JPH08274481A - 電子部品冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型のノート型パソコン等のような機器に適
用出来る高さの低い空域において特定の電子部品を効率
よく冷却することが出来る冷却装置を提供する。 【構成】回路基板２０上に一端部２８が載置され該回路
基板２０上に実装された特定の半導体素子等の電子部品
２２の上面に他端部３０が密接配置されている熱伝導プ
レート２６と、該熱伝導プレート２６の一端部２８に取
り付けられているファン装置３４と、から成り、該ファ
ン装置３４が筒体３８と、ファンハウジング４０と、に
より構成され、該ファンハウジング４０が周辺大気を前
記熱伝導プレート２６の長手方向に沿って移動すること
を特徴とする電子部品冷却装置２４。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファンを使用した冷却
装置に関し、特に今日多くのＯＡ機器において広く使用
されている特定の半導体素子等の電子部品を冷却するた
めに有用な冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品冷却装置、例えばパソコ
ン等に内蔵されている半導体素子を冷却する装置として
冷却ファンを使用することは当業者に広く知られてい
る。この装置では通常、冷却ファンがパソコンのハウジ
ングに装着され、ハウジング内に外気を導入すると共
に、ハウジング内部の暖かい空気をハウジングの外部に
排出し、ハウジング内の温度を一定値に保持し、こうし
てハウジング内部での半導体素子の発熱による温度上昇
を阻止しているものである。

【０００３】しかしながら、このような冷却ファンを用
いる冷却装置では、ハウジング内部全体を冷却する構成
のため、半導体素子のみを効率よく冷却するということ
は出来なかった。

【０００４】このため特定の半導体素子等の電子部品を
特に効率的に冷却するための手段として、例えば図６及
び図７に示すような電子部品の上面に直接ヒートシンク
を装着する形式のファン付きのヒートシンクが提案され
ている（特開平６−２８４６３７号及び同７−１５９１
４号）。このヒートシンクファン１０では、一方が開口
する箱型形状のヒートシンクａと、該ヒートシンクａの
開口端縁部に取り付けられたファンモータ組付け用ハウ
ジングｂと、を備えており、ハウジングｂの円筒部ｃ内
には一対のベアリングｄ，ｄを介してシャフトｅが回転
自在に枢着されている。このシャフトｅに羽根ｆ付きロ
ータｇが固着され、シャフトｅと一体に回転する。これ
らの部品等にてファンモータが構成されている。そし
て、羽根ｆ付きロータｇの回転により、気流が、破線１
２で示すように、外部からヒートシンクａの周壁の一部
をなす櫛歯状フィン部ｈを通って内部へ入り、ハウジン
グｂの通風口ｉから出て行くように送られる。このよう
なヒートシンクファンは、小型で、図示のようにＬＳＩ
等の集積回路チップ即ち電子部品ｊよりも幾分大きい寸
法となっており、このヒートシンクａの底面を、回路基
板ｋ上に実装された電子部品ｊに接触させて、該電子部
品ｊから発生する熱を、ヒートシンクａのフィン部ｈに
伝達させ、上記送風により放散させるようになってい
る。

【０００５】このようにこのファン付きのヒートシンク
ファン１０では、ヒートシンクａの片面を直接電子部品
ｊに装着し、該ヒートシンクａの他面に配置したハウジ
ングｂに設けたファンによりヒートシンクａの側方周辺
部分から外気を吸引し、かつ該ハウジングから放出する
という気流の流れ１２をもたらし、これにより集積回路
チップ等の電子部品ｊから直接的に熱を奪うという方式
を採用している。このため、このようなファン付きヒー
トシンクではこれまでの冷却装置に比べて集積回路チッ
プ等の電子部品を非常に効率よく冷却することが出来
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ァン付きヒートシンク１０においては、特定の電子部品
を非常に効率よく冷却することが出来るという利点を有
する反面、該電子部品の上面に直接ヒートシンクを装着
し、かつハウジングに設けたファンによりヒートシンク
の横方向から周辺大気を該ヒートシンク内部へ吸引し、
次いでこの気流を該ハウジングの内部から外方へ向かっ
て縦方向に放出する必要があるため、電子部品及びヒー
トシンク双方の高さを完全に収容するための空間と、ハ
ウジングからの気流が流出するための縦方向空域と、が
機器内に必要となる。そのため、このファン付きヒート
シンク方式は内部に広い空間を獲得出来る機器において
は非常に有効に機能するが、今日広く使用されているよ
うな薄型のノート型パソコンにおいてはこのようなファ
ン付きヒートシンクを採用することが困難な場合があ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では半導体素子等の電子部品の上面に直接ヒート
シンクを装着する代わりに、発熱源となっている電子部
品の上に配置した薄い熱伝導性のプレートを、該電子部
品の上面位置から離れて配置したファン装置により冷却
することにより、該電子部品から発生される熱を放散す
るというものである。即ち、これまでの方式では、低温
の周辺大気を横方向から吸引しヒートシンク内で熱交換
し高温化した空気をハウジングの縦方向に放出していた
が、本件発明では、ファンが周辺から吸引した大気を一
軸線方向に放出することにより半導体素子等の電子部品
を狭い空域内において有効に冷却することによって、冷
却装置の薄型化を達成するものである。

【０００８】

【作用】回路基板上に実装された半導体素子等の電子部
品に端部を接触配置した熱伝導プレートの他の端部にフ
ァン装置を搭載しており、該ファン装置が周辺大気を吸
引しこれを概ね該熱伝導プレートの表面に沿って移送す
る。このため、該電子部品に接触配置された熱伝導プレ
ートの端部がその表面に平行な方向に気流の移動をもた
らされ、これにより該電子部品に接触配置された熱伝導
プレートの端部にある空気が効率よく温度交換され、当
該部所の温度上昇が阻止され、もって高さの低い範囲内
で電子部品の迅速かつ効率の良い冷却が達成出来る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
ながら詳細に述べる。図１は、回路基板２０上に載置さ
れた特定の半導体素子等の電子部品２２を冷却するため
の本件発明の冷却装置２４を、また図２は図１の側面図
を示している。この冷却装置２４は、熱伝導性の優れた
材料例えばアルミニューム素材等から成る熱伝導プレー
ト２６であって一端部２８が回路基板２０上に載置さ
れ、他端部３０が折り曲げ部３２を介して該一端部２８
から僅かに上方に折り曲げられておりかつ該他端部３０
が該回路基板２０上に搭載された特定の電子部品２２の
上面へ密接している熱伝導プレート２６と、該プレート
２６の上に載置されたファン装置３４と、により構成さ
れている。なお図においては、該ファン装置３４と折り
曲げ部３２との間にヒートシンク３６を配置している
が、このヒートシンク３６は冷却装置２４の冷却効率を
高めるための付随的な要素であり、本件発明の冷却装置
２４においては必須の要件ではないことは理解されよ
う。

【００１０】ここでファン装置３４は、図３に示すよう
に、概ね円筒形の筒体３８と、該筒体３８の一端部に装
着されているファンハウジング４０と、により構成され
ている。筒体３８は例えば図４に示すような好ましくは
アルミニューム等の熱伝導性の高い金属からなる板４２
により構成される。この板４２はその両側端部４４、４
４の下方又は上方の一部を所定の大きさに切り取った切
り欠き部４６、４６を有しており、この板４２を前記両
端部が互いに重なり合うようにして全体を筒状に湾曲さ
せて図３に示すような筒体３８を形成することが出来
る。この筒体３８の互いに重なり合った両側端部４４、
４４は取り付けフランジ部を構成し、このフランジ部は
熱伝導プレート３２の一端部２８に形成した図示してい
ない溝部へ挿入し、そこへ公知の手段によって固着され
る（図２参照）。なお、前記切り欠き部４６はファンハ
ウジング４０が該筒体３８の一端部に装着される際に該
ファンハウジング４０が完全に該筒体３８に嵌合出来る
ように、両側端部４４を切り取ったものである。

【００１１】該筒体３８の一端部に装着されているファ
ンハウジング４０は、図５に示すように、概ね円形のハ
ウジングプレート５０を有している。このハウジングプ
レート５０にはその外周縁にフランジ５２が設けてあ
る。このフランジ５２は前記筒体３８の一端部にファン
ハウジング４０を嵌合させ両者を接着剤等の手段により
接合装着させる装着手段を提供している。勿論、もしフ
ァンハウジング４０を筒体３８の内側へ入れ込む場合に
は、外周壁部５４の外面を該筒体内部の直径又はそれ以
下になるまで溝状に削り取り、その部分を筒体内壁へ嵌
合させることも出来る。従ってこの場合にはこの溝状の
削り取り部分が装着手段を提供することになる。

【００１２】該ハウジングプレート５０は、所定肉厚寸
法を有する外周壁部５４と、平板円環状の中央壁部５６
と、を有し、該中央壁部５６と外周壁部５４とは放射状
に伸びている複数の板状のアームによって連結されてい
る。このため、該中央壁部５６と外周壁部５４と板状ア
ームとによって、該ファンハウジング４０を貫通する複
数の通風口５８がハウジングプレート５０に形成されて
いる。また中央壁部５６の中央孔部６０には円筒状スリ
ーブ６２が公知の手段により固着され、該スリーブ６２
の内側にはベアリングを介してシャフト６４が回転自在
に枢着されている。このシャフト６４の一端部には碗型
のロータ６６が同様に公知の手段により固着されてい
る。このロータ６６の外周面には複数の羽根６８が突設
されている。

【００１３】一方、ロータ６６の内周面には、円環状の
ヨーク７０を介してロータマグネット７２が固着されて
いる。また、ロータ６６の内周面において前記スリーブ
６２の外周面にはステータ７４が取り付けてあり、この
ステータ７４と前記ロータマグネット７２とは微小間隔
をもって対置している。このステータ７４は、ステータ
コアと、該ステータコアに巻かれたステータコイルと、
により構成されている。これらのステータ７４、ロータ
６６、シャフト６４、ヨーク７０、ロータマグネット７
２等の部品がファンモータを構成している。しかしてス
テータコイルに流れる制御電流によって、羽根付きロー
タ６６が所定方向へ回転し、ファン装置３４の周辺大気
が、図５において、右方から通風口５８を介して筒体３
８内を左方へ一直線上に吸引される。

【００１４】本発明においては、図２に示すように、ア
ルミニュームダイキャスト等の熱伝導性の良い材質から
成る前記熱伝導プレート２６の片面を、回路基板２０上
に実装された半導体素子等の電子部品２２に接触させて
配置し、該電子部品２２から発生する熱を、該熱伝導プ
レート２６の他方の片面に伝達させ、この熱をファン装
置３４によってもたらされる直線状の送風４８により同
方向に向かって放散させるようにしたものである。

【００１５】図１及び図２に示すヒートシンク３６は、
熱伝導プレート２６と同様に熱伝導性のよい例えばアル
ミニューム材料等により構成されており、熱放散を適切
に行うため放熱フィン等を具備している。このヒートシ
ンク３６は図６及び図７に示す公知の手段においては半
導体素子等の電子部品の上面に直接接触載置していた
が、本発明においては前記ファン装置３４の送風下流に
おいて熱伝導プレート２６の表面に密接されて、ファン
装置３４と、電子部品の上面を覆っている熱伝導プレー
ト２６の他端部３０と、に対して実質的に一直線上に配
置されている。このヒートシンク３６の配置により熱伝
導プレート２６からの熱の放散効率が更に上昇し、その
結果電子部品２２の発熱をより迅速に低減することが出
来る。

【００１６】なお本発明において、図３に示す筒体３８
の長さを選択することにより、半導体素子等の電子部品
の上面に配置した熱伝導プレート２６の他端部３０を通
る送風量又はその強さを自由に調節することも出来る。
このため必要なら、該筒体３８の有効長さを自由に調節
出来るように、該筒体を入れ子式に配置した二重構造と
することが出来る。また、該筒体３８の送風出口側を上
下方向から絞り一定の幅及び一定の厚みを有する概ね平
坦な送風出口を形成し、該送風が前記熱伝導プレート２
６の他端部３０上面を所定厚みの空気層の状態にて移動
し、当該熱伝導プレート２６の他端部３０上面の熱を確
実に放散するようにすることも出来る。

【００１７】また、上記実施例においては、ファン装置
３４が円筒形をなす例について述べているが、例えば、
ファンハウジング４０の断面形状を図６に示すように矩
形断面とすることも可能である。この場合には、筒体３
８の断面形状も当然矩形断面を有することになる。かか
る形状にすることにより、該ファン装置３４の取り付け
がより安定した状態にて達成出来ることになる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の電子部品冷却装置２４によれ
ば、ファン装置３４が周辺大気を熱伝導プレート２６の
低温側２８から高温側３０へ一軸線上に沿って移送す
る。このため、この発明では冷却装置２４の高さを極め
て低い状態に保持することが出来る。このためこの冷却
装置２４は、薄型のノート型パソコンの半導体素子等の
電子部品の冷却装置として最適に使用することが出来
る。またこの冷却装置２４は筒体の長さ又は吹き出し口
の形状を適宜選択することによって、電子部品の上方の
最適箇所にのみ送風を集めその箇所を集中的に冷却する
ことが出来る。このため、発熱量の多い特定の半導体素
子等の電子部品を極めて効率よく冷却することが出来
る。更に、この冷却装置２４においては比較的表面積の
広い熱伝導性の高い熱伝導プレート２６が電子部品２２
に密接している。このため、該電子部品によって発生し
た熱は熱伝導プレート２６へ迅速に伝達し、かつその広
い表面部分から順次放散される。このため、ファン装置
３４との組み合わせによる作用により熱の放散効率が極
めて高く、狭い部所での部品の冷却に勝れた効果を提供
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子部品冷却装置の平面図であ
る。

【図２】図１の線Ｘ−Ｘに沿って見た断面図である。

【図３】本発明による電子部品冷却装置のファン装置の
分解斜視図である。

【図４】図３に示すファン装置を構成する筒体を加工す
る前の状態を示す図である。

【図５】図３に示すファン装置を構成するファンハウジ
ングの詳細図である。

【図６】公知の電子部品冷却装置の分解斜視図である。

【図７】公知の電子部品冷却装置の組立断面図である。

【符号の説明】

２０ 回路基板 ２２ 電子部品 ２４ 冷却装置 ２６ 熱伝導プレート ２８ 一端部 ３０ 他端部 ３２ 折り曲げ部 ３４ ファン装置 ３６ ヒートシンク ３８ 筒体 ４０ ファンハウジング ４２ 板 ４４ 両側端部 ４６ 切り欠き部 ５０ ハウジングプレート ５２ フランジ ５４ 外周壁部 ５６ 中央壁部 ５８ 通風口 ６０ 孔部 ６２ スリーブ ６４ シャフト ６６ ロータ ６８ 羽根 ７０ ヨーク ７２ ロータマグネット ７４ ステータ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板２０上に一端部２８が載置され
   該回路基板２０上に実装された電子部品２２の上面に他
   端部３０が密接配置されている熱伝導プレート２６と、
   該熱伝導プレート２６の一端部２８に取り付けられてい
   るファン装置３４と、から成り、該ファン装置３４が筒
   体３８と、ファンハウジング４０と、により構成され、
   該ファンハウジング４０は周辺大気が前記熱伝導プレー
   ト２６の長手方向に沿って移動するように構成されてい
   ることを特徴とする電子部品冷却装置２４。
2. 【請求項２】 前記筒体３８が両側端部に取り付けフラ
   ンジを構成する両側端部４４、４４を有する板部材４２
   から形成されており、該板部材４２を筒状に形成し前記
   両側端部４４、４４を互いに衝接させ、これらの両側端
   部４４、４４を熱伝導プレート２６の一端部２８に取り
   付けていることを特徴とする請求項１の電子部品冷却装
   置２４。
3. 【請求項３】 筒体３８がその長さを調節出来るよう
   に、二重の筒体から構成されこれらの二重の筒体が互い
   に入れ子式に配置されていることを特徴とする請求項２
   の電子部品冷却装置２４。
4. 【請求項４】 筒体３８の送風出口が一定の幅及び一定
   の厚みを有するように絞り込まれていることを特徴とす
   る請求項２又は３の電子部品冷却装置２４。
5. 【請求項５】 前記ファンハウジング４０が、そこを貫
   通する通風口５８を有しているハウジングプレート５０
   と、該ファンハウジング４０を筒体３８の端部へ装着す
   るための手段と、該ファンハウジング４０に対して回転
   自在に装着され且つ前記通風口を介して周辺大気を吸い
   込むファンモータと、を有していることを特徴とする請
   求項１又は４の電子部品冷却装置２４。
6. 【請求項６】 冷却されるべき電子部品の配置部位とフ
   ァン装置３４の配置部位との間にヒートシンク３６を配
   置していることを特徴とする請求項５の電子部品冷却装
   置２４。
7. 【請求項７】 熱伝導プレート２６の一端部２８と他端
   部３０とが折り曲げ部３２にて連結されている請求項１
   の電子部品冷却装置２４。
8. 【請求項８】 熱伝導プレート２６の他端部３０が実質
   的に前記電子部品２２の上面全体を完全に覆って配置さ
   れていること特徴とする請求項７の電子部品冷却装置２
   ４。
9. 【請求項９】 ファン装置３４と、ヒートシンク３６
   と、電子部品２２の上面を覆っている熱伝導プレート２
   ６の他端部３０と、が実質的に一直線上に配置されてい
   ることを特徴とする請求項６の電子部品冷却装置２４。
10. 【請求項１０】 ファン装置３４が概ね円形断面を有し
    ていることを特徴とする前記請求項１から９のいずれか
    １に記載の電子部品冷却装置２４。