JP5914717B2 - 周期的パターンを有するベースプレート構造を含むヒートシンク、ならびに関連する装置および方法(周期的パターンを有するベースプレート構造を含むヒートシンク) - Google Patents

周期的パターンを有するベースプレート構造を含むヒートシンク、ならびに関連する装置および方法(周期的パターンを有するベースプレート構造を含むヒートシンク) Download PDF

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Description

本発明は、電磁干渉の伝搬を低減させることに関し、具体的には、集積回路用ヒートシンクの文脈で電磁干渉の伝搬を低減させることに関する。

電磁干渉(EMI)は、電気回路に悪影響を与える電磁放射による外乱である。この外
乱は、回路の効果的な実行を遮り、妨げ、あるいは他の態様で低下させ、または制限する
ことがある。望ましくない電磁放射はしばしば集積回路(IC)に始まり、他の構造により、他の構成要素との干渉を引き起こす十分なレベルで放射される。具体的にはヒートシ
ンクが問題となることがある。その大きな金属の表面積のため、ヒートシンクは、電磁放
射を伝搬する効率的なアンテナの役目を果たすことがある。

当技術分野では、EMIを低減させる数多くの方法が知られている。EMIを低減させる1つの方法は、各能動デバイス上でバイパス・コンデンサまたは「減結合」コンデンサを使用する方法である。減結合コンデンサは、電源の両極間の、能動デバイスのできるだけ近くに接続される。雑音を低減させることで知られている他の方法は、高速信号の立上り時間を制御する方法である。立上り時間は例えば、直列抵抗器を使用して制御することができる。VCCフィルタリングを使用して、電源接続を介して広がる無線周波干渉の量を低減させることもできる。RFガスケットなどの追加の構成要素を追加する必要はある
が、シールドを使用することもできる。

集積回路のクロック速度およびデータ速度が1GHz超に増大した結果、ICから放出
される放射の波長は、ICヒートシンクの物理寸法と同程度の寸法となっている。このことは、IC/ICパッケージ上の雑音に対してアンテナの働きをするヒートシンクの効率に寄与する。この問題を解決しようとする複数のヒートシンク接地方式が存在するが、これらの対策は、プリント回路板アセンブリの費用を増大させ、そのうえ、回路板上の限られた空間のかなりの部分を使用する。

本発明の目的は、背景技術において説明した内容を改善することにある。

本発明の第1の実施形態は、基準面の2つの次元において間隔を置いて配置され、基準
面に垂直な厚さを有する電気伝導性/熱伝導性パッチのアレイを含む周期的パターン構造
を有するベースを含むヒートシンクである。複数の枝がパッチを構造的に接続する。各枝
は、隣接するパッチを接続し、基準面内において、隣接するそれぞれのパッチの幅よりも
狭い幅を有する。複数の熱伝導性冷却フィンが、ベースに結合され、基準面に垂直に延び
る。

第2の実施形態は、連続する電気伝導性層を含むプリント回路板を有する装置である。
プロセッサが、プリント回路板に物理的に結合され、電気伝導性層に電気的に結合される。ヒートシンクが、プロセッサと熱接触するように回路板に結合される。このヒートシン
クは、伝導性層に平行に間隔を置いて配置され、伝導性層に垂直な厚さを有する電気伝導
性/熱伝導性パッチのアレイを含む周期的パターン構造を有するベースを含む。複数の枝
がパッチを構造的に接続する。各枝は、隣接する2つのパッチ間の開口部を横切って延び、基準面内において、隣接するそれぞれのパッチの幅よりも狭い幅を有する。複数の熱伝
導性冷却フィンが、ベースに結合され、基準面に垂直に延びる。

第3の実施形態は、マイクロプロセッサが発生させた電磁雑音の伝搬を低減させる方法
である。マイクロプロセッサが発生させる電磁雑音の周波数帯を識別する。識別した周波
数帯内にストップバンドを有する幾何学的配列を有する、間隔を置いて配置され、枝によって相互接続されたパッチの周期的パターンを選択する。プロセッサを、選択した周期的
パターンを有する電気伝導性/熱伝導性材料を含むベースを有するヒートシンクと熱的に
接触させる。

本発明の一実施形態に基づくヒートシンクの透視図である。 ヒートシンク・ベースの周期的パターン構造をさらに詳細に示すヒートシンク・ベースの透視図である。 ヒートシンク・ベースの周期的パターン構造をさらに詳細に示すヒートシンク・ベースの透視図である。 開口部内への熱伝導性/非電気伝導性充填材の追加を示すヒートシンク・ベースの上面図である。 例示的な特定の一実施形態に基づくヒートシンク・ベースの寸法入り上面図である。 図5のヒートシンク・ベースの第1の部分の寸法入り上面図である。 図5のヒートシンク・ベースの第2の部分の寸法入り上面図である。 CPUの冷却用にヒートシンクを含む電子デバイスの側面図である。 図8の電子デバイスの一部分の拡大詳細図である。 周期的パターンを有する本発明の一実施形態に基づくヒートシンク・ベースを使用した結果、従来の中実ヒートシンク・ベースに比べてEMIが低減したことを示すグラフである。 回路板上のプロセッサが発生させた電磁雑音の伝搬を低減させる本発明の一実施形態に基づく方法の概要を示す流れ図である。

本発明の実施形態は、電子デバイス内の集積回路(IC)が引き起こす電磁干渉(EM
I)を低減させることを対象とする。1つの実施形態は、周期的パターン構造をヒートシ
ンクのベース内に含む、IC用のヒートシンクである。この周期的パターン構造は、回路
板の中実金属層(例えば接地層または電源層)とともに、ある周波数帯においてアンテナ
の働きをするヒートシンクの効率を低下させる電磁バンドギャップ(EBG)構造を形成
する。周期的パターン構造は、電気伝導性の枝(branch)によって相互接続された電気伝
導性パッチ(patch)の周期的なアレイを含む。周期的パターン構造の開口部には、EB
G構造の電気特性を損なうことなくヒートシンク内の熱伝達を最大化する熱伝導性/非電
気伝導性充填材が充填される。ヒートシンク・ベースには、ヒートシンク・ベースからフ
ィンへの熱伝達を最大化し、その一方でヒートシンク・ベースからフィンを電気的に絶縁
する熱伝導性/非電気伝導性結合材を使用して、ヒートシンク・フィンが結合される。周
期的パターン構造の物理パラメータは、1つまたは複数の特性帯域における電磁波の伝搬
を減らすように選択することができる。このヒートシンクはこのように雑音を低減させる
が、従来のヒートシンクに匹敵するレベルの熱放散および費用を有する。

本明細書に記載する各種材料は、場合により、電気伝導性または非電気伝導性、および
熱伝導性または非熱伝導性として識別される。事実上全ての材料が、状況次第で、少なく
ともある限られた程度まで、熱および電気を伝導することができるが、一部の材料は、本
発明の目的上、電気伝導体とみなされるほど十分には電気を伝導しない。同様に、一部の
材料は、本発明の目的上、熱伝導体とみなされるほど十分には熱を伝導しない。したがって、本発明の文脈では、少なくとも約107S/mの電気伝導率を有する場合、その材料
を電気伝導性とみなし、少なくとも約1W/m・Kの熱伝導率を有する場合、その材料を
熱伝導性とみなす。明確にするためにここで明示的に定義したが、熱伝導性および電気伝
導性のこれらの定義は、当業者に知られている運用上の定義と矛盾しない。

図1は、本発明の一実施形態に基づくヒートシンク10の透視図である。ヒートシンク
10は、周期的パターン構造を有するヒートシンク・ベース20と、ヒートシンク・ベー
ス20に結合された冷却フィン構造40とを含む。ヒートシンク10を回路板(図示せず
)に取り付ける、または他の形でヒートシンクを集積回路などの発熱構成要素と熱連通するように固定する取付けタブ16が提供される。連続する電気伝導性の回路板層14も示
されており、分かりやすくするために回路板の残りの部分は省かれている。連続する電気
伝導性層14は、回路板の接地面、または電源面などの、回路板の非常に薄い、通常は金
属の層であり、本明細書では金属層14とも呼ぶ。周期的パターンを有するヒートシンク
・ベース20と金属層14は、集合的に、後にさらに説明するEBG構造を形成する。

金属層14はまた、ヒートシンク10のいくつかの物理的特徴を記述するための便宜上
の基準面を画定する。ヒートシンク・ベース20の第1の表面22とその反対側に位置する第2の表面24はともに、金属層14に対して平行である。この特定の実施形態に関し
ては、第1および第2の表面22、24を、ヒートシンク・ベース20の上面22および
下面24と呼ぶ。図1には、参照のため、直角座標(x、y、z)も示されている。「x」軸および「y」軸は、金属層14によって画定される基準面の2つの次元を表す。「z」軸は、x軸およびy軸と直交し、金属層14に垂直である。

周期的パターンを有するヒートシンク・ベース20は、間隔を置いて配置され、枝30
(図2参照)によって相互接続された複数のパッチ28を含み、枝30は、パッチ28間
にさまざまな開口部29を画定する。これらのパッチは、基準面からz方向に上方へ延び、x方向およびy方向に互いに間隔を置いて配置される。パッチ28と枝30は、ヒートシンク・ベース20の互いの反対側に位置する平らな上面22および下面24を共有する。パッチ28は、電気伝導性/熱伝導性材料から形成される。銅は、パッチ28を形成するのに適した電気伝導性/熱伝導性材料の一例である。

冷却フィン構造40は、ヒートシンク・ベース20に結合された複数のプロング(prong)型冷却フィン42を含む。冷却フィン42はz方向を向いている。すなわち金属層1
4に対して垂直に延びる。代替として、他のタイプの冷却フィンを使用することもできる
が、この実施形態のプロング型冷却フィン42は、隣接するパッチ28間の1つの開口部
29を横切って冷却フィン42が横方向に延びることなく、ヒートシンク・ベース20の
上面22に沿って冷却フィン42を配置することを可能にする。冷却フィン42は、ヒートシンク・ベースのパッチ28と同様に、銅、アルミニウムなどの熱伝導性材料から形成
される。冷却フィン42は、熱伝導性/非電気伝導性結合材26によって、ヒートシンク
・ベース20の上面22に結合される。このようにすると、熱は、結合材26を通してヒートシンク・ベース20からフィン42へ効率的に伝達されるが、冷却フィン42は、結
合材26によって、ヒートシンク・ベース20から電気的に絶縁される。

熱伝導性/非電気伝導性結合材26に適している可能性のある材料の一例は、エポキシ
複合材である。所望の熱伝導性を達成するが、非電気伝導性とみなすことができる十分に
低い電気伝導性を有するように、エポキシ複合材の成分を選択することができる。このようにすると、エポキシ複合材は、冷却フィン42をヒートシンク・ベース20に確実に固
定すること、および冷却フィン42をヒートシンク・ベース20から電気的に絶縁することの両方が可能である。エポキシ複合材に熱伝導性を与えるのに適した成分の具体的な一
例は、一般に約600W/m・Kの電気伝導性を有する窒化ホウ素である。

他の実施形態では、熱伝導性/非電気伝導性結合材を省くことができ、その代わりに、
熱伝導性/非電気伝導性材料から冷却フィン42を形成することができる。例えば、約2
5から470W/m・Kの熱伝導性および約50000S/mの電気伝導性を有する黒鉛
から、冷却フィンを形成することができる。

冷却フィンの数は、ヒートシンクのサイズ、特定の用途での冷却に必要な所望の表面積、マザーボード上およびコンピュータ筐体内の利用可能空間などに応じて、実施形態ごと
に変更することができる。一例として、この実施形態の冷却フィン42は、パッチ28あたり4つの冷却フィン42からなるグループにグループ分けされている。冷却フィン42
の数および冷却フィン42の長さは、冷却に十分な表面積を提供するように選択される。
ヒートシンク・ベース20から冷却フィン42へ伝達された熱は、空気によって効率的に
除去することができ、通常は強制対流によって除去されるが、任意選択で自然対流を使用
することもできる。

図2は、ヒートシンク・ベース20の周期的パターン構造の一実施形態をさらに詳細に
示すヒートシンク・ベース20の透視図である。間隔を置いて配置され、枝30によって
相互接続された電気伝導性/熱伝導性パッチ28のアレイを示すために、図1の冷却フィ
ン42は図から除かれている。パッチ28は、一例として、横4列×縦4列の長方形のア
レイとして配置される。任意選択で、パッチ28のアレイを、x方向およびy方向に等間
隔に配置することができる。各枝30は、特定の一対の隣接するパッチ28を接続する。
間隔を置いて配置されたパッチ28とパッチ28を接続する枝30との間の周期的パターン構造の開口部は、全体が29で示されている。より具体的には、開口部29は、内側の
L字形スロット31と、ヒートシンク・ベース20の2つの外縁33に沿った外側のオープン・スロット32とを含む。

パッチ28および枝30は、電気伝導性かつ熱伝導性である。したがって、電子は、ヒートシンク・ベース20中を自由に流れることができ、枝30を通って、1つのパッチ2
8から別パッチ28へと自由に流れることができる。枝30とパッチ28を同じ材料から
形成することができ、また、所望のパターンのパッチ28および枝30を得るために、材
料の一部を、例えば機械加工、切削またはエッチングによって除去することによって、ヒートシンク・ベース20を単一の材料(例えば銅)ブロックから形成する場合などのよう
に、枝30とパッチ28を単一の部材として形成することもできる。この実施形態では、
金属層14に平行にとった周期的パターン構造の断面25を、基準面に垂直な方向に実質
的に不変とすることができる。すなわち、この断面を、一般的な製作公差内の変動を除け
ばz方向に概ね不変とすることができる。ヒートシンク・ベース20は、ヒートシンク全
長(LH)およびヒートシンク全幅(WH)を有し、この実施形態ではLHとWHが等しい。ヒートシンク・ベース20はさらに均一な厚さ(t)を有する。

金属層14と周期的パターンを有するヒートシンク・ベース20は、一緒に、特性スト
ップバンド(stopband)を有する電磁バンドギャップ構造を形成する。ストップバンドは
主に、ヒートシンク・ベース20の全体寸法ならびにパッチ28および枝30の形状および寸法を含む、周期的パターン構造の幾何学的配列(geometry)に依存する。ヒートシン
ク・ベース20は均一な厚さを有するため、各パッチ28および枝30は同じ厚さ「t」
を有する。

図3は、パッチ28および枝30の幾何学的配列をさらに詳細に示すヒートシンク・ベース20の一部分の拡大透視図である。この実施形態では、パッチ28が全て同じサイズ
であり、そのため、各パッチ28は、ヒートシンク・ベース20の長さ(L)と同じ方
向のパッチ長(L)と、ヒートシンク・ベース20の幅(W)と同じ方向のパッチ幅(W)とを有する。必須ではないが、パッチ幅とパッチ長が等しくなる(W=L
ように、パッチ28を正方形とすることができる。パッチ28と枝30を視覚的に区別す
るため、図3では、枝28の上面に陰影が付けられている。各枝30は、その枝30が接
続する隣接するパッチ28の間隔の方向に沿った枝長(L)を有する。すなわち、x方向に間隔を置いて配置された2つのパッチを接続する枝30は、x方向に沿った枝長(L)を有し、y方向に間隔を置いて配置された2つのパッチを接続する枝30は、y方向
に沿った枝長(L)を有する。パッチ28は、枝長(L)に等しい間隔(S)で等間
隔に配置される。開口部29は、パッチ28間の間隔によって部分的に画定されるため、
開口部29は、パッチ間の間隔(S)に等しい幅を有する。枝30の寸法がパッチ28よりも小さい結果、枝30は、パッチ28よりもかなり狭い表面積を占有する。一実施形態
では、各枝30が、XY平面において、隣接するどちらのパッチについても、そのパッチ
の表面積の約15パーセント未満の表面積を有する。

図4は、開口部29内への熱伝導性/非電気伝導性充填材34の追加を示すヒートシン
ク・ベース20の上面図である。充填材34は熱伝導性であるため、ヒートシンク・ベー
ス20の全体にわたってパッチ28からパッチ28へ熱を効率的に伝達することができる。しかしながら、充填材34は非電気伝導性であるため、充填材34の存在によってEB
G構造の電気特性が大幅に変更されることはない。ヒートシンク・フィン42をヒートシ
ンク・ベース20に結合するのに使用する結合材26(図1参照)と、充填材34はとも
に、熱伝導性かつ非電気伝導性である必要があるため、同じ材料の充填材34および結合
材26を選択することができる。例えば、エポキシ化合物を結合剤26として使用して、
冷却フィンをヒートシンク・ベース20に結合することができ、充填材34として使用し
て、ヒートシンク・ベース20の開口部29を埋めることができる。

図5は、例示的な特定の一実施形態に基づくヒートシンク・ベース20の寸法入り上面
図である。このヒートシンク・ベース20は、3つの第1の部分21と1つの第2の部分23とを含む。図6は、図5のヒートシンク・ベースの第1の部分21の寸法入り上面図
である。図7は、図5のヒートシンク・ベースの第2の部分23の寸法入り上面図である。図5のヒートシンク・ベース20は、図5、図6および図7の寸法に従ってヒートシン
ク・ベース20を機械加工することにより、単一の材料片から形成することができる。代
替として、図5のヒートシンク・ベース20を、3つの第1の部分21および1つの第2の部分23を別々に形成し、続いて部分21、23を図5に示すように(例えば溶接またはろう付けによって)接合することにより構築することもできる。

図8は、マイクロプロセッサ(「プロセッサ」)の冷却用にヒートシンク10を含む電
子デバイス50の側面図である。この例では、プロセッサが、システム・ボード60上の
中央処理ユニット(CPU)62である。CPU62は、システム・ボード60上のソケ
ット64内に配置されている。ヒートシンク・アセンブリ10をシステム・ボード60に
固定する前に、ソケット64内にCPU62をゆるく配置する。ヒートシンク10は、ヒートシンク10のヒートシンク・ベース20とCPU62とをしっかりと係合させる従来
の金具17、例えば接地されてない金属柱を使用して、取付けタブ16のところで固定さ
れる。これにより、CPU62が発生させた熱は、CPU62からヒートシンク10に伝
達される。冷却フィン42を通る空気流を発生させて、ヒートシンク10を強制対流によって冷却するために、システム・ボード60にファン65が取り付けられる。これにより、ヒートシンクはCPU62を冷却する。

図9は、電子デバイス50の図8で強調した部分の拡大詳細図である。CPU62は、
システム・ボード60の上を向いた表面上の対合電気接点68と整合した(ランド・グリ
ッド・アレイなどの)電気接点66を有し、電気接点66は、CPU62がシステム・ボード60とインタフェースすることを可能にする。この例の金属層14は、システム・ボード60の接地層14である。CPUは、少なくとも1つの接地接点68Gに接地される。CPU62は、大量の電流を引き込むため、電子デバイス50内においてEMIを発生
する可能性が高い。(CPUなどの)多くのICのコア周波数はしばしば、ヒートシンク
・ベースおよび回路板の基準面によって形成される空洞の最初のいくつかの共振モードと
同じ範囲にある。したがって、この場合、ヒートシンク・ベース20と金属接地層14と
の間の小さな間隙内において空洞共振効果が生じる可能性がある。従来のヒートシンクを
使用すると、この空洞共振効果が、特定の共振周波数においてEMIを増幅する。しかし
ながら、金属接地層14と、ヒートシンク・ベース20の周期的パターンを有する態様は、一緒に、ある周波数のEMIを低減させる特性ストップバンドを有するEBG構造を形
成する。前述のとおり、標的ストップバンドを達成するようにヒートシンク・ベースの物
理パラメータを選択することによって、ストップバンドを調整することができる。標的ス
トップバンドは例えば、ピーク周波数を低減させるように選択することができる。

図10は、周期的パターンを有する本発明の一実施形態に基づくヒートシンク・ベース
20を使用した結果、従来の中実ヒートシンク・ベースに比べてEMIが低減したことを
示すグラフ80である。グラフ80は、上曲線81を境界とする第1の周波数プロットと、下曲線82を境界とする第2の周波数プロットとを含む。上曲線81は、中実ヒートシ
ンク・ベースを使用したある周波数範囲の周波数応答を表し、下曲線82は、周期的パターンを有するヒートシンク・ベースを使用した同じ周波数範囲の周波数応答を表す。原型
ヒートシンク・ベースは厚さ0.25インチ(6.35mm)の銅製であり、それぞれ5
00ミル(12.7mm)×400ミル(10.2mm)のパッチの4×4アレイを有す
る。パッチを接続する枝は80ミル(2.03mm)×80ミル(2.03mm)とした。約4から5GHz、6から8GHzおよび10から16GHzの標的ストップバンド領
域が示されている。周期的パターンを有するヒートシンク・ベースの幾何学的配列および
物理パラメータを、この周波数範囲のピーク周波数を低減させるように選択した。グラフ
80に明白に示されているように、周期的パターンを有するヒートシンク・ベースを使用
した結果、従来のヒートシンク・ベースとは対照的に、ピーク周波数はかなり低い。周期
的パターンを有するヒートシンク・ベースを使用すると、EMIの伝搬はかなり低減する。

図10の例では、ピーク周波数を低減させるように標的ストップバンドを選択した。し
かしながら、所与のデバイスにおいて、プロセッサが発生させるピーク周波数が、他の回
路と最も強く干渉する周波数であるとは限らない。したがって、全ての用途で、標的スト
ップバンドがピーク周波数を含む必要は必ずしもない。

図11は、回路板上のプロセッサが発生させた電磁雑音の伝搬を低減させる本発明の一
実施形態に基づく方法の概要を示す流れ図である。ステップ100は、プロセッサが発生
させる電磁雑音の周波数帯を識別することを含む。選択する周波数帯は、プロセッサが発
生させるピークEMI周波数、または回路板上の他のデバイス(特にアナログ・デバイス
)の動作周波数、あるいはその両方を考慮して選択することができる。ステップ102は、識別した周波数帯内で標的ストップバンドを達成するように選択された幾何学的配列および物理パラメータを有する、間隔を置いて配置され、枝によって相互接続されたパッチ
の周期的パターンを選択することを含む。伝導性パッチのサイズ、形状および間隔はいず
れも、ヒートシンク・ベースの周期的パターン構造によって達成される実際のストップバ
ンドに影響を与える。周期的パターンを選択するこのステップは、パッチ幅、パッチ長、
枝幅、枝長、ベース厚またはこれらの組合せを選択するステップを含むことができる。正
方形のEBG構造(すなわちL=W)の物理寸法と第1の共振周波数の位置との間の
一般的な関係は、下式によって与えられる。
上式で、A=W+Lは、個々のEBG要素間の間隔と個々のEBG要素の寸法(すなわち幅または長さ)との和に対応する。ここで、c=3・10m/sであり、cは自由空間における光速を表し、εeffは、媒質の実効誘電率を表す。相互接続枝の寄与を考慮し、W=LおよびW=Lであると仮定すると、この式は下式のように変形される。
長方形構造の場合には、EBGパッチの追加の長さおよびそれらの長さの組合せに対してLを代入することによって、理論上、以降の他の全てのストップバンド位置を決定することができる。

ステップ104では、ステップ102で選択した周期的パターンに従って、ヒートシン
ク・ベースを形成することができる。ステップ106では、連続する電気伝導性層を有す
る回路板を選択する。形成されたこの層は、積層回路板の接地面、電源面などの金属層と
することができる。回路板は一般に、プロセッサ、ならびに他のディジタル回路またはア
ナログ回路あるいはその両方を含む。ステップ108では、周期的パターンを有するヒー
トシンク・ベースを、プロセッサと熱接触するように固定する。周期的パターンを有する
ヒートシンク・ベースと金属層は、一緒に、選択したストップバンド周波数範囲における
EMIの振幅を低減させるEBG構造を形成する。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を記述することだけを目的としたもので
あり、本発明を限定することは意図されていない。本明細書で使用されるとき、単数形「
a」「an」および「the」は、そうでないことが文脈から明らかである場合を除き、
複数形も含むことが意図されている。また、本明細書で使用されるとき、用語「含む」は、明示された特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素またはグループ、あるいは
これらの任意の組合せの存在を指定するが、1つまたは複数の他の特徴、完全体、ステッ
プ、動作、要素、構成要素またはこれらのグループ、あるいはこれらの任意の組合せの存
在または追加を排除しないことが理解される。用語「好ましくは」、「好ましい」、「任
意選択で」、「できる」および同種の用語は、言及されている項目、条件またはステップ
が、本発明の任意選択の特徴(必須でない特徴)であることを示すのに使用される。

下記の特許請求の範囲に記載された全ての手段またはステップならびに機能要素の対応
する構造、材料、作用および等価物は、特許請求の範囲に特に記載された他の請求の要素
と組み合わせて機能を実行する任意の構造、材料または作用を含むことが意図されている。本発明の説明は、例示および説明のために示したものだが、網羅的であること、または
開示された形態に本発明を限定することは意図されていない。本発明の範囲および趣旨を
逸脱しない多くの修正および変更が当業者には明白であろう。この実施形態は、本発明の
原理および実際な用途を最もよく説明するため、および、当業者が、企図された特定の用
途に適合したさまざまな変更を有するさまざまな実施形態に関して、本発明を理解することを可能にするために、選び出し、説明した。

10 ヒートシンク
14 金属層、連続する電気伝導性の回路板層、接地層、金属接地層
16 取付けタブ
17 金具
20 ヒートシンク・ベース
21 ヒートシンク・ベースの第1の部分
22 ヒートシンク・ベースの第1の表面、ヒートシンク・ベースの上面
23 ヒートシンク・ベースの第2の部分
24 ヒートシンク・ベースの第2の表面、ヒートシンク・ベースの下面
25 周期的パターン構造の断面
26 熱伝導性/非電気伝導性結合材
28 パッチ(patch)
29 開口部
30 枝(branch)
31 L字形スロット
32 オープン・スロット32
33 ヒートシンク・ベースの外縁
34 熱伝導性/非電気伝導性充填材
40 冷却フィン構造
42 冷却フィン、ヒートシンク・フィン
50 電子デバイス
60 システム・ボード
62 中央処理ユニット(CPU)
64 システム・ボード上のソケット
65 ファン
66 電気接点
68 対合電気接点
68G 接地接点
80 グラフ
81 上曲線
82 下曲線

Claims (18)

  1. 基準面の2つの次元において間隔を置いて配置され、前記基準面に垂直な厚さを有する
    電気伝導性/熱伝導性パッチのアレイを含む周期的パターン構造を有する、ベースと、
    前記パッチを構造的に接続する複数の枝であり、各枝が、隣接するパッチを接続し、前
    記基準面内において、隣接するそれぞれのパッチの幅よりも狭い幅を有する、複数の枝と、
    前記ベースに結合され、前記基準面に垂直に延びる、複数の熱伝導性冷却フィンと、
    を含み、
    前記周期的なパターン構造を有するベース及び前記複数の枝の物理パラメータは、標的ストップバンドを達成するように選択されるヒートシンク。
  2. 前記周期的パターン構造の断面が、前記基準面に垂直な方向に不変である、請求項1に
    記載のヒートシンク。
  3. 前記隣接するパッチ間の空間を埋める熱伝導性/非電気伝導性充填材をさらに含む、請求項1に記載のヒートシンク。
  4. 前記パッチが、少なくとも10S/mの電気伝導率および1W/m・Kよりも大きな
    熱伝導率を有する、請求項1に記載のヒートシンク。
  5. 前記冷却フィンを前記ベースの表面に結合する熱伝導性/非電気伝導性結合材をさらに含む、請求項1に記載のヒートシンク。
  6. 前記冷却フィンが、熱伝導性かつ非電気伝導性である、請求項1に記載のヒートシンク。
  7. 各枝が、前記基準面内において、前記隣接するパッチのどちらのパッチについても、そのパッチの表面積の約15パーセント未満の表面積を有する、請求項1に記載のヒートシ
    ンク。
  8. 前記周期的パターン構造と前記枝が、互いの反対側に位置する第1および第2の共通の表面を共有する、請求項1に記載のヒートシンク。
  9. 連続する電気伝導性層を含む、プリント回路板と、
    前記プリント回路板に物理的に結合され、前記電気伝導性層に電気的に結合された、プ
    ロセッサと、
    前記プロセッサと熱接触するように前記回路板に結合された、ヒートシンクと
    を含み、
    前記ヒートシンクが、前記伝導性層に平行に間隔を置いて配置され、前記伝導性層に垂
    直な厚さを有する電気伝導性/熱伝導性パッチのアレイを含む周期的パターン構造を有す
    るベースと、前記パッチを構造的に接続する複数の枝であり、各枝が、隣接する2つのパ
    ッチ間の開口部を横切って延び、基準面内において、隣接するそれぞれのパッチの幅より
    も狭い幅を有する、複数の枝と、前記ベースに結合され、前記基準面に垂直に延びる複数
    の熱伝導性冷却フィンとを含み、
    前記周期的なパターン構造を有するベース及び前記複数の枝の物理パラメータは、標的ストップバンドを達成するように選択される装置。
  10. 前記プリント回路板の前記伝導性層が接地面である、請求項9に記載の装置。
  11. 前記プロセッサを前記回路板に固定する複数の金属柱をさらに含み、前記金属柱が、接
    地層に接地されていない、請求項10に記載の装置。
  12. 前記冷却フィンを前記ベースに結合する熱伝導性/非電気伝導性結合材をさらに含む、
    請求項9に記載の装置。
  13. 前記周期的パターン構造が、前記基準面に平行にとられた実質的に不変の断面を有する、請求項9に記載の装置。
  14. 前記隣接するパッチ間の空間を埋める熱伝導性/非電気伝導性充填材をさらに含む、請求項9に記載の装置。
  15. 前記パッチが、少なくとも10S/mの電気伝導率および1W/m・Kよりも大きな
    熱伝導率を有する、請求項9に記載の装置。
  16. 前記熱伝導性/非電気伝導性結合材がエポキシ樹脂を含む、請求項12に記載の装置。
  17. 各枝が、前記隣接するパッチのどちらのパッチについても、そのパッチの表面積の約1
    5パーセント未満の表面積を有する、請求項9に記載の装置。
  18. 前記周期的パターン構造と前記枝が、互いの反対側に位置する第1および第2の平らな共通の表面を共有する、請求項9に記載の装置。
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