JPH11121976A - 電子部品用放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路などの上面に取り付けられると、そ
の集積回路からの放熱を促進すると共に、電磁波をも効
果的に吸収できる放熱構造を提供する。 【解決手段】 本発明の電子部品用放熱構造では、集積
回路２４の上に、パテ２７、電磁波吸収体２９、金属板
３１、誘電体３３、放熱体２５を積層したものである。
また、金属板３１と放熱体２５とで誘電体３３を挟んだ
部分は容量素子となっている。集積回路２４から発生
し、電磁波吸収体２９にて吸収しきれなかった電磁波の
一部が金属板３１にて反射され、再び電磁波吸収体２９
にて吸収を受ける。残りの電磁波は金属板３１上で渦電
流となるが、前記容量素子により、この箇所の積層構造
が、渦電流と相俟ってＬＣフィルタを為し、これによ
り、渦電流が減衰される。従って、集積回路２４の熱を
放出できるだけでなく、電磁波が周囲に漏れ出すのを効
率的に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路などの電
子部品からの放熱を促すために用いられる放熱構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、高速動作が可能なＣＰＵ（Central Processing Uni
t ）が開発されたことにより、コンピュータの性能が目
覚ましく向上している。そしてこれに伴いＣＰＵから発
せられる大量の熱を効率よく発散させ、ＣＰＵが誤動作
しないように、多数のフィンを備えた放熱体をＣＰＵの
上面に固定したり、これに更にファンを設けて風を当て
る等の配慮が為されている。

【０００３】また、電子部品から発せられるものとして
は、熱もさることながら、電磁波も問題となる場合があ
る。すなわち、前記のフィン等から熱だけでなく電磁波
もその周辺へと放出され、その電子部品の近傍の他の電
子部品に動作に悪影響を及ぼすことや、当該電子部品が
適用されている電子機器の周辺へ電磁波が漏洩すること
による障害が危惧されている。こうした課題はＣＰＵに
限らず、様々な電子部品において同様に発生する。

【０００４】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、請求項１に記載の電子部品用放熱構造は、熱だけで
なく、電子部品から発せられる電磁波の吸収をも良好に
行なえるようにすることを目的としている。また、請求
項２および３に記載の電子部品用放熱構造は、電磁波の
放射防止効果を一層高めることを特徴とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めになされた本発明の請求項１記載の電子部品用放熱構
造は、放熱対象となる電子部品の上面に、少なくとも板
状の電磁波吸収体と、該電磁波吸収体にて吸収しきれな
かった電磁波を該電磁波吸収体へと反射するための金属
板と、板状の誘電体と、複数の放熱フィンを備えた放熱
体と、をこの順序で積層したことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の本発明は、請求項
１に記載の電子部品用放熱構造において、前記電磁波吸
収体が、電波吸収材料を厚さが０．１ないし１ｍｍの板
状にしたものである吸収基板に、整合周波数を調整する
貫通穴である調整穴を形成したものであることを特徴と
する。

【０００７】請求項３に記載の本発明は、請求項１また
は２に記載の電子部品用放熱構造において、前記放熱体
をアースしたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の電子部品用放熱
構造は、ＣＰＵ等の電子部品の上面に、板状の電磁波吸
収体と、金属板と、板状の誘電体と、複数の放熱フィン
を備えた放熱体と、をこの順序で積層したものである。
なお、これ以外にも、例えば電磁波吸収体を電子部品の
上面に固定するためのパテや接着剤を積層してももちろ
ん構わない。また、電子部品の「上面」とは、電子部品
が実装されるプリント基板等から離れた面を指すものと
する。従って、水平にされたプリント基板の裏面に電子
部品が実装されている場合には、上面は下方を向くこと
になる。

【０００９】この電子部品用放熱構造においては、電子
部品から発せられた電磁波はまず、電磁波吸収体にてあ
る程度吸収される。吸収しきれず貫通した電磁波は、そ
の一部が金属板にて反射され、再び電磁波吸収体にて吸
収を受ける。残りの電磁波は金属板上で渦電流となって
停留するが、この金属板と放熱体とで誘電体を挟んでい
ることにより容量素子が形成されているため、この箇所
の積層構造が、渦電流と相俟って一種のＬＣフィルタを
為す。このＬＣフィルタにより、渦電流が減衰され、放
熱体のフィンなどから外部へと放出される電磁波はごく
わずかとなる。

【００１０】従って、この電子部品用放熱構造によれ
ば、電子部品の熱を効率的に放出すると共に、電磁波を
効率よく吸収することができる。ここで誘電体として
は、樹脂、セラミックス、樹脂にフィラーを混練したも
の、等が挙げられる。ここで樹脂としてはエポキシ、ポ
リエチレン、ポリカーボネイト、シリコーン等が挙げら
れ、セラミックスとしてはチタン酸バリウム、ＳｉＣ、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＢＮ等が挙げられ
る。また電磁波吸収体としては、フェライト（酸化鉄を
粉砕し、焼結したもの）、フェライトと合成樹脂の複合
材、金属磁性粉体（鉄アルミ珪素合金（センダスト）、
鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄珪素合金）と合成樹
脂の複合材、等が挙げられる。また、請求項２のように
しても良い。

【００１１】請求項２に記載の電子部品用放熱構造の電
磁波吸収体は、電波吸収材料を厚さが０．１ないし１ｍ
ｍの板状にしたものである吸収基板に、整合周波数を調
整する貫通穴である調整穴を形成したものものである。
電磁波吸収体の厚さは、一般にその電波吸収基板を構成
する材料の材料定数と吸収させようとする電波の周波数
とから一義的に決まってしまい、例えば、マイクロ波帯
１．０ｍｍ以下と言う薄さは、従来、極めて困難とされ
て来た。このような薄さが実現できたのは、吸収基板
に、調整穴を形成したことによる。これについて図１お
よび図２を用いて説明する。

【００１２】図１（ａ）は、実験に用いた被験体を示す
斜視図で、図１（ｂ）は吸収基板の正面図である。図１
（ａ）に示すように、被験体は、直径１９．４４ｍｍ、
厚さ０．９ｍｍの円盤状に形成した吸収基板１１を同軸
管１３の終端に装荷したもので、ここでは吸収基板１１
を形成する電波吸収材料としてゴムフェライトを用い
た。同軸管１３は外導体１５と内導体１７とから成り、
吸収基板の裏側には外導体１５と内導体１７とを短絡す
る導体板１９が設けられている。そして図１（ｂ）に示
すように、基板には直径１１．０ｍｍの周上に等間隔で
調整穴（直径２ｍｍ）２１を形成した。調整穴２１を形
成しないもの、４個形成したもの、８個形成したものを
用意した。なお、吸収基板１１の中央の穴２３は内導体
１７が通る穴である。

【００１３】これら３種類の吸収基板１１を夫々同軸管
１３に取り付け、本図の左方からＴＥＭ波を照射し、同
じ側で計測された電波の強さから算出された電波反射減
衰量を示したのが図２のグラフである。図２のグラフ
は、横軸に周波数、縦軸に各周波数にて計測された電波
反射減衰量を示したものである。本図に示すように、調
整穴２１を８個形成することによって、２．２〜３ＧＨ
ｚの周波数において−２０ｄＢという電波反射減衰量を
呈する。つまり、０．９ｍｍという薄い吸収基板１１に
おいても、微小な調整穴を多数形成することによって、
形成しない場合に比べ、吸収基板１１の整合特性を改善
し、２．２〜３ＧＨｚの範囲で吸収可能にすることがで
きる。

【００１４】また、吸収基板１１の厚さを０．８ｍｍに
変えたときのグラフを図３に示す。図３に示すように、
厚さを０．８ｍｍにすると、調整穴の数が８個のときの
整合周波数が１．５〜２．２ＧＨｚとなる。すなわち、
１ｍｍ以下の厚さであっても適宜調整穴を設けることに
よって、ゴムフェライトを用いた実施例では、１ＧＨｚ
以上の周波数の電波を吸収することができる。

【００１５】これは、本願発明者が実験を行なった結果
判明した、１ｍｍ以下という薄さの吸収基板に貫通孔を
形成すると、予想に反し、比透磁率の値μr＝μr'−ｊ
μr''の虚部が増大し実部が１となる周波数が低下する
という事実、による。具体的には、磁性電波吸収材が電
波を吸収する条件である μr''＞μr' （ただしμr'はほぼ１）……（１） の関係が貫通孔を設けても保たれる。この場合、吸収基
板が２〜８ｍｍといった厚さの場合には、貫通孔を形成
すると、μr'、μr''が何れも増加し、とくに整合周波数
に関連する透磁率実部μr'がほぼ１となる周波数が高周
波域へ移行する。しかし、１ｍｍ以下になると貫通孔を
設けることにより透磁率の実部μr'、虚部μr''の値が
増加状態から減少しはじめ、μr'が１となる周波数が再
び低周波側へ移行してくる。しかし、この場合依然μ
r''の値は上記（１）の関係を維持し、本来の整合時
（貫通孔を設けない場合）のμr''の値と同等かやや大
きな値をとる。この結果、本来の整合厚（例えば８ｍ
ｍ）における整合特性と同等の特性を、わずか１ｍｍ以
下という薄さの吸収基板に貫通孔を形成することにより
備えさせることができる。この貫通孔が本発明の調整孔
である。

【００１６】このように、請求項２に記載の電子部品用
放熱構造によれば、電磁波吸収体が１ｍｍ以下という薄
さであるため、金属板や誘電体と共に積層しても、かさ
ばることがなく、また金属板が、図１に示した導体板１
９と同等の作用をするので、電子部品から漏洩する電波
を効果的に吸収することができる。

【００１７】請求項３に記載の電子部品用放熱構造で
は、放熱体がアースされている。これにより放熱体にま
で到達した電磁波を、グランドや筐体へ流すことがで
き、当該電子部品の周辺への電磁波の漏洩を着実に防ぐ
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず、図４は、本発明の第１実施例としての電子部
品用放熱構造を、集積回路２４に適用した様子を示した
側面図である。本図に示すように集積回路２４と放熱体
２５との間には、集積回路２４の方から、パテ２７と、
電磁波吸収体２９と、金属板３１と、誘電体３３とが積
層されている。集積回路２４はプリント基板３５状に実
装されており、また放熱体２５は導線３７にてアースさ
れている。また、金属板３１と放熱体２５とで誘電体３
３を挟んでいることにより容量素子が形成されている。

【００１９】このような電子部品用放熱構造によれば、
集積回路２４から発せられ、パテ２７を貫通した電磁波
は、電磁波吸収体２９にてある程度吸収される。ここで
吸収されなかった電磁波は、その一部が金属板３１にて
反射され、再び電磁波吸収体２９にて吸収を受ける。残
りの電磁波は金属板３１上で渦電流となって停留する
が、金属板３１、誘電体３３、放熱体２５にてなる容量
素子により、この箇所の積層構造が、渦電流と相俟って
一種のＬＣフィルタを為す。このＬＣフィルタにより、
渦電流が減衰される。しかも、放熱体２５は導線３７に
てアースされているため、放熱体２５のフィンなどから
外部へと放出される電磁波はごくわずかとなる。

【００２０】従って、この電子部品用放熱構造によれ
ば、集積回路２４の熱を放熱体２５から効率的に放出す
るだけでなく、電磁波が周囲に漏れ出すのを効率的に防
ぐことができる。次に、本発明の第２実施例を図５に示
す。図５（ａ）は、第２実施例の電子部品用放熱構造
を、集積回路２４に適用した様子を示した側面図、図５
（ｂ）は、吸収基板１１および金属板３１のみを取り出
し拡大した断面図、図５（ｃ）は吸収基板１１および金
属板３１の他の態様を示す断面図である。

【００２１】この第２実施例の電子部品用放熱構造で
は、第１実施例における電磁波吸収体２９を吸収基板１
１に変えたものである。この吸収基板１１は、図５
（ｂ）に示すように、その上に積層される金属板３１と
共に大小の貫通穴２１ａ、２１ｂが形成されている。こ
れら調整穴２１ａ、２１ｂにより吸収基板１１の吸収特
性を改善することができ、吸収基板１１が第１実施例の
電磁波吸収体２９と同等の吸収効果を発揮する。

【００２２】以上、本発明を適用した実施例について説
明してきたが、本発明はこうした実施例に何等限定され
るものではなく様々な態様で実施しうる。例えば、吸収
したい電磁波の周波数によっては、図５（ｃ）に示すよ
うに、調整穴２１を吸収基板１１のみに形成したり、大
きさを均一にしたりしてもよい。またこのようにしても
所望の周波数の電磁波を吸収できない場合には、調整穴
２１内に誘電体を充填しても良い。こうすると、吸収で
きる周波数を低い側へシフトさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の効果を示すために行なった実験の被
験体を示す説明図である。

【図２】 図１に示した被験体を用いて行なった実験の
結果を示すグラフである。

【図３】 図２とは吸収基板の厚さを変えて行なった実
験の結果を示すグラフである。

【図４】 本発明の第１実施例を示す側面図である。

【図５】 本発明の第２実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１１、１１ａ、１１ｂ…吸収基板 １３…同軸管 １５…外導体 １７…内導体 １９…導体板 ２１、２２ａ、２２ｂ…調整穴 ２４…集積回路 ２５…放熱器 ２７…パテ ２９…電磁波吸収体 ３１…金属板 ３３…誘電体 ３５…プリント基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱対象となる電子部品の上面に、少な
   くとも板状の電磁波吸収体と、 該電磁波吸収体にて吸収しきれなかった電磁波を該電磁
   波吸収体へと反射するための金属板と、 板状の誘電体と、 複数の放熱フィンを備えた放熱体と、 をこの順序で積層したことを特徴とする電子部品用放熱
   構造。
2. 【請求項２】 前記電磁波吸収体が、 電波吸収材料を厚さが０．１ないし１ｍｍの板状にした
   ものである吸収基板に、整合周波数を調整する貫通穴で
   ある調整穴を形成したものであることを特徴とする請求
   項１記載の電子部品用放熱構造。
3. 【請求項３】 前記放熱体をアースしたことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の電子部品用放熱構造。