(57)【要約】【課題】熱を高速に伝送して外部に放出できる、放熱効果の向上が図れる放熱台モジュールを提供すること。【解決手段】  主に平面方向に設ける高速熱伝導性を有する黒鉛層より構成する底板層部品と、平面に装着する底板層部品及びこれと垂直して取り付ける高速熱伝導性を有する埋設部品と、異方性を持つ高速熱伝導特性の熱伝導フレームを組み合わせて構成する。熱は埋設部品、底板層部品に伝導し、熱伝導フレームから外部に発散して滞留しない。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一つの台と、一つの底板層部品と、一つの熱伝導フレームと、一つの埋設部品とを含み、
一つの底板層部品を台の上に設け、
その底板層部品は複数の平面方向に快速熱伝導性を持つ黒鉛層であり、
一つの熱伝導フレームは、底板層部品の周りにはめ込み、
一つの埋設部品は、快速熱伝導性の特性を備えた材料で形成されて底板層部品の内部にはめ込まれ、
埋設部品を熱源の中心部に取り付けることにより、熱が埋設部品のはめ込み方向から伝送され、埋設部品が熱伝導する同時に、その周りに取り付けた底板層部品が熱をその平面の延伸方向に伝送し、底板層部品と、熱伝導フレームに伝送して、熱を外部に発散することを特徴とする、
放熱台モジュール。
【請求項２】
前記埋設部品は底板層部品と互いに垂直し、快速熱伝導特性を持つ黒鉛複合材料より構成することを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項３】
前記埋設部品は複数枚の黒鉛複合材料層より構成し、前記埋設部品内部に複数個の貫通溝を設け、埋設部品による金属棒の装入方向にたどって熱伝導効果を強化するため、前記溝の内部に金属棒を通すことを特徴とする請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項４】
前記埋設部品は金属棒であり、前記底板層部品上に複数個の貫通溝を設け、金属棒に複数個の外部に突き出す針部材を設けて、埋設部品による針部材の装着方向にたどって熱伝導効果を強化するため、針部材は底板層部品の溝に密着して通すことを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項５】
前記埋設部品は、異方性を持たない金属熱伝導効果を持つ複合材料であることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項６】
前記埋設部品は熱により、相変化を引き起こす熱伝導複合材料であることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項７】
前記埋設部品は、相変化を引き起こす熱伝導材料の黒鉛シートの巻物であることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項８】
前記埋設部品は立体三次元空間のスケルトン多孔構造に、異方性を持たない熱伝導材料を組み合わせて充填することを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項９】
前記埋設部品は熱伝導フレームと一体成型を可能であることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項１０】
前記熱伝導フレームは銅合金フレームであることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項１１】
前記熱伝導フレームの一端を密閉し他端は開放状態にし、逆Ｕ字型であることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項１２】
前記熱伝導フレームはアルミ合金フレームであることを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【請求項１３】
前記底板層部品の黒鉛層は階段状に配列され、これに合わせるための熱伝導フレーム内部にも階段状の突き出す部材を設けて、熱伝導フレームは、底板層部品上のそれぞれの黒鉛層にはめ込んで、熱伝導フレームと底板層部品を結合することを特徴とする、請求項１記載の放熱台モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の放熱台モジュール（放熱モジュールの構造）に関わるもので、一つの台、台の上に金属製放熱フィンを設ける。前記台に複数の黒鉛層より構成する平面底板部品を内部に設け、前記平面底板層部品と垂直する高速熱伝導性を備えた埋設部品を埋め込み、埋設部品は底板層部品と互いに垂直した黒鉛複合材又は異方性を持たない金属製の熱伝導複合材、又は熱により相変化を引き起こす熱伝導特性を持つ複合材の構造。さらに、前記底板層部品の周りに異方性を持たない高速熱伝導性を有する熱伝導フレームを挿入し、前記熱伝導フレームは底板層の部品と合わせて一つの放熱台を構成する。使用するときは、埋設部品の区域を熱の中心部に密着させ、熱より放出する熱は挿入部品により素早く吸入及び伝送する。一方、黒鉛層は異方性(anisotropic)特性を有する。よって、熱は埋設部品に伝導すると、ただちに水平状の黒鉛層から、前記周りに取り付けた熱伝導フレームに伝えて、熱を放熱フィンから外部に放出する、放熱台モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年以来、電子製品は絶えずに高密度パッケージと多機能化に発展しつつあるため、放熱の問題が非常に大きな課題として存在する。もし、これらの電子素子が完全な放熱対策を講じないと、その機能発揮できないばかりでなく、場合によっては、装置内部熱の急上昇により、電子製品の稼働など不安定状態が発生する。
【０００３】
従来、電子製品は使用中における電子部品の温度上昇対策として、銅、アルミなど熱伝導効率の高い金属製放熱シートを使い、電子部品から放出された熱は放熱シートの表面温度と外部の温度差異を利用して、外部に放出している。
【０００４】
しかしながら、いずれの金属製放熱モジュールも電子部品の面積及び発熱速度につれて、その体積が大きくなる一方、重量も増える。これに対して、電子製品は軽薄短小、コンパクト化潮流の中、電子製品内部の放熱空間は狭くなるほか、放熱シートの重量増により、その下方に取り付けた電子部品の圧損、またはその他の不具合状況が発生する。
【０００５】
そこで、図１に示す通り黒鉛を使用した放熱材(米国特許第6,758,263号)が開示されている。それは平面の黒鉛製の台座１００を設け、台座１００は熱と平行する高速熱伝導特性を有する。その台座１００に孔１０１を設け、その孔１０１に高速熱伝導性の埋設部品１１０を埋め込み、埋設部品１１０は銅金属などを用いる。その台座１００の上に複数個のお互いに平行した放熱フィン１２０を装着する。
【０００６】
この構造は、確かに黒鉛を金属の代わりに台座に使用することにより、放熱台の重量を軽くなる。しかし、黒鉛は高速熱伝導特性を有するが、その熱伝導に異方性(anisotropic)があるため、台座１００は埋設部品１１０から伝送してきた熱を吸収した後、その台座１００は熱の平行方向に高速熱伝導特性がありながら、熱を放熱フィン１２０に高速熱伝導の通路がないため、熱をフィンに介して発散することができない。そして、熱は台座１００に滞留し電子素子を破損させるか、または稼働ができなくなる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来技術の欠点を改善するため、考案人は長期にわたり、研究と実験を重ねた結果、熱を高速に伝送して外部に放出できる、放熱効果の向上が図れる放熱台モジュールを考案した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の目的は、一種の放熱台モジュールの提供に関わるもので、一つの台を設け、その台は底板層部品と熱伝導フレームの構造。その底板層部品は複数個の平行方向に対して、高速な熱伝導特性を有する黒鉛層より構成され、底板層部品は適切な位置に埋設部品を埋め込むための孔を設ける。その埋設部品は底板層部品の熱伝導方向から、垂直方向を互いに熱伝導する黒鉛複合材料又は異方性を持たない金属製伝熱材料、もしくは熱により相変化を引き起こす伝熱複合材料、あるいはこの三種類から構成する複合材料を用いる。さらに、底板層部品に一つの熱伝導フレームを密着した上、その台に放熱フィン部品を設ける。使用するとき、埋設部品を熱の中心部付近に貼り付けて、熱は埋設部品より伝導させる。さらに、埋設部品が熱を伝導するとき、その周りの底板層部品は熱を平面の延伸方向に伝導させ、底板層部品から熱伝導フレームに伝導し、熱を素早く外部に放出させる。このように、台は黒鉛複合材料など熱伝導性の良い材料より生産でき、放熱モジュール全体の重量を軽減できるほか、熱が台の上に滞留する悩みを解消できる。
【０００９】
本考案のもう一つの目的は、一種の放熱モジュールの提供に関わるもので、その台に取り付けた底板層部品は、階段状であり、熱伝導フレーム上も階段状の突起物をこれに合わせて設置し、熱伝導フレームの突起物は底板層部品に取り付けた異なる黒鉛層に取り付けて、熱伝導フレームと底板層部品を緊密にはめ込む。
【００１０】
本考案のさらなる目的は、一種の放熱台モジュールの提供に関わるもので、その埋設部品はシートの巻物、又は平板を重ねた塊状部材、あるいは立体三次元空間のスケルトン構造に異方性を持たない熱伝導材料を充填するか、もしくは相変化を引き起こす複合材料の塊状部材より構成できる。
【００１１】
すなわち、本願の第１考案は、一つの台と、一つの底板層部品と、一つの熱伝導フレームと、一つの埋設部品とを含み、一つの底板層部品を台の上に設け、その底板層部品は複数の平面方向に快速熱伝導性を持つ黒鉛層であり、一つの熱伝導フレームは、底板層部品の周りにはめ込み、一つの埋設部品は、快速熱伝導性の特性を備えた材料で形成されて底板層部品の内部にはめ込まれ、埋設部品を熱源の中心部に取り付けることにより、熱が埋設部品のはめ込み方向から伝送され、埋設部品が熱伝導する同時に、その周りに取り付けた底板層部品が熱をその平面の延伸方向に伝送し、底板層部品と、熱伝導フレームに伝送して、熱を外部に発散することを特徴とする、放熱台モジュールである。
本願の第２考案は、前記埋設部品は底板層部品と互いに垂直し、快速熱伝導特性を持つ黒鉛複合材料より構成することを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第３考案は、前記埋設部品は複数枚の黒鉛複合材料層より構成し、前記埋設部品内部に複数個の貫通溝を設け、埋設部品による金属棒の装入方向にたどって熱伝導効果を強化するため、前記溝の内部に金属棒を通すことを特徴とする前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第４考案は、前記埋設部品は金属棒であり、前記底板層部品上に複数個の貫通溝を設け、金属棒に複数個の外部に突き出す針部材を設けて、埋設部品による針部材の装着方向にたどって熱伝導効果を強化するため、針部材は底板層部品の溝に密着して通すことを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第５考案は、前記埋設部品は、異方性を持たない金属熱伝導効果を持つ複合材料であることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第６考案は、前記埋設部品は熱により、相変化を引き起こす熱伝導複合材料であることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第７考案は、前記埋設部品は、相変化を引き起こす熱伝導材料の黒鉛シートの巻物であることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第８考案は、前記埋設部品は立体三次元空間のスケルトン多孔構造に、異方性を持たない熱伝導材料を組み合わせて充填することを特徴とするを充填することを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第９考案は、前記埋設部品は熱伝導フレームと一体成型を可能であることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第１０考案は、前記熱伝導フレームは銅合金フレームであることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第１１考案は、前記熱伝導フレームの一端を密閉し他端は開放状態にし、逆Ｕ字型であることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第１２考案は前記熱伝導フレームはアルミ合金フレームであることを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
本願の第１３考案は前記底板層部品の黒鉛層は階段状に配列され、これに合わせるための熱伝導フレーム内部にも階段状の突き出す部材を設けて、熱伝導フレームは、底板層部品上のそれぞれの黒鉛層にはめ込んで、熱伝導フレームと底板層部品を結合することを特徴とする、前記第１考案に記載の放熱台モジュールである。
【考案の効果】
【００１２】
本考案は、熱を高速に伝送して外部に放出できる、放熱効果の向上が図れる放熱台モジュールを提供することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
以降に図面を参照しながら、本考案を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
本考案は一種の放熱台モジュールに関わるもので、図２、３、４、５に示すものは本考案の一実施例である。
台１０の上方に一つの放熱フィン部品２０を設ける。放熱フィン部品２０に底部２1を設ける。本実施例において、平板を用いて、その底部２１上に複数個の整列されたフィン・シート２２を設ける。
台１０は一組の底板層部品１１と中空の熱伝導フレーム４０とにより構成する。
底板層部品１１は平面方向に高速熱伝導特性を持った複数の黒鉛層１２より構成する。
黒鉛層１２の下から上に来る面積は段階的に縮小の階段状配列とする。底板層部品１１の適切な位置にすべての黒鉛層１２を貫通する孔１３を設ける。その孔１３に埋設部品３０をはめ込む。
本実施例において、埋設部品３０は相変化を引き起こす熱伝導部材を充填した上、黒鉛・シートを巻き込んた部材（ただし、その技術を熟知するものは、異方性を持たない金属製熱伝導複合材料、又は熱により、相変化を引き起こす熱伝導複合材料に代えることができる。）よりなる。
埋設部品３０は熱を高速に伝送するように端面を熱源に密着しておくと共に、底板層部品１１とは互いに垂直の関係になる。その埋設部品３０と孔１３の接続箇所に伝熱ペスト（クリーム）５０を塗布する。その伝熱ペスト（クリーム）５０は高温により溶解し、相変化を引き起こすため、埋設部品３０と底板層部品１１は緊密に貼り付けられる。
【００１５】
さらに、その底板層部品１１の周辺に中空の熱伝導フレーム４０をはめ込む。
本実施例においては、銅合金フレームを用いる。その熱伝導フレーム４０の内部に複数個階段状に配列された突起物４１を設ける。その突起物４１は底板層部品１１内部に設けられたそれぞれの黒鉛層１２にはめ込む。
これらの突起物４１と底板層部品１１との間に相変化を引き起こす伝熱ペスト（クリーム）５０を塗布して、熱伝導フレーム４０と底板層部品１１の周りを緊密にはめ込む。
【００１６】
さらに、その熱伝導フレーム４０の上部または上下の開口部は、底板層部品１１を熱伝導フレーム４０内部に装入した後、熱伝導シート１４を貼り付けて、熱伝導フレーム４０と底板層部品１１との接合を強化する。
【００１７】
使用するときは図５に示す通り、本考案を実施したものを発熱するプロセッサー６０上に貼り付けて、埋設部品３０を発熱するプロセッサー６０の熱源中心部に密着させ、熱を埋設部品３０から装入方向にたどって外側に伝送し、埋設部品３０から放熱フィン部品２０に伝送した後、埋設部品３０は熱をその周りの底板層部品１１に伝えて、底板層部品１１は熱を平面の延伸方向に伝導し底板層部品１１から熱伝導フレーム４０に伝送し、熱を放熱フィン部品２０から外部に発散させる。
このように、底板層部品１１と埋設部品３０とも黒鉛熱伝導黒鉛複合材料を用いるため、放熱モジュール全体の重量を軽減できるほか、熱が台１０に滞留する問題が起きない。
【実施例２】
【００１８】
図６に示す通り、台１０の上部に一つの放熱フィン部品２０を取り付ける。
その放熱フィン部品２０の上に底部２1を設けて、底部２１上に複数個の整列されたフィン２２を設ける。
【００１９】
台１０は一つの底板層部品１１と中空の熱伝導フレーム４０とより構成する。底板層部品１１は複数層の平面方向の高速熱伝導特性を持つ黒鉛層１２より構成し、底板層部品１１の適切な位置にすべての黒鉛層１２を貫通する孔１３を設け、その孔１３に埋設部品３０をはめ込む。
本実施例において、埋設部品３０は相変化を引き起こす熱伝導部材を充填した上、黒鉛・シートの巻物（ただし、その技術を熟知するものは、異方性を持たない金属製熱伝導複合材料、又は熱により相変化を引き起こす熱伝導複合材料で代わることができる。）を用いる。
埋設部品３０は熱を迅速に伝達する断面を熱源に密着しておく、底板層部品１１と互いに垂直させる。その埋設部品３０と孔１３の接続箇所に伝熱ペスト（クリーム）５０を塗布し、その伝熱ペスト（クリーム）５０は高温により溶解し、相変化を引き起こして、埋設部品３０と底板層部品１１を密着させる。
【００２０】
さらに、その底板層１０の周辺に熱接触面の開口部を逆Ｕ型熱伝導フレーム４０を密着させる。本実施例において、銅合金フレームを用いる。その熱伝導フレーム４０内部に複数個階段状に配列した突起物４１を設ける。突起物４１は底板層部品１１内部に設けたそれぞれの黒鉛層1２にはめ込む。これらの突起物４１と底板層部品１１との間に相変化を引き起こす伝熱ペスト（クリーム）５０を塗布して、熱伝導フレーム４０と底板層部品１１の周りを密着させる。
【００２１】
さらに、熱伝導フレーム４０の開口部は、底板層部品１１を熱伝導フレーム４０にはめ込む、熱伝導シート１４を貼り付けて、熱伝導フレーム４０とプロセッサー６０との熱伝導と密着性を強化する。
【実施例３】
【００２２】
図７に示す通り、この台１０は底板層部品１１と熱伝導フレーム４０より構成され、台１０の内部に孔１３を設ける。孔１３の内部に埋設部品３０を埋め込む。
本実施例において、埋設部品３０は複数個の直立した板状の黒鉛層より構成する。その埋設部品３０の内部に複数個の貫通溝３１を設け、溝３１内部に金属棒３２を通しておく。
埋設部品３０の金属棒３２を通した方向にたどる熱伝導効果を強化させる。使用するときは、台１０にはめ込んだ埋設部品３０黒鉛の高速熱伝導一端を熱源（図示していない）上に取り付けて、埋設部品３０直立板状の黒鉛層は特定方向の熱伝導を加速する特性と、金属棒３２の異方性を持たない熱伝導特性と合わせて、熱を底板層部品１１と熱伝導フレーム４０に伝送した上、外部に発散する。
【実施例４】
【００２３】
図８に示す通り、台１０は一つの底板層部品１１及び熱伝導フレーム４０より構成し、台１０の内部に孔１３を設けて、その孔１３に埋設部品３０を埋め込む。
埋設部品３０は本実施例において、黒鉛又は合金複合材より構成した立体三次元空間のスケルトン構造を用いる。
さらに、その構造体に異方性を持たない熱伝導材料を充填する。黒鉛複合材料は、熱を一定方向に素早く伝送する特性を持つ。さらに、立体三次元空間のスケルトン構造によって、異方性を持たない高速熱伝導特性を発揮して、熱を外部に伝送できる。
熱を外側に伝送するとき、埋設部品３０は熱を底板層部品１１に設けた各層の黒鉛に伝送した後、各層の黒鉛平面方向の快速熱伝導特性により、熱を外部に発散する。
【実施例５】
【００２４】
図９に示す通り、台１０は一つの底板層部品１１及び熱伝導フレーム４０より構成する。台１０の上に設けた底板層部品１１に上と下向き内側に引き込んだくぼみ部３４を設け、くぼみ部３４に複数個の貫通孔３１を内部に設ける。
くぼみ部３４は円形、正方形又はその他いずれの形状とする。
かつ、そのくぼみ部３４に埋設部品３０を入れることができる。
埋設部品３０は金属棒３２であり、その金属棒３２に複数個の外部に突き出す針部材３３を設ける。
針部材３３は溝３１に密着するように取り付けて、埋設部品３０は針部材３３を通した方向の熱伝導効果を発揮する。
さらに、その金属棒３２と底板層部品１１は互いに垂直して熱源の上におく、熱を外部に伝送させるとき、金属棒３２の針部材３３により、熱を底板層部品１１に取り付けられた各層の黒鉛に伝送してから、各層の黒鉛の平面方向による快速熱伝導特性を利用し、熱を熱伝導フレーム４０に伝送して、外部に発散する。
【実施例６】
【００２５】
図１０に示す通り、台１０は一つの底板層部品１１及び熱伝導フレーム４０より構成する。
その台１０に孔１３を設け、孔１３の内部に埋設部品３０を埋め込む。その埋設部品３０と熱伝導フレーム４０は一体成型加工とする。
本実施例において、熱伝導フレームは銅合金部材を用いる。使用するときは、台１０を熱源部に取り付ける。熱を外側に伝送するとき、埋設部品３０より底板層部品１１の各層の黒鉛に伝えて、黒鉛層の平面方向による快速熱伝導特性により、熱を外部に発散する。
【００２６】
以上に説明した通り、本考案は物品の形状、構造、装置とも新規性を有し、先行技術の各種欠点が改良され、使用効果を向上でき、実用性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】先行装置の概略図である。
【図２】本考案一実施例の立体概略図である。
【図３】本考案一実施例の立体分解概略図である。
【図４】本考案一実施例の平面図である。
【図５】本考案一実施例を実施するときの断面平面図である。
【図６】本考案実施例２の断面概略図である。
【図７】本考案実施例３の立体概略図である。
【図８】本考案実施例４の立体概略図である。
【図９】本考案実施例５の立体概略図である。
【図１０】本考案実施例６の断面概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０・・・台
１１・・・底板層部品
１２・・・黒鉛層
１３・・・孔
１４・・・伝熱シート
２０・・・放熱フィン部品
２１・・・底部
２２・・・フィン
３０・・・埋設部品
３１・・・溝
３２・・・金属棒
３３・・・針部材
３４・・・くぼみ部
４０・・・熱伝導フレーム
４１・・・突起物
５０・・・伝熱ペスト(クリーム)
６０・・・プロセッサー
【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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