(57)【要約】【課題】電子機器の筐体の外部又は内部に騒音低減用のスペースを別途設けることなく電子機器の騒音低減を図ることができる技術を提供する。【解決手段】ベース（３）上に複数のプレート型のフィン（１）が相互に平行に直立して設けられ、前記フィン（１）間に冷却風を流すヒートシンク（１００）において、各フィン（１）の両サイド端部に所定形状の凸部（４）を該端部に沿って形成し、前記複数のフィン（１）の上側端部上に該複数のフィン（１）の全部を覆う平板状の上板（２）を載置して、隣接するフィン（１）間に冷却風流路となる空洞を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上に複数のプレート型のフィンが相互に平行に直立して設けられ、前記フィン間に冷却風を流すヒートシンクにおいて、各フィンの両サイド端部に所定形状の凸部を該端部に沿って形成し、前記複数のフィンの上側端部上に該複数のフィンの全部を覆う平板状の上板を載置して、隣接するフィン間に冷却風流路となる空洞を設けることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
各フィンの前記凸部の形状が同一であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記凸部の形状が異なるフィンを含むことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記冷却風流路は、冷却風の入気面側の前記凸部で形成される第１の断面積を持つ第１の空洞部と、冷却風の排気面側の前記凸部で形成される第３の断面積を持つ第３の空洞部と、前記第１と第３の空洞部の間にある第２の断面積を持つ第２の空洞部とから成り、前記第１と第３の空洞部は、前記第１と第３の断面積が同一あることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項５】
隣接するフィン間の複数の冷却風流路において前記第２の空洞部の前記冷却風の進行方向に沿った長さが同一であることを特徴とする請求項４記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記第２の空洞部の前記冷却風の進行方向に沿った長さが異なる冷却風流路を含むことを特徴とする請求項４記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記第２の空洞部の前記冷却風の進行方向に沿った長さ（Ｌ）が、４．２５ｍｍ≦Ｌ≦２５０ｍｍであることを特徴とする請求項４記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記第２の断面積を前記第１の断面積で割ってなる断面積比率（ｍ）が、１．５≦ｍ≦４であることを特徴とする請求項４記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器や電子部品等における冷却（放熱）や消音（騒音低減）の技術に関し、特に、半導体集積回路等の発熱体に用いられるヒートシンク、及びヒートシンクへの消音構造の適用に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる半導体電子部品、とりわけ情報処理装置のＣＰＵに代表されるような半導体集積回路の進化は急激であり、高密度化・高発熱量化の一途をたどっているのは周知の事実である。これに伴い、半導体集積回路をはじめとする電子部品等の冷却のため、代表的な手段として、ファンが用いられており、ファンの実装数あるいは回転数などを増加させることによって冷却性能を上げている。しかしこれにより、ファンを搭載した電子機器の騒音値も上昇傾向にある。
【０００３】
一方、上記電子機器について、事務室などに置かれることが増えてきたことから、電子機器の低騒音化に関するユーザの要望が強くなっている。要望に応えるため、従来技術例として、上記電子機器の筐体の外部あるいは内部に消音器を取り付ける方式などが採用されている。例えば、ブレードサーバ等の装置で、筐体の外部に吸音材などを設けている。
【０００４】
また、一般的に、半導体電子部品等の冷却のための手段の１つとして、ヒートシンクが用いられている。ヒートシンクを構成するフィンの構造は、例えば、プレート型やピン型がある。また、ヒートシンク単体に限らず、ファン等の送風手段との組み合わせでも用いられる。ヒートシンクとファンの両方を搭載する電子機器の場合においても、上記騒音に関する問題がある。
【０００５】
上記低騒音化に関する先行技術例として、特開２０００−２７７９５６号公報（特許文献１）では、構造全体の小型化のため、電子機器の冷却構造として、ファンの吐出空気を外に導くエアダクトを設ける技術が記載されている。また、エアダクトに吸音材を設けることにより、ファンによる騒音を抑制できる技術が記載されている。
【０００６】
また、特開２００５−２６５７１号公報（特許文献２）には、ファンとヒートシンクの組み合わせにおいて、ヒートシンクのフィンからの熱放散を高める技術が記載されている。
【０００７】
また、特開２０００−２９４６９５号公報（特許文献３）には、強制冷却式ヒートシンクにおいて、ベースとフィンとカバーを有し、フィン間に送風することで送風冷却が効率よくなされる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２７７９５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５７１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、電子機器における冷却性能を上げるために効果的な手段としてファンの回転数などを上げることが挙げられるが、騒音が増大してしまうので、騒音低減に関するユーザの要望が大きい。
【００１０】
また従来、電子機器の筐体の外部あるいは内部に、騒音低減のための手段を設けているものがあるが、そのためのスペースが別途必要となっていたという問題がある。
【００１１】
前記特許文献１のような技術では、消音の手段（吸音材）を設けるためのスペースが問題になる。前記特許文献２や特許文献３のような技術では、ヒートシンクによる冷却機能に関しては記載されているが、ヒートシンクへの消音構造の適用に関しては記載されていない。
【００１２】
本発明の目的は、電子機器の筐体の外部あるいは内部に騒音低減の手段のためのスペースを別途設けることなく電子機器の騒音低減を図ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ベース上に複数のプレート型のフィンが相互に平行に直立して設けられ、前記フィン間に冷却風を流すヒートシンクにおいて、各フィンの両サイド端部に所定形状の凸部を該端部に沿って形成し、前記複数のフィンの上側端部上に該複数のフィンの全部を覆う平板状の上板を載置して、隣接するフィン間に冷却風流路となる空洞を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
電子機器の筐体の外部あるいは内部に騒音低減の手段のためのスペースを別途設けることなく電子機器の騒音低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１のヒートシンクの斜視図である。
【図２】実施の形態１のヒートシンクのフィンの上面図である。
【図３】実施の形態１のヒートシンクの冷却風の入気面側から見た正面図である。
【図４】実施の形態１のヒートシンクの側面図である。
【図５】実施の形態１のヒートシンクの１つの冷却風流路の上面図である。
【図６】実施の形態１のヒートシンクのフィンの凸部の他の実施例の上面図である。
【図７】空洞型消音器の断面積の変化を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態２のヒートシンクのフィンの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図７を用いて、本発明の実施の形態１のヒートシンク１００について説明する。図１は、ヒートシンク１００の全体の構成を示す。図２は、ヒートシンク１００の上板２を取り除いてフィン１の形状を上から見た場合の構成を示す。図３は、ヒートシンク１００の冷却風の入気面（ｓ１）側から見た構成を示す。図４は、ヒートシンク１００の側面から見た構成を示す。なお、説明上、空間の方向として、図１に示すように（ｘ，ｙ，ｚ）を有する。また符号で一部しか示していなくても同じ形状のものは同様物を示す。
【００１８】
実施の形態１は、ベース３と上板２の間にある複数のプレート型のフィン１に、それぞれ所定の凸部４を設けることにより、ヒートシンク１００の有する複数の全ての冷却風流路５（フィン１間の空洞）において空洞型消音器の形状を構成したものであり、それぞれの空洞部（５ｂ）の長さ寸法（Ｌ２）等の形状が同一である。
【００１９】
図１において、本ヒートシンク１００は、フィン１、上板２、及びベース３から構成される。Ａは冷却風の進行方向である（ｙ方向に対応）。本ヒートシンク１００は、ＣＰＵなどの半導体集積回路に搭載される。
【００２０】
ベース３と上板２の間に複数のプレート型のフィン１が並列しており、複数の冷却風流路となる空洞が設けられている。
【００２１】
図２において、実施の形態１のヒートシンク１００は、フィン１の各々において、ブロック状の凸部４を設けている。凸部４は、本ヒートシンク１００の入排気端の位置、即ち入気面ｓ１側と排気面ｓ２側との両方に設けている。凸部４は、フィン１のプレート部（平板の部分）に対し、冷却風の進行方向（Ａ）に対して垂直方向（ｘ方向に対応）で両側に凸状に出ている部分である（詳しくは図５）。なお本実施の形態１のフィン１は、要素として凸部４を含んで成る。
【００２２】
ヒートシンク１００は、ベース３と上板２、及び対となるフィン１により囲まれることで形成される冷却風流路５を有する。この冷却風流路５自体が消音構造を持つ。本構造により、音波（冷却風による）が冷却風流路５を通過する際に、音波の減衰を図る。
【００２３】
実施の形態１のヒートシンク１００の有する複数の全ての冷却風流路５は同一の形状となっている。各フィン１の形状が同一であり、各空洞部の断面や長さ寸法等（例えばｙ方向の長さＬ１，Ｌ２等）も同一であり、フィン１の配置間隔（Ｋ）も同一である。
【００２４】
図３において、入気面ｓ１側及び排気面ｓ２側から見たとき、各冷却風流路５の断面は、同一の矩形状である。凸部４は、フィン１の屹立するｚ方向においても一様に設けられている。なお冷却風流路５の断面は、矩形に限らず任意の形状や寸法とすることができる。
【００２５】
図４において、フィン１のプレート部に対し、入気面ｓ１側及び排気面ｓ２側において、ｚ方向で矩形状の凸部４が設けられている。
【００２６】
図５において、隣接するフィン１の対により構成される１つの冷却風流路５を上から見た場合の構造を示す。１つの冷却風流路５内において、冷却風の進行方向（Ａ）で、途中２箇所、断面（ｘ−ｚ断面）が変化する。即ち、入気面ｓ１側から順に、空洞部５ａ，５ｂ，５ｃを有する。このように、冷却風流路５は、空洞型消音器の形状となっている。入気面ｓ１側の第１の空洞部５ａと排気面ｓ２側の第３の空洞部５ｃは、同一形状であり、ｙ方向の長さがＬ１、ｘ方向の幅がＸ１、第１の断面積Ｓ１の形状を持つ。第１の空洞部５ａと第３の空洞部５ｃの間にある、第２の空洞部５ｂは、ｙ方向の長さがＬ２、ｘ方向の幅がＸ２、第２の断面積Ｓ２の形状を持つ。各断面積（Ｓ１，Ｓ２）については図７に示す。
【００２７】
２つのフィン１の間において、第１の空洞部５ａ及び第３の空洞部５ｃで内側（ｘ方向）に出る２つの凸部４の存在により、第１の空洞部５ａの幅（Ｘ１）は、第２の空洞部５ｂの幅（Ｘ２）よりも小さくなっている。凸部４のｘ方向長さをｄ（図７）とすると、Ｘ１＝（Ｘ２−２ｄ）である。なお凸部４のｙ方向長さは第１の空洞部５ａと第３の空洞部５ｃとで同じＬ１であり、凸部４のｚ方向長さはフィン１のｚ方向長さ（高さ）と同じである。
【００２８】
１つのフィン１でみると、凸部４として、４つの凸部４−１〜４−４を有する。フィン１における第２の空洞部５ｂに対応するプレート部の厚さｐ１、凸部４のｘ方向長さｄに対し、フィン１における第１の空洞部５ａ及び第３の空洞部５ｃに対応する厚さｐ２は、ｐ２＝（ｐ１＋２ｄ）である。
【００２９】
フィン１（ヒートシンク１００）の構造、製造方法としては、例えばプレート部に対して凸部４も含めた一体成型とする。またそれ以外にも、プレート部と凸部４とを別の部品として製造し、後でそれらを組み合わせて接合することでフィン１を構成する形態などとしてもよい。
【００３０】
本例では、凸部４を図５のような部位として示しているが、他の実施例を図６に示す。図６では、第２の空洞部５ｂ（ｙ方向長さＬ２）に対応してプレート部を有し、第１の空洞部５ａ及び第３の空洞部５ｃに対応する部分において、柱状の凸部４Ｃを設けている。
【００３１】
図７は実施の形態１のヒートシンク１００における冷却風流路５による空洞型消音器の断面積の変化を示す。第１の空洞部５ａ及び第３の空洞部５ｃの断面積をＳ１、第２の空洞部５ｂの断面積をＳ２とし、冷却風流路５内における断面積の変化比率をｍ＝Ｓ２／Ｓ１とする。ｋ＝２π／λ、λは波長（減衰対象周波数の逆数）とする。Ｌは第２の空洞部５ｂのｙ方向長さ寸法（Ｌ２）である。
【００３２】
冷却風流路５において、冷却風の進行方向（Ａ）における、各空洞部（５ａ，５ｂ，５ｃ）の断面積（Ｓ１，Ｓ２）、及び長さ寸法（Ｌ２）等の調節によって、減衰が大きくなる周波数の調節を図ることができる。この調節は、本ヒートシンク１００の設計・製造の段階で予め計算に基づき決定される。
【００３３】
下記に示す減衰値に関する式（１）に従い、ｍやＬを調節することで、上記減衰値を調節することができる。例えば、減衰対象とする周波数（１次騒音成分など）を決定し、それに対応してｍや上記長さ寸法（Ｌ２）が所定値に決定される。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
実施の形態１のヒートシンク１００において、例えば１０００Ｈｚ（減衰対象周波数）の音を２ｄＢ程度減音するためには、冷却風流路５の断面積（Ｓ１，Ｓ２）が２種類の空洞部（５ａ（５ｃ），５ｂ）で約２倍、即ちｍ＝２となるように、凸部４が形成される。これにより、第２の空洞部５ｂのｙ方向長さ（Ｌ２）を、８５ｍｍ程度とする。ｍは、条件としては、１．５≦ｍ≦４の範囲内である。また、Ｌ（Ｌ２）は、減衰対象の周波数に対応した値であり、条件としては、４．２５ｍｍ≦Ｌ２≦２５０ｍｍである。これは、人間の可聴域の周波数（例えば２０〜２万Ｈｚの範囲）に対応する数値内、かつ、ヒートシンクの物理的サイズ限界に対応した条件である。例えば可聴域の最小の周波数に対応してＬ２≧４．２５ｍｍであり、フィン１の物理的サイズ限界に対応してＬ２≦２５０ｍｍである。
【００３６】
以上のように実施の形態１によれば、ヒートシンク１００自体で消音機能を持つので、電子機器の筐体の外部あるいは内部に騒音低減の手段のためのスペースを別途設ける必要が無い。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、図８を用いて、実施の形態２のヒートシンク１００Ｂについて説明する。図８は、実施の形態２のヒートシンク１００Ｂのフィン１Ｂを上から見た場合の構成を示す。実施の形態２は、ベース３と上板２の間にある複数のフィン１Ｂに、それぞれ所定の複数の種類の凸部４を設けることにより、複数の冷却風流路５において複数の種類の空洞型消音器の形状を構成したものであり、それぞれの空洞部（５ｂ）の長さ等（Ｌ２等）の形状が同一ではなく、複数の種類の空洞部（５ｂ等）が存在する。
【００３８】
本ヒートシンク１００Ｂは、実施の形態１と同様に、プレート型のフィン１Ｂに、ブロック状の凸部４Ｂを設けている。実施の形態１と異なる構成として、複数の冷却風流路５Ｂにおける、凸部４Ｂの大きさ（ｙ方向長さＬ１）の違いにより、複数の種類の冷却風流路５Ｂを有する構成である。本例では、フィン１Ｂとして、１Ｂａ〜１Ｂｄといった４種類を有し、凸部４Ｂとして、４Ｂａ〜４Ｂｄといった４種類を有し、冷却風流路５Ｂとして、５Ｂａ〜５Ｂｄといった４種類を有する。各種の冷却風流路５Ｂの第１の空洞部５ａ（及び第３の空洞部５ｃ）のｙ方向長さ（Ｌ１）が異なり、これに対応して第２の空洞部５ｂのｙ方向長さＬ（Ｌ２）も異なる。なお、（Ｌ１×２＋Ｌ２）が一定である。上記のように空洞部の長さ寸法（Ｌ）等が異なる点を除いて、実施の形態１と同様に、冷却風流路５Ｂ内に２箇所断面積が変化する箇所を有した空洞型消音器の形状となっている。
【００３９】
実施の形態１と同様に、各種の冷却風流路５Ｂ（５Ｂａ〜５Ｂｄ）では、その断面積の変化比率や長さ寸法（Ｌ）に応じて、対応する周波数の音波の減衰を図る。本ヒートシンク１００Ｂは、４種類の冷却風流路を有しているので、減衰の対象としたい４つの周波数について減衰を図ることができる。
【００４０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１,１Ｂ（１Ｂａ〜１Ｂｄ）…フィン、２…上板、３…ベース、４（４−１〜４−４），４Ｂ（４Ｂａ〜４Ｂｄ），４Ｃ…凸部、５，５Ｂ（５Ｂａ〜５Ｂｄ）…冷却風流路、５ａ…第１の空洞部、５ｂ…第２の空洞部、５ｃ…第３の空洞部、１００，１００Ｂ…ヒートシンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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