JP2005505927A - 装着プレートを備えたヒートコレクタ - Google Patents

Abstract

ヒートコレクタは、機械加工ステップを減少するために少なくとも１つの押出成形ステップによって形成され、打ち抜かれて形成されるかまたは成形されてもよい別個の形成された装着フレームに組み立てられる。ヒートコレクタは、装着フレームに形成された保持タブに対接するフランジを有し、はんだ付け、グルー接着または機械的手段によって保持されてもよい。ヒートコレクタは放熱器を受け取ってもよく、または、ピンフィン型ヒートシンク等のヒートシンクとして形成されてもよい。装着フレームは、中央演算処理装置等の構成要素を有するプリント回路基板に固定されることができ、それは、中央演算処理装置を冷却するためにコレクタに接触する。
【選択図】図７Ａ

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板に装着された電子装置を冷却するためのヒートシンクに関し、特に、ＣＰＵに直接熱接触する表面装着コレクタプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のコレクタプレートは、プリント回路基板、ＣＰＵへの熱接触および熱拡散に装着するための特徴部と、すべてが単一部品であるヒートパイプへの接続と、を組み込む。これは、複数の機械加工ステップと、モノリシック部分のメッキと、を必要とする。
【０００３】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、ＣＰＵ１２は、ヒートコレクタ２０を装着するためのスタッド１４が設けられたＰＣＢ１０に装着され、ヒートコレクタ２０は、スタッド１４を受けるための穴２３およびタブ２２を有する装着プレート２５を含む。コレクタ２０には、平行なリッジ２４も設けられ、これは、冷却フィンを有する放熱器１８に接続されたヒートパイプ１６を受ける中央チャネル２６を画定する。これは、部分的に液体で満たされ、液体は、コレクタ２０と放熱器１８との間で凝縮および蒸発のサイクルを受ける。パイプは、プレス嵌めでチャネルに受け取られてもよく、または、溶接されるかまたは熱伝導結合によって保持されてもよく、そこでカバープレート２８が適所に溶接されるかまたは結合されて、熱伝達を改良する。パイプ１６は、閉鎖端を有するように示されているが、従来の冷却ループの一部であってもよい。
【０００４】
図２Ａ〜２Ｃは、先行技術によるユニット式ヒートコレクタ２０および装着プレート２０を製造するのに必要なステップを示す。図２Ａは、プレート２５から直立し中央チャネル２６の側面に立つ一対のリッジ２４と、カバープレートを受けるためのインセット２７とを有する機械加工されたかまたは押出成形された金属２１のブロックを示す。ブロックが機械加工されるかまたは押出成形されるかは、材料に依存する。銅は、アルミニウムほど容易に押出成形されない。選択される材料は、コスト、重量、熱伝導性、押出特性およびはんだ付け特性等の所望の特性に依存する。図２Ａのブロックは、リッジ２４の両端で基部プレート２５を拡大するように加工される（図２Ｂ）。次いでプレート２５は、タブ２３を形成するように加工され、ドリル開けされて穴を形成する（図２Ｃ）。
【０００５】
図３Ａは、先行技術によるユニット式ピンフィン型ヒートシンクを製造する第１のステップを示し、直立リブ３３を有するプレート３２が押出成形される。図３Ｂは第２のステップを示し、リブは機械加工されるかまたは一括のこ引きされて、ピン３４を製造する。図３Ｃに示されるように、プレートは次いで機械加工されてタブ３６を製造し、タブはドリル開けされて穴３８を作る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明によると、取付／整列配置特徴部は、熱特徴部から分離されており、それによって、複数の機械加工ステップを排除することによって生産コストを減少する。本発明によるヒートコレクタは２つの部品を含み、すなわち、ＣＰＵ等から熱を収集するブロックと、成形されたかまたは打ち抜かれたフレームと、であり、該フレームは、ブロックを囲繞しその場所を決め、且つ、ねじ、ボルト、リベット、プッシュピン等のためのボス等の装着特徴部も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、熱収集および放散機能が、装着および位置決め機能から独立しており、それによって、機能は別個の部品によって想定されてもよく、これは、合計しても、典型的に多数の機械加工ステップを必要とする単一部品より、製造コストが安価であるという実現に基づいている。本発明はまた、同一の装着プレートを備えたいずれの数のヒートコレクタ構成を使用することも可能である。
【０００８】
金属ヒートコレクタは、押出品であってもよく、（必要に応じて）１つの部品としてメッキされ、所定の長さに切断される。これは、ヒートパイプ型ヒートコレクタまたはフィン型ヒートシンクには好適である。図面に描かれたようなピンフィン型ヒートシンクは、押出成形後に幾分の機械加工を必要とする。本願で使用される用語「ヒートコレクタ」は、チップ等の源から熱を「収集」し、熱を放散するかまたはパイプ等によって離れた放熱器へ熱を伝達する要素を意味することに注意されたい。本願で使用される用語「ヒートシンク」は、熱を収集するだけではなく、放散する機能も果たす要素を意味する。したがって、ヒートシンクはコレクタの一種である。
【０００９】
装着フレームは、プラスチックから成形されてもよく、それによってすべての機械加工およびドリル開けを排除する。プラスチックは、ＥＭＩシールディング用の金属充填材料から成形されてもよい。プラスチックは、組立後にヒートパイプをヒートシンクにはんだ付けすることができるように、高度に耐熱性であってもよい。
【００１０】
装着フレームは、金属から打ち抜かれて形成されてもよく、これは、機械加工およびドリル開けを排除するだけではなく、放熱の補助も行う。類似の部品をばね鋼から作ることができ、ヒートシンクをＰＣＢへ取り付けるためのばねを組み込む。両方の部品が金属である場合には、はんだ付け、スエージ加工、ステーキング、蝋付け、結合、溶接およびスポット溶接を含む数方法を使用して、部品を結合することができる。
【００１１】
本発明の他の目的および特徴は、添付の図面を一緒に考慮して下記の詳細な説明から明らかになる。しかし、図面は、本発明を限定する定義としてではなく、例示の目的のためのみに設計されており、限定には、添付の特許請求の範囲を参照するべきであることを理解すべきである。図面は、必ずしも一定の縮尺で引かれる必要はなく、別途記載のない限り、単に、本願に記載の構造物および手順を概念的に例示するよう意図されるだけであることもさらに理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、装着フレーム４０は、アルミニウム等の金属プレートから打ち抜かれて形成され、穴４３を有する装着タブ４２と、中央開口部４４と、装着タブ４２を含む平面上に延在するように形成された保持タブ４５と、を含む。ヒートコレクタ５０は、装着フレーム４０の中央開口部４４にぴったりと受け取られるように輪郭づけられ、保持タブ４５に対接する側フランジ５３を有する。平行なリッジ５１は、ヒートパイプを受けるチャネル５２を画定し、コレクタ５０は、銅製ヒートパイプへのはんだ付けを容易にするために押出成形された銅であることが好ましい。保持プレート４０をコレクタ５０へはんだ付けすることは、必要ではないが、両方の部品がはんだ付けに適合する場合には可能であり、それによって放熱をさらに改良することに注意されたい。
【００１３】
図５は、高い熱伝達を必要とする用途で、複数のヒートパイプを複数の放熱器へ接続するための複数のチャネル２６を有するヒートコレクタを示す。逆に言えば、単一のチャネルを有する別々のヒートコレクタは、図６に示されるように、別々のヒートパイプ１６によって単一の放熱器１８へ接続されてもよい。
【００１４】
図７Ａおよび７Ｂは、図４Ａおよび４Ｂの装着プレートに実質的に同一である装着プレート４０を示し、同様に、成形されたプラスチックかまたは打ち抜かれて形成された金属かのいずれかであってもよい。ここで、ピンフィン型ヒートシンク５６には、装着プレートの保持タブ４２によって保持するためのフランジ５７が設けられる。ヒートシンク５６は、米国特許第４，８８４，３３１号に記載されているように、押出成形して平行なフィンを形成し、次いで、フィンを横切って一括のこ引きしてフィン５０を形成することによって製造されてもよい。
【００１５】
図８Ａおよび８Ｂは、図７Ａおよび７Ｂの実施形態に類似した実施形態を示し、保持タブ４５には、ピン５８のカラムの間に嵌まる櫛状ばね歯４６が設けられる。両方の部品が金属から作られる場合には、この配列は、はんだ付けなしで熱接触を改良することができ、そのため、一方または両方の部品がアルミニウムであってもよい。
【００１６】
図９は、穴（図示せず）に嵌まってピン５８の間に楔留めされるリベット４８によってヒートコレクタに取り付けられている上向きに延在する保持タブ４７を備えて装着プレート４０が形成される実施形態を示す。
【００１７】
図１０は、上向きに延在するタブ４８が、ピン５８の外側列に形成された戻り止め５９に係合し、それによってヒートシンク５０を装着プレート４０にスナップ嵌めで保持する実施形態を示す。
【００１８】
図１１は、形成されたタブを有さない打ち抜かれた保持プレート４０の下側に対して保持されるフランジ５７（図６Ａ）を有するピンフィン型ヒートシンク５６を示す。ここで、ヒートシンクの底部は装着プレート４０の底部と同一の高さではなく、そのため、装着プレート４０は、装着されるときにＰＣＢから間隔を空けられる。
【００１９】
保持タブ４５を有する他の記載された実施形態が設計されてもよく、そのためヒートシンクの底部は装着プレートに窪みをつけられ、それによって装着プレートはＰＣＢに対して同一の高さで装着されてもよく、一方、ＰＣＢから直立するＣＰＵはヒートシンクの底部に対して同一の高さであることに注意されたい。
【００２０】
このようにして、好適な実施形態に適用されるように、本発明の基本的な新規特徴が示され、記載され、指摘されている一方、本発明の精神から逸脱することなく、例示された装置の形態および詳細、およびその操作における様々な省略および代替および変更が当業者によって行われてもよいことが理解される。たとえば、同一の結果を達成するために実質的に同一のやり方で実質的に同一の機能を果たすこれらの要素および／または方法ステップのすべての組み合わせが、本発明の範囲内であることが明白に意図される。さらに、本発明のいずれの開示された形態または実施形態に関連して示され且つ／または記載された構造物および／または要素および／または方法ステップは、設計上の選択の一般的な事項として、いずれの他の開示されたかまたは記載されたかまたは示唆された形態または実施形態に組み込まれてもよいことを認識すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲によって示されるようにのみ限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】先行技術のヒートパイプ型ヒートコレクタアセンブリおよびプリント回路基板の分解斜視図。
【図１Ｂ】プリント回路基板へ組み立てられた先行技術のヒートコレクタアセンブリの斜視図。
【図２Ａ】先行技術のヒートパイプ用ヒートコレクタの製造ステップを示す図。
【図２Ｂ】先行技術のヒートパイプ用ヒートコレクタの製造ステップを示す図。
【図２Ｃ】先行技術のヒートパイプ用ヒートコレクタの製造ステップを示す図。
【図３Ａ】先行技術の装着タブ付ピンフィン型ヒートシンクの製造ステップを示す図。
【図３Ｂ】先行技術の装着タブ付ピンフィン型ヒートシンクの製造ステップを示す図。
【図３Ｃ】先行技術の装着タブ付ピンフィン型ヒートシンクの製造ステップを示す図。
【図４Ａ】本発明による二部品ヒートコレクタの分解斜視図。
【図４Ｂ】本発明による組み立てられた二部品ヒートコレクタの斜視図。
【図５】ヒートパイプを受けるための複数のチャネルを有するヒートコレクタの斜視図。
【図６】複数の放熱器に接続された単一のヒートコレクタを有するシステムの斜視図。
【図７Ａ】本発明による二部品ピンフィン型ヒートシンクの第１の実施形態の分解斜視図。
【図７Ｂ】図６Ａの組み立てられた二部品ピンフィン型ヒートシンクの斜視図。
【図８Ａ】本発明による二部品ピンフィン型ヒートシンクの第２の実施形態の分解斜視図。
【図８Ｂ】図７Ａの組み立てられた二部品ピンフィン型ヒートシンクの斜視図。
【図９】組み立てられたときの、二部品ピンフィン型ヒートシンクの第３の実施形態の斜視図。
【図１０】組み立てられたときの、二部品ピンフィン型ヒートシンクの第４の実施形態の斜視図。
【図１１】組み立てられたときの、二部品ピンフィン型ヒートシンクの第５の実施形態の斜視図。

Claims (20)

1. 冷却されるべき構成要素に対して嵌まることができ、２つの対向する側方向フランジを有するヒートコレクタと、
   前記ヒートコレクタから別個に形成されそれに嵌まる装着フレームであって、前記ヒートコレクタを受ける中央開口部と、前記フランジに対接して前記ヒートコレクタを前記装着フレームに対して位置決めする保持手段と、を有する装着フレームと、
   を具備するヒートコレクタアセンブリ。
2. 前記装着フレームは、実質的に平坦なプレートである請求項１に記載のヒートコレクタ。
3. 前記保持手段は、前記プレートの平面の上に延在する保持タブを具備する請求項２に記載のヒートコレクタ。
4. 前記装着フレームは、金属から打ち抜かれて形成される請求項１に記載のヒートコレクタ。
5. 前記装着フレームは、プラスチックから成形される請求項１に記載のヒートコレクタ。
6. 前記ヒートコレクタは、ヒートパイプを受けるためのチャネルを備えて形成される請求項１に記載のヒートコレクタ。
7. 前記ヒートコレクタは、前記チャネルの側面に立つ一対の平行なリッジを備えて形成され、前記フランジは前記リッジの側面に立つ請求項６に記載のヒートコレクタ。
8. 前記ヒートコレクタは、それぞれの複数のヒートパイプを受けるために平行に複数の前記チャネルを備えて形成される請求項６に記載のヒートコレクタ。
9. 前記ヒートコレクタは、押出品である請求項６に記載のヒートコレクタ。
10. 前記装着フレームは、金属から打ち抜かれて形成される請求項１に記載のヒートコレクタ。
11. 前記装着フレームは、プラスチックから成形される請求項１に記載のヒートコレクタ。
12. 前記ヒートコレクタは、前記フランジに平行なピンの列を有するピンフィン型ヒートシンクである請求項１に記載のヒートコレクタ。
13. 前記保持手段は、前記フランジに隣接する列のピンの間に延在する櫛状歯を有する保持タブを具備する請求項１２に記載のヒートコレクタ。
14. 前記保持手段は、上向きに形成され且つ前記フランジに隣接するピンのそれぞれの列に対接するタブを具備する請求項１２に記載のヒートコレクタ。
15. 前記フランジの隣の列の前記ピンは、前記上向きに形成されたタブの遠位端に対して係止する戻り止めを備えて形成された遠位端を有する請求項１４に記載のヒートコレクタ。
16. 前記上向きに形成されたタブはそれぞれの穴を有し、前記ヒートコレクタは、前記穴を通り且つそれぞれの対のピンの間に延在するリベットをさらに具備する請求項１４に記載のヒートコレクタ。
17. 冷却されるべき構成要素に対して嵌まることができる複数のヒートコレクタアセンブリと、
    放熱ユニットと、
    熱をそれぞれの前記ヒートコレクタから前記放熱ユニットへ移すための複数のパイプと、
    を具備する放熱システム。
18. 前記パイプは冷却媒体を担持する請求項１７に記載の放熱システム。
19. 前記パイプはヒートパイプである請求項１８に記載の放熱システム。
20. 各前記ヒートコレクタは２つの対向する側方向のフランジを有し、各前記ヒートコレクタアセンブリは前記ヒートコレクタから別個に形成されそれに嵌まる装着フレームをさらに具備し、前記装着フレームは前記ヒートコレクタを受ける中央開口部と、前記フランジに対接して前記ヒートコレクタを前記装着フレームに対して位置決めする保持手段と、を有する請求項１７に記載の放熱システム。

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