(57)【要約】【課題】本発明の目的は、発熱体とヒートシンクとが離れている場合において発熱体からヒートシンクへ効率的に放熱させることが可能な放熱構造及び情報処理装置を提供することである。【解決手段】本発明による放熱構造は、ヒートシンク（４０）と、前記ヒートシンクと第１発熱体（２１）の間に配置された熱伝導性と弾性とを有する導熱弾性部材（４５）と、前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置された熱拡散シート第１部分（５１）と前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置されない熱拡散シート第２部分（５２）とを有する熱拡散シート（５０）とを具備している。前記ヒートシンクと前記導熱弾性部材とが密着している。前記導熱弾性部材と前記熱拡散シート第１部分とが密着している。前記熱拡散シート第１部分と前記第１発熱体とが密着している。前記熱拡散シート第２部分が前記ヒートシンクに密着している。【選択図】図３
2007266518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクと第１発熱体の間に配置された熱伝導性と弾性とを有する導熱弾性部材と、
前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置された熱拡散シート第１部分と、前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置されない熱拡散シート第２部分とを有する熱拡散シートと
を具備し、
前記ヒートシンクと前記導熱弾性部材とが密着し、
前記導熱弾性部材と前記熱拡散シート第１部分とが密着し、
前記熱拡散シート第１部分と前記第１発熱体とが密着し、
前記熱拡散シート第２部分が前記ヒートシンクに密着した
放熱構造。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、放熱板と、管とを備え、
前記熱拡散シート第２部分が前記管に密着し、
前記管は、ヒートパイプ又は冷却液が循環する配管である
請求項１の放熱構造。
【請求項３】
前記放熱板は平面を有し、
前記平面は、前記放熱板の前記第１発熱体側に配置され、
前記管は、前記平面から突出するように前記平面に沿って配設された
請求項２の放熱構造。
【請求項４】
前記第１発熱体は、前記第１発熱体及び第２発熱体が実装されたプリント配線基板と前記熱拡散シートとの間に配置され、
前記ヒートシンクは、前記プリント配線基板と対向するように配置され、前記プリント配線基板の方向に付勢されて前記第２発熱体と密着した
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱構造。
【請求項５】
前記熱拡散シートはグラファイトシートである
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放熱構造。
【請求項６】
前記第１発熱体及び前記熱拡散シート第１部分は、熱伝導グリース又は相変化シートを介して密着した
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放熱構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放熱構造を具備する
情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣパッケージのような発熱体を冷却するための放熱構造、及びこの放熱構造を備えた情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱体から放熱板へ熱を放熱させることにより、発熱体を冷却する技術が知られている。放熱板を発熱体に直接接触させることができない場合には、発熱体と放熱板とを伝熱部品により熱的に接続することが行われている。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載の伝熱部品１２０を示している。伝熱部品１２０は、熱伝導性の熱拡散シート１２１と、接着部１２０ａにおいて熱拡散シート１２１に接着された熱伝導性の熱拡散シート１２２と、熱拡散シート１２１及び熱拡散シート１２２に包まれたメタルウール１２３とを備えている。伝熱部品１２０においては、発熱体１０１と放熱プレート１１０の間隔と発熱体１０２と放熱プレート１１０の間隔とが異なることに対応して、厚さに差が設けられている。圧縮されたメタルウール１２３の反発力により、熱拡散シート１２１が冷媒通気孔１１１を有する放熱プレート１１０に密着し、熱拡散シート１２２がプリント配線基板１００に実装された発熱体１０１及び１０２に密着するから、伝熱部品１２０によって発熱体１０１及び１０２と放熱プレート１１０とが熱的に接続される。
【０００４】
図７に示す放熱構造においては、発熱体１０１及び１０２と放熱プレート１１０との間には、２枚の熱拡散シート１２１及び１２２とメタルウール１２３とが挟まれているため、プリント配線基板１００から放熱プレート１１０までの厚さが大きい。また、発熱体１０１と発熱体１０２ではプリント配線基板１００からの高さが異なっているから、伝熱部品１２０を発熱体１０１及び発熱体１０２に等しい圧力で密着させることが難しい。
【０００５】
発熱体１０２から放熱プレート１１０までの熱伝達経路には、発熱体１０２で発生した熱が、熱拡散シート１２２、メタルウール１２３、熱拡散シート１２１、放熱プレート１１０の順に伝達される経路と、発熱体１０２で発生した熱が、熱拡散シート１２２、接着部１２０ａ、熱拡散シート１２１、放熱プレート１１０の順に伝達される経路とがある。
【０００６】
前者の熱伝達経路における接触箇所は、発熱体１０２と熱拡散シート１２２の間と、熱拡散シート１２２とメタルウール１２３の間と、メタルウール１２３と熱拡散シート１２１の間と、熱拡散シート１２１と放熱プレート１１０の間との４箇所である。後者の熱伝達経路における接触箇所は、発熱体１０２と熱拡散シート１２２の間と、接着部１２０ａと、熱拡散シート１２１と放熱プレート１１０の間との３箇所である。
【特許文献１】特開平１０−２９４５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、発熱体とヒートシンクとが離れている場合において発熱体からヒートシンクへ効率的に放熱させることが可能な放熱構造及び情報処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明による放熱構造は、ヒートシンク（４０）と、前記ヒートシンクと第１発熱体（２１）の間に配置された熱伝導性と弾性とを有する導熱弾性部材（４５）と、前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置された熱拡散シート第１部分（５１）と前記導熱弾性部材と前記第１発熱体の間に配置されない熱拡散シート第２部分（５２）とを有する熱拡散シート（５０）とを具備している。前記ヒートシンクと前記導熱弾性部材とが密着している。前記導熱弾性部材と前記熱拡散シート第１部分とが密着している。前記熱拡散シート第１部分と前記第１発熱体とが密着している。前記熱拡散シート第２部分が前記ヒートシンクに密着している。
【００１０】
ここで、「密着」とは、部材どうしを直接接触させることと、部材どうしを接着剤や熱伝導材（４４）に例示されるような部材の形状に対応して変形する物体を介して熱的に接続させることとを含んでいる。
【００１１】
本発明によれば、互いに離れた第１発熱体（２１）及びヒートシンク（４０）を熱的に接続する熱伝達経路が形成される。第１発熱体（２１）で発生した熱が、熱拡散シート第１部分（５１）に伝達され、熱拡散シート第１部分（５１）から熱拡散シート第２部分（５２）に拡散し、熱拡散シート第２部分（５２）からヒートシンク（４０）に伝達される熱伝達経路においては、接触箇所が２箇所であるから、熱伝達の効率が優れている。さらに、第１発熱体（２１）及びヒートシンク（４）の間隔（ΔＨ）の一定値からのずれが弾性体である導熱弾性部材（４５）により吸収される。
【００１２】
本発明による放熱構造においては、前前記ヒートシンクは、放熱板（４１）と、管（４３）とを備えても良い。ここで、前記管は、ヒートパイプ又は冷却液が循環する配管である。前記熱拡散シート第２部分が前記管に密着していると前記第１発熱体が効率的に冷却される。
【００１３】
本発明による放熱構造においては、前記放熱板は、前記放熱板の前記第１発熱体側に配置された平面（４１ｂ）を有している。前記管が前記平面から突出するように前記平面に沿って配設されていると、本発明による放熱構造が小型化される。
【００１４】
本発明による放熱構造においては、前記第１発熱体は、前記第１発熱体及び第２発熱体（２２）が実装されたプリント配線基板（３１）と前記熱拡散シートとの間に配置されても良い。ここで、前記ヒートシンクが、前記プリント配線基板と対向するように配置され、前記プリント配線基板の方向に付勢されて前記第２発熱体と密着すると、二つの発熱体を冷却する放熱構造が小型化される。
【００１５】
本発明においては、前記熱拡散シートはグラファイトシートであることが好ましい。グラファイトシートは、熱拡散性能が優れている。
【００１６】
本発明においては、前記第１発熱体及び前記熱拡散シート第１部分は、熱伝導グリース又は相変化シート（４４）を介して密着していることが好ましい。熱伝導グリース又は相変化シートにより、前記第１発熱体と前記熱拡散シート第１部分との熱伝達が改善される。
【００１７】
本発明による放熱構造（７０、７０’）を具備する情報処理装置においては、放熱構造（７０、７０’）を用いてＩＣパッケージ（２１）を効率的に冷却することにより、ＩＣパッケージ（２１）の過熱による障害が防がれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発熱体とヒートシンクとが離れている場合において発熱体からヒートシンクへ効率的に放熱させることが可能な放熱構造及び情報処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
添付図面を参照して、本発明による放熱構造及び情報処理装置を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置１０を開示している。情報処理装置１０は、ＣＰＵ１１と、メモリ１６やハードディスク装置のような記憶装置１２と、キーボードやポインティングデバイスや操作スイッチのような入力装置１３と、光ディスクドライブ装置１４と、表示装置１５とを具備している。情報処理装置１０においては、ＣＰＵ１１は、記憶装置１２に記憶されたプログラムに従って光ディスクドライブ装置１４、表示装置１５を制御する。例えば、光ディスクドライブ装置１４は入力装置１３からの入力信号に応答してＣＤ又はＤＶＤのような光ディスクに記憶された情報を読み出し、表示装置１５は読み出された情報が示す画像を表示する。情報処理装置１０としては、キーボードが設けられた第１の筐体と表示装置１５が設けられた第２の筐体とがヒンジ部によって回動可能に結合されたノートブック型パーソナルコンピュータ、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤーが例示される。
【００２１】
図３は、情報処理装置１０が備える放熱構造７０を示している。放熱構造７０は、発熱体であるＩＣパッケージ２１及び２２を冷却するためのシステムである。ＩＣパッケージ２１及び２２は、情報処理装置１０が備えたＩＣパッケージである。
【００２２】
以下、ＩＣパッケージ２１がｍｅｍｏｒｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｈｕｂ（以下、ＭＣＨとする。）１７であり、ＩＣパッケージ２２がＣＰＵ１１である場合を例として説明する。ＭＣＨ１７は、図２に示すようにＣＰＵ１１とメモリ１６との接続を担っている。
【００２３】
図３に示すように、ＩＣパッケージ２１及び２２は、プリント配線基板３１の基板面３１ａに実装されている。
【００２４】
ＩＣパッケージ２１及び２２を冷却するためのヒートシンク４０は、厚さ方向の両側に配置された平面４１ａ及び平面４１ｂを有する金属性の放熱板４１と、平面４１ａに沿って配設された管４２と、平面４１ｂに沿って配設された管４３とを備えている。管４２と、管４３とは、平面４１ａ上又は平面４１ｂ上に突出している。管４２及び管４３は、それぞれの長手方向（図３において紙面に垂直な方向）に垂直な断面が台形形状である。管４２は、ＩＣパッケージ２２を平面４１ａに正射影した位置を通っている。管４３は、ＩＣパッケージ２１を平面４１ｂに正射影した位置の近傍を通っている。管４２及び管４３は、ヒートパイプ又は冷却液が循環する配管である。ヒートシンク４０がＩＣパッケージ２１及び２２から吸収した熱は、管４２及び管４３の働きにより、放熱板４１全体に拡散して雰囲気中に放熱されたり、放熱板４１とは別に設けられた図示されない冷却器へ運ばれたりする。
【００２５】
なお、管４２及び管４３の断面は、矩形形状や半円形状であっても良い。また、管４２を管４３と同様に平面４１ｂに沿って配設し、管４２がＩＣパッケージ２２を平面４１ｂに正射影した位置の近傍を通るようにしても良い。
【００２６】
基板面３１ａ上のＩＣパッケージ２２の４つの角部の各々の外側には、台３３が固着されている。台３３の各々には、雄ねじ部品３２が基板面３１ａに直立するように螺着されている。雄ねじ部品３２の脚部３２ｂは、放熱板４１を厚さ方向に貫通している貫通孔４１ｃに挿通されている。雄ねじ部品３２は、平面４１ｂが基板面３１ａと対向するようにヒートシンク４０を支持している。ヒートシンク４０は、脚部３２ｂに沿って移動可能である。圧縮コイルばねのような付勢手段３４は、雄ねじ部品３２の頭部３２ａと平面４１ａとの間に配設されており、ヒートシンク４０をプリント配線基板３１の方へ付勢している。
【００２７】
ここで、雄ねじ部品３２を台３３にねじ込む深さを変えることで、ヒートシンク４０をプリント配線基板３１の方向へ付勢する力を調節することが可能である。
【００２８】
ヒートシンク４０がプリント配線基板３１の方へ付勢されるため、平面４１ｂはＩＣパッケージ２２の上面２２ａに圧接する。ここで、平面４１ｂ及び上面２２ａの間に熱伝導グリースや相変化シートのような高熱伝導率の熱伝導材４４を設けると、平面４１ｂ及び上面２２ａの表面粗さにより両者の間に形成された空隙が熱伝導材４４により埋められるため、平面４１ｂと上面２２ａの間の熱伝達が向上する。
【００２９】
相変化シートは、室温では固体状態であるが、温度が一定値（６０℃程度）以上になると軟化し、上面２２ａ及び平面４１ｂに密着する性質を有している。相変化シートは、ＩＣパッケージ２１を交換した場合に再使用することが可能であるため、ノートブック型パーソナルコンピュータに適している。
【００３０】
放熱板４１がＩＣパッケージ２１付近とＩＣパッケージ２２付近とで同じ平面４１ｂを共有する場合、平面４１ｂと基板面３１ａの間隔Ｈは、ＩＣパッケージ２２の基板面３１ａからの高さＨ２以上である。ここで、ＩＣパッケージ２１の基板面３１ａからの高さＨ１は、高さＨ２より低いから、ＩＣパッケージ２１の上面２１ａと平面４１ｂとを直接圧接させることが難しい。
【００３１】
そこで、放熱構造７０は、ＩＣパッケージ２１からヒートシンク４０への熱伝達を向上させるために、導熱ゴム部材４５と、グラファイトシートのような熱拡散シート５０とを備えている。導熱ゴム部材４５は、熱伝導性と弾性とを有しており、弾性を備えていればゴム以外の他の部材でもかまわない。導熱ゴム部材４５は、平面４１ｂと対向している平面４５ａと、平面４５ａの反対側に配置されて平面４５ａが向く方向の逆方向を向く平面４５ｂとを備えている。熱拡散シート５０は、シート面に沿う方向に効率良く熱を拡散し、外力に対して柔軟に撓む性質を有している。熱拡散シート５０は、平面４５ｂと上面２１ａの間に配置された第１部分５１と、平面４５ｂと上面２１ａの間に配置されていない第２部分５２とを備えている。例えば、第１部分５１は熱拡散シート５０の中央部分であり、第２部分５２は熱拡散シート５０の周縁部分である。第１部分５１は厚さ方向の両側にシート面５１ａ及びシート面５１ｂを備え、第２部分５２は厚さ方向の両側にシート面５２ａ及びシート面５２ｂを備えている。シート面５１ａとシート面５２ａは連続し、シート面５１ｂとシート面５２ｂは連続している。シート面５１ａは平面４５ｂと対向し、シート面５１ｂは上面２１ａと対向している。シート面５２ａが管４３に密着しているから、ＩＣパッケージ２１から管４３までの伝熱経路が短く、ＩＣパッケージ２１で発生した熱が効率的に放熱される。
【００３２】
ここで、ヒートシンク４０がプリント配線基板３１の方へ付勢されているため、平面４５ａが平面４１ｂに圧接し、平面４５ｂがシート面５１ａに圧接し、シート面５１ｂが上面２１ａに圧接する。ここで、シート面５１ｂ及び上面２１ａの間に熱伝導材４４を設けることでシート面５１ｂ及び上面２１ａの間の熱伝達を向上させても良い。ただし、熱拡散シート５０にグラファイトシートのような柔軟性がある部材を用いる場合、シート面５１ｂと上面２１ａとは直接接触させるだけでも十分である。
【００３３】
したがって、２つの熱伝達経路によりＩＣパッケージ２１の熱がヒートシンク４０に放熱される。一つ目の熱伝達経路は、ＩＣパッケージ２１で発生した熱が、第１部分５１に伝達され、第１部分５１から第２部分５２に拡散し、第２部分５２から管４３に伝達される経路である。この熱伝達経路における接触箇所は、上面２１ａとシート面５１ｂの間と、シート面５２ａと管４３の間の２箇所である。二つ目の熱伝達経路は、ＩＣパッケージ２１で発生した熱が、第１部分５１、導熱ゴム部材４５、放熱板４１の順に伝達される経路である。この熱伝達経路における接触箇所は、上面２１ａとシート面５１ｂの間と、シート面５１ａと平面４５ｂの間と、平面４５ａと平面４１ｂの間の３箇所である。これらの熱伝達経路においては、接触箇所が少ないから、ＩＣパッケージ２１の熱がヒートシンク４０に効率的に放熱される。
【００３４】
ここで、上面２１ａと平面４１ｂとの間隔ΔＨは、ＩＣパッケージ２１及び２２のプリント配線基板３１への取り付け誤差などにより一定値とならない。放熱構造７０においては、弾性部材である導熱ゴム部材４５によりΔＨの一定値からのずれを吸収している。
【００３５】
放熱構造７０によれば、同一のプリント配線基板上に実装された複数のＩＣパッケージを一つのヒートシンクで効率良く冷却することが可能であるため、情報処理装置１０が小型化されるとともに情報処理装置１０の過熱による障害が防がれる。
【００３６】
管４３は、平面４１ｂ側に突出しているため、平面４１ａ側の空間に影響を与えず、放熱構造７０を小型化することに貢献する。管４３を平面４１ａ側に突出させなければ放熱構造７０がさらに小型化される。なお、放熱板４１の内部に管４３の一部が入り込んでいても良いが、放熱板４１の中に配管を埋設すると放熱板４３の板厚が増加するから、管４３は平面４１ｂ上に設けられていることが好ましい。
【００３７】
なお、発熱量が大きいか、又は、高温に弱いＩＣパッケージをＩＣパッケージ２２として配置すれば、このようなＩＣパッケージを効率良く冷却することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る放熱構造７０’のＩＣパッケージ２１の周辺部分を示している。図４（ａ）は、放熱構造７０’を管４２’の長手方向に垂直な平面で切った断面図であり、図４（ｂ）は、放熱構造７０’を管４２’の長手方向に平行な平面で切った断面図である。放熱構造７０’においては、管４３の代わりに管４２’が設けられていることと、シート面５２ａが一の場所で平面４１ｂに密着し、他の場所で管４２’に密着していることとが放熱構造７０と異なっており、他は放熱構造７０と同じである。管４２’は、平面４１ａに沿って配設されたヒートパイプ又は冷却液が循環する配管であり、放熱板４１から突き出た部分においてシート面５２ａと密着している。管４２’は、ＩＣパッケージ２１を平面４１ａに正射影した位置を通っている。
【００３９】
なお、放熱構造７０’においては、放熱構造７０と同様に、シート面５１ｂ及び上面２１ａの間に熱伝導材４４を設けることでシート面５１ｂ及び上面２１ａの間の熱伝達を向上させても良いが、熱拡散シート５０にグラファイトシートのような柔軟性がある部材を用いる場合にはシート面５１ｂと上面２１ａとは直接接触させるだけでも十分である。
【００４０】
図５は、放熱構造７０’から熱拡散シート５０を取り除いた構成である放熱構造７１を示している。
【００４１】
管４２’の温度を約６０℃に設定したときのＩＣパッケージ２１の温度を放熱構造７１の場合と放熱構造７０’の場合とで比較した実験結果を図６に示す。放熱構造７０’の場合のＩＣパッケージ２１の温度は、放熱構造７１の場合のＩＣパッケージ２１の温度よりも約５℃低かった。これは、ＩＣパッケージ２１で発生した熱をヒートシンク４０へ放熱させるためには、導熱ゴム部材を用いるよりも熱拡散シートを用いた方が伝熱効率が向上することを示している。
【００４２】
なお、放熱構造７０’においては、熱拡散シート５０の第２部分５２が平面４１ｂに接している位置を平面４１ａに正射影した位置４１ｄを通るように管４２’を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置のブロック図である。
【図２】図２は、ＭＣＨについて説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る放熱構造を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る放熱構造を示す断面図である。
【図５】図５は、熱拡散シートを有しない放熱構造を示す断面図である。
【図６】図６は、実験結果を示す図である。
【図７】図７は、従来の伝熱部品を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…情報処理装置
１１…ＣＰＵ
１２…記憶装置
１３…入力装置
１４…光ディスクドライブ装置
１５…表示装置
１６…メモリ
１７…ＭＣＨ
２１、２２…ＩＣパッケージ
２１ａ、２２ａ…上面
３１…プリント配線基板
３１ａ…基板面
３２…雄ねじ部品
３２ａ…頭部
３２ｂ…脚部
３３…台
３４…付勢手段
４０…ヒートシンク
４１…放熱板
４１ａ、４１ｂ…平面
４１ｃ…貫通孔
４１ｄ…位置
４２、４２’、４３…管
４４…熱伝導材
４５…導熱ゴム部材
４５ａ、４５ｂ…平面
５０…熱拡散シート
５１…第１部分
５２…第２部分
５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ…シート面
７０、７０’、７１…放熱構造
１００…プリント配線基板
１０１、１０２…発熱体
１１０…放熱プレート
１１１…冷媒通気孔
１２０…伝熱部品
１２０ａ…接着部
１２１、１２２…熱拡散シート
１２３…メタルウール
【図１】
2007266518.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007266518.tif 000007
【図６】
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【図７】
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