JPH08255856A - ヒートシンク - Google Patents
ヒートシンクInfo
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Abstract
に関し、複数の発熱体に対して使用するのに適したヒー
トシンクの提供を目的とする。 【構成】 2つの集積回路パッケージ4,6を含む少な
くとも2つの発熱体に適用される本発明のヒートシンク
は、集積回路パッケージ4,6に固定され、複数のフィ
ン12を有するベース部材8と、そのほぼ中央に設けら
れる空冷手段14とから構成される。
Description
行う手段を有するヒートシンクに関し、さらに詳しく
は、プリント配線板に実装された第1及び第2の集積回
路パッケージを含む少なくとも2つの発熱体に適用され
るヒートシンクに関する。
る電子装置として、例えばラップトップパソコンに代表
される可搬型電子装置が広く市場に出回っている。この
種の電子装置の高性能化を図るためには、発熱量の大き
い集積回路パッケージを1つまたはそれ以上用いること
が必要になる。このため、発熱量の大きい集積回路パッ
ケージの放熱性を確保するために、集積回路パッケージ
をプリント配線板に実装するに際しては、ヒートシンク
が使用される。
手段を有するヒートシンクとして、ファン内蔵ヒートシ
ンクが実用に供されている。複数の発熱体を有する電子
装置にファン内蔵ヒートシンクを適用する場合、それぞ
れの発熱体にファン内蔵ヒートシンクを1台ずつ固定し
ていた。このため、複数のファン内蔵ヒートシンクを使
用することにより、信頼性の低下、騒音の増大、消費電
力の増大、コストアップといった問題が生じていた。ま
た、発熱体が小さい場合には、ヒートシンクの放熱面積
が不十分となり、高発熱素子への対応が困難になるとい
う問題も生じていた。
対して使用するのに適したヒートシンクを提供すること
にある。
ト配線板に実装された第1及び第2の集積回路パッケー
ジを含む少なくとも2つの発熱体に適用されるヒートシ
ンクであって、下面及び上面を有し、該下面が上記第1
及び第2の集積回路パッケージに固定され、上記上面に
おける第1及び第2の集積回路パッケージの間には送風
領域を有し、上記上面における上記送風領域を除く部分
には上記上面から突出する複数の放熱用のフィンを有す
るベース部材と、上記送風領域内に位置して設けられ、
上記フィンを介して空気の流通を行う空冷手段とを備え
たヒートシンクが提供される。
を第1及び第2の集積回路パッケージのほぼ中間に設け
ているのは、1つの空冷手段を用いて第1及び第2の集
積回路パッケージの双方を強制的に冷却するためであ
り、また、例えばファンアセンブリからなる空冷手段の
軸受温度が高くなることを防止して信頼性を向上させる
ためである。
1つの空冷手段が用いられているので、騒音の低減及び
消費電力の低減が可能になる。また、第1及び第2の集
積回路パッケージが離れて設けられている場合に、ヒー
トシンクの放熱面積を増大することができ、冷却性能が
向上する。
細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示すヒート
シンクの斜視図、図2は図1のヒートシンクのカバーを
外した状態を示す斜視図、図3は図1のヒートシンクの
A−A断面図である。このヒートシンクは、プリント配
線板2に実装された集積回路パッケージ4及び6を含む
少なくとも2つの発熱体に適用される。以下の説明で
は、発熱体が集積回路パッケージ4及び6だけであると
しているが、それ以外の発熱体がプリント配線板2に実
装されている場合にも本発明のヒートシンクを適用可能
である。
パッケージ4及び6の上面に密着するように固定されて
いる。ベース部材8は接着により集積回路パッケージ4
及び6に固定されてもよいが、樹脂からなるベルトやク
リッパを用いて固定されてもよい。
パッケージ4及び6のほぼ中間には、図2によく示され
るように送風領域10が確保されている。ベース部材8
は、送風領域10を除いて上面USから突出する複数の
放熱用のフィン12を有している。
の間の空気の流通を行うために、ファンアセンブリ14
がフィン12に取り付けられている。この実施例では、
ファンアセンブリ14は4つのネジ16により固定され
る。
置関係においては、図3に示す様にファンアセンブリ1
4の底部とベース部材8の上面USとの間には一定のク
リアランスが設けられている。この様にファンアセンブ
リ14は直接ベース部材8の上面USに密着されない。
つまりベース部材8の上面USからファンアセンブリ1
4は浮いた状態で配置されている。
ら下面に貫通するように形成された孔を表しており、集
積回路パッケージがその上面の中央に図示しないアンカ
ーボルトを有している場合に、このアンカーボルトが孔
18を貫くようにされ、これによりベース部材8と集積
回路パッケージ4及び6との密着性が確保されるように
なっている。集積回路パッケージ4及び6がアンカーボ
ルトを有していない場合には、ベース部材の孔18は不
要である。
空冷手段としてのファンアセンブリ14の詳しい構成が
示されている。ファンアセンブリ14は、送風領域10
を覆うようにフィン12に固定されるカバー20と、カ
バー20に固定されベース部材8の厚み方向にスピンド
ル22を有するモータ24と、モータ24により回転す
るブレード26と、モータ24を駆動する駆動回路を有
するプリント配線板28とからなる。
有しており、この突起30にモータ24が固定される。
モータ24は、円環状突起30に圧入/固定され外周部
にコイル32を有するステータ34と、ステータ34に
対してスピンドル22を回転可能に支持するベアリング
36と、スピンドル22に固定され内周壁には磁石38
が外周壁にはブレード26が固定されるロータ40とを
さらに有する。
のリード線、符号42はリングヨーク、符号44はヨー
ク、符号46はスピンドル22に装着されるカットワッ
シャ、符号48はスピンドル22を上方に付勢するため
のスプリングを示している。また、符号50はカバー2
0に設けられた空気流通用の開口を表し、符号52は静
圧差確保用の円環状突起を表す。開口50はブレード2
6の回転軌跡に沿って複数設けられている。
空気が送風領域10内に取り入れられ、この取り入れら
れた空気はフィン12に吹きつけられる。これにより強
制空冷がなされる。空気流の方向が逆になるようにモー
タ24の回転方向またはブレード26の傾斜角が変更さ
れてもよい。
熱体に対して1つのファンアセンブリにより強制空冷を
行うことができるので、信頼性の向上、騒音の低減、消
費電力の低減が可能になる。また、集積回路パッケージ
4及び6は離間して設けられているので、これに伴って
ベース部材8の放熱面積が増大し、ヒートシンクの冷却
性能が向上する。
集積回路パッケージ4及び6の直上に位置していないの
で、モータ24の温度はそれほど上昇することがなく、
高い信頼性を確保することができる。
ンクの斜視図である。この実施例では、図1のヒートシ
ンクを比較的大型の集積回路パッケージ4′及び6′に
適用している。
大型であると、これらの間の隙間はファンアセンブリ1
4の幅よりも小さくなることがある。このような場合に
も、ファンアセンブリ14を集積回路パッケージ4′及
び6′のほぼ中間に位置させることによって、良好な冷
却特性を得ることができる。望ましくは、ファンアセン
ブリ14の中央部が集積回路パッケージ4′の発熱中心
と集積回路パッケージ6′の発熱中心とを結ぶ直線上の
ほぼ中点に位置するようにする。
材8の材質としては、例えば、放熱性及び加工性が良好
なアルミニウムが採用可能である。図5は本発明の第3
実施例を示すヒートシンクの斜視図である。このヒート
シンクは、ベース部材8が、集積回路パッケージ4及び
6に密着する第1部材54と、フィン12を一体に有す
る第2部材56との2層構造を有している点で特徴づけ
られる。
2部材56の熱伝導率よりも大きくなるようにこれらの
材質が選択される。これにより、集積回路パッケージ4
及び6からの熱がフィン12のそれぞれに伝わりやすく
なり、ベース部材8の均熱化が促進され、冷却性能が格
段に向上する。
タングステンを採用することができ、第2部材56の材
質としてアルミニウムを採用することができる。第1部
材54の材質が銅タングステンである場合、その線熱膨
張係数は集積回路パッケージの材質として代表的なセラ
ミクスの線熱膨張係数とほぼ等しいので、ベース部材と
集積回路パッケージの密着性を長期間に渡り良好に保つ
ことができる。
ンクの斜視図である。この実施例は、銅または銅タング
ステンからなる第1部材54とアルミニウムからなる第
2部材56との間の接合技術によって特徴づけられる。
しないニッケルメッキ層を有しており、第1部材54及
び第2部材56はこれらの間に介在する半田層58によ
ってロウ付け接合される。
56を接合した場合、接合面における伝熱ロスが小さく
なるので、冷却性能が向上する。尚、ロウ付けにより比
較的薄い第1部材54に反りが生じた場合には、ロウ付
けの後に第1部材54の下面を例えば研磨により平坦に
することによって、冷却性能の低下を防止することがで
きる。
を増大するために、これらの部材に互いに噛み合う凹凸
を形成してもよい。このような凹凸の例を図7の
(A),(B)及び(C)に第5実施例として示す。
(B)及び(C)においてそれぞれ三角形、長方形及び
台形である。このような凹凸を形成することにより、第
1部材54と第2部材56の間の熱伝導性が向上するの
で、ヒートシンクの冷却性能が向上する。
ンクの斜視図、図9は図8におけるB−B断面図であ
る。この実施例は、図5の第3実施例と対比して、第1
部材54が、第2部材56の外側に突出する縁部54A
と、縁部54Aと一体の補助フィン60とを有している
点で特徴づけられる。
縦方向及び横方向に等ピッチで規則的に整列しており、
補助フィン60もフィン12のピッチと同じピッチで規
則的に整列している。
の両側部に補助フィン60が設けられているが、このこ
とに加えてベース部材8の長手方向両端部に破線60′
で示されるように補助フィンをさらに設けてもよい。
効果が高まるので、ヒートシンクの冷却性能が向上す
る。図10は本発明の第7実施例を示すヒートシンクの
斜視図である。この実施例は、第1部材54における集
積回路パッケージ4及び6間に対応する部分54Aの厚
みが、集積回路パッケージ4及び6に密着する部分54
Bの厚みよりも大きくされている点で特徴づけられる。
導性を向上させることができるので、ヒートシンクの冷
却性能を向上させることができる。また、第1部材54
における厚い部分54Aの上面に窪みを形成しておき、
その内部にファンアセンブリ14のモータの一部を収容
することにより、ヒートシンクを薄型にすることができ
る。
シンクの断面図である。断面位置は、第1実施例におけ
る図3の断面位置と同じである。この実施例は、ベース
部材8がその上面から下面に貫通する通風用の孔62を
有している点で特徴づけられる。孔62は送風領域にお
ける集積回路パッケージ4及び6間に形成される。特に
この実施例では、孔62は、ファンアセンブリ14のブ
レード26の回転軌跡に沿って複数設けられている。
風を通過させることができるので、ヒートシンクの冷却
性能を向上させることができる。図12は本発明の第9
実施例を示すヒートシンクの斜視図である。フィン12
はベース部材8の上面における縦方向(矢印64)及び
横方向(矢印66)に規則的に配列している。特にこの
実施例では、縦方向におけるフィンのピッチが横方向に
おけるフィンのピッチよりも大きくなるようにされてい
る。
よって、このヒートシンクを空気流が生じる環境で使用
するときに、その空気流を効果的に利用して発熱体の冷
却を行うことができる。
ン等により内部に空気流が生じるようにされた装置に適
用する場合には、フィンのピッチが小さい横方向(矢印
66)を装置内の空気流の方向とほぼ一致するようにす
る。こうすると、ファンアセンブリ14により生じる空
気流よりも通常は弱い装置内の空気流は矢印66方向に
流れ、ファンアセンブリ14により生じる空気流は主と
して矢印64方向に流れることとなり、装置内の空気流
を有効に利用することができる。これにより、ヒートシ
ンクの冷却性能が向上する。
トシンクの斜視図である。この実施例は、ファンアセン
ブリ14がフィン12のほぼ全部を覆うような大きなカ
バー20′を有している点で特徴づけられる。
4によるフィン12を介しての空気の流通速度を大きく
することができるので、ヒートシンクの冷却性能が向上
する。
トシンクの斜視図である。この実施例では、図1の第1
実施例と同様に、ファンアセンブリ14のカバー20は
全部のフィンのうち送風領域に近い一部のフィンを覆っ
ている。
12′がそれ以外のフィンよりも短くなるようにベース
部材8が作製されている。この実施例によると、ファン
アセンブリ14がベース部材8における長い方のフィン
12の先端よりも突出することがないので、ヒートシン
クを薄型にすることができる。よって、この実施例は図
10の第7実施例と組み合わせるのに適している。
路パッケージ4及び6だけであるとしたが、プリント配
線板2上あるいはそれ以外の位置に他の発熱体がある場
合にも本発明を適用可能である。この場合には、上記他
の発熱体の位置及び形状に応じてベース部材の形状を設
定し、ベース部材がその発熱体に接触するようにしてお
く。
複数の発熱体に対して使用するのに適したヒートシンク
の提供が可能になるという効果が生じる。
図である。
ある。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
視図である。
面図である。
視図である。
斜視図である。
斜視図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 プリント配線板に実装された第1及び第
2の集積回路パッケージを含む少なくとも2つの発熱体
に適用されるヒートシンクであって、 下面及び上面を有し、該下面が上記第1及び第2の集積
回路パッケージに固定され、上記上面における第1及び
第2の集積回路パッケージの間には送風領域を有し、上
記上面における上記送風領域を除く部分には上記上面か
ら突出する複数の放熱用のフィンを有するベース部材
と、 上記送風領域内に位置して設けられ、上記フィンを介し
て空気の流通を行う空冷手段とを備えたヒートシンク。 - 【請求項2】 上記空冷手段は、 上記送風領域を覆うように上記フィンに固定されるカバ
ーと、 該カバーに固定され、上記ベース部材の厚み方向にスピ
ンドルを有するモータと、 該モータにより回転するブレードと、 上記モータを駆動する駆動回路とからなる請求項1に記
載のヒートシンク。 - 【請求項3】 上記カバーはさらに上記複数のフィンの
ほぼ全部を覆う請求項2に記載のヒートシンク。 - 【請求項4】 上記ベース部材は、上記第1及び第2の
集積回路が固定される第1部材と上記フィンを一体に有
する第2部材とを含む多層構造を有する請求項1に記載
のヒートシンク。 - 【請求項5】 上記第1部材の熱伝導率は上記第2部材
の熱伝導率より大きい請求項4に記載のヒートシンク。 - 【請求項6】 上記第1部材の材質は銅及び銅タングス
テンから選択され、上記第2部材の材質はアルミニウム
である請求項5に記載のヒートシンク。 - 【請求項7】 上記第2部材は少なくともその下面にニ
ッケルメッキ層を有し、上記第1部材及び上記第2部材
は半田付けにより接合される請求項6に記載のヒートシ
ンク。 - 【請求項8】 上記第1部材及び上記第2部材は、接合
面積を増大するための互いに噛み合う凹凸を有している
請求項4に記載のヒートシンク。 - 【請求項9】 上記第1部材は、上記第2部材の外側に
突出する縁部と、該縁部と一体の補助フィンとを有する
請求項4に記載のヒートシンク。 - 【請求項10】 上記ベース部材は、上記上面から上記
下面に貫通する通風用の孔を上記送風領域における上記
第1及び第2の集積回路パッケージ間に有している請求
項1に記載のヒートシンク。 - 【請求項11】 上記第1部材における上記第1及び第
2の集積回路パッケージ間に対応する部分の厚みは上記
第1及び第2の集積回路パッケージに密着する部分の厚
みよりも大きい請求項4に記載のヒートシンク。 - 【請求項12】 上記フィンは上記ベース部材の上面に
おける縦方向及び横方向に規則的に整列し、該縦方向に
おける上記フィンのピッチは該横方向における上記フィ
ンのピッチと異なる請求項1に記載のヒートシンク。 - 【請求項13】 内部に空気流が生じるようにされた装
置に適用される請求項12に記載のヒートシンクであっ
て、 上記縦方向及び上記横方向のうち上記フィンのピッチが
小さい方向が上記空気流の方向とほぼ一致するように設
定されるヒートシンク。 - 【請求項14】 上記カバーは上記複数のフィンのうち
上記送風領域に近い一部のフィンをさらに覆い、 該カバーにより覆われるフィンの長さは該カバーにより
覆われないフィンの長さよりも小さい請求項2に記載の
ヒートシンク。
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