JP2008160029A - 冷却構造および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱抵抗を低減させることができる冷却構造および電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器は熱を発生する発熱部品であるＣＰＵ１１と、発熱部品１１から発生する熱を放出する放熱部材１３と、発熱部品１１と放熱部材１３の間に介在し、発熱部品１１と接する波形底点と放熱部材１３と接する波形頂点を有した熱伝導部材１２から構成されており、熱伝導部材１２は少なくとも１つのスリットが形成された冷却構造を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却構造および電子機器に関し、特に電子機器に設置された発熱部品の放熱を促す冷却構造に関する。

従来の冷却構造として、半導体パッケージと伝熱板との間に蛇腹状の板ばねを挿入介在させたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この冷却構造は、基板上に配置された複数の半導体パッケージと伝熱板との間に弾性を有するリボン状板材を屈曲形成した蛇腹状の板ばねを挿入介在させた構造を有する。

この冷却構造によると、半導体パッケージで発生した熱は、蛇腹状の板ばねを介して伝熱板に伝えられ、伝熱板から外部へ放熱される。その結果、半導体パッケージが冷却される。
特開平１０−２９４４０７号公報

しかし、従来の冷却構造によると、蛇腹状の板ばねが半導体パッケージおよび伝熱板と線接触するのみであるため、熱抵抗を低減させることに限界がある。

従って、本発明の目的は、熱抵抗を低減させることができる冷却構造および電子機器を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、熱を発生する発熱部品と、前記発熱部品から発生する熱を放出する放熱部品と、前記発熱部品と前記放熱部品の間に介在し、前記発熱部品と接する波形底点と前記放熱部品と接する波形頂点を有し、少なくとも１つのスリットを有する熱伝導部材とで構成されることを特徴とする冷却構造を提供する。

この構成によれば、熱抵抗を低減させ、発熱部品を冷却することができる。

（２）本発明は上記目的を達成するため、熱を発生する電子部品と、前記発熱部品から発生する熱を放出する放熱部品と、前記発熱部品と前記放熱部品の間に介在し、前記発熱部品と接する波形底点と前記放熱部品と接する波形頂点を有し、少なくとも１つのスリットを有する熱伝導部材とを有することを特徴とする電子機器を提供する。

このような構成によれば、熱抵抗を低減させ、電子部品を冷却することができる。

本発明によれば、熱抵抗を低減させることができる。

［実施の形態］
（ノートパソコンの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るノートパソコンの概略図の一例である。電子機器としてのノートパソコン１は、各種電子部品等を搭載する本体２と、本体２に開閉自由に設けられ、画像等を表示する表示画面３と、本体２に設けられ、文字等の入力を可能にするキーボード４と、本体２の内部に設けられ、ＣＰＵ１１等の電子部品が配置される基板１０とを有する。

発熱部品としてのＣＰＵ１１は、一例として、１０×１０ｍｍの正方形で、放熱部品としての放熱部材１３等で構成される冷却構造を有している。また、本実施の形態において、発熱部品としてＣＰＵ１１を例に取ったが、これに限定されない。

（冷却構造の構成）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る冷却構造の断面図の一例であり、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る冷却構造の上方図の一例である。一例として、ＣＰＵ１１が、その表面に段差を有する場合を表している。

冷却構造２０は、基板１０と、基板１０に設置されるＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１上に設置され、ＣＰＵ１１の熱を放熱部材１３に伝熱し、波形頂点と底点を有する蛇腹状の熱伝導部材１２と、熱伝導部材１２からの熱を放熱する放熱部材１３と、基板１０に放熱部材１３を固定する雄ねじ１４と、雄ねじ１４と係合する雌ねじ１５とを有する。

また、冷却構造２０は、雄ねじ１４を締め付けることによって、ＣＰＵ１１と熱伝導部材１２および放熱部材１３との密着度を増すことができる。

熱伝導部材１２は、一例として薄さが０．１ｍｍ〜０．０１ｍｍ程度の１枚の金属板から作成され、蛇腹状になっている。金属板は、熱伝導率が１２０〜４００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の純金属材料で、一例として、アルミや銅等から作成される。また、金属板は、純金属材料に限らず、それらから作られる合金でも良いし、カーボン等でも良いし、これに限定されない。

図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る放熱部材を取り外した冷却構造の上方図の一例であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の断面図の一例であり、図３（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の底点と頂点の拡大図の一例である。

熱伝導部材１２は、頂点１６および底点１７の角度は９０度以上である。頂点１６および底点１７の角度が、９０度未満（鋭角）である場合、ＣＰＵ１１と放熱部材１３に挟まれて圧力を受けたとき、頂点１６および底点１７が、折れ曲がるのを防ぐためである。

また、ＣＰＵ１１に段差があるとき、熱伝導部材１２は、図３（ｃ）に示すように、角度が開くことによって、段差に対応してＣＰＵ１１に密着する。

図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の形状に関する図の一例である。

熱伝導部材１２は、図２に示すように、底点１７がＣＰＵ１１と、頂点１６が放熱部材１３とに接しているが、図４（ａ）に示すように、頂点１６および底点１７が円弧状、または、図4（ｂ）に示すように台形状、あるいは、これらの組合せでも良く、また、これ等に限定されない。

（実施の形態の動作）
以下に本発明の実施の形態の動作を図１から図５を参照しつつ、詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る冷却構造の上方図の一例である。スリット幅ｃが、ＣＰＵ幅ｂよりも大きく、複数のスリット１８が熱伝導部材１２に設けられている場合を表している。なお、基板１０および放熱部材１３等は省略している。

ノートパソコン１は、ユーザが電源を入れ、作業を始めると、主にＣＰＵ１１に熱が発生する。ＣＰＵ１１に発生した熱は、図２（ａ）に示す、複数の底点１７から複数の頂点１６、複数の頂点１６から放熱部材１３に伝熱し、放熱部材１３は、ＣＰＵ１１に発生した熱を放熱する。このとき、熱伝導部材１２は蓄熱し、熱抵抗が高くなるが、発熱または冷却ファン等の対流が、効果的に複数のスリット１８および頂点１６と底点１７とが形成する立体部から取り入れられ、熱伝導部材１２を効果的に冷却するので、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、熱伝導部材１２は、頂点１６と底点１７とによって、頂点１６と底点１７がない平面に比べて表面積が大きいため、放熱の効率が更に良くなり、効果的に冷却され、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、図５において、熱伝導部材１２は、スリット幅ｃが、ＣＰＵ幅ｂよりも小さくても、複数のスリット１８および頂点１６と底点１７とによって、効果的に冷却され、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

熱伝導部材１２は、スリット間隔ａを狭くしてスリット１８を増やしたり、頂点１６および底点１７の数を増やしたりするほど、より効果的に冷却され、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、熱伝導部材１２は、ＣＰＵ１１に凹凸があっても密着し、ＣＰＵ１１上に設置するとき、特別な作業を必要としないので、多数の発熱部材に対応することができ、作業性に優れている。

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、発熱部品を効果的に冷却することができる。更に、熱伝導部材１２は、金属部材の熱伝導を利用して放熱部材１３と熱接続し、頂点１６と底点１７との間隔、金属板の厚みおよびスリット１８の間隔によって冷却性能が決まるので、実装した際の厚みによる熱抵抗の変化が殆ど無い。また、熱伝導部材１２は、１枚の金属板から作成されるので、作業性に優れた冷却構造を提供することができる。なお、本発明は、樹脂材料と比較して、熱抵抗が低く、混ぜ物でないため、高性能が維持でき、複数の発熱部品に対して同一の材料で凹凸の吸収を含めて対応できる。また、本発明は、従来のグリス等と比較しても扱いが容易で作業性に優れている。

（変形例１）
以下に本発明の変形例を図面を参照しつつ、詳細に説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、本発明の変形例１に係る冷却構造の上方図の一例である。なお、基板１０および放熱部材１３等は省略している。（以下の変形例についても同様）なお、実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

図６（ａ）における熱伝導部材１２は、スリット間隔ａがＣＰＵ幅ｂよりも小さく、ＣＰＵ１１上に２本のスリット１８がある場合を表している。

熱伝導部材１２は、スリット１８がＣＰＵ１１上にあるため、発熱または冷却ファン等の対流をスリット１８および頂点１６と底点１７とが形成する立体部によって取り入れ、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

図６（ｂ）における熱伝導部材１２は、スリット間隔ａがＣＰＵ幅ｂよりも大きく、ＣＰＵ１１の外側にスリット１８がある場合を表している。

このとき、スリット１８はＣＰＵ１１上には無いが、熱伝導部材１２は、スリット１８周辺部分が特に冷却され、ＣＰＵ１１上の熱が冷却された部分に移動するので、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、図６（ａ）および（ｂ）は、実施の形態と同様に、熱伝導部材１２は、頂点１６と底点１７がない平面に比べて表面積が大きいため、放熱の効率が良くなるとともに、立体的であるので、通気性が良く、発熱または冷却ファン等の対流によって、更に効果的に冷却される。

更に、熱伝導部材１２は、頂点１６と底点１７の数を増やすことによって、更に効果的に冷却される。

（変形例２）
図７は、本発明の変形例２に係る冷却構造の上方図の一例である。熱伝導部材１２が方向の異なるスリット１８、頂点１６および底点１７を有する場合を表している。

熱伝導部材１２は、複数のスリット１８がＣＰＵ１１上にあるため、発熱または冷却ファン等の対流をスリット１８、頂点１６および底点１７が形成する立体部によって取り入れ、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、熱伝導部材１２は、発熱または冷却ファン等の対流を、方向の異なる複数のスリット１８、頂点１６および底点１７が形成する立体部によって取り入れ、対流の方向によらず、熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

（変形例３）
図８は、本発明の変形例３に係る冷却構造の上方図の一例である。スリット１８、頂点１６および底点１７が、ＣＰＵ１１の対角線の方向に設けられた場合を表している。なお、スリット１８、頂点１６および底点１７の方向は、対角線の方向に限定されない。

この変形例３では、スリット１８、頂点１６および底点１７がＣＰＵ１１の対角線の方向に設けられた場合を表しているが、発熱または冷却ファン等の対流をスリット１８、頂点１６および底点１７が形成する立体部によって取り入れ、熱抵抗が上昇するのを防ぐことに変わりは無く、ＣＰＵ１１に対する角度に関係なく、一定の効果を得ることができる。

（変形例４）
図９は、本発明の変形例４に係る冷却構造の上方図の一例である。スリット１８の間隔が、場所によって異なっている場合を表している。

熱は、ＣＰＵ１１から発生するので、ＣＰＵ１１上のスリット間隔ｆは、ＣＰＵ１１に掛からない場所のスリット間隔ｅより小さい方が、熱伝導部材１２の熱抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

また、スリット間隔ｆは、熱伝導部材１２の中心付近のみを、スリット間隔ｅより小さくしても良い。こうすることによって、熱伝導部材１２は、多様な発熱部材に対応することができる。

（変形例５）
図１０（ａ）は、本発明の変形例５に係る冷却構造の上方図の一例であり、図１０（ｂ）は、本発明の変形例５に係る熱伝導シートの断面図の一例である。

熱伝導シート３０は、熱伝導部材１２の上下面にグリスを塗布し、ラミネート部材３１で挟んだものである。ラミネート部材３１は、厚みが０．１ｍｍ程度で、ポリエステル樹脂やセロファン等を用いるがこれに限定されない。

また、グリス３２は、熱伝導部材１２に塗布する厚みは、０．１〜０．２ｍｍ程度で、素材は、シリコン樹脂等を用いるが、これに限定されない。

更に、グリス３２は、熱伝導シート３０の両面に塗布しても良いし、片面だけに塗布しても良い。

また、グリス３２は、スリット１８のみに塗布しても良いし、これに限定されない。更に、熱伝導シート３０にグリス３２を両面もしくは片面に塗布しても良いし、これに限定されない。

また、熱伝導シート３０は、ＣＰＵ１１とラミネート部材３１の隙間を埋めるように塗布しても良いし、これに限定されない。

なお、本発明は、上記した実施の形態および変形例に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の実施の形態に係るノートパソコンの概略図の一例である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る冷却構造の断面図の一例であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る冷却構造の上方図の一例である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る放熱部材を取り外した冷却構造の上方図の一例であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の断面図の一例であり、（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の底点と頂点の拡大図の一例である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱伝導部材の形状に関する図の一例である。 本発明の実施の形態に係る冷却構造の上方図の一例である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の変形例１に係る冷却構造の上方図の一例である。 本発明の変形例２に係る冷却構造の上方図の一例である。 本発明の変形例３に係る冷却構造の上方図の一例である。 本発明の変形例４に係る冷却構造の上方図の一例である。 （ａ）は、本発明の変形例５に係る冷却構造の上方図の一例であり、（ｂ）は、本発明の変形例５に係る熱伝導シートの断面図の一例である。

符号の説明

１・・・ノートパソコン、２・・・本体、３・・・表示画面、４・・・キーボード、１０・・・基板、１１・・・ＣＰＵ、１２・・・熱伝導部材、１３・・・放熱部材、１４・・・雄ねじ、１５・・・雌ねじ、１６・・・頂点、１７・・・底点、１８・・・スリット、２０・・・冷却構造、３０・・・熱伝導シート、３１・・・ラミネート部材、３２・・・グリス、ａ・・・スリット間隔、ｂ・・・ＣＰＵ幅、ｃ・・・スリット幅、ｄ・・・幅、ｅ、ｆ・・・スリット間隔

Claims (8)

1. 熱を発生する発熱部品と、
   前記発熱部品から発生する熱を放出する放熱部品と、
   前記発熱部品と前記放熱部品の間に介在し、前記発熱部品と接する波形底点と前記放熱部品と接する波形頂点を有し、少なくとも１つのスリットを有する熱伝導部材とで構成されることを特徴とする冷却構造。
2. 前記熱伝導部材は、１枚の金属板から作成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
3. 前記スリットは、前記発熱部品上に少なくとも１つ設けられることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
4. 前記熱伝導部材は、少なくとも１枚の金属シートと、
   前記少なくとも１枚の金属シートと複合化される少なくとも１枚のラミネート部材と、
   前記少なくとも１枚の金属シートと前記少なくとも１枚のラミネート部材の間に充填されたグリスより構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
5. 前記熱伝導部材は、前記波形頂点および前記波形底点が角状、円弧状および台形状の中から選択された１つの形状を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
6. 熱を発生する電子部品と、
   前記発熱部品から発生する熱を放出する放熱部品と、
   前記発熱部品と前記放熱部品の間に介在し、前記発熱部品と接する波形底点と前記放熱部品と接する波形頂点を有し、少なくとも１つのスリットを有する熱伝導部材とを有することを特徴とする電子機器。
7. 前記電子部品は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記電子部品は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を構成する電源回路、制御回路、記憶部等に含まれる電子部品であることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。

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