JPS63501326A - 集積回路パツケージ用の千鳥状放射フインヒートシンク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 集不回路パッケージ用の千鳥状放射フィンヒートシンク装置−」」肥Ω」」Ｌ− この開示は、集積回路パッケージコンポーネントの冷却用に用いられる特殊なヒ ートシンクに関する。

発明の背景 近年のデジタル装置においては、プリント基板上へのパッケージ密度をより高め 、コンピュータ及びデジタルキャビネトリ内におけるプリント基板の密度をより 高めるための開発が行なわれている。この状況において、熱の発生を減少したり 、発生した過大な熱を放熱させるために、数多くの方法が存在している。

これを実行する基本的な方法の一つとして、発生した熱を放熱するために用いら れる冷却空気により冷却される金属フィン及び他の熱伝導手段の開発が挙げられ る。

このような従来の放熱技術における主たる問題点は、放熱の最大量が規制されて いることであり、スペース的に限定された領域に簡単に適用出来ることと、冷却 能力とが結合された状態で、経済的に利用可能なものが実現されていないことで ある。

Ｒ」Ｌ９」Ｌ夏−ｍ− ここで開示されたヒートシンクは、極度に制限された空間領域に装置を維持させ つつ、充分な冷却動作を行なわせることが出来るようにするために、空気の流れ の障害を取り除くと共に、表面積に渡っての速い空気の流れを許容することが出 来る所の、改良された冷却領域を提供するものである。

放射フィンヒートシンク装置は、当接により空気の流れを受ける所の中央開口円 筒領域回りに千鳥状に配設された一連の放射フィンを支持する平板により構成さ れている。

この放射フィンは、中央開口から外方にパッケージの周囲即ち円周部まで流れる 空気の障害を無くした状態で、パッケージに対する特別な表面積を提供すること が出来るように可変長さに設定されている。

ここで、下方部分又は、中央開口は、ハブ又は、中央領域から周辺領域への流入 空気の流れの分布及び配置を備えている隆起された半球状領域を有している。

また、このヒートシンクパッケージは、中央傾城から周辺領域への空気の流れを 測定可能な範囲で実質的に阻止すること無く、空気の流れの分布のための非常に 広い表面積を提供するものである。このような構成は、また、空気の流速の徐々 の減少と、運動エネルギの消失とを達成するもので、この結果、空気気流れへの 悪影響を押えた状態で、低速で放出されることになる。

図面の簡単な説明 第１図は円形のベース配置を伴なうヒートシンクを示す斜視図； 第２図は円形のベースヒートシンクの上面及び底面を示す斜視図； 第３Ａ図及び第３Ｂ図は、夫々、円形ヒートシンクを示す平面図及び側断面図； 第４図は空気流れの道筋を表すための、ヒートシンクの一セクタを示す上面図； 第５図は方形状配置を伴なうヒートシンクを示す斜視図；第６Ａ図及び第６Ｂ図 は、夫々、方形のペースヒートシンクを示す平面図及び側断面図である。

好適する実施例の説明 第１図を参照すると、千鳥状放射フィンヒートシンク装置が斜視図で示されてい る。

この装置１は、ベースプレート、即ち、平板２により支持されており、この平板 ２上には、放射状に配向された一連の円周部に位置するフィンプレートが鋳造さ れている。換言すれば、これらフィンプレートの延出線は、平板の中心部からこ れの周縁部に渡って延出するように設定されている。

ここで、フィン５が、円周領域において、互いに等間隔に離間された状態で設け られており、これらは、例えば、４種類のセクタ５ｆ＋　、５ｆ２．５ｆ３，５ ｆ４から構成されている。

これらセクタ５ｆＩ、５ｆ２．５ｆ３．５ｆ４の中で、第１のフィン５ｆ１は最 大長さを、第２のフィン５ｆ２は最小長さを、第３のフィン５ｆ３は中間長さを 、そして、第４のフィン５ｆ４は最小長さを有している。

また、最大長さを有する第１のフィン５ｆ、が最小長さを有する第２のフィン５ ｆ２に隣接し、この第２のフィン５ｆ２が中間長さを有する第３のフィン５ｆ３ に隣接し、この第３のフィン５ｆ３が最小長さを有する第４のフィン５ｆ４に隣 接し、そして、この第４のフィン５ｆ４が第１のフィン５ｆ、に隣接するパター ンは、平板２の円周部の全周に渡って繰り返されている。

中央開口、即ち、オリフィス領域８が、装置の頂部から底部に向けて流れる衝突 空気の定常流れを受けて、この流れを平板領域２に衝突させ、その後、円周部に 向けて流れるようにして、その速度がフィンの配置により低下して静かな流れと なるようにするために、用いられている。

第２図は、放射状フィンヒートシンクの上側及び下側を示す斜視図を示している 。

上述したように、中央開口領域８は、基板を打ち、その後、円周領域に向けて外 方に分散させられる所の入来空気の衝突を許容するものである。

第２図の下側図において、フィン５と、集積回路チップのパッケージングに螺着 されるねじ付き突出部３が取り付けられた基板２とがが示されている。

一方、このねじ付き突出部３が用いられないとすると、基板２は、集積回路に熱 伝導性接着剤、または、はんだにより接続されることになる。

第３Ａ図に示すように、開口領域８の底部は、隆起された半球部２０を備えてお り、この半球部２０は、ヒートシンクの周縁部に向けての空気の均一な分散の為 に設けられている。第１図及び第３Ａ図に示すように、互いに隣接するフィン間 の開放空気通路が、符合１０ａにより示されている。

第３Ｂ図を参照すると、ヒートシンク装置１の断面図が示されており、基板また は平板２と、放射状フィン要素５とが示されている。そして、ここで、矢印Ａで 示される空気流れの衝突が、半球部２０により分割され、ヒートシンク装置の円 周部に渡って分散され、最大、最小、中間長さを有する各フィンの傍らを冷却空 気が流通するようになされている。

更に、第４図においては、放射状フィンヒートシンクの周縁部における十二分の −を構成する単一セクタの中央からの空気流れの道筋を、一連の破線を介して示 した空気流れ図が示されここで、空気がフィンの間を流れることになるので、運 動エネルギが消失し、空気の流れに供される領域が増大するにつれて、空気速度 が減少することになる。このようにして、空気の持つエネルギは、ヒートシンク 内を通り抜けることにより消失することになる。この空気は、低速で放出され、 従って、隣接する電子部品の適切な冷却に必要とされる空気流れを乱したり、妨 げたりすることによる騒音の発生を最小限に押えることが出来ることになる。

また、第４図は、空気流れの速度を遅くするパターンを形成するフィン要素５ｆ １．５ｆ２，５ｆ３．５ｆ４のセクタを示している。

第５図は、既に説明した所の可変の放射フィンの長さのフィンパターンのセクタ を支持する基板２上におけるフィン要素５の方形状の基本外形を示している。こ の基板２は、集積回路パッケージ４上に取り付けられている。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は、ドームユニット２０を取り囲むように形成された開口 ８の周囲の放射状フィン要素５を支持する方形状の基本外形２の、平面図及び断 面図を夫々示している。

このドームユニット２０は、ねじ回し用のスリットが形成された窮状の頭部を有 する螺子から構成されている。

このようにして、これら３種類の実施例により表された配置ににおいては、衝突 する空気が流通する所の、普通でない多量の表面領域が提供され、この結果、集 積回路ユニットに取り付けられたヒートシンクから放出された熱が効率的に取り 除かれることになる。

以上詳述したような効果的なヒートシンク装置は、集積回路装置の上部に、接着 剤、はんだ、または、機械的な螺子止めにより、取り付けられるものである。こ の放射状シートシンク装置は、最大長さ、最小長さ、中間長さ、最小長さ、最大 長さとい順序で並べられた伝熱フィンの種々の長さを有するパターンを、繰り返 し備えているという独特の構成を開示している。このヒートシンク装置の中央領 域は、開口を備えており、この開口を介して、空気の衝突がヒートシンクの平板 の底部中央に盛り上がって設けられた球状部に渡って、打ち付けて、分散するこ とになる。このようにして、装置の周録領域に渡って、冷却空気を均等に配分す ることが出来るようになる。

ここで、好適する実施例が説明されたものの、上述したヒートシンクの他の構成 も、添付した請求の範囲に規定された概念内において、実施することが出来るも のである。

ＦＩＧ、ｌ。

ＦＩＧ、　２Ａ、上面 ＦＩＧ、４゜ ＦＩＧ、５゜ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　ＴｏＴ！：Ｅ　ＩＮＴＺＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＩＪ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）集積回路パッケージに取り付け可能な基板と；（ｂ）この基板の周囲 の回りに互いに等間隔を有して離間するように基板上に支持された複数の金属製 フイン要素であって、長いフインと短いフインとを放射状に向けられたパターン を構成して、長い長さと短い長さとが交互に表われる繰り返しパターンを構成す るフイン要素と： （ｃ）前記基板の中央領域に形成され、この基板上に入来する空気の衝突を許容 するための中央円筒状スペースと を具備する事を特徴とする集積回路パッケージに取り付けられるヒートシンク。
2. ２．前記放射状のフイン要素がセクタパターンを形成し、このセクタパターンが 、 （ａ）長い長さ、短い長さ、中間長さ、そして、短い長さを有するパターンが続 く、放射状フインの長さの連続であって、このパターンが、前記ヒートシンクの 周縁部における名セクタ毎に繰り返される所の連続を有している 事を特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートシンク。
3. ３．前記ヒートシンクの基板が、その中央領域において、半球状のドームを備え ている事を特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートシンク。
4. ４．前記基板は、集積回路パッケージにねじ接続するためのねじが切られた延出 部を備えている事を特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートシンク。
5. ５．（ａ）等間隔に離間した状態で配設され、間に空気ギヤツプを有する所の複 数の放射状フイン要素と；（ｂ）前記複数の放射状フイン要素を周縁部の回りに 支持する所の基板であって、平坦な下側を有する円形状または方形状の外形を有 する基板とを具備する事を特徴とする放射状フインを有するヒートシンク。
6. ６．前記複数のフイン要素は、基板の中央部付近において截頭され、前記基板の 中央部状に開放された空間領域を残す事を特徴とする請求の範囲第５項に記載の ヒートシンク。
7. ７．前記基板は、この中央領域に半球状のドームを支持し、このドームは衝突し ようとする空気の源に対して、上方に延出している事を特徴とする請求の範囲第 ６項に記載のヒートシンク。
8. ８．（ａ）前記基板の下側に取り付けられた所のねじが切られた延出部 を備えている事を特徴とする請求の範囲第７項に記載のヒートシンク。
9. ９．（ａ）集積回路パッケージに取り付けられるための伝熱材料で形成された金 属製の基板と； （ｂ）この基板の周縁部に配設された複数の放射状フイン要素であって、各フイ ン要素の間に、等間隔に分離された空気スペースを有している所のフイン要素と ： （ｃ）各フイン要素が前記基板の放射状セクタを占有し、各セクタにおけるパタ ーンを形成し、これにより、複数のフイン要素が前記セクタを占有し、長いフイ ン要素と短いフイン要素とが交互に現れるパターンを形成している事と を具備している事を特徴とする集積回路パッケージに取り付けられるヒートシン ク。
10. １０．前記基板は円形状の外形を有している事を特徴とする請求の範囲第９項に 記載のヒートシンク。
11. １１．前記基板は方形状の外形を有している事を特徴とする請求の範囲第９項に 記載のヒートシンク。
12. １２．前記最大長さを有するフイン要素は、前記基板の中心から周縁部までの半 径方向距離より短く設定され、もって、空気流れの衝突が実効されるように中央 開口を形成している事を特徴とする請求の範囲第９項に記載のヒートシンク。
13. １３．前記中央開口は、前記基板の中央領域において衝突する空気流れに直面す る半球状のドームを備えており、入来する空気流れを均等に分散させて、前記フ イン要素を通過し、基板の周縁部に向かうようになされている事を特徴とする請 求の範囲第１２項に記載のヒートシンク。
14. １４．（ａ）円形状または方形状の外形を有する金属製の基板と； （ｂ）この基板上の周縁部に支持され、この周縁部の周囲の複数のセクタを占有 している複数のフイン要素であって、各セクタが複数のフイン要素を備え、各セ クタ毎の複数のフィン要素が、長さの異なる放射状の伝熱フインを備え、各伝熱 フインは、基板の幅より短い長さを有している所のフイン要素と を具備する事を特徴とする集積回路パッケージに取り付けるためのヒートシンク 。