２１１で放熱領域を２分するとき、図１のように温度保証値が高い第１の発熱部品２４１よりも、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２により広い面積を使用する。すなわち、第２の放熱領域の熱の放熱能力は、第１の放熱領域の熱の放熱能力よりも、高くする。このようにして、ヒートシンク２１０をスリット２１１で放熱領域を均等に２分する場合に比べて、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２の温度をより低減させることができる。
【００２６】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を取り付けたヒートシンクを有する放熱装置２００であって、フィンとフィンとの間にスリット２１１を設けて放熱装置２００上の温度分布が均一化しにくくすることを特徴とすることにより、１つのヒートシンク２１０により複数の発熱部品を放熱することが可能となり、部品点数とコストの削減が可能となる。
【００２７】
なお、本実施例において、ヒートシンク２１０にスリット２１１を設けるとしたが、ヒートシンク２１０に薄肉部２１２を設け、ヒートシンク２１０の放熱領域を２分するとしてもよい。このとき、ヒートシンク２１０の厚みを５ｍｍから２ｍｍに低減することにより、放熱領域を分断することが可能であった。また、図１のように、スリット２１１と薄肉部２１２とを併用することにより、より放熱領域を分断することができる。すなわち、金属部材としてのヒートシンク２１０は、肉厚を薄く形成した薄肉部２１２を有し、薄肉部２１２にスリット２１１を形成してもよい。
【００２８】
また、図１に示すように、金属部材としてのヒートシンク２１０は、２群に分割して形成したフィンを備えている。そして、第２の放熱領域に形成するフィンの数は、第１の放熱領域に形成するフィンの数よりも、多く形成してもよい。このようにすれば、第２の放熱領域における熱の放熱能力をより高めることができるので、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２の温度をより低減させることができる。
【００２９】
なお、図２に示すように、スリット２１１ａは、スリット２１１ｂと孔２１１ｃとの組み合わせにより、構成してもよい。図２は、本発明の実施の形態１における他の例の放熱装置２００ａの構造の概略を示す斜視図である。図２では、スリット２１１ａは、スリット２１１ｂと２つの孔２１１ｃとにより形成されている。また、スリット２１１ａは、薄肉部２１２に形成されているが、必ずしも薄肉部２１２を形成しなくとも、本実施の形態における他の例の放熱装置２００ａのように、１つのヒートシンク２１０ａにより複数の発熱部品を放熱することが可能となり、部品点数とコストの削減が可能となる。
【００３０】
また、図２では、２つの孔２１１ｃを用いたが、孔２１１ｃ数は、１つでもよく、２つより多くてもよい。また、スリット２１１ａは、複数のスリット２１１ｂを用いて構成してもよい。すなわち、スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成してもよい。
【００３１】
なお、ヒートシンク２１０の表面を黒化することにより、放熱効率を向上させるとしてもよい。その場合、ヒートシンク２１０の温度を全体的に２〜４℃低減することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、ヒートシンクと発熱部品の接続をより密着させるため、ヒートシンクと発熱部品の間に伝熱部材を設けたものである。その他の構成については、本発明の実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態２における放熱装置２００ｂの構造の概略を示す斜視図である。図３において、第１の伝熱部材としての伝熱ゴム３０１は金属部材としてのヒートシンク２１０と第１の発熱部品２４１との間に設置される。第２の伝熱部材としての伝熱ゴム３０２はヒートシンク２１０と第２の発熱部品２４２との間に設置される。すなわち、本実施の形態における放熱装置２００ｂは、ヒートシンク２１０と、第１の発熱部品２４１と金属部材とに当接する伝熱ゴム３０１と、第２の発熱部品２４２と金属部材とに当接する伝熱ゴム３０２と、を備える。
【００３４】
伝熱ゴム３０１は、例えば、熱伝導率１〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）で、伝熱ゴム３０２は、例えば、熱伝導率３〜６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。すなわち、第１の伝熱部材の熱伝導率は、第２の伝熱部材の熱伝導率よりも、低くする。
【００３５】
第１の発熱部品２４１とヒートシンク２１０の間に設置する伝熱ゴム３０１を、第２の発熱部品２４２とヒートシンク２１０の間に設置する伝熱ゴム３０２より熱伝導率の低い材料を使用する。その結果、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１からヒートシンク２１０への伝熱を低減し、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２からヒートシンク２１０への伝熱を効率良くさせる。
【００３６】
すなわち、伝熱ゴム３０１、伝熱ゴム３０２により第１の発熱部品２４１及び第２の発熱部品２４２からヒートシンク２１０への熱伝導率に差をもたせる。具体的には、温度保証値が低い第２の発熱部品２４２からヒートシンクへの伝熱を、温度保証値が高い第１の発熱部品２４１からヒートシンク２１０への伝熱よりも効率良くさせる。そのため、ヒートシンク２１０の温度分布の均一化の効果が更に少なくなり、第１の発熱部品２４１は９４℃、第２の発熱部品２４２は７５℃となった。つまり、第２の発熱部品２４２の保障温度である８０℃に対してよりマージンをもつことが可能となる。
【００３７】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を取り付けたヒートシンクを有する電子機器の放熱装置であって、発熱部品と放熱装置との間に伝熱部材を設けて密着させることにより、発熱部品からの熱を確実に伝熱することができる。更に、温度保証値が高い発熱部品に熱伝導率が低い伝熱部材を使用することにより、温度保証値が低い発熱部品からヒートシンクへの伝熱を効率良くさせることが可能となる。
【００３８】
なお、本実施の形態において図３のように伝熱部材は発熱部品の上部のみとしたが、伝熱部材が発熱部品の側面全体を覆いプリント基板に接したり、側面の一部を覆ったりしてもよい。その場合、発熱部品の発熱を側面からも放熱装置に伝達することができる。また、プリント基板から放熱を行なうこともできる。
【００３９】
また、本発明において、図１、図２、図３に示したように、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２は、半導体２３１上に存在するとした。しかし、第１の発熱部品２４１、第２の発熱部品２４２が、プリント基板２２１に直接実装されている場合でも、本発明を適用できる。
【００４０】
（実施の形態３）
まず、本発明の実施の形態３の放熱構造について説明する。図４Ａは、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造の概略を示す正面図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施の形態３における放熱装置４００の構造を示す分解図である。
【００４１】
図４Ａ、４Ｂ及び図５に示すとおり、プリント基板３１１の上には放熱対象となる例えば、半導体である第１の発熱部品３１３と半導体である第２の発熱部品３１４とが実装されている。第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４は、それぞれ第１の伝熱部材としての伝熱ゴム３１６、第２の伝熱部材としての伝熱ゴム３１７を介して、金属部材としてのヒートシンク３１２へ発熱を伝達するために当接している。また、ヒートシンク３１２はプリント基板３１１にビス３１８を用いて取り付けられている。
【００４２】
本実施の形態における放熱装置４００のヒートシンク３１２は、プリント基板３１１の制約上取り付けが可能な５２．５×７０ｍｍの一体型で、コの字型のスリット３１５を設けた形状となっている。熱伝導率７０〜１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の鉄製で形成されている。すなわち、金属部材としてのヒートシンク３１２は、スリット３１５に区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有している。ヒートシンク３１２は、スリット３１５のコの字の内側である第１の放熱領域３２１に、伝熱ゴム３１６を介した第１の発熱部品３１３を当接する。また、ヒートシンク３１２は、スリット３１５のコの字の外側である第２の放熱領域３２２に、第２の伝熱ゴム３１７を介した第２の発熱部品３１４を当接する。
【００４３】
第１の発熱部品３１３は、７Ｗ程度の電力を消費するが許容動作温度８０℃に対して放熱板を使用しない場合で十数℃のマージンを有している。
【００４４】
第２の発熱部品３１４は、１Ｗ程度しか電力を消費しないが許容動作温度５５℃に対して放熱板を使用しない場合で数℃のマージンを有している。
【００４５】
第２の発熱部品３１４は、第１の発熱部品３１３と数ミリの距離で近接しているため、第２の発熱部品３１４の発熱は、自己発熱と、第１の発熱部品３１３の発熱による雰囲気温度による上昇とが要因となっている。そのため、第２の発熱部品３１４は、ヒートシンク３１２を使用しないと、許容動作温度５５℃を超えてしまう。
【００４６】
伝熱ゴム３１６は、第１の発熱部品３１３とヒートシンク３１２の第１の放熱領域３２１との間に配置され、第１の発熱部品３１３の発熱をヒートシンク３１２に伝達する。なお、伝熱ゴム３１６は、１〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有している。
【００４７】
伝熱ゴム３１７は、第２の発熱部品３１４とヒートシンク３１２の第２の放熱領域３２２との間に配置され、第２の発熱部品３１４の発熱をヒートシンク３１２に伝達する。なお、伝熱ゴム３１７は、２〜４Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有している。伝熱ゴム３１７は、伝熱ゴム３１６に対して、約２倍の熱伝導率を有するので、第２の発熱部品３１４をより効果的に放熱できるようになっている。
【００４８】
このようにして第１の発熱部品３１３，第２の発熱部品３１４の熱は伝熱ゴム３１６，伝熱ゴム３１７を経由してヒートシンク３１２上のそれぞれの第１の放熱領域３２１，第２の放熱領域３２２へと伝わり、第１の放熱領域３２１，第２の放熱領域３２２上から空気中へと熱放射され放熱される。
【００４９】
次に、本実施の形態における放熱装置４００の熱伝達について説明する。ヒートシンク３１２を伝熱ゴム３１６、伝熱ゴム３１７を介して第１の発熱部品３１３，第２の発熱部品３１４に当接させた際、ヒートシンク３１２のスリット３１５は第２の発熱部品３１４の第２の放熱領域３２２が第１の発熱部品３１３の第１の放熱領域３２１に比べて大きくなるように、第１の発熱部品３１３を取り囲む形状となっている。
【００５０】
これは、第２の発熱部品３１４が許容温度に対して数℃のマージンしかないため、より大きな放熱面積を確保するためである。逆に、第１の発熱部品３１３は許容温度に対して十数℃のマージンを有しているため、雰囲気温度を下げる程度の放熱しか有していない。
【００５１】
また、図４Ａのスリット３１５を有するヒートシンク３１２において、第１の発熱部品３１３の発熱はヒートシンク３１２経由で第２の発熱部品３１４に伝熱する際、スリット３１５の距離分迂回しなければならず、結果として熱伝導を低減させている。
【００５２】
次に、本実施の形態におけるスリット３１５を有したヒートシンク３１２の熱分布の具体例について説明する。図６は、本発明の実施の形態３におけるスリット３１５を有したヒートシンク３１２とその周辺部の熱分布図である。図６には、プリント基板３１１の上にヒートシンク３１２、第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４、その他の部品３３０，３３１、及び温度測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを示している。さらに、温度測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの温度測定値をそれぞれ示している。
【００５３】
図６に示すとおり、第１の発熱部品３１３、第２の発熱部品３１４にヒートシンク３１２を搭載したとき、スリット３１５を境界として不均一な温度分布となっている。すなわち、第２の発熱部品３１４の第２の放熱領域３２２（温度測定点ｅ、ｆ）は、約５３℃と動作許容温度５５℃以下に収まっている。また、第１の発熱部品３１３の第１の放熱領域３２１（温度測定点ａ）は、約６５℃と第２の発熱部品３１４の第２の放熱領域３２２に対して高くなっているが、動作許容温度８０℃に以下に収まっている。
【００５４】
かかる構成によれば、複数の発熱部品を当接させたヒートシンクにコの字型のスリットを有することにより、動作許容温度にマージンの少ない発熱部品により大きな放熱面積を割り当て、かつ、各々の発熱部品からの発熱を分断することにより、各々の発熱部品を動作許容温度以下に収めることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、スリットをコの字型としたが、＞の字型、⊃の字型としてもよい。
【００５６】
なお、本実施の形態において図４Ｂに示すように伝熱ゴムは発熱部品の上部のみとしたが、伝熱ゴムが発熱部品の側面全体を覆いプリント基板に接したり、側面の一部を覆ったりしてもよい。その場合、発熱部品の発熱を側面からも放熱板に伝達することができる。また、プリント基板から放熱を行なうこともできる。
【００５７】
上記したように、本実施の形態では、スリットを有することにより一体型の形状を維持しつつ、擬似的に複数の独立したヒートシンクをそれぞれの発熱部品に添付されている状態に近づけることにより、複数の放熱板が取り付けられない場合でも複数の発熱部品（チップ）を冷却することが可能になる放熱装置について説明した。図７は、上記した放熱装置４００を備えた電子機器４０１の構成を概念的に示した図である。放熱装置４００は、実施の形態１から３で説明した放熱装置のいずれでもよい。
【００５８】
すなわち、電子機器は、温度保証値が高い第１の発熱部品と、温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有する放熱装置４００を備えている。金属部材は、スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有する。金属部材の第１の放熱領域は第１の発熱部品に当接し、金属部材の第２の放熱領域は第２の発熱部品に当接する。
【００５９】
放熱装置４００を備えることにより、電子機器４０１は、発熱量が多い半導体などの発熱部品を高密度に実装できる。したがって、小型化、高性能化を図った電子機器を提供できる。なお、電子機器は、表示素子を備えていてもよく、デジタルテレビや録画装置など、多くの民生機器に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかる放熱装置およびそれを用いた電子機器は、部品点数とコストの削減が可能になるので、複数の電気部品を放熱するための放熱装置等として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
２００，２００ａ，２００ｂ，４００  放熱装置
２１０，２１０ａ  ヒートシンク（金属部材）
２１１，２１１ａ，２１１ｂ  スリット
２１１ｃ  孔
２１２  薄肉部
２２１  プリント基板
２３１  半導体
２４１  第１の発熱部品
２４２  第２の発熱部品
２５１，２５２，２５３  接続部品
３０１  伝熱ゴム（第１の伝熱部材）
３０２  伝熱ゴム（第２の伝熱部材）
３１１  プリント基板
３１２  ヒートシンク（金属部材）
３１３  第１の発熱部品
３１４  第２の発熱部品
３１５  スリット
３１６  伝熱ゴム（第１の伝熱部材）
３１７  伝熱ゴム（第２の伝熱部材）
３１８  ビス
３２１  第１の放熱領域
３２２  第２の放熱領域
４０１  電子機器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、前記第１の発熱部品の前記温度保証値よりも温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、
前記放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接し、
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、放熱装置。
【請求項２】
前記金属部材は、肉厚を薄く形成した薄肉部を有し、
前記薄肉部に前記スリットを形成する、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記金属部材は、２群に分割して形成したフィンを備え、
前記第２の前記放熱領域に形成するフィンの数は、前記第１の前記放熱領域に形成するフィンの数よりも、多い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成する
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記第１の発熱部品と前記金属部材とに当接する第１の伝熱部材と、
前記第２の発熱部品と前記金属部材とに当接する第２の伝熱部材と、をさらに備え、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記スリットは、コの字型の形状を有し、
前記第１の放熱領域を前記スリットのコの字の内側とし、
前記第２の放熱領域を前記スリットのコの字の外側とする、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項７】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、前記第１の発熱部品の前記温度保証値よりも温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接する、
放熱装置を、
備えた電子機器。
【請求項８】
熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱部と第２の放熱部との２つの放熱部を有し、
前記第１の放熱部と前記第２の放熱部とでは、放熱能力が異なる放熱装置と、
前記第１の放熱部に接続される第１の発熱部品と、
前記第２の放熱部に接続される第２の発熱部品と、
を備える放熱装置付き電子部品。
【請求項９】
前記第２の放熱部の放熱能力は、前記第１の放熱部の放熱能力よりも、高い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【請求項１０】
前記第２の放熱部の放熱能力は、前記第１の放熱部の放熱能力よりも、高く、
前記第１の発熱部品の温度保証値は、前記第２の発熱部品の温度保証値よりも高い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【請求項１１】
前記第１の放熱部は、第１の金属部材と第１の伝熱部材とを含み、
前記第２の放熱部は、第２の金属部材と第２の伝熱部材とを含み、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011096218.tif 000015
【図２】
2011096218.tif 000016
【図３】
2011096218.tif 000017
【図４Ａ】
2011096218.tif 000018
【図４Ｂ】
2011096218.tif 000019
【図５】
2011096218.tif 000020
【図６】
2011096218.tif 000021
【図７】
2011096218.tif 000022
【図８】
2011096218.tif 000023
【図９Ａ】
2011096218.tif 000024
【図９Ｂ】
2011096218.tif 000025
【図１０】
2011096218.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月20日(2012.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、前記第１の発熱部品の前記温度保証値よりも温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接する放熱装置であって、
前記放熱装置は、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接し、
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、放熱装置。
【請求項２】
前記金属部材は、肉厚を薄く形成した薄肉部を有し、
前記薄肉部に前記スリットを形成する、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記金属部材は、２群に分割して形成したフィンを備え、
前記第２の前記放熱領域に形成するフィンの数は、前記第１の前記放熱領域に形成するフィンの数よりも、多い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記スリットは、少なくとも孔及びスリットを含むように分割して形成する
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記第１の発熱部品と前記金属部材とに当接する第１の伝熱部材と、
前記第２の発熱部品と前記金属部材とに当接する第２の伝熱部材と、をさらに備え、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記スリットは、コの字型の形状を有し、
前記第１の放熱領域を前記スリットのコの字の内側とし、
前記第２の放熱領域を前記スリットのコの字の外側とする、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項７】
温度保証値が高い第１の発熱部品と、前記第１の発熱部品の前記温度保証値よりも温度保証値が低い第２の発熱部品とに当接するとともに、スリットを形成した金属部材を有し、
前記金属部材は、前記スリットにより区分され、熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱領域と第２の放熱領域との２つの放熱領域を有し、
前記第１の放熱領域は前記第１の発熱部品に当接し、
前記第２の放熱領域は前記第２の発熱部品に当接し、
前記第２の前記放熱領域の熱の放熱能力は、前記第１の前記放熱領域の熱の放熱能力よりも、高い、放熱装置を、
備えた電子機器。
【請求項８】
熱伝導が互いに疎結合となる第１の放熱部と第２の放熱部との２つの放熱部を有し、
前記第１の放熱部と前記第２の放熱部とでは、放熱能力が異なる放熱装置と、
前記第１の放熱部に接続される第１の発熱部品と、
前記第２の放熱部に接続される第２の発熱部品と、
を備える放熱装置付き電子部品。
【請求項９】
前記第２の放熱部の放熱能力は、前記第１の放熱部の放熱能力よりも、高い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【請求項１０】
前記第２の放熱部の放熱能力は、前記第１の放熱部の放熱能力よりも、高く、
前記第１の発熱部品の温度保証値は、前記第２の発熱部品の温度保証値よりも高い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【請求項１１】
前記第１の放熱部は、第１の金属部材と第１の伝熱部材とを含み、
前記第２の放熱部は、第２の金属部材と第２の伝熱部材とを含み、
前記第１の伝熱部材の熱伝導率は、前記第２の伝熱部材の熱伝導率よりも低い、請求項８に記載の放熱装置付き電子部品。
【国際調査報告】
2011096218.tif 000027
2011096218.tif 000028
2011096218.tif 000029
2011096218.tif 000030
2011096218.tif 000031
2011096218.tif 000032