(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から熱を受ける受熱部と、
第一の空気の流路を形成するように当該受熱部に接続され、当該受熱部からの熱を前記第一の空気の流路を通過する空気により放熱する第一の放熱部と、
前記受熱部より離間し、前記第一の空気の流路の空気が流入可能で当該第一の空気の流路より狭い第二の空気の流路を形成するように前記第一の放熱部に接続され、前記第一の放熱部からの熱を放熱し、前記受熱部よりも大きい第二の放熱部とを有するヒートシンク。
【請求項２】
前記第一の放熱部は複数のフィンを含み、前記第二の放熱部は２つのフィンの間に設けられる請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記第一の放熱部は第一の厚さを有する第一のフィンを有し、
前記第二の放熱部は前記第一のフィンより薄く形成された第二のフィンを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記第二の放熱部は、前記第一の放熱部より表面積が大きく形成される請求項１記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記第二の放熱部を囲い、空気の流路を画定する側板を更に有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記第二の放熱部は、前記受熱部の中心に対応する位置に配置される第一の部分と、前記第一の部分の外側に設けられ、前記第一の部分より表面積が大きい第二の部分とを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記第二の放熱部は、前記受熱部の中心に対応する位置に配置される第一の部分と、前記第一の部分の外側に設けられ、前記第一の部分より高さ方向の長さが長い第二の部分とを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記第一の部分に最も近い前記第二の空気の流路の高さが前記第二の部分に最も近い前記第二の空気の流路の高さより小さい請求項７記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記第二の放熱部は前記第二の空気の流路の空気の流れを乱す突起を有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項１０】
前記第二の放熱部は空気が流れることを補助する切り込みを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項１１】
前記第一の放熱部は前記受熱部から離れるに従って幅広に形成される請求項１記載のヒートシンク。
【請求項１２】
前記第一の放熱部は、前記第一の空気の流路に接続された切り込みを形成されたフィンを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項１３】
前記第一の放熱部は複数のフィンを有し、
前記フィンは、前記フィンの隣接する間に前記第一の流路に接続されるようなスリットを有する請求項１記載のヒートシンク。
【請求項１４】
前記第一の放熱部は、前記受熱部から前記第二の放熱部に向かって拡がる放熱面積を有する請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項１５】
前記第一の放熱部は一の方向に延びる前記第一の空気の流路のみを形成し、前記第一の空気の流路は前記受熱部から前記第二の放熱部に亘って一定の断面積を有する請求項１４記載のヒートシンク。
【請求項１６】
発熱素子を実装するプリント基板と、
前記プリント基板に設けられて前記発熱素子を冷却する請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載のヒートシンクとを有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に放熱機構に係り、特に、電子機器に搭載された発熱性回路素子（発熱素子）から発生する熱の放熱機構に関する。本発明は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のプリント基板に実装される各種回路の発熱素子から発生する熱を放出するヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣは典型的な情報処理装置として広く市場に出回っている。ＰＣのマザーボード（又はメインボード）は、ＣＰＵソケットや様々なメモリ（ソケット）、チップセット、拡張スロット及びＢＩＯＳＲＯＭなどの回路素子を実装し、ＰＣの性能や機能を直接的に左右する。
【０００３】
近年のＰＣは、マザーボードに搭載される各種回路素子の高速化と高機能化に伴って、
発熱素子の数が増加すると共にかかる回路素子からの発熱量が増加する傾向にある。かかる発熱は放置しておくと回路素子の動作を不安定にし、ひいてはＰＣの動作性能の低下に繋がる。そこで、ＰＣはマザーボードに直接又はソケット等を介し、実装される発熱素子及びその他の回路素子を熱的に保護するために、ヒートシンクと呼ばれる放熱機構を設けている。
【０００４】
従来の一典型例としてのヒートシンク５００を図１８及び図１９に、別の典型例としてのヒートシンク６００を図２０及び図２１に示す。ここで、図１８及び図１９はヒートシンク５００の概略側面図及び平面図である。図２０及び図２１はヒートシンク６００の概略側面図及び平面図である。ヒートシンクは典型的に多数の高熱伝導性部材（フィン組立体）からなる冷却（又は放熱）フィンを有し、自然空冷や強制空冷によって発熱素子を冷却する。ヒートシンク５００は、図示しないマザーボードに実装される図示しない発熱素子上に載置される基部５１０と、基部５１０からマザーボードに垂直な（即ち、図１８に示すＺ方向に沿って）延在する複数の互いに平行に配置された平板形状のフィン５２２からなる放熱部５２０とを有する。一方、ヒートシンク６００は、図示しないマザーボードに実装される図示しない発熱素子上に載置される基部６１０と、基部６１０からマザーボードに垂直な（即ち、図２０に示すＺ方向に沿って）延在する複数の千鳥格子状に配置されたピン状のフィン６２２からなる放熱部６２０とを有する。
【０００５】
また、ヒートシンクの冷却効果を高めるためにファンを更に有するファン付ヒートシンクも提案されている。ファン付ヒートシンクはファンが発生する空気流によってヒートシンクを強制的に冷却する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各種回路素子の更なる高速化と高機能化に伴いかかる回路素子からの発熱量はより顕著になっており、ヒートシンクにはより高い放熱能力が求められるようになってきている。このような要望に対応するには、従来のヒートシンク５００及び６００の放熱部５２０及び６２０の表面積を増大して放熱効率を上げることが考えられる。
【０００７】
まず、フィン５２２又は６２２の間隔（ピッチ）を狭めて単位面積当たりのフィン５２２又は６２２の個数を増加すること、及び／又は、フィン５２２又は６２２を厚くすることによって、放熱部５２０（６２０）の表面積を増やす方法が考えられる。しかし、これらはいずれにしろピッチを狭めるのでフィン５２２又は６２２の間を通過する空気の対流が少なくなり（かかる状態を本出願では「圧力損失が大きくなる」と表現する場合もある。）、特に、基部５１０及び６１０の中心部分での冷却効率が低下する。
【０００８】
また、フィン５２２又は６２２の高さ方向（即ち、Ｚ方向）の長さを延長することによって放熱部５２０又は６２０の表面積を増大する方法も考えられる。しかし、フィン５２２又は６２２はＺ方向において温度勾配を有するために、高すぎるフィン５２２又は６２２は上部での熱交換率が低下して冷却効率の低下をもたらす。かかる欠点を更に解決するために、フィン５２２又は６２２の材料を熱伝導率の高い部材に換えることで、高さ方向（Ｚ方向）の温度勾配を少なくすることも考えられる。例えば、フィン５２２及びピン状のフィン６２２が典型的に使用するアルミニウム（熱伝導率：２０３Ｗ／ｍ・Ｋ）を熱伝導率の高い銅（３７２Ｗ／ｍ・Ｋ）に変更することも考えられる。しかし、銅は酸化防止のためのコーティング処理が必要であるため製造工程が煩雑であり、又、アルミニウムよりも重いため素子の上に取り付ける材料として好ましくない。また、ＰＣへの実装スペースの制約からＺ方向の長さが制限される。
【０００９】
更に、ヒートシンクにファンを取り付けてフィンの熱伝達率を高めることも考えられるが、これではヒートシンクの省エネルギー性と経済性が悪化する。
【００１０】
このように、ヒートシンクの放熱効率を高めるには、単にフィンの表面積を増加させるだけではなく圧力損失を含む幾つかのパラメータを考慮しなければならない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決する新規かつ有用な放熱機構及び当該放熱機構を有する電子機器を提供することを本発明の概括的目的とする。
【００１２】
より特定的には、本発明は、圧力損失を含む幾つかのパラメータを考慮しつつ全体として放熱効率を比較的安価に高めることが可能なヒートシンク及び電子機器を提供することを例示的目的とする。
【００１３】
本発明の一側面としてのヒートシンクは、外部から熱を受ける受熱部と、第一の空気の流路を形成するように当該受熱部に接続され、当該受熱部からの熱を前記第一の空気の流路を通過する空気により放熱する第一の放熱部と、前記受熱部より離間し、前記第一の空気の流路の空気が流入可能で当該第一の空気の流路より狭い第二の空気の流路を形成するように前記第一の放熱部に接続され、前記第一の放熱部からの熱を放熱し、前記受熱部よりも大きい第二の放熱部とを有する。かかるヒートシンクは受熱部より受ける熱を第一の放熱部及び第二の放熱部で放熱可能である。なお、第一の放熱部において第一の空気の流路が形成されており、当該第一の空気の流路を空気が通過することで第一の放熱部は放熱を行う。また第一の空気の流路を通過した空気は第一の空気の流路より狭く形成された第二の放熱部の第二の空気の流路へと流入可能であって、かかる空気の対流により第二の放熱部は放熱を行うことができる。また、第二の放熱部は第一の放熱部を介し受熱部より所定距離だけ離間されており、当該距離は第一の放熱部の第一の空気の流路を画定することに寄与する。かかるヒートシンクの第一の放熱部は、例えば複数のフィンであり、かかるフィン間に第二の放熱部を設けることで第二の空気の流路を確保することが可能となる。
また、第二の放熱部を第一の放熱部のフィンより薄いフィンにすることで第二の空気の流路を小さくすることはない。更に、かかるヒートシンクは、第二の放熱部の表面積を第一の放熱部より広く形成することで放熱面積を広く確保することが可能であり、放熱効果を高める。また、かかるヒートシンクは第二の放熱部を囲う側板を設けることで空気の流路を画定し、第二の放熱部における放熱に寄与する。また、第二の放熱部は中心近傍である第一の部分と、当該第一の部分より外側にある第二の部分を有し、空気の対流が活発な第二の部分において第一の部分より表面積が広くなるよう設定することで、放熱面積を広く得ることができる。また、第二の部分を第一の部分より高さ方向に長さを長く設定することでも、同様な作用を奏する。一方、第一の部分を第二の部分より高さ方向に長さを短く設定することで、第一の部分の空気の対流を活発とし放熱効率を高めることも可能である。また、薄板に切り込みを形成し、かかる切り込みを持ち上げるように曲げ加工した突起部分である切り起し部を形成することで空気の流れを乱れさせ第二の放熱部における対流を活発にし、放熱効率を高める。また、かかる切り込みによって、隣接する第二の空気の流路を接続することができる。また、柱部の数及び形状によっても空気の対流を活発にすることが可能であり、放熱効率を上げることができる。
【００１４】
本発明の別の側面としての電子機器は、発熱素子を実装するプリント基板と、前記プリント基板に設けられて前記発熱素子を冷却する上述のヒートシンクとを有する電子機器であって、かかるヒートシンクと同様の作用を奏する。
【００１５】
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の例示的一態様としての放熱機構であるヒートシンク１００について説明する。ここで、図１は、本発明の例示的一態様としての放熱機構であるヒートシンク１００をＰＣ３００のマザーボード２００に適用した場合のヒートシンク１００近傍を示す概略斜視図である。図２は、ヒートシンク１００の概略上面図である。図３は、図２に示すヒートシンク１００の線Ｘ−Ｘに沿った概略断面図である。図４は、図１に示すヒートシンク１００の線Ｙ−Ｙに沿った概略断面図である。なお、各図において同一の参照符号は同一部材を示し、重複説明は省略する。また、同一の参照符号にアルファベットを付したものは一般に変形例を示し、特に断らない限りアルファベットのない参照符号はアルファベットを付した参照符号の全てを総括するものとする。
【００１７】
ヒートシンク１００は、図１に示すマザーボード２００に実装された発熱素子であるＣＰＵ２１０（ＭＰＵ、その他名称を問わずいかなるプロセッサも含む。）を冷却するためにＣＰＵ２１０上に載置される。ヒートシンク１００は、受熱部１１０と、柱部１２０と、放熱部１３０と、側板１７０とを有する。
【００１８】
受熱部１１０は、ヒートシンク１００の外部の発熱部材に熱的に接触されて発熱部材から熱を受け取る。本実施例では受熱部１１０はＣＰＵ２１０に直接接触するように載置されるが、本発明は受熱部１１０がＣＰＵ２１０に直接接触する場合のみならず何らかの部材を介して間接的に接触する場合も含む。受熱部１１０は、本実施例では矩形状の板であるが接続される発熱素子の形状に対応して任意の形状を有することができる。受熱部１１０は、ＣＰＵ２１０の全面からの熱を受け取ることができるようにＣＰＵ２１０の上面の面積とほぼ同一（又はそれ以上）の底面積（例えば、４０ｍｍ×４０ｍｍ）を有する。受熱部１１０は厚みにおいて限定を有するものではないが、後述する柱部１２０に効率よく熱を伝導するためにも薄く形成されることが好ましい。受熱部１１０は、例えば、アルミニウム等の高熱伝導性材料より形成される。
【００１９】
受熱部１１０はＣＰＵ２１０と面接触する側の平面である受熱面１１２と、当該受熱面１１２と対向する側であって柱部１２０側の平面である放熱面１１４と、４つの側面１１６とを有する。本発明のヒートシンク１００において、受熱部１１０はＣＰＵ２１０から発生する熱を受熱面１１２で吸収し、放熱面１１４側に位置する柱部１２０に熱を伝導する。受熱部１１０は、放熱面１１４及び側面１１６においても放熱を行うことはいうまでもない。受熱部１１０は柱部１２０と一体に形成されてもよいし、受熱部１１０は柱部１２０から独立して形成されて後で接合されてもよい。
【００２０】
柱部１２０は、受熱部１１０からの熱を放熱する第１の放熱部として機能し、受熱部１１０から受け取った熱の一部を放熱部１３０へ伝導する。本実施例の柱部１２０は、平行に配置された複数の略Ｔ字形状の板状フィン１２２より構成される。但し、図８を参照して後述されるように、本発明は板状フィン１２２が必ずしも平行に配置されることは必要としない。また、図５を参照して後述されるように、本発明は柱部１２０の形状が板状であることを必ずしも必要とせず、例えば、柱部１２０はピン状その他の形状のフィンから構成されてもよい。
【００２１】
板状フィン１２２は受熱部１１０の放熱面１１４から直立し、２つのフィン１２２の間は図１に示す通気口１２８に接続されている。通気口１２８は外部に接続されているため、２つのフィン１２２の間と通気口１２８は冷却用の第一の空気の流路を確保している。かかる第一の空気の流路は、放熱面１１４、フィン１２２及び後述する放熱部１３０を空冷するのに寄与する。
【００２２】
図３を参照するに、本実施例の板状フィン１２２は略Ｔ字の形状を有し、受熱部１１０と同一幅に形成された下部１２３（図中の点線より下側）と、当該下部１２３より幅広に形成されて放熱部１３０に接続される上部１２４（図中の点線より上側）とを有する。下部１２３は、例えば、約７ｍｍの高さｈを有する。高さｈは０になると通気口１２８がなくなり、圧力損失が大きくなるので好ましくない。また、高さｈが０に近い値であっても、通気口１２８が小さくなり、圧力損失が大きくなるので好ましくない。なお、同一の放熱効果を期待する場合であっても、ファンの使用又は不使用によってかかる高さｈは異なる。更に、後述するように、放熱部１３０は高さｈだけ受熱部１１０から離間する。また、より詳細には後述されるように、図２に示すように、本実施例では上部１２４及び放熱部１３０は受熱部１１０の上面よりも大きく形成されている。従って、高さｈが０になると、上部１２４及び放熱部１３０が、ＣＰＵ２１０に隣接する図１に示すスペース２０２にメモリその他の回路素子がマザーボード２００に実装されることを妨げるために好ましくない。上記のことより、高さｈはファンを使用した場合でも少なくとも約５ｍｍ以上必要であって、好ましくは７乃至１０ｍｍ程度である。
【００２３】
柱部１２０の上部１２４は下部１２３よりも幅広に（例えば、約６０ｍｍに）形成され、広い放熱面積を確保している。かかる長所を達成するための本実施例の板状フィン１２２の形状は例示的であり、例えば、台形形状の板状フィンでもよい。
【００２４】
図１及び図４に示すように、本実施例の柱部１２０は５枚の板状フィン１２２より構成される。但し、板状フィン１２２の枚数は例示的であり、本発明はこの枚数に限定されるものではない。しかし、板状フィン１２２の隣接する間隔ｄは放熱部１３０への上述した第一の空気の流路を画定する。空気の流量は高さｈと間隔ｄとの積に比例するため、所期の空気の流量が確保されるように間隔ｄは設定される。かかる間隔ｄは、例えば7乃至１１ｍｍ程度あって、本実施例では9ｍｍである。また、本実施例では、図４に示すように、各板状フィン１２２は同一の寸法及び形状を有して共通する厚さｔを有する。厚さｔが増加するとフィン１２２の表面積は一般に増加するが間隔ｄを狭める。一方、厚さｔは、小さすぎると柱部１２０の先端部（図４中、上側）への温度勾配が大きくなり熱伝導性能が低下して柱部１２０から放熱部１３０への伝熱効率が低下する。かかる点に鑑みて厚みｔは設定される。なお、厚みｔは、例えば１乃至２ｍｍ程度であって、本実施例では約２ｍｍである。
【００２５】
柱部１２０は、例えば、アルミニウム等の高熱伝導性材料より形成される。また、上述したように柱部１２０は受熱部１１０と一体に形成されてもよい。なお、柱部１２０を単体で形成する場合は、柱部１２０は例えば、接着、溶接等の手段によって受熱部１１０の放熱面１１４側に設けることできる。
【００２６】
上述したように、柱部１２０は上述したＴ字形状に限定されず、図５乃至図７に示すように、一枚の板状フィン１２２にスリット１２５を設けて複数に分割した板状フィン１２２ｂから構成されてもよい。ここで、図５は、図１に示す柱部１２０の変形例である板状フィン１２２ｂを有するヒートシンク１００の概略平面図である。図６は、図５に示すヒートシンク１００の線Ｘ−Ｘに沿った概略断面図である。図７は、図５に示すヒートシンク１００の線Ｙ−Ｙに沿った概略断面図である。
【００２７】
板状フィン１２２を複数に分割することで、図５のＸ方向に隣接する板状フィン１２２ｂ間のスリット１２５を上述の通気口１２８に接続することができ、空気が流れる範囲を拡張することができる。かかる形状は空気の対流を活発にするので、ヒートシンク１００の放熱効率を上げることができる。なお、柱部１２０から上部１２４に位置する放熱部１３０への熱伝導効率を妨げないようにするために、板状フィン１２２ｂは上部１２４ｂのみにスリット１２５を有してもよいし、上部１２４ｂと下部１２３ｂの中間部分までスリット１２５を有してもよい。また、スリットの１２５の代わりに切り込み、その他の穴をフィン１２２に設けて上述の通気口１２８と接続しても同様の作用及び効果を達成することができることが理解されるであろう。
【００２８】
上述したように、柱部１２０の板状フィン１２２の配置方法は並列に横に並べることに限定されない。例えば、図８に示すように円弧状のフィン１２２ｃを同心円状に複数並べた構成であってもよい。ここで、図８は、図１に示す柱部１２０の変形例である板状フィン１２２ｃを有するヒートシンク１００の概略上面図である。かかる配置であっても上述した構成の板状フィン１２２と同様の作用を奏する。
【００２９】
放熱部１３０は柱部１２０の上部１２４に位置し、柱部１２０からの熱を放熱する第２の放熱部として機能する。放熱部１３０は薄板１３２を有する。本実施例では、放熱部１３０は、フィン１２２の間に配置されているが、放熱部１３０は、上部１２４を取り除いて下部１２３上に設けられるなど必ずしもフィン１２２の間に設けられなくてもよい。図２及び図４によく示されるように、放熱部１３０は、受熱部１１０に対し直交するように薄板１３２を板状フィン１２２の間及に各々有する。放熱部１３０は受熱部１１０で吸収され、柱部１２０により伝導された熱を薄板１３２において放熱する。
【００３０】
薄板１３２は柱部１２０の板状フィン１２２の厚みｔより薄い板厚（本実施例では、０．２ｍｍ）を有する板であって、かつ、断面形状がコルゲート状に曲げ加工が施されている。但し、薄板１３２は、波形、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｗ状など様々な断面形状を有することができる。更に、薄板１３２は、柱部１２０の表面積を拡大することを目的としているので、２つの隣接する柱部１２０の上部１２４に対角線的に設けられるなど、本発明はその他の曲がっていない形状をも含むものである。
【００３１】
図２によく示されるように、薄板１３２は板状フィン１２２の下部１２３から上部１２４（又は、上部１２４から下部１２３）にかけて空気が流れるような向きで、その曲げ部分において板状フィン１２２と接触するように配置することで第二の空気の流路を画定している。薄板１３２はかかる状態で、板状フィン１２２の上部１２４と略同一な大きさを有する。また、薄板１３２に施されるコルゲート状の曲げ間隔は、放熱部１３０での空気の流れを妨げない程度に施されるものとする。即ち、図２を参照するに、薄板１３２によって画定される第二の空気の流路である通路１３４は、上述の通気口１２８に接続されている。
【００３２】
薄板１３２は板状フィン１２２との接触部分より当該薄板１３２に伝導された熱を放熱する。薄板１３２はコルゲート状であるので表面積を広く確保することができる。即ち、薄板１３２を板状フィン１２２間に設けることで放熱面積を拡大することが可能となる。よって、柱部１２０の板状フィン１２２のフィンピッチを空気の対流が満遍なく起きるように広く形成したとしても、放熱面積は薄板１３２により広く確保できるのでヒートシンク１００の放熱効率が落ちることはない。また、薄板１３２は板状フィン１２２より薄いため、板状フィン１２２間の空気の自然対流を妨げることはない。
【００３３】
薄板１３２は、例えば、アルミニウム等の高熱伝導性材料より形成される。なお、薄板１３２は薄く形成されるので重量において問題となるものではなく、放熱効率を高める上でも熱伝導率の高い銅等の材料を使用してもよい。薄板１３２がアルミニウムより形成される場合、薄板１３２の厚さは０．１乃至０．３ｍｍである。また、薄板１３２が銅より形成されるのであれば、薄板１３２の厚さはアルミニウムの半分程度の０．０５乃至０．１５ｍｍである。
【００３４】
図９及び図１０を参照するに、薄板１３２は複数の切り起こし部１３３を有する薄板１３２ａに置換されてもよい。ここで、図９は薄板１３２の変形例である薄板１３２ａを有するヒートシンク１００の概略断面図である。図１０は図９に示す円内の拡大斜視図である。切り起こし部１３３は、薄板１３２ａの曲げ加工が施されていない平面領域１３６に設けられる。切り起こし部１３３は薄板１３２ａの平面領域１３６に切り込み１３５を形成し、かかる切り込み１３５の上部を持ち上げ平面領域１３６を変形させることで形成可能である。切り起こし部１３３は一の平面領域１３６に複数設けてもよい。切り起こし部１３３は薄板１３２ａの各平面領域１３６に設けられることが好ましい。薄板１３２ａは切り起こし部１３３により、薄板１３２を対流する空気の流れを乱し乱流を促進することにより熱伝達率を高める。従って、切り起こし部１３３により、薄板１３２ａにおける空気の対流はより活発になり、放熱効率はより高まる。なお、かかる作用は薄板１３２に突起を形成することでも達成可能であり、上述の形態に限定されない。
【００３５】
更に、薄板１３２ａの切り起し部１３３は、更に、かかる薄板１３２ａを対流する空気を切り込み１３５に導入する効果がある。即ち、単に、薄板１３２に貫通孔を設けるだけでも空気の流れを拡大することができるが、本実施例では、通気口１２８から導入された空気は受熱部１１０に対して垂直に上昇するために切り起こし部１３３は空気が切り込み１３５を通過することを容易にする。従って、切り起こし部１３３により、薄板１３２ａにおける空気の対流は同様に活発となり、放熱効率はより高まる。
【００３６】
側板１７０は、図２乃至図４によく示されるように、板状フィン１２２及び当該板状フィン１２２の最外部に位置する薄板１３２を包囲するフレームである。側板１７０は板状フィン１２２と略同一な厚みで形成される。側板１７０は４枚の板を接着した形状であっても、中空に形成された四角柱であってもよい。側板１７０を設けることで、最外部に位置する薄板１３２の風が漏れないようにすることが可能となる。即ち、側板１７０は、空気の流路を確保するので放熱部１３０における（特に、最外部に位置する薄板１３２近傍の）空気の流量を制御する。かかる側板１７０はヒートシンク１００に図示しないファンを設けた場合において、特に有効である。なお、側板１７０においても空気の対流に伴う熱伝達により、柱部１２０及び薄板１３２より伝導された熱を放熱可能である。
【００３７】
放熱部１３０は中心部と比較して両端部位置する薄板１３２側の方が空気の対流が活発である。従って、図１１を参照するに、板状フィン１２２の最外部に位置する薄板１３２は薄板１３２ｂに置換されてもよい。ここで、図１１は図１に示す薄板１３２の変形例である薄板１３２ｂを有するヒートシンク１００の概略上面図である。薄板１３２ｂは板状フィン１２２の間に位置する薄板１３２より間隔が密となるように曲げが施されている。薄板１３２ｂは薄板１３２より表面積が広く、放熱面積を拡大する上で効果的である。なお、上述したように両端部に位置する薄板１３２ｂ側の方が空気の対流が活発であるために、曲げ間隔を狭くしても薄板１３２ｂにおける空気の対流の妨げとなることはない。
また、図１２乃至図１４を参照するに、放熱部１３０は側板１７０を側板１７０ａと置換してもよい。ここで、図１２は図１に示す側板１７０の変形例である側板１７０ａを有するヒートシンク１００の概略上面図である。図１３は図１２に示すヒートシンク１００の一の概略側面図である。図１４は図１２に示すヒートシンク１００の別の概略側面図である。側板１７０ａは側板１７０より高さが長く形成されており、板状フィン１２２と同一な高さを有する。従って、側板１７０ａは柱部１２０全体を包囲する。しかし、板状フィン１２２と直交する側の側板１７０ａは、ヒートシンク１００の中心付近への空気の流入を妨げない為にも柱部１２０に対応する部分１７２において側板１７０と同一な高さに形成される。また、かかる状態において、柱部１２０の最外部に位置する薄板１３２ｃは板状フィン１２２の間に位置する薄板１３２より長めに形成される。より詳細には、薄板１３２ｃは側板１７０ａと同一な高さを有する。側板１７０ａを長く形成することで薄板１３２ｃを薄板１３２より高く形成することができ、放熱部１３０の表面積を更に拡大することが可能となる。なお、上述したように両端部に位置する薄板１３２ｃ側の方が空気の対流が活発であるために、側板１７０及び薄板１３２を長く形成しても薄板１３２ｃにおける空気の対流の妨げになることはない。
【００３８】
一方、図１５を参照するに、上述した図１１乃至図１４に示した形状とは対照的に、ヒートシンク１００は窪み１４０を設けた形状であってもよい。ここで、図１５は図１に示すヒートシンク１００に窪み１４０を形成した場合の概略断面図である。窪み１４０は放熱部１３０及び柱部１２０の受熱部１１０と対向する側の中心付近に下に凸となるような窪みである。かかる窪み１４０を設けることで、放熱部１３０の中心付近の高さは短くなる。従って、放熱部１３０の中心付近の空気の対流は窪み１４０を有さない状態と比較しても活発であり、放熱効率を上げることが可能となる。図１６を参照するに、かかる形状はファン１５０を設けた場合において特に有効となる。ここで、図１６は図１５に示すヒートシンク１００にファン１５０を設けた場合の概略断面図である。ファン１５０をヒートシンク１００の上部に設けた場合、ファン中央部１５２はファン１５０の回転中心であるため空気の対流が少ない。しかし、窪み１４０を設けることで、ファン端部１５４からの空気を流入させることができ放熱部１３０（特に中心部での）の放熱効率を向上させることができる。ファン１５０はクーラーとも呼ばれ、ファンを使用して熱を強制的に放出して熱からＣＰＵ２１０を保護する。ファン１５０の回転に伴う騒音を低減するために蓋部が設けられることが好ましい。
【００３９】
ファン１５０は回転して空気流を発生することによってフィン１２２及び放熱部１３０を強制的に冷却する。ファン１５０は、図示しない動力部と、動力部に固定されるプロペラ部１５１とを有する。動力部は、典型的に、回転軸と、回転軸の周りに設けられたベアリングと、ベアリングハウスと、モータを構成する磁石とを有するが、動力部は当業界で周知のいかなる構造も使用することができるので、ここでは詳細な説明は省略する。もっとも、ベアリングハウスへの伝熱を防止するためにベアリングハウスの内周壁面に断熱部が形成されることが好ましい。断熱部は、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂などを薄膜上にして形成される。プロペラ部１５１は所望の角度に形成された所望の数の回転翼を有する。回転翼は等角的又は非等角的に配置され、所望の寸法を有する。ファン１５０は、動力部とプロペラ部１５１とは分割可能でも分割不能でもよい。なお、ファン１５０に接続される配線は図示が省略されている。図１に示すスペース２０２に貫通穴を形成すれば、ファン１５０は、当該貫通孔（吸気口）を介してマザーボード２００の両側を吸気することができる。
【００４０】
以上説明したように、ヒートシンク１００は受熱部１１０、柱部１２０、及び放熱部１３０の３部分により構成され、放熱面積を拡大しても空気の対流を妨げることなく放熱効率を向上させることが可能である。本実施例において、柱部１２０の板状フィン１２２は上部１２４及び下部１２３が一体より構成される。しかし、板状フィン１２２の上部１２４及び下部１２３を切り離し可能とし、下部１２３のみを柱部１２０としてもよい。即ち、放熱部１３０は板状フィン１２２の上部１２４と、薄板１３２から構成される。かかる構成において、放熱部１３０は任意の大きさ及び形状に適宜変更すること可能であり、放熱能力に応じて放熱部１３０を所望の形状及び大きさに選択することが容易となる。なお、かかる状態であっても、柱部１２０から放熱部１３０へ熱が伝導可能に構成されることは言うまでもない。また、使用において柱部１２０と放熱部１３０が接着されることは言うまでもない。
【００４１】
図１７を参照するに、本発明のヒートシンク１００が従来のヒートシンク６００と比較して放熱能力（冷却能力）に優れていることが明らかである。ここで、図１７は従来のヒートシンク６００と本発明のヒートシンク１００の冷却能力を比較した図である。図１７において、従来のヒートシンクを菱形で示し、図１に示したヒートシンク１００を三角で示し、図１２に示したヒートシンク１００を四角で示した。また、横軸をフィンピッチ（ｍｍ）、縦軸を冷却能力（Ｗ）で示した。なお、本発明におけるフィンピッチは柱部の隣接する間隔である。図から理解されるように、本発明のヒートシンク１００は従来のヒートシンク６００と比較しても相対的に冷却能力は高い。また、フィンピッチが大きい値であっても冷却能力は若干減少する程度である。一方、従来のヒートシンク６００ではフィンピッチを拡大することで冷却能力は著しく低下している。即ち、従来のヒートシンク６００においてフィンピッチを拡大することは放熱面積を少なくすることに繋がり、冷却能力は明らかに低下している。しかし、本発明においては、柱部１２０の間隔を広げたとしても薄板１３２及び側板１７０において放熱面積を確保しているため冷却能力はあまり低下しないことが分かる。
【００４２】
以下、再び図１を参照して、本発明のヒートシンク１００を適用可能なＰＣ３００を説明する。ＰＣ３００は図示しない筐体を有して、かかる筐体内にマザーボード２００及び図示しないハードディスク装置及びフロッピーディスク装置を格納する。なお、本実施例ではデスクトップ型ＰＣを使用して説明を行うが、ＰＣ３００はタワー型であってもよい。また、ＰＣ３００は、図示しない出力部としてのディスプレイ、及び入力部としてのキーボード及びマウスが接続されているものとする。ディスプレイ、キーボード、及びマウスは当業界のいかなる技術も適用可能であり、本明細書中での詳細な説明は省略する。
【００４３】
マザーボード２００は、典型的にＣＰＵ２１０やメモリを取り付ける図示しないソケットや、拡張カードを取り付ける拡張スロットが配置されている。制御部であるＣＰＵ２１０や主記憶部である図示しないメモリをマザーボード２００に取り付けることで各パートとの電気的接続を可能にする。なお、ＣＰＵ２１０を取り付けるソケットは、ソケット及びスロットの両者を含む意味であり、ソケットの形状の限定はない。同様にメモリのソケットも形状において限定を有するものではない。
【００４４】
また、マザーボード２００はＣＰＵ２１０が取り付けられた状態において、ＣＰＵ２１０の基板と対向する側にヒートシンク１００を有する。ヒートシンク１００は受熱部１１０の受熱面１１２においてＣＰＵ２１０に面接触される。ヒートシンク１００とＣＰＵ２１０は図示しないクリップによって固定される。かかるクリップは柱部１２０の通気口１２８をクリップの通し穴とすることで、受熱部１１０とＣＰＵ２１０を挟持する。ヒートシンク１００は上述したいかなる形状をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、放熱効率を高めるために、ヒートシンク１００のＣＰＵ２１０と対向する側に図１６に示すようなファン１５０を設けてもよい。なお、ファン１５０を設けるかどうかは選択的であり、所望する冷却能力により決定される。また、使用するファン１５０は受熱部１１０側から放熱部１３０側へ空気を吹き上げるタイプであっても、放熱部１３０側から受熱部１１０側へ空気を吹き付けるタイプであってもよい。
【００４５】
ＰＣは、補助記憶装置であるハードディスク装置及びフロッピーディスク装置を有する。例えば、ハードディスク装置は磁性体が付着したディスクから磁気ヘッドを取り付けたアームが移動して記録及び読み取りを行う装置である。なお、ハードディスク装置及びフロッピーディスク装置は当業界の周知のいかなる技術も適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４６】
動作において、デスクトップ型ＰＣ３００のユーザはキーボード又はマウスを操作してハードディスク装置に格納されたプログラムを実行する。このとき、ＣＰＵ２１０はハードディスク装置及び図示しないＲＯＭから必要なデータをメモリにダウンロードする。この際、ＣＰＵ２１０から発生する熱は、熱結合されたヒートシンク１００の受熱部１１０及び柱部１２０介して放熱部１３０に熱伝導する。この結果、放熱部１３０の薄板１３２及び側板１７０表面から当該熱は放熱（自然空冷）される。なお、かかる状態において受熱部１１０の放熱面１１４及び柱部１２０においても空気の対流に伴う熱伝達により、熱が放熱されていることは言うまでもない。また、図１６に示すようなファン１５０を設けることで、かかるファンからの送風は放熱部１３０を強制冷却する。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、必要があれば、側板１７０その他の部材は、例えば、冷却水（水その他の冷媒（例えば、フレオン、アルコール、アンモニア、フロン等））を収容してヒートパイプ板を構成してもよい。また、側板１７０その他の部材は、必要があれば、外部のヒートパイプなどと接続されてもよい。ここで、ヒートパイプは、アルミニウム、ステンレス、銅などで形成された高低差のあるパイプを有する。パイプは、その内側にガラス繊維や網状の細い銅線などで形成したウイック材を張り、内部を減圧にして水などの動作液を収納する。低位置にある発熱体から熱を得ると冷却水が気化して高位置に移動し、高位置において自然又は強制冷却されて再び液化して低位置に戻るサイクルを繰り返して発熱体を冷却する。前記ヒートパイプを特定の発熱源と連結すれば、その部分を効率的又は集中的に冷却が可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のヒートシンクは、受熱部と放熱部を所定の高さで離間するのため、かかる高さにおいて放熱部への空気の流入を可能とする。また、放熱部に設けられた薄板により柱部の数を少なくした場合であっても、放熱面積を十分に維持することが可能であり、放熱効率も従来と比較しても高めることが可能となる。なお、薄板をコルゲート状に曲げ加工したり、かかる曲げ間隔を狭めたりすることで表面積を更に増やすことが可能となり、ひいては放熱面積を増やすことが可能となる。また、薄板は切り起し部を形成することで空気の流れを乱れさせ、放熱部における対流を活発にする。また、柱部の数及び形状により空気の対流を活発にすることが可能であり、放熱効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の例示的一態様としての放熱機構であるヒートシンクをＰＣのマザーボードに適用した場合のヒートシンク近傍を示す概略斜視図である。
【図２】  図１に示すヒートシンクの概略上面図である。
【図３】  図２に示すヒートシンクの線Ｘ−Ｘに沿った概略断面図である。
【図４】  図２に示すヒートシンクの線Ｙ−Ｙに沿った概略断面図である。
【図５】  図１に示す柱部の変形例である板状フィンを有するヒートシンクの概略上面図である。
【図６】  図５に示すヒートシンクの線Ｘ−Ｘに沿った概略断面図である。
【図７】  図５に示すヒートシンクの線Ｙ−Ｙに沿った概略断面図である。
【図８】  図１に示す柱部の変形例である板状フィンを有するヒートシンクの概略上面図である。
【図９】  図１に示すヒートシンクの放熱部の薄板の変形例を示す概略断面図である。
【図１０】  図９に示す円内の拡大斜視図である。
【図１１】  に示す薄板の変形例である薄板を有するヒートシンクの概略上面図である。
【図１２】  図１に示すヒートシンクの側板の変形例を示す概略平面図である。
【図１３】  図１２に示すヒートシンクの一の概略側面図である。
【図１４】  図１２に示すヒートシンクの別の概略側面図である。
【図１５】  図１に示すヒートシンクに窪みを形成した場合の概略断面図である。
【図１６】  図１５に示すヒートシンクにファンを設けた場合の概略断面図である。
【図１７】  従来のヒートシンクと本発明のヒートシンクの冷却能力を比較した図である。
【図１８】  従来のヒートシンクの構造を示す概略側面図である。
【図１９】  図１８に示すヒートシンクの概略上面図である。
【図２０】  従来のヒートシンクの構造を示す概略側面図である。
【図２１】  図２０に示すヒートシンクの概略上面図である。
【符号の説明】
１００          ヒートシンク
１１０          受熱部
１２０          柱部
１２２          板状フィン
１２８          通気口
１３０          放熱部
１３２          薄板
１７０          側板
２００          マザーボード
２１０          ＣＰＵ
２２０          ＰＣ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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