2022-59833 電子機器及び冷却モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022059833

(43)【公開日】2022-04-14

(54)【発明の名称】電子機器及び冷却モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/427 20060101AFI20220407BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20220407BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 A

H05K7/20 H

H05K7/20 R

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020167682

(22)【出願日】2020-10-02

(71)【出願人】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】上村 拓郎

(72)【発明者】

【氏名】内野 顕範

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA02

5E322AB01

5E322BA01

5E322BB03

5E322DB08

5E322FA01

5E322FA04

5F136BA04

5F136BC04

5F136CC14

5F136CC20

5F136CC24

5F136DA42

5F136FA02

5F136FA03

5F136GA04

(57)【要約】

【課題】薄く軽量でありながらも高い冷却性能を得ることができる冷却モジュールを備えた電子機器及び冷却モジュールを提供する。
【解決手段】電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備える。冷却モジュールは、２枚の金属プレートの間に形成した密閉空間に作動流体を封入したプレート型のベーパーチャンバと、金属パイプの内部に形成した密閉空間に作動流体を封入したヒートパイプと、冷却フィンを介して前記ヒートパイプと接続された送風ファンと、を有する。発熱体は、前記ベーパーチャンバの第１面に対して熱的に接続されている。ヒートパイプは、端部が前記ベーパーチャンバの外縁から張り出した状態で、前記ベーパーチャンバの第２面に対して熱的に接続されている。送風ファンは、前記ヒートパイプの前記端部と接続され、前記ベーパーチャンバの側部に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記冷却モジュールは、
２枚の金属プレートの間に形成した密閉空間に作動流体を封入したプレート型のベーパーチャンバと、
金属パイプの内部に形成した密閉空間に作動流体を封入したヒートパイプと、
冷却フィンを介して前記ヒートパイプと接続された送風ファンと、
を有し、
前記発熱体は、前記ベーパーチャンバの第１面に対して熱的に接続され、
前記ヒートパイプは、端部が前記ベーパーチャンバの外縁から張り出した状態で、前記ベーパーチャンバの第２面に対して熱的に接続され、
前記送風ファンは、前記ヒートパイプの前記端部と接続され、前記ベーパーチャンバの側部に配置されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバの前記第１面に固定され、少なくとも前記ベーパーチャンバの外縁を縁取るように設けられたフレーム部材を有する
ことを特徴とする電子機器。

【請求項3】

請求項２に記載の電子機器であって、
前記ベーパーチャンバの板厚は、前記ヒートパイプの板厚よりも小さい
ことを特徴とする電子機器。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の電子機器であって、
前記発熱体として、ＣＰＵと、ＧＰＵとを有し、
前記フレーム部材は、少なくとも前記ＣＰＵの周囲及び前記ＧＰＵの周囲をそれぞれ囲むように設けられている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項5】

請求項４に記載の電子機器であって、
さらに、前記発熱体の周囲に設けられた電子部品を備え、
前記電子部品は、前記ベーパーチャンバの前記第１面に対して熱的に接続されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記ベーパーチャンバと前記ヒートパイプの板厚の合計値は、前記送風ファンの板厚よりも小さい
ことを特徴とする電子機器。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記送風ファンとして、第１ファンと、第２ファンとを有し、
前記第１ファンは、前記ベーパーチャンバの外縁の一側方に張り出した位置にある前記ヒートパイプの第１端部と接続され、
前記第２ファンは、前記ベーパーチャンバの外縁の他側方に張り出した位置にある前記ヒートパイプの第２端部と接続され、
前記ベーパーチャンバは、前記第１ファンと前記第２ファンの間に挟まれるように配置されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項8】

電子機器に搭載された発熱体の吸熱に用いる冷却モジュールであって、
２枚の金属プレートの間に形成した密閉空間に作動流体を封入したプレート型のベーパーチャンバと、
金属パイプの内部に形成した密閉空間に作動流体を封入したヒートパイプと、
冷却フィンを介して前記ヒートパイプと接続された送風ファンと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、前記発熱体が熱的に接続される吸熱部を第１面に有し、
前記ヒートパイプは、端部が前記ベーパーチャンバの外縁から張り出した状態で、前記ベーパーチャンバの第２面に対して熱的に接続され、
前記送風ファンは、前記ヒートパイプの前記端部と接続され、前記ベーパーチャンバの側部に配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項9】

請求項８に記載の冷却モジュールであって、
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバの前記第１面に固定され、少なくとも前記ベーパーチャンバの外縁を縁取るように設けられたフレーム部材を有する
ことを特徴とする冷却モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却モジュールを備えた電子機器及び冷却モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型ＰＣ（ノートブック型パーソナルコンピュータ）のような電子機器は、ＣＰＵ等の発熱体を搭載している。このような電子機器は、筐体内に冷却モジュールを搭載し、発熱体が発生する熱を吸熱し、外部に放熱する。例えば特許文献１には、発熱体としてＣＰＵとＧＰＵとを搭載した電子機器において、ＣＰＵとＧＰＵとにそれぞれヒートパイプを接続した構成が開示されている。また特許文献２には、ＣＰＵに対してプレート型のベーパーチャンバを接続した構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４２５８８号公報

【特許文献2】特開２０１９－３２１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記特許文献１、２の構成のように、ヒートパイプやベーパーチャンバを単体で用いた冷却モジュールは、ＣＰＵやＧＰＵの発熱量が大幅に増大する高負荷動作（ターボ動作）時に十分な冷却性能が得られない可能性がある。他方、単に冷却モジュールを大型化し、或いは単に冷却モジュールを複合的な構成としただけでは、電子機器の筐体の薄型化や軽量化を妨げることになる。

【0005】

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、薄く軽量でありながらも高い冷却性能を得ることができる冷却モジュールを備えた電子機器及び冷却モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、２枚の金属プレートの間に形成した密閉空間に作動流体を封入したプレート型のベーパーチャンバと、金属パイプの内部に形成した密閉空間に作動流体を封入したヒートパイプと、冷却フィンを介して前記ヒートパイプと接続された送風ファンと、を有し、前記発熱体は、前記ベーパーチャンバの第１面に対して熱的に接続され、前記ヒートパイプは、端部が前記ベーパーチャンバの外縁から張り出した状態で、前記ベーパーチャンバの第２面に対して熱的に接続され、前記送風ファンは、前記ヒートパイプの前記端部と接続され、前記ベーパーチャンバの側部に配置されている。

【0007】

本発明の第２態様に係る冷却モジュールは、電子機器に搭載された発熱体の吸熱に用いる冷却モジュールであって、２枚の金属プレートの間に形成した密閉空間に作動流体を封入したプレート型のベーパーチャンバと、金属パイプの内部に形成した密閉空間に作動流体を封入したヒートパイプと、冷却フィンを介して前記ヒートパイプと接続された送風ファンと、を備え、前記ベーパーチャンバは、前記発熱体が熱的に接続される吸熱部を第１面に有し、前記ヒートパイプは、端部が前記ベーパーチャンバの外縁から張り出した状態で、前記ベーパーチャンバの第２面に対して熱的に接続され、前記送風ファンは、前記ヒートパイプの前記端部と接続され、前記ベーパーチャンバの側部に配置されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、薄く軽量でありながらも高い冷却性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る電子機器を上から見下ろした模式的な平面図である。

【図2】図２は、冷却モジュールを上方から見た斜視図である。

【図3】図３は、冷却モジュールを下方から見た斜視図である。

【図4】図４は、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う模式的な断面図である。

【図5】図５は、図２中のＶ－Ｖ線に沿う模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る電子機器及び冷却モジュールについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

図１は、一実施形態に係る電子機器１０を上から見下ろした模式的な平面図である。図１に示すように、電子機器１０は、ディスプレイ筐体１２と筐体１４とをヒンジ１６で相対的に回動可能に連結したクラムシェル型のノート型ＰＣである。本発明に係る電子機器は、ノート型ＰＣ以外、タブレット型ＰＣ、携帯電話、スマートフォン、又は携帯用ゲーム機等でもよい。

【0012】

ディスプレイ筐体１２は、筐体１４よりも薄い扁平な箱体である。ディスプレイ筐体１２には、ディスプレイ１８が搭載されている。ディスプレイ１８は、例えば有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）や液晶で構成される。

【0013】

以下、筐体１４及びこれに搭載された各構成要素について、図１に示すようにディスプレイ筐体１２を所定角度に開いてディスプレイ１８を視認する状態を基準とし、手前側を前、奥側を後、幅方向を左右、厚み方向を上下、と呼んで説明する。

【0014】

筐体１４は、扁平な箱体である。筐体１４は、その後端部にヒンジ１６が連結されている。筐体１４は、上面及び四周側面を形成する上カバー材１４ａと、下面を形成する下カバー材１４ｂとで構成されている。筐体１４の上面には、キーボード２０及びタッチパッド２１が設けられている。筐体１４の内部には、本実施形態に係る冷却モジュール２２が搭載されている。

【0015】

図２は、冷却モジュール２２を上方から見た斜視図である。図３は、冷却モジュール２２を下方から見た斜視図である。図４は、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う模式的な断面図である。図５は、図２中のＶ－Ｖ線に沿う模式的な断面図である。図４では、送風ファン３４，３５等の図示を省略している。

【0016】

図４及び図５に示すように、冷却モジュール２２は、筐体１４内のマザーボード２４に実装された発熱体（ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７）が発生する熱を吸熱及び拡散し、さらに筐体１４外へと放熱する冷却装置である。マザーボード２４は、ＣＰＵ２６、ＧＰＵ２７及び電子部品４２等の各種半導体チップが実装されたプリント基板である。ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）２７は、筐体１４内で最大級の発熱体である。

【0017】

図２及び図３に示すように、冷却モジュール２２は、ベーパーチャンバ３０と、フレーム部材３１と、２本のヒートパイプ３２，３３と、２個の送風ファン３４，３５と、ヒートスプレッダ３６と、を備える。

【0018】

図２～図５に示すように、ベーパーチャンバ３０は、略矩形状に形成された薄いプレート型の熱拡散装置である。ベーパーチャンバ３０は、左右の送風ファン３４，３５間に配置され、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７と積層された状態で設置される。ベーパーチャンバ３０は、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７からの熱を吸熱、拡散して放熱し、さらに熱の一部をヒートパイプ３２，３３に伝達する。

【0019】

図４に示すように、ベーパーチャンバ３０は、２枚の金属プレート３０ａ，３０ｂの間に中空の密閉空間３０ｃを形成し、この密閉空間３０ｃに作動流体を封入した構成である。金属プレート３０ａ，３０ｂは、アルミニウム、銅、又はステンレスのような熱伝導率が高い金属によって形成されたプレートである。金属プレート３０ａはベーパーチャンバ３０の上板である。金属プレート３０ｂは、ベーパーチャンバ３０の下板である。金属プレート３０ａ，３０ｂは、互いの外周縁部が溶接で接合されることで、内側に密閉空間３０ｃが形成されている。図５では、ベーパーチャンバ３０の内部構造の図示を省略している。

【0020】

ベーパーチャンバ３０は、密閉空間３０ｃ内で作動流体が相変化を生じながら流通し、これにより効率よく熱を輸送する。作動流体としては、例えば水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。密閉空間３０ｃ内には、凝縮した作動流体を毛細管現象で送液するウィックが配設されている。ウイックは、例えば金属製の細線を綿状に編んだメッシュや微細流路等で形成される。

【0021】

ベーパーチャンバ３０は、上側の金属プレート３０ａの外面（第１面３０ｄ）にＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７が熱的に接続される。つまりベーパーチャンバ３０は、第１面３０ｄにＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７が接続される吸熱部を有する。ＣＰＵ２６は、第１面３０ｄに対して受熱板３８を介して接続される。ＧＰＵ２７は、第１面３０ｄに対して受熱板３９を介して接続される。受熱板３８，３９は、アルミニウムや銅のような熱伝導率が高い金属によって形成された小形のプレートである。本実施形態では、ＣＰＵ２６の板厚がＧＰＵ２７の板厚よりも小さい。そこで、ＣＰＵ２６とＧＰＵ２７のベーパーチャンバ３０に対する高さを揃えるため、受熱板３９よりも受熱板３８の板厚を大きくしている。また、受熱板３８とＣＰＵ２６との間、及び受熱板３９とＧＰＵ２７との間には、それぞれ密着部材４０が設け、互いの密着性を高めている。密着部材４０は、例えば高い熱伝導率を持ったグリースや粘着剤等である。受熱板３８，３９は、省略してもよく、この場合はベーパーチャンバ３０の第１面３０ｄの一部をドーム状等に膨出させて代替するとよい。

【0022】

図２、図４及び図５に示すように、本実施形態のベーパーチャンバ３０の第１面３０ｄには、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７以外の電子部品４２がサーマルラバー４３ａ，４３ｂを介して熱的に接続される。電子部品４２は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７に次ぐ発熱体であり、例えばＤＣ／ＤＣコンバータやＶＲＡＭ（Video RAM）である。サーマルラバー４３ａ，４３ｂは、シリコーンゴム等の熱伝導率が高いゴムシートである。例えば図２中の４個のサーマルラバー４３ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ用である。例えば図２中の２個のサーマルラバー４３ｂは、ＶＲＡＭ用である。

【0023】

本実施形態のベーパーチャンバ３０は、例えば１．２ｍｍ程度の板厚で形成された薄型構造である。このため、ベーパーチャンバ３０は、後述するヒートスプレッダ３６のような銅プレートと比べて、大幅に薄く且つ軽量に形成しながら高い熱輸送量が得られる。換言すれば、ヒートスプレッダ３６のような単なる金属プレートは、ある程度の厚みと大きさを確保しないと十分な熱輸送量を得ることが難しい。反対に、ベーパーチャンバ３０は、作動流体の相変化による潜熱を利用できるため、薄く且つ軽量でありながらも高い熱輸送量が得られる。つまり同一の熱輸送量であれば、ベーパーチャンバ３０は金属プレートに比べて大幅な薄型化及び軽量化が可能である。

【0024】

図２～図５に示すように、フレーム部材３１は、上記のように極めて薄く形成されたベーパーチャンバ３０の変形を抑えるための補強材である。フレーム部材３１は、ベーパーチャンバ３０の筐体１４への固定用のブラケットでもある。フレーム部材３１は、ステンレス等で形成された金属フレームである。フレーム部材３１は、ベーパーチャンバ３０の第１面３０ｄに溶接等で固定される。フレーム部材３１は、外フレーム３１ａと、内フレーム３１ｂとを有し、枠状或いは格子状を成している。

【0025】

図２に示すように、外フレーム３１ａは、ベーパーチャンバ３０の外縁を縁取るように設けられた帯状のプレートである。内フレーム３１ｂは、外フレーム３１ａの内周側に梁状に設けられた帯状のプレートである。フレーム部材３１は、このように枠状或いは格子状に形成されることで軽量化と高い剛性とが両立され、ベーパーチャンバ３０を補強することができる。フレーム部材３１は、ベーパーチャンバ３０の外縁を完全に囲まなくてもよく、また例えば４本の直線棒を矩形状等に並べて形成してもよい。

【0026】

フレーム部材３１の各所には、複数の取付部３１ｃが形成されている。取付部３１ｃは、フレーム部材３１に形成された円形或いは切欠き状の穴である。取付部３１ｃは、ベーパーチャンバ３０に形成された円形或いは切欠き状の穴と重ねて配置される。フレーム部材３１は、取付部３１ｃを通したビス４６を介してベーパーチャンバ３０と共に筐体１４（例えば上カバー材１４ａ）に締結される。

【0027】

すなわち、ベーパーチャンバ３０は極めて薄いため、ビス４６で締結すると変形や破損を生じる可能性がある。この点、本実施形態のベーパーチャンバ３０は、フレーム部材３１を介して筐体１４に締結されるため、変形や破損が抑制され、安定した取り付けが可能である。例えばベーパーチャンバ３０をある程度厚肉化でき、十分な剛性が担保できる場合等では、フレーム部材３１は省略してもよい。

【0028】

本実施形態のフレーム部材３１は、取付部３１ｃがＣＰＵ２６（受熱板３８）やＧＰＵ２７（受熱板３９）を囲むように配置されている。図２に示す構成例では、受熱板３８の周囲に３つの取付部３１ｃが三角形状に配置され、受熱板３９の周囲も３つの取付部３１ｃが三角形状に配置されている。これによりビス４６の締付力により、フレーム部材３１を介してベーパーチャンバ３０を受熱板３８，３９に均等に且つ十分な押圧力で押し付けることができる。その結果、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７からベーパーチャンバ３０への伝熱ロスを低減できる。

【0029】

フレーム部材３１の板厚は、ベーパーチャンバ３０に対して十分な剛性を付与できればよく、ベーパーチャンバ３０の板厚と同一でもよいし、大きくても小さくてもよい。但し、図４に示すように、フレーム部材３１は、ベーパーチャンバ３０の第１面３０ｄとマザーボード２４との間に配置されるため、その板厚は少なくとも第１面３０ｄとマザーボード２４との間の隙間よりも小さい必要がある。

【0030】

図２～図５に示すように、ヒートパイプ３２，３３は、パイプ状の熱輸送装置である。ヒートパイプ３２，３３は、互いに近接又は当接した状態で並列され、ベーパーチャンバ３０の下側の金属プレート３０ｂの外面（第２面３０ｅ）に溶接等で固定される。ヒートパイプ３２、３３は、平面視で略ブーメラン形状を成している。ヒートパイプ３２，３３は、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７からの熱をベーパーチャンバ３０を介して吸熱し、送風ファン３４，３５へと輸送する。

【0031】

ヒートパイプ３２，３３は、互いに並列して湾曲しているため、互いの全長等は多少異なるが、それ以外は同一構造である。すなわち、ヒートパイプ３２，３３は、それぞれ金属パイプ４８ａの内部に形成された密閉空間４８ｂに作動流体を封入した構成である。金属パイプ４８ａは、アルミニウム、銅、又はステンレスのような熱伝導率が高い金属によって形成された扁平なパイプである。金属パイプ４８ａの両端部は、溶接等で接合されて閉塞されている。

【0032】

ヒートパイプ３２，３３は、密閉空間４８ｂ内で作動流体が相変化を生じながら流通し、これにより効率よく熱を輸送する。作動流体の種類や密閉空間４８ｂ内に設けられるウイックの構造等は、上記したベーパーチャンバ３０のものと同一又は同様でもよいし、異なるものでもよい。図５では、ヒートパイプ３２，３３の内部構造の図示を省略している。

【0033】

ヒートパイプ３２，３３は、長手方向の中央部及びその周辺部がベーパーチャンバ３０の第２面３０ｅに固定され、左右の端部がベーパーチャンバ３０の外縁から突き出している。中央部３２ａ，３３ａは、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７と重なる位置に配置されている（図５参照）。左側の端部（第１端部３２ｂ，３３ｂ）は、ベーパーチャンバ３０の左縁部から外側に張り出している。右側の端部（第２端部３２ｃ，３３ｃ）は、ベーパーチャンバ３０の右縁部から外側に張り出している。

【0034】

第１端部３２ｂ，３３ｂは、送風ファン３４の後端部に設けられた冷却フィン３４ａと溶接等で固定される。第２端部３２ｃ，３３ｃは、送風ファン３５の後端部に設けられた冷却フィン３５ａと溶接等で固定される。冷却フィン３４ａ，３５ａは、例えばアルミニウム等で形成され、多数の薄板を剣山状に並べたブロックであり、送風ファン３４，３５の排気口に面して設けられている。

【0035】

本実施形態のヒートパイプ３２，３３は、例えば１．４ｍｍ程度の板厚で形成されている。つまりヒートパイプ３２，３３は、ベーパーチャンバ３０よりも厚肉である。すなわち、ヒートパイプ３２，３３は、中央部３２ａ，３３ａでベーパーチャンバ３０から受け取ったＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の熱を効率よく端部３２ｂ，３２ｃ，３３ｂ，３３ｃまで長距離輸送する必要がある。一方、ベーパーチャンバ３０は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の熱を効率よく周囲に拡散できればよい。このため、本実施形態では、ヒートパイプ３２，３３の板厚をベーパーチャンバ３０よりも厚くし、より効率のよい熱輸送を実現している。ヒートパイプ３２，３３はベーパーチャンバ３０よりも薄く形成されてもよい。すなわちヒートパイプ３２，３３やベーパーチャンバ３０の厚み、大きさ及び形状等は、筐体１４の設計や仕様、ＣＰＵ２６、ＧＰＵ２７若しくは電子部品４２等の各コンポーネントの発熱量、又は送風ファン３４，３５の性能等によって当然に異なる。例えば、筐体１４の表面温度がある程度高くなってもよいが、送風ファン３４，３５のノイズを小さくしたい場合を想定する。この場合は、ベーパーチャンバ３０を厚く大きくしてベーパーチャンバ３０自体や筐体表面からの放熱を促進することが好ましい。この際、ヒートパイプ３２，３３は、送風ファン３４，３５の性能に応じた最低限の大きさや厚みにすればよく、ベーパーチャンバ３０よりも薄く形成されることもある。

【0036】

図２及び図３に示すように、送風ファン３４，３５は、ヒートパイプ３２，３３が輸送した熱を冷却フィン３４ａ，３５ａを介して筐体１４外へと放熱するものである。送風ファン３４，３５の排気口（冷却フィン３４ａ，３５ａ）は、筐体１４の外壁に形成された排気口に面して配置される（図１参照）。

【0037】

送風ファン３４はベーパーチャンバ３０の左側部に配置され、送風ファン３５はベーパーチャンバ３０の右側部に配置されている。送風ファン３４，３５は、互いの間にベーパーチャンバ３０を挟むように配置されている。ベーパーチャンバ３０の板厚（本実施形態ではフレーム部材３１の板厚も含む）とヒートパイプ３２，３３の板厚の合計値は、送風ファン３４，３５の板厚よりも薄い。このため冷却モジュール２２は、最大の厚みが左右の送風ファン３４，３５の板厚となり、その間のベーパーチャンバ３０が配置された部分は薄くＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の厚みを吸収できるため、筐体１４の薄型化を妨げない。

【0038】

図２及び図３に示すように、ヒートスプレッダ３６は、ベーパーチャンバ３０の吸熱対象であるＣＰＵ２６、ＧＰＵ２７、及び電子部品４２以外の電子部品の熱を吸熱し、拡散するためのものである。ヒートスプレッダ３６は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成されたプレートである。ヒートスプレッダ３６は、例えばベーパーチャンバ３０の左前縁部に溶接等で固定されている。

【0039】

ヒートスプレッダ３６の吸熱対象となる電子部品は、例えば通信モジュールやＳＳＤ（Solid State Drive）等を例示できる。図２中の参照符号５０は、これら電子部品とヒートスプレッダ３６との間に介在する受熱部であり、例えばヒートスプレッダ３６を膨出させてドーム状に形成されている。ヒートスプレッダ３６は省略してもよいし、ベーパーチャンバ３０等と別体に構成してもよい。

【0040】

次に、冷却モジュール２２の作用を説明する。図４及び図５中に１点鎖線で示す矢印は、発熱体（ＣＰＵ２６、ＧＰＵ２７、電子部品４２）で発生した熱の移動を模式的に示したものである。

【0041】

図４及び図５に示すように、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７が発生した熱は、受熱板３８，３９からベーパーチャンバ３０へと伝達される。ベーパーチャンバ３０は、この熱で密閉空間３０ｃ内の作動流体が蒸発して拡散移動し、第１面３０ｄ及び第２面３０ｅを通して放熱・凝縮し、再びＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７に対する吸熱部まで戻る相変化を繰り返して熱輸送を行う。ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７からの熱の一部は、ベーパーチャンバ３０からヒートパイプ３２，３３へと伝達される。ヒートパイプ３２，３３は、この熱で密閉空間４８ｂ内の作動流体が蒸発して各端部３２ｂ，３２ｃ，３３ｂ，３３ｃに向かって移動し、冷却フィン３４ａ，３５ａで放熱・凝縮し、再び中央部３２ａ，３３ａまで戻る相変化を繰り返して熱輸送を行う。

【0042】

従って、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の発熱量が大幅に増大する高負荷動作（ターボ動作）時であっても、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７の熱を最初にベーパーチャンバ３０が受ける構成となっている。このため、高負荷運転時の大きな発熱をベーパーチャンバ３０で迅速に且つ広範囲を拡散することができる。この際、ベーパーチャンバ３０が受けた熱の一部は、ヒートパイプ３２，３３を介して送風ファン３４，３５まで輸送され、筐体１４外へと排出される。このため、表面積の大きなベーパーチャンバ３０から筐体１４内への放熱量が過剰になり、筐体１４の下面（下カバー材１４ｂ）が広範囲に高温となってＵＸ（user experience）を損なうことが抑制される。特に、冷却モジュール２２は、大きな面で放熱するベーパーチャンバ３０と下カバー材１４ｂとの間にヒートパイプ３２，３３が配設されている。このためベーパーチャンバ３０が放熱した熱が下カバー材１４ｂに直接的に伝達され、ここに高温部を生じることをより確実に抑制できる。

【0043】

しかも冷却モジュール２２は、表面が幅狭なヒートパイプ３２，３３ではなく、第１面３０ｄが広い面積を持つベーパーチャンバ３０がＣＰＵ２６やＧＰＵ２７と面する位置にある。このため、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６等に対する設置自由度が高く、筐体１４内での配置も容易である。

【0044】

そして、ベーパーチャンバ３０及びヒートパイプ３２，３３は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の全ての熱をそれぞれが受ける必要がない。このため、ベーパーチャンバ３０やヒートパイプ３２，３３は、いわゆるドライアウト状態となり、熱輸送量が大幅に低下する事態を回避できる。その結果、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の動作状態に関わらず、常に高い冷却性能を維持できる。

【0045】

また、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７の熱をベーパーチャンバ３０が最初に受ける構成であるため、高負荷運転時の大きな発熱をベーパーチャンバ３０で迅速に拡散できる。このため、ベーパーチャンバ３０の代わりに、仮に単なる金属プレート等を用いた場合に比べて、冷却モジュール２２の薄型化及び軽量化が促進される。

【0046】

しかも冷却モジュール２２は、薄いベーパーチャンバ３０を枠状或いは格子状のフレーム部材３１で補強している。これにより冷却モジュール２２は、重量増を最小限に抑えつつ、ベーパーチャンバ３０の変形を抑制でき、筐体１４へのより安定した固定も可能としている。この際、フレーム部材３１は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７と同様にベーパーチャンバ３０の第１面３０ｄに固定される。このため、フレーム部材３１の板厚は、実質的にＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の板厚に吸収され（図４参照）、冷却モジュール２２の実質的な板厚が増大しない。

【0047】

しかも冷却モジュール２２は、ヒートパイプ３２，３３と接続される送風ファン３４，３５がベーパーチャンバ３０の側部に配置され、ベーパーチャンバ３０とオーバーラップしていない。このため、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７と重なる部分（ベーパーチャンバ３０及びヒートパイプ３２，３３）の板厚が最小限に抑えられ、筐体の薄型化を阻害しない。

【0048】

冷却モジュール２２は、ヒートパイプ３２，３３がＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７と重なる位置を通過している。このため、最大級の発熱体であるＣＰＵ２６及びＧＰＵ２７の熱をヒートパイプ３２，３３によって円滑に筐体１４外へと放熱できる。一方、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２６やＧＰＵ２７よりも発熱量の小さな電子部品４２についても、ベーパーチャンバ３０に当てることで高い放熱効果を得られる。特に、ベーパーチャンバ３０の代わりに、仮に単なる金属プレート等を用いた構成を想定すると、この構成では、高負荷運転時にはＣＰＵ２６やＧＰＵ２７の周囲の金属プレートが高温となり、その周囲の電子部品４２の放熱が阻害され得る。この点、本実施形態の冷却モジュール２２は、金属プレートに比べて極めて大きな熱輸送量を有するベーパーチャンバ３０を用いているため、高負荷運転時であっても電子部品４２の放熱を促進することができる。

【0049】

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【符号の説明】

【0050】

１０ 電子機器
１４ 筐体
２２ 冷却モジュール
２６ ＣＰＵ
２７ ＧＰＵ
３０ ベーパーチャンバ
３１ フレーム部材
３２，３３ ヒートパイプ
３４，３５ 送風ファン
４２ 電子部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】