JPH05315781A - 印刷配線板搭載部品の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印刷配線板搭載部品の放熱構造に関し、高発
熱部品が近接して搭載された印刷配線板に適用して、高
発熱部品の冷却効率が良く、またシェルフが多段に重層
した電子機器に適用して冷却能力が低下しないことを目
的とする。 【構成】 高発熱部品２を搭載した印刷配線板１が、シ
ェルフに挿着・配列する電子機器において、吸熱端5Aが
高発熱部品２に密着し、放熱端5Bがシェルフの外に位置
するよう、印刷配線板１の実装面上に配設するヒートパ
イプ５と、ヒートパイプ５に直交するようシェルフの前
面又は後面に配管され、管内に放熱端5Bが突き出た管30
とを備え、管30は、管内を冷却媒体35が流れる構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印刷配線板搭載部品の
放熱構造に関するものである。電子機器の小形化の要求
に伴い、電子機器に実装する印刷配線板に、高発熱部品
を含む回路部品を高密度に実装することが要望されてい
る。

【０００２】一方、これらの印刷配線板に搭載される回
路部品のうち高発熱部品は、他の回路部品とは別に、特
別の冷却処置を施して、特性の維持をはからねばならな
い。この際、ヒートパイプは、構造が簡単で小形であ
り、且つ熱の伝達能力が大きいという利点があるので、
このような印刷配線板に搭載する高発熱部品の冷却手段
として使用されている。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来例の図で、(A) は正面図、
(B) は要所断面図である。図５において、１は、複数の
高発熱部品２及びその他の回路部品を実装した印刷配線
板である。

【０００４】また、印刷配線板１の前側縁にコネクタを
搭載している。シェルフ（図示省略）の開口側より下側
縁をシェルフの下板のガイド溝に、上側縁を上板のガイ
ド溝にそれぞれ挿入して案内とし、シェルフ内に差し込
み、コネクタをバックボードコネクタにプラグインする
ことで、印刷配線板１はシェルフに挿着配列される。

【０００５】５は、金属性パイプの内壁に密着すように
ウイック（金属メッシュ，又は焼結金属層）を設けた、
棒状のヒートパイプであって、ヒートパイプ５の中空部
に、所定の温度で気化する液体を適量封入してある。

【０００６】このようなヒートパイプ５は、ウイックの
毛細管現象によって、吸熱端5Aと放熱端5Bの温度差に基
づいて発生する気相と液相のパランスを保たせたもの
で、気化と凝縮における熱の授受を利用して、高温部
（吸熱端5A) の熱を吸収して低温部（放熱端5B）へ搬送
し、放熱端5Bから外部へ熱を放出するものである。

【０００７】なお、図５に図示したヒートパイプ５は、
放熱端5Bに多数の放熱フィン６を取付けて、放熱フィン
６から熱を放出するうようにしている。上述のヒートパ
イプ５の吸熱端5Aを高発熱部品２に密着させるには、従
来は図５の(B) のようにしている。

【０００８】図５の(B) において、10は、高発熱部品２
のパッケージの上面形状にほぼ等しい角板状の下板部材
10A と、下板部材10A の中心部に直立した間隔柱と、間
隔柱の上端面に下板部材10A に平行する如くに形成され
た矩形板状の上板部材10B と、よりなるアルミニウム等
の金属よりなる間隔塔体である。

【０００９】15は、上面に中心線上を走行する断面半円
の溝を有する下金具板16と、下面に中心線上を走行する
断面半円の溝を有する上金具板17とで、ヒートパイプ５
の吸熱端5Aを挟持する挟持金具である。

【００１０】この下金具板16の下面側には、間隔塔体10
の上板部材10B が嵌入するＴ形溝を設けている。上述の
間隔塔体10の下板部材10A を、高発熱部品２のパッケー
ジの上面に、導電性接着剤等で接着して、間隔塔体10を
高発熱部品２の上部に固着し、Ｔ形溝をこの上板部材10
B に嵌入することで、下金具板16を間隔塔体10上に係着
する。

【００１１】次に、放熱端5B即ち放熱フィン６がシェル
フの外に位置し、吸熱端5Aが高発熱部品２の直上位置す
るように、ヒートパイプ５を印刷配線板１に平行に配設
し、下金具板16の断面半円の溝に吸熱端5A部分を挿入す
る。

【００１２】吸熱端5Aの上に上金具板17を載せ、一対の
ねじ18で下金具板16と上金具板17とを締めつけること
で、挟持金具15でヒートパイプ５の吸熱端5A部分を挟持
させている。

【００１３】したがって、高発熱部品２の熱は、間隔塔
体10を介して挟持金具15の下金具板16に伝達されて、ヒ
ートパイプ５の吸熱端5Aを高温にする。そしてその熱
は、ヒートパイプ５に封入した媒体を介して放熱端5Bに
搬送され、放熱フィン６からシェルフの外に放出され
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の従来の
ものは、吸熱端と高発熱部品との間に、間隔塔体と挟持
金具とが介在しているので、熱抵抗が大きくなり、高発
熱部品の冷却効率が低下するという問題点があった。

【００１５】また、挟持金具が大形であるので、高発熱
部品が近接して搭載している場合には挟持金具を取付け
ることが出来ないという問題点があった。さらに、また
間隔塔体を高発熱部品に取着し、さらにねじを用いて挟
持金具を吸熱端にいちいち取付けるるという、ヒートパ
イプの取付け作業が煩わしさがある。

【００１６】一方、従来のものは、シェルフの前面に放
熱フィンが配列している。したがって、一枚の印刷配線
板に多数の高発熱部品が配列している電子機器、或いは
シェルフが多段に重層された電子機器では、同じ印刷配
線板上で下方に搭載した高発熱部品の熱、或いは下段の
シェルフの印刷配線板に搭載して高発熱部品の熱が、シ
ェルフの前面に放出されてその高温の空気が上昇する。

【００１７】よって、上方のヒートパイプの放熱端の温
度、或いは上段のシェルフの前面側の温度が高くなり、
上方或いは上段のシェルフの印刷配線板に搭載して高発
熱部品の冷却性能が低下するという問題点があった。

【００１８】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、高発熱部品が近接して搭載された印刷配線板に
適用して、高発熱部品の冷却効率が良く、またシェルフ
が多段に重層した電子機器に適用して冷却能力が低下し
ない、放熱構造を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、高発熱部品２を搭載した印刷配線板１
が、シェルフに挿着・配列する電子機器において、吸熱
端5Aが高発熱部品２に密着し放熱端5Bがシェルフの外に
位置するように、印刷配線板１の実装面上に配設するヒ
ートパイプ５と、ヒートパイプ５に直交するようシェル
フの前面又は後面に配管され、管内に放熱端5Bが突き出
た管30とを設ける。

【００２０】そして、管30に冷却媒体35を流す構成とす
る。或いは、開口側端面が実装面に当接した状態で、印
刷配線板１に搭載する箱形の集熱金具20と、吸熱端5Aが
集熱金具20の天井板21の内側面に設けた凹溝25に嵌入し
ろう付けされ、放熱端5Bがシェルフの外に位置するよう
に印刷配線板１の実装面上に配設するヒートパイプ５と
を設ける。

【００２１】そして、高発熱部品２の上部を天井板21の
内側面に密着させる構成とする。或いは、図１に例示し
たように、開口側端面が実装面に当接した状態で印刷配
線板１に搭載する箱形の集熱金具20と、吸熱端5Aが集熱
金具20の天井板21の内側面に設けた凹溝25に嵌入しろう
付けされ、放熱端5Bがシェルフの外に位置するよう、印
刷配線板１の実装面上に配設するヒートパイプ５と、ヒ
ートパイプ５に直交するようシェルフの前面又は後面に
配管され、管内に放熱端5Bが突き出たした管30とを設け
る。

【００２２】そして、高発熱部品２の上部を天井板21の
内側面に密着させ、管30内を冷却媒体35を流す構成とす
る。

【００２３】

【作用】本発明は、ヒートパイプの吸熱端を集熱金具の
天井板に設けた凹溝に挿入しろう付けし、且つ、高発熱
部品の上部を天井板の内側面に密着した構造である。

【００２４】即ち、高発熱部品と吸熱端間の熱抵抗が小
さいので、高発熱部品の冷却効率が向上する。また、配
列した総ての高発熱部品に共通する大きい天井板形状の
集熱金具とし、天井板に所望数の凹溝を設けることで、
それぞれの高発熱部品にヒートパイプの吸熱端が密着す
る。即ち、高発熱部品が近接して配設している印刷配線
板に適用することができる。

【００２５】一方、ヒートパイプの放熱端は、冷却媒体
が流れる管に突き出ている。したがって、高発熱部品が
上下方向に多数配列していても、それぞれのヒートパイ
プの放熱端の温度が十分に低くなるので、高発熱部品の
冷却能力が低下することがない。

【００２６】

【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。

【００２７】図１は、本発明の実施例の図で、(A) は正
面図、(B) は要所断面図、図２は集熱金具の裏面から見
た斜視図、図３は本発明の実施例の管の断面図、図４は
本発明の電子機器の斜視図である。

【００２８】図１において、印刷配線板１は、電子機器
の多段に重層されるシェルフ（図示省略）挿着・配列す
るものであって、複数の高発熱部品２及びその他の回路
部品を高密度に実装してある。

【００２９】20は、開口側端面が実装面に当接した状態
で印刷配線板１に搭載する、アルミニウム等よりなる箱
形の集熱金具である。集熱金具20の天井板21の内側面に
は、詳細を図２に図示したように、それぞれの高発熱部
品２に対応して、選択した側壁22側が開口した平行する
凹溝25（図では３条）を設けている。

【００３０】放熱端側を集熱金具20の外にしてヒートパ
イプ５を、それぞれの凹溝25に埋めるように挿入し、ろ
う付けしてヒートパイプ５を集熱金具20に固着してい
る。高発熱部品２のパッケージの上面に、熱伝導効率を
高めるために導電性接着剤等を塗布し、図１に図示した
ように、開口側を下にして位置合わせし、集熱金具20を
印刷配線板１の実装面に載置し側壁22の端面を実装面に
当接させ、その状態でねじ29をよって集熱金具20を印刷
配線板１に固着している。

【００３１】したがって、高発熱部品２の上部は導電性
接着剤等を介して、天井板21の内側面に密着する。一
方、30は、シェルフ（図示省略）の開口側の外に、ほぼ
鉛直に配管された、冷却媒体（例えば水）35が強制通流
する管である。

【００３２】シェルフの外に引き出されたヒートパイプ
５のそれぞれの放熱端5Bは、管30の管壁の孔を気密（孔
とヒートパイプの外周部とを半田付け等して気密にす
る）に貫通して、図３に図示したように、管内に突き出
ている。

【００３３】上述の管30は、図４に図示したように電子
機器の前面または後面で順次連結されるものである。詳
述すると、シェルフ40の前面または後面には、それぞれ
の印刷配線板１に対応してシェルフ40の高さにほぼ等し
い長さの管30を配置し、シェルフ40の外（シェルフの後
面に引き出す時は、ヒートパイプはバックボードを貫通
させる）に引き出したヒートパイプ５の放熱端を、それ
ぞれの管30内に突き出し接続する。

【００３４】同一シェルフ40の隣接した管30は、Ｕ字管
31を介して直列に連結し、終端の管30は、連結管を介し
て上段のシェルフ40の管30に連結する。このようにし
て、それぞれのシェルフ40に設けた管30を直列に連結し
た後に、始端の管30を送給管36に連結し、終端の管30を
排出管37に連結する。

【００３５】そして、送給管36を水道の蛇口等に連結
し、それぞれの管30に冷却媒体である水を強制通流し
て、それぞれのヒートパイプの放熱端から熱を奪い取
り、高発熱部品を冷却させる。る。

【００３６】或いは冷却媒体循環装置のポンプに送給管
36を連結し、管30に所望の圧力で水を送り込み、排出管
37から水を冷却媒体槽に戻すようにしても良い。なお、
この場合は排出管37から水滴状にして噴出させること
で、水が冷却される。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ヒートパ
イプの吸熱端を集熱金具の天井板にろう付けして固着
し、高発熱部品の上部を天井板の内側面に密着させたこ
とにより、高発熱部品とヒートパイプの吸熱端との熱抵
抗が小さい。よって、高発熱部品の冷却効率が向上する
という効果を有する。

【００３８】また、配列した総ての高発熱部品に共通す
る集熱金具とすることで、近接して配設している高発熱
部品のそれぞれに、ヒートパイプを容易に固着すること
ができる。

【００３９】さらにまた、ヒートパイプの放熱端を、冷
却媒体が流れる管に突き出して接続した殊により、高発
熱部品が上下方向に多数配列した電子機器に適用して、
高発熱部品の冷却能力が低下することがないという効果
を有する。

【００４０】なお、高発熱部品が、リードが近接して並
列した半導体部品の場合、集熱金具が高発熱部品を覆う
ているので、リードの接合部間に塵埃等が侵入すること
による電気的障害の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の図で、 (A) は正面図 (B) は要所断面図

【図２】 集熱金具の裏面から見た斜視図

【図３】 本発明の実施例の管の断面図

【図４】 本発明の電子機器の斜視図

【図５】 従来例の図で、 (A) は正面図 (B) は要所断面図

【符号の説明】

１ 印刷配線板 ２ 高発
熱部品 ５ ヒートパイプ 5A 吸熱
端 5B 放熱端 ６ 放熱
フィン 10 間隔塔体 15 挟持
金具 20 集熱金具 21 天井
板 25 凹溝 30 管 35 冷却媒体 40 シェ
ルフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 直哉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 吉田 潔 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高発熱部品(2) を搭載した印刷配線板
   (1) が、シェルフに挿着・配列する電子機器において、 吸熱端(5A)が該高発熱部品(2) に密着し、放熱端(5B)が
   該シェルフの外に位置するよう、該印刷配線板(1) の実
   装面上に配設するヒートパイプ(5) と、 該ヒートパイプ(5) に直交するよう該シェルフの前面又
   は後面に配管され、管内に該放熱端(5B)が突き出た管(3
   0)とを備え、 該管(30)は、管内を冷却媒体(35)が流れるものであるこ
   とを特徴とする印刷配線板搭載部品の放熱構造。
2. 【請求項２】 高発熱部品(2) を搭載した印刷配線板
   (1) が、シェルフに挿着・配列する電子機器において、 開口側端面が実装面に当接した状態で、該印刷配線板
   (1) に搭載する箱形の集熱金具(20)と、 吸熱端(5A)が該集熱金具(20)の天井板(21)の内側面に設
   けた凹溝(25)に、嵌入しろう付けされ、放熱端(5B)が該
   シェルフの外に位置するよう該印刷配線板(1)の実装面
   上に配設するヒートパイプ(5) とを備え、 該高発熱部品(2) の上部が該天井板(21)の内側面に、密
   着してなることを特徴とする印刷配線板搭載部品の放熱
   構造。
3. 【請求項３】 高発熱部品(2) を搭載した印刷配線板
   (1) が、シェルフに挿着・配列する電子機器において、 開口側端面が実装面に当接した状態で、該印刷配線板
   (1) に搭載する箱形の集熱金具(20)と、 吸熱端(5A)が該集熱金具(20)の天井板(21)の内側面に設
   けた凹溝(25)に、嵌入しろう付けされ、放熱端(5B)が該
   シェルフの外に位置するよう該印刷配線板(1)の実装面
   上に配設するヒートパイプ(5) と、 該ヒートパイプ(5) に直交するよう該シェルフの前面又
   は後面に配管され、管内に該放熱端(5B)が突き出た管(3
   0)とを備え、 該高発熱部品(2) の上部は、該天井板(21)の内側面に密
   着するものであり、 該管(30)は、管内を冷却媒体(35)が流れるものであるこ
   とを特徴とする印刷配線板搭載部品の放熱構造。