(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよび前記扁平状ヒートパイプと略同一の厚さのプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍に、ヒートパイプの一の面がコレクタの平面に略等しくなるようにヒートパイプの少なくとも一部をコレクタに埋め込み、上記コレクタの平面から繋がる前記ヒートパイプの一の面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合し、さらにヒートパイプの他の端部にフィンをプレートと共に一体接合した冷却モジュール。
【請求項２】
コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよび前記扁平状ヒートパイプと略同一の厚さのプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍の少なくとも一部をコレクタに、他方の端部近傍の少なくとも一部をフィンに、各々の平面に略等しくなるように埋め込み、上記コレクタとフィンの平面から繋がるヒートパイプの面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合した冷却モジュール。
【請求項３】
ファンモータのベースを金属ベースとし、当該金属ベースをフィンとして構成した請求項１または請求項２に記載の冷却モジュール。
【請求項４】
フィンにエヤーフローを当てたとき、該フローに方向性の出るフィン構造とした請求項１または請求項2に記載の冷却モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、パソコンなどの電子機器に用いられる冷却モジュールに関し、特に近年普及著しい高性能のＭＰＵモジュールなどのＭＣＭの薄型冷却モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子情報機器の代表であるパソコンには、ＭＰＵとその周辺ＩＣがマザーボード上に個別に取り付けられていたが、近年の大量の情報を高速処理したいとの要求に対応した高速度対応のための高周波数化に従い、ノイズ処理などが難度を増し、現在の主流はＭＰＵとその周辺ＩＣをモジュール化したＭＰＵモジュールに移行しつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速化とノイズ処理には有効な対策も、発熱部品の集積となることにより、熱対策と云う面では大きな課題と成っている。
【０００４】
すなわち、商品の主流は軽薄短小であるにも関わらず、限られた収納筐体内部での発熱部品の固まりは、ホットスポットとなり、周辺の部品に悪影響を及ぼし、筐体表面からの廃熱を困難にしている。
【０００５】
この発明の目的は、少なくともコレクタ周辺の空気の流れを妨げるような凹凸を出来るだけ少なくすると同時に、均熱性の優れたヒートシンクを構成することにより、高性能の薄型の冷却モジュールを提供し、上記ＭＰＵモジュール化を容易にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、次のような構成としている。すなわち、コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよびプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍にコレクタの平面に略等しくヒートパイプの少なくとも一部を埋め込み、上記コレクタの平面から繋がる面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合し、さらにヒートパイプの他の端部にフィンをプレートと共に一体接合した薄型冷却モジュールとする。
【０００７】
または、コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよびプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍にコレクタ、他方の端部近傍にフィンを、各々の平面に略等しくヒートパイプの少なくとも一部を埋め込み、上記コレクタとフィンの平面から繋がる面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合した冷却モジュールとする。
【０００８】
また、上記構成において、扁平状ヒートパイプとプレートの厚さを略同一に設定したり、ファンモータのベースを金属ベースとし、当該金属ベースをフィンとして構成したり、フィンにエヤーフローを当てたとき、フローに方向性の出るフィン構造としてもよい。
【０００９】
【実施例】
図1はこの発明の第１の実施例の冷却モジュール１００を示し、図２はこの実施例の冷却モジュール１００をノートパソコンに応用した実施例を示すものである。
【００１０】
図１と図２において、扁平状ヒートパイプ１には、一方の端部近傍を埋め込んだコレクタ２と、他方の端部近傍を埋め込んだフィン３のベースとが配置され、上記コレクタ２とフィン３の各々の平面から繋がる面を、ヒートパイプ１の勘合される部分に切り欠きを入れたプレート４に接合して薄型の冷却モジュール１００を構成している。
【００１１】
上記コレクタ２とフィン３の夫々のプレート４への接合について述べる。コレクタ２においては、プレート４に構成したバーリングボス５によるカシメ工法により接合されており、また、フィン３においては、皿ネジ６などの出来るだけ突起の出来ない方法で接合されている。また、ヒートパイプ１のコレクタ２とフィン３への埋め込みは、後述する方法で熱的かつ機械的に確実に固定されている。
【００１２】
また図２に示すように、当該冷却モジュール１００は、フィン３の上に扁平化したファンモータ２００をネジなどにより搭載して、図示しない筐体の内部に組み込まれるマザーボード２０１の上のコネクタ２０２を介して電気的かつ機械的に接合されたＭＰＵモジュール３００のＭＰＵパッケージ３０１の上面にコレクタ２の平面が、熱伝導に優れた両面テープ３０２によって熱的かつ機械的に接合されている。
【００１３】
ここでＭＰＵモジュール３００上には、ＭＰＵパッケージ３０１の他、周辺ＩＣ群３０３が搭載されており、その中でも放熱部品を取り付ける必要のある物が有るが、上記ＭＰＵパッケージ３０１と熱的に接合されることで放熱が促されている。
【００１４】
ここで、ＭＰＵパッケージ３０１の直上に、ファンモータ２００が配置されるようにすれば冷却能力が向上することが期待できるが、収納筐体の厚さの制約があると同時に、ＭＰＵパッケージ３０１とコレクタ２との接合の都合、そして一般的なファンモータ２００の駆動ＩＣと軸受けの耐熱性が６０℃以下であるために、間接的に冷却する必要が生じている。
【００１５】
ヒートパイプ２は上述の各々の都合を合致させるために用いられている。すなわち、当該実施例のプレート４の材料と寸法は、アルミニュウムからなる幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの板であり、当該プレート４の熱伝導率は、ＭＰＵモジュール３００からの受熱する１５Ｗ程度の熱を、ファンモータ２００の冷却能力を十分生かすだけ運び得ない。しかしながら、コレクタ２からフィン３に跨って伸びる厚さ１ｍｍ、幅９ｍｍの扁平状ヒートパイプ１をプレート４に平行に勘合することにより、ＭＰＵモジュール３００からの受熱を、コレクタ２からプレート４とフィン３のほぼ全面に拡散することが出来る。このために、ファンモータ２００をＭＰＵモジュール３００に直接取り付けるより幾分低下した温度での熱交換となるが、熱交換面積を大きく出来ることから、薄型方向の寸法を重視した形状ではあっても、優れた冷却能力を示すものとなる。
【００１６】
上述の扁平状ヒートパイプ１のコレクタ２とフィン３への埋め込み形状と方法、ならびに、プレート４への勘合は、図３(a)(b)と図４および第５図で示されている。
【００１７】
図３(a)(b)は、コレクタ２もしくはフィン３にヒートパイプ１を埋め込む部分の埋め込み前の形状を２通り例示している。当該図３(a)に示すプレートの形状は、主としてアルミニュウムの押し出し成型法で加工することが出来るが、ダイキャスト成型法の時には、図３(b)の如く形状が好ましい。
【００１８】
すなわち、図３(a)では、ヒートパイプ１が装着される溝１０の開口部分にバリ状突起１１を有し、ヒートパイプ１を装着後当該突起１１を潰すことで、ヒートパイプとコレクタ２もしくはフィン３との接合を行っている。
【００１９】
しかしながら、図３(b)においては、当該コレクタ２もしくはフィン３のヒートパイプ１の埋め込み溝１０に添って突起を形成することは、図３(a)同様であるが、突起１２は溝１０に覆い被さる様に形成出来ないために、突起１２のヒートパイプ１と勘合する溝１０と反対方向に、突起１２の凸断面と同じ程度の断面の小溝１３を形成しており、ヒートパイプ２を挿入後のプレスで、上記突起１２はヒートパイプ２の幅方向端部上方と、小溝１３の双方向にほぼ均等に潰れて広がり、ヒートパイプ１が埋め込まれるものとなっている。
【００２０】
図５には、図１で示す冷却モジュール１００のＡ−Ａ’断面図を示しており、コレクタ２の溝１０は、ヒートパイプ１がしっくり勘合されるように設計されており、溝１０にヒートパイプ１を挿入後、図３(a)に示すバリ状突起１1をプレスすることにより、当該突起１１がヒートパイプ１の幅方向の丸みを帯びた端部上方に潰れることにより、コレクタ２のベース面に添って埋め込まれ、平坦な面を得ることが出来る。また、フィン３側においても、図示しないが当該図５とほぼ同一の構造が取られており、フィン３のベース面に添って平坦な面が得られている。
【００２１】
ヒートパイプ１がコレクタ２とフィン３に埋め込まれると図４の上部組立品が得られる。次いで、図４に下部に示すプレート４は、組立品のヒートパイプ２とコレクタ２とフィン３の各々の平面突起２０と３０を、逃がして勘合する切り欠き部４０を有しており、また、コレクタ２の穴２１はプレート４のバーリングボス５に勘合するように設計されており、さらに、フィン３を固定する皿ネジ６の止め穴４１を有している。当該図４の双方を組み付けた後に、裏返しにした図が図１の冷却モジュール１００となる。
【００２２】
なお、当該図４の上部に示す組立品でも十分な冷却性能を得ることが出来るが、上述したように、当該組立品を下部のプレート４と組み合わせる主たる理由は、ヒートパイプ１が極薄型であるために、機械的強度が十分でないための補強と、ＭＰＵモジュール３００などとの接合に係る取付の問題点を解消することにある。従って、プレート４の厚さは、機械的強度が許せる範囲で薄くすることが可能である。
【００２３】
図６から図９には、それぞれ他の実施例を示している。図６の第２の実施例は、フィン３の幅を小さくして流路限定ファンモータ２００をプレート４に搭載した例を示し、図７の第３の実施例は、ファンモータ２００をフィンに直接搭載せずに、図示しない筐体に取り付ける例を示している。また、図８に示す第４の実施例は、ファンモータ２００のベースを金属ベースとして直接ヒートパイプ１とプレート４に接合することにより、より薄型に構成した例を示し、図９の第５の実施例は、コレクタ２とフィン３の取付方向を、ヒートパイプ１およびプレート４の面の反対方向に取り付けて、取付の汎用性を示したものである。
【００２４】
上記実施例でのフィン３の形状は、何れも汎用のピン群林立状の物で説明したが、これはファン流路を固定出来ないときに有効であるが、好ましくは流路を限定した方が、風量を得ることが出来て熱交換効率が上がる場合が多い。従って、図１０に示す様にフィンにエヤーフローを当てたとき、フローに方向性の出るフィン構造とすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上この発明によれば、益々高速化するＭＰＵモジュールなどＭＣＭの冷却を、扁平状ヒートパイプを少なくともコレクタに埋め込み、切り欠きを入れたプレートに勘合することにより、主要部以外をヒートパイプ厚さだけの薄型短小の冷却モジュールを実現し、エヤーの流れを妨げたり、他の電子部品の配置に邪魔に成る突起がないために、限られた収納筐体内部での発熱部品の固まりが有っても、周辺の部品に悪影響を及ぼす事無く、筐体外部に有効に廃熱出来る優れた冷却モジュールを提供できるもので有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図を示す
【図２】本発明をノートパソコンに応用した実施例の断面図を示す
【図３】本発明のヒートパイプを埋め込むコレクタの溝形状実施例の断面図を示す
【図４】本発明の第一の実施例の冷却モジュールの組立前の斜視図を示す
【図５】第１図のＡ−Ａ'断面図を示す
【図６】本発明の第２の実施例を示す
【図７】本発明の第３の実施例を示す
【図８】本発明の第４の実施例を示す
【図９】本発明の第５の実施例を示す
【図１０】本発明の他のフィン構造を示す
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す
１      ヒートパイプ
２      コレクタ
３      フィン
４      プレート
５      バーリングボス
６      皿ネジ
１０    溝
１１    バリ状突起
１２    突起
１３    小溝
２０    コレクタの平面突起
３０    フィンの平面突起
４０    切り欠き部
４１    止め穴
１００  冷却モジュール
２００  ファンモータ
２０１  マザーボード
２０２  コネクタ
３００  ＭＰＵモジュール
３０１  ＭＰＵパッケージ
３０２  両面テープ
３０３  周辺ＩＣ群
【図１】
0003960693.tif 000002
【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】
0003960693.tif 000010
【図１０】
0003960693.tif 000011