(57)【要約】【課題】ＣＰＵ等の発熱部品から発せられた熱を効率よく筐体外部へ放熱させて、筐体内部に熱が蓄積されることを防止できる半導体素子用冷却装置を提供すること。【解決手段】筐体に内装された基板等に装着されるＣＰＵ等の発熱部品で構成された発熱部を有し、前記発熱部品と筐体にヒートパイプが密着し、該発熱部の熱をヒートパイプにより筐体まで輸送し、該筐体で放熱部を構成し、前記放熱部において、前記ヒートパイプが密着する部分の筐体部分の壁を取り除き、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付け、前記ヒートパイプと前記放熱フィンが直接もしくは熱伝導性素材を通して接触するようにした。【選択図】図１
2005093969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に内装された基板等に装着されるＣＰＵ等の発熱部品で構成された発熱部を有し、前記発熱部品と筐体にヒートパイプが密着し、該発熱部の熱をヒートパイプにより筐体まで輸送し、該筐体で放熱部を構成したことを特徴とする半導体素子冷却装置。
【請求項２】
前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付けたことを特徴とする請求項１記載の半導体素子冷却装置。
【請求項３】
前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプが密着する面を放熱フィンで構成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子冷却装置。
【請求項４】
前記前記筐体のヒートパイプ及び放熱フィンが密着する面を熱伝導性素材で構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体素子冷却装置。
【請求項５】
前記放熱部において、前記ヒートパイプが密着する部分の筐体部分の壁を取り除き、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付け、前記ヒートパイプと前記放熱フィンが直接もしくは熱伝導性素材を通して接触するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子冷却装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプとしてプレート型多孔細管ヒートパイプを使用したことを特徴とする請求項１〜５に記載の半導体素子冷却装置。
【請求項７】
前記基板に装着されたＣＰＵ等の発熱部品に密着されているヒートパイプを基板端部でターンさせて前記筐体に密着させたことを特徴とする請求項１〜６に記載の半導体素子冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、筐体内部に配設されたＣＰＵなどの発熱部品を冷却するための電子機器用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年の半導体素子の発熱密度の増加及びそれを収納する筐体の小型化に伴い、筐体内での放熱が困難になってきている。例えば、パソコンに搭載されるＣＰＵは、動作クロックの高速化、高集積化がなされて飛躍的に性能が向上している。しかしながら、このＣＰＵは、高性能化されればされるほど、動作時における発熱量は一般的に多くなる。パソコンを製造するにあたって、このような高性能化されたＣＰＵを採用するには、まず第１に、ＣＰＵ等の発熱部品から発せられた熱を効率良く放熱させる手段、すなわち、熱対策を講じる必要がある。スーパーコンピュータなど、大量の熱を発生するプロセッサには水冷方式のものもあるが、この方式を汎用コンピュータに採用すれば、極めてコスト高となり、また、装置が大型化する虞があり、あまり現実的とはいえない。【０００３】  そこで一般的に行われている冷却手段は、ヒート・シンクとクーラーという小さな強制空冷ファンとを組み合わせてＣＰＵ等の発熱部品に密着させて、発熱部品から発せられた熱を放出するようになっている。このような冷却手段に改良を試みたものとして、たとえば、特許文献１に開示されたＣＰＵ冷却構造がある。【０００４】  このＣＰＵ冷却構造によれば、アクティブヒートシンクとＣＰＵ表面との間に、高い熱伝導性を有し所要の撓み量を持った金属製冷却導板を挟装することで、ＡＨＳの固定用スプリング部材の変形量を吸収し、しかも、十分な熱伝導性を発揮できる、としている。【０００５】  しかしながら、この先行技術は、アクティブヒートシンクとＣＰＵ表面との密着度を高めることで冷却性の向上を図るものであり、かかる技術的手段では、昨今の高性能化された発熱部品の発熱量に対応することはできない。かりに大型アクティブヒートシンクと大型のファンとを組み合わせれば、一見問題は解決するように思われるが、しかしながら以下の問題が惹起する。【０００６】  第１の問題点は、さらなる小型軽量化を目指す昨今のパソコンに対し、冷却装置を大型化することは実装エリアの確保が難しく、そもそも、小型軽量化という技術的課題と逆行することになり、とても採用できるものではない。【０００７】  第２の問題点は、仮に、冷却装置を大型化して採用したとしても、その技術的手段は旧来通りのため、ファン一体型ヒートシンクからの放熱は、パソコン内部の温度を上昇させ、他のユニット・部品などに影響を与える虞がある。電源部に設けられたファンのようにパソコン内を吹き抜けるファンが別途設けられていても、十分な冷却効果が得られるとは言い難く、また、このファンも大型化すればその駆動音や風きり音等が大きくなり、とても採用できるものではない。そこで、昨今、旧来の冷却手段から脱却し、ヒートパイプを採用した冷却手段が提案されてきている。【０００８】  従来技術このヒートパイプを採用したものとして、たとえば、特許文献２に開示された携帯型電子機器の冷却制御方法および冷却装置と、特許文献３に開示されたコンピュータの冷却装置と、特許文献４に開示されたパソコンの冷却装置と、特許文献５に開示されたパソコンの冷却装置等がある。【０００９】  まず、特許文献２に開示された携帯型電子機器の冷却制御方法および冷却装置には、ヒー��パイプの一端（受熱部）が接続された金属ブロックと、熱拡散板、放熱板を介して該金属ブロックに一体的に固定されたＣＰＵ（パッケージ）と、ヒートパイプに他端（放熱部）が固定されパソコン側面に内装されたフィンとを備えて構成されたノートパソコンが開示されており、このノートパソコンは、ヒートパイプを介してＣＰＵ（パッケージ）から発せられた熱が駆動させたフィンによって外部放熱されるようなっている。【００１０】  特許文献３に開示されたコンピュータの冷却装置は、中央演算処理装置などの発熱部品の熱を、電源ファン下流に設けられたヒートシンクまでヒートパイプにより伝熱して放出し、伝動ファンからの送風によってコンピュータ外部へ放出するようになっている。【００１１】  特許文献４に開示されたパソコンの冷却装置は、ＣＰＵに少なくとも２本のヒートパイプの一端部が熱授受可能に配設されると共に第２のヒートパイプの他端部が、パソコン本体とディスプレイとの連結個所の近傍に配設されたヒンジ機構に熱授受可能に配設され、第１ヒートパイプの他端部が前記ヒンジ機構から隔離してパソコン内に設けられたヒートシンクに熱授受可能に配設されており、ＣＰＵから発せられた熱は、ヒートパイプを介してヒートシンクに伝熱されてコンピュータ外部へ放出するようになっている。【００１２】  特許文献５に開示されたパソコンの冷却装置は、筐体内部に配設された複数個の発熱部材をヒートパイプによって連絡すると共に、ヒートパイプ一端部を伝動ファンに隣接して設けられたヒートシンクに接続された構成になっており、発熱部材から発せられた熱は、ヒートパイプを介してヒートシンクに伝熱し伝動ファンによってコンピュータ外部へ放出するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−３０８４８２号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８５９４号公報
【特許文献３】特開２０００−２５０６６０号公報
【特許文献４】特開２０００−２７７９６３号公報
【特許文献５】特開平１１−６７９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】  しかしながら、これら従来技術で挙げた冷却手段は、いずれもヒートパイプ放熱部がパソコン筐体内部に配設されたファンに連絡された構成になっている。してみれば、この冷却手段ではパソコン内部に熱が蓄積される虞があり、他の部品への影響などを勘案すれば、極めて好適とは言い難い。【００１４】そこで、本発明は、ＣＰＵ等の発熱部品から発せられた熱を効率よくパソコン外部へ放熱させて、パソコン内部に熱が蓄積されることを防止できるパソコン冷却装置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】
【００１５】  上記課題を解決するために、本発明における半導体素子冷却装置は、下記の技術的手段を講じた。
請求項１の発明によれば、筐体に内装された基板等に装着されるＣＰＵ等の発熱部品で構成された発熱部を有し、前記発熱部品と筐体にヒートパイプが密着し、該発熱部の熱をヒートパイプにより筐体まで輸送し、該筐体で放熱部を構成した。
請求項２の発明によれば、前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付けた。該フィンとしてはコルゲートフィン等が考えられる。
請求項３の発明によれば、前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプが密着する面を放熱フィンで構成した。該フィンとしてはコルゲートフィン等が考えられる。
請求項４の発明によれば、前記前記筐体のヒートパイプ及び放熱フィンが密着する面を熱伝導性素材で構成した。該フィンとしてはコルゲートフィン等がある。
請求項５の発明によれば、前記放熱部において、前記ヒートパイプが密着する部分の筐体部分の壁を取り除き、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付け、前記ヒートパイプと前記放熱フィンが直接もしくは熱伝導性素材を通して接触するようにした。熱伝導性素材としては、シリコングリースや熱伝導シート等がある。
請求項６の発明によれば、前記ヒートパイプとしてプレート型多孔細管ヒートパイプを使用した。プレート型多孔細管ヒートパイプとしてはアルミニウム系やマグネシウム系可曉性金属を押出し形成により成型し、該通路を蛇行や非蛇行等としたものを用いることができる。
請求項７の発明によれば、前記基板に装着されたＣＰＵ等の発熱部品に密着されているヒートパイプを基板端部でターンさせて前記筐体に密着させた。
【発明の効果】
【００１５】  本発明は以上のように構成したから、下記の有利な効果を奏する。
請求項１の発明によれば、筐体に内装された基板等に装着されるＣＰＵ等の発熱部品で構成された発熱部を有し、前記発熱部品と筐体にヒートパイプが密着し、該発熱部の熱をヒートパイプにより筐体まで輸送し、該筐体で放熱部を構成したことにより、筐体に熱を伝え筐体外に発熱することにより筐体内の温度を上げることがなくなり、筐体内の他の電子機器に高温になることによる障害の発生を抑えることができる。
請求項２の発明によれば、前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付けたことにより、筐体外への放熱効率をさらにあげることができる。
請求項３の発明によれば、前記放熱部において、前記筐体のヒートパイプが密着する面を放熱フィンで構成した。このような構成にすることにより、筐体とフィン及び筐体とヒートパイプの２箇所の接触加工工程をフィンで構成された筐体とヒートパイプの一回の接触加工工程にすることができる。
請求項４の発明によれば、前記前記筐体のヒートパイプ及び放熱フィンが密着する面を熱伝導性素材で構成したことにより、筐体がヒートパイプから放熱フィンへのが熱抵抗になることを防ぐことができるようになる。
請求項５の発明によれば、前記放熱部において、前記ヒートパイプが密着する部分の筐体部分の壁を取り除き、前記筐体のヒートパイプとは反対面に放熱フィンを取り付け、前記ヒートパイプと前記放熱フィンが直接もしくは熱伝導性素材を通して接触するようにした。このような構成にすることにより、筐体の材質を熱伝導率の良い材質にする必要がなくなり、筐体の材質の選択肢が増え、さらにヒートパイプから直接フィンに熱伝導をすることができ、熱抵抗を極力減らすことができるようになる。
請求項６の発明によれば、前記ヒートパイプとしてプレート型多孔細管ヒートパイプを使用した。このような構成にすることにより、本件発明の半導体素子冷却装置は姿勢に影響されること無くあらゆる姿勢で良好な放熱を行うことができる。
請求項７の発明によれば、前記基板に装着されたＣＰＵ等の発熱部品に密着されているヒートパイプを基板端部でターンさせて前記筐体に密着させた。このようなこうせいにすることにより、基板に装着されている発熱素子と筐体が近接対面していない場合でも、筐体と近接対面している基板の裏側にヒートパイプにより最短経路で熱を移送し放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  次に、本発明にかかる半導体素子冷却装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本件発明による半導体素子冷却装置の概略図である。１０１は電子基板であり、電子基板１０１上には発熱素子１０３が装着されている。また電子基板１０１は筐体１０５に固定されている。発熱素子１０３にはシリコングリースや熱伝導シート等の熱伝導性素材を介してヒートパイプ１０７が密着し、発熱素子１０３から熱を吸収している。ヒートパイプ１０７と発熱素子１０３は固定用部材１１３を介してネジ１１５で固定することにより、密着度を上げ、熱抵抗が少なくなるようにしている。該ヒートパイプ１０７は、電子基板１０１の端部にて筐体１０５側に折り曲げられている。筐体１０５にはヒートパイプ１０７が接触する部分に穴１０９が開けられており、該穴１０９でヒートパイプと筐体１０５の外部に取り付けられている放熱フィン１１１をシリコングリースや熱伝導シート等の熱伝導性素材を介して接触させることにより筐体１０５の熱抵抗を気にすることなく、性能の良い半導体素子冷却装置ができる。
次に図３及び図４を用いてヒートパイプ２０７と放熱フィン２１１の密着度を上げる実施例を示す。該実施例は実施例１と同様の構成部分の説明は省く。ヒートパイプ２０７と放熱フィン２１１はヒートパイプの折り曲げ部２１９を固定部材２１５をネジ２１７で筐体２０５を挟んで放熱フィン２１１に固定し、さらにヒートパイプ２０７の別の最端部を固定部材２２１をネジ２２３で筐体２０５を挟んで放熱フィン２１１に固定することによりヒートパイプ２０７と放熱フィン２１１の密着度を上げることができ、放熱性能も上がる。また、該固定部材を銅等の熱伝導率の良い素材で構成した場合は、該固定部材部が瀬放熱フィンに密着しているだけでもよい。さらに前記ヒートパイプとして放熱フィンとの接触面が平面のものを用いた場合はさらに放熱効率は上がる。
また、前記平面を持つヒートパイプとしてプレート型多孔細管ヒートパイプを用いることにより、配置姿勢に関係なく良好な半導体素子冷却装置を構成できる。
ここでプレート型多孔細管ヒートパイプの構造を図５及び６を用いて説明する。
図５の蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプもしくは図６の平行細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成されている。これら細孔トンネルプレート型ヒートパイプについて蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプを例にとって説明する。
なお、ここで、蛇行細管ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプのことである（特開平４−１９００９０号参照）。
（１）細管（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。
（２）細管のある部分は受熱部、他のある部分は放熱部となっている。
（３）受熱部と放熱部が交互に配設されており、両部の間を細管が蛇行している。
（４）細管内には２相凝縮性作動流体が封入されている。
（５）細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径である。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。
次にヒートパイプと発熱素子を密着させるための固定用部材を放熱フィンにした実施例を図７及び８に示す。図７及び図８の構成は、フィンでできた固定用部材３０１以外は図１及び図２と同じなのでここでは省略する。フィンでできた固定用部材３０１はネジ３０３により固定されヒートパイプ３０５と発熱素子３０７とフィンでできた固定用部材３０１を密着させ、放熱効率を上げている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本件発明の半導体素子冷却装置の実施方法を示した筐体内上面図である。
【図２】本件発明の半導体素子冷却装置の実施方法を示した筐体内側面図である。
【図３】本件発明の半導体素子冷却装置の筐体への固定方法を示した筐体内上面図である。
【図４】本件発明の半導体素子冷却装置の筐体への固定方法を示した筐体内側面図である。
【図５】蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプの平面断面図である。
【図６】平行細孔トンネルプレート型ヒートパイプの平面断面図である。
【図７】本件発明の半導体素子冷却装置の発熱素子側固定用部材の別実施方法を示した筐体内上面図である。
【図８】本件発明の半導体素子冷却装置の発熱素子側固定用部材の別実施方法を示した筐体内側面図である。
【符号の説明】
【００１８】  １０１  電子基板
１０３  発熱素子
１０５  筐体
１０７  ヒートパイプ
１１３  固定用部材
１１５  ネジ
１０９  穴
【図１】
2005093969.tif 000003
【図２】
2005093969.tif 000004
【図３】
2005093969.tif 000005
【図４】
2005093969.tif 000006
【図５】
2005093969.tif 000007
【図６】
2005093969.tif 000008
【図７】
2005093969.tif 000009
【図８】
2005093969.tif 000010