WO2004100262A1

WO2004100262A1 - 冷却部品、基板及び電子機器

Info

Publication number: WO2004100262A1
Application number: PCT/JP2003/005686
Authority: WO
Inventors: Sonomasa Kobayashi; Kaigo Tanaka; Masaki Iwata
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-18
Also published as: TW200425825A; CN1771597A; JPWO2004100262A1; CN100378975C; TWI231171B; US20060133048A1; US7405933B2; JP4143069B2

Abstract

基板に搭載された電子部品を冷却する冷却部品であって、熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却ファンとを備え、前記放熱部材のもう一方の前記取付板が、前記基板に搭載された前記電子部品に当接した状態で、前記基板に取付可能に構成されている。

Description

明細書冷却部品、基板及び電子機器技術分野

本発明は冷却部品、基板及び電子機器に関する。背景技術

従来、例えば C P Uなどの発熱する電子部品を冷却する構造が各種提案されてレ、る。

例えば、 F I G . 1 8に示したポータブルコンピュータ 1は、合成樹脂製の箱状の筐体 1 0と、この筐体 1 0の内部に収容され、動作中に発熱する C P Uである T C P (Tape Carrier Pakage) 1 1と、筐体 1 0の内部に収容され、 T C P 1 1 から伝えられる熱を放出するためのヒートシンク 1 2とを備えている。

ヒートシンク 1 2は、筐体 1 0の外方に露出された放熱部 1 3を有している。なお、 F I G . 1 8中の符号 1 ◦ aはアツパハウジング、 1 0 bはロアハウジング、 1 3 aは電動ファンである（例えば、特許文献 1参照。）。

このポータブルコンピュータ 1は、回路素子の熱を筐体 1 0の外方に効率よく排気することができ、しかも、筐体 1 0の小型化にも無理なく対応できる。

また、 F I G . 1 9に示したパーソナルコンピュータ 2は、機器本体 1 5内に発熱部品としての半導体パッケージ 1 6， 1 7が実装されたメインプリント回路基板 1 8、及び発熱部品を冷却する冷却ュ-ット 1 9が配設されている。

冷却ュニット 1 9は、発熱部品及びメインプリント回路基板 1 8と対向して配設された放熱板 2 0と、この放熱板 2 0に取り付けられた冷却ファン 2 1とを有している。

冷却ファン 2 1は、発熱部品及び放熱板の周囲を通して機器本体内の空気を吸引し、排気口 2 2を通して機器本体外部に排気する。冷却ファン 2 1は、排気口 2 2が機器本体に形成された排気孔 2 3と直接連通した状態に配置されている (例えば、特許文献 2参照。）。この小型電子機器は、発熱部品を効率よく冷却できると共に騒音の低減を図ることができる。

また、 F I G . 2 0に示した情報処理装置 3は、装置内部に熱伝導性の高い材料でできた菅状の放熱ダクト 2 5が配置され、その両端がキヤビネット 2 6の吸入口 2 6 a、排気口 2 6 bとパッキン 2 7などを介して密接に接合されている。装置内部では、放熱ダクト 2 5が発熱部品 2 8に接触する形で配置され、ファンモータ 2 9などを用いて放熱ダクト 2 5内に外気の流れを作ることによって、これらの部品の放熱を実現し、かつ、外気との遮断が可能となり、防水 '防埃性を高くしている（例えば、特許文献 3参照。）。

この情報処理装置 3は、防埃 ·防水性を高めつつ、装置内部の発熱部品 2 8を冷却できるので、屋外での使用機会が多い情報処理装置に適用される。

更に、 F I G . 2 1に示した電子機器装置 4は、冷却ユニット 3 0を有している。この冷却ユエット 3 0は、吸熱板 3 2及びヒートパイプ 3 3によりヒートシンク 3 4へ熱が移送され、かかる熱移送によりヒートシンク 3 4が加熱されるように構成されている。

加熱されたヒートシンク 3 4は、そのファン支持部 3 4 aにより傾けられた冷却ファン 3 5による送風を受けて強制冷却され、かかる強制冷却により暖められた空気は、排気通路 3 4 eにより、略水平方向へ向けて案内され、筐体に設けられた排気口から筐体の外部へ排気される。

この排気により、吸熱板 3 2に取り付けられた C P Uの上方に位置する部分が局所的に加熱されることが防止され、その結果、操作者の指先に不快感を与えることが防止される（たとえば、特許文献 4参照。）。

特許文献 1

特開平 1 0— 1 1 1 7 4号公報

特許文献 2

特開 2 0 0 1— 1 4 0 6 7号公報

特許文献 3

特開平 1 1 _ 1 9 4 8 5 9号公報特開 2000— 227822号公報

しかしながら、従来の F I G. 1 8に示したポータブルコンピュータ 1は、 T CP 1 1とヒートシンク 1 2とが離れた位置にあり、現在のノートパソコンに用いられているような発熱量の大きい CPUを用いた場合には、この CPUを十分に冷却できないおそれがあつた。

また、 F I G. 1 9に示したパーソナルコンピュータ 2は、メインプリント回路基板 1 8の冷却ファン 2 1を設置する部分を切り欠く必要があるので、メインプリント回路基板 1 8の実装面積を損なうという問題があった。

F I G. 20に示した情報処理装置 3は、放熱ダクト 25の内部を通る空気により発熱部品 28を冷却するので、冷却効率が悪いという問題があった。

更に、 F I G. 2 1に示した電子機器装置 4は、単価の安い軸流冷却ファン 3 5を用いて、設置高さを小さくしながら冷却を可能にしている。し力、し、基板の同一面に C PUと冷却ファン 35が搭載されているので、基板の実装面積を損なうという問題があった。発明の開示

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、基板の実装面積を損なわず、かつ、発熱電子部品を十分に冷却できる冷却部品、基板及び電子機器の提供を課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。

すなわち、本発明は、基板に搭載された電子部品を冷却する冷却部品であって、熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却ファンとを備え、前記放熱部材の他方の前記取付板が、前記基板に搭載された前記電子部品に当接した状態で前記基板に取付可能に構成されている。

本発明では、電子部品で発生した熱が、放熱部材の一方の取付板及び連結板を介して冷却ファンが搭載された取付板に伝達され、冷却ファンによつて冷却される。ここで、前記冷却ファンを前記取付板の外面に搭載し、前記冷却ファンが取り付けられた前記取付板には、前記冷却ファンの吸気口に連通する開口を設けることができる。

この場合は、更に基板と冷却ファンの搭載された取付板間の隙間内の空気が、上記の開口を介して冷却ファンに吸引される。これにより、外部の空気が上記の隙間内に流れ込む。

そして、この隙間内に流れ込んだ空気によって、電子部品の基板側の面が冷却される。つまり、電子部品が両側から冷却されるので、電子部品を十分に冷却でさる。

また、前記一対の取付板を互いに整合して配置できる。この場合は、冷却ファンの吸引によって外部から隙間内に流れ込んだ空気が、基板の電子部品が搭載された部分に接触するので、電子部品の冷却効果が高くなる。

本発明は、少なくとも一面に電子部品が搭載された基板であり、熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに略平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却フアンとを備え、前記一対の取付板は当該基板を挟むように配置され、前記放熱部材の他方の前記取付板は前記電子部品に当接し、前記連結板は当該基板の領域外に位置し、前記一方の前記取付板に取り付けられた前記冷却ファンは前記電子部品が搭載されている面と異なる面に位置するように構成されている。

ここで、前記冷却ファンの搭載された前記取付板と前記基板との間に隙間を設けることができる。

そして、前記隙間に電子部品を搭載できる。この場合は、基板の実装密度が高くなる。 . また、前記放熱部材の前記一対の取付板を互いに整合させて配置し、前記冷却ファンを前記電子部品と対向する位置に配置できる。

この場合は、冷却ファンで隙間内に吸い込まれた空気が電子部品の搭載部分に直接接触するので、電子部品の冷却効果が向上する。

本発明は、少なくとも一面に電子部品が搭載された基板を備えた電子機器であり、熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに略平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却フアンとを備え、前記一対の取付板は前記基板を挟むよう配置され、前記放熱部材の他方の前記取付板は前記電子部品に当接し、前記連結板は当該基板の領域外に位置し、前記一方の前記取付板に取り付けられた前記冷却ファンは前記電子部品が搭載されている面と異なる面に位置するように構成されている。

また、前記隙間に電子部品を搭載できる。

また、前記放熱部材の前記一対の取付板を互いに整合して配置し、前記冷却ファンを前記電子部品に対向する位置に配置できる。

なお、以上述べた各構成要素は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。図面の簡単な説明

F I G. 1は本発明の冷却部品を示す斜視図であり、

F I G. 2は本発明の放熱部材を示す斜視図であり、

F I G. 3は F I G. 2の A A断面図であり、

F I G. 4は F I G. 3の B矢視図であり、

F I G. 5は本発明の冷却ファンを示す下面図であり、

F I G. 6は本発明の冷却ファンを示す斜視図であり、

F I G. 7は本発明の冷却部品を示す分解斜視図であり、

F I G. 8は本発明の冷却部品を冷却ファン側から見た斜視図であり、

F I G. 9は本発明の基板を示す平面図であり、

F I G. 10は F I G. 9の C— C断面図であり、

F I G. 1 1は本発明の CPUと放熱部材間の放熱ゴムを示す断面図であり、

F I G. 1 2は F I G. 10の D矢視図であり、

F I G. 1 3は本発明のメインボードを示す分解斜視図であり、 F I G. 14は本発明のノート型パソコンを示す斜視図であり、

F I G. 1 5は本発明のノート型パソコンを示す分解斜視図であり、

F I G. 1 6は従来のノート型パソコンを示す分解斜視図であり、

F I G. 1 7は従来のノート型パソコンの C PUと冷却ファンをヒートパイプで接続した状態を示す断面図であり、

F I G. 1 8は従来例を示す断面図であり、

F I G. 1 9は別の従来例を示す分解斜視図であり、

F I G. 20は別の従来例を示す断面図であり、

F I G. 21は別の従来例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態，

以下、図面を参照して、本発明の最良の形態を説明する。

F I G. 1は、本発明に係る冷却部品 5を示す。この冷却部品 5は、基板に搭載された電子部品である C PU 67 (F I G. 1 0参照）を冷却する冷却部品である。

この冷却部品 5は、熱伝導性を有する板金部材で形成された放熱部材 5 1と、冷却ファン 52とを有している。

放熱部材 5 1は、 F I G. 2に示すように、互いに平行な一対の第 1及ぴ第 2 の取付板 5 3, 54と、これらの一対の第 1及び第 2の'取付板 53， 54を連結する連結板 55とを有しており、それらは一体成形されている。

これらの第 1及び第 2の取付板 5 3， 54と連結板 55は、 F I G. 3に示すように、その断面が略コの字状に形成されている。また、第 1及び第 2の取付板 53， 54は、互いに整合して配置されている。

第 1の取付板 5 3は、 F I G. 4に示すように、冷却ファン 52 (F I G. 1 参照）の取付面と略同一又はそれより僅かに大きく形成されている。また、第 1 の取付板 5 3の先端は円弧状に形成されている。

この第 1の取付板 5 3には、冷却ファン 5 2の第 1の吸入口 8 5 (F I G. 6 参照）に連通する円弧状の吸気口 56が設けられている。これらの吸気口 56は、同一中心を有している。また、第 1の取付板 53には、冷却ファン 52を取り付けるための孔 57が設けられている。

第 2の取付板 54は、 F I G. 2に示すように、 CPU67 (F I G. 10参照）の外表面と略同一又は僅かに大きく形成されている。

また、第 2の取付板 54には、基板 66 (F I G. 9参照) に取り付けるためのねじを通す孔 5 8及ぴ切欠 76が設けられている。なお、 F I G. 2中の符号

59は、第 1の取付板 53に冷却ファン 52を組み立てる際に、ドライバーを通す孔である。

冷却フアン 52は、 F I G. 5に示すように、一端が半円状でその反対側が直線状のケース 60と、ケース 60に取り付けられたモータ 6 1と、このモータ 6 1に取り付けられた羽根車 62とを有している。

ケース 60は、 F I G. 6に示すように、比較的薄型に形成されている。ケース 60の片面は全面的に開放され、吸気口 85が設けられている。また、ケース

60の吸気口 85と反対側の面には、円弧状の吸気口 56 (F I G. 8参照）が形成されている。

更に、ケース 60の直線状の端部には、排気口 63が設けられている。ケース 60の外周部には、取り付け用のねじ孔 64が設けられている。

上記のモータ 6 1の中心は、吸気口 56の円弧の中心に配置されている。このモータ 6 1の中心軸に、上記の羽根車 6 2が取り付けられている。この羽根車 6 2は、吸気口 56上を回転する。

羽根車 62が回転すると、その両側の吸気口 8 5， 56からケース 60内に空気が吸引され、排気口 63から排出される。

この冷却ファン 52を上記の放熱部材 51に取り付ける際は、 F I G. 7に示すように、冷却ファン 52の開放された方の吸気口 85を、第 1の取付板 53の外面 5 3 a側に向けると共に、排気口 6 3を連結板 55側に向ける。

そして、冷却フアン 52のケース 60を第 1の取付板 53の外面 53 aに当接させ、ねじ 6 5を用いてケース 6◦を第 1の取付板 5 3に固定する。

これにより、 F I G. 8に示すように、冷却ファン 52の吸気口 56， 8 5が第 1の取付板 53と略平行に開口され、排気口 6 3が第 1の取付板 53と略直角に開口される。

F I G. 9は、上記の冷却部品 5を用いたメインボード 6を示す。このメインボード 6は、基板 66の一方の面に C PU 67が搭載されている。この CPU 6 7上には、上記の冷却部品 5の第 2の取付板 54が取り付けられている。なお、 F I G. 9中の符号 6 8〜 72は電子部品、 99は P Cカードコネクタである。冷却部品 5は、 F I G. 10に示すように、第 1の取付板 53と第 2の取付板 54で C PU 6 7及び基板 66を挟むように取り付けられている。第 1の取付板 53と基板 66との間には隙間 dが設けられている。

CPU67と第 2の取付板 54との間には、 F I G. 1 1に示すように、放熱ゴム 87が挟まれている。この放熱ゴム 87によって、 CPU 67と第 2の取付板 54との間の隙間が埋められ、 CPU 67と第 2の取付板 54間に空気が介在するのを防止できる。これにより、 CPU 6 7の熱が効率よく第 2の取付板 54 に伝達される。

なお、 CPU67と第 2の取付板 54間には、上記の放熱ゴム 87に代えて、グリスまたはシリコンなどの充填材を充填できる。

この冷却ファン 52は、 F I G. 1 2に示すように、その排気口 63が基板 6 6の端縁 66 aの近傍に配置されている。これによつて、冷却ファン 52の排気口 6 3から排出された空気が、基板 66の外側に排出される。

F I G. 1 0に示すように、基板 66の冷却ファン 52側の面には、べィドライブ 73が搭載されている。ここで、冷却ファン 52の基板 66に対する高さを HIとし、べィドライブ 73の基板 66に対する高さを H 2とする。冷却ファン 52の高さ H 1は、ベイドライブ 73の高さ H 2以下である。

すなわち、冷却ファン 5 2を CPU67の反対側に配置しても、冷却ファン 5 2の高さ HIは、ベイドライプ 73の高さ H2に吸収される。従って、冷却部品 5を取り付けたことによって、メインボード 6が大型化することはない。

また、基板 66と冷却部品 5の第 1の取付板 5 3との隙間 d内には、基板 66 に搭載された電子部品 75が配置されている。従って、冷却ファン 52を基板 6 6に直接取り付けた場合に比べて、基板 66の実装密度が高くなる。

上記の冷却部品 5を基板 66に取り付ける場合は、 F I G. 1 3に示すように、 CPU 67の上面 67 aに、冷却部品 5の第 2の取付板 54を当接させる。次に、第 2の取付板 54の孔 58及び切欠 76を、 CPU6 7の角部の近傍に設けられたねじ部 77に合わせる。そして、ねじ 88を孔 58及ぴ切欠 76を介して、ねじ部 77に螺入する。

F I G. 14は、上記のメインボード 6を用いた電子機器であるノート型パソコン 7を示す。このノート型パソコン 7は、本体 81及び LCD (液晶ディスプレイ） 82とを有している。本体 8 1には、キ一ボード 8 3が設けられている。本体 8 1は、 F I G. 1 5に示すように、ロアカバー 84を有している。このロアカバー 84内には、上記のメインポード 6及びべィドライブ 73が収容されている。メインボード 6の上には、ヒートシンク 86が設けられている。

このように、本発明は、放熱部材 5 1の第 2の取付板 54が CPU67に略全面的に当接している。そして、 CPU 67で発生した熱の一部が、放熱部材 51 の第 2の取付板 54及び連結板 55を介して、冷却フアン 52が取り付けられた第 1の取付板 53に伝達され、冷却ファン 52によって冷却される。

一方、 CPU 67で発生した熱の一部は、基板 66に伝達される。ここで、基板 66と第 1の取付板 53間の隙間 d内には、冷却ファン 52によつて外部から常温の空気が吸い込まれる。

この空気は、基板 66の CPU 67が搭載された部分に接触した後、第 1の取付板 53に設けられた吸気口 5 6、冷却ファン 5 2の吸気口 8 5、及びケース 6 0内の空間を通り、排気口 63から排出される。このとき、基板 66が外部から隙間 d内に流れ込んだ空気で冷却される。

つまり、本発明では、冷却ファン 52によって、 CPU 67の両面が冷却されるので、大発熱量の大型の CPU 67を十分に冷却できる。

また、冷却部品 5の一対の第 1及び第 2の取付板 5 3, 54が、互いに略整合した位置に配置されているので、冷却ファン 52によって外部から隙間 d内に吸引された空気が、基板 66の C PU67が搭載された部分に接触する。従って、 CPU67を確実に冷却できる。

また、本発明のメインボード 6は、上記のように冷却フアン 52と基板 66との間に隙間 dが形成されているので、この隙間 d内に他の電子部品 75を搭載できる。従って、基板 66の実装密度が向上する。

本発明は、メインボード 6の大きさが限られ、しかも発熱量の大きい CPU 6 7を有するノート型パソコン 7などに好適である。

ここで、 F I G. 1 6に示す従来のノート型パソコン 9について考慮する。この従来のノート型パソコン 9は、ロアカバー 9 1に冷却ファン 9 2が取り付けられている。この冷却ファン 92の上側（F I G. 16中の上側）に、基板 9 3が配置されている。

なお、 F I G. 16中の符号 95はヒートシンク、 96は L C D、 9 7はダクトである。

この従来のノート型パソコン 9において、基板 93の上面 93 aすなわち、基板 9 3を挟んで冷却ファン 92の反対側の面に、 C P U 94を搭載した場合について検討する。

この場合、従来であれば、 F I G. 1 7に示すように、 C P U 94と冷却ファン 9 2とをヒートパイプ 98で接続するのが通常であった。なお、 F I G. 1 7 の符号 98 a， 98 bは取付プロックである。

しかしながら、この場合には、ヒートパイプ 9 8の取付部分が上下方向に配置されるため、ヒートパイプ 97の熱伝導率が低下し、 CPU94を十分に冷却できない。

これに対して、本発明では、上下に配置された CPU6 7と冷却ファン 52とが、.板金部材で形成された放熱部材 5 1によって接続されるので、熱伝導率が低下するのを防止できる（F I G. 10参照）。

なお、上記の実施の形態では、冷却部品 5によって CPU 67を冷却する場合について説明したが、本発明は、 CPU以外の発熱する電子部品を冷却する場合に適用できる。産業上の利用可能性

本発明は、コンピュータなど各種の電子機器に利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 基板に搭載された電子部品を冷却する冷却部品であって、

熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに略平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却ファンとを備え、前記放熱部材の他方の前記取付板が、前記基板に搭載された前記電子部品に当接した状態で、前記基板に取付可能に構成されている冷却部品。

2 . 前記冷却ファンは前記取付板の外面に搭載され、

前記冷却ファンが取り付けられた前記取付板には、前記冷却ファンの吸気口に連通する開口が設けられている請求項 1に記載の冷却部品。

3 . 前記一対の取付板が互いに整合して配置されている請求項 1に記載の冷却部

P

ΠΡ ο

4 . 少なくとも一面に電子部品が搭載された基板であり、

熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに略平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却ファンとを備え、前記一対の取付板は当該基板を挟むよう配置され、

前記放熱部材の他方の前記取付板は前記電子部品に当接し、前記連結板は当該基板の領域外に位置し、前記一方の前記取付板に取り付けられた前記冷却ファンは前記電子部品が搭載されている面と異なる面に位置するよう構成されている基板。

5 . 前記冷却ファンの搭載された前記取付板と前記基板との間に隙間が設けられている請求項 4に記載の基板。

6 . 前記隙間に電子部品が搭載された請求項 5に記載の基板。

7 . 前記放熱部材の前記一対の取付板は互いに整合して配置され、前記冷却ファンは前記電子部品と対向する位置に配置される請求項 4に記載の基板。

8 . 少なくとも一面に電子部品が搭載された基板を備えた電子部品であり、熱伝導性を有する板金部材で断面が略コの字状に形成され、互いに略平行な一対の取付板及び前記一対の取付板を連結する連結板を有する放熱部材と、前記放熱部材の一方の前記取付板に取り付けられた冷却ファンとを備え、前記一対の取付板は前記基板を挟むよう配置され、

前記放熱部材の他方の前記取付板は前記電子部品に当接し、前記連結板は当該基板の領域外に位置し、前記一方の前記取付板に取り付けられた前記冷却ファンは前記電子部品が搭載されている面と異なる面に位置するよう構成されている電子機器。

9 . 前記冷却ファンの搭載された前記取付板と前記基板との間に隙間が設けられている請求項 8に記載の電子機器。

1 0 . 前記隙間に電子部品が搭載された請求項 9に記載の電子機器。

1 1 . 前記放熱部材の前記一対の取付板は互いに整合して配置され、前記冷却ファンは前記電子部品と対向する位置に配置される請求項 8に記載の電子機器。