CN102763496A

CN102763496A - 电子设备的冷却结构

Info

Publication number: CN102763496A
Application number: CN2012800004228A
Authority: CN
Inventors: 松元昂; 小森晃; 片山大辅; 大谷克实
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: JP5899473B2; US20120314365A1; CN102763496B; JPWO2012105199A1; WO2012105199A1; US8711561B2

Abstract

本发明提供一种电子设备的冷却结构，其中，在电路基板(2)的一面安装有发热部件(3)，在该电路基板(2)的一面与框体(1)的对置壁(12)之间配置有散热构件(4)，该散热构件(4)具有沿规定方向延伸且与发热部件(3)接触的板(41)以及从板(41)朝向对置壁(12)突出的散热片(42)。在框体的对置壁(12)的与散热构件(4)重合的区域以沿所述规定方向延伸的方式设置有吸气口(1c)。散热构件(4)在所述规定方向的两端部经由导热性的间隔件(9)与对置壁(12)接触，在散热片(42)与对置壁(12)之间形成有间隙(8)。

Description

电子设备的冷却结构

技术领域

本发明涉及内置有发热部件的电子设备的冷却结构。

背景技术

通常，在搭载于电子设备的电路基板上安装有称作所谓的LSI的大规模集成电路以及微处理器等发热部件。近年来，随着发热部件的小型化及其动作频率的高频化的推进而使发热部件的发热量有增加趋势，与此相伴，谋求针对发热部件的有效冷却机构。

例如，在专利文献1中公开有图9所示的电子设备的冷却结构。在图9所示的冷却结构中，在框体101内配设有密闭结构的内部框体105，该内部框体105收纳安装有发热部件103的电路基板102。在内部框体105的一侧面与框体101的内壁面之间形成有冷却用风路115，在框体101的冷却用风路115延伸方向上的两侧设有吸气口111及排气口112。另外，在排气口112设有风扇113。

进而，在框体101内设有导热构件104，该导热构件104的一端直接与发热部件103连接或经由内部框体105与发热部件103连接，另一端位于冷却用风路115内。导热构件104将发热部件103所产生的热量向在冷却用风路115中流动的空气传递，由此冷却发热部件103。

另外，在专利文献2中公开有图10所示的电子设备的冷却结构。在图10所示的冷却结构中，在框体201的内壁面上配设有按压构件207，该按压构件207由热扩散片206覆盖。另外，热扩散片206被按压构件207按压到安装在电路基板202上的发热部件203上，由此，发热部件203所产生的热量经由热扩散片206及按压构件207向框体201的内壁面散出。

需要说明的是，在专利文献3中公开了图11所示的电梯的控制装置300。该电梯的控制装置300具有不是对安装于电路基板的小型的发热部件而是对与电缆等连接的大功率开关元件等大型的发热部件303进行冷却的结构。即，在控制装置300中，在框体301的内侧面设置具有多个散热片的散热器302而形成沿着框体301的内侧面的流路，且该流路与风扇304通过管道305连接。并且，在散热器302上直接安装发热部件303。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2005-251916号公报

【专利文献2】日本特开平10-229287号公报

【专利文献3】国际公开WO01/81224号

然而，在图9所示的电子设备的冷却结构中，为了使热量从发热部件103移动至冷却用风路115，而需要使用导热性优越的热管等作为导热构件104，存在成本高的问题。进而，在发热部件103的发热量增加时，需要增大导热构件104的散热面积及冷却用风路115的截面积，从而导致成本进一步增大。

另外，在图10所示的电子设备的冷却结构中，发热部件203经由热扩散片206及按压构件207与框体201的内壁面密接，因此，在发热部件203的发热量增加时，框体201的表面温度可能会在发热部件203的正下方局部变高。

需要说明的是，图11所示的电梯的控制装置300中的发热部件303比安装在电路基板上的发热部件大得多，因此，基本上不可能在图10的结构中组合图11的结构。并且，即使假设在图10的结构中采用了图11的结构，也没有改变框体201的表面温度可能会在发热部件203的正下方局部变高这一情况。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种能够以比较廉价的结构有效地对发热量大的发热部件进行冷却，且能够抑制框体的表面温度上升的电子设备的冷却结构。

即，本发明提供一种电子设备的冷却结构，其是内置有发热部件的电子设备的冷却结构，具备：电路基板，其一面安装有所述发热部件；框体，其收容所述电路基板；散热构件，其配置在所述电路基板的一面和所述框体的与所述一面对置的对置壁之间，该散热构件具有沿规定方向延伸且与所述发热部件接触的板以及从所述板朝向所述对置壁突出的沿所述规定方向排列的散热片，用于将空气取入到所述框体内的吸气口以沿所述规定方向延伸的方式设置在所述对置壁的与所述散热构件重合的区域，所述散热构件在所述规定方向的两端部经由导热性的间隔件与所述对置壁接触，在所述散热片与所述对置壁之间形成间隙。

在此，“发热部件”是指发热量比较大的电子部件(例如，发热量为4W以上的电子部件)，作为其具体例，例举有利用密封树脂覆盖半导体芯片的半导体封装件等。

发明效果

根据上述结构，形成在散热片彼此之间的流路及吸气口向框体的对置壁与散热构件的散热片之间的间隙开口。因此，从吸入口吸入的空气良好地流入在散热片彼此之间形成的流路中，发热部件所产生的热量经由板及散热片有效地向在散热片彼此之间流动的空气传递。另一方面，散热构件在两端部经由间隔件与对置壁接触，因此，发热部件所产生的热量能够经由散热构件及间隔件向对置壁扩散。从而，根据本发明，即使发热部件的发热量大，也能够通过使用了具有散热片的散热构件的廉价的结构来有效地冷却发热部件。并且，由于散热片从对置壁离开，因此能够抑制与发热部件对应的位置处的框体的表面温度的上升。

进而，在上述结构中，间隔件是与散热构件不同的构件，因此能够通过间隔件的材质等调整向对置壁传递的热量。其结果是，即使在散热构件与框体相连的位置处也能够抑制框体的表面温度的上升。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的电子设备的冷却结构的立体图。

图2是表示本发明的实施方式1涉及的电子设备的冷却结构的俯视图。

图3是沿着图2中的箭头A的示意剖视图。

图4A是本发明的实施方式1涉及的电子设备的冷却结构中的散热构件周边的立体图，图4B是图4A的局部放大图。

图5是表示本发明的实施方式1涉及的电子设备的冷却结构的剖视图及框体下表面的温度分布的图表。

图6是表示比较例的电子设备的冷却结构的剖视图及框体下表面的温度分布的图表。

图7是本发明的实施方式2涉及的电子设备的冷却结构中的散热构件周边的立体图。

图8是本发明的实施方式2涉及的电子设备的冷却结构的剖视图。

图9是表示现有的电子设备的冷却结构的立体图。

图10是现有的其他电子设备的冷却结构的剖视图。

图11是现有的电梯的控制装置的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。需要说明的是，以下的说明涉及本发明的一例，本发明并没有被下述说明所限定。

(实施方式1)

图1及图2表示本发明的实施方式1涉及的电子设备的冷却结构10A。在本实施方式中，对将本发明适用于具有存储设备6及驱动机构7的蓝光记录器的方式进行了说明，但本发明也能够适用于例如DVD记录器或CD唱机等其他电子设备。

具体而言，本实施方式的冷却结构10A具有收容存储设备6及驱动机构7的、在上下方向上扁平的箱状的框体1。框体1具有：沿上下方向延伸的矩形筒状的周壁13；将该周壁13围成的空间从上下闭塞的顶壁11及底壁12。需要说明的是，在图1中，为了使电子设备的内部结构明确，用双点划线描绘了框体1。

周壁13在俯视下呈长方形框状，具有构成框体1的前面及背面的一对长边部13a、13b和构成框体1的右侧面及左侧面的一对短边部13c。另外，顶壁11构成框体1的上表面，底壁12构成框体1的下表面。

驱动机构7配置在框体1内的左侧位置，可以将蓝光光盘从框体1的前面插入到驱动机构7中。另外，存储设备6在框体1内的右侧位置处从底壁12离开配置(参照图3)。

进而，在框体1内且在驱动机构7与存储设备6之间，以与底壁12之间形成规定的间隙(例如4～8mm左右)的方式大致水平地配置电路基板2。电路基板2位于存储设备6的下方，一部分与存储设备6重叠。并且，在电路基板2的与底壁12对置的向下的下表面安装有发热部件3。底壁12相当于本发明的对置壁。

另外，在框体1上安装有用于对框体1内进行换气的风扇5。在本实施方式中，在框体1上设有用于将空气向该框体1内取入的主吸气口1a及局部吸气口1c这两个吸气口、用于从该框体1内向外部排出空气的一个排气口1b。局部吸气口1c相当于本发明的吸气口，主吸气口1a相当于本发明的第二吸气口。主吸气口1a具有比局部吸气口1c大的开口面积。

具体而言，主吸气口1a设置在构成框体1的右侧面的周壁13的短边部13c，位于存储设备6的右方。局部吸气口1c设置在框体1的底壁12上，位于电路基板2的下方(更详细而言，后述的散热构件4的下方)。另一方面，排气口1b设置在构成框体1的背面的周壁13的长边部13b，位于存储设备6的后方。风扇5以与排气口1b重叠的方式固定在周壁13的长边部13b的内侧面上。需要说明的是，主吸气口1a及排气口1b实际上由多个通气孔构成，但在附图中为了简化而由一个四方形表示。对局部吸气口1c的结构在后面详细说明。

并且，在风扇5工作时，产生图2中箭头A所示那样的从主吸气口1a朝向排气口1b的空气流作为用于对框体1内的设备整体进行冷却的主气流。如图3所示，该主气流在电路基板2的上下均产生。需要说明的是，图3是沿着图2中的箭头A的示意剖视图。进而，风扇5的工作不仅产生主气流，还产生图2中箭头B所示那样的从局部吸气口1c朝向排气口1b的空气流作为特别是用于对发热部件3进行冷却的副气流。

进而，在本实施方式的冷却结构10A中，采用了用于对发热部件3有效地进行冷却的结构。具体而言，在电路基板2的下表面与框体1的底壁12之间以与发热构件3接触的方式配置有散热构件4。散热构件4具有在俯视下呈长方形状且能够使空气沿与长度方向正交的宽度方向吹过的结构。另外，如图4A及4B以及图5所示，在散热构件4的长度方向的两端部与底壁12之间夹设有导热性的间隔件9。换言之，散热构件4在长度方向的两端部经由间隔件9与底壁12接触。通过将这样的散热构件4及间隔件9夹设在框体1的底壁12与发热部件3之间，由此形成使发热部件3所产生的热量向底壁12散出的导热路径，并且，形成使发热部件3所产生的热量向在底壁12与电路基板2之间流动的空气传递的对流路径。由此，能够有效地对发热部件3进行冷却。

散热构件4的长度设定为比发热部件3的宽度足够大，散热构件4向发热部件3的两侧伸出。需要说明的是，散热构件4相对于发热部件3的方向只要能够使框体1内的主气流(图2中的箭头A)通过在后述的散热片42彼此之间形成的流路即可，没有特别地限定。例如，散热构件4的长度方向可以如图2所示那样与框体1的周壁13的长边部13a、13b平行，且与图2中的箭头A倾斜相交，也可以与图2中的箭头A正交而相对于框体1的周壁13的长边部13a、13b倾斜。

更详细而言，散热构件4具有沿散热构件4的长度方向延伸的板41、从板41朝向底壁12突出的多个散热片42。即，散热构件4的长度方向相当于本发明的规定方向。板41的形状只要为长条状即可，没有特别地限定，可以为椭圆状等。另外，板41延伸的规定方向未必一定要笔直，也可以弯曲。

在本实施方式中，板41在长度方向的中央与发热部件3面接触。从减少接触热阻的观点出发，优选在发热部件3与板41之间涂敷导热性高的润滑脂等。然而，板41未必一定要在长度方向的中央与发热部件3接触。例如，板41可以在长度方向上的任意的端部与发热部件3接触。然而，优选板41在除该板41的两端部以外的中间区域(例如，除将全长10等分时的两端以外的4/5的区域，或者除将全长5等分时的两端以外的3/5的区域)内与发热部件3接触。

在本实施方式中，采用了板状的直散热片作为散热片42，散热片42相互平行地沿散热构件4的长度方向排列。然而，本发明的散热片不局限于此，从提高散热性的观点出发，可以为例如圆柱状的多个销散热片(pinfin)。这种情况下，可以将销散热片配置成矩阵状或锯齿状，将销散热片不仅沿散热构件4的长度方向排列还沿其他方向排列。

散热片42可以通过挤压加工与板41由同一坯料作为一体部件来成形。然而，散热片42及板41也可以通过切削加工、拉拔加工等形成。

散热片42的厚度例如为1.2mm左右。构成散热片42的材料可以优选使用铝，但只要是导热系数高的金属材料即可，可以采用任意的材料。另外，为了促进放射实现的传热，优选在散热片42的表面进行使放射率提高的涂装、黑色铝阳极化处理等。

间隔件9发挥防止散热构件4与底壁12直接接触的作用。在本实施方式中，间隔件9由板41的长度方向的两端部和底壁12夹持。即，在本实施方式中，间隔件9在散热片41与底壁12之间形成间隙8。

间隔件9只要具有导热性即可，没有特别地限定。然而，从降低接触面处的接触热阻、调整底壁12与电路基板2之间的高度方向上的尺寸公差、以及吸收安装时对发热部件3的冲击的观点出发，优选间隔件9为具有弹性的柔软的片材。间隔件9可以通过导热系数高的双面带与散热构件3及底壁12接合，也可以通过螺钉固定于底壁12。

上述的局部吸气口1c在底壁12的与散热构件4重合的区域沿散热构件4的长度方向延伸设置。在本实施方式中，从容易加工的观点出发，局部吸气口1c由在散热构件4的长度方向上排列且沿散热构件4的宽度方向延伸的多个狭缝1d构成(参照图4A)。其中，局部吸气口1c可以为在散热构件4的长度方向上连续的一个细长的狭缝。或者，局部吸气口1c由例如以形成沿散热构件4的长度方向延伸的带的方式配置成矩阵状或锯齿状的多个圆形或矩形的通气孔构成。

局部吸气口1c的长度(图4A中的x方向的尺寸)优选与间隔件9彼此离开的距离大致相同。在此，“大致相同”是指局部吸气口1c的长度为间隔件9彼此离开的距离的0.9倍以上且1.1倍以下。只要是这种长度，就能够将来自局部吸气口1c的空气大致均匀地向形成在散热片42彼此之间的所有流路引导。局部吸气口1d的宽度(图4B中的y方向的尺寸)根据框体1所需的强度等适当确定即可。

其中，将形成在散热片42彼此之间的流路的两端中、来自该流路的空气的流出量多的一端设为第一端且来自该流路的空气的流出量少的一端设为第二端时，散热构件4的宽度方向上的局部通气口1c所存在的范围优选为从第一端向内侧进入散热构件4的宽度的0.3倍的位置起至第二端为止。在本实施方式中，如图2中箭头B所示，从局部吸气口1c至排气口1b形成通过最短路径的空气流，因此，形成在散热片42彼此之间的流路的两端中接近排气口1b的一侧为第一端，从与该第一端相反侧的第二端不流出空气。然而，在从吸气口1c至排气口1b的最短路径上存在障碍物，来自吸气口1c的空气流与散热构件4的板41相碰而分向两侧这样的情况下，接近排气口1b侧的一端也可以成为第二端。

在以上所说明的冷却结构10A中，形成在散热片42彼此之间的流路及局部吸气口1c向框体1的底壁12与散热构件4的散热片42之间的间隙8开口。因此，从局部吸气口1c吸入的空气良好地流入在散热片42彼此之间形成的流路中，发热部件3所产生的热量经由板41及散热片42有效地向在散热片42彼此之间流动的空气传递。另外，散热构件4在两端部经由间隔件9与底壁12接触，因此，能够使发热部件3所产生的热量经由散热构件4及间隔件9向底壁12散出。从而，根据本实施方式，即使发热部件3的发热量大，也能够通过使用了具有散热片42的散热构件4的廉价的结构来有效地冷却发热部件3。并且，由于散热片42从底壁12离开，因此，能够抑制框体1的表面温度在发热部件3的正下方上升的情况。

进而，在本实施方式的结构中，间隔件9为与散热构件4不同的构件，因此，能够通过间隔件9的材质等来调整向底壁12传递的热量。换言之，能够通过间隔件9的厚度、面积、导热系数等使间隔件9的热阻变化，由此能够任意地调整向底壁12传递的热量。其结果是，在散热构件4与框体1相连的位置也能够抑制框体1的表面温度的上升。

另外，在框体1上设有开口面积比局部吸气口1c的开口面积大的主吸气口1a，因此，能够将从框体1内的发热部件3以外的热源(电源电路等)产生的热量有效地向从主吸气口1a吸入的空气传递，能够有效地冷却电子设备整体。进而，在形成于散热片42彼此之间的流路中不仅流入从局部吸气口1c吸入的空气，还流入从主吸气口1a吸入的空气，从而使散热片42彼此之间的对流更为有效。

另外，散热构件4在散热片42的排列方向上向发热部件3的两侧伸出，因此，能够将发热部件3所产生的热量在广泛扩散的同时向底壁12引导，能够使对流实现的散热及来自框体1的下表面的辐射实现的散热更为有效。

进而，在本实施方式中，采用了直散热片作为散热片42，因此，能够将散热片42与板41一体成型。因此，不需要用于将散热片42与板41接合的作业，另外，由于作为一体部件来对待，因而能够提高接合界面处的热方面及材料方面的可靠性。

在此，参照图5中的图表具体地说明本实施方式的效果。在此之前，参照图6，对未设置间隔件9而所有的散热片42与底壁12接触的结构的比较例的电子设备的冷却结构100进行说明。

发热部件3的发热量假定为15W。在将发热部件3经由例如导热橡胶与底壁12密接的情况下，如图6及图5中单点划线所示，框体1的下表面的表面温度在发热部件3的正下方局部超过70℃。在如比较例的冷却结构100那样使所有的散热片42与底壁12接触的情况下，如图6中实线所示，框体1的下表面的表面温度的峰值虽为规定温度(例如70℃)以下，但是依然高。

相对于此，在本实施方式的冷却结构10A中，由于所有的散热片42从底壁12离开，因此，发热部件3所产生的热量仅通过空气的对流从散热片42散出。另一方面，从板41的两端部向底壁12传递通过间隔件9的热阻调节后的热量，以防止温度局部升高。其结果是，如图5所示，能够进一步降低框体1的下表面的表面温度的峰值。由此，能够使框体1的下表面的表面温度成为规定值以下，能够实现有效的冷却。

(实施方式2)

其次，参照图7及图8对本发明的实施方式2涉及的电子设备的冷却结构进行说明。需要说明的是，实施方式2与实施方式1相比，仅散热构件4的形状及间隔件9的厚度不同。其他的结构与实施方式1相同，因此省略其说明。

在实施方式1中，能够通过配置在散热构件4的两端部的间隔件9的厚度来调整形成在散热片42与底壁12之间的间隙8的高度。相对于此，在本实施方式中，在板41的长度方向的两端部设有伸出部45，能够通过该伸出部45的形状来调整形成在散热片42与底壁12之间的间隙8的高度。

伸出部45从板41以向底壁12接近的方式伸出。并且，间隔件9由伸出部45和底壁12夹持。具体而言，伸出部45形成为截面L字状，且具有从板41垂直延伸的支承部46、从支承部46的前端向散热片42的相反侧延伸且与板41平行的扩张部47。这种伸出部45能够通过挤压加工而与散热片42及板41一体成型。即，具有伸出部45的散热构件4能够比较廉价地制造。

支承部46的长度可以比散热片42的高度短。在该情况下，与实施方式1同样通过间隔件9在散热片42与底壁12之间形成间隙8。反之，支承部46的长度可以比散热片42的高度长。在该情况下，通过伸出部45及间隔件9在散热片42与底壁12之间形成间隙8。

如本实施方式那样，通过在散热构件4的板41的两端部设置伸出部45，由此减小夹设在底壁12与散热构件4的两端部之间的间隔件9的厚度，同时在散热片42与底壁12之间形成间隙8，从而能够获得与所述实施方式1同样的效果。

从吸收冲击的观点出发，间隔件9的厚度确保为最低必要限度的1mm左右即可。另外，若调整间隔件9的导热系数，则间隔件9能够作为热阻发挥作用而使向底壁12传递的热量成为所期望的值。

需要说明的是，伸出部45和间隔件9的形状及尺寸可以根据发热部件3的发热量适当确定，以使发热部件3的温度和框体1的下表面的温度成为所期望的温度以下。

(其他实施方式)

在所述各实施方式中，在框体1的底壁12与电路基板2的下表面之间配置有散热构件4，但在电路基板2靠近框体1的顶壁11配置的情况下，可以在电路基板2的上表面安装发热部件3，在电路基板2的上表面与框体1的顶壁11之间配置散热构件4。在该情况下，顶壁11相当于本发明的对置壁。

然而，考虑到使用者的手碰触等情况时，期望框体1的上表面为低温。因此，更优选如所述各实施方式那样构成为在框体1的底壁12与电路基板2的下表面之间配置散热构件4而向框体1的底壁12散热的结构。进而，通常底壁12为了支承结构部件而比顶壁11刚性高，因此，设置成所述各实施方式那样的结构从能够在框体1中良好地进行面方向上的热扩散这一点来说优选。

【工业实用性】

本发明尤其对在框体内具有LSI或CPU等发热部件的电子设备的冷却结构有用。

Claims

1.一种电子设备的冷却结构，其是内置有发热部件的电子设备的冷却结构，具备：

电路基板，其一面安装有所述发热部件；

框体，其收容所述电路基板；

散热构件，其配置在所述电路基板的一面和所述框体的与所述一面对置的对置壁之间，该散热构件具有沿规定方向延伸且与所述发热部件接触的板、及从所述板朝向所述对置壁突出的沿所述规定方向排列的散热片，

用于将空气取入到所述框体内的吸气口以沿所述规定方向延伸的方式设置在所述对置壁的与所述散热构件重合的区域，

所述散热构件在所述规定方向的两端部经由导热性的间隔件与所述对置壁接触，在所述散热片与所述对置壁之间形成间隙。

2.根据权利要求1所述的电子设备的冷却结构，其中，

所述间隔件为具有弹性的片材。

3.根据权利要求1或2所述的电子设备的冷却结构，其中，

所述间隔件由所述板的长度方向上的两端部和所述对置壁夹持。

4.根据权利要求1或2所述的电子设备的冷却结构，其中，

在所述板的长度方向上的两端部设有以接近所述对置壁的方式伸出的伸出部，所述间隔件由所述伸出部和所述对置壁夹持。

5.根据权利要求4所述的电子设备的冷却结构，其中，

所述伸出部包括从所述板垂直延伸的支承部和从该支承部的前端向所述散热片的相反侧延伸的扩张部。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电子设备的冷却结构，其中，

所述吸气口设置成具有与所述间隔件彼此离开的距离大致相同的长度。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电子设备的冷却结构，其中，

所述框体具有沿上下方向延伸的周壁和将由该周壁围成的空间从上下闭塞的顶壁及底壁，

所述电路基板的一面为向下的下表面，所述对置壁为所述底壁。

8.根据权利要求7所述的电子设备的冷却结构，其中，

在所述周壁设有开口面积比所述吸气口的开口面积大的第二吸气口。