JPH10163660A

JPH10163660A - 空冷電子機器装置

Info

Publication number: JPH10163660A
Application number: JP8319271A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kondo; 義広近藤; Tadakatsu Nakajima; 忠克中島; Shigeo Ohashi; 繁男大橋; Susumu Iwai; 進岩井; Masayoshi Miyazaki; 正好宮崎; Shohei Fuse; 昭平布施; Kazuo Morita; 和夫森田; Hidetada Fukunaka; 秀忠福中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19
Also published as: US6185481B1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ファンを備えて発熱体である半導体
素子を冷却する空冷電子機器装置において、冷却ファン
の障害発生時の冗長性を確保し、信頼性を向上した空冷
電子機器装置を提供する。【解決手段】第１のファンと放熱フィンとを備えた半導
体素子を搭載した基板と、上記基板に冷却風を供給する
第２の冷却ファンと、前記第２の冷却ファンにより供給
される前記冷却風が前記第１の冷却ファンを介して前記
基板方向に向かうような流路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器における
冷却装置に係り、特にコンピュ−タなどの電子機器の信
頼性を向上する冷却構造と電子機器のシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年は電子機器の処理性能の高速化が著
しく、半導体の発熱量も急速に大きくなっている。コン
ピュ−タ等の空冷電子機器装置では一般に高発熱の半導
体素子であるＬＳＩパッケージに対して、フィンと冷却
ファンを一体化した冷却構造体（以下、ファン付きヒー
トシンクと呼ぶ）をこのＬＳＩパッケージに搭載して、
高い発熱量を有する半導体素子を集中して冷却すること
が行われている。また、ＬＳＩパッケージに比べ、比較
的低発熱の半導体素子であるメモリチップ等のＩＣチッ
プと上記ＬＳＩパッケージが混在して実装された基板に
対して、ＩＣチップとＬＳＩパッケージとを同時に冷却
することが行われている。

【０００３】例えば、ファン付きヒートシンクを用いた
冷却方法については、特開昭６２−４９７００に記載さ
れているように、ファン付きヒートシンクのヒートシン
クを冷却ファンの回転を考慮したように実装し、ヒート
シンクの冷却性能を向上させているものがある。

【０００４】また、特開平１−２８８９６号公報には、
同一の基板上に設置された異なる発熱量を有する半導体
素子を同時に冷却する従来技術として、高発熱体である
半導体に冷却風を供給するファンを備えたダクトと、他
の低発熱体である半導体と高発熱体である半導体とに共
通に冷却風を供給するファンとを備えた技術が記載され
ている。

【０００５】さらに、電子機器の冷却についての別の従
来技術が、実開昭６３−１６４２９４号公報に記載され
ている。この従来技術では、ファン付きヒートシンクの
冷却ファンが故障した場合に、自然対流を生じ易いよう
にヒートシンクの向きを考慮している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術１のファ
ン付きヒートシンクでは、半導体素子の発熱量が高発熱
になると、ヒートシンク自体が高温になりこれに接合し
ている冷却ファン自体も高温となる。冷却ファンの寿命
はその回転部であるベアリングの寿命に比例するため、
ファン付きヒートシンクの冷却ファンの寿命は従来技術
２乃至３に記載されているように、冷却ファンを半導体
素子から離して設けた場合と比べ極端に劣化する。

【０００７】したがって、ファン付きヒートシンクの冷
却ファンは停止する可能性は著しく大きい。しかしなが
ら、上記従来技術１ではファンが停止した場合を考慮し
ておらず、冷却風の確保ができず、半導体素子の温度は
急激に上昇し稼動できる限度を超えてしまって素子の破
壊に至るという問題点について考慮されていなかった。
さらに、ファン付きヒートシンクのフィンから排出した
冷却風が再度ファン付きヒートシンクの冷却ファンに吸
い込まれ高温の排気を還流するという問題点について考
慮されていなかった。

【０００８】従来技術２では複数のファンを備えている
が、従来技術１と同様に、これらのファンのうちでいず
れかが停止した場合は十分な冷却風が確保できなくなる
という問題については、考慮されていなかった。特に、
低発熱素子と高発熱素子とを共通に冷却するファンから
の冷却風を発熱素子を搭載した基板に平行に流している
ので、高発熱量の半導体冷却用の冷却ファンが停止した
場合、各高発熱量の半導体に対応して設けられたダクト
が影になり、下流側の低発熱の半導体に十分な冷却風が
供給できなくなり、下流側のＩＣチップの温度が極端に
上昇するという問題点についても考慮されていなかっ
た。

【０００９】従来技術３では、ファンが停止した場合を
考慮しているとはいえ、自然対流による放熱を行わせる
ものであり、近年のように半導体素子を狭い間隔で高密
度に実装した場合には、高温の空気が滞留してしまうと
いう問題については考慮されておらず、半導体素子の発
熱量が増大した場合には、別の排気ファン等の更に他の
冷却手段を設けなければないが、この点については何ら
考慮されていない。

【００１０】また、以上の従来技術では、ファンが停止
した場合には、急激な半導体の温度が上昇するので、素
子の破壊に防止するため直ちに半導体素子への電源の供
給を停止して、発熱を止めることが行われる。しかしな
がら、半導体素子が貯えたデータを考慮せずに電源を空
冷電子機器装置の使用者のデータのみならず、空冷電子
機器装置の稼動に不可欠な基本的なデータやソフトウェ
アまで破壊してしまう恐れがある。したがって、半導体
素子の稼動限度まで温度が上昇して電源の供給を停止す
るまでに、上記の必要なデータの保護を行うための十分
な時間的な猶予を作り出すことが必要となるが、このよ
うな点についても考慮がなされていなかった。

【００１１】以上のように、上述の従来技術では、異な
る発熱量の半導体素子を同一の基板上に実装した場合を
含めて、高発熱体である半導体素子に搭載されたファン
付きヒートシンクのファンが停止した場合の高発熱体へ
の冷却風の不足に関しては何ら考慮されていなかった。

【００１２】さらに、ファンの停止に伴う半導体素子の
電源を停止するまでに、必要なデータやソフトウェアを
保護する処理を行い、装置としての冗長性を確保すると
いう点について考慮されていなかった。すなわち、この
ようなデータを保護する上で好適な冷却構造について
も、データを保護するために必要なシステムの構成につ
いても何ら考慮されていなかった。

【００１３】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、その第１の目的は、異なる発熱量
を有する複数の半導体素子の冷却手段の冗長性を高め
て、信頼性を向上した空冷電子機器装置を提供すること
にある。より詳細には、半導体素子を冷却する空冷ファ
ンが停止した場合でも、この半導体素子への冷却し半導
体素子を稼動可能な温度範囲内に素子の温度を維持でき
る空気の流量を流すことができる半導体素子の冷却構造
を有する空冷電子機器装置を提供することにある。

【００１４】本発明の第２の目的は、前記半導体素子の
冷却に障害が発生しても、必要なデータを保護すること
により信頼性を向上させた空冷電子機器装置を提供する
ことである。さらに、前記必要なデータを保護する処理
を行う上で好適な半導体素子の冷却構造と処理を行うシ
ステムを備えて、信頼性を向上させた空冷電子機器装置
を提供することにある。より詳細には、冷却する空冷フ
ァンが停止した半導体素子が演算中のデータの内必要な
データを、メモリに格納して後に、メモリ毎に対応した
半導体の動作を停止させる空冷電子機器装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明による空冷電子機器装置は、基板に搭
載された発熱体である半導体素子と、該半導体素子に装
着され前記半導体素子及び基板方向に空気を吹き出す第
１の冷却ファンとを備えた空冷電子機器装置において、
上記基板に冷却風を供給する第２の冷却ファンと、前記
第２の冷却ファンにより供給される前記冷却風が前記第
１の冷却ファンを介して前記基板方向に向かうような流
路を形成したものである。または、基板上に搭載された
複数の発熱体である半導体素子と、該半導体素子毎に装
着された放熱フィンと、該フィンに装着され前記半導体
素子及び基板方向に空気を供給する第１の冷却ファンと
を備えた空冷電子機器装置において、上記基板に冷却風
を供給する第２の冷却ファンと、前記第２の冷却ファン
により供給される前記冷却風が前記基板方向に向かうよ
うな流路を形成したものである。

【００１６】さらには、前記冷却風の流路を、前記第１
のファンに対して前記第２の冷却ファンから前記第１の
冷却ファンに至る第１の流路と、前記第１のファンから
前記基板の端部に至る第２の流路とに仕切る手段とを備
えてもよい。あるいは、上記冷却風流路を仕切る手段
は、前記第１の冷却ファンが吹き出す気流が、この第１
の冷却ファンの入口に流入することを防ぐダクトとして
もよい。

【００１７】また、前記第２の冷却ファンにより供給さ
れる前記冷却風が前記基板の前記第１の冷却ファンが装
着された側と反対の側に向かうように、冷却風の流路を
設けてもよい。あるいは、前記第２の冷却ファンが前記
基板の下流側に配設してもよい。

【００１８】前記第２の目的を達成するために、本発明
による空冷電子機器装置は、基板と、この基板上に搭載
された複数の大きな発熱量を有する主半導体素子と、該
主半導体より小さな発熱量を有する従半導体素子と、前
記主半導体に装着された放熱フィンと、該フィンに装着
され前記主半導体及び基板の方向に空気を吹き出す第１
の冷却ファンとを備えた空冷電子機器装置において、上
記基板に冷却風を供給する第２の冷却ファンと、前記第
１及び第２のファンの回転数を検出する手段と、前記検
出されたファン回転数に基づいて前記ファンの異常を検
出する手段と、該異常検出手段の検出結果に基づいて主
半導体素子の動作を決定する手段とを有するものであ
る。さらに、前記主半導体素子の動作を決定する手段
は、前記異常検出手段により異常を検出されたファンに
対応した主半導体素子の動作を所定時間の後に停止させ
てもよい。

【００１９】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明による空冷電子機器装置は、少なくとも１つ基板
と、この基板上に搭載された複数の大きな発熱量を有す
るＣＰＵと、該ＣＰＵより小さな発熱量を有するメモリ
と、前記ＣＰＵに装着された放熱フィンと、該フィンに
装着され前記ＣＰＵ及び前記基板の方向に空気を吹き出
す第１の冷却ファンとを備えた空冷電子機器装置におい
て、上記基板に冷却風を供給する第２の冷却ファンと、
前記第１及び第２のファンの回転数を検出する手段と、
前記検出されたファン回転数に基づいて前記ファンの異
常を検出する手段と、該異常検出手段の検出結果に基づ
いて、前記ＣＰＵの演算データを前記メモリ、もしくは
外部の記憶装置に格納する手段と、前記データの格納が
終了して後に前記データに係るＣＰＵの動作のみを停止
する手段とを備えたものである。さらに、前記メモリ
は、前記複数のＣＰＵと接続されており、これらのＣＰ
Ｕにより相互に読み出し若しくは書き込みされるもので
ある。

【００２０】以上のような構成とすることにより、ＩＣ
チップ、ＬＳＩパッケージを有する基板にダクトを設
け、そのダクトの一端にファン付きヒートシンクの第１
の冷却ファンとは別の、基板に通風するための第２の冷
却ファンを設け、さらにそのダクトは上記第１の冷却フ
ァンに対し、その軸方向に冷却風を強制的に通すように
設置することにより、上記ファン付きヒートシンクの第
１の冷却ファンが停止した場合でもファン付きヒートシ
ンクの第１の冷却ファンが駆動している場合と同様な冷
却風の量及び流れを達成でき、ファン付きヒートシンク
まわりの冷却風の循環を防止でき、ファン付きヒートシ
ンクの冷却性能の向上とそれらを実装する空冷電子機器
装置の信頼性向上を達成できる。

【００２１】さらに、上記ダクト内に上記第１の冷却フ
ァンが入り込むことにより、ファン付きヒートシンクへ
の冷却風を完全に確保でき、さらに、ファン付きヒート
シンクの冷却性能の向上を達成できる。

【００２２】また、上記ファン付きヒートシンクが搭載
されないＩＣチップの上記ダクトの投影面上に複数個の
穴を設けたり、上記ダクトの上記第２の冷却ファン側に
複数個の穴を設ることにより、ＩＣチップにはダクトに
設けた穴より新鮮な冷却風を供給でき、ＩＣチップ間の
温度分布を均一にでき、かつ、無駄な冷却風を除去で
き、より少ない冷却風で冷却可能となり、コンピュータ
の騒音低減、小形化に有効である。

【００２３】また、上記第２の冷却ファンが上記基板の
上流側、または下流側に設置することにより、上記ファ
ン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが停止した場合
でもファン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが駆動
している場合と同様な冷却風の量及び流れを達成でき、
ファン付きヒートシンクの冷却性能の向上とそれらを実
装する空冷電子機器装置の信頼性向上を達成できる。

【００２４】さらに、上記基板が複数枚スタック実装さ
れ、該基板毎に上記ダクトを設置することにより、上記
ファン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが停止した
場合でもファン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが
駆動している場合と同様な冷却風の量及び流れを達成で
き、ファン付きヒートシンクの冷却性能の向上とそれら
を実装する空冷電子機器装置の信頼性向上を達成でき
る。

【００２５】また、上記ダクトが少なくとも２つの部品
からなり、該部品のうちの一つは上記基板からの電気信
号授受用、電力供給用のコネクタ側に設置することによ
り、基板脱着時の操作性を向上でき、脱着時間を短くで
き、空冷電子機器装置の信頼性を向上できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて、詳細に説明する。

【００２７】まず、本発明の第１の実施の形態につい
て、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本発明の
第１の実施の形態に係る空冷電子機器装置の斜視断面図
を示したものである。図２は、本発明の空冷電子機器装
置を用いたコンピュータの全体を示す斜視図である。図
３及び図４は、図１に示す空冷電子機器装置の発熱素子
の冷却風の流路を示す平面図及び縦断面図である。

【００２８】図１において、ＣＰＵラック２０にはコン
ピュータの心臓部であり、高い発熱量を有する発熱素子
であるＣＰＵ（中央演算処理装置）が実装されているＣ
ＰＵＢＯＸ２４、供給電圧である交流を直流に変換する
ＡＣ／ＤＣコンバータ２６、この直流電圧をさらに細分
化するＤＣ／ＤＣコンバータ２５、図面では見えていな
いがデータの出し入れを行うＩＯパッケージ、およびこ
れらの実装物から生じる熱量を外気まで移動するための
冷却ファンが複数個実装されている。

【００２９】さらに、上記ＣＰＵＢＯＸ２４には少なく
とも上記高発熱素子であるＣＰＵがＬＳＩパッケージと
して実装された基板４、および図面では見えていない
が、ＣＰＵが計算したデータを記憶するメモリーパッケ
ージ、バスアダプター、ＣＰＵの計算速度を制御するオ
シュレータがプラッタ１３上に実装されている。本実施
の形態では、基板４はこのプラッタ１３を中央として左
右に２枚ずつ実装されているが、本発明は、この構成に
限定されるものではない。

【００３０】また、上記基板４には、少なくとも上記高
発熱素子であるＬＳＩパッケージ及び相対的にＬＳＩパ
ッケージよりは発熱量の小さいＩＣチップが複数個実装
され、前記ＬＳＩパッケージには第１の冷却ファンとフ
ィンが一体化したファン付きヒートシンクが実装されて
いる。さらに、基板４の間には上記の基板上の発熱素子
に供給される冷却風の流路を構成するダクト７が設けら
れている。このダクト７の上流側、または下流側には基
板４及び基板上の発熱素子の冷却用の第２の冷却ファン
が設けられている。

【００３１】本実施の形態では、冷却風１０の流れは基
板４が配設された側から吸い込み、ＣＰＵＢＯＸ２４を
通ってＣＰＵラック２０に向かって左側面から排出する
ものと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２６を通って後方に排出するものとがある。

【００３２】また、図２に示すように、本発明による空
冷電子機器装置を備えたコンピュータにおいては、図１
に示したＣＰＵラック２０の他、電源ラック２２、操作
ラック２１がキャビネット１９に実装される。また、操
作ラック２１には複数の外部記憶装置、例えば、ＤＡＴ
（デジタルオーデオテープレコーダ）２３が複数台実装
している。

【００３３】次に、図３に図１に示した基板４を１枚実
装した場合について、冷却風の流路の平面図及び縦断面
図により冷却風の流れとその作用について説明する。

【００３４】図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１に
示したＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を示している。基板４に
はＬＳＩパッケージ１、ＩＣチップ３、及び信号授受、
電力供給用のコネクタ５が実装されている。ダクト７の
一端には基板４の冷却用の第２の冷却ファン６が設けら
れ、ダクト７に固定されている。また、ダクト７には上
記第１の冷却ファン１８とフィン３０が一体化したファ
ン付きヒートシンク２の外形寸法より大きな穴が開けら
れ、その穴８からファン付きヒートシンク２の一部分が
ダクト７内に入り込んでいる。

【００３５】さらに、基板４のＬＳＩパッケージ１と反
対面のＩＣチップ３に対して、ダクト７に設けられたフ
ァン付きヒートシンク２の穴８とは別の穴９が開けられ
ている。なお、基板４にＩＣチップ３が実装されず、Ｌ
ＳＩパッケージ１のみの場合、この穴９からは余分な冷
却風が吹出すことになるので、穴９を無くしてもよい。

【００３６】冷却風１０が、第２の冷却ファン６の吸気
口から入り込み、穴８へ向かう過程で、一時的にダクト
７内の圧力が外気圧より高圧となる。こうして、ファン
付きヒートシンク２が備えられた穴８およびＩＣチップ
３冷却用の穴９から冷却風１０が吹き出す。なお、ファ
ン付きヒートシンク２に流入する冷却風１０はファン付
きヒートシンク２に組み込まれている第１の冷却ファン
１８から流入し、ファン付きヒートシンク２のフィン３
０を通過して、ＬＳＩパッケージ１が実装されている基
板４面のＩＣチップ３に冷却風１０が流れるようになっ
ている。このとき、第１の冷却ファン１８に流入する直
前でダクト７内部より低圧となる。

【００３７】ＩＣチップ３はＬＳＩパッケージ１の処理
性能を高めるため、ＬＳＩパッケージ１の周囲を取り囲
みＬＳＩパッケージ１とＩＣチップ３とのアクセス時間
をできるだけ短くするように実装されている。本実施の
形態のファン付きヒートシンク２のフィン３０は、冷却
風１０を第１の冷却ファン１８の風圧特性を有効に利用
してＩＣチップ３方向へ流出できるように、第１の冷却
ファン１８を中心として放射状に削られ、ＩＣチップ３
へ向かう冷却風１０を高速にして、ＩＣチップ３を冷却
している。

【００３８】前記ダクト７は、第２のファン６から吹き
出して基板方向へ向かってファン付きヒートシンク２へ
流入する冷却風１０の流路をなしている。このダクト７
による流路内を第２の冷却ファン６から吹き出した冷却
風１０が第１の冷却ファン１８まで漏れなく送達される
ので、本空冷電子機器装置を冷却するに必要な冷却風１
０の流量が最小限となる。

【００３９】さらには、ダクト７がファン付きヒートシ
ンク２のフィン３０から排出されれた冷却風１０が再度
ファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１８に吸
い込まれること、すなわちヒートシンク２を通過して温
度が上昇した冷却風１０が還流して再帰的にＬＳＩパッ
ケージ１の温度が上昇することを防止している。なお、
このファン付きヒートシンク２のフィン３０は従来用い
られてる平行平板フィン、ピンフィンでも対応できる。

【００４０】また、ＩＣチップ３冷却用の穴９から流出
した冷却風１０の流れは、ＬＳＩパッケージ１の搭載さ
れていない基板４面に実装されたＩＣチップ３の表面に
高速で衝突する。従って、このＩＣチップ３は空気との
熱伝達が良好となり、基板４に平行に流す場合と比べ、
素子の放熱量を増大させ素子温度を低下させる。

【００４１】さらには、第２のファンは第１のファンと
同等の流量、若しくは差圧能力を有するものとしてもよ
い。両者の送風能力を互いに無駄にすることなく冷却風
をＣＰＵ１に送ることができるので、第１のファンと第
２のファンとによる冷却効率がより向上する。また、第
２のファンから第１のファンへ至る間に発生する冷却気
流の圧力損失を考慮して、第２のファンの能力を第１の
ファンより高く設定することで、両者の送風効率を最大
限とすることもできる。

【００４２】また、ファン付きヒートシンク２はＬＳＩ
パッケージ１の発熱量が高発熱になると、フィン３０自
体が高温になり、フィン３０に接合している第１の冷却
ファン１８自体も高温となる。冷却ファンの寿命はその
回転部であるベアリングの寿命に比例するため、ファン
付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１８の寿命は装
置に実装されている第２の冷却ファン６に比べ、極端に
劣化する。従って、ファン付きヒートシンク２の第１の
冷却ファン１８が停止する可能性が大であり、その点に
ついて考慮する必要がある。

【００４３】基板４に平行に流していた従来技術２、３
では、第１の冷却ファン３０が停止した場合には、第２
のファンである共通空冷ファンからの冷却風は、この上
流側の発熱素子や発熱素子への集中冷却手段のダクトが
影になり、下流側のＩＣチップ３に十分に供給されなく
なり、下流側のＩＣチップ３の温度が極端に上昇すると
いう問題点が生じる。

【００４４】この点を解決するために、第２の冷却ファ
ン６の冷却容量を増加させると、第２の冷却ファン６の
大型化につながり、装置自体の騒音増大にもつながる。
さらに、ＬＳＩパッケージ１、若しくはＩＣチップ３の
素子温度が急激に上昇する。

【００４５】一方、本発明では、第２の冷却ファン６と
第１の冷却ファン１８は、ダクト７により形成された冷
却風１０の流路上に流れ方向に沿って備えられているの
で、このファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン
１８が停止した場合でも、第２の冷却ファン６からの冷
却風がファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１
８を通してヒートシンクまで達する。さらに、ダクト７
が上記の冷却風１０が基板若しくは発熱素子の方向へ向
かうように流路を構成しており、結果として冷却風１０
はファン付きヒートシンクへ流入してヒートシンクを介
して基板４上に吹き出される。

【００４６】すなわち、ファン付きヒートシンク２の第
１の冷却ファン１８が停止した場合でも、冷却風１０が
ファン付きヒートシンク２の上部、第１の冷却ファン１
８の入口から基板方向へ通風できるのでＬＳＩパッケー
ジの冷却が可能となる。さらに、この冷却風１０は、螺
旋状にフィンを切られたヒートシンク２から吹出してＩ
Ｃチップ３を冷却するので、ＣＰＵ１の周囲のＩＣチッ
プ３も冷却できる。しかも、冷却風１０はヒートシンク
２の周囲にヒートシンク２を中心にほぼ均等に吹き出す
ので、従来技術２、３のように、ダクトや、高発熱素子
自体が障害物となって冷却風１０を遮ることがなく、均
等にＩＣチップ３が冷却される。

【００４７】以上のように、第２のファン６からの冷却
風１０の流路が第１のファン１８を通り基板４へ向かう
ように、ダクト７を設けることにより、第１のファン１
８が停止した場合でも、冷却風１０を第１のファン１８
及び穴８、９を通して、基板上の発熱素子に供給するこ
とができ、ＬＳＩパッケージ１及びＩＣチップの素子温
度の上昇を抑制することができる。

【００４８】したがって、ＬＳＩパッケージ１の素子温
度がＬＳＩパッケージ１を稼動できる許容温度の上限ま
で上昇するまでに、第１のファン１８が停止したＬＳＩ
パッケージに対応したデータ、たとえばＯＳ（オペレー
ティングシステム）、ユーザーが使用しているプログラ
ムやユーザーが作成したデータを外部の記憶装置に保存
したり、移送したりするのに、十分な時間を作ることが
できる。

【００４９】次に、図４を用いて、上記の実施の形態に
加えて基板４のＬＳＩパッケージ１が実装された面の反
対の面に設けられたＩＣチップ３を冷却する冷却風１０
の流路を備えた形態を説明する。図４が図３に示す実施
の形態と異なる点は、基板のＬＳＩパッケージ１が実装
された面と反対の面に実装されたＩＣチップ３に対する
冷却風流路を備えた点である。

【００５０】図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３の場
合と同様、図１に示した電子機器に搭載された場合のＡ
−Ａ方向断面、Ｂ−Ｂ方向断面を示している。基板４に
はＬＳＩパッケージ１、ＩＣチップ３、及び信号授受、
電力供給用のコネクタ５が実装されている。ダクト７の
一端には第２の冷却ファン６が設けられ、ダクト７に固
定されている。また、ダクト７には上記ファン付きヒー
トシンク２の外形寸法より大きな穴が開けられ、その穴
８からファン付きヒートシンク２の一部分がダクト７内
に入り込んでいる。さらに、基板４のＬＳＩパッケージ
１と反対面のＩＣチップ３には、図３の場合と異なり、
ダクト７がＩＣチップ３を覆うように設けられ、ファン
付きヒートシンク２の穴８とは別の穴９が、ＩＣチッ
プ３の投影面上に開けられている。

【００５１】上方の基板４のＬＳＩパッケージ１の搭載
されていない面に実装されたＩＣチップ３は下方の基板
４のＬＳＩパッケージ１の熱のあおりを受けて、下方の
それに比べ、冷却性能を向上させる必要がある。

【００５２】本実施の形態では、ダクト７の上方の基板
４ではＩＣチップ３の投影面にＩＣチップ３冷却用の穴
９を設けてＩＣチップ３への冷却風流路を作ることで、
その冷却風１０が、ＬＳＩパッケージ１の搭載されてい
ない基板４面に実装されたＩＣチップ３に高速で衝突す
る。従って、このＩＣチップ３は空気との熱伝達が良好
となり、基板に平行に冷却風を流す方式に比べ、温度を
低減できる。

【００５３】なお、図３及び４に示した実施例では第２
の冷却ファン６がファン付きヒートシンク２の上流側に
位置していたが、この第２の冷却ファン６がファン付き
ヒートシンク２の下流側に位置する場合（図１に示すＣ
−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面の場合）も同様である。

【００５４】上述した本発明の効果を、実際に測定して
検証したものを以下に示す。図９に図６の実施例を用い
た場合の冷却風量と（素子温度−基板吸気温度）、静圧
特性の関係を示す。ＬＳＩパッケージからの発熱量は１
００Ｗ程度、ＩＣチップからの発熱量は２Ｗ程度であ
る。図９中の実線は本発明の実施例であるダクト方式、
破線は冷却風を基板間に平行に流す従来方式である。ま
た、丸印は第２の冷却ファンとファン付きヒートシンク
の両方が駆動した場合、四角はファン付きヒートシンク
の第１の冷却ファンが停止し、第２の冷却ファンのみが
駆動した場合である。また、静圧特性のグラフの一点鎖
線は外形寸法１２０ｍｍ角、厚さ３８ｍｍのプロペラタ
イプの冷却ファンの特性である。さらに、許容温度はＬ
ＳＩパッケージ、ＩＣチップの正常動作保証温度から換
算して、今回の場合７０℃程度である。

【００５５】冷却ファンの特性曲線とダクト方式、従来
方式の流路特性曲線の交点が動作点と呼ばれ、この動作
点での風量における温度が動作温度となる。従って、第
２の冷却ファンとファン付きヒートシンクの両方が駆動
した場合、ＬＳＩパッケージの（素子温度−基板吸気温
度）、ＩＣチップの（素子温度−基板吸気温度）、冷却
風量はそれぞれ、ダクト方式の場合５４℃、５１℃、
０．９６ｍ３／ｍｉｎ程度、従来方式の場合５５℃、５
７℃、１．８８ｍ３／ｍｉｎ程度である。一方、ファン
付きヒートシンクの第１の冷却ファンが停止し、第２の
冷却ファンのみが駆動した場合、上記と同様に、ダクト
方式の場合６１℃、６２℃、０．８４６ｍ３／ｍｉｎ程
度、従来方式の場合７５℃、７３℃、１．８４ｍ３／ｍ
ｉｎ程度である。すなわち、ファン付きヒートシンクの
第１の冷却ファン停止前後のＬＳＩパッケージおよびＩ
Ｃチップの温度上昇は従来方式ではそれぞれ、２０℃、
２２℃程度と大きくなっているのに対し、ダクト方式で
はそれぞれ、７℃、１１℃程度と従来方式の場合の３５
〜５０％程度と小さい。ダクト方式の場合、ファン付き
ヒートシンクの第１の冷却ファンが停止し、第２の冷却
ファンのみが駆動した場合でも動作保証温度以下に抑え
ることができるが、従来方式の場合ではファン付きヒー
トシンクの第１の冷却ファンが停止し、第２の冷却ファ
ンのみが駆動した場合には動作保証温度を越えてしま
い、信頼性を著しく害する結果となる。従って、従来方
式では第２の冷却ファンを今回検討したものより大きな
ものとする必要があり、騒音の増加につながる。一方、
ダクト方式では今回検討した第２の冷却ファンより冷却
能力の低い冷却ファンに換えることが可能であり、騒音
の低減にもなる。

【００５６】また、図１０に図９の場合のファン付きヒ
ートシンクの第１の冷却ファン停止後の経過時間とＬＳ
ＩパッケージおよびＩＣチップの（素子温度−基板吸気
温度）の変化を示す（第２の冷却ファンの外形寸法１２
０ｍｍ角、厚さ３８ｍｍのプロペラタイプの冷却ファ
ン）。基板間に平行に流す従来方式では、第１の冷却フ
ァン停止後、急激な温度上昇を生じ、動作保証を許容す
る温度を１、２分程度で超過するのに対し、本発明のダ
クト方式ではファン付きヒートシンクの第１の冷却ファ
ンが停止しても許容温度を超えることはなく、第１の冷
却ファン停止後の急激な温度上昇がなく、半導体素子の
寿命を向上できる。

【００５７】また、従来方式ではファン付きヒートシン
クの第１の冷却ファンが停止した場合、１、２分程度で
装置をすぐに停止しなければならず、その際、第１の冷
却ファンに異常モード検出用のセンサは必ず備えなけれ
ばならない。一方、本発明のダクト方式では空冷電子機
器装置をすぐに停止させる必要はなく、通常使用と同じ
停止ができる。また、第１の冷却ファン停止を検出する
センサは、不要な場合がある。

【００５８】次に、第２の実施の形態を図５乃至図７を
用いて説明する。図５乃至図７は、本発明の第３の実施
の形態に係る空冷電子機器装置の冷却風流路の断面図で
ある。図５及び図６は、基板４を２枚備えた空冷電子機
器装置の冷却風の流路と基板との実装を断面図として示
したものである。図７は、基板４をプラッタ１３の両側
に２枚ずつスタック実装して備えた空冷電子機器装置の
冷却風の流路と基板との実装を断面図として示したもの
である。

【００５９】図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図４の場
合と同様、図１に示した電子機器に搭載された場合のＡ
−Ａ方向断面、Ｂ−Ｂ方向断面を示している。

【００６０】図５が図３及び図４に示す実施の形態と異
なる点は、図１の基板４が２枚実装した場合、すなわち
図４の基板４が２枚になった点である。この図５におい
ても、図４の場合と同様に基板４にはＬＳＩパッケージ
１、ＩＣチップ３、及び信号授受、電力供給用のコネク
タ５が実装されている。上方の基板４のＬＳＩパッケー
ジ１と反対面のＩＣチップ３には図４の場合と同様なＩ
Ｃチップ３冷却用の穴９がある。また、下方の基板４の
Ｉパッケージ１と反対面のＩＣチップ３には図３の場合
と同様にＩＣチップ３冷却用の穴９が設けられている。

【００６１】このように流路を構成した場合の冷却風１
０の流れは、上下の各基板のＬＳＩパッケージ１が設け
られた面と反対側のＩＣチップ３に対しても冷却風１０
が供給されることを除いて、基本的に図４に示す実施の
形態のそれと同じである。

【００６２】そして、このような冷却風流路をダクト７
により構成することで、たとえ基板４同士が近接して、
ファン付きヒートシンク２とそれと向かい合った基板４
の隙間が狭い場合でも、冷却風１０は確実にファン付き
ヒートシンク２を介して基板４上に供給され、ＬＳＩパ
ッケージ１及びＩＣチップ３を冷却できる。すなわち、
基板４とファン付きヒートシンク２との隙間に冷却風１
０が滞留することなく、第１と第２の冷却ファンの冷却
性能を最大限に利用することができる。なお、このファ
ン付きヒートシンク２のヒートシンクは従来用いられて
る平行平板フィン、ピンフィンでも対応できる。

【００６３】さらに、本実施の形態でも第２の実施の形
態と同様に、ＩＣチップ３冷却用の穴９を設けること
で、冷却風１０をＬＳＩパッケージ１の搭載されていな
い基板４面に実装されたＩＣチップ３に高速で衝突させ
てＩＣチップ３の上面に平行に冷却風１０をあてるより
放熱量を大きくして冷却することができる。

【００６４】図６には、図５に示した実施の形態の他の
様態を平面図として示す。ダクト７部は図１のＡ−Ａ断
面である。図５と同じ記号については説明を省略する。
図６に示した実施の形態では、上方、下方の基板４とも
ＬＳＩパッケージ１と反対面のＩＣチップ３には図４の
場合と同様なＩＣチップ３冷却用の穴９がある。

【００６５】この冷却用穴９を通じて、上方、下方の両
方の基板のＬＳＩパッケージ１の裏側のＩＣチップ３に
対して冷却風１０が供給され、基板４の実装の位置によ
る冷却性能の偏りをなくすることができる。

【００６６】また、本実施の形態においても、第２のフ
ァンは第１のファンとの流量の総和と同等の流量、若し
くは差圧能力を有するものとしてもよい。このようにす
ることで、両者の送風能力を互いに無駄にすることな
く、最適な送風の効率で冷却風をＣＰＵ１に送ることが
できる。この時、第２のファンから第１のファンへ至る
間に発生する冷却気流の圧力損失を考慮して、第２のフ
ァンの能力を第１のファンの流量若しくは差圧能力の総
和より高く設定することで、両者の送風効率を最大限と
することができる。

【００６７】なお、図５乃至６の実施例では第２の冷却
ファン６がファン付きヒートシンク２の下流側に位置し
ていたが、この第２の冷却ファン６がファン付きヒート
シンク２の上流側に位置する場合（図１のＡ−Ａ断面）
も同様の効果を奏することができる。

【００６８】また、第２の冷却ファン６が基板４の上流
側にある場合には、基板４とこのファン６との距離が近
接していると、基板４と第２の冷却ファン６の軸（冷却
ファン６を回転するモータの軸）とが冷却風１０の流れ
方向について重なる位置に装着されると、この基板に対
する風量が他の位置と比べ小さくなり、十分な冷却が行
われなくなる。第２の冷却ファン６が基板４の下流側に
配置される場合には、冷却風１０がファンにより吸い出
されるので、基板４と第２の冷却ファン６の軸（冷却フ
ァン６を回転するモータの軸）との相対位置によらず、
均等な量の冷却風１０を各基板４に与える事ができる。

【００６９】以上述べてきたように、本発明によれば、
ファン付きヒートシンク２を有する基板４が積層されて
実装された(スタック実装された）場合でも、実装空間
で空気を停留させずに基板４上のすべての発熱素子に冷
却風を供給して、この素子と空気との熱伝達を良好にし
て、素子温度を均一にすることができる。

【００７０】次に、図７に図１の基板４が４枚、プラッ
タ１３を境に、２枚ずつ実装した場合について平面図と
して示す。ダクト７部は図１のファン付きヒートシンク
２中央部での切断面である。図５、６の場合と同様、基
板４にはＬＳＩパッケージ１、ＩＣチップ３、及び信号
授受、電力供給用のコネクタ５が実装されている。ま
た、ダクト７には上記ファン付きヒートシンク２の外形
寸法より大きな穴が開けられ、その穴８からファン付き
ヒートシンク２の一部分がダクト７内に入り込んでい
る。このように、実装することにより、計算性能を図
５、６の場合の２倍程度にすることができ、ダクト方式
を容易に適用できる。

【００７１】次に、本発明の第３の実施の形態について
図８を用いて説明する。図８は、本発明の第４の実施の
形態に係る空冷電子機器装置の冷却風流路を示す縦断面
図及び平面図である。

【００７２】この実施の形態は、図８に示すように同一
基板上に複数のＬＳＩパッケージを、例えば、螺旋状に
削られたフィン３０ファン付きヒートシンク２と、この
ファン付きヒートシンク２の他に平行平板フィンタイプ
１４、ピンフィンタイプ１５と、ＩＣチップ３とが実装
された基板４と、これらの発熱素子に対する冷却風１０
の流路を構成するダクト７を備えたものである。

【００７３】この平行平板フィンタイプ１４、ピンフィ
ンタイプ１５には上記の螺旋状フィン３０のファン付き
ヒートシンク２の場合と同様、第１の冷却ファン１８が
各ヒートシンクの上面に組み込まれている。ダクト７に
はファン付きヒートシンク２冷却用の穴８、平行平板フ
ィン冷却用穴１６、ピンフィン冷却用穴１７がそれぞれ
のヒートシンクの外形寸法より大きく開けられ、その穴
８からファン付きヒートシンク２、平行平板フィンタイ
プ１４、ピンフィンタイプ１５の一部分がダクト７内に
入り込んでいる。

【００７４】冷却風１０の流れは、第２の冷却ファン６
の吸気口から入り込み、ダクト７内の圧力が高圧とな
り、ファン付きヒートシンク２、平行平板フィンタイプ
１４、ピンフィンタイプ１５冷却用の穴から冷却風は吹
き出す。なお、ファン付きヒートシンク２、平行平板フ
ィンタイプ１４、ピンフィンタイプ１５に流入する冷却
風１０はファン付きヒートシンク２、平行平板フィンタ
イプ１４、ピンフィンタイプ１５に組み込まれている第
１の冷却ファン１８から流入し、ファン付きヒートシン
ク２、平行平板フィンタイプ１４、ピンフィンタイプ１
５のヒートシンクを通過して、ＬＳＩパッケージ１が実
装されている基板４面のＩＣチップ３に冷却風１０が流
れるようになっている。

【００７５】螺旋状のフィン３０を含むファン付きヒー
トシンク２、平行平板フィンタイプ１４、ピンフィンタ
イプ１５はＬＳＩパッケージ１の発熱量が高くなると、
ヒートシンク自体が高温になり、ヒートシンクに接合し
ている冷却ファン自体も高温となる。従って、前記第１
の実施の形態の場合と同様に、第２及び第３の実施の形
態においても、ファン付きヒートシンク２の第１の冷却
ファン１８が停止する可能性が大である。

【００７６】基板４に平行に流していた従来方式ではフ
ァン付きヒートシンク２、平行平板フィンタイプ１４、
ピンフィンタイプ１５の冷却ファンが停止した場合、こ
のファン付きヒートシンク２、平行平板フィンタイプ１
４、ピンフィンタイプ１５が影になり、下流側のＩＣチ
ップ３に十分な冷却風１０が供給できなくなり、下流側
のＩＣチップ３の温度が極端に、かつ急激に上昇すると
いう問題点が生じる。

【００７７】このため、ファン１８が停止したＬＳＩパ
ッケージ１に対応して稼動していたＩＣチップ３のみな
らず、その周囲のＬＳＩパッケージやＩＣチップの温度
も上昇してしまうので、従来は１つのファンが停止すれ
ば、直ちに基板４への電源の供給を停止して、基板４上
の全ての半導体素子の稼動を止めることが行われてい
た。この場合には、停止前にＩＣチップ３やＬＳＩパッ
ケージ１内に貯えられていたデータは、ほとんど保護さ
れないか、保護されても装置を再起動した場合に必要最
小限のデータだけとなる可能性が大きい。

【００７８】この点を解決するためには、第２の冷却フ
ァン６の冷却容量を増加させる必要があり、冷却ファン
の大型化につながり、装置自体の騒音増大にもつなが
る。

【００７９】一方、本発明では、第２の冷却ファン６と
第１の冷却ファン１８は、ダクト７により形成された冷
却風１０の流路上に流れ方向に沿って備えられている。
さらに、ダクト７が上記の冷却風１０が基板若しくは発
熱素子の方向へ向かうように流路を構成している。した
がって、前記実施の形態１の場合と同様に、結果として
冷却風１０はファン付きヒートシンクへ流入してヒート
シンクを介して基板４上に吹き出される。

【００８０】すなわち、基板上のいずれかの第１の冷却
ファン１８が停止した場合でも、ダクト７により第２の
冷却ファン６が、基板上のファン付きヒートシンク２、
平行平板フィンタイプ１４、ピンフィンタイプ１５の冷
却ファンの役目を果たすことができる。この場合でも、
冷却風１０がファン付きヒートシンク２の上部、第１の
冷却ファン１８の入口から基板方向へ通風でき、さらに
ヒートシンク２から吹出してを冷却できるので、ＬＳＩ
パッケージ１及びＩＣチップ３の冷却が可能となる。し
かも、冷却風１０はヒートシンク２の周囲にヒートシン
ク２を中心にほぼ均等に吹き出すので、均等にＩＣチッ
プ３が冷却できる。さらに、ダクト７が上記の冷却風１
０が基板若しくは発熱素子の方向へ向かうように流路を
構成しており、結果として冷却風１０はファン付きヒー
トシンクへ流入してヒートシンクを介して基板４上に吹
き出される。

【００８１】したがって、基板４上のいずれかの第１の
ファン１８が停止しても、ＬＳＩパッケージ１の温度の
上昇を抑制することができる。よって、ＬＳＩパッケー
ジ１の素子温度がＬＳＩパッケージ１を稼動できる許容
温度の上限まで上昇するまでに、基板４への電源の供給
を停止することなく、ＬＳＩパッケージ１とこのＬＳＩ
パッケージに対応したＩＣチップ３とが保持していたデ
ータを外部の記憶装置、あるいは他のＬＳＩパッケージ
１やＩＣチップ３へ保存したり、移送したりするのに、
十分な時間を作ることができる。

【００８２】上記の本願の構成をとることにより、複数
のＬＳＩパッケージ１を基板４上に備える場合に、いず
れかのファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１
８が停止した場合でも、冷却風１０がファン付きヒート
シンク２の上部、第１の冷却ファン１８の入口から基板
方向へ通風できるのでＬＳＩパッケージ１、及びＩＣチ
ップ３、基板４を冷却できる。このため、ＬＳＩパッケ
ージ１および、ＩＣチップ３の素子温度が、急激に上昇
することを抑制できるので、、複数のＬＳＩパッケージ
１のいずれかが停止しても、基板上の全ての素子への電
源を停止することなく、該当する素子への電源の供給を
停止するのみでよい。さらに、稼動するための上限に達
するまでに、これらのＬＳＩパッケージ１、ＩＣチップ
３内に貯えられたデータを、他の記憶装置に保存、もし
くは移送する処理を行わせることができる。

【００８３】なお、図８の実施例は１枚、片面実装の例
であるが、スタック実装、両面実装に関しても同様のこ
とがいえる。

【００８４】次に、本発明の第５の実施の形態を、図１
２、１４を用いて説明する。図１２は、本発明の第５の
実施の形態に係る空冷電子機器装置における冷却ファン
停止時のデータ保護の処理の流れ図である。図１４は、
本発明の第５の実施の形態に係る空冷電子機器装置の構
成を示すブロック図である。この図１４に示した装置の
動作の流れを示したものが図１２である。

【００８５】図１４では、上記ファン付きヒートシンク
の冷却ファンが停止した場合に、上述したデータの保護
を行う制御系の構成を示している。この図において、コ
ンピュータ３３はコントロールパネル３８、制御基板４
６、ハードディスク４３、主電源３４、第１のＣＰＵ部
４１、第２のＣＰＵ部である４２等により構成されてい
る。このＣＰＵ部は装置の仕様により変動し、ＣＰＵ部
の本発明は、ＣＰＵ部の数により限定されるものではな
い。

【００８６】コントロールパネル３８は、エラー表示部
３９、ブザー４０等を備えている。また、制御基板４６
は、冷却ファンの識別部３６、冷却ファンにもうけられ
たエンコーダ等の回転数検出器からの出力を検知するパ
ルス波形回数の測定部３５、およびコンピュータ３３内
部の温度もしくは湿度を測定するセンサ４７、例えばサ
ーミスタなどによる空気温度を測定する機能（４８）を
備えている。ハードディスク４３にはデータ４４、例え
ば、コンピュータ３３のユーザーのソフトウェアや計算
の結果、ＯＳ等が記録されており、適宜読み出し／書き
込みされている。コントロールパネル３８、制御基板４
６、ハードディスク４３、打１のＣＰＵ部４１、第２の
ＣＰＵ部４２はそれぞれ主電源３４とつながっており、
電力を個別に供給されている。

【００８７】第１のＣＰＵ部４１と第２のＣＰＵ部４２
はほぼ同一の構成を有しており、それぞれ、ＣＰＵ１と
メモリー３、および第１の冷却ファン１８がある。ま
た、第１の冷却ファン１８には電力供給用線３１（プラ
ス、マイナス２本）と回転数検知用線３２（１本）が設
けられており、電力供給用線３１は主電源３４と接続さ
れており、一方、回転数検知用線３２は制御基板４６上
に設けられたパルス波形回数の測定部３５と接続されて
おり、このパルス波形回数の測定部３５では、送られて
きたパルスからファンの異常検出をおこなう。

【００８８】なお、この図面には図示していないが、コ
ンピュータ３３には、ＣＰＵ部４１、４２を冷却する第
２の冷却ファン６が備えられており、主電源部３４から
電力を供給されている。さらに第１の冷却ファン１８と
同様に、回転数検知器からの出力をパルス波形回数の測
定部３５に送られてファンの回転数が検知される。

【００８９】この第２のファン６は前述したとおり複数
の第１の冷却ファン１８に冷却風１０を供給しており、
その流量や差圧能力は第１の冷却ファン１８と比べ通常
ははるかに大きい。また、第２の冷却ファン６は第１の
冷却ファン１８と異なり、ＣＰＵ部４１、４２の主な熱
源であるＣＰＵ１から離れて配設されている。よって、
熱源であるＣＰＵからの熱による直接的な影響は小さい
ので、熱による寿命の短縮といった、信頼性の低下の問
題は小さい。

【００９０】したがって、第２の冷却ファン６が停止す
る頻度は第１の冷却ファン１８と比べて極めて小さい
が、一方で停止した場合にはすべてのＣＰＵが共通に冷
却風１０の風量の低下の影響を受け、素子破壊が生じる
範囲が極めて大きいため、第２の冷却ファンが停止した
ことが検知されると、直ちにすべてのＣＰＵ部への電力
の供給を停止して、コンピュータ３３の装置全体を停止
する。この点では、従来行われてきた技術と同等であ
る。そこで、以下では、第１のファンが停止した場合に
ついての本発明の空冷電子機器装置の制御系の動作につ
いて説明する。

【００９１】第１のＣＰＵ部４１、第２のＣＰＵ部４２
上のＣＰＵ１はメモリー３からのデータを受け取り、計
算処理し、そのデータをメモリー３に蓄えている。これ
らのデータはＣＰＵ１、若しくはここに図示していない
メモリコントローラによりハードディスク４３へデータ
４４として転送される。また、メモリー３は他のＣＰＵ
部のＣＰＵ１とも接続されており、貯えたデータへの他
のＣＰＵからの読み書きを可能にしている。また、第１
の冷却ファン１８は制御基板４６の冷却ファン識別部３
６と接続されており、例えば２進法表示されることによ
り、パルス波形回数の検出部３５により回転数を検出し
ている冷却ファンがどれなのかを識別することができ
る。

【００９２】このような構成による、本発明の第５の実
施の形態の作用を以下に説明する。制御基板４６のパル
ス波形回数の測定部３５はコントロールパネル３８に設
けられたエラー表示部３９、およびブザー４０と接続さ
れている。よって、ＣＰＵ部４１、４２上のいずれかの
第１の冷却ファン１８が停止、若しくはその回転数が減
少したことがパルスの波形回数の測定部３５において回
転異常として測定されると、制御基板４６がコントロー
ルパネル３８に信号を出して、筐体上のエラー表示部３
９にＣＰＵ１の異常の発生を表示させて、コンピュータ
３３の使用者に知らせる。また、筐体上のコントロール
パネルではなく、このコンピュータ３３に、端末が接続
されている場合には、端末上に異常の発生を表示しても
よい。

【００９３】さらに、回転数異常が検知されたＣＰＵ部
のＣＰＵ１が演算に用いているデータや、演算結果のデ
ータを貯えられているメモリ３内のこれらのデータを、
他のＣＰＵ部上のＣＰＵ１に読み取らせて、該ＣＰＵ内
部あるいは他のＣＰＵ部上のメモリ３内部やハードディ
スク４３上に待避するようにＣＰＵ１に指令する。この
データのなかには、コンピュータの主電源を停止した後
に再度起動するときに必要なデータも含まれている。さ
らに、ハードディスク４３は制御基板４６と接続されて
おり、データ４４がハードディスク４３に蓄えられるた
かどうかモニタすることが可能である。そして、データ
４４の待避が完了したことが確認されれば、主電源がフ
ァン１８の停止したＣＰＵへの電力の供給を停止する。
この時、温度センサ４７により内部の温度を測定すると
同時に、ファンが停止したと検知されたＣＰＵ１の素子
温度の変化を測定し、その時間変化から素子温度の稼動
可能な上限に達するまでの時間を予測して、待避するべ
きデータを選択できるようにしてもよい。

【００９４】前述のように本願の構成によれば、いずれ
かのファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１８
が停止した場合でも、冷却風１０がファン付きヒートシ
ンク２を介して基板方向へ通風されるので、素子温度
が、急激に上昇することが抑制され、複数のＬＳＩパッ
ケージ１のいずれかが停止しても、基板上の全ての素子
への電源を停止することなく、該当する素子への電源の
供給を停止するのみでよい。さらに、素子温度が稼動で
きる上限の温度に達するまでに、必要なデータを他のＣ
ＰＵ、メモリ内部や外部記憶装置に待避するのに十分な
時間を作り出すことが可能である。

【００９５】さらに、ＣＰＵクロックの値を変化させ
て、前記温度上限に達する時間を長くするように調節し
てもよい。

【００９６】次に図１２を用いて、本実施の形態におけ
る上記ファン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが停
止した場合の、本発明の空冷電子機器装置の制御の流れ
に関する実施例を以下に説明する。常時、第１の冷却フ
ァンの識別を行う（ステップ１）。その識別したファン
の０．５秒間隔でパルス波形回数を測定し、その２倍が
ファン回転数に相当する（ステップ２）。その回転数が
冷却ファンの定格回転数であるかどうかを判別する（ス
テップ３）。この場合、判別条件として定格回転数の±
１０％を目安とする。この判別がＹＥＳの場合、ステッ
プ１のファンの識別に戻る。また、この判別がＮＯの場
合、冷却ファンの異常を検出する（ステップ４）。この
冷却ファンの異常検出が連続２回行われたかどうかの判
別を行う（ステップ５）。この判別がＮＯの場合、ステ
ップ１の冷却ファンの識別に戻る。また、この判別がＹ
ＥＳの場合、筐体上のコントロールパネルの表示部を点
滅させ、ブザーでユーザに異常を知らせる（ステップ
６）。さらに、異常検出した冷却ファンを装着したＣＰ
Ｕ部のメモリーに蓄積されたデータを他のＣＰＵへ待避
させる（ステップ７）。さらに、異常検出した冷却ファ
ンを装着したＣＰＵ部への電気信号、供給電力を停止さ
せる（ステップ８）。すなわち、第１の冷却ファン１８
停止後の該ＣＰＵ１の局所温度上昇を防止することがで
きる。次に、他のＣＰＵへ待避したデータをハードディ
スク等の記録体に転送する（ステップ９）。コンピュー
タをこのまま、継続して稼働するかどうかの判別を行う
（ステップ１０）。この判別がＹＥＳなら、停止した第
１の冷却ファンを搭載しているＣＰＵ基板を電気的に、
完全に遮断させる（ステップ１１）。その後、ステップ
１の第１の冷却ファンの識別に戻る。また、この判別が
ＮＯであるなら、主電源を切り、コンピュータを停止さ
せる（ステップ１２）。従って、システムシャットダウ
ンのための一定時間を確保することがでる。さらに、そ
の後、コンピュータを再起動させるかどうかを判別する
（ステップ１３）。この判別がＹＥＳなら、ステップ１
１の停止した第１の冷却ファンを搭載しているＣＰＵ基
板を電気的に、完全に遮断させ、ステップ１の第１の冷
却ファンの識別に戻る。また、この判別がＮＯであるな
らば、コンピュータは停止した状態となる（ステップ１
４）。

【００９７】本実施の形態の以上のような構成によれ
ば、第１の冷却ファン１８が停止した後の該冷却ファン
１８に対応したＣＰＵ１が局所的にその温度を上昇させ
ることを防止でき、システムシャットダウンするまでに
必要なデータを保護するための所定時間を確保できる。
さらに、データを保護して後に、該ＣＰＵ部のみを電気
的に遮断できるので、再度起動する時に必要なデータが
失われることなく、コンピュータ３３の信頼性を最大限
に向上させることができる。

【００９８】数の測定部３５において回転異常として測
定されると、制御基板４６がコントロールパネル３８に
信号を出して、筐体上のエラー表示部３９にＣＰＵ１の
異常の発生を表示させて、コンピュータ３３の使用者に
知らせる。また、筐体上のコントロールパネルではな
く、このコンピュータ３３に、端末が接続されている場
合には、端末上に異常の発生を表示してもよい。

【００９９】さらに、回転数異常が検知されたＣＰＵ部
のＣＰＵ１が演算に用いているデータや、演算結果のデ
ータを貯えられているメモリ３内のこれらのデータを、
他のＣＰＵ部上のＣＰＵ１に読み取らせて、該ＣＰＵ内
部あるいは他のＣＰＵ部上のメモリ３内部やハードディ
スク４３上に待避するようにＣＰＵ１に指令する。この
データのなかには、コンピュータの主電源を停止した後
に再度起動するときに必要なデータも含まれている。さ
らに、ハードディスク４３は制御基板４６と接続されて
おり、データ４４がハードディスク４３に蓄えられるた
かどうかモニタすることが可能である。そして、データ
４４の待避が完了したことが確認されれば、主電源がフ
ァン１８の停止したＣＰＵへの電力の供給を停止する。
この時、温度センサ４７により内部の温度を測定すると
同時に、ファンが停止したと検知されたＣＰＵ１の素子
温度の変化を測定し、その時間変化から素子温度の稼動
可能な上限に達するまでの時間を予測して、待避するべ
きデータを選択できるようにしてもよい。

【０１００】前述のように本願の構成によれば、いずれ
かのファン付きヒートシンク２の第１の冷却ファン１８
が停止した場合でも、冷却風１０がファン付きヒートシ
ンク２を介して基板方向へ通風されるので、素子温度
が、急激に上昇することが抑制され、複数のＬＳＩパッ
ケージ１のいずれかが停止しても、基板上の全ての素子
への電源を停止することなく、該当する素子への電源の
供給を停止するのみでよい。さらに、素子温度が稼動で
きる上限の温度に達するまでに、必要なデータを他のＣ
ＰＵ、メモリ内部や外部記憶装置に待避するのに十分な
時間を作り出すことが可能である。

【０１０１】さらに、ＣＰＵクロックの値を変化させ
て、前記温度上限に達する時間を長くするように調節し
てもよい。

【０１０２】次に図１２を用いて、本実施の形態におけ
る上記ファン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが停
止した場合の、本発明の空冷電子機器装置の制御の流れ
に関する実施例を以下に説明する。常時、第１の冷却フ
ァンの識別を行う（ステップ１）。その識別したファン
の０．５秒間隔でパルス波形回数を測定し、その２倍が
ファン回転数に相当する（ステップ２）。その回転数が
冷却ファンの定格回転数であるかどうかを判別する（ス
テップ３）。この場合、判別条件として定格回転数の±
１０％を目安とする。この判別がＹＥＳの場合、ステッ
プ１のファンの識別に戻る。また、この判別がＮＯの場
合、冷却ファンの異常を検出する（ステップ４）。この
冷却ファンの異常検出が連続２回行われたかどうかの判
別を行う（ステップ５）。この判別がＮＯの場合、ステ
ップ１の冷却ファンの識別に戻る。また、この判別がＹ
ＥＳの場合、筐体上のコントロールパネルの表示部を点
滅させ、ブザーでユーザに異常を知らせる（ステップ
６）。さらに、異常検出した冷却ファンを装着したＣＰ
Ｕ部のメモリーに蓄積されたデータを他のＣＰＵへ待避
させる（ステップ７）。さらに、異常検出した冷却ファ
ンを装着したＣＰＵ部への電気信号、供給電力を停止さ
せる（ステップ８）。すなわち、第１の冷却ファン１８
停止後の該ＣＰＵ１の局所温度上昇を防止することがで
きる。次に、他のＣＰＵへ待避したデータをハードディ
スク等の記録体に転送する（ステップ９）。コンピュー
タをこのまま、継続して稼働するかどうかの判別を行う
（ステップ１０）。この判別がＹＥＳなら、停止した第
１の冷却ファンを搭載しているＣＰＵ基板を電気的に、
完全に遮断させる（ステップ１１）。その後、ステップ
１の第１の冷却ファンの識別に戻る。また、この判別が
ＮＯであるなら、主電源を切り、コンピュータを停止さ
せる（ステップ１２）。従って、システムシャットダウ
ンのための一定時間を確保することがでる。さらに、そ
の後、コンピュータを再起動させるかどうかを判別する
（ステップ１３）。この判別がＹＥＳなら、ステップ１
１の停止した第１の冷却ファンを搭載しているＣＰＵ基
板を電気的に、完全に遮断させ、ステップ１の第１の冷
却ファンの識別に戻る。また、この判別がＮＯであるな
らば、コンピュータは停止した状態となる（ステップ１
４）。

【０１０３】本実施の形態の以上のような構成によれ
ば、第１の冷却ファン１８が停止した後の該冷却ファン
１８に対応したＣＰＵ１が局所的にその温度を上昇させ
ることを防止でき、システムシャットダウンするまでに
必要なデータを保護するための所定時間を確保できる。
さらに、データを保護して後に、該ＣＰＵ部のみを電気
的に遮断できるので、再度起動する時に必要なデータが
失われることなく、コンピュータ３３の信頼性を最大限
に向上させることができる。

【０１０４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るので以下に記載されるような効果を奏する。

【０１０５】ＩＣチップ、ＬＳＩパッケージを有する基
板にダクトを設け、そのダクトの一端にファン付きヒー
トシンクの第１の冷却ファンとは別の、基板に通風する
ための第２の冷却ファンを設け、さらにそのダクトは上
記第１の冷却ファンに対し、その軸方向に冷却風を強制
的に通すように設置することにより、上記ファン付きヒ
ートシンクの第１の冷却ファンが停止した場合でもファ
ン付きヒートシンクの第１の冷却ファンが駆動している
場合と同様な冷却風の量及び流れを供給できる。

【０１０６】さらに、ファン付きヒートシンクまわりの
冷却風の循環を防止でき、ファン付きヒートシンクの冷
却性能の向上とそれらを実装する空冷電子機器装置の信
頼性向上となる。

【０１０７】また、ＬＳＩパッケージ１および、ＩＣチ
ップ３の素子温度が、急激に正常に上昇することを抑制
できるので、、複数のＬＳＩパッケージ１のいずれかが
停止しても、基板上の全ての素子への電源を停止するこ
となく、該当する素子への電源の供給を停止するのみで
よい。さらに、稼動するための上限に達するまでに、こ
れらのＬＳＩパッケージ１、ＩＣチップ３内に貯えられ
たデータを、他の記憶装置に保存、もしくは移送する処
理を行わせることができる。

【０１０８】また、上記ファン付きヒートシンクが搭載
されないＩＣチップの上記ダクトの投影面上に複数個の
穴を設けたり、上記ダクトの上記第２の冷却ファン側に
複数個の穴を設ることにより、ＩＣチップにはダクトに
設けた穴より新鮮な冷却風を供給でき、ＩＣチップ間の
温度分布を均一にでき、かつ、無駄な冷却風を除去で
き、より少ない冷却風で冷却可能となり、コンピュータ
の騒音低減、小形化できる。

【０１０９】また、上記ダクトが少なくとも２つの部品
からなり、該部品のうちの一つは上記基板からの電気信
号授受用、電力供給用のコネクタ側に設置することによ
り、基板脱着時の操作性を向上でき、脱着時間を短くで
き、空冷電子機器装置の信頼性向上となる。

【０１１０】さらに、第１の冷却ファン１８が停止した
後の該冷却ファン１８に対応したＣＰＵ１が局所的にそ
の温度を上昇させることを防止でき、システムシャット
ダウンするまでに必要なデータを保護するための所定時
間を確保できる。さらに、データを保護して後に、該Ｃ
ＰＵ部のみを電気的に遮断できるので、再度起動する時
に必要なデータが失われることなく、コンピュータ３３
の信頼性を最大限に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空冷電子機器
装置を示すコンピュータの斜視弾絵面図である。

【図２】本発明を適用したコンピュータの斜視図であ
る。

【図３】図１に示す空冷電子機器装置の発熱素子の冷却
風の流路を示す平面図及び縦断面図である。

【図４】図１に示す空冷電子機器装置の発熱素子の別の
冷却風の流路を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る空冷電子機器
装置の冷却風流路の断面図である。

【図６】本発明による他の実施例を示す空冷電子機器装
置の冷却風流路の断面図である。

【図７】本発明による他の実施例を示す空冷電子機器装
置の冷却風流路の断面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る空冷電子機器
装置の冷却風流路の断面図である。

【図９】本発明による空冷電子機器装置における冷却風
量と温度差、静圧の関係を示す図である。

【図１０】本発明による空冷電子機器装置における第１
の冷却ファン停止後の経過時間と素子の温度上昇の関係
を示す図である。

【図１１】本発明の他の一実施例を示す冷却風流路の平
面図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る空冷電子機
器装置における冷却ファン停止時のコンピュータの制御
の流れ図である。

【図１３】ＣＰＵ基板に平行に流す従来例である。

【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る空冷電子機
器装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ファン付きヒートシンク、３…メモリ
ー、４…ＣＰＵ基板、５…コネクタ、６…第２の冷却フ
ァン、７…冷却風誘導体、８…穴（ＣＰＵ）、９…穴
（メモリー）、１０…冷却風、１３…プラッタ、１４…
平行平板フィンタイプ、１５…ピンフィンタイプ、１６
…平行平板フィン冷却用穴、１７…ピンフィン冷却用
穴、１８…第１の冷却ファン、１９…キャビネット、２
０…ＣＰＵラック、２１…操作ラック、２２…電源ラッ
ク、２３…ＤＡＴ（デジタルオーデオテープレコー
ダ）、２４…ＣＰＵＢＯＸ、２５…ＤＣ／ＤＣコンバー
タ、２６…ＡＣ／ＤＣコンバータ、２７…冷却風誘導体
上部、２８…冷却風誘導体下部、３０…フィンである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩井進神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者宮崎正好神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者布施昭平神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者森田和夫神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者福中秀忠神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に搭載された発熱体である半導体素子
と、該半導体素子に装着され前記半導体素子及び基板方
向に空気を吹き出す第１の冷却ファンとを備えた空冷電
子機器装置において、上記基板に冷却風を供給する第２
の冷却ファンと、前記第２の冷却ファンにより供給され
る前記冷却風が前記第１の冷却ファンを介して前記基板
方向に向かうような流路を形成したことを特徴とする空
冷電子機器装置。
【請求項２】基板上に搭載された複数の発熱体である半
導体素子と、該半導体素子毎に装着された放熱フィン
と、該フィンに装着され前記半導体素子及び基板方向に
空気を供給する第１の冷却ファンとを備えた空冷電子機
器装置において、上記基板に冷却風を供給する第２の冷
却ファンと、前記第２の冷却ファンにより供給される前
記冷却風が前記基板方向に向かうような流路を形成した
ことを特徴とする空冷電子機器装置。
【請求項３】前記冷却風の流路を、前記第１のファンに
対して前記第２の冷却ファンから前記第１の冷却ファン
に至る第１の流路と、前記第１のファンから前記基板の
端部に至る第２の流路とに仕切る手段とを備えたことを
特徴とする請求項１または２記載の空冷電子機器装置。
【請求項４】上記冷却風流路を仕切る手段は、前記第１
の冷却ファンが吹き出す気流が、この第１の冷却ファン
の入口に流入することを防ぐダクトであること特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の空冷電子機器装
置空冷電子機器装置。
【請求項５】前記第２の冷却ファンにより供給される前
記冷却風が前記基板の前記第１の冷却ファンが装着され
た側と反対の側に向かうように、冷却風の流路を設けた
ことを特徴とする上記請求項１〜３のいずれか１項に記
載の空冷電子機器装置。
【請求項６】前記第２の冷却ファンが前記基板の下流側
に配設されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
１項に記載の空冷電子機器装置。
【請求項７】基板と、この基板上に搭載された複数の大
きな発熱量を有する主半導体素子と、該主半導体より小
さな発熱量を有する従半導体素子と、前記主半導体に装
着された放熱フィンと、該フィンに装着され前記主半導
体及び基板の方向に空気を吹き出す第１の冷却ファンと
を備えた空冷電子機器装置において、上記基板に冷却風
を供給する第２の冷却ファンと、前記第１及び第２のフ
ァンの回転数を検出する手段と、前記検出されたファン
回転数に基づいて前記ファンの異常を検出する手段と、
該異常検出手段の検出結果に基づいて主半導体素子の動
作を決定する手段とを有することを特徴とする空冷電子
機器装置。
【請求項８】前記主半導体素子の動作を決定する手段
は、前記異常検出手段により異常を検出されたファンに
対応した主半導体素子の動作を所定時間の後に停止させ
ることを特徴とする請求項７記載の空冷電子機器装置。
【請求項９】少なくとも１つ基板と、この基板上に搭載
された複数の大きな発熱量を有するＣＰＵと、該ＣＰＵ
より小さな発熱量を有するメモリと、前記ＣＰＵに装着
された放熱フィンと、該フィンに装着され前記ＣＰＵ及
び前記基板の方向に空気を吹き出す第１の冷却ファンと
を備えた空冷電子機器装置において、上記基板に冷却風
を供給する第２の冷却ファンと、前記第１及び第２のフ
ァンの回転数を検出する手段と、前記検出されたファン
回転数に基づいて前記ファンの異常を検出する手段と、
該異常検出手段の検出結果に基づいて、前記ＣＰＵの演
算データを前記メモリ、もしくは外部の記憶装置に格納
する手段と、前記データの格納が終了して後に前記デー
タに係るＣＰＵの動作のみを停止する手段とを備えたこ
とを特徴とする空冷電子機器装置。
【請求項１０】前記メモリは、前記複数のＣＰＵと接続
されており、これらのＣＰＵにより相互に読み出し若し
くは書き込みされることを特徴とする請求項９記載の空
冷電子機器装置。