(57)【要約】【課題】冷却対象となる部品上へのヒートシンクの着脱を容易にすることを課題とする。【解決手段】ヒートシンクは、冷却対象部品であるＣＰＵの熱を吸収するヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体が吸収した熱によって体積が膨張する駆動媒体と、前記駆動媒体の体積の膨張に伴って移動する第１ピストンと、前記第１ピストンの移動に伴って減圧される減圧室と、前記冷却対象部品の周囲に前記減圧室と連通する負圧発生部を形成する囲い部材と、を備える。駆動媒体としては、フッ素系不活性液体を採用することができる。駆動媒体は、第１ピストンが第１シリンダ内に配置されることによって区画される駆動媒体収容室に充填され、減圧室は、連結部材を介して第１ピストンと連結される第２ピストンが第２シリンダ内に配置されることによって形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象部品の熱を吸収するヒートシンク本体と、
前記ヒートシンク本体が吸収した熱によって体積が膨張する駆動媒体と、
前記駆動媒体の体積の膨張に伴って移動する第１ピストンと、
前記第１ピストンの移動に伴って減圧される減圧室と、
前記冷却対象部品の周囲に前記減圧室と連通する負圧発生部を形成する囲い部材と、
を、備えるヒートシンク。
【請求項２】
前記駆動媒体は、フッ素系不活性液体である請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記駆動媒体は、前記第１ピストンが第１シリンダ内に配置されることによって区画される駆動媒体収容室に充填され、
前記減圧室は、連結部材を介して前記第１ピストンと連結される第２ピストンが第２シリンダ内に配置されることによって形成された請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記減圧室には、減圧解除弁を備えた大気導入管が接続された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記囲い部材は、可撓性を備えた請求項１乃至４のいずれか一項に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、ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品上にヒートシンクを装着する際の専用の工具や締結部材が不要であり、容易にヒートシンクの着脱を行うことができる提案がされている。例えば、ピストン棒のツマミ部を引き上げることによってシリンダ内を減圧し、ヒートシンクを電子部品上に吸着固定する提案が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における提案では、ヒートシンクを冷却対象となる部品に対し着脱するためにオペレータによるピストン棒の操作が必要となり、煩わしい。
【０００５】
１つの側面では、本明細書開示のヒートシンクは、冷却対象となる部品上へのヒートシンクの着脱を容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書開示のヒートシンクは、冷却対象部品の熱を吸収するヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体が吸収した熱によって体積が膨張する駆動媒体と、前記駆動媒体の体積の膨張に伴って移動する第１ピストンと、前記第１ピストンの移動に伴って減圧される減圧室と、前記冷却対象部品の周囲に前記減圧室と連通する負圧発生部を形成する囲い部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書開示のヒートシンクによれば、冷却対象となる部品上へのヒートシンクの着脱が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は実施形態のヒートシンクの概略構成及び動作原理を示す説明図である。
【図２】図２はヒートシンクに減圧解除弁を装備した例を示す説明図である。
【図３】図３は（Ａ）、（Ｂ）は実施例のヒートシンクの使用例を示す説明図である。
【図４】図４は（Ａ）、（Ｂ）は実施例のヒートシンクの使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。
【００１０】
（実施形態）
まず、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施形態のヒートシンク１００の概略構成及び動作原理について説明する。本実施形態のヒートシンク１００は、プリント基板２０に実装されたＣＰＵ（Central Processing Unit）２２や、プリント基板自体２０の動作試験において、ＣＰＵ２２の冷却を行うことを想定している。ＣＰＵ２２は、基板２１上に実装され、その基板２１がプリント基板２０上に実装されている。
【００１１】
ヒートシンク１００は、冷却対象部品となるＣＰＵ２２の熱を吸収するヒートシンク本体１と、ヒートシンク本体１が吸収した熱によって体積が膨張する駆動媒体Ｌを備える。また、ヒートシンク１００は、駆動媒体Ｌの体積の膨張に伴って移動する第１ピストン５と、この第１ピストン５の移動に伴って減圧される減圧室４ａと、ＣＰＵ２２の周囲に減圧室４ａと連通する負圧発生部１１を形成する囲い部材１０を備える。
【００１２】
ヒートシンク本体１は、ブロック状の部材である。ヒートシンク本体１の上面側、すなわち、ＣＰＵ２２と対向する面の裏面側には、凹部１ａが形成されている。ヒートシンク本体１の上側には、シリンダブロック２が搭載されている。シリンダブロック２には、下面側が開放され、大気連通管３ｂ１が接続された凹状の大気開放部３ｂが設けられている。この大気開放部３ｂと凹部１ａとが連結されて第１シリンダ３が形成されている。第１シリンダ３内には、第１ピストン５が配置されている。第１ピストン５には、ゴム製のガスケット５ａが装着されている。第１シリンダ３内に第１ピストン５が配置されることにより、駆動媒体収容室３ａが区画されている。駆動媒体収容室３ａ内には、駆動媒体Ｌが充填されている。これにより、第１ピストン５は、駆動媒体Ｌの体積変化、すなわち、駆動媒体収容室３ａの体積変化に応じて移動する。
【００１３】
ここで、駆動媒体Ｌに求められる性質について説明する。駆動媒体Ｌは、ヒートシンク本体１が吸収した熱によって体積が膨張することが求められる。すなわち、ＣＰＵ２２が稼動することによって発せられる熱に起因して体積が膨張することが求められる。より具体的には、駆動媒体Ｌの沸点Ｔ１は、ＣＰＵ２２の発熱に起因して駆動媒体Ｌが到達することができる温度よりも低いことが求められる。すなわち、稼動状態にあるＣＰＵ２２の温度をＴ２、そのときのヒートシンク本体１の温度をＴ３とすると、駆動媒体Ｌの沸点Ｔ１は、Ｔ１＜Ｔ２≒Ｔ３の関係を満たすものであればよい。このような性質を備えることにより、ＣＰＵ２２の発熱に伴ってヒートシンク本体１が温められたときに、駆動媒体Ｌに液体から気体への相変化が生じ、体積膨張が起こって第１ピストン５を移動させることができる。
【００１４】
駆動媒体Ｌは、さらに、以下の性質を備えていることが望ましい。すなわち、駆動媒体Ｌは、優れた電気絶縁性を備えることが望ましい。プリント基板２０上には、ＣＰＵ２２や各種電子部品が実装されていることを考慮したものである。また、不活性であり、プラスチックやゴム等を侵さないことが望ましい。駆動媒体Ｌによってゴム製のガスケット５ａが侵されると、駆動媒体Ｌが漏れる原因となるためである。本実施形態では、これらの条件を満たすことができるものとして、フッ素系不活性液体が採用されている。
【００１５】
シリンダブロック２内には、第２シリンダ４が設けられている。第２シリンダ４内には、連結部材７を介して第１ピストン５と連結される第２ピストン６が配置されている。第２ピストン６には、ゴム製のガスケット６ａが装着されている。第２ピストン６が第２シリンダ４内に配置されることにより、減圧室４ａが形成されている。減圧室４ａは、閉じた空間を形成している。減圧室４ａは、減圧管８を通じて負圧発生部１１と連通している。第２シリンダ４内の第２ピストン６を隔てた減圧室４ａと反対側の領域は、大気開放部４ｂを形成している。大気開放部４ｂには、大気連通管４ｂ１が接続され、大気開放部４ｂは、外部と連通した状態となっている。第２ピストン６は、第１ピストン５の動きに連動して稼動し、減圧室４ａの体積を変更する。連結部材７を介して連結される第１ピストン５と第２ピストン６を用いることにより、両者を直線的に配置することができ、ヒートシンク１００をコンパクトに構成することができる。これにより、ヒートシンク１００の取り回しが良好なものとなる。
【００１６】
囲い部材１０は、ヒートシンク本体１の下側に装着される接続ブロック１２に保持されている。囲い部材１０を保持する接続ブロック１２は、ヒートシンク本体１に対して着脱自在とされており、囲い部材１０の形状、寸法等が異なる種々のアタッチメントとして準備されている。これにより、冷却対象となるＣＰＵ２２の大きさや形状の違いに対応することができる。囲い部材１０の下端部は、ヒートシンク１００をＣＰＵ２２上に設置する際に、ＣＰＵ２２が実装されている基板２１の表面に接触し、ＣＰＵ２２の周囲に閉じた空間である負圧発生部１１を形成する。負圧発生部１１は、減圧室４ａと連通しているため、減圧室４ａが減圧されると、これに伴って負圧発生部１１内も減圧され、負圧が生じる。負圧発生部１１内に負圧が発生すると、ヒートシンク本体１がＣＰＵ２２の上面に吸着する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ２２の上面にラバーシートである密着部材２３が介在しているため、ヒートシンク本体１は、密着部材２３を介してＣＰＵ２２に吸着する。
【００１７】
囲い部材１０は、可撓性を備えたゴム製の部材である。囲い部材１０は、可撓性を備えることにより基板２１に密着し易くなり、また、のちに詳述するように、変形することによって負圧発生部１１内の空気を追い出し、負圧発生部１１内を僅かに負圧とし、仮装着状態を創出することができる。
【００１８】
以上のようなヒートシンク１００を図１（Ａ）のようにＣＰＵ２２の上側に配置し、続いて図１（Ｂ）に示すようにヒートシンク本体１を、密着部材２３を介してＣＰＵ２２の上面に当接させる。このとき、囲い部材１０も基板２１の表面に接触しており、負圧発生部１１を閉じた空間としている。これにより、減圧室４ａ、減圧管８及び負圧発生部１１は、大気と分断された状態となる。そして、ＣＰＵ２２を動作させる。すると、ＣＰＵ２２が発熱し、その熱がヒートシンク本体１を介して駆動媒体Ｌを温める。駆動媒体Ｌの温度が上昇し、相変化が生じて体積が膨張すると、第１ピストン５が押し上げられる。第１ピストン５は、連結部材７を介して第２ピストン６と接続されているため、第１ピストン５５の移動に伴って、第２ピストン６も移動し、減圧室４ａの容積を拡大する。大気と分断された状態で容積が拡大した減圧室４ａ内の圧力は、低下する。内部の圧力が低下した減圧室４ａは、負圧発生部１１と連通しているため、負圧発生部１１内の空気を吸引し、負圧発生部１１内に負圧を発生させる。これにより、ヒートシンク本体１がＣＰＵ２２に吸着することができる。このような吸着状態は、ＣＰＵ２２の発熱が続く限り継続される。すなわち、試験継続中において、吸着状態を維持することができる。
【００１９】
ＣＰＵ２２の稼動状態が終了してＣＰＵ２２及びヒートシンク本体１の温度が低下すると、駆動媒体Ｌが気体から液体への相変化を起こし、その体積を縮小させる。この結果、第１ピストン５及び第２ピストン６が移動する。第２ピストン６が移動して減圧室４ａ内の体積が縮小すると、減圧室４ａと連通する負圧発生部１１内の圧力も上昇し、ヒートシンク本体１のＣＰＵ２２に対する吸着作用が解消され、ヒートシンク１００を取り外すことができる。このように、本実施形態のヒートシンク１００によれば、ヒートシンク本体１００をＣＰＵ２２に吸着させるための格別の動作は不要であり、ヒートシンク１００を容易に着脱することができる。
【００２０】
ところで、図２に示すように、減圧室４ａに、減圧解除弁４ｄを備えた大気導入管４ｃを接続し、減圧解除弁４ｄを操作することにより、任意のタイミングで負圧発生部１１内の圧力を高め、ヒートシンク１００を取り外すことができる。減圧解除弁４ｄは、大気と連通可能な大気導入管４ｃに設けられており、閉弁状態とすることによって、大気を遮断することができる。一方、減圧解除弁４ｄを開弁すれば、減圧室４ａを大気と連通させることができる。従って、ＣＰＵ２２の温度が高い状態であっても、減圧解除弁４ｄを開弁することによって負圧発生部１１内の圧力を大気状態に復帰させることができ、吸着作用を解消させてヒートシンク１００を取り外すことができる。このように、減圧解除弁４ｄを装備することによって、ＣＰＵ２２の冷却を待たずに即座にヒートシンク１００を取り外すことができる。なお、減圧解除弁４ｄは、閉弁状態においても大気側への空気の排出は可能とされていることが望ましい。後に詳述するように、閉弁状態の減圧解除弁４ｄを通じて減圧室４ａ内の空気を排出することで、容易にヒートシンク１００の仮装着状態を創出することができる。
【００２１】
つぎに、図３（Ａ）、（Ｂ）及び図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ、実施形態のヒートシンク１００の使用例について説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）は、この順に状態の変化を示している。図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すヒートシンク１００は、図２に示すヒートシンク１００の形態に対し、ガイドブロック１３を備えた形態となっている。ガイドブロック１３は、接続ブロック１２の下側に装着されており、基板２１の外周形状に沿った内周形状を有している。ガイドブロック１３を装備することにより、ヒートシンク１００を基板２１の外周形状に倣って降下させることができ、容易にヒートシンク本体１の位置決めを行うことができる。
【００２２】
まず、図３（Ａ）を参照すると、冷却対象となるＣＰＵ２２の上方にヒートシンク１００を配置する。このとき、駆動媒体Ｌは、液体となっている。また、減圧解除弁４ｄは、閉弁状態となっている。そして、図３（Ｂ）において、矢示５０で示すようにヒートシンク１００をＣＰＵ２２に向かって降下させる。このとき、ガイドブロック１３が基板２１の外周形状に沿って降下する。そして、囲い部材１０の下端部を基板２１の表面に接触させるとともに、囲い部材１０を撓ませる。囲い部材１０が撓むことによって負圧発生部１１内の空気が減圧管８を通じて矢示５１に示すように減圧室４ａに押し出される。そして、減圧室４ａ内の空気は、減圧解除弁４ｄを通じて外部へ排出される。この結果、負圧発生部１１内が僅かに負圧となり、ヒートシンク本体１が弱い力でＣＰＵ２２を吸着する仮装着状態となる。
【００２３】
ヒートシンク１００を仮装着状態とした後、ＣＰＵ２２を稼動させると、ＣＰＵ２２が発熱し、図４（Ａ）において、矢示５２で示すように伝熱され、ヒートシンク本体１が温まる。これにより、駆動媒体Ｌが温められる。そして、その温度が沸点Ｔ１を越えると気体へ相変化し、矢示５３で示すように体積が膨張する。駆動媒体Ｌの体積が膨張すると、第１ピストン５が矢示５４で示すように移動、すなわち、上昇する。これに伴って、矢示５５で示すように第２ピストン６も上昇する。
【００２４】
この結果、図４（Ｂ）において、矢示５６で示すように減圧室４ａの体積が増大する。これにより、減圧室４ａ内の圧力が低下し、負圧発生部１１内の空気が減圧管８を通じて吸引され、負圧発生部１１内の圧力が低下する。この結果、ヒートシンク本体１がＣＰＵ２２に吸着する。
【００２５】
このように、本実施形態のヒートシンク１００によれば、冷却対象部品が発する熱によりヒートシンク１００の冷却対象部品に対する吸着力を発揮することができる。また、冷却対象部品及びヒートシンク本体１が冷却されれば、自動的に吸着作用が解消される。このため、ヒートシンク１００の着脱に際し、オペレータの格別な操作は不要である。また、吸着力を創出するためのパイプ等の接続が不要である。例えば、吸着力を作り出すために真空引きを行うポンプと連結したパイプをヒートシンクに取り付けることが考えられる。しかしながら、このようなパイプの接続は、省スペースの面で好ましくないだけでなく、試験中にプリント基板２０を反転させる動作が伴う場合等に外れてしまう可能性があり、不都合である。また、パイプの接続は、パイプの剛性に起因して試験中にヒートシンクの姿勢変化を起こす可能性がある。本実施形態のヒートシンク１００によれば、これらの不都合を解消することができる。
【００２６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【００２７】
また、本実施形態は、冷却対象となる部品上へのヒートシンクの着脱を容易にすることを課題とする。しかしながら、かかる課題に限らず、本実施形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の課題の1つとして位置付けることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ヒートシンク本体
２  シリンダブロック
３  第１シリンダ
３ａ  駆動媒体収容室
３ｂ  大気開放部
３ｂ１  大気連通管
４  第２シリンダ
４ａ  減圧室
４ｂ  大気開放部
４ｂ１  大気連通管
４ｃ  大気導入管
４ｄ  減圧解除弁
５  第１ピストン
６  第２ピストン
８  減圧管
１０  囲い部材
１１  負圧発生部
１３  ガイドブロック
２０  プリント基板
２１  基板
２２  ＣＰＵ
２３  密着部材
１００  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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