JPH10126078A

JPH10126078A - 放熱板及び放熱装置

Info

Publication number: JPH10126078A
Application number: JP8279698A
Authority: JP
Inventors: Masaki Matsuda; 昌己松田; Masami Someno; 正巳染野; Kazuhiro Takeuchi; 和広竹内; Kozo Matsuo; 耕三松尾
Original assignee: NIPPON TEKURAITO KK; TOKAI DENSHI KOGYO KK
Current assignee: NIPPON TEKURAITO KK; TOKAI DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＰＵ等の発熱体からの熱を効率よく放熱さ
せるとともに、小型化を実現する放熱材及び放熱装置を
提供する。【解決手段】放熱板１は、略円柱状の複数の突起部３
が一列に並んだ突起列が、金属板上に複数形成され、複
数の突起列のうち、相互に隣接する突起列の間隔をＴと
し、相互に隣接する突起列のうち、一方の突起列を構成
する突起部３の半径寸法をＲ１とし、他方の突起列３を
構成する突起部の半径寸法をＲ２としたとき、Ｔ＜Ｒ１
＋Ｒ２であり、複数の突起部３が互いに接しないように
形成されている。また、放熱装置は、上記の複数の放熱
板１と、上記複数の放熱板１に形成された複数の突起部
３の上面を互いに対向して突き合わせることによって形
成される間隙に、空気流を生成する空気流生成機構とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、中央演算処理装置等の
ような発熱体に接合されて当該発熱体の熱を放熱する放
熱板及び放熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータシステムは、取扱う
情報信号の増大にともなって高速処理化が求められてい
る。そこで、このコンピュータシステムに搭載される中
央演算処理装置（以下、ＣＰＵと称する。）は、情報信
号の高速処理化が進められている。また、コンピュータ
システムは、情報信号の高速処理化とともに、小型化が
要望されている。

【０００３】このようなコンピュータシステムにおいて
使用されるＣＰＵは、半導体集積回路で構成され、高速
処理化を図るために高い周波数で動作し、大電力を消費
するので、発熱量が多くなる。この発熱量が多くなる
と、ＣＰＵは、過熱することによる熱暴走や、ＣＰＵ自
体が使用不可能になるような不都合が生ずる。さらに、
このような不都合は、ＣＰＵを搭載しているコンピュー
タシステムの故障の原因となるおそれがある。そこで、
コンピュータシステムには、ＣＰＵの発熱による過熱を
抑制するために冷却機構が必要不可欠となっている。ま
た、近年のＣＰＵの高速化及び小型化にともなって発熱
量が更に増大し、冷却機構の役割は、更に重要になって
いる。

【０００４】この冷却機構としては、ＣＰＵに接合され
て、ＣＰＵの発熱を放熱するヒートシンクが実用化され
ている。

【０００５】ヒートシンクは、ＣＰＵに接合されること
によってＣＰＵからの発熱が内部に伝導され、空気と接
触することによって放熱を行う冷却機構である。このヒ
ートシンクは、平坦な一方面をＣＰＵに接合させ、他方
面を空気と接するようになっており、一つのＣＰＵに対
して複数個接合されている。このヒートシンクの他方面
には、アルミ材からなる金属板上に複数の突起部が形成
されている。この突起部は、約７ｍｍ〜５０ｍｍの高さ
寸法で高密度に形成されている。

【０００６】このヒートシンクは、金属板上に突起部を
複数形成してるので、空気と接触する面積が大きくなっ
ている。したがって、ヒートシンクは、ＣＰＵからの発
熱を放熱して、過熱を抑制することが可能となる。

【０００７】また、冷却機構としては、上記のヒートシ
ンクと、ヒートシンクを構成する突起部間に空気流を生
成する空気流生成機構とを有する冷却機構がある。この
冷却機構は、空気流生成機構として、ヒートシンクの近
傍にファンを備えている。このファンは、駆動されるこ
とによって、空気流を生成し、ヒートシンクの発熱を強
制的に放熱させることによって放熱効率を向上させてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
コンピュータシステムの小型化が要望されているが、上
述のヒートシンクは、金属板上に約７ｍｍ〜５０ｍｍの
高さ寸法を有する突起部が形成されているために、筐体
に搭載されると、筐体自体を大きくしなければならな
い。したがって、このヒートシンクは、搭載されること
により、上記のコンピュータシステムの小型化を実現す
ることが困難になるという問題点を有している。

【０００９】また、上述のヒートシンクは、広い表面積
を得るために、高密度に突起部を形成している。したが
って、この突起部の形成工程は、複雑なものとなり、コ
ストの低減を図ることが困難であった。

【００１０】そこで、本発明は、上述のような実情に鑑
みて提案されたものであり、ＣＰＵのような発熱体から
の熱を効率よく放熱させるとともに、小型化を実現する
放熱材及び放熱装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明にかかる放熱板は、略円柱状の複数の突起部が一列
に並んだ突起列が、金属板上に複数形成され、複数の突
起列のうち、相互に隣接する突起列の間隔をＴとし、相
互に隣接する突起列のうち、一方の突起列を構成する突
起部の半径寸法をＲ１とし、他方の突起列を構成する突
起部の半径寸法をＲ２としたとき、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であ
り、複数の突起部が互いに接しないように形成されてい
るを特徴とするものである。

【００１２】ここで、上記突起部の上面の直径寸法ｒ
は、０．２５２ｍｍ≦ｒ≦１ｍｍが好適である。この突
起部の直径寸法は、０．２５２ｍｍ未満とすると、形成
することが困難となり、１ｍｍ以上とすると、空気流が
形成された際、空気流と接触する面積が小さくなる。

【００１３】この放熱板は、空気流が形成された際、空
気流を蛇行させることが可能となる。したがって、上述
の放熱板は、突起部と空気流との接触する面積が大きく
することが可能となる。

【００１４】なお、上記突起部は、表面の少なくとも一
部を粗面とすことが好ましい。このことによって放熱板
と空気流との接触する面積を更に大きくすることが可能
となる。

【００１５】また、本発明にかかる放熱装置は、略円柱
状の複数の突起部が一列に並んだ突起列が、金属板上に
複数形成され、複数の突起列のうち、相互に隣接する突
起列の間隔をＴとし、相互に隣接する突起列のうち、一
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ１とし、他
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ２としたと
き、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であり、複数の突起部が互いに接し
ないように形成されている複数の放熱板と、複数の放熱
板に形成された複数の突起部の上面を互いに対向して突
き合わせることによって形成される間隙に、空気流を生
成する空気流生成機構とを備えることを特徴とするもの
である。

【００１６】この放熱装置は、複数の放熱板の間隙に形
成される空気層に空気流を生成させることが可能とな
る。

【００１７】ここで、上記空気流生成機構は、複数の放
熱板間に形成された間隙の空気を吸引することにより空
気流を生成してもよい。

【００１８】このように空気流生成機構は、空気を吸引
するように空気流を生成することによって、外気を吸引
して、各放熱板に形成されている突起部間に空気流を生
成させることが可能となる。また、空気流生成機構は、
吸引した空気を筐体外部に直接排気するので、筐体内部
に熱を残さない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本実施の形態にかかる放熱
板及び放熱装置について図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００２０】本実施の形態にかかる放熱板１は、図１及
び図２に示すように、発熱体と接合された金属板２から
なり、この金属板２上に形成された複数の突起部３が形
成されている。なお、本実施の形態において、発熱体
は、例えば中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと称す
る。）のように、駆動することによって発熱する電子部
品である。なお、図１に示した放熱板１は、図２に示す
ように、ＣＰＵ４上に搭載されることによって外気と接
触して放熱するいわゆる自然放熱タイプの放熱板の一例
である。また、図１は、本実施の形態にかかる放熱板１
の平面図を示し、図２は、本実施の形態にかかる放熱板
１の側面図を示した図である。

【００２１】金属板２は、本実施の形態において、銅か
らなり、一方面がＣＰＵ４と接合されて、ＣＰＵ４から
の発熱を放熱する。なお、この金属板の材質は、銅のみ
ならず、アルミ材にも適用可能である。また、この金属
板２は、ＣＰＵよりも薄く形成され、例えば熱導電率の
高い両面テープによってＣＰＵ４と接合されている。こ
のように金属板２は、銅によって形成され、アルミの熱
導電率が０．５３ｃａｌ／ｃｍ²ｓ℃に対して銅の熱導
電率が０．９４１ｃａｌ／ｃｍ²ｓ℃と高いために、放
熱効果が大きくなっている。また、この金属板２は、薄
く形成されているので、冷却装置を小型化とすることが
容易となる。

【００２２】なお、本実施の形態において、突起部３を
除いた部分における金属板２の厚さ寸法ｔ１は、約０．
２ｍｍから約０．３ｍｍの範囲で形成されている。ま
た、この金属板２上に形成された突起部３の高さ寸法ｔ
２は、約０．３ｍｍから約０．７ｍｍの範囲で突起部３
が形成されている。

【００２３】さらに、この放熱板１は、金属板２を約
０．２ｍｍから約０．３ｍｍの範囲の厚さ寸法で形成さ
れ、突起部３を約０．３ｍｍから約０．７ｍｍの範囲の
高さ寸法で形成されているので、従来の放熱板よりも狭
いスペースで搭載される。したがって、この放熱板１
は、搭載される装置の小型化を容易に行うことが可能と
なる。

【００２４】この金属板２は、ＣＰＵ４と接合されるこ
とによって、ＣＰＵ４と接合された面２ａから熱を吸収
する。そして、この金属板２に吸収された熱は、金属板
２内をつたわって、各突起部３に伝導される。そして、
金属板２上に形成された各突起部３は、外気と接触する
ことによってＣＰＵ４からの発熱を放出する。

【００２５】突起部３は、外気と接触する表面の面積を
大きくするために形成され、この表面が外気と接触する
ことによって、ＣＰＵ４からの発熱を放熱するためのも
のである。また、この突起部３は、金属板２上に略円柱
状に形成されており、例えば銅等の高熱導電率を有する
材料からなる。そして、この突起部３は、金属板２上に
高密度に複数本形成されることによって空気と接触する
面積を大きくしている。

【００２６】この突起部３は、金属板２上に複数形成さ
れることによって複数の突起列を形成する。ここで、突
起部３は、図３に示すように、略円柱状の複数の突起部
が一列に並んだ複数の突起列のうち、相互に隣接する突
起列の間隔をＴとし、相互に隣接する突起列のうち、一
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ１とし、他
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ２としたと
き、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であり、上記複数の突起部が互いに
接しないように形成され、いわゆる千鳥格子状に形成さ
れている。

【００２７】また、本実施の形態において、突起部３
は、半径寸法を約０．５ｍｍとし、１ｃｍ²にて形成さ
れる数を１７１本として形成しているが、半径寸法を約
０．２５２ｍｍから約１ｍｍの範囲内で形成しても良
い。このような放熱板１は、金属板の１ｃｍ²に形成さ
れる突起部３の数は、半径寸法を０．２５２ｍｍとした
とき５１３本となり、半径寸法を１ｍｍとしたとき１２
５本となる。

【００２８】さらに、この突起部３の表面は、微小な凹
凸が形成されることによって粗面とされている。突起部
３の表面に形成された粗面は、例えばガラス粒子によっ
て磨き加工を施すことによって形成される。このよう
に、突起部３は、表面が粗面とされることによって空気
と接触する面積が大きくなっている。したがって、突起
部３は、外気と接触する面積が増大して、冷却効率を向
上させることが可能となる。

【００２９】このように構成された突起部３は、金属板
２上に高密度に形成されるとともに、表面を粗面とする
ことによって外気と接触する面積が大きくされている。
したがって、この突起部３は、接合されるＣＰＵ４から
の発熱を放熱する効果が向上されている。

【００３０】上述した放熱板１は、機械的に空冷等の処
理を施さないで、ＣＰＵ等に接合して冷却するタイプ、
いわゆる自然放熱タイプの放熱板に限らず、図４に示す
ように、複数の突起部間に空気流を生成することにより
強制的に放熱する、いわゆる強制空冷タイプの放熱板に
も適用することが可能である。

【００３１】この放熱板１は、空気流７が図４中のＡ方
向に流れると、蛇行するように空気流７を生じさせるこ
とが可能となる。このように蛇行しながら空気流７が流
れることによって、突起部３は、空気流７と接触する面
積が大きくなる。また、突起部３は、略円柱状に形成さ
れているので、空気流７が形成されたとき、空気流７と
の抵抗が少なくなる。したがって、突起部３の周囲にお
いては、空気流７の流れが円滑となり、突起部３の近傍
において速い速度で空気流が流れる。

【００３２】したがって、突起部３は、空気流７が生成
されると、空気流７が蛇行し、各突起部３と空気流７と
の接触する面積が大きくなるとともに、空気流７が円滑
に流れるので、冷却効率を大きくすることが可能であ
る。

【００３３】このように構成された放熱板１の製造は、
先ず、銅等からなる金属板２上に、いわゆる千鳥格子状
にエッチングを施し、略円柱状の突起部３を形成する。
次に、エッチングを施すことによって形成された突起部
３の表面に対してガラス粒子により磨き加工を施すこと
によって微小な凹凸を形成する。このようにガラス粒子
に磨き加工を施すことによって形成された突起部３は、
表面が粗面とされる。この後、ＣＰＵ等の発熱体と、放
熱板１とを熱伝導率の高いの両面テープによって接合す
る。

【００３４】このような放熱板１は、図５に示すような
放熱装置１０に搭載される。なお、本実施の形態におい
ては、複数の突起部間に空気流を生成することにより強
制的に放熱する、いわゆる強制空冷タイプに適用した放
熱装置について説明する。この放熱装置１０は、駆動さ
れることによって発熱する発熱体であるＣＰＵ４と、こ
のＣＰＵ４上に接合された第１の放熱板１ａ及び第２の
放熱板１ｂと、これら第１の放熱板１ａと第２の放熱板
１ｂとの間隙によって形成される空気層１１内に空気流
を生成する空気流生成装置１２とを備える。

【００３５】第１の放熱板及び第２の放熱板は、上述し
たように、金属板２ａ，２ｂ上にいわゆる千鳥格子状の
突起部３ｃ，３ｄが形成された放熱板１ａ，１ｂであ
る。これら第１の放熱板１ａ及び第２の放熱板１ｂは、
金属板２ａ，２ｂに形成された突起部３ｃ，３ｄの上面
を突き合わされることによって空気層１１を形成する。
この第１の放熱板１ａ及び第２の放熱板１ｂの一方端部
には、外気を吸入する開口部１３が形成され、第１の放
熱材１ａ及び第２の放熱板１ｂの他方端部には、空気を
吸引する吸引開口部１４が備えられている。

【００３６】空気流生成装置１２は、第１の放熱板１ａ
と第２の放熱板１ｂとによって形成された空気層１１に
空気流を生成させて、空気層１１の空気を吸入するファ
ン１５と、このファン１５によって吸入された空気を、
例えば筐体外部に排出する空気管１６とを備える。

【００３７】ファン１５は、図示しないファン駆動機構
によって駆動され、放熱板１ａ，１ｂ間に形成されてい
る空気層１１を図５中に示すＢ方向に吸引することによ
って空気流を生成させる。このファン駆動機構によって
ファン１５が駆動されると、外気が開口部１３から吸入
され、第１の放熱板１ａと第２の放熱板１ｂとの間隙に
流入する。これにより、第１の放熱板１ａと第２の放熱
板間１ｂの間隙空気流が生成する。ここで、第１の放熱
板及び第２の放熱板間に形成された空気流は、吸引開口
部１４を通過し、空気管１６を通って筐体外部に排出さ
れる。

【００３８】ここで、放熱板は、空気流が図５中に示す
Ｂ方向に流れると、各突起部３ａ，３ｂ間を蛇行するよ
うに空気流が流れる。このように蛇行しながら空気が流
れることによって突起部３ｃ，３ｄが空気と接触する面
が多くなる。また、突起部３ａ，３ｂは、略円柱状に形
成されているので、空気流が形成されたとき、空気流と
の抵抗が少なくなり、空気流の流れる速度が速くなる。

【００３９】したがって、この放熱装置１０は、各放熱
板１ａ，１ｂに形成された突起部３間に空気流を生成
し、空気流を突起部３の周囲において円滑に流すことが
可能であるので、冷却効率を大きくすることが可能であ
る。

【００４０】また、このように構成された放熱装置１０
は、ＣＰＵ４からの発熱を吸収した各放熱板３ｃ，３ｄ
により形成された空気層１１を、ファン１５によって空
気流とし、空気管１６を通過させて筐体外部に空気を排
出するので、筐体内部の空気の温度を上昇させることな
く、筐体内部の他のデバイスに熱の影響を与えないでＣ
ＰＵ４からの発熱を放熱することができる。したがっ
て、この放熱装置１０によれば、効率的にＣＰＵ４を冷
却することが可能となる。

【００４１】また、この放熱装置１０は、ＣＰＵ４から
の発熱を吸収する放熱板３を２以上積層しても、各放熱
板３が約０．５ｍｍ〜１ｍｍの厚さ寸法で形成されてい
るために、小スペース化を図ることが可能である。

【００４２】なお、放熱装置は、ファンの駆動力を制御
できるようにしても良い。この駆動力を制御することが
できるファンを備えた放熱機構は、例えば放熱板の温度
によって駆動力を制御する図示しないファン制御機構を
備えるようにする。例えば、放熱板の温度が高いとき
は、ファン制御機構は、大きな駆動力によってファンを
駆動し、放熱板の温度が低いときは、ファンの駆動力を
小さくすることによって放熱を行い、効率的にＣＰＵを
冷却することが可能となる。

【００４３】また、上述の放熱装置に備えられる放熱板
は、図５に示したような上記第１の放熱板１ａ及び第２
の放熱板１ｂに限らず、図６に示すように、２以上の放
熱板１ａ，１ｂ，１ｃを突き合わせて積層しても良い。
このとき、２つの放熱板１ａ，１ｂに挟まれるように配
設される放熱板１ｃは、両面に突起部３を形成した放熱
板を使用する。このように、２以上の放熱板を積層する
ことによって、放熱板１は、外気と接触する面積が増大
するとともに空気層１１が増大して、更に放熱効率を増
大させることが可能となる。

【００４４】また、本実施の形態にかかる放熱装置に備
えられる放熱板は、図５及び図６に示したように上記第
１の放熱板１ａの突起部が形成されている面の反対の面
にも突起部を形成しても良い。このような放熱板を備え
た放熱装置は、更に放熱効率を向上させることが可能と
なる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる放熱板は、略円柱状の複数の突起部が一列に並んだ
突起列が、金属板上に複数形成され、複数の突起列のう
ち、相互に隣接する突起列の間隔をＴとし、相互に隣接
する突起列のうち、一方の突起列を構成する突起部の半
径寸法をＲ１とし、他方の突起列を構成する突起部の半
径寸法をＲ２としたとき、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であり、複数
の突起部が互いに接しないように形成されている。この
ように、いわゆる千鳥格子状に突起部を形成することに
より、空気流が各突起部間に形成された際、空気流を蛇
行させることが可能となる。したがって、上述の放熱板
は、各放熱板間を蛇行する空気流の動きを円滑にするこ
とにより、放熱効率が向上し、寸法を小さくしても効率
的にＣＰＵ等を冷却することが可能となる。

【００４６】また、上記の突起部は、表面の少なくとも
一部を粗面とすることによって放熱板の空気との接触す
る面積を更に大きくすることが可能となり、放熱効率を
更に向上させることが可能となる。

【００４７】また、本発明にかかる放熱装置は、略円柱
状の複数の突起部が一列に並んだ突起列が、金属板上に
複数形成され、複数の突起列のうち、相互に隣接する突
起列の間隔をＴとし、相互に隣接する突起列のうち、一
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ１とし、他
方の突起列を構成する突起部の半径寸法をＲ２としたと
き、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であり、複数の突起部が互いに接し
ないように形成されている複数の放熱板と、複数の放熱
板に形成された複数の突起部の上面を互いに対向して突
き合わせることによって形成される間隙に、空気流を生
成する空気流生成機構とを備えるによって、複数の放熱
板の間隙に空気流を生成させる。ここで、この空気流
は、突起部がいわゆる千鳥格子状に形成されているの
で、突起部間を蛇行し、突起部の周囲において空気流の
動きが円滑となる。したがって、この放熱装置によれ
ば、各放熱板の寸法を小さくしても、効率的にＣＰＵ等
の放熱を行うことが可能となる。

【００４８】また、空気流生成機構は、複数の放熱板間
に形成された間隙の空気を吸引することにより空気流を
生成しても良い。この空気流生成機構は、各放熱板間に
形成された空気を吸引することによって例えば空気管に
よって筐体の外部に排出することが可能となる。したが
って、筐体内部の空気の温度を上昇させることなく、他
のデバイスに熱の影響を与えないでＣＰＵ等からの発熱
を放熱して冷却することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる放熱板の一例を示す平面図であ
る。

【図２】同放熱板が、ＣＰＵに接合された状態の一例を
示す側面概略図である。

【図３】同放熱板の一部を拡大して示す平面模式図であ
り、突起部と突起列の位置関係を示す図である。

【図４】同放熱板の一部を拡大して示す平面模式図であ
り、各突起部間を流れる空気流の軌跡を表した図であ
る。

【図５】本発明にかかる放熱装置の一例を示す概略図で
ある。

【図６】同放熱装置の他の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１放熱板、２金属板、３突起部、４ＣＰＵ、５
第１の突起列、６第１の突起列、７空気流、１０
放熱装置、１１空気層、１２空気流生成装置、１
３開口部、１４吸引開口部、１５ファン、１６
空気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内和広埼玉県熊谷市石原１丁目148番地株式会社日本テクライト内 (72)発明者松尾耕三千葉県野田市山崎2156−１東海電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円柱状の複数の突起部が一列に並んだ
突起列が、金属板上に複数形成され、上記複数の突起列のうち、相互に隣接する突起列の間隔
をＴとし、相互に隣接する突起列のうち、一方の突起列
を構成する突起部の半径寸法をＲ１とし、他方の突起列
を構成する突起部の半径寸法をＲ２としたとき、Ｔ＜Ｒ
１＋Ｒ２であり、上記複数の突起部が互いに接しないように形成されてい
ることを特徴とする放熱板。
【請求項２】上記突起部の上面の直径寸法ｒが、０．
２５２ｍｍ≦ｒ≦１ｍｍであることを特徴とする請求項
１記載の放熱板。
【請求項３】上記突起部の表面の少なくとも一部が粗
面であることを特徴とする請求項１記載の放熱板。
【請求項４】略円柱状の複数の突起部が一列に並んだ
突起列が、金属板上に複数形成され、複数の突起列のう
ち、相互に隣接する突起列の間隔をＴとし、相互に隣接
する突起列のうち、一方の突起列を構成する突起部の半
径寸法をＲ１とし、他方の突起列を構成する突起部の半
径寸法をＲ２としたとき、Ｔ＜Ｒ１＋Ｒ２であり、複数
の突起部が互いに接しないように形成されている複数の
放熱板と、上記複数の放熱板に形成された複数の突起部の上面を互
いに対向して突き合わせることによって形成される間隙
に、空気流を生成する空気流生成機構とを備えることを
特徴とする放熱装置。
【請求項５】上記空気流生成機構は、複数の放熱板間
に形成された間隙の空気を吸引することにより空気流を
生成することを特徴とする請求項４記載の放熱装置。