JP2016178208A - ヒートシンク、放熱構造、冷却構造及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを増大させずに、風下側のヒートシンクの温度上昇を抑制することが可能なヒートシンク、放熱構造、冷却構造及び装置を提供する。
【解決手段】ヒートシンク１４０は、送風部１５０から送風される風の送風方向Ａに沿って複数の領域（第１のヒートシンク１４１、第２のヒートシンク１４２及び第３のヒートシンク１４３）を有し、ヒートシンク１４０は、これら複数の領域の熱抵抗を送風部１５０の送風方向Ａにおける風下側に向かって低くなるよう、構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシンク、放熱構造、冷却構造及び装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の装置（例えば、電子装置）においては、高性能化が進んでいる。これに伴い、電子装置においては、基板に複数の集積回路が配設されている。そして、これら複数の集積回路は作動時に熱を発する特性をもつ。このため、これら複数の集積回路から発生する熱を放熱するために、ヒートシンク及びファンを用いた技術が一般的に知られている。具体的には、この技術は、これら複数の集積回路にヒートシンクを載せ、複数の集積回路から発生する熱をヒートシンクにより放熱している。また、この技術は、ファンによりヒートシンクに風を送ることでヒートシンクを冷やしている。これにより、この技術は、複数の集積回路から発生する熱をヒートシンクに伝わり易くし、これら複数の集積回路から発生する熱の放熱効果を高めている。

ここで、電子装置においては、高性能化とともに、小型化も進んでいる。このため、上述のようなヒートシンク及びファンを用いる技術には、一つのファンでヒートシンクに風を送ることが所望されている。このような場合、一般的に、ヒートシンクを構成するフィンの延在方向に向かって風を送風しているため、ヒートシンクにおける風下側の温度が風上側よりも高くなってしまう。なぜなら、風上側には、ファンの風が直に送風されるが、風下側には、風上側で温度上昇した風が送り込まれるからである。これにより、風下側に位置する集積回路の冷却性能を低下させてしまう。したがって、風下側であっても、冷却性能を低下させないようにすることが所望されている。

このように、風下側であっても、冷却性能を低下させない技術として、例えば、特許文献１には、半導体モジュールの冷却構造に関する技術が開示されている。この特許文献１記載の技術は、複数のヒートシンクを具備している。特許文献１記載の技術は、複数のヒートシンクを風向きに沿って配設している。特許文献１記載の技術は、ヒートパイプを用いてこのヒートパイプにより第１のヒートシンク、第２のヒートシンク及び第３のヒートシンクの温度を一定にしている。

特開平８−２２２６７２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、ヒートシンクの数に応じてヒートパイプを使用しなければならない。これにより、上記特許文献１記載の技術は、ヒートパイプの数の増加に伴い、コスト高となってしまう。

そこで、本発明の目的は、上記従来の実状に鑑みて、コストを増大させずに、風下側のヒートシンクの温度上昇を抑制することが可能なヒートシンク、放熱構造、冷却構造及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、送風部から送風される風の送風方向に沿って複数の領域を有し、各領域の熱抵抗が風下方向に向かって低くなるよう、各領域が構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係る放熱構造は、送風部から送風される風の送風方向に沿って第１のヒートシンクと、この第１のヒートシンクの風下方向に第２のヒートシンクと、を有し、上記第２のヒートシンクは、上記第１のヒートシンクより熱抵抗が低くなるよう構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、送風部から送風される風の送風方向に沿って、他のヒートシンクの風上方向に設けられ、上記他のヒートシンクよりも熱抵抗が高くなるよう構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、送風部から送風される風の送風方向に沿って、他のヒートシンクよりも風下方向に設けられ、上記他のヒートシンクよりも熱抵抗が低くなるよう構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却構造は、上記ヒートシンクと、上記送風部と、を具備して構成されている。

上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、上記冷却構造と、上記冷却構造に熱的に接続される発熱体と、を具備して構成される。

本発明によれば、コストを増大させずに、風下側のヒートシンクの温度上昇を抑制することができる。

本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係るヒートシンク、冷却構造及び電子装置（装置）の構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係るヒートシンク、冷却構造及び電子装置（装置）の構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係るヒートシンク、冷却構造及び電子装置（装置）の構成を示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の一実施形態（第１の実施形態）について説明する。図１は、本実施形態（第１の実施形態）に係るヒートシンク１４０、冷却構造１３０及び電子装置（装置）１００の構成を示す斜視図である。

電子装置１００は、発熱体１２０及び冷却構造１３０を具備している。この発熱体１２０は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、具体的な説明を省略するが、例えば、ＣＰＵ、ＩＣ、ＬＳＩ、ＭＰＵ等の集積回路素子である。発熱体１２０は、作動時に熱を発する。そして、発熱体１２０には、この発熱体１２０により発生する熱を放熱するために冷却構造１３０が熱的に接続されている。「ＩＣ」は「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ」の略である。「ＬＳＩ」は「Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ」の略である。「ＣＰＵ」は「Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ」の略である。「ＭＰＵ」は「Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ」の略である。

冷却構造１３０は、ヒートシンク（放熱構造）１４０及び送風部１５０を具備している。このヒートシンク１４０は、送風部１５０から送風される風の送風方向に沿って複数の領域（第１のヒートシンク１４１、第２のヒートシンク１４２及び第３のヒートシンク１４３）を有している。そして、ヒートシンク１４０は、これら複数の領域の熱抵抗を送風部１５０の送風方向Ａにおける風下側に向かって低くなるよう、構成している。

ここで、ヒートシンク１４０の熱抵抗は、１／（材質の熱伝導率×フィンの表裏面の面積）で算出される。このため、熱抵抗を低くするためには、一例として、各領域の送風方向の長さ（図１に示すＬ１、Ｌ２、Ｌ３）を風下方向に向かって長くすると良い。これにより、フィンの表裏面の面積を大きくすることが可能となり、部品点数を増やすことなく、熱抵抗を低くすることが可能となる。

よって、本実施形態のヒートシンク１４０によれば、コストを増大させずに、風下側のヒートシンク１４０の温度上昇を抑制することができる。同様に、本実施形態の冷却構造も、コストを増大させずに、風下側のヒートシンク１４０の温度上昇を抑制することができる。同様に、このヒートシンク１４０を具備する電子装置１００も、コストを増大させずに、風下側のヒートシンク１４０の温度上昇を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図２及び図３を用いて、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）について説明する。図２及び図３は、本実施形態（第２の実施形態）に係るヒートシンク２４０、冷却構造２３０及び電子装置（装置）２００の構成を示す斜視図及び分解斜視図である。

本実施形態の電子装置２００は、基板２１０、発熱体２２０及び冷却構造２３０を具備している。この基板２１０は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、具体的な説明を省略するが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を用いて板状をなして形成される。そして、板状をなして形成された基板２１０の一方の面上には、発熱体２２０が配設されている。

この発熱体２２０は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、具体的な説明を省略するが、例えば、ＣＰＵ、ＩＣ、ＬＳＩ、ＭＰＵ等の集積回路素子である。発熱体２２０は、作動時に熱を発する。そして、発熱体２２０には、この発熱体２２０により発生する熱を放熱するためにヒートシンク２４０が載置される。

冷却構造２３０は、ヒートシンク（放熱構造）２４０及び送風部２５０を具備している。このヒートシンク２４０は、発熱体２２０から発生した熱を放熱するものであり、例えば、熱伝導性の良いアルミニウム、鉄、銅等の金属を用いて形成される。なお、このヒートシンク２４０の説明については、後述する。

送風部２５０は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、具体的な説明を省略するが、例えば、軸流ファン、ブロアファン等である。送風部２５０は、ヒートシンク２４０のフィンの延在方向に向かって風を送風可能な位置に配設される。本実施形態では、ヒートシンク２４０の短手方向の側面近傍に位置している。

本実施形態において、ヒートシンク２４０は、送風部２５０から送風される風の送風方向Ａに沿って区画される複数の領域（第１のヒートシンク２４１、第２のヒートシンク２４２及び第３のヒートシンク２４３）を有している。そして、ヒートシンク２４０は、これら複数の領域の熱抵抗を風下方向に向かって低くなるよう、構成している。

ここで、ヒートシンク２４０の熱抵抗は、１／（材質に応じて定められている熱の伝わり易さ×ヒートシンク２４０の表面積）で算出される。ヒートシンク２４０の表面積は、複数のフィンの表裏面の面積の合計値である。このため、熱抵抗の値を低くするためには、熱が伝わり易い材質を用いるか、又は複数のフィンの表裏面の面積の合計値を大きくする必要がある。

本実施形態において、ヒートシンク２４０は、風上側に位置する第１のヒートシンク２４１の送風方向Ａにおける長さＬ１を他のヒートシンク（第２のヒートシンク２４２及び第３のヒートシンク２４３）の長さ（Ｌ２、Ｌ３）よりも短くしている。また、ヒートシンク２４０は、風下側に位置する第３のヒートシンク２４３の送風方向Ａにおける長さＬ３を他のヒートシンク（第１のヒートシンク２４１及び第２のヒートシンク２４３）の長さ（Ｌ１、Ｌ２）よりも長くしている。すなわち、ヒートシンク２４０は、これら複数の領域のうち、最も風上側の領域の送風方向Ａにおける長さが最も短くなるよう構成している。また、最も風上側の領域の送風方向Ａにおける長さが最も長くなるよう構成している。このため、ヒートシンク２４０は、風上側から風下側に向かってフィンの表裏面の面積の合計値を大きくしているといえる。これにより、ヒートシンク２４０は、部品点数を増やさずに、風上側から風下側に向かって熱抵抗を小さくすることが可能となり、風下側の放熱効果を高めているといえる。

よって、本実施形態によれば、コストを増大させずに、風下側のヒートシンク２４０の温度上昇を抑制することができる。なお、本実施形態では、ヒートシンク２４０は、送風方向Ａにおける長さを風上側から風下側に向かって長くなるよう、構成しているが、風下側に向かって各領域の熱抵抗が風下方向に向かって低くなるのであれば、これに限定されない。

例えば、ヒートシンク２４０の高さが、送風方向Ａにおける風下側に向かって高くなるよう、構成しても良い。また、例えば、ヒートシンク２４０の幅が、送風方向Ａにおける風下側に向かって幅広となるよう、構成しても良い。また、例えば、ヒートシンク２４０のフィンの数が、送風方向Ａにおける風下側に向かって多くなるよう、構成しても良い。また、例えば、ヒートシンク２４０の材質を異ならせても良い。この場合、ヒートシンク２４０の材質が、送風方向Ａにおける風下側に向かって熱抵抗を低くする材質を用いて構成すると良い。

なお、本実施形態の電子装置２００の一例として、この電子装置２００は、ＰＣＩＥ規格に基づく、カードである。このＰＣＩＥ規格のカードのサイズには、一般的に、フルサイズ、ショートサイズ、ロープロファイル等がある。このＰＣＩＥ規格に基づく、カードサイズは、フルサイズで高さが１０７ｍｍ、長さが３１２ｍｍと規定されている。また、ショートサイズで高さが１０７ｍｍ、長さが１７３ｍｍと規定されている。「ＰＣＩＥ」とは、「Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｅｘｐｒｅｓｓ」の略である。

１００ 電子装置
１２０ 発熱体
１３０ 冷却構造
１４０ ヒートシンク
１５０ 送風部

本実施形態において、ヒートシンク２４０は、風上側に位置する第１のヒートシンク２４１の送風方向Ａにおける長さＬ１を他のヒートシンク（第２のヒートシンク２４２及び第３のヒートシンク２４３）の長さ（Ｌ２、Ｌ３）よりも短くしている。また、ヒートシンク２４０は、風下側に位置する第３のヒートシンク２４３の送風方向Ａにおける長さＬ３を他のヒートシンク（第１のヒートシンク２４１及び第２のヒートシンク２４３）の長さ（Ｌ１、Ｌ２）よりも長くしている。すなわち、ヒートシンク２４０は、これら複数の領域のうち、最も風上側の領域の送風方向Ａにおける長さが最も短くなるよう構成している。また、最も風下側の領域の送風方向Ａにおける長さが最も長くなるよう構成している。このため、ヒートシンク２４０は、風上側から風下側に向かってフィンの表裏面の面積の合計値を大きくしているといえる。これにより、ヒートシンク２４０は、部品点数を増やさずに、風上側から風下側に向かって熱抵抗を小さくすることが可能となり、風下側の放熱効果を高めているといえる。

Claims (16)

1. 送風部から送風される風の送風方向に沿って複数の領域を有し、各領域の熱抵抗が風下方向に向かって低くなるよう、各領域が構成される、
   ことを特徴とするヒートシンク。
2. 前記複数の領域は、各領域の送風方向における長さが風下方向に向かって長くなるよう、各領域が形成される、
   ことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
3. 前記複数の領域は、各領域の送風方向における高さが風下方向に向かって高くなるよう、各領域が形成される、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のヒートシンク。
4. 前記複数の領域は、各領域の送風方向のおけるフィンの数が風下方向に向かって多くなるよう、各領域が形成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のヒートシンク。
5. 前記複数の領域は、各領域の送風方向における幅が風下方向に向かって幅広となるよう、各領域が形成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のヒートシンク。
6. 前記複数の領域は、各領域の材質が異なる、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のヒートシンク。
7. 前記送風部から送風される風の送風方向に沿って第１のヒートシンクと、この第１のヒートシンクの風下方向に第２のヒートシンクと、を有し、
   前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクより熱抵抗が低い、
   ことを特徴とする放熱構造。
8. 前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクよりも送風方向における長さが長くなるよう形成される、
   ことを特徴とする請求項７記載の放熱構造。
9. 前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクよりも送風方向における高さが風下方向に向かって高くなるよう形成される、
   ことを特徴とする請求項７又は８記載の放熱構造。
10. 前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクよりもフィンの数が多くなるよう形成される、
    ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の放熱構造。
11. 前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクよりも幅が幅広となるよう形成される、
    ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の放熱構造。
12. 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとは、材質が異なる、
    ことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の放熱構造。
13. 送風部から送風される風の送風方向に沿って、他のヒートシンクの風上方向に設けられ、前記他のヒートシンクよりも熱抵抗が高い、
    ことを特徴とするヒートシンク。
14. 送風部から送風される風の送風方向に沿って、他のヒートシンクの風下方向に設けられ、前記他のヒートシンクよりも熱抵抗が低い、
    ことを特徴とするヒートシンク。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載のヒートシンクと、
    前記送風部と、を具備する、
    ことを特徴とする冷却構造。
16. 請求項１乃至１５の何れか一項に記載のヒートシンクと、
    前記ヒートシンクに熱的に接続される発熱体と、を具備する、
    ことを特徴とする装置。

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