(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に実装された発熱性回路素子と、
前記発熱性回路素子からの熱を放熱する放熱部材と、
前記放熱部材における前記発熱性回路素子の方向に対する押圧平面が調整された状態で当該放熱部材を前記基板に対して当該調整位置で固定可能な固定手段と、
前記放熱部材で前記発熱性回路素子を押圧するよう、弾性による復元力を用いて当該放熱部材を前記基板の方向に押圧する調整押圧手段と、を備え、
前記固定手段は、
前記放熱部材における前記押圧平面方向にスライド可能に支承されて当該押圧平面に対して傾斜した傾斜平面部が設けられた傾斜部材と、
前記基板に対して固定された固定枠における傾斜部と、
前記固定枠における傾斜部に前記傾斜部材を固定する傾斜部材固定具とを備え、
前記傾斜部材固定具により前記傾斜部材の傾斜平面部を前記固定枠の傾斜部に固定すると、前記放熱部材が前記基板に対して固定されるよう構成され、
前記調整押圧手段は、十字型の板バネにより構成され、該十字型の各方向から前記放熱部材を弾性の復元力で押圧し、該十字型の各方向端部における前記基板方向への押圧力を個別に調整できるよう構成されたことを特徴とする放熱構造。
【請求項２】
前記傾斜部材を前記放熱部材に対して位置決めすると共に、該傾斜部材を前記固定枠の傾斜部に対して位置決めすることにより、前記放熱部材の押圧平面が予め調整された位置で前記基板に対して位置決めされるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の放熱構造。
【請求項３】
前記放熱部材は、押圧平面方向に略長方形であり、
前記調整押圧手段は、該長方形の各対角線端部における前記基板方向への押圧力を個別に調整できるよう構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の放熱構造。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の放熱構造を用いて構成されたことを特徴とする情報装置。
【請求項５】
基板上に実装された発熱性回路素子と、前記発熱性回路素子からの熱を放熱する放熱部材と、を備えた放熱構造の製造方法であって、
前記放熱部材で前記発熱性回路素子を押圧するよう、弾性による復元力を用いて当該放熱部材を前記基板の方向に押圧すると共に該放熱部材の押圧平面を調整する調整押圧工程と、
前記調整押圧工程で前記放熱部材における前記発熱性回路素子の方向に対する押圧平面が調整された後に当該放熱部材を前記基板に対して当該調整位置で固定する固定工程と、を備え、
前記調整押圧工程では、十字型の板バネにより該十字型の各方向から前記放熱部材を弾性の復元力で押圧し、
前記板バネは、該十字型の各方向における復元力を、該十字型の各方向に配置されたネジの締め付け具合により互いに独立して調整可能に構成され、
前記放熱構造は、
前記放熱部材における前記押圧平面方向にスライド可能に支承されて当該押圧平面に対して傾斜した傾斜平面部が設けられた傾斜部材と、
前記基板に対して固定された固定枠における傾斜部と、
前記固定枠における傾斜部に前記傾斜部材を固定する傾斜部材固定具とを備え、
前記固定工程では、前記板バネにより前記押圧平面が調整された位置で前記傾斜部材固定具により前記傾斜部材の傾斜平面部を前記固定枠の傾斜部に固定することで、前記放熱部材を前記基板に対して固定することを特徴とする放熱構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性回路素子からの熱を放熱するための放熱構造、その放熱構造を用いて構成された情報装置、およびその放熱構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、演算処理速度の高速化に伴い、ＬＳＩなどの発熱性回路素子による消費電力は年々増加傾向にある。これにしたがって、ＬＳＩ冷却のためのヒートシンクもまた巨大化し続けている。
現状、スーパーコンピュータなどのハイエンドな演算処理装置では、ヒートシンクの重さは１ｋｇを超え、今後２ｋｇに達する見込みである。
【０００３】
こうした従来のヒートシンクによる放熱構造について、図９を参照して説明する。
図９に示すように、ヒートシンクは４隅をコイルバネによって基板方向に押し付けられ、各コイルバネの弾性による復元力が釣り合ったところで保持されることとなる。各コイルバネは、芯内に支柱が通っており、その支柱の規定する長さでネジによって蓋をされるように設置される。
このことにより、この支柱の規定する長さによりそのコイルバネの弾性による復元力が決定される。
【０００４】
このように、従来のヒートシンク取付構造では、ヒートシンクがある程度自由に動けるフローティング構造を採ることが一般的である。
ＬＳＩの実装時、基板とＬＳＩとの熱膨張係数の違いのためＬＳＩに反りが生じ、ＬＳＩの冷却に不利な状況が発生することがある。さらに、ＬＳＩは必ずしも水平に実装されるとは限らない。
こうしたＬＳＩの実装状態のバラツキを補正するために、このフローティング構造が一般的に用いられている。
【０００５】
また、従来の位置決め部材付き放熱器として、ＣＰＵが取り付けられているソケットに対して放熱器を前後方向に位置決めする位置決め部材と、左右方向位置決め部とを設けるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、従来のバネ固定具付きヒートシンクとして、直線状のバネ固定具の中間部を、ヒートシンク本体に対して上方から幅方向に沿った線接触で当接させ、遊びをもってそのバネ固定具の中間部がヒートシンクに固定されるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５９６４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の放熱構造では、次のような課題があった。
まず、フローティング構造でヒートシンクを保持しているため、振動や衝撃等が加わったときにその加重を吸収できないということである。
すなわち、フローティング構造を採っていることにより、ヒートシンクが固定されていないため、ちょっとした振動が加わっても１ｋｇ〜２ｋｇの金属の塊が揺れることになり、ＬＳＩや周囲の構造物を破損してしまう虞があった。
【０００８】
また、各コイルバネの芯内に配設された支柱の長さでヒートシンクの姿勢バランスが決定されてしまうため、ＬＳＩなどを取り付ける向きが固定されてしまう、すなわち縦置きと横置きといった設置方向が固定されてしまう問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献１のものは、放熱器を前後左右方向に位置決めする、すなわち１つの平面上における位置決めを行うためのものであり、放熱部材の設置平面を調整することについてまで考慮されたものではなかった。
【００１０】
また、上述した特許文献２のものは、バネ固定具によりヒートシンクを基板方向に押圧させるものであり、上述した従来の放熱構造と同様に、基板に対してはヒートシンクがフローティング構造で保持されることとなるため、振動や衝撃による荷重に対して安定させることについてまで考慮されたものではなかった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、発熱性回路素子の実装状態のバラツキを効果的に補正でき、発熱性回路素子を取り付ける向きも自在に設定できると共に、振動や衝撃による荷重に対しても安定した状態でヒートシンクを保持することができることで、大きくて重いヒートシンクであっても安定した状態で保持できる放熱構造、情報装置および放熱構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様としての放熱構造は、基板上に実装された発熱性回路素子と、上記発熱性回路素子からの熱を放熱する放熱部材と、上記放熱部材における上記発熱性回路素子の方向に対する押圧平面が調整された状態で当該放熱部材を上記基板に対して当該調整位置で固定可能な固定手段と、上記放熱部材で上記発熱性回路素子を押圧するよう、弾性による復元力を用いて当該放熱部材を上記基板の方向に押圧する調整押圧手段と、を備え、上記固定手段は、上記放熱部材における上記押圧平面方向にスライド可能に支承されて当該押圧平面に対して傾斜した傾斜平面部が設けられた傾斜部材と、上記基板に対して固定された固定枠における傾斜部と、上記固定枠における傾斜部に上記傾斜部材を固定する傾斜部材固定具とを備え、上記傾斜部材固定具により上記傾斜部材の傾斜平面部を上記固定枠の傾斜部に固定すると、上記放熱部材が上記基板に対して固定されるよう構成され、上記調整押圧手段は、十字型の板バネにより構成され、該十字型の各方向から上記放熱部材を弾性の復元力で押圧し、該十字型の各方向端部における上記基板方向への押圧力を個別に調整できるよう構成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記傾斜部材を上記放熱部材に対して位置決めすると共に、該傾斜部材を上記固定枠の傾斜部に対して位置決めすることにより、上記放熱部材の押圧平面が予め調整された位置で上記基板に対して位置決めされるよう構成されることが好ましい。
【００１８】
上記放熱部材は、押圧平面方向に略長方形であり、上記調整押圧手段は、該長方形の各対角線端部における上記基板方向への押圧力を個別に調整できるよう構成されることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の第２の態様としての情報装置は、上述した本発明の第１の態様としての放熱構造を用いて構成されたことを特徴とする。
また、本発明の第３の態様としての放熱構造の製造方法は、基板上に実装された発熱性回路素子と、上記発熱性回路素子からの熱を放熱する放熱部材と、を備えた放熱構造の製造方法であって、上記放熱部材で上記発熱性回路素子を押圧するよう、弾性による復元力を用いて当該放熱部材を上記基板の方向に押圧すると共に該放熱部材の押圧平面を調整する調整押圧工程と、上記調整押圧工程で上記放熱部材における上記発熱性回路素子の方向に対する押圧平面が調整された後に当該放熱部材を上記基板に対して当該調整位置で固定する固定工程と、を備え、上記調整押圧工程では、十字型の板バネにより該十字型の各方向から上記放熱部材を弾性の復元力で押圧し、上記板バネは、該十字型の各方向における復元力を、該十字型の各方向に配置されたネジの締め付け具合により互いに独立して調整可能に構成され、上記放熱構造は、上記放熱部材における上記押圧平面方向にスライド可能に支承されて当該押圧平面に対して傾斜した傾斜平面部が設けられた傾斜部材と、上記基板に対して固定された固定枠における傾斜部と、上記固定枠における傾斜部に上記傾斜部材を固定する傾斜部材固定具とを備え、上記固定工程では、上記板バネにより上記押圧平面が調整された位置で上記傾斜部材固定具により上記傾斜部材の傾斜平面部を上記固定枠の傾斜部に固定することで、上記放熱部材を上記基板に対して固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、発熱性回路素子の実装状態のバラツキを効果的に補正でき、発熱性回路素子を取り付ける向きも自在に設定できると共に、振動や衝撃による荷重に対しても安定した状態でヒートシンクを保持することができることで、大きくて重いヒートシンクであっても安定した状態で保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明に係る放熱構造、情報装置および放熱構造の製造方法を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
まず、本実施形態の概略について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態としての放熱構造は、消費電力が急増しているＬＳＩ（発熱性回路素子）の冷却のため巨大化が進むヒートシンクにおいて、本放熱構造を備えた情報装置に輸送等で振動や衝撃が加わった場合であっても、冷却対象であるＬＳＩそのものや、ＬＳＩが実装された基板を情報装置のメイン基板に接続するためのコネクタを、ヒートシンクが揺れることによるヒートシンク自重での荷重による破損から防ぎ、かつ、ヒートシンクの取付位置を自在とし、最適な位置への取付を可能としたことを特徴としている。
【００２３】
ヒートシンク固定枠１は、ヒートシンク１２が取り付けられるモジュールや筐体に固定される。すなわち、ＬＳＩ１３が実装される基板１１に対して固定されることとなる。
板バネ２は、ヒートシンク固定枠１に固定され、ヒートシンク１２を基板１１の方向、すなわちＬＳＩ１３へと押し付ける。
【００２４】
ネジ３は、十字型の板バネ２の各方向における押し付け力を締め具合により調整するのに用いられる。十字型の板バネ２の各方向への押し付け力を調整することにより、ＬＳＩ１３への押圧平面方向に略長方形であるヒートシンク１２の各対角線端部における基板１１方向への押し付け力を個別に調整することができ、このことによりヒートシンク１２の取付位置、すなわちＬＳＩ１３への押圧平面を調整することができる。
【００２５】
固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５は、ヒートシンク１２の取付位置調整に追従して動かすことができ、取付位置が決まったところでネジ６を締めることで、ヒートシンク１２を固定することができる。
【００２６】
このため、本実施形態としての放熱構造では、まずネジ３の締め付け具合により、十字型の板バネ２の各方向における弾性での復元力を調整し、ヒートシンク１２の取付位置をＬＳＩの実装状態に合わせて調整する。こうしてヒートシンク１２の取付位置調整が完了した後、固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５によって、ヒートシンクを固定する。
【００２７】
このようにして、本実施形態としての放熱構造では、ヒートシンク１２の取付位置調整を行い、ＬＳＩ１３への押圧平面を調整した後にヒートシンク１２の固定を行うので、ＬＳＩの形状や実装状態に追従してヒートシンク１２を正確に取り付けることができ、かつ、振動や衝撃等の外的要因が生じた際にもヒートシンクの自重による破損を防止できる。
【００２８】
次に、上述した本実施形態としての放熱構造の組み立て方法について、図３を参照して詳細に説明する。
図３を参照すると、本発明の一実施例としてのＬＳＩとヒートシンクとのギャップ調整機構の分解斜視図が示されている。
【００２９】
まず、熱伝導材１４はＬＳＩ１３上に盛られる。
そして、ヒートシンク固定枠１は、ヒートシンク１２が取り付けられる基板１１といったモジュールや筐体に、ヒートシンク取付対象のＬＳＩ１３から適当な距離を開けて固定される。このことにより、ヒートシンク固定枠１は、基板１１に対して固定される。
ここでいう適当な距離とは、板バネ２でヒートシンク１２を基板１１の方向に押圧することで熱伝導材１４を最適な形状まで潰し、ヒートシンク１２を固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５で固定できるおおよその位置とした距離である。細かい取付位置調整は、ネジ３によって行われる。
【００３０】
ヒートシンク１２は、固定位置調整具４を２個取り付けられ、ＬＳＩ１３および熱伝導材１４の上部に置かれる。
板バネ２は、ヒートシンク１２の上に置かれる。
そして４個のネジ３の締め具合によって板バネ２を押し付け、ヒートシンクの取付位置を調整する。
【００３１】
こうして調整された取付位置で、固定位置調整具４をヒートシンク１２の縁に沿って左右に動かし、２個ずつの固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５を用いて、ヒートシンク固定枠１にネジ６を２個用いてヒートシンク１２の位置を固定する。
【００３２】
ここで、固定位置調整具４（傾斜部材）およびヒートシンク固定具５（傾斜部材固定具）について、図４、図５を参照して詳細に説明する。
固定位置調整具４は、図４に示すように、固定位置調整具４をヒートシンク１２の縁端部に沿って、そのヒートシンク１２による押圧平面方向にスライド可能に支承させる枠はめ込み部４１と、その押圧平面に対して傾斜した調整用スライド部４２（傾斜平面部）とが接合されて構成される。
【００３３】
ヒートシンク固定具５は、図５に示すように、ネジ６によりヒートシンク固定枠１に固定するための貫通孔５１と、調整用スライド部４２をヒートシンク固定枠１の傾斜部１ａとの間で固定するための傾斜固定部５２とが設けられて構成される。
【００３４】
このように形成されることにより、図６、図７に示すように、ヒートシンク１２の押圧平面に対して傾斜した調整用スライド部４２が、ヒートシンク固定枠１における傾斜部１ａと、ヒートシンク固定具５の傾斜固定部５２との間に挟み込まれ、取付位置の調整後にネジ６により固定される。この固定により、ヒートシンク１２が基板１１に対して押圧平面を調整された調整位置に固定されることになる。
【００３５】
固定位置調整具４は、ヒートシンク１２の取付平面を調整する際、基板１１からの高さ方向に取付位置が変化すると、ヒートシンク１２の縁端部を枠はめ込み部４１により左右にスライドすることで、ヒートシンク固定枠１における傾斜部１ａとヒートシンク固定具５の傾斜固定部５２との間に挟み込まれる位置が変化し、ヒートシンク１２の取付位置に追従することができる。
【００３６】
このように、本実施形態としての放熱構造を組み立てる際には、まず、各構成部材を図１、図２に示される状態に組み合わせる。このときネジ６は締め切らず仮止めにとどめ、固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５を可動状態にしておく。
次に、図８に示すように４個のネジ３をそれぞれ順に回し、板バネ２の各方向における弾性の復元力を調整し、ヒートシンク１２の押圧平面が基板１１に対して平行となるように維持する。
【００３７】
ここで、始めにヒートシンク固定枠１を取り付ける際に、板バネ２から基板１１に対して所望の押圧力が生じる位置を算出して組み上げておく（印を用意しておく）と、ヒートシンクの水平状態及び固定位置の大まかな目安として利用することができる。
【００３８】
ヒートシンク１２の押圧平面調整が完了して取付位置が確定したら、固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５をネジ６で締め、２組とも固定する。このとき、固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５は、上述のようにヒートシンクの取付位置に追従可能であるので、ヒートシンク１２の押圧平面を自在に調整することができ、その調整位置で固定することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載するような効果を奏する。
第１の効果として、ヒートシンク１２を取り付ける際の押圧平面が自在に調整可能なので、ＬＳＩに過度の荷重を加えたり、冷却に不利な状態とすることなく、ヒートシンク１２を最適位置に調整して取り付けることができる。
【００４０】
第２の効果として、ヒートシンク１２を最適位置に調整した後にその調整位置で固定しているため、装置外部から振動や衝撃が加えられた場合であっても、大きくて重いヒートシンクがＬＳＩや周囲の構造物を破損しないようにすることができる。
【００４１】
すなわち、ヒートシンク１２を取り付ける際の押圧平面を調整する際、固定位置調整具４がヒートシンク１２の縁端部を枠はめ込み部４１により左右にスライドし、ヒートシンク固定枠１における傾斜部１ａとヒートシンク固定具５の傾斜固定部５２との間に調整用スライド部４２が挟み込まれる位置を変化させることができる。
このことにより、ヒートシンク１２の取付平面を調整する際、基板１１からの高さ方向に取付位置が変化した場合であっても、ヒートシンク１２の取付位置に追従することができ、その取付位置でヒートシンク１２を固定することができる。
このため、ヒートシンク１２を取り付ける際の押圧平面を自在に調整可能とすることができ、さらにその調整位置でヒートシンク１２を確実に固定することができる。
このことにより、ＬＳＩの実装状態にバラツキがあった場合であってもそのバラツキを効果的に補正でき、振動や衝撃による荷重に対しても安定した状態でヒートシンク１２を保持することができ、大きくて重いヒートシンクが用いられる場合であっても安定した状態で保持することができる。
【００４２】
このように、本実施形態としての放熱構造は、ＬＳＩとヒートシンク１２とのギャップを調整して固定できる機構となっているため、振動・衝撃等からヒートシンクによるＬＳＩや周囲の構造物への破損を効果的に防ぐことができる。
【００４３】
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施形態では、本実施形態としての放熱構造が板バネ２を含むこととして説明したが、板バネ２とネジ３とによりヒートシンク１２が押圧平面を調整され、その取付位置で固定された後で、板バネ２とネジ３とを取り外す構成であっても本発明は同様に実現することができる。
【００４４】
また、上述した実施形態としての放熱構造を備えた各種の情報装置にも、本実施形態は同様に適用することができる。
こうした本実施形態を適用した情報装置によれば、大きくて重いヒートシンクであっても安定して保持でき、好適な冷却特性を維持できるため、発熱の大きい回路素子であってもヒートシンクにより好適に冷却することができ、かつ、衝撃や振動などに対しても耐久性の高い構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態としての放熱構造の完成状態を示す斜視図である。
【図２】該完成状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）平面図である。
【図３】該放熱構造の分解斜視図である。
【図４】固定位置調整具４を２方向から示す斜視図である。
【図５】ヒートシンク固定具５を２方向から示す斜視図である。
【図６】固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５による固定状態を示すＡ−Ａ断面図とＣ詳細図である。
【図７】固定位置調整具４およびヒートシンク固定具５による固定状態を示すＢ−Ｂ断面図とＤ詳細図である。
【図８】ヒートシンク１２の押圧平面の調整方法を示す図である。
【図９】従来の放熱構造例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ヒートシンク固定枠（傾斜部を有する固定枠の一例）
２    板バネ（調整押圧手段の一例）
３    ネジ
４    固定位置調整具（傾斜部材の一例）
４１    枠はめ込み部
４２    調整用スライド部（傾斜平面部の一例）
５    ヒートシンク固定具（傾斜部材固定具の一例）
６    ネジ
１１    基板
１２    ヒートシンク（放熱部材の一例）
１３    ＬＳＩ（発熱性回路素子の一例）
１４    熱伝導材
【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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