JP2006203101A - 放熱構造を具有する発熱部 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱の効率を更に高めるべく放熱構造を具有する発熱部のを提供する。
【解決手段】発熱部を含み、該発熱部の片側は冷媒ユニットとし、該発熱部は該冷媒ユニットの熱面と接触させることにより、該冷媒ユニットで生じる熱エネルギーを電気エネルギーに転換し、該発熱部作動時に生じる熱エネルギーを排除する。
【選択図】 図１

Description

本発明は放熱構造を具有する発熱部に係り、特に発熱部にクーラーが結合されることで該発熱部より発生する熱量が移転され、発熱体の温度を下げると同時に電力を提供する発熱部に関わる。

コンピュータや電子製品等の各種装置は、作動時に熱量が累積及することで発熱し、この熱量を効果的に排除するべく、放熱装置が考案されており、現在で最もよく見られる放熱装置にはファン等がある。
例えば、台湾特許第260352号のクーラーで温度をコントロールする装置においては、主に放熱片上方にファンが設けられ、該放熱片下方にはクーラーが設けられているが、該放熱片表面には多数の整然と配列する突起が設けられており、一端には外側に延伸して該放熱片及び該ファンより突出する接触面を具有る他、上方には温度制御装置のコントロール回路が挿設される個所が設けられ、温度センサがクーラー下の熱伝導板の一端に設けられることで、温度のコントロールをしようとする物体に直接該温度センサを接触させ、該クーラーが温度を下げる目的を達成するものとなっている。
台湾特許 第260352号広報

しかし上述のようなファンを利用した放熱構造の機能には限度があり、速やかに熱エネルギーを排出する術が不完全であることが言える。
温度コントロール装置や温度センサ、クーラー等により構成される構造が冷面によりCPUに貼設され、放熱面がファンと貼合され、これにより放熱を行うのであるが、電源がオフであるときにもクーラーに余熱が残り、クーラーの冷面が熱量を吸収し続け、結露を引き起こしてショートを発生し兼ねない。つまり上述のような放熱構造では電源がオンのときでないと効果を発揮せず、且つ限り有る資源の価格が高まる中で、エネルギーの効果的利用法が考慮されていない点においても、更に検討するべきであることが言える。
また上述のCPU上端はセラミックでパッキングされており、更に金属の蓋がされており、放熱器が該金属の蓋と接合され、CPUが駆動する際に生じる熱が該セラミックのパッキング層を通じ、熱源を該金属蓋に伝導させ、更にファンによって気流を対流させ、該CPUに対して放熱を行うものであるが、以下のような欠点がある。先ずファンの消耗電力量が多く、且つ周囲の温度を上昇させ易く、その他のパーツに対する放熱作用に悪影響が出ること。次にファンや金属蓋、放熱器の応用では大量の金属が必要となり、資源を多く使い過ぎであると同時にコストがかかりすぎることが言える。更に、CPUのクロック周波数が高められることで生じる熱量が増加するのに伴い、デザインを変更しなければならないといった欠点もある。
上述の欠点に鑑み、放熱の効率を更に高めるべく本発明の放熱構造を具有する発熱部のを提供する。

発熱部にクーラーチップや熱電素子、ヒートポンプ、ペルチエクーラー、サーモエレクトリック、サーモエレクトリッククーラー等を含む冷媒ユニットを接合することによりエネルギー転換部を構成し、冷媒ユニットにより生じるエネルギーを転換することで、発熱部の熱エネルギーを排除すると共に、該エネルギー転換により生じる電力をその他の放熱装置に利用し、省エネルギーの目的を達成する。
また、放熱効果を更に高めるために、パッキングされていない発熱部を冷媒ユニットに接触させて、該放熱部が熱量を直接冷媒ユニットに伝導させる。
更に、発熱体の温度を効果的に下げるべく、放熱構造を利用して熱量を転移させると共に、パソコン等のデバイスの電源をオフにした際も放熱効果を保ち結露によるショートを防ぐためには、該クーラーの冷面で熱量を吸収し続けさせるよう、放熱部の放熱構造の熱面を発熱体に接触させる。

本発明によると、パッキングされてない発熱部が冷媒ユニットと接触することで発熱部は生じた熱量を直接冷媒ユニットに伝導し（一部の熱量は空気中に放出される）、熱を転移させることで放熱効果が更に高められたと共にコストの削減にも成功したこと、並びに発生したエネルギーをその他の放熱装置のエネルギーとして用いられることで外部のエネルギー供給を必要とせず、更にはエネルギー転換部の冷面で下げられた空気の気流によりその他のパーツとの間で熱交換が行われるため、ファンや放熱モジュールの表面積を小さくすることが可能となり、ファンが長持ちする他、材料にかかるコストが下げられること、また本発明は各種放熱部に応用することができるため、特定の放熱部にあわせて放熱構造を新たにデザインし直すといった手間が省ける等、多くの利点を提供することに成功した。

図１，２，３に示すように、本発明にはエネルギー転換部１０とファン２０、及び放熱モジュール３０が含まれる。該エネルギー転換部１０には冷媒ユニット１１、発熱部１２が含まれ、該発熱部１２は該冷媒ユニット１１と接触する、或いは貼設されるものとし、ペルチエ効果により熱量を該冷媒ユニット１１の片側よりもう片側に伝導させる。こうして該冷媒ユニット１１には温度差のある第一基板１１１（冷面）と第二基板１１２（熱面）とが形成され、該冷媒ユニット１１によりエネルギーの転換が生じ、熱エネルギーを電気エネルギーに変える（即ち該発熱部１２を該第二基板１１２と連結させることにより、該冷媒ユニット１１でエネルギーの転換を行ない、熱エネルギーが電気エネルギーとなり、且つ該第一基板１１１で冷面が形成される）。該発熱部１２は適当な発熱体とするが、実施例中の該発熱部１２ではCPUや集積回路のチップ、アンプリファイアー、或いはパッキングされていないダイ、チップ（基座４０により該発熱部１２に設置されるもの等）とし、その他、該冷媒ユニット１１の第二基板１１２にはスロット１１２０を設けて該発熱部１２を収納するものとしてもよい（図４参照）。また該発熱部１２本体の具有するパッケージ（図５参照）を該冷媒ユニット１１と接合することでは、該冷媒ユニット１１に該第二基板１１２を設ける必要をなくす。
この他、該冷媒ユニット１１には導体１３を設けてもよく、該ファン２０やその他の外囲の装置を直接、或いは間接的に連結するようにし、こうして該冷媒ユニット１１で生じる電気エネルギーにより該ファン２０を駆動させる。

つまり該冷媒ユニット１１の第一基板１１１（冷面）が該放熱モジュール３０に接触或いは接合され、該冷媒ユニット１１の第一基板１１１の低温を該放熱モジュール３０に伝導させ、該ファン２０は該放熱モジュール３０上に設置されることより、該ファン２０の駆動で該放熱モジュール３０の下げられた比較的低い温度を気流として導引し、その他の部品と熱交換を行う、或いは全体の環境の温度を下げ、該発熱部１２の温度を下げると同時に、エネルギーの再生、再利用の効果を提供する。

本発明の第一実施例における分解説明図である。 図１における組み立て後の説明図である。 本発明における第二実施例の断面図である。 本発明における第三実施例の組み立て後の断面図である。 本発明における第四実施例の組み立て後の断面図である。

符号の説明

１０ エネルギー転換部
１１ 冷媒ユニット
１１１ 第一基板
１１２ 第二基板
１１２０ スロット
１２ 発熱部
１３ 導体
２０ ファン
３０ 放熱モジュール
４０ 基座

Claims (14)

1. 発熱部を具有し、該発熱部の片側には冷媒ユニットが設けられることを特徴とする放熱構造を具有する発熱部。
2. 該冷媒ユニットには放熱モジュールが接合されることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
3. 該ファンは放熱モジュールに設けられることを特徴とする請求項２記載の放熱構造を具有する発熱部。
4. 該冷媒ユニットの片側を第二基板とすることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
5. 該冷媒ユニットの片側を第一基板とすることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
6. 該発熱部は該冷媒ユニットの第二基板と接触することを特徴とする請求項４記載の放熱構造を具有する発熱部。
7. 該冷媒ユニットの第一基板は該放熱モジュールと接触していることを特徴とする請求項５記載の放熱構造を具有する発熱部。
8. 該発熱部とは中央処理機（CPU）であることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
9. 該発熱部とはアンプリファイアーであることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
10. 該発熱部とはダイであることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
11. 該発熱部とはチップであることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。
12. 該冷媒ユニットには導体が設けられていることを特徴とする請求項３記載の放熱構造を具有する発熱部。
13. 該導体にはファンが連結されることを特徴とする請求項１２記載の放熱構造を具有する発熱部。
14. 該発熱部とは集積回路のチップであることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を具有する発熱部。

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