JP3960693B2 - 冷却モジュール - Google Patents

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    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、パソコンなどの電子機器に用いられる冷却モジュールに関し、特に近年普及著しい高性能のMPUモジュールなどのMCMの薄型冷却モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子情報機器の代表であるパソコンには、MPUとその周辺ICがマザーボード上に個別に取り付けられていたが、近年の大量の情報を高速処理したいとの要求に対応した高速度対応のための高周波数化に従い、ノイズ処理などが難度を増し、現在の主流はMPUとその周辺ICをモジュール化したMPUモジュールに移行しつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速化とノイズ処理には有効な対策も、発熱部品の集積となることにより、熱対策と云う面では大きな課題と成っている。
【0004】
すなわち、商品の主流は軽薄短小であるにも関わらず、限られた収納筐体内部での発熱部品の固まりは、ホットスポットとなり、周辺の部品に悪影響を及ぼし、筐体表面からの廃熱を困難にしている。
【0005】
この発明の目的は、少なくともコレクタ周辺の空気の流れを妨げるような凹凸を出来るだけ少なくすると同時に、均熱性の優れたヒートシンクを構成することにより、高性能の薄型の冷却モジュールを提供し、上記MPUモジュール化を容易にすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、次のような構成としている。すなわち、コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよびプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍にコレクタの平面に略等しくヒートパイプの少なくとも一部を埋め込み、上記コレクタの平面から繋がる面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合し、さらにヒートパイプの他の端部にフィンをプレートと共に一体接合した薄型冷却モジュールとする。
【0007】
または、コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよびプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍にコレクタ、他方の端部近傍にフィンを、各々の平面に略等しくヒートパイプの少なくとも一部を埋め込み、上記コレクタとフィンの平面から繋がる面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合した冷却モジュールとする。
【0008】
また、上記構成において、扁平状ヒートパイプとプレートの厚さを略同一に設定したり、ファンモータのベースを金属ベースとし、当該金属ベースをフィンとして構成したり、フィンにエヤーフローを当てたとき、フローに方向性の出るフィン構造としてもよい。
【0009】
【実施例】
図1はこの発明の第1の実施例の冷却モジュール100を示し、図2はこの実施例の冷却モジュール100をノートパソコンに応用した実施例を示すものである。
【0010】
図1と図2において、扁平状ヒートパイプ1には、一方の端部近傍を埋め込んだコレクタ2と、他方の端部近傍を埋め込んだフィン3のベースとが配置され、上記コレクタ2とフィン3の各々の平面から繋がる面を、ヒートパイプ1の勘合される部分に切り欠きを入れたプレート4に接合して薄型の冷却モジュール100を構成している。
【0011】
上記コレクタ2とフィン3の夫々のプレート4への接合について述べる。コレクタ2においては、プレート4に構成したバーリングボス5によるカシメ工法により接合されており、また、フィン3においては、皿ネジ6などの出来るだけ突起の出来ない方法で接合されている。また、ヒートパイプ1のコレクタ2とフィン3への埋め込みは、後述する方法で熱的かつ機械的に確実に固定されている。
【0012】
また図2に示すように、当該冷却モジュール100は、フィン3の上に扁平化したファンモータ200をネジなどにより搭載して、図示しない筐体の内部に組み込まれるマザーボード201の上のコネクタ202を介して電気的かつ機械的に接合されたMPUモジュール300のMPUパッケージ301の上面にコレクタ2の平面が、熱伝導に優れた両面テープ302によって熱的かつ機械的に接合されている。
【0013】
ここでMPUモジュール300上には、MPUパッケージ301の他、周辺IC群303が搭載されており、その中でも放熱部品を取り付ける必要のある物が有るが、上記MPUパッケージ301と熱的に接合されることで放熱が促されている。
【0014】
ここで、MPUパッケージ301の直上に、ファンモータ200が配置されるようにすれば冷却能力が向上することが期待できるが、収納筐体の厚さの制約があると同時に、MPUパッケージ301とコレクタ2との接合の都合、そして一般的なファンモータ200の駆動ICと軸受けの耐熱性が60℃以下であるために、間接的に冷却する必要が生じている。
【0015】
ヒートパイプ2は上述の各々の都合を合致させるために用いられている。すなわち、当該実施例のプレート4の材料と寸法は、アルミニュウムからなる幅50mm、長さ100mm、厚さ1.0mmの板であり、当該プレート4の熱伝導率は、MPUモジュール300からの受熱する15W程度の熱を、ファンモータ200の冷却能力を十分生かすだけ運び得ない。しかしながら、コレクタ2からフィン3に跨って伸びる厚さ1mm、幅9mmの扁平状ヒートパイプ1をプレート4に平行に勘合することにより、MPUモジュール300からの受熱を、コレクタ2からプレート4とフィン3のほぼ全面に拡散することが出来る。このために、ファンモータ200をMPUモジュール300に直接取り付けるより幾分低下した温度での熱交換となるが、熱交換面積を大きく出来ることから、薄型方向の寸法を重視した形状ではあっても、優れた冷却能力を示すものとなる。
【0016】
上述の扁平状ヒートパイプ1のコレクタ2とフィン3への埋め込み形状と方法、ならびに、プレート4への勘合は、図3(a)(b)と図4および第5図で示されている。
【0017】
図3(a)(b)は、コレクタ2もしくはフィン3にヒートパイプ1を埋め込む部分の埋め込み前の形状を2通り例示している。当該図3(a)に示すプレートの形状は、主としてアルミニュウムの押し出し成型法で加工することが出来るが、ダイキャスト成型法の時には、図3(b)の如く形状が好ましい。
【0018】
すなわち、図3(a)では、ヒートパイプ1が装着される溝10の開口部分にバリ状突起11を有し、ヒートパイプ1を装着後当該突起11を潰すことで、ヒートパイプとコレクタ2もしくはフィン3との接合を行っている。
【0019】
しかしながら、図3(b)においては、当該コレクタ2もしくはフィン3のヒートパイプ1の埋め込み溝10に添って突起を形成することは、図3(a)同様であるが、突起12は溝10に覆い被さる様に形成出来ないために、突起12のヒートパイプ1と勘合する溝10と反対方向に、突起12の凸断面と同じ程度の断面の小溝13を形成しており、ヒートパイプ2を挿入後のプレスで、上記突起12はヒートパイプ2の幅方向端部上方と、小溝13の双方向にほぼ均等に潰れて広がり、ヒートパイプ1が埋め込まれるものとなっている。
【0020】
図5には、図1で示す冷却モジュール100のA−A’断面図を示しており、コレクタ2の溝10は、ヒートパイプ1がしっくり勘合されるように設計されており、溝10にヒートパイプ1を挿入後、図3(a)に示すバリ状突起11をプレスすることにより、当該突起11がヒートパイプ1の幅方向の丸みを帯びた端部上方に潰れることにより、コレクタ2のベース面に添って埋め込まれ、平坦な面を得ることが出来る。また、フィン3側においても、図示しないが当該図5とほぼ同一の構造が取られており、フィン3のベース面に添って平坦な面が得られている。
【0021】
ヒートパイプ1がコレクタ2とフィン3に埋め込まれると図4の上部組立品が得られる。次いで、図4に下部に示すプレート4は、組立品のヒートパイプ2とコレクタ2とフィン3の各々の平面突起20と30を、逃がして勘合する切り欠き部40を有しており、また、コレクタ2の穴21はプレート4のバーリングボス5に勘合するように設計されており、さらに、フィン3を固定する皿ネジ6の止め穴41を有している。当該図4の双方を組み付けた後に、裏返しにした図が図1の冷却モジュール100となる。
【0022】
なお、当該図4の上部に示す組立品でも十分な冷却性能を得ることが出来るが、上述したように、当該組立品を下部のプレート4と組み合わせる主たる理由は、ヒートパイプ1が極薄型であるために、機械的強度が十分でないための補強と、MPUモジュール300などとの接合に係る取付の問題点を解消することにある。従って、プレート4の厚さは、機械的強度が許せる範囲で薄くすることが可能である。
【0023】
図6から図9には、それぞれ他の実施例を示している。図6の第2の実施例は、フィン3の幅を小さくして流路限定ファンモータ200をプレート4に搭載した例を示し、図7の第3の実施例は、ファンモータ200をフィンに直接搭載せずに、図示しない筐体に取り付ける例を示している。また、図8に示す第4の実施例は、ファンモータ200のベースを金属ベースとして直接ヒートパイプ1とプレート4に接合することにより、より薄型に構成した例を示し、図9の第5の実施例は、コレクタ2とフィン3の取付方向を、ヒートパイプ1およびプレート4の面の反対方向に取り付けて、取付の汎用性を示したものである。
【0024】
上記実施例でのフィン3の形状は、何れも汎用のピン群林立状の物で説明したが、これはファン流路を固定出来ないときに有効であるが、好ましくは流路を限定した方が、風量を得ることが出来て熱交換効率が上がる場合が多い。従って、図10に示す様にフィンにエヤーフローを当てたとき、フローに方向性の出るフィン構造とすることもできる。
【0025】
【発明の効果】
以上この発明によれば、益々高速化するMPUモジュールなどMCMの冷却を、扁平状ヒートパイプを少なくともコレクタに埋め込み、切り欠きを入れたプレートに勘合することにより、主要部以外をヒートパイプ厚さだけの薄型短小の冷却モジュールを実現し、エヤーの流れを妨げたり、他の電子部品の配置に邪魔に成る突起がないために、限られた収納筐体内部での発熱部品の固まりが有っても、周辺の部品に悪影響を及ぼす事無く、筐体外部に有効に廃熱出来る優れた冷却モジュールを提供できるもので有る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の斜視図を示す
【図2】本発明をノートパソコンに応用した実施例の断面図を示す
【図3】本発明のヒートパイプを埋め込むコレクタの溝形状実施例の断面図を示す
【図4】本発明の第一の実施例の冷却モジュールの組立前の斜視図を示す
【図5】第1図のA−A'断面図を示す
【図6】本発明の第2の実施例を示す
【図7】本発明の第3の実施例を示す
【図8】本発明の第4の実施例を示す
【図9】本発明の第5の実施例を示す
【図10】本発明の他のフィン構造を示す
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す
1 ヒートパイプ
2 コレクタ
3 フィン
4 プレート
5 バーリングボス
6 皿ネジ
10 溝
11 バリ状突起
12 突起
13 小溝
20 コレクタの平面突起
30 フィンの平面突起
40 切り欠き部
41 止め穴
100 冷却モジュール
200 ファンモータ
201 マザーボード
202 コネクタ
300 MPUモジュール
301 MPUパッケージ
302 両面テープ
303 周辺IC群

Claims (4)

  1. コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよび前記扁平状ヒートパイプと略同一の厚さのプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍に、ヒートパイプの一の面がコレクタの平面に略等しくなるようにヒートパイプの少なくとも一部をコレクタに埋め込み、上記コレクタの平面から繋がる前記ヒートパイプの一の面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合し、さらにヒートパイプの他の端部にフィンをプレートと共に一体接合した冷却モジュール。
  2. コレクタと扁平状ヒートパイプとフィンおよび前記扁平状ヒートパイプと略同一の厚さのプレートを有し、上記ヒートパイプの一方の端部近傍の少なくとも一部をコレクタに、他方の端部近傍の少なくとも一部をフィンに、各々の平面に略等しくなるように埋め込み、上記コレクタとフィンの平面から繋がるヒートパイプの面を、ヒートパイプの勘合される部分に切り欠きを入れたプレートに接合した冷却モジュール。
  3. ファンモータのベースを金属ベースとし、当該金属ベースをフィンとして構成した請求項1または請求項2に記載の冷却モジュール。
  4. フィンにエヤーフローを当てたとき、フローに方向性の出るフィン構造とした請求項1または請求項2に記載の冷却モジュール。
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