(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】P2024111629
(43)【公開日】2024-08-19
(54)【発明の名称】ヒートシンク、電子機器、及び組み立て方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20240809BHJP
H01L 25/04 20230101ALI20240809BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240809BHJP
【FI】
H01L23/36 Z
H01L23/36 D
H01L25/04 Z
H05K7/20 F
H05K7/20 B
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023016246
(22)【出願日】2023-02-06
(71)【出願人】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】NECプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100181135
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 隆史
(72)【発明者】
【氏名】広谷 憲治
【テーマコード(参考)】
5E322
5F136
【Fターム(参考)】
5E322AA01
5E322AA03
5E322AB01
5E322AB11
5E322FA04
5F136BA04
5F136BC04
5F136BC07
5F136EA38
5F136FA01
5F136FA12
5F136FA51
5F136FA75
(57)【要約】
【課題】電子部品の設置位置を調整しやすいヒートシンク、電子機器、及び組み立て方法を提供する。
【解決手段】ヒートシンクは、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、を備える積層ユニット、を備え、積層ユニットにおいて、複数の放熱ブロック部と複数の放熱シートとが積層されている。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品を冷却するヒートシンクであって、
複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、を備える積層ユニット
を備え、
前記積層ユニットにおいて、前記複数の放熱ブロック部と前記複数の放熱シートとが積層されている
ヒートシンク。
【請求項2】
前記複数の放熱ブロック部と前記複数の放熱シートとが高さ方向に積層されている請求項1に記載のヒートシンク。
【請求項3】
前記積層ユニットの第一端部に前記複数の放熱シートのうち1つの放熱シート、を備え、
前記積層ユニットの第二端部に前記複数の放熱ブロック部のうち1つの放熱ブロック部を備える
請求項1に記載のヒートシンク。
【請求項4】
前記複数の放熱ブロック部が金属製である請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項5】
前記複数の放熱ブロック部と、
前記複数の放熱シートと、
が交互に積層されている請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項6】
前記電子部品の上面に沿って、前記積層ユニットが並んでいる請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項7】
請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンクと、
前記電子部品を備えたマザーボードと、
筐体カバーと筐体ベースと、を備え、前記マザーボードを収容する筐体と、
を備え、
前記マザーボードと前記筐体カバーとで前記ヒートシンクを挟み込む電子機器。
【請求項8】
前記筐体カバーは前記ヒートシンクの水平方向外側にスタッドを備え、
前記マザーボードとスタッドがねじ止めにて結合される請求項7に記載の電子機器。
【請求項9】
前記筐体カバーが、前記ヒートシンクが接する部分の裏側に放熱フィンを備える
請求項7に記載の電子機器。
【請求項10】
マザーボードに電子部品を載置するステップと、
前記電子部品に、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、が積層されている積層ユニットを載置するステップと、
前記積層ユニットを前記マザーボードと筐体カバーとで挟み込むステップと、
を含む組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ヒートシンク、電子機器、及び組み立て方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子部品を冷却する際に、ヒートシンクを用いることが知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、放熱シートが貼り付けられたヒートシンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示されたヒートシンクは、放熱シートとヒートシンクを1層ずつ重ねている構造であるため、電子部品の設置位置を調整しにくいことがある。
【0006】
本開示の目的は、上述した課題を解決するヒートシンク、電子機器、及び組み立て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様に係るヒートシンクは、電子部品を冷却するヒートシンクであって、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、を備える積層ユニット、を備え、前記積層ユニットにおいて、前記複数の放熱ブロック部と前記複数の放熱シートとが積層されている。
【0008】
本開示の一態様に係る組み立て方法は、マザーボードに電子部品を載置するステップと、前記電子部品に、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、が積層されている積層ユニットを載置するステップと、前記積層ユニットを前記マザーボードと筐体カバーとで挟み込むステップと、を含む。
【発明の効果】
【0009】
上記一態様によれば、電子部品の設置位置を調整しやすい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】第一実施形態における電子機器の断面図である。
【
図2】第一実施形態に係る組み立て方法のフローチャートである。
【
図4】最小構成の実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。
【
図5】最小構成の実施形態に係る組み立て方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示に係る各実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において同一または相当する構成には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【0012】
<第一実施形態>
以下、本開示に係る第一実施形態について、
図1~
図3を用いて説明する。
【0013】
(電子機器の構成)
図1に開示されているように、PC(PERSONAL COMPUTER)等電子機器1は、マザーボード2と、ヒートシンク6と、筐体4と、固定具5と、を備える。
図1に開示されているのは電子部品用のファンを設けないファンレスタイプの小型コンピュータである。
固定具5はビスを含むねじやリベット等の締結部材である。
【0014】
(マザーボードの構成)
マザーボード2は、複数の電子部品21と、基板22と、SSD支持部23と、を備える。
複数の電子部品21は、例えばCENTRAL PROCESSING UNIT(以下、CPUと呼ぶ)211、SOLID STATE DRIVE(以下、SSDと呼ぶ)212、CHIPSET(以下、CSと呼ぶ)213等の電子部品を含む。
基板22は、電子部品21を載置するための載置面22Sとして、水平面内(XY平面)に広がる平面を有する。
基板22は、SSD支持部23を備える。
SSD支持部23は、SSD212を、載置面22Sから上方に離れた位置に支持する。
【0015】
(ヒートシンクの構成)
図1に開示されているように、ヒートシンク6は、複数の積層ユニット3を備える。
積層ユニット3は、金属製直方体である複数の放熱ブロック部31と、弾性材を用いた直方体である複数の放熱シート32と、を備える。1つの放熱ブロック部31と、1つの放熱シート32の組み合わせを一対とし、この対が高さ方向(+Z方向)に複数積層されているのが積層ユニット3である。
積層ユニット3の積層構造では放熱ブロック部31の第一端部Aに放熱シート32を備え、放熱シート32の第二端部Bに放熱ブロック部31を備える。
また、放熱ブロック部31と放熱シート32との水平方向(XY平面)のサイズは等しい。
積層ユニット3では、複数の放熱ブロック部31と複数の放熱シート32とが、放熱シート32、放熱ブロック部31の順で+Z方向に交互に積層されている。積層される放熱ブロック部31と放熱シート32との対の数は、筐体カバー41とCPU211、SSD212,CS213等の各電子部品21との位置関係によって異なる。
また、積層ユニット3の積層に関して、電子部品21の第一端面AAにヒートシンクの積層ユニット3に含まれる複数の放熱シートのうち1つの放熱シート32が最終的に接触するように載置されている。同様に、電子機器1の後述する筐体カバー41の第二端面BBとヒートシンクの積層ユニット3に含まれる複数の放熱ブロック部のうち1つの放熱ブロック部31が最終的に接触するように配置されている。
ヒートシンク6では、各電子部品21の水平方向(XY平面上)のサイズに応じて、複数の電子部品21のうち、少なくとも一部の電子部品21について、複数の積層ユニット3が複数列、各電子部品21の上面に沿って水平に並べられ、各電子部品21の上面に複数列の積層ユニット3が載置される。
【0016】
(筐体の構成)
筐体4は、筐体カバー41と筐体ベース42と、スタッド43と、を備える。
筐体4は、マザーボード2と、積層ユニット3と、を包含する。
筐体カバー41は水平面内(XY平面)に広がる天板411と、天板411の他端外周部から高さ方向(-Z方向)に立ち上がる側壁412と、を備える。さらに筐体カバー41は下側に開口部41Pを有する。
筐体カバー41は、複数の積層ユニット3の水平方向外側(XY平面)に位置するスタッド43を備える。
筐体カバー41は、ヒートシンク6が接する部分の裏側に放熱フィン413を備える。
放熱フィン413は、複数のフィン部4131を備える。
各フィン部4131は、天板411から上方に延びている。
筐体ベース42は、水平面内(XY平面)に広がる底板421と、底板421の外周部から高さ方向(+Z方向)に立ち上がる側壁422と、を備える。さらに筐体ベース42は上側に開口部42Pを備える。
複数の固定具5は、筐体カバー41を、筐体ベース42に固定する。
【0017】
(組み立て方法)
本実施形態における電子機器の組み立て方法について説明する。
本実施形態における電子機器の組み立て方法は、
図2に示すフローに従って実施される。
【0018】
まず、作業者は、
図1に示すようにマザーボード2上にCPU、SSD,CS等の電子部品21を載置する(ST01)。
【0019】
次に、作業者は、
図1に示すように電子部品21と筐体カバー41との間の隙間(以下、クリアランスと呼ぶ)を埋めるようにブロック状のユニットを複数積み上げて高さを調整した積層ユニット3を電子部品21上に載置する(ST02)。
また、積層ユニット3の高さは、放熱ブロック部31と放熱シート32との対の数によって決まる。積層ユニット3の高さは筐体カバー41と電子部品21との位置関係によって決まるクリアランスを埋めるように放熱ブロック部31と放熱シート32との対を高さ方向(+Z方向)に複数配置していく。
また、電子部品21の水平方向(XY平面上)のサイズに応じて、複数の電子部品21のうち、CPU211とSSD212について、積層ユニット3を複数列、電子部品21の上面に沿って水平に配置する。
【0020】
次に、作業者は、
図1に示すように複数の積層ユニット3をマザーボード2と筐体カバー41で挟み込む(ST03)。
【0021】
次に、作業者は、複数の積層ユニット3を固定するため、スタッド43とマザーボード2を固定具5にて締結する(ST04)。
これにより、積層ユニット3が複数固定された状態で配置される。
【0022】
次に、作業者は、筐体カバー41と筐体ベース42とを固定具5を用いて筐体4を組み上げる(ST05)。
【0023】
(作用及び効果)
本実施形態の積層ユニット3によれば、積層ユニット3と、電子部品21との接触面AAの位置が積層方向に調整可能である。
したがって、本開示に係るヒートシンク6は電子部品の設置位置を調整しやすい。
【0024】
図3は比較例を示す。
図3に開示されているように、電子部品用のファンを設けないファンレスタイプの電子機器では、筐体カバーに設けられた放熱フィンにてデバイスを冷却するため、CPU、SSD、CS等の電子部品と筐体カバーとの間のクリアランスに合わせた特定のサイズ(高さ、大きさ)のヒートシンクが専用で用意されていた。
そのため、電子部品毎にそのクリアランスに適したヒートシンクの金型を作成する必要があり、電子機器毎に複数の専用ヒートシンク作成の費用が発生していた。
【0025】
比較例に対し、本実施形態の一例のヒートシンク6によれば、主に価格比重の大きなヒートブロックの作成にて、単純構造の放熱ブロック部31の作成をすればよく、電子機器毎に複数の電子部品専用ヒートシンク作成をしなくて済むため費用が抑えられる。これにより、本実施形態の一例は、低価格なファンレスタイプの電子機器の販売が可能である。
【0026】
さらに比較例によれば、ファンレスタイプの電子機器の構造は、筐体底面のベース上のスタッドに電子部品を載せたマザーボードをネジ止めで固定し、放熱の必要な電子部品上に、それぞれのデバイスに合わせて作成した専用の金属製ブロックのヒートシンクを載置している。
冷却時の伝熱ロスを抑えるため、ヒートシンクを、上部に放熱フィンを備えた筐体カバーに確実に密着させるため、筐体トップカバー上からネジ止めをしていた。
本実施形態の一例によれば、電子部品21と筐体カバー41とのクリアランスを埋めるようにブロック状のユニットを複数積み上げて高さを調整した積層ユニット3が配置されている。高さ調整をしたことで、筐体カバー41と積層ユニット3は密着される。
また、本実施形態の一例の電子機器1は、複数の積層ユニット3をマザーボード2と筐体カバー41で挟み込む構造を有するため、比較例のように筐体カバーの上部にあるフィン部を、ネジ止めスペースのために削る必要がない。そのため、本実施形態の一例の電子機器1及び組み立て方法では、ヒートシンク6の裏に放熱フィン413を配置できる。これによりさらに多くの空気との接触面積を設けることができ、結果として冷却効果の向上が図れる。
【0027】
<変形例>
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は金属製だが、合金であってもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は金属製だが、セラミックス製でもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は金属製だが、セラミックスと金属の複合材でもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は金属製だが、ダイヤモンド製でもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は加工が施されていない直方体形状だが、加工を施してフィン形状を設けてもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は加工が施されていない直方体形状だが、加工を施して水冷ブロックのような機能を持たせてもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は加工が施されていない直方体形状だが、高さ方向(+Z方向)の面に溝加工を施して積層性を向上させてもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部31は加工が施されていない直方体形状だが、水平方向(X軸方向)の面に溝加工を施して並列しやすいようにしてもよい。
上述の実施形態の一例では、放熱ブロック部と放熱シートとの水平方向(XY平面上)のサイズが等しいが、サイズが異なっていてもよい。
【0028】
<ヒートシンクの最小構成の実施形態>
以下、本開示に係るヒートシンクの最小構成の実施形態について、
図4を用いて説明する。
【0029】
(構成)
電子部品を冷却するヒートシンク106は、積層ユニット103を備える。
積層ユニット103は、数の放熱ブロック部131と、弾性のある複数の放熱シート132と、を備える。
積層ユニット103において、複数の放熱ブロック部131と複数の放熱シート132とが積層されている。
【0030】
(作用及び効果)
本実施形態によれば、積層ユニット103と、電子部品との接触面の位置が積層方向に調整可能である。
したがって、本実施形態の一例に係るヒートシンクは電子部品の設置位置を調整しやすい。
【0031】
<電子機器の組み立て方法の最小構成の実施形態>
以下、本開示に係る電子機器の組み立て方法の最小構成の実施形態について、
図5を用いて説明する。
本実施形態における電子機器の組み立て方法は、
図5に示すフローに従って実施される。
【0032】
組み立て方法は、マザーボードに電子部品を載置するステップ(ST101)と、電子部品に、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、が積層されている積層ユニットを載置するステップ(ST102)と、積層ユニットをマザーボードとカバーとで挟み込むステップ(ST103)と、を含む。
【0033】
(作用及び効果)
本実施形態によれば、積層ユニットをマザーボードと筐体カバーとで挟み込む組み立て方法である。
複数の放熱シートが弾性を有するため、筐体カバーとマザーボードとの距離が調整できる。
したがって、本開示に係る組み立て方法によれば、電子部品の設置位置を調整しやすい。
【0034】
以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、本開示の範囲や要旨に含まれると同様に、本開示とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【0035】
1 電子機器
2 マザーボード
21 電子部品
211 CPU
212 SSD
213 CS
22 基板
22S 載置面
23 SSD支持部
3 積層ユニット
31 放熱ブロック部
32 放熱シート
4 筐体
41 筐体カバー
41P 開口部
411 天板
412 側壁
413 放熱フィン
4131 フィン部
42 筐体ベース
42P 開口部
421 底板
422 側壁
43 スタッド
5 固定具
6 ヒートシンク
103 積層ユニット
106 ヒートシンク
131 放熱ブロック部
132 放熱シート
【手続補正書】
【提出日】2024-07-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品を冷却するヒートシンクであって、
複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、を備える積層ユニット
を備え、
前記積層ユニットにおいて、前記複数の放熱ブロック部と前記複数の放熱シートとが積層されており、
前記電子部品の上面に沿って、前記積層ユニットが並び、
前記放熱ブロック部は、前記上面に沿った方向にある面に、溝加工を有する、
ヒートシンク。
【請求項2】
前記複数の放熱ブロック部と前記複数の放熱シートとが高さ方向に積層されている請求項1に記載のヒートシンク。
【請求項3】
前記積層ユニットの第一端部に前記複数の放熱シートのうち1つの放熱シート、を備え、
前記積層ユニットの第二端部に前記複数の放熱ブロック部のうち1つの放熱ブロック部を備える
請求項1に記載のヒートシンク。
【請求項4】
前記複数の放熱ブロック部が金属製である請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項5】
前記複数の放熱ブロック部と、
前記複数の放熱シートと、
が交互に積層されている
請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項6】
請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンクと、
前記電子部品を備えたマザーボードと、
筐体カバーと筐体ベースと、を備え、前記マザーボードを収容する筐体と、
を備え、
前記マザーボードと前記筐体カバーとで前記ヒートシンクを挟み込む電子機器。
【請求項7】
前記筐体カバーは前記ヒートシンクの水平方向外側にスタッドを備え、
前記マザーボードとスタッドがねじ止めにて結合される請求項6に記載の電子機器。
【請求項8】
前記筐体カバーが、前記ヒートシンクが接する部分の裏側に放熱フィンを備える
請求項6に記載の電子機器。
【請求項9】
マザーボードに電子部品を載置するステップと、
前記電子部品に、複数の放熱ブロック部と、弾性のある複数の放熱シートと、が積層されている積層ユニットを載置するステップと、
前記積層ユニットを前記マザーボードと筐体カバーとで挟み込むステップと、
を含み、
前記載置するステップにおいて、前記電子部品の上面に沿って、前記積層ユニットが並び、
前記放熱ブロック部は、前記上面に沿った方向にある面に、溝加工を有する、
組み立て方法。