WO1994004013A1 - Cooler for heat generation device - Google Patents

Description

明 細 書 発熱素子冷却装置 技術分野

本発明は、 発熱素子や発熱ュニッ トを冷却するための冷却装置す なわちヒー トシ ンク システムに関し、 特に、 高密度集積回路パッケ 一ジ等の発熱素子や発熱ュニッ トを冷却するための発熱素子冷却装 置に関する。 背景技術

ノ 一ソナルコ ンピュータ （パソ コ ン） 、 ワーク ステーシ ョ ン等の デスク トツプ型あるいはデスクサイ ド型のコンピュータのように、 比較的小型であるが多機能かつ高性能の電子機器には、 高密度の集 積回路パッケージが用いられており、 それが局部的な高発熱源とな つている。 通常、 このような高密度の集積回路パッケージには個別 あるいは共通に放熱フイ ンが設けられ、 自然通風による自然冷却、 あるいは、 機器全体に共通の冷却フア ンによる強制冷却を用いて、 他の素子やュニッ トとともに冷却されている。

最近の高集積度の LS Iパッケージは、 数ヮッ トの発熱を生じるも のがあり、 しかも、 用いられるクロック周波数の上昇とと もにその 発熱量は増大しており、 特に 5乃至 6 ヮッ ト以上の発熱を生じる LS I パッケージに対しては上述の通常のヒー トシ ンクでは十分な冷却を 得ることができないという事情がある。 強制冷却用の冷却フア ンと しては、 例えば上述したデスク ト ップ型のパーソナルコンピュータ については 60乃至 80mm角、 あるいは、 デスクサイ ド型のコンビユ ー 夕については 120mm角のサイズのファ ンが、 かなりの高速、 例えば 3000乃至 5000 rpm 、 で回転されて、 用いられているが、 より強力な 冷却能力を有するものを用いるのは、 機器サイズ、 コス トおよび騒 音の面から、 不可能である。

すなわち、 フ ァ ンを大型化すれば、 それに伴う機器サイズの増大 およびコス ト増とともに、 騒音も増大するが、 冷却能力はそれらに 見合う程増加しないし、 また、 複数個のフ ァ ンを直列あるいは並列 に配設して用いても、 機器サイズおよびコス トはそれに応じて増加 するが、 得られる冷却風量は同様に倍増しない。 また、 フ ァ ンをよ り高速回転させるのは騒音の面から困難であり、 更に、 大型のもの を低速回転させるようにしても機器サイズおよびコス ト面のデメ リ ッ トに見合う冷却効果および騒音面でのメ リ ッ トが得られない。 こ のような理由から、 結果として、 例えば上述した高発熱 LS Iパッケ ージのヒー トシンクに対して十分な冷却用風量を供給することがで きない。 _

例えば、 高密度実装電子機器に実装されたプリ ン ト基板を冷却す る場合の従来例を図 1 に示す。 この従来例において、 電子機器内の シエルフ 15内に収納されたプリ ン ト基板 16, 16…を冷却するために, シエルフ 15には、 冷却ファン 17が設置される。 プリ ン ト基板 16， 16 …に発熱素子 1 が実装される場合には、 該発熱素子 1 の冷却効率を 向上させる必要があるために、 発熱素子 1 には複数の放熱フ ィ ンを 備えた周知のヒー トシンクが固定される。

なお、 図 1 において、 19はプリ ン ト基板 16をバックパネルに実装 するためのコネクタ、 20はエアーダク トを示す。

ヒー トシンクの主な目的は、 伝熱面積の拡大にあり、 高い放熱効 果を得よう とすると、 放熱フ ィ ンの高さを高く したり、 あるいは、 放熱フ ィ ンの間隔を狭くすることが必要であるが、 実基板において は、 実装密度の低下や流動抵抗の増大に繫がり、 必要性能が得られ ないという問題が指摘されるに至っている。

また、 冷却フ ァ ン 17による冷却も、 特定の発熱素子 1 のみをスポ ッ ト的に冷却することは不可能であり、 既に一定以上の風速が得ら れている場合には、 風速アップによる冷却効率の向上より も、 騒音 アップによるデメ リ ッ トの方が大きく なつてしまうという問題を有 するものであった。

周知のヒー トシンクにおいて、 冷却能力を向上させようと した場 合には、 放熱フィ ンの表面積を増加させる必要があるが、 放熱フィ ンの間隔を狭める等して、 表面積を増加させようと した場合には、 圧力損失が増加し、 放熱効果は有効に向上しない。

発熱素子を冷却するための従来の冷却装置を図 2に示す。 この従 来例に'おいて、 発熱素子 1上には、 放熱器として、 ここではアルミ ニゥム等の熱伝導性の良好な材料で形成されるヒー トシンク 2が固 定される。 ヒー トシンク 2は、 上面に複数の櫛状の放熱フィ ン 4 , 4…を備え、 発熱素子 1からの発熱は、 ヒー トシンク 2 に伝熱され た後、 冷却風に吸収される。

すなわち、 このような櫛歯状の放熱フイ ンを備えたヒー トシンク においては、 図 3を参照すると、 放熱フィ ン 4の間隔を狭くすると 風速 V 2は風速 V 1 と比較して小さ く なり、 放熱フィ ン 4の圧力損 失と、 周囲の圧力損失を比較した場合、 周囲の方がはるかに圧力損 失が小さく なり、 冷却風の大半は周囲に流れることとなる。

そこで、 発熱素子 1 の発熱量が増加していく と、 放熱効果をあげ るために発熱素子 1近傍の風速を上げていく ことが必要になり、 よ り強力なファ ンを使用することが必要となる。

—方、 フ ァ ンを強力にするには、 ファ ンのサイズを大きくするか. 回転数のアップを行うことが一般的であり、 結果としてフ ァ ン実装 空間の増大や、 騒音の増加がもたらされるという欠点を有するもの であった。

また、 放熱効果を向上させるために、 放熱フイ ン 4の表面積を増 加させることも可能であるが、 この場合には、 実装空間の増加をも たらすという欠点を有するものであった。

それを解決するために、 機器中に含まれているそれらの特に高い 発熱を生じる発熱素子ゃュニッ トは通常例えば数箇所に限られてい るので、 それらの発熱素子あるいはュニッ トに対しては個別に例え ば 25乃至 40M1角程度の小型の冷却ファンを組み合わせたヒー トシン クを配設して、 それぞれの発熱素子あるいはュニッ トのヒー トシン クに個別に必要な量の冷却風を送って、 局所的に強制冷却すること が考えられている。

図 4 は、 そのような冷却ファンとヒー トシンクが組み合わされた 実装構造の種類すなわち型を概念的に例示する一部断面を含む正面 図であり、 ここでは、 LS Iパッケージの冷却装置に適用した例が示 されている。 図中、 1 は LS Iパッケージである発熱素子、 2 は熱伝 導性の良好な材料により形成されたヒー トシンク、 3 は冷却用ファ ンユニッ トである。 図 4 ( A ) に示されているようなヒー トシンク 2上にフ ァ ンユニッ ト 3が載置された形態の直上実装型、 および、 図 4 ( B ) に示されているようなヒー トシンク 2中にファンュニッ ト 3が埋め込まれている形態の埋め込み実装型が考えられている。 しかしながら、 このような発熱素子やュニッ トのための個別の冷 却ファ ンを備えたヒー トシンクの実現に当たっては、 機器の小型化 および高密度実装化の中で、 そのサイズ面において適合し、 しかも. 高い冷却効率を達成することができる形状や構造等についての検討 は未だ不十分である。 特に、 最近の高密度実装機器に適応しうる薄 型の冷却構造についての検討は不十分である。

図 5は、 図 4 ( A ) に示されている実装構造の冷却装置における 放熱器部分のみを示す側面図 （A ) 、 平面図 （B ) である。 この放 熱器は、 熱伝導性の優れた材料により形成され、 上面に複数の放熱 フ ィ ン 4， 4…を突出させたヒー ト シンク 2 と、 該ヒー ト シ ンク 2 の上方に設けられる冷却フア ンユニッ ト 3により構成される。

このようなヒー トシンクと冷却ファンとが一体化された構造の従 来の放熱器においては、 冷却フ ァ ンユニッ ト 3 は、 中心部に配置さ れるモータ 3 cによりフ ァ ン翼 3 dを回転させる構成を取り、 しか も、 モータ 3 cは、 冷却風の送出面への投射面積が大きいために、 冷却風発生能力は必ずしも高く はなく、 所望の冷却効果を発揮させ るためには、 モータ 3 cの回転数等を向上させる必要があり、 騒音 の発生等を惹起するという欠点を有するものであった。

また、 上記冷却フ ア ンユニッ ト 3は、 上述したように、 中心部に モータ 3 cが配置されるために、 冷却風量は、 発熱量が最も多いヒ ー トシンク 2の中心部において少なくなり、 冷却効率は決して高く はないという欠点を有するものであつた。

図 6は、 上述した構造の放熱器における冷却作用を説明するため の側面図 （A ) 、 平面図 （B ) である。 この放熱器は、 上面に複数 のピン状の放熱フィ ン 4， 4…を突設させ、 かつ、 発熱素子 1 に接 合あるいは固定されるヒー トシンク 2 と、 ケーシング 3 a内にファ ン 3 bを収納してヒー トシンク 2の上部に装着される冷却フアンュ ニッ ト 3 とからなり、 冷却フ ァ ンュニッ ト 3 のフ ァ ン 3 bを回転さ せて発熱素子 7からの発熱が伝達される ヒー ト シンク 2を冷却する ようになつている。

しかし、 上述した従来例においては、 ファン 3 bの下端とヒー ト シンク 2の上面との間の距離が略零となっているために、 フ ァ ンモ 一夕部の直下の領域、 すなわち、 ヒー トシンク 2の中心部がデッ ド ゾーンとなり、 冷却効率の低下を招き、 また、 圧損が大き く なつて フ ァ ン 3 bの能力も低下するという欠点を有するものであった。 さらに、 例えば、 ファン 3 bの排気をヒー トシンク 2に吹き当て るいわゆるプッシュ方式の場合、 空気の流れが図 6 ( B ) において 矢印で示すように、 旋回しながら拡散するために、 相互干渉を起こ し、 デッ ドボイ ン トが発生して、 実際に冷却に寄与する実効風量の 低下をもたらすという欠点をも有するものであった。

また、 これらの欠点を解消して冷却効率を向上させるためには、 冷却フアンュニッ ト 3に高速回転ファンを使用することも可能であ るが、 この場合には、 騒音が大きくなつてしまうという欠点を有す るものであった。 発明の開示

本発明は、 以上の欠点を解消すべくなされたものであって、 特定 の発熱素子を有効に冷却することのできる発熱素子 却装置を提供 することを目的とする。

また、 本発明は、 中央部より冷却風を供給することにより、 圧力 損失の回路を並列ではなく直列にし、 かつ、 冷却風の通る距離も半 分以下にして、 圧力損失を低減させることのできる発熱素子冷却装 置を提供することを目的とする。

次に、 本発明は、 冷却効率を改善し、 しかも、 高密度実装を可能 とする形状や構造を有する発熱素子や発熱ュニッ トを冷却するため のファンを一体的に備えたヒー トシンクシステム、 すなわち、 ファ ンー体型の発熱素子冷却装置を提供することを目的とする。

また、 本発明は、 実装効率を妨げることなく発熱素子の効果的な 冷却を行う ことのできるファン一体型の発熱素子冷却装置を提供す ることを目的とする。

本発明のより具体的な目的は、 均一な放熱を可能とするフ ァ ン構 造を有する発熱素子冷却装置を提供することである。

本発明の他の具体的な目的は、 均一な放熱を可能とするヒー ト シ ンク構造を有する発熱素子冷却装置を提供することである。

本発明の更に他の具体的な目的は、 薄型サイズを可能とするフ ァ ン構造を有する発熱素子冷却装置を提供することである。

本発明の更に他の具体的な目的は、 薄型サイズを可能とするヒー トシンクおよびファンの並設構造を有する発熱素子冷却装置を提供 することである。

以上の目的を達成するために、 本発明による発熱素子の冷却装置 は、 発熱素子に装着される放熱器と、 冷却風を放熱器に送出する送 風装置とを有し、 前記放熱器は、 伝熱性の良好な材料で形成され、 複数の放熱フイ ン 4を備えたヒー トシンクと、 ヒー トシンクの中央 部に配置される中空のパイプ部とを備え、 前記送風装置から冷却風 をパイプ部に強制導入した後、 パイプ部に穿孔された送風用小孔か ら噴出させるように構成される。

また、 その構成において、 送風装置から送出される冷却風は、 導 風路を経由して複数の放熱器に分配され、 そして、 導風路は、 複数 の導風管を継手部を介して連結することにより構成される。 このよ うに、 導風管を適宜選択して連結することにより、 発熱素子のプリ ン ト基板上での配置の相違を吸収することが可能となり、 種々のプ リ ン ト基板への適用が可能となる。

さ らに、 導風路は、 プリ ン ト基板の前面板に設けられた継手部を 介して送風装置に連結され、 複数のプリ ン ト基板への接続が可能と される。

さらに、 送風装置からの冷却風は、 パイプ部により発熱素子の中 心線上に導かれる。 パイプ部は、 底壁に送風用小孔を有しており、 冷却風は、 高温領域のあるヒー トシンクの中心線近傍を集中的に冷 却し、 全体の冷却効率を向上させる。 また、 冷却風は、 パイプ部に より発熱素子の中心線に対して対称位置に導かれ、 高温領域が位置 するヒー トシンクの中心線近傍を集中的に冷却し、 全体の冷却効率 を向上させる。

さ らに、 冷却風はガイ ド部により ヒー トシンクの中心に導かれ、 高温領域のある中心部を集中的に冷却し、 全体の冷却効率を向上さ せる。 また、 ガイ ド部の底壁の中心には送風用小孔が穿孔され、 冷 却風は、 相互の干渉を起こすことなく ヒー トシンクの中心部に噴出 する。

また、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 上面に複数の放熱フィ ンを立設したヒー トシンク と、 ヒー ト シ ンク に装着される冷却フ ァ ンュニッ トとを有し、 前記ヒー ト シン クの表面には、 中心を通過して該ヒー トシンクの表面部を放射状に 区画する仕切板を設けるこ とによ り構成される。 こ こで、 前記冷却 フ ァ ンユニッ トを、 ヒー トシンクの上面から適宜間隔を置いて配置 し、 該ヒー トシンクと冷却ファンユニッ トとの間隙部を包囲壁で覆 う ことも可能である。

この構成において、 仕切板は、 冷却フ ァ ンュニッ 卜からの冷却風 が相互に干渉することを防止し、 速やかにヒー ト シ ンクから流れ去 ることを促進し、 冷却風の干渉による冷却効率の低下を防止する。 また、 冷却ファンュニッ トとヒー トシンクとの間にはエアギャ ップ が形成されるので、 冷却フ ア ンュニッ 卜から吹き出される冷却風は. 周縁部のみならず、 ヒー トシンクの中央部にも略均等に行き渡り、 全体として高い冷却効率を発揮させることが可能となる。

更に、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 ヒー トシンクの放熱フィ ンが、 先端に行く にしたがって断面 積が小さ く されるように構成され、 これにより、 冷却ファンから送 1 出される冷却風がヒー ト シンクの放熱フ ィ ンベース面にまで達しや すくなる。 この結果、 送風量の同じ冷却フ ァ ン 3を使用した場合に は、 実効風量の増大がもたらされる。

また、 放熱フイ ンは、 マ ト リ クス状のグリ ッ ドの交点を 1個おき に占有して千鳥状に配列される。 放熱フ ィ ンを間引きして設けるこ とにより、 冷却風の圧損が減少し、 実効風量の増加がもたらされ、 かつ、 冷却風がすべての放熱フイ ンに当たりやすく なる。 こう して. 本発明によれば、 冷却風の圧損の減少を最小限に抑え、 かつ、 放熱 面の増加をももたらすことができる。

更に、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置によれば、 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 複数の放熱フ ィ ン を有するヒー トシンクと、 そのヒー トシンクの上部に配設され、 か つ、 中央に回転するモータ部を有する冷却用フ ァ ンュニッ トとを備 えた直上実装型のファン一体型の発熱素子冷却装置において、 ファ ンュニッ トのモータ部の下面に少なく とも 1個の補助翼が設けられ る o

上記したように本発明によるファンー体型の発熱素子冷却装置は 構成されているので、 ヒー トシ ンクの上にフ ァ ンュニ ッ トを載置す る直上実装型においては、 ファンュニッ トのモータ部下部に設けた 補助翼によりフ ァ ンュニッ ト下部をかきまわして、 フ ァ ンュニッ ト 直下に生じるデッ ドゾーンを解消することができる。

更に、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 複数のピン状の放熱フ ィ ンを備えたヒー トシンクと、 ヒー ト シ ンクの上方に固定される冷却フ ア ンュニッ 卜とを有し、 前記ヒー トシンクの放熱フィ ンベース面が少なく とも部分的に中央に行く に したがって低くなるように形成された傾斜面を有するように構成さ

4 る 0 この結果、 隣接する放熱フィ ンの放熱フィ ンベース面からの突出 高さは、 ヒー トシンクの内方に位置する方が高くなり、 双方の間に 圧力損失の差が生じることとなる。 この圧力損失の差により、 冷却 ファ ンュニッ トから送出された冷却風は、 ヒー トシンクの中心部に 寄せられることとなり、 発熱量の高いヒー トシンクの中心部が効率 的に冷却される。 加えて、 ヒー トシンクの板厚は、 中央部において 薄いために、 放熱が促進され、 かつ、 外周に行く にしたがって板厚 が厚くなるために、 熱伝導率が向上し、 伝導冷却効率が向上する。

また、 同様にヒー トシンクに少なく とも中央部に向かって下降す る傾斜を含むように傾斜したベース面が形成されている直上実装型 のファ ン一体型発熱素子冷却装置において、 その傾斜したベース面 に沿って周辺部から中央部にわたつて延在するようにヒー トパイプ が配設される。 それによれば、 中央部に向けて傾斜させたヒー トシ ンクのベース面にヒー トパイプを配設することによ 、 発熱素子中 央部の発熱を外周部に伝達して放熱量を増加させて更に冷却効率を 高めることができる。

更に、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 プリ ン ト基板上に実装される発熱素子の上面から適宜間隔を 隔てて配置される発熱素子と略同一面積のカバー部材と、 1個また は複数個のファ ンュニッ 卜とを有し、 前記ファンュニッ トにより力 バー部材と発熱素子表面との間の空隙部に冷却風を送風して発熱素 子を冷却するように構成される。

また、 本発明による発熱素子冷却装置は、 発熱素子の上面に固定 され、 上面に複数の放熱フイ ンを備えたヒー トシンクと、 ヒー トシ ンクの上部に固定されるファ ンュニッ 卜とを有し、 前記ファ ンュニ ッ トは、 ヒー トシンクの中心に対して対称位置に複数設けられ、 か つ、 各フ ァ ンュニッ トは、 送風方向が発熱素子の中心に向かうよう に駆動するように構成される。

さらに、 発熱素子に隣接してプリ ン ト基板上に固定され、 上面に 複数の放熱フイ ンを備えたヒー トシンクと、 ヒー トシンクの上部に 固定されるフ ァ ンュニッ トとを有し、 前記ヒー トシンクと発熱素子 をヒー トパイプを介して連結するように構成することもできる。

このような構成によれば、 発熱素子の上方にはカバー部材が配置 され、 フ ァ ンュニッ トから空隙部に向けて冷却風が送風される。 冷 却風は、 発熱素子の上面に向けて噴き出されて該発熱素子を冷却し 、 発熱素子により反射された冷却風はカバー部材により再び反射さ れて発熱素子に至り、 該発熱素子の冷却に寄与する。

また、 ファンュニッ トはカバー部材に着脱可能に装着されており 、 不良、 あるいは故障時の交換が可能とされる。

また、 フ ァ ンユニッ トは、 フ ァ ン回転軸が発熱素子の中心に対して 偏心する位置に装着される。 この結果、 ファンからの冷却風は、 発 熱素子の中心部、 すなわち、 発熱素子の高発熱領域に直接吹き付け られることとなり、 冷却効率が向上する。

さらに、 カバー部材は、 熱伝導性の良好な材料により形成され、 かつ、 カバー部材と発熱素子の表面には、 熱伝導性の良好なパネ部 材が介装される。 この結果、 発熱素子からの熱量の一部は、 バネ部 材を経由してカバー部材に伝達することから、 冷却効率が向上する, また、 カバー部材には、 空隙部側に突出する複数の突条が形成さ れる。 突条は、 空隙部内を通る冷却風に絞り効果を与えて風速を上 昇させるとともに、 冷却風の向きを発熱素子の表面部に向けて冷却 効率を向上させる。

また、 ヒー トシンクの上部に固定されるファンユニッ トは、 ヒー トシンクの中心に対して対称位置に複数設けられ、 かつ、 各ファ ン ュニッ トは、 送風方向が発熱素子の中心を向く ように駆動される。 この結果と して、 各フ ァ ンュニッ 卜からの冷却風は、 発熱素子の中 心部、 すなわち、 高発熱部を通過することとなり、 冷却効率が向上 す

さ らに、 他の構成によれば、 発熱素子に隣接して、 上面にフ ァ ン ュニッ トを装着したヒー トシンクが実装される。 ヒー トシンクと発 熱素子とはヒー トパイプを介して連結されており、 発熱素子の発熱 は、 ヒー トパイプを介してヒー トシンクに伝達される。

更に、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 少なく とも中央部を除い て配設された複数の放熱フィ ンを有するヒー トシンクと、 そのヒー ト シンクの中央部に対向する吸排気口を有し、 かつ、 ヒー ト シンク の上面を覆うように装着されたカバーと、 そのカバーの吸排気口内 であって、 かつ、 ヒー トシンクの中央部に埋め込まれるように配設 された冷却用ファ ンュニッ 卜とを備えた埋め込み型の発熱素子冷却 装置において、 フ ァ ンュニッ トの駆動用回路部品がカバーの内面や ヒー トシンクの内面に取り付けられる。

更に、 この構成において、 フ ァ ンユニッ トの回転制御用回路部品 を、 モータの上あるいは下部に設けることなく、 ヒー トシンクある いはカバーの内面に取り付けるようにし、 それにより得られたスぺ ース分ほど冷却装置をより薄型とすることができ、 あるいは、 ファ ンモータを縦長として径を小さ く して冷却装置全体を小型化するこ とができる。

また、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却装 置は、 基板に装着された発熱素子の上面に配設され、 かつ、 ベース 面、 ベース面に支持された冷却風絞り機構およびその絞り機構の周 囲のベース面上に配設された複数の放熱フィ ンを有するヒー ト シン クと、 ヒー トシンクの上面を覆い、 かつ、 絞り機構に対向する位置 04 13 P /JP93 01111 に形成された吸排気口を有する平板状のカバーと、 そのカバーの吸 排気口の下部に位置し、 かつ、 絞り機構内に収納されるように装着 された冷却用フ ァ ンュニッ トとにより構成される。

また、 発熱素子の上面の中央部付近に固定される良好な熱伝導性 材料のォネジ部材を更に備え、 そして、 ヒー トシンクにおいてはフ ア ン装着部分が中央部から偏位した位置に形成され、 かつ、 ォネジ 部材と係合するメネジ部が中央部付近に形成されて構成される。

このような構成によれば、 埋め込み型のファンー体型発熱素子冷 却装置において、 ヒー トシンクに形成された絞り機構を放熱に利用 することができ、 また、 そのようなフ ァ ンュニッ 卜が埋め込まれた ヒー トシンクと発熱素子とのネジ止めにより結合し、 そして、 発熱 素子に固定されたォネジを熱伝導性の大きい構造と し、 かつ、 ヒー トシンクに設けたメネジを冷却風に触れる構造とすることにより、 信頼性の高い結合構造にするとともに、 冷却効率の向上に寄与する ことができる。

さらに、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷却 装置は、 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 ベース面上に少なく と もファン装着部分を除いて配設された複数の放熱フィ ンを有するヒ ー トシンクと、 そのフ ァ ン装着部分に対向する位置に吸排気口を有 し、 かつ、 ヒー トシンクの上面を覆うように装着されたカバーと、 そのカバーの吸排気口の下部に位置するフアン装着部分内に埋め込 まれるように装着された冷却用フ ァ ンュニッ 卜とを備えた埋め込み 型のファン一体型発熱素子冷却装置において、 カバーの一側部に発 熱素子の直上部外方に延びる延長部とその延長部の端縁に連接して 下方に延びる遮蔽板とが形成されるように構成される。

この構成において、 カバーの延長部に設けた遮蔽板により、 並設 された冷却装置相互間における排気の干渉を無く し、 かつ、 発熱素 子の底面に排気を導入させることにより、 冷却効率を向上させるこ とができる。

更にまた、 上記目的を達成するために、 本発明による発熱素子冷 却装置によれば、 基板上に装着された発熱素子の上面に配設され、 かつ、 複数の放熱フィ ンを有するヒー トシンクと、 そのヒー トシン クの上面を覆うように固定され、 かつ、 上記ヒー トシンクの側方に 延びる延長部を有するカバーと、 そのカバーの延長部の下部に装着 されたフ ァ ンュニッ トとを備え、 フ ァ ンュニッ トの回転によりカバ

—と発熱素子間のヒー トシンクに冷却風を集中的かつ有効に導く よ うになっている側方実装型のファ ンー体型発熱素子冷却装置が構成 される。

更にまた、 フ ァ ンユニッ トを発熱素子およびヒー トシンクの組立 体の側方に配設する側方実装型において、 効果的に冷却風をヒ一 ト シンクに導く ことのできる閉塞された構成とし、 し一かも、 内部に冷 却風を発熱部分に有効に案内するための部材を配設することにより、 冷却装置を薄型に形成し、 しかも、 冷却効率を高めることができる 図面の簡単な説明

図 1 は、 プリ ン ト基板を冷却する場合の従来例を示す図である。 図 2は、 従来の冷却構造の問題点を示す図である。

図 3は、 従来のヒー トシンクの作用を説明する図である。

図 4は、 冷却ファンとヒー トシンクが組み合わされた実装構造の 型を概念的に例示する一部断面を含む正面図である。

図 5は、 図 4 ( A ) の型の従来例を示す図であり、 （A ) は側面 図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。

図 6は、 図 4 ( A ) の型の従来例の作用を説明する図で、 （A ) は側面図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。 図 7 は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 1 の実施例が適用さ れた電子機器の構成を示す図で、 （A ) は全体図、 （B ) はその要 部拡大図である。

図 8 は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 1 の実施例における 放熱器の構成を示す斜視図である。

図 9 は、 図 8の平面図である。

図 10は、 図 8の変形例を示す図で、 （A ) は斜視図、 （B ) は平 面図である。

図 11は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 2の実施例における 放熱器の構成を示す断面図である。

図 12は、 図 11の変形例を示す断面図である。

図 13は、 図 11の他の変形例を示す断面図である。

図 14は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 3の実施例における 放熱器の構成を示す図で、 （A ) は平面図、 （B ) は B— B線断面 図である。

図 15は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 4の実施例における 放熱器の構成を示す斜視図である。

図 16は、 図 15の断面図である。

図 17は、 図 16の平面図である。

図 18は、 図 15の変形例を示す断面図である。

図 19は、 図 18の平面図を示す図である。

図 20は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 5の実施例が適用さ れた電子機器の構成を示す図である。

図 21は、 図 20の要部拡大図である。

図 22は、 導風管の連結状態を示す図である。

図 23は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 5の実施例を示す図 で、 （A ) は断面図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。 図 24は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 6の実施例を示す図 で、 （A ) は断面図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。

図 25は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 7の実施例を示す図 で、 （A ) は側面図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。

図 26は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 8の実施例を示す図 で、 （A ) は側面図、 （B ) はそのヒー トシンクの平面図である。

図 27は、 図 26の変形例を示す図である。

図 28は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 9の実施例の構成を 示す正面断面図 （A ) および上面図 （B ) である。

図 29は、 図 28の冷却構造の正面断面図の中央部分の拡大断面図で あ O o

図 30は、 補助翼の各種形状を例示する底面図である。

図 31は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 10の実施例を示す図 で、 （A ) は断面図、 （B ) は側断面図、 （C ) は平面図である。

図 32は、 図 31の二つの変形例を示す平面図である。

図 33は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 1 1の実施例の構成を 示す上面図、 前面図および側面図である。

図 34は、 図 33の切断図 A— Aに沿う正面断面図である。

図 35は、 図 33の実施例の変形実施例の上面図、 前面図および側面 図である。

図 36は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 12の実施例を示す斜 視図である。

図 37は、 図 36の詳細を示す図で、 （A ) は平面図、 （B ) は側面 図である。

図 38は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 13の実施例を示す図 で、 （A ) は平面図、 （B ) は側面図である。

図 39は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 14の実施例を示す図 で、 （A) は平面図、 （B) は側面図、 （C) は （B) の C部拡大 図である。

図 40は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 15の実施例を示す図 で、 （A) は平面図、 （B) は側面図である。

図 41は、 図 40の実施例におけるヒー トシンクを示す平面図である, 図 42は、 図 40の変形例を示す図で、 （A) は平面図、 （B) はヒ ー トシンクの平面図である。

図 43は、 図 40のさらに他の変形例を示す図で、 （A) は平面図、 (B) はヒー トシンクの平面図である。

図 44は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 16の実施例を示す図 で、 （A) は側面図、 （B) は平面図である。

図 45は、 図 44の分解斜視図である。

図 46は、 図 44の実施例の作用を説明するための説明図である。 図 47は、 ヒー トパイプの固定方法を示す説明図で、 （A) は分解 図、 （B) は組み立て状態を示す側面図である。

図 48は、 図 47の変形例を示す説明図である。

図 49は、 固定金具を示す図である。

図 50は、 図 44の変形例を示す図で、 （A) は側面図、 （B) は平 面図である。

図 51は、 図 4 (B) の型の発熱素子冷却装置の構造を示す上面図. 前面図および側面図である。

図 52は、 図 51における切断面 A— Aに沿う断面のうちの中央部分 を拡大した部分拡大断面図である。

図 53は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 17の実施例の構成を 示す上面図、 前面図および側面図である。

図 54は、 図 53における切断面 A— Aに沿う断面のうちの中央部分 を拡大した部分拡大断面図である。 図 55は、 図 53の実施例の変形実施例の構成を示す上面図、 前面図 および側面図である。

図 56は、 図 55における切断面 A— Aに沿う断面のうちの中央部分 を拡大した部分拡大断面図である。

図 57は、 図 4 ( B ) の型の従来のフ ァ ン一体型の発熱素子冷却装 置の第 1 の例の全体 （A ) およびカバー （B ) の構成を示す上面図 および前面図である。

図 58は、 図 4 ( B ) の型の従来のフ ァ ン一体型の発熱素子冷却装 置の第 2の例の全体 （A ) およびカバー （B ) の構成を示す上面図 および前面図である。

図 59は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 18の実施例の全体

( A ) およびカバー （B ) の構成を示す上面図および前面図である < 図 60は、 図 59の実施例におけるヒー トシンクのみの構成を示す上 面図および前面図である。

図 61は、 絞り機構部分の構造を拡大して示す拡大斜視図である。 図 62は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 19の実施例の構成を 示す上面図および前面図である。

図 63は、 ォネジ部材の一例の構成を示す上面図および前面図であ 図 64は、 ォネジ部材の各種の構造例を示すための図 63の切断面 A — Aにおける断面図である。

図 65は、 図 4 ( B ) の型の従来のファ ン一体型の発熱素子冷却装 置の複数台を並設して実装する場合の実装状態を示す斜視図である, 図 66は、 図 65の上面図である。

図 67は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 20の実施例の構成を 示す上面図、 前面図および側面図である。

図 68は、 図 67の実施例の複数台を並設して実装する場合の実装状 態を示す斜視図である。

図 69は、 図 68の上面図である。

図 70は、 本発明による発熱素子冷却装置放熱器の第 21の実施例の 構成を示す上面図 （A ) および正面断面図 （B ) である。

図 71は、 図 70の実施例の構成を示す斜視図である。

図 72は、 図 70に示されている実施例の第 1 の変形実施例の構成を 示す上面図である。

図 73は、 図 72の第 1 の変形実施例の構成を示す斜視図である。 図 74は、 図 70に示されている実施例の第 2の変形実施例の構成を 示す斜視図である。

図 75は、 図 70に示されている実施例の第 3の変形実施例の構成を 示す上面図 （A ) および正面断面図 （B ) である。

図 76は、 図 70に示されている実施例の第 4の変形実施例の構成を 示す上面図 （A ) および正面断面図 （ B ) である。

図 77は、 図 76の B部分を拡大して示す部分拡大図である。

図 78は、 図 70に示されている実施例の第 5の変形実施例の構成を 示す上面図 （A ) および正面断面図 （ B ) である。

図 79は、 図 78の変形実施例の斜視図である。

図 80乃至図 82は、 それぞれ、 図 70に示されている実施例における ヒー トシンクの放熱フィ ンの配設形状の例を示す上面図および前面 図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明による冷却装置の望ま しい実施例について添付図面 に基づいて、 詳細に説明する。

先ず、 図 7の構成は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 1 の実 施例が適用された電子機器の構成、 特にそのシ ルフ 15の構成を示

1 g しており、 （A ) は全体図、 （B ) はその要部拡大図である。 この 機器構成において、 シヱルフ 15には、 複数のプリ ン ト基板 16， 16 ··· が背面のバックパネルにプラグイ ン接続される。

各プリ ン ト基板 16， 16…上には、 発熱素子 1 を含む各種の電子素 子が実装されており、 これらの素子を空冷するための冷却風をシェ ルフ 15内に導入するために、 シエルフ 15には、 冷却ファン 17が設置 される。 なお、 図 7 において 20はシヱルフ 15内を均等に冷却するた めに設けられるエアーダク トを示し、 シエルフ 15内の冷却風の流れ すなわちエアーフローは、 図 7 において矢印で示されている。

さらに、 発熱素子 1 をスポッ ト的に冷却するために、 シエルフ 15 下部には、 送風装置 5が装着されており、 該送風装置 5からの冷却 風を蛇腹ダク ト 21を経由して、 本実施例の発熱素子冷却装置の主要 部となる放熱器 10に送風している。

本実施例の発熱素子冷却装置における放熱器 10の詳細を図 8、 図 9 に示す。 この実施例に係る放熱器 10は、 例えばアルミニウム材の ような伝熱性の良好な材料により形成されるヒー トシンク 2 と、 ヒ ー トシンク 2の中央部に配置されるパイプ部 6 とからなり、 ヒー ト シンク 2の中央部を除く上面全面には、 複数のピン状の放熱フィ ン 4， 4， …が立設される。

パイプ部 6 は、 中空矩形断面を有して形成され、 その終端部は閉 塞されている。 また、 パイプ部 6の側壁には、 放熱フ ィ ン 4の間隙 に対応するように複数の送風用小孔 7， 7…が穿孔されている。 一方、 図 7 に示されているように、 送風装置 5 は、 シロッコフ ァ ン、 ブロア一、 コンプレッサ等、 高い静圧特性を備えたものが望ま しく、 図示の実施例においては、 シロッコファンが使用されている, この送風装置 5の排出口には、 エアーダク トを貫通する蛇腹ダク ト 21が連結され、 該蛇腹ダク ト 21を経由して冷却風が放熱器 10のパイ プ部 6 に送風される。

したがつてこの実施例において、 蛇腹ダク ト 21を介してパイプ部 6 に送風された冷却風は、 図 9 において矢印で示されるように、 送 風用小孔 7からパイプ部 6の側方に噴出され、 パイプ部 6の側方に 配置された放熱フイ ン 4を冷却する。

なお、 本実施例に係る放熱器 10のヒー トシンク 2 は、 ピン型の放 熱フィ ン 4を備えているが、 これに代えて、 図 10に示すように、 壁 状の放熱フィ ン 4を複数並べて形成することも可能であり、 この場 合、 各放熱フィ ン 4は、 パイプ部 6の送風用小孔 7の開口方向に沿 つて並べられる （図 10 ( B ) 参照） 。

さ らに、 これら各実施例において、 放熱器 10のパイプ部 6は、 ヒ ー トシンク 2 と一体に形成することも可能であるが、 パイプ部 6を 別体に形成し、 ヒー トシンク 2 に着脱可能に装着するように構成す ることもでき、 この場合、 パイプ部 6をヒー トシンク 2に係止させ て装着するように構成することが可能である。

図 1 1は、 本発明による発熱ま子冷却装置の第 2の実施例における 放熱器 10を示す。 この実施例に係る放熱器 10において、 ヒー トシン ク 2 には、 カバー部材 22が装着され、 該カバー部材 22の中央部から 垂下され、 複数の送風用小孔 7， 7…が穿設された一対の垂下壁 22 a、 22 aと、 ヒー トシンク 2 との間でパイプ部 6が形成される。 上記垂下壁 22 a とヒー トシンク 2 とで形成されるパイプ部 6の奥 行方向は、 カバー部材 22に形成されるか、 あるいは、 その一部であ る閉塞壁 22 bにより閉塞されている。 また、 この実施例に係るカバ 一部材 22は、 側壁部に係止壁 23を備えており、 例えばヒー トシンク 2に凹設された係止凹溝 18に係止させて装着される。

図 12に図 1 1の変形例を示す。 この変形例におけるパイプ部 6 は、 放熱フィ ン 4のベース面 12から適宜高さに配置されており、 該パイ プ部 6の底壁 13と、 側壁に複数の送風用小孔 7 , 7…が穿孔される。 したがって、 この実施例において、 冷却風は、 中心から側方に向 けて噴出されるとともに、 ヒー トシ ンク 2の中心線 L (図 9参照） 上にも噴出され、 発熱素子 1 の高温領域である中央部が効果的に冷 却される。

図 13に図 1 1の他の変形例を示す。 この変形例におけるパイプ部 6 は、 円筒状断面を有しており、 送風用小孔 7 は、 パイプ部 6の下部 側方に穿孔される。

したがって、 この実施例に係る放熱器において、 図中において矢 印で示されているように、 冷却風は、 パイプ部 6から斜め下方に向 けて噴出し、 上述した変形例と同様に発熱素子 1 の高温領域である 中央部が効果的に冷却される。

図 14には本発明による発熱素子冷却装置の第 3の実施例における 放熱器 10を示しており、 （A ) は平面図、 （B ) は ー B線断面図 である。 この実施例においては、 パイプ部 6 はヒー トシンク 2の中 心線 Lに対して対称位置に 2個設けられ、 各パイブ部 6の底壁 13に _ 送風用小孔 7が穿孔される。 したがって、 この実施例において、 冷 却風は 2本のパイプ部 6からヒー トシンク 2の中心線 Lに向かって 噴出し、 高温領域のある中央部を効果的に冷却する。

図 15は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 4の実施例における 放熱器 10を示す斜視図であり、 図 16はその断面図、 図 17は平面図で ある。 この実施例におけるパイプ部 6は、 ヒー トシンク 2の中心部 に向けて屈曲するガイ ド部 14を有する。 このガイ ド部 14の先端は開 放されており、 ヒー トシンク 2に装着された状態において、 ヒー ト シンク 2 の放熱フ ィ ンベース面 12に当接して閉塞される （図 16参照）, したがって、 この実施例においては、 冷却風は、 ヒー トシンク 2の 中心部に導かれ、 該ヒー トシンク 2の中心部を冷却するとともに、 ガイ ド部 14の側壁に穿孔された送風用小孔 7から側方に向けて噴出 され、 周囲の放熱フィ ン 4， 4…を冷却する （図 17参照） 。

図 15に示した放熱器の変形例が図 18に示されており、 図 19はその 平面図である。 この変形例におけるガイ ド部 14は、 有底に形成され ており、 ヒー トシンク 2の放熱フィ ン 4のベース面 12から適宜高さ 位置に配置されるガイ ド部 14の底壁 13の中心に送風用小孔 7が穿孔 される。 したがって、 この変形例において、 冷却風は、 相互の干渉 がない状態で高温領域のあるヒー トシンク 2の中心に噴出され、 冷 却効率をより向上させることができる （図 18、 図 19参照） 。

図 20に本発明による発熱素子冷却装置の第 5の実施例が適用され ている電子機器の構成を示す。 この機器構成において、 シヱルフ 15 の開口面に対応する辺縁に前面板 16 aを備えたプリ ン ト基板 16, 16 …上には、 発熱素子 1が実装されたモジュール M , M…が搭載され, 各モジユール Mの発熱素子 1 には、 放熱器 10が装着されるとともに- 各放熱器 10に冷却風を送風するために、 放熱器 10のパイプ部 6 には， 導風路 1 1が接続されている。 そして、 該導風路 1 1と送風装置 5 は、 プリ ン ト基板 16の前面板 16 aに設けられた継手部 8 ' を介して連結 される。

送風装置 5 は、 図 21に示すように、 ブロア、 あるいはポンプ等の 送風器 24と、 絞り弁 25とを備え、 放熱器 10の近傍に配置される温度 センサ 26， 26…からの情報に基づいて絞り弁 25を調整し、 発熱状態 に応じて制御される放熱器 10への冷却風の供給を可能にしている。 なお、 図 21において符号 29は温度センサ 26からの情報と設定値と を比較して絞り弁 25を調整する弁制御部を示す。 また、 送風器 24は- 2個あるいはそれ以上配置されており、 出力部に配置された圧力セ ンサ 27、 あるいは流量センサ 27の検出値が下限設定値以下になつた 場合、 待機中の一方を動作させるようにして冗長性を向上させてい る。 さ らに、 図 21において、 28は圧力センサ等 27からの情報と設定 値とを比較して送風器 24を選択する選択制御部、 30は上記選択制御 部 28からの信号により作動する切替器を示す。

—方、 導風路 1 1は、 複数の導風管 9， 9…を適宜連結することに より形成される。 導風管 9 は、 主管部 9 aから分岐管部 9 bを分岐 させて平面形状が略 L字状に形成されており、 図 22 ( A ) に示すよ うに、 主管部 9 aの一端に形成された継手部 8に他の導風管 9の主 管部 9 aの他端を嵌合、 あるいは、 ねじ止めして連結されるととも に、 分岐管部 9 bが放熱器 10のパイプ部 6に連結される。

なお、 図 22において、 8 aは継手部 8 に装着される 0リ ングを示 す。 また、 以上のように複数の導風管 9を連結して形成される導風 路 1 1の終端は、 図 22 ( B ) に示すように、 キヤップ部材 9 cにより 閉塞されるようにすることもできる。

また、 上記導風管 9は、 主管部 9 aと分岐管部 9 bの長さが異な る数種類のものが予め用意され、 プリ ン ト基板 16， 16…上での高発 熱素子 1 の配置に応じて適宜選択、 使用される。

以上の実施例の説明から明らかなように、 本発明の発熱素子冷却 装置によれば、 特定の素子を高い冷却効率で冷却することができる, 図 23に、 本発明による発熱素子冷却装置の第 5の実施例、 特にフ ア ン一体型の発熱素子冷却装置の実施例を示す。 本実施の発熱素子 冷却装置 10は、 図 4 ( A ) に示す直上実装型のファンおよびヒー ト シンクの一体化構造を有しており、 アルミ二ゥム材等の熱伝導性の 良好な材料で形成されたヒー トシンク 2 と、 冷却フア ンユニッ ト 3 とから構成される。

上記ヒー トシンク 2の上面には、 交差部 31 aがヒー トシンク 2の 中心に位置する平面形状が十字状の仕切板 31が設けられており、 該 仕切板 31により区画される各領域内に、 複数のピン状の放熱フィ ン 4 , 4…が等ピッチで立設される。 これにより、 ヒー トシンク 2の 放熱部が放射状に区画される。 この仕切板 31は、 後述する冷却ファ ンユニッ ト 3から吹き出した冷却風が放熱フイ ン 4の基端部、 すな わち、 ヒー トシンク 2のベース面 12に衝突した後、 相互に干渉し合 つて冷却効率を低下させることのないようにするために設けられも ので、 ヒー トシンク 2のベース面 12から適宜高さに設けられる。

—方、 冷却フア ンユニッ ト 3は、 ケーシング 3 a内にファ ン 3 b を収納して形成されており、 例えばプッシュ方式の場合、 図 23 ( A ) において矢印で示すように、 上方から周囲の空気を吸引し、 ヒー ト シンク 2側に強制排気する。 この冷却ファンュニッ ト 3 は、 筒体か らなる包囲壁 33を介してヒー トシンク 2に固定されており、 その下 端縁、 詳しく は、 ファ ン 3 bの下端とヒー トシンク 2の上端面との 間に、 適宜寸法の間隙部 32が形成される。

したがって、 この実施例において、 冷却フ ァ ンユニッ ト 3 により 強制送風される冷却風は、 包囲壁 33により囲われた間隙部 32を介し てヒー トシンク 2の放熱フィ ン 4 ， 4…に送られ、 発熱素子 1 の発 熱を吸熱したヒー ト シンク 2を冷却する。 間隙部 32を経由した冷却 ノ風は、 該間隙部 32の作用によりファン 3 bの回転外周近傍のみなら ず、 中央部に至るまで均等に分散してヒー トシンク 2の全面に至る。

また、 冷却フ ァ ンユニッ ト 3から吹き出した冷却風は、 放熱フィ ン 4の基端部、 すなわち、 ヒー トシンク 2のベース面 12に衝突した 後、 図 23 ( B ) において矢印で示すように、 複数の放熱フィ ン 4 ， 4…間を通ってヒー トシンク 2の外周縁から外部に放出され、 この 過程においてヒー トシンク 2を冷却する。 この時、 仕切板 31は、 冷 却風をヒー トシンク 2の外への放出流路を規制し、 冷却風の衝突に よる冷却効率の低下を防止する。

なお、 以上においては、 ヒー トシンク 2に仕切板 31を設け、 かつ、 ヒー ト シンク 2 と冷却ファ ンュニッ ト 3 との間に、 包囲壁 33により 囲われた間隙部 32を形成する場合を示したが、 ヒー トシンク 2 と冷 却ファンユニッ ト 3 との間に間隙部 32を形成することなく、 ヒー ト シンク 2 に仕切板 31を設けるだけでも、 冷却効率の向上を図ること が可能である。

さ らに、 上記仕切板 31は、 必ずしも図 23 ( Β ) ·に示すような十字 形状のものに限られるものではなく、 一字形状、 あるいは Y字形状 等、 ヒー トシンク 2の表面を放射状で、 かつ、 略均等に区画するこ とができるならば、 適宜の形状とすることが可能である。

また、 上述した実施例において、 包囲壁 33は、 ヒー トシンク 2、 および冷却フア ンュニッ ト 3 とは別体の筒体により形成されている が、 これに限られるものではなく、 ヒー トシンク 2側、 あるいは冷 却ファンュニッ ト 3のケーシング 3 a側に予め一体形成しておく こ とも可能であり、 さらには、 バン ド状の部材を使用することも可能 ぁる。

以上の説明から明らかなように、 本発明による発熱素子冷却装置 によれば、 冷却ファ ンュニッ トからの冷却風を有効に活用すること が可能となり、 全体の冷却効率を向上させることができる。

本発明による発熱素子冷却装置の第 6の実施例を図 24に示す。 こ の実施例において、 ヒー トシンク 2の放熱フイ ン 4 は、 対向する二 側面を傾斜面として尖頭状に形成される。 なお、 冷却ファ ンュニッ ト 3 は、 モータ 3 c、 ファ ン翼 3 dを持っている。

本実施例は、 冷却フ ア ンユニッ ト 3からの冷却風を、 放熱フィ ン ベース面 12にまで達しやすくすることにより、 冷却効率を向上させ るものであり、 放熱フィ ン 4の断面積が、 先端に行く にしたがって 小さ くなつていれば、 必ずしも尖頭状でなくても良いが、 冷却風の 放熱フィ ンベース面 12への導入を促進するためには、 少なく とも、 放熱フィ ン 4の先端の面積の合計を、 全面積の 20パーセン ト以下と するのが望ま しい。

また、 上述した実施例において、 傾斜面は同一方向を向いている が、 傾斜面をヒー トシンク 2の中心に向けるように形成することは. 望ま しい変形であり、 さらに、 放熱フ ィ ン 4の断面形状は、 矩形の 他に、 円形等種々のものであってもよい。

本発明による発熱素子冷却装置の第 7の実施例を図 25に示す。 以 下に説明する実施例は、 冷却ファンュニッ ト 3から送出される冷却 風の圧損を可及的に少なくすることにより、 冷却フア ンユニッ ト 3 の実効風量を増加させるもので、 図示の実施例において、 ヒー トシ ンク 2上の放熱フィ ン 4 は、 マ ト リ クス状のグリ ッ ドの交点を 1個 おきに占有した状態、 いわば千鳥状に配列される。

本発明による発熱素子冷却装置の第 8の実施例を図 26に示す。 こ の実施例は、 上述した第 7の実施例において放熱フイ ン 4 により占 有されていないグリ ッ ドの交点上に断面積の小さな補助フイ ン 41を 配置したもので、 冷却風の圧損を増加させることなく、 放熱面積を 向上させることができる。

また、 本実施例において、 図 27に示すように、 外周部のグリ ツ ド 上には、 通常のヒー トシンク 2 と同様に放熱フィ ン 4を配置した場 合には、 冷却風が冷却に寄与しないままにヒー トシンク 2上を素通 りすることが防止され、 冷却効率をより向上させることが可能にな る

図 28は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 9の実施例の構成を 示す正面断面図 （A ) および上面図 （B ) であり、 図 29 ( A ) は図 28 ( B ) の切断面 A— Aに沿う断面図である。 本実施例は、 図 28

( A ) に示されている直上実装型のフアンおよびヒー トシンクの一 体構造から構成された発熱素子冷却装置 10を有するものであり、 1 は例えば LS Iパッケージ等の発熱素子、 2 は熱伝導性の良好な材料 により形成されたヒー トシンク、 4， …および 4 一 1， …はヒー ト シンク 2の放熱フィ ン、 3 は高発熱素子専用の小型のフ ア ンュニッ ト、 3 cはフ ァ ンモータ、 3 dは主翼、 3 eは補助翼である。 なお、 図中の点線矢印は冷却風の流れすなわちエアーフローを示しており、 図示したエアーフローは吸い込み型 （プル方式） の場合であり、 吹 き出し型 （プッシュ方式） の場合は逆方向のエアーフローとなる。

この直上実装型のようにフアン回転部がヒー トシンクの上 （ある いは下） に近接した構造、 すなわち、 ファ ンユニッ ト 3 と放熱フィ ン 4， …とが対向する構造においては、 モータ 3 cの直下部分が冷 却のデッ ドゾーンとなり、 通常、 中央部に集中する高温部分を直接 冷却しないために冷却効率の低下がもたらされる。

特に、 LS Iパッケージの場合を例にとって説明すれば、 パソコ ン、 ワークステーショ ン等の最近の高密度実装機器における回路基板は 狭い間隔で高密度に配設されており、 この直上実装型のように LS I パッケージである発熱素子 1、 ヒー トシンク 2およびファンュニッ ト 3を積み上げる構造の場合には、 ヒー トシンク 2を厚く形成する ことができない。 そのため、 中央部からの放熱効果が悪化し、 中央 部が高温化することとなり、 発熱素子 1 の中央部から周辺部にかけ ての温度分布を大きく変化させない、 すなわち、 「均熱化」 させる ことが十分にできなくなるという問題がある。 加えて、 通常の LS I ノ ッケージに用いられるセラ ミ ックスパッケージの場合には、 A I N

(窒化アルミニウム） パッケージ等と比較して、 その熱伝導特性か ら、 もともとその発熱において均熱化が十分でなく、 発熱素子 1 の 均熱化を一層妨げることとなっている。

このように均熱化の不十分な直上実装型の冷却構造においては、 上記したデッ ドゾーンに高温部分が位置し、 そのために冷却効率の 13 TJP93 1111 低下がもたらされることとなる。 本実施例は、 この点を改善するた めのものであり、 そのために、 図 2に示されているように、 ファ ン モータ 3 cの下部に補助翼 3 e , …が設けられる。 図 29は、 図 28に 示されている直上実装型の冷却構造の正面断面図の中央部分の拡大 断面図であり、 プル方式におけるエアーフロー （ a ) および （b ) , 補助翼 3 eおよび中央部のフィ ン 4一 1の構造が示されている。

補助翼 3 eは、 図示されているように、 例えばファ ンモータ 3 c の下部に取り付けられるが、 デッ ドゾーンの空気をよく拡散するた めにヒー トシンク 2の厚さ方向の幅内にまで垂下あるいは延在して- 補助翼 3 e とヒー トシンク 2のベース部との間に適度な間隔、 例え ば、 数 mmを設けるようにし、 また、 その間には、 発熱素子 1 の中央 部分の放熱効果を保っために、 短いフィ ン 4一 1， …が配設される < 図 30 (A) 〜図 30 (G) は、 補助翼 3 eの各種形状を例示する底面 図であり、 回転中心から放射状に配設されるが、 点対称に配設され るもの （A)， （B)， （C)， （G) のほか、 必ずしも点対称でないも の （F) やその一部のみを設けるもの （D)， （E) 等がある。

本実施例によれば、 補助翼 3 eによってデッ ドゾーン部分がかき まわされ、 また、 遠心力によって空気が外部に吐き出されることに より、 図 29に示されているように、 中央部デッ ドゾーンにエアーフ ロー （ b ) が生じて、 熱の拡散が促進される。 これにより、 ファ ン 主翼による周辺部から中央部に引き出されるエアーフロー （ a ) と ともに、 発熱素子 1 の熱放散を均一化して、 素子 1 の均熱化を図り かつ、 冷却効率を高めることができる。 更に、 本実施例の構造によ れば、 その改善された冷却効率により低回転のフ ァ ンを用いること ができるために、 機器の騒音を減らし、 しかも、 機器全体の長寿命 化にも役立つこ ととなる。

なお、 本実施例の冷却構造は、 特にプル方式のものに用いて有効 である力 プッシュ方式のものに対しても一応の効果を奏すること ができる。

図 31に本発明による発熱素子冷却装置の第 10の実施例を示してお り、 （A ) は断面図、 （B ) は側断面図、 （C ) は平面図である。 この実施例において、 発熱素子冷却装置 10は、 アルミニウム材等の 伝熱性の良好な材料で形成されるヒー トシンク 2 と、 冷却ファ ンュ ニッ ト 3 とが一体化されて構成されている。

冷却フ ア ンユニッ ト 3は、 中心部に配置されるモータ 3 cにより フ ァ ン翼 3 dを回転駆動し、 下方に向けて冷却風を送出するもので. 図示しない適宜手段により ヒー トシンク 2の上部に装着される。 一 方、 ヒー トシンク 2は、 上面に複数のピン状の放熱フイ ン 4 , 4… を突設して形成されており、 伝熱性コンパウン ド、 あるいは接着剤 を使用して高発熱素子のヒー トシンク面に接合される。

この実施例において、 ヒー トシンク 2の放熱フィ ベース面 12は. ヒー ト シンク 2の中心線が最下点となるように、 二つの傾斜面が V 字形に沿うように形成されており、 中心線に向かうにしたがって低 くなる谷形状の凹面とされている。

なお、 図示の実施例において、 放熱フィ ンベース面 12は、 V字形 状に沿うようにして中心線に向かって下り勾配とされているが、 こ れに限らず、 曲率面等に沿って中心点に行く に従って低くなるよう に形成することも可能である。 また、 上記谷形状の凹面に限らず、 円錐あるいは角錐状の凹面に形成することも可能である。

図 32 ( A ) に上述した実施例の変形例を示す。 この変形例におい て、 ヒー トシンク 2の中心線上には、 一文字状の仕切板 40が設けら れる。 この仕切板 40は、 両端からの冷却風の干渉を抑えるもので、 同時に放熱フ ィ ン 4をも兼ねる。 さらに、 図 32 ( B ) に示すように 中央部に L字状の放熱フイ ン兼ガイ ド板 42を設けることにより、 周 囲の冷却風を中心に集めることもできる。

図 33は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 1 1の実施例の構成を 示す上面図、 前面図および側面図であり、 図 34は図 32の切断面 A— Aに沿う正面断面図である。 本実施例もまた、 図 4 ( A ) に示され ている直上実装型のフアンおよびヒー トシンクの一体構造を有する ものであり、 放熱フイ ン 4を有するヒー トシンク 2およびフ ァ ンュ ニッ ト 3のみの構造が示されており、 発熱素子 1 は省略されている _c そして、 本実施例においては、 図 34中に点線矢印により示されてい るように、 冷却風は放熱フ イ ン 4， …に吹きつけられて、 エアーフ ロー （ c ) を生じるプッシュ方式が採用されている。

本実施例においては、 前述したと同様な直上実装型の冷却構造に おけるデッ ドゾーンに基づく冷却効率の低下を軽減するために、 ヒ ー トシンク 2のベース面 12は中央部分が低くなるように円錐状ある いは角錐状に傾斜され、 放熱フィ ン 4， …は周辺部のものより も中 央部の放熱フィ ン 4 一 2が長く なるように形成されており、 それに よって、 周辺部と中央部との間で流体圧力差が生成され、 冷却風が 中央部に寄せられるようになつている。 同時に、 図 33および図 34に 示されているように、 そのように傾斜されたベース面 12に沿い、 か つ、 その中央部から周辺部までの全面にわたって延在するように、 例えば螺旋状に、 ヒー トパイプ 50が配設されている。 また、 ヒー ト パイプ 50の実装方法としては、 ヒー トシンク 2のベース面 12に予め 溝を設けて埋め込む方法、 ベース面 12上に直置きしてロウ付けする 方法等がある。

図 35は、 本実施例の変形実施例の上面図、 前面図および側面図で ある。 この変形実施例においては、 ヒー トシンク 2のベース面 12は 傾斜した二つの面 12— 1 , 12— 1 により形成され、 ヒー トパイプ 50 は、 例えば、 図示されているように、 断面 V字型のベース面 12— 1 の谷底にメイ ンのヒー トパイプ 51を設置し、 そこからベース 12— 1 の傾斜に合わせてサブのヒー トパイプ 52， …を接続するようにして 配設する。

本実施例の冷却構造によれば、 傾斜したベース面 12あるいは 12— 1 を有するヒー トシンク 2の構成により冷却風を素子中央部に引き 寄せ、 かつ、 中央部の吹き出しの抵抗を下げることによって風速を 上げて、 均熱化が不十分な素子の中央部における高温の放熱を促進 するとともに、 ヒー トパイプ 50あるいは 51 , 52により中央部の高温 を素子周辺の比較的低温部に伝達して、 中央部の発熱を周囲に分散 することができる。 これにより、 発熱素子 1 の均熱化が更に促進さ れ、 かつ、 ヒー トシンク外周部の温度が上昇することにより、 外部 への放熱量が増大し、 したがって、 冷却効率が向上することとなる, なお、 本実施例における円錐状あるいは角錐状に形成されたヒー トシンク 2のベース面 12の変形として、 それを螺旋階段状に形成し て、 その階段に沿ってヒー トパイプ 50を配設することもできるし、 ヒー トパイプ 50を円錐あるいは角錐状のベース面 12に沿って放射状 に配設することもできる。 また、 本実施例の冷却構造は、 特にプッ シュ方式のものに用いて有効である力 プル方式のものに対しても 一応の効果を奏することができる。

図 36、 図 37に本発明による発熱素子冷却装置の第 12の実施例を示 す。 図中、 1 はプリ ン ト基板上に実装される発熱素子を示し、 その 上方にカバー部材 22が配置される。

この実施例において、 カバー部材 22は、 カバー 60を発熱素子 1 に 固定して形成されており、 その上面には、 カバー 60の適宜位置に開 設された送風用開口にフ ァ ンの吐き出し口を合致させて、 フ ァ ンュ ニッ ト 3が装着される。 フ ァ ンユニッ ト 3は、 ケーシング 3 a内に 送風フ ァ ンを収納して形成されており、 故障の際の交換を可能とす るために、 ケーシング 3 aの四隅部またはその対角線上をビス止め してカバー 60に装着される。

また、 フ ァ ンから送出される冷却風が図 37において破線で示す発 熱素子 1 の高発熱部 100に直接に吹き付けるように、 フ ァ ンュニッ ト 3 は、 ファ ンの翼 3 dが高発熱部 100の直上にく るように発熱素 子 1 の中心に対して偏心して設けられ、 すなわち、 オフセッ ト配置 されている。

上記フ ァ ンユニッ ト 3を支持するカバー 60は、 合成樹脂材料によ る射出成型品によるかあるいは板金を折曲して形成されており、 フ ァ ンュニッ ト 3を偏心して配置することによりファンュニッ ト 3が 近接する隅部の両側の辺縁には、 各辺縁の略 2 Z 3 に渡って隔壁 61 が折曲などにより形成される。

ここで、 フ ァ ンユニッ ト 3を搭載したカバー部材 22は、 例えば隔 壁 61の下端縁を内方に折曲して形成される固定片 62 (図 36参照） と, 該隔壁 61に対して対角位置に設けられる捕助支柱部 63とにより、 発 熱素子 1 の上面に接着されて発熱素子 1上に固定される。 この構造 において、 発熱素子 1 とカバー部材 22のカバー 60との間には、 辺縁 の一部が隔壁 61により遮蔽され、 残余の辺縁を排気口 71と した空隙 部 70が形成される。

したがって、 この実施例において、 例えばプッシュ方式のように- フ ァ ンユニッ ト 3を駆動させて空隙部 70に冷却風を送風すると、 冷 却風は発熱素子 1 の上面に向けて吹き下りて該発熱素子 1 を冷却し た後、 排気口 71から外部に流れ出す。 この時、 隔壁 61は、 冷却風が 冷却に寄与しないまま空隙部 70から直ちに外部に放出されることを 防止し、 カバー 60は、 発熱素子 1 に衝突して反射してく る冷却風を 再度発熱素子 1側に反射させるように機能して、 それらはともに冷 却効率の向上に寄与する。 なお、 本実施例においては、 フ ァ ンユニッ ト 3からの冷却風が直 接発熱素子 1 の高発熱部 100に吹き付けるように、 フ ァ ンユニッ ト 3を発熱素子 1 の中心に対して偏心した位置に設けた場合を示した が、 ファンュニッ ト 3からの十分な冷却風量の供給が可能な場合に は、 フ ァ ンユニッ ト 3を発熱素子 1 の中心に配置することも可能で あり、 この場合には、 隔壁 61は、 冷却風が空隙部 70内全体に通るよ うに、 辺縁部に設られるのが望ま しい。

図 38に本発明による発熱素子冷却装置の第 13の実施例を示す。 こ の実施例に係るカバー部材 22は、 板金等の熱伝導性の良好な材料で 形成されており、 カバー 60の裏面には、 適宜箇所にパネ部材 64が固 定される。 パネ部材 64は、 リ ン青銅等の熱伝導性が良好で、 かつ、 パネ性に富む材料により形成されており、 その自由高さは空隙部 70 の高さよりやや高く されている。

したがって、 この実施例において、 カバー部材 22_を発熱素子 1 に 装着した状態において、 パネ部材 64は弾性変形してその自由端が発 熱素子 1 の上面に圧接し、 発熱素子 1からパネ部材 64を経由して力. バー部材 22に伝えられる熱パスが構成される。 この結果、 発熱素子 1 は、 フ ァ ンユニッ ト 3からの冷却風による冷却に加えて上記熱パ スによる伝導冷却がなされ、 より冷却効率が向上する。 なお、 この 場合、 発熱素子 1 の中央部、 すなわち高発熱部 100の伝熱を良好に するために、 パネ部材 64は、 発熱素子 1 の中央に接近させて設ける のが望ま しい。

図 39に本発明による発熱素子冷却装置の第 14の実施例を示す。 こ の実施例におけるカバー 60は、 空隙部 70側に突出する複数の突条 72， 72…を備えている。 これら突条 72は、 空隙部 70内を通る冷却風を絞 り込むことにより冷却風の風速を上昇させ、 かつ、 図 39 ( C ) に示 すように、 冷却風の向きを発熱素子 1 の表面部に向けるために設け られるもので、 フ ァ ンュニッ ト 3の辺縁に沿うように配設される。 次に、 本発明による発熱素子冷却装置の第 15の実施例を図 40に示 す。 この実施例において、 発熱素子 1 にはヒー トシンク 2が装着さ れる。 ヒー トシンク 2の上面には、 複数のピン状の放熱フィ ン 4 , 4…が設けられており、 その上部にファンユニッ ト 3が装着される。 フ ァ ンユニッ ト 3 は、 発熱素子 1 の中心部、 すなわち、 高発熱部 100 に対して対角位置で、 かつ、 該高発熱部 100にフ ァ ンの翼 3 dがか かるように 2個装着され、 互いに逆方向に回転駆動される。

したがって、 この実施例において、 両フ ァ ンユニッ ト 3から送風 された冷却風は、 図 40 ( A ) において矢印で示すように、 高発熱部 100で合流して風量が増加することとなる。 なお、 ヒー トシンク 2 の対向する隅部には、 図 41に示すように、 ファンユニッ ト 3の辺縁 に対応する平面 L字状の側壁 43が形成されており、 冷却風が冷却に 寄与することなく直ちにヒー トシンク 2の外方に放出されるのを防 止している。

また、 図 40には、 フ ァ ンユニッ ト 3を対角位置に配置する場合を 示したが、 この他に、 図 42に示すように、 発熱素子 1 の中心線上に 2個のファンュニッ ト 3， 3を並べて配置することも可能であり、 さ らに、 フ ァ ンユニッ ト 3の個数も 2個に限られるものでなく、 3 個、 あるいは、 例えば図 43に示すように、 4個さらにはそれ以上で あってもよく、 いずれにあつても、 各ファンユニッ ト 3 は、 冷却風 が図中に矢印で示すように、 発熱素子 1の中心に集まるように駆動 されるとともに、 ヒー トシンク 2 には、 冷却風が冷却に寄与するこ となく直ちにヒー トシンク 2の外方に放出されるのを防止するため の側壁 43が適宜設けられる。

図 44、 図 45に本発明による発熱素子冷却装置の第 16の実施例を示 す。 この実施例は、 実装高さを低くすることを目的と した変形であ り、 プリ ン ト基板 16上に、 発熱素子 1 に隣接して、 ヒー トシンク 2 が固定され、 ヒー トシンク 2 と発熱素子 1 との間にヒー トパイプ 55 が架設される。 いわば、 放熱器部分が発熱素子 1 から離隔して配置 された構成となっている。

ヒー トパイプ 55は、 銅製のパイプにフロン等の作動流体を封止し て形成され、 一端部がヒー トシンク 2の上面に、 他端部が発熱素子 1 に固定される。 このヒー トパイプ 55は、 ファ ンュニッ ト 3からの 冷却風が直接当たり、 かつ、 発熱素子 1側では、 発熱素子 1 の高発 熱部 100上部を冷却することができるように、 ヒー トシンク 2側で 二股に分岐する平面フオーク形状に形成されており、 二股状の一端 部を収容するために、 ヒー トシンク 2には、 ピン状の冷却フィ ンが 立設されない嵌合用のスペース 45が形成される。 一方、 発熱素子 1 側は、 発熱素子 1 の上面に例えば熱伝導性の良好な接着剤等を使用 して固定されるベースプレー ト 65と、 このベースプレー ト 65にねじ 止めされる固定板 66により挟み付けられて装着される。

かかる構成により、 発熱素子 1が発熱すると、 ヒー トパイプ 55内 の作動流体が沸騰して該発熱素子 1 の発熱を吸収し、 沸騰により発 生した気泡は、 放熱フィ ン 4側において冷却されて液化して発熱素 子 1側に帰還する。

この場合、 ヒー トシンク 2からの排気温度が低い場合には、 図 46 ( A ) に二重線で示すように、 発熱素子 1 の反対側の側縁を閉塞し て排気を積極的に発熱素子 1側に流し込ませて固定板 66の温度上昇 を抑えるのが望ま しく、 逆に、 排気温度が高い時には、 図 46 ( B ) に示すように、 発熱素子 1側の側縁を閉塞して排気による発熱素子 1 の温度上昇を防止するように構成するのが望ま しい。

また、 固定板 66の上面に、 更に、 凹凸あるいは放熱フィ ンを設け て、 発熱素子 1からの放熱を助けるようにすることもできる。 さらに、 固定板 66とベースプレー ト 65との間の熱伝導性を良好に するために、 例えば図 47あるいは図 48に示すように、 固定扳 66およ びベースプレー ト 65の対向面に断面の形状が矩形波あるいは鋸歯状 波の凹凸を設けて互いに嚙み合わせることは望ま しい変形であり、 このように構成する場合には、 図 47 ( B ) に示すように、 凹凸の嚙 み合わせ部分に空隙 67を設け、 ファンュニッ ト 3からの冷却風を積 極的に導入することも可能である。 一方、 ヒー トシンク 2へのヒー トパイプ 55の固定方法も、 図 45に示した方法に限られるものでなく . 例えば、 図 49に示すように固定金具 52を介した固定も可能である。 すなわち、 固定金具 56は、 熱伝導性の良好な扳材により形成され. ヒー トパイプ 55の二股部を上方から押し付けるパイプ収納溝 56 a と. 上端に固定片 56 cを折曲形成した固定脚 56 bとを備える。

この固定金具 56は、 固定片 56 cをヒー トシンク 2の四隅部に位置 する放熱フィ ン 4あるいは特別に設けた支柱の柱頭にファ ンュニッ ト 3 とともに共締めすることにより ヒー トシンク 2 に固定され、 こ の状態において、 図示しないヒー トパイプ 55の二股部は、 ヒー トシ ンク 2の上面とパイプ収納溝 56 aで挟み込まれる。 なお、 図 49にお いて放熱フィ ン 4 は図示を省略してあるが、 必要に応じて適宜設け れる。

なお、 上述した実施例において、 ヒー トシンク 2上に 1個のファ ンユニッ ト 3を乗せた場合が示されているが、 この他に、 図 50に示 すように、 中央にヒー トパイプを設け、 かつ、 対角位置に 2個のフ アンユニッ トを設けることも、 もちろん可能である。

以上の説明から明らかなように、 本発明によれば、 発熱素子をフ アン装置を使用して集中冷却するようにしたので、 冷却効率を著し く向上させることができる。

前述したように、 LS Iパッケージの場合、 ワークステーショ ン等 の最近の高密度実装機器における回路基板は例えば 20腿強の間隔を おいて配設されてきており、 上記した直上実装型の冷却構造によつ てはその対応に限界がある。 例えば、 LS Iパッケージの厚さを 5 匪、 ヒー トシンクの厚さを 5 mm、 現在のところ最も薄いファンの厚さを 10mmと し、 更に、 I Cソケッ トの突出があることを考えれば、 ヒー ト シンクおよび冷却ファンを組み合わせた厚みを 10讓程度のものと し、 更にパッケージを結合した全体の厚みを 15MI程度のものとする必要 がある。 そこで、 図 4 ( B ) に示されているような埋め込み実装型 の冷却構造が考えられている。

図 51は、 そのような埋め込み実装型の冷却構造の構成を示す上面 図、 前面図および側面図である。 ここで、 2はヒー トシンク、 3 は フ ァ ンュニッ ト、 75はカバーであり、 発熱素子 1 は省略されている c 図 52は、 図 51における切断面 A— Aに沿う断面のうちの中央部分を 拡大した部分拡大断面図である。 図示されているよ に、 フ ァ ンュ ニッ ト 3は、 ヒー トシンク 2を覆うカバー 75に形成されている吸排 気口 76の下部においてヒー トシンク 2の幅内に埋め込まれるように 装着されており、 ヒー トシンク 2の放熱フィ ン 4 はフ ァ ンュニッ ト 3の周囲に配設されている。 図中、 3 cはファ ンモータ、 3 dはフ ァ ン主翼、 35はコイル、 36はマグネッ ト、 37はファ ンモータの軸受- 38は回路部品および基板である。 なお、 カバー 75には、 吸排気口 76 に連接して円筒部材 77が形成されており、 装着されたファ ンュニッ ト 3を取り囲んで冷却風を案内し、 かつ、 ヒー トシンク 2のベース 面 12との間の隙間により冷却風を絞り込む絞り機構を構成している ( 図 52 ( A ) は、 通常のプル方式の埋め込み実装型の冷却構造の拡 大断面を示しており、 カバー 75はフアンユニッ ト 3を例えば支持用 スポーク 78， …により支持し、 例えば、 図 51に示されているように. ヒー トシンク 2の四隅の支柱により支持されている。 フ ァ ンモータ 13 P JP 01111

3 cの下部には前述したデッ ドゾーン DZが形成され、 また、 上部に はフ ァ ンモータ駆動用の回路部品および基板 38がフア ンュニッ ト軸 受部に取り付けられている。 図 52 ( B ) は、 図 52 ( A ) と同様の埋 め込み実装型の冷却構造の拡大断面を示しており、 ここでは、 ファ ンユニッ ト 3がヒー トシンク 2のベース面 12に支持され、 また、 回 路部品および基板 38がフアンモータ 3 cの下部に取り付けられてい る外は、 図 52 ( A ) の構造と同様である。 このように、 いずれの構 造を採用するとしても、 埋め込み実装型の冷却構造においては、 フ ァンモータ駆動用の回路部品および基板 38がフア ンモータ 3 cの上 あるいは下に装着されており、 その分だけファンユニッ トの厚さを 増加させることとなっている。

図 53は、 本発明による発熱素子冷却装置からなる放熱器の第 17の 実施例の構成を示す上面図、 前面図および側面図、 図 54は図 53にお ける切断面 A— Aに沿う断面のうちの中央部分を拡大した部分拡大 断面図であり、 ファ ンユニッ ト 3がカバー側に支持された構造 （ A ) およびヒー トシンク側に支持された構造 （B ) の二つの構造を示し ている。 これらの図から明らかなように、 本実施例においては、 フ ァンモータ駆動用の回路部品および基板 38が、 図 54 ( A ) に示され ているように、 カバー 75に装着されるか、 あるいは、 図 54 ( B ) に 示されているように、 ヒー トシンク 2の例えばベース面に装着され ている。 この時、 冷却フ ァ ンの駆動用のホール素子 39は別にカバー あるいはヒー トシンク上のファンモータ 3 cに対向する位置に装着 される。

本実施例の冷却構造によれば、 例えば、 フ ァ ンユニッ ト 3がカバ 一 75側に支持された構造を示す図 54 ( A ) に示されているように、 回路部品および基板 38をフア ンモータ 3 cの上部から取り除いたス ペース分、 また、 ファンユニッ ト 3がヒー トシンク 2側に支持され た構造を示す図 54 ( B ) に示されているように、 回路部品および基 板 38をフア ンモータ 3 cの下部から取り除いたスペース分、 フ ァ ン モータ 3 cを縦長にしてその径を小さ く構成し、 図 52 ( A ) に示し たデッ ドゾーン DZの領域を縮小することができる。 それにより、 冷 却効率が改善され、 したがって、 より低回転のフ ァ ンによって同等 な冷却能力を得ることができることとなり、 それに伴って騒音が軽 減され、 また、 機器の長寿命化に寄与することとなる。

図 55は、 図 53、 図 54の実施例の変形実施例の構成を示す上面図、 前面図および側面図であり、 図 56は図 55における切断面 A— Aに沿 う断面のうちの中央部分を拡大した部分拡大断面図であり、 フ ァ ン ュニッ ト 3がカバー 75側に支持された構造 （ A ) およびヒー トシン ク 2側に支持された構造 （B ) の二つの構造を示している。 この変 形実施例においては、 回路部品および基板 38およびホール素子 39の 配置は図 53および図 54の場合と同様であるが、 図 56 ( A ) に示され ているように、 回路部品および基板 38をフアンモータ 3 cの上部か ら取り除いたスペース分、 また、 図 56 ( B ) に示されているように 回路部品および基板 38をフア ンモータ 3 cの下部から取り除いたス ペース分、 フ ァ ンユニッ ト 3の厚みを薄くすることにより、 ファ ン —体型発熱素子冷却装置全体を薄型に構成することができる。 これ により、 最近の高密度実装型の機器に対しても使用することが可能 となり、 フ ァ ン一体型発熱素子冷却装置の適用範囲を拡大すること ができる。

なお、 本実施例における更に他の変形例として、 図示してはいな いが、 回路部品および基板 38をカバーのファ ンモータ支持用スポー ク 78、 フ ァ ンモータ 3 cのケース、 あるいは、 ヒー トシンクの放熱 フ ィ ン 4 に装着することもできる。 また、 図示した実施例およびそ の変形実施例においてはプル方式の冷却構造が採用されているが、 プッ シュ方式を採用する場合にも適用可能であることはいうまでも ない。 更に、 回路部品および基板 38とフアンモータ 3 c との間の配 線が必要となるが、 通常のヮィャを用いて配線すれば風力抵抗を増 大することとなるので、 例えば、 偏平ないわゆるフレキシブル配線 板を用いてカバーやヒー トシンクのベース面に貼り付けて配線する ことができる。

図 57および図 58は、 図 4 ( B ) に示されているような埋め込み実 装型の冷却ファンと発熱素子のヒー トシンクとが一体化された冷却 構造を持つ発熱素子冷却装置の二つの例について、 それぞれ、 それ らの全体 （A ) およびカバー （B ) の構成を示す上面図および前面 図である。 図中、 3は冷却用フ ァ ンユニッ ト、 2は複数の放熱フ ィ ン 4， …を持つヒー トシンク、 75は吸気口 76を有するカバー、 78は 止めネジである。

図 57の例においては、 例えば LS Iパッケージ等の発熱素子の上面 に、 例えば接着剤あるいは固定具により、 取り付けられたヒー トシ ンク 2の中央部分にファンュニッ ト 3が埋め込まれるように装着さ れており、 ファンユニッ ト 3はカバー 75の中央部に設けられている 吸気口 76とそれに連接された円筒状突出部 77内に収納される。 この 円筒状突出部 77はヒー トシンク 2のベース面 12との間に所定の間隙 を持ち、 絞り機構を形成している。 フ ァ ンユニッ ト 3により吸気口 76から吸い込まれた空気は、 この絞り機構を経て、 図 57 ( A ) に点 線矢印により示されているように、 冷却のためのエアーフローを形 成する。 カバー 75は、 例えばその四隅において、 ヒー トシンク 2の 四隅に形成されている支持ブロック 79， …に止めネジ 78によって固 定されている。

図 58の例においては、 図 57の例と同様な構造であるが、 フ ァ ンュ ニッ ト 3、 およびそれに対向するカバー 75の吸気口 76がヒー トシ ン ク 2の中央部から一隅の方に偏位、 すなわち、 オフセ ッ ト配置され ている。 この構成は、 前述した高密度実装のための薄型の冷却装置 においてはヒー トシンク 2が薄くなるために、 発熱素子中央部の発 熱を十分に周囲に伝導することができず、 中央部が高く周辺部が低 いという温度分布、 すなわち、 不十分な均熱化が生じるが、 この中 央の高温部分の冷却効果を高めるとともに、 その高温によるフ ァ ン モータの軸受けの寿命低下を避けるために採用される。 なお、 本例 においては、 フ ァ ンユニッ ト 3が近接する隅の支持ブロック 79 ' は 幅広に形成されて、 エアーフローが中央部に向かうようにされてい る

上述した構成のフ ァ ンー体型発熱素子冷却装置によれば、 フ ァ ン ユニッ ト 3が埋め込まれているために、 吸入空気は冷却に十分寄与 しないうちに外部に放出されることとなり、 冷却効率が低いという 問題点を持っている。 一

図 59は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 18の実施例について. その全体 （A ) およびカバー （B ) の構成を示す上面図および前面 図である。 また、 図 60は、 図 59におけるヒー トシンクのみの構成を 示す構造図である。 本実施例は図 57に示されているフ ァ ンュニ ッ ト 3がヒー トシンク 2の中央部に配設されている従来装置の冷却構造 と同様な構造を有しており、 図 59および図 60において同等の部材に は同一の符号が付されている。

しかしながら、 本実施例においては、 カバー 75に、 図 57に示され ているような絞り機構を形成する円筒状突出部 77が設けられておら ず、 ヒー トシンク 2のベース面 12上に植立された支持脚 81， …によ り支持された円筒部材 80が絞り機構として配設されている。 図 61は. このヒー トシンク 2上の絞り機構部分の構造を拡大して示す拡大斜 視図であり、 図 60および図 61から明らかなように、 円筒部材 80とヒ ー トシンク 2のベース面 12との間に隙間が形成されており、 冷却風 がこの隙間を通過することとなる。

この円筒部材 80および支持脚 81， …は良好な熱伝導性材料により 形成されており、 ヒー トシンク 2からの放熱のための表面積を増大 している。 したがって、 それらはヒー トシンク 2 と同一の材料によ り形成することができ、 また、 それらを一体的に形成することもで きる。 このように円筒部材 80および支持脚 81 , …をヒー トシンク 2 と一体に形成するようにすれば、 その周囲に放熱フィ ン 4， …を近 接して配設し、 配設密度を高めることができる。 また、 図 61に示さ れているように、 円筒部材 80の内外周を含む外表面には、 例えば細 い溝 82や突起等の凹凸が設けられ、 更に放熱のための表面積を増大 させることもできる。

本実施例はこのように構成されているので、 従来装置においては カバーに取り付けられていた絞り機構を有効にヒー トシンク 2の放 熱のために利用することができ、 しかも、 この絞り機構を支える複 数の支持脚の間を高速の空気が流れることにより、 更に冷却効果を 上げることができるので、 冷却装置全体の冷却効率の向上に役立つ こととなる。 また、 上述したように、 従来装置においてはカバーに 取り付けた絞り機構をヒー トシンクに嵌合させるために必要とされ ていたスペースが不要となり、 その分放熱フィ ンを増設することが でき、 冷却装置全体の冷却効率の向上に寄与することができる。

次に、 前述したように、 ヒー トシンク 2 は例えば LS Iパッケージ 等の発熱素子上に接着剤あるいは固定具により取り付けられている が、 接着剤により全面を接着すると、 素子とヒー トシンク 2 との熱 膨張率の違いにより熱応力が発生し、 素子に亀裂が入るという危険 性があり、 また、 接着シー ト等によって全面を接着する場合には、 接着剤に比較して流動性がないために、 平面度の差により隙間が生 じて、 剝離し易く なるという問題点がある。 更に、 金具等によって 固定させる場合には、 ソケッ トを必要としたり、 また、 基板に加工 を施すことが必要となる等のために、 実装に当たっての制約が多い という問題点がある。

図 62は、 本発明による発熱素子冷却装置の第 19の実施例の構成を 示す上面図および前面図である。 本実施例は、 発熱素子およびヒー トシンクが円形の場合を例示しているが、 図 58に示されているファ ンユニッ ト 3がヒー トシンク 2の中央部から偏位されて配設されて いるオフセッ ト型の冷却装置の冷却構造と同様な構造を有しており - 同等の部材には同一の符号を付すか、 あるいは、 符号を省略してい る。 なお、 フ ァ ンユニッ ト 3の図示は省略されているが、 その背部 すなわち放熱フィ ンが配設されていない側のヒー トシンク 2の端縁 には、 側壁 79〃 が設けられて、 冷却風を逃がさないようにしており . また、 カバー 75はヒー トシンク 2 に接着等の方法によつて取り付け られており、 取り付け用ブロック 79および止めネジ 78は除去されて いる。

本実施例においては、 ヒー ト シンク 2 の中央部付近には底面から 発熱素子に固定されたォネジが螺入されるメネジ部 85が形成されて おり、 このメネジ部 85はヒー トシンク 2のベース面 12から立ち上が り、 放熱フイ ン 4， …が占める空間内に延在している。 こう して、 このメネジ部 85はヒー トシンク 2の内部において冷却風にさ らされ ることとなり、 放熱の補助機能を果たす。 そのため、 このメネジ部 85は、 その放熱効果をあげることができるように、 表面積が大きく なる形状に形成される。 また、 図 62に示されているように、 このメ ネジ部 85の周囲の放熱フィ ン 4 は間引きされて、 冷却風が通過する 際の圧損を減少させ、 冷却風量を確保するように構成されている。 図 63は、 発熱素子の上面に配設されるォネジ部材 86の一例の構成 を示す上面図および前面図であり、 ォネジ部材 86は、 熱伝導性が良 好な材料により形成され、 例えば、 図 62のヒー ト シンク 2 に設けら れているメネジ部 85に螺入されるネジ部 86 ' と、 発熱素子の上面に 接着等の方法により固定されるフラ ンジ部 87を有している。 このォ ネジとメネジとにより、 発熱素子と冷却ファンが装着されたヒー ト シンク 2 とを緊密に締結することができ、 その締めつけ力によって. それらの間の接触熱抵抗を小さ くすることができる。 なお、 このォ ネジ部材 86は、 発熱素子の上面に一体的に形成することもできる。 図 64は、 ォネジ部材 86の各種の構造例を示すための図 63の切断面 A— Aにおける断面図である。 ォネジ部材 86は、 発熱素子からの発 熱を効率的にメネジ部 85に伝え、 ヒー トシンク 2の冷却空間におい て放熱し、 発熱素子の冷却を補助するものであるので、 熱伝導性の 良好な構造をも有するようにされる。 すなわち、 ォネジ部材 86は、 図 64 ( A ) に示されているような単一の良好な熱伝導性材料により 形成されるのみならず、 図 64 ( B ) に示されているように、 例えば 黄銅により形成ざれた周囲部分 86 " と、 純銅により形成された中心 部 88を有する構造とすることができる。 また、 図 64 ( C ) に示され ているように、 内部に空洞 88 ' を設けて真空状態とし、 その中にヒ 一トパイプ用媒体となる作動液 89を封入した構造とすることもでき る。 これにより、 ヒー トパイプの原理を利用して、 熱輸送量の拡大 を図ることが可能となる。

本実施例は、 上記のように構成されているので、 前述した従来装 置における発熱素子と冷却装置との接合部に生じる熱応力による亀 裂や剥離現象を回避することができ、 しかも、 上記したように発熱 素子の放熱を補助し、 結果として、 冷却効率を向上させることがで きる。 また、 本発明によるファ ン一体型の冷却装置の固定をネジに より行うことができ、 冷却ファ ンが故障した場合の取り外しが容易 になり、 信頼性を向上させることができる。

次に、 図 65はこのようなフ ァ ン一体型の冷却装置の複数台を並設 して実装する場合の実装状態を示す斜視図であり、 図 66はその上面 図である。 図中、 10, …は冷却装置、 （ a ) は機器の冷却用エアー フロー、 （ b ) は各冷却装置のエアーフローである。 このような実 装状態においては、 特に図 57に示されている構造の冷却装置が用い られる場合は少なく とも二方向に排気されるため、 図 66に示されて いるように、 並設された冷却装置 10， 10間において排気の衝突が生 じ、 全体の冷却効率が低下するという問題点がある。 加えて、 上記 した冷却効率の低下を捕うために、 高回転のフ ァ ンュニッ トを用い れば、 そのために騒音が比較的大きくなり、 機器全体の騒音値を押 し上げることとなる。

図 67は、 本発明によるフ ァ ン一体型発熱素子冷却装置からなる放 熱器の第 20の実施例の構成を示す上面図、 前面図お び側面図であ る。 本実施例は図 57 ( A ) に示されているファ ンユニッ ト 3がヒー トシンク 2の中央部に配設されている冷却構造と同様な構造を有し ており、 同等の部材には同一の符号を付すか、 あるいは、 符号を省 略している。 本実施例においては、 更に、 カバー 75が、 そのー側緣 において、 ヒー トシンク 2 (あるいはその下の発熱素子） の直上か ら外方に延長されて、 延長部 75 ' が形成され、 そして、 その先端縁 に下方に垂下して、 ヒー トシンク 2の側面にほぼ平行となるように. 折曲部すなわち遮蔽板 90が形成されている。 このように構成されて いるので、 図 67に点線矢印により示されているように、 ファ ンュニ ッ ト 3 により供給されるエアーフローがこの遮蔽板 90に衝突し、 下 方に反射され、 図示されてはいないが、 ヒー トシンク 2の下部にあ る発熱素子の底面にエアーフローが当たることとなる。

図 68は、 本実施例による発熱素子冷却装置の複数台を並設して実 装する場合の実装状態を示す斜視図であり、 図 69はその上面図であ る。 図中、 10 ' ， …は本実施例による冷却装置、 （ a ) は機器の冷 却用エアーフロー、 （ b ) は各冷却装置のエアーフローである。 各 冷却装置 10 ' はその遮蔽板 90が機器の冷却用エアーフロー （ a ) に 平行となるように設置されている。 図 69から明らかなように、 並設 された冷却装置 10 ' ， …の相互間には遮蔽板 90が介在することとな り、 図 65および図 66において前述した各冷却装置間のエアーフロー

( b ) 、 …の干渉を回避することができる。 したがって、 本実施例 によれば、 複数台実装された場合に冷却装置相互間の排気が衝突す ることによる冷却効率の低下を防止することができるとともに、 排 気を発熱素子の底面に導入させることによって冷却効率を向上する ことができるという二重の効果を奏することができる。

なお、 上記したように、 遮蔽板 90を機器の冷却用エアーフロー

( a ) と平行となるように設置することによって、 冷却装置の冷却 ファンが停止した場合にも、 ヒー トシンク内に機器の冷却用エアー フロー （ a ) が通るようにすることができる。 また、 図示してはい ないが、 遮蔽板 90の少なく とも折り曲げ部分、 すなわち、 少なく と も延長部 75 ' と遮蔽板 90との接続部分、 を形状記憶合金等の形状記 憶材料により形成し、 高温時に、 例えば、 延長部 75 ' とほぼ同一平 面、 すなわち、 ほぼ平板状となるような形状を記憶させておく こと ができる。 こうすることにより、 例えば 1台の冷却装置の冷却用フ ァンが停止した場合に、 それが実装されている発熱素子が高温化し て遮蔽板 90を開き、 隣接する冷却装置のエアーフロー （b ) をも取 り込むようにすることができる。

次に、 前述したような最近の高密度実装機器に実装される LS Iパ ッケージの場合、 例えば、 図 1 に示されているようにある程度ピッ チの決まったシエルフや、 ノー トパソコ ンのように高さ制限のある 4 場合等のより高度な高密度実装が必要となってきており、 上記した 直上実装型の冷却構造、 更には、 上記した埋め込み型の冷却構造に よっても、 機器への搭載ができないケースもあり、 更に薄型の冷却 構造が求められている。

図 70は、 そのような要求を満たすべく案出された、 本発明による 発熱素子冷却装置の第 21の実施例の構成を示す上面図 （A ) および 正面断面図 （B ) であり、 図 71はその斜視図である。 本実施例は、 ファンユニッ ト 3が発熱素子 1 とヒー トシンク 2 との組立体の側方 に配設され、 それらが熱伝導性の良好な材料で作られたカバー 95に より結合されている側方実装型のファン一体型発熱素子冷却装置を 構成している。

本実施例においては、 熱伝導性の良好な材料のカバー 91は、 ヒー トシンク 2 に一体形成あるいはネジ止め等により固定されたヒー ト シンク 2を覆う部分と、 それから延長してネジ止めや嵌め合い等に よってフ ァ ンユニッ ト 3 に結合され、 フ ァ ンユニッ ト 3が対向して 装着される吸排気口 92を持った延長部分を有している。 そして、 こ の延長部分の三方の外側面部は側面板 93, …により塞がれており、 また、 ファンユニッ ト 3の下部も底面板 94により閉塞されている。 なお、 95は邪魔板、 96はガイ ド、 16は例えば LS Iパッケージ等の発 熱素子 1が装着される基板、 97はフ ァ ンユニッ ト 3への電源供給用 ピンであり、 ファ ンュニッ ト 3 は、 例えば、 この電源供給用ピン 97 を含む複数のピンにより基板 16に固定されるようにすることができ る

本実施例は上述のように構成されているので、 冷却風はプッ シュ 方式により供給され、 図 70中に点線矢印により示されているエアー フローと して、 カバー 91の上面の吸気口 92から吸い込まれ、 例えば 図示されているような適当な邪魔板 95やガイ ド 96により案内されて. ヒー トシンク 2 に送られて、 ファンユニッ ト 3 と反対側端部から排 気されることとなる。

図 72は本実施例の第 1 の変形実施例の構成を示す上面図であり、 図 73はその斜視図である。 本第 1 の変形実施例は、 図 70および図 71 に示されている側方実装型のファン一体型発熱素子冷却装置と同様 な構成を有しており、 同等な構成要素には同一の符号が付されてい る。 加えて、 この変形例においては、 フ ァ ンュニッ ト部の一つある いは二つ以上の側面板 93に、 例えば図示のように、 開口部 98， …が 設けられている。 この開口部 98， …は、 フ ァ ンユニッ ト 3の背部側. すなわち、 ヒー トシンク 2から遠い側に設けられており、 空気を一 部を逃がすことにより閉塞されたフ ァ ンュニッ ト 3の背部において 風圧が高まるのを回避し、 ファ ンの圧力損失を減らして負担を軽減 し、 結果として、 十分な風量を確保することができることとなる。 また、 本実施例においては、 カバー 91はヒー トシンク 2の上面の みを覆うようにすることができ、 また、 吸排気口のための側面部を 除き、 ヒー トシンク 2の側面をも塞ぐようにすることができる。 図 74は、 それらを実施したカバー 91 ' を有する本実施例の第 2の変形 実施例の構成を示す斜視図であり、 カバー 9 の側面板 93 ' ， 93 ' により ヒー ト シンク 2のフ ァ ンュニッ ト 3の反対側端部を除いた両 側面が塞がれている。

更に、 図 70に示されている本実施例の場合、 発熱素子 1の L S I パッケージとしては、 素子の上面に半導体チップが取り付けられる キヤビティアップ型が用いられているが、 素子の下面に半導体チッ プが取り付けられているキヤビティ ダウン型の素子の場合には、 チ ップからの伝熱経路の短いピン側にも冷却風を流すようにすれば、 素子 1 のキャ ップに設けられているヒー トシンク 2側のみに冷却風 を流す場合より も冷却効率を上げることができる。 図 75は、 そのた めの本実施例の第 3の変形実施例の構成を示す上面図 （A ) および 正面断面図 （B ) である。 本第 3の変形実施例においては、 エア一 フローを上下に分流することができるように断面楔状のガイ ド 96 ' を設けるとともに、 フ ァ ンュニッ ト部の底面板 94に通風孔 99が設け られる。 これにより、 図中点線矢印により示されているように、 ェ ァーフローが形成されて、 発熱素子 1 のピン側にも冷却風を送るこ とができ、 冷却効率があがることとなる。

図 76は、 本実施例の第 4の変形実施例の構成を示す上面図 （A ) および正面断面図 （B ) であり、 ここでは、 ヒー トシンクと して、 図 70乃至図 75に示されているような角型のものに代えて、 積層型の 放熱フィ ンを有する円板状のヒー トシンク 2 ' が用いられている。 カバー 91は円板状ヒー トシンク 2 ' の両サイ ドに嵌め合み固定され ており、 例えば、 図 76の B部分を拡大して示す図 77に示されている ように、 カバー 91の端縁の両側部に複数個の下向きフ ック 91 aを設 けて、 上方からカバー 91を差し込んでヒー トシンク 2 ' の端縁と係 合させることによって、 取り外し自在に取り付けることができる。 これにより、 カバー 91を取り外して、 フ ァ ンユニッ ト 3の保守、 点 検が容易となる。

図 78は、 本実施例の第 5の変形実施例の構成を示す上面図 （A ) および正面断面図 （B ) であり、 図 79はその斜視図である。 この変 形実施例においては、 図 70乃至図 77に示されているカバー上面の吸 気口から空気を吸い込むものに代えて、 フ ァ ンュニッ ト部の底面板 94に吸排気口 92 を設け、 空気をフ ァ ン部と基板 16との間隙から導 入して吸排気口 92 ' から吸い込むようにするものである。 この場合. 空気がフ ァ ン下部から吸入されるので邪魔板 （95) は不要となる。 こう して、 図 78中に点線矢印により示すようにエアーフローが生じ る。 この場合は、 吸気口における圧損が、 図 70乃至図 77に示されて いるものに比べて、 高く なる力、 フ ァ ンユニッ ト 3内における流れ がスムーズなものとなる。

上述した図 70乃至図 79に示した実施例において、 ファ ンュニッ ト 3 内の冷却フ ァ ンの回転軸を傾斜して設け、 吸排気口から冷却ファ ンを経てヒー ト シンク 2の放熱フィ ンに向かうエアーフローを効率 的に形成させるようにすることができる。 すなわち、 図 70乃至図 77 に示されている吸排気口がフアンュニッ ト 3の上面に設けられてい る場合は、 冷却フ ァ ンの回転軸を図面に向かって左傾斜させ、 また, 図 78および図 79に示されている吸排気口がフア ンユニッ ト 3の底面 に設けられている場合は、 冷却フ ァ ンの回転軸を図面に向かって右 傾斜させることにより、 吸排気口からヒー トシンク 2の放熱フィ ン へのエアーフローが効率的に形成されることとなる。

図 80乃至図 82は、 それぞれ、 本実施例において用いられるヒー ト シンク 2の放熱フィ ン 4， …の配設形状の例を示す上面図および前 面図である。 図示されているように、 放熱フイ ン 4の配設領域を、 ヒー トシンク 2の全域にわたるものだけでなく、 素子 1 の発熱部の 直上部分のみとすることにより、 ヒー トシンクによる圧損を低減し. 風速を確保することができる。 また、 ヒー トシンク 2の両側にガイ ド壁 47， 47を設けたり （図 80および図 81 ) 、 素子 1 の発熱部に案内 するガイ ド壁 48, 48を設けて （図 81 ) 、 冷却風が放熱フ ィ ンの配設 されていない部分を通って側方に排気されないようにし、 かつ、 局 部的に配設されている放熱フィ ン 4， …に効果的に案内して、 冷却 効率を高めることができる。

上記した本実施例の説明においては、 ヒー トシンクの放熱フィ ン の形状としてピン型あるいは積層型のものが用いられているが、 本 実施例のような側方実装型の冷却構造においては、 それらに限られ ず、 例えばプレー ト型をも含む各種形状のものをも有効に用いるこ とができる。 また、 冷却方式として、 ファ ンから吐き出した空気を ヒー トシンクに吹き当てるプッシュ方式を採用しているが、 ヒー ト シンクを通る風を吸い込むプル方式を採用することもできる。

産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明に係る放熱器によれば、 パワーの限 られた冷却ファ ンの冷却風を有効に利用することができるので、 冷 却効率を向上させることができる上に、 パワーの大きな冷却フ ァ ン を使用する必要がないために、 騒音の発生を防止することができる, また、 本発明によるファン一体型の発熱素子冷却装置によれば、 ヒー トシンクの上にフ ァ ンュニッ トを載置する直上実装型、 ヒー ト シンク中央部にファンュニッ トが埋め込まれた埋め込み型およびフ アンュニッ トを発熱素子およびヒー トシンクの組立体の側方に配設 する側方実装型の利点を有効に生かしつつ、 冷却効率を高め、 かつ より薄型に構成するものであり、 例えばパーソナルコンピュータ、 ワークステーショ ン等の最近の高密度実装機器の要求に応えること が可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . プリ ン ト基板に実装される発熱素子に装着される放熱器であ つて、 該放熱器は、 熱伝導性の良好な材料で形成され、 かつ、 複数 の放熱フィ ンを持っているヒー トシンクと、 ヒー トシンクの中央部 に配置され、 かつ、 送風用小孔を持っている中空のパイプ部とを有 する放熱器と、 冷却風を放熱器に送出する送風装置とを備え、 前記 送風装置からの冷却風がパイプ部に強制導入された後、 前記送風用 小孔から噴出される発熱素子冷却装置。

2 . 請求項 1 に記載の発熱素子冷却装置であって、 継手部を介し て連結可能な複数の導風管を更に有し、 該連結された導風管により 形成される導風路により前記送風装置と複数の放熱器のパイプ部と が連結されている装置。

3 . 請求項 2記載の発熱素子冷却装置において、 前記導風路が前 記プリ ン ト基板の前面板に設けられた継手部を介して送風装置に連 結されている装置。

4 . 請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の発熱素子冷却装置 において、 前記パイプ部は、 発熱素子の中心線上で、 かつ、 ヒー ト シンクの放熱フィ ンベース面との間に適宜間隔を隔てて配設され、 パイプ部内に導入された冷却風がパイプ部の底壁に穿孔された送 風用小孔から噴出される装置。

5 . 請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の発熱素子冷却装置 において、 前記パイプ部は、 発熱素子の中心線に対して対称位置で

, かつ、 ヒー トシンクの放熱フ ィ ンベース面との間に適宜間隔を隔て て複数個設けられ、

各パイプ部内に導入された冷却風がパイプ部に穿孔された送風用 小孔から噴出される装置。

6 . 請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の発熱素子冷却装置 において、 前記パイプ部には、 導入された冷却風をヒー トシンクの 中心に導くガイ ド部が形成されている装置。

7 . 請求項 6に記載の発熱素子冷却装置において、 前記ガイ ド部 は、 ヒー トシンクの放熱フィ ンベース面との間に適宜間隔を隔てて 配置される底壁を備え、

ガイ ド部に導かれた冷却風が該ガイ ド部の底壁の中心に穿孔した 送風用小孔から噴出される装置。

8 . 発熱素子に装着され、 かつ、 上面に複数の放熱フ ィ ンが立設 されているヒー トシンクと、

前記ヒー トシンクの上部に装着される冷却フアンュニッ 卜と、 前記ヒー トシンクの前記放熱フィ ンの立設された上面に設けられ. 中心を通過して該ヒー トシンクの放熱部を放射状に区画する仕切板 とを備えた発熱素子冷却装置。 一

9 . 請求項 8 に記載の発熱素子冷却装置において、 前記冷却フ ァ ンユニッ トは、 ヒー トシンクの上面から適宜間隔を置いて配置され ており、

該ヒー トシンクと冷却ファンュニッ トとの間隙部を覆う包囲壁を 更に備えた装置。

10. 発熱素子に装着され、 かつ、 複数のピン状の放熱フィ ンを持 つているヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に固定される冷却 フ ァ ンュニッ トとを備えた発熱素子冷却装置において、

前記ヒー トシンクの放熱フィ ンが先端に行く にしたがって断面積 が小さ く されている装置。

1 1. 発熱素子に装着され、 かつ、 複数のピン状の放熱フィ ンを持 つているヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に固定される冷却 フ ァ ンュニッ トとを備えた発熱素子冷却装置において、 前記放熱フイ ンが、 マ ト リ クス状のグリ ッ ドの交点を 1個おきに 占有した形態である、 千鳥状に配列されている装置。

12. 請求項 1 1に記載の発熱素子冷却装置において、 前記放熱フィ ンにより占有されないグリ ッ ドの交点上には、 放熱フィ ンより小さ な断面積を有する捕助フィ ンが配置されている装置。

13. 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 複数の放熱フ ィ ンを有す るヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に配設され、 かつ、 中央 に回転するモータ部を有する冷却用フ ァ ンュニッ トとを備えた発熱 素子冷却装置において、

上記フ ァ ンュニッ トがそのモータ部の下面に上記ヒー トシ ンクの 厚さ方向幅内に延在するように設けられた少なく とも 1個の補助翼 を有している装置。

14. 請求項 13に記載の発熱素子冷却装置において、 補助翼が回転 する範囲内において該補助翼に対向するヒー トシンクの放熱フ ィ ン が短く形成されている装置。

15. 請求項 13に記載の発熱素子冷却装置において、 少なく とも 1 個の補助翼がファ ン回転軸から放射状に配設されている装置。

16. 発熱素子に装着され、 かつ、 複数のピン状の放熱フィ ンを持 つているヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に固定される冷却 ファンとを備えた発熱素子冷却装置において、

前記ヒー トシ ンクの放熱フ ィ ンベース面が少なく とも部分的に中 央に向かって下降するように形成された傾斜面を有している装置。

17. 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 複数の放熱フ ィ ンを有す るヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に固定される冷却用ファ ンュニッ 卜とを備えた発熱素子冷却装置において、

上記ヒー トシンクが、 少なく とも中央部に向かって下降する傾斜 面を含むように傾斜して形成されているベース面と、 上記傾斜した ベース面上に設けられ、 中央部に向かって順次高く形成された放熱 フ ィ ンと、 上記傾斜したベース面に沿って配設され、 周辺部から中 央部にわたって延在するヒー トパイプとを有している装置。

18. 請求項 17に記載の発熱素子冷却装置において、 ヒー トシンク のベース面が円錐あるいは角錐状に形成されており、 かつ、 ヒー トパイプが中央部から周辺部にわたつて螺旋状に延在している

19. 請求項 17に記載の発熱素子冷却装置において、

ヒー トシンクのベース面が中央部を含む線上で交わる二つの傾斜 面により形成されており、 そして、

ヒー トパイプが、 上記線に沿って配設された 1本のメインパイプ と、 上記二つの傾斜面に沿って周辺部から該メインパイプに向かつ て配設された複数のサブパイプとを有している装置。

20. 請求項 17乃至請求項 19のいずれかに記載の発熱素子冷却装置 において、 ヒー トパイプがヒー トシンクのベース面中に埋め込まれ て配設されている装置。

21. プリ ン ト基板上に実装される発熱素子の上面にその上面から 適宜間隔を隔てて配置される、 発熱素子と略同一面積のカバー部材 と、

1個または複数個のフ ア ンユニッ トとを備え、

前記フ ァ ンュニッ トにより前記カバー部材と前記発熱素子の表面 との間の空隙部に冷却風を送風して発熱素子を冷却する発熱素子冷 却装置。

22. 請求項 21に記載の発熱素子冷却装置において、 前記フ ァ ンュ 二ッ トが前記カバー部材に着脱可能に装着されている装置。

23. 請求項 21または 22に記載の発熱素子冷却装置において、 前記 フ ァ ンュニッ トは、 ファン回転軸が発熱素子の中心に対して偏心す る位置に装着されており、

偏心方向の空隙部の辺縁を遮蔽する隔壁を更に備えた装置。

24. 請求項 21乃至請求項 23に記載の発熱素子冷却装置において、 前記カバー部材は熱伝導性の良好な材料により形成されており、 前記カバー部材と前記発熱素子の表面とを適宜箇所で連結するた めの熱伝導性の良好な材料により形成されたパネ部材を更に備えた 装置。

25. 請求項 21乃至請求項 24に記載の発熱素子冷却装置において、 前記カバーには、 前記空隙部側に突出する複数の突条が形成されて いる装置。

26. 発熱素子の上面に固定され、 かつ、 上面に複数の放熱フ ィ ン を持っているヒー トシンクと、 該ヒー トシンクの上部に固定される フ ァ ンュニッ トとを備えた発熱素子冷却装置において、

前記フア ンュニッ 卜が前記ヒー トシンクの中心に対して対称位置 に複数設けられ、 かつ、 各ファンュニッ トは送風方向が発熱素子の 中心に向かうように駆動される装置。

27. 発熱素子に隣接してプリ ン ト基板上に固定され、 かつ、 上面 に複数の放熱フイ ンを持っているヒー トシンクと、

前記ヒー トシンクの上部に固定されるフ ァンユニッ トと、 前記ヒー トシンクと発熱素子とを熱的に連結するヒー トパイプと を備えた発熱素子冷却装置。

28. 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 ベース面上に少なく とも ファン装着部分を除いて配設された複数の放熱フイ ンを有するヒー

, トシンクと、 該ヒー トシンクのファン装着部分に対向する位置に吸 排気口を有し、 かつ、 該ヒー トシンクの上面を覆うように装着され たカバーと、 該カバーの吸排気口の下部に位置する該ヒー トシンク の、 ファン装着部分内に埋め込まれるように装着された冷却用ファ ンュニッ トとを備えた発熱素子冷却装置において、

上記フ ァ ンュニッ トの駆動用回路部品が上記カバーの内面および 上記ヒー トシ ンクの内面の少なく とも一方に取り付けられている装 置

29. 請求項 28に記載の発熱素子冷却装置において、 フ ァ ンュニッ トの駆動用回路部品とフ ァ ンュニッ トとの間を電気的に接続するた めの偏平な配線板がカバーの内面およびヒー トシンクの内面の少な く とも一方に貼り付けられている装置。

30. プリ ン ト基板に装着された発熱素子の上面に配設され、 かつ. ベース面、 該ベース面に支持された冷却風絞り機構および該絞り機 構の周囲の該ベース面上に配設された複数の放熱フィ ンを有するヒ ー ト シンク と、

上記ヒー トシンクの上面を覆い、 かつ、 上記絞り機構に対向する 位置に形成された吸排気口を有する平板状のカバー _と、

上記カバーの吸排気口の下部に位置し、 かつ、 上記絞り機構内に 収納されるように装着された冷却用フ ァ ンュニッ トと

を備えた発熱素子冷却装置。

31. 請求項 30に記載の発熱素子冷却装置において、 絞り機構が、 ヒー トシンクのベース面に植立された少なく とも 1個以上の支持脚 と、 該支持脚により支持されて該ヒー トシンクのベース面との間に 隙間を形成する円筒部材とを有している装置。

32. 請求項 31に記載の発熱素子冷却装置において、 支持脚および 円筒部材が良好な熱伝導性材料により一体的に形成されている装置,

33. 請求項 31あるいは請求項 32に記載の発熱素子冷却装置におい て、 円筒部材がその外周および内周表面の少なく とも一部に凹凸を 有している装置。

34. 請求項 30に記載の発熱素子冷却装置において、 放熱フ ィ ンが 絞り機構の周囲に間隙を置く ことなく近接して配設されている装置 <

35. 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 ベース面上に少なく とも ファン装着部分を除いて配設された複数の放熱フィ ンを有するヒー トシンクと、 該ヒー トシンクのファ ン装着部分に対向する位置に吸 排気口を有し、 かつ、 該ヒー トシ ンクの上面を覆うように装着され たカバーと、 該カバーの吸排気口の下部に位置する該ヒー トシンク のフ ァ ン装着部分内に埋め込まれるように装着された冷却用フ ァ ン ュニッ 卜とを備えた発熱素子冷却装置であって、

上記発熱素子の上面の中央部付近に固定される良好な熱伝導性材 料のォネジ部材を更に備え、 そして、

上記ヒー トシンクが、 中央部から偏位した位置に形成された上記 フ ァ ン装着部分と、 中央部付近に形成され、 かつ、 上記ォネジ部材 と係合するメネジ部とを有している装置。

36. 請求項 35に記載の発熱素子冷却装置において、

上記ォネジ部材がその中心部に外側の熱伝導性材料より良好な熱 伝導性を持つ他の熱伝導性材料を有している装置。

37. 請求項 35に記載の発熱素子冷却装置において、 上記ォネジ部 材が、 内部の空洞と、 該空洞内に封入されたヒー トパイプ用媒体と なる作動液とを有している装置。

38. 発熱素子の上面に配設され、 かつ、 ベース面上に少なく とも ファ ン装着部分を除いて配設された複数の放熱フィ ンを有するヒ一 トシンクと、 該ヒー トシンクのファン装着部分に対向する位置に吸 排気口を有し、 かつ、 該ヒー トシンクの上面を覆うように装着され たカバーと、 該カバーの吸排気口の下部に位置する該ヒー トシンク のフ ァ ン装着部分内に埋め込まれるように装着された冷却用フ ァ ン ュニッ 卜とを備えた発熱素子冷却装置において、

上記カバーが、 その一側部において、 上記発熱素子の直上部外方

5 g に延びる延長部と、 該延長部の端縁に連接して形成され、 かつ、 下 方に延びる遮蔽板とを有している装置。

39. 請求項 38に記載の発熱素子冷却装置において、 少なく とも延 長部および遮蔽板の接続部分が高温時にほぼ平板状態となる形状を 記憶する形状記憶材料により形成されている装置。

40. 基板上に装着された発熱素子の上面に配設され、 かつ、 複数 の放熱フイ ンを有するヒー トシンク と、

上記ヒー ト シンクの上面を覆うように固定され、 かつ、 上記ヒー トシンクの側方に延びる延長部を有するカバーと、

上記カバーの延長部の下部に装着されたフア ンュニッ トとを備え、 上記フ ァ ンュニッ トの回転により上記カバーと上記発熱素子間の 上記ヒー ト シンクに冷却風を導く ようになつている発熱素子冷却装 置。

41. 請求項 40に記載の発熱素子冷却装置において、 カバーの延長 部に吸排気口が設けられ、 かつ、 該カバーの延長部のヒー トシンク 側を除いた外側部を塞ぐ側面板およびファンュニッ トの下部を覆う 底面板が設けられている装置。

42. 請求項 41に記載の発熱素子冷却装置において、 カバーの延長 部の内面に取り付けられ、 かつ、 ヒー トシンクとファンユニッ トと の間に垂下する邪魔板およびエアーフローをヒー トシンクの放熱フ イ ンに導く ガイ ドが設けられている装置。

43. 請求項 42に記載の発熱素子冷却装置において、 ガイ ドが冷却 風を上下に分流させることができる形状を有しており、 かつ、 フ ァ

, ンュニッ ト下部の底面板に通風孔が設けられている装置。

44. 請求項 40に記載の発熱素子冷却装置において、 カバーの延長 部のヒー ト シ ンク側を除いた外側部を塞ぐ側面板およびファ ンュニ ッ 卜の下部を覆う底面板が設けられ、 かつ、 該底面板に吸排気口が 設けられており、 該底面板と基板との間隙を通して吸排気するよう になっている装置。

45. 請求項 40に記載の発熱素子冷却装置において、 ヒー トシンク が円形状であり、 そして、 カバーがその端縁の両側部にヒー トシ ン ク端縁と取り外し自在に係合するフ ッ ク部を更に有している装置。

46. 請求項 40に記載の発熱素子冷却装置において、 ヒー トシ ンク の放熱フィ ンが発熱素子の発熱部分直上部に局部的に配設されてい る装置。

47. 請求項 46に記載の発熱素子冷却装置において、 ヒー トシンク の少なく とも放熱フィ ンが配設されていない部分に冷却風を逃がす ことなく放熱フィ ンに案内するためのガイ ド壁が設けられている装

。

48. 請求項 40に記載の発熱素子冷却装置において、 フ ァ ンュニッ ト内の冷却フ ァ ンがその回転軸を傾斜されて配設されており、 冷却 風がヒー トシンク に効率的に導かれる装置。