JP3895094B2 - 冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵ等の電子部品や発熱素子を冷却する冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法に関し、特に、電子部品や発熱素子の発熱量に応じた最適な冷却機構を搭載できるようにした冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法に関する。
【０００２】
電子装置、特にＣＰＵを搭載したコンピュータの小型化、高性能化は、目覚しいものがある。ＣＰＵ等の電子部品は、その動作により発熱する。電子部品の熱を放熱しないと、電子部品の性能が低下し、且つ電子部品が故障する。このため、電子部品の冷却機構が必要となる。近年の電子装置の小型化に伴い、冷却空間が狭くなっているため、高性能な冷却機構が必要となる。
【０００３】
【従来の技術】
ＣＰＵ等の電子部品の冷却機構として、ヒートシンクが利用されている（例えば、特開平８−３１６３８４号公報）。ヒートシンクは、電子部品の表面に密着し、電子部品の熱を放熱するものであり、例えば、冷却フィンを備えたものや、冷却フィンと冷却ファンを備えたものがある。
【０００４】
しかし、電子部品の発熱量が大きい場合には、電子部品を放熱するのに、ヒートシンクだけでは、不十分である。このため、比較的面積の大きい装置のフレーム等を放熱板に利用し、ヒートシンクの熱を伝導部材により、放熱板に伝導して、冷却を補助するものが提案されている（例えば、特開平１０−１０７４６８号公報）。この提案では、熱伝導部材をバネ性により、放熱板で構成されたヒートシンクをＣＰＵに押し付ける構成が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ノートパソコン、デスクトップパソコン等の情報処理装置では、ＣＰＵの性能向上が著しい。ＣＰＵの動作周波数により、ＣＰＵの発熱量（消費電力）が異なる。例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６）では、約９Ｗであるが、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）では、約１４Ｗである。
【０００６】
一方、かかる情報処理装置の低価格の要求は激しいため、最大消費電力に合わせた冷却機構を、小さい消費電力のＣＰＵに適用することは、コスト高を招く。このため、ＣＰＵの消費電力に合わせた冷却機構を選択する必要がある。又、上記した情報処理装置では、受注生産（ＢＴＯ：Ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｏｒｄｅｒ）などの要求により、キーコンポネントの後付けが可能な冷却機構が望まれる。
【０００７】
前述のヒートシンクと熱伝導パイプが分離された従来技術では、ＣＰＵの性能に合わせて、ヒートシンクと熱伝導パイプを選択し、搭載できる構造である。しかしながら、熱伝導パイプ自体が、ヒートシンクをＣＰＵに押し当てる接続構成のため、ヒートシンクが、ＣＰＵに面接触するのが難しいという問題があり、ヒートシンクがＣＰＵの熱を有効に吸熱できないという問題があった。
【０００８】
又、ヒートシンクと熱伝導パイプとの接触面積が小さいため、ヒートシンクの熱を熱伝導パイプに有効に伝達するのが困難であるという問題もあった。このため、冷却機構の冷却能力を有効に利用できない構造であるため、小消費電力のＣＰＵに、低価格の冷却機構を適用できず、分離構成にすると、コストの低減が難しいという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、分離された冷却機構でも、冷却能力の低下を防止するための冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、電子部品の消費電力に合わせた冷却機構を選択できる冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、分離された冷却機構でも、コストの低減が可能な冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成のため、本発明の冷却機構及び電子装置は、発熱部と熱的に接続するヒートシンクと、放熱のための放熱板と、前記ヒートシンクの熱を前記放熱板に伝導する熱伝導部材と、前記ヒートシンクと前記熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構とを有し、前記ヒートシンクは、前記発熱部に熱的に接続する接続面と、前記接続面の反対の面と、一対の側面とを有し、前記接続機構は、前記ヒートシンクを前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続するとともに、前記ヒートシンクの前記側面に設けられた。
【００１３】
この本発明の態様では、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構を設けているため、ヒートシンクを熱伝導部材とを分離しても、ヒートシンクを発熱電子に独立に面接触させることができ、ヒートシンクと電子部品との熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を設けているため、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗も小さくでき、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離しても、冷却能力の低下を防止できる。
【００１４】
このため、電子装置に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を安価に設定でき、分離構造でも安価な電子装置を提供できる。更に、ＢＴＯ方式を採用しても、安価に且つ迅速に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を備える電子装置を提供できる。その上、接続機構により、脱着できるため、装置出荷後に、電子部品のグレードアップのための交換、ヒートシンクの交換等を容易に実行できる。
【００１５】
又、本発明の電子装置及び冷却機構では、前記接続機構は、前記ヒートシンクが、前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続することにより、ヒートシンクと熱伝導部材とを外さなくても、電子部品の交換、取り付けが可能となる。このため、製造時のヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗を維持したまま、交換、取り付けが可能となる。
【００１６】
又、本発明の電子装置及び冷却機構では、前記接続機構は、前記ヒートシンクに接続され、前記熱伝導部材を支持する支持部と、前記支持部に脱着可能であり、前記熱伝導部材を前記支持部との間で保持するための抑え部材とを有する。更に、本発明の電子装置の組み立て方法では、電子部品を放熱するためのヒートシンクの支持部に、前記電子部品を搭載するための装置フレームの熱伝導部材をセットするステップと、前記ヒートシンクの支持部に、前記熱伝導部材を脱着可能に取り付けるステップとを有する。支持部を設けることにより、ヒートシンクと熱伝導部材とを接続しても、これらの間の熱伝導抵抗を小さくできる。
【００１７】
更に、本発明の電子装置、ヒートシンク及び冷却機構では、前記支持部を、前記ヒートシンクと一体に構成することにより、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗をより小さくできるとともに、接続機構を設けても、部品点数を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子装置、冷却機構、他の実施の形態に分けて、説明する。
【００１９】
［電子装置］
図１は、本発明の一実施の形態の電子装置の上面図、図２は、そのＡ−Ａ断面図である。この例では、電子装置として、ノート型パーソナルコンピュータを例にしてある。
【００２０】
図１に示すように、ノート型パーソナルコンピュータ１は、表示部（ＬＣＤ）１０と、レジュウムスイッチ１１と、キーボード１２（複数のキーが配置されているが、図示を省略する）と、フラット型ポインテイングデバイス１３と有し、外装パネル１４で覆われる。尚、図１のコンピュータ１は、外装パネル１４に、図示しない開閉可能なフラットデスプレイ（ＬＣＤ）が搭載される。
【００２１】
図２の断面図に示すように、コンピュータ１内に、装置フレーム２０が設けられる。この装置フレーム２０は、各部を支持し、且つ装置の強度を向上する。更に、装置フレーム２０は、後述するように、放熱板としても機能する。
【００２２】
図２において、装置フレーム２０に、プリント板１５が搭載される。このプリント基板１５には、ＩＣソケットが設けられ、ＩＣソケットに、ＣＰＵ１６が搭載される。ＣＰＵ１６の放熱のため、ヒートシンク２１が、ＣＰＵ１６に面接触するように設けられる。尚、後述するように、ヒートシンク２１は、放熱板２０に熱伝導パイプ２２により、熱的に接続される。
【００２３】
このようなコンピュータでは、各グレードのＣＰＵを搭載したモデルが設定されている。例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６、Ｉｎｔｅｌ ＰII３６６）モデル、５００ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII５００）モデル、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）モデルであり、各々ＣＰＵの消費電力は、９Ｗ，１１Ｗ、約１４Ｗと異なる。
【００２４】
この場合に、ヒートシンク２１を最大消費電力のＣＰＵに合わせると、ヒートシンク２１の能力として、約１６Ｗの冷却能力のものを必要とする。このヒートシンク２１を低消費電力（例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ）に適用した場合には、過剰な冷却能力であり、かかる装置のコストが高くなるばかりか、冷却（冷却ファン）のための消費電力も大きくなり、長時間の電池駆動を可能とするモバイル端末を実現するのが困難である。
【００２５】
そこで、ＣＰＵの消費電力に合わせた冷却機構を装置に搭載し、コストダウンと冷却のための消費電力の低減を図る必要がある。即ち、放熱板２０は、装置フレームのため、変更できないとしても、ヒートシンク２１及び熱伝導パイプ２２を、後述するように、ＣＰＵの消費電力にあったものに選択できる構造とする。
【００２６】
尚、電子装置として、ノート型パーソナルコンピュータを例に説明したが、デスクトップ型コンピュータ、携帯端末等の他のＣＰＵを搭載した電子装置に適用することもできる。
【００２７】
［冷却機構］
図３は、図２の装置フレーム（放熱板）２０の斜視図、図４は、図３の装置フレーム２０にヒートシンク２１を取り付けた状態図、図５は、そのヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との接続機構の構成図、図６は、その断面図、図７は、熱伝導パイプ２２と装置フレーム２０との接続状態図、図８は、その動作説明図である。
【００２８】
図３は、図２の下面から見た装置フレーム２０の斜視図であり、一端に熱伝導パイプ２２が設けられている。熱伝導パイプ２２としては、銅系軸材料、ヒートパイプを選択して用いることができる。図７に示すように、熱伝導パイプ２２の一端は、フレーム２０の巻きつけ部２０−１により、フレーム２０に固定される。このため、熱伝導パイプ２２が、フレーム２０に覆われるため、フレーム２０と熱伝導パイプ２２との接触面積が大きくなり、熱伝導抵抗は極めて小さい。例えば、０．４℃／Ｗ程度である。
【００２９】
図８に示すように、図３のフレーム２０にプリント基板１５が搭載され、このプリント基板１５に設けられたＩＣソケット１８（図９参照）に、ＣＰＵ１６が搭載される。尚、図８では、プリント基板１５の隣に、カードスロット機構１７が、搭載された状態を示している。
【００３０】
図８に示すように、ＣＰＵ１６の隣に、熱伝導パイプ２２の他端が延びている。図４に示すように、ヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６の上に、設けられ、左右４点で、ネジ３０により、プリント基板１５（図８参照）に固定される。このため、ヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６に面接触し、接触面積が大きくなり、ＣＰＵ１６との熱伝導抵抗は、小さい。例えば、０．５℃／Ｗ程度である。更に、接触面にグリス等を塗布することにより、更に熱伝導抵抗を小さくできる。ヒートシンク２１の構成は、後述する。
【００３１】
ヒートシンク２１は、熱伝導パイプ２２と接続機構により接続される。図５及び図６に示すように、ヒートシンク２１には、熱伝導パイプ２２を支持する支持部２１−１が設けられている。この支持部２１−１は、ヒートシンク２１の本体と一体であり、例えば、銅、アルミで形成される。
【００３２】
この支持部２１−１は、熱伝導パイプ２２を収容する凹みを有している。抑え部材２１−２は、支持部２１−１の上に設けられ、熱伝導パイプ２２を挟み込む。そして、抑え部材２１−２は、支持部２１−１にネジ３１により固定される。
【００３３】
この構成では、ヒートシンク２１の支持部２１−１と抑え部材２１−２とが、熱伝導パイプ２２を覆うため、接触面積が大きくなり、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との熱伝導抵抗は、小さい。例えば、０．４℃／Ｗ程度である。更に、接触面にグリス等を塗布することにより、更に熱伝導抵抗を小さくできる。
【００３４】
図９及び図１０は、ヒートシンクの搭載状態図である。図９に示すヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６に面接触する受熱プレート２１−３と、放熱フィン２１−６と、放熱ファン２１−７とを有する。放熱ファン２１−７は、例えば、図の上方向から吸気し、横方向に排気する。従って、放熱フィン２１−６を冷却するのに有効である。図１０のヒートシンク２１は、放熱フィン２１−６と、受熱プレート２１−３を有するものである。
【００３５】
このように、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２が分離されているため、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２とを、ＣＰＵ１６の消費電力に合わせたものを組み合わせることができる。例えば、高消費電力のＣＰＵ１６には、ヒートシンク２１として、図９の冷却フィンと冷却ファンを備えたものを採用し、低消費電力のＣＰＵ１６には、ヒートシンク２１として、図１０の冷却フィンのみを備えるものを採用する。更に、冷却ファンを備えたヒートシンクでも、様々な冷却ファンの冷却能力のものがあり、これらを必要に応じて選択できる。
【００３６】
当然、冷却ファンを備えたヒートシンクは高価であり、冷却能力の高いヒートシンクは一層高価である。又、熱伝導パイプとしては、銅系軸、ヒートパイプ等があり、ヒートパイプの方が、熱伝導率が高く、価格も高価である。これらもＣＰＵ１６の消費電力に合わせたものを組み合わせることができる。更に、熱伝導パイプを設けないものも提供できる。
【００３７】
従って、コストと性能のバランスのとれた冷却機構を電子装置に付与できる。又、ＢＴＯ方式を採用する場合には、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との組み合わせにより、幾通りもの冷却能力の冷却機構を提供できるため、部品在庫数を減少できる。又、後付けできるため、納期短縮に効果がある。
【００３８】
又、接続機構により、ヒートシンクと熱伝導パイプとを分離可能に接続するため、ヒートシンクをＣＰＵに密着実装でき、分離構造でありながら、ヒートシンクとＣＰＵとの接触面積を大きくでき、熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を用いるため、ヒートシンクと熱伝導パイプとの接触面積を大きくでき、分離構造でありながら、熱伝導抵抗を小さくできる。このため、分離構造にしても、冷却機構の冷却能力のロスを最小限にすることができ、より安価な冷却機構を実現できる。
【００３９】
更に、熱伝導パイプに対し、ヒートシンクを回転できるように接続している。即ち、図１１に示すように、装置出荷後に、ヒートシンク２１の取り付けネジ３０を外すことにより、ヒートシンク２１を熱伝導パイプを軸に回転する。これにより、ＣＰＵ１６が露出するため、ＣＰＵ１６の交換を容易に実現できる。例えば、ＣＰＵのアップグレードのためや、ＣＰＵの故障のための交換が容易にできる。
【００４０】
この時、接続機構はヒートシンクと熱伝導パイプとの接続関係を維持している。このため、工場組み立て時の熱伝導抵抗を維持できる。例えば、熱伝導抵抗を小さくするため、グリースを塗布しても、これが消失するおそれがない。又、ヒートシンクは、熱伝導パイプと分離可能に接続されているため、ファン等の故障しやすいヒートシンクを使用しても、ネジ３１を外すだけで交換できる。
【００４１】
例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６、Ｉｎｔｅｌ ＰII３６６）モデル、５００ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII５００）モデル、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）モデルを例にとると、各々ＣＰＵの消費電力は、９Ｗ，１１Ｗ、約１４Ｗと異なるため、ヒートシンクを１２Ｗのファン能力のもの、１４Ｗのファン能力のもの、１６Ｗのファン能力のものを、各ＣＰＵに適用する。更に、より低消費電力のＣＰＵに対しては、冷却ファンのないヒートシンクを適用する。これにより、ヒートシンクの電力消費がないため、携帯型装置の電池寿命の長時間化に有効である。
【００４２】
［他の実施の形態］
図１２は、本発明の他の実施の形態の構成図であり、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との接続機構の他の例を示す。ヒートシンク２１に設けられた支持部２１−４に熱伝導パイプ２２をはめ込み、ばね材で構成された抑え部材２１−５を支持部２１−４にはめ込む。
【００４３】
この例では、抑え部材２１−５のバネ性により、熱伝導パイプ２２を保持する。このため、図５の例に比し、ネジ３１による取り付けを必要としない。このため、組み立て、取り外しが容易となる。
【００４４】
上述の実施の態様の他に、本発明は、次のような変形が可能である。
【００４５】
(1) 発熱部としての電子部品のＣＰＵを例に説明したが、他の部品にも、発明は適用できる。ＭＰＵ、ＤＳＰ、パワーマネージメント用のＩＣ、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御用のｃｈｉｐや画像処理用のＩＣなど、本発明を種々の部品に適用が可能である。
【００４６】
(2) 電子装置をノート型パーソナルコンピュータで説明したが、携帯端末、携帯電話等他の電子装置にも適用できる。
【００４７】
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果を奏する。
【００４９】
ヒートシンクと熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構を設けているため、ヒートシンクを熱伝導部材とを分離しても、ヒートシンクを電子部品に独立に面接触させることができ、ヒートシンクと電子部品との熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を設けているため、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗も小さくでき、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離しても、冷却能力の低下を防止できる。
【００５０】
このため、電子装置に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を安価に設定でき、分離構造でも安価な電子装置を提供できる。更に、ＢＴＯ方式を採用しても、安価に且つ迅速に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を備える電子装置を提供できる。その上、接続機構により、脱着できるため、装置出荷後に、電子部品のグレードアップのための交換、ヒートシンクの交換等を容易に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子装置の上面図である。
【図２】図１の装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の装置フレームの斜視図である。
【図４】図２の装置フレームにヒートシンクを取り付けた状態図である。
【図５】図４の接続機構の構成図である。
【図６】図４の接続機構の断面図である。
【図７】図３の装置フレームと熱伝導パイプとの接続構成図である。
【図８】図２の装置フレームにヒートシンクとＣＰＵを搭載した状態図である。
【図９】図８の搭載時の断面図である。
【図１０】図８の搭載時の他の断面図である。
【図１１】出荷後の交換動作の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の接続機構の構成図である。
【符号の説明】
１ 電子装置
２０ 装置フレーム（放熱板）
２１ ヒートシンク
２２ 熱伝導部材
２１−１，２１−２ 接続機構
１６ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵ等の電子部品や発熱素子を冷却する冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法に関し、特に、電子部品や発熱素子の発熱量に応じた最適な冷却機構を搭載できるようにした冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法に関する。
【０００２】
電子装置、特にＣＰＵを搭載したコンピュータの小型化、高性能化は、目覚しいものがある。ＣＰＵ等の電子部品は、その動作により発熱する。電子部品の熱を放熱しないと、電子部品の性能が低下し、且つ電子部品が故障する。このため、電子部品の冷却機構が必要となる。近年の電子装置の小型化に伴い、冷却空間が狭くなっているため、高性能な冷却機構が必要となる。
【０００３】
【従来の技術】
ＣＰＵ等の電子部品の冷却機構として、ヒートシンクが利用されている（例えば、特開平８−３１６３８４号公報）。ヒートシンクは、電子部品の表面に密着し、電子部品の熱を放熱するものであり、例えば、冷却フィンを備えたものや、冷却フィンと冷却ファンを備えたものがある。
【０００４】
しかし、電子部品の発熱量が大きい場合には、電子部品を放熱するのに、ヒートシンクだけでは、不十分である。このため、比較的面積の大きい装置のフレーム等を放熱板に利用し、ヒートシンクの熱を伝導部材により、放熱板に伝導して、冷却を補助するものが提案されている（例えば、特開平１０−１０７４６８号公報）。この提案では、熱伝導部材をバネ性により、放熱板で構成されたヒートシンクをＣＰＵに押し付ける構成が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ノートパソコン、デスクトップパソコン等の情報処理装置では、ＣＰＵの性能向上が著しい。ＣＰＵの動作周波数により、ＣＰＵの発熱量（消費電力）が異なる。例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６）では、約９Ｗであるが、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）では、約１４Ｗである。
【０００６】
一方、かかる情報処理装置の低価格の要求は激しいため、最大消費電力に合わせた冷却機構を、小さい消費電力のＣＰＵに適用することは、コスト高を招く。このため、ＣＰＵの消費電力に合わせた冷却機構を選択する必要がある。又、上記した情報処理装置では、受注生産（ＢＴＯ：Ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｏｒｄｅｒ）などの要求により、キーコンポネントの後付けが可能な冷却機構が望まれる。
【０００７】
前述のヒートシンクと熱伝導パイプが分離された従来技術では、ＣＰＵの性能に合わせて、ヒートシンクと熱伝導パイプを選択し、搭載できる構造である。しかしながら、熱伝導パイプ自体が、ヒートシンクをＣＰＵに押し当てる接続構成のため、ヒートシンクが、ＣＰＵに面接触するのが難しいという問題があり、ヒートシンクがＣＰＵの熱を有効に吸熱できないという問題があった。
【０００８】
又、ヒートシンクと熱伝導パイプとの接触面積が小さいため、ヒートシンクの熱を熱伝導パイプに有効に伝達するのが困難であるという問題もあった。このため、冷却機構の冷却能力を有効に利用できない構造であるため、小消費電力のＣＰＵに、低価格の冷却機構を適用できず、分離構成にすると、コストの低減が難しいという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、分離された冷却機構でも、冷却能力の低下を防止するための冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、電子部品の消費電力に合わせた冷却機構を選択できる冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、分離された冷却機構でも、コストの低減が可能な冷却機構、ヒートシンク、電子装置及び電子装置の組み立て方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成のため、本発明の冷却機構及び電子装置は、発熱部と熱的に接続するヒートシンクと、放熱のための放熱板と、前記ヒートシンクの熱を前記放熱板に伝導する熱伝導部材と、前記ヒートシンクと前記熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構とを有し、前記ヒートシンクは、前記発熱部に熱的に接続する接続面と、前記接続面の反対の面と、一対の側面とを有し、前記接続機構は、前記ヒートシンクを前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続するとともに、前記ヒートシンクの前記側面に設けられた。
【００１３】
この本発明の態様では、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構を設けているため、ヒートシンクを熱伝導部材とを分離しても、ヒートシンクを発熱電子に独立に面接触させることができ、ヒートシンクと電子部品との熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を設けているため、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗も小さくでき、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離しても、冷却能力の低下を防止できる。
【００１４】
このため、電子装置に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を安価に設定でき、分離構造でも安価な電子装置を提供できる。更に、ＢＴＯ方式を採用しても、安価に且つ迅速に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を備える電子装置を提供できる。その上、接続機構により、脱着できるため、装置出荷後に、電子部品のグレードアップのための交換、ヒートシンクの交換等を容易に実行できる。
【００１５】
又、本発明の電子装置及び冷却機構では、前記接続機構は、前記ヒートシンクが、前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続することにより、ヒートシンクと熱伝導部材とを外さなくても、電子部品の交換、取り付けが可能となる。このため、製造時のヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗を維持したまま、交換、取り付けが可能となる。
【００１６】
又、本発明の電子装置及び冷却機構では、前記接続機構は、前記ヒートシンクに接続され、前記熱伝導部材を支持する支持部と、前記支持部に脱着可能であり、前記熱伝導部材を前記支持部との間で保持するための抑え部材とを有する。更に、本発明の電子装置の組み立て方法では、電子部品を放熱するためのヒートシンクの支持部に、前記電子部品を搭載するための装置フレームの熱伝導部材をセットするステップと、前記ヒートシンクの支持部に、前記熱伝導部材を脱着可能に取り付けるステップとを有する。支持部を設けることにより、ヒートシンクと熱伝導部材とを接続しても、これらの間の熱伝導抵抗を小さくできる。
【００１７】
更に、本発明の電子装置、ヒートシンク及び冷却機構では、前記支持部を、前記ヒートシンクと一体に構成することにより、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗をより小さくできるとともに、接続機構を設けても、部品点数を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子装置、冷却機構、他の実施の形態に分けて、説明する。
【００１９】
［電子装置］
図１は、本発明の一実施の形態の電子装置の上面図、図２は、そのＡ−Ａ断面図である。この例では、電子装置として、ノート型パーソナルコンピュータを例にしてある。
【００２０】
図１に示すように、ノート型パーソナルコンピュータ１は、表示部（ＬＣＤ）１０と、レジュウムスイッチ１１と、キーボード１２（複数のキーが配置されているが、図示を省略する）と、フラット型ポインテイングデバイス１３と有し、外装パネル１４で覆われる。尚、図１のコンピュータ１は、外装パネル１４に、図示しない開閉可能なフラットデスプレイ（ＬＣＤ）が搭載される。
【００２１】
図２の断面図に示すように、コンピュータ１内に、装置フレーム２０が設けられる。この装置フレーム２０は、各部を支持し、且つ装置の強度を向上する。更に、装置フレーム２０は、後述するように、放熱板としても機能する。
【００２２】
図２において、装置フレーム２０に、プリント板１５が搭載される。このプリント基板１５には、ＩＣソケットが設けられ、ＩＣソケットに、ＣＰＵ１６が搭載される。ＣＰＵ１６の放熱のため、ヒートシンク２１が、ＣＰＵ１６に面接触するように設けられる。尚、後述するように、ヒートシンク２１は、放熱板２０に熱伝導パイプ２２により、熱的に接続される。
【００２３】
このようなコンピュータでは、各グレードのＣＰＵを搭載したモデルが設定されている。例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６、Ｉｎｔｅｌ ＰII３６６）モデル、５００ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII５００）モデル、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）モデルであり、各々ＣＰＵの消費電力は、９Ｗ，１１Ｗ、約１４Ｗと異なる。
【００２４】
この場合に、ヒートシンク２１を最大消費電力のＣＰＵに合わせると、ヒートシンク２１の能力として、約１６Ｗの冷却能力のものを必要とする。このヒートシンク２１を低消費電力（例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ）に適用した場合には、過剰な冷却能力であり、かかる装置のコストが高くなるばかりか、冷却（冷却ファン）のための消費電力も大きくなり、長時間の電池駆動を可能とするモバイル端末を実現するのが困難である。
【００２５】
そこで、ＣＰＵの消費電力に合わせた冷却機構を装置に搭載し、コストダウンと冷却のための消費電力の低減を図る必要がある。即ち、放熱板２０は、装置フレームのため、変更できないとしても、ヒートシンク２１及び熱伝導パイプ２２を、後述するように、ＣＰＵの消費電力にあったものに選択できる構造とする。
【００２６】
尚、電子装置として、ノート型パーソナルコンピュータを例に説明したが、デスクトップ型コンピュータ、携帯端末等の他のＣＰＵを搭載した電子装置に適用することもできる。
【００２７】
［冷却機構］
図３は、図２の装置フレーム（放熱板）２０の斜視図、図４は、図３の装置フレーム２０にヒートシンク２１を取り付けた状態図、図５は、そのヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との接続機構の構成図、図６は、その断面図、図７は、熱伝導パイプ２２と装置フレーム２０との接続状態図、図８は、その動作説明図である。
【００２８】
図３は、図２の下面から見た装置フレーム２０の斜視図であり、一端に熱伝導パイプ２２が設けられている。熱伝導パイプ２２としては、銅系軸材料、ヒートパイプを選択して用いることができる。図７に示すように、熱伝導パイプ２２の一端は、フレーム２０の巻きつけ部２０−１により、フレーム２０に固定される。このため、熱伝導パイプ２２が、フレーム２０に覆われるため、フレーム２０と熱伝導パイプ２２との接触面積が大きくなり、熱伝導抵抗は極めて小さい。例えば、０．４℃／Ｗ程度である。
【００２９】
図８に示すように、図３のフレーム２０にプリント基板１５が搭載され、このプリント基板１５に設けられたＩＣソケット１８（図９参照）に、ＣＰＵ１６が搭載される。尚、図８では、プリント基板１５の隣に、カードスロット機構１７が、搭載された状態を示している。
【００３０】
図８に示すように、ＣＰＵ１６の隣に、熱伝導パイプ２２の他端が延びている。図４に示すように、ヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６の上に、設けられ、左右４点で、ネジ３０により、プリント基板１５（図８参照）に固定される。このため、ヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６に面接触し、接触面積が大きくなり、ＣＰＵ１６との熱伝導抵抗は、小さい。例えば、０．５℃／Ｗ程度である。更に、接触面にグリス等を塗布することにより、更に熱伝導抵抗を小さくできる。ヒートシンク２１の構成は、後述する。
【００３１】
ヒートシンク２１は、熱伝導パイプ２２と接続機構により接続される。図５及び図６に示すように、ヒートシンク２１には、熱伝導パイプ２２を支持する支持部２１−１が設けられている。この支持部２１−１は、ヒートシンク２１の本体と一体であり、例えば、銅、アルミで形成される。
【００３２】
この支持部２１−１は、熱伝導パイプ２２を収容する凹みを有している。抑え部材２１−２は、支持部２１−１の上に設けられ、熱伝導パイプ２２を挟み込む。そして、抑え部材２１−２は、支持部２１−１にネジ３１により固定される。
【００３３】
この構成では、ヒートシンク２１の支持部２１−１と抑え部材２１−２とが、熱伝導パイプ２２を覆うため、接触面積が大きくなり、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との熱伝導抵抗は、小さい。例えば、０．４℃／Ｗ程度である。更に、接触面にグリス等を塗布することにより、更に熱伝導抵抗を小さくできる。
【００３４】
図９及び図１０は、ヒートシンクの搭載状態図である。図９に示すヒートシンク２１は、ＣＰＵ１６に面接触する受熱プレート２１−３と、放熱フィン２１−６と、放熱ファン２１−７とを有する。放熱ファン２１−７は、例えば、図の上方向から吸気し、横方向に排気する。従って、放熱フィン２１−６を冷却するのに有効である。図１０のヒートシンク２１は、放熱フィン２１−６と、受熱プレート２１−３を有するものである。
【００３５】
このように、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２が分離されているため、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２とを、ＣＰＵ１６の消費電力に合わせたものを組み合わせることができる。例えば、高消費電力のＣＰＵ１６には、ヒートシンク２１として、図９の冷却フィンと冷却ファンを備えたものを採用し、低消費電力のＣＰＵ１６には、ヒートシンク２１として、図１０の冷却フィンのみを備えるものを採用する。更に、冷却ファンを備えたヒートシンクでも、様々な冷却ファンの冷却能力のものがあり、これらを必要に応じて選択できる。
【００３６】
当然、冷却ファンを備えたヒートシンクは高価であり、冷却能力の高いヒートシンクは一層高価である。又、熱伝導パイプとしては、銅系軸、ヒートパイプ等があり、ヒートパイプの方が、熱伝導率が高く、価格も高価である。これらもＣＰＵ１６の消費電力に合わせたものを組み合わせることができる。更に、熱伝導パイプを設けないものも提供できる。
【００３７】
従って、コストと性能のバランスのとれた冷却機構を電子装置に付与できる。又、ＢＴＯ方式を採用する場合には、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との組み合わせにより、幾通りもの冷却能力の冷却機構を提供できるため、部品在庫数を減少できる。又、後付けできるため、納期短縮に効果がある。
【００３８】
又、接続機構により、ヒートシンクと熱伝導パイプとを分離可能に接続するため、ヒートシンクをＣＰＵに密着実装でき、分離構造でありながら、ヒートシンクとＣＰＵとの接触面積を大きくでき、熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を用いるため、ヒートシンクと熱伝導パイプとの接触面積を大きくでき、分離構造でありながら、熱伝導抵抗を小さくできる。このため、分離構造にしても、冷却機構の冷却能力のロスを最小限にすることができ、より安価な冷却機構を実現できる。
【００３９】
更に、熱伝導パイプに対し、ヒートシンクを回転できるように接続している。即ち、図１１に示すように、装置出荷後に、ヒートシンク２１の取り付けネジ３０を外すことにより、ヒートシンク２１を熱伝導パイプを軸に回転する。これにより、ＣＰＵ１６が露出するため、ＣＰＵ１６の交換を容易に実現できる。例えば、ＣＰＵのアップグレードのためや、ＣＰＵの故障のための交換が容易にできる。
【００４０】
この時、接続機構はヒートシンクと熱伝導パイプとの接続関係を維持している。このため、工場組み立て時の熱伝導抵抗を維持できる。例えば、熱伝導抵抗を小さくするため、グリースを塗布しても、これが消失するおそれがない。又、ヒートシンクは、熱伝導パイプと分離可能に接続されているため、ファン等の故障しやすいヒートシンクを使用しても、ネジ３１を外すだけで交換できる。
【００４１】
例えば、３６６ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎ ３６６、Ｉｎｔｅｌ ＰII３６６）モデル、５００ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII５００）モデル、６５０ＭＨｚのＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＰIII６５０）モデルを例にとると、各々ＣＰＵの消費電力は、９Ｗ，１１Ｗ、約１４Ｗと異なるため、ヒートシンクを１２Ｗのファン能力のもの、１４Ｗのファン能力のもの、１６Ｗのファン能力のものを、各ＣＰＵに適用する。更に、より低消費電力のＣＰＵに対しては、冷却ファンのないヒートシンクを適用する。これにより、ヒートシンクの電力消費がないため、携帯型装置の電池寿命の長時間化に有効である。
【００４２】
［他の実施の形態］
図１２は、本発明の他の実施の形態の構成図であり、ヒートシンク２１と熱伝導パイプ２２との接続機構の他の例を示す。ヒートシンク２１に設けられた支持部２１−４に熱伝導パイプ２２をはめ込み、ばね材で構成された抑え部材２１−５を支持部２１−４にはめ込む。
【００４３】
この例では、抑え部材２１−５のバネ性により、熱伝導パイプ２２を保持する。このため、図５の例に比し、ネジ３１による取り付けを必要としない。このため、組み立て、取り外しが容易となる。
【００４４】
上述の実施の態様の他に、本発明は、次のような変形が可能である。
【００４５】
(1) 発熱部としての電子部品のＣＰＵを例に説明したが、他の部品にも、発明は適用できる。ＭＰＵ、ＤＳＰ、パワーマネージメント用のＩＣ、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御用のｃｈｉｐや画像処理用のＩＣなど、本発明を種々の部品に適用が可能である。
【００４６】
(2) 電子装置をノート型パーソナルコンピュータで説明したが、携帯端末、携帯電話等他の電子装置にも適用できる。
【００４７】
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果を奏する。
【００４９】
ヒートシンクと熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構を設けているため、ヒートシンクを熱伝導部材とを分離しても、ヒートシンクを電子部品に独立に面接触させることができ、ヒートシンクと電子部品との熱伝導抵抗を小さくできる。又、接続機構を設けているため、ヒートシンクと熱伝導部材との熱伝導抵抗も小さくでき、ヒートシンクと熱伝導部材とを分離しても、冷却能力の低下を防止できる。
【００５０】
このため、電子装置に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を安価に設定でき、分離構造でも安価な電子装置を提供できる。更に、ＢＴＯ方式を採用しても、安価に且つ迅速に、搭載する電子部品の消費電力にあった冷却機構を備える電子装置を提供できる。その上、接続機構により、脱着できるため、装置出荷後に、電子部品のグレードアップのための交換、ヒートシンクの交換等を容易に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子装置の上面図である。
【図２】図１の装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の装置フレームの斜視図である。
【図４】図２の装置フレームにヒートシンクを取り付けた状態図である。
【図５】図４の接続機構の構成図である。
【図６】図４の接続機構の断面図である。
【図７】図３の装置フレームと熱伝導パイプとの接続構成図である。
【図８】図２の装置フレームにヒートシンクとＣＰＵを搭載した状態図である。
【図９】図８の搭載時の断面図である。
【図１０】図８の搭載時の他の断面図である。
【図１１】出荷後の交換動作の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の接続機構の構成図である。
【符号の説明】
１ 電子装置
２０ 装置フレーム（放熱板）
２１ ヒートシンク
２２ 熱伝導部材
２１−１，２１−２ 接続機構
１６ ＣＰＵ
Claims (9)
- 発熱部を冷却するための冷却機構において、
前記発熱部と熱的に接続するヒートシンクと、
放熱のための放熱板と、
前記ヒートシンクの熱を前記放熱板に伝導する熱伝導部材と、
前記ヒートシンクと前記熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構とを有し、
前記ヒートシンクは、前記発熱部と熱的に接続する接続面と、前記接続面の反対の面と、一対の側面とを有し、
前記接続機構は、前記ヒートシンクを , 前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続するとともに、前記ヒートシンクの前記側面に設けられた
ことを特徴とする冷却機構。 - 請求項１の冷却機構において、
前記熱伝導部材は、前記放熱板を構成する装置フレームの所定位置に設けられた
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項１の冷却機構において、
前記接続機構は、
前記ヒートシンクの側面に設けられ、前記熱伝導部材を支持する支持部と、
前記支持部に脱着可能であり、前記熱伝導部材を前記支持部との間で保持するための抑え部材とを有する
ことを特徴とする冷却装置。 - 発熱部を冷却するためのヒートシンクにおいて、
前記発熱部と熱的に接続する接続面と、前記接続面の反対の面と、一対の側面とを有するヒートシンク本体と、
前記ヒートシンク本体の前記側面に設けられ、放熱板に熱を伝導する熱伝導部材を支持する支持部と、
前記支持部に脱着可能であり、前記熱伝導部材を前記支持部との間で保持するとともに、前記ヒートシンク本体を、前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続するための抑え部材とを有する
ことを特徴とするヒートシンク。 - 発熱部を有する電子装置において、
前記発熱部と熱的に接続するヒートシンクと、
放熱のための放熱板と、
前記放熱板に設けられ、前記ヒートシンクの熱を前記放熱板に伝導する熱伝導部材と、
前記ヒートシンクと前記熱伝導部材とを分離可能に接続するための接続機構とを有し、
前記ヒートシンクは、前記発熱部に熱的に接続する接続面と、前記接続面の反対の面と、一対の側面とを有し、
前記接続機構は、前記ヒートシンクの前記側面に、前記ヒートシンクを、前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に接続する
ことを特徴とする電子装置。 - 請求項５の電子装置において、
前記熱伝導部材は、前記電子装置の裏面で、且つ前記放熱板を構成する装置フレームの所定位置に設けられた
ことを特徴とする電子装置。 - 請求項５の電子装置において、
前記接続機構は、
前記ヒートシンクの側面に設けられ、前記熱伝導部材を支持する支持部と、
前記支持部に脱着可能であり、前記熱伝導部材を前記支持部との間で保持するための抑え部材とを有する
ことを特徴とする電子装置。 - 請求項５の電子装置において、
前記発熱部がプリント板に搭載された電子部品からなり、
前記ヒートシンクは、前記電子部品を覆うように、前記プリント板にネジ止めされる
ことを特徴とする電子装置。 - 電子装置の組み立て方法において、
発熱部を冷却するためのヒートシンクの側面に設けられた支持部を、前記発熱部を搭載するための装置フレームに設けられた熱伝導部材にセットするステップと、
前記ヒートシンクの支持部に、前記ヒートシンクを、前記熱伝導部材を支点にして、回転可能に保持するための抑え部材を脱着可能に取り付けるステップとを有する
ことを特徴とする電子装置の組み立て方法。
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