JP2003297986A - 伝熱部材及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えばノートパソコン本体内部のＣＰＵ等の発
熱部品からの熱を液晶表示部側の筐体に効率よく伝達で
きるようにする。 【解決手段】２つの受熱部２，３の間に熱移送部４を挟
み、その受熱部２，３の熱移送部４を挟む面２ａ，３ａ
を凹凸面等の平面でない面とすることにより、受熱部
２，３と熱移送部４との接触面積を大きくすることで、
より多くの熱を熱移送部４により速く伝える。また、熱
移送部４の一部を断熱テープ等の補強材にて補強して熱
移送部４が破損することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は伝熱部材及びこれを
備えた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノートパソコンなどの電子機器におい
て、筐体内部の温度上昇は機器の性能及び寿命に悪影響
を及ぼし、さらに筐体表面の温度上昇はユーザーの使用
感に悪影響を及ぼすことから、電子機器の冷却は重要な
意味を持つ。

【０００３】近年、電子機器の高性能化に伴い、筐体内
部に配置されている半導体素子等の発熱部品の発熱量は
年々増加する傾向にある。一方、ユーザーは、より薄く
て小さな電子機器を求める傾向にある。このことは、発
熱量が年々増加するにもかかわらず、その熱を放出すべ
き場所が少なくなることを意味する。

【０００４】そこで、電子機器の冷却効果とコンパクト
化を達成するために、従来、例えばノートパソコンにお
いては、伝熱構造を持つヒンジとヒートパイプとを組み
合わせ、パソコン本体の筐体内部に配置の半導体素子等
の熱を液晶表示部のキャビネット部に伝えるという方式
が採られている。しかし、この方式では、ヒンジ部の部
材に、ヒートパイプと比較して熱伝導率の劣る部材が使
用されているので、ヒンジ部がボトルネックとなり、半
導体素子等の熱を充分に液晶表示部のキャビネットに伝
えることができない。

【０００５】このような問題を解決する技術として、特
開平７−１０９１７１号公報に示されるように、金属よ
りも熱伝導性が高くて、柔軟性のあるグラファイト熱伝
導体を用いたコールドプレート（図５参照）が開発され
ている。このように電子機器の冷却にグラファイト熱伝
導体を利用することにより、例えばノートパソコンにお
いてＣＰＵ等の発熱部品の熱を液晶表示部に伝えること
が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グラフ
ァイト熱伝導体は、広がり方向の熱伝導性には優れてい
るものの、厚さ方向の熱伝導性が悪い。そのため、例え
ば受熱部分においてはＣＰＵ等の発熱部品からの熱がグ
ラファイト熱伝導体に充分に伝わらない。

【０００７】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
ものであり、例えばノートパソコン本体内部のＣＰＵ等
の発熱部品からの熱を液晶表示部側の筐体に充分に伝え
ることが可能な伝熱部材の提供と、そのような特徴を有
する伝熱部材を備えた電子機器の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の伝熱部材は、シ
ート状の熱移送部と２つの受熱部とを有し、その各受熱
部には平面でない面が形成されており、これら受熱部の
平面でない面の間に前記熱移送部が挟まれていることを
特徴としており、より具体的には、前記受熱部の熱移送
部を挟む面が、凹凸が一方向に周期的に繰り返す形状に
加工されていることによって特徴づけられる。

【０００９】本発明の伝熱部材によれば、受熱部と熱移
送部とが接触する面を凹凸面等の平面でない面としてい
るので、受熱部と熱移送部との接触面積が広くなり、受
熱部と熱移送部の接触部分が平坦な場合と比較して、よ
り多くの熱を熱移送部に速く伝えることができる。ある
いは、伝熱量及び伝熱速度を従来の場合と同じとした場
合、受熱部の形状寸法を小さくすることができる。ま
た、受熱部と熱移送部との接触抵抗が大きくなるので、
熱移送部が外力にて引っ張られても受熱部の間から抜け
難い。

【００１０】本発明の伝熱部材において、受熱部の熱移
送部を挟む面の形状を凹凸が一方向に周期的に繰り返す
形状とする場合、その凹凸のピッチが、凹凸を繰り返す
方向と交差する方向における当該受熱部の一方側から他
方側に向かうに従って狭くなるようにしてもよいし、ま
た、凹凸の深さが、同様に受熱部の一方側から他方側に
向かうに従って浅くなるようにしてもよい。なお、凹凸
の深さとは、凹部の底部から凸部の頂部までの高さのこ
とである。さらに、本発明の伝熱部材において受熱部の
熱移送部を挟む面の全体形状を略扇形に加工してもよ
い。

【００１１】このような形状とすると、受熱部と熱移送
部との接触面積を充分に確保しながら、熱移送部の端部
に引っ張り応力が集中することを避けることが可能にな
り、熱移送部の亀裂を防止することができる。また、熱
移送部を帯状または紐状等に纏めやすくなる。

【００１２】本発明の伝熱部材において、２つの受熱部
を、当該受熱部の熱伝導度以上の熱伝導度を有する部材
にて相互に接合してもよい。このような構成を採用すれ
ば、２つの受熱部の一方が他方よりも多くの熱を受けた
場合であっても、熱移送部に熱をより速く伝えることが
できる。

【００１３】本発明の伝熱部材において、熱移送部を断
熱テープ等の補強材にて補強しておけば、熱移送部の破
損を予防することができる。

【００１４】本発明の伝熱部材において、熱移送部をグ
ラファイト熱伝導体で構成してもよい。この場合、熱移
送部が柔軟性を有する部材となるで、受熱部と放熱部
（表示部等）との間に屈曲部が存在するような構造の機
器にも有効に使用することができる。なお、グラファイ
ト熱伝導体は、シート状で破れやすく、組立てやメンテ
ナンスなどの際に取り扱いが面倒であるという欠点があ
るが、このようなグラファイト熱伝導体を熱移送部に用
いても、前記したように熱移送部を２つの受熱部で挟む
構造とし、また帯状または紐状に纏めたり補強等を行う
ことにより、そのような欠点を解消することができる。

【００１５】本発明において、以上の特徴を有する伝熱
部材をノートパソコン等の電子機器に設けておけば、Ｃ
ＰＵ等の発熱部品の冷却性能が向上するので、機器の薄
型化・小型軽量化を達成できる。また、この場合、熱移
送部を補強する補強材を、電子機器の構成部品に固定し
ておけば、熱移送部が破損し難くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１７】＜実施形態１＞図１は本発明の実施形態の
構造を示す分解斜視図である。

【００１８】図１に示す伝熱部材１は、２つの受熱部
２，３と熱移送部４からなり、その２つの受熱部２，３
の間に熱移送部４が挟まれている。

【００１９】受熱部２，３は、ブロック状の部材（例え
ば銅製）であり、電子機器（図示せず）内に配置された
ＣＰＵ等の発熱部品１０から発生する熱を熱伝導にて吸
熱する機能を有する。各受熱部２，３の熱移送部４を挟
む面（熱移送部４との接触面）２ａ，３ａは平面でない
面、例えば一方向に凹凸が周期的に連続する波形状の凹
凸面となっている。なお、受熱部２，３の各面２ａ，３
ａは略同形状であり、これら２つの面２ａ，３ａを合わ
せた状態で、その各凸部と凹部とが相互に嵌まり合うよ
うになっている。

【００２０】熱移送部４は、柔軟性を有するシート状の
部材であり、受熱部２，３が吸熱した熱を移送する機能
を有する。熱移送部４は、２つの受熱部２，３の間に挟
み込まれることにより、波形に変形するようになってい
る。なお、熱移送部４は、柔軟性を有するシート状の部
材であれば、特に限定はされないが、熱伝導性が高いも
のが好ましく、例えばグラファイト熱伝導体を用いるこ
とが好ましい。

【００２１】以上の構造の伝熱部材１において、ＣＰＵ
等の発熱部品１０から発生した熱は受熱部２，３にて吸
熱されて熱移送部４へ熱伝達される。ここで、この実施
形態では、受熱部２，３と熱移送部４とが接する接触面
を、凹凸が一方向に周期的に連続する波形状の凹凸面と
しているので、受熱部２，３と熱移送部４との接触面が
平面である場合（従来の場合）と比較して接触面積が広
くなり、より多くの熱を熱移送部４に速く伝えることが
できる。あるいは、伝熱量及び伝熱速度を従来の場合と
同じとした場合、受熱部２，３の形状寸法を小さくする
ことができ、重量も軽くすることができる。

【００２２】また、受熱部２，３と熱移送部４との接触
面を凹凸面とすることにより、接触抵抗が大きくなるの
で、例えば熱移送部４が外力にて引っ張られても、受熱
部２と受熱部３との間から抜け難くなる。さらに、２つ
の受熱部２と受熱部３とが、凹凸の嵌合構造となるの
で、伝熱部材を製造する工程の１つである、２つの受熱
部２，３にて熱移送部４を挟む工程での作業が容易にな
る。

【００２３】＜実施形態２＞本発明の他の実施形態を以
下に説明する。

【００２４】まず、本発明の伝熱部材を電子機器の内部
に設置する場合、その電子機器の組立てまたはメンテナ
ンス時において、シート状の熱移送部をシート状のまま
で使用すると取り扱いが難しくなるので、シート状の熱
移送部を１つに纏めて、帯状または紐状にして取り扱い
が容易となるような形態にすることが望ましい。

【００２５】しかしながら、シート状の熱移送部は柔軟
性を有するものの破れやすい。そのため、受熱部に対し
てシート状に広げた状態で固定し、かつ受熱部の外部に
おいて１つに纏めた形状とした場合、受熱部または熱移
送部の纏めた部位を引っ張った際に、受熱部に対する熱
移送部の固定部位の端部に大きな引張応力が発生し、亀
裂が生じるという問題がある。

【００２６】このような問題を回避するため、この実施
形態では図２に示す構造を採用している。具体的には、
受熱部２２，２３の熱移送部４を挟む面２２ａ，２３ａ
を一方向に凹凸が周期的に連続する波形の形状とし、さ
らに凹凸のピッチが、その凹凸を繰り返す方向と交差す
る方向（凹凸の凸部・凹部が伸びる方向）における受熱
部２２，２３の一方側から他方側に向かうに従って狭く
なるような形状（略扇形）とするとともに、凹凸の深さ
が、凹凸のピッチが狭くなる側に向かうに従って浅くな
るような形状としている。

【００２７】そして、このような形状の受熱部２２，２
３にて熱移送部４を挟むと、凹凸のピッチが狭い側（凹
凸の深さが浅い側）において熱移送部４が纏まった形状
に変形する。これにより、受熱部２２，２３と熱移送部
４との接触面積を充分に確保しながら、熱移送部４の端
部に引張応力が集中することを避けることができ、亀裂
を防止することが可能となる。また、熱移送部４を帯状
または紐状に纏めやすくなる。

【００２８】なお、図２の実施形態では、受熱部２２，
２３について凹凸のピッチと凹凸の深さの双方を変化さ
せる構造としてしているが、そのいずれか一方の構成つ
まり凹凸のピッチを狭くする構成、または凹凸の深さを
浅くする構成のいずれか一方の構成のみを採用してもよ
い。

【００２９】＜実施形態３＞本発明の別の実施形態を以
下に説明する。

【００３０】まず、前記した実施形態１または実施形態
２に記載の伝熱部材において、２つの受熱部のいずれか
一方の受熱部（例えば受熱部２，２２）のみに、ＣＰＵ
等の発熱部品を接触させた場合、その発熱部品を接触さ
せた側の受熱部（例えば受熱部２，２２）は、発熱部品
からの熱を熱移送部４に伝えるのに充分に機能するが、
もう一方の受熱部（例えば受熱部３，２３）は、発熱部
品からの熱を熱移送部４に伝えるにはほとんど機能しな
い。

【００３１】そこで、この実施形態では、図３に示すよ
うに、受熱部３２及び受熱部３３にそれぞれ挿入部（貫
通孔）３２ｂ，３３ｂを設け、それら挿入部３２ｂ，３
３ｂに接合部材５を挿入することにより、２つの受熱部
３２と受熱部３３とを熱的に接合するという構成を採用
している。接合部材５の材質は、銅などの熱伝導率の高
い材質であることが望ましい。

【００３２】そして、このように２つの受熱部３２と受
熱部３３とを接合部材５にて熱的に接合することによ
り、ＣＰＵ等の発熱部品を接触させた側の受熱部（例え
ば受熱部３２）が受熱した熱は、接合部材５を経由し
て、もう一方の受熱部（例えば受熱部３３）に伝導し
て、これら受熱部３２と受熱部３３の双方から熱移送部
４へと熱が伝導する。従って、熱移送部４の両面（表面
／裏面）から熱が伝導することになり、より速く熱を伝
えることができる。

【００３３】なお、図３の構造では、受熱部３２と受熱
部３３との間の熱の伝導に接合部材５を用いているが、
これに限られることなく、受熱部３２と受熱部３３との
間において速やかに熱を伝えることができるのであれ
ば、他の任意の方法を採用してもよい。例えば、銅やカ
ーボン素材など、受熱部と同等の熱伝導度または受熱部
よりも高い熱伝導度を有する物質からなる接続部を用い
て受熱部同士を接続することにより、同等の効果を得る
ことができる。この場合、接続の方法としては、接続部
で受熱部を包むか、もしくは巻く方法、接続部に受熱部
を嵌め込む方法、あるいは、受熱部で接続部を挟む方法
など挙げることができる。

【００３４】＜実施形態４＞本発明の更に別の実施形態
を以下に説明する。

【００３５】本発明の伝熱部材が、ノートパソコンのよ
うに発熱部品と放熱部の間に開閉等の動作機構を持つ装
置などに使用される場合に、熱移送部にグラファイト熱
伝導体（厚み０．１ｍｍ程度）などの薄くて破れやすい
材質を使用すると、装置の動作により熱移送部が破れた
り、切断する可能性がある。このような問題を回避する
ため、この実施形態では、図４に示すように、熱移送部
４に断熱テープなどの補強材６を巻き付けて補強するこ
とで、熱移送部４が破損・切断すること防止している。

【００３６】なお、この実施形態の形態において、受熱
部（図示せず）を前記した実施形態２と同様に受熱部を
扇状の波形とすれば、熱移送部４を容易に帯状または紐
状の形状とすることができるので、補強材６による補強
がしやすくなる。

【００３７】また、断熱テープなどの補強材６にて熱移
送部４を補強する際、その熱移送部（グラファイト熱伝
導体）４の中心部にピアノ線等からなる芯７（図４）を
挿入しておくことで、例えばノートパソコンの表示部分
を閉じた時に熱移送部が必要以上に折れ曲がらないよう
にすることも可能である。

【００３８】＜実施形態５＞本発明の更に別の実施形態
を以下に説明する。

【００３９】まず、ノートパソコンのように発熱部品と
放熱部（表示部等）との間に開閉機構が存在する場合、
前記実施形態４に示したように熱移送部を断熱テープ等
で補強することで、熱移送部に使用されているグラファ
イト熱伝導体等を開閉動作から保護することができる。
しかし、グラファイト熱伝導体の受熱部で挟まれている
部分を断熱テープ等で保護すると、受熱部から熱移送部
への熱の授受が妨げられるため、受熱部に挟まれるグラ
ファイト熱伝導体は断熱テープ等で保護しないようにす
る必要がある。

【００４０】ところが、そのようにすると、受熱部と熱
移送部の間には断熱テープ等で保護されていないグラフ
ァイト熱伝導体が存在することになり、装置の開閉動作
により、発熱体に固定されている受熱部と、グラファイ
ト熱伝導体との間に曲げ応力が発生して熱移送部に亀裂
が生じる。これを回避するため、本発明では、例えば断
熱テープで保護されている部分とノートパソコンの筐体
の内側とをテープで固定したり、金属板を用いて筐体内
側と熱移送部の保護部位とをかしめることで、最も弱い
グラファイト熱伝導体の部分に曲げ応力が作用しないよ
うにする。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の伝熱部材
によれば、２つの受熱部の間に熱移送部を挟み、その受
熱部の熱移送部を挟む面を凹凸面等の平面でない面とし
ているので、受熱部と熱移送部との接触面積が広くな
り、受熱部と熱移送部の接触部分が平坦な場合と比較し
て、より多くの熱を熱移送部に速く伝えることができ
る。あるいは、伝熱量及び伝熱速度を従来の場合と同じ
とした場合、受熱部の形状寸法を小さくすることができ
る。また、受熱部と熱移送部との接触抵抗が大きくなる
ので、熱移送部が外力にて引っ張られても受熱部の間か
ら抜け難いという利点もある。

【００４２】本発明の電子機器は、以上の特徴を有する
伝熱部材を備えているので、ＣＰＵ等の発熱部品の冷却
効果が向上し、機器の薄型化・小型軽量化を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を模式的に示す分解斜
視図である。

【図２】本発明の他の実施形態の構成を模式的に示す分
解斜視図である。

【図３】本発明の別の実施形態の構成を模式的に示す分
解斜視図である。

【図４】本発明の更に別の実施形態の要部構成を模式的
に示す斜視図である。

【図５】グラファイト熱伝導体を用いたコールドプレー
トの概略図である。

【符号の説明】

１ 伝熱部材 ２，３ 受熱部 ２ａ，３ａ 受熱部の熱移送部を挟む面 ２２，２３， 受熱部 ２２ａ，２３ａ 受熱部の熱移送部を挟む面 ３２，３３， 受熱部 ３２ｂ，３３ｂ 挿入部 ４ 熱移送部 ５ 接合部材 ６ 補強材 ７ 芯

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状の熱移送部と２つの受熱部とを
   有し、その各受熱部には平面でない面が形成されてお
   り、これら受熱部の平面でない面の間に前記熱移送部が
   挟まれていることを特徴とする伝熱部材。
2. 【請求項２】 前記受熱部の前記熱移送部を挟む面は、
   凹凸が一方向に周期的に繰り返す形状に加工されている
   ことを特徴とする請求項１記載の伝熱部材。
3. 【請求項３】 前記受熱部の前記熱移送部を挟む面は、
   凹凸のピッチが、その凹凸を繰り返す方向と交差する方
   向における当該受熱部の一方側から他方側に向かうに従
   って狭くなる形状に加工されていることを特徴とする請
   求項２記載の伝熱部材。
4. 【請求項４】 前記受熱部の前記熱移送部を挟む面は、
   凹凸の深さが、その凹凸を繰り返す方向と交差する方向
   における当該受熱部の一方側から他方側に向かうに従っ
   て浅くなる形状に加工されていることを特徴とする請求
   項２または３記載の伝熱部材。
5. 【請求項５】 前記受熱部の前記熱移送部を挟む面の全
   体形状が略扇形であることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の伝熱部材。
6. 【請求項６】 前記２つの受熱部は、当該受熱部の熱伝
   導度以上の熱伝導度を有する部材にて相互に接合されて
   いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
   伝熱部材。
7. 【請求項７】 前記熱移送部が補強材にて補強されてい
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の伝
   熱部材。
8. 【請求項８】 前記熱移送部がグラファイト熱伝導体で
   あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
   伝熱部材。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載の伝熱部
   材を備えていることを特徴とする電子機器。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の電子機器において、前
    記熱移送部の補強材が当該電子機器を構成する部品に固
    定されていることを特徴とする電子機器。