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▶ インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-21
(54)【発明の名称】基板を越えるフィンを有するヒート・シンク
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20240313BHJP
H01L 23/467 20060101ALI20240313BHJP
H01L 23/427 20060101ALI20240313BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 Z
H01L23/46 C
H01L23/46 A
H01L23/46 B
H05K7/20 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023542710
(86)(22)【出願日】2022-03-31
(85)【翻訳文提出日】2023-07-13
(86)【国際出願番号】 IB2022053016
(87)【国際公開番号】W WO2022214923
(87)【国際公開日】2022-10-13
(31)【優先権主張番号】17/226,018
(32)【優先日】2021-04-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390009531
【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112690
【弁理士】
【氏名又は名称】太佐 種一
(74)【代理人】
【識別番号】100120710
【弁理士】
【氏名又は名称】片岡 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】ティエン、シューロン
(72)【発明者】
【氏名】タッケン、トッド エドワード
(72)【発明者】
【氏名】ルビン、ジョシュア エム
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322EA11
5E322FA04
5F136BA22
5F136BA31
5F136BB18
5F136CC14
(57)【要約】
装置は、キャビネットと、キャビネットに取り付けられたエアムーバと、キャビネット内に取り付けられた回路基板と、回路基板上の発熱部品と熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクとを含む。ヒート・シンクは、ヒート・シンク・ベースと、回路基板から離れる方向にヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィンと、回路基板に向かう方向にヒート・シンク・ベースから突出する二次熱除去フィンとを含む。エアムーバは、一次熱除去フィン間および二次熱除去フィン間に空気を強制的に送り込むように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、回路基板と、
前記回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品と、
前記１つまたは複数の発熱部品のうちの少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクであり、
前記回路基板から離れる方向に突出する一次熱除去フィン、および
前記回路基板に向かって突出する二次熱除去フィン
を備える、前記ヒート・シンクと、
を備える、装置。
【請求項2】
前記二次熱除去フィンが前記回路基板を越えて突出する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記一次熱除去フィンおよび前記二次熱除去フィンが、蒸気チャンバを囲むヒート・シンク・ベースから突出する、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記ヒート・シンク・ベースが、前記発熱部品からの熱を、前記蒸気チャンバを通して前記一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンの両方に放散するように構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記二次熱除去フィンが、前記一次熱除去フィンとは異なるフィン・ピッチを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記二次熱除去フィンが、前記一次熱除去フィンとは異なる方向に沿って延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記二次熱除去フィンが、前記一次熱除去フィンとは異なる高さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記二次熱除去フィンが、前記一次熱除去フィンとは異なる厚さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記二次熱除去フィンのうちの少なくとも一部が、前記回路基板の縁部に形成されたノッチを通って延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
前記ノッチが前記回路基板の前記縁部の角に形成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記二次熱除去フィンの少なくとも一部が、前記回路基板に形成された孔を通って延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
前記ヒート・シンクが、前記一次熱除去フィンおよび前記二次熱除去フィンが取り付けられたヒート・シンク・ベースを含み、前記二次熱除去フィンが、前記ヒート・シンク・ベースから前記回路基板に向かって延在する第１の高さのフィンの第１のグループと、前記ヒート・シンク・ベースから前記回路基板を越えて延在する第２の高さのフィンの第２のグループとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項13】
前記二次熱除去フィンが、第１のフィン・ピッチのフィンの第１のグループと、前記第１のフィン・ピッチとは異なる第２のフィン・ピッチのフィンの第２のグループとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項14】
前記二次熱除去フィンが、第１のフィン厚さのフィンの第１のグループと、前記第１のフィン厚さとは異なる第２のフィン厚さのフィンの第２のグループとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項15】
前記発熱部品の少なくとも１つから、前記回路基板を横切って前記回路基板の縁部を越えて延びるヒート・パイプをさらに備え、前記一次熱除去フィンおよび前記二次熱除去フィンが前記ヒート・パイプから突出している、請求項１に記載の装置。
【請求項16】
空冷式ヒート・シンクであって、ベースと、
前記ベースの第１の広い表面から突出する一次熱除去フィンと、
前記ベースの第２の広い表面から前記第１の広い表面の反対側に突出する二次熱除去フィンと、
を備え、
前記二次熱除去フィンのうちの少なくとも一部が、前記ベースの前記第２の広い表面と接触して回路基板に取り付けられた発熱部品を有する前記回路基板を受け入れるように構成された空間と境界を接する、
空冷式ヒート・シンク。
【請求項17】
回路基板に取り付けられた発熱部品を冷却するための方法であって、ベース、前記ベースの第１の表面から突出する複数の一次熱除去フィン、および前記ベースの第２の表面から前記第１の表面の反対側に突出する複数の二次熱除去フィンを備えるヒート・シンクを得ることと、
前記ベースの前記第２の表面が前記発熱部品と熱的に接触し、かつ前記複数の二次熱除去フィンが前記ベースから前記回路基板を越えて突出した状態で、前記ヒート・シンクを前記回路基板に取り付けることと、
前記発熱部品の動作中に、エアムーバの動作によって前記ヒート・シンクの前記フィン間に空気を強制的に送り込むことと、
を含み、
前記発熱部品の動作中に、前記ヒート・シンクが前記一次熱除去フィンおよび前記二次熱除去フィンを通して熱を放散する、
方法。
【請求項18】
装置であって、キャビネットと、
前記キャビネットに取り付けられたエアムーバと、
前記キャビネットに取り付けられた回路基板と、
前記回路基板に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品と、
前記発熱部品のうちの少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクであり、
ヒート・シンク・ベース、
前記回路基板から離れる方向に前記ヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィン、および
前記ヒート・シンク・ベースから前記回路基板に向かう方向に突出する二次熱除去フィン、
を備える、前記ヒート・シンクと、
を備え、
前記エアムーバが前記一次熱除去フィン間および前記二次熱除去フィン間に空気を強制的に送り込むように構成されている、
装置。
【請求項19】
前記ヒート・シンク・ベースがヒート・パイプを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項20】
前記ヒート・シンク・ベースが蒸気チャンバを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項21】
装置であって、回路基板と、
前記回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品と、
前記発熱部品のうちの少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクであり、
前記発熱部品と熱的に接触して取り付けられたヒート・シンク・ベース、および
前記回路基板から離れる方向に前記ヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィン、
を備える、前記ヒート・シンクと、
を備え、
前記ヒート・シンク・ベースが、前記ヒート・シンク・ベースの一部が前記回路基板により近くなり、それに対応して一次フィンが長くなるように、前記回路基板および前記発熱部品のトポロジに適合している、
装置。
【請求項22】
前記ヒート・シンクが、前記ヒート・シンク・ベースから前記回路基板に向かう方向に突出する二次熱除去フィンをさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項23】
前記一次熱除去フィンが、前記二次熱除去フィンとは異なる高さを有する、請求項２２に記載の装置。
【請求項24】
前記一次熱除去フィンが、前記二次熱除去フィンとは異なるフィン・ピッチを有する、請求項２２に記載の装置。
【請求項25】
前記一次熱除去フィンが、第１のフィン・ピッチを有する第１のグループと、前記第１のフィン・ピッチとは異なる第２のフィン・ピッチを有する第２のグループとを含む、請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気、電子およびコンピュータ技術に関し、より詳細には、回路基板モジュールのためのヒート・シンクに関する。
【背景技術】
【0002】
典型的な空冷式回路基板は、回路基板の第１の表面または上面に取り付けられた発熱モジュールを有し、ヒート・シンクが発熱モジュールの上に取り付けられている。ヒート・シンクのベースは、発熱モジュールと接触している。ヒート・シンクのフィンは、発熱モジュールの反対側に回路基板から離れるようにベースから突出しており、対流によって熱を周囲空気に伝達する。ベースは、横方向に延在し、ヒート・スプレッダとして働き、それによって、発熱モジュールから空気に熱を伝達することができるフィンの数を増加させる。
【発明の概要】
【0003】
本発明の原理は、基板を越えるフィンを有するヒート・シンクのための技術を提供する。一態様では、例示的な装置は、回路基板と、回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品と、発熱部品の少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクとを含む。ヒート・シンクは、回路基板から離れるように突出する一次熱除去フィンと、回路基板に向かって突出する二次熱除去フィンとを含む。
【0004】
別の態様では、空冷式ヒート・シンクは、ベースと、ベースの第１の広い表面から突出する一次熱除去フィンと、ベースの第２の広い表面から第１の広い表面の反対側に突出する二次熱除去フィンとを含む。二次熱除去フィンのうちの少なくとも一部は、ベースの第２の広い表面と接触して回路基板に取り付けられた発熱部品を有する回路基板を受け入れるように構成された空間と境界を接する。
【0005】
別の態様では、回路基板に取り付けられた発熱部品を冷却するための方法が提供される。本方法は、ベースと、ベースの第１の表面から突出する複数の一次熱除去フィンと、ベースの第２の表面から第１の表面の反対側に突出する複数の二次熱除去フィンとを備えるヒート・シンクを得ることを含む。本方法は、ベースの第２の表面が発熱部品と熱的に接触し、複数の二次熱除去フィンがベースから回路基板を越えて突出する状態で、ヒート・シンクを回路基板に取り付けることと、発熱部品の動作中に、エアムーバ（例えば、送風機またはファン）の動作によってヒート・シンクのフィンの間に空気を強制的に送り込むこととを含む。したがって、発熱部品の動作中、ヒート・シンクは、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンを通して熱を放散する。
【0006】
別の態様は、キャビネットと、キャビネットに取り付けられたエアムーバと、キャビネットに取り付けられた回路基板と、回路基板の発熱部品と熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクとを提供する。ヒート・シンクは、ヒート・シンク・ベースと、回路基板から離れる方向にヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィンと、回路基板に向かう方向にヒート・シンク・ベースから突出する二次熱除去フィンとを含む。エアムーバは、一次熱除去フィン間および二次熱除去フィン間に空気を強制的に送り込むように構成されている。
【0007】
別の態様は、回路基板と、回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品と、発熱部品の少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンクとを提供する。ヒート・シンクは、発熱部品と熱的に接触して取り付けられたヒート・シンク・ベースと、回路基板から離れる方向にヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィンとを含む。ヒート・シンク・ベースは、ヒート・シンク・ベースの一部が回路基板により近くなり、それに対応して一次フィンが長くなるように、回路基板および発熱部品のトポロジに適合している。
【0008】
上記に鑑みて、本発明の技術は、実質的に有益な技術的効果を提供することができる。例えば、１つまたは複数の実施形態は、以下の１つまたは複数を提供する。
【0009】
フォーム・ファクタの制限を順守しながら、最小限のコスト増加での熱性能の改善。
【0010】
別々のヒート・シンクが回路基板の両面にある場合と比較して、フォーム・ファクタの制限内で熱性能を改善したヒート・シンク・システムの組立ての容易さ。
【0011】
回路基板を冷却するための空間のより効率的な利用。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】回路基板を越えて延在するフィンを有するヒート・シンクの例示的な実施形態の斜視図である。
【図4】回路基板を越えて延在するフィンを有するヒート・シンクの別の例示的な実施形態の斜視図である。
【図7】回路基板を貫通して延在するフィンを有するヒート・シンクの別の実施形態の斜視図である。
【図10】例示的な実施形態による、ヒート・シンクおよび回路基板を囲むキャビネットの概略図である。
【図11】回路基板を越えて延在するフィンを有するヒート・シンクの別の実施形態の斜視図である。
【図14】例示的な実施形態による、ヒート・パイプおよび冷却フィンを有する回路基板の上面図である。
【図16】例示的な実施形態による、回路基板およびヒート・シンクの概略側面図である。
【図17】例示的な実施形態による、回路基板およびヒート・シンクの概略側面図である。
【図18】例示的な実施形態による、回路基板を冷却するための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】
【0013】
図１、図２、および図３は、１つまたは複数の発熱部品１０２（図２および図３で最もよく見える）が取り付けられた回路基板１００を示す。例示的な発熱部品は、プロセッサ、ランダム・アクセス・メモリもしくは読み出し専用メモリ、または他のコンピュータ回路を含む。１つまたは複数の実施形態では、非限定的な例として、発熱部品１０２は、Ｃ４（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｈｉｐ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）技術または他のタイプのはんだ接続などによって取り付けることができる。ヒート・シンク１０４は、発熱部品１０２の上に取り付けられる。ヒート・シンク１０４は、ヒート・シンクを回路基板１００に取り付けるための取付け孔１０３（図１で最もよく見える）を含む。ヒート・シンク１０４のベース１０５は、図示することができないため示されていない任意の既知のタイプの熱インターフェース材料を介して発熱部品１０２と接触する。熱インターフェース材料は、望ましいが、すべての実施形態において任意であることに留意されたい。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンク・ベース１０５は、蒸気チャンバを囲み、蒸気チャンバは、発熱部品１０２からの熱を、発熱部品１０２の反対側に回路基板１００から離れるようにヒート・シンク・ベース１０５の上部から突出する一次フィン１０６に伝達する。蒸気チャンバは、熱設計者には知られており、よく理解された原理に従って機能する。他の実施形態では、ヒート・シンク・ベース１０５は、金属または他の熱伝導性材料の固体ブロックである。一次フィン１０６は、ベース１０５に固定され、対流によってベース１０５から周囲空気に熱を伝達する。１つまたは複数の実施形態では、一次フィン１０６は、ヒート・シンク・ベースに取り付けられたＣチャネルとして形成され、隣接する一次フィンは、上部が閉じた、開放端の通路を画定し、その通路を通って周囲空気がヒート・シンクの長さを流れる。ヒート・シンク１０４は、ベース１０５から、回路基板１００の縁部１０９（図２で最もよく見える）に向かって、かつそれを越えて一次フィンの反対側に突出する二次フィン１０８も含む。二次フィン１０８も、対流によってベース１０５から周囲空気に熱を伝達する。二次フィン１０８は、回路基板１００の発熱部品１０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品１０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン１０８は、ヒート・シンク１０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン１０８は、ベース１０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。１つまたは複数の実施形態では、回路基板１００は、一次フィン１０６および二次フィン１０８によって形成されたチャネルが垂直に延びるように配向され、それによって、煙突効果でチャネルを通る周囲空気の自然対流を促進する。１つまたは複数の実施形態では、回路基板１００は、それ以外の方向に向けられ、エアムーバ（図１０に示す）が、フィンによって形成されたチャネルを通して周囲空気を強制的に送り込む。本明細書で使用される「エアムーバ」という用語は、任意の適切な圧力上昇を伴う空気移動装置、非限定的な例として、送風機またはファンを包含することが意図されていることに留意されたい。
【0014】
図４、図５、および図６は、１つまたは複数の発熱部品４０２（図５および図６で最もよく見える）が取り付けられた回路基板４００を示す。ヒート・シンク４０４は、発熱部品４０２の上に取り付けられている。ヒート・シンク４０４は、ヒート・シンクを回路基板４００に取り付けるための取付け孔４０３（図４で最もよく見える）を含む。ヒート・シンク４０４のベース４０５は、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品４０２と接触している。一次フィン４０６は、発熱部品４０２の反対側に回路基板４００から離れるようにヒート・シンク・ベース４０５の上部から突出する。一次フィン４０６は、対流によってベース４０５から周囲空気に熱を伝達する。ヒート・シンク４０４は、二次フィン４０８、４１１も含み、これらは、ベース４０５から、回路基板４００のノッチ付き縁部４０９に向かって、かつそれを越えて一次フィンの反対側に突出する。二次フィン４０８、４１１も、対流によってベース４０５から周囲空気に熱を伝達する。二次フィン４０８、４１１は、回路基板４００の発熱部品４０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品４０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン４０８、４１１は、ヒート・シンク４０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン４０８、４１１は、ベース４０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。１つまたは複数の実施形態では、二次フィンの第１のグループ４０８は、二次フィンの第２のグループ４１１とは異なるピッチ、高さ、または厚さ、あるいはその組合せを有する。このような変形形態は、図１および図７の実施形態に等しく（明示的には示されていないが）適用可能である。
【0015】
図７、図８、および図９は、１つまたは複数の発熱部品７０２（図８および図９でよりよく見える）が取り付けられた回路基板７００を示す。ヒート・シンク７０４は、発熱部品７０２の上に取り付けられている。ヒート・シンク７０４は、ヒート・シンクを回路基板７００に取り付けるための取付け孔７０３を含む。ヒート・シンク７０４のベース７０５は、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品７０２と接触している。一次フィン７０６は、発熱部品７０２の反対側に回路基板７００から離れるようにヒート・シンク・ベース７０５の上部から突出する。一次フィン７０６は、対流によってベース７０５から周囲空気に熱を伝達する。ヒート・シンク７０４は、ベース７０５から、回路基板７００の切欠き７０９を通って一次フィンの反対側に突出する二次フィン７０８も含む。二次フィン７０８も、対流によってベース７０５から周囲空気に熱を伝達する。二次フィン７０８は、回路基板７００の発熱部品７０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品７０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン７０８は、ヒート・シンク７０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン７０８は、ベース７０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。
【0016】
図１０は、本明細書に示す実施形態のいずれかを含むことができるアセンブリ１０００を概略図で示す。例えば、図１～図３の実施形態を参照すると、アセンブリ１０００は、回路基板１００が取り付けられたキャビネット１００２を含む。任意選択で、回路基板１００は、バックプレーン１００４に取り付けられる。エアムーバ（例えば、送風機またはファン）１００６は、ヒート・シンク１０４のチャネル（ベース１０５の周囲の一次フィン１０６の間および二次フィン１０８の間）を通して周囲空気を強制的に送り込み、空気は、通気口１００８を通してキャビネット１００２から排気される。エアムーバは、適切なダクトおよび入口プレナムを介してフィン間の（閉じた）チャネルに接続することができ、空気は、例えば、フィン間のチャネルから出口プレナムおよび適切なダクトを通って通気口１００８を通過することができる。別の態様では、フィン間の開いたチャネルを使用することができ、エアムーバは、単に空気をキャビネット内部に供給することができる。また、エアムーバは、所望に応じて入口または出口に設けることができる。
【0017】
図１１、図１２、および図１３は、回路基板１１００を越えて延在するフィン１１０８を有するヒート・シンク１１０４の別の実施形態を示す。１つまたは複数の発熱部品１１０２（図１２および図１３でよりよく見える）が回路基板１１００に取り付けられている。ヒート・シンク１１０４は、発熱部品１１０２の上に取り付けられている。ヒート・シンク１１０４は、ヒート・シンクを回路基板１１００に取り付けるための取付け孔１１０３を含む。ヒート・シンク１１０４のベース１１０５は、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品１１０２と接触している。一次フィン１１０６は、発熱部品１１０２の反対側に回路基板１１００から離れるようにヒート・シンク・ベース１１０５の上部から突出する。一次フィン１１０６は、対流によってベース１１０５から周囲空気に熱を伝達する。ヒート・シンク１１０４は、ベース１１０５から、回路基板１１００の切欠き１１０９を通って一次フィンの反対側に突出する二次フィン１１０８も含む。二次フィン１１０８も、対流によってベース１１０５から周囲空気に熱を伝達する。二次フィン１１０８は、回路基板１１００の発熱部品１１０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品１１０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン１１０８は、ヒート・シンク１１０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン１１０８は、ベース１１０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。
【0018】
図１４および図１５は、例示的な実施形態による、ヒート・パイプ１４０５および冷却フィン１４０６、１４０８を有するヒート・シンク１４０４が取り付けられた回路基板１４００を示す。１つまたは複数の発熱部品１４０２が回路基板１４００に取り付けられている。ヒート・シンク１４０４は、発熱部品１４０２の上に取り付けられている。ヒート・シンク１４０４は、ヒート・パイプ１４０５を含み、これらのヒート・パイプは、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品１４０２と接触している。一次フィン１４０６は、回路基板１４００から離れるようにヒート・パイプ１４０５から突出している。一次フィン１４０６は、対流によってヒート・パイプ１４０５から周囲空気に熱を伝達する。ヒート・シンク１４０４は、ヒート・パイプ１４０５から、回路基板１４００の切欠き１４０９を通って一次フィンの反対側に突出する二次フィン１４０８も含む。二次フィン１４０８も、対流によってヒート・パイプ１４０５から周囲空気に熱を伝達する。二次フィン１４０８は、回路基板１４００の発熱部品１４０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品１４０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン１４０８は、ヒート・シンク１４０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン１４０８は、ヒート・パイプ１４０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。当業者であれば、還流ボイラとしてのヒート・パイプの使用、または重力に逆らった動作を可能にする適切なウィッキング構造を熟知しているであろう。部品１４０２からの熱は、蒸発器領域のヒート・パイプに進入し、フィン１４０６、１４０８の近くの凝縮器部分のヒート・パイプから排除することができる。
【0019】
図１６は、例示的な実施形態による、回路基板１６００およびヒート・シンク１６０４の概略側面図を示す。１つまたは複数の発熱部品１６０２が回路基板１６００に取り付けられている。ヒート・シンク１６０４は、発熱部品１６０２の上で回路基板１６００に取り付けられている。ヒート・シンク１６０４は、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品１６０２と接触するベース１６０５を含む。一次フィン１６０６は、回路基板１６００から離れるようにベース１６０５から突出している。二次フィン１６０８ａ、１６０８ｂ、１６０８ｃは、回路基板１６００に向かって、かつそれを越えてベース１６０５から突出している。１つまたは複数の実施形態では、二次フィン１６０８ａ、１６０８ｂ、１６０８ｃの少なくとも一部は、互いに、または一次フィン１６０６の少なくとも一部とは、あるいはその両方とは、異なる厚さ、ピッチ、または高さ、あるいはその組合せを有する。厚さ、ピッチ、または高さ、あるいはその組合せの同様の変形形態は、たとえ明示的に示されていなくても、他の図面の実施形態に等しく適用可能である。二次フィン１６０８ａの一部は、回路基板１６００の切欠き１６０９を通って突出する。他の二次フィン１６０８ｂは、回路基板１６００の縁部を越えて突出する。他の二次フィン１６０８ｃは、回路基板１６００まで下方に突出するが、それを越えない。二次フィン１６０８の少なくとも一部は、回路基板１６００の発熱部品１６０２とは反対側に突出しているため、場合によっては、発熱部品１６０２と同じ側で利用可能なものよりも冷たい周囲空気中に突出する。さらに、二次フィン１６０８は、ヒート・シンク１６０４のフットプリント内で利用可能なフィンの数を増加させる。したがって、二次フィン１６０８は、ベース１６０５から周囲空気への熱の伝達を向上させる。
【0020】
図１７は、例示的な実施形態による、回路基板１７００およびヒート・シンク１７０４の概略側面図を示す。１つまたは複数の発熱部品１７０２が回路基板１７００に取り付けられている。ヒート・シンク１７０４は、回路基板１７００に取り付けられ、図示することができないため示されていない熱インターフェース材料を介して発熱部品１７０２と接触するベース１７０５を含む。ベース１７０５は、回路基板１７００のトポグラフィに適合されている。さらに、ベース１７０５は、回路基板１７００の切欠き１７０９を通って突出する部分を含む、回路基板１７００を越えて突出するようにオフセットされた部分を含む。したがって、ベース１７０５は、様々な高さのフィン、例えば、短いフィン１７０６ａの第１のグループ、長いフィン１７０６ｂの第２のグループ、および中間高さのフィン１７０６ｃ、１７０６ｄのグループを支持する。さらに、二次フィン１７０８が、ベース１７０５の下面から回路基板１７００に向かって突出している。ヒート・シンク１７０４のフットプリント内で、より長いフィン１７０６ｂおよび中間高さのフィン１７０６ｃ、１７０６ｄを有することが可能な場合、これらのフィンの高さの増加は、ヒート・シンク・ベース１７０５から周囲空気への熱伝達を改善する。
【0021】
図１６および図１７の両方において、自然（すなわち、自由対流）冷却または強制空気対流冷却に適合する「開いた」フィンが示されている。同様に、「閉じた」チャネル・フィンは、強制空気対流冷却とともに使用することができる。
【0022】
図１８を参照すると、回路基板１００に取り付けられた発熱部品１０２を冷却するための方法１８００が提供されている。本方法は、１８０２において、ベース１０５と、ベースの第１の表面から突出する複数の一次熱除去フィン１０６と、ベースの第２の表面から第１の表面の反対側に突出する複数の二次熱除去フィン１８０８とを含むヒート・シンク１０４を得ることを含む。さらに、１８０４において、ベース１０５の第２の表面が発熱部品１０２と熱的に接触し、かつ複数の二次熱除去フィン１０８が回路基板を越えてベースから突出した状態で、ヒート・シンク１０４を回路基板１００に取り付ける。次いで、１８０６において、発熱部品の動作中に、エアムーバ（例えば、送風機またはファン）の動作によってヒート・シンクのフィン間に空気を強制的に送り込む。発熱部品の動作中、ヒート・シンクは、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンを通して熱を放散する。
【0023】
これまでの議論を考慮すると、一般論として、例示的な装置は、回路基板１００と、回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品１０２と、発熱部品の少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンク１０４とを備え、ヒート・シンクは、回路基板から離れるように突出する一次熱除去フィン１０６と、回路基板に向かって突出する二次熱除去フィン１０８と、を備えることが理解されよう。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、回路基板を越えて突出する。１つまたは複数の実施形態では、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンは、蒸気チャンバを囲むヒート・シンク・ベースから突出している。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンク・ベースは、発熱部品からの熱を、ヒート・シンク・ベースの壁を通して二次熱除去フィンに放散し、蒸気チャンバを通して一次熱除去フィンに放散するように構成される。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、一次熱除去フィンとは異なるフィン・ピッチを有する。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、一次熱除去フィンとは異なる方向に沿って延在する。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、一次熱除去フィンとは異なる高さを有する。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、一次熱除去フィンとは異なる厚さを有する。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンの少なくとも一部は、回路基板の縁部に形成されたノッチを通って延在する。１つまたは複数の実施形態では、ノッチは、回路基板の縁部の角に形成される。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンの少なくとも一部は、回路基板に形成された孔を通って延在する。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンクは、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンが取り付けられたベースを含み、二次熱除去フィンは、ヒート・シンク・ベースから回路基板に向かって延在する第１の高さのフィンの第１のグループと、ヒート・シンク・ベースから回路基板を越えて延在する第２の高さのフィンの第２のグループとを含む。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、第１のフィン・ピッチのフィンの第１のグループと、第１のフィン・ピッチとは異なる第２のフィン・ピッチのフィンの第２のグループとを含む。１つまたは複数の実施形態では、二次熱除去フィンは、第１のフィン厚さのフィンの第１のグループと、第１のフィン厚さとは異なる第２のフィン厚さのフィンの第２のグループとを含む。１つまたは複数の実施形態では、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンは、発熱部品のうちの少なくとも１つから、回路基板を横切って回路基板の縁部を越えて延びるヒート・パイプから突出する。
【0024】
別の態様によると、空冷式ヒート・シンク１０４は、ベース１０５と、ベースの第１の広い表面から突出する一次熱除去フィン１０６と、ベースの第２の広い表面から第１の広い表面の反対側に突出する二次熱除去フィン１０８と、を備え、二次熱除去フィン１０８の少なくとも一部は、ベースの第２の広い表面と接触して回路基板に取り付けられた発熱部品１０２を有する回路基板１００を受け入れるように構成された空間と境界を接する。
【0025】
別の態様によると、回路基板１００に取り付けられた発熱部品１０２を冷却するための例示的な方法１８００が提供され、本方法は、１８０２において、ベース１０５と、ベースの第１の表面から突出する複数の一次熱除去フィン１０６と、ベースの第２の表面から第１の表面の反対側に突出する複数の二次熱除去フィン１８０８とを備えるヒート・シンク１０４を得ることと、１８０４において、ベース１０５の第２の表面が発熱部品１０２と熱的に接触し、複数の二次熱除去フィン１０８がベースから回路基板を越えて突出するように、ヒート・シンク１０４を回路基板１００に取り付けることと、１８０６において、発熱部品の動作中に、エアムーバ（例えば、送風機またはファン）の動作によってヒート・シンクのフィン間に空気を強制的に送り込むこととを含む。発熱部品の動作中、ヒート・シンクは、一次熱除去フィンおよび二次熱除去フィンを通して熱を放散する。
【0026】
別の態様によると、例示的な装置は、キャビネット１００２と、キャビネットに取り付けられたエアムーバ１００６と、キャビネットに取り付けられた回路基板１００と、回路基板上の１つまたは複数の発熱部品１０２と、発熱部品の少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンク１０４とを備え、ヒート・シンクは、ヒート・シンク・ベース１０５と、回路基板から離れる方向にヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィン１０６と、回路基板に向かう方向にヒート・シンク・ベースから突出する二次熱除去フィン１０８と、を備え、エアムーバは、一次熱除去フィン間および二次熱除去フィン間に空気を強制的に送り込むように構成される。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンク・ベースはヒート・パイプ１４０５を備える。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンク・ベースは蒸気チャンバを備える。
【0027】
別の態様によると、例示的な装置は、回路基板１７００と、回路基板の表面に取り付けられた１つまたは複数の発熱部品１７０２と、発熱部品の少なくとも１つと熱的に接触して取り付けられた空冷式ヒート・シンク１７０４とを備え、ヒート・シンクは、発熱部品と熱的に接触して取り付けられたヒート・シンク・ベース１７０５と、回路基板から離れる方向にヒート・シンク・ベースから突出する一次熱除去フィン１７０６とを備え、ヒート・シンク・ベースは、ヒート・シンク・ベースの一部が回路基板により近くなり、それに対応して一次フィンが長くなるように、回路基板および発熱部品のトポロジに適合している。１つまたは複数の実施形態では、ヒート・シンクは、ヒート・シンク・ベースから回路基板に向かう方向に突出する二次熱除去フィン１７０８をさらに備える。１つまたは複数の実施形態では、一次熱除去フィン１７０６は、二次熱除去フィン１７０８とは異なる高さを有する。１つまたは複数の実施形態では、一次熱除去フィンは、二次熱除去フィンとは異なるフィン・ピッチを有する。１つまたは複数の実施形態では、一次熱除去フィンは、第１のフィン・ピッチを有する第１のグループと、第１のフィン・ピッチとは異なる第２のフィン・ピッチを有する第２のグループとを備える。
【0028】
本発明の様々な実施形態の説明は、例示の目的で提示されてきたが、網羅的であることは意図されておらず、または開示された実施形態に限定されることは意図されていない。本発明の実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実際の応用もしくは技術的改良を最もよく説明するか、または当業者が本明細書で開示された実施形態を理解することができるように選択された。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】