JP2001284865A - ヒートシンク及びその製造方法、並びに、当該ヒートシンクを有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、設置時及び交換時に、様々な形状
や発熱量を有する発熱素子や様々な形状や寸法の設置場
所にきめ細やかかつ安価に対応することが可能なヒート
シンク及びその製造方法、並びに、当該ヒートシンクを
有する電子機器を提供することを例示的目的とする。 【解決手段】 本発明のヒートシンクは、筐体と、前記
筐体と分離可能に結合し、発熱部から熱を受けて前記発
熱部を放熱する冷却フィンと、前記冷却フィンを強制的
に冷却すると共に前記筐体に接続する冷却ファンとを有
し、各要素はそれぞれ単独で交換することできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電子機器に
設けられる放熱機構に係り、特に、電子機器に搭載され
た発熱性回路素子（発熱素子）から発生する熱を放出す
るヒートシンク及びその製造方法に関する。本発明の電
子機器は、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、
パーソナル・ディジタル・アシスタンツ（ＰＤＡ）、携
帯型ゲーム装置、各種ドライブなどの携帯型電子機器
と、ディスプレイ一体型やスリム型のデスクトップＰＣ
やワープロなどの省スペース型電子機器と、省スペース
型でないデスクトップＰＣやワープロとを含み、更に、
プリンタ、ファックス機、コピー機などの画像形成装置
を含む。本発明は、例えば、ノート型ＰＣのマザーボー
ドに実装される各種回路素子の放熱機構に好適である。

【０００２】

【従来の技術】ノート型ＰＣは典型的な携帯型電子情報
端末として広く市場に出回っている。ノート型ＰＣのマ
ザーボード（又はメインボード）は、ＣＰＵソケットや
様々なメモリ（ソケット）、チップセット、拡張スロッ
ト及びＢＩＯＳＲＯＭなどの回路素子を実装し、ＰＣの
性能や機能を直接的に左右する。

【０００３】近年のノート型ＰＣは、マザーボードに搭
載される各種回路素子の高速化と高機能化に伴って、発
熱素子の数が増加すると共にかかる回路素子からの発熱
量が増加する傾向にある。そこで、マザーボードに直接
に又はソケット等を介して実装される発熱素子及びその
他の回路素子を熱的に保護するためにマザーボードには
ヒートシンクと呼ばれる冷却装置が設けられている。

【０００４】ヒートシンクは典型的に多数の高伝熱性部
材（フィン組立体）からなる冷却（又は放熱）フィンを
有し、自然空冷によって発熱素子を冷却する。しかし、
近年の発熱素子の発熱量は自然空冷では対応できなくな
る傾向にある。そこで、ヒートシンクの冷却効果を高め
るために冷却ファンを更に有するファン付ヒートシンク
が提案されている。ファン付ヒートシンクはファンが発
生する空気流によってヒートシンクを強制的に冷却す
る。従来のファン付ヒートシンクは、ＣＰＵからの発熱
量が最も大きいために、典型的に、マザーボードのＣＰ
Ｕの上部に設けられている。

【０００５】ファン付ヒートシンクは、小型化及び剛性
を高めるため、冷却フィンと、当該冷却フィンの底面を
形成して発熱素子から冷却フィンへの熱伝達を可能にす
るベースと、冷却ファンを収納する収納部とをダイキャ
スト法により一体的に形成している。このような一体型
ヒートシンクは、発熱素子とベースとの接続面（受熱
面）から冷却フィンへの熱伝導を効率よく行えるため、
高い熱交換性能を有する。冷却フィンを冷却ファンと同
一平面上に（例えば、冷却フィンを冷却ファンの周り
に）配置して省スペース化を図るファン付ヒートシンク
も提案されている。かかる配置は、薄型化（ロープロフ
ィール化）が要請されている近年のノート型ＰＣに適し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の一体型
ファン付ヒートシンクは、設置時において、様々な形状
や発熱量を有する発熱素子や様々な形状や寸法の設置場
所にきめ細やかに対応することができなかった。例え
ば、冷却効率を高めるためにより大型の冷却ファンを使
用したい場合、冷却フィンをアルミニウム製から銅製に
したり冷却フィンを構成するフィン組立体の形状を変更
したりして冷却効率を変更したい場合、発熱素子や設置
場所の形状や寸法に合わせて筐体の形状や寸法を変更し
たい場合がある。ところが、いずれの場合にも、従来の
一体型ファン付ヒートシンクは不経済にもヒートシンク
全体を交換する必要とする。例えば、冷却ファンの周り
に冷却フィンが配置されていれば冷却ファンを大型のも
のに交換することはできないし、冷却フィンや冷却ファ
ンはそのままにして筐体の形状を変更することもできな
い。更に、アルミダイキャスト製のファン付ヒートシン
クの冷却フィンだけを銅製に変更することも不可能な場
合が多かった。この結果、電子機器毎に異なるヒートシ
ンクを設計しなければならず、電子機器のコストアップ
も招いた。

【０００７】同様に、従来の一体型ファン付ヒートシン
クは、そのうちの一の構成要素が破損した場合にもヒー
トシンク全体を交換しなければならず不経済であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、この
ような従来の課題を解決する新規かつ有用なヒートシン
ク及びその製造方法、並びに、当該ヒートシンクを有す
る電子機器を提供することを本発明の概括的目的とす
る。

【０００９】より特定的には、本発明は、設置時及び交
換時に、様々な形状や発熱量を有する発熱素子や様々な
形状や寸法の設置場所にきめ細やかかつ安価に対応する
ことが可能なヒートシンク及びその製造方法、並びに、
当該ヒートシンクを有する電子機器を提供することを例
示的目的とする。

【００１０】上記目的を達成するために、本発明の例示
的一態様としてのヒートシンクは、筐体と、前記筐体と
分離可能に結合し、発熱部から熱を受けて前記発熱部を
放熱する冷却フィンとを有する。また、代替的に、ヒー
トシンクは、筐体と、前記筐体と分離可能に結合し、発
熱部から熱を受ける受熱面と、前記受熱面の裏面側に形
成されて前記発熱部を放熱する冷却フィンを有する基部
とを有する。更に、前記冷却フィンは前記基部から取り
外し可能である。かかるヒートシンクは、筐体と冷却フ
ィンとが分離可能であるため、筐体又は冷却フィン単独
の交換が容易である。また、冷却フィンと基部とも分離
可能であるため、各要素の単独交換が容易である。ここ
でいう交換には、単に破損した筐体や冷却フィンを変更
する場合のみならず、材質や形状の変更（冷却フィンを
アルミニウム製から銅製にしたり冷却フィンを構成する
フィン組立体の形状を変更したりするなど）する場合も
含む。

【００１１】前記ヒートシンクは、前記冷却フィンを強
制的に冷却すると共に前記筐体に接続する冷却ファンを
更に有してもよく、前記冷却ファンと前記冷却フィンは
同一平面上に配置される。この場合、前記ヒートシンク
（ファン付ヒートシンク）は冷却機能を高めると共に冷
却フィンと冷却ファンとが同一平面上に配置するのでヒ
ートシンク自体の薄型化に寄与する。

【００１２】本発明の例示的一態様としての筐体は、放
熱のために、発熱部を放熱する冷却フィンを分離可能に
収納する収納部を有することを特徴とする。かかる筐体
は冷却フィンとは独立に形成されるため、電子機器内の
設置場所の寸法や形状に対応して自由に設計可能であ
り、また、筐体と冷却フィンとを独立して開発すること
ができる。

【００１３】前記筐体は、前記収納部に前記冷却フィン
を強制的に冷却する冷却ファンを更に収納することがで
き、前記冷却ファンと前記冷却フィンは同一平面上に配
置される。この場合、前記筐体は、冷却フィンと冷却フ
ァンとが同一平面上に配置するので筐体自体の薄型化に
寄与する。

【００１４】本発明の例示的一態様としての冷却フィン
は、発熱部を放熱する複数のフィン含むフィン組立体
と、当該フィン組立体を分離可能に収納する収納部を有
する筐体に前記フィン組立体とを接続するための接続部
とを有する。かかる冷却フィンは筐体とは独立に形成さ
れるため、発熱素子の寸法や形状、設置場所の寸法や形
状などに対応して自由に設計可能であり、また、筐体と
冷却フィンとを独立して開発することができる。また、
前記冷却フィンは、受熱面を形成する基部を更に有して
もよい。

【００１５】本発明の例示的一態様としてのヒートシン
クの製造方法は、筐体を成形する工程と、冷却フィンを
有して前記筐体に分離可能に結合する基部を成形する工
程と、前記筐体と前記基部とを分離可能に接続する工程
とを有する。かかる製造方法は、筐体と基部とを別個独
立に製造してこれらを接続するので、両者がそれぞれ寸
法、形状、材質などが異なる複数種類を有する場合に任
意の種類を選択することができ、冷却性能の異なるヒー
トシンクを製造することができる。前記基部を成形する
工程は、前記冷却フィンを鍛造法又はプレス法によって
形成されてもよい。この場合、高精度及び高強度の基部
を形成することができる。

【００１６】前記ヒートシンクの製造方法は、冷却ファ
ンを前記筐体に取り付ける工程を更に有してもよく、当
該工程は、前記冷却ファンと前記冷却フィンとを同一平
面上に配置することを特徴とする。この場合、前記ヒー
トシンクは、冷却フィンと冷却ファンとが同一平面上に
配置するのでヒートシンク自体の薄型化に寄与する。

【００１７】本発明の例示的一態様としての電子機器
は、発熱部を実装するプリント基板と、前記プリント基
板に設けられて前記発熱素子を冷却するヒートシンクと
を有する電子機器であって、前記ヒートシンクは、筐体
と、当該筐体と分離可能に結合し、発熱部から熱を受け
て前記発熱部を放熱する冷却フィンを有することを特徴
とする。更に、前記電子機器は、前記冷却フィンを強制
的に冷却すると共に前記筐体に接続する冷却ファンとを
更に有してもよく、前記冷却ファンと前記冷却フィンは
同一平面上に配置される。かかる電子機器は、上述のヒ
ートシンクを有するために各要素の単独交換が容易であ
ることから、電子機器の要求にきめ細やかに、かつ、経
済的に対応することができる。

【００１８】本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、
添付図面を参照して説明される実施例において明らかに
なるであろう。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４を参照して、
本発明の例示的一態様としてのファン付ヒートシンク１
１０を有する放熱機構１００について説明する。本実施
例の放熱機構１００は、主として、本発明のファン付ヒ
ートシンク１１０から構成される。放熱機構の要素とし
て、選択的に、貫通孔１６６が設けられたマザーボード
１６０を加えてもよい。放熱機構１００は、少なくとも
冷却フィン１４０を含む。ここで、図１は、本発明の例
示的一態様としての放熱機構１００の分解斜視図であ
る。また、図２は、放熱機構１００のマザーボード１６
０の裏面を示す斜視図である。図３は、図１に示すファ
ン付ヒートシンク１１０を示す概略拡大斜視図である。
図４は、本発明の例示的一態様としてのファン付ヒート
シンク１１０の内部を示す分解斜視図である。

【００２０】本実施例の放熱機構１００として、図１に
点線で示すＣＰＵ１５０（又は、ＭＰＵとも称する。広
義では、プロセッサを意味するものであって、以下、本
出願では、同様に扱うものとする。）を冷却するために
ＣＰＵ１５０上に熱的に接触して設けられるＣＰＵ１５
０用のファン付ヒートシンク１１０を利用している。必
要であれば、放熱機構１００は貫通孔１６６が設けられ
たマザーボード１６０を有してもよい。ファン付ヒート
シンク１１０は、筐体１２０と、冷却ファン１３０と、
複数の冷却フィン１４０（図４）とを有している。

【００２１】筐体１２０は、例えば、アルミニウム、
銅、窒化アルミニウム、人工ダイヤモンド、プラスチッ
ク等の高熱導電性材料から構成されるほぼ直方体形状フ
レームであり、上面１２２と、取付孔１２３ａと、取付
溝１２３ｂと、下面１２４と、吸気口１２５と、端面１
２６と、排気口１２７と、収納部１２８とを有する。更
に、下面１２４は、図４を参照するに、板状フィン１４
２が接続される基部１４４を含む。下面１２４及び基部
１４４は、ＣＰＵ１５０との接触熱抵抗を減少させるた
め平坦に形成されることが望ましい。ヒートシンク１１
０は板金加工、アルミダイキャストその他の方法によっ
て製造される。筐体１２０は、プラスチック製であれ
ば、例えば、射出成形によって形成されてもよい。筐体
１２０の一部（例えば、冷却ファン１３０と冷却フィン
１４０）は分割可能であってもよい。ここで、吸気口１
２５は、筐体１２０の上面側１２２と下面側１２４の両
方に設けられている。図３に示すように、吸気口１２５
は、上面１２２と下面１２４を貫通している。よりわか
り易くは、図４で示すように、下面側１２４にも吸気口
１２５が設けられているのが判る。このファン付きヒー
トシンク１１０（図１、図３）は、ヒートシンク１１０
の上下面１２２及び１２４の両面から吸気が可能であ
る。

【００２２】冷却ファン１３０及び／又は冷却フィン１
４０の交換又は保守の便宜のために、筐体１２０の上面
１２２は、図４に示すように、蓋部として、下面１２４
を含む本体部から取り外し可能に構成されることが好ま
しい。代替的に、図１に示すヒートシンク１１０の代わ
りに図４に示す蓋部のないヒートシンクを使用すること
もできるが、冷却ファン１３０の回転に伴う騒音を低減
するために蓋部が設けられることが好ましい。更に、図
４に示すように、本発明のファン付きヒートシンク１１
０は、冷却フィン１４０を下面１２４から取り外すこと
が可能である。つまり、本発明のファン付きヒートシン
ク１１０は、下面１２４と冷却フィン１４０とが分割さ
れて製造されている。

【００２３】筐体１２０は、冷却ファン１３０と冷却フ
ィン１４０とを収納部１２８に収納している。収納部１
２８は冷却フィン１３０を収納する半円部１２８ａと冷
却フィン１４０を収納する直方部１２８ｂとを有する。
収納部１２８は、冷却ファン１３０が発生する空気流が
通過する風洞空間としても機能する。筐体１２０もその
表面から放熱を行うことができるので、必要があれば、
上下面１２２及び１２４その他の面を突起状にして表面
積を増大させて放熱効果を高めてもよい。

【００２４】図１において、取付孔１２３ａ及び取付溝
１２３ｂは上下面１２２及び１２４を貫通してビス１７
０と係合する。ビス１７０を中空にして、マザーボード
１６０に設けられたＣＰＵ１５０を設置用のソケット１
５１を貫通するピン１７２と係合可能に構成してもよ
い。ソケット１５１はＣＰＵ１５０を交換可能にする。
代替的に、ビス１７０はマザーボード１６０の図示しな
い孔を貫通してマザーボード１６０に、必要があれば、
図示しないナットなどを介して固定される。この結果、
筐体１２０は、取付孔１２３ａ及び取付溝１２３ｂとビ
ス１７０を介して、マザーボード１６０に固定される。
もっとも、筐体１２０とＣＰＵ１５０を熱的に接続する
手段は問わない。例えば、両者を熱伝導性接着剤や半だ
付け（クリーム半だとリフロー炉を利用するなど）によ
って接着したり、先端にスリット付頭部を有する取付ピ
ンをマザーボード１６０の後述する面１６４から挿入し
て取付孔１２３ａ及び取付溝１２３ｂから突出した部分
にコイルばねを掛けて固定したりしてもよい。

【００２５】図１、図３及び図４において、吸気口１２
５は、上下面１２２及び１２４を貫通して冷却ファン１
３０を外部に連通させる。また、吸気口１２５はマザー
ボード１６０の後述する貫通孔１６６に連通していても
よい。端面１２６には排気口１２７が設けられており、
冷却ファン１３０及び冷却フィン１４０に連通してい
る。吸気口１２５は、ＣＰＵ１５０からの発熱と共に、
広くマザーボード１６０に実装されている発熱素子から
の暖気を筐体１２０内に導入する機能を有する。

【００２６】この結果、吸気口１２５は、上下面１２２
及び１２４においてマザーボード１６０の後述する面１
６２側の暖気を筐体１２０内に導入することができ、下
面１２４において貫通孔１６６を介してマザーボード１
６０の後述する面１６４からの暖気を筐体１２０内に導
入することができる。即ち、冷却ファン１３０の両側
（１２２及び１２４側）から、筐体１２０内に導入でき
る。導入された暖気は冷却ファン１３０によって後述す
る冷却フィン１４０に供給されて熱交換を経た後で排気
口１２７から排気される。導入された暖気はかかる熱交
換により冷却される。排気口１２７は、後述するノート
型ＰＣ２００の側部２２５に内蔵されている図示しない
放熱用板金又は側部２２５に設けられた排気口付近に連
通している。また、上述したように、暖気の熱は筐体１
２０の表面からも放出される。

【００２７】吸気口１２５は、本実施例では、冷却ファ
ン１３０の全部が外部に露出する程度の大きさを有する
が、その大きさは任意に設定することができ、また、必
要があれば、複数の孔（例えば、メッシュ構造）から構
成されてもよい。更に、吸気口１２５は、図３のよう
に、上下面１２２及び１２４に設けられているが、どち
らか一方だけに設けられてもよい。

【００２８】必要があれば、筐体１２０は、例えば、下
面１２４を有する底部を中空にして冷却水（水その他の
冷媒（例えば、フレオン、アルコール、アンモニア、ガ
ルデン、フロン等））を収容してヒートパイプ板を構成
してもよい。また、中空部にメッシュ（又はウイック）
を挿入して毛細管現象により冷却水を還流させると更に
効果的である。また、筐体１２０は、必要があれば、外
部のヒートパイプなどと接続されてもよい。ここで、ヒ
ートパイプは、アルミニウム、ステンレス、銅などで形
成された高低差のあるパイプを有する。パイプは、その
内側にガラス繊維や網状の細い銅線などで形成したウイ
ック材を張り、内部を減圧にして水などの冷却水を収納
する。低位置にある発熱体から熱を得ると冷却水が気化
して高位置に移動し、高位置において自然又は強制冷却
されて再び液化して低位置に戻るサイクルを繰り返して
発熱体を冷却する。

【００２９】また、他の実施の形態として、選択的に、
貫通孔１６６を利用して、ファン付きヒートシンク１１
０に接続されたヒートパイプ６１をマザーボード１６０
の裏面１６４に延伸させることが可能である。この実施
の形態を図８に示す。図８のファン付きヒートシンク１
１００の側面にヒートパイプ６１が連結されている。ヒ
ートパイプ６１は、マザーボード１６０の上面１６２か
ら貫通孔１６６を通じてマザーボード１６０の裏面１６
４に延伸する。図８中のヒートパイプ６１の点線部で、
吸気口１２５の下に位置する部分がマザーボード１６０
の貫通孔１６６を通過する。なお、図８では、マザーボ
ード１６０の図は省略している。ヒートパイプ６１は、
裏面１６４側で発熱性の電子部品などと図中の６２の位
置で連結して、その熱をファン付きヒートシンク１１０
０に移動させる。従って、ヒートパイプ６１により伝え
られる熱が冷却ファン１３０により放熱される。この構
成により、貫通孔１６６の裏面１６４からの吸気とヒー
トパイプの配置に兼用が可能となる。なお、図８のファ
ン付きヒートシンク１１００の構造は、図１、図３及び
図４のファン付きヒートシンク１１０と、ヒートパイプ
６１が連結されている以外は、同じである。従って、図
８では、冷却ファン１３０などの図は省略する。ここ
で、ヒートシンク１１００は、ヒートパイプ６１を取付
部材を利用し接続しているため、ヒートパイプ６１も自
由に分離可能である。この結果、ヒートパイプ６１の材
質等を変化させて、冷却性能を変化させることが可能で
ある。また、各要素１２０乃至１４０の交換を妨げるこ
とがない。

【００３０】冷却ファン１３０は回転して空気流を発生
することによって冷却フィン１４０を強制的に冷却す
る。冷却ファン１３０は、動力部１３２と、動力部１３
２に固定されるプロペラ部１３４とを有する。動力部１
３２は、典型的に、回転軸と、回転軸の周りに設けられ
たベアリングと、ベアリングハウスと、モータを構成す
る磁石とを有するが、動力部１３２は当業界で周知のい
かなる構造も使用することができるので、ここでは詳細
な説明は省略する。もっとも、ベアリングハウスへの電
熱を防止するためにベアリングハウスの内周壁面に断熱
部が形成されることが好ましい。断熱部は、例えば、フ
ッ素系樹脂、シリコン系樹脂などの低伝熱性材料を薄膜
上にして形成される。

【００３１】プロペラ部１３４は所望の角度に形成され
た所望の数の回転翼を有する。回転翼は等角的又は非等
角的に配置され、所望の寸法を有する。冷却ファン１３
０は、動力部１３２とプロペラ部１３４とは分割可能で
も分割不能でもよい。なお、冷却ファン１３０に接続さ
れる配線は図示が省略されている。前述した通り、冷却
ファン１３０は、吸気口１２５が筐体１２０の両側（１
２２及び１２４側）に設けられているので、両側から吸
気することができる。

【００３２】本実施例の冷却ファン１３０は、以下に説
明する冷却フィン１４０と同一平面上に配置されてお
り、それ自身が薄型に形成されている。このため、後述
するノート型ＰＣ２００に収納された場合にそのベース
２２０をロープロフィールに維持することができる。ま
た、冷却ファン１３０を有するヒートシンク１１０はマ
ザーボード１６０の一面（表面１６２）に対して平行に
配置されている。かかる構造も後述するノート型ＰＣ２
００のベース２２０の薄型化に寄与する。上述したよう
に、冷却ファン１３０の下部には、選択的に、マザーボ
ード１６０の貫通孔１６６が位置している。

【００３３】冷却フィン１４０は、図４のように、整列
した多数の板状フィン１４２と、筐体１２０の一部を構
成する基部１４４からなる。冷却フィン１４０は、凸形
状を有して表面積を増加させているので放熱効果が増加
している。もっともフィン１４２の形状は板状に限定さ
れず、ピン状、湾曲形状など任意の配置形状を採用する
ことができる。また、フィン１４２は、一定間隔で横に
整列する必要はなく、放射状に配置されたり、基部１４
４又は下面１２４に対して傾斜して配置されたりしても
よい。また、フィン１４２は冷却ファン１３０の周りに
配置されてもよい。フィン１４２の数も任意に設定する
ことができる。フィン１４２はアルミニウム、銅、窒化
アルミニウム、人工ダイヤモンド、プラスチックなどの
高熱伝導性材料で形成されることが好ましい。フィン１
４２は、金型成形、圧入、ロウ付け、溶接、射出成形な
どによって形成される。

【００３４】基部１４４は、図４のように筐体１２０の
一部を構成し、後述するＣＰＵ１５０の受熱面として機
能する。そのため、基部１４４はＣＰＵ１５０に対し完
全に密着して熱伝導を良好にする必要がある。基部１４
４の前記受熱面の裏面には、多数のフィン１４２が接続
する。基部１４４は、アルミニウム、銅、窒化アルミニ
ウム、人工ダイヤモンド、プラスチックなどの高熱伝導
性材料で形成されることが好ましい。更に、基部１４４
は、単独で形成されもよいし、フィン１４２と一体化し
た状態で形成されてもよい。フィン１４２と基部１４４
とが一体化されて成形されれば、熱抵抗が減少すること
から、熱伝導性を向上させることができる。

【００３５】基部１４４は、金型成形、圧入、ロウ付
け、溶接、射出成形などによって形成される。本実施例
において、筐体１２０には、基部１４４が嵌め込まれる
部分に孔１４６が形成されており、基部１４４は筐体１
２０の一部を構成する。しかし、基部１４４が筐体１２
０の一部を構成せず、筐体下面１２４に接続されてもよ
い。

【００３６】以下、冷却フィン１４０の製造方法につい
て説明する。冷却フィン１４０の製造方法としては、金
属材料を加工する方法が一般的であり、その種類として
は、鍛造法やプレス法がある。鍛造法やプレス法は、フ
ィン１４２と基部１４４を一体型として成形することが
できる。鍛造法とは、熱した金属の塊に対して、圧力を
加えることで、凹凸を形成していく方法である。例え
ば、図４に示す冷却フィン１４０は、所望の凹凸を有す
る金型を形成し、金属塊をその金型によって加圧し、形
成する。鍛造法は、金属を打ち抜いたり、溶融したりし
ないので、鍛流線が金型に沿った形状を有するため、強
度を失うことなく成形することが可能である。

【００３７】一方、プレス法は、図５及び図６を使用し
て説明する。ここで、図５は、プレス法の工程を説明す
るための概要図である。図６は、図５の方法で成形され
た冷却フィン１４０の断面図である。図５によれば、冷
却フィン１４０板状の金属Ｍから製造される。プレス法
では、例えば、角形状の加圧部材Ａを有するプレス順送
り金型が使用される。まず、図５に示すように、板状の
金属塊Ｍは、角形状の加圧部材Ａによってプレス（加
圧）され、凹部が形成される。プレス順送り金型は、加
圧部材Ａを順送りにプレスして、次々に金属板Ｍに凹部
を形成していく。これにより、金属板Ｍには、図６に示
すように、所望の数の凹部が形成され、その凹部に対応
する凸部としてフィン１４２が形成される。

【００３８】収納部１２８のうち冷却フィン１４０を載
置する部分の真下にＣＰＵ１５０が配置される。換言す
れば、取付孔１２３ａ及び取付溝１２３ｂで囲まれた部
分の収納部１２８に冷却フィン１４０は形成される。上
述のように冷却フィン１４０（の基部１４４）とＣＰＵ
１５０とは熱的に接続しており、この結果、ＣＰＵ１５
０からの熱は効率的に冷却フィン１４０に熱伝達され
る。また、冷却フィン１４０は冷却ファン１３０からの
送風を受けて効率よく放熱を行うことができる。

【００３９】冷却フィン１４０は、熱交換部であるた
め、ファン付ヒートシンク１１０を構成する他の要素よ
りも良好な熱伝導性が求められる。特に、冷却効果を向
上させるためには、冷却フィン１４０の形状、サイズ及
び材質等を変更することが最も効率的である。また、冷
却フィン１４０は、冷却ファン１３０のように電気的な
接続が必要ないため、比較的交換しやすい部材である。
そこで、本発明のヒートシンク１１０は、従来は一体化
で形成されていた筐体１２０と冷却フィン１４０とを分
割することで、冷却フィン１４０単独の交換を可能とす
る。

【００４０】本実施例の冷却フィン１４０は、基板１４
４上にフィン１４２が一体化して形成されている。冷却
フィン１４０は、例えば、接着剤によって筐体１２０に
接続される。接着剤は、熱伝導性の高い接着剤が利用さ
れる。更に、冷却フィン１４０は、交換に便利なよう
に、筐体１２０の下面１２４とＣＰＵ１５０とに狭持さ
れるように接続してもよい。この場合、冷却フィン１４
０の基部１４４は、筐体１２０に設けられている孔１４
６よりも大きな面積で形成されている。このような取り
付け方法では、冷却フィン１４０に対し、新たに取り付
け部材を設ける必要がないため、取り付け工程の簡略化
を図ることができる。

【００４１】本発明のファン付きヒートシンク１１０
は、筐体１２０、冷却ファン１３０、冷却フィン１４０
とがそれぞれ独立、分離した構造であるため、その組み
合わせによって、所望の冷却性能をコントロールするこ
とができる。そのため、ヒートシンク１１０は、設置時
に、様々な形状や発熱量を有する発熱素子や様々な形状
や寸法の設置場所にきめ細やかに対応することができ
る。従って、電子機器毎に異なるヒートシンクを設計す
る必要がなく、電子機器のコストアップを防止すること
が可能である。

【００４２】ここで、従来のファン付きヒートシンクも
冷却ファンは取り外しが可能であった。しかし、冷却効
率を高めるためにより大型の冷却ファンを使用したい場
合に冷却ファンを交換することは、筐体への取付部材の
構造やプロペラ部のサイズによって困難を極めていた。
そのため、従来、冷却ファンの交換は行われず、ヒート
シンク全体を交換していた。また、冷却ファンが破損し
た場合にもヒートシンク全体を交換しなければならず不
経済であった。しかしながら、本発明のファン付きヒー
トシンク１１０は、冷却ファン１３０を交換する際に、
かかる冷却ファン１３０にあった形状を有する筐体１２
０を選択するが可能であることから、従来のように全体
を交換するよりは経済的である。また、ヒートシンク１
１０は、構成要素１２０乃至１４０の相性を相互的に考
慮し、冷却性能の最適化を行うことができるため、より
高性能の冷却が可能となる。

【００４３】また、本発明のファン付きヒートシンク１
１０は、要素１２０乃至１４０の材質等を変化させるこ
とで、重量を低減することができる。例えば、冷却フィ
ン１４０の形状を維持し、材質を銅（Ｃｕ）からアルミ
ニウム（Ａｌ）に変更すれば、重量は１／３以下にな
る。このように、ファン付きヒートシンク１１０の重量
が低減すれば、かかるヒートシンク１１０を有する後述
するノート型ＰＣ２００の重量の低減化にも繋がる。更
に、本発明はファン付きヒートシンク１１０に限定され
ず、筐体１２０と冷却フィン１４０からなるヒートシン
ク１１０ａであってもよい。例えば、ヒートシンク１１
０ａの重量を低減させたい場合は、上記のように、ヒー
トシンク１１０ａの材質を銅（Ｃｕ）からアルミニウム
（Ａｌ）に変更することが効果的である。しかし、アル
ミニウムは、銅よりも熱伝導率が低く、熱交換性能が低
下する可能性がある。そこで、冷却フィン１４０は銅製
のものをそのまま使用して高い熱交換性を保持させつ
つ、筐体をアルミニウム製に交換し、重量を低減化し
た。これにより、冷却性能を落とすことなく、重量を低
減することが可能である。

【００４４】ファン付きヒートシンク１１０の製造方法
を、簡略的に説明する。まず、筐体１２０が、例えば、
アルミダイキャスト法によって形成される。その後、別
の工程によって形成された、冷却ファン１３０が筐体１
２０に取り付けられる。この時、筐体１２０には、図示
されないリード線引出孔が開設されており、かかる引出
孔を介して、冷却ファン１３０とマザーボードのリード
線とが接続する。これにより、冷却ファンは、マザーボ
ード１６０と電気的に接続する。次に、冷却フィン１４
０が、例えば、接着剤等を利用して筐体１２０に嵌め込
まれて、ファン付きヒートシンク１１０が製造される。
製造後、ヒートシンク１１０は、例えば、冷却性能向上
のため、破損した要素のため、重量低減化のために各要
素１２０乃至１４０を交換することができる。

【００４５】上記製造方法によって形成されたファン付
きヒートシンク１１０は、各要素１２０乃至１４０を個
別に製造し、その組み合わせによって発熱素子の寸法や
形状、設置場所の寸法や形状などに対応するため、開発
段階において、設計の自由度を上昇させることができ
る。また、各要素１２０乃至１４０に関する開発を個別
に行うことができるため、開発スピードを向上させるこ
ともできる。

【００４６】本実施例のファン付ヒートシンク１１０
は、冷却ファン１３０が冷却フィン１４０の上部に配置
される構造よりも放熱効率が一般に高い。これは、
（１）冷却ファンが冷却フィンの上部にあると、動力部
の真下にある冷却フィンの部分にプロペラ部からの送風
量が少なくなり効果的な冷却が行えないこと、及び、
（２）ＣＰＵの発熱源はその中央部に集中しているこ
と、などによる。

【００４７】また、かかる構造はファン付ヒートシンク
１１０自体を薄型にするため、ロープロファイルなノー
ト型ＰＣに対して有用である。更に、かかる構造は、選
択的に設けられたマザーボード１６０の貫通孔１６６と
冷却ファン１３０との連通を容易にする。もっとも、冷
却ファン１３０とマザーボード１６０の貫通孔１６６と
の連通が確保される限り、冷却ファン１３０と冷却フィ
ン１４０とは同一平面上に配置される必要はないことが
理解されるであろう。

【００４８】選択的に、冷却フィン１４０と上面１２２
とをその間に熱伝導弾性体（例えば、シリコンゴムな
ど）を介在させることにより熱伝導させて放熱効果を高
めてもよい。かかる構造は、冷却フィン１４０が冷却フ
ァン１３０の回転に伴う振動及び振動に伴う雑音の除去
にも寄与する。熱伝導弾性体が冷却ファン１３０の回転
に伴う振動を吸収することによりビス１７０の緩みも防
止することができる。

【００４９】マザーボード１６０はＣＰＵソケット１５
１や様々なメモリ（ソケット）、チップセット、拡張ス
ロット及びＢＩＯＳＲＯＭなどの回路素子を実装するプ
リント基板であり、表面１６２、裏面１６４及び両面１
６２及び１６４を貫通する貫通孔１６６を有する。ここ
で、貫通孔１６６の設置は、任意であり、マザーボード
１６０の両面１６２及び１６４をより効果的に冷却する
ために設けられている。図１及び図２においては、マザ
ーボード１６０に実装されるその他の各種回路素子は省
略されている。

【００５０】ＣＰＵソケット１５１の近傍には図示しな
いメモリ（ＳＲＡＭなど）とＣＰＵ用チップセットが配
置されている。ＣＰＵ用チップセットは、ＣＰＵ１５０
とメモリを相互に接続してその間のデータフローを制御
する機能を有し、典型的に、ＣＰＵ１５０とメモリとの
間に配置される。メモリもＣＰＵ用チップセットも発熱
素子である。貫通孔１６６はメモリやＣＰＵ用チップセ
ットの配置を妨げないように設けられる。

【００５１】貫通孔１６６は、裏面１６４の換気のため
に、少なくとも約８ｍｍ以上、好ましくは、約１０ｍｍ
以上の直径を有する。「約８ｍｍ」とは、マザーボード
１６０上に典型的に設けられているネジ孔や検査用孔は
含まない趣旨である。これらのネジ孔等は裏面１６４の
換気には小さすぎるからである。本実施例において、貫
通孔１６４の形状は円形であったが、これに限らず、楕
円、多角形など任意の形状を有することができる。換言
すれば、貫通孔１６６は、少なくとも約１６πｍｍ²以
上、好ましくは、約２５πｍｍ²以上の面積を有する。
貫通孔１６６は、冷却ファン１３０に連通する必要があ
る。「連通」とは、冷却ファン１３０が貫通孔１６６を
介して裏面１６４を換気することができるという意味で
ある。

【００５２】貫通孔１６６は一つの孔が上述の面積を有
してもよいが、複数の孔に分割されてそれらの孔の総面
積が上述の面積の要件を満足すれば足りる。この場合に
は、複数の孔は近接して配置されることが好ましい。近
接の程度は、各孔と冷却ファン１３０との連通を確保す
るのに十分な程度である。例えば、貫通孔１６６はマザ
ーボード１６６に設けられたメッシュ孔であってもよ
い。また、各孔の形状や大きさは同一であってもよい
し、異なってもよい。

【００５３】放熱機構１００の動作は、図７を参照して
以下に説明する放熱機構１００を適用可能なノート型Ｐ
Ｃ２００の動作において説明する。ここで、図７は、本
発明のノート型ＰＣ２００の概略斜視図である。図７に
示すように、ノート型パソコン２００は、ヒンジ２０２
によって接続された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ベゼル
フレーム２１０とベース２２０とを有している。ＬＣＤ
ベゼルフレーム２１０にはＬＣＤ画面２１２が配置され
ている。典型的に、ベース２２０はプラスチック材料か
らなり、厚さ約５０ｍｍ以下で、好ましくは、厚さ約２
０乃至３０ｍｍを有する。本発明の放熱機構１００はフ
ァン付きヒートシンク１１０を利用し、かかるヒートシ
ンク１１０は冷却ファン１３０を冷却フィン１４０の上
部に配置せずに同一平面上に配置しているので、ロープ
ロフィールベース２２０を維持することができる。ＬＣ
Ｄベゼルフレーム２１０は、ＬＣＤ画面２１２を保持す
る実質的に矩形状を有する。

【００５４】ベース２２０は、情報タイプ用のキーボー
ドセクション２２２を含んでいるが、キーボードの種類
及びキーボード配列は種類を問わない。キーボードの種
類は、１０１、１０６、１０９、エルゴノミックなどを
問わず、キーボード配列もＱＷＥＲＴＹ配列、ＤＶＯＲ
ＡＫ配列、ＪＩＳ配列、新ＪＩＳ配列、日本語入力コン
ソーシアム基準配列（ＮＩＣＯＬＡ：Ｎｉｈｏｎｇｏ
Ｎｙｕｒｙｏｋｕ ＣＯｎｔｈｏｔｉｕｍ Ｌａｙｏｕ
ｔ）などを問わない。

【００５５】ベース２２０は、マウス機能の一部をエミ
ュレートするポインティングデバイス２２４も含んでい
る。図７に示す構造に関わらず、ポインティングデバイ
ス２２４はマウス、トラックボール、トラックパッド、
タブレット、ディジタイザー、ジョイスティック、ジョ
イパッド、タッチパネル、スタイラスペンなどを含む。

【００５６】また、ベース２２０は、側部２２５におい
て内部に図示しない放熱用板金及び／又は排気口を有す
る。かかる放熱用板金及び／又は排気口は排気口１２７
に連通している。即ち、排気口１２７近傍の下面１２４
は放熱用板金に接続されたり、排気口１２７から放出さ
れる空気は放熱用板金に吹き付けられたり、側部２２５
の排気口から外部に放出可能に構成されている。放熱用
板金に接続されるとファン付ヒートシンク１１０の温度
は恒常的にほぼ一定に（例えば、室温に）維持される。

【００５７】動作において、ノート型ＰＣ２００のユー
ザはキーボード２２２又はポインティングデバイス２２
４を操作してベース２２０に収納された図示しないハー
ドディスクに格納されたプログラムを実行する。このと
き、ＣＰＵ１５０はハードディスク及び図示しないＲＯ
Ｍから必要なデータを図示しないメモリにダウンロード
する。この際、ＣＰＵ１５０から発生する熱は、熱結合
されたファン付ヒートシンク１１０の筐体１２０及び筐
体１２０の下面１２４を介して冷却フィン１４０に熱伝
達する。この結果、冷却フィン１４０及び筐体１２０の
表面から当該熱は自然空冷される。また、冷却ファン１
３０からの送風は冷却フィン１４０を強制冷却する。

【００５８】マザーボード１６０の表面１６２に実装さ
れているメモリやＣＰＵ用チップセットその他の発熱素
子からの暖気は、冷却ファン１３０によって貫通孔１６
６を介さずに吸気口１２５から筐体１２０の内部に導入
される。導入された暖気は冷却ファン１３０によって収
納部（風洞空間）１２８から排気口１２７へ排気され
る。暖気は収納部１２８を通過する間に冷却フィン１４
０及び筐体１２０との熱交換により冷却される。冷却フ
ィン１４０が冷却ファン１３０による強制冷却を受ける
ことは上述のとおりである。また、排気口１２７から排
出された空気は放熱用板金に吹き付けられて更に冷却さ
れるか、側部２２５に設けられる排気口から外部に排出
される。

【００５９】マザーボード１６０の裏面１６４に実装さ
れている発熱素子からの暖気は、冷却ファン１３０によ
って貫通孔１６６を介して吸気口１２５から筐体１２０
の内部に導入される。導入された暖気は冷却ファン１３
０によって収納部（風洞空間）１２８から排気口１２７
へ排気される。暖気は収納部１２８を通過する間に冷却
フィン１４０及び筐体１２０との熱交換により冷却され
る。冷却フィン１４０が冷却ファン１３０による強制冷
却を受けることは上述の通りである。また、排気口１２
７から排出された空気は放熱用板金に吹き付けられて更
に冷却されるか、側部２２５に設けられる排気口から外
部に排出される。

【００６０】この結果、ＣＰＵ１５０及びその他の回路
素子は、マザーボード１６０の表面１６２にあると裏面
１６４にあるとを問わず、熱的に保護される。また、フ
ァン付ヒートシンク１１０は、設置時、様々な形状や発
熱量を有する回路素子や様々な形状や寸法の設置場所に
きめ細やかに対応し、最適な冷却性能を有するため、各
素子を熱的に保護する。従って、ノート型ＰＣ２００の
回路素子は熱破壊、熱劣化及び誤動作を受けることな
く、ユーザは所期の処理を行うことができる。また、プ
ラスチック材料からなるベース２２０も発熱により熱変
形や低温火傷を招くことがない。

【００６１】また、本実施例の形態は、ファン付きヒー
トシンク１１０がマザーボード１６０の上下両面から吸
気し、排気口１２７から排気する場合を例示的に説明し
たが、空気の流れがこの逆であってもよい。この場合に
は、排気口１２７を吸気口として利用して、ファン付き
ヒートシンク１１０がマザーボード１６０の上下両面を
排気する構成となる。

【００６２】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。例えば、本発明の放熱機構が適用可
能な電子機器はノート型パソコンに限定されず、デスク
トップ型ＰＣ、ワードプロセッサ、パーソナル・ディジ
タル・アシスタンツ（ＰＤＡ）その他の携帯型電子機器
（携帯型ゲーム装置、各種ドライブなど）に広く適用す
ることができる。

【００６３】

【発明の効果】本発明のヒートシンク及びその製造方
法、並びに電子機器によれば、筐体と冷却フィンを独立
に複数種類開発してその中から寸法、形状、冷却効率な
どの要求に適合した種類を任意に組み合わせることが可
能であるので上記要求にきめ細やかに、かつ、経済的に
対応することができる。また、交換が必要な要素のみを
交換すればよいので全体を交換するよりは経済的であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的一態様としての放熱機構の分
解斜視図である。

【図２】 図１に示す放熱機構のマザーボードを裏面か
ら見た斜視図である。

【図３】 図１に示す放熱機構のファン付ヒートシンク
の概略拡大斜視図である。

【図４】 図３に示すファン付ヒートシンクの内部を示
す斜視図である。

【図５】 プレス法の工程を説明するための概要図であ
る。

【図６】 図５の方法で成形された冷却フィンの断面図
である。

【図７】 図１に示す放熱機構を適用可能なノート型パ
ーソナルコンピュータの概観斜視図である。

【図８】 本発明の別の例示的一態様としてのファン付
きヒートシンクの概略斜視図である。

【符号の説明】

１００ 放熱機構 １１０ ファン付ヒートシンク １２０ 筐体 １２５ 吸気口 １２７ 排気口 １２８ 収納部 １３０ 冷却ファン １４０ 冷却フィン １４２ フィン １４４ ベース １５０ ＣＰＵ １６０ マザーボード １６６ 貫通孔 ２００ ノート型パーソナルコンピュータ ２１０ ＬＣＤベゼルフレーム ２２０ ベース

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体と、 前記筐体と分離可能に結合し、発熱部から熱を受けて前
   記発熱部を放熱する冷却フィンとを有するヒートシン
   ク。
2. 【請求項２】 筐体と、 前記筐体と分離可能に結合し、発熱部から熱を受ける受
   熱面と、前記受熱面の裏面側に形成されて前記発熱部を
   放熱する冷却フィンを有する基部とを有するヒートシン
   ク。
3. 【請求項３】 前記冷却フィンは前記基部から取り外し
   可能な請求項２記載のヒートシンク。
4. 【請求項４】 前記冷却フィンを強制的に冷却すると共
   に前記筐体に接続する冷却ファンを更に有する請求項１
   又は２記載のヒートシンク。
5. 【請求項５】 前記冷却ファンと前記冷却フィンは同一
   平面上に配置される請求項４記載のヒートシンク。
6. 【請求項６】 放熱のための筐体において、 発熱部を放熱する冷却フィンを分離可能に収納する収納
   部を有することを特徴とする筐体。
7. 【請求項７】 前記収納部は前記冷却フィンを強制的に
   冷却する冷却ファンを更に収納する請求項６記載の筐
   体。
8. 【請求項８】 前記冷却ファンと前記冷却フィンは同一
   平面上に配置される請求項７記載の筐体。
9. 【請求項９】 発熱部を放熱する複数のフィン含むフィ
   ン組立体と、 当該フィン組立体を分離可能に収納する収納部を有する
   筐体に前記フィン組立体とを接続するための接続部とを
   有する冷却フィン。
10. 【請求項１０】 前記冷却フィンは受熱面を形成する基
    部を更に有する請求項９記載の冷却フィン。
11. 【請求項１１】 筐体を成形する工程と、 冷却フィンを有して前記筐体に分離可能に結合する基部
    を成形する工程と、 前記筐体と前記基部とを分離可能に接続する工程とを有
    するヒートシンクの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記基部を成形する工程は、前記冷却
    フィンを鍛造法又はプレス法によって形成する請求項１
    １項記載の製造方法。
13. 【請求項１３】 冷却ファンを前記筐体に取り付ける工
    程を更に有する請求項１１記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記冷却ファンを前記筐体に取り付け
    る工程は、前記冷却ファンと前記冷却フィンとを同一平
    面上に配置することを特徴とする請求項１３記載の製造
    方法。
15. 【請求項１５】 発熱部を実装するプリント基板と、 前記プリント基板に設けられて前記発熱素子を冷却する
    ヒートシンクとを有する電子機器であって、 前記ヒートシンクは、 筐体と、 当該筐体と分離可能に結合し、発熱部から熱を受けて前
    記発熱部を放熱する冷却フィンを有することを特徴とす
    る電子機器。
16. 【請求項１６】 前記冷却フィンを強制的に冷却すると
    共に前記筐体に接続する冷却ファンを更に有する請求項
    １５記載の電子機器。
17. 【請求項１７】 前記冷却ファンと前記冷却フィンは同
    一平面上に配置される請求項１６記載の電子機器。