JP2015053311A - Cooling system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system which achieves high design flexibility, high cooling efficiency, and low costs.SOLUTION: A cooling unit includes: a first heat pipe 12 thermally connected with a heating component 11; multiple second heat pipes 13 thermally connected with the first heat pipe 12; and a resin layer 14 which covers parts of the multiple second heat pipes 13 and connects the multiple second heat pipes 13 with each other.

Description

本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ等に用いられる冷却システムに関するものである。   The present invention relates to a cooling system used in a notebook personal computer or the like.

近年ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯機器のさらなる高性能化に伴い、機器の中での発熱量は非常に大きくなってきている。一方機器の小型化、省電力化を目的として、冷却ファンをなくしたいという要望も強くなってきている。そのため内部に熱伝導流体を封入したヒートパイプを用いて、発熱部品で発生した熱を、機器の中の低温部に逃がすことが行われている。またヒートパイプに曲げ部や分岐部を設けることにより、機器の中で効率的に熱を運ぶことも行われている。   In recent years, with further enhancement of performance of portable devices such as notebook personal computers, the amount of heat generated in the devices has become very large. On the other hand, there is an increasing demand for eliminating a cooling fan for the purpose of reducing the size and power consumption of equipment. For this reason, heat generated in a heat-generating component is released to a low-temperature part in the device using a heat pipe in which a heat transfer fluid is sealed. In addition, by providing a bent portion or a branched portion in the heat pipe, heat is efficiently transferred in the device.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開２００４−１２０１１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-12011

機器の中で効率的に配置するために、曲げ部や分岐部を設けたヒートパイプでは、その曲げ部や分岐部で熱伝導流体の流れが悪くなることにより冷却効率が悪くなったり、ヒートパイプのコストが高くなるという課題があった。   In order to arrange efficiently in the equipment, the heat pipe with the bent part or the branch part has a poor cooling efficiency due to the deterioration of the flow of the heat conduction fluid at the bent part or the branch part. There was a problem that the cost of the increase.

本発明はこの課題に対して設計自由度が高く、冷却効率が高いとともに、低コスト化が可能な冷却システムを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a cooling system that has a high degree of design freedom, a high cooling efficiency, and a low cost.

本発明は上記課題を解決するために、発熱部品と熱的に接続された第１のヒートパイプと、第１のヒートパイプと熱的に接続された複数個の第２のヒートパイプと、複数個の第２のヒートパイプの一部を覆い、複数個の第２のヒートパイプを相互に連結する樹脂層と、を備えたものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first heat pipe thermally connected to the heat generating component, a plurality of second heat pipes thermally connected to the first heat pipe, and a plurality of heat pipes. And a resin layer that covers a part of each of the second heat pipes and interconnects the plurality of second heat pipes.

上記構成により、ヒートパイプをほぼ直線状に構成することができるため、熱伝導流体の流れを妨げることなくヒートパイプを効率的に動作させることができ、複数個の第２のヒートパイプに伝わった熱を樹脂層に拡散させることにより、さらに冷却効果を高めることができる。   With the above configuration, since the heat pipe can be configured substantially linearly, the heat pipe can be efficiently operated without disturbing the flow of the heat transfer fluid, and is transmitted to the plurality of second heat pipes. The cooling effect can be further enhanced by diffusing heat into the resin layer.

本発明の一実施の形態における冷却システムを用いた電子機器の上面図The top view of the electronic device using the cooling system in one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態における冷却システムを用いた電子機器の断面図Sectional drawing of the electronic device using the cooling system in one embodiment of this invention

以下、本発明の一実施の形態における冷却システムについて、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a cooling system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態の冷却システムを用いた電子機器の上面図、図２は同断面図であって、実装基板１６上に実装されたＩＣ等の発熱部品１１に第１のヒートパイプ１２が熱的に接続されている。第１のヒートパイプ１２は、幅約１０ｍｍ、高さ約１．５ｍｍ、長さ約１５０ｍｍのほぼ直方体形状であり、外側は銅で構成され、内部にはハイドロフルオロエーテル等の所定の温度で気化、凝縮するような熱伝導流体が封入されている。またこの第１のヒートパイプ１２の内部は、熱伝導流体が毛細管現象により移動できるような構造となっている。発熱部品１１の天面と第１のヒートパイプ１２とを当接させることにより、熱的に接続されている。さらにこの熱的接続を効率的にするため、この間にシリコングリースあるいはサーマルインタフェイスマテリアル等を介して熱的接続させることがより好ましい。   FIG. 1 is a top view of an electronic device using a cooling system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the electronic device. The heat pipe 12 is thermally connected. The first heat pipe 12 has a substantially rectangular parallelepiped shape with a width of about 10 mm, a height of about 1.5 mm, and a length of about 150 mm. The outer side is made of copper, and the inside is vaporized at a predetermined temperature such as hydrofluoroether. A heat transfer fluid that condenses is enclosed. The inside of the first heat pipe 12 has a structure in which the heat conduction fluid can move by capillary action. The top surface of the heat generating component 11 and the first heat pipe 12 are brought into contact with each other so as to be thermally connected. Furthermore, in order to make this thermal connection efficient, it is more preferable that the thermal connection be made through silicon grease or a thermal interface material during this period.

さらに第１のヒートパイプ１２に対して、３個の第２のヒートパイプ１３が熱的に接続されている。第２のヒートパイプ１３も第１のヒートパイプ１２と同様の形状、構成となっており、第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ１３とは、ろう付けあるいはシリコングリース、サーマルインタフェイスマテリアル等により熱的に接続されている。   Further, three second heat pipes 13 are thermally connected to the first heat pipe 12. The second heat pipe 13 has the same shape and configuration as the first heat pipe 12, and the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13 can be brazed, silicon grease, or thermal interface material. Etc. are thermally connected.

さらに第２のヒートパイプ１３の第１のヒートパイプ１２と接合された部分とは反対側の部分は、スチレンポリマーからなる樹脂層１４で覆われ、お互いが連結された状態となっている。   Further, the portion of the second heat pipe 13 opposite to the portion joined to the first heat pipe 12 is covered with the resin layer 14 made of styrene polymer, and is in a state of being connected to each other.

このように構成することにより、発熱部品１１で発生した熱は、第１のヒートパイプ１２に伝わり、全体に拡散される。さらにそれぞれ第２のヒートパイプ１３に熱的に接続された部分より、第２のヒートパイプ１３に拡散される。さらに第２のヒートパイプ１３に伝わった熱は、樹脂層１４に拡散される。樹脂層１４の一方の面は、電池等の比較的低温の他の部品１７に当接されており、他の部品１７の方にも熱が伝えられる。以上のようにして、発熱部品１１の温度を効率的に下げることができる。   With this configuration, the heat generated in the heat generating component 11 is transmitted to the first heat pipe 12 and diffused throughout. Further, the light is diffused into the second heat pipe 13 from the portion thermally connected to the second heat pipe 13. Further, the heat transmitted to the second heat pipe 13 is diffused into the resin layer 14. One surface of the resin layer 14 is in contact with another component 17 having a relatively low temperature such as a battery, and heat is transmitted to the other component 17. As described above, the temperature of the heat generating component 11 can be efficiently lowered.

この効果をより得るためには、樹脂層１４の熱伝導率を高めることが効果的である。一般的に樹脂の熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、これにアルミナ等の熱伝導に優れたフィラーを混ぜることにより、熱伝導率を高めることができる。本発明の効果をより得るためには、樹脂層１４の熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることがより望ましい。   In order to obtain this effect more effectively, it is effective to increase the thermal conductivity of the resin layer 14. In general, the thermal conductivity of the resin is about 0.1 W / m · K, but the thermal conductivity can be increased by mixing a filler having excellent thermal conductivity such as alumina. In order to further obtain the effects of the present invention, it is more desirable to set the thermal conductivity of the resin layer 14 to 1 W / m · K or more.

また、第２のヒートパイプ１３の樹脂層１４に覆われている部分の長さを、第２のヒートパイプ１３の長さの半分以上、望ましくは２／３以上とすることにより、樹脂層１４への熱の拡散をより効率的に行うことができる。   Further, the length of the portion covered with the resin layer 14 of the second heat pipe 13 is set to be not less than half of the length of the second heat pipe 13, desirably 2/3 or more, so that the resin layer 14 The heat can be diffused more efficiently.

さらに、樹脂層１４は第２のヒートパイプ１３の上下面および側面を覆っていることが望ましく、たとえばスチレンポリマーの中の可塑剤の量を多くすることにより、圧力により塑性変形することができるシートを作ることができる。このようなシートを第２のヒートパイプ１３の上下にはさんで、圧力を加えることによりシートを塑性変形させ、第２のヒートパイプ１３の周囲全体を覆うようにすることができる。このように塑性変形させる場合、樹脂層１４を常温で０．５ＭＰａ以下の圧力で塑性変形可能なシートとしておくことが望ましい。   Further, it is desirable that the resin layer 14 covers the upper and lower surfaces and the side surfaces of the second heat pipe 13. For example, a sheet that can be plastically deformed by pressure by increasing the amount of the plasticizer in the styrene polymer. Can be made. Such a sheet is sandwiched between the upper and lower sides of the second heat pipe 13 to apply a pressure to plastically deform the sheet so as to cover the entire periphery of the second heat pipe 13. When plastically deforming in this way, it is desirable that the resin layer 14 be a sheet that can be plastically deformed at a normal temperature and a pressure of 0.5 MPa or less.

また、図１のように、発熱部品１１の位置で第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ１３とを熱的に接続することがより好ましい。このようにすることにより、発熱部品１１で発生した熱をより第２のヒートパイプ１３の方に伝導させることができる。   Further, as shown in FIG. 1, it is more preferable to thermally connect the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13 at the position of the heat generating component 11. By doing in this way, the heat generated in the heat generating component 11 can be more conducted to the second heat pipe 13.

また、樹脂層１４の一面に、この樹脂層１４の熱伝導率よりもはるかに熱伝導率の高い高熱伝導シート１５を貼りあわせることが望ましい。この高熱伝導シート１５としては、面方向に大きな熱伝導性を有するグラファイトシートを用いることが望ましく、さらには熱分解グラファイトシートを用いることが好ましい。   In addition, it is desirable that a high thermal conductive sheet 15 having a much higher thermal conductivity than that of the resin layer 14 is bonded to one surface of the resin layer 14. As the high thermal conductive sheet 15, it is desirable to use a graphite sheet having a large thermal conductivity in the plane direction, and it is more preferable to use a pyrolytic graphite sheet.

本実施の形態では、高熱伝導シート１５として厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシートを用い、両面テープを介して樹脂層１４に貼りあわせしている。このシートは面方向に、約１６００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有しているために、樹脂層１４に伝わった熱を速やかに全体に広げることができる。このように、高熱伝導シート１５には、樹脂層１４の１００倍以上の熱伝導率を有するものを用いることが望ましい。   In the present embodiment, a pyrolytic graphite sheet having a thickness of about 25 μm is used as the high thermal conductive sheet 15 and is bonded to the resin layer 14 via a double-sided tape. Since this sheet has a thermal conductivity of about 1600 W / m · K in the surface direction, the heat transmitted to the resin layer 14 can be quickly spread throughout. Thus, it is desirable to use the high thermal conductive sheet 15 having a thermal conductivity 100 times or more that of the resin layer 14.

また、第２のヒートパイプ１３の上下における樹脂層１４の厚さを、高熱伝導シート１５側で約０．２ｍｍ、実装基板１６側で約０．５ｍｍとなるようにしている。このように高熱伝導シート１５側の方の樹脂層１４の厚さをより薄くすることにより、より効率的に熱を拡散するとともに、放熱量を実装基板１６と反対側の方をより多くすることができる。   The thickness of the resin layer 14 above and below the second heat pipe 13 is about 0.2 mm on the high heat conductive sheet 15 side and about 0.5 mm on the mounting substrate 16 side. In this way, by reducing the thickness of the resin layer 14 on the high thermal conductive sheet 15 side, the heat is diffused more efficiently and the amount of heat radiation is increased on the side opposite to the mounting substrate 16. Can do.

なお、図１では発熱部品１１が１個となっているが、複数個の発熱部品に第１のヒートパイプ１２が熱的に接続されるようにしてもかまわない。この場合には、最も温度が高くなる発熱部品の両側に第２のヒートパイプ１３を配置するようにすることが望ましい。このようにすることにより、より冷却効果を高めることができる。   In FIG. 1, only one heat generating component 11 is provided. However, the first heat pipe 12 may be thermally connected to a plurality of heat generating components. In this case, it is desirable to arrange the second heat pipes 13 on both sides of the heat generating component having the highest temperature. By doing in this way, a cooling effect can be heightened more.

以上のように構成することにより、ヒートパイプの形状を単純な形にすることができ、ヒートパイプの効率を最大限に利用することができるとともに、コスト的にも非常に有利なものとなり、さらに設計自由度も大きくすることができる。また第２のヒートパイプ１３を樹脂層１４により連結しているため取り扱いが容易なものとすることができる。さらにあらかじめ第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ１３とをろう付けしたものを用いると、ひとつの冷却ユニットとして構成できるため、機器に実装する場合に工程を簡略化することができる。   By configuring as described above, the shape of the heat pipe can be simplified, the efficiency of the heat pipe can be utilized to the maximum, and the cost becomes very advantageous. Design flexibility can also be increased. Further, since the second heat pipe 13 is connected by the resin layer 14, it can be handled easily. Further, when a brazed member of the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13 is used in advance, since it can be configured as one cooling unit, the process can be simplified when mounted on a device.

本発明に係る冷却システムは、設計自由度が高く、冷却効率が高いとともに、低コスト化が可能となり、産業上有用である。   The cooling system according to the present invention is industrially useful because it has a high degree of freedom in design, high cooling efficiency, and low cost.

１１ 発熱部品
１２ 第１のヒートパイプ
１３ 第２のヒートパイプ
１４ 樹脂層
１５ 高熱伝導シート
１６ 実装基板
１７ 他の部品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heat-generating component 12 1st heat pipe 13 2nd heat pipe 14 Resin layer 15 High heat conductive sheet 16 Mounting board 17 Other components

Claims (5)

発熱部品と熱的に接続された第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと熱的に接続された複数個の第２のヒートパイプと、前記複数個の第２のヒートパイプの一部を覆い、前記複数個の第２のヒートパイプを相互に連結する樹脂層と、を備えたことを特徴とする冷却システム。 A first heat pipe thermally connected to the heat-generating component, a plurality of second heat pipes thermally connected to the first heat pipe, and one of the plurality of second heat pipes And a resin layer that covers the portion and connects the plurality of second heat pipes to each other. 前記樹脂層に高熱伝導シートを貼りあわせたことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 1, wherein a high thermal conductive sheet is bonded to the resin layer. 前記高熱伝導シートにグラファイトシートを用いたことを特徴とする請求項２記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 2, wherein a graphite sheet is used as the high thermal conductive sheet. 前記樹脂層に熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるものを用いたことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 1, wherein the resin layer has a thermal conductivity of 1 W / m · K or more. 前記複数個の第２のヒートパイプの、前記樹脂層に覆われている部分の長さを、前記樹脂層に覆われていない部分の長さよりも長くしたことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。 The length of the part covered with the resin layer of the plurality of second heat pipes is made longer than the length of the part not covered with the resin layer. Cooling system.
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