CN101617401A

CN101617401A - 散热器

Info

Publication number: CN101617401A
Application number: CN200780051870A
Authority: CN
Inventors: 田中义朗; 吉长寿
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2009-12-30
Also published as: JPWO2008120358A1; WO2008120358A1; TW200839494A; US20090308581A1; KR20100005001A

Abstract

本发明的课题是提供一种即使在散热面上发生了放电现象也能够减弱对电子设备所带来的电性影响的散热器。为了解决该课题，散热器(1)包括：散热部(5)，其用于使电子器件(10)向空气散热，并且该散热部(5)具有导电性；电流限制部(15)，其配设在所述散热部(5)的散热面(3A)上，当在靠近该散热面(3A)的有体物(8)和该散热部(5)之间发生了放电现象时，用于限制流过该有体物(8)和该散热部(5)之间的放电电流。

Description

散热器

技术领域

本发明涉及用于使电子器件散热的散热器。

背景技术

当在半导体元件等中流过电流时，电子器件会发热。若电子器件的温度上升并超过设计值，则有可能导致故障和性能下降，因此安装有散热器等冷却器件。

例如，在专利文献1中记载有如下技术：通过使夹持功率晶体管或二极管的部分的电极的厚度变薄，提高向冷却体的导热性能。另外，在专利文献2中记载有如下技术：用百叶板(louver)来调整冷却空气的流动，均等地向发热体吹冷却空气。另外，在非专利文献1中举例说明了各种散热器的形状。另外，在非专利文献2以及3中记载有散热器的选择方法或设计方法等。

专利文献1：JP特开2006-229180号公报

专利文献2：JP特开2004-31504号公报

非专利文献1：丸三电机[平成19年3月19日检索](URL：http://www.lex.co.jp/Product/catalog/kogata.pdf)

非专利文献2：水谷电气工业株式会社[平成19年3月19日检索](URL：http://mizuden.co.jp/KISO0.html)

非专利文献3：水谷电气工业株式会社[平成19年3月19日检索](URL：http://mizuden.co.jp/KISO1.html)

发明内容

发明要解决的课题

随着时钟频率的高速化、印刷板的高密度安装化、器件的轻量化等，对于现有的电子设备的电磁干扰对策(EMI对策：Electromagnetic Interference)以及静电防护对策(ESD对策：Electrostatic Discharge)越来越难。以笔记本型个人计算机或打印机等为代表的信息设备，在宽范围的频带内，通过存在于内部的各种半导体及其接口释放出各种噪声(例如，宽带噪声或窄带噪声等)。另一方面，CPU(Central Processing Unit：中央处理器)或芯片组等为了省电而被小型化，所以它们的电动势变小，因此它们的抗静电放电的性能下降。若不将这些噪声控制在EMC规则(Electromagnetic Compatibility：电磁兼容性)所规定的容许值以内，则器件就不能出厂。另外，为了抑制器件出厂后发生场紊乱(field disorder)故障，还需要提高抗静电放电的性能。

例如，笔记本型个人计算机的散热器由导热性高的铜或铝构成。另外，大多数散热器是空冷式，因此将散热器配置在能够从外部识别的吸气口或排气口附近。这些吸气口或排气口内部可能会受到来自带电的人体等的静电的侵入。在此，用镍等对散热器进行了电镀处理或者将散热器的表面形成为平滑的状态，没有考虑到静电放电的问题。因此，静电对散热器的影响直接会波及到CPU或芯片组。因此，若静电向配置在吸气口或排气口内部的散热器放电，则静电会在电动势低的CPU或芯片组中流过，从而有时会导致整个器件的误动作或CPU的破坏。这是有关电子设备质量的问题，有可能会成为发生场紊乱故障的原因之一。为了防止这样的对散热器发生静电放电，在过去对器件的整体实施上述对策，这成为导致制造成本上升的原因之一。

因此，本发明的课题在于，提供一种散热器，该散热器即使在散热面上发生了放电现象，也能够减弱对电子设备的电性影响。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题，限制流过靠近散热面的有体物和散热部之间的放电电流。

详细地说，本发明的散热器包括：散热部，其用于使电子器件向空气散热，并且该散热部具有导电性；电流限制部，其配设在所述散热部的散热面上，当在靠近该散热面的有体物和该散热部之间发生了放电现象时，用于限制流过该有体物和该散热部之间的放电电流。

当在靠近散热面的有体物和散热部之间的电位差增大且该电位差超过该有体物和该散热部之间的空气能够绝缘的电位差时，在有体物和散热部之间发生放电现象。空气中的放电现象主要取决于温度及湿度条件，但是一般在具有数千伏数量级的电位差的物体之间发生上述放电现象。针对经由电源单元或通信线等而侵入的异常电压，通过设置用于吸收这些异常电压的电路能够解决。另一方面，由于散热器需要与电子器件进行热交换，因此不能在散热器和电子器件之间设置用于吸收异常电压的电路。

因此，本发明的散热器在散热部的散热面上具有用于限制放电电流的电流限制部，由此能够减弱对电子器件的电性影响。即，通过设置电流限制部来限制流过有体物和散热部之间的放电电流，从而抑制散热部的电位变动。在发生了放电现象时，散热部的电位变动得以抑制，因此能够减弱对与散热部连接的电子器件的电性影响。

如上所述，根据本发明的散热器，即使在散热面上发生了放电现象，也能够减弱对电子设备所带来的电性影响。

在此，所述电流限制部也可以由突起构成，并利用该突起的电阻来限制所述放电电流，其中，所述突起是通过对所述散热面实施凹凸加工来形成的。

由于能够存在于导电物质内部的电子量有限，因此能够流过该导电物质的电流值也具有上限。因此，若限制电流所流过的导电物质的剖面面积，则针对流过该位置的电流产生阻抗，所以会发生电位差。另外，放电现象发生在空气中的电阻最小的、直线距离最近的部分之间。因此，通过在散热面上设置突起，能够使放电现象发生在靠近散热面的有体物和突起的前端之间。在此，在本发明中，例如通过使突起的前端部分变细或者使突起整体变细，使能够流过该突起的电流变小。由此，在发生了放电现象时所流过的放电电流得以抑制，从而能够抑制散热部的电位变动。

在此，所述电流限制部也可以是通过对所述散热面实施粗面加工来形成的，所述电流限制部也可以利用粗面的电阻来限制该放电电流。

由此，当在靠近散热面的有体物和散热部之间流过放电电流时，实施了粗面加工的散热面的微小凹凸会产生电阻，所以流过散热部的放电电流得以限制，从而能够抑制散热部的电位变动。

在此，也可以对所述电流限制部的表面实施过防锈处理或电镀处理。

由此，电流限制部表面通过防锈处理或电镀处理受到保护，因此能够抑制放电引起的熔损等，从而能够提高抗空气放电性能。

在此，所述散热部也可以使配设在电子设备内部的电子器件经由设置在该电子设备外壳的通风口向空气中散热；所述电流限制部也可以位于所述散热部和所述开口部之间，当在所述电子设备周围的所述有体物和所述散热部之间发生了放电现象时，所述电流限制部也可以限制流过该有体物和该散热部之间的放电电流。

内置于电子设备中的空冷式散热器为了其散热部容易与外部空气接触，一般被配设在设置于电子设备外壳的通风口附近。由于通风口必须使空气通过，因此通风口难以防止电噪声、静电等的侵入。若从该通风口进入的电噪声或静电等经由散热器而到达内部的电子电路，则会引起设备的误动作或故障。因此，在本发明中，将电流限制部配置在开口部和散热部之间。由此，当在通风口附近的有体物和散热部之间发生了放电现象时，散热部的电位变动得以抑制，从而能够抑制电子设备的误动作和故障。

在此，所述电流限制部也可以配置在通过所述通风口能够从外部观察到的位置。

由此，从通风口附近的有体物放电的放电电流经由电流限制部而传递到散热部，因此放电电流得以限制，从而能够抑制散热部的电位变动。

发明效果

能够提供一种散热器，该散热器即使在散热面上发生了放电现象，也能够减弱对电子设备的电性影响。

附图说明

图1A是从斜上方观察实施方式的散热器时的立体图。

图1B是从斜下方观察实施方式的散热器时的立体图。

图2是对实施方式的散热板的散热面的一部分进行放大的A-A剖面图。

图3是在突起限制放电电流时的电的流动的图。

图4是表示散热部的电压和时间之间的关系的曲线图。

图5是装载有散热器的笔记本PC的立体图。

图6是从外部观察笔记本PC的通风口附近时的立体图。

图7是表示进行验证试验时的实验装置类的配置状态的图。

图8是表示验证试验结果的表。

图9是对变形例的散热板的散热面的一部分进行放大的图。

图10是对变形例的散热板的散热面的一部分进行放大的图。

附图标记的说明

1散热器

2导热面

3散热面

4散热板

5冷却散热片

6导热部

7、16突起

8有体物

9笔记本PC

10CPU

11主体部

12显示部

13风扇

14通风口

15电流限制部

17放电现象

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的优选实施方式的散热器进行说明。本实施方式只是一种示例，本发明并不限定于该实施方式。

<结构>

在图1A、1B中示出了本发明一实施方式的散热器1的立体图。如图1A、1B所示，散热器1包括：导热面2，其与热源(例如，CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器))进行热交换；冷却散热片5(相当于本发明的散热部)，其由多个具有散热面3A、3B、3C、3D的散热板4排列而成的，其中，上述散热面3A、3B、3C、3D用于与空气进行热交换；以及导热部6，其负责导热面2和冷却散热片5之间的热传递。此外，散热器1由铜、铝等导热材料构成，具有导电性。

在图2中示出了对散热板4的散热面3A附近进行放大的A-A剖面图。如图2所示，在散热板4的散热面3A上设置有由多个突起7排列而成的电流限制部15，其中，上述突起7在冷却散热片5附近的有体物和冷却散热片5之间发生了放电现象时，用于限制流过该有体物和冷却散热片5之间的放电电流。这样的多个突起7是例如通过如刀具等工具在散热面3A上切出切口来形成的。此外，可以通过用于形成冷却散热片5的模具来预先形成突起7，也可以通过在散热面3A上实施冲压加工或激光加工来形成突起7。

在图3中示出了突起7限制放电电流时的电的流动。如图3所示，若在冷却散热片5附近的有体物8(例如，桌子或人体的一部分)和冷却散热片5之间的电位差超过有体物8和冷却散热片5之间的空气的绝缘击穿电压，则在有体物8和冷却散热片5之间发生放电现象17。在有体物8和冷却散热片5之间绝缘击穿电压最低的部位是，空气中的距离最短的突起7的前端部分和有体物8之间。因此，当有体物8和冷却散热片5之间的电位差增大时，最早在突起7的前端部分和有体物8之间发生放电现象。

在此，如图3所示，突起7的前端部分非常细。因此，虽然突起7由导电性的金属材料构成，但能够流过其前端部分的电流在一定程度上受到限制。因此，当在有体物8和冷却散热片5之间发生了放电现象时，流过过大的放电电流的突起7的前端部分发挥电阻的功能，从而限制流过冷却散热片5的电流。这样，当在有体物8和冷却散热片5之间发生了放电现象时，流过冷却散热片5的电流受到限制，因此放电电压难以经由导热部6及导热面2而传递到CPU等热源。

在图4中示出了比较向设置有电流限制部15的散热器1放电的情况和向未设置电流限制部15的散热器放电的情况所得到的、表示冷却散热片5的电压和时间之间的关系的曲线图。如图4的曲线图所示，在散热器1中设置有电流限制部15的情况下，放电电流得以限制，所以冷却散热片5的电压的上升(电位变动)得以抑制，因此电压的最大值低于未设置电流限制部的散热器的电压的最大值。

接着，对散热器1的应用例进行说明。在图5中示出了装载有散热器1的笔记本型个人计算机(以下，称为笔记本PC9)的立体图。如图5所示，笔记本PC9包括：内置有作为发热源的CPU10等的主体部11；具有液晶面板的显示部12。

在笔记本PC9的主体部11中，内置有用于使CPU10向外部散热的散热器1和风扇13，以防止CPU10变得过热。如图5所示，散热器1的导热面2配设成与CPU10相接触，另外，散热器1的冷却散热片5配设在通风口14附近。通过将冷却散热片5配设在通风口14附近，使散热面3A、3B、3C、3D暴露在空气中得以冷却。

在此，由于冷却散热片5配设在通风口14附近，因此冷却散热片5容易受到在外部产生的电噪声、静电等的影响。在图6中示出了从外部观察笔记本PC9的通风口14附近时的立体图。如图6所示，冷却散热片5配置在笔记本PC9的通风口14附近容易从外部辨认的位置。在此，例如，当带静电的使用者触摸了笔记本PC9的通风口14附近时，在使用者和冷却散热片5之间发生放电现象。于是，本实施方式的散热器1以用于限制放电电流的突起7朝向通风口14的外侧的姿势配设在笔记本PC9内。

<效果>

如上所述，根据本实施方式的散热器1，即使在如通风口14那样容易受到来自外部的电的侵入的位置设置有冷却散热片5，但由于输入至该冷却散热片5的放电电流得以限制，因此也能够减弱对电连接至散热器1的电子器件的电性影响。特别是，通过对散热面3实施加工来限制放电电流，因此不使散热面3的冷却性能下降就能够提高耐电压特性。

另外，无需追加多余的静电防护对策构件，就能够提高器件整体抗静电放电性能，从而能够确保质量。

另外，由于不追加多余的静电防护对策构件，因此不会影响对于器件整体的电磁干扰评价、对于散热器以外的静电放电的评价等。因此，能够避免通过再次对散热器以外的部分进行试验来重新评价静电放电的问题。

另外，根据本实施方式的散热器1，不需要例如CPU上粘贴电波吸收板等追加对策，从而能够控制器件的制造成本。

另外，若进行如上所述的表面处理，则也会使散热器整体的表面积增大，因此散热器的冷却效率得以提高，从而提高冷却性能。

<验证试验>

下面，说明对装载有未设置电流限制部15的散热器的笔记本PC(富士通株式会社制造的笔记本PC：以下称之为试验体1)和装载有设置了电流限制部15的散热器1的笔记本PC9(以下称之为试验体2)进行空气放电试验时的试验方法以及试验结果。本验证试验遵循国际标准IEC61000-4-2(International Electrotechnical Commission)的试验方法。该标准是，在如使用了化学纤维的衣料等的条件中，评价针对从操作者或邻近有体物发生的静电放电的电子设备的抗静电放电性能的标准。

在图7中示出了进行本验证试验时的实验装置类的配置状态。如图7所示，在木质桌子上隔着水平结合板放置有绝缘薄板。在绝缘薄板上放置有笔记本PC、电源电缆、除静电刷等。此外，在木质桌子的下方设置有ESD试验器(静电放电试验器：BigBang公司制造ESD模拟器5300)，ESD试验器的接地线与基准接地面(ground plane)连接。另外，该基准接地面隔着电阻器电连接至木质桌子上的绝缘薄板。此外，在ESD试验器上连接有用于放电的放电枪。

试验担当者使放电枪的前端朝向笔记本PC的通风口向散热器放电，并采集数据。要采集的数据是从放电枪放电的放电电压、放电最大电流及电流值随时间的变化。若所采集的这些数据满足国际标准IEC61000-4-2中规定的特性，则判定为合格。此外，在国际标准IEC61000-4-2中，根据试验级别(即，放电时的试验电压)来阶段性地设定耐电压特性条件。因此，在本实施方式的验证试验中，针对试验体1和试验体2，阶段性地逐渐提高放电试验的试验级别，分别测试能够满足IEC标准的放电电压。

在图8中示出了本验证试验的结果。在本验证试验中，针对试验体1和试验体2分别测试了能够满足IEC标准的放电电压，其结果，对试验体1而言，放电电压到5kV为止满足合格基准，而对试验体2而言，放电电压到7kV为止满足合格基准。即，若应用本发明，则抗静电放电性能相对静电空气放电提高2kV～3kV左右。因此，通过本验证试验能够证实：在设置了本发明的电流限制部的情况下，与未设置电流限制部的散热器相比，能够减弱对电子设备所带来的电性影响。

<变形例>

此外，在上述实施方式中，电流限制部15由前端部分尖锐的形状的突起构成，但是本发明并不限定于此。在图9中示出了电流限制部15的变形例。只要通过突起能够限制放电电流，也可以由如图9所示那样前端部分圆滑的突起来构成电流限制部15。

另外，在本发明中，电流限制部15并不限定于由突起构成的结构。在图10中示出了电流限制部的变形例。如图10所示，也可以通过对散热面进行粗面加工来使该散热面变成粗面，从而提高电阻。上述粗面是通过如下方法来形成的：用砂纸等对散热面进行研磨，或者，对散热面进行喷砂(sandblast)处理。

根据这些变形例，也能够在发生了放电现象时限制放电电流，从而能够抑制散热部的电位变动。

此外，将本发明应用于有可能发生静电空气放电的位置，也可以得到很好的效果，上述有可能发生静电空气放电的位置例如为笔记本PC的螺纹孔或金属连接器等。

Claims

1.一种散热器，其特征在于，包括：

散热部，其用于使电子器件向空气中散热，并且该散热部具有导电性；

电流限制部，其配设在所述散热部的散热面上，当在靠近该散热面的有体物和该散热部之间发生了放电现象时，用于限制流过该有体物和该散热部之间的放电电流。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述电流限制部由突起构成，并利用该突起的电阻来限制所述放电电流，其中，所述突起是通过在所述散热面上实施凹凸加工而形成的。

3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述电流限制部是通过在所述散热面上进行粗面加工而形成的，所述电流限制部利用粗面的电阻来限制该放电电流。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的散热器，其特征在于，所述电流限制部的表面已实施过防锈处理或电镀处理。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的散热器，其特征在于，

所述散热部使配设在电子设备内部的电子器件经由设置在该电子设备外壳的通风口向空气中散热；

所述电流限制部位于所述散热部和所述开口部之间，当在所述电子设备周围的所述有体物和所述散热部之间发生了放电现象时，所述电流限制部限制流过该有体物和该散热部之间的放电电流。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的散热器，其特征在于，所述电流限制部配置在通过所述通风口能够从外部观察到的位置。