JP2005286130A - Mounting structure of cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばノート型パソコンなどの薄型筐体内に装着され、薄型でありながら筐体内部に設けられた発熱体を効率よく冷却する冷却装置の取付構造に関する。 The present invention relates to a mounting structure for a cooling device that is mounted in a thin housing such as a notebook personal computer and efficiently cools a heating element provided inside the housing while being thin.
従来、ノート型パソコン等の薄型電子機器の筐体内部には、機能部品としてMPU(マイクロプロセッサユニット)などの発熱部品が使用されており、こうした発熱部品の著しい温度上昇を防ぐために、送風ファンや受熱部,放熱部を備えた冷却装置が組み込まれている。 Conventionally, heat generating parts such as MPU (microprocessor unit) are used as functional parts inside the casing of thin electronic devices such as notebook computers, and in order to prevent a significant temperature rise of such heat generating parts, A cooling device having a heat receiving part and a heat radiating part is incorporated.
図5は、こうした冷却装置を示すもので、同様の構造は例えば特許文献1に開示されている。同図において、1はノート型パソコンの筐体であり、筐体1内部に収納された基板2上には、MPU3が実装固定され、MPU3の上部には当該MPU3を冷却するための横長矩形形状の冷却装置4が配置されている。
FIG. 5 shows such a cooling device, and a similar structure is disclosed in
冷却装置4はアルミニウム,銅,マグネシウムなどの熱伝導性に優れた材料により一体的にダイカスト形成されたケース5と、該ケース5と共に放熱部であるファン収納部6を形成するためのカバー7とを、その外郭部材として備えている。ケース5の一側に形成される受熱部8は、中央部が下に僅かに突き出した断面が台形形状の接続部8Aを備え、この接続部8Aが肉厚となっている。またファン収納部6は、ケース5の他側を上面部とし、金属板材からなるカバー7を下面部として、その間に風洞となる空間9を形成しており、この空間9には複数のファンブレード10をカップ状のロータ(図示せず)の外周側面に一体形成してなる回動可能なファン11と、このファン11に回転力を与える駆動部12とにより構成される送風装置13が取り付けられている。そして、送風装置13の回転軸方向に対向するケース5とカバー7のそれぞれには、空間9内に空気を取り込むための吸気孔14,15が設けられると共に、これらの吸気孔14,15に直交して、送風装置13の放射方向には排気孔16が設けられる。
The
MPU3が固定された基板2は、筐体1の底面上に複数形成され、ねじ孔18を有する突起19の上面に載置され、MPU3の上面と受熱部8の接続部8Aとの間には弾性を有する熱伝導ラバー20が設けられる。また、MPU3と受熱部8とを熱的に接続するために、前記受熱部8には冷却装置4を被取付部である筐体1に取付ける取付機構21が設けられる。基板2には、ねじ孔18に対応する位置に、後述するねじ25の雄ねじ部25Aを挿通する挿通孔2Aが設けられる。
A plurality of
ここで取付機構21の構成を説明すると、前記突起19のねじ孔18にそれぞれ対応して、受熱部8の周囲部には、底部中央に円形の底孔23を有する窪み24が形成され、その窪み24には、取付ねじ25付きのスタッド26が底孔23に挿通可能に設けられる。スタッド26は、その下端が底孔23を貫通して基板2の上面に接する筒部26Aと、この筒部26Aの上端放射方向に形成され、窪み24に挿入されるフランジ部26Bとからなり、窪み24の底面とフランジ部26Bの下面との間には、熱伝導ラバー20の付勢に抗してMPU3側に冷却装置4を付勢圧接する円筒コイルばね28が設けられる。また前記取付ねじ25は、雄ねじ部25Aの下端がスタッド26の筒部26Aおよび基板2に設けた挿通孔2Aを貫通して、筐体1に形成したねじ孔18にねじ込まれるようになっている。さらに29は、窪み24の下方にあって筒部26Aの下端部に装着された止め輪で、これは受熱部8の窪み24に円筒コイルばね28を介在させた状態でスタッド26を装着した時に、円筒コイルばね28の弾発力によって窪み24からスタッド26が飛び出すのを防止するためにある。
Here, the structure of the
そして上記構成では、MPU3から熱伝導ラバー20を介して受熱部8に達した熱が、熱伝導性の良好な部材からなるケース5によってファン収納部6側に伝導すると共に、駆動部12によってファン収納部6内のファン11が回転すると、筐体1内において冷却装置4の吸気孔14,15周辺の空気が、ケース5に伝導した熱を奪いながら、吸気孔14,15を通過してファン収納部6内の空間9に吸い込まれる。そして、この空間9内に取り込まれた空気は、吸気孔14,15と直交する方向に有る排気孔16より、冷却装置4ひいては筐体1の外部にスムースに排出される。これにより、筐体1内のMPU3の温度上昇を冷却装置4により抑制できる。
In the above configuration, the heat reaching the
また、筐体1の突起19に基板2とスタッド26とを載せた状態で、取付ねじ25の雄ねじ部25Aを筐体1のねじ孔18に螺着すると、受熱部8の窪み24に装着されたスタッド26が、基板2と共に筐体1の突起19上に取付け固定される。このとき、取付機構21を構成する円筒コイルばね28の弾性力により、冷却装置4の受熱部8がMPU3側に適切な加重で密着され、MPU3からの熱を受熱部8の接続部8Aに効率よく伝えることができる。
Further, when the
また別な例として、前記円筒コイルばね28の代わりに板ばね31を使用したものを図6に示す。板ばね31は、受熱部8の上面に設けた突起32に接する箇所を支点として、その周囲部が弾性変形するようになっており、板ばね31の周囲部には各スタッド26の筒部26Aを挿通する孔33が開口形成される。またここでは、板ばね31が受熱部8の上面に載置される関係で、前記窪み24に代わり孔33と略同形状の貫通孔34が設けられ、スタッド26の筒部26Aは、その下端部が貫通孔34を貫通して基板2の上面に接している。そしてこの場合は、スタッド26の筒部26Aが板ばね31の孔33と受熱部8の貫通孔34の順に挿通され、筐体1の突起19に基板2とスタッド26とを載せた状態で、取付ねじ25の雄ねじ部25Aが筐体1のねじ孔18に螺着される。これにより、冷却装置4の受熱部8をMPU3側に適切な加重で密着するように板ばね31の弾性力が作用し、図5の場合と同様に、MPU3からの熱を受熱部8の接続部8Aに効率よく伝えることができる。
しかし、図5に示す冷却装置の取付構造では、円筒コイルばね28の母材となるばね材(ばねを形成する針金)が、その高さ方向のどの位置にあっても同一のコイル径で螺旋状に巻回されるので、冷却装置4をMPU3に付勢圧接する付勢部材として、ある程度の高さ寸法が必要となり、冷却装置を薄型化するには限界があった。
However, in the cooling device mounting structure shown in FIG. 5, the spring material (the wire forming the spring) that is the base material of the
こうした問題を回避するために、図6に示す板ばね31を使用する構造を採用することが考えられるが、板ばね31の製造精度からすると、円筒コイルばね28を使用する構造と比較して、MPU3側に加える荷重の設定が困難であり、更に量産時には荷重のばらつきがあって、安定した熱接続を実現できなった。
In order to avoid such a problem, it is conceivable to adopt a structure using the
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、冷却装置の薄型化を図りつつも、発熱体と冷却装置との間で精度良く且つ安定した良好な接触が得られる冷却装置の取付構造を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and has a cooling device mounting structure capable of obtaining a good and stable and accurate contact between the heating element and the cooling device while reducing the thickness of the cooling device. The purpose is to provide.
本発明の請求項1における冷却装置の取付構造では、冷却装置の受熱部を発熱体側に付勢圧接する付勢部材として、そのコイル径が高さ方向に変化する円錐コイルばねを用いているので、円筒コイルばねよりも高さ方向の寸法差を縮めることができ、取付機構ひいては冷却装置の薄型化を達成できる。しかも、板ばねではなく円錐コイルばねであれば、発熱体側に加える加重の設定が容易であり、安定した荷重を加えることができる。
In the mounting structure of the cooling device according to
請求項2における冷却装置の取付構造では、発熱体からの熱を奪い取る受熱部が板金部材で形成されるので、この受熱部を更に薄くすることができ、付勢部材を円錐コイルばねにしたことと相俟って、冷却装置の更なる薄型化を実現できる。
In the cooling device mounting structure according to
請求項3における冷却装置の取付構造では、冷却装置に熱輸送部を具備したことを特徴とする。これにより、熱輸送部によって発熱体からの熱を送風部に導くことができ、冷却性能が向上する。また、熱輸送部は熱応答性に優れているので、例えば発熱体の温度が急激に上昇した場合であっても、その温度上昇を効果的に抑制できる。
The cooling device mounting structure according to
請求項1における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の薄型化を図りつつも、発熱体と冷却装置との間で精度良く且つ安定した良好な接触を得ることができる。
According to the mounting structure of the cooling device in
請求項2における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の更なる薄型化を実現できる。
According to the mounting structure of the cooling device in
請求項3における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の冷却性能を高めることができる他、発熱体の温度が急激に上昇した場合でも、その温度上昇を効果的に抑制できる。 According to the cooling device mounting structure of the third aspect, the cooling performance of the cooling device can be enhanced, and even when the temperature of the heating element rises rapidly, the temperature rise can be effectively suppressed.
以下、本発明における冷却装置の取付構造の各実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態における冷却装置としての冷却モジュールは、いずれもノート型パソコンなどの薄型電子機器に使用されるものであり、従来例に示す図5及び図6と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。 Embodiments of the cooling device mounting structure according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The cooling module as the cooling device in each embodiment is used for a thin electronic device such as a notebook personal computer, and the same parts as those in FIGS. However, the description of the common part is duplicated and will be omitted.
図1及び図2は本発明の第1実施形態を示すものである。筐体1の底面上には、ねじ穴18が設けられた複数(本実施例では4つ)の突設部19が設けられている。その突設部19上には略矩形の基板2が載置され、基板2上には通電状態で熱を発生するMPU3が取り付けられている。また、基板2のねじ穴18に対応した位置には貫通穴2Aが設けられている。そして、MPU3の上部には、熱伝導ラバー20を介して冷却モジュール4の一側にあるヒートシンク部8が配置されていると共に、冷却モジュール4の他側にあるファン収納部6には空間9が設けられ、その空間9には送風装置13が取り付けられている。なお、冷却モジュール4のケース5は、アルミニウム,銅,マグネシウムなどの良熱伝導性材料により一体的にダイカスト形成されているが、熱伝導性が優れていれば他の材料であってもよい。また、形成方法もダイカスト形成にも限定されず、他の方法であってもよい。なお、以上の点は従来例で示した図5及び図6と共通している。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. On the bottom surface of the
41は、冷却モジュール4を被取付部である筐体1に取付けるための取付機構である。ここでの取付機構41は、発熱体であるMPU3に冷却モジュール4のヒートシンク部8を付勢圧接する付勢部材として、従来例のような円筒コイルばね26や板ばね31ではなく、そのコイル径が上方に向かうに従って徐々に小さくなる円錐コイルばね42を使用している点が着目される。
より具体的には、ヒートシンク部8の周囲には、円形の底穴23をその底部中央に有する窪み24が形成され、その窪み24には、取付ねじ25付きのスタッド26が底孔23に挿通可能に設けられる。また、前述の円錐コイルばね42はスタッド26の筒部26Aに挿通された状態で、コイル部の大径側を下にして、窪み24の底面とスタッド26のフランジ部26Bとの間に設けられる。取付ねじ25の雄ねじ部25Aは、その下端がスタッド26の筒部26Aおよび基板2に設けた挿通孔2Aを貫通して、筐体1に形成したねじ孔18にねじ込まれており、基板2上に固着されたスタッド26とヒートシンク部8との間に円錐コイルばね42を介在させることで、ヒートシンク部8の接続部8AがMPU3側に押圧密着されるようになっている。なお、本実施形態では取付ねじ25とスタッド26は別個の部材として形成しているが、一体構造とすることもできる。
More specifically, a
上記構成において、筐体1に冷却モジュール4を取付ける手順を説明する。まず、冷却モジュール4のヒートシンク部8に形成した4つの窪み24に、円錐コイルばね42を大径部分を下にしてそれぞれ配置し、フランジ部26Bを上にして、円錐コイルばね42の中心部にスタッド26を差込む。次いで、スタッド26のフランジ部26Bを押し込んで、円錐コイルばね42を圧縮させ、スタッド26の下端を窪み24の底孔23から突き出させる。その突き出したスタッド26の下端にリング状の止め輪29を差し込んで、スタッド28が円錐コイルばね425の付勢によって窪み24から抜けないように、スタッド28の上方への移動を規制する。そして最後に、突起19のねじ穴18と基板2の貫通穴2Aとを合わせて、MPU3が取り付けられた基板2を筐体1に載せ、MPU3と接続部8Aとの間に熱伝導ラバー20または熱伝導グリースを挟んだ状態で、スタッド28の下端から突出した取付ねじ25の雄ねじ部25Aを突起19のねじ穴18に螺着する。このとき、取付ねじ25をねじ込んでいくに従って円錐コイルばね42が縮まり、ヒートシンク部8は、円錐コイルばね42の弾性によってMPU3側に所定の力で押しつけられる。
A procedure for attaching the
図3は、図5に示す円筒コイルばね26と図2に示す円錐コイルばね42を使用して、冷却モジュール4を筐体1に取り付けた場合の、冷却モジュール4の高さの差を示したものである。図示するように、円錐コイルばね42を使用した場合のスタッド26の下端を基準とした冷却モジュール4の高さは、同じ太さで同じ巻数の円筒コイルばね16を使用した場合と比べてΔhだけ低い。その理由は、円筒コイルばね16の高さ寸法は、構造的に線材の直径とターン数を掛け合わせた値未満にはできないが、円錐コイルばね42であれば、線材の直径とターン数を掛け合わせた値未満にその高さ寸法を形成できるからである。しかも、円錐コイルばね42の場合、従来例の板ばね31のような製造精度を要求しなくても、MPU3側に加える荷重を容易に設定でき、しかも量産時における荷重のばらつきも少ない。結果的に、冷却モジュール4としての薄型化を達成できると共に、MPU3に対し精度よく安定した熱接続を実現できる。
FIG. 3 shows the difference in height of the
以上のように本実施例では、送風部である送風装置13と受熱部であるヒートシンク部8および放熱部であるファン収納部6とを一体に備え、発熱体であるMPU3を冷却する冷却装置としての冷却モジュール4と、この冷却モジュール4を被取付部である例えばパソコンの筐体1に取付ける取付機構41とからなり、MPU3に冷却モジュール4を付勢圧接する付勢部材を取付機構41に備えた冷却モジュール4の取付構造において、取付機構41の少なくとも一箇所以上に、付勢部材として円錐コイルばね42を用いている。
As described above, in the present embodiment, as a cooling device that integrally includes the
この場合、冷却モジュール4をMPU3側に付勢圧接する付勢部材として、そのコイル径が高さ方向に変化する円錐コイルばね42を用いているので、円筒コイルばね26よりも高さ方向の寸法差を縮めることができ、取付機構41ひいては冷却モジュール4の薄型化を達成できる。しかも、板ばね31ではなく円錐コイルばね42であれば、MPU3側に加える加重の設定が容易であり、安定した荷重を加えることができる。そのため、冷却モジュール4の薄型化を図りつつも、MPU3と冷却モジュール4との間で精度良く且つ安定した良好な接触を得ることができる。
In this case, since the
次に本発明の第2実施形態を図4に基づき説明する。なお、上記第1実施形態と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the said 1st Embodiment, and since the description of the common location overlaps, it abbreviate | omits.
この第2実施形態では、ヒートシンク部8とファン収納部6の上面部を形成するケース5に代わって、適宜折曲げ形成された板金部材51が用いられ、さらにこの板金部材51の上面に、冷却性能を高めるためのヒートパイプ52が配設されている点が、第1実施形態とは異なる。
In the second embodiment, a sheet metal member 51 that is appropriately bent is used in place of the
ヒートパイプ52は、熱伝導性に優れた銅などで外郭管部を形成しており、その内部には微少量の作動液(図示せず)が注入され、この作動液を管体内部で還流させることにより冷却効果が得られる。このようにヒートパイプ52を取り付けることによって、板金部材51のみならずヒートパイプ52によっても、MPU3の熱を送風装置13側に導くことができ、冷却性能を向上できる。またヒートパイプ52は熱応答性に優れているので、発熱源であるMPU3の温度が急激に上昇した場合などでもその温度上昇を効果的に抑制できる。
The
また、冷却モジュール4の外郭部材が何れも金属板材からなるカバー7や板金部材51により形成されている。したがってダイカスト形成によるものよりも冷却モジュール4を薄くすることができ、これを利用したパソコンなどの薄型電子機器の一層の薄型化が可能になる。
Further, the outer members of the
図4の構成において、ヒートシンク部8と送風装置13を収納するファン収納部6とは別体でもよく、その場合はヒートシンク部8とファン収納部6との間をヒートパイプ52で熱的に接続すればよい。また、このヒートパイプ52は任意であって、ヒートパイプ52を有さない構造であってもよい。その他、筐体1に冷却モジュール4を取付ける手順や、円錐コイルばね42による作用は、第1実施形態で説明したとおりである。
In the configuration of FIG. 4, the
本実施形態によるとMPU3からの熱を奪い取るヒートシンク部8が板金部材51で形成されるので、このヒートシンク部8を更に薄くすることができ、付勢部材を円錐コイルばね42にしたことと相俟って、冷却モジュール4の更なる薄型化を実現できる。
According to the present embodiment, since the
また、冷却モジュール4に熱輸送部としてのヒートパイプ52を備えているので、このヒートパイプ52によってMPU3からの熱を送風装置13のあるファン収納部6に導くことができ、冷却性能が向上する。また、ヒートパイプ52は熱応答性に優れているので、例えばMPU3の温度が急激に上昇した場合であっても、その温度上昇を効果的に抑制できる。
In addition, since the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ヒートシンク部8周辺の4箇所で円錐コイルばね42を使用しているが、4箇所に限定されるものではなく、例えば他の構造との関係上一箇所のみ使用してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the above embodiment, the conical coil springs 42 are used at four locations around the
3 MPU(発熱体)
4 冷却モジュール(冷却装置)
6 ファン収納部(放熱部)
8 ヒートシンク部(受熱部)
13 送風装置(送風部)
41 取付機構
42 円錐コイルばね(付勢部材)
52 ヒートパイプ(熱輸送部)
3 MPU (heating element)
4 Cooling module (cooling device)
6 Fan storage part (heat dissipation part)
8 Heat sink (heat receiving part)
13 Blower (Blower)
41 Mounting mechanism
42 Conical coil spring (biasing member)
52 Heat pipe (heat transport section)
Claims (3)
The cooling device mounting structure according to claim 1, wherein the cooling device includes a heat transport portion.
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