JP2006031705A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液媒体を循環させて半導体素子を冷却する電子装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic device that cools a semiconductor element by circulating a liquid medium.
従来の技術は、特開平6−266474号公報、特開平7−142886号公報等に見られる。特開平6−266474号公報の例では、発熱素子を搭載した配線基板を収容した本体筐体と、ディスプレイパネルを備え本体筐体に回転可動に取り付けられた表示装置筐体からなる電子装置で、発熱素子に取り付けられた受熱ジャケット、表示装置筐体に設置した放熱パイプ及び液駆動機構がフレキシブルチューブで接続された構造が示されている。 Conventional techniques can be found in JP-A-6-266474, JP-A-7-142886, and the like. In an example of Japanese Patent Laid-Open No. 6-266474, an electronic device including a main body housing that houses a wiring board on which a heating element is mounted, and a display device housing that includes a display panel and is rotatably attached to the main body housing. A structure in which a heat receiving jacket attached to a heat generating element, a heat radiating pipe installed in a display device casing, and a liquid driving mechanism are connected by a flexible tube is shown.
さらに、特開平7−142886号公報では、特開平6−266474号公報の例において、筐体を金属製とした例が示されている。 Further, JP-A-7-142886 discloses an example in which the casing is made of metal in the example of JP-A-6-266474.
これらの例では、発熱素子で発生した熱を受熱ジャケットに伝え、その熱を、受熱ジャケットから放熱パイプまで液駆動機構によって液を輸送することによって伝え、外気に放熱している。 In these examples, heat generated by the heat generating element is transmitted to the heat receiving jacket, and the heat is transmitted by transporting the liquid from the heat receiving jacket to the heat radiating pipe by the liquid driving mechanism, and is radiated to the outside air.
携帯型パーソナルコンピュータなどに代表される電子装置では、性能の向上による素子の高発熱化が著しい。その一方で、携帯に適した筐体サイズの小型化、薄型化が望まれている。 In an electronic device typified by a portable personal computer or the like, a high heat generation of an element due to improved performance is remarkable. On the other hand, it is desired to reduce the size and thickness of the housing suitable for carrying.
上記公知例は、いずれも発熱素子の高発熱化に対して、液媒体を循環させて発熱素子を冷却するものであるが、液媒体が液冷却装置から漏洩した場合については配慮されていない。 In any of the above-described known examples, the heating medium is circulated to cool the heating element in response to an increase in heat generation of the heating element. However, no consideration is given to the case where the liquid medium leaks from the liquid cooling device.
本発明の目的は、電子装置の電気回路に液媒体が接することを防止でき、安全、かつ信頼性の高い電子装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a safe and highly reliable electronic device that can prevent a liquid medium from coming into contact with an electric circuit of the electronic device.
上記目的は、筐体内部に半導体素子を搭載した電子装置において、前記半導体素子と熱的に接続された受熱部材と、受熱した熱を放熱する放熱部材と、この放熱部材と前記受熱部材との間で液媒体を工藤させる液駆動手段と、前記放熱部材と受熱部材とを継手を介してフレキシブルチューブで接続した冷却装置を有し、前記継手と前記フレキシブルチューブの接続部より漏洩した前記液媒体を所定の位置に溜めて、かつ処理するために、前記筐体下部に前記液媒体を滞留可能な凹部を構成し、発熱する電子部品を前記凹部内に滞留された前記液媒体に対向するように配置し、前記電子部品熱によって前記凹部内の前記駅媒体を加熱して蒸発処理可能とした漏洩液媒体滞留処理手段を有することにより達成される。 In the electronic device in which the semiconductor element is mounted inside the housing, the object is to provide a heat receiving member thermally connected to the semiconductor element, a heat radiating member that radiates the received heat, and the heat radiating member and the heat receiving member. The liquid medium leaking from the connecting portion between the joint and the flexible tube, the liquid drive means for working the liquid medium between, and a cooling device in which the heat radiating member and the heat receiving member are connected by a flexible tube through a joint In order to store and process the liquid medium at a predetermined position, a recess is formed in the lower part of the housing where the liquid medium can be retained, and a heat generating electronic component is opposed to the liquid medium retained in the recess. This is achieved by having a leaked liquid medium retention processing means that is disposed in the electronic component heat and can evaporate by heating the station medium in the recess by the electronic component heat.
本発明によれば、電子装置の電気回路に液媒体が接することを防止でき、安全、かつ信頼性の高い電子装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that a liquid medium contacts the electric circuit of an electronic device, and can provide a safe and highly reliable electronic device.
電子機器装置、いわゆるパーソナルコンピュータ(以下、パソコンという)には、携帯が可能なノート型パソコンと机上での使用が中心のディスクトップ型パソコンとがある。これらのパソコンは、いずれも年々高速処理、大容量化の要求が高くなり、この要求を満たす結果、半導体素子であるCPUの発熱温度が高くなっていった。この傾向は、今後も更に続くものと予想される。 2. Description of the Related Art Electronic device apparatuses, so-called personal computers (hereinafter referred to as personal computers) include portable laptop computers and desktop computers that are mainly used on desks. Each of these personal computers has a demand for high-speed processing and large capacity year by year, and as a result of satisfying this demand, the heat generation temperature of the CPU, which is a semiconductor element, has increased. This trend is expected to continue in the future.
これに対して、現状のこれらパソコンは、ファン等による空冷式が一般的である。この空冷式は、放熱の能力に限界があり、前述のような高発熱傾向の半導体素子の放熱に追従できなくなってしまう可能性がある。ただし、ファンを高速回転させたり、ファンを大型化したりすることによって対応も可能であるが、パソコンの低騒音化や軽量化に逆行するため現実的ではない。 On the other hand, these current personal computers are generally air-cooled by a fan or the like. This air-cooled type has a limit in heat dissipation capability, and may not be able to follow the heat dissipation of semiconductor elements that tend to generate heat as described above. However, this can be dealt with by rotating the fan at a high speed or by increasing the size of the fan, but this is not practical because it goes against the reduction in noise and weight of the personal computer.
一方、従来から空冷式の放熱に代わる放熱として、水等の液媒体を循環させて半導体素子を冷却する装置がある。
この冷却装置は、主に企業或いは銀行等で使用される大型コンピュータの冷却に使用され、冷却水をポンプで強制的に循環させ、専用の冷凍機で冷却するといった大規模な装置である。
On the other hand, conventionally, there is an apparatus for cooling a semiconductor element by circulating a liquid medium such as water as heat radiation instead of air cooling.
This cooling device is mainly used for cooling large computers used in companies or banks, and is a large-scale device in which cooling water is forcibly circulated by a pump and cooled by a dedicated refrigerator.
従がって、移動が頻繁に行われるノート型パソコンや、事務所内の配置換え等で移動の可能性があるディスクトップ型パソコンには上述のような水による冷却装置は、例えこの冷却装置を小型化したとしても到底搭載することはできない。 Therefore, for a notebook computer that is frequently moved and a desktop computer that may be moved due to rearrangement in the office, the above-mentioned water cooling device is not used. Even if it is downsized, it cannot be mounted.
そこで、上述の従来技術のように、小型のパソコンに搭載可能な水による冷却装置が種々検討されているが、この従来技術の出願当時は、半導体素子の発熱温度が近年ほど高くなく、現在に至っても水冷装置を備えたパソコンは製品化には至っていない。 Thus, various water cooling devices that can be mounted on a small personal computer have been studied as in the above-mentioned conventional technology. At the time of filing of this conventional technology, the heat generation temperature of the semiconductor element was not as high as in recent years. Even so, personal computers equipped with water cooling devices have not been commercialized.
これに対して、本発明はコンピュータ本体の外郭を形成する筐体を放熱性に良好なアルミ合金やマグネシウム合金等にすることによって、水冷装置の大幅な小型化が実現でき、パソコンへの搭載が可能となったものである。 On the other hand, the present invention makes it possible to greatly reduce the size of the water-cooling device by using an aluminum alloy, a magnesium alloy, or the like that has a good heat dissipation for the casing that forms the outline of the computer main body. It has become possible.
ところが、液媒体は密閉された空間内にあるとは言え、特に移動が頻繁に行われるノート型パソコンにあっては、液媒体の洩れを防止することが最重要な課題となっている。 However, even though the liquid medium is in a sealed space, it is the most important issue to prevent leakage of the liquid medium, particularly in a notebook personal computer that moves frequently.
フレキシブルチューブからの液の透過という問題はあるもの、液洩れの可能性がある部分は配管の接続部分であることは明らかである。 Although there is a problem of liquid permeation from the flexible tube, it is clear that the portion where there is a possibility of liquid leakage is a pipe connection portion.
そこで、本発明は配管の接続部分からの液洩れを防止するために種々検討したものである。 Therefore, the present invention has been variously studied in order to prevent liquid leakage from the connecting portion of the pipe.
以下、本発明の検討結果を図面を用いて説明する。
図1は、本発明を備えた電子装置の斜視図である。
図1において、電子装置は、本体ケース1とディスプレイ(図示せず)を備えたディスプレイケース2とからなっている。本体ケース1にはキーボード3、複数の素子7を搭載した配線基板4、ハードディスクドライブ5、補助記憶装置(たとえば、フロッピーディスクドライブ、CDドライブ等)6、バッテリー13等が設置されている。尚、説明のためにキーボード3は取り外した状態を示している。
Hereinafter, the examination result of this invention is demonstrated using drawing.
FIG. 1 is a perspective view of an electronic device provided with the present invention.
In FIG. 1, the electronic device includes a main body case 1 and a
配線基板4上には、CPU(半導体素子からなる中央演算処理ユニット)7等の特に発熱量の大きい素子(以下、CPUと記載)が搭載される。該CPU7には、水冷ジャケット8が取り付けられており、両者は柔軟熱伝導部材(たとえばSiゴムに酸化アルミなどの熱伝導性のフィラーを混入したもの)を介して接続されている。また、ディスプレイケース2の背面(ケース内側)には、放熱パイプ9が接続された金属放熱板10が設置されている。なお、ディスプレイケース2自体を金属製(たとえば、アルミ合金やマグネシウム合金等)にすることによって、前記金属放熱板10を省略し、放熱パイプ9を直接ディスプレイケース2に接続してもよい。また、液輸送手段であるポンプ11が本体ケース1内に設置されている。
On the
水冷ジャケット8、放熱パイプ9、ポンプ11は、フレキシブルチューブ12で接続され、ポンプ11によって内部に封入された液媒体15(たとえば、水、不凍液等)が循環する。CPU7で発生する熱は、水冷ジャケット8内を流通する液媒体15に伝えられ、放熱パイプ9を通過する間にディスプレイの背面に設置した金属放熱板10からディスプレイケース2の表面を介して外気に放熱される。
The
これにより温度の下がった液媒体15は、ポンプ11を介して再び水冷ジャケット8に送出される。また、ディスプレイケース2の背面上部には放熱パイプ9に接続されたタンク14が設置されており、該タンク14内には液媒体15が入っている。タンク14、放熱パイプ9、フレキシブルチューブ12、ポンプ11及び水冷ジャケット8は閉じた液媒体15の循環回路であり、ポンプ11を運転して液媒体15を循環させている。
As a result, the
図1に示したように通常、運転時には内部の液媒体15が密閉された状態で循環されているが、該循環回路を構成しているタンク14、放熱パイプ9、フレキシブルチューブ12、ポンプ11及び水冷ジャケット8などや、フレキシブルチューブ12と各構成要素との継手部から万一、内部の液媒体15が漏洩することを想定して、次のような方策を講じている。
As shown in FIG. 1, the
その方策を図2を用いて説明する。
図2は、実施例のポンプ11と水冷ジャケット8、及びフレキシブルチューブ12の接続部分の断面図である。
図2において、前記接続部分には、適当な継手11a、8aと図示していないが抜け防止用の締付けバンド(板状、コイルバネ状)が用いられている。なお、フレキシブルチューブ12の材質は、水分透過の少ないブチルゴムなどが用いられている。
The measure will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a connection portion between the
In FIG. 2,
さらに、本実施例では、長期間使用中に万一前記継手11a、8a及びフレキシブルチューブ12から内部の液媒体15が漏洩した場合を想定して、前記継手11a、8a及びフレキシブルチューブ12を覆うように、液吸収体16が配置されている。該液吸収体16には、液媒体を吸収して保持するものでも良いし、液媒体15と反応して該液媒体を固化させる吸水ポリマーなどが用いても良い。
Furthermore, in the present embodiment, the
これにより、万一液媒体15が漏洩しても液吸収体16で保持及び固化され、配線基板4上に搭載されているCPU7a等に影響を及ぼさないようにすることができる。なお、液吸収体16の替わりに熱収縮チューブを用い、液媒体が循環している回路の熱を利用して前記熱収縮チューブを収縮させ、フレキシブルチューブ12及び継手11a、8aに密着させても同様に液媒体を循環回路外部に漏洩させない効果が得られる。
As a result, even if the
図3は本発明の他の実施例であるポンプ11と水冷ジャケット8、及びフレキシブルチューブ12の接続部分の断面図である。
図3において、長期間使用中に万一前記継手11a、8a及びフレキシブルチューブ12から内部の液媒体15が漏洩した場合を想定して、前記継手11a、8a及びフレキシブルチューブ12を覆うように、スリーブ17が配置されている。該スリーブ17は、フレキシブルチューブ12及び継手11a、8aと微小な隙間が設けられており、該隙間の表面張力で漏洩した液媒体15を保持するものである。さらに、前記スリーブ17の内面に撥水処理することにより、液媒体15の保持性が向上する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a connecting portion of the
In FIG. 3, assuming that the
これにより、万一液媒体が漏洩してもスリーブ17とフレキシブルチューブ12及び継手11a、8aとの隙間に液媒体が保持され、電子装置を携帯して姿勢が変化しても液媒体が配線基板4上に搭載されているCPU7a等に達することがない。
As a result, even if the liquid medium leaks, the liquid medium is held in the gap between the
なお、図2及び図3に示した実施例では、ポンプ11、水冷ジャケット8とフレキシブルチューブ12との接続部を例にして説明したが、タンク14、放熱パイプ9とフキシブルチューブ12との接続部など他の接続部にも本発明を適用することにより同じ効果が得られる。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the connection portion between the
図4は本発明の他の実施例である本体ケース1の部分拡大断面図である。
図4において、図1に示した液媒体15の循環回路の各構成要素、及びその継手部から万一内部の液媒体15が漏洩することを想定して、前記本体下部ケース1bの内側に液媒体保持板18が配置されている。該液媒体保持板18は、本体下部ケース1bと微小な隙間を設けて設置されており、該隙間における液媒体15の表面張力で漏洩した液媒体を保持するものである。
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a main body case 1 which is another embodiment of the present invention.
In FIG. 4, assuming that the
これにより、万一、液媒体15が漏洩しても本体下部ケース1bと液媒体保持板18との隙間に液媒体が保持され、電子装置を携帯して姿勢が変化しても液媒体15が配線基板4上に搭載されているCPU7a等に達することがない。
As a result, even if the liquid medium 15 leaks, the liquid medium is held in the gap between the main body
図5は本発明の他の実施例である本体ケース1の部分拡大断面図である。
図5において、図1に示した液媒体15の循環回路の各構成要素及びその継手部から、万一内部の液媒体15が漏洩することを想定して、前記本体下部ケース1bの底部に凹部1Cを設けている。
FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of a main body case 1 which is another embodiment of the present invention.
In FIG. 5, assuming that the
該下部ケース凹部1Cは、漏洩した液媒体15を溜めるもので、漏洩した液媒体が必ず前記凹部1Cに溜まるように本体下部ケース1bの他の部分より低くなっている。また、前記凹部1Cに発熱体を設置することにより、漏洩した液媒体15を蒸発させることができる。なお、液媒体を蒸発させるために発熱体を別途設置する替わりに、CPU7aの発熱を利用しても良い。
The lower case recess 1C stores the leaked
さらに、該凹部1Cに漏洩センサを設置して、液媒体15の漏洩を検知することにより電子装置を停止させることができる。
Furthermore, an electronic device can be stopped by installing a leakage sensor in the recess 1C and detecting leakage of the
図6は、本発明の他の実施例である本体ケース1の部分拡大断面図である。
図6において、図1に示した液媒体15の循環回路の各構成要素、及びその継手部から、万一内部の液媒体15が漏洩することを想定して、前記本体下部ケース1bの底部に凹部1C、及び液吸収体16が設けられている。漏洩した液冷媒15は必ず前記凹部1Cに集まり、本体下部ケース1bの孔1eを通って液吸収体16で保持及び固化される。また、本体上部ケース1aに凹部1fを設け、該凹部に本体上部ケース1aを貫通し、かつ配線基板4に近接するように小径パイプ19を設置している。
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a main body case 1 which is another embodiment of the present invention.
In FIG. 6, assuming that the
これは、漏洩した液媒体15が万一、配線基板4上に達しても小径パイプ19の毛細管現象で液媒体を吸い上げ、本体上部ケース1aの凹部1fに設置した液吸収体16で保持及び固化させるものである。なお、配線基板4には孔4aを設け、該配線基板上に液媒体が停留しないようにしている。
This is because even if the leaked
これにより、万一液媒体15が漏洩しても本体ケース1に設置した液吸収体16で液媒体が保持又は固化され、電子装置を携帯して姿勢が変化しても液媒体が電子装置の電気部品に接しないようにすることできる。
As a result, even if the liquid medium 15 leaks, the liquid medium is held or solidified by the
図7は本発明の他の実施例である本体ケース1の部分拡大断面図である。
図7において、図1に示した液媒体15の循環回路の各構成要素、及びその継手部から万一、内部の液媒体15が漏洩することを想定して、前記本体上部ケース1aと下部ケース1bとの接面部1g及び本体ケース1から外部に取り出されているコネクタ20の部分に液吸収体16が設けられている。漏洩した液冷媒15は該液吸収体16で保持及び固化される。これにより、万一、液媒体が漏洩しても本体ケースに設置した液吸収体で液媒体が保持又は固化され、液媒体15が本体ケース1の外部に漏洩することはない。
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view of a main body case 1 which is another embodiment of the present invention.
In FIG. 7, the main body
1…本体ケース、2…ディスプレイケース、3…キーボード、4…配線基板7…CPU、8…水冷ジャケット、9…放熱パイプ、10…放熱金属板、11…ポンプ、12…フレキシブルチューブ、14…タンク、15…液媒体、16…液吸収体、17…スリーブ、18…液媒体保持板、19…小径パイプ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main body case, 2 ... Display case, 3 ... Keyboard, 4 ...
Claims (1)
前記半導体素子と熱的に接続された受熱部材と、受熱した熱を放熱する放熱部材と、この放熱部材と前記受熱部材との間で液媒体を工藤させる液駆動手段と、前記放熱部材と受熱部材とを継手を介してフレキシブルチューブで接続した冷却装置を有し、
前記継手と前記フレキシブルチューブの接続部より漏洩した前記液媒体を所定の位置に溜めて、かつ処理するために、前記筐体下部に前記液媒体を滞留可能な凹部を構成し、発熱する電子部品を前記凹部内に滞留された前記液媒体に対向するように配置し、前記電子部品熱によって前記凹部内の前記駅媒体を加熱して蒸発処理可能とした漏洩液媒体滞留処理手段を有することを特徴とする電子装置。
In an electronic device with a semiconductor element mounted inside the housing,
A heat-receiving member thermally connected to the semiconductor element; a heat-dissipating member that dissipates the received heat; a liquid driving means that works a liquid medium between the heat-dissipating member and the heat-receiving member; and the heat-dissipating member and the heat-receiving member. It has a cooling device in which the members are connected by a flexible tube via a joint,
An electronic component that generates heat by forming a recess capable of retaining the liquid medium in the lower portion of the housing in order to store and process the liquid medium leaked from the joint between the joint and the flexible tube at a predetermined position. Is disposed so as to be opposed to the liquid medium retained in the recess, and has a leaked liquid medium retention processing means that allows the station medium in the recess to be heated by the electronic component heat to be evaporated. Electronic device characterized.
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