JP2003168884A

JP2003168884A - 電子部品

Info

Publication number: JP2003168884A
Application number: JP2001365210A
Authority: JP
Inventors: Katsutomo Takagi; 克知高木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ダクト内に供給する冷却風を均一化すること
により冷却性能を高めるとともにダクトの構造強度を向
上させる。【解決手段】ＰＣＢ１と、ＰＣＢ１上に実装されたＬ
ＳＩ２と、冷却風の入口および出口を備えＰＣＢ１を覆
うダクト５と、ＰＣＢ１とダクト５との間の空間に、冷
却風を送給するファン４とを有する電子部品であって、
ＰＣＢ１とダクト５との間でＬＳＩ２よりダクト入口側
の空間に、冷却風を整流する効果およびダクト５を補強
する効果を備え、かつ、冷却風の空気抵抗とならない形
状のセルが、冷却風の風向と並行に設置されダクト５と
接合されたスリット板６によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却対象物に送給
する冷却風を均一化する構造を備えた電子部品に関し、
特に、冷却用ダクトの機械的強度を向上させる構造を備
えた電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ機器に使用されるＬ
ＳＩ（Large Scale Integrated circuit）は、高性能化
とともに高消費電力化・高発熱化する傾向にあるため、
ファンによる強制空冷方式が適用されることが多い。図
１３に、従来技術による電子部品の構造を示す。この電
子部品は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board ）１、ＬＳ
Ｉ２、ヒートシンク３、ファン４およびダクト５を有す
る。ＰＣＢ１は、プリント配線基板であり、絶縁基板上
に銅箔などでできた電気回路が印刷されている。ＰＣＢ
１の周囲には、ヒートシンク３を覆うようにダクト５が
設けられる。ＬＳＩ２は、トランジスタ、ダイオード、
抵抗、コンデンサなどの部品が半導体チップ上に形成さ
れている。ヒートシンク３は、動作時の熱によりＬＳＩ
２に集積されたトランジスタ等の素子が破壊しないよう
に、あるいは誤動作を起こしたりしないようにするため
に設けられた空冷フィンである。ファン４は、ヒートシ
ンク３に冷却風を供給して、大気中への放熱を促進させ
る装置である。ＰＣＢ１に実装されたＬＳＩ２にはヒー
トシンク３が搭載されており、ファン４から冷却風が供
給されている。

【０００３】従来の電子部品では、ファン４がダクト５
内部に冷却風を供給し、ダクト５内部の空気を強制的に
循環させてヒートシンク３の放熱を促進させるこによっ
て、冷却性能の向上を図っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
４は、回転の中心に位置するモータの周囲に羽根が配置
された構造であるため、ダクト５の内部に供給される冷
却風は、必ずしも均一に各部に供給されるとは限らな
い。図１４に、従来の電子部品でダクト内部に供給され
る冷却風を示す。なお、この図では風速を矢印の長さで
模式的に表現する。図に示すように、ファン４の回転中
心では風速は低く、外側ほど風速が高くなるため、ダク
ト５の周辺部には冷却風が十分に供給されるが、ダクト
５の中心部すなわちＬＳＩ２やヒートシンク３には冷却
風が十分に供給されていなかった。

【０００５】さらに、ファン４の前面に構造物（ＬＳＩ
２、ヒートシンク３等）が配置されていることにより、
ファン４への負荷・静圧が増加し、ダクト５内部に供給
される冷却風が不均一となる傾向はさらに強くなる。こ
のように、従来の電子部品では、ヒートシンク３の冷却
性能が最大限に発揮されていなかった。

【０００６】また、質量の大きい半導体デバイスやヒー
トシンクが搭載された回路基板（サブボード）がＰＣＢ
１に３次元実装された場合、振動や衝撃により過大な応
力が発生してＰＣＢ１が破損してしまうことがあった。
このため、ダクト５にＰＣＢ１に対する補強材としての
機能を持たせることが要求されていた。すなわち、ダク
ト５の構造強度を向上させることが要求されていた。

【０００７】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であり、ダクト内に供給する冷却風を均一化することに
より冷却性能を高めるとともにダクトの構造強度を向上
させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、第１の態様として、回路基板と、当該回路
基板上に実装された半導体デバイスと、冷却風の入口お
よび出口を備え回路基板を覆うダクトと、回路基板とダ
クトとの間の空間に、冷却風を送給する手段とを有する
電子部品であって、回路基板とダクトとの間で半導体デ
バイスよりダクト入口側の空間に、所定の形状のセル
が、冷却風の風向と並行に設置されダクトと接合された
整流板によって形成されたことを特徴とする電子部品を
提供するものである。これにより、冷却風がダクト内部
に均一に供給されて冷却効率が向上するとともに、ダク
トの構造強度が向上する。

【０００９】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、第２の態様として、回路基板と、当該回路基板上に
実装された半導体デバイスと、冷却風の入口および出口
を備え回路基板を覆うダクトと、回路基板とダクトとの
間の空間内の空気をダクト出口から強制的に排出して当
該空間に前記冷却風を供給する手段とを有する電子部品
であって、回路基板とダクトとの間で半導体デバイスよ
りダクト出口側の空間に、所定の形状のセルが、冷却風
の風向と並行に設置されダクトと接合された整流板によ
って形成されたことを特徴とする電子部品を提供するも
のである。これにより、ダクト内部から均一に空気が排
出されて冷却効率が向上するとともに、ダクトの構造強
度が向上する。

【００１０】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、第３の態様として、回路基板と、当該回路基板上に
実装された半導体デバイスと、冷却風の入口および出口
を備え回路基板を覆うダクトと、回路基板とダクトとの
間の空間に冷却風を送給する手段と、回路基板とダクト
との間の空間内の空気をダクト出口から強制的に排出し
て当該空間に冷却風を供給する手段とを有する電子部品
であって、回路基板とダクトとの間で半導体デバイスよ
りダクト入口側およびダクト出口側のそれぞれの空間
に、所定の形状のセルが、冷却風の風向と並行に設置さ
れダクトと接合された整流板によって形成されたことを
特徴とする電子部品を提供するものである。これによ
り、冷却風がダクト内部に均一に供給され、かつダクト
内部から均一に空気が排出されることで冷却効率が向上
するともに、ダクトの構造強度が向上する。

【００１１】上記本発明の第１の態様、第２の態様、ま
たは第３の態様において、セルの形状は、冷却風の整流
効果およびダクト補強効果を備え、かつ、冷却風の空気
抵抗とならない形状であることが好ましい。セルをこの
ような形状にすることで、整流効果が得られるとともに
ダクトの構造強度を向上できる。

【００１２】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、第４の態様として、回路基板と、当該回路基板上に
実装された半導体デバイスと、冷却風の入口および出口
を備え回路基板を覆うダクトと、回路基板とダクトとの
間の空間に冷却風を送給する手段と、回路基板とダクト
との間の空間内の空気をダクト出口から強制的に排出し
て当該空間に冷却風を供給する手段とを有する電子部品
であって、回路基板とダクトとの間で半導体デバイスよ
りダクト入口側の空間に、第１の形状のセルが、冷却風
の方向と並行に設置されダクトと接合された第１の整流
板によって形成され、回路基板とダクトとの間で半導体
デバイスよりダクト出口側の空間に、第２の形状のセル
が、冷却風と並行に設置されダクトと接合された第２の
整流板によって形成されたことを特徴とする電子部品を
提供するものである。上記本発明の第４の態様におい
て、第１および第２のセルの形状は、それぞれ、冷却風
の整流効果およびダクト補強効果を備え、かつ、冷却風
の空気抵抗とならない形状であることが好ましい。これ
により、冷却風がダクト内部に均一に供給され、かつダ
クト内部から均一に空気が排出されることで冷却効率が
向上するともに、ダクトの構造強度がさらに向上する。

【００１３】また、上記本発明のいずれの態様において
も、ダクトの中心部に形成されるセルが、ダクトの周縁
部に形成されるセルよりも大きいことが好ましく、半導
体デバイスがヒートシンクを備えることが好ましい。こ
れにより、冷却効率をさらに向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕本発明による
電子部品を好適に実施した第１の実施形態について説明
する。図１に、本実施形態による電子部品の構成を示
す。この電子部品は、ＰＣＢ１、ＬＳＩ２、ヒートシン
ク３、ファン４、ダクト５およびスリット板６を有す
る。ＰＣＢ１、ＬＳＩ２、ヒートシンク３、ファン４お
よびダクト５は従来技術と同様である。スリット板６
は、ヒートシンク３のより入り口側にダクト５の入り口
部分の全面に渡って設置される。図２は、セルが矩形と
なるようにスリット板６を格子状に設置した場合であ
り、スリット板６とダクト５とが接触する箇所は接合さ
れている。

【００１５】図３に、本実施形態による電子部品でダク
ト内部に供給される冷却風を示す。なお、図１４と同様
に、風速を矢印の長さで模式的に表現する。本実施形態
による電子部品では、ファン４からダクト５内部に供給
される冷却風は、スリット板６の整流効果により平均化
・平準化されて均一に供給されるため、ヒートシンク３
から大気中への放熱が効率的に行われる。また、ダクト
５とスリット板６とが接触する箇所が接合されているた
め、ダクト５の構造強度が向上する。

【００１６】本実施形態による電子部品に適用されるス
リット板６の例を図４から図８に示す。図４は、セルが
正六角形となるようにスリット板６をハニカム構造で設
置した場合である。また、図５は、セルが円形となるよ
うにスリット板６を設置した場合である。これらのセル
形状においても、スリット板６とダクト５とが接触する
箇所は接合されている。よって、格子状にスリット板６
を配置した場合と同様に、スリット板６の整流効果によ
りダクト５内に供給される冷却風を均一化でき、かつダ
クト５の構造強度が向上する。

【００１７】図６、図７および図８は、ダクト５の開口
部中心付近のセルが大きく、開口部周縁のセルが小さく
なるようにスリット板６を配置した場合である。図６は
スリット板６を格子状で設置した場合、図７はスリット
板６をハニカム構造で設置した場合、図８はセルが円形
となるようスリット板６を設置した場合である。これら
のいずれの構造においても、ダクト５とスリット板６と
が接触する箇所は接合されている。ダクト５の開口部中
心付近のセルを大きくすることにより、ダクト５中心部
の風量が増大するため、ＬＳＩ２やヒートシンク３に供
給される冷却風が増大し、冷却効率が向上する。また、
ダクト５とスリット板６とが接触する箇所が接合されて
いるため、ダクト５の構造強度が向上する。なお、ここ
では、大小２種類のセルが形成されるようにスリット板
６を設置しているが、３種類以上のセルが形成されるよ
うにスリット板６を設置してもよいし、セルの大きさが
連続的に変化するようにスリット板６を設置してもよ
い。

【００１８】〔第２の実施形態〕本発明による電子部品
を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図
９に、本実施形態による電子部品の構成を示す。この電
子部品は、第１の実施形態と同様にＰＣＢ１、ＬＳＩ
２、ヒートシンク３、ファン４、ダクト５およびスリッ
ト板６を有する。ただし、本実施形態では、ファン４お
よびスリット板６を排気側に設置する。

【００１９】本実施形態では、ファン４がダクト５内部
の空気を強制的に排出することにより、ＬＳＩ２および
ヒートシンク３に冷却風が供給される。図１０に示すよ
うに、ＬＳＩ２およびヒートシンク３とファン４との間
に設置したスリット板６の整流効果によって、ダクト５
内部から均一に空気が排出される。よって、ＬＳＩ２や
ヒートシンク３に供給される冷却風が増大し、冷却効率
が向上する。また、ダクト５とスリット板６とが接触す
る箇所を接合することにより、ダクト５の構造強度が向
上する。なお、本実施形態では、図２あるいは図４から
図８に示した第１の実施形態と同様のスリット板を適用
できる。

【００２０】〔第３の実施形態〕本発明による電子部品
を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図
１１に、本実施形態による電子部品の構成を示す。この
電子部品は、第１の実施形態と同様にＰＣＢ１、ＬＳＩ
２、ヒートシンク３、ファン４（４ａ、４ｂ）、ダクト
５およびスリット板６（６ａ、６ｂ）を有する。ただ
し、本実施形態では、ファン４およびスリット板６を吸
気側および排気側の両方に設置する。

【００２１】本実施形態では、ファン４ａがダクト５内
部に強制的に空気を送給するとともに、ファン４ｂがダ
クト５内部の空気を強制的に排出することにより、ＬＳ
Ｉ２およびヒートシンク３に冷却風が供給される。図１
２に示すように、ＬＳＩ２およびヒートシンク３とファ
ン４ａとの間に設置したスリット板６ａの整流効果によ
って、ダクト５内部へ均一に空気が供給される。さら
に、ＬＳＩ２およびヒートシンク３とファン４ｂとの間
に設置したスリット板６ｂの整流効果によって、ダクト
５内部から均一に空気が排出される。よって、ＬＳＩ２
やヒートシンク３に供給される冷却風が増大し、冷却効
率が向上する。また、ダクト５とスリット板６ａとが接
触する箇所およびダクト５とスリット板６ｂとが接触す
る箇所を接合することにより、ダクト５の構造強度が向
上する。なお、本実施形態では、図２および図４から図
８に示した第１の実施形態と同様のスリット板を適用で
きる。スリット板６ａと６ｂとは、同一形状のものを適
用しても良いし、それぞれ異なる形状のものを適用して
も良い。

【００２２】上記各実施形態によれば、質量の大きいＬ
ＳＩやヒートシンクが搭載されたＰＣＢが３次元実装さ
れた場合でも、振動・衝撃によりＰＣＢに負荷される力
がスリット板によって分散される。よって、ダクト自身
に振動や衝撃に対する構造強度が要求される場合にも本
発明は好適に適用可能である。

【００２３】なお、上記各実施形態は本発明の好適な実
施の一例であり、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、スリット板６により形成されるセルの形状
は、例示したものに限定されることはなく、整流効果お
よびダクト補強効果を備え、かつ、冷却風の空気抵抗と
ならない形状であればどのような形状でも構わない。例
えば、セル形状が三角形状であってもよいし、あるい
は、波状の板材の両側に平面板を配置して段ボールの断
面と同様のセル形状としてもよい。また、ダクト５とス
リット板６とを、一体構造としてもよい。あるいは、ヒ
ートシンク３を必ずしも備えていなくともよい。このよ
うに、本発明は様々な変形が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によればスリット板の整流効果によりダクト内に供給
される冷却風が均一化されるため、冷却効率が向上す
る。さらに、ダクトの入り口開口部および／または出口
開口部に設けたスリット板が補強材として機能するた
め、振動や衝撃に対するダクトの強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態による
電子部品の構成を示す図である。

【図２】スリット板を格子状に設置した例を示す図であ
る。

【図３】第１の実施形態に適用されるスリット板による
整流効果を示す模式図である。

【図４】スリット板をハニカム構造で設置した例を示す
図である。

【図５】セルが円形となるようにスリット板を設置した
例を示す図である。

【図６】ダクト中心部のセルが大きく、周縁部のセルが
小さくなるようにスリット板を格子状に設置した例を示
す図である。

【図７】ダクト中心部のセルが大きく、周縁部のセルが
小さくなるようにスリット板をハニカム構造で設置した
例を示す図である。

【図８】ダクト中心部のセルが大きい円形、周縁部のセ
ルが小さい円形となるようにスリット板を設置した例を
示す図である。

【図９】本発明を好適に実施した第２の実施形態による
電子部品の構成を示す図である。

【図１０】第２の実施形態に適用されるスリット板によ
る整流効果を示す模式図である。

【図１１】本発明を好適に実施した第３の実施形態によ
る電子部品の構成を示す図である。

【図１２】第３の実施形態に適用されるスリット板によ
る整流効果を示す模式図である。

【図１３】従来技術による電子部品の構成を示す図であ
る。

【図１４】従来技術による電子部品でダクト内部に供給
される冷却風を示す図である。

【符号の説明】

１ＰＣＢ２ＬＳＩ３ヒートシンク４、４ａ、４ｂファン５ダクト６、６ａ、６ｂスリット板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板と、当該回路基板上に実装され
た半導体デバイスと、冷却風の入口および出口を備え前
記回路基板を覆うダクトと、前記回路基板と前記ダクト
との間の空間に、前記冷却風を送給する手段とを有する
電子部品であって、前記回路基板と前記ダクトとの間で前記半導体デバイス
よりダクト入口側の空間に、所定の形状のセルが、前記
冷却風の風向と並行に設置され前記ダクトと接合された
整流板によって形成されたことを特徴とする電子部品。
【請求項２】回路基板と、当該回路基板上に実装され
た半導体デバイスと、冷却風の入口および出口を備え前
記回路基板を覆うダクトと、前記回路基板と前記ダクト
との間の空間内の空気をダクト出口から強制的に排出し
て当該空間に前記冷却風を供給する手段とを有する電子
部品であって、前記回路基板と前記ダクトとの間で前記半導体デバイス
よりダクト出口側の空間に、所定の形状のセルが、前記
冷却風の風向と並行に設置され前記ダクトと接合された
整流板によって形成されたことを特徴とする電子部品。
【請求項３】回路基板と、当該回路基板上に実装され
た半導体デバイスと、冷却風の入口および出口を備え前
記回路基板を覆うダクトと、前記回路基板と前記ダクト
との間の空間に前記冷却風を送給する手段と、前記回路
基板と前記ダクトとの間の空間内の空気をダクト出口か
ら強制的に排出して当該空間に前記冷却風を供給する手
段とを有する電子部品であって、前記回路基板と前記ダクトとの間で前記半導体デバイス
よりダクト入口側およびダクト出口側のそれぞれの空間
に、所定の形状のセルが、前記冷却風の風向と並行に設
置され前記ダクトと接合された整流板によって形成され
たことを特徴とする電子部品。
【請求項４】回路基板と、当該回路基板上に実装され
た半導体デバイスと、冷却風の入口および出口を備え前
記回路基板を覆うダクトと、前記回路基板と前記ダクト
との間の空間に冷却風を送給する手段と、前記回路基板
と前記ダクトとの間の空間内の空気をダクト出口から強
制的に排出して当該空間に前記冷却風を供給する手段と
を有する電子部品であって、前記回路基板と前記ダクトとの間で前記半導体デバイス
よりダクト入口側の空間に、第１の形状のセルが、前記
冷却風の方向と並行に設置され前記ダクトと接合された
第１の整流板によって形成され、前記回路基板と前記ダクトとの間で前記半導体デバイス
よりダクト出口側の空間に、第２の形状のセルが、前記
冷却風と並行に設置され前記ダクトと接合された第２の
整流板によって形成されたことを特徴とする電子部品。
【請求項５】前記ダクトの中心部に形成されるセル
が、前記ダクトの周縁部に形成されるセルよりも大きい
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の
電子部品。
【請求項６】前記半導体デバイスは、ヒートシンクを
備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項
記載の電子部品。