JP2004523884A - 高密度実装用高性能ヒートシンク構造 - Google Patents

Abstract

集積回路デバイスから熱を除去する強化放熱装置は、上方及び下方外側表面領域を有する熱伝導性コアを有する。この装置はさらに、半径方向に延びるピン形フィンの第１のアレイを有する。第１のアレイは上方表面領域に熱的結合されているため、コア及び第１のアレイの周りに導入される冷却媒体にそれらの周りにおいて全方向の流れが発生し、集積回路デバイスからの放熱が促進される。第１のアレイ及び下方外側表面領域を含むコアのサイズは、放熱装置を集積回路デバイス上に取付ける時マザーボード上においてコンポーネントを集積回路デバイスに十分に近付けることができるものである。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、集積回路装置の放熱システム及び方法に関し、さらに詳細には、集積回路デバイスから熱を放散させるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路デバイス、マイクロプロセッサー及び他のコンピューター関連コンポーネントは、能力の増大によりますます高性能になっているため、これらのコンポーネントから多量の熱が発生する。これらコンポーネントの実装ユニット及び集積回路デバイスのサイズは減少するか現状維持であるが、これらコンポーネントが発生する単位体積、質量、表面積または他の任意のかかるパラメータ当たりの熱エネルギーの量は増加している。現在の実装技術によると、ヒートシンクは通常、一方の面を集積回路デバイスに取付けた平坦なベースプレートより成る。ヒートシンクはさらに、平坦なベースプレートの反対側で垂直に延びるフィンのアレイを含む。一般的に、集積回路デバイス（熱発生源である）は、ヒートシンクの平坦なベースプレートと比べるとフットプリントサイズが有意に小さい。ヒートシンクの平坦なベースプレートはフットプリントサイズが大きい。即ち、ベースプレートはそれが接触する集積回路デバイスよりも大きなマザーボード領域を必要とする。ベースプレートのサイズが大きいと、集積回路デバイスと直接接触しないベースプレートの最も外側の部分の温度が集積回路デバイスと直接接触するベースプレートの部分より有意に低くなる。これにより、集積回路と直接接触しないヒートシンクの最も外側の部分の熱を冷却空気に放散する効率が低くなる。
【０００３】
さらに、コンピューター関連装置がますます高性能になるにつれて、装置内部のマザーボード上に配置されるコンポーネントの数が増え、必要なマザーボード領域がさらに増加する。また、従来型のヒートシンクのベースプレートは、それが取付けられる集積回路デバイスと同じレベルにある。従って、ヒートシンクのベースプレートを平坦な構成にすると、それが取付けられる集積回路デバイスよりも大きいマザーボード領域を占拠することになり、その結果、ベースプレートのフットプリントサイズが大きくなって、低コストのキャパシターのような他のコンポーネントをマザーボード上のマイクロプロセッサーの周りに近付けることができなくなる。従って、集積回路の取付け及び実装装置を設計するにあたり、かかる集積回路の多くが発生する大量の熱と、マザーボード領域に対するさらなる需要とを考慮しなければならない。
【０００４】
上記理由及び本明細書を読むと当業者であれば明らかになる下記の他の理由により、マザーボード領域を節約し、電子コンポーネントをマイクロプロセッサーの周りに近付けることができるようにする強化放熱装置及び方法が必要とされている。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【０００５】
以下の詳細な説明において、本願の一部であり、本発明の特定の実施例を例示する添付図面を参照する。図面において、同一の参照番号は幾つかの図を通して実質的に同じコンポーネントを指すものである。これらの実施例は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳しく記載されており、他の実施例も可能であって、本発明の範囲から逸脱することなく構造的、論理的及び電気的な変形又は設計変更を行うことができることを理解されたい。さらに、本発明の実施例は、それぞれ異なるが、必ずしも相互に排他的ではないことを理解されたい。例えば、１つの実施例に記載した特定の特徴、構造または特性は、他の実施例にも含めることができる。従って、下記の詳細な説明は、限定的な意味に捉えるべきでなく、本発明の範囲は、頭書の特許請求の範囲と、かかる請求の範囲が享受すべき均等物の全範囲とだけによって画定される。
【０００６】
本願は、とりわけ、現在実施可能な大量生産技術を利用して高性能及び価格競争力を維持しながら電子コンポーネントをマイクロプロセッサーへ近付けるのを可能にする強化放熱装置を記載するものである。
【０００７】
図１は、組立て済みマザーボード１３０のマイクロプロセッサー１２０上に取付けられた従来技術のヒートシンク１１０を示す斜視図１００である。図１はまた、マザーボード１３０上のヒートシンク１１０の周りに取付けられた低コストのキャパシター１４０を示す。
【０００８】
従来技術のヒートシンク１１０は平坦なベースプレート１５０を有し、このベースプレートは、そのプレートから離れる方向に垂直に延びるフィンアレイ１６０を備えている。この構成のヒートシンク１１０では、フィンアレイ１６０がマイクロプロセッサー１２０からの熱を放散するために平坦なベースプレート１１０の使用が必要条件である。図１に示す従来技術のヒートシンク１１０により熱の放散を増加させるには、一般的に、平坦なベースプレート１５０及び／またはフィンアレイ１６０の表面積を増加する必要がある。その結果、マザーボードの使用領域が増加する。一般的に、マイクロプロセッサー１２０（熱発生源である）のフットプリントサイズは、図１のヒートシンク１１０の平坦なベースプレート１５０よりも小さい。平坦なベースプレート１５０のフットプリントサイズを大きくすると、集積回路デバイスと直接接触しない平坦なベースプレート１５０の最も外側の部分の温度が集積回路デバイスに直接接触する平坦なベースプレート１５０の部分の温度よりも有意に低くなる。その結果、平坦なベースプレート１５０が大きい従来技術のヒートシンク１１０は、集積回路デバイスから熱を効率的に放散できない。さらに、実装ユニット及び集積回路デバイスのサイズが減少しているが、これらのコンポーネントが発生する熱量は増加している。従来技術のヒートシンク１１０の構成では、フィンアレイ１６０が平坦なベースプレート１５０の端縁部へ延びて集積回路デバイスから熱を除去しなければならない。また、従来技術のヒートシンク１１０では、熱の放散を増加させるためにフィンアレイ１６０のサイズを増加させる必要がある。フィン１６０を横方向に拡大するには、平坦なベースプレート１５０のサイズを増加しなければならない。平坦なベースプレート１５０を拡大すると、マザーボード上で占拠する領域が増加する。マザーボード上の占拠領域が増加するのでは、集積回路デバイスが次々に世代交代して高性能化するに従いシステム実装密度が増加する状況では、有効なオプションとは言えない。また、従来技術のヒートシンク１１０は、それが取付けられた集積回路デバイスと同じレベルにある。図１からわかるように、マイクロプロセッサー１２０上に平坦なベースプレート１５０が取付けられる従来技術のヒートシンク１１０の構成では、一般的に、低コストのキャパシター１４０のような他のコンポーネントをマイクロプロセッサー１２０に近付けることができない。
【０００９】
図２は、本発明による強化放熱装置２００の一実施例を示す斜視図である。図２に示す強化放熱装置２００は、熱伝導性コア２１０と、半径方向に延びるピン形フィン２２０の第１のアレイを有する。ピン形部材は、断面形状が丸形、正方形、矩形、楕円形、円錐形または放熱に好適な他の任意の形状でよい。図２はまた、コア２１０が上方及び下方外側表面領域２３０、２４０を有することを示している。第１のアレイ２２０はコア２１０の上方表面領域２３０に熱的結合されているため、コア２１０の上方及び下方表面領域２３０、２４０及び第１のアレイ２２０の周りに導入される空気のような冷却媒体にはコア２１０及び第１のアレイの周りに全方向の流れが生じて、ヒートシンク２００からの熱の放散が促進される。図２はさらに、オプションとして、コア２１０の下方表面領域２４０に熱的結合された半径方向に延びるピン形フィンの第２のアレイ２９０を示すが、この第２のアレイ２９０の周りには導入される冷却媒体の全方向の流れが生じる。各ピン形部材は、第１及び第２のアレイ２２０、２９０の周りに乱流を発生させるヘッドを備えるようにしてもよい。
【００１０】
コア２１０は軸２６０を有する。一部の実施例において、上方表面領域２３０、２４０はこの軸２６０と平行である。コア２６０はさらに基部２７０を有する。一部の実施例において、基部２７０は、下方表面領域２４０に近接して軸２６０に垂直に設けられている。上方及び下方表面領域２３０、２４０は、軸２６０に対して同心的でよい。
【００１１】
第１のアレイ２２０は上方表面領域２３０に熱的結合されるため、装置２００を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイ２２０の下方において下方表面領域２４０の周りでその近傍に取付けることができる。一部の実施例において、これらのコンポーネントは装置２００に機械的に干渉しない状態で集積回路デバイスに近付けることができる。
【００１２】
コア２１０は中実の本体でよい。この中実の本体は、円筒形、円錐形、正方形、矩形または集積回路デバイスへの取付け及び上方表面領域２３０への第１のアレイ２２０の取付けを容易にする他の任意の同様な形状でよい。コア２１０は、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路からの放熱を促進する他の熱伝送媒体を含むことができる。
【００１３】
一部の実施例において、第１のアレイ２２０は第１の外径２５０を、また第２のアレイ２９０は第２の外径２５５を有する。外径２５５は第１の外径２５０より小さい。第１のアレイ２２０は第１の深さを、また第２のアレイ２９０は第２の深さを有する。第１及び第２の深さを含む第１及び第２の外径２５０、２５５のサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時コンポーネントを集積回路デバイスの周りにそれ近接して取付けることができるようなものである。
【００１４】
図３は、組立て済みマザーボード１３０上のマイクロプロセッサー１２０に固着された、図２の強化放熱装置２００を示す斜視図３００である。図３に示す実施例において、マイクロプロセッサー１２０は、前面３４０と裏面３３０とを有する。前面３４０は裏面３３０の反対側にある。前面３４０は、低コストのキャパシター１４０及び他のかかる電気的コンポーネントを有する組立て済みマザーボード１３０に固着される。強化放熱装置２００の図２に示す基部２７０は、マイクロプロセッサー１２０の裏面３３０に固着される。図３からわかるように、第１及び第２のアレイ２２０、２９０のサイズは、組立て済みマザーボード１３０上に取付けられる低コストのキャパシター１４０をマイクロプロセッサー１２０に近付けることができるようなものである。また、低コストのキャパシター１４０は、第１のアレイ２２０の下方であって第２のアレイ２９０の周りに位置することがわかる。
【００１５】
また、図３からわかるように、第１のアレイ２２０は第２のアレイ２９０よりも大きいため、強化放熱装置２００の基部２７０のフットプリントサイズをマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０以上に増加しなくても放熱速度が増加する。強化放熱装置２００の基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０とのフットプリントサイズが一致するため、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０とは同一の熱伝達速度を有することができる。これにより、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０との間の熱伝達効率が増加する。
【００１６】
コア２２０はさらに、基部２７０とは反対側に頂面２７５を有する。一部の実施例において、この頂面２７５は軸２６０に垂直で第１のアレイ２２０に近接している。熱伝送媒体を頂面２７５に固着することにより、空気のような熱伝達媒体２９７を図２に示す方向に導入することができる。これにより、コア２１０と第１及び第２のアレイ２２０、２９０との周りに熱伝達媒体の全方向の流れが発生し、強化放熱装置２００による放熱が促進される。ヒートパイプまたは他の媒体のような熱伝送媒体２９５をコア２１０に収納することにより、強化放熱装置２００からの熱伝達をさらに促進することができる。
【００１７】
一部の実施例において、強化放熱装置２００は、銅、アルミニウムまたは集積回路デバイスから熱を除去可能な他の任意の材料のような熱伝導性材料で作られている。一部の実施例において、コア２１０は、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路デバイスからの熱の除去を増加させるに好適な他の同様な熱伝送媒体を含むことができる。一部の実施例において、第１及び第２のアレイ２２０、２９０はそれぞれ上方及び下方表面領域２３０、２４０の周りの第１及び第２の空間を占有し、第１の空間は第２の空間よりも小さいため、コンポーネントを第１のアレイ２２０の下方の回路ボード３３０上に取付けることができる。
【００１８】
図４は、本発明による強化放熱装置の別の実施例４００の斜視図である。図４に示す強化放熱装置４００は、熱伝導性コア２１０と、半径方向に延びる実質的に平坦なフィン４２０の第１のアレイとを有する。図４に示すように、このコア２１０は上方及び下方外側表面領域２３０、２４０を有する。第１のアレイ４２０はコア２１０の上方表面領域２３０に熱的結合されるため、コア２１０の上方及び下方表面領域２３０、２４０並びに第１のアレイ４２０の周りに導入される空気のような冷却媒体には上方及び下方表面領域２３０、２４０並びに第１のアレイ４２０に実質的に平行な流れが発生して、ヒートシンク４００からの放熱が促進される。図４はさらに、オプションとして設けた、半径方向に延びる実質的に平坦なフィン４９０の第２のアレイを示すが、この第２のアレイは、第１及び第２のアレイ４２０、４９０の周りに導入される冷却媒体に上方及び下方領域２３０、２４０並びに第１及び第２のアレイ４２０、４９０に実質的に平行な流れが発生するように、コア２１０の下方表面領域２４０に熱的結合されている。
【００１９】
コア２１０は軸２６０を有する。第１及び第２のアレイ４２０、４９０の実質的に平坦なフィンはそれぞれ軸に実質的に平行になるように上方及び下方表面領域２３０、２４０に熱的結合されているため、コア２１０と、第１及び第２のアレイ４２０、４９０との周りに導入される冷却媒体には軸２６０に実質的に平行な流れが発生して、ヒートシンク４００からの放熱が促進される。一部の実施例において、実質的に平坦なフィンを含む第１及び第２のアレイ４２０、２９０は、図４に示すように整列して単一のアレイを形成するように熱的結合される。一部の実施例において、上方及び下方の表面領域２３０、２４０は軸２６０と平行である。コア２６０はさらに基部２７０を有する。一部の実施例において、基部２７０は下方表面領域２４０に近接して軸２６０に垂直に設けられている。上方及び下方表面領域２３０、２４０は軸２６０に対して同心的でよい。
【００２０】
第１のアレイ４２０は上方表面領域２３０に熱的結合されるため、装置４００を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイ４２０の下方において下方表面領域２４０の周りにそれに近接させて取付けることができる。一部の実施例においては、コンポーネントを装置４００に機械的に干渉しない状態で集積回路デバイスに近付けることができる。
【００２１】
コア２１０は中実の本体でよい。この中実の本体は、円筒形、円錐形、正方形、矩形または集積回路デバイスへの取付け及び上方表面領域２３０への第１のアレイ４２０の取付けを容易にする他の任意の同様な形状でよい。コア２１０は、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路デバイスからの放熱を促進する他の熱伝送媒体を含むことができる。
【００２２】
第１のアレイ４２０は第１の外径２５０を、また第２のアレイ４９０は第２の外径２５５を有する。第２の外径２５５は第１の外径２５０よりも小さい。第１のアレイ４２０は第１の深さを、また第２のアレイ４９０は第２の深さを有する。第１及び第２の深さを含む第１及び第２の外径２５０、２５５のサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを集積回路デバイスの周りにそれに近接して取付けることができるような十分なものである。
【００２３】
第２のアレイ４９０はコア２１０の下方表面領域２４０に熱的結合されるため、導入される冷却媒体にコア２１０の上方及び下方表面領域２３０、２４０並びに第１及び第２のアレイ４２０、４９０の周りにおいて全方向の流れが生じて、ヒートシンク４００からの放熱が促進される。コア２１０及び第１及び第２のアレイ４２０、４９０を含む装置４００は、アルミニウム、銅または集積回路デバイスから熱を除去できる他の任意の材料で作ることができる。第１及び第２のアレイ４２０、４９０は、円形、正方形、矩形、楕円形、円錐形または第１及び第２のアレイ４２０、４９０の周りにコンポーネントを近付けるに好適な他の任意の形状に形成することができる。
【００２４】
図５は、マザーボード１３０上のマイクロプロセッサー１２０に固着された、図４の強化放熱装置４００を示す斜視図５００である。図５の実施例において、マイクロプロセッサー１２０は前面３４０と裏面３３０とを有する。前面３４０は裏面３３０の反対側にある。前面３４０は、低コストのキャパシター１４０及び他のかかる電気的コンポーネントを有する組立て済みマザーボード１３０に固着されている。強化放熱装置４００の図４に示す基部２７０は、マイクロプロセッサー１２０の裏面３３０に固着されている。図４からわかるように、第１及び第２のアレイ４２０、４９０は、組立て済みマザーボード１３０上において低コストのキャパシター１４０をマイクロプロセッサー１２０に近付けることができるように十分なサイズを有する。また、低コストのキャパシター１４０は、第１のアレイ４２０の下方において第２のアレイ４９０の周りに存在することがわかる。
【００２５】
図４からわかるように、第１のアレイ４２０は第２のアレイ４９０より大きいため、強化放熱装置４００の基部２７０のフットプリントサイズをマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０以上に増加しなくても放熱速度を増加できる。強化放熱装置４００の基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０とのフットプリントサイズが一致しているため、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０とは同一の熱伝達速度を有することができる。これにより、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０との間の熱伝達効率が増加する。
【００２６】
コア２１０はさらに、基部２７０とは反対側に頂面２７５を有する。一部の実施例において、この頂面２７５は軸２６０に垂直で第１のアレイ４２０に近接している。熱伝送媒体を頂面２７５に固着して空気のような熱伝達媒体２９７を図２に示す方向に導入すると、コア２１０及び第１及び第２のアレイ４２０、４９０の周りにコア２１０及び第１及び第２のアレイ４２０、４９０に実質的に平行な流れが発生し、強化放熱装置４００からの放熱が促進される。ヒートパイプまたは他のかかる媒体のような熱伝送媒体２９５をコア２１０に収納すると、強化放熱装置４００からの熱伝達をさらに促進することができる。
【００２７】
一部の実施例において、強化放熱装置４００は、銅、アルミニウムまたは集積回路デバイスから熱を除去できる他の任意のかかる材料のような熱伝導性材料で作られている。一部の実施例において、コア２１０は、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路デバイスからの熱の除去を促進するのに好適な他の同様な熱伝送媒体を含むことができる。一部の実施例において、第１及び第２のアレイ４２０、４９０は上方及び下方表面領域２３０、２４０の周りで第１及び第２の空間を占有し、第１の空間は第２の空間よりも小さいため、第１のアレイ４２０の下方の回路ボード１３０上にコンポーネントを取付けることができる。
【００２８】
図６は、本発明による強化放熱装置６００の別の実施例を示す斜視図である。図６に示すように、この強化放熱装置６００は、熱伝導性コア２１０と、半径方向に延びる実質的に平坦なフィンの第１のアレイ６２０を有する。また、図６に示すように、コア２１０は上方及び下方外側表面領域２３０、２４０を有する。第１のアレイ６２０はコア２１０の上方表面領域２３０に熱的結合されるため、コア２１０の上方及び下方表面領域２３０、２４０及び第１のアレイ６２０の周りに導入される空気のような冷却媒体にはコア２１０に実質的に垂直な流れが発生し、装置６００からの放熱が促進される。図６はさらに、オプションとして設けた、半径方向に延びる実質的に平坦なフィンの第２のアレイ６９０を示すが、この第２のアレイはコア２１０の下方表面領域２４０に熱的結合されているため、第１及び第２のアレイ６２０、６９０の周りに導入される冷却媒体にはコア２１０に実質的に垂直な流れが発生して、装置６００からの放熱が促進させる。
【００２９】
コア２１０は軸２６０を有する。一部の実施例において、上方及び下方表面領域２３０、２４０は軸２６０に平行である。コア２１０はさらに基部２７０を有する。一部の実施例において、基部２７０は下方表面領域２４０に近接し軸２６０に垂直に設けられている。上方及び下方表面領域２３０、２４０は、軸２６０に対して同心的でよい。
【００３０】
第１のアレイ６２０は上方表面領域２３０に熱的結合されているため、装置６００を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイ６２０の下方において下方表面領域２４０の周りに近接させて取付けることができる。一部の実施例において、コンポーネントは装置６００に機械的に干渉しない状態で集積回路デバイスに近付けることができる。
【００３１】
コア２１０は中実の本体でよい。この中実の本体は、円筒形、円錐形、正方形、矩形または集積回路デバイスへの取付け及び上方表面領域２３４への第１のアレイ６２０の固着を容易にする他の任意の同様な形状でよい。コア２１０は、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路デバイスからの放熱を促進させる他のかかる熱伝送媒体を含むことができる。
【００３２】
第１のアレイ６２０は第１の外径２５０を、また第２のアレイ６９０は第２の外径２５５を有する。第２の外径２５５は第１の外径２５０よりも小さい。第１のアレイ６２０は第１の深さを、また第２のアレイ６９０は第２の深さを有する。第１及び第２の深さを含む第１及び第２の外径２５０、２５５のサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを集積回路デバイスの周りに十分に近接させて取付けることができるようなものである。
【００３３】
第２のアレイ６９０はコア２１０の下方表面領域２４０に熱的結合されているため、導入される冷却媒体にコア２１０の上方及び下方表面領域２３０、２４０並びに第１及び第２のアレイ６２０、６９０の周りにおいて全方向の流れが発生し、装置６００からの放熱が促進させる。コア２１０と第１及び第２のアレイ６２０、６９０とを含む装置６００は、アルミニウム、銅または集積回路デバイスから熱を放散できる他の任意の材料で作ることができる。第１及び第２のアレイ６２０、６９０は、円形、正方形、矩形、楕円形、円錐形またはコンポーネントを第１及び第２のアレイ６２０、６９０の周りに近付けるに好適な他の任意の形状にすることができる。
【００３４】
図７は、組立て済みマザーボード１３０上のマイクロプロセッサー１２０に固着した、図６に示す強化放熱装置６００の斜視図７００である。図７に示す実施例において、マイクロプロセッサー１２０は、前面３４０と裏面３３０とを有する。前面３４０は裏面３３０の反対側にある。前面３４０は、低コストのキャパシター１４０及び他のかかる電気的コンポーネントを有する組立て済みマザーボード１３０に固着されている。強化放熱装置６００の図６に示す基部２７０は、マイクロプロセッサー１２０の裏面３３０に固着されている。図７からわかるように、第１及び第２のアレイ６２０、６９０は、組立て済みマザーボード１３０上において低コストのキャパシター１４０をマイクロプロセッサー１２０の周りに近付けることができるような十分なサイズを有する。また低コストのキャパシター１４０は、第１のアレイ６２０の下方において第２のアレイ６９０の周りに位置することがわかる。
【００３５】
さらに、図７からわかるように、第１のアレイ６２０は第２のアレイ６９０よりも大きいため、強化放熱装置２００の基部２７０のフットプリントサイズをマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０以上に増加しなくても放熱速度が増加する。強化放熱装置２００の基部２７０及びマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０のフットプリントサイズが一致するため、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０とは同一の熱伝達速度を有することができる。これにより、基部２７０とマイクロプロセッサー１２０の裏面３３０との間の熱伝達効率が増加する。
【００３６】
熱伝送媒体を装置６００の周りに配設して、空気のような熱伝達媒体２９７を図６に示す方向に導入すると、コア２１０に実質的に垂直な流れを発生することができる。さらに、この流れは第１及び第２のアレイ６２０、６９０に実質的に平行であるため、強化放熱装置６００による放熱が促進される。ヒートパイプまたは他の媒体のような熱伝送媒体２９５をコア２１０に収納すると、強化放熱装置６００からの熱伝達をさらに促進することができる。
【００３７】
一部の実施例において、強化放熱装置６００は、銅、アルミニウムまたは集積回路デバイスから熱を除去できる他の任意の材料のような熱伝導性材料で作られている。一部の実施例において、コア２１０に、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは集積回路デバイスからの熱の除去を促進するのに好適な他の同様な熱伝送媒体のような熱伝送媒体を収納することができる。一部の実施例において、第１及び第２のアレイ６２０、６９０は上方及び下方表面領域２３０、２４０の周りで第１及び第２の空間を占有し、第１の空間は第２の空間よりも小さいため、コンポーネントを第１のアレイ６２０の下方の回路ボード１３０上に取付けることができる。
【結論】
【００３８】
上述の装置及び方法は、とりわけ、可能な場合は半径方向に延びるフィンのアレイを用いて放熱を促進させる。これにより、現在可能な大量生産技術を利用することにより高性能及び価格競争力を維持すると共に集積回路デバイスの周りにコンポーネントを近付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】組立て済みマザーボード上のマイクロプロセッサーに固着された従来技術のヒートシンクの斜視図である。
【図２】本発明による強化放熱装置の一実施例を示す斜視図である。
【図３】組立て済みマザーボード上のマイクロプロセッサーに固着された図２のヒートシンクの斜視図である。
【図４】本発明による強化放熱装置の別の実施例を示す斜視図である。
【図５】組立て済みマザーボード上のマイクロプロセッサーに固着された図４のヒートシンクの斜視図である。
【図６】本発明による強化放熱装置の別の実施例を示す斜視図である。
【図７】組立て済みマザーボード上のマイクロプロセッサーに固着された図６のヒートシンクの斜視図である。

Claims (42)

1. 上方及び下方外側表面領域を有する熱伝導性コアと、
   コアの上方表面領域に熱的結合された半径方向に延びるピン形フィンの第１のアレイとより成り、コアの上方及び下方表面領域及び第１のアレイの周りに導入される冷却媒体が第１のアレイ及び上方及び下方表面領域の周りにおいて全方向の流れを生じるため放熱が促進される強化放熱装置。
2. コアは軸を有し、上方及び下方表面領域は軸に平行であり、コアはさらに基部を有し、基部は軸に垂直に且つ下方表面領域に近接して配置され、上方及び下方表面領域は軸に対して同心的である請求項１の装置。
3. 第１のアレイは上方表面領域に熱的結合されているため、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において下方表面領域の周りでその近傍に取付けることができる請求項２の装置。
4. コアは、円筒形、円錐形、正方形及び矩形のような形状を有する請求項１の装置。
5. コアは、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは他の同様な熱伝送媒体のような熱伝送媒体を含む請求項４の装置。
6. 半径方向に延びるピン形フィンの第２のアレイを備え、第２のアレイはコアの下方外側表面領域に結合されている請求項１の装置。
7. 第２のアレイのサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において下方表面領域の周りでその近傍に取付けることができるに十分な大きさである請求項６の装置。
8. 第１及び第２のアレイは、円形、正方形、矩形、楕円形、円錐形または第１及び第２のアレイの周りにコンポーネントを近付けるに好適な他の任意の形状を有する請求項７の装置。
9. コアと第１及び第２のアレイとは、アルミニウム、銅または集積回路デバイスから熱を除去可能な他の任意の材料のような材料で作られている請求項８の装置。
10. 前面と裏面とを有し、前面が裏面とは反対側にあり、前面がコンポーネントを備えた回路ボードに固着された集積回路デバイスと、
    強化放熱装置とより成り、
    強化放熱装置は、
    集積回路デバイスの裏面に固着され、上方及び下方外側表面領域を有し、上方及び下方外側表面領域が第１及び第２の長さを有する熱伝導性コアと、
    上方表面領域を取り囲むように熱的結合された、半径方向に延びるピン形フィンの第１のアレイとより成り、第１のアレイの第１の長さは第１のアレイの下方の回路ボード上にコンポーネントを取付けるに十分な大きさである放熱システム。
11. コアはさらに基部を有し、基部は下方表面領域に近接し、集積回路デバイスの裏面と基部とはフットプリントサイズが一致するため、集積回路デバイス、基部、第１のアレイ及びコアの温度が動作時に互いに近く、集積回路デバイスからの熱伝達が促進される請求項１０のシステム。
12. 熱伝送媒体をさらに有し、コアはさらに基部の反対側で上方表面領域に近接する頂面を有し、熱伝送媒体は頂面に固着されているため、半径方向に延びるピン形フィンの第１のアレイの上に熱伝送媒体により導入される冷却媒体の流れ方向によりコア及び第１のアレイの周りに全方向の空気流が発生して、集積回路デバイスからの放熱が促進される請求項１１の放熱システム。
13. 半径方向に延びるピン形フィンの第２のアレイをさらに備え、第２のアレイは下方表面領域に熱的結合され、第１及び第２のアレイはそれぞれ上方及び下方表面領域の周りの第１及び第２の空間を占有し、第２の空間は第１の空間よりも小さく、第１のアレイの下方の回路ボード上へのコンポーネントの取付けを可能にする十分な大きさを有し、第２のアレイの上に熱伝達媒体により導入される冷却媒体の流れ方向によりコア及び第２のアレイの周りに全方向の空気流が発生して、集積回路デバイスから放熱が促進される請求項１２のシステム。
14. 集積回路デバイスはマイクロプロセッサーである請求項１０のシステム。
15. 軸に平行な上方及び下方外側表面領域と、軸に垂直で下方表面領域に近接している基部とを有する熱伝導性コアと、
    コアの上方表面領域に熱的結合された半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第１のアレイとより成り、フィンは軸に実質的に平行であるため、コアの及び第１のアレイの周りに導入される冷却媒体が上方及び下方表面領域の周りを軸に実質的に平行に流れて放熱が促進される強化放熱装置。
16. 上方及び下方表面領域は軸に対して同心的である請求項１５の装置。
17. 第１のアレイは上方表面領域に熱的結合されているため、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において下方表面領域の周りでその近傍に取付けることができる請求項１５の装置。
18. コアは、円筒形、円錐形、正方形及び矩形のような形状を有する請求項１５の装置。
19. コアは、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは他の同様な熱伝送媒体のような熱伝送媒体を含む請求項１８の装置。
20. 半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第２のアレイを備え、第２のアレイはコアの下方外側表面領域に結合され、第２のアレイのフィンは軸に実質的に平行であるため、コアの及び第２のアレイの周りに導入される冷却媒体が上方及び下方表面領域の周りを軸に実質的に平行に流れるため放熱が促進される請求項１５の装置。
21. 第２のアレイのサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において下方表面領域の周りでその近傍に取付けることができるに十分な大きさである請求項２０の装置。
22. 第１及び第２のアレイのフィンは、単一のアレイを形成するように整列させて固着されている請求項２０の装置。
23. 第１及び第２のアレイは、円形、正方形、矩形、楕円形、円錐形または第１及び第２のアレイの周りにコンポーネントを近付けるに好適な他の任意の形状を有する請求項２１の装置。
24. コアと第１及び第２のアレイとは、アルミニウム、銅または集積回路デバイスから熱を除去可能な他の任意の材料のような材料で作られている請求項２３の装置。
25. 前面と裏面とを有し、前面が裏面とは反対側にあり、前面がコンポーネントを備えた回路ボードに固着された集積回路デバイスと、
    強化放熱装置とより成り、
    強化放熱装置は、
    軸に平行な上方及び下方外側表面領域と、軸に垂直で集積回路デバイスの裏面に熱的結合された基部とを有し、上方及び下方表面領域は第１及び第２の長さを有する熱伝導性コアと、
    コアの上方表面領域を取り囲むように該表面領域に熱的結合された半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第１のアレイとより成り、フィンは軸に実質的に平行であるため、コアの及び第１のアレイの周りに導入される冷却媒体が軸に実質的に平行に流れて集積回路デバイスからの放熱を促進し、第１のアレイの第１の長さは第１のアレイの下方の回路ボード上にコンポーネントを取付けるに十分な大きさである放熱システム。
26. 基部は下方表面領域に近接し、集積回路デバイスの裏面と基部とはフットプリントサイズが一致するため、集積回路デバイス、基部、第１のアレイ及びコアの温度が動作時に互いに近く、集積回路デバイスからの熱伝達が促進される請求項２５のシステム。
27. 熱伝送媒体をさらに有し、コアはさらに基部の反対側で上方表面領域に近接する頂面を有し、熱伝送媒体は頂面に固着されているため、半径方向に延びるピン形フィンの第１のアレイの上に熱伝送媒体により導入される冷却媒体が上方及び下方表面領域に実質的に平行に流れて、集積回路デバイスからの放熱が促進される請求項２６の放熱システム。
28. 半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第２のアレイをさらに備え、第２のアレイは下方表面領域に熱的結合され、第２のアレイは軸に実質的に平行であり、第１及び第２のアレイはそれぞれ上方及び下方表面領域の周りの第１及び第２の空間を占有し、第２の空間は第１の空間よりも小さく、第１のアレイの下方の回路ボード上へのコンポーネントの取付けを可能にする十分な大きさを有し、第２のアレイの上に熱伝達媒体により導入される冷却媒体の流れ方向により第１及び第２のアレイの周りに軸に平行な空気流が発生して、集積回路デバイスから放熱が促進される請求項２７のシステム。
29. 集積回路デバイスはマイクロプロセッサーである請求項１５のシステム。
30. 軸に平行な上方及び下方外側表面領域と、軸に垂直で下方表面領域に近接している基部とを有する熱伝導性コアと、
    コアの上方表面領域に熱的結合された半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第１のアレイとより成り、フィンは軸に実質的に平行であるため、コアの及び第１のアレイの周りに導入される冷却媒体が上方及び下方表面領域の周りを軸に実質的に平行に流れて放熱が促進される強化放熱装置。
31. 第１のアレイは上方表面領域に熱的結合されているため、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において下方表面領域の周りでその近傍に取付けることができる請求項３０の装置。
32. コアは、円筒形、円錐形、正方形及び矩形のような形状を有する請求項３０の装置。
33. コアは、１またはそれ以上のヒートパイプ、液体、サーモサイフォンまたは他の同様な熱伝送媒体のような熱伝送媒体を含む請求項３２の装置。
34. 半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第２のアレイを備え、第２のアレイはコアの下方外側表面領域に結合され、第２のアレイのフィンは軸に実質的に平行であるため、コアの及び第２のアレイの周りに導入される冷却媒体が上方及び下方表面領域の周りを軸に実質的に平行に流れるため放熱が促進される請求項３０の装置。
35. 第２のアレイのサイズは、装置を集積回路デバイス上に取付ける時、コンポーネントを第１のアレイの下方において第２のアレイの周りでその近傍に取付けることができるに十分な大きさである請求項３４の装置。
36. 第１及び第２のアレイは、円形、正方形、矩形、楕円形、円錐形または第１及び第２のアレイの周りにコンポーネントを近付けるに好適な他の任意の形状を有する請求項３５の装置。
37. コアと第１及び第２のアレイとは、アルミニウム、銅または集積回路デバイスから熱を除去可能な他の任意の材料のような材料で作られている請求項３６の装置。
38. 前面と裏面とを有し、前面が裏面とは反対側にあり、前面がコンポーネントを備えた回路ボードに固着された集積回路デバイスと、
    強化放熱装置とより成り、
    強化放熱装置は、
    軸に平行な上方及び下方外側表面領域と、軸に垂直で集積回路デバイスの裏面に熱的結合された基部とを有し、上方及び下方表面領域は第１及び第２の長さを有する熱伝導性コアと、
    上方表面領域を取り囲むように該上方表面領域に熱的結合された半径方向に延びる実質的に平坦なピン形フィンの第１のアレイとより成り、フィンは軸に実質的に垂直であるため、コアの周りに導入される冷却媒体が上方及び下方外側表面領域に実質的に垂直に流れて集積回路デバイスからの放熱を促進し、第１のアレイの第１の長さは第１のアレイの下方の回路ボード上にコンポーネントを取付けるに十分な大きさである放熱システム。
39. 基部は下方表面領域に近接し、集積回路デバイスの裏面と基部とはフットプリントサイズが一致するため、集積回路デバイス、基部、第１のアレイ及びコアの温度が動作時に互いに近く、集積回路デバイスからの熱伝達が促進される請求項３８のシステム。
40. 熱伝送媒体をさらに有し、熱伝送媒体は、第１のアレイの周りに熱伝送媒体により導入される冷却媒体がコア及び第１のアレイの周りに軸に実質的に垂直に流れて、集積回路デバイスからの放熱が促進されるように、装置に固着されている請求項３９のシステム。
41. 半径方向に延びる実質的に平坦なフィンの第２のアレイをさらに備え、第２のアレイは下方表面領域に熱的結合され、第２のアレイのフィンは軸に実質的に垂直であり、第１及び第２のアレイはそれぞれ上方及び下方表面領域の周りの第１及び第２の空間を占有し、第２の空間は第１の空間よりも小さく、第１のアレイの下方の回路ボード上へのコンポーネントの取付けを可能にする十分な大きさを有し、第２のアレイの上に熱伝達媒体により導入される冷却媒体の流れ方向によりの上方及び下方表面領域周りに軸に実質的に垂直な空気流が発生する請求項４０のシステム。
42. 集積回路デバイスはマイクロプロセッサーである請求項３８のシステム。

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