JP2006013043A - Heat-piped heatsink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータ等の情報処理装置の中央演算処理装置などの半導体素子を冷却するためのヒートパイプ式ヒートシンクに関し、特に、縦置き、横置きの二通りの設置方法がある情報処理装置に取り付けた際の冷却能力の維持に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a heat pipe heat sink for cooling a semiconductor element such as a central processing unit of an information processing apparatus such as a computer, and in particular, is attached to an information processing apparatus that has two installation methods of vertical installation and horizontal installation. The present invention relates to a technique that is effective when applied to the maintenance of the cooling capacity during heating.
コンピュータ等の情報処理装置に用いられる中央演算処理装置等の半導体素子は、動作時に発熱する。特に近年の高集積半導体は発熱量が増大している。半導体はある温度を越えると半導体としての機能が失われるため、発熱量の大きい半導体素子はこれを冷却する必要がある。 A semiconductor element such as a central processing unit used in an information processing apparatus such as a computer generates heat during operation. In particular, the amount of heat generated by highly integrated semiconductors in recent years has increased. When a semiconductor exceeds a certain temperature, its function as a semiconductor is lost. Therefore, it is necessary to cool a semiconductor element having a large calorific value.
従来、情報処理装置の半導体素子を冷却する方法としては、熱伝導によるもの、空冷によるもの、ヒートパイプを用いるもの、液冷によるものが知られている。 Conventionally, as a method for cooling a semiconductor element of an information processing apparatus, a method using heat conduction, a method using air cooling, a method using a heat pipe, and a method using liquid cooling are known.
熱伝導による冷却は、半導体素子から情報処理装置外部に至る放熱経路に熱伝導率の大きい材料を用いることにより達成される。この方法は半導体素子の発熱量が比較的小さく、またノート型パーソナルコンピュータのようにコンパクトな情報処理装置に適している。また、中央演算処理装置等の消費電力の高い半導体を冷却する場合は、後述の空冷と組み合わせ、ヒートシンクとして使用することが多い。 Cooling by heat conduction is achieved by using a material having high heat conductivity in a heat radiation path from the semiconductor element to the outside of the information processing apparatus. This method generates a relatively small amount of heat from the semiconductor element and is suitable for a compact information processing apparatus such as a notebook personal computer. Further, when a semiconductor with high power consumption such as a central processing unit is cooled, it is often used as a heat sink in combination with air cooling described later.
空冷による冷却は、送風装置を情報処理装置内部に設け、半導体素子を強制対流冷却することにより達成される。この方法はある程度の発熱量がある半導体素子の冷却に広く用いられており、送風装置を小型・薄型化することにより、パーソナルコンピュータにも適用されている。 Cooling by air cooling is achieved by providing a blower inside the information processing apparatus and forcibly convection cooling the semiconductor element. This method is widely used for cooling semiconductor elements having a certain amount of heat generation, and is also applied to personal computers by reducing the size and thickness of the blower.
ヒートパイプを用いた冷却は、パイプ内に封入した冷媒により熱を情報処理装置外部に運ぶことにより達成される(例えば、特許文献1参照)。このヒートパイプの動作原理としては、まず、吸熱部で外部から吸収された熱量で冷媒が蒸発し、蒸気が放熱部に移動する。そして、放熱部で蒸気から熱量を吸収して外部に放出し、放熱部での熱量吸収により蒸気から液体に戻った冷媒が吸熱部に移動することにより、吸熱部から放熱部に熱を運ぶことができる。 Cooling using a heat pipe is achieved by carrying heat to the outside of the information processing apparatus by a refrigerant sealed in the pipe (see, for example, Patent Document 1). As the operation principle of this heat pipe, first, the refrigerant evaporates by the amount of heat absorbed from the outside by the heat absorbing portion, and the vapor moves to the heat radiating portion. Then, heat is absorbed from the steam at the heat radiating part and released to the outside, and the refrigerant that has returned from the vapor to the liquid by heat absorption at the heat radiating part moves to the heat absorbing part, thereby carrying heat from the heat absorbing part to the heat radiating part. Can do.
また、ヒートパイプと熱伝導、空冷を組み合わせ、冷却効率を向上した方式としてヒートパイプ式ヒートシンクがある。この方式は、単なるヒートシンクを利用した方法と比較して、熱の輸送容量が大きく、消費電力の高い半導体素子等を冷却可能である。 Moreover, there is a heat pipe type heat sink as a method of improving the cooling efficiency by combining heat pipes with heat conduction and air cooling. This method has a large heat transport capacity and can cool a semiconductor element or the like with high power consumption as compared with a method using a simple heat sink.
液冷による冷却は、ラジエータと、ポンプと、受熱ジャケットとを設け、冷却液により熱を受熱ジャケットからラジエータに運ぶことにより達成される。受熱ジャケットは、適切な配管ラインによって、ラジエータおよびポンプに接続されているので、冷却液を受熱ジャケットに転送することができ、発熱体からの熱を除去し、過熱された冷却液は、ラジエータにおいて冷却され、ポンプによって連続的に受熱ジャケットに戻される。この方法は、発熱量の大きい半導体素子の冷却に適している。 Cooling by liquid cooling is achieved by providing a radiator, a pump, and a heat receiving jacket, and carrying heat from the heat receiving jacket to the radiator by the cooling liquid. Since the heat receiving jacket is connected to the radiator and pump by a suitable piping line, the coolant can be transferred to the heat receiving jacket, removing heat from the heating element, and the superheated coolant is Cooled and continuously returned to the heat receiving jacket by a pump. This method is suitable for cooling a semiconductor element having a large calorific value.
液冷による冷却において、冷却液の漏れを配慮した方法として、冷却液によって冷却される発熱半導体部品と、冷却液を冷却する冷却液冷却手段と、冷却された冷却液を発熱半導体部品に供給する冷却液供給手段とを含む情報処理装置であって、発熱半導体部品等を収納する情報処理装置筐体と、冷却液冷却手段および冷媒供給手段等を収納する冷却液冷却筐体との少なくとも2つの筐体により構成され、それぞれの筐体および配管を連結することにより、全体を一体構造として扱える構成としたものがあった。この方法は、発熱量の大きい半導体素子の冷却と、保守性とに適している。
前述した4種類の従来の冷却技術は、冷却能力が低い順に並べると熱伝導、空冷、ヒートパイプ式ヒートシンク、液冷となる。近年、半導体素子、特に中央演算処理装置は1個あたりの消費電力が80Wを超えるレベルに達しており、熱伝導や空冷といった従来技術では、冷却能力が不足する問題が生じている。また、冷却能力が最も高い液冷は受熱ジャケット、冷却液循環パイプ、ポンプ、ラジエータ等の複数の部品から構成されており、原価高の要因となる。さらに、冷却液を用いる性格上、組立性および保守性が悪い。 The above-described four types of conventional cooling techniques are, in order of decreasing cooling capacity, heat conduction, air cooling, heat pipe heat sink, and liquid cooling. In recent years, the power consumption per semiconductor element, particularly the central processing unit, has reached a level exceeding 80 W, and the conventional techniques such as heat conduction and air cooling have a problem of insufficient cooling capacity. The liquid cooling with the highest cooling capacity is composed of a plurality of parts such as a heat receiving jacket, a coolant circulation pipe, a pump, and a radiator, which causes an increase in cost. Furthermore, the assemblability and maintainability are poor due to the nature of using the coolant.
一方、ヒートパイプ式ヒートシンクは消費電力が80Wを超える半導体を冷却するのに適するが、後述する2つの問題点を有する。 On the other hand, the heat pipe heat sink is suitable for cooling a semiconductor whose power consumption exceeds 80 W, but has two problems described later.
1つ目の問題点は、ヒートパイプ式ヒートシンクのヒートパイプは冷媒の吸熱による気化、および放熱による液化を利用して冷媒を循環させているため、冷媒の自重の影響により、循環の効率が重力に左右されるということである。したがって、情報処理装置の設置方法によっては、ヒートパイプ内部の冷媒が吸熱部に行かない、または戻らないために冷却性能の低下が生じてしまう。 The first problem is that the heat pipe of the heat pipe type heat sink circulates the refrigerant by using the vaporization by the heat absorption of the refrigerant and the liquefaction by the heat radiation. It depends on. Therefore, depending on the installation method of the information processing apparatus, the cooling performance is deteriorated because the refrigerant inside the heat pipe does not go to the heat absorption part or does not return.
このように、冷却能力がヒートパイプの設置する向きの影響を受ける問題を有するため、縦置きと横置きの2種類の設置方法がある情報処理装置において、設置方法により冷却能力が異なってしまう。すなわち、情報処理装置としてのパーソナルコンピュータ(以下、PCサーバという)の設置形態は大きく分けて、基板が垂直に向く場合、水平に向く場合の2つがあり、設置方法の違いによりヒートパイプの設置向きが異なってしまい、冷却能力に差が出てしまうため、ヒートパイプ式ヒートシンクを使用する際は、設置する向きを考慮しなければならない。 As described above, since the cooling capacity is affected by the installation direction of the heat pipe, the cooling capacity varies depending on the installation method in the information processing apparatus having the two types of installation methods of vertical installation and horizontal installation. That is, the installation form of a personal computer (hereinafter referred to as a PC server) as an information processing apparatus is roughly divided into two cases, that is, a case where the substrate is oriented vertically and a case where it is oriented horizontally. Therefore, when using a heat pipe heat sink, the direction of installation must be taken into account.
2つ目の問題点は、複数の中央演算処理装置を搭載するコンピュータでは、中央演算処理装置同士を隣接して搭載するため、冷却モジュールの設置面積が限定されてしまう。この制限によって、ヒートパイプ式ヒートシンクの冷却効率を高めるためには基板に垂直な方向にフィンを拡大しなければならず、高さが高くなる要因となる。 The second problem is that in a computer equipped with a plurality of central processing units, since the central processing units are mounted adjacent to each other, the installation area of the cooling module is limited. Due to this limitation, in order to increase the cooling efficiency of the heat pipe heat sink, the fins must be enlarged in the direction perpendicular to the substrate, which becomes a factor of increasing the height.
そこで、本発明の目的は、設置方向に関わらず一定の冷却性能を有すヒートパイプ式ヒートシンクを提供し、ヒートパイプ式ヒートシンクの高さを可能な限り抑えつつ冷却能力を向上させることにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat pipe heat sink having a constant cooling performance regardless of the installation direction, and to improve the cooling capacity while suppressing the height of the heat pipe heat sink as much as possible.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明によるヒートパイプ式ヒートシンクは、L字形状に曲げられ、一方が吸熱部、他方が放熱部となる複数のヒートパイプと、複数のヒートパイプの吸熱部側に固定され、半導体素子から受熱した熱量を複数のヒートパイプの吸熱部に伝熱する台座と、複数のヒートパイプの放熱部側に固定され、複数のヒートパイプの放熱部から伝熱した熱量を放熱する複数の放熱フィンとを備え、縦方向または横方向に実装された半導体素子に対して、台座をヒートパイプの吸熱部から放熱部までの間に、一定の液落差を確保する向きで固定するものである。 A heat pipe heat sink according to the present invention is bent into an L shape, fixed to a plurality of heat pipes, one of which is a heat absorbing unit and the other of which is a heat radiating unit, and the heat absorbing unit side of the plurality of heat pipes, and receives heat from a semiconductor element. A pedestal that transfers heat to the heat absorption parts of a plurality of heat pipes and a plurality of heat radiation fins that are fixed to the heat radiation part side of the plurality of heat pipes and radiate the heat transferred from the heat radiation parts of the plurality of heat pipes The pedestal is fixed to the semiconductor element mounted in the vertical direction or the horizontal direction in a direction that ensures a certain liquid drop between the heat absorption part and the heat dissipation part of the heat pipe.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
本発明によれば、縦置きと横置きの2種類の設置方法があるコンピュータにおいて問題となる設置方法の差異に起因する冷却能力の差を無くすことができ、設置方法の違いでヒートパイプ式ヒートシンクの設置向きを変更する必要がなくなる。 According to the present invention, it is possible to eliminate a difference in cooling capacity caused by a difference in installation method that causes a problem in a computer having two types of installation methods of vertical installation and horizontal installation. There is no need to change the orientation of the installation.
また、本発明によれば、隣接してヒートパイプ式ヒートシンクを設置する場合に、冷却フィン面積を大きくすることが可能であり、限られた設置空間を有効に使用することができる。 Further, according to the present invention, when the heat pipe type heat sink is installed adjacently, the cooling fin area can be increased, and the limited installation space can be used effectively.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
<ヒートパイプ式ヒートシンクの構成>
図1〜図3により、本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの構成について説明する。図1は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの構成を示す側面図、図2は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの構成を示す模式図であり、説明のために1本のヒートパイプ周辺を切り抜いた状態で示している。図3は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの構成部品を示す分解図であり、(a)は冷却フィン、(b)はヒートパイプ、(c)は台座を示している。
<Configuration of heat pipe heat sink>
The configuration of the heat pipe heat sink according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view showing a configuration of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention. For this reason, the periphery of one heat pipe is cut out. FIG. 3 is an exploded view showing components of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention, where (a) shows cooling fins, (b) shows heat pipes, and (c) shows a pedestal.
図1〜図3において、ヒートパイプ式ヒートシンクは、ヒートパイプ41、冷却フィン42、台座43から構成されている。
1 to 3, the heat pipe heat sink includes a
ヒートパイプ式ヒートシンクは、PCサーバ本体13に固定されたマザーボード16上の中央演算処理装置18等の半導体素子の放熱面に載せる。ヒートパイプ式ヒートシンクの固定にはネジ固定用スタッド61と固定ネジ62を使用するか、板ばね式クリップ等を使用する。
The heat pipe heat sink is placed on the heat radiation surface of a semiconductor element such as the
ヒートパイプ41は前述のPCサーバの2つの設置形態において、同等な冷却能力を満足できるよう、L字の曲げ加工を施す。L字曲げの角度は、後述する理由により、複数のヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置する場合を考慮して90度から110度の間に設定することが好ましいが、具体的な角度は任意である。
The
また、ヒートパイプ41の外径は任意であるが、前述したL字曲げ加工が可能で、かつヒートパイプ式ヒートシンクが冷却すべき中央演算処理装置18等の半導体素子を冷却するに十分な容量を満足する外径とする。
The outer diameter of the
冷却フィン42は板厚1mm以下の銅やアルミ等の材質でできた薄板であり、ヒートパイプ41に対して固定するための穴を、取り付けるヒートパイプ41の数だけ開ける。また、冷却フィン42の板厚、面積および取り付け枚数は任意であるが、前述した取り付け穴の位置を考慮しながら、ヒートパイプ式ヒートシンクが冷却すべき中央演算処理装置18等の半導体素子を冷却するに十分な値とする。
The
台座43は銅やアルミ等の材質で作成し、その形状、板厚、面積は、ヒートパイプ式ヒートシンクが冷却すべき中央演算処理装置18等の半導体素子からの発熱を十分吸収でき、かつ、基板上の中央演算処理装置18等の半導体素子に固定ネジ62あるいは板ばね式クリップ等により固定することが可能な値とする。
The
また、ヒートパイプ41のL字形状の片端は台座43に対して溶接等により固定し、このヒートパイプ41の台座側が吸熱部となる。また、ヒートパイプ41の台座43に固定されていない片端は、冷却フィン42の取り付け穴に通し、溶接やかしめ等により固定し、このヒートパイプ41の冷却フィン42側が放熱部となる。冷却フィン42の固定は、冷却フィン42の平面がヒートパイプ41に対して直角になるよう固定する。
Moreover, the L-shaped one end of the
<PCサーバの設置形態の一例>
次に、図4〜図6により、本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを実装するPCサーバの設置形態について説明する。図4は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを実装するペデスタルタイプのPCサーバの設置形態を示す構成図、図5は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを実装するラックマウントタイプのPCサーバの設置形態を示す構成図、図6は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを実装する情報処理装置としてのPCサーバの基本的な構造を示す斜視図であり、PCサーバの天板を開けた状態の内部を背面側から見た斜視図である。
<Example of PC server installation mode>
Next, with reference to FIG. 4 to FIG. 6, an installation form of a PC server on which a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention is mounted will be described. FIG. 4 is a configuration diagram showing an installation mode of a pedestal type PC server on which a heat pipe type heat sink according to an embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 5 is a diagram illustrating the mounting of the heat pipe type heat sink according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing a basic structure of a PC server as an information processing apparatus mounted with a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention. It is the perspective view which looked at the inside of the state which opened the top plate of PC server from the back side.
まず、PCサーバの第1の設置形態としては、図4に示すような床面等に設置する、ペデスタルタイプと呼ばれる形態である。図4に示すように、PCサーバ本体13に、プラスチックモールド材料や塗装板金材料から作られた天板111と、左右両側の側板112と、転倒防止用の脚などの部品を持った底板115とをネジや引掛け金具等で締結し、前面にドアやカバーをかねた意匠のあるフロントベゼル114を実装する。図4に示す例では、マザーボード16はPCサーバ本体13内で垂直に実装され、マザーボード16上の中央演算処理装置18にヒートパイプ式ヒートシンク100が実装される。
First, the first installation form of the PC server is a form called a pedestal type installed on a floor surface or the like as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the
また、PCサーバの第2の設置形態としては、図5に示すような19インチラック121に搭載するラックマウントタイプと呼ばれる形態である。この形態は、図5に示すように、PCサーバ本体13にスライドレール120と取付フランジ119とを締結し、さらに19インチラック121に設けたスライドレール金具を介して19インチラック121内に設置可能としたものである。図5に示す例では、マザーボード16はPCサーバ本体13内で水平に実装され、マザーボード16上の中央演算処理装置18にヒートパイプ式ヒートシンク100が実装される。
Further, the second installation form of the PC server is a form called a rack mount type mounted on a 19-
また、図6に示すようなヒートパイプ式ヒートシンクを実装する情報処理装置としてのPCサーバは、PCサーバ本体13内に、半導体からなるマザーボード16、中央演算処理装置18、HDD31、FD/CD32、ファン33、DAT等のテープデバイスである5インチデバイス34、電源35、PCIカードデバイス36、背面パネル37、メモリ39等を収納して構成される。そして、図示例は、本発明の実施形態によるヒートパイプ式ヒートシンク100を、マザーボード16上の中央演算処理装置18に取り付けている。
Further, a PC server as an information processing apparatus on which a heat pipe type heat sink as shown in FIG. 6 is mounted includes a
通常、中央演算処理装置18の上部はアルミあるいは銅等の金属でできたヒートシンクが取り付けられるような構造になっており、ネジ穴等が設置されている。また、前述したように、ラックマウントタイプの機器の設置形態の制約からファンによる通風は、前面より吸気し、背面から排気するように行われる。
Usually, the upper part of the
図6に示す例では、PCサーバは横置き、縦置きのどちらでも設置可能であり、通常は、横置きと、1方向の縦置きが可能となっている。 In the example shown in FIG. 6, the PC server can be installed either horizontally or vertically, and normally can be installed horizontally and vertically in one direction.
図4〜図6に示すように、PCサーバの設置形態によっては、PCサーバ内のマザーボード16の実装形態が異なることにより、マザーボード16上の中央演算処理装置18上に実装されるヒートパイプ式ヒートシンクの向きが横方向と縦方向の実装形態を持つ。
As shown in FIGS. 4 to 6, the heat pipe type heat sink mounted on the
<ヒートパイプ式ヒートシンクの設置形態>
次に、図7および図8により本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの実装形態について説明する。図7は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの横方向の実装形態を示す図、図8は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの縦方向の実装形態を示す図であり、図7は、前述した第2の設置形態の場合で、マザーボード16が水平に実装されている場合、図8は前述した第1の設置形態の場合で、マザーボード16が垂直に実装されている場合の実装形態である。図7、図8共に、中央演算処理装置18等の半導体素子が2つある場合を示している。
<Installation form of heat pipe heat sink>
Next, a mounting form of the heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing a horizontal mounting configuration of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a vertical mounting configuration of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 shows the case of the second installation mode described above, where the
図7において、ヒートパイプ式ヒートシンクは、ヒートパイプ41内の冷媒が台座43側で吸熱した熱を冷却フィン42部で放出した後、台座43側に戻りやすいよう、図7に示したような落差を設けるために、台座43を下に向けて搭載する。
In FIG. 7, the heat pipe heat sink has a drop as shown in FIG. 7 so that the heat in the
また、図8においてヒートパイプ式ヒートシンクは、ヒートパイプ内の冷媒が台座43側で吸熱した熱を冷却フィン42部で放出した後、台座43に戻りやすいよう、図8に示したような落差を設けるために、冷却フィン42の固定端を上に向けて搭載する。
Further, in FIG. 8, the heat pipe type heat sink has a drop as shown in FIG. 8 so that the heat in the heat pipe can be easily returned to the
図7、図8に示す向きでヒートパイプ式ヒートシンクを搭載することにより、前述したPCサーバの2つの設置形態に関わらず、一定した冷却性能を得ることができる。 By mounting the heat pipe heat sink in the direction shown in FIGS. 7 and 8, a constant cooling performance can be obtained regardless of the two installation forms of the PC server described above.
図7、図8はPCサーバの設置形態に倣った一実施例だが、本実施の形態において重要なことは、ヒートパイプ式ヒートシンクを搭載するマザーボード16および中央演算処理装置18等の半導体素子の向きが垂直であるか、水平であるかによって、ヒートパイプ式ヒートシンクに前述の落差を設けることが可能な設置方向を選択することである。
FIGS. 7 and 8 are one example following the installation form of the PC server, but the important point in this embodiment is the orientation of the semiconductor elements such as the
また、PCサーバが横置き、縦置きのどちらでも設置可能な場合は、横置きでは図7に示すような実装形態となり、縦置きでは図8に示すような実装形態となるように、ヒートパイプ式ヒートシンクを搭載する。 In addition, when the PC server can be installed either horizontally or vertically, the heat pipe is arranged so that the horizontal installation is as shown in FIG. 7 and the vertical installation is as shown in FIG. Equipped with a heat sink.
このように、本実施の形態では、L字形状に曲げたヒートパイプ41と冷却フィン42、台座43から構成されるヒートパイプ式ヒートシンクを、PCサーバの設置形態に関わらず、一定の液落差を確保するように実装することにより、PCサーバの縦置きと横置きの2種類の設置方法の差異に起因する冷却能力の差を無くすことが可能であり、設置方法の違いでヒートパイプ式ヒートシンクの設置向きを変更する必要を無くすことが可能となる。
As described above, in this embodiment, the heat pipe type heat sink composed of the
<隣接するヒートパイプ式ヒートシンクの実装>
次に、図9および図10により、本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置する場合について説明する。図9、図10は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置する場合を示す構成図であり、冷却対象の中央演算処理装置18等の半導体素子が、基板上に隣接して設置する場合でも、冷却フィン42の面積をできるだけ大きくできるようにするために、図9はヒートパイプ41のL字曲げ角度を変更して、冷却フィン42をオーバーラップさせる構成、図10は冷却フィン42に段曲げ加工を施すことにより、冷却フィン42をオーバーラップさせる構成を示している。
<Mounting of adjacent heat pipe heat sink>
Next, the case where the heat pipe type heat sink according to the embodiment of the present invention is installed adjacent to each other will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 and FIG. 10 are configuration diagrams showing a case where a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention is installed adjacent to each other, and a semiconductor element such as the
中央演算処理装置18等の半導体素子を隣接して設置する場合、通常は、隣り合うヒートパイプ式ヒートシンクの冷却フィン42同士が互いに干渉しないよう、冷却フィン面積を小さくする必要がある。
When semiconductor elements such as the
このため、ヒートパイプ式ヒートシンクの冷却効率を高めるためには基板に垂直な方向に冷却フィンを拡大しなければならず、高さが高くなる要因となるが、図9および図10に示したように、隣接して設置した冷却フィン同士が重なる部位をオフセットさせることにより、冷却フィン42の面積を大きくしても、冷却フィン42を干渉させずに搭載することができる。
For this reason, in order to increase the cooling efficiency of the heat pipe heat sink, the cooling fins must be enlarged in the direction perpendicular to the substrate, which causes the height to rise, but as shown in FIGS. 9 and 10 Moreover, even if the area of the cooling
図9に示す例では、ヒートパイプ41のL字曲げ角度を、およそ91度から100度の間に設定することにより、ヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置しても、図9の波線で示したように、冷却フィン42がオーバーラップし、冷却フィン42を干渉させることなく、大きい冷却フィン面積で搭載することが可能である。ヒートパイプのL字曲げの具体的角度は隣接するヒートパイプ式ヒートシンク同士の相対的距離を考慮して決定する必要がある。
In the example shown in FIG. 9, even if the heat pipe type heat sink is installed adjacently by setting the L-shaped bending angle of the
また、冷却フィン42の位置を変更可能とすることにより、任意のヒートパイプ41のL字曲げ角度とヒートパイプ式ヒートシンク同士の相対的距離に対して、冷却フィン42をオーバーラップさせることも可能である。
In addition, by making it possible to change the position of the cooling
なお、図9では、ヒートパイプ41のL字曲げ角度を変更する例を示しているが、ヒートパイプ41のL字曲げ角度はそのままで、冷却フィン42のヒートパイプ41に対する固定角度を変更させるようにしてもよい。
Although FIG. 9 shows an example in which the L-shaped bending angle of the
また、図10では、冷却フィン42に段曲げ加工を施すことにより、ヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置しても、図10の波線で示したように、冷却フィン42がオーバーラップし、冷却フィン42を干渉させることなく、大きい冷却フィン面積で搭載することが可能である。
Further, in FIG. 10, by performing step bending on the cooling
また、図9、図10を組み合わせても、ヒートパイプ41を適切なL字曲げ角度に設定することにより、ヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置しても、冷却フィン42を干渉させることなく、大きい冷却フィン面積で搭載することが可能である。
Moreover, even if it combines FIG. 9, FIG. 10, even if it installs a heat pipe type heat sink adjacently by setting the
このように、ヒートパイプ式ヒートシンクを隣接して設置する場合でも、冷却フィン42の面積を大きくすることができるので、中央演算処理装置18等の半導体素子が隣接して設置されている場合であっても、冷却フィン42を高くすることなく冷却することが可能となる。
As described above, even when the heat pipe type heat sink is installed adjacently, the area of the cooling
<ヒートパイプ式ヒートシンクの他の構成>
次に、図11および図12により、本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの他の構成について説明する。図11は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの他の構成を示す構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は正面図を示している。図12は本発明の一実施の形態に係るヒートパイプ式ヒートシンクの他の構成を示す構成図であり、(a)は上面図、(b)は正面図を示している。
<Other configuration of heat pipe type heat sink>
Next, another configuration of the heat pipe heat sink according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a configuration diagram showing another configuration of a heat pipe heat sink according to an embodiment of the present invention, where (a) is a top view, (b) is a side view, and (c) is a front view. Yes. FIG. 12 is a configuration diagram showing another configuration of the heat pipe heat sink according to the embodiment of the present invention, in which (a) shows a top view and (b) shows a front view.
図11において、ヒートパイプ式ヒートシンクは、L字形状に曲げたヒートパイプ41を交互に冷却フィン42の固定端が反対になるように、台座43上に配置した構成としている。
In FIG. 11, the heat pipe heat sink has a configuration in which
図12において、ヒートパイプ式ヒートシンクは、図11に示したヒートパイプ式ヒートシンクにおいて放熱部で凝集した(蒸気から液体に戻った)冷媒が吸熱部に戻りやすいように、ヒートパイプ41のL字曲げ角度を90度よりも大きくし、L字曲げ角度を外側にした構成としている。
In FIG. 12, the heat pipe type heat sink is an L-shaped bend of the
図11に示すように、交互に冷却フィン42の固定端が反対になるようにヒートパイプ41を配置することにより、縦方向の実装状態において、縦方向の2方向の実装状態においても、交互に反対向きに配置されたヒートパイプ41のどちらかの冷却フィン42の固定端が上に向くことになるため、ヒートパイプ内の冷媒が吸熱した熱をフィン部で放出した後、台座43に戻りやすいような落差を設けることができ、図8に示すような、ある1方向に縦置きされたPCサーバ(マザーボード16が左側に位置する場合)に実装された実装状態だけではなく、反対の方向に縦置きされたPCサーバ(マザーボード16が右側に位置する場合)に実装された実装状態においても、冷却性能を得ることが可能となる。
As shown in FIG. 11, by arranging the
図12に示すように、ヒートパイプ41のL字曲げ角度を外側にしたことにより、放熱部で凝集した冷媒がヒートパイプ41の台座43側に戻りやすくなり、冷却効率を高めることが可能となる。
As shown in FIG. 12, by setting the L-shaped bending angle of the
また、ヒートパイプ41のL字曲げ角度を外側にしているので、PCサーバ内のマザーボード16が垂直に設置されず、少し傾いた位置で配置されている場合であっても、冷媒がヒートパイプ41の冷却フィン42側の放熱部で凝集した冷媒がヒートパイプ41の台座43側に戻ることができ、冷却効率を維持することが可能となる。
Further, since the L-shaped bending angle of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
13…PCサーバ本体、16…マザーボード、18…中央演算処理装置、31…HDD、32…FD/CD、33…ファン、34…5インチデバイス、35…電源、36…カードデバイス、37…背面パネル、39…メモリ、41…ヒートパイプ、42…冷却フィン、43…台座、61…ネジ固定用スタッド、62…固定ネジ、100…ヒートパイプ式ヒートシンク、111…天板、112…側板、114…フロントベゼル、115…底板、119…取付フランジ、120…スライドレール、121…19インチラック。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数のヒートパイプの前記吸熱部側に固定され、半導体素子から受熱した熱量を前記複数のヒートパイプの前記吸熱部に伝熱する台座と、
前記複数のヒートパイプの前記放熱部側に固定され、前記複数のヒートパイプの前記放熱部から伝熱した熱量を放熱する複数の放熱フィンとを備え、
縦方向または横方向に実装された前記半導体素子に対して、前記台座を前記ヒートパイプの前記吸熱部から前記放熱部までの間に、一定の液落差を確保する向きで固定することを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。 A plurality of heat pipes bent into an L shape, one of which is a heat absorbing portion and the other is a heat radiating portion;
A pedestal that is fixed to the heat-absorbing part side of the plurality of heat pipes and transfers heat received from a semiconductor element to the heat-absorbing part of the plurality of heat pipes;
A plurality of heat dissipating fins that are fixed to the heat dissipating part side of the plurality of heat pipes and dissipate heat transferred from the heat dissipating part of the plurality of heat pipes;
The pedestal is fixed to the semiconductor element mounted in the vertical direction or the horizontal direction between the heat absorbing portion and the heat radiating portion of the heat pipe in a direction that ensures a certain liquid drop. Heat pipe type heat sink.
前記ヒートパイプ式ヒートシンクを複数隣接して搭載する場合に、
第1および第2のヒートパイプ式ヒートシンクの複数の冷却フィンを前記台座に対して一定の角度で非平行に固定し、前記第1のヒートパイプ式ヒートシンクおよび前記第2のヒートパイプ式ヒートシンクの前記冷却フィンをオーバーラップさせることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。 In the heat pipe type heat sink according to claim 1,
When mounting a plurality of the heat pipe heat sinks adjacent to each other,
A plurality of cooling fins of the first and second heat pipe heat sinks are fixed non-parallel to the pedestal at a certain angle, and the first heat pipe heat sink and the second heat pipe heat sink A heat pipe type heat sink characterized by overlapping cooling fins.
前記ヒートパイプ式ヒートシンクを複数隣接して搭載する場合に、
第1および第2のヒートパイプ式ヒートシンクの複数の冷却フィンに段曲げ加工を施し、前記第1のヒートパイプ式ヒートシンクおよび前記第2のヒートパイプ式ヒートシンクの前記冷却フィンをオーバーラップさせることを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。 In the heat pipe type heat sink according to claim 1,
When mounting a plurality of the heat pipe heat sinks adjacent to each other,
A plurality of cooling fins of the first and second heat pipe heat sinks are subjected to step bending to overlap the cooling fins of the first heat pipe heat sink and the second heat pipe heat sink. Heat pipe type heat sink.
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- 2004-06-24 JP JP2004186414A patent/JP2006013043A/en active Pending
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