JP2018182149A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板における発熱部品の設置場所が十分に確保でき、破損等が生じにくい冷却装置の提供。【解決手段】放熱装置は、基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱部品を冷却する装置に関する。

発熱部品を、単なる空冷ではなく、冷却機構又は放熱機構により冷却する技術が知られている。

特許文献１は、電子部品の配設された電子回路と、少なくとも受熱部が平面状に形成されたヒートパイプ式熱交換器とから構成され、前記受熱部に前記電子回路を形成した電子部品の放熱器を開示する。

また、特許文献２は、回路基板に搭載される発熱部品と、回路基板の内層の一部を構成すると共に側面から突出して外部に露出する金属板と、前記金属板の露出部分に接続される外部放熱部材とを有する電子回路装置を開示する。

なお、非特許文献１は、本発明に関連して、自励振動ヒートパイプを開示する。

実開平７−１０９５０号公報 特開２０１６−４８１０号公報

自励振動ヒートパイプの動作特性、田中高博、野村浩司、氏家康成、日大生産工、［２０１７年３月２１日検索］、（インターネットｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｔ．ｎｉｈｏｎ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｋｏｕｅｎｄａｔａ／Ｎｏ．３７／１＿ｋｉｋａｉ／１−０３４．ｐｄｆ）

特許文献１が開示する方法は、発熱部品をヒートパイプ式熱交換器により直接冷却するものである。そのため、基板に設置された発熱部品を冷却するためには、基板における発熱部品の設置部にヒートパイプ式熱交換器を設置する必要がある。そのため、基板における発熱部品の設置に影響が生じるという問題がある。

また、特許文献２が開示する方法は、回路基板の内層の一部を構成すると共に側面から突出して外部に露出する金属板を冷却する。回路基板の内層は通常金属膜であるので、特許文献２が開示する方法は、前記金属板の強度を確保することが困難である。そのため、特許文献２が開示する方法は、金属板の破損等により、発熱部品の冷却が十分に行えない場合が生じ得る。

本発明は、基板における発熱部品の設置場所が十分に確保でき、破損等が生じにくい冷却装置の提供を目的とする。

本発明の放熱装置は、基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、を備える。

本発明の冷却装置は、基板における発熱部品の設置場所が十分に確保でき、破損等が生じにくい。

本実施形態の放熱構造の構成例を表す概念図である。 発熱部品と配線及び導熱層との接続例を表す概念図である。 冷却機構の構成例を表す概念図である。 基板に種々の電子部品を設置した基板構造の第一の構成例を表す概念図である。 基板に種々の電子部品を設置した基板構造の第二の構成例を表す概念図である。 本実施形態の放熱装置の最小限の構成を表す概念図である。

［構成と動作］
図１は、本実施形態の放熱構造の例である放熱構造１００の構成を表す概念図である。

図１（ａ）は、放熱構造１００の上面図を表す。図１（ｂ）は、放熱構造１００を、図１（ａ）に表す線１９１ａにより切断した場合を想定した断面図を表す。図１（ｃ）は、放熱構造１００を、図１（ａ）に表す線１９１ｂにより切断した場合を想定した断面図を表す。なお、図１には、放熱構造１００の他に、発熱部品１０１を破線で表してある。

放熱構造１００は、発熱部品１０１と、基板１０６と、冷却機構１１１とを備える。

放熱構造１００は、発熱部品１０１が発する熱を、基板１０６を介して、冷却機構１１１から、外部に放出する構造である。

発熱部品１０１からの熱は、主に、発熱部品１０１の下部から、基板１０６に伝わる。発熱部品１０１は、熱を発する部品であればどのようなものでも構わない。発熱部品１０１は、例えば、プロセッサ、コンデンサ、抵抗等の、供給された電力により熱を発する部品である。発熱部品１０１は、あるいは、例えば、電池のような、他からの電力供給に関係なく熱を発する部品である。

基板１０６は、絶縁層１１６ａと、配線層１２６と、絶縁層１１６ｂと、導熱層１２１と、絶縁層１１６ｃとを備える。

配線層１２６には所定の配線が形成されている。当該配線は、絶縁層１１６ａに形成された図示しない穴を通じて、発熱部品１０１の備える図示しない端子に接続される。当該接続の様子は図２を参照して後述する。配線層１２６の配線が形成されていない箇所には絶縁層が形成されている。

導熱層１２１は、絶縁層１１６ｃ上に形成されている。導熱層１２１は、例えば、通常の配線パターン等と比較して広い面積を有する（べた膜状の）金属層である。

導熱層１２１は、発熱部品１０１が発する熱を、放熱エリア３０３に供給する。

導熱層１２１は、グランドに接続されていても構わない。その場合は、導熱層１２１はグランド層である。導熱層１２１がグランドに接続されている場合において、発熱部品１０１のグランドに接続されるべき部分が、絶縁層１１６ａ、配線層１２６及び絶縁層１１６ｂに形成された図示しない穴を通じて、導熱層１２１に接続されていても構わない。その場合、当該グランドに接続されるべき部分は、配線層１２６に形成された配線には電気的に接続されない。当該接続の様子は図２を参照して後述する。

なお、基板１０６は、絶縁層１１６ａ、配線層１２６、絶縁層１１６ｂ、導熱層１２１及び絶縁層１１６ｃ以外の層を備えても構わない。

冷却機構１１１は、基板１０６の放熱エリア３０３に接触するように形成されている。

冷却機構１１１は、発熱部品１０１が発する熱を、放熱エリア３０３に存在する導熱層１２１から受け取る。そして、冷却機構１１１は、導熱層１２１から受け取った熱を、外部に放出する。

冷却機構１１１の構成例は、図３を参照して、後述する。

なお、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に表すように導熱層１２１を多層基板の内部に設置した場合には、外部端子等が基板１０６に接触する等による、導熱層１２１を通じての電気的短絡等の危険性を回避できる可能性が向上する。

図２は、図１に表す発熱部品１０１と、配線層１２６に形成された配線及び導熱層１２１との接続例を表す概念図である。なお、図２に表す基板１０６は、発熱部品１０１の近傍のみの部分である。従い、図２に表す基板１０６の端部は、図１に表す基板１０６の端部には対応しない。

発熱部品１０１は、端子１３６ａと１３６ｂとを備える。発熱部品１０１が備える端子１３６ａ及び１３６ｂ以外の端子の数は任意である。

基板１０６の配線層１２６には配線１３１が形成されている。配線１３１の形状及び大きさは任意である。配線層１２６の、配線１３１が形成されていない部分には、絶縁層１１６ｄが形成されている。なお、配線層１２６は、図１に表す基板１０６の端部近傍には形成されていない。

絶縁層１１６ａには穴１４６ａが形成されている。穴１４６ａの内部には、導体１４１ａが形成されている。そして、端子１３６ａは、導体１４１ａを介して、配線１３１と、電気的に接続されている。

絶縁層１１６ｂと絶縁層１１６ｄと絶縁層１１６ａとの積層体には、穴１４６ｂが形成されている。穴１４６ｂには、導体１４１ｂが形成されている。そして、端子１３６ｂは、導体１４１ｂを介して、導熱層１２１に接続されている。導熱層１２１は、グランドに接続されている。

以上、図２に表す構造により、端子１３６ａは、配線１３１を介して供給された電力を発熱部品１０１に供給し得る。端子１３６ａは、あるいは、発熱部品１０１からの出力を、配線１３１に供給し得る。

図３は、図１に表す冷却機構１１１の例である冷却機構１１１ａの構成を表す概念図である。

図３（ａ）は、冷却機構１１１ａの上面図である。図３（ｂ）は、冷却機構１１１ａの、図３（ａ）に表す矢印１９９ａの向きを見た場合を想定した図である。図３（ｃ）は、冷却機構１１１ａの、図３（ａ）に表す矢印１９９ｂの向きを見た場合を想定した図である。

図３には、図１に表す基板１０６も表してある。冷却機構１１１ａは、基板１０６の放熱エリア３０３に設置されて使用されるものである。

冷却機構１１１ａは、放熱体群４１４と、導体４０２ａ及び４０２ｂと、導体４０３ａ及び４０３ｂと、導体４０４と、流路４０１ａ及び４０１ｂとを備える。

流路４０１ａ及び４０１ｂは、例えば、自励振動ヒートパイプのような加熱部と冷却部を往復する細い流路である。自励振動ヒートパイプについては、例えば、非特許文献１に開示がある。

なお、流路４０１ｂは、流路４０１ａと同様の形状であり、図３（ａ）に向かって、流路４０１ａの裏側（紙面の奥側）に形成されている。

流路４０１ａは、基板１０６の放熱エリア３０３から受け取った熱を、主に、導体４０２ａ、４０３ａ及び４０４に伝える。

流路４０１ｂは、基板１０６の放熱エリア３０３から受け取った熱を、主に、導体４０２ｂ、４０３ｂ及び４０４に伝える。

なお、導体４０２ａ、４０２ｂ、４０３ａ、４０３ｂ及び４０４のうちの互いに接触する二つは一体の導体であっても構わない。

放熱体群４１４は、図３（ｂ）に表す例のように１９２個の板状の放熱体を備える。放熱体群４１４の備える放熱体の各々は、導体４０２ａ、４０２ｂ、４０３ａ、４０３ｂ及び４０４で構成される導体部材の面１９２ａに接続されている。そして、放熱体の各々は、当該導体部材から受けた熱を、周囲に放出する。

なお、図３（ｂ）に表す１９２個の放熱体はあくまでも一例である。放熱体群４１４の備える各放熱体の数、形状及び大きさは任意である。また、各放熱体から周囲への熱放出を促す、空冷機構や液冷（水冷等）機構等が設けられても構わない。

各放熱体は、例えば、空冷機構であるファンの送風を受けるフィンである。

放熱体群４１４は、面１９２ａに直接接続されず、図示しない導熱部材に接続され、当該導熱部材の所定の面が、サーマルパット等により、面１９２ａに密着されていても構わない。

冷却機構１１１ａは、流路４０１ａ及び４０１ｂ（ヒートパイプ）を備える。そして、流路４０１ａは、図３（ａ）に表すように、放熱エリア３０３と前記導体部材との間をまたがるように形成されている。そのため、冷却機構１１１ａは、流路４０１ａにより、基板１０６の導熱層（図１に表す導熱層１２１）の熱を、効率的に冷却機構１１１ａの放熱体群４１４に伝えることが可能である。そのため、冷却機構１１１ａは、図１に表す発熱部品１０１の高温化を抑えることが可能である。また、冷却機構１１１ａは、発熱部品１０１と導熱層１２１の温度差を広げることでより効率的な放熱を実現し得る。
［具体例］
次に、本実施形態の冷却機構を種々の電子部品を設置した基板に適用した具体例について説明する。

図４は、基板に種々の電子部品を設置した構造の第一の例である基板構造３００の構成を表す概念図である。

基板構造３００は、導熱層部３０４乃至３０８と、無導熱層部３８１乃至３８４と、冷却機構１１１ｂ及び１１１ｃと、コネクタ３０１とを備える。ここで、「導熱層部」は、導熱層が設けられた部分という意味である。また、「無導熱層部」は、導熱層が設けられていない部分という意味である。

コネクタ３０１は、図示しない配線により、基板３９０に設置された各部品と接続されている。コネクタ３０１は、また、図示しない外部の電源や外部の回路に接続されている。そして、基板３９０に設置された各部品には、コネクタ３０１を介して、各部品の動作に必要な電力や各部品の処理に必要な信号が供給される。また、各部品から外部への出力信号は、コネクタ３０１を介して、外部に出力される。

冷却機構１１１ｂ及び１１１ｃは、図１に表す冷却機構１１１である。冷却機構１１１ｂは、基板３９０の熱を放熱エリア３０２において受け取り、外部に放出する。また、冷却機構１１１ｃは、基板３９０の熱を放熱エリア３０３において受け取り、外部に放出する。

導熱層部３０４、３０５、３０６、３０７及び３０８の各々においては、多層基板である基板３９０に、図１に表す導熱層１２１に相当する導熱層が形成されている。無導熱層部３８１、３８２、３８３及び３８４には、図１に表す導熱層１２１に相当する導熱層は形成されていない。そのため、導熱層部３０４、３０５、３０６、３０７及び３０８の各々に形成された導熱層は、互いに、ある程度熱的に分離されている。

導熱層部３０４には、発熱部品３０４１乃至３０４８が設置される。発熱部品３０４１乃至３０４３は、例えば、Ｃｌｏｃｋ生成デバイスである。発熱部品３０４４乃至３０４７は、例えば、ディスクリート電源デバイスである。また、発熱部品３０４８は、光トランシーバ等の外部接続用モジュールである。発熱部品３０４１乃至３０４８の各々は、発熱部品単体では消費電力は少ない。そのため、発熱部品３０４１乃至３０４８の各々は、発熱部品単体では発熱量は大きくない。しかしながら、発熱部品３０４１乃至３０４８のは、数が多いために、発熱部品３０４１乃至３０４８のすべてを合わせるとそれなりの発熱量を有する。

導熱層部３０４に設けられた導熱層は、発熱部品３０４１乃至３０４８から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０２において冷却機構１１１ｂに伝える。冷却機構１１１ｂは受け取った熱を外部に放出する。導熱層部３０４に設けられた導熱層は、また、上記各発熱部品から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０３において冷却機構１１１ｃに伝える。冷却機構１１１ｃは受け取った熱を外部に放出する。

導熱層部３０５には、発熱部品３０５１乃至３０５５が設置されている。

発熱部品３０５１は、例えば、コネクタ３０１を介して外部から供給された一次電圧を二次電圧に変換する電源デバイスである。

発熱部品３０５２は、例えば、供給された二次電圧を他の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。ここで、ＤＣはＤｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔの略である。

発熱部品３０５３乃至３０５５は、例えば、電圧の安定化に使用する表面実装タイプのアルミ電解コンデンサである。

導熱層部３０５に設けられた導熱層は、発熱部品３０５１乃至３０５５から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０３において冷却機構１１１ｃに伝える。冷却機構１１１ｃは受け取った熱を外部に放出する。当該導熱層はグランドに接続されている。

導熱層部３０６には、発熱部品３０６１が設置されている。発熱部品３０６１は、例えば、ＣＰＵやＡＲＭ社製のコアを複数実装したＦＰＧＡ等の部品単体で高い消費電力をもつＢＧＡである。ここで、ＣＰＵはＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略である。また、ＦＰＧＡはＦｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略である。また、ＢＧＡはＢａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ の略である。

導熱層部３０６に設けられた導熱層は、発熱部品３０６１から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０３において冷却機構１１１ｃに伝える。冷却機構１１１ｃは受け取った熱を外部に放出する。当該導熱層はグランドに接続されている。

導熱層部３０７には、発熱部品３０７１乃至３０７３が設置されている。

発熱部品３０７２は、例えば、上位装置へ信号を高速でスイッチングするＬａｙｅｒ２スイッチである。

また、発熱部品３０７１及び３０７３は、例えば、Ｌａｙｅｒ２信号を物理層であるＬａｙｅｒ１フォーマットへ変換する物理層デバイスである。

導熱層部３０７に設けられた導熱層は、発熱部品３０７１乃至３０７３から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０２から冷却機構１１１ｂに伝える。冷却機構１１１ｂは受け取った熱を外部に放出する。当該導熱層はグランドに接続されている。

導熱層部３０８には、発熱部品３０８１及び３０８２が設置されている。

発熱部品３０８１及び３０８２は、例えば、ＤＳＰや低、中機能のＦＰＧＡ等の数ワットレベルの消費電力のＢＧＡデバイスである。ここで、ＤＳＰは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略である。

導熱層部３０８に設けられた導熱層は、発熱部品３０８１及び３０８２から当該導体層に伝わった熱を、放熱エリア３０２から冷却機構１１１ｂに伝える。冷却機構１１１ｂは受け取った熱を外部に放出する。当該導熱層はグランドに接続されている。

次に、各導熱層部における発熱部品の配置方法について、導熱層部３０５を例に説明する。

導熱層部３０５の放熱エリア３０３は、冷却機構１１１ｃにより冷却される。そのため、導熱層部３０５の導熱層は下方が低温で上方に向かう程温度が上昇する。ここで、以下の説明における上下は、説明対象の図面についての上下を表すこととする。

温度が高いと寿命が短くなる発熱部品は、温度の低い当該導熱層の下方に設置されることが望ましい。発熱部品３０５３乃至３０５５がアルミ電解コンデンサである場合、発熱部品３０５３乃至３０５５は、温度が高いと寿命が短くなる発熱部品である。そのため、図４にあらわすように、発熱部品３０５３乃至３０５５は放熱エリア３０３の近くに配置することが望ましい。

一方、発熱部品３０５１が２次電源を生成するＰｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅである場合、発熱部品３０５１は、導熱層部３０５に設置された発熱部品の中で最も発熱量の多い発熱部品である。しかしながら、Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅは、表面積が大きく、また、通常ヒートシンクを取り付けられている。そのため、Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅは、空気への放熱と導熱層部３０５の導熱層への放熱の両方を行う。そのため、発熱部品３０５１は、図４に表すように、放熱エリア３０３から少し離れた上方に配置することが可能である。

一方、発熱部品３０５２が、二次電圧から他の電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータである場合、発熱部品３０５２は、二次電圧を生成するＰｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅである発熱部品３０５１程は発熱量が多くない。そのため、図４においては、放熱エリア３０３から離れた上方に配置されている。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータである発熱部品３０５２が生成する電圧の消費電流が大きい場合は、図４に表す場合よりも放熱エリア３０３の近くに配置することが望ましい。

なお、発熱部品３０５１乃至３０５５の各々は、多層基板である基板３９０の表面（第１層）又は裏面（最下層）のいずれかに設置される。そして、発熱部品３０５１乃至３０５５の各々を基板３９０の内部にある（図１参照）導熱層に接続する場合は、第１層若しくは最下層に設置されたグランド層とサーマルビアにより熱結合させる。この熱結合を強くするためにサーマルビアの直径は大きめにし、かつ、サーマルビアの数を多くすることが望ましい。当該サーマルビアのビア直径やビア数は、第１層又は最下層に設置されるグランド層の面積と、発熱部品３０５１乃至３０５５の消費電力により定める。

導熱層部３０５の導熱層が、他の導熱層部の導熱層と熱結合した場合には、他の導熱層部に形成された発熱部品の熱が伝わり、発熱部品３０５１乃至３０５５と当該導熱層との温度差が小さくなることが生じ得る。そして、当該温度差が小さくなった場合には、発熱部品３０５１乃至３０５５から当該導熱層への放熱量が少なくなる。すなわち、発熱部品３０５１乃至３０５５の冷却が有効に行われなくなる可能性がある。そのような可能性を抑えるため、導熱層部３０５と導熱層部３０４との間には、導熱層が設けられていない無導熱層部３８３が形成されている。そのため、導熱層部３０５の導熱層と、他の導熱層部の導熱層とは、ある程度熱的に遮断される。

なお、導熱層部３０５の導熱層と、他の導熱層が、絶縁層を介して一部重なりあっている場合も想定され得る。その場合においても、導熱層部３０５の導熱層と、他の導熱層とは、サーマルビアによる接続等は行わず、ある程度の熱分離を行わせる。

導熱層部３０５の導熱層と他の導熱層とをある程度熱分離させることにより、当該導熱層の面積当たりの消費電力により、当該導熱層の放熱エリア３０３の面積を設計又は設定することが可能になる。そのため、発熱部品３０５１乃至３０５５の各々の温度を良好に保つことが可能になる。

さらに、基板構造３００は、発熱部品３０５１乃至３０５５ごとの性格に応じて要求される冷却性能の設計や設定を容易にする。

さらに、基板構造３００は、導熱層部３０５の導熱層に設置される発熱部品の総熱量を求め、導熱層部３０５の面積や導熱層部３０５に係る放熱エリア３０３の面積の設定等を行うことを可能にする。その場合、基板構造３００は、上記設定等により、導熱層部３０５の温度の偏りを抑え放熱効率の向上を図ることを可能にする。

以上、導熱層部３０５を例に説明したが、他の導熱層部においても同様である。

図５は、基板に種々の電子部品を設置した構造の第二の例である基板構造３００ａの構成を表す概念図である。図５（ａ）は基板構造３００ａの上面図を表す。図５（ｂ）は、基板構造３００ａの一部の構成を、図５（ａ）に表す矢印１９９ｃに表す向きに透視して見た場合を想定した図である。

図５（ｂ）には、図５（ａ）に表す各発熱部品のうちの、発熱部品３０８１、３０８２、３０４３、３０６１及び３０５３のみを表し、他の発熱部品は省略してある。また、図５（ｂ）には、図５（ａ）に表すコネクタ３０１は図示を省略してある。

基板構造３００ａは、基板３９１と、発熱部品３０４１乃至３０４８、３０５１、３０５２、３０６１、３０７１乃至３０７３、３０８１及び３０８２と、コネクタ３０１とを備える。

基板３９１は、放熱エリア３１２及び３１３と、導熱層１２１４乃至１２１８とを備える。

導熱層１２１４乃至１２１８の各々は、図５（ｂ）に表すように、基板３９１の内部に、多層構造で形成されている。これらのうち、導熱層１２１４は、基板３９１内部のほぼ全面に形成されている。また、図示は省略するが、導熱層１２１４乃至１２１８の各々は、グランドに電気的に接続されている。

一方、導熱層１２１５乃至１２１８の各々は、基板３９１内部の、図５（ａ）に表す各点線で囲まれた各部分のみに形成されている。そして、導熱層１２１５乃至１２１８の各々と導熱層１２１４とは重なっている。

導熱層１２１４、１２１７及び１２１８は、図５（ａ）に表す端部１９８ａに露出している。

また、導熱層１２１４、１２１５及び１２１６は、図５（ａ）に表す端部１９８ｂに露出している。

放熱エリア３１２及び３１３の各々は、図示しない導熱体（放熱エリア導熱体）を備える。

そして、放熱エリア３１２の放熱エリア導熱体は、端部１９８ａにおいて導熱層１２１４、１２１７及び１２１８に熱的に接続されている。また、放熱エリア３１２の放熱エリア導熱体は、端部１９８ｂにおいて導熱層１２１４、１２１５及び１２１６に熱的に接続されている。

発熱部品３０４３のグランド部は、導熱体群４２４により、導熱層１２１４に電気的及び熱的に接続されている。なお、導熱体群は導熱体が一つの場合を含むものとする。また、図示は省略するが、図１（ａ）に表す発熱部品３０４１、３０４２及び３０４４乃至３０４８の各々のグランド部も、同様な導熱体群により、導熱層１２１４に、電気的及び熱的に接続されている。

発熱部品３０５３のグランド部は、導熱体群４２５により、導熱層１２１５に電気的及び熱的に接続されている。図示は省略するが、図１（ａ）に表す発熱部品３０５１、３０５２、３０５４及び３０５５の各々のグランド部も、同様な導熱体群により、導熱層１２１５に、電気的及び熱的に接続されている。

発熱部品３０６１のグランド部は、導熱体群４２６により、導熱層１２１６に電気的及び熱的に接続されている。

発熱部品３０８１のグランド部は、導熱体群４２８ａにより、導熱層１２１５に電気的及び熱的に接続されている。また、発熱部品３０８２のグランド部は、導熱体群４２８ａにより、導熱層１２１５に電気的及び熱的に接続されている。

図示は所略するが、発熱部品３０７１乃至３０７３の各々のグランド部は、以上説明した導熱体群と同様な導体群により、導熱層１２１７に電気的及び熱的に接続されている。

発熱部品３０８１のグランド部は、導熱体群４２８ａにより、導熱層１２１８に熱的に接続されている。図示は省略するが、図１（ａ）に表す発熱部品３０８２のグランド部も、同様な導熱体群により、導熱層１２１８に熱的に接続されている。

以上説明した基板構造３０１ａの放熱エリア３１２及び３１３に対して、図４に表す冷却機構１１１ｂ及び１１１ｃを設置した場合には、当該設置構造は、導熱層１２１４を通じて基板３９１全体の冷却を行うことを可能にする。当該設置構造は、さらに導熱層１２１４に電気的及び熱的に接続された各発熱部品の冷却を行うことを可能にする。当該設置構造は、導熱層１２１５乃至１２１８の各々を通じて、各々の導熱層に電気的及び熱的に接続された発熱部品の冷却を行うことを可能にする。導熱層１２１５乃至１２１８の各々を通じての各々の導熱層に接続された各発熱部品の冷却は、導熱層１２１４を通じての基板全体の冷却と共に行われるものである。従い、前記設置構造は、図４に表す場合と比較して、一層の発熱部品の冷却を可能にし得る。

さらに、図５に表す各導熱層と他の導熱層とは、重なっている場合はあるにしても、ある程度熱分離している状況にある。そのため、各導熱層の面積当たりの消費電力により、当該導熱層と接続された放熱エリアの面積や体積を設計又は設定することが可能である。そのため、前記設置構造は、各発熱部品の温度を一層良好に保つことが可能になる。

さらに、前記設置構造が、発熱部品ごとの性格に応じて要求される冷却性能の設計や設定を可能にする点は、図４に表す基板構造３００の場合と同様である。

さらに、前記は、各導熱層に設置される発熱部品の総熱量を求め、その導熱層の面積やその導熱層に係る放熱エリアの面積の設定等を行うことが可能である。その場合、前記設置構造は、上記設定等により、各導熱層部の温度の偏りを抑え放熱効率の向上を図ることを可能にする。
［効果］
本実施形態の放熱構造は、基板の当該発熱部品が設置される部分に設けられる導熱層を前記基板の外周部まで延在させる。そして、前記放熱構造は、前記発熱部品の発する熱を、前記導熱層により前記外周部に導く。そして、前記放熱構造は、前記導熱層により導いた熱を、前記外周部に設けた冷却機構により、外部に放出する。そのため、前記放熱構造は、発熱部品を有効に冷却することが可能である。

また、本実施形態の放熱構造は、前記外周部に設けた冷却機構により前記発熱部品を冷却するので、前記基板における前記発熱部品の設置場所を十分に確保することを可能にする。

また、本実施形態の放熱構造は、特許文献２が開示する金属板のような特に壊れやすい構成を備えない。そのため、本実施形態の放熱構造は、十分な強度を確保することが可能である。

前記冷却機構は、流路（ヒートパイプ）を備える場合がある。その場合、前記冷却機構は、ヒートパイプにより、前記導熱層の熱を効率的に前記冷却機構に伝えることが可能である。その場合、前記冷却機構は、発熱部品の高温化を一層防ぐことを可能にする。また、その場合、前記冷却機構は、発熱部品と前記基板の温度差を広げることでより効率的な放熱を実現し得る。

前記導熱層は、互いに熱的結合が疎である複数の導熱層を備える場合がある。その場合、前記放熱構造は、導熱層ごとに、当該導熱層に設置された発熱部品の設置等についての設計又は設定を行うことを可能にする。そのため、その場合、前記放熱構造は、発熱部品ごとに要求される冷却性能の設計や設定を容易にする。さらに、その場合、前記放熱構造は、導熱層ごとに、その導熱層に設置される発熱部品の総熱量を求め、導熱層の面積や当該導熱層に係る放熱エリアの面積の設定等を行うことを可能にする。その場合、前記放熱構造は、上記設定等により、基板における温度分布の偏りを抑え放熱効率の向上を図ることを可能にする。

図６は、本実施形態の放熱装置の最小限の構成である、放熱装置１００ｘの構成を表す概念図である。

放熱装置１００ｘは、導熱部１２１ｘと放熱部１１１ｘとを備える。

導熱部１２１ｘは、図示しない基板に設置された図示しない発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する。

放熱部１１１ｘは、前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する。

放熱装置１００ｘは、導熱部１２１ｘにより前記発熱部品の熱を前記端部近傍に移送し、移送した前記熱を放熱部１１１ｘにより放熱する。

そのため、放熱装置１００ｘは、前記発熱部品を有効に冷却することができる。

また、放熱装置１００ｘは、前記外周部に設けた冷却機構により前記発熱部品を冷却するので、前記基板における前記発熱部品の設置場所を十分に確保することを可能にする。

また、放熱装置１００ｘは、特許文献２が開示する金属板のような特に壊れやすい構成を備えない。そのため、放熱装置１００ｘは、十分な強度を確保することが可能である。

そのため、放熱装置１００ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。

（付記Ａ１）
基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、
前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、
を備える、放熱装置。

（付記Ａ２）
前記基板が多層基板であり、前記導熱部が、前記基板内の所定の層に形成されている導熱層である、付記Ａ１に記載された放熱装置。

（付記Ａ４）
前記導熱層が、前記基板の内部に形成されている、付記Ａ２に記載された放熱装置。

（付記Ａ５）
前記導熱部がべた膜状の金属層である、付記Ａ１乃至付記Ａ４のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ５．１）
前記導熱部が第一の導熱層と前記第一の導熱層とは絶縁された第二の導熱層とを備える、付記Ａ１乃至付記Ａ５のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ５．２）
前記第一の導熱層と前記第二の導熱層とが前記基板の同一の層に形成された、付記Ａ５．１に記載された放熱装置。

（付記Ａ５．３）
前記第一の導熱層と前記第二の導熱層とが前記基板の異なる層に形成された、付記Ａ５．１に記載された放熱装置。

（付記Ａ５．４）
前記第一の導熱層の少なくとも一部と前記第二の導熱層の少なくとも一部とが互いに重なる、付記Ａ５．１又は付記Ａ５．２に記載された放熱装置。

（付記Ａ５．５）
前記第一の導熱層の少なくとも一部と前記第二の導熱層の少なくとも一部とが互いに重ならない、付記Ａ５．１又は付記Ａ５．２に記載された放熱装置。

（付記Ａ６）
前記放熱部が、
前記熱を受け取り、受け取った前記熱を放熱体に移送する、熱移送部と、
移送された前記熱を周囲に放出する前記放熱体と、
を備える、付記Ａ１乃至付記Ａ５のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ７）
前記熱移送部が、液状の熱媒体を流路に沿って移動可能なように内包する前記流路を備える、付記Ａ６に記載された放熱装置。

（付記Ａ８）
前記熱移送部が自励振動ヒートパイプである、付記Ａ６又は付記Ａ７に記載された放熱装置。

（付記Ａ９）
前記放熱体が放熱板である、付記Ａ６乃至付記Ａ８のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ１０）
前記放熱板の数が複数である、付記Ａ９に記載された放熱装置。

（付記Ａ１１）
前記基板が、前記導熱部が形成された部分である被形成部を備える、付記Ａ１乃至付記Ａ１０のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ１２）
前記被形成部の面積が、その前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定められている、付記Ａ１１に記載された放熱装置。

（付記Ａ１３）
前記被形成部から前記放熱部への熱伝導を行う部分である放熱エリアの面積が、その前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定められている、付記Ａ１１に記載された放熱装置。

（付記Ａ１４）
前記被形成部における前記発熱部品の設置位置が、前記発熱部品の、温度に関連する性質により定められている、付記Ａ１１に記載された放熱装置。

（付記Ａ１５）
前記基板が、前記被形成部を複数備える、付記Ａ１１乃至付記Ａ１４のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ１６）
所定の二つの前記被形成部のうちの、第一の被形成部に形成された前記導熱部である第一の導熱部と、第二の被形成部に形成された前記導熱部である第二の導熱部と、の熱的結合が互いに疎である、付記Ａ１５に記載された放熱装置。

（付記Ａ１７）
所定の二つの前記被形成部のうちの、第一の被形成部に形成された前記導熱部である第一の導熱部と、第二の被形成部に形成された前記導熱部である第二の導熱部と、が絶縁体により接続されている、付記Ａ１５に記載された放熱装置。

（付記Ａ１８）
前記導熱部同士が絶縁体のみにより接続されている、付記Ａ１７に記載された放熱装置。

（付記Ａ１９）
所定の二つの前記被形成部のうちの、第一の被形成部に形成された前記導熱部である第一の導熱部と、第二の被形成部に形成された前記導熱部である第二の導熱部と、が熱伝導体により接続されていない、付記Ａ１５に記載された放熱装置。

（付記Ａ２０）
所定の前記被形成部に、少なくとも一つの前記発熱部品が設置されている、付記Ａ１５乃至付記Ａ１９のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ２１）
所定の二つの前記被形成部において、異なる種類の前記発熱部品が設置されている、付記Ａ１５に記載された放熱装置。

（付記Ａ２２）
前記被形成部ごとに、異なる種類の前記発熱部品が設置されている、付記Ａ１５に記載された放熱装置。

（付記Ａ２３）
前記基板をさらに備える、付記Ａ１乃至付記Ａ２２のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ａ２４）
前記発熱部品をさらに備える、付記Ａ１乃至付記Ａ２３のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

（付記Ｂ１）
基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、
前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、
を備える、放熱装置において、
前記基板における前記導熱部が形成されている部分である被形成部の面積を、前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定める、設定方法。

（付記Ｃ１）
基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、
前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、
を備える、放熱装置において、
前記基板における前記導熱部が形成されている部分である被形成部から前記放熱部への熱伝導を行う部分である放熱エリアの面積を、その前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定める、設定方法。

（付記Ｄ１）
基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、
前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、
を備える、放熱装置において、
前記被形成部における前記発熱部品の設置位置を、前記発熱部品の、温度に関連する性質により定める、設置方法。

１００ 放熱構造
１００ｘ 放熱装置
１０１ 発熱部品
１０６、３９０ 基板
１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ 冷却機構
１１１ｘ 放熱部
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ 絶縁層
１２１、１２１４、１２１５、１２１６、１２１７、１２１８ 導熱層
１２１ｘ 導熱部
１２６ 配線層
１３１ 配線
１３６ａ、１３６ｂ 端子
１４１ａ、１４１ｂ 導体
１４６ａ、１４６ｂ 穴
１９１ａ、１９１ｂ 線
１９２ａ 面
１９８ａ、１９８ｂ 端部
１９９ａ、１９９ｂ 矢印
３００ 基板構造
３０１ コネクタ
３０２、３０３、３１２、３１３ 放熱エリア
３０４、３０５、３０６、３０７、３０８ 導熱層部
３８１、３８２、３８３、３８４ 無導熱層部
４０１ａ、４０１ｂ 流路
４０２ａ、４０２ｂ、４０３ａ、４０３ｂ、４０４ 導体
４１４ 放熱体群
４２４、４２５、４２６、４２８ａ、４２８ｂ 導熱体群
３０４１、３０４２、３０４３、３０４４、３０４５、３０４６、３０４７、３０４８、３０５１、３０５２、３０５３、３０５４、３０５５、３０６１、３０７１、３０７２、３０７３、３０８１、３０８２ 発熱部品

Claims (10)

1. 基板に設置された発熱部品の近傍から前記基板の端部近傍までの前記基板に延在する導熱部と、
   前記端部近傍の熱を受け取り、受け取った前記熱を放出する放熱部と、
   を備える、放熱装置。
2. 前記放熱部が、
   前記熱を受け取り、受け取った前記熱を放熱体に移送する、熱移送部と、
   移送された前記熱を周囲に放出する前記放熱体と、
   を備える、請求項１に記載された放熱装置。
3. 前記熱移送部が、液状の熱媒体を流路に沿って移動可能なように内包する前記流路を備える、請求項２に記載された放熱装置。
4. 前記基板が、前記導熱部が形成された部分である被形成部を備える、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一に記載された放熱装置。
5. 前記被形成部の面積が、その前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定められている、請求項４に記載された放熱装置。
6. 前記被形成部から前記放熱部への熱伝導を行う部分である放熱エリアの面積が、その前記被形成部に設置されている前記発熱部品の発熱量により定められている、請求項４に記載された放熱装置。
7. 前記被形成部における前記発熱部品の設置位置が、前記発熱部品の、温度に関連する性質により定められている、請求項４に記載された放熱装置。
8. 前記基板が、前記被形成部を複数備える、請求項４乃至請求項７のうちのいずれか一に記載された放熱装置。
9. 前記導熱部が第一の導熱層と前記第一の導熱層とは絶縁された第二の導熱層とを備え、前記第一の導熱と前記第二の導熱層とが前記基板の異なる層に形成され、前記第一の導熱層の少なくとも一部と前記第二の導熱層の少なくとも一部とが互いに重なる、請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一に記載された放熱装置。
10. 所定の二つの前記被形成部において、異なる種類の前記発熱部品が設置されている、請求項８に記載された放熱装置。

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