(57)【要約】熱電子装置冷却構造はガス供給部、第１ダクト、第１装置に隣接する第１ヒートシンク、第２ダクト、第２装置に隣接する第２ヒートシンクを含んでいる。第１ダクトはガス供給部から第１ヒートシンクに圧縮ガスを搬送する通路を提供する。ダクトは複数の翼板を含み、ダクト内の乱流や空気流拡散を低減させる。第１ヒートシンクはマイクロプロセッサ等の第１発熱性装置と熱的に連通している。１好適実施例ではヒートシンクは軸方向形状の折畳みフィン型である。第２ダクトは第１ヒートシンクを離れる空気の通路を提供し、第２ヒートシンクに送る。第２ダクトは複数の翼板を含んで、第２ダクト内の乱流や空気流の拡散を低減させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置冷却構造であって、
第１発熱性装置に熱的にカップリングできる第１ヒートシンクと、
第１端部と第２端部とを有した第１ダクトであって、該第１端部は前記第１ヒートシンクから離れて位置するガス供給部にカップリングでき、該第２端部は前記第１ヒートシンクに隣接して位置し、複数の第１翼板が前記第１ダクト内に提供されており、該第１翼板は該第１ダクト内で乱流と空気流分散を低減させる構造の第１ダクトと、
第２発熱性装置に熱的にカップリングできる第２ヒートシンクと、
第１端部と第２端部とを有した第２ダクトであって、該第１端部は前記第１ヒートシンクの少なくとも一部にカップリングでき、該第２端部は前記第２ヒートシンクに隣接して位置する構造の第２ダクトと、
を含んで構成されていることを特徴とする電子装置冷却構造。
【請求項２】
第１ダクトの第１端部にカップリングするガス源をさらに含んでおり、該ガス源はファン、ブロワーあるいは圧縮ガス供給部であることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項３】
第２ダクトは複数の第２翼板を内蔵しており、該第２翼板は該第２ダクト内の乱流と空気流分散を低減させることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項４】
第１ヒートシンクは軸方向形状のヒートシンクを含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項５】
第１ヒートシンクは折畳みフィン型ヒートシンクを含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項６】
第１ダクトはその第２端部に少なくとも１体の翼板をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項７】
第１ダクトは導電材料あるいは少なくとも部分的に導電コーティングされた非導電材料を含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項８】
第２ダクトは導電材料あるいは少なくとも部分的に導電コーティングされた非導電材料を含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項９】
第２ヒートシンクは直線状ヒートシンクを含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１０】
第１翼板は連続構造物であることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１１】
第１翼板は滑らかな仕上り形状を有していることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１２】
第２翼板は連続構造物であることを特徴とする請求項３記載の冷却構造。
【請求項１３】
第２翼板は滑らかな仕上り形状を有していることを特徴とする請求項３記載の冷却構造。
【請求項１４】
第１ダクトはＥＭＩシールドを含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１５】
第２ダクトはＥＭＩシールドを含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１６】
第１ダクトはアースされていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１７】
第２ダクトはアースされていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１８】
第１発熱性装置は集積回路を含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項１９】
第２発熱性装置は電力伝達装置を含んでいることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置冷却構造に関する。特には集積回路とプリント回路板で使用する電子装置冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
機能を高めつつ半導体、集積回路及びマイクロ回路モジュールのサイズを減少させることは非常に重要である。この目的を達成するため、所定の面積に、例えばトランジスタ等の回路数を増加させることが要求される。この高密度化の結果、そのような装置、回路及びモジュール（以降まとめて“回路”）は限定された空間でさらに多量の電力を使用する。そのような電力は典型的には回路によって熱として消費される。
【０００３】
ますます小型化する回路に関する必要性と相俟って所定面積内の発熱量は増大する。この問題をさらに深刻にしている要因に、回路がしばしばプリント回路ボード上に高密度で搭載されることがある。
【０００４】
この高密度な発熱量は回路へのダメージを防止するために回路から効率良く放散しなければならない。回路の耐熱性を高めるため、回路には放熱用の放熱通路が提供されている。
【０００５】
この放熱通路技術は回路の耐熱性を高めているが、問題は回路自身が発生させる熱量が回路の放熱能力を超えることである。さらに、回路の近辺に提供されている発熱回路要素が熱に弱い回路を熱から保護することに困難性を増大させている。よって、回路からの放熱効率を高めるためにヒートシンクが回路に提供されている。
【０００６】
このようなヒートシンクは典型的にはフィン形状やピン形状の突起を有するベース部を含んでいる。これらフィンやピンは典型的には金属押出し成型、スタンプ処理等の機械的処理で提供される。ヒートシンクは発熱源から放熱させる。この放熱効率を高めるためにフィンはヒートシンクに隣接して提供される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この方法の問題はヒートシンクのフィン/ピンを通過してファンやブロワーが強制送風（送ガス）する空気（ガス）量がフィン/ピン自体によって通路妨害されることである。さらに、高密度のプリント回路ボード（ＰＣＢ）あるいは多回路モジュール（ＭＣＭ）においては回路コンポーネントその他の物理的構造物が空気流をさらに妨害する。よって、従来のヒートシンクとヒートシンクファン構造の性能は限定され、充分に素早く放熱することができないでいた。
【０００８】
従って、従来のヒートシンクよりも効率的に放熱させる放熱システムの提供が望まれる。さらに、放熱と同時に電磁波妨害（ＥＭＩ）保護をも提供する放熱システムの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った電子装置冷却構造はガス供給部、第１ダクト、第１装置に隣接した第１ヒートシンク、第２ダクト、及び第２装置に隣接した第２ヒートシンクを含んでいる。ガス供給部はファン、ブロワー、圧縮ガス供給部またはガス源として実現できる。第１ダクトはガス供給部から高速ガスを第１ヒートシンクに搬出する通路を提供する。第１ダクトは複数の翼板を含むことができ、ダクト内の乱流と空気流境界分離現象を低減させる。第１ヒートシンクはマイクロプロセッサ等の第１発熱性装置と熱的に連結されている。１好適実施例においては、ヒートシンクは軸方向折畳フィン型ヒートシンクを含んでいる。第２ダクトは第１ヒートシンクを離れる空気の通路を提供し、その空気を第２ヒートシンクに搬送する。第２ダクトも複数の翼板を含むことができ、第２ダクト内の乱流と空気流境界分離現象を低減させることができる。第２ヒートシンクは第１装置に電力を供給する回路のごとき第２装置に隣接して提供される。第２ヒートシンクは折畳フィン型直線状ヒートシンクとして実現できる。第２ダクトで搬送されるガスはフィンの直線状アレンジで方向付けられる。１好適実施例のダクトはＥＭＩ保護を提供する。それらダクトは導電材料または不導電材料に導電コーティングを施したもので提供される。ダクトをアースすることでダクトはＥＭＩシールドとして機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１から図３Ｂのうちで図１は従来技術による放熱システムであり、図２から図３Ｂは本発明の電子装置冷却構造を示す。
【００１１】
図１で示すように、従来式の放熱構造５は第１発熱性装置５０と第２発熱性装置４０にカップリングされたヒートシンク６０を含んでいる。フレーム２０は第１装置と第２装置をモジュール１０に搭載させるものである。第１装置４０と第２装置５０を冷却するために１対のファン７０とが使用されている。ファン７０は空気流をファン８０に送るように設計されており、ファン８０は空気流をヒートシンク６０に向ける。ヒートシンク６０は直線状である。この構造は相当な高さを必要とし、多くの場合にケース内に収容しきれない。また、ヒートシンク６０は大型で重く、その分だけ製造コストが高くなる。さらに、この形態ではＥＭＩ保護が提供されない。
【００１２】
図２から図３Ｂには本発明が図示されている。本発明の電子装置冷却構造はガス供給部７５を利用する。それは冷却対象装置から離れて提供されている。ガス供給部７５はファン、ブロワーまたは圧縮空気源でよい。１好適実施例ではガス供給部は“リス檻”形状のブロワーを含んでいる。第１ダクト１００は高速空気流排出口を有したブロワー排出ポート部分にカップリングされている。第１ダクト１００はブロワーから第１ヒートシンク１２０にガス流用通路を提供する。第２ダクトは第１ヒートシンク１２０から第２ヒートシンク６５までガス流用通路を提供する。
【００１３】
ダクト１００は複数の翼板１０５を含んでいる。翼板１０５は第１ダクト１００内の乱流を減少させ、空気流境界分離を防止し、速度先端部圧力を維持するように設計されている。翼板はダクトを通過する空気流の非連続性を低減させる。その結果、高圧で均質であるガス流が第１ダクト１００によって第１ヒートシンク１２０に提供される。翼板は好適には乱流を減少させるために滑らかに仕上げられている。中間翼板（図示せず）をダクト１００の端部に提供することもできる。
【００１４】
図２から図３Ｂで示すように、ダクト１００はガス供給部７５にカップリングされている。ガス供給部７５から送られるガス速度はガス供給部の出力部で非均質である。ダクト１００はファンにマッチするように設計され、大きなガス圧降下を発生させないようにする。ダクト１００内での翼板１０５の採用はガス流を拡散させず、乱流を減少させてガス流先端部圧力の降下を減少させる。ダクト１００と翼板１０５はガス供給部７５からのガス流を均質にし、ガス供給部の利用可能出力を最大限にする。
【００１５】
ダクト１００は、ガス供給部７５から第１ヒートシンクに送られるガスの通路を提供する限りどのような形状でもよい。翼板１０５はダクト内でガス分散を防止するどのような形状でもよい。ダクトと翼板の特定の形状は、利用されるガス流量、冷却対象装置のサイズ及び冷却性能等に基いて適宜選択される。翼板はプロペラファンから送られるガス流の回転を減少させるように設計できる。
【００１６】
１実施例においては第１ヒートシンク１２０は略円形で提供されるが、長方形、楕円、正方形、三角形、偏菱形その他の形状でも構わない。ヒートシンクの特定形状は適宜決定される。ヒートシンク１２０は折畳フィン型ヒートシンクとしても提供できる。第１ヒートシンク１２０は第１装置と熱的にカップリングされ、第１装置から熱を奪って移動させる。１好適実施例においては第１装置はマイクロプロセッサである。１好適実施例においては第１ヒートシンクは複数のフィンを提供する複数の稜部と峪部を有している。フィンの側壁は側壁を通過する少なくとも１開口部を有している。複数の開口部は所定の形態、形状及びサイズで提供され、望む冷却を提供する。フィンの上側は閉鎖され、峪部の下側も閉鎖される。よって、フィン/峪部の組合せ構築部はプリナムとして作用する。
【００１７】
開口部はどのようなサイズや形状でもよい。さらに、開口部が提供される側壁に存在する材料を完全に取り除く必要はなく、側壁で折畳むこともできる。このアレンジによって側壁の当初材料が完全に取り除かれて開口部が提供されるタイプと比して冷却用の追加材料部が提供される。また、側壁部で折畳まれた材料部分は乱流を増大させ、空気流境界層を破壊し、追加の冷却効果を提供する。
【００１８】
このヒートシンクは熱伝導部材をさらに含むこともできる。この部材の第１面は発熱性装置（集積回路等）に接触している。よって、折畳まれたフィンストック部は部材の周囲に巻き付けられ、部材と熱的に連通する。典型的には折畳みフィンストック部と部材は薄い銅製またはアルミ製である。
【００１９】
理想的には発熱装置と接触している部材部分は発熱性装置の発熱部分を可能な限る広く覆う形状で提供される。１実施例においては、部材は平坦に加工され、熱インターフェース材料が部材の表面に提供される。よって、例えば、発熱性装置が内部ヒートシンクを含んだＩＣであれば、部材はＩＣの内部ヒートシンクをカバーすべきである。
【００２０】
また、ヒートシンクの折畳みヒレ部材を１体あるいは複体で提供することが望ましい。あるいは必要である。ヒートシンクを提供する特定の部材は、必要放熱量、ヒートシンクや他のコンポーネントの設置スペース、ヒートシンク材料、製造技術等を考慮して決定される。
【００２１】
第２ダクト１１０は隣接する第１ダクト１００にカップリングされ、第１ヒートシンク１２０から第２ヒートシンク６５にガスを提供する。第２ダクト１１０は複数の翼板を有しており、乱流や空気流境界分離現象を低減させる。１好適実施例では２つのダクトが存在する。それらダクトを１体的に提供することもできる。
【００２２】
第２ダクト１１０は第１ヒートシンクから第２ヒートシンクにガスを送る通路を提供する限りどのような形状でも構わない。ダクトの特定形状は種々な条件に即して決定される。
【００２３】
１好適実施例の第２ヒートシンク６５は直線状であり、第２装置にカップリングされている。第２ヒートシンクは方形であるが、他の形状でもよい。第２ヒートシンクは折畳み型としても提供できる。第２装置は第１装置に電力を供給する装置であってもよい。
【００２４】
ヒートシンクはＤＩＰリードレスチップキャリア、リード付きチップキャリア、フラットパック、ピングリッドアレイ、その他の表面搭載パッケージ及び小型アウトライン集積回路パッケージ等の集積回路にカップリングできる。
【００２５】
図示のヒートシンクの片方または両方はプリント回路ボードの第１面に提供できる。回路の第１面と特定ヒートシンクの第１面にはシート状の熱伝導マトリックス材料が提供される。マトリックス材料は回路からヒートシンクへの熱の移動を提供する。
【００２６】
適用形態によっては、回路にヒートシンク/熱伝導マトリックス材料構造を設置する前にプリント回路ボードに回路を搭載することが望ましい。適用形態によっては、まず回路の表面に熱伝導マトリックス材料を適用し、続いてヒートシンクを回路/熱伝導マトリックス構造に搭載し、その構造をＰＣＢに搭載することが望ましい。
【００２７】
本発明は従来とは異なり、小スペースにフィットさせなければならない装置用の放熱に関わる諸問題を解消させる。ラックにフィットする典型的なサイズは“Ｕ”（１.７５インチ）の高さで提供される。現在、１Ｕ、２Ｕ、３Ｕ、４Ｕボックスにフィットする冷却装置が必要とされている。本発明は１Ｕボックスにフィットし、２Ｕ以内あるいはそれ以上のモジュールの上面や底面に利用できる。
【００２８】
本発明の好適実施例を説明したが、本発明の教示内のそれらの変更や改良は本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は従来の放熱構造の側面図である。
【図２】図２は本発明の放熱式電子装置構造の斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の放熱式電子装置構造の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明の放熱式電子装置構造の側面図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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