JPH10284862A - 半導体冷却用放熱フィンを搭載した電子機器装置 - Google Patents

半導体冷却用放熱フィンを搭載した電子機器装置

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JPH10284862A
JPH10284862A JP8908797A JP8908797A JPH10284862A JP H10284862 A JPH10284862 A JP H10284862A JP 8908797 A JP8908797 A JP 8908797A JP 8908797 A JP8908797 A JP 8908797A JP H10284862 A JPH10284862 A JP H10284862A
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JP
Japan
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cooling air
cpu
cooling
memory
fin
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JP8908797A
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Yoshihiro Kondo
義広 近藤
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CPUに搭載されたファン付きヒートシンクの
冷却ファン駆動電力の確保と配線作業の扱い、メンテナ
ンス時の基板の脱着作業に対する噴流ダクトの操作性に
ついては問題があり、その点に関しては何ら考慮されて
いない。 【解決手段】メモリー,CPUを有する基板に該CPU
に搭載された放熱フィンに冷却ファンを設けずに、装置
全体を冷却する冷却ファンのみを冷却風の駆動源とし、
噴流ダクトを用いずに、該放熱フィンの形状が上記CP
Uの半導体素子の外形寸法より大きく、上記放熱フィン
の一面のみが全て開口し、該開口面に上記冷却ファンの
冷却風を強制的に通す冷却風制御体を有し、上記メモリ
ーに、上記冷却ファンの冷却風を強制的に噴出する小穴
を上記冷却風制御体および上記放熱フィンの底部に設け
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータなど
の電子機器装置における冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ等の電子機器装置では一般
に高発熱の半導体素子であるCPUに対しては、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)を該CPUに搭載して、CPU
に比べ比較的低発熱の半導体素子であるメモリーも該フ
ァン付きヒートシンクの冷却風を用いて冷却している。
また、メモリーと上記CPUが混在し、両面または片面
実装した基板に対しては、噴流ダクトという冷却風誘導
体を用いて冷却している。
【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 号公報に記載の
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。
【0004】また、メモリーとCPUが混在し、両面ま
たは片面実装した基板では噴流ダクトの冷却方法につい
ては、特開平4−162497 号公報に記載のように、メモリ
ー,CPUの発熱量に応じた開口面積の小孔を噴流ダク
トに設け、噴流をメモリー,CPUに衝突させ、温度分
布の均一化を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、CP
Uに搭載されたファン付きヒートシンクの冷却ファン駆
動電力の確保と配線作業の扱い、さらに、噴流ダクト搭
載を装着した場合、メンテナンス時の基板の脱着作業に
対する噴流ダクトの操作性については問題があり、その
点に関しては何ら考慮されていない。
【0006】本発明は、メモリー,CPUの高発熱化に
伴い、余分な駆動電力,配線作業をなくすとともに、メ
ンテナンス時を考慮し、電子機器装置の操作性,信頼性
の向上を目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、メモリー,CPUを有する基板に該CPUに搭載さ
れた放熱フィンに冷却ファンを設けずに、装置全体を冷
却する冷却ファンのみを冷却風の駆動源とし、噴流ダク
トを用いずに、該放熱フィンの形状が上記CPUの半導体
素子の外形寸法より大きく、上記放熱フィンの一面のみ
が全て開口し、該開口面に上記冷却ファンの冷却風を強
制的に通す冷却風制御体を有し、上記フィンの装着され
ていないメモリーに、上記冷却ファンの冷却風を強制的
に噴出する小穴を上記冷却風制御体および上記放熱フィ
ンの底部に設けたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】メモリー,CPUを有する基板に
該CPUに搭載された放熱フィンに冷却ファンを設けず
に、装置全体を冷却する冷却ファンのみを冷却風の駆動
源とし、噴流ダクトを用いずに、該放熱フィンの形状が
上記CPUの半導体素子の外形寸法より大きく、上記放
熱フィンの一面のみが全て開口し、該開口面に上記冷却
ファンの冷却風を強制的に通す冷却風制御体を有し、上
記フィンの装着されていないメモリーに、上記冷却ファ
ンの冷却風を強制的に噴出する小穴を上記冷却風制御体
および上記放熱フィンの底部に設けることにより、余分
な駆動電力,配線作業をなくすとともに、メンテナンス
時を考慮し、電子機器装置の操作性,信頼性の向上が図
れる。
【0009】以下、本発明の実施例の構成およびその作
用効果を説明する。まず、図1は本発明の一実施例の斜
視図を示したものである。ここで、CPUラック20に
はコンピュータの心臓部であるCPU(中央演算処理装
置)が実装されているCPU部24,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,
詳細は図示していないがデータの出し入れを行うIOパ
ッケージ群49、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50a,50b,
50cが実装されている。
【0010】さらに、上記CPU部24にはCPU基板
4、および図面では見えていないがCPUで計算したデ
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3次元実装されている。本実施例ではCPU基板4
は4枚実装されている。また、このCPU基板4の枚数
の増減で電子機器装置の処理性能は変化する。
【0011】また、上記CPU基板4には後述するよう
に、CPU,メモリーが複数個実装され、CPUには放
熱フィン51が搭載されている。図面では、この放熱フ
ィン51は平行平板フィンであるが、ピンフィン等の放
熱フィンでもよい。さらに、放熱フィン51には冷却風
制御体7がその上部,左右両側面、および下流側一端に
設けられている。本実施例の放熱フィン51は平行平板
フィンであるので、左右両側面の冷却風制御体7は放熱
フィン51の端部フィンで代用される。図面では見えて
いないがメモリーの投影面の位置に、冷却風制御体7お
よび放熱フィン51のベース部に小穴が開けられてい
る。
【0012】本実施例の冷却風10の流れはFRONT
側から吸い込み、CPU部24を通り、DC/DCコン
バータ25,AC/DCコンバータ26を通ってREA
R側に排出する。
【0013】図2(a),(b)に図1のCPU基板4
を1枚実装した場合のA−A断面、及びBーB断面を示
す。CPU基板4にはCPU1,メモリー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。CP
U1にはその外形寸法より大きな形状を持った放熱フィ
ン51が熱伝導シート、またはグリース等を介在させ、
CPU1裏面のバックプレート52とネジ等で固定され
ている。冷却風制御体7は放熱フィン51の上端、およ
び一端に取り付けられている。この冷却風制御体7は放
熱フィン51と同じ材料である必要はなく、テープ状の
ものを張り付けてもよい。該放熱フィン51のベース部
にはメモリー3の投影位置に小穴53が開けられてい
る。この小穴53の形状はメモリー3の発熱量、及び実
装位置から矩形,円形,長矩形等となっている。さら
に、CPU基板4はCPU部を構成する板金54に装着
されたガイドレール55により保持され、コネクタ5に
よりプラッタ13(図1)に装着される。
【0014】冷却風10の流れについて説明する。CP
U1搭載面側への冷却風10は図1の冷却ファンによ
り、その上流側の板金54に開けられたスリット孔56
で絞られて、放熱フィン51に強制的に送り込まれる。
その後、冷却風10は放熱フィン51間に沿って流れ
る。放熱フィン51は、その上部および下流一端に設け
られた冷却風制御体7により、一種の冷却風10のチャ
ンバの役割となっている。従って、放熱フィン51のベ
ース部に設けられた小穴53により、その小穴53から
高速の冷却風10が下流側のメモリー3に供給される。
下流側のメモリー3に当たった冷却風10は下流側の板
金54に開けられた長矩形孔57から排出され、図1の
AC/DCモジュールに流れる。
【0015】また、CPU1裏面側の冷却風10はCP
U1搭載面側の場合と同様、図1の冷却ファンによりそ
の上流側の板金54に開けられたスリット孔56で絞ら
れて、その面に実装されたメモリー3に高速の噴流とし
て衝突する。その後、冷却風10は、CPU1のバック
プレート52を通り、下流側のメモリー3へ流れる。こ
の際、下流側の板金54に開けられた長矩形孔57によ
り、下流側のメモリー3近傍のみを流れる。さらに、C
PU1搭載面側の場合と同様、図1のAC/DCモジュ
ールに流れる。
【0016】上記構造により、冷却風10の上流側の板
金54に開けられたスリット孔56により、むだな冷却
風10をなくし、冷却風10の有効活用ができる。さら
に、放熱フィン51の上部および下流一端に設けられた
冷却風制御体7と、放熱フィン51のベース部に設けら
れた小穴53の形状により、その小穴53からの冷却風
10を均一、または制御でき、下流側のメモリー3の冷
却を十分に行うことができる。また、CPU1裏面側の
下流側のメモリー3に対しては、下流側の板金54に開
けられた長矩形孔57により、冷却風10が下流側のメ
モリー3近傍のみに流れるため、下流側のメモリー3の
冷却を十分に行うことができる。
【0017】以上のように、放熱フィン51をその搭載
してるCPU1よりも、大きな形状とし、その放熱フィ
ンの51の上部及び下流側の一端に冷却風制御体7を設
け、放熱フィン51のベース部にメモリー3の投影面上
にその発熱量、及び実装位置に応じた小穴53を設け
る。さらに、冷却風10の上流側のCPU基板4を支え
ているガイドレール55の取り付けている板金54に
は、CPU1搭載面側では放熱フィン51の幅,高さと
同じ形状、裏面側ではメモリー3の実装幅にスリット孔
56を設け、下流側の板金54にはメモリー3の実装幅
に長矩形孔57を設けることにより、ファン付きヒート
シンクの冷却ファンの余分な駆動電力,配線作業をなく
すとともに、噴流ダクトがないため、CPU基板4のメ
ンテナンス時を考慮し、電子機器装置の操作性,信頼性
の向上が図られる。
【0018】次に、図3は図1のCPU基板4を4枚ス
タック実装した場合のA−A断面(図1)である。図2
の場合とほとんど同じであり、異なった構造のみを説明
する。放熱フィン51の上端に装着した冷却風制御体7
にそのCPU基板4のスタック実装された次(図3では
上方)のCPU基板4のCPU1裏面側のメモリー3を
冷却するための小穴53がその投影面上に設けられてい
る。さらに、上流側の板金54に設けられたCPU1裏
面側のメモリー3の冷却用のスリット孔56が、図3で
は4枚のCPU基板4のうち一番下のCPU基板4以外
では不要である。
【0019】冷却風10の流れについて説明する。図3
の4枚のCPU基板4のうち一番下のCPU基板4のC
PU1裏面側での冷却風10の流れは、図2の場合と同
様であるため、説明を省略する。他の箇所の冷却風10
は図1の冷却ファンにより、その上流側の板金54に開
けられたスリット孔56で絞られて、放熱フィン51に
強制的に入り込む。その後、冷却風10は放熱フィン5
1間に沿って流れる。放熱フィン51は、その上部およ
び下流一端に設けられた冷却風制御体7により、一種の
冷却風10のチャンバの役割となっている。従って、放
熱フィン51のベース部及び冷却風制御体7に設けられ
た小穴53により、その小穴53から高速の冷却風10
をそのCPU基板4及びその上のCPU基板4のメモリ
ー3に供給できる。その後、冷却風10は下流側の板金
54に開けられた長矩形孔57から排出し、図1のAC
/DCモジュールに流れる。
【0020】上記構造により、冷却風10の上流側の板
金54に開けられたスリット孔56により、むだな冷却
風10をなくし、冷却風10の有効活用ができる。さら
に、放熱フィン51の上部および下流一端に設けられた
冷却風制御体7と、放熱フィン51のベース部及び冷却
風制御体7に設けられた小穴53の形状により、その小
穴53からの冷却風10を均一、または制御でき、下流
側のメモリー3の冷却を十分に行うことができる。
【0021】以上のように、放熱フィン51をその搭載
してるCPU1よりも、大きな形状とし、その放熱フィ
ンの51の上部及び下流側の一端に冷却風制御体7を設
け、放熱フィン51のベース部及び冷却風制御体7にメ
モリー3の投影面上にその発熱量、及び実装位置に応じ
た小穴53を設ける。さらに、冷却風10の上流側のC
PU基板4を支えているガイドレール55の取り付けて
いる板金54には、放熱フィン51の幅,高さと同じ形
状にスリット孔56を設け、下流側の板金54にはメモ
リー3の実装幅に長矩形孔57を設けることにより、フ
ァン付きヒートシンクの冷却ファンの余分な駆動電力,
配線作業をなくすとともに、噴流ダクトがないため、C
PU基板4のメンテナンス時を考慮し、電子機器装置の
操作性,信頼性の向上が図られる。
【0022】さらに、図4(a),(b)にCPU基板
4に2個のCPU1を実装した場合の実施例について、
AーA断面,B−B断面(図1)として示す。図2の場
合とほとんど同じであり、異なった構造のみを説明す
る。CPU1を複数個、CPU基板4に実装することに
より、計算処理能力を向上でき、1個のCPU1が故障
した場合でも、他のCPU1で処理できるため、信頼性
を向上できる。また、1個の放熱フィン51が2個のC
PU1上に搭載されている。
【0023】冷却風10の流れについて説明する。図2
の場合と同様、CPU1搭載面側への冷却風10は図1
の冷却ファンにより、その上流側の板金54に開けられ
たスリット孔56で絞られて、放熱フィン51に強制的
に入り込む。その後、冷却風10は放熱フィン51間に
沿って流れる。放熱フィン51は、その上部および下流
一端に設けられた冷却風制御体7により、一種の冷却風
10のチャンバの役割となっている。従って、放熱フィ
ン51のベース部に設けられた小穴53により、その小
穴53から高速の冷却風10を各CPU1の下流側のメ
モリー3に供給できる。最下流側のメモリー3に当たっ
た冷却風10は他の冷却風10とともに下流側の板金5
4に開けられた長矩形孔57から排出する。
【0024】従って、冷却風10の上流側の板金54に
開けられたスリット孔56により、むだな冷却風10を
なくし、冷却風10の有効活用ができる。さらに、放熱
フィン51の上部および下流一端に設けられた冷却風制
御体7と、放熱フィン51のベース部に設けられた小穴
53の形状により、その小穴53からの冷却風10を均
一、または制御でき、各CPU1の下流側のメモリー3
の冷却を十分に行うことができる。
【0025】以上のように、放熱フィン51をそれを搭
載してる2個のCPU1よりも、大きな形状とし、その
放熱フィン51の上部及び下流側の一端に冷却風制御体
7を設け、放熱フィン51のベース部にメモリー3の投
影面上にその発熱量、及び実装位置に応じた小穴53を
設ける。さらに、冷却風10の上流側のCPU基板4を
支えているガイドレール55の取り付けている板金54
には、CPU1搭載面側では放熱フィン51の幅,高さ
と同じ形状、裏面側ではメモリー3の実装幅にスリット
孔56を設けることにより、ファン付きヒートシンクの
冷却ファンの余分な駆動電力,配線作業をなくすととも
に、噴流ダクトがないため、CPU基板4のメンテナン
ス時を考慮し、電子機器装置の操作性,信頼性の向上が
図られる。なお、CPU1を複数個搭載したCPU基板
4のスタック実装に対しては、図3の場合と同様であ
る。
【0026】図5(a),(b)に、図4に場合の放熱
フィンを各高発熱体毎に設けた場合の実施例を示す。放
熱フィンを分割させることにより、フィン間で発達した
温度境界層をなくすことができ、図4の場合より、冷却
性能を向上できる。
【0027】
【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。
【0028】メモリー,CPUを有する基板に該CPU
に搭載された放熱フィンに冷却ファンを設けずに、装置
全体を冷却する冷却ファンのみを冷却風の駆動源とし、
噴流ダクトを用いずに、該放熱フィンの形状が上記CP
Uの半導体素子の外形寸法より大きく、上記放熱フィン
の一面のみが全て開口し、該開口面に上記冷却ファンの
冷却風を強制的に通す冷却風制御体を有し、上記フィン
の装着されていないメモリーに、上記冷却ファンの冷却
風を強制的に噴出する小穴を上記冷却風制御体および上
記放熱フィンの底部に設けることにより、余分な駆動電
力,配線作業をなくすとともに、メンテナンス時を考慮
し、電子機器装置の操作性,信頼性向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すコンピュータの一部分の
斜視図である。
【図2】本発明の実施例を示す1枚のCPU基板周りの
断面図である。
【図3】本発明の実施例を示す4枚のCPU基板周りの
断面図である。
【図4】本発明の実施例を示すCPUを2個と放熱フィ
ンを1個搭載したCPU基板周りの断面図である。
【図5】本発明の実施例を示すCPUを2個と放熱フィ
ンを2個搭載したCPU基板周りの断面図である。
【符号の説明】 1…CPU、3…メモリー、4…CPU基板、5…コネ
クタ、7…冷却風制御体、10…冷却風、13…プラッ
タ、20…CPUラック、24…CPU部、25…DC
/DCコンバータ、26…AC/DCコンバータ、49
…I/Oパッケージ群、50a,b,c…冷却ファン、
51…放熱フィン、52…バックプレート、53…小
穴、54…板金、55…ガイドレール、56…スリット
孔、57…長矩形孔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に搭載された少なくとも一つ以上で種
    類の異なる半導体素子と、該半導体素子のうち高発熱体
    に装着された放熱フィンと、上記基板に送風する冷却フ
    ァンを備えた電子機器装置において、該放熱フィンの形
    状が上記高発熱の半導体素子の外形寸法より大きく、上
    記放熱フィンの冷却風流入面のみが全て開口し、該開口
    面に上記冷却ファンに冷却風を強制的に通す上記放熱フ
    ィンの上面,側面に冷却風制御体を有し、上記フィンの
    装着されている上記半導体素子とは別の低発熱の半導体
    素子に、上記冷却ファンの冷却風を強制的に噴出する小
    穴を上記冷却風制御体および上記放熱フィンの底部に有
    することを特徴とする電子機器装置。
  2. 【請求項2】上記請求項1記載の放熱フィンを平行平板
    フィンにすることを特徴とする電子機器装置。
  3. 【請求項3】上記請求項1の電子機器装置において、上
    記放熱フィンを有する基板がスタック実装されることを
    特徴とする電子機器装置。
JP8908797A 1997-04-08 1997-04-08 半導体冷却用放熱フィンを搭載した電子機器装置 Pending JPH10284862A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103732032A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 成都众易通科技有限公司 具有散热结构的智能交通一体机

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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