JPH03250652A - コンピュータ冷却装置 - Google Patents
コンピュータ冷却装置Info
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- JPH03250652A JPH03250652A JP2045413A JP4541390A JPH03250652A JP H03250652 A JPH03250652 A JP H03250652A JP 2045413 A JP2045413 A JP 2045413A JP 4541390 A JP4541390 A JP 4541390A JP H03250652 A JPH03250652 A JP H03250652A
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- JP
- Japan
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- lsi
- cooling device
- heat sink
- thin wire
- fins
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/022—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
- H05K7/10—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets
- H05K7/1015—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets having exterior leads
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
- H10W40/226—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W40/20—Arrangements for cooling
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- H10W40/228—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area the projecting parts being wire-shaped or pin-shaped
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- H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
- H10W40/43—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing gases, e.g. forced air cooling
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
- H10W72/07554—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting changes in dispositions
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/541—Dispositions of bond wires
- H10W72/547—Dispositions of multiple bond wires
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
コンピュータシステムを代表とする電子機器に用いられ
る各種構造のＬＳＩの冷却装置に係わり、特に発熱密度
の高いＬＳＩの冷却に好適なＬＳＩ冷却装置に関する。
る各種構造のＬＳＩの冷却装置に係わり、特に発熱密度
の高いＬＳＩの冷却に好適なＬＳＩ冷却装置に関する。
従来ＬＳＩの冷却（空冷）は、発熱密度が高々数Ｗ／ｄ
以下であるため、平板を主体とした簡単な構造で冷却が
可能であった。近年、ＬＳＩの発熱量が増加するに伴い
、冷却性能に優れたヒートシンク構造の追求が必要にな
ってきた。その中で、実装上の利点と放熱性能の向上の
両面を考えた場合に好ましい構造としてピンフィン状の
ヒートシンク構造が考えられる。その構造を利用した実
施例としては、ニラケイ エレクトロニクス１９８９．
１０．３０（７）第８７頁に記載のものがある。このピ
ンフィン構造体そのものは、旧知の技術であるが、冷却
性能を大幅に向上させるには、個々のピンの寸法仕様の
選択が極めて重要になる。
以下であるため、平板を主体とした簡単な構造で冷却が
可能であった。近年、ＬＳＩの発熱量が増加するに伴い
、冷却性能に優れたヒートシンク構造の追求が必要にな
ってきた。その中で、実装上の利点と放熱性能の向上の
両面を考えた場合に好ましい構造としてピンフィン状の
ヒートシンク構造が考えられる。その構造を利用した実
施例としては、ニラケイ エレクトロニクス１９８９．
１０．３０（７）第８７頁に記載のものがある。このピ
ンフィン構造体そのものは、旧知の技術であるが、冷却
性能を大幅に向上させるには、個々のピンの寸法仕様の
選択が極めて重要になる。
しかるに従来の技術の範囲では、製造上の制約や、冷却
性能の究明が十分でないなどの背景から、１ｍｍ径のピ
ンを用いているものが大半であり、冷却空気の流れまで
考慮していないものであった。
性能の究明が十分でないなどの背景から、１ｍｍ径のピ
ンを用いているものが大半であり、冷却空気の流れまで
考慮していないものであった。
ピンフィン形ヒートシンク構造の利点は、冷却風の方向
に制約がないという点と、一般に伝熱性能が高い（平板
形に比較すると）という点である。
に制約がないという点と、一般に伝熱性能が高い（平板
形に比較すると）という点である。
しかしながら、それらの利点を最大限に利用しようとす
る場合には、ピンフィン形ヒートシンク特有の伝熱現象
をもとにした最適な構造設計が要求される。すなわち、
ピンフィン構造体は、ピン径と冷却風の風速によって流
れの状態が変化するとともに、伝熱特性も変化する。こ
れらの現象から本発明の対象であるＬＳＩ冷却用に好適
な寸法仕様の範囲が存在する。しかるに従来技術は、上
記点に関する配慮は成されていなかった。
る場合には、ピンフィン形ヒートシンク特有の伝熱現象
をもとにした最適な構造設計が要求される。すなわち、
ピンフィン構造体は、ピン径と冷却風の風速によって流
れの状態が変化するとともに、伝熱特性も変化する。こ
れらの現象から本発明の対象であるＬＳＩ冷却用に好適
な寸法仕様の範囲が存在する。しかるに従来技術は、上
記点に関する配慮は成されていなかった。
本発明の第１の目的は、圧力損失が小さく冷却性能に優
れたＬＳＩ冷却用ヒートシンクに好適な細線状ヒートシ
ンク構造を提供することにある。
れたＬＳＩ冷却用ヒートシンクに好適な細線状ヒートシ
ンク構造を提供することにある。
第２の目的は、剛性のあるヒートシンクを得ることにあ
る。
る。
第３の目的は、冷却性能もよく、低騒音なコンピュータ
の冷却装置を得ることにある。
の冷却装置を得ることにある。
上記第１の目的を達成するために、本発明のＬＳＩ冷却
用ヒートシンクは、レイノズル数が４０以下となるよう
に線径を設定した細線フィンにより構成したものである
。例えば冷却空気の流速がほぼ１ｍ／ｓの場合は線径を
０．６ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ としたコルゲ
ート状の細線フィンにより構成したものである。
用ヒートシンクは、レイノズル数が４０以下となるよう
に線径を設定した細線フィンにより構成したものである
。例えば冷却空気の流速がほぼ１ｍ／ｓの場合は線径を
０．６ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ としたコルゲ
ート状の細線フィンにより構成したものである。
上記第２の目的を達成するために、本発明のＬＳＩ冷却
用ヒートシンクは上記細線群に適切な間隔で幅広の線状
体を設けるか、支柱を設け、それに細線フィンを接合し
たものである。
用ヒートシンクは上記細線群に適切な間隔で幅広の線状
体を設けるか、支柱を設け、それに細線フィンを接合し
たものである。
第３の目的を達成するために２本発明のコンピュータ冷
却装置は、上記ヒートシンクをＬＳＩパッケージに設け
るとともにファンによりレイノズル約４０以下でＬＳＩ
パッケージに対して平行方向あるいは上方から冷却空気
を流すようにしたものである。
却装置は、上記ヒートシンクをＬＳＩパッケージに設け
るとともにファンによりレイノズル約４０以下でＬＳＩ
パッケージに対して平行方向あるいは上方から冷却空気
を流すようにしたものである。
本発明は細線状ヒートシンクの基本的な伝熱特性の認識
にもとづいている。すなわち、細線−本を取り畠して、
その回りの流れに注目すると、第１１図から第１３図に
示すパターンになる。この流れのパターンは、流速Ｖと
細線径りによって規定される無次元数であるＲｅ（レイ
ノルズ数）によって支配される。ここで、Ｒｅの定義は
下記に示すものである。
にもとづいている。すなわち、細線−本を取り畠して、
その回りの流れに注目すると、第１１図から第１３図に
示すパターンになる。この流れのパターンは、流速Ｖと
細線径りによって規定される無次元数であるＲｅ（レイ
ノルズ数）によって支配される。ここで、Ｒｅの定義は
下記に示すものである。
Ｒｅ＝Ｖ・Ｄ／ヤ
（乍：流体の動粘性係数）
第１３図は、Ｒｅ ＞ ４０になると、剥離流１５が非
常に大きい割合を占めるようになり、第１２図に示すよ
うに、Ｒｅ ｚ３０では剥離流１５は存在するが領域が
限定され、又、第１１図に示すようにＲａ ｚ １では
、はとんど流れは剥離しないことを示している。このこ
とは、流れの圧力損失（通気抵抗）はＲｅ ＞ ４０で
は飛躍的に増大することを意味し、Ｒｅ＜４０とするこ
とが一つの選定条件として大きな意味をもつ。ところで
、ＬＳＩ冷却に際して、ファンによって送風する場合の
風速Ｖは、低騒音化、ファンの小形化などの観点から、
極力小さくする方が良いが、あまり小さくし過ぎると、
風温上昇が著しくなり、限度がある。
常に大きい割合を占めるようになり、第１２図に示すよ
うに、Ｒｅ ｚ３０では剥離流１５は存在するが領域が
限定され、又、第１１図に示すようにＲａ ｚ １では
、はとんど流れは剥離しないことを示している。このこ
とは、流れの圧力損失（通気抵抗）はＲｅ ＞ ４０で
は飛躍的に増大することを意味し、Ｒｅ＜４０とするこ
とが一つの選定条件として大きな意味をもつ。ところで
、ＬＳＩ冷却に際して、ファンによって送風する場合の
風速Ｖは、低騒音化、ファンの小形化などの観点から、
極力小さくする方が良いが、あまり小さくし過ぎると、
風温上昇が著しくなり、限度がある。
このような観点から実状ではＶ＝１ｍ／ｓ程度が最低に
なるケースが多い。そこで、Ｖ＝１ｍ／ｓ時にＲｅ＜４
０を実現する細線径りとしてはＤ〈０．６＋＋ｏ とい
うことになる。第１４図はＶ＝１ｍ／Ｓ程度において、
細線径（代表直径）Ｄが、圧力損失と、細線の熱伝達率
に与える影響を示したものである。ここでは、従来技術
として、Ｄ＝ＩＩの場合を例にとり、これを基準として
示しである。まず圧力損失についてみると、上述したよ
うに、Ｄ ＞ ０ 、６ ｗｎの場合、Ｒｅ ＞ ４０
となるので、圧力損失の増加が著しくなり、Ｄ ＜ ０
、６ ｍｎではＲｅ ＜ ４０となるので、剥離流割
合が漸次小さくなって、圧力損失は徐々に変化しなくな
る傾向になる。一方、熱伝達率についてみると、これは
従来現象的に把握されており、第１４図に示すように、
Ｄに逆比例して変化するという知見が得られている。Ｄ
＜ ０ 、６ ａｎにおいて、特に増加割合が大きく
なる。
なるケースが多い。そこで、Ｖ＝１ｍ／ｓ時にＲｅ＜４
０を実現する細線径りとしてはＤ〈０．６＋＋ｏ とい
うことになる。第１４図はＶ＝１ｍ／Ｓ程度において、
細線径（代表直径）Ｄが、圧力損失と、細線の熱伝達率
に与える影響を示したものである。ここでは、従来技術
として、Ｄ＝ＩＩの場合を例にとり、これを基準として
示しである。まず圧力損失についてみると、上述したよ
うに、Ｄ ＞ ０ 、６ ｗｎの場合、Ｒｅ ＞ ４０
となるので、圧力損失の増加が著しくなり、Ｄ ＜ ０
、６ ｍｎではＲｅ ＜ ４０となるので、剥離流割
合が漸次小さくなって、圧力損失は徐々に変化しなくな
る傾向になる。一方、熱伝達率についてみると、これは
従来現象的に把握されており、第１４図に示すように、
Ｄに逆比例して変化するという知見が得られている。Ｄ
＜ ０ 、６ ａｎにおいて、特に増加割合が大きく
なる。
本発明は１以上記述した基本的な伝熱特性に対する現象
究明と、ＬＳＩ冷却用ヒートシンクとしての制約条件を
もとに考え出された案であり、従来技術に対して大幅な
冷却性能の向上が実現できる。すなわち１本発明の要点
は、ヒートシンクを構成する主要な要素となる線状体の
代表径りをレイノルズ数が４０以下となる例えばＤ ＜
０ 、６ ｍｍとするものである。
究明と、ＬＳＩ冷却用ヒートシンクとしての制約条件を
もとに考え出された案であり、従来技術に対して大幅な
冷却性能の向上が実現できる。すなわち１本発明の要点
は、ヒートシンクを構成する主要な要素となる線状体の
代表径りをレイノルズ数が４０以下となる例えばＤ ＜
０ 、６ ｍｍとするものである。
又、細線群に適切な間隔で幅広い線状体を設けることに
より、支柱の役割をし剛性を向上できる。
より、支柱の役割をし剛性を向上できる。
又、上記ヒートシンクをＬＳＩパッケージに設けるとと
もに、ファンによりレイノルズ数を４０以下となるよう
に送風することにより、あらゆる方向から送風でき、渦
の発生をノ」）さく抑えられるので、騒音の小さいコン
ピュータ冷却装置が提供できる。
もに、ファンによりレイノルズ数を４０以下となるよう
に送風することにより、あらゆる方向から送風でき、渦
の発生をノ」）さく抑えられるので、騒音の小さいコン
ピュータ冷却装置が提供できる。
以下本発明の一実施例を第１図から第１６図により説明
する。
する。
第１図は、本発明の一実施例であるヒートシンクを具備
するＬＳＩを搭載したボード（基板）と、該ＬＳＩを空
冷する手段を内蔵したコンピュータの実装状態を示した
もので、その斜視図である。
するＬＳＩを搭載したボード（基板）と、該ＬＳＩを空
冷する手段を内蔵したコンピュータの実装状態を示した
もので、その斜視図である。
コンピュータ３ｏは、エンクロージャ２３内に複数枚の
ボード２１が実装されており、互いに配線されている。
ボード２１が実装されており、互いに配線されている。
各ボード２１にはメモリ２２゜ＬＳＩパッケージ１等が
装着されており、各ＬＳＩパッケージ１には本発明の一
実施例であるヒートシンクである細線フィン３が具備さ
れている。エンクロージャ２３の上面（但し上面でなく
ても良い）にはＬＳＩパッケージ１を流体を流して冷却
するためのファン２８が取り付けられている。
装着されており、各ＬＳＩパッケージ１には本発明の一
実施例であるヒートシンクである細線フィン３が具備さ
れている。エンクロージャ２３の上面（但し上面でなく
ても良い）にはＬＳＩパッケージ１を流体を流して冷却
するためのファン２８が取り付けられている。
以下、流体として空気を例にとり説明する。
ファン２８による冷却風の送風方法は、例えば第２図、
第３図の例を示した方法がとられる。第２図に示す送風
方法は並行流を利用したものであり、第３図に示す送風
方法は衝突流を利用したものである。この他、多くの送
風方法のバリエーションに対応できる。
第３図の例を示した方法がとられる。第２図に示す送風
方法は並行流を利用したものであり、第３図に示す送風
方法は衝突流を利用したものである。この他、多くの送
風方法のバリエーションに対応できる。
第２図に示す送風方法は、ファン２８により送風された
冷却空気を各ボート２１をガイドとして、空気流２４と
してボード２１間に通風させる。通風された冷却空気は
、メモリ２２を冷却し、後に詳細に述べるが、ヒーＩ・
シンクである細線フィン３の間を通過し、ＬＳＩパッケ
ージ１から熱を奪い、後段のＬＳＩパッケージを冷却し
た後、２６で示すように排気される。
冷却空気を各ボート２１をガイドとして、空気流２４と
してボード２１間に通風させる。通風された冷却空気は
、メモリ２２を冷却し、後に詳細に述べるが、ヒーＩ・
シンクである細線フィン３の間を通過し、ＬＳＩパッケ
ージ１から熱を奪い、後段のＬＳＩパッケージを冷却し
た後、２６で示すように排気される。
第３図に示す送風方法では、ボード２１間にＬＳＩパッ
ケージ１の上方から冷却空気を導びくようにスリットを
設けたガイド板２７が設けられており、冷却空気を主流
２４ａとバイパス流２４ｂとに分けて、ＬＳＩパッケー
ジ１に送風されるようになっている。そのため、ファン
２２により送風された冷却空気のうち、バイパス流２ｂ
はメモリ２２を冷却する。一方、主流２４ａはガイド板
２７に設けられたスリットを通過してＬＳＩパッケージ
１の上方から衝突流として細線フィン３およびＬＳＩパ
ッケージ１に衝突して冷却し、バイパス流２４ｂと混合
しながら２６に示すように排気される。
ケージ１の上方から冷却空気を導びくようにスリットを
設けたガイド板２７が設けられており、冷却空気を主流
２４ａとバイパス流２４ｂとに分けて、ＬＳＩパッケー
ジ１に送風されるようになっている。そのため、ファン
２２により送風された冷却空気のうち、バイパス流２ｂ
はメモリ２２を冷却する。一方、主流２４ａはガイド板
２７に設けられたスリットを通過してＬＳＩパッケージ
１の上方から衝突流として細線フィン３およびＬＳＩパ
ッケージ１に衝突して冷却し、バイパス流２４ｂと混合
しながら２６に示すように排気される。
次に、第４図から第１４図により、ＬＳＩパッケージ１
のヒートシンクの詳細な構造を説明する。
のヒートシンクの詳細な構造を説明する。
第４図に、１つのＬＳＩパッケージに冷却用ヒートシン
クを搭載した例を示す。本実施例は、ＬＳＩパッケージ
１の上に、空冷用ヒートシンクである。０．３ｍｍφ
径の細線フィン３が取り付けられた構造である。細線フ
ィン３はこれを伸ばすと長い連続状のものとなる平行状
の細線をコルゲート状に折り曲げられた構造のものであ
る。ＬＳＩパッケージ１の下面からは、内部の配線基盤
に通じる多数のピン２が突呂している。上記ＬＳＩパッ
ケージを冷却するための冷却風の方向は４〜６で示すよ
うに、このヒートシンクに対しては、いずれの方向から
も冷却が可能である。細線フィン３の取付けなど詳細な
構造は、第４図のＡ−Ａ断面で示した第５図に示すよう
に、細線フィン３は前記パンケージの上面に位置する熱
拡散板８に直接接合される。ヒートシンク構造が細線群
であることから、熱拡散板８と細線フィン３は直接接合
（金属接合など）が可能で、間に伸縮部材をはさむ必要
はない。該パッケージは、ＬＳＩチンプ７゜配線基板９
．ワイヤ１１．キャンプ１０などより構成されている。
クを搭載した例を示す。本実施例は、ＬＳＩパッケージ
１の上に、空冷用ヒートシンクである。０．３ｍｍφ
径の細線フィン３が取り付けられた構造である。細線フ
ィン３はこれを伸ばすと長い連続状のものとなる平行状
の細線をコルゲート状に折り曲げられた構造のものであ
る。ＬＳＩパッケージ１の下面からは、内部の配線基盤
に通じる多数のピン２が突呂している。上記ＬＳＩパッ
ケージを冷却するための冷却風の方向は４〜６で示すよ
うに、このヒートシンクに対しては、いずれの方向から
も冷却が可能である。細線フィン３の取付けなど詳細な
構造は、第４図のＡ−Ａ断面で示した第５図に示すよう
に、細線フィン３は前記パンケージの上面に位置する熱
拡散板８に直接接合される。ヒートシンク構造が細線群
であることから、熱拡散板８と細線フィン３は直接接合
（金属接合など）が可能で、間に伸縮部材をはさむ必要
はない。該パッケージは、ＬＳＩチンプ７゜配線基板９
．ワイヤ１１．キャンプ１０などより構成されている。
これらの間の接合にはＳｉゴムなどの適当な接着部材を
用いる。ＬＳＩチップ７とピン２はワイヤ１１によって
電気的に接続されており、キャップ１０によって保護さ
九ている。
用いる。ＬＳＩチップ７とピン２はワイヤ１１によって
電気的に接続されており、キャップ１０によって保護さ
九ている。
又、熱拡散板、８はＬＳＩチップ７の発熱を細線フィン
３に熱伝達する役割をする。又、細線フィン３の配列は
第４図のＢ−Ｂ断面を示す第６図のように正面並行流５
の方向に対し、細線列が傾斜した構成になっている。
３に熱伝達する役割をする。又、細線フィン３の配列は
第４図のＢ−Ｂ断面を示す第６図のように正面並行流５
の方向に対し、細線列が傾斜した構成になっている。
ここで、細線の断面形状は、第７図、第８図。
第９図にそれぞれ示す様に円形断面に限らず、楕円形断
面、矩形断面などの形状でも良く、代表長さ〔２×最短
径×最長径／（最短径＋最長計）〕が、０．６ｍｎ以下
であるように設定されていることが重要である。
面、矩形断面などの形状でも良く、代表長さ〔２×最短
径×最長径／（最短径＋最長計）〕が、０．６ｍｎ以下
であるように設定されていることが重要である。
本実施例では、細線径Ｄ＝０．３ｍｍ としている。
なお、断面形状の異なるものを組み合せて空気の流れる
方向を制御できることはいうまでもない。
方向を制御できることはいうまでもない。
次に本実施例の作用効果について説明する。本実施例に
なる細線フィンは、前記のように、細線径Ｄ＝０．３ｍ
ｍ としているので、いは、風速Ｖ＝１ｍ／ｓとした場
合、レイノルズ数ＲｅはＲｅ＝２０となり、第１１図に
示すように、細線の後流すなわち、流れの剥離部１５の
形成される領域は比較的小さいものにとどまる。この結
果、細線群間の空気流のパターンは第１０図に示す様に
、滑らかな状況を呈し、第１４図に示す伝熱流動特性か
ら明らかなように、まず第一 に圧力損失が非常に小さ
く抑えられる。又、本実施例の場合、正面並行流５に対
して、細線列が傾斜しているため。
なる細線フィンは、前記のように、細線径Ｄ＝０．３ｍ
ｍ としているので、いは、風速Ｖ＝１ｍ／ｓとした場
合、レイノルズ数ＲｅはＲｅ＝２０となり、第１１図に
示すように、細線の後流すなわち、流れの剥離部１５の
形成される領域は比較的小さいものにとどまる。この結
果、細線群間の空気流のパターンは第１０図に示す様に
、滑らかな状況を呈し、第１４図に示す伝熱流動特性か
ら明らかなように、まず第一 に圧力損失が非常に小さ
く抑えられる。又、本実施例の場合、正面並行流５に対
して、細線列が傾斜しているため。
第１０図に示す様に、この流れの方向に対しては特に、
細線の後流（剥離流１５）の影響が後列の細線に及ばな
い。この点は個々の細線の熱伝達率（すなわち冷却性能
）を最大限に発揮させる上で極めて好ましく、第１４図
の特性からも、明らかなように熱伝達率が大きく向上す
る。なお、細線列が前記のように傾斜している場合は最
良の状態であり、列配置のバリエーションとしては他に
、千鳥状、基盤目状などがある。以上述べたように本実
施例になる細線状ヒートシンクを用いると、従来技術に
比較して、冷却風の圧力損失を小さく抑えた状態で大幅
に冷却性能を向上させることができる。
細線の後流（剥離流１５）の影響が後列の細線に及ばな
い。この点は個々の細線の熱伝達率（すなわち冷却性能
）を最大限に発揮させる上で極めて好ましく、第１４図
の特性からも、明らかなように熱伝達率が大きく向上す
る。なお、細線列が前記のように傾斜している場合は最
良の状態であり、列配置のバリエーションとしては他に
、千鳥状、基盤目状などがある。以上述べたように本実
施例になる細線状ヒートシンクを用いると、従来技術に
比較して、冷却風の圧力損失を小さく抑えた状態で大幅
に冷却性能を向上させることができる。
本発明の他の実施例を第１５図、第１６図に示す。
本実施例においても、主眼は前記の如く、主要な要素は
、Ｄ ＜ ０ 、６ ｍｍの細線群を有することである
が、実施に当っては別の構成要素を付加することによっ
て、新しい機能を追加することができる。その一つは、
ヒートシンクの剛性の強化を追加することができる。す
なわち、細線群の適宜箇所に、幅広の線状体１７．１８
を挿入するもので、これにより、線状ヒートシンクの縦
方向、横方向の強度が大きく向上できる。第１６図に示
すように、幅広の線状体１７．１８のうち、直交幅広線
状体１８は、コルゲート状に折り曲げられた細線フィン
３の熱拡散板８との接合部と上端部に位置するように設
定されている。又、並行幅広線状体１７は適宜な間隔で
設けて良い。こうすることにより、通風抵抗はわずかに
増すが、強度上丈夫なヒートシンクを得ることができる
。
、Ｄ ＜ ０ 、６ ｍｍの細線群を有することである
が、実施に当っては別の構成要素を付加することによっ
て、新しい機能を追加することができる。その一つは、
ヒートシンクの剛性の強化を追加することができる。す
なわち、細線群の適宜箇所に、幅広の線状体１７．１８
を挿入するもので、これにより、線状ヒートシンクの縦
方向、横方向の強度が大きく向上できる。第１６図に示
すように、幅広の線状体１７．１８のうち、直交幅広線
状体１８は、コルゲート状に折り曲げられた細線フィン
３の熱拡散板８との接合部と上端部に位置するように設
定されている。又、並行幅広線状体１７は適宜な間隔で
設けて良い。こうすることにより、通風抵抗はわずかに
増すが、強度上丈夫なヒートシンクを得ることができる
。
本発明の他の実施例を第１７図、第１８図に示す。
本実施例の構造のヒートシンクは、ヒートシンクの大き
さの自由度及びハンドリング性の向上を目的としたもの
である。本実施例では、第１８図に示すように任意の大
きさの支柱２０に細線集合体１９を固着したものを一要
素とし、これを複数用いることにより、第１７図に示す
ように全体のヒートシンクを構成したものである。
さの自由度及びハンドリング性の向上を目的としたもの
である。本実施例では、第１８図に示すように任意の大
きさの支柱２０に細線集合体１９を固着したものを一要
素とし、これを複数用いることにより、第１７図に示す
ように全体のヒートシンクを構成したものである。
支柱２０と細線集合体１９とは、前記したと同様に金属
接合などにより支柱２０に直接接合している。こうする
ことにより、冷却空気の流す方向は規制されるが、ヒー
トシンクの強度を大幅に向上することができる。
接合などにより支柱２０に直接接合している。こうする
ことにより、冷却空気の流す方向は規制されるが、ヒー
トシンクの強度を大幅に向上することができる。
又、冷却空気の流れる方向の自由度を得たい場合には、
支柱２０に適切な数の通風穴を設けると良い。なお、以
上は細線フィンと熱拡散板８あるいは支柱２０とは直接
接合している実施例を述べたが、間接的であってもよい
。
支柱２０に適切な数の通風穴を設けると良い。なお、以
上は細線フィンと熱拡散板８あるいは支柱２０とは直接
接合している実施例を述べたが、間接的であってもよい
。
又、ＬＳＩ冷却用ヒートシンクとしては、トレードマー
ク等の刻印を施すための側板を具備することがあり、本
発明においても適宜それらの付加部材を追加することを
含むことは言うまでもない。
ク等の刻印を施すための側板を具備することがあり、本
発明においても適宜それらの付加部材を追加することを
含むことは言うまでもない。
本発明によれば、第１に、ヒートシンクをレイノルズ数
が４０以下となるように設定した細線フィンにより構成
しているので、圧力損失が小さく、冷却性能に優れたヒ
ートシンクが構成できる。その結果、高発熱ＬＳＩの冷
却が可能になる。第２に、細線群に幅広の線状体を設け
るか、支柱を用いることにより剛性のあるヒートシンク
を得ることができる。第３に本発明によるヒートシンク
を具備するＬＳＩを搭載したコンピュータにおいて、各
種冷却風送風方法に対応できるとともに、低騒音冷却が
可能になる。
が４０以下となるように設定した細線フィンにより構成
しているので、圧力損失が小さく、冷却性能に優れたヒ
ートシンクが構成できる。その結果、高発熱ＬＳＩの冷
却が可能になる。第２に、細線群に幅広の線状体を設け
るか、支柱を用いることにより剛性のあるヒートシンク
を得ることができる。第３に本発明によるヒートシンク
を具備するＬＳＩを搭載したコンピュータにおいて、各
種冷却風送風方法に対応できるとともに、低騒音冷却が
可能になる。
第１図は本発明の一実施例を示しコンピュータに適用し
た場合の実装状態を示す斜視図、第２図。 第３図はそれぞれ冷却空気の流れを示すボード部の縦断
面図、第４図は１つのＬＳＩパッケージのヒートシンク
の構造を示す斜視図、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、
第６図は第４図のＢ−Ｂ断面図、第７図から第９図はそ
れぞれ細線フィンの形状を示す斜視図、第１ｏ図から第
１３図はそれぞれ空気の流れる状態を示す図、第１４図
は本発明の詳細な説明する図、第１５図は本発明の他の
実施例を示す平面図、第１６図はその１つのＬＳＩパッ
ケージのヒートシンクの構造を示す斜視図、第１７図は
本発明の他の実施例を示すヒートシンクの構造を示す斜
視図、第１８図はその一部拡大図である。 １・・・ＬＳＩパッケージ、３・・細線フィン、７・・
ＬＳＩ、８・・・熱拡散板、９・・・配線基板、〕０・
・・キャップ、１１・・ワイヤ、］３・・細線群、２１
・・ボード、２２・・メモリ、２８・・ファン、３０・
・コンピュータ。 ｌ 第２（２） 循 目 循 Δ い 正面１丁）糺 第 循 第 図 ／θ 回 循 口 第１ｚ口 循 ３ 目 ４ 図
た場合の実装状態を示す斜視図、第２図。 第３図はそれぞれ冷却空気の流れを示すボード部の縦断
面図、第４図は１つのＬＳＩパッケージのヒートシンク
の構造を示す斜視図、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、
第６図は第４図のＢ−Ｂ断面図、第７図から第９図はそ
れぞれ細線フィンの形状を示す斜視図、第１ｏ図から第
１３図はそれぞれ空気の流れる状態を示す図、第１４図
は本発明の詳細な説明する図、第１５図は本発明の他の
実施例を示す平面図、第１６図はその１つのＬＳＩパッ
ケージのヒートシンクの構造を示す斜視図、第１７図は
本発明の他の実施例を示すヒートシンクの構造を示す斜
視図、第１８図はその一部拡大図である。 １・・・ＬＳＩパッケージ、３・・細線フィン、７・・
ＬＳＩ、８・・・熱拡散板、９・・・配線基板、〕０・
・・キャップ、１１・・ワイヤ、］３・・細線群、２１
・・ボード、２２・・メモリ、２８・・ファン、３０・
・コンピュータ。 ｌ 第２（２） 循 目 循 Δ い 正面１丁）糺 第 循 第 図 ／θ 回 循 口 第１ｚ口 循 ３ 目 ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＬＳＩに取り付けられたヒートシンクに流体を流し
てＬＳＩを冷却するＬＳＩ冷却装置において、前記ヒー
トシンクが細線フイン群からなるものであって、該細線
の径をレイノルズ数が４０以下となる範囲に設定されて
いることを特徴とするＬＳＩ冷却装置。 ２、ＬＳＩに取り付けられたヒートシンクに空気を流し
てＬＳＩを冷却するＬＳＩ冷却装置において、前記ヒー
トシンクが、ＬＳＩに取り付けられた熱拡散板と該熱拡
散板に接合されコルゲート状に折り曲げられた細線フイ
ン群とからなるものであって、該細線の代表長さを０．
６ｍｍ以下としたことを特徴とするＬＳＩ冷却装置。 ３、ＬＳＩに取り付けられたヒートシンクに流体を流し
てＬＳＩを冷却するＬＳＩ冷却装置において、前記ヒー
トシンクが、ＬＳＩに対して略直垂方向に形成された多
数の細線フイン群からなるものであって、その細線フイ
ンが前記ＬＳＩに平行な流体の流れ方向に対して傾斜す
るように配列されていることを特徴とするＬＳＩ冷却装
置。 ４、前記細線フイン群が略平行状に形成されているもの
であって、一定の間隔を有して幅広い部分を設けている
請求項１、２又は３に記載のＬＳＩ冷却装置。 ５、ＬＳＩに取り付けられたヒートシンクに流体を流し
てＬＳＩを冷却するＬＳＩ冷却装置において、前記ヒー
トシンクが、支柱と該支柱に接合されコルゲート状に折
り曲げられた細線フィン群とからなるものであることを
特徴とするＬＳＩ冷却装置。 ６、前記細線フインの断面形状が、円形、楕円形、矩形
あるいはそれらの複合体である請求項１から５のいずれ
かに記載のＬＳＩ冷却装置。 ７、前記細線フイン群が連続した長い細線を折り曲げる
ことによって構成されている請求項１、３又は５に記載
のＬＳＩ冷却装置。 ８、ヒートシンクを具備したＬＳＩパッケージなどを取
り付けた基板を搭載し、空気送風手段により空気を送風
して前記ＬＳＩパッケージなどの冷却を行うコンピュー
タ冷却装置において、前記ヒートシンクが細線フィン群
からなるものであって、該細線の径、前記空気の送風量
、空気の通路をレイノルズ数が４０以下となる範囲に設
定したことを特徴とするコンピュータ冷却装置。 ９、前記空気の通路は、主流とバイパス流とに分離する
ガイド板を有するものであって、前記主流を前記ガイド
板に設けたスリットにより前記ＬＳＩパッケージに上部
から衝突させるように導びくとともに、それ以外の部品
を前記バイパス流によって冷却するように構成されてい
る請求項８に記載のコンピュータ冷却装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045413A JP2544497B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | コンピュ―タ冷却装置 |
| KR1019910002257A KR940007379B1 (ko) | 1990-02-28 | 1991-02-11 | Lsi 냉각장치 및 컴퓨터 냉각장치 |
| US07/659,671 US5195576A (en) | 1990-02-28 | 1991-02-25 | Lsi cooling apparatus and computer cooling apparatus |
| DE4106437A DE4106437C2 (de) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Vorrichtung zur Kühlung von LSI-Schaltungen und Vorrichtung zur Kühlung eines Computers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045413A JP2544497B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | コンピュ―タ冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03250652A true JPH03250652A (ja) | 1991-11-08 |
| JP2544497B2 JP2544497B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=12718575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045413A Expired - Fee Related JP2544497B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | コンピュ―タ冷却装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5195576A (ja) |
| JP (1) | JP2544497B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007379B1 (ja) |
| DE (1) | DE4106437C2 (ja) |
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