JPH09293984A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面状のヒートパイプの放熱部に冷却板を装着
して放熱部の熱を効率よく放熱させるタイプの冷却装置
において、冷却板の装着時、ヒートパイプに変形を生じ
させず、また各ヒートパイプと冷却板との間に密着度の
ばらつきが生じないようにする。 【解決手段】 ほぼ平行に隣接させて配列された複数の
プリント基板３に、各プリント基板３を覆うように面状
のヒートパイプ５を取り付けて、各プリント基板３上に
実装された発熱電子部品４に生じる熱を受熱部６より放
熱部７に伝える。ヒートパイプ５の放熱部７に、冷却板
８を取り付けるためのブロック９を一体的に設ける。冷
却板８にバナナジャック１６を突設し、ブロック９にバ
ナナジャック１６が挿入される挿入孔１７を設ける。各
冷却板８のバナナジャック１６をブロック９の挿入孔１
７に挿入するだけで冷却板８をヒートパイプ５に取り付
けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子機器の冷却装置
に係り、特にヒートパイプを用いてプリント基板を冷却
するようにした電子機器の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器、例えばＩＣテスタのテストヘ
ッドのある種のものでは、コンパクト化のために多数の
プリント基板が放射状に配列されている。このように放
射状配列のプリント基板を冷却するものとして、液冷式
のものが考えられている。

【０００３】これはプリント基板に液路を備えた放熱板
を取り付け、この放熱板の液路にカプラを介して外部液
冷管を連結し、外部から放熱板に液体を流すことにより
プリント基板を冷却しようとするものである。

【０００４】しかしながら、上述した液冷式の冷却装置
には次のような欠点があった。

【０００５】(1) 基板に取り付けた放熱板の液路と外部
液冷管とを連結するためにカプラを抜き差しするが、こ
のとき管路から液体を排除しても完全には除去しきれ
ず、前回使用した液体が管路内に若干残るため、多少の
液漏れが避けられなかった。

【０００６】(2) 多数の基板にそれぞれ取り付けられた
放熱板の液路と外部液冷管とを連結するために、１個づ
つカプラを装着してゆく必要があるが、プリント基板の
枚数の増加に伴ってカプラ個数も多くなり手数がかか
る。特にプリント基板が両面実装型であると、カプラ個
数が倍になるため、そのおそれはさらに高くなる。ま
た、カプラを装着し忘れるおそれもあり、装着し忘れた
まま液体を流すと致命的な事故に繋がる。

【０００７】(3) 基板に取り付けた放熱板に液体が流れ
ているために、液漏れがあった場合、その対応が困難で
あり、最悪の場合、致命的な事故に繋がる。

【０００８】そこで、本発明者等は、先に、液冷方式に
代わりヒートパイプ方式を採用することによって、プリ
ント基板交換時の着脱が容易で液漏れのおそれのない安
全な電子機器の冷却装置を提案した（特願平６−２７８
７６０号明細書）。

【０００９】これは図５に示すように、複数のプリント
基板３に各プリント基板３を覆うように面状のヒートパ
イプ５を取り付け、冷却液の循環によって冷却される冷
却板８を各ヒートパイプ５の放熱部７に近接して設け
る。そして各冷却板８間にくさび形金具２５を進退自在
に設け、その進入方向に向かって漸次縮径して形成し、
これを進入方向に移動することによりヒートパイプ５の
放熱部７に冷却板８を押圧して密接させるようにしたも
のである。

【００１０】これによればプリント基板３上は作動液が
クローズしたヒートパイプ５で覆われているので、プリ
ント基板３上での液漏れはない。また、プリント基板３
の端部で冷却液が折り返し循環しているため、冷却液の
液漏れ事故が仮に起きても、その事故はプリント基板３
の端部外方にとどまり、しかもヒートパイプの放熱部を
突出させて発熱部品から離しておけば致命的とはならな
い。

【００１１】また、各くさび形金具２５を進入方向に同
時に移動すると、冷却板８のヒートパイプ５への取付が
一括して行えるため、プリント基板交換時の着脱が容易
となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ヒートパイプ方式を採
用する場合に、いかにして冷却板をヒートパイプの放熱
部に取り付けるかが、その成否を決定する重要な要素と
なるが、上述した従来技術では、次に掲げるように、ま
だ改善の余地がある。

【００１３】(1) くさび形金具２５を進入方向に移動し
て、ヒートパイプ５の放熱部７がくさび形金具２５の進
入方向に直交する方向に押されて冷却板８に密着するよ
うにしたので、冷却板８の密着時にヒートパイプ５に直
接大きな力が加わり、特に面状で厚さの薄いヒートパイ
プ５に変形を生じさせる場合がある。

【００１４】(2) 各冷却板８をホルダ２６に取り付け、
ホルダ２６を移動することにより全ての冷却板８を各ヒ
ートパイプ５に一括して密着させる機構であるため、個
々に密着度を調整することは難しく、したがって各ヒー
トパイプ５と各冷却板８とを均一に接触させることが困
難となり、プリント基板３間で冷却が不均一になる。

【００１５】(3) くさび形金具２５を使って各冷却板８
をヒートパイプ５に一括して密着させるようにしてある
ために、大きな力が必要となり機構も複雑となる。

【００１６】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消して、ヒートパイプに変形を生じさせず、各ヒ
ートパイプと冷却板との間に密着度のばらつきの生じな
い構造が簡単な電子機器の冷却装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子機器の冷却
装置は、ほぼ平行に隣接させて配列された複数のプリン
ト基板に、各プリント基板を覆うように取り付けられ、
各プリント基板上に実装された発熱部品に生じる熱を受
熱部より放熱部に伝える面状のヒートパイプと、各ヒー
トパイプの放熱部に一体的に設けられた冷却板取付用の
ブロックと、各ブロックに着脱自在に取り付けられ、装
着時にブロックを冷却してヒートパイプの放熱部からブ
ロックに伝えられる熱を吸熱する冷却板と、各ブロック
に各冷却板を着脱自在に取り付ける取付手段とを備えた
ものである。

【００１８】本発明のように、プリント基板上に実装さ
れた発熱部品の冷却に、作動液が密閉されて液路がクロ
ーズしているヒートパイプを使用すると、作動液が漏洩
することがないので、プリント基板を覆うように取り付
けられた放熱板に外部から液体を循環させる液路がオー
プンしている液冷式のものに比して、発熱部品上での漏
洩事故のおそれがなく、非常に安全で、信頼性に優れ
る。また、各ヒートパイプの放熱部に冷却板取付用ブロ
ックを一体的に設けたので、ヒートパイプの放熱部から
の熱を吸熱する冷却板を、ヒートパイプ側に容易に取り
付けることができる。また、冷却板がブロックと密着す
るように取り付けられると、ヒートパイプの放熱部から
の熱をブロックを介して効率よく冷却板に吸熱させるこ
とができる。さらに、冷却板をブロックに着脱自在に取
り付けるようにしてあるので、ヒートプレートの保守・
点検が容易である。

【００１９】上記した本発明において、上記取付手段
を、ブロックまたは冷却板のいずれか一方に設けられた
バナナジャックと、ブロックまたは冷却板のいずれか他
方に設けられ、バナナジャックが挿入される挿入孔とか
ら構成したり、またはブロックと冷却板とを互いに締め
つける締具から構成したり、さらには、ねじ止め手段で
構成したりすることができる。

【００２０】取付手段をバナナジャック型とした場合に
はブロックに対する冷却板の着脱が少ない力で容易にで
き、また締具とした場合にはワンタッチでブロックに対
する冷却板の着脱ができ、さらにねじ止め手段とした場
合にはブロックと冷却板の密着度をより確実にすること
ができる。

【００２１】また、上記各冷却板に冷却用の液体を供給
する液体通路を設け、この液体通路には主管に接続した
分配支管を通じて冷却用の液体を供給し、各冷却板の液
体通路を流れた冷却処理後の液体を上記主管に接続した
集合支管を通じて戻すように構成するとともに、上記分
配支管及び集合支管をフレキシブルチューブで構成する
ことができる。

【００２２】両支管をフレキシブルチューブで構成した
場合には、冷却板の位置・姿勢を自由に変えることがで
きるので、ブロックに対する冷却板の着脱が容易にな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の電子機器の冷却装
置を、ＩＣテスタのテストヘッドに適用した第１の実施
の形態について説明する。

【００２４】図２はテストヘッド部分の全体構成を示
す。図示のように、テストヘッド１の中央には、上下に
貫通する顕微鏡用の穴を形成する円筒体２が設けられ
る。円筒体２の外周には、放射状に多数のプリント基板
３が立設して配列されている。プリント基板３の下端は
図示省略のマザーボードのコネクタに差し込まれて接続
される。各プリント基板３にはＬＳＩ等の発熱電子部品
４が搭載されており、これら発熱電子部品４を覆うよう
に面状のヒートパイプ５が各プリント基板３に取り付け
られている。プリント基板３は両面実装のものであり、
面状のヒートパイプ５がプリント基板３をサンドイッチ
するようにその両面に取り付けられる。

【００２５】発熱電子部品４の熱を吸収するヒートパイ
プ５の受熱部６は、プリント基板３の外側上方から内側
下方に円弧状に延びた板状体をしている。円弧状とした
のは、プリント基板３上の発熱電子部品４が円弧状配列
になっているからである。また、受熱部６で吸収した熱
を放出するヒートパイプ５の放熱部７は、プリント基板
３の端部上方に位置している。このプリント基板３の端
部上方に位置したヒートパイプ５の放熱部７に、後述す
る冷却板８を取り付けるためのブロック９がろう付け等
の手段により一体的に取り付けられ、受熱部６で吸収し
た発熱電子部品４の熱は放熱部７からブロック９を介し
て放熱されるようになっている。ヒートパイプ５内には
受熱部６と放熱部７との間を作動液が環流する閉ループ
の液路が多数形成されている。

【００２６】プリント基板３の外側には、各プリント基
板３の両面に取り付けられたヒートパイプ５のブロック
９に着脱自在に取付けられる冷却板８が設けられる。冷
却板８の内部には液体通路が設けられ、この液体通路に
冷却用の液体が供給されることによりブロック９を冷却
し、ヒートパイプ５の放熱部７からブロック９に伝えら
れる熱を吸熱する。各冷却板８は、プリント基板３の下
方にプリント基板３の外周を囲むようにして配設され、
各冷却板８に冷却水を供給する主管１０に取り付けられ
る。主管１０内には、冷却水分配用の管路１１と冷却処
理後の冷却水集合用の管路１２とが形成されている。分
配用の管路１１は、主管１０を約一周した後、Ｕターン
して集合用の管路１２に接続され、管路１２は管路１１
に沿って再び戻るように配設されている。冷却水は、分
配部の管路１１に接続された各支管１３より各冷却板８
に供給され、冷却処理後の水が各冷却板８の支管１４よ
り集合部の管路１２に戻されて排出されるようになって
いる。支管１３、１４はフレキシブルチューブで構成さ
れ、冷却板８の位置・姿勢を自由に変えることができる
ようになっている。

【００２７】各冷却板８は、各ヒートパイプ５のブロッ
ク９に取付手段によって着脱自在に取り付けられ、装着
時にはブロック９に密着するようになっている。図１に
示すように、取付手段１５は、冷却板８に設けられた複
数本のバナナジャック１６と、ブロック９に設けられバ
ナナジャック１６が挿入される複数の挿入孔１７とから
構成される。バナナジャック１６は拡大図示されている
ように、ジャック１６ａの周面からやや浮いてバナナの
皮状に取り付けられた複数の板バネ１６ｂを軸回りに有
する。これらの板バネ１６ｂは、バナナジャック１６が
ブロック９の挿入孔１７に挿入されるとき、挿入圧によ
り径方向内方に縮径して挿入を容易にし、挿入を停止す
ると径方向外方に拡径して挿入孔１７より抜け難しくし
て冷却板８をブロック９に固定する。

【００２８】上述したブロック９及び冷却板８はアルミ
ニウムまたは銅で形成され、またフレキシブルチューブ
としての支管１３、１４は合成樹脂で形成される。

【００２９】さて、上記のような構成において、各冷却
板８を各ヒートパイプ５に取付けられたブロック９にそ
れぞれ装着する時には、冷却板８をつまんで複数のバナ
ナジャック１６をブロック９の複数の挿入孔１７に挿入
し、ブロック９と冷却板８との接触面が密着するまで押
し込む。このとき冷却板８がブロック９に対して取り付
け難い位置や姿勢にあっても、冷却板８を主管１０に接
続している支管１３、１４がフレキシブルチューブであ
るため、容易にブロック９に取り付けることができる。
これを各冷却板８について行っていく。なお、ブロック
９と冷却板８との間の密着性をさらに良くして熱伝導性
を良好とするためにシリコングリースや、弾力性があり
熱伝導性の良好なフィルム状の伝熱シートなどを介在さ
せるとよい。

【００３０】逆にブロック９から冷却板８を取り外す時
は、挿入孔１７からバナナジャック１６を単に抜き取る
だけでよく、大きな抜取り力は要しない。ブロック９か
ら冷却板８を外しても、ヒートパイプ５の作動液は閉ル
ープ内にあるから液漏れは生じない。また、複数本のバ
ナナジャック１６と挿入孔１７との着脱は同時にできる
ため、従来の液冷方式のように、多数のカプラを１個づ
つ着脱する作業が不要となる。

【００３１】以上述べたように本実施の形態によれば、
ヒートパイプ５の放熱部７に冷却板取付用のブロック９
を設けたので、直接ヒートパイプに冷却板を取付ける場
合に比して、冷却板８をヒートパイプ５に容易に取り付
けることができる。また、着脱は冷却板８とブロック９
間で行われることになり、着脱時にヒートパイプ５に力
が加わらないため、面状で厚さの薄いヒートパイプ５の
変形を有効に防止することができる。また、各ブロック
９に各冷却板８を個々に取り付けるため、全ての冷却板
８を一括して取り付ける場合に比して、ブロック９と冷
却板８との密着度を個々に容易に調整できるので、各プ
リント基板３間にばらつきのない均一な冷却を実現でき
る。

【００３２】また、上記実施例ではプリント基板が互い
にほぼ平行な放射状配列の場合について説明したが、本
発明はプリント基板を平行配列にする場合にも適用でき
る。また、本発明の電子機器の冷却装置は、ＩＣテスタ
のテストヘッドに限定されることはなく、面状のヒート
パイプでプリント基板を冷却する装置であれば、いずれ
にも適用できる。

【００３３】上記取付け手段は第１の実施の形態で述べ
たバナナジャック方式の他に、締具から構成したり、あ
るいはねじ止め手段で構成したりすることができる。

【００３４】図３は締具から構成する第２の実施の形態
を示す。冷却板８の下端にフック１８を、上端に締め輪
１９をそれぞれ設ける一方、ブロック９の下端にフック
１８を係合するフック孔２０を、上端に締め輪１９が引
っ掛かる引掛片２１をそれぞれ設ける。まずフック１８
をフック孔２０に係合してブロック９に対して冷却板８
を枢支した後、締め輪１９を引掛片２１に引っ掛け、締
め輪１９を手前に引張って固定することにより、ブロッ
ク９に冷却板８を締め付けて密着させる。これによれ
ば、ワンタッチでブロック９に冷却板８を取り付けるこ
とができる。

【００３５】また、図５はねじ止め手段から構成する第
３の実施の形態を示す。ブロック９に複数のスタッドボ
ルト２３を予め植え込んでおき、固定する冷却板８に複
数のバカ孔２４をあけて、これにスタッドボルト２３を
嵌め、ナット２２で冷却板８をブロック９に締めつけ
る。ナット２２を堅締することによりブロック９と冷却
板８との密着度を格段に向上することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、ヒートパイプの放熱部
にブロックを設け、このブロックに冷却板を着脱自在に
取り付けるという簡単な構造で、冷却板の着脱時にヒー
トパイプに力が加わらず、面状のヒートパイプの変形を
有効に防止することができ、ヒートパイプを使用した冷
却装置の信頼性を向上することができる。また、各ブロ
ックに各冷却板を個々に取り付けるため、各ブロックに
各冷却板を一括して取り付ける場合に比して、ブロック
と冷却板との密着度を個々に容易に調整できるので、各
プリント基板間にばらつきのない均一な冷却を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子機器の冷却装置をＩＣのテストヘ
ッドに適用した第１の実施の形態の要部を示す概略斜視
図である。

【図２】図１の実施の形態のテストヘッド部分の全体的
な概略構成図である。

【図３】第２の実施の形態の要部を示す概略斜視図であ
る。

【図４】第３の実施の形態の要部を示す概略斜視図であ
る。

【図５】従来例のＩＣテストヘッドの要部を示す概略斜
視図である。

【符号の説明】

５ ヒートパイプ ８ 冷却板 ９ ブロック １５ 取付手段 １６ バナナジャック １７ 挿入孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ平行に隣接させて配列された複数のプ
   リント基板に、各プリント基板を覆うように取り付けら
   れ、各プリント基板上に実装された発熱部品に生じる熱
   を受熱部より放熱部に伝える面状のヒートパイプと、 各ヒートパイプの放熱部に一体的に設けられた冷却板取
   付用のブロックと、 各ブロックに着脱自在に取り付けられ、装着時にブロッ
   クを冷却してヒートパイプの放熱部からブロックに伝え
   られる熱を吸熱する冷却板と、 各ブロックに各冷却板を着脱自在に取り付ける取付手段
   とを備えた電子機器の冷却装置。
2. 【請求項２】上記取付手段が、ブロックまたは冷却板の
   いずれか一方に設けられたバナナジャックと、ブロック
   または冷却板のいずれか他方に設けられ、上記バナナジ
   ャックが挿入される挿入孔とから構成されている請求項
   １に記載の電子機器の冷却装置。
3. 【請求項３】上記取付手段が、ブロックと冷却板とを互
   いに締めつける締具から構成されている請求項１に記載
   の電子機器の冷却装置。
4. 【請求項４】上記取付手段が、ねじ止め手段で構成され
   ている請求項１に記載の電子機器の冷却装置。
5. 【請求項５】上記各冷却板に冷却用の液体を供給する液
   体通路を設け、該液体通路には主管に接続した分配支管
   を通じて冷却用の液体を供給し、各冷却板の液体通路を
   流れた冷却処理後の液体を上記主管に接続した集合支管
   を通じて戻すように構成するとともに、 上記分配支管及び集合支管をフレキシブルチューブで構
   成した請求項１ないし４のいずれかに記載の電子機器の
   冷却装置。