JP6396700B2 - 熱伝導部材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、発熱部および放熱部の間に配置され、発熱部の熱を放熱部へ伝導する熱伝導部材に関する。

パソコンやサーバなどの電子機器には、電子部品が実装された複数の電子基板や、これらに電源を供給する電源が、高密度に搭載されている。このような電子機器を作動させると、当該電子機器内の電子基板などが高温になってしまう。

このため、通常の電子機器では、放熱フィンを半導体素子等の発熱部に取り付けて、発熱部の熱を放熱している。

一方、例えば、特許文献１には、プリント基板上に実装された半導体素子（発熱部）と、筐体（放熱部）の天井とを金属板で熱的に接続して、半導体素子の熱を筐体へ伝導する技術が、開示されている。

また、本発明の関連する技術が、特許文献２および３にさらに開示されている。

特表２０１１−０５４８９５号公報 特開２００８−５１６４１３号公報 特開２００８−０９１７１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、半導体素子（発熱部）が実装されたプリント基板が、金属板によって、筐体（放熱部）の天井に吊り下げられる構造となっている。このため、プリント基板の自重によって、筐体天井および金属板の間の接触圧が経年的に低減するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、発熱部の熱を、発熱部から放熱部へ安定して伝導することができる熱伝導部材を提供することにある。

本発明の熱伝導部材は、筒状に形成され、互いに向かい合うように配置された発熱部および放熱部の間に配置されて前記発熱部および放熱部の双方に接触し、前記発熱部および前記放熱部が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する熱伝導筒と、前記熱伝導筒の内面に沿って取り付けられた補強板とを備えている。

本発明にかかる技術によれば、発熱部の熱を、発熱部から放熱部へ安定して伝導することができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観断面図である。 本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の構成を示す展開斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の構成を示す展開平面図である。 図４のＭ部の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観断面図である。 本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の実施例の構成を示す外観図である。図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の実施例の構成を示す外観斜視図である。図７（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材の実施例の構成を示す外観断面図である。 本発明の第２の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観断面図である。 本発明の第２の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の発熱部の構成を示す外観上面図である。 本発明の第２の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の発熱部の構成を示す外観斜視面図である。 本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観斜視図である。 本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観図である。図１２（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観断面図である。図１２（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材の放熱構造の構成を示す外観平面図であって、図１２（ａ）の矢視Ｚを示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０の放熱構造１００の構成を示す外観斜視図である。図２は、熱伝導部材１０の放熱構造の構成を示す外観断面図である。図３は、熱伝導部材１０の構成を示す展開斜視図である。図４は、熱伝導部材１０の構成を示す展開平面図である。図５は、図４のＭ部の拡大図である。

図１および図２に示されるように、熱伝導部材１０の放熱構造１００は、熱伝導部材１０と、発熱部２０と、放熱部３０とを備えている。この放熱構造１００は、例えば、パソコンや、サーバや、通信機器や、中継器や、基地局等の電子機器に搭載される。

図１〜図４に示されるように、熱伝導部材１０は、発熱部２０および放熱部３０の間に設けられ、発熱部２０および放熱部３０を熱的に接続する。

熱伝導部材１０は、熱伝導筒部１１と、補強部１２とを備えている。

熱伝導筒部１１は、筒状に形成されている。また、熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０の間に配置されて、発熱部２０および放熱部３０の双方に接触している。

好ましくは、熱伝導筒部１１の断面は、図２に示されるように、小判型に形成されている。これにより、熱伝導筒部１１の断面が円形状である場合を比較して、熱伝導筒部１１および発熱部２０間の接触面と、熱伝導筒部１１および放熱部３０間の接触面を大きく設定することができる。

なお、図６に示されるように、熱伝導部材の接続構造１００Ａにおいて、熱伝導筒部１１の断面を、矩形状に近い形状に形成してもよい。この場合も、熱伝導筒部１１の断面が円形状である場合を比較して、熱伝導筒部１１および発熱部２０間の接触面と、熱伝導筒部１１および放熱部３０間の接触面を大きく設定することができる。

図２に示されるように、熱伝導筒部１１は、発熱部２０に接触する第１の筒側平面部１１１と、放熱部３０に接触する第２の筒側平面部１１２とを備えている。第１の筒側平面部１１１は、後述の発熱部側接触面２５に接触する。第２の筒側平面部１１２は、後述の放熱部側接触面３５に接触する。

また、図２に示されるように、熱伝導筒部１０は、第１の筒側平面部１１１の両端部の各々および第２の筒側平面部１１２の両端部の各々を結ぶ一対の側面部１１３を有する。

また、熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０が互いに向かい合う方向（矢印Ｓ方向）に沿って弾性変形する。熱伝導筒部１１の材料には、例えば、グラファイトが用いられる。これにより、熱伝導筒部１１の面方向に対して、熱伝導率を高くすることができる。すなわち、熱伝導筒部１１の材料にグラファイトを用いることにより、熱伝導筒部１１の筒部分の板厚を薄くして、面方向に熱伝導性を高く設定することができる。なお、グラファイトの熱伝導率はシリコン系の物より高いので、発熱部２０の熱を効率よく移動（拡散、広げる）できる。

図１および図２に示されるように、補強部１２は、熱伝導筒部１１の内面に沿って取り付けられている。また、図３および図４に示されるように、補強部１２は、板状で且つ帯状に形成されている。図１および図２に示されるように、補強部１２は、当該補強部１２の延在方向が熱伝導部１１の周方向に沿うように取り付けられている。補強部１２は、熱伝導筒部１１を補強する。補強部１２の材料には、例えば、ポリーカーボネート等の樹脂成形品や、天然ゴム、合成ゴム等のゴム材や、りん青銅等の金属材が用いられる。これにより、補強部１２の厚みを薄くできる。また、補強部１２に弾性を持たせることができる。

図３および図４に示されるように、補強部１２は、第１の補強部１２１と、第２の補強部１２２とを有する。第１の補強部１２１および第２の補強部１２２は、帯状に交互に連結されている。また、第１の補強部１２１の剛性は、第２の補強部１２２の剛性よりも大きい。ここでは、第１の補強部１２１の幅を第２の補強部１２２の幅よりも大きくすることにより、第１の補強部１２１の剛性を第２の補強部１２２の剛性よりも大きく設定した。このように、剛性が異なる部分を補強部１２に設けることにより、熱伝導筒部１１の部分に応じて補強強度を調整することができる。

また、図１および図２に示されるように、好ましくは、第２の補強部１２２は、熱伝導筒部１１の側面部１１３の内面に沿って設けられる。一方、第１の補強部１２１は、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１と第２の筒側平面部１１２の内面に沿って設けられている。このように配置することにより、熱伝導筒部１１の側面部１１３の弾性力が、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１および第２の筒側平面部１１２の弾性力よりも、大きく設定される。これにより、熱伝導筒部１１の側面部１１３には、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１を、発熱部２０へ向けて押圧する付勢力が、確実に働く。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２を、放熱部３０へ向けて押圧する付勢力が、確実に働く。

また、複数の補強部１２が熱伝導筒部１１に取り付けられても良い。複数の補強部１２は、互いに平行になるように、所定の間隔を開けて、熱伝導筒１１の周方向に沿って、取り付けられている。図３および図４には、複数の補強部１２の配置例として、Ａ領域およびＢ領域で、補強部１２の配置ピッチが異なるものを示している。

図３および図４に示されるように、Ａ領域では、複数の補強部１２が、Ｂ領域と比較して広いピッチで配置されている。Ｂ領域では、複数の補強部１２が、Ａ領域と比較して狭いピッチで配置されている。これにより、Ｂ領域では、Ａ領域よりも、熱伝導筒部１１をより強く補強することができる。この結果、熱伝導部材１０のＢ領域の弾性が、熱伝導部材１０のＡ領域の弾性よりも、小さくなる。このように、補強部１２の配置を変更することにより、熱伝導部材１０の弾性力を調整することができる。

図５に示されるように、熱伝導筒部１０を展開した際の端部には、保護材１３が設けられている。この保護材１３により、熱伝導筒部１０の弾性力を調整することができる。例えば、熱伝導筒部１１の材料にグラファイトのような脆い材料が用いられた場合、熱伝導筒部１１は破損しやすい。この場合、保護材１３により、熱伝導筒部１１を補強することが好ましい。保護材１３の厚みを変更することにより、熱伝導筒部１１の弾性力を調整できる。なお、保護材１３の材料には、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタラート）シート等、樹脂製の薄いシートが用いられる。これにより、保護材１３の厚みを薄くすることができる。また、保護材１３に絶縁性を持たせることができる。また、保護材１３に弾性を持たせることができる。保護材１３の厚みは、熱伝導筒部１１の弾性力を調整に応じて、選定することができる。保護材１３が薄すぎると、熱伝導部材１０全体の弾性力が弱くなる。逆に、保護材１３が厚すぎると、熱伝導部材１０全体の弾性力が増し強くなる。したがって、保護材１３の厚みは、熱伝導筒部１１の弾性力との兼ね合いで微調整して、決定されることが好ましい。一方、一般的には、保護材１３の熱伝導性は熱伝導筒部１１の熱伝導性よりもよくないので、熱伝導部材１０全体の熱伝導性を優先する場合には、保護材１３の厚みをできるだけ薄いものを用いることが好ましい。保護材１３は、素材メーカで購入する際に確定されるため、基本的には変更できない。したがって、保護材１３を変更する際には、当該保護材１３のシート単位（片面、両面など面ごと）で変更する必要が生じる。

図１および図２に示されるように、発熱部２０は、放熱部３０と向かい合うように設けられている。発熱部２０は、基板２１と、電子部品２２とを備えている。基板２２の材料には、例えば、ガラスエポキシ樹脂のように、熱伝導性を有する材料が用いられる。なお、基板２１は、ＰＫＧ（Package）と呼ばれることもある。電子部品２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のように発熱する電子部品である。発熱部２０は、発熱部側接触面２５を有する。発熱部側接触面２５は、熱伝導筒部１１と接触する。より具体的には、発熱部側接触面２５は、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１と接触する。発熱部側接触面２５は、後述の放熱部側接触面２５と向かい合うように平行に配置されている。なお、図１および図２の例では、発熱部側接触面２５は、基板２１の下面（図１および図２において紙面下側の面）に相当する。

図１および図２に示されるように、放熱部３０は、発熱部２０と向かい合うように設けられている。放熱部３０の材料には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金のように、熱伝導性を有する材料が用いられる。放熱部３０には、例えば、ヒートシンクや電子機器の筐体を用いることができる。放熱部３０は、放熱部側接触面３５を有する。放熱部側接触面３５は、熱伝導筒部１１と接触する。より具体的には、放熱部側接触面３５は、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２と接触する。放熱部側接触面３５は、発熱部側接触面２５と向かい合うように平行に配置されている。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００の構成を説明した。

次に、熱伝導部材１０の放熱構造１００の組立方法について説明する。

まず、図３および図４に示されるように、補強部１２を熱伝導筒部１１の展開平面の一方の面上に粘着剤等により取り付ける。このとき、熱伝導筒部１１の展開平面を丸めて筒状にした際に、補強部１２が熱伝導筒１１の周方向に沿って取り付けられるように、補強部１２を配置する。また、複数の補強部１２を設ける場合、互いに平行になるように、所定の間隔を開けて、複数の補強部１２を取り付ける。さらに、複数の補強部１２の間の距離（ピッチ）を変更した複数の領域（例えば、図３および図４のＡ領域、Ｂ領域）を設けても良い。また、熱伝導筒部１０を展開した際の端部に、保護材１３が設ける。

次に、熱伝導筒部１１の展開平面を丸めて筒状にして、熱伝導筒部１１の展開平面の両端部を粘着剤により接続する。これにより、熱伝導部材１０が完成する。

次に、熱伝導部材１０の形状を整える。ここでは、熱伝導部材１０の複数の例を示す。

図７は、熱伝導部材１０の形状の実施例の構成を示す外観図である。図７（ａ）は、熱伝導部材１０の実施例の構成を示す外観斜視図である。図７（ｂ）は、熱伝導部材１０の実施例の構成を示す外観断面図である。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０ａは、熱伝導筒部１１の断面形状を円形状に成形したものである。この例において、発熱部２０および放熱部３０の間に熱伝導部材１０ａを配置した場合、熱伝導部材１０ａの熱伝導筒部１１および発熱部２０間の接触面積と、熱伝導筒部１１ａおよび放熱部３０間の接触面積を大きくすることが難しい。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０ｂは、熱伝導筒部１１の断面形状を楕円形状に成形したものである。この例において、発熱部２０および放熱部３０の間に熱伝導部材１０ｂを配置した場合、熱伝導部材１０ｂの熱伝導筒部１１および発熱部２０間の接触面積と、熱伝導筒部１１ｂおよび放熱部３０間の接触面積を、少なくとも熱伝導部材１０ａの場合と比較して、大きくとることができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０ｃおよび熱伝導部材１０ｄは、熱伝導筒部１１の断面形状を小判型形状に成形したものである。熱伝導部材１０ｃと熱伝導部材１０ｄは、熱伝導筒部１１の延在方向の長さが異なる。すなわち、熱伝導部材１０ｃの長さは、熱伝導部材１０ｄの長さよりも、長い。

なお、熱伝導部材１０ｃおよび熱伝導部材１０ｄの形状は、図１および図２に示した熱伝導部材１０の形状に対応する。この例において、発熱部２０および放熱部３０の間に熱伝導部材１０ｃ、１０ｄを配置した場合、熱伝導部材１０ｃ、１０ｄの熱伝導筒部１１および発熱部２０間の接触面積と、熱伝導部材１０ｃ、１０ｄおよび放熱部３０間の接触面積を、少なくとも熱伝導部材１０ｂの場合と比較して、大きくとることができる。

すなわち、熱伝導筒部１１の断面形状を小判型形状に設定することにより、第１の筒側平面部１１１および第２の筒側平面部１１２の面積を大きく設定することができる。なお、第１の筒側平面部１１１は、前述の通り、発熱部２０に接触する面である。同様に、第２の筒側平面部１１２は、前述の通り、放熱部３０に接触する面である。

これにより、より確実に、熱伝導筒部１１を、発熱部２０および放熱部３０に接触させることができる。よって、熱伝導筒部１１により、発熱部２０および放熱部３０の間を、より確実に熱接続することができる。この結果、熱伝導筒部１１を介して、発熱部２０の熱を放熱部３０へより効率よく伝導することができる。したがって、発熱部２０の熱をより効率よく放熱することができる。

なお、図７（ａ）では、補強部１２は、熱伝導筒部１１の周方向に対して平行に沿って、設けられていると説明した。一方、補強部１２は、熱伝導筒部１１の周方向に対して、所定の角度で斜めに設けられてもよい。これにより、補強部１２を熱伝導筒部１１の内面に螺旋状に斜めに配置することができる。

つぎに、図１および図２に示されるように、発熱部２０および放熱部３０の間に、熱伝導部材１０を配置する。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１を発熱部２０の発熱部側接触面２５に接触させる。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２を放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触させる。これにより、発熱部２０および放熱部３０の間が、熱伝導部材１０により、熱接続される。この結果、熱伝導筒部１１を介して、発熱部２０の熱を放熱部３０へ伝導することができる。このようにして、発熱部２０の熱を放熱部３０で放熱することができる。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００の組立方法について説明した。

次に、熱伝導部材１０の放熱構造１００の動作について説明する。

図１および図２に示されるように、熱伝導部材１０は、発熱部２０および放熱部３０の間に配置されている。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１は発熱部２０の発熱部側接触面２５に接触されている。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２は放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触されている。

発熱部２０に電源供給することにより、電子部品２２が発熱する。この電子部品２２の熱（発熱部２０の熱）は、基板２１の面（発熱部側接触面２５）を介して、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１へ伝導される。

電子部品２２の熱は、さらに、熱伝導筒部１１内において、第１の筒側平面部１１１から２手に分かれ、一対の側面部１１３を介して、第２の筒側平面部１１２へ伝導される。このように、熱伝導筒部１１内において、電子部品２２の熱を２ルートで伝導することにより、より効率よく電子部品２２の熱を第１の筒側平面部１１１から第２の筒側平面部１１２へ伝導することができる。

次に、電子部品２２の熱は、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２から、放熱部３０の放熱部側接触面３５へ伝導される。この結果、電子部品２２の熱が、熱伝導部材１０を介して、発熱部２０から放熱部３０へ伝導される。そして、電子部品２２の熱は、放熱部３０によって外気へ放熱される。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００の動作について説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０は、熱伝導筒部１１と、補強部１２とを備えている。熱伝導筒部１１は、筒状に形成されている。熱伝導筒部１１は、互いに向かい合うように配置された発熱部２０および放熱部３０の間に配置されて、発熱部２０および放熱部３０の双方に接触されている。熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する。補強部１２は、熱伝導筒１１の内面に沿って取り付けられている。補強部１２は、熱伝導筒部１１を補強する。

このように、熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０の間に配置され、発熱部２０および放熱部３０が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する。したがって、熱伝導筒部１１の弾性力により、当該熱伝導筒部１１を発熱部および放熱部の双方に安定して密着させることができる。なお、特許文献１に記載の技術では、半導体素子（発熱部）が実装されたプリント基板が、金属板によって、筐体（放熱部）の天井に吊り下げられる構造となっていた。このため、プリント基板の自重によって、筐体天井および金属板の間の接触圧が経年的に低減するという問題があったが、本発明の熱伝導部材１０によって、このような問題は解決される。

また、熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する。しかし、熱伝導筒部１１の弾性力が大きい場合、発熱部２０および放熱部３０に大きな負荷が加わり、発熱部２０および放熱部３０が変形するおそれがある。そこで、補強部１２を熱伝導筒部１１の内面に沿って取り付けることにより、熱伝導筒部１１の弾性力を調整することができる。これにより、熱伝導筒１１および発熱部２０間の接触圧力と、熱伝導筒部１１および放熱部３０間の接触圧力とを、安定させることができる。この結果、発熱部２０および放熱部３０の間を、熱伝導筒部１１により安定して熱接続することができる。

したがって、熱伝導部材１０によれば、発熱部２０の熱を、発熱部２０から放熱部３０へ安定して伝導することができる。よって、発熱部２０や、当該発熱部２０を搭載する電子機器内の温度を効率よく下げることができる。

また、本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、発熱部２０は、熱伝導筒部１１と接触する発熱部側接触面２５を有する。放熱部３０は、熱伝導筒部１１に接触する放熱部側接触面３５を有する。発熱部側接触面２５および放熱部側接触面３５は、互いに向かい合うように平行に配置されている。このように、発熱部側接触面２５および放熱部側接触面３５は平行に配置されるので、熱伝導筒部１１の弾性力により、当該熱伝導筒部１１を発熱部および放熱部の双方に、より安定して密着させることができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、熱伝導筒部１１は、発熱部側接触面２５に接触する第１の筒側平面部１１１と、放熱部側接触面３５に接触する第２の筒側平面部１１２とを有する。

このように、熱伝導筒部１１が発熱部２０および放熱部３０に接触する面は平面であるので、熱伝導筒部１１と、発熱部２０および放熱部３０とを面接触させることができる。このため、円形状の熱伝導筒部１１と比較して、熱伝導筒部１１と、発熱部２０および放熱部３０とをより広い面積で、接触させることができる。よって、熱伝導筒部１１の弾性力により、当該熱伝導筒部１１を発熱部２０および放熱部３０の双方に、より安定して密着させることができる。この結果、より大きな熱をより安定して発熱部２０から放熱部３０へ伝導させることができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、補強部１２は、帯状に形成されており、熱伝導筒部１１の周方向に沿って取り付けられている。

前述の通り、熱伝導筒部１１は、発熱部２０および放熱部３０が互いに向かい合う方向（図２の矢印Ｓ）に沿って弾性変形する。したがって、熱伝導筒部１１の周方向に沿って帯状の補強部１２を取り付けることにより、熱伝導筒部１１の弾性変形の方向に沿った弾性力の調整を効率よく行うことができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、補強部１２は、帯状に交互に連結された第１の補強部１２１と第２の補強部１２２とを有する。第１の補強部１２１の剛性は、第２の補強部１２１の剛性よりも大きい。

このように、剛性が異なる部分を補強部１２に設けることにより、熱伝導筒１１の部分によって、弾性力の大きさを調整することができる。すなわち、熱伝導筒部１１のうちで、発熱部２０または放熱部３０に接触する部分では弾性力を小さくし（曲げ難くする）、接触させない部分では弾性力を大きくする（曲げ易くする）等の調整をすることができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、熱伝導筒部１１は、一対の側面部１１３を有する。この側面部１１３は、第１の筒側平面部１１１の両端部の各々および第２の筒側平面部１１２の両端部の各々を結ぶ。補強部１２は、帯状に形成されており、熱伝導筒部１１の周方向に沿って取り付けられている。また、併せて、補強部１２は、帯状に交互に連結された第１の補強部１２１と第２の補強部１２２とを有する。第１の補強部１２１の剛性は、第２の補強部１２２の剛性よりも大きい。そして、第２の補強部１２２が、一対の側面部１１３の各々の内面に沿って設けられている。

このように、第１の補強部１２１と比較して剛性の小さい第２の補強部１２２が、一対の側面部１１３の各々の内面に沿って設けられている。これにより、熱伝導筒部１１のうちで、発熱部２０または放熱部３０に接触させない部分で、接触させる部分（第１の筒側平面部１１１、第２の筒側平面部１１２）と比較して、弾性力を大きくする（曲げ易くする）ことができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、複数の補強部１２が、互いに平行になるように、所定の間隔を開けて、熱伝導筒部１１の周方向に沿って、熱伝導筒部１１に取り付けられている。

これにより、熱伝導筒部１１の延在方向に沿って、幅広い領域で、熱伝導筒部１１の弾性力を調整することができる。

本発明の第１の実施の形態における熱伝導部材１０において、熱伝導筒部１１は、グラファイトにより形成されている。これにより、簡単な材料で、熱伝導部材１０を構成できる。

＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態における熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの構成を示す外観断面図である。図９は、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの発熱部２０Ａの構成を示す外観上面図である。図１０は、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの発熱部２０Ａの構成を示す外観斜視面図である。
なお、図８〜１０では、図１〜７で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜７に示した符号と同等の符号を付している。

図８に示されるように、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂは、熱伝導部材１０と、発熱部２０Ａと、放熱部３０とを備えている。この放熱構造１００Ａは、例えば、パソコンや、サーバや、通信機器や、中継器や、基地局等の電子機器に搭載される。

ここで、図２と図８を対比する。図８では、放熱パッド２４を用いた発熱部２０Ａを用いている点で、図２と相違する。

図８に示されるように、熱伝導部材１０Ａは、発熱部２０Ａよび放熱部３０の間に設けられ、発熱部２０Ａおよび放熱部３０を熱的に接続する。

図８〜図１０に示されるように、発熱部２０Ａは、放熱部３０と向かい合うように設けられている。発熱部２０Ａは、基板２１と、電子部品２２と、第２の基板２３と、放熱パッド２４とを備えている。基板２２と第２の基板２３の材料には、例えば、ガラスエポキシ樹脂のように、熱伝導性を有する材料が用いられる。なお、基板２１および第２の基板２３は、ＰＫＧ（Package）と呼ばれることもある。発熱部２０Ａは、発熱部側接触面２５を有する。発熱部側接触面２５は、熱伝導筒部１１と接触する。より具体的には、発熱部側接触面２５は、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１と接触する。発熱部側接触面２５は、後述の放熱部側接触面２５と向かい合うように平行に配置されている。なお、図８の例では、発熱部側接触面２５は、基板２１の下面（図１および図２において紙面下側の面）に相当する。

図８〜図１０に示されるように、放熱パッド２４は、基板２１と第２の基板２２の間に設けられる。放熱パッド２４は、電子部品２２の熱を第２の基板２３を介して受け取る。そして、放熱パッド２４は、受け取った電子部品２２の熱を外気に放熱する。放熱パッド２４の材料には、例えば、シリコン系のシートやゲル状の物や、シリコンに金属粉を混ぜたものが、用いられる。放熱パッド２２は、基板２１および第２の基板２２にある程度潰して密着させて、潰し方向（面方向に直角）に熱を伝える。なお、放熱パッド２４の熱を伝える能力（熱伝導率）は、数値が高いほど良い。

以上、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの構成を説明した。

次に、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの組立方法について説明する。

まず、図３および図４を用いて説明したように、熱伝導部材１０が完成させて、熱伝導部材１０の形状を整える。

次に、図８〜図１０に示されるように、発熱部２０Ａを作成する。すなわち、電子部品２２が実装された基板２１と、第２の基板２３の間に、放熱パッド２４を配置する。

つぎに、図８に示されるように、発熱部２０Ａおよび放熱部３０の間に、熱伝導部材１０Ｂを配置する。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１を発熱部２０Ａの発熱部側接触面２５に接触させる。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２を放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触させる。これにより、発熱部２０および放熱部３０の間が、熱伝導部材１０により、熱接続される。この結果、熱伝導筒部１１を介して、発熱部２０Ａの熱を放熱部３０へ伝導することができる。このようにして、発熱部２０Ａの熱を放熱部３０で放熱することができる。

以上、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの組立方法について説明した。

次に、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの動作について説明する。

図８に示されるように、熱伝導部材１０Ｂは、発熱部２０Ａおよび放熱部３０の間に配置されている。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１は発熱部２０の発熱部側接触面２５に接触されている。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２は放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触されている。

発熱部２０Ａに電源供給することにより、電子部品２２が発熱する。この電子部品２２の熱（発熱部２０Ａの熱）は、第２の基板２３の面を介して、放熱パッド２４に伝達される。放熱パッド２４は、電子部品２２の熱の一部を放熱し、電子部品２２の熱の一部以外を、基板２１（発熱部側接触面２５）を介して、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１へ伝導する。

以降の動作は、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。

以上、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における熱伝導部材１０Ｂでは、発熱部２０Ａが放熱パッド２４を有する。これにより、発熱部２０Ａで生じる熱の一部を、放熱パッド２４で放熱することができる。このため、放熱部３０へ伝導する発熱部２０Ａの熱を少なくすることができる。この結果、熱伝導部材１０Ｂ全体としての放熱の効率を高めることができる。

また、一般的に、放熱パッドを使用する際には、当該放熱パッドを一定量で潰しながら、発熱部および放熱部の間に放熱パッドを取り付ける。このとき、放熱パッドが潰された量と、放熱パッドおよび発熱部の接触面積と、放熱パッドと放熱部の接触面積等に基づいて、負荷（反発力）が発熱部および放熱部に加わってしまっていた。
これに対して、熱伝導部材１０Ｂの放熱構造１００Ｂでは、放熱パッド２４を含めて発熱部２０Ａを構成し、さらに発熱部２０Ａおよび放熱部３０の間に、弾性を有する熱伝導部材１０Ｂを配置している。これにより、放熱パッド２４が潰されることにより生じる負荷（反発力）が放熱部３０に加わることを軽減することができる。この結果、放熱パッド２４を用いた場合でも、発熱部２０の熱を発熱部２０から放熱部３０へ安定して伝導することができる。よって、放熱パッド２４を用いた場合でも、発熱部２０や、当該発熱部２０を搭載する電子機器内の温度を効率よく下げることができる。

また、例えば、発熱部２０Ａと放熱部３０に隙間がある場合（熱伝導が悪い場合）、この隙間には空気が存在するが、空気は熱伝導が悪い。このため、発熱部２０Ａの熱が溜まる。しかし、放熱パッド２４を設けることで、当該放熱パッド２４が発熱部２０Ａ内に溜まる熱を放熱する。このため、発熱部２０Ａに溜まる熱を低減することができる。なお、発熱部２０Ａと放熱部３０に隙間が真空である場合、発熱部２０Ａと放熱部３０間の熱伝導は生じない。この場合、さらに発熱部２０Ａの熱が溜まる。したがって、放熱パッド２４を設けることで、発熱部２０Ａに溜まる熱を効率よく低減することができる。

＜第３の実施の形態＞
図１１は、本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの構成を示す外観斜視図である。図１２は、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｂの構成を示す外観図である。図１２（ａ）は、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの構成を示す外観断面図である。図１２（ｂ）は、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの構成を示す外観平面図であって、図１２（ａ）の矢視Ｚを示す図である。なお、図１１および図１２では、図１〜１０で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜１０に示した符号と同等の符号を付している。

図１１、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃは、熱伝導部材１０と、発熱部２０Ｂと、放熱部３０と、固定具４０とを備えている。この放熱構造１００Ｃは、例えば、パソコンや、サーバや、通信機器や、中継器や、基地局等の電子機器に搭載される。

ここで、図１と図１１を対比する。図１１では、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの設置状態が、図１と異なる。すなわち、図１１では、放熱部３０および熱伝導部材１０の接触面と、発熱部２０Ｂと熱伝導部材１０の接触面が、鉛直方向Ｇに対して、略平行な方向に沿って設けられている。この点で、図１１は、図１と異なる。また、図１１では、固定具４０をさらに備えている点で、図１と異なる。

図１１、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０は、発熱部２０Ｂよび放熱部３０の間に設けられ、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０を熱的に接続する。

図８〜図１０に示されるように、発熱部２０Ｂは、放熱部３０と向かい合うように設けられている。発熱部２０Ｂは、ブロック形状に形成されている。なお、発熱部２０Ｂに代えて、図１および図２で示した発熱部２０や、図８〜図１０で示した発熱部２０Ａを、用いてもよい。

図１１に示されるように、固定具４０は、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０間の距離を一定に保つように、発熱部２０Ｂおよび放熱部１０を連結して固定する。これにより、発熱部２０Ｂが、自重により、鉛直方向Ｇの下方へ落ちることを抑止できる。

このとき、熱伝導部材１０の接触圧が大きい場合、固定具４０のうち、発熱部２０Ｂ側に大きな負荷が加わる。また、固定具４０が、電気的な接続を有する場合、発熱部２０Ｂまたは放熱部３０との嵌合部に負荷が加わる。従って、放熱性能を高めるために、放熱部３０および熱伝導部材１０の接触面と、発熱部２０Ｂと熱伝導部材１０の接触面を、より大きくすることが好ましい。併せて、放熱部３０および熱伝導部材１０間の接触圧力と、発熱部２０Ｂおよび熱伝導部材１０間の接触圧力は、より小さくすることが好ましい。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの構成を説明した。

次に、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの組立方法について説明する。

まず、図３および図４を用いて説明したように、熱伝導部材１０が完成させて、熱伝導部材１０の形状を整える。

次に、図１１、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、発熱部２０Ａを準備し、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０の間に、熱伝導部材１０を配置する。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１を発熱部２０Ｂの発熱部側接触面２５に接触させる。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２を放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触させる。これにより、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０の間が、熱伝導部材１０により、熱接続される。この結果、熱伝導筒部１１を介して、発熱部２０Ｂの熱を放熱部３０へ伝導することができる。このようにして、発熱部２０Ｂの熱を放熱部３０で放熱することができる。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの組立方法について説明した。

次に、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの動作について説明する。

図１１、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、熱伝導部材１０Ｃは、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０の間に配置されている。このとき、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１は発熱部２０Ｂの発熱部側接触面２５に接触されている。同様に、熱伝導筒部１１の第２の筒側平面部１１２は放熱部３０の放熱部側接触面３５に接触されている。

発熱部２０Ｂに電源供給することにより、発熱部２０Ｂが発熱する。この発熱部２０Ｂの熱は、発熱部側接触面２５を介して、熱伝導筒部１１の第１の筒側平面部１１１へ伝導する。

以降の動作は、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。

以上、熱伝導部材１０の放熱構造１００Ｃの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第３の実施の形態における熱伝導部材１０において、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０間の距離を一定に保つように、発熱部２０Ｂおよび放熱部３０を連結して固定する固定具４０が設けられている。これにより、例えば、放熱部３０および熱伝導部材１０の接触面と、発熱部２０Ｂと熱伝導部材１０の接触面が、鉛直方向Ｇに対して、略平行な方向に沿って設けられていても、発熱部２０Ｂが、自重により、鉛直方向Ｇの下方へ落ちることを抑止できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０、１０Ｂ 熱伝導部材
１１ 熱伝導筒部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 熱伝導部材の接続構造
１１１ 第１の筒側平面部
１１２ 第２の筒側平面部
１１３ 側面部
１２ 補強部
１２１ 第１の補強部
１２２ 第２の補強部
２０、２０Ａ、２０Ｂ 発熱部
２１ 基板
２２ 電子部品
２３ 第２の基板
２４ 放熱パッド
２５ 発熱部側接触面
３０ 放熱部
３５ 放熱部側接触面
４０ 固定具

Claims (10)

1. 筒状に形成され、互いに向かい合うように配置された発熱部および放熱部の間に配置されて前記発熱部および前記放熱部の双方に接触され、前記発熱部および前記放熱部が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する熱伝導筒部と、
   前記熱伝導筒部の内面に沿って取り付けられ、前記熱伝導筒部を補強する補強部とを備え、
   前記補強部は、帯状に形成されており、前記熱伝導筒部の周方向に沿って取り付けられている熱伝導部材。
2. 筒状に形成され、互いに向かい合うように配置された発熱部および放熱部の間に配置されて前記発熱部および前記放熱部の双方に接触され、前記発熱部および前記放熱部が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する熱伝導筒部と、
   前記熱伝導筒部の内面に沿って取り付けられ、前記熱伝導筒部を補強する補強部とを備え、
   前記補強部は、帯状に交互に連結された第１の補強部と第２の補強部とを有し、
   前記第１の補強部の剛性は、前記第２の補強部の剛性よりも大きい熱伝導部材。
3. 筒状に形成され、互いに向かい合うように配置された発熱部および放熱部の間に配置されて前記発熱部および前記放熱部の双方に接触され、前記発熱部および前記放熱部が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する熱伝導筒部と、
   前記熱伝導筒部の内面に沿って取り付けられ、前記熱伝導筒部を補強する補強部とを備え、
   複数の前記補強部が、互いに平行になるように、所定の間隔を開けて、前記熱伝導筒部の周方向に沿って、前記熱伝導筒部に取り付けられている熱伝導部材。
4. 筒状に形成され、互いに向かい合うように配置された発熱部および放熱部の間に配置されて前記発熱部および前記放熱部の双方に接触され、前記発熱部および前記放熱部が互いに向かい合う方向に沿って弾性変形する熱伝導筒部と、
   前記熱伝導筒部の内面に沿って取り付けられ、前記熱伝導筒部を補強する補強部とを備え、
   前記発熱部は、前記熱伝導筒部に接触する発熱部側接触面を有し、
   前記放熱部は、前記熱伝導筒部に接触する放熱部側接触面を有し、
   前記発熱部側接触面および前記放熱部側接触面は、互いに向かい合うように平行に配置され、
   前記熱伝導筒部は、
   前記発熱部側接触面に接触する第１の筒側平面部と、前記放熱部側接触面に接触する第２の筒側平面部と、
   前記第１の筒側平面部の両端部の各々および前記第２の筒側平面部の両端部の各々を結ぶ一対の側面部とを有し、
   前記補強部は、帯状に形成されており、前記熱伝導筒部の周方向に沿って取り付けられ、かつ、
   前記補強部は、帯状に交互に連結された第１の補強部と第２の補強部とを有し、前記第１の補強部の剛性は、前記第２の補強部の剛性よりも大きく、
   前記第２の補強部が、前記一対の側面部の各々の内面に沿って設けられている熱伝導部材。
5. 前記発熱部は、前記熱伝導筒部に接触する発熱部側接触面を有し、
   前記放熱部は、前記熱伝導筒部に接触する放熱部側接触面を有し、
   前記発熱部側接触面および前記放熱部側接触面は、互いに向かい合うように平行に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
6. 前記熱伝導筒部は、前記発熱部側接触面に接触する第１の筒側平面部と、前記放熱部側接触面に接触する第２の筒側平面部とを有する請求項５に記載の熱伝導部材。
7. 前記発熱部および前記放熱部間の距離を一定に保つように、前記発熱部および前記放熱部を連結して固定する固定具が設けられる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
8. 前記発熱部は、放熱パッドを有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
9. 前記熱伝導筒部は、グラファイトにより形成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
10. 前記補強部は、帯状に形成されており、前記熱伝導筒部の周方向に沿って取り付けられている請求項２、３、５及び６のいずれか１項に記載の熱伝導部材。

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