JP2017011003A - 電子機器および接合部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】回路を適切な温度に冷却する。
【解決手段】電子機器は、低温側変形部材および高温側変形部材を具備する。この電子機器において、低温側変形部材は、異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する。また、高温側変形部材は、２つの設定温度のうち高い方に対して回路の温度が高くなると変形して２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する。
【選択図】図１

Description

本技術は、電子機器および接合部材に関する。詳しくは、回路を冷却する電子機器および接合部材に関する。
近年、回路の製造プロセスの微細化が進んだことによって回路をより高集積化することが可能となり、マイクロプロセッサや画像処理用のＬＳＩ（Large-Scale Integration）は、数千万ゲートを超える規模のものも珍しくなくなってきている。また、処理を高速化するために、各回路の動作クロックの周波数がますます上昇している。特に、ＬＳＩがビデオ画像処理などの負荷の重い処理を実行する場合、急激にゲートの活性化率が高まって消費電力が大きくなり、ＬＳＩの温度が上昇する。ＬＳＩ等の電子回路は、一般的に温度の上昇に伴い、動作速度が遅くなったり、製品寿命が極端に短くなったりすることが知られている。さらに、動作が保証される温度範囲を超えるほどの高温になると、最悪の場合、電子回路自体が破壊されてしまうため、それを防ぐために電子回路の冷却が必要となる。
例えば、一定の温度を超えると変形して熱交換器に接触する形状記憶合金を電子回路に取り付けた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この形状記憶合金を介して電子回路の熱が熱交換器に移動し、熱交換器から外気に放熱される。これにより、装置は、冷却ファン等を用いずに、電子回路を冷却することができる。
特開２００３−２４０３９７号公報
しかしながら、上述の従来技術では、外気の気温低下により熱交換器の温度が非常に低くなると、電子回路が零度以下などの低温になるまで冷却されてしまうことがある。この場合、電子回路の遅延時間が冷却前より長くなるおそれがある。このように低温時に回路の遅延特性が低下する現象は低温ワーストと呼ばれる。この低温ワーストは、ＬＳＩの微細化が進むほど、また、電源電圧が低くなるほど顕著に発生する。
上述の装置において低温ワーストを避けるためには、形状記憶合金が変形する温度を比較的高い温度に設定する構成が考えられる。ただし、この構成では、形状記憶合金が変形するまでの温度域において電子回路が十分に冷却されずに動作が不安定になるおそれがある。このように、上述の装置では、回路を適切な温度に冷却することが困難である。
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、回路を適切な温度に冷却することを目的とする。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材とを具備する電子機器である。これにより、低い方の設定温度より回路の温度が高くなると低温側変形部材が変形し、高い方の設定温度より回路の温度が高くなると高温側変形部材が変形するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、前記低温側変形部材および前記高温側変形部材の少なくとも一方は、形状記憶合金であってもよい。これにより、形状記憶合金が変形するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、前記２つの設定温度のうち低い方に対して前記回路の温度が高くなると前記低温側変形部材を変形させる低温側駆動部と、前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると前記高温側変形部材を変形させる高温側駆動部とを具備してもよい。これにより、低温側駆動部および高温側駆動部により低温側変形部材および温側変形部材が変形するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方は、形状記憶合金であってもよい。これにより、形状記憶合金により低温側変形部材および温側変形部材が変形するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、前記回路の温度を測定して当該測定値に基づいて前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方を駆動させる温度センサをさらに具備してもよい。これにより、温度センサにより低温側駆動部および高温側駆動部の少なくとも一方が駆動するという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方は、前記低温側変形部材および前記高温側変形部材を格納する筐体であってもよい。これにより、高温側変形部材が変形して筐体に接触するという作用をもたらす。
また、本技術の第２の側面は、第１の設定温度に対して第１の回路の温度が高くなると変形して所定の放熱部材に接触する第１の変形部材と、前記第１の設定温度より低い第２の設定温度に対して前記第１の回路の温度が高くなると変形する第２の変形部材と、第１の設定温度と前記第２の設定温度との間の第３の設定温度に対して第２の回路の温度が高くなると変形後の前記第２の変形部材とは接触しない形状に変形する第３の変形部材と、前記第３の設定温度より高い第４の設定温度に対して前記第２の回路の温度が高くなると変形して前記所定の放熱部材に接触する第４の変形部材とを具備する電子機器である。これにより、互いに異なる設定温度により第１、第２、第３および第４の変形部材が変形するという作用をもたらす。
また、本技術の第３の側面は、異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材とを接合した接合部材である。これにより、低い方の設定温度より回路の温度が高くなると低温側変形部材が変形し、高い方の設定温度より回路の温度が高くなると高温側変形部材が変形するという作用をもたらす。
本技術によれば、回路を適切な温度に冷却することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
実施の形態における電子機器の断面図および上面図の一例である。 実施の形態における低温時の冷却方法を説明するための図である。 実施の形態における高温時の冷却方法を説明するための図である。 実施の形態の第１の変形例における電子機器の断面図の一例である。 実施の形態の第２の変形例における電子機器の断面図の一例である。 実施の形態の第３の変形例における電子機器の断面図の一例である。 実施の形態の第４の変形例における電子機器の断面図の一例である。 実施の形態の第５の変形例における電子機器の上面図の一例である。
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．実施の形態（２つの形状記憶合金が変形する例）
２．第１の変形例（形状記憶合金が２つの弾性部材を変形させる例）
３．第２の変形例（アクチュエータが２つの弾性部材を変形させる例）
４．第３の変形例（複数の集積回路に固定された２つの形状記憶合金が変形する例）
５．第４の変形例（２つの形状記憶合金が変形して放熱器および筐体に接触する例）
６．第５の変形例（３つの形状記憶合金が変形する例）
＜１．第１の実施の形態＞
［電子機器の構成例］
図１は、実施の形態における電子機器１００の断面図および上面図の一例である。同図におけるａは、電子機器１００の断面図の一例であり、同図におけるｂは、電子機器１００の上面図の一例である。この電子機器１００は、筐体１１０と、基板１２１および１２２と、集積回路１３１および１３３と、プレート１４０および１５０とを備える。プレート１４０は、形状記憶合金１４１および１４２から構成され、プレート１５０は、形状記憶合金１５１および１５２から構成される。
筐体１１０は、集積回路１３１および１３３や基板１２１および１２２などの部品を格納する部材である。この筐体１１０は、熱伝導率が一定値（例えば、水や空気の熱伝導率）より高い良導体（金属など）から構成される。この筐体１１０は、集積回路１３１および１３３で生じた熱を放熱する放熱部材として用いられる。また、筐体１１０の熱容量は、集積回路１３３およびプレート１４０のそれぞれの熱容量の合計よりも大きいものとする。なお、筐体１１０は、特許請求の範囲に記載の放熱部材の一例である。
なお、熱容量が比較的大きいものであれば、放熱シートやヒートシンクなど、筐体１１０以外の放熱部材を集積回路１３１および１３３の冷却に用いてもよい。
基板１２１は、集積回路１３１が実装される回路基板であり、基板１２２は、集積回路１３３が実装される回路基板である。これらの基板１２１および１２２と筐体１１０との間の空間の空気により、集積回路１３１および１３３と筐体１１０との間の熱移動が遮断されているものとする。
集積回路１３１および１３３は、複数の回路素子や配線を集積して組み込んだ回路である。集積回路１３１は、集積回路１３３よりも温度の上昇速度が大きいものとする。例えば、集積回路１３１は、集積回路１３３よりも回路規模や処理量が大きい。あるいは、集積回路１３１の動作クロックの周波数は、集積回路１３３よりも高い。温度の上昇速度が低い方の集積回路１３３とプレート１４０とは、集積回路１３１で生じた熱を放熱する放熱部材として用いられる。なお、集積回路１３１は、特許請求の範囲に記載の第１の回路の一例であり、集積回路１３３は、特許請求の範囲に記載の第２の回路の一例である。
プレート１４０は、溶接や圧接などの熱伝達性が維持される接合方法によって形状記憶合金１４１と形状記憶合金１４２とを接合した接合部材である。プレート１５０は、形状記憶合金１４１と形状記憶合金１４２とを溶接等により接合した接合部材である。また、プレート１４０は、その一部が集積回路１３１に接した状態で、接着剤やネジにより集積回路１３１に固定されている。また、プレート１５０は、その一部が集積回路１３３に接した状態で集積回路１３３に固定されている。なお、プレート１４０は、特許請求の範囲に記載の接合部材の一例である。
なお、形状記憶合金１４１および１４２を接合しているが、これらを接合しない構成としてもよい。また、形状記憶合金１５１および１５２についても、これらを接合しない構成としてもよい。接合しない場合であっても、それらの形状記憶合金の一部が接着剤などにより集積回路１３１や１３３に固定されていればよい。
形状記憶合金１４１は、自身の温度が変態点Ｔ１より高くなると変形して筐体１１０に接触するものである。この形状記憶合金１４１は、変態点Ｔ１以下の温度になると、変形前の元の形状に戻る。
形状記憶合金１４２は、自身の温度が変態点Ｔ２より高くなると変形して形状記憶合金１５１に接触するものである。この形状記憶合金１４２は、変態点Ｔ２以下の温度になると、変形前の元の形状に戻る。
形状記憶合金１５１は、自身の温度が変態点Ｔ３より高くなると、変形後の形状記憶合金１４２に接触しない形状に変形するものである。この形状記憶合金１５１は、変態点Ｔ３以下の温度になると、変形前の元の形状に戻る。
形状記憶合金１５２は、自身の温度が変態点Ｔ４より高くなると変形して筐体１１０に接触するものである。この形状記憶合金１５２は、変態点Ｔ４以下の温度になると、変形前の元の形状に戻る。
また、筐体１１０に平行なＸ方向において、形状記憶合金１４１、１４２、１５１および１５２は、それぞれ異なる位置で変形する。形状記憶合金１４１、１４２、１５１および１５２のそれぞれの変形する位置を、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４とする。
また、これらの形状記憶合金１４１、１４２、１５１および１５２は、熱伝導率が一定値より高い良導体（チタンおよびニッケルの合金など）から構成される。ここで、変態点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４は、例えば、次の関係式が成立する値に設定される。
Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ４ ・・・式１
なお、Ｔ４は、Ｔ３より高い温度であればよく、Ｔ１より高い温度に限定されない。例えば、Ｔ４はＴ１と同一の温度であってもよい。
また、形状記憶合金１４１は、特許請求の範囲に記載の高温側変形部材または第１の変形部材の一例であり、形状記憶合金１４２は、特許請求の範囲に記載の低温側変形部材または第２の変形部材の一例である。また、形状記憶合金１５１は、特許請求の範囲に記載の第３の変形部材の一例であり、形状記憶合金１５２は、特許請求の範囲に記載の第４の変形部材の一例である。
図１におけるａの電子機器１００の状態は、集積回路１３１の温度がＴ２以下で、集積回路１３３の温度がＴ３以下の状態（電源投入前の状態など）に該当する。この状態の形状記憶合金１４１は筐体１１０に接触せず、形状記憶合金１４２も、形状記憶合金１５１に接触しない。また、形状記憶合金１５１は形状記憶合金１４２に接触せず、形状記憶合金１５２も筐体１１０に接触しない。
図２は、実施の形態における低温時の冷却方法を説明するための図である。同図における斜線部分は、温度が上昇した部分を示す。図２におけるａは、図１におけるａの状態から、集積回路１３１の温度がＴ２よりも高い状態に遷移したときの電子機器１００の断面図の一例である。
前述したように、集積回路１３３の温度の上昇速度は集積回路１３１より小さいため、集積回路１３１がＴ２より高い状態でも集積回路１３３の温度は、依然としてＴ３以下であるものとする。この状態において形状記憶合金１４２は変形して形状記憶合金１５１に接触する。これにより、集積回路１３１で生じた熱が、プレート１４０および１５０を介して集積回路１３３に移動し、集積回路１３１が冷却される。
図２におけるｂは、同図におけるａの状態から、集積回路１３３の温度がＴ３よりも高い状態に遷移したときの電子機器１００の断面図の一例である。この状態において形状記憶合金１５１は、変形後の形状記憶合金１４２に接触しない形状に変形する。これにより、集積回路１３１から集積回路１３３への熱の移動が遮断され、集積回路１３３の温度上昇が抑制される。
図３は、実施の形態における高温時の冷却方法を説明するための図である。図３における格子状に交差した斜線の部分は、図２の状態と比較して温度がさらに上昇した部分を示す。図３におけるａは、図２におけるｂの状態から、集積回路１３１の温度がＴ１より高い状態に遷移したときの電子機器１００の断面図の一例である。この状態において形状記憶合金１４１は変形して筐体１１０に接触する。これにより、集積回路１３１で生じた熱が、プレート１４０を介して筐体１１０に移動し、集積回路１３１が冷却される。
図３におけるｂは、同図におけるａの状態から、集積回路１３３の温度がＴ４より高い状態に遷移したときの電子機器１００の断面図の一例である。この状態において形状記憶合金１５２は変形して筐体１１０に接触する。これにより、集積回路１３３で生じた熱が、プレート１５０を介して筐体１１０に移動し、集積回路１３３が冷却される。
ここで、比較のために形状記憶合金１４１および１４２のうち形状記憶合金１４１のみを設けた構成の比較例を想定する。この比較例で形状記憶合金１４１の変態点を、Ｔ１およびＴ２のうち低い方のＴ２に変更する。この設定では、筐体１１０の温度が非常に低い温度（零度以下など）の環境下で、形状記憶合金１４１が変形して筐体１１０に接触すると、集積回路１３１の温度が低くなりすぎるおそれがある。この結果、集積回路１３１の遅延時間が非常に長くなる現象や、集積回路１３１が起動しなくなる現象が生じる。このように低温時に回路の動作が不安定になる現象は、低温ワーストと呼ばれる。
この低温ワーストを抑制するために、高い方の温度Ｔ１を形状記憶合金１４１の変態点とすると、その温度Ｔ１までの温度域において集積回路１３１が十分に冷却されず、集積回路１３１の動作が不安定になるおそれがある。
このように、形状記憶合金１４１のみでは、集積回路１３１を適切な温度に冷却することができないおそれがある。これに対して、形状記憶合金１４１および１４２を設けた図３の構成では、集積回路１３１の温度が十分に上昇し、変態点Ｔ１を超えた段階で形状記憶合金１４１が筐体１１０に接触するため、低温ワーストを抑制することができる。また、その変態点Ｔ１までの温度域において変態点Ｔ２を超えると形状記憶合金１４２が形状記憶合金１５１に接触するため、集積回路１３１を十分に冷却することができる。これにより、低温ワーストを抑制しつつ、集積回路１３１を十分に低い温度に冷却することができる。
また、集積回路１３３の温度がＴ３を超えると形状記憶合金１５１が変形して、集積回路１３１からの熱移動を遮断するため、集積回路１３３の温度の上昇を抑制することができる。そして、集積回路１３３の温度が十分に上昇し、Ｔ４を超えた段階で形状記憶合金１５２が筐体１１０に接触するため、低温ワーストを抑制することができる。これらの形状記憶合金１４１、１４２、１５１および１５２により、温度の上昇速度の異なる集積回路１３１および１３３の間で適切に熱を移動させ、それらの回路を効率的に冷却することができる。また、プレート１４０および１５０は電力を消費せず、冷却ファンなどと比較して部品点数も少ないため、小型のポータブル機器などに低コストで搭載することができる。
このように、本技術の実施の形態によれば、温度Ｔ２で形状記憶合金１４１が形状記憶合金１５１に接触し、温度Ｔ１で形状記憶合金１４２が筐体１１０に接触するため、形状記憶合金１５１および筐体１１０に異なる温度で熱を移動させることができる。これにより、低温ワーストを抑制しつつ、集積回路１３１を十分に低い温度に冷却することができる。
［第１の変形例］
上述の実施の形態では、プレート１４０および１５０を形状記憶合金１４１等により形成していたが、これらを形状記憶合金以外の部材により形成することもできる。この第１の変形例の電子機器１００は、形状記憶合金以外の部材によりプレートを形成した点において実施の形態と異なる。
図４は、実施の形態の第１の変形例における電子機器１００の断面図の一例である。この第１の変形例の電子機器１００は、形状記憶合金１４１、１４２、１５１および１５２の代わりに、弾性部材１７１、１７２、１７３および１７４と、形状記憶合金バネ１６１、１６２、１６３および１６４とを備える。弾性部材１７１は弾性部材１７２と接合され、弾性部材１７３は弾性部材１７４と接合される。
弾性部材１７１は、筐体１１０に垂直なＺ軸方向に沿って筐体１１０への方向に応力が加えられると弾性変形して筐体１１０に接触するものである。この弾性部材１７１は、応力が除荷されると、筐体１１０に接触しない元の形状に戻る。
弾性部材１７２は、Ｚ軸方向に沿って筐体１１０から遠ざかる方向に応力が加えられると弾性変形して弾性部材１７３に接触するものである。この弾性部材１７２は、応力が除荷されると、弾性部材１７３に接触しない元の形状に戻る。
弾性部材１７３は、Ｚ軸方向に沿って筐体１１０から遠ざかる方向に応力が加えられると、弾性部材１７２に接触しない形状に弾性変形するものである。この弾性部材１７３は、応力が除荷されると元の形状に戻る。
弾性部材１７４は、Ｚ軸方向に沿って筐体１１０への方向に応力が加えられると弾性変形して筐体１１０に接触するものである。この弾性部材１７４は、応力が除荷されると、筐体１１０に接触しない元の形状に戻る。
これらの弾性部材１７１、１７２、１７３および１７４は、熱伝導率が一定値より高い良導体（金属など）により形成される。
形状記憶合金バネ１６１は、自身の温度が変態点Ｔ１を超えると変形して弾性部材１７１を筐体１１０に接触させるものである。この形状記憶合金バネ１６１の一端は弾性部材１７１に接し、他端は筐体１１０に対向する面に固定されている。そして、変態点Ｔ１を超えると形状記憶合金バネ１６１は、Ｚ軸方向の長さが増大する形状に変形し、弾性部材１７１に応力を加える。変態点Ｔ１以下の温度になると、形状記憶合金バネ１６１は変形前の元の形状に戻る。なお、形状記憶合金バネ１６１は、特許請求の範囲に記載の高温側駆動部の一例である。
形状記憶合金バネ１６２は、自身の温度が変態点Ｔ２を超えると変形して弾性部材１７２を弾性部材１７３に接触させるものである。この形状記憶合金バネ１６１の一端は弾性部材１７２に接し、他端は筐体１１０に固定されている。そして、変態点Ｔ２を超えると形状記憶合金バネ１６２は、Ｚ軸方向の長さが増大する形状に変形し、弾性部材１７２に応力を加える。変態点Ｔ２以下の温度になると、形状記憶合金バネ１６２は変形前の元の形状に戻る。なお、形状記憶合金バネ１６２は、特許請求の範囲に記載の低温側駆動部の一例である。
形状記憶合金バネ１６３は、自身の温度が変態点Ｔ３を超えると変形して、弾性部材１７２に接しない形状に弾性部材１７３を変形させるものである。この形状記憶合金バネ１６３の一端は弾性部材１７３に接し、他端は筐体１１０に固定されている。そして、変態点Ｔ３を超えると形状記憶合金バネ１６３は、Ｚ軸方向の長さが増大する形状に変形し、弾性部材１７３に応力を加える。変態点Ｔ３以下の温度になると、形状記憶合金バネ１６３は変形前の元の形状に戻る。
形状記憶合金バネ１６４は、自身の温度が変態点Ｔ４を超えると変形して弾性部材１７４を筐体１１０に接触させるものである。この形状記憶合金バネ１６４の一端は弾性部材１７４に接し、他端は筐体１１０に対向する面に固定されている。そして、変態点Ｔ４を超えると形状記憶合金バネ１６４は、Ｚ軸方向の長さが増大する形状に変形し、弾性部材１７４に応力を加える。変態点Ｔ４以下の温度になると、形状記憶合金バネ１６４は変形前の元の形状に戻る。
なお、弾性部材１７１、１７２、１７３および１７４の少なくとも１つを第１の実施の形態の形状記憶合金１４１等に置き換えることもできる。この場合には置き換えた弾性部材に対応する形状記憶合金バネが不要となる。
このように、本技術の第１の変形例によれば、温度Ｔ２で形状記憶合金バネ１６２が弾性部材同士を接触させ、温度Ｔ１で形状記憶合金バネ１６１が筐体１１０に弾性部材を接触させるため、形状記憶合金バネおよび弾性部材により熱を移動させることができる。
［第２の変形例］
上述の第１の変形例では、形状記憶合金バネ１６１等により弾性部材１７１等を変形させていたが、形状記憶合金バネ以外の部品により弾性部材１７１等を変形させることもできる。この第２の変形例の電子機器１００は、形状記憶合金バネ以外の部品により弾性部材１７１等を変形させた点において第１の変形例と異なる。
図５は、実施の形態の第２の変形例における電子機器１００の断面図の一例である。この第２の変形例の電子機器１００は、形状記憶合金バネ１６１、１６２、１６３および１６４の代わりに、アクチュエータ１９１、１９２、１９３および１９４と、温度センサ１８１および１８２とを備える点において第１の変形例と異なる。
温度センサ１８１は、弾性部材１７１および１７２を介して集積回路１３１の温度を測定するものである。この温度センサ１８１は、測定値がＴ１を超えるとアクチュエータ１９１に制御信号を供給して、筐体１１０の方向へ駆動させる。一方、測定値がＴ１以下になると、温度センサ１８１は、筐体１１０から遠ざかる方向へアクチュエータ１９１を駆動させる。また、温度センサ１８１は、測定値がＴ２を超えるとアクチュエータ１９２に制御信号を供給して、筐体１１０から遠ざかる方向へ駆動させる。一方、測定値がＴ２以下になると、温度センサ１８１は、筐体１１０の方向へアクチュエータ１９２を駆動させる。
温度センサ１８２は、弾性部材１７３および１７４を介して集積回路１３３の温度を測定するものである。この温度センサ１８２は、測定値がＴ３を超えるとアクチュエータ１９３に制御信号を供給して、筐体１１０から遠ざかる方向へ駆動させる。一方、測定値がＴ３以下になると、温度センサ１８２は、筐体１１０の方向へアクチュエータ１９３を駆動させる。また、温度センサ１８２は、測定値がＴ４を超えるとアクチュエータ１９４に制御信号を供給して、筐体１１０の方向へ駆動させる。一方、測定値がＴ４以下になると、温度センサ１８３は、筐体１１０から遠ざかる方向へアクチュエータ１９４を駆動させる。
アクチュエータ１９１は、温度センサ１８１からの制御信号に従って変形し、弾性部材１７１を筐体１１０に接触させるものである。例えば、アクチュエータ１９１は、Ｚ軸方向に沿って伸縮することにより、弾性部材１７１に応力を加えて筐体１１０に接触させる。なお、アクチュエータ１９１は、特許請求の範囲に記載の高温側駆動部の一例である。
アクチュエータ１９２は、温度センサ１８１からの制御信号に従って変形し、弾性部材１７２を弾性部材１７３に接触させるものである。なお、アクチュエータ１９２は、特許請求の範囲に記載の低温側駆動部の一例である。
アクチュエータ１９３は、温度センサ１８２からの制御信号に従って変形し、弾性部材１７３を、弾性部材１７２に接触しない形状に変化させるものである。アクチュエータ１９４は、温度センサ１８２からの制御信号に従って変形し、弾性部材１７４を筐体１１０に接触させるものである。
これらのアクチュエータ１９１、１９２、１９３および１９４として、例えば、ソレノイドアクチュエータやリニアアクチュエータが用いられる。なお、制御信号に従って伸縮するアクチュエータであれば、ソレノイドアクチュエータ等以外のものをアクチュエータ１９１、１９２、１９３および１９４として用いることもできる。
なお、弾性部材１７１、１７２、１７３および１７４の少なくとも１つを実施の形態の形状記憶合金１４１等に置き換えることもできる。この場合には置き換えた弾性部材に対応するアクチュエータが不要となる。
また、アクチュエータ１９１、１９２、１９３および１９４の少なくとも１つを第１の変形例の形状記憶合金バネに置き換えることもできる。この場合には、置き換えた弾性部材に対応するアクチュエータが不要となる。
このように、本技術の第２の変形例によれば、温度Ｔ２でアクチュエータ１９２が弾性部材同士を接触させ、温度Ｔ１でアクチュエータ１９１が弾性部材１７２を筐体１１０に接触させるため、アクチュエータおよび弾性部材により熱を移動させることができる。
［第３の変形例］
上述の実施の形態では、プレート１４０および１５０は、それぞれ１つの集積回路を冷却していたが、プレートごとに集積回路を１つ設ける構成では、集積回路の個数の増大に伴って、プレートの個数が増大するおそれがある。この第３の変形例の電子機器１００は、プレートの個数の増大を抑制した点において実施の形態と異なる。
図６は、実施の形態の第３の変形例における電子機器１００の断面図の一例である。この第３の変形例の電子機器１００は、集積回路１３２および１３４をさらに備える点において実施の形態と異なる。
集積回路１３２は、集積回路１３１とともに基板１２１に実装され、集積回路１３４は、集積回路１３３とともに基板１２２に実装される。そして、プレート１４０は、集積回路１３１および１３２を冷却し、プレート１５０は、集積回路１３３および１３４を冷却する。
なお、プレート１４０および１５０のそれぞれに集積回路を２つずつ設けているが、プレートごとに３つ以上の集積回路を設けてもよい。また、集積回路同士をコネクタにより接続してもよい。
このように、本技術の第３の変形例によれば、プレートごとに複数の集積回路を設けたため、集積回路の個数の増大に伴うプレートの個数の増大を抑制することができる。
［第４の変形例］
上述の実施の形態では、プレート１４０が集積回路１３１から集積回路１３３に熱を移動させていたが、集積回路１３１からの熱により集積回路１３３の温度が上昇して集積回路１３３の動作が不安定になるおそれがある。この第４の変形例の電子機器１００は、集積回路間の熱移動を抑制した点において実施の形態と異なる。
図７は、実施の形態の第４の変形例における電子機器１００の断面図の一例である。この第４の変形例の電子機器１００は、プレート１５０を備えず、放熱器２０１をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。同図において集積回路１３３は、省略されている。
また、第４の変形例の形状記憶合金１４２は、変態点Ｔ２を超えると変形して放熱器２０１に接触する。
放熱器２０１は、集積回路１３１からの熱を筐体１１０内に放熱するものである。この放熱器２０１の熱容量は、筐体１１０より小さいものとする。放熱器２０１として例えば、放熱シートやヒートシンクなどが用いられる。なお、放熱器２０１は、特許請求の範囲に記載の放熱部材の一例である。
このように、本技術の第４の変形例によれば、形状記憶合金１４２が変形して、集積回路１３１から放熱器２０１に熱を移動させるため、集積回路１３３の温度上昇を抑制することができる。
［第５の変形例］
上述の実施の形態では、形状記憶合金１４２が変形して集積回路１３１から集積回路１３３へ熱を移動させていたが、集積回路１３１からの熱により集積回路１３３の動作が不安定になるおそれがある。この第４の変形例の電子機器１００は、集積回路１３３の冷却を容易にした点において実施の形態と異なる。
図８は、実施の形態の第５の変形例における電子機器１００の上面図の一例である。この第５の変形例の電子機器１００は、形状記憶合金１４３および放熱器２０１をさらに備える点において実施の形態例と異なる。
形状記憶合金１４３は、変態点Ｔ５で変形して放熱器２０１に接触するものである。ここで、Ｔ５は、Ｔ２より高く、Ｔ１より低い温度である。また、この形状記憶合金１４３は、形状記憶合金１４１に接合されている。放熱器２０１は、集積回路１３１からの熱を放熱するものである。なお、集積回路１つに３つの形状記憶合金（１４１、１４２および１４３）を設けているが、４つ以上の形状記憶合金を設けてもよい。
温度Ｔ５に達すると、形状記憶合金１４３が放熱器２０１に接触して、集積回路１３１から放熱器２０１に熱が移動する。これにより、集積回路１３１および１３３の温度上昇を抑制することができる。
なお、形状記憶合金１４１、１４２、１４３、１５１および１５５の少なくとも１つを第１の変形例の弾性部材１７１等に置き換えることもできる。この場合には、置き換えた弾性部材に対応する形状記憶合金バネがさらに設けられる。
また、形状記憶合金１４１、１４２、１４３、１５１および１５５の少なくとも１つを第２の変形例の弾性部材１７１等に置き換えることもできる。この場合には、置き換えた弾性部材に対応するアクチュエータおよび温度センサがさらに設けられる。
このように、本技術の第５の変形例によれば、１つの集積回路１３１を３つの形状記憶合金（１４１、１４２および１４３）により冷却するため、より効率的に集積回路１３１および１３３を冷却することができる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、
前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材と
を具備する電子機器。
（２）前記低温側変形部材および前記高温側変形部材の少なくとも一方は、形状記憶合金である
前記（１）記載の電子機器。
（３）前記２つの設定温度のうち低い方に対して前記回路の温度が高くなると前記低温側変形部材を変形させる低温側駆動部と、
前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると前記高温側変形部材を変形させる高温側駆動部と
を具備する前記（１）記載の電子機器。
（４）前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方は、形状記憶合金である
前記（３）記載の電子機器。
（５）前記回路の温度を測定して当該測定値に基づいて前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方を駆動させる温度センサをさらに具備する
前記（３）記載の電子機器。
（６）前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方は、前記低温側変形部材および前記高温側変形部材を格納する筐体である
前記（１）から（５）のいずれかに記載の電子機器。
（７）第１の設定温度に対して第１の回路の温度が高くなると変形して所定の放熱部材に接触する第１の変形部材と、
前記第１の設定温度より低い第２の設定温度に対して前記第１の回路の温度が高くなると変形する第２の変形部材と、
第１の設定温度と前記第２の設定温度との間の第３の設定温度に対して第２の回路の温度が高くなると変形後の前記第２の変形部材とは接触しない形状に変形する第３の変形部材と、
前記第３の設定温度より高い第４の設定温度に対して前記第２の回路の温度が高くなると変形して前記所定の放熱部材に接触する第４の変形部材と
を具備する電子機器。
（８）異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材とを接合した接合部材。
１００ 電子機器
１１０ 筐体
１２１、１２２ 基板
１３１、１３２、１３３、１３４ 集積回路
１４０、１５０ プレート
１４１、１４２、１４３、１５１、１５２ 形状記憶合金
１６１、１６２、１６３、１６４ 形状記憶合金バネ
１７１、１７２、１７３、１７４ 弾性部材
１８１、１８２、１８３、１８４ 温度センサ
１９１、１９２、１９３、１９４ アクチュエータ
２０１ 放熱器

Claims (8)

  1. 異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、
    前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材と
    を具備する電子機器。
  2. 前記低温側変形部材および前記高温側変形部材の少なくとも一方は、形状記憶合金である
    請求項１記載の電子機器。
  3. 前記２つの設定温度のうち低い方に対して前記回路の温度が高くなると前記低温側変形部材を変形させる低温側駆動部と、
    前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると前記高温側変形部材を変形させる高温側駆動部と
    を具備する請求項１記載の電子機器。
  4. 前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方は、形状記憶合金である
    請求項３記載の電子機器。
  5. 前記回路の温度を測定して当該測定値に基づいて前記低温側駆動部および前記高温側駆動部の少なくとも一方を駆動させる温度センサをさらに具備する
    請求項３記載の電子機器。
  6. 前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方は、前記低温側変形部材および前記高温側変形部材を格納する筐体である
    請求項１記載の電子機器。
  7. 第１の設定温度に対して第１の回路の温度が高くなると変形して所定の放熱部材に接触する第１の変形部材と、
    前記第１の設定温度より低い第２の設定温度に対して前記第１の回路の温度が高くなると変形する第２の変形部材と、
    第１の設定温度と前記第２の設定温度との間の第３の設定温度に対して第２の回路の温度が高くなると変形後の前記第２の変形部材とは接触しない形状に変形する第３の変形部材と、
    前記第３の設定温度より高い第４の設定温度に対して前記第２の回路の温度が高くなると変形して前記所定の放熱部材に接触する第４の変形部材と
    を具備する電子機器。
  8. 異なる２つの設定温度のうち低い方に対して冷却対象の回路の温度が高くなると変形して熱容量の異なる２つの放熱部材のうち熱容量の小さい方に接触する低温側変形部材と、前記２つの設定温度のうち高い方に対して前記回路の温度が高くなると変形して前記２つの放熱部材のうち熱容量の大きい方に接触する高温側変形部材とを接合した接合部材。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114527807A (zh) * 2020-11-23 2022-05-24 手持产品公司 用于硬件装置的热控制器、热控制系统以及热控制方法
US20210112684A1 (en) * 2020-12-23 2021-04-15 Intel Corporation Heat pipe with in-plane heat spreader and loading mechanism
CN113099688B (zh) * 2021-03-24 2023-01-06 联想(北京)有限公司 风扇及电子设备
WO2024018557A1 (ja) * 2022-07-20 2024-01-25 三菱電機株式会社 電子機器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278607B1 (en) * 1998-08-06 2001-08-21 Dell Usa, L.P. Smart bi-metallic heat spreader
US6668550B2 (en) 2001-11-26 2003-12-30 Sony Corporation Method and apparatus for converting dissipated heat to work energy
JP4757774B2 (ja) 2006-10-31 2011-08-24 富士通株式会社 ヒートシンク
JP2009193350A (ja) 2008-02-14 2009-08-27 Fujitsu Ltd 電子装置
WO2011158615A1 (ja) * 2010-06-18 2011-12-22 シャープ株式会社 電子機器の放熱構造
WO2012114485A1 (ja) * 2011-02-23 2012-08-30 富士通株式会社 アクチュエータ、マイクロポンプ、及び電子機器
FR2994025B1 (fr) * 2012-07-24 2015-04-10 Valeo Systemes Thermiques Module thermo electrique
JP6109547B2 (ja) 2012-11-30 2017-04-05 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄ発光装置
US9496188B2 (en) * 2015-03-30 2016-11-15 International Business Machines Corporation Soldering three dimensional integrated circuits

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