(57)【要約】【課題】冷却性能が高く、軽量なヒートシンクを備えた冷却装置を提供する。【解決手段】ヒートシンク１は基板９と、プレート状フィンからなる第一のフィン群５と、第二のフィン群７とから構成されている。第一のフィン群５は基板９の裏面９ｃに放射方向に配置され、第二のフィン群７は基板９の表面９ａに放射方向に配置される。冷却用ファン３を、複数枚のブレード１７を有し、モータ１９によって回転させられるインペラ１６を備えて、ヒートシンクの第二のフィン群７の上方にインペラ１６が位置するようにヒートシンクに対して取り付ける。【選択図】        図１
2004235171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置であって、
表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基板と、
前記基板の裏面に対して熱伝達可能に取り付けられ、複数のプレート状放熱フィンが前記熱源を取り囲むように放射方向に配列された第一のフィン群と、
前記基板の表面に対して熱伝達可能に取り付けられ、複数のプレート状放熱フィンが放射方向に配列された第二のフィン群とからなる放熱フィンユニットを具備するヒートシンクと、
複数枚のブレードを有しモータによって回転させられるインペラを備え、前記ヒートシンクの前記第二のフィン群の上方に前記インペラが位置するように前記ヒートシンクに対して取り付けられた冷却用ファンとを具備し、
前記冷却用ファンは前記第一のフィン群の放熱フィンと前記第二のフィン群の放熱フィンに冷却用空気を流すように動作することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記基板の裏面中央部に凸部が形成され前記第一のフィン群の放熱フィンが前記凸部の側面と熱伝達可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第一のフィン群の放熱フィンと前記第二のフィン群の放熱フィンの少なくとも一枚が前記基板の表面外縁および前記基板の裏面外縁よりも一部突設して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置に関するものであり、特にＣＰＵ等の電子部品を冷却するのに好適な冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターに用いられるＣＰＵ等の電子部品から発生する熱量は、その高性能化に伴って益々増大する傾向にある。米国特許第６４１１５１０号（特開２００１−１９８１４０号公報）及び米国特許第６４１９００７号（特開２００１−１０２３０６号公報）には複数枚のプレート状フィンを基板表面に対して所定の傾斜角を形成して放射方向に配置したヒートシンクを用いる冷却装置が示されている。これらの冷却装置のヒートシンクでは、熱源からの熱は基板裏面から基板内部を伝導して基板表面へ伝わり、基板表面に配置された放熱フィンを通して冷却ファンにより外部へ排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの冷却装置のヒートシンクでは、熱源からの熱が基板裏面から基板内部を伝導して基板表面へ流れる間に放熱過程がないため基板自体が熱抵抗として作用し装置の冷却性能を大きく向上させることが困難である。またヒートシンクにおける基板の重量比が４０％以上を占めているため装置全体の重量が大きくなる問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、冷却性能が高く、軽量なヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置を改良の対象とする。ヒートシンクは、表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基板と、基板の裏面に対して熱伝達可能に取り付けられ複数のプレート状の放熱フィンが熱源を取り囲むように放射方向に配列された第一のフィン群と、基板の表面に対して熱伝達可能に取り付けられ複数のプレート状の放熱フィンが放射方向に配列された第二のフィン群とからなる放熱フィンユニットを具備する。
【０００６】
冷却用ファンは、複数枚のブレードを有しモータによって回転させられるインペラを備え、ヒートシンクの第二のフィン群の上方にインペラが位置するようにヒートシンクに対して取り付けられる。冷却用ファンは第一のフィン群の放熱フィンと第二のフィン群の放熱フィンに冷却用空気を流すように動作する。
【０００７】
本発明で用いるヒートシンクには基板の裏面中央部に凸部が形成され第一のフィン群の放熱フィンが凸部の側面と熱伝達可能に取り付けられている。そして第一のフィン群の放熱フィンと第二のフィン群の放熱フィンの少なくとも一枚が基板の表面外縁および基板の裏面外縁よりも一部突設して配置されている。
【０００８】
熱源がヒートシンクの基板裏面に形成された凸部と接触し熱が基板内部を伝導して基板表面に伝わる過程において、本発明で用いるヒートシンクには基板裏面に第一のフィン群の放熱フィンが配置されているので熱が基板内部を伝導する際、凸部側面および基板裏面から放熱フィンへ熱が流れる。この熱は基板表面へ到達することなく直接外部へ排出され、第一のフィン群によって排出されなかった熱は基板表面から第二のフィン群を経て排出される。したがって基板裏面に配置された第一のフィン群と基板表面に配置された第二のフィン群の両方から放熱が可能になるため装置の冷却性能が向上する。
【０００９】
第一のフィン群の放熱フィンと第二のフィン群の放熱フィンは基板表面および裏面外縁から突設して配置されているため、冷却用ファンからの空気はまず第二のフィン群を流れ基板表面を経て第二のフィン群へ流れ込み、また一部は第二のフィン群から直接第一のフィン群へ流れ込む。基板が小さく、第二のフィン群と第一のフィン群の放熱フィンの基板表面および裏面外縁からの突設が大きいほど第二のフィン群から第一のフィン群へ流れる空気の流量は増大し、第一のフィン群による冷却性能は向上するので基板の小型化が可能になる。
【００１０】
このように本発明によれば、熱源からの熱を基板裏面に配置された第一のフィン群と基板表面に配置された第二のフィン群の両方から放熱し、基板を小型化することによって、重量を増加させることなく装置の冷却性能大幅に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るヒートシンクを備えた冷却装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の冷却装置の第１の実施の形態の概略分解斜視図であり、図２はこの実施の形態で用いるヒートシンクの分解斜視図である。そして図３は本発明の冷却装置の第２の実施の形態で用いるヒートシンクの斜視図である。
【００１２】
図１に示されるように、この冷却装置は、ヒートシンク１と冷却用ファン３とから構成されている。ヒートシンク１は基板９と、プレート状フィンからなる第一のフィン群５と、第二のフィン群７とから構成されている。基板９は、熱伝導性に優れ加工が容易な、例えばアルミニウム合金または銅合金に代表される金属材あるいは内部にヒートパイプ構造をもつ板状構造体、またあるいはカーボンシートのような非金属材などにより構成することができる。
【００１３】
第一のフィン群５および第二のフィン群７は、熱伝導の良好な金属材または非金属材による複数のプレート状フィンからなり、第一のフィン群５は基板９の裏面に放射方向に配置され、第二のフィン群７は基板９の表面に放射方向に配置される。第一のフィン群５は基板９の裏面外縁よりも突設して配置され、第二のフィン群７は基板９の表面外縁よりも突設して配置される。
【００１４】
図２に示すように基板９は表面９ａ、側面９ｂ、裏面９ｃを備える。第一のフィン群５は側面９ｂおよび裏面９ｃと結合され、第二のフィン群７は表面９ａと結合される。第一のフィン群５と側面９ｂおよび裏面９ｃとの結合ならびに第二のフィン群７と表面９ａとの結合は基板からの熱を効率的に第一のフィン群５と第二のフィン群７へ伝道する必要があるので、熱伝導性接着剤、半田付け、ロウ付けあるいは溶接、またあるいは超音波溶接等を用いて行うのが望ましい。
【００１５】
図１に戻って冷却用ファン３はインペラ１６を備えている。このインペラ１６は、複数枚のブレード１７を有し、モータ１９によって回転させられる。冷却用ファン３とヒートシンク１との固定は係止部１５と第二のフィン群７の外周に形成された凹部１１によって行う。
【００１６】
冷却用ファン３から吹き付けられた空気は第二のフィン群７の内部を流れ基板９の表面９ａに達し、第一のフィン群５の内部を通って外部に排出される。また一部は第二のフィン群７から基板表面９ａを経由しないで直接第一のフィン群５へ流れ出る。
【００１７】
図３に示すように第二のフィン群７の放熱フィンの取り付け角度を変化させることにより、図に示していない冷却用ファンの風量に応じて最適のヒートシンクを提供することができる。
【００１８】
上記の実施の形態に基づいて、第一のフィン群として９ｍｍ×０．３ｍｍ×２０ｍｍの銅製フィン１２０枚、第二のフィン群として３０ｍｍ×０．３ｍｍ×３４ｍｍの銅製フィン７７枚を用いてヒートシンクを作成し、７０Ｗの熱源を接触させて、冷却性能を試験したところ、重量が４２０ｇで０．２５℃／Ｗの性能を確認した。そして、従来最も高性能と思われる比較用冷却装置を用いて同じ試験をしたところ重量が６９０ｇで０．２８℃／Ｗであった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、装置の重量を増加させることなく、冷却性能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置の第１の実施の形態の概略分解斜視図である。
【図２】第１の実施の形態で用いるヒートシンクの分解斜視図である。
【図３】本発明の冷却装置の第２の実施の形態で用いるヒートシンクの斜視図である。
【符号の説明】
１    ヒートシンク
３    冷却用ファン
５    第一のフィン群
７    第二のフィン群
９    基板
９ａ  基板表面
９ｂ  基板側面
９ｃ  基板裏面
１１  凹部
１５  係止部
１６  インペラ
１７  ブレード
１９  モータ
【図１】
2004235171.tif 000003
【図２】
2004235171.tif 000004
【図３】
2004235171.tif 000005