(57)【要約】【課題】ヒートシンクが熱接続される素子以外の電磁界発生源にて生じる電磁波に起因して、ヒートシンクから不要な電磁波が放射されてしまうことを抑制すること。【解決手段】放熱構造体１５０は、ヒートシンク３０と磁性シート４０とを具備する。ヒートシンク３０は、ＬＳＩ５１に対して熱接続されると共に、複数の柱状部３２を有する。磁性シート４０は、樹脂層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、複数の柱状部３２に対して固定されている。磁性シート４０を設けることによって、周囲の電磁界発生源にて生じる電磁界には損失が生じ、これにより、ヒートシンク３０の柱状部３２から不要な電磁波が放射されることを効果的に抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱対象物に対して熱接続されると共に、複数の柱状部が設けられ放熱体と、
ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定されたシート状部材と、
を備える放熱構造体。
【請求項２】
前記シート状部材は、複数の前記柱状部の側面に対して対向する態様にて、複数の前記柱状部に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記シート状部材には、複数の通風孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記放熱体に設けられた複数の前記柱状部は、マトリクス状に配置されており、
前記シート状部材は、複数の前記柱状部の各側面に対して対向していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記シート状部材を第１シート状部材として具備する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放熱構造体であって、
ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定された第２シート状部材を更に備える。
【請求項６】
前記第１シート状部材と前記第２シート状部材とは、互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の放熱構造体。
【請求項７】
ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定された第３及び第４シート状部材を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の放熱構造体。
【請求項８】
前記第１乃至第４シート状部材は、マトリクス状に配置された複数の柱状部の少なくとも一部を包囲するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の放熱構造体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の放熱構造体と、
前記放熱体に対して熱接続された電子部品と、
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造体及びこれに含む電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ(Large Scale Integration)に例示される回路素子は、動作時に発熱するため、その回路素子に対してヒートシンクを熱接続させるといった排熱対策が為される場合がある。ヒートシンクは、一般的に、マトリクス状に柱状部が配置された構造を有し、これにより、空気との接触面積を増加させ、その排熱効率を高めている。なお、回路素子とヒートシンク間の熱接続は、例えば、シリコングリース等の潤滑材を介して好適に確保される。
【０００３】
ヒートシンクは、通常、熱伝導性が良好な金属（例えば、胴（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等）から成る。従って、ヒートシンク直下に存在する回路素子から電磁界が漏洩すると、ヒートシンクと回路素子とが電磁的に結合してしまうおそれがある。回路素子からヒートシンクへの電磁結合が生じると、ヒートシンクの柱状部がアンテナとして機能し、不要な電磁波が放射されてしまうおそれがある。このような不要な電磁波の放出は、ＥＭＩ(Electro Magnetic Interference)を招来してしまう。
【０００４】
特許文献１には、電子部品とヒートシンクとの間に電磁ノイズ吸収シートを配置している。電磁ノイズ吸収シートに開口を設け、この開口に高熱伝導率の高い材料を充填することで、熱接続の劣化を抑制することが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、冷却ユニットを遮蔽体により覆うことが開示され、また、遮蔽体に対して多数の孔を設けることが開示されている。なお、同文献の段落００２９に開示されているように、遮蔽体は、透磁率の良好な鋼板、例えば、軟磁性鋼板、より好ましくは高透磁性のパーマロイ等から成ることが開示されている。また、Ｎｉメッキが施されることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２７３８号公報
【特許文献２】特開平８−１２５３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、ＬＳＩ等の回路素子は、マザーボードといったボード類に対して実装される。マザーボード等には、多数の回路素子が実装されることが一般的であり、また、マザーボード等には配線が高密度に敷設されていることが多い。従って、マザーボードに実装されたＬＳＩに対してヒートシンクを実装すると、ヒートシンクの周囲には複数の電磁界発生源が存在することになる。この場合、ヒートシンクが熱接続された回路素子に起因してヒートシンクから不要な電磁波が放射されるおそれがあることに加えて、ヒートシンクの周囲に存在する電磁界発生源に起因してヒートシンクから不要な電磁波の放射が生じてしまうおそれがある。
【０００８】
上述の説明から明らかなように、本発明者らは、ヒートシンクが熱接続される素子以外の電磁界発生源に起因して、ヒートシンクから不要な電磁波が放射されてしまうことを抑制するという新規な課題を見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る放熱構造体は、排熱対象物に対して熱接続されると共に、複数の柱状部が設けられ放熱体と、ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定されたシート状部材と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒートシンクが熱接続される素子以外の電磁界発生源に起因して、ヒートシンクから不要な電磁波が放射されてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかるコンピュータ及びこれに内蔵されるマザーボードの概略的な構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図３】実施の形態１にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図４】実施の形態１にかかる磁性シートの構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態２にかかる磁性シートの構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態２にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図７】実施の形態２にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図８】実施の形態２にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図９】実施の形態２にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図１０】実施の形態２にかかる放熱構造体の概略的な斜視図である。
【図１１】磁性シートの構成のバリエーションを示す模式図である。
【図１２】試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する各実施形態は、個々に独立したものではなく、互いに組み合わせ可能であり、その組み合わせに基づく相乗効果も主張可能なものとする。原則として、各実施形態間の重複記載は排除されている。各実施形態の同一要素には同一の符号を付し冗長説明は省略されている。なお、図面は、発明の説明を目的として作成されたものであり、この開示に基づいて本願発明の技術的範囲を限定解釈することは許されない。
【００１３】
実施の形態１
図１乃至図４を参照して本発明の実施の形態について説明する。後述の説明から明らかなように、本実施形態に係る放熱構造体１５０は、ヒートシンク３０と磁性シート４０とを具備する（図２及び図３参照）。ヒートシンク３０は、ＬＳＩ（排熱対象物）５１に対して熱接続される（図１参照）。磁性シート４０は、樹脂層（ベース層）４１に対して磁性体４２が散在されて構成される（図４参照）。磁性シート４０は、ヒートシンク３０の複数の柱状部３２に対して固定される（図２及び図３参照）。磁性シート４０を設けることによって、周囲の電磁界発生源にて生じる電磁界には磁性損失が生じる。つまり、磁性シート４０により電磁界が吸収される。これにより、ヒートシンク３０の柱状部３２から不要な電磁波が放射されることを効果的に抑制することができる。このようにして、ＥＭＩ(Electro Magnetic Interference)の発生を効果的に抑制することができる。
【００１４】
図１は、コンピュータ及びこれに内蔵されるマザーボードの概略的な構成を示す模式図である。図２及び図３は、放熱構造体１５０の概略的な斜視図である。図４は、磁性シートの構成を示す模式図である。
【００１５】
図１に示すように、コンピュータ１００は、筐体１０と筐体１０に設けられたコネクタに接続されたディスプレイ装置２０とを具備する一般的な計算機である。筐体１０内には、マザーボード５０が格納されている。マザーボード５０上には、ＬＳＩ５１が実装されている。ＬＳＩ５１上には、ヒートシンク３０がシリコングリース等の潤滑材を介して実装されている。ヒートシンク３０に対して磁性シート４０が貼設されている。なお、特許文献１に開示された電磁ノイズ吸収シートを介して、ＬＳＩ５１上にヒートシンク３０を実装しても良い。
【００１６】
磁性シート４０は、例えば、図２又は図３に示すようにヒートシンク３０に対して貼設される。上述したように、磁性シート４０は、周辺の電磁界発生源にて生じる電磁界に対して磁性損失を付与する性質を有し、その電磁界は、磁性シート４０により吸収される。これにより、ＬＳＩ５１以外の周囲に存在する電磁界発生源に起因して、ヒートシンク３０から不要な電磁波が放射されることを効果的に抑制することができる。
【００１７】
本実施形態に係る磁性シート４０は、半導体プロセス又はこれに類似するプロセスを経て形成される。個々の磁性シート４０は、そのプロセスを経て製造されたマザーシートを切断機により無数の個片に分割することで製造される。磁性損失を生じさせる手段としてシート状部材を採用することで、図２及び図３に例示されるように、磁性シート４０を任意の態様にてヒートシンク３０に対して貼設することが可能となる。これにより、周囲の電磁界発生源の存在状態等を勘案して、磁性シート４０の位置を臨機応変に簡易に調整することができる。換言すれば、ヒートシンク３０に対して磁性シート４０を貼設するだけで放熱構造体１５０は簡易に製造される。
【００１８】
図２及び図３から明らかなように、ヒートシンク３０は、平板部３１と複数の柱状部３２とから構成される。ヒートシンク３０は、胴（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属から成り導電性を有する。ヒートシンク３０は、金属材料からなるため、高い熱伝導性を具備する。複数の柱状部３２は、平板部３１の上面においてマトリクス状に配置されている。なお、柱状部３２の配置状態、本数等は、適宜、変更することができる。
【００１９】
図２に示す場合、磁性シート４０は、最も外側に配置された柱状部３２の外側面に対して載置されている。ここでは、２枚の磁性シート４０が用意されており、これらは、互いに対向するように配置されている。なお、ヒートシンク３０に対して磁性シート４０を固定する方法は任意である。例えば、接着剤等を介して、ヒートシンク３０に対して磁性シート４０を接着固定しても良い。ヒートシンク３０に対して磁性シート４０を受け入れ保持する構造を設けても良い。
【００２０】
図２に示すように、２枚の磁性シート４０を対向配置させることによって、図２の矢印に模式的に示すような気体（例えば、空気）の流動路を確保することができる。これによって、磁性シート４０をヒートシンク３０に対して固定することによって、ヒートシンク３０の放熱性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００２１】
図３に示す場合、磁性シート４０は、柱状部群上に載置されている。換言すると、磁性シート４０は、柱状部群を構成する個々の柱状部３２の頂面に対して面接触している。この場合であっても、図２の場合と同様に、十分な気体の流動路を確保することができる。つまり、この場合も、磁性シート４０をヒートシンク３０に対して固定することによって、ヒートシンク３０のそもそもの放熱性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００２２】
図４に磁性シート４０の断面模式図を示す。図４に示すように、磁性シート４０は、例えば、樹脂層４１に対して磁性体４２が散在されて構成される。樹脂層４１中に散在される磁性体の種類は、例えば、フェライト、ニッケル鉄合金、磁性金属等である。樹脂層４１の構成材料は、例えば、高分子系樹脂、エポキシ系樹脂等である。樹脂層４１に対する磁性体４２の体積含有率は、好適には、２０〜８０％であるが、この値は、現場検証等を通じて調整されるべきものである。磁性シート４０の厚みは、１ｍｍ程度であり、十分な可撓性を有する。磁性シート４０に可撓性を具備させることにより、その扱いやすさが向上する。磁性シート４０の厚みは、適宜調整可能であり、例えば、０．５ｍｍ程度としても良い。樹脂層４１内に散在される磁性体４２は、例えば、平均粒子径５０μｍ程度である。樹脂層４１に対する磁性体４２の体積含有率は、例えば、５０％である。
【００２３】
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、電磁界に対して磁性損失を付与する性質を有する磁性シート４０をヒートシンク３０の柱状部３２に対して固定する。これによって、周辺の電磁界発生源にて生じた電磁界は、磁性シート４０により吸収され、ヒートシンク３０の柱状部３２にまで及ぶことが抑制される。これにより、外部の電磁界発生源にて生じた電磁界に起因して、ヒートシンク３０から不要な電磁波が放射されることを効果的に抑制することができる。なお、特許文献２は、電磁界に対して損失を付与するという思想とは無関係の構造を開示するに留まる。この点は、同文献に開示の遮蔽体の材料から明らかである。
【００２４】
実施の形態２
図５乃至図１１を参照して、実施の形態２について説明する。本実施形態では、実施の形態１とは異なり、磁性シート４０に対してマトリクス状に通風孔４３を設ける（図５参照）。これによって、実施の形態１で説明した効果を得ることができると共に、ヒートシンク３０の柱状部３２に対して磁性シート４０を設けた場合に通風性が損なわれることを効果的に抑制することができる。通風孔のサイズは、当該通風孔を介して電磁波が漏洩しないように、対象とする電磁波の波長の１／１０以下とすることが望ましい。
【００２５】
図５は、磁性シートの構成を示す模式図である。図６乃至図１０は、放熱構造体１５０の概略的な斜視図である。図１１は、磁性シートの構成のバリエーションを示す模式図である。
【００２６】
図５に示すように、磁性シート４０には、マトリクス状に配置された通風孔４３が設けられている。図５に示した磁性シート４０は、例えば、図６乃至図１０に示すように、ヒートシンク３０の柱状部３２に対して固定される。このような場合であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。更に、磁性シート４０に対して多数の通風孔４３を設けることによって、上述のように通風性を確保し、磁性シート４０の配置に伴ってヒートシンク３０の排熱効率が劣化することを効果的に抑制することができる。
【００２７】
図６に示すように、図２の場合と同様、最も外側に位置する柱状部３２の外側面に対して磁性シート４０を載置しても良い。図７に示すように、最も外側に位置する柱状部３２の内側面に対して磁性シート４０を載置しても良い。図６及び図７に示す場合、図２に示す場合と比べて、ｚ軸方向の通風性も確保することができる。
【００２８】
図８に示すように、ヒートシンク３０の柱状部群を横方向から包囲する態様にて４枚の磁性シート４０を配置しても良い。このように磁性シート４０を配置することによって、外部の電磁界発生源から漏洩する電磁界の吸収量を大きくすることができ、ヒートシンク３０がアンテナとして機能することをより効果的に抑制することができる。この場合であっても、上述のように磁性シート４０には複数の通風孔４３が設けられているため、ヒートシンク３０の放熱効率を許容範囲内とすることができる。
【００２９】
図９に示すように、磁性シート４０により包囲される対象を、最も外側に位置する環状配置された柱状部群よりも内側に存在する柱状部群に限定しても良い。この場合であっても、図８の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図１０に示すように、図８の場合と比較して、柱状部群の上方に磁性シート４０を更に載置しても良い。これにより、図８の場合と比較して、外部の電磁界発生源にて生じる電磁界をより十分に吸収することが可能となり、ヒートシンク３０の柱状部３２がアンテナとして機能して不要な電磁波が放出されることを、より効果的に／より十分に抑制することができる。各磁性シート４０には、通風孔４３が設けられているため、ヒートシンク３０の排熱効率は許容範囲内に保つことができる。
【００３１】
なお、通風孔４３の具体的な形状は任意であり、図５に示した円状に限らず、図１１に示すような矩形状であっても良い。換言すれば、図１１に示すように、格子状に磁性シート４０を構成しても良い。この場合、格子状の磁性シート４０に形成される開口のサイズは、ヒートシンク３０から電磁波が漏洩しないように、対象とする電磁波の波長の１／１０以下とすることが望ましい。
【００３２】
実施例
図１２を参照して、実施例について説明する。実施例に係る放熱構造体は、図９に示した構成を有する。磁性シート４０は、フェライト粉末をエポキシ樹脂中に散在させた厚み１ｍｍの磁性シートを用いている。５ｃｍ角程度の磁性シートから矩形状のシートを４枚切りだし、各シートに対してドリルを用いて径２ｍｍの通風孔を２ｍｍ間隔でマトリクス状に形成した。その後、４枚の矩形状シートを接着剤を介して図９に示すようにヒートシンク３０に対して固定した。
【００３３】
図１２（ａ）は、磁性シート４０が存在しない場合のヒートシンク３０の上方における磁界強度分布を示し、図１２（ｂ）は、磁性シート４０が存在する場合のヒートシンク３０の上方における磁界強度分布を示す。磁界は、ループ型磁界プローブをヒートシンク３０上で二次元的に操作して測定した。測定周波数は、２．４ＧＨｚであり、磁性シート４０に設けた通風孔の径は、この周波数から換算される波長の１／１０よりも小さい。図１２（ａ）と図１２（ｂ）との比較から明らかなように、磁性シート４０が存在する場合には、測定エリア全体で磁界強度が弱く、場所によっては１０ｄＢ以上強度が減少している。この結果、磁性シート４０を配置することにより、ヒートシンク３０から漏洩する電磁界の強度が減少したことが確認され、上述の実施の形態の有効性が確認された。
【００３４】
なお、図１２（ａ）、図１２（ｂ）では、１１８ｄＢｍ以上の範囲が点線により示され、１０８ｄＢｍ以下の範囲が一点鎖線で示されている。図１２（ａ）では、１１８ｄＢｍ以上の範囲がエリア中央部に比較的大きく存在している。これに対して、図１２（ｂ）では、エリア左側に小さく存在するに過ぎない。図１２（ｂ）では、一点鎖線の右側は、ほぼ、１０８ｄＢＭ以下の範囲であり、広い範囲で磁界強度が低減されていることが理解できる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ヒートシンクの具体的な形状は任意である。磁性シートの具体的な形状は任意である。ヒートシンクの柱状部の具体的な形状、個数等は任意である。放熱構造体は、電子部品／電子機器に限らず、発熱性を有する他の様々なもの（排熱対象物）に対して実装される。ベース層として、樹脂以外の材料を採用しても良い。
【００３６】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００３７】
（付記１）
排熱対象物に対して熱接続されると共に、複数の柱状部が設けられ放熱体と、ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定されたシート状部材と、を備える放熱構造体。
【００３８】
（付記２）
前記シート状部材は、複数の前記柱状部の側面に対して対向する態様にて、複数の前記柱状部に対して固定されていることを特徴とする付記１に記載の放熱構造体。
【００３９】
（付記３）
前記シート状部材には、複数の通風孔が設けられていることを特徴とする付記１又は２に記載の放熱構造体。
【００４０】
（付記４）
前記放熱体に設けられた複数の前記柱状部は、マトリクス状に配置されており、前記シート状部材は、複数の前記柱状部の各側面に対して対向していることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の放熱構造体。
【００４１】
（付記５）
前記シート状部材を第１シート状部材として具備する付記１乃至４のいずれか一項に記載の放熱構造体であって、ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定された第２シート状部材を更に備える。
【００４２】
（付記６）
前記第１シート状部材と前記第２シート状部材とは、互いに対向するように配置されていることを特徴とする付記５に記載の放熱構造体。
【００４３】
（付記７）
ベース層に対して磁性体が散在されて構成されると共に、少なくとも複数の前記柱状部に対して固定された第３及び第４シート状部材を更に備えることを特徴とする付記５又は６に記載の放熱構造体。
【００４４】
（付記８）
前記第１乃至第４シート状部材は、マトリクス状に配置された複数の柱状部の少なくとも一部を包囲するように配置されることを特徴とする付記７に記載の放熱構造体。
【００４５】
（付記９）
付記１乃至８のいずれか一項に記載の放熱構造体と、前記放熱体に対して熱接続された電子部品と、を備える電子機器。
【符号の説明】
【００４６】
１００    コンピュータ
１０    筐体
２０    ディスプレイ装置
３０    ヒートシンク
３１    平板部
３２    柱状部
４０    磁性シート
４１    樹脂層
４２    磁性体
４３    通風孔
５０    マザーボード
【図１】
2012227242.tif 000003
【図２】
2012227242.tif 000004
【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】
2012227242.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012227242.tif 000011
【図１０】
2012227242.tif 000012
【図１１】
2012227242.tif 000013
【図１２】
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