JP2009238841A - Heat conductive component and electronic equipment - Google Patents
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本発明は、ICパッケージのような発熱体を冷却するための放熱構造を有する電子機器、及びこの放熱構造を実現するための熱伝導性の優れた伝熱部品に関する。 The present invention relates to an electronic device having a heat dissipation structure for cooling a heating element such as an IC package, and a heat transfer component having excellent thermal conductivity for realizing the heat dissipation structure.
特許文献1には、熱伝導率が高いグラファイトフィルムをヒートシンクに利用した事例が掲載されている。図3は特許文献1に記載のヒートシンクを示している。底辺部用部材102にはグラファイトフィルムが用いられている。ヒートシンクの底辺部用部材102が発熱体に直接もしくは他の伝熱部材を介して取り付けられる。グラファイトフィルムは良好な熱伝導性を有する方向が底辺部の面方向に向いているので、発熱体からの熱は底辺部で瞬時に広がる。しかし、グラファイト素材に厚みを持たせる必要がある場合は、放熱フィン101方向である厚さ方向には、面方向に比較し、熱伝導性が劣るという問題が生ずる。
特許文献2には、異方性伝熱シートに短繊維グラファイトを用いた事例が掲載されている。図4は特許文献2に記載の異方性伝熱シートの縦断面図である。図4は、熱伝導性繊維がシートの厚み方向に配向された異方性伝熱シートを示している。
しかしながら、特許文献2のグラファイトを用いた異方性伝熱シートは、繊維特性から厚さ方向に裂けやすく脆いという問題があった。この問題への対処としては、別素材と組み合わせて強度を得るなどの方法が考えられる。しかし、熱伝導性の高いグラファイト含有率が少なくなることで全体として熱伝導率が低下することや、製造コストが上昇するなどの問題があった。
However, the anisotropic heat transfer sheet using the graphite of
そこで、本発明は、熱伝導性が高く、十分な放熱効果が得られ、また十分な強度を有す伝熱部品、および、それを用いた放熱効果の高い放熱構造を有する電子機器の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention provides a heat transfer component having high heat conductivity, sufficient heat dissipation effect, and sufficient strength, and an electronic device having a heat dissipation structure with high heat dissipation effect using the heat transfer component. Objective.
本発明の第1の伝熱部品は、第1部材と前記第1部材と同じ素材でできた異なる形状の第2部材の少なくとも2個の部材を組み合わせてなる伝熱部品において、前記素材は、熱伝導性が高い方向に沿って引き裂けやすく、熱伝導性が低い方向に沿って引き裂けにくい特性を有する繊維素材で、前記第1部材と前記第2部材が前記特性を打ち消しあうように組み合わされていることを特徴とする。 The first heat transfer component of the present invention is a heat transfer component formed by combining at least two members of a second member having a different shape made of the same material as the first member and the first member. It is a fiber material having a characteristic that it is easy to tear along a direction with high thermal conductivity and difficult to tear along a direction with low thermal conductivity, and the first member and the second member are combined so as to cancel the characteristics. It is characterized by being.
本発明の第2の伝熱部品は、本発明の第1の伝熱部品において、前記第1部材は、前記第2部材の外縁部を囲むように、かつ、前記特性を打ち消しあうように前記第2部材と略直交に組み合わされており、さらに、前記第2部材の熱伝導性の高い方向に、発熱体からの熱を放熱部材に伝導することを特徴とする。 The second heat transfer component of the present invention is the first heat transfer component of the present invention, wherein the first member surrounds an outer edge portion of the second member and cancels the characteristics. The second member is combined with the second member substantially orthogonally, and heat from the heating element is conducted to the heat radiating member in a direction in which the second member has high thermal conductivity.
本発明の第1の電子機器は、発熱する電子部品と、前記発熱する電子部品の熱を放熱する放熱部品と、前記電子部品と前記放熱部品の間に配置される第1部材と前記第1部材と同じ素材でできた異なる形状の第2部材の少なくとも2個の部材を組み合わせてなる伝熱部品とを具備した電子機器において、前記伝熱部品は、熱伝導性が高い方向に沿って引き裂けやすく、熱伝導性が低い方向に沿って引き裂けにくい特性を有する繊維素材で、前記第1部材と前記第2部材が前記特性を打ち消しあうように略直交に組み合わされており、さらに、前記部材の内の前記電子部品と接する面積が大きい方の部材の熱伝導性が高い方向に、前記放熱部品が配置されることを特徴とする。 A first electronic device according to the present invention includes an electronic component that generates heat, a heat dissipation component that dissipates heat of the heat generating electronic component, a first member that is disposed between the electronic component and the heat dissipation component, and the first In an electronic device comprising a heat transfer component formed by combining at least two members of a second member having a different shape made of the same material as the member, the heat transfer component is torn along a direction with high thermal conductivity. It is a fiber material that has a characteristic that it is easy to tear and is difficult to tear along a direction with low thermal conductivity, and the first member and the second member are combined substantially orthogonally so as to cancel the characteristics. The heat radiating component is arranged in a direction in which a member having a larger area in contact with the electronic component has higher thermal conductivity.
本発明の第2の電子機器は、本発明の第1の電子機器において、前記放熱部品は、前記電子部品の発する熱を前記熱伝導性の高い方向とは異なる方向に方向を変えて伝えるためのヒートパイプであって、さらに、前記伝熱部品は、前記面積が大きい方の部材とは異なる部材の外形部が、前記ヒートパイプの延伸方向に相対的に拡張されている伝熱部品であることを特徴とする。 According to a second electronic device of the present invention, in the first electronic device of the present invention, the heat dissipation component transmits the heat generated by the electronic component in a direction different from the direction in which the heat conductivity is high. Further, the heat transfer component is a heat transfer component in which an outer portion of a member different from the member having the larger area is relatively expanded in the extending direction of the heat pipe. It is characterized by that.
本発明によれば、熱伝導性が高く、十分な放熱効果が得られ、また十分な強度を有す伝熱部品、および、それを用いた放熱効果の高い放熱構造を有する電子機器の提供ができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat transfer component having high thermal conductivity, sufficient heat dissipation effect, and sufficient strength, and an electronic apparatus having a heat dissipation structure having high heat dissipation effect using the heat transfer component. it can.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本実施形態の伝熱部品と放熱部品の組合わせ前の状態を示す斜視図である。伝熱部品10は、2つの部材10Aと10Bから構成される。放熱部品20は放熱フィンを有しアルミ材などの金属材料で形成されている。伝熱部材10Aと10Bは共に伝熱性の高い繊維を積層化した材料で形成されている。代表的な例としてはグラファイトシートを重ね合わせて形成した炭素繊維材である。部材10Aと10B一体化して伝熱部品とするには、熱伝導性を有す接着剤で接着しても良いし、圧着しても良い。
FIG. 1 is a perspective view showing a state before the combination of the heat transfer component and the heat dissipation component of the present embodiment. The
さらに図1を参照し、炭素繊維材が有する方向性による強度と熱伝導性について詳細を説明する。伝熱材10Aは、グラファイトシートをA-Y方向に積層化し形成されている。炭素繊維材は、繊維方向であるグラファイトシートの面方向のA-X方向に極めて高い熱伝導性を有すことが知られている。しかしながら、伝熱材10Aは、A−X方向に沿う形で積層部が剥がれやすいので、部材としては脆く、取扱に注意する必要があった。特に厚さが薄い伝熱材10Aのような場合は、積層部の面積が放熱部品と接触する面積と比較し小さいので、よりA-X方向に沿って剥がれやすいという傾向がある。
Furthermore, with reference to FIG. 1, the detail about the intensity | strength and heat conductivity by the directionality which a carbon fiber material has is demonstrated. The
伝熱材10Bは、10Aの炭素繊維材に対して90度方向を変えて組み合わせて用いられる。すなわち、B-Y方向に熱伝導性が高く、B-Y方向に沿う形で剥がれやすい。しかしながら、伝熱材10Bは、厚さ方向に対して積層化されており、積層部の密着部は伝熱材10Aに比較し大きいので、部材の脆さという点において、10Aとの比較では優れている。
The heat transfer material 10B is used by changing the direction by 90 degrees with respect to the carbon fiber material of 10A. That is, the thermal conductivity is high in the BY direction, and it is easy to peel off along the BY direction. However, the heat transfer material 10B is laminated in the thickness direction, and the adhesion portion of the laminated portion is larger than that of the
伝熱部品のA−X方向に、一旦、ICパッケージのような発熱体からの熱を伝導し放熱させるので、伝熱部品としては、この方向に熱伝導性の高い材料を用いることが重要である。そのため、発熱体の主発熱部との接触面積が大きい伝熱材10Aの有する伝熱特性の高い方向をA-X方向と一致するように配置することが必要である。その際、伝熱部材10Aは厚さ方向で割れやすいので、同素材を、90度方向を違えて、伝熱部材10Aの外縁部を囲むように伝熱部材10Bとして組み合わせることで、厚さ方向の強度を補強し、全体としての伝熱特性を極端に落とさずに、伝熱部品10を形成しようというものである。
Since heat from a heating element such as an IC package is once conducted and dissipated in the AX direction of the heat transfer component, it is important to use a material having high thermal conductivity in this direction as the heat transfer component. is there. Therefore, it is necessary to arrange the
一旦、A−X方向に、発熱体からの熱を伝導した後に、放熱部品20からB-Y方向に伸びるヒートパイプ(不図示)により熱を離れた箇所に設けた放熱器(不図示)伝える場合は、伝熱部材10BのB-Y方向の伝熱特性の高さが有効になる。
Once the heat from the heating element is conducted in the AX direction, the heat pipe (not shown) extending from the
なお、放熱部品20にヒートパイプを設ける場合は、伝熱材10Bをヒートパイプが伸びる側に面積を拡大するように構成すれば、ヒートパイプ部と伝熱材10の接触部分をより大きく取れ、熱をよりヒートパイプ方向に伝えやすくなる。この場合は、放熱部品20は、放熱フィン等の放熱板を有さなくても良い。
In addition, when providing a heat pipe in the
次に図2を参照して、本実施形態の電子機器の放熱構造を説明する。図2には、プリント基板40に実装されたICパッケージ30と伝熱部品10と放熱部品20との関係を示している。図1により説明したとおり伝熱部材10Aと10Bが組み合わさり伝熱部品10となり、その伝熱部品10を介してICパッケージ30から発せられる熱が放熱部品20に伝えられる。
Next, with reference to FIG. 2, the heat dissipation structure of the electronic device of this embodiment will be described. FIG. 2 shows the relationship among the
図2に示すとおり、伝熱部品10は、接触するICパッケージ30と密着度が高まるように、部材10Aと10Bが組み合わさった状態では厚みが均一となる。なお、図2では、ICパッケージ30と伝熱部品10の各々の接触面の形状、大きさは一致するように示しているが、必ずしも一致する必要は無く、放熱部品20の形状により伝熱部品10の前記接触面の形状や大きさを適宜、変えても良い。上述のようにヒートパイプを設けた放熱部品20の場合は、ICパッケージ30の外形に対して伝熱部品10の外形がヒートパイプの伸びる側に突出する構造ように形成することも可能である。
As shown in FIG. 2, the
以上説明したように、本実施形態の伝熱部品、および、それを用いた電子機器によれば、熱伝導性が高く、十分な放熱効果が得られ、また十分な強度を有す伝熱部品と放熱効果の高い放熱構造を実現できる。 As described above, according to the heat transfer component of the present embodiment and the electronic apparatus using the heat transfer component, the heat transfer component has high thermal conductivity, sufficient heat dissipation effect, and sufficient strength. A heat dissipation structure with a high heat dissipation effect can be realized.
また、伝熱部品の強度が改善されることで、各工程における破損防止のための取り扱いコストの低減ができるので、部品コスト低減にも効果がある。 Further, since the strength of the heat transfer component is improved, the handling cost for preventing breakage in each process can be reduced, which is effective in reducing the component cost.
10伝熱部品
20放熱部品
30ICパッケージ
40プリント基板
10
Claims (5)
前記発熱する電子部品の熱を放熱する放熱部品と、
前記電子部品と前記放熱部品の間に配置される第1部材と前記第1部材と同じ素材でできた異なる形状の第2部材の少なくとも2個の部材を組み合わせてなる伝熱部品と、
を具備した電子機器において、
前記伝熱部品は、熱伝導性が高い方向に沿って引き裂けやすく、熱伝導性が低い方向に沿って引き裂けにくい特性を有する繊維素材で、前記第1部材と前記第2部材が前記特性を打ち消しあうように略直交に組み合わされており、
さらに、前記部材の内の前記電子部品と接する面積が大きい方の部材の熱伝導性が高い方向に、前記放熱部品が配置されることを特徴とする電子機器。 Electronic components that generate heat,
A heat dissipating component that dissipates heat from the heat generating electronic component;
A heat transfer component formed by combining at least two members of a second member having a different shape made of the same material as the first member and the first member disposed between the electronic component and the heat dissipation component;
In an electronic device comprising
The heat transfer component is a fiber material having a characteristic that it is easy to tear along a direction with high thermal conductivity and difficult to tear along a direction with low thermal conductivity, and the first member and the second member cancel the characteristics. It is combined almost orthogonally to meet,
Furthermore, the said heat radiating component is arrange | positioned in the direction where the thermal conductivity of the member with the larger area which contacts the said electronic component among the said members is high, The electronic device characterized by the above-mentioned.
さらに、前記伝熱部品は、前記面積が大きい方の部材とは異なる部材の外形部が、前記ヒートパイプの延伸方向に相対的に拡張されている伝熱部品であることを特徴とする請求項3または4に記載の電子機器。 The heat dissipating component is a heat pipe for transferring the heat generated by the electronic component in a direction different from the direction having high thermal conductivity,
Furthermore, the heat transfer component is a heat transfer component in which an outer portion of a member different from the member having the larger area is relatively expanded in the extending direction of the heat pipe. The electronic device according to 3 or 4.
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