(57)【要約】      （修正有）【課題】接触面から基板の外周縁に向って、傾斜して薄くなる構造を採用することで、放熱効率を高めた放熱モジュール底板を提供する。【解決手段】主に基板底面の中央部分に接触面を突設し、接触面サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面を設ける。基板１は接触面１１でチップ３１と抵触し、基板の接触面と反対側に一個以上のシート状放熱部材２を溶接することで、チップに生じる熱は基板を伝って一個以上のシート状放熱部材で放熱を行う。チップから離れた場所の基板の厚みは性能に与える影響が小さく、チップに近い場所の基板の厚みは、性能に与える影響が大きいことを活用し、チップから離れた場所の基板を薄く、近い場所の基板を厚くすることで、基板の熱伝導抵抗を下げる。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板、シート状放熱部材を具有し、
基板の底面中央部分にチップと抵触する接触面を突設し、且つ接触面サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面を設け、
一個以上のシート状放熱部材を基板の頂面に固定設置し、特に基板底面と抵触する回路板にあるチップが熱伝導及び放熱を行うことを特徴とする放熱モジュール底板の構造。
【請求項２】
前記基板は各コーナーに固定部品を設け、回路板の複数穴と固定することを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項３】
前記基板の片側両端に定置穴を具有する複数の定置部を設け、基板及び延伸した凸部の両側に定置部と相対する傾斜角を設けることを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項４】
前記基板の接触面は矩形、円形、ひし形、或いは、その他の形状であることを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項５】
前記基板は金属材質を押し出し、鋳造、鍛造の方法で作ることを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項６】
前記金属材質は銅、アルミ或いはその他の種類の金属、合金を使用することを特徴とする請求項５記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項７】
前記一個以上のシート状放熱部材の頂部にファンを設置することを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【請求項８】
前記一個以上のシート状放熱部材は、風の入り口側にファンを設置することを特徴とする請求項１記載の放熱モジュール底板の構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、放熱モジュール底板の構造に関し、特に基板底面の中央部分に接触面を突設し、且つ接触面サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面を設けることで、チップの熱が接触面と斜面を利用して、確実に別側表面にある一個以上のシート状放熱部材に伝導して放熱を行うほか、体積を縮小し、放熱効果をアップすることを特徴とする放熱モジュール底板の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日コンピューター及び電子テクノロジーが日進月歩し、パソコン、電子製品の発展趨勢は、精密な運算機能及びハイスピードの方向に邁進している。コンピューターのＣＰＵは作業時に熱を発生し、スピードが速ければ速いほど高熱が生じる。直ちに熱を放出しなければ、ＣＰＵが焼却、或いはフリーズする現象が起こる。一般的にＣＰＵの作業時に生じる熱を下げる或いは放熱するために、ＣＰＵの表面にシート状放熱部材を設け、ＣＰＵで発生する熱を各シート状放熱部材に伝導し、更にファンを使って冷たい空気を近隣のシート状放熱部材の隙間に送って放熱を行う。しかし、放熱効率に影響を及ぼす主な原因は放熱面積である。シート状放熱部材の間隔の広さにより、シート状放熱部材の形成する放熱面積の広さが変わる。
【０００３】
図10に示すのは従来技術の立体分解図である。高密度のシート状放熱部材を用いて研究開発するメーカーがあり、高密度のシート状放熱部材Aを固定台B内の収納槽B1表面に溶接し、固定台B頂面より両側に向かってL字型に延伸部B2を延伸し、延伸部B2表面に複数の固定穴B21を設ける。ファンCは固定部品Dを穴C1および固定穴B21に通して螺合し、放熱装置を構成する。しかし、放熱効率を更にアップさせようと、固定台Bを鋼材で作成することで、熱伝導効果を高める。
【０００４】
該固定台Bはほぼ一枚の鋼材で直接成型を行う。加工コストを節約するために、鋼材の断面面積はほぼ矩形であるため、形状を変更する場合、再度加工処理を行うことになり、加工コストが大幅に上がる。しかし、銅の値段が高くなるにつれ、固定台Bの重さが製品コストに影響する主な要素となる。固定台Bの断面面積厚み及び全体の面積が大きいため、大幅に製品の製造コストがかかる。また、固定台BはＣＰＵの上方に設置するため、固定台Bの重量が重いと、衝撃テストや振動テスト、コンピューターを運搬する際の揺れによりＣＰＵが損壊しやすい。
【０００５】
更にメーカーがＣＰＵの研究開発を絶えず改良し続けるのにつれ、ＣＰＵの面積が次第に縮小してきた。熱を伝導する時に熱抵抗が発生し、伝導距離が増えると温度が持続して低くなる。固定台Bの断面面積の厚みが比較的厚く、全体面積が比較的大きい場合、熱が固定台Bを通じてシート状放熱部材Aまで伝導するルートが長くなる。固定台Bは主に中央部分及びＣＰＵの接続箇所で熱伝導をする。固定台Bの中央部分の厚みが薄く、該熱は中央部分より外側縁に向かって伝導する際、大きな抵抗が生じることで、固定台BのＣＰＵ位置の外側及び別側表面に連接するシート状放熱部材Aの温度と室温の温度差が小さくなる。しかし、物体表面と外部の温度差が小さくなればなるほど、放熱スピードも小さくなるため、シート状放熱部材Aの一部のみ放熱することになり、放熱効果が下がる。いかにして低いコストと簡易な技術で放熱器を製造し、且つＣＰＵから生じる高熱に応じて、いかにして材料コストを下げ、製造過程をシンプル化するのか、更なる改善が必要であった。
【特許文献１】実用新案登録第3145194号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来技術の欠点を解決するため、本考案の第1の目的は、該基板底面の中央部分に接触面を突設し、接触面サイドに基板の外周縁に向かって傾斜して薄くなる斜面を設ける放熱モジュール底板を提供することにある。
本考案の第2の目的は、該基板は金属材質を押し出し、鋳造、鍛造の方法で作ることで、基板底面の中央部分に接触面を形成する放熱モジュール底板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本考案は放熱モジュール底板の構造を提供するものである。該基板底面の中央部分に接触面を突設し、接触面サイドに基板の外周縁に向かって傾斜して薄くなる斜面を設けることで、基板の接触面の厚みが増加しても、斜面により基板の総体積及び重量を減少することができる。基板が中央から離れるほど、厚みが性能に与える影響が小さくなり、中央に近づくほど、厚みが性能に与える影響が大きくなる。また、接触面積を増加して熱伝導効果を上げることで、基板のチップから遠く離れた位置でも、大きな温度差がなく、基板1が均温を保つ。一方、基板の別側表面にある一個以上のシート状放熱部材により、外部空間と比較的大きな温度差を生じるため、一個以上のシート状放熱部材が外部空間に放熱する効果がアップし、基板も体積を縮減及び放熱効果をアップする特性を具有する。
【０００８】
また、該基板は金属材質を押し出し、鋳造、鍛造の方法で作ることで、基板底面の中央部分に接触面を形成する。また、接触面サイドに基板の外周縁に向かって傾斜して薄くなる斜面を設けることで、一般の矩形金属材質で裁断加工及び裁断残余材料のロス部分コストを節約することができ、薄くなる斜面で製造材料費用も節約できる。確実に製品の製造コストを下げるだけでなく、基板の重さを減量することで、衝撃テスト、振動テスト或いはコンピューターを運搬する際の揺れにより、チップが損壊するのを避ける。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の放熱モジュール底板の構造によれば、金属材質の基板底面の中央部分に厚みのある接触面を突設し、熱伝導効果を上げる。接触面サイドに基板の外周縁に向かって傾斜して薄くなる斜面を設けることで、基板の総体積及び重量を減少すると同時に、薄くなる斜面で確実に製品の製造コストを下げるだけでなく、基板の重さを減量することで、衝撃テスト、振動テスト或いはコンピューターを運搬する際の揺れにより、チップが損壊するのを避けることができる。  
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
本考案による放熱モジュール底板の構造を、明確に示すために図に沿って詳細な説明を行う。図１、図２に示すように、本考案の基板の立体外観図、サイド断面図である。該放熱モジュールの底板は基板1底面の中央部分に接触面11を突設し、且つ、接触面11サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面を設ける。基板1の各コーナーに複数の穴13を設ける。基板1の片側より厚みの比較的薄い凸部14を延伸し、基板1凸部14の反対側コーナー部分に定置穴151を具有する複数の定置部15を設ける。基板1及び延伸する凸部14側に定置部15と相対する傾斜角16を設ける。
【００１１】
該基板1は金属材質を押し出し、鋳造、鍛造の方法で作り、該金属材質は銅、アルミ或いはその他の金属、合金にすることができ、一般矩形金属材質で必要となる裁断加工のコストを節約することができる。また、基板1は斜面12により体積を減らすため、製造材料費用を節約するだけでなく、基板1の重さも減らすことができる。通常、熱をサイド側に伝える際、熱が伝わる方向に対して直角方向の厚(幅)みが厚いほど、伝導抵抗が少ない。基板1を中央から外側に向けて傾斜して薄くなる場合、中心の厚みが厚くなるため、外側に伝導するスピードはアップする。また、薄くなった基板1は中央から外側に向けて薄くなることで、該重さは矩形の台座より軽い。材料価格が大幅に上昇しているため、重さを減量すれば、製造コストが下がり、なおかつ放熱効果がアップする目的に達する。
【００１２】
前記斜面12は接触面11の各辺から外側に向かって直線状或いは曲線状に傾斜し、斜面12は複数面を連接して複数の角或いは単一の平面にするなど、基板1を中央から外側に向けて薄くなるのがポイントである。しかし、それにより本考案の範囲を制限するものではなく、本考案の構想に基づく各種の変化や修正、応用及び形を変更するなど、同じ効果が生まれる場合は、当然に本考案の権利範囲である。
【００１３】
図１、図３、図４に示すのは、本考案の基板の立体外観図、最良実施例の立体外観図、第二実施例の断面図である。該基板1を使用する際、基板1の接触面11の反対側表面に一個以上のシート状放熱部材（放熱シート）2を溶接固定し、基板1の接触面11を回路板3のチップ31と合わせる。基板1の複数の穴に複数の固定部品4を通すことで、基板1を回路板3に定置付けする。基板1の接触面11はチップ31と抵触し、基板１が回路板3の表面から離れるため、チップ31が作動する際、チップが生じる熱は基板1を通じて、別側表面にある、一個以上のシート状放熱部材2に伝導する。
【００１４】
更に、一個以上のシート状放熱部材2は頂部或いは風の入り口側に一個以上のファン5を設置し、ファン5を使って外部の冷たい空気をシート状放熱部材2に入れることで、シート状放熱部材2は外部空気との対流伝熱係数が増えるため、放熱スピードがアップする。また、ファン5を使って、一個以上のシート状放熱部材2の周りの熱い空気を抜き出すことで、外部の冷たい空気がシート状放熱部材2の周りに流れ込むため、放熱スピードがアップできる。
【００１５】
該基板1は、まず接触面11に伝熱クリーム（伝熱グリス）を塗り、更に、接触面11をチップ31の上に貼る。伝熱クリームにより、チップ31と接触面11の間に隙間が無くなり、熱が確実に基板1に伝わる上、熱が溜まる状況を防止する。また、一個以上のシート状放熱部材2或いはファン5を定置付けする外カバーを設置することができる。上述の外カバー、伝熱クリーム及びその他の放熱、定置付けの部品は従来技術であり、当該細部の構成は本考案のポイントではないため、ここで記述しない。
【００１６】
図１、図５に示すのは、本考案基板の立体外観図と第二実施例基板の立体外観図である。該基板1及び接触面は矩形、円形、ひし形或いはその他の形状にすることができ、該接触面11は完全にチップ31と抵触することで、熱を平均的に伝導する機能を具有する。それにより本考案の範囲を制限するものではなく、本考案の構想に基づく各種の変化や修正、応用及び形を変更するなど、同じ効果が生まれる場合は、全て本考案の権利範囲とする。
【００１７】
図６、図７、図８、図９に示すのは、本考案の基板の温度分布図、本考案と従来技術の温度及び距離比較図、性能テストの比較図及び性能テストと重さの比較図である。研究開発を重ねた結果、チップ31の機能はますます良くなるが、その体積は小さくなっていくため、チップ31の熱密度がますます高くなってきた。基板1とチップ31の接触面積が小さくなったことで、基板1に熱が集中する状況が発生し、熱を中心から外側に伝わる際、大きな伝導抵抗が生じる。基板1の各位置の温度もチップ31の距離が増えるのにつれ、低くなり、温度の変化は曲線状を表す。基板1底面中央にある接触面11の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面12により、チップ31から最も離れた基板1が薄く、外側に対して最も近い部分が厚いことで、大幅にチップ31周囲の基板1の伝導抵抗を下げることができ、基板1はもっと良好な均温性を具有し、伝熱効果を上げる目的に達する。
【００１８】
更に薄い基板1は頂部に接続するシート状放熱部材2の数を減らすことができる。図8に示すように、薄い基板1に35枚のシート状放熱部材2を設置する放熱効果は、48枚のシート状放熱部材2の矩形台座と同じである。よって、シート状放熱部材2の設置数量と重さを減らすことで、生産コストも下げることができる。
【００１９】
2.5mmの薄い基板1の中心厚みを3.5mmに増やし、薄い基板1の外周縁を1mmに減らすと、温度効果曲線の下降率は、2.5mmの矩形台座のものよりも低くなる。図7に示すように、ひし形ブロックの濃い色の曲線は矩形台座の数字を示し、ブロック型の薄い色の曲線は薄い基板1の数字を示している。中央部分を厚くした薄い基板1の性能は、従来技術の矩形台座より優れ、重さは17％減らすことができる。
【００２０】
更に複数の従来技術の矩形台座と複数の本考案の基板1に一個以上のシート状放熱部材2を設置し、基板1と回路板3にあるチップ31を互いに抵触して実験を行うと、基板1は斜面12によって中央から外周縁に向かって薄くなることで体積を減らした後、底板の重さは通常全体重量の30％〜50％を占めていたところ、材料重量を15％節約する目標に達するのが分かる。
【００２１】
本考案の放熱モジュールの底板を実際使用する際、下記のメリットを具有する：
(一)  該基板1の接触面11の厚みを増やしても、斜面12により基板1の体積を縮減しているため、基板の総体積を減らすことができる。接触面11の厚みを増やすと熱伝導効果がアップするため、基板1から離れたチップ31の位置でも大きな温度差は生まれず、基板1は良好な均温性を具有する。基板1の別側表面に一個以上のシート状放熱部材2を設けることで、空気の温度と大きく違うことになる。一個以上のシート状放熱部材2と外部空間の温度差が大きければ大きくなるほど、放熱効果がよくなる。同時に体積を減らし、放熱効果をアップする目的に達する。
(二)  該基板1の底面中央部分に接触面11を突設し、且つ接触面サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面12を設ける。基板1は金属材質を押し出し、鋳造、鍛造の方法で作ることで、一般の矩形金属材質で裁断加工及び裁断残余材料のロス部分コストを節約することができる。また、基板1に斜面12を設けることで製造材料費用を節約でき、確実に製品の製造コストを下げる。
(三)  該基板1は斜面12により体積及び重さを減らすことができた。チップが小さくなるほど、耐えられる重さも小さくなる。チップが圧迫され、移動運搬或いは衝撃を受けたときに、破損しやすい。基板1を軽くすると、基板1に衝撃、振動或いは運搬時の揺れが生じても、チップにのしかかって破損するのを避けることができる。
【００２２】
本考案の放熱モジュール底板は、基板1底面中央部分に接触面11を突設し、接触面11サイドに基板の外周縁に向けて傾斜して薄くなる斜面12を設けることで、基板1の接触面11の厚みが増えても、斜面12で基板1のトータル体積を減少することができ、製品製造のコストを下げることが主な目的となる。基板1の増加した厚みの接触面11及び、外周縁に向けて薄くなる斜面12のみを使って熱伝導することで、基板1は良好な均温性を保ち、放熱効果がアップする。
【００２３】
以上の実施例による本考案の詳細な説明は本考案の範囲を制限するものではない。本技術に熟知する者が、本考案の範囲内にて行う変更や調整を行っても、本考案の重要な意義は失われず、本考案の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案の基板の立体外観図である。
【図２】本考案の基板のサイド断面図である。
【図３】本考案の最良実施例の立体外観図である。
【図４】本考案の実施例のサイド断面図である。
【図５】本考案の第三実施例の基板の立体外観図である。
【図６】本考案の板の温度分布図である。
【図７】本考案と従来技術の温度及び距離の比較図である。
【図８】本考案の性能テストの比較図である。
【図９】本考案の性能テストと重さの比較図である。
【図１０】従来技術の立体分解図である。
【符号の説明】
【００２５】
1. 基板
11 接触面
12 斜面
13 穴
14 凸部
15 定置部
151   定置穴
16 傾斜角
2  シート状放熱部材
3  回路板
31 チップ
4  固定部品
5  ファン
A  シート状放熱部材
B  固定台
B1  収納槽
B2  延伸部
B21 固定穴
C  ファン
C1  穴
D  固定部品
【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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【図９】
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【図１０】
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