(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作することにより発熱する電子素子が熱授受可能に取り付けられた放熱用金属板と、その放熱用金属板の表面から起立し、かつ該放熱用金属板の面方向にある程度の長さを有した状態に設けられた多数条の熱放散部とからなる電子素子の放熱構造において、
前記熱放散部は、一対の側面部とこれらに挟まれた状態で前記放熱用金属板と平行に対向した頂面部により構成され、その長さ方向での両端面の開口した中空構造とされるとともに、回転駆動するブレードを備えた吸込部が前記熱放散部の開口端に対向されて、前記放熱用金属板から離れて設置され、前記開口端が前記放熱用金属板に取り付けられた前記電子素子と対向して設置され、前記頂面部に板厚方向に貫通した多数の小孔が形成されていることを特徴とする電子素子の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの電子素子を冷却して、その過熱を防止するための放熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、ＣＰＵなどの電子素子の高速化、大容量化によってその発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作や破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。コンピュータやサーバーなどは、可及的に小型であることが要求されるので、電子素子の温度上昇を防ぐためには、冷却よりもむしろ放熱の手段が採用されている。例えば、ＣＰＵなどの電子素子にヒートシンクを重ねて取り付け、さらには空冷ファンを取り付けて熱放散を積極化している。
【０００３】
後者の構造は、電力の消費や騒音などの問題があり、これに対して前者の自然空冷を行う構造ではそのような不都合が生じない。しかしながら最近では、その自然空冷による放熱量を超える発熱量の電子素子が使用されるようになってきている。そこで、各種の部品を取り付けるベースを兼ねる金属板にそれよりも厚い金属ブロックを取り付け、その金属ブロックに電子素子を密着させた構成の放熱構造が開発されている。その一例が第２８０７４１５号特許公報に記載されている。この公報に記載された構造は、ヒートパイプの一端部を、電子素子を取り付けた金属板に沿わせて配置し、かつそのヒートパイプの他方の端部を金属板に密着させた構造である。
【０００４】
またヒートパイプを使用した他の放熱構造が、米国特許第５３３９２１４号明細書に記載されている。これは、電子素子を取り付けた金属ブロックの下面側にヒートパイプの一端部を密着させ、そのヒートパイプの他方の端部を金属ブロックから離れる方向に延ばすととともに、その端部を多数のフィンを有するヒートシンクに連結した構造である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者の第２８０７４１５号特許公報に記載された構造では、電子素子から発生した熱が金属ブロックを介して金属板に伝達され、またその金属ブロックからヒートパイプを介して金属板に伝達され、その金属板から放熱するようになっている。したがってその金属板が周囲の空気に対する放熱部材になっているから、電子素子からその金属板に対する熱伝達を効率よく行う必要がある。しかしながら、上記の構造では、電子素子と金属板との間に、厚肉の金属ブロックが介在するために、金属板と電子素子との間の熱抵抗が大きくなり、その結果、電子素子からの放熱効率が低くなり、これを解消するためには、金属ブロックをより大きいものとしたり、ヒートパイプを熱輸送能力の大きい大径のものとしたりするなど、全体として大型化する不都合がある。
【０００６】
また、後者の米国特許第５３３９２１４号明細書に記載された構造では、金属ブロックを取り付けてあるベースとなる金属板を放熱のための手段として積極的には使用していないので、放熱効率を向上させるうえで、未だ改善の余地があった。
【０００７】
この発明は、上記の事情を背景にしたなされたものであり、構造が簡単で、しかも電子素子からの放熱効率の良い構造を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、この発明は、動作することにより発熱する電子素子が熱授受可能に取り付けられた放熱用金属板と、その放熱用金属板の表面から起立し、かつ該放熱用金属板の面方向にある程度の長さを有した状態に設けられた多数条の熱放散部とからなる電子素子の放熱構造において、前記熱放散部は、一対の側面部とこれらに挟まれた状態で前記放熱用金属板と平行に対向した頂面部により構成され、その長さ方向での両端面の開口した中空構造とされるとともに、回転駆動するブレードを備えた吸込部が前記熱放散部の開口端に対向されて、前記放熱用金属板から離れて設置され、前記開口端が前記放熱用金属板に取り付けられた前記電子素子と対向して設置され、前記頂面部に板厚方向に貫通した多数の小孔が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
したがってこの発明では、電子素子から発した熱が放熱用金属板に対して伝達され、更に放熱用金属板から各熱放散部に伝達され、その外面から外部に向けて放散される。この熱放散部は、放熱用金属板の厚さ方向に広がりを有する一対の面と、それらの面の先端部同士を連結して放熱用金属板の面方向に広がりを有する面とを備えた構造であって、放熱用金属板の単位面積あたりでの熱交換面積が広い構造であるから放熱性に優れている。
【００１０】
また更にこの発明では、例えば従来知られているファンを併用すると、各熱放散部の内部空間に沿って空気が流動し、また多数の小孔を介して前記内部空間とその外部空間との間において空気の出入りが行われる。すなわちファンによって生じた空気流が熱放散部に対して積極的かつ良好に接触し、したがって電子素子の過熱が防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を、パソコンに搭載された電子素子の冷却に適用した具体例について図面に基づいて説明する。図示しないパソコンケースの底面部には、この発明の放熱用金属板に相当する熱拡散板１が設けられている。熱拡散板１は、アルミニウムもしくはその合金等の金属からなる矩形状の平板材である。
【００１２】
熱拡散板１の図１での上面部には、一例として２個のヒートシンク２が設けられている。より具体的には、各ヒートシンク２は、図２に示すように、アルミニウムまたはステンレス等の金属からなる極薄の平板材をいわゆる九十九折状に屈曲させた構造である。
【００１３】
より具体的には、ヒートシンク２は、熱拡散板１に対して密着した状態に取り付けられた複数の基面部３と、熱拡散板１と平行に対向した複数の頂面部４と、この頂面部４の縁部分と基面部３の縁部分とに連続しかつ熱拡散板１に対して直交した複数の側面部５とを備えている。これらの頂面部４と基面部３と側面部５とは、それぞれ平坦面を成している。また各頂面部４には、板厚方向において貫通した円形の小孔６が形成されている。一例として小孔６の直径は、頂面部４の幅の１／５程度に設定されている。この小孔６は、頂面部４の長さ方向において一定の間隔で多数形成されている。なお小孔６の形成箇所としては、側面部５であってもよい。
【００１４】
そして一対の側面部５とこれらに挟まれた状態の頂面部４とによって、一条の熱放散部７が形成されている。したがって各熱放散部７は、直線状でかつ矩形断面のいわゆるトンネル状あるいはパイプ状を成していて、すなわち図２での上下方向で対向した熱拡散板１と頂面部４および同図での左右方向に対向した側面部５同士によって内部空間が形成されている。つまり各熱放散部７の内部空間は、各小孔６を介して外部空間に連通している。
【００１５】
なお熱放散部７が、前述の形状を成しているために、金属薄板製であるにも拘わらず剛性が高く、特に側面部５の傾倒方向への変形が生じにくい利点がある。このように各ヒートシンク２は、３条ないし４条程度の熱放散部７を一体かつ連続的に備えた構造であるから、熱拡散板に対する取り付けを簡単に行うことができることに加えて、隣接した熱放散部７同士の間での熱抵抗が小さい利点がある。
【００１６】
２個のヒートシンク２のうちの一方は、熱放散部７を熱拡散板１の長さ方向に揃えた姿勢で、熱拡散板１における図１での左側の縁部近傍に配置されている。このヒートシンク２の全長（熱放散部７の全長）は、熱拡散板１の全長よりも若干短く設定されている。
【００１７】
これに対して、他方のヒートシンク２は、熱放散部７を熱拡散板１の長さ方向に向けた姿勢で図１での中央近傍に配置されている。このヒートシンク２の全長は、熱拡散板１の全長の半分程度に設定されている。なおヒートシンク２と熱拡散板１との固定手段としては、熱伝導性の高いエポキシ系接着剤を用いた接着あるいは燒結などの手段が挙げられる。
【００１８】
一方、熱拡散板１の上面部における平面図上でのほぼ中央箇所には、ＣＰＵなどの電子素子８が取り付けられている。つまり電子素子８は、熱拡散板１のうちヒートシンク２および後述のヒートパイプ９から露出した部分に設けられていて、したがって図１での手前側に配置された熱放散部７の開口端と対向した状態となっている。
【００１９】
更に熱拡散板１の上面部には、一例として楕円形断面あるいは扁平断面の２本のヒートパイプ９がそれぞれ沿わされた状態で取り付けられている。各ヒートパイプ９の全長は、熱拡散板１の長さよりも僅かに短く設定されている。ヒートパイプは、熱拡散板１の幅方向での中央箇所ならびに図１での手前側の縁部付近に熱放散部７と平行な姿勢でそれぞれ設けられている。
【００２０】
なおヒートパイプ９と熱拡散板１との固定手段としては、エポキシ系接着剤を用いた接着が挙げられる。他の手段としては、例えば熱拡散板１の表面に予め取り付け溝を形成し、ヒートパイプ９のコンテナを機能に支障ない程度に変形させて取り付け溝に圧入させることが挙げられる。これらのいずれの手段によっても、ヒートパイプ９がその全長に亘って熱拡散板１に組み付けられるから、高い固定強度が得られるばかりか、ヒートパイプ９と熱拡散板１との間での熱伝達が良好になる。
【００２１】
周知の通り、ヒートパイプ９は、両端部を気密状態に密閉したパイプの内部に、空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で水あるいはアンモニアなどの凝縮性の流体を作動流体として封入し、更に必要に応じて毛細管圧力を生じさせるウイックを内部に設けた熱伝導装置である。
【００２２】
パソコンケースの内部には、マイクロファン１０が備えられている。このマイクロファン１０は、熱拡散板１とパソコンケースの側壁部との間に設置されていて、適宜の手段によってパソコンケースに対して固定されている。マイクロファン１０としては、回転駆動するブレード１１をハウジング１２の内部に備えた構成の軸流ファンが採用されており、ハウジング１２における吸込部１３を各熱放散部７の開口端に対向させた姿勢で設置されている。
【００２３】
これに対して、ハウジング１２における吐出部１４は、パソコンケースにおける排気孔（図示せず）に対向した状態となっている。なおマイクロファン１０は、パソコンケースの内部に標準装備されるバッテリ（図示せず）の電力によっても駆動可能な構成であり、必要に応じて設けられる。
【００２４】
つぎに上記のように構成されたこの発明の作用について説明する。電子素子８が動作することにより生じた熱は、熱拡散板１に伝達され、更に熱拡散板１の全体に伝導されるとともに、各ヒートシンク２に伝達される。より詳細には、熱拡散板１の保有する熱が、ヒートシンク２における各基面部３に伝達されるとともに、側面部５を介して頂面部４に伝導される。
【００２５】
一方、マイクロファン１０が駆動すると、パソコンケースの内部にマイクロファン１０に向けた空気流が生じる。具体的には、各フィン同士の間、つまり隣接した側面部５の同士の間を図１に示す矢印に沿って移動する空気流と、各フィンの図１での右側の開口端および各小孔６を通じて各フィンの内部空間に導入されて、その内部空間を図１に示す矢印に沿って移動する空気流とが生じ、これらの空気流は、共にマイクロファン１０の吸込部１５からハウジング１４の内側に入り込み、更にパソコンケースの外部に送り出される。特に熱放散部７の内部空間が、空気流の流動方向での上側を頂面部４によって実質的に覆った空間であり、換言すれば、周囲を区画した通路として構成されているから、その内部を通る空気流は滞ることなくスムースに移動する。
【００２６】
そしてその熱放散部７の内部空間を通る空気流に対して、各頂面部４と熱拡散板１のうち各熱放散部７によって覆われた範囲および各側面部５の保有する熱が伝達され、これに対して熱放散部７同士の間を通る空気流に、各側面部５および各基面部３の保有する熱が伝達される。また更に各小孔６を通じて各熱放散部７の内部空間に継続して侵入する空気に対して頂面部４の熱が伝達される。
【００２７】
ヒートシンク２および熱拡散板１の熱によって昇温した空気流は、パソコンケースの外部に排出される。つまりヒートシンク２の熱が空気流と共にパソコンケースの外部に運ばれる。その結果、電子素子８の温度上昇が抑制もしくは防止される。なお各ヒートパイプ９が各熱放散部７と平行な姿勢で熱拡散板１に取り付けられているから、ヒートパイプ９による空気流の阻害が生じない。
【００２８】
ところで電子素子８の熱の一部は、熱拡散板１の表面に密着して固定されているヒートパイプ９の一端部に伝達され、それに伴ってヒートパイプ９の一端部の温度が他端部の温度に対して高くなるので、ヒートパイプ９が動作する。すなわち内部に封入してある作動流体が蒸発し、その蒸気が温度の低い他端部に流動して放熱し、熱拡散板１およびヒートシンク２または周囲の空気に対して熱を伝達する。したがって電子素子８の熱が、熱拡散板１の面方向に対して良好かつ迅速に運ばれる。
【００２９】
このようにして電子素子８で発生した熱が、熱交換面積の大きいヒートシンク２に集められた後、空気流によって外部に運ばれるので、電子素子８の温度上昇が確実に抑制もしくは防止される。
【００３０】
更に上記の放熱構造では、熱拡散板１の取り付け面における単位面積あたりでのヒートシンク２の表面積が、多数枚の平板フィンを平行に備えた構造の従来知られたヒートシンクに比べて大きい構造であり、したがって全体としての実質的な厚さが過度に厚くなったり、あるいは重量が大幅に重くなったりせず、その結果、上記の電子素子８を組み込む装置の大型化を回避することができる。
【００３１】
なおこの発明で対象とする電子素子は、ＣＰＵに限定されないのであって、通電して動作することにより発熱する広く一般の電子部品を含む。更にこの発明で使用することのできる金属部品は、アルミニウムあるいはその合金に限られないのであり、銅やマグネシウム合金などの他の金属であってもよい。また更に電子素子の取り付け箇所としては、熱拡散板のうちヒートシンクが取り付けられていない面とすることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、熱放散部がその長さ方向での両端面の開口した中空構造であり、更にその内部空間と外部空間とに連通した多数の小孔が形成されていて、熱放散部における放熱用金属板の単位面積あたりでの熱交換面積が広いことに加えて、空気流を供給した場合での熱放散部と空気流との接触性に優れているから、電子素子からの放熱性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明をパソコンに搭載された電子素子の冷却に適用した具体例を示す概略図である。
【図２】  ヒートシンクの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１…熱拡散板、  ２…ヒートシンク、  ３…基面部、  ４…頂面部、  ５…側面部、  ６…小孔、  ７…熱放散部、  ８…電子素子、  ９…ヒートパイプ、  １０…マイクロファン。
【図１】
0003982936.tif 000002
【図２】
0003982936.tif 000003