JP2000156584A - 放熱構造を有する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板に搭載された発熱体からばかり
でなく、プリント基板自体からの発熱をも効率よく放熱
し、また、プリント基板の発熱体が搭載されている側の
スペースに制約があっても、平面型ヒートパイプを装着
できる放熱構造を有する装置を提供する。 【解決手段】 開孔部１ａ、１ｂを有するプリント基板
１と、前記プリント基板１の一方の側の前記開孔部１
ａ、１ｂ上に搭載された発熱体３、４と、前記プリント
基板１の他方の側に装着された平面型ヒートパイプ２と
を有し、前記平面型ヒートパイプ２は吸熱部２ｃに凸部
２ａ、２ｂを有し、該凸部２ａ、２ｂが前記開孔部１
ａ、１ｂに挿入されて前記発熱体３、４に熱的に接触す
るように装着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面型ヒートパイ
プを用いた放熱構造を有する装置に関し、発熱体を備え
た装置の発熱体から放出される熱を効率よく除去する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコン等の各種機器や電力設備等の電
気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品
は、その使用によってある程度の発熱が避けがたく、近
年はその放熱が重要な技術課題となりつつある。放熱を
要する電気・電子素子（以下被冷却素子と称する）を冷
却する方法としては、例えば機器にファンを取り付け、
機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却素子に
冷却体を取り付けることで、その被冷却素子を特に冷却
する方法等が代表的に知られている。

【０００３】近年は、被冷却素子に取り付ける冷却体と
して、ヒートパイプ構造の冷却体、或いは例えば銅材や
アルミニウム材などの伝熱性に優れる板材にヒートパイ
プを取り付けた形態のものが提案、実用化されている。

【０００４】ヒートパイプは密封された空洞部を備えて
おり、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動
により熱の輸送が行われるものである。もちろん、ヒー
トパイプを構成する容器（コンテナ）を熱伝導すること
で運ばれる熱もあるが、ヒートパイプは主に作動流体に
よる熱移動作用を意図した熱移動装置である。

【０００５】ヒートパイプの形状は、代表的な丸パイプ
形状のものの他、近年は平面型のヒートパイプのものも
注目されている。平面型のヒートパイプはその形状から
半導体素子等の被冷却素子と広い面積で接触させやすい
等の利点がある。

【０００６】ヒートパイプを用いて、例えばプリント基
板に実装された半導体素子等（被冷却素子）を冷却する
構造として、図４に示すものが提案されている。即ち、
平面型ヒートパイプ１０の図面における下側には半導体
素子等の冷却すべき被冷却素子２０、２１、２２がプリ
ント基板３０に実装されている。被冷却素子２０、２
１、２２から平面型ヒートパイプ１０に伝わった熱は、
概ねフィン３１から放熱される。尚、図中の符号２３は
被冷却素子２０、２１、２２のリードである。

【０００７】これら被冷却素子２０、２１、２２のプリ
ント基板３０からの高さは各々異なっている。平面型ヒ
ートパイプ１０は、被冷却素子２０、２１、２２が実装
されたプリント基板３０に相対して設けられている。そ
して平面型ヒートパイプ１０には、相対する被冷却素子
２０、２１、２２との距離に従って、所定の高さの凸部
１３が設けられている。従って、被冷却素子２０、２
１、２２の高さが各々異なっていても、これらの被冷却
素子２０、２１、２２を一つの平面型ヒートパイプ１０
の凸部１３に熱的に接触させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
プリント基板３０に実装された被冷却素子２０、２１、
２２を冷却する構造には、以下のような問題があった。
即ち、 １）被冷却素子２０、２１、２２を冷却することはでき
るが、プリント基板３０からの発熱を放熱することは困
難である。 ２）プリント基板３０の被冷却素子２０、２１、２２が
実装されている側のスペースに制約がある場合には、被
冷却素子２０、２１、２２上に平面型ヒートパイプを装
着することが困難である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、開孔部を有するプリント基板
と、前記プリント基板の一方の側の前記開孔部上に搭載
された発熱体と、前記プリント基板の他方の側に装着さ
れた平面型ヒートパイプとを有し、前記平面型ヒートパ
イプは吸熱部に凸部を有し、該凸部が前記開孔部に挿入
されて前記発熱体に熱的に接触するように装着されてい
ることを特徴とする放熱構造を有する装置である。

【００１０】本発明によれば、平面型ヒートパイプが吸
熱部に凸部を有し、プリント基板の発熱体が搭載された
面の反対側の面に、前記凸部がプリント基板の開孔部に
挿入されて前記発熱体に熱的に接触するように装着され
ている。従って、平面型ヒートパイプは発熱体に接触す
るばかりでなく、プリント基板の発熱体が搭載された面
の反対側の面にも接触し、プリント基板からの発熱を放
熱することができる。

【００１１】また、平面型ヒートパイプはプリント基板
の発熱体が搭載された面の反対側の面に装着されるの
で、プリント基板の発熱体が搭載されている側のスペー
スに制約があっても、平面型ヒートパイプの装着に影響
することはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる放
熱構造を有する装置の一実施形態の分解斜視図である。
図１を用いて、本実施形態の組立構造を説明する。

【００１３】図１において、１はプリント基板、２は平
面型ヒートパイプ、３、４はそれぞれ、記憶素子および
中央処理装置からなる発熱体である。プリント基板１に
は、搭載される発熱体３、４の冷却領域に合わせた方形
の開孔部１ａ、１ｂが設けられている。１ｃは配線パタ
ーンである。また、発熱体３、４はボール・グリッド・
アレイ（ＢＧＡ）パッケージ構造をなしている。さら
に、平面型ヒートパイプ２の容器には吸熱部２ｃ側に、
開孔部１ａ、１ｂに嵌まる平板状で方形の凸部２ａ、２
ｂが、発熱体３、４に接触する高さになるように絞り加
工で形成されている。

【００１４】発熱体３、４は開孔部１ａ、１ｂを塞ぐよ
うにはんだバンプを介してプリント基板１上にはんだ付
けされて搭載される。また、平面型ヒートパイプ２は、
凸部２ａ、２ｂが開孔部１ａ、１ｂに嵌め込まれ、四隅
のネジ孔２ｄとプリント基板１のネジ孔１ｄがネジ５で
ネジ止めされて、プリント基板１に取り付けられる。

【００１５】この状態で、平面型ヒートパイプ２の凸部
２ａ、２ｂが発熱体３、４の裏面に押圧されて、発熱体
３、４に熱的に接触するとともに、平面型ヒートパイプ
２の吸熱部２ｃの平坦部分がプリント基板１の裏面に押
圧されて熱的に接触する。なお、本実施形態では、発熱
体３、４と凸部２ａ、２ｂは直接接触するように設計さ
れているが、伝熱シート、半田などをそれらの間に介在
させて接触させてもよい。

【００１６】本実施形態では、吸熱部２ｃの凸部２ａ、
２ｂで発熱体３、４を冷却することができるとともに、
吸熱部２ｃの平坦部分でプリント回路基板１をも冷却す
ることができる。また、平面型ヒートパイプ２はプリン
ト基板１の発熱体３、４が搭載される面の反対側の面に
装着されるので、プリント基板１の発熱体３、４が搭載
される側のスペースに制約があっても、平面型ヒートパ
イプ２の装着に影響することはない。

【００１７】図２は他の実施形態の部分断面図である。
本実施形態では、発熱体３、４はリード３ａ、４ａでプ
リント基板１に接続している。また、平面型ヒートパイ
プ２は、吸熱部２ｃの凸部２ａ、２ｂ上に伝熱シート６
を設け、伝熱シート６を介して発熱体３、４に熱的に接
続している。図２を用いて、平面型ヒートパイプ２の構
造を説明する。平面型ヒートパイプ２は、銅材やアルミ
ニウム材からなる容器から構成されている。そうして、
凸部２ａ、２ｂの内側に、高熱伝導体からなるブロック
７が容器の上板と下板に接合するように設けられてい
る。また、メッシュ８が凸部２ａ、２ｂの内面からブロ
ック７の側面に沿って下板の内面に接触するように設け
られている。ブロック７は熱伝達により発熱体３、４の
発熱を吸熱するとともに、作動流体との接触面積を増加
させ、さらに、発熱体３、４の支柱の機能をも有してい
る。また、メッシュ８は毛細管作用により作動流体の引
き込み効果を発現し、液相の作動流体を吸熱部に戻す。

【００１８】なお、本発明は上記実施形態に限らず、例
えば図３に示すように、発熱体３に平板状の熱拡散体３
ｃ（例えば放熱性のよいＣｕ−Ｗ合金からなる）を接合
し、平面型ヒートパイプ２の凸部２ａを熱拡散体３ｃの
外形に合わせた平皿状にしてもよい。そうして、熱拡散
体３ｃを凸部２ａに接触させると、発熱体３から凸部２
ａへの放熱性が向上し、また凸部２ａの位置決めを作業
性よく行うことができる。また、プリント基板１と平面
型ヒートパイプ２とを接着剤などで一体化してもよい。
上記実施形態において、プリント基板１はエポキシ樹
脂、ポリイミドなどからなる。また、発熱体３、４を構
成する被冷却素子のパッケージ構造は、ＱＦＰ（四辺か
らリードが出ている）、ＴＡＢ（テープキャリア方
式）、ＰＧＡ（ピン・グリッド・アレイ）などでもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
リント基板に搭載された発熱体からばかりでなく、プリ
ント基板自体からの発熱をも効率よく放熱し、また、プ
リント基板の発熱体が搭載されている側のスペースに制
約があっても、平面型ヒートパイプを装着できるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放熱構造を有する装置の一実施形
態の分解斜視図である。

【図２】他の実施形態の部分断面図である。

【図３】さらなる他の実施形態の部分断面図である。

【図４】従来の放熱構造を有する装置の断面図である。

【符号の説明】

１ プリント基板 １ａ、１ｂ 開孔部１ａ、１ｂ １ｃ 配線パターン １ｄ ネジ孔 ２ 平面型ヒートパイプ ２ａ、２ｂ 凸部 ２ｃ 吸熱部 ２ｄ ネジ孔 ３、４ 発熱体 ３ａ、４ａ リード ３ｃ 熱拡散体 ５ ネジ ６ 伝熱シート ７ ブロック ８ メッシュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開孔部を有するプリント基板と、前記プ
   リント基板の一方の側の前記開孔部上に搭載された発熱
   体と、前記プリント基板の他方の側に装着された平面型
   ヒートパイプとを有し、前記平面型ヒートパイプは吸熱
   部に凸部を有し、該凸部が前記開孔部に挿入されて前記
   発熱体に熱的に接触するように装着されていることを特
   徴とする放熱構造を有する装置。