JP2009021284A - ヒートシンク及び冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率を向上できるヒートシンク及び冷却装置を提供すること。
【解決手段】ヒートシンクは、受熱部に接続される熱伝導性の基板５１１と、それぞれ基板５１１に積層され、かつ、互いに所定の間隔を隔てて配置される複数のフィン５１４と、基板５１１及び各フィン５１４を接続し、かつ、基板５１１に伝導された熱を各フィン５１４に伝導する伝熱部材５１６とを備える。各フィン５１４は、伝熱部材５１６が挿通される挿通口５１４１を有し、伝熱部材５１６は、各フィン５１４における挿通口５１４１の端縁に当接される当接部５１６１と、当接部５１６１から面外方向に延出し、かつ、基板５１１に当接される延出部５１６２とを有し、当接部５１６１に沿い、かつ、延出部５１６２に沿う方向の伝熱部材５１６のそれぞれの端部には、当接部５１６１及び延出部５１６２の互いに近接する側の面に沿って冷却媒体を流通させる流通口５１６３が形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、回路素子等の冷却対象の熱を放熱するヒートシンク、当該ヒートシンクを備えた冷却装置に関する。

従来、電子機器に設けられたＩＣ（Integrated Circuit）等の冷却対象を冷却する冷却装置が知られている。このような冷却装置は、例えば、冷却対象から伝導された熱を放熱するヒートシンクと、当該ヒートシンクに冷却空気を送風するファンとを備えて構成される。このうち、ヒートシンクは、放熱面積を大きくするために、複数のフィンを備える構成が一般的であり、１つのブロックに複数のフィンが一体的に形成された構成を有するヒートシンクや、複数の平板状のフィンが積層された構成を有するヒートシンクが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のヒートシンク装置では、基板上に複数の柱状体を取り付け、当該柱状体により、複数のフィン（板状体）がそれぞれ所定間隔を隔てて支持されている。そして、冷却対象から基板に伝導された熱は、各柱状体を介してそれぞれのフィンに伝導されるので、当該熱の放熱面積が大きくなる。そして、このヒートシンク装置では、基板に取り付けられたファンから送風される冷却空気が、それぞれのフィン間を流通して、当該各フィンを冷却することにより、冷却対象の熱を冷却するように構成されている。

特開２００１−２１０７６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のヒートシンク装置では、それぞれのフィンを支持し、かつ、基板に伝導された熱を当該各フィンに伝導する伝熱部材である柱状体が、円柱状又は角柱状に形成されているので、柱状体内に熱が保持されてしまい、放熱が制限されてしまうという問題がある。例えば、前述のように、冷却空気がフィン間を流通するような構成である場合には、当該冷却空気は、柱状体の外表面に沿って流通する。このため、柱状体内に保持された熱は冷却されにくく、放熱効果はあまり高くない。

本発明の目的は、冷却効率を向上することができるヒートシンク及び冷却装置を提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明のヒートシンクは、冷却対象から伝導された熱を放熱するヒートシンクであって、前記熱が伝導される熱伝導性の基板と、それぞれ前記基板に積層され、かつ、互いに所定の間隔を隔てて配置される複数のフィンと、前記基板及び前記複数のフィンをそれぞれ接続し、かつ、前記基板に伝導された熱を前記複数のフィンに伝導する伝熱部材とを備え、前記各フィンは、それぞれ同じ位置に形成され、かつ、前記伝熱部材が挿通される挿通口を有し、前記伝熱部材は、前記各フィンにおける前記挿通口の端縁に当接される当接部と、当該当接部から面外方向に延出し、かつ、前記基板に当接される延出部とを有し、前記当接部に沿い、かつ、前記延出部に沿う方向の前記伝熱部材のそれぞれの端部には、前記当接部及び前記延出部の互いに近接する側の面に沿って冷却媒体を流通させる流通口が形成されていることを特徴とする。

ここで、冷却媒体として、ファン等から送風される冷却空気を例示することができる。
本発明によれば、基板と複数のフィンとを接続する伝熱部材は、各フィンの挿通口端縁に当接する当接部と、当該当接部から面外方向に延出し、かつ、基板に当接する延出部とを有している。これによれば、基板に伝導された冷却対象の熱を、各フィンに確実に伝導することができる。

また、当接部と延出部とに沿う方向の伝熱部材の両端に、流通口が形成されていることにより、当該冷却媒体を当接部及び延出部に沿って流通させることができる。これによれば、熱が伝熱部材内に保持されることを防ぐことができ、基板から伝熱部材を介して各フィンに熱を伝導する過程でも、当該伝熱部材により熱を放熱することができる。更に、冷却媒体がフィンに沿って流通している場合には、当該冷却媒体の流通方向が、当接部に直交する方向でない限りは、当該冷却媒体の流路が伝熱部材によって遮られることを防ぐことができるので、当該冷却媒体を滞りなく流通させることができる。
従って、伝熱部材及びフィンに伝導された熱の放熱効率を向上することができ、これにより、冷却対象の冷却効率を向上することができる。

本発明では、前記各フィンは、前記挿通口の端縁から起立する起立部を有し、前記当接部は、前記起立部に当接することが好ましい。
このような起立部は、挿通口を形成する際の切り起こしにより形成することができる。
本発明によれば、挿通口の端縁から起立する起立部と、伝熱部材の当接部とが当接することにより、挿通口の端縁のみに当接する場合に比べ、伝熱部材とフィンとの接触面積を大きくすることができる。これによれば、伝熱部材に伝導された熱を各フィンに効率よく伝導することができる。従って、各フィンによる放熱、ひいては、冷却対象の冷却を効率よく行うことができる。また、起立部が切り起こしである場合には、当該起立部を別途設ける必要がないので、フィンの構成及び製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明では、前記起立部は、前記挿通口の互いに対向する端縁からそれぞれ起立し、
前記伝熱部材には、前記当接部が、前記各フィンの前記各起立部にそれぞれ当接し、かつ、互いに対向するように２つ設けられ、前記延出部は、前記各当接部の同じ側の端部間を接続するように形成されていることが好ましい。

本発明によれば、伝熱部材は、一対の当接部と、当該当接部間を接続する延出部とを備えて構成され、各当接部は、各フィンに形成された挿通口の互いに対向する端縁からそれぞれ起立する一対の起立部にそれぞれ当接する。これによれば、伝熱部材と各フィンとの接触面積を大きくすることができ、伝熱部材から各フィンへの熱の伝導を確実かつ効率よく行うことができる。また、各起立部に当接部が当接するので、基板に沿う方向のフィンの位置ずれを防止することができる。従って、フィンへの熱の伝導を効率よく行うことができるだけでなく、フィンを安定して基板上に位置付けることができる。
また、起立部が、挿通口の互いに対向する端縁にそれぞれ形成されていることにより、当該起立部が挿通口の一方の端縁のみに形成されている場合に比べ、当接部との接触面積を同程度としても、フィン間の距離を小さくすることができる。従って、起立部と当接部との接触面積を確保しつつ、ヒートシンクの小型化を図ることができる。

本発明では、前記起立部の起立方向先端側の端部は、当該起立部を有する前記フィンとは異なる前記フィンに接続されていることが好ましい。
本発明によれば、起立部が起立する寸法分だけ、フィン間には隙間が生じることとなる。これによれば、当該隙間を利用して、フィン間に冷却媒体を確実に流通させることができる。従って、フィンの冷却を確実に行うことができる。
また、起立部の先端に、他のフィンが当接することにより、伝熱部材を支柱として、各フィンの基板への積層を容易に行うことができる。従って、各フィンを所定の間隔を隔てて積層する工程を簡略化することができるので、ヒートシンクの製造工程を簡略化することができるだけでなく、フィンに直交する方向の荷重に対して、当該フィンの位置ずれを防止することができる。

本発明では、前記複数のフィンの前記各起立部の起立方向は、前記基板に向かう方向とは反対方向であることが好ましい。
ここで、各起立部の起立方向が基板に向かう方向である場合には、基板に当接する伝熱部材の当接部を介して、当該基板に最も近いフィンに熱が伝導する。また、この状態で、フィンの起立部の先端が、基板に当接している場合には、基板から起立部に熱が直接伝導する。しかしながら、このような経路では、基板とフィンとの接触面積、及び、フィンと伝熱部材との接触面積を合わせた熱の伝導経路に係る面積が小さいため、基板からフィンに熱が伝導しづらい。

これに対し、本発明では、起立部の起立方向が基板に向かう方向とは反対方向であるので、基板に最も近いフィンにおける当該基板に対向する面を、直接基板に当接させることができる。これによれば、基板とフィンとの接触面積を大きくすることができるだけでなく、当該基板及びフィンを１つの部材として、熱の移動元から移動先への肉厚を厚くすることができる。従って、基板からフィンへの熱の伝導効率を向上することができる。このような効果は、基板に伝導される熱量が大きい場合に、特に有効である。

本発明では、前記起立部と前記当接部とは、半田により接合されていることが好ましい。
本発明によれば、伝熱部材の当接部に起立部が接合されているので、当該伝熱部材により、各フィンを安定して支持させることができる。また、当接部と起立部とが、半田により接合されていることにより、当該当接部と起立部とを密着させることができるので、当接部から起立部への熱の伝導効率を一層向上することができる。

本発明では、前記起立部及び前記伝熱部材は、アルミニウムを含む金属により形成され、前記起立部及び前記伝熱部材の互いに対向する面には、めっき層がそれぞれ形成されていることが好ましい。
本発明によれば、起立部及び伝熱部材がアルミニウムを含む金属により形成されていることにより、鉄等の金属で形成されている場合に比べ、熱伝導効率を向上することができるとともに、軽量化を図ることができる。また、アルミニウムは比較的安価であるので、ヒートシンクの製造コストを削減することができる。

更に、起立部と伝熱部材とが同素材により形成されていることにより、これらを同電位とすることができ、基板に伝導された電流を、伝熱部材を介して各フィンに拡散させやすくすることができる。従って、輻射対策を施すことができる。
加えて、アルミニウムで形成された起立部及び伝熱部材は、半田で接合することが困難であるが、当該起立部及び伝熱部材の互いに対向する面にめっき層が形成されていることにより、これらを確実に半田で接合することができる。
従って、伝熱部材からフィンへの熱伝導効率を一層向上することができるとともに、ヒートシンクの軽量化及び製造コストの削減を図ることができ、輻射対策を施すことができる。

また、本発明の冷却装置は、前述のヒートシンクと、前記各フィン間に冷却空気を送風するファンとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述のヒートシンクと同様の効果を奏することができるほか、ファンから送風された冷却空気が、フィン間を流通することとなるので、フィンに伝導された熱を効率よく冷却することができ、ひいては、冷却対象を効果的に冷却することができる。

本発明では、前記流通口は、前記ファンによる前記冷却空気の送風方向に対向するように配置されていることが好ましい。
本発明によれば、伝熱部材に形成された流通口が、ファンによる冷却空気の送風方向に対して開口するので、伝熱部材の内側の面に沿って冷却空気を確実に流通させることができる。従って、当該内側の面を放熱面として利用して、伝熱部材に伝導された熱を冷却しやすくすることができるほか、フィン間を流通する冷却空気に気流の乱れが生じることを抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔情報処理装置１の構成〕
図１は、本実施形態に係る情報処理装置１を上方から見た斜視図である。
本実施形態に係る情報処理装置１は、使用者が操作するコントローラ（図示省略）からの指示に応じて、或いは自動で、光ディスク及び半導体メモリカード等に記録又は記憶された情報、並びに、接続されたネットワークから情報を取得し、当該情報に含まれる画像情報及び音声情報を再生するほか、当該情報に含まれるプログラムを実行する電子機器である。また、この情報処理装置１は、処理した画像情報及び音声情報を、画像表示装置等の外部機器に出力する。

このような情報処理装置１は、図１に示すように、外装筐体２と、当該外装筐体２内に収納される装置本体３とを備えて構成されている。
外装筐体２は、それぞれ合成樹脂製の上部筐体（図示省略）及び下部筐体２２により構成され、これらが組み合わさった状態で、互いにねじ固定されている。このような外装筐体２の側面には、吸気口２３が形成され、背面には、排気口（図示省略）が形成されている。

〔装置本体３の構成〕
図２は、装置本体３の構成を示す分解斜視図である。
装置本体３は、前述の情報を処理するものであり、図２に示すように、制御ユニット４、冷却ユニット５、ディスクユニット６、電源ユニット７、リーダライタユニット８を備えている。
このうち、ディスクユニット６は、光ディスクから情報を読み取り、当該情報を制御ユニット４に出力する。電源ユニット７は、装置本体３に駆動電力を供給する。また、リーダライタユニット８は、半導体メモリカードが挿抜されるリーダライタ８１と、当該リーダライタ８１の動作を制御する基板８２とを備え、当該メモリカードから読み出した情報を制御ユニット４に出力するほか、当該制御ユニット４から入力する情報を当該メモリカードに記録する。

図３は、制御ユニット４を下方から見た斜視図である。なお、図３においては、メインフレーム４２の図示を省略している。
制御ユニット４は、装置本体３全体の動作を制御する制御基板４１と、当該制御基板４１を挟む金属製のメインフレーム４２及びサブフレーム４３とを備えている。このうち、制御基板４１の上方（冷却ユニット５から離間する側）に位置するメインフレーム４２には、前述のディスクユニット６、電源ユニット７及びリーダライタユニット８が載置される。
制御基板４１の下方（冷却ユニット５に対向する側）の面には、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１１及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）４１２が配設されている。これらＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２は、サブフレーム４３に形成された開口部４３１，４３２を介して下方に露出し、冷却ユニット５の受熱部５１１１，５１１２に当接する。すなわち、これらＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２が、本発明の冷却対象に相当する。

〔冷却ユニット５の構成〕
図４及び図５は、冷却ユニット５を下方及び上方から見た斜視図である。
冷却ユニット５は、本発明の冷却装置に相当し、吸気口２３を介して外装筐体２外から取り込んだ冷却空気を当該外装筐体２外に排出する過程で、前述の各ユニットを冷却するほか、制御基板４１のＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２から熱を受熱し、当該熱を放熱することにより、ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２を冷却する。この冷却ユニット５は、図４及び図５に示すように、ヒートシンク５１（図５）と、冷却空気を吸引してヒートシンク５１に送風するファン５２（図４）と、ヒートシンク５１と組み合わさることでファン５２を内部に収納するケース部材５３（図４及び図５）とを備えて構成されている。

このうち、ケース部材５３は、図４に示すように、平面視略矩形状で、かつ、断面略Ｕ字状を有する合成樹脂製の箱状部材である。このケース部材５３には、詳しい図示を省略したが、上方側に開口が形成され、当該開口は、ヒートシンク５１の基板５１１により閉塞される。また、ケース部材５３の底部５３１には、平面視略円形状の開口部５３１１が形成され、当該開口部５３１１を閉塞するように、ファン５２が配置される。また、ケース部材５３の一方向の側面には吐出口５３２が形成され、当該吐出口５３２から、ファン５２により冷却空気が吐出され、外装筐体２外に排出される。

ファン５２は、開口部５３１１に嵌め込まれ、ケース部材５３にねじ固定される。このファン５２は、当該ファン５２をケース部材５３に取り付けるための板体５２１と、モータ５２２と、当該モータ５２２によって回転する複数の羽根５２３とを備えた遠心力ファンで構成されている。
このうち、板体５２１は、開口部５３１１と略一致する形状を有し、当該板体５２１の略中央には、平面視略円形状の吸気口５２１１が形成されている。そして、このファン５２は、吸気口５２１１を介して冷却ユニット５内に冷却空気を吸引し、当該冷却空気を、ケース部材５３の吐出口５３２から吐出する。

〔ヒートシンク５１の構成〕
ヒートシンク５１は、前述の制御基板４１に配設されたＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２と当接し、当該ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２で生じた熱を受熱して放熱する。このヒートシンク５１は、図５に示すように、制御ユニット４に対向する側に、受熱部５１１１，５１１２及びヒートパイプ５１１３が設けられた平板状の基板５１１を備えている。
このうち、受熱部５１１１，５１１２は、熱伝導性の高い金属により平面視略正方形状に形成されている。これら受熱部５１１１，５１１２は、それぞれＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２に当接し、当該ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２の熱を基板５１１に伝導する。
ヒートパイプ５１１３は、基板５１１上に５本設けられ、３本が受熱部５１１１を貫通し、２本が受熱部５１１２を貫通している。これらヒートパイプ５１１３は、受熱部５１１１，５１１２に伝導された熱を、基板５１１全体に拡散させる。

図６は、ヒートシンク５１を底面側から見た斜視図である。なお、図６には、当該図６では図示を省略したケース部材５３に形成された吐出口５３２に対向する方向を、矢印Ａで示している。
また、ヒートシンク５１の底面側（受熱部５１１１，５１１２が設けられた側とは反対側であり、ケース部材５３内に収納される側）には、図６に示すように、ファン５２が配置される平面視略円形状のファン配置部５１７が形成され、当該ファン配置部５１７の周囲で、かつ、ファン５２から送風された冷却空気が、吐出口５３２に到達するまでの間に、第１放熱部５１２及び第２放熱部５１３が設けられている。これら第１放熱部５１２及び第２放熱部５１３は、基板５１１に積層される放熱用の５層のフィン５１４，５１５と、基板５１１に取り付けられ、かつ、各フィン５１４，５１５を支持固定する複数の伝熱部材５１６とを備えている。

〔フィン５１４，５１５の構成〕
フィン５１４，５１５は、伝熱部材５１６を介して基板５１１から伝導された熱を放熱するアルミニウム製の板状体であり、全体にニッケルのめっき層が形成されている。これらフィン５１４，５１５は、本実施形態では、基板５１１上にそれぞれ５層積層されており、フィン５１４は、フィン５１５に比べて大きく形成されている。これらフィン５１４，５１５のファン５２に近接する側は、ファン５２の形状に応じて略円弧状に形成されている。

図７は、第１放熱部５１２を示す縦断面図である。なお、図７には、第２放熱部５１３に相当する構成を、括弧書きで示している。
フィン５１４，５１５には、図６及び図７に示すように、それぞれ伝熱部材５１６が貫通する平面視略長方形状の挿通口５１４１，５１５１が形成され、当該挿通口５１４１の互いに対向する長手方向に沿う一対の端縁には、当該挿通口５１４１を形成する際の切り起こしが起立部５１４２，５１５２として形成されている。
これら起立部５１４２，５１５２の起立方向先端部は、当該起立部５１４２，５１５２を有するフィン５１４，５１５の上方に積層される他のフィン５１４，５１５に接続されている。このため、当該起立部５１４２，５１５２の寸法分だけ、各フィン５１４，５１５は、それぞれ離間しており、ファン５２から送風された冷却空気は、当該隙間を流通する。

また、これら起立部５１４２，５１５２の起立方向は、基板５１１に対向する方向とは反対方向であり、図７に示すように、基板５１１に最も近接する側のフィン５１４，５１５は、当該基板５１１に、半田により直接取り付けられている。このため、熱量が最も高い基板５１１とフィン５１４，５１５との接触面積を大きくすることができるので、基板５１１に伝導された熱を効率よくフィン５１４，５１５に伝導することができ、これにより、当該熱の放熱を効率よく行うことができる。

〔伝熱部材５１６の構成〕
伝熱部材５１６は、前述のように、基板５１１の所定位置に半田により固定され、各フィン５１４，５１５を支持するとともに、当該基板５１１に伝導された熱を各フィン５１４，５１５に伝導する。この伝熱部材５１６は、アルミニウム製の一体成形品であり、全体にニッケルによるめっき層が形成されている。このような伝熱部材５１６は、図７に示すように、互いに対向し、かつ、それぞれ各フィン５１４，５１５の起立部５１４２，５１５２に当接する一対の当接部５１６１と、当該一対の当接部５１６１の一方の端部間を接続し、かつ、基板５１１に半田付けされる延出部としての基部５１６２とを有している。そして、これら一対の当接部５１６１と、基部５１６２とは互いに直交し、これにより、伝熱部材５１６は、側面視略Ｕ字状に形成されている。

このうち、当接部５１６１は、挿通口５１４１，５１５１の長手方向（すなわち、起立部５１４２，５１５２の起立方向に直交し、かつ、当該起立部５１４２，５１５２における当接部５１６１との当接面に沿う方向）の寸法と略一致する幅寸法と、起立部５１４２，５１５２の起立方向の高さ寸法の５層分に相当する高さ寸法とを有する略長方形状に形成されている。
基部５１６２は、各当接部５１６１の一方の端部から略直角に延出するように形成され、挿通口５１４１，５１５１の開口面積と略一致するように、当該挿通口５１４１，５１５１に応じて平面視略長方形状に形成されている。そして、この基部５１６２は、基板５１１に半田付けされ、当該基板５１１から伝導された熱を、当接部５１６１を介して起立部５１４２，５１５２に伝導させる。

ここで、伝熱部材５１６において、一対の当接部５１６１及び基部５１６２に沿う方向の両端には、当該当接部５１６１及び基部５１６２の互いに近接する側の面、すなわち、伝熱部材５１６の内側の面に沿って、ファン５２からの冷却空気を流通させるための流通口５１６３が形成されている。このため、ファン５２から送風された冷却空気は、一方の流通口５１６３から伝熱部材５１６の内部に侵入し、当接部５１６１及び基部５１６２に沿って流通してこれらを冷却した後、他方の流通口５１６３から伝熱部材５１６の外部に流出する。これにより、伝熱部材５１６の内面を放熱面として利用することができ、当該放熱面に冷却空気を流通させて、当該伝熱部材５１６の冷却を効果的に行うことができる。

第２放熱部５１３には、同じく５層に積層されたフィン５１５と、これら各フィン５１５を貫通する３つの伝熱部材５１６とが設けられている。なお、第２放熱部５１３は、当該第２放熱部５１３の配置位置、フィン５１５の形状及び伝熱部材５１６の数が異なるほかは、第１放熱部５１２と同様の構成であるので、詳しい説明を省略する。

図８は、ヒートシンク５１を底面側から見た平面図である。なお、図８には、前述の図６と同様に、当該図８では図示を省略したケース部材５３に形成された吐出口５３２に対向する方向を、矢印Ａで示している。
ここで、ヒートシンク５１における伝熱部材５１６の配置位置について説明する。
伝熱部材５１６は、前述のように、第１放熱部５１２及び第２放熱部５１３に設けられ、それぞれ基板５１１に半田付けされている。これら伝熱部材５１６は、図８に示すように、基板５１１のファン配置部５１７に配置されるファン５２の送風方向（図８において点線にて図示）に、当接部５１６１及び基部５１６２が沿うように配置されている。換言すると、伝熱部材５１６は、ファン５２の送風方向である羽根５２３の回転接線方向に対して流通口５１６３が対向するように、基板５１１上に取り付けられている。これにより、ファン５２から送風された冷却空気を伝熱部材５１６の内面に沿って流通させやすくすることができるほか、伝熱部材５１６によって、冷却空気の気流が乱れることを防ぐことができる。

〔冷却ユニット５の組立工程〕
図９は、冷却ユニット５の組立工程を説明する図である。
冷却ユニット５は、以下の工程により組み立てられる。図９に示すように、まず、ヒートシンク５１の基板５１１に最も近接する側に配置されるフィン５１４，５１５に、ペースト半田を塗布する（ステップＳ０１）。このステップＳ０１では、当該フィン５１４，５１５における基板５１１に対向する面と、一対の起立部５１４２，５１５２の互いに対向する面とに、ペースト半田を塗布する。
そして、ステップＳ０１にて半田を塗布したフィン５１４，５１５を、第１放熱部５１２及び第２放熱部５１３に対応する基板５１１上に配置する（ステップＳ０２）。

次に、伝熱部材５１６の外面に、ペースト半田を塗布する（ステップＳ０３）。この際、ペースト半田を、伝熱部材５１６の一対の当接部５１６１におけるそれぞれ互いに対向する側とは反対側の面に塗布するとともに、基部５１６２における基板５１１に対向する面に塗布する。
そして、当該伝熱部材５１６を、ステップＳ０２にて基板５１１上に配置されたフィン５１４，５１５の挿通口５１４１，５１５１に嵌め込むように配置する（ステップＳ０４）。この際、ペースト半田を塗布した基部５１６２の面が、基板５１１に当接するように、また、当接部５１６１がフィン５１４，５１５の起立部５１４２，５１５２に当接するように、伝熱部材５１６を配置する。

この後、更に基板５１１に積層するそれぞれ４つのフィン５１４，５１５の起立部５１４２，５１５２の互いに対向する面に、ペースト半田を塗布する（ステップＳ０５）。
そして、当該フィン５１４，５１５を、それぞれの起立部５１４２，５１５２が伝熱部材５１６の当接部５１６１に当接し、かつ、起立部５１４２，５１５２の起立方向先端が他のフィン５１４，５１５に当接するようにして、基板５１１上に積層する（ステップＳ０６）。

このようにフィン５１４，５１５及び伝熱部材５１６が配置されたヒートシンク５１を抑え治具で固定し（ステップＳ０７）、当該ヒートシンク５１をリフロー炉に通すことにより、ペースト半田の塗布部分を熱溶着させる（ステップＳ０８）。そして、ヒートシンク５１を冷却後、当該ヒートシンク５１から抑え治具を除去すると（ステップＳ０９）、半田により固定された第１放熱部５１２及び第２放熱部５１３が形成される。

次に、ヒートシンク５１と、ケース部材５３とを固定する（ステップＳ１０）。この固定に際しては、ヒートシンク５１とケース部材５３とを半田により固定してもよく、或いは、ねじ等により固定してもよい。
そして、ケース部材５３へのファン５２の取り付け、及び、ヒートシンク５１への受熱部５１１１及びヒートシンク５１１２の取り付けを行う（ステップＳ１１）。
以上により、冷却ユニット５が組み立てられる。

〔実施形態の効果〕
以上説明した本実施形態の情報処理装置１によれば、以下の効果を奏することができる。なお、以下では、フィン５１４，５１５のうち、主にフィン５１４について説明するが、フィン５１５の場合も同様である。

すなわち、ヒートシンク５１は、基板５１１に取り付けられる伝熱部材５１６と、当該伝熱部材５１６が挿通する挿通口５１４１，５１５１が形成されたフィン５１４，５１５とを備えている。伝熱部材５１６には、当該挿通口５１４１の端縁に当接する当接部５１６１と、当該当接部５１６１に直交し、かつ、基板５１１に取り付けられる基部５１６２とが形成され、また、当接部５１６１及び基部５１６２のそれぞれに沿う方向の伝熱部材５１６の端部には、流通口５１６３が形成されている。
これによれば、受熱部５１１１から基板５１１に伝導された熱を、伝熱部材５１６を介してフィン５１４に伝導させることができるほか、流通口５１６３を介して、冷却空気を当接部５１６１及び基部５１６２の互いに近接する側の面に沿って流通させることができる。従って、当該各面を放熱面として利用することができ、フィン５１４に伝導されずに、伝熱部材５１６に熱が保持されてしまうことを防ぐことができる。従って、伝熱部材５１６及びフィン５１４に伝導された熱の放熱効率を向上することができ、これにより、冷却対象であるＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２の冷却効率を向上することができる。

また、フィン５１４の挿通口５１４１の端縁には、当該挿通口５１４１形成時の切り起こしである起立部５１４２が形成されている。
これによれば、挿通口５１４１の端縁にのみ当接部５１６１が当接する場合に比べ、フィン５１４と伝熱部材５１６との接触面積を大きくすることができるので、伝熱部材５１６に伝導された熱をフィン５１４に効率よく伝導することができる。従って、ヒートシンク５１全体の熱伝導効率を向上することができ、ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２の冷却効率を向上することができる。

また、起立部５１４２は、挿通口５１４１の長手方向に沿い、かつ、互いに対向する端縁のそれぞれに形成され、伝熱部材５１６は、当該各起立部５１４２に当接する一対の当接部５１６１を備え、基部５１６２は、当該一対の当接部５１６１の端部間を接続するように形成されている。
これによれば、伝熱部材５１６とフィン５１４との接触面積を大きくすることができるので、当該伝熱部材５１６からフィン５１４への熱の伝導効率を更に向上することができる。また、各当接部５１６１がそれぞれ挿通口５１４１の端縁及び起立部５１４２に当接するので、フィン５１４の位置ずれを防止することができる。従って、伝熱部材５１６からフィン５１４への熱の伝導効率を一層向上することができるだけでなく、フィン５１４を安定して基板５１１上に位置付けることができる。更に、挿通口５１４１の切り起こしを一対の起立部５１４２として利用することができるので、当該起立部５１４２を別途設ける必要がなく、フィン５１４の製造工程を簡略化することができる。

また、１つのフィン５１４における各起立部５１４２の起立方向先端部は、他のフィン５１４に当接している。これによれば、フィン５１４間で熱の伝導を生じさせることができるので、熱伝導経路を増やすことができる。従って、ヒートシンク５１の放熱効率を向上することができる。
更に、起立部５１４２の起立方向の寸法分だけ、フィン５１４間に隙間を形成することができるので、冷却空気をフィン５１４間に確実に流通させることができる。従って、フィン５１４の冷却を確実に行うことができる。この際、当該起立部５１４２は、挿通口５１４１の両端に形成されているので、当該挿通口５１４１の開口面積に比べて、フィン５１４間の隙間を小さくすることができ、これにより、ヒートシンク５１ひいては冷却ユニット５の小型化を図ることができる。
加えて、各起立部５１４２の先端に、他のフィン５１４が当接することにより、伝熱部材５１６を支柱として、各フィン５１４の基板５１１への積層を容易に行うことができる。従って、ヒートシンク５１の製造を簡略化することができるだけでなく、フィン５１４に直交する方向の荷重に対して、当該フィン５１４の位置ずれを防止することができる。

また、各フィン５１４の起立部５１４２の起立方向は、それぞれ、基板５１１に向かう方向とは反対方向に設定されている。
これによれば、基板５１１に最も近いフィン５１４における基板５１１に対向する面を、基板５１１に直接当接させることができる。このため、基板５１１とフィン５１４との接触面積を大きくすることができ、当該基板５１１及びフィン５１４を１つの部材として、熱の移動元から移動先への肉厚を厚くすることができる。従って、基板５１１からフィン５１４への熱伝導効率をより一層向上することができ、ヒートシンク５１の放熱効率をより一層向上することができる。

また、フィン５１４及び伝熱部材５１６は、アルミニウムにより形成され、全体にニッケルによるめっき層が形成されている。そして、フィン５１４の起立部５１４２と、伝熱部材５１６の当接部５１６１とは、半田により互いに熱溶着されている。
これによれば、フィン５１４及び伝熱部材５１６を鉄等の金属により形成した場合に比べ、ヒートシンク５１ひいては冷却ユニット５を軽量化することができるとともに、アルミニウムは熱伝導効率が良いので、当該ヒートシンク５１の放熱効果及び冷却ユニット５による冷却効果を高めることができる。また、アルミニウムは比較的安価であるので、ヒートシンク５１ひいては冷却ユニット５の製造コストを低減することができる。

更に、起立部５１４２と当接部５１６１とが半田により熱溶着されているので、起立部５１４２と当接部５１６１とを密着させることができる。当接部５１６１から起立部５１４２への熱伝導効率をより一層向上することができる。また、フィン５１４及び伝熱部材５１６がそれぞれ同じ材料により形成されていることと合わせて、フィン５１４及び伝熱部材５１６を同電位とすることができ、ヒートシンク５１ひいては冷却ユニット５の輻射対策を施すことができる。

ここで、前述の特許文献１に記載の従来のヒートシンク装置では、各フィンに形成された挿通口に、かしめや圧入により柱状体を挿入し、当該柱状体を基板に接続することにより当該基板からフィンへの熱伝導経路を構成していた。しかしながら、このような構成では、製造過程だけでなく、各フィンと柱状体とを組み付けた後でも当該各フィンの間隔にばら付きが生じやすく、ファンの駆動等によって生じた電磁波が漏れてしまう可能性があった。このため、他の手段により各フィンの間隔にばら付きが生じないようにする必要があるなど、構成及び製造工程が複雑となるという問題があった。

これに対し、フィン５１４と伝熱部材５１６とを半田により熱溶着させることにより、伝熱部材５１６により、各フィン５１４を安定して支持させることができるだけでなく、各フィン５１４を所定間隔で維持することができる。従って、各フィン５１４の間隔にばら付きを生じさせないようにすることができ、冷却ユニット５の輻射対策を確実に図ることができる。更に、起立部５１４２の先端が、他のフィン５１４に接続されるので、フィン５１４間の間隔を所定寸法に維持させた状態で、当該各フィン５１４を積層しやすくすることができ、ヒートシンク５１の更なる製造工程の簡略化を図ることができるだけでなく、各フィン５１４の間隔をより確実に維持することができる。

また、冷却ユニット５は、フィン５１４間に冷却空気を送風するファン５２を備えている。これによれば、フィン５１４に伝導された熱を効果的に冷却することができる。従って、冷却ユニット５によるＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２の冷却をより一層効果的に行うことができる。
更に、伝熱部材５１６は、当接部５１６１が、ファン５２の冷却空気の送風方向に沿うように、すなわち、流通口５１６３が当該送風方向に対向するように、基板５１１上に配置されている。これによれば、伝熱部材５１６の当接部５１６１及び基部５１６２に沿って、冷却空気を滞留させることなく流通させることができる。従って、ファン５２から送風された冷却空気の気流に乱れが生じることを抑えることができる。また、伝熱部材５１６の内側の面を放熱面として利用することができるので、ヒートシンク５１の放熱効率をより一層高めることができ、ひいては、冷却ユニット５による冷却効率をより一層向上することができる。

〔実施形態の変形〕
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記実施形態では、伝熱部材５１６の当接部５１６１は、各フィン５１４，５１５の起立部５１４２，５１５２に当接するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、当接部５１６１は、少なくとも各フィン５１４，５１５の挿通口５１４１，５１５１の端縁に当接する構成であればよい。
また、前記実施形態では、伝熱部材５１６は、側面視略Ｕ字状に形成したが、側面視略Ｌ字状であってもよく、更には、当接部及び基部に沿う方向の両端に流通口が形成された筒状であってもよい。
更に、前記実施形態では、冷却媒体として、ファン５２から送風される冷却空気を用いたが、本発明はこれに限らず、エチレングリコール溶液や水等を用いてもよい。

前記実施形態では、各フィン５１４，５１５の挿通口５１４１，５１５１の端縁には、当該挿通口５１４１，５１５１を形成した際の切り起こしである一対の起立部５１４２，５１５２が形成されているとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、起立部５１４２，５１５２は、一対でなくてもよい。
また、前記実施形態では、各起立部５１４２，５１５２の起立方向先端部は、当該起立部５１４２，５１５２が形成されたフィン５１４，５１５とは異なるフィンに当接されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、各フィン５１４，５１５間で所定の間隔を隔てたまま維持可能であれば、起立部５１４２，５１５２が他のフィンに当接していなくてもよい。

前記実施形態では、起立部５１４２，５１５２の起立方向は、基板５１１に向かう方向とは反対方向であるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、当該起立方向が、基板５１１に向かう方向であってもよい。このような場合、フィン５１４，５１５の数を削減することができる。一方、基板５１１に伝導される熱の熱量が高い場合には、前記実施形態のように、起立部５１４２，５１５２の起立方向を基板５１１に向かう方向とは反対方向とし、基板５１１と、当該基板５１１に最も近接するフィン５１４，５１５の基板５１１に対向する面とを当接させることにより、基板５１１から当該フィン５１４，５１５への熱伝導効率を向上させることができる。

前記実施形態では、起立部５１４２，５１５２と、当接部５１６１とは半田により熱溶着させるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、これら起立部５１４２，５１５２と当接部５１６１との当接状態が維持できるのであれば、熱溶着させなくてもよい。
また、前記実施形態では、フィン５１４，５１５及び伝熱部材５１６は、アルミニウムにより形成されるとしたが、熱伝導性を有する材料であれば、他の材料により形成してもよい。

前記実施形態では、伝熱部材５１６は、流通口５１６３がファン５２の送風方向に対向するように配置されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、例えば、当接部５１６１が、送風方向に対向するように、伝熱部材５１６が配置されていてもよい。
また、前記実施形態では、伝熱部材５１６が挿通される各フィン５１４，５１５の挿通口５１４１，５１５１は、平面視略長方形状に形成されているとしが、本発明はこれに限らない。すなわり、挿通口５１４１，５１５１の形状は、平面視円形状でも多角形状であってもよい。例えば、挿通口５１４１，５１５１を平面視正六角形状とし、当該正六角形の中心を挟む一対の頂点間を結ぶ直線を中心とする線対称な切り起こしを形成することで起立部を形成し、当該直線に沿う挿通口の端縁及び起立部に当接するように、伝熱部材５１６を設けてもよい。

前記実施形態では、ヒートシンク５１の受熱部５１１１，５１１２は、ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２に当接され、当該ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２の熱を受熱し、当該熱を基板５１１及び伝熱部材５１６を介してフィン５１４，５１５に伝導して放熱することにより、これらＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２を冷却するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、冷却対象は、ＣＰＵ４１１及びＧＰＵ４１２に限定されず、冷却を要するものであれば、他の物でもよい。

本発明は、冷却装置に利用でき、特に、ＩＣ等の集積回路を冷却する冷却装置に好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置を示す斜視図。 前記実施形態における装置本体の構成を示す分解斜視図。 前記実施形態における制御ユニットを下方から見た斜視図。 前記実施形態における冷却ユニットを下方から見た斜視図。 前記実施形態における冷却ユニットを上方から見た斜視図。 前記実施形態におけるヒートシンクを底面側から見た斜視図。 前記実施形態における第１放熱部を示す縦断面図。 前記実施形態におけるヒートシンクを底面側から見た平面図。 前記実施形態における冷却ユニットの組立工程を説明する図。

符号の説明

５…冷却ユニット（冷却装置）、５１…ヒートシンク、５２…ファン、４１１…ＣＰＵ（冷却対象）、４１２…ＧＰＵ（冷却対象）、５１１…基板、５１４，５１５…フィン、５１６…伝熱部材、５１１１…受熱部、５１４１，５１５１…挿通口、５１４２，５１５２…起立部、５１６１…当接部、５１６２…基部（延出部）、５１６３…流通口。

Claims (9)

1. 冷却対象から伝導された熱を放熱するヒートシンクであって、
   前記熱が伝導される熱伝導性の基板と、
   それぞれ前記基板に積層され、かつ、互いに所定の間隔を隔てて配置される複数のフィンと、
   前記基板及び前記複数のフィンをそれぞれ接続し、かつ、前記基板に伝導された熱を前記複数のフィンに伝導する伝熱部材とを備え、
   前記各フィンは、
   それぞれ同じ位置に形成され、かつ、前記伝熱部材が挿通される挿通口を有し、
   前記伝熱部材は、
   前記各フィンにおける前記挿通口の端縁に当接される当接部と、
   当該当接部から面外方向に延出し、かつ、前記基板に当接される延出部とを有し、
   前記当接部に沿い、かつ、前記延出部に沿う方向の前記伝熱部材のそれぞれの端部には、前記当接部及び前記延出部の互いに近接する側の面に沿って冷却媒体を流通させる流通口が形成されていることを特徴とするヒートシンク。
2. 請求項１に記載のヒートシンクにおいて、
   前記各フィンは、前記挿通口の端縁から起立する起立部を有し、
   前記当接部は、前記起立部に当接することを特徴とするヒートシンク。
3. 請求項２に記載のヒートシンクにおいて、
   前記起立部は、前記挿通口の互いに対向する端縁からそれぞれ起立し、
   前記伝熱部材には、前記当接部が、前記各フィンの前記各起立部にそれぞれ当接し、かつ、互いに対向するように２つ設けられ、
   前記延出部は、前記各当接部の同じ側の端部間を接続するように形成されていることを特徴とするヒートシンク。
4. 請求項２又は請求項３に記載のヒートシンクにおいて、
   前記起立部の起立方向先端側の端部は、当該起立部を有する前記フィンとは異なる前記フィンに接続されていることを特徴とするヒートシンク。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
   前記複数のフィンの前記各起立部の起立方向は、前記基板に向かう方向とは反対方向であることを特徴とするヒートシンク。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
   前記起立部と前記当接部とは、半田により接合されていることを特徴とするヒートシンク。
7. 請求項６に記載のヒートシンクにおいて、
   前記起立部及び前記伝熱部材は、アルミニウムを含む金属により形成され、
   前記起立部及び前記伝熱部材の互いに対向する面には、めっき層がそれぞれ形成されていることを特徴とするヒートシンク。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のヒートシンクと、前記各フィン間に冷却空気を送風するファンとを備えることを特徴とする冷却装置。
9. 請求項８に記載の冷却装置において、
   前記流通口は、前記ファンによる前記冷却空気の送風方向に対向するように配置されていることを特徴とする冷却装置。

Images