JP3946975B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばヒートシンクといった放熱部品で電子部品といった冷却対象物からの放熱を促進する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開２０００−２２０５９号公報に開示されるように、プリント基板に実装された電子部品の冷却にあたってヒートシンクは広く用いられる。こういったヒートシンクは、平坦な対向面で電子部品の表面に受け止められる。このとき、ヒートシンクは、できる限り広い接触面で電子部品の表面に接触することが望まれる。広い接触面の確保にあたって、ヒートシンクは電子部品に対して押し付けられる。この押し付けにあたって例えば巻きばねの付勢力は利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
過度の押し付け力でヒートシンクが電子部品に押し付けられると、電子部品内に大きな応力は生み出される。過度の押し付け力が継続的に作用すると、電子部品の変形は引き起こされる。こういった応力や変形が回避されれば、電気的な接触不良や耐久性の低下は確実に回避されることができると考えられる。電子部品に対して作用する外力はできる限り除去されることが望まれる。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、できる限り小さな押し付け力で冷却対象物の表面に満遍なく放熱部品を接触させ続けることができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれて、冷却対象物の表面に直交する垂直方向に放熱部品の変位を規制する熱伝導性流動体と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置が提供される。
【０００６】
また、第２発明によれば、冷却対象物の表面に沿って広がる熱伝導性流動体と、熱伝導性流動体上に配置されて、大気圧で冷却対象物の表面に押し付けられる放熱部品と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置が提供される。
【０００７】
熱伝導性流動体は冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間で密着性を高める。冷却対象物の表面や放熱部品の対向面で相当に平面度が悪い場合でも、放熱部品は広い接触面で満遍なく冷却対象物に接触することができる。冷却対象物と放熱部品との間で高い熱伝導特性は確立される。冷却対象物の熱は効率的に放熱部品に受け渡されることができる。冷却対象物の放熱は促進される。
【０００８】
しかも、熱伝導性流動体が面同士の間に挟み込まれると、熱伝導性流動体はその流動性に基づき所定の吸着力を発揮することができる。こうした吸着力は、冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りを許容するものの、冷却対象物の表面に直交する垂直方向に放熱部品の変位を規制する。すなわち、熱伝導性流動体は放熱部品の剥離を防止する。
【０００９】
その一方で、横滑り規制機構の働きで放熱部品の横滑りは制限される。放熱部品が受け止められる表面の傾斜や冷却対象物の振動にも拘わらず、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の変位は規制される。放熱部品と冷却対象物との間には十分な広がりで熱伝導性流動体は確保されることができる。熱伝導性流動体は冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。
【００１０】
以上のような冷却装置では、放熱部品の横滑りが規制される限り、熱伝導性流動体の働きのみで放熱部品は冷却対象物の表面に保持されることができる。放熱部品は大気圧のみで冷却対象物の表面に押し付けられる。過度の押し付け力は確実に回避されることができる。
【００１１】
横滑り規制機構は、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して垂直方向に相対的に変位する枠体を備えることが望まれる。こういった枠体は放熱部品に対して簡単に着脱されることができる。こういった枠体が放熱部品から取り外されれば、冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りは実現されることができる。こうして放熱部品は冷却対象物の表面から簡単に離脱することができる。放熱部品は比較的に簡単に冷却対象物から取り外されることができる。
【００１２】
その他、横滑り規制機構は、冷却対象物に形成されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片を備えてもよく、放熱部品に形成されて、放熱部品の横滑り時に冷却対象物に係り合う突片を備えてもよい。これらの突片に代えて、冷却装置は、冷却対象物を変位不能に支持する支持体と、この支持体上に変位不能に配置されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片とをさらに備えてもよい。
【００１３】
熱伝導性流動体の実現にあたって、流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれればよい。こういったセラミック粒子や金属粒子は高い熱伝導特性を備えることから、流動体の熱伝導特性は高められることができる。
【００１４】
熱伝導性流動体の実現にあたって、流動体には例えばシリコーングリースが用いられてもよい。シリコーングリースは、温度変化にも拘わらず長期間にわたって固有の流動性を維持することができる。したがって、冷却対象物の温度上昇にも拘わらず長期間にわたって熱伝導性流動体の流動性は維持され続けることができる。放熱部品は確実に長期間にわたって冷却対象物の表面に保持され続けることができる。
【００１５】
前述の横滑り規制機構は、所定の範囲で冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りを許容してもよい。一般に、冷却対象物が発熱すると、いわゆる熱膨張率の違いに基づき冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間に相対的な横ずれが生じる。熱伝導性流動体はその流動性に基づきこういった横ずれを容易に吸収することができる。しかも、たとえ冷却対象物や放熱部品が熱膨張しても、前述のように放熱部品の横滑りを許容する空間が横滑り規制機構には確保されることから、冷却対象物や放熱部品、横滑り規制機構で内部応力の発生は確実に阻止されることができる。
【００１６】
放熱部品は例えばヒートシンクに構成されればよい。ヒートシンクは、例えば冷却対象物の表面に受け止められる平板状の受熱部と、この受熱部から垂直方向に立ち上がるフィンとを備えればよい。この種の冷却装置は例えばプリント配線基板上の電子部品の冷却に利用されることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は電子部品実装基板１１を概略的に示す。この電子部品実装基板１１は、後述されるように表面で１または複数の電子部品を受け止める例えば樹脂製のプリント配線基板１２を備える。電子部品同士は、例えばプリント配線基板１２の表面（または内部）に張り巡らされる導電配線パターン（図示されず）の働きで相互に電気的に接続される。こういった電子部品実装基板１１は、例えばサーバといったコンピュータシステムに組み込まれることができる。
【００１９】
プリント配線基板１２の表面には本発明の第１実施形態に係る冷却装置１３が搭載される。各冷却装置１３は放熱部品すなわちヒートシンク１４を備える。ヒートシンク１４には、平板状の受熱部１４ａと、この受熱部１４ａから垂直方向に立ち上がる複数枚のフィン１４ｂとが形成される。隣接するフィン１４ｂ同士の間には同一方向に延びる通気路１５が区画される。こういった電子部品実装基板１１が例えばサーバに組み込まれる場合には、送風ユニットの働きで通気路１５を通過する気流は生み出されればよい。ヒートシンク１４は例えばアルミニウムや銅といった金属材料から成型されればよい。
【００２０】
各冷却装置１３は、プリント配線基板１２の表面に沿ってヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠部材１６をさらに備える。枠部材１６には、プリント配線基板１２の表面から立ち上がって、四方から受熱部１４ａの外周に向き合わせられる４つの壁体１７が区画される。枠部材１６は、例えばプリント配線基板１２の表面に直交する垂直方向ＰＤに変位可能にヒートシンク１４に装着される。こういった枠部材１６は例えば樹脂材から成型されればよい。
【００２１】
図２に示されるように、ヒートシンク１４の受熱部１４ａは、平坦な対向面１８で冷却対象物すなわち電子部品１９の表面に受け止められる。ここで、電子部品１９は例えばＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）構造半導体パッケージに構成される。このＢＧＡ構造半導体パッケージでは、小型セラミック基板２１の表面すなわち上向き面に半導体チップ（図示されず）が搭載される。小型セラミック基板２１の裏面すなわち下向き面には複数個の端子バンプ２２が取り付けられる。端子バンプ２２は、プリント配線基板１２上で対応する端子パッド（図示されず）に受け止められる。こうして電子部品１９すなわちＢＧＡ構造半導体パッケージとプリント配線基板１２との間には電気的接続が確立される。端子バンプ２２は例えばはんだといった導電材料から構成されればよい。小型セラミック基板２１とプリント配線基板１２との間にはいわゆるアンダーフィル材が挟み込まれてもよい。ただし、電子部品１９はこういった形態に限られるものではない。
【００２２】
電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間には熱伝導性流動体すなわちサーマルグリース２３が挟み込まれる。サーマルグリース２３は、例えばシリコーングリースと、このシリコーングリース中に分散する熱伝導性フィラーとから構成される。熱伝導性フィラーには例えばセラミック粒子や金属粒子が利用されればよい。
【００２３】
こういったサーマルグリース２３は電子部品１９とヒートシンク１４との間で密着性を高める。電子部品１９の表面やヒートシンク１４の対向面１８で相当程度の表面粗さが確立されても、ヒートシンク１４は広い接触面で満遍なく電子部品１９に接触することができる。電子部品１９とヒートシンク１４との間で高い熱伝導特性は確立される。電子部品１９の熱は効率的にヒートシンク１４の受熱部１４ａに受け渡されることができる。ヒートシンク１４からの放熱は促進される。
【００２４】
しかも、こういったサーマルグリース２３が面同士の間に挟み込まれると、サーマルグリース２３はシリコーングリースの流動性に基づき所定の吸着力を発揮することができる。こうした吸着力は、電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４の横滑りを許容するものの、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤにヒートシンク１４の変位を規制する。すなわち、サーマルグリース２３はヒートシンク１４の剥離を防止する。このとき、ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。
【００２５】
図２から明らかなように、前述の枠部材１６はプリント配線基板１２の表面に沿って電子部品１９を取り囲む。枠部材１６の壁体１７は所定の間隔で四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる。例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。このとき、枠部材１６はヒートシンク１４とともにプリント配線基板１２の表面に沿って移動する。こうした移動の後に壁体１７の内面は電子部品１９の外周に受け止められる。こうして枠部材１６は所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。すなわち、枠部材１６の働きによれば、ヒートシンク１４の横滑りにも拘わらず、ヒートシンク１４と電子部品１９との間には十分な広がりでサーマルグリース２３は確保されることができる。サーマルグリース２３は電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。特に、サーバに組み込まれる電子部品実装基板１１は垂直姿勢に保持されることが多い。こういった場合でも、枠部材１６は確実にヒートシンク１４の横滑りの範囲を規定することができる。このように枠部材１６は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００２６】
以上のような冷却装置１３では、前述のようにヒートシンク１４の横滑りが規制される限り、サーマルグリース２３の働きのみでヒートシンク１４は電子部品１９の表面に保持されることができる。ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。電子部品１９には過度の押し付け力が加えられることはない。電子部品１９の変形や内部応力の発生は極力阻止されることができる。
【００２７】
一般に、電子部品１９が発熱すると、いわゆる熱膨張率の違いに基づき電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間に相対的な横ずれが生じる。サーマルグリース２３はシリコーングリースの流動性に基づきこういった横ずれを容易に吸収することができる。しかも、たとえ電子部品１９やヒートシンク１４が熱膨張しても、前述のように電子部品１９やヒートシンク１４と枠部材１６との間には所定の間隔が確保されることから、電子部品１９やヒートシンク１４、枠部材１６で内部応力の発生は確実に阻止されることができる。
【００２８】
前述のようなシリコーングリースは、温度変化にも拘わらず長期間にわたって固有の流動性を維持することができる。したがって、電子部品１９の温度上昇にも拘わらず長期間にわたってサーマルグリース２３の流動性は維持され続けることができる。ヒートシンク１４は確実に長期間にわたって電子部品１９の表面に保持され続けることができる。
【００２９】
図３に示されるように、枠部材１６とヒートシンク１４との間には変位規制機構２５が確立されてもよい。この変位規制機構２５は、例えば壁体１７の内面から突出する突起２６で構成されればよい。こういった突起２６の働きによれば、樹脂製枠部材１６の弾性力に基づき枠部材１６はヒートシンク１４上に保持されることができる。このとき、ヒートシンク１４には、枠部材１６が規定のセット位置に到達した際に突起２６を受け入れる窪み（図示されず）が形成されてもよい。このセット位置では、枠部材１６はヒートシンク１４および電子部品１９を完全に取り囲む。こういった突起２６はヒートシンク１４側に形成されてもよい。この種の変位規制機構２５は枠部材１６と電子部品１９との間に確立されてもよい。
【００３０】
次に本発明の第１実施形態に係る冷却装置１３の着脱方法を簡単に説明する。図４に示されるように、冷却装置１３の装着にあたってプリント配線基板１２は水平姿勢で保持される。プリント配線基板１２上には予め電子部品１９は実装される。電子部品１９の表面にはサーマルグリース２３が盛られる。電子部品１９の表面が四角形で規定される場合には、サーマルグリース２３は四角形の中央付近に盛られるとともに２本の対角線に沿って盛られればよい。
【００３１】
続いて、電子部品１９の表面にヒートシンク１４は搭載される。受熱部１４ａの形状は電子部品１９の外形に合わせ込まれる。ヒートシンク１４は所定の圧力で電子部品１９すなわちプリント配線基板１２に向けて押し付けられる。こうした押し付け力の働きでサーマルグリース２３はヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間に満遍なく広がることができる。この時点で、ヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間には十分な吸着力が確立される。垂直方向ＰＤに沿ったヒートシンク１４の変位は規制される。押し付け力が解放されても、ヒートシンク１４は電子部品１９上に留まる。
【００３２】
こうしてヒートシンク１４の搭載が完了すると、図５に示されるように、ヒートシンク１４および電子部品１９には相次いで枠部材１６が装着される。枠部材１６の下端はプリント配線基板１２の表面に受け止められる。こうして冷却装置１３の装着は完了する。
【００３３】
冷却装置１３の取り外しにあたって、図６に示されるように、プリント配線基板１２から枠部材１６は取り外される。枠部材１６は垂直方向ＰＤに引き抜かれる。その後、図７に示されるように、ヒートシンク１４には水平方向に沿って外力ＥＦが加えられる。ヒートシンク１４は電子部品１９の表面に沿って簡単に横滑りする。こうしてヒートシンク１４は電子部品１９の表面から簡単に離脱することができる。ヒートシンク１４の取り外しは完了する。
【００３４】
図８は本発明の第２実施形態に係る冷却装置１３ａを概略的に示す。この冷却装置１３ａでは、ヒートシンク１４の受熱部１４ａは電子部品１９の表面に比べて大きく形成される。したがって、受熱部１４ａの対向面１８は部分的に電子部品１９の表面に受け止められる。電子部品１９の表面とヒートシンク１４との間にはサーマルグリース２３が挟み込まれる。サーマルグリース２３は、前述と同様に、電子部品１９とヒートシンク１４との間で密着性を高めると同時に、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤにヒートシンク１４の変位を規制する。サーマルグリース２３はヒートシンク１４の剥離を防止する。ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。
【００３５】
冷却装置１３ａは、電子部品１９およびヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠部材３１をさらに備える。この枠部材３１には、四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる４つの下側壁体３２が区画される。下側壁体３２の上端には、ヒートシンク１４の対向面１８に向き合わせられつつ水平方向に外側に広がる水平壁３３が接続される。水平壁３３の外周には、水平壁３３の表面から立ち上がって四方からヒートシンク１４の受熱部１４ａの外周に向き合わせられる４つの上側壁体３４が区画される。こういった枠部材３１は例えば樹脂材から成型されればよい。
【００３６】
枠部材３１は、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤに変位可能にヒートシンク１４に装着される。こういった装着にあたって、枠部材３１とヒートシンク１４との間には前述と同様に例えば変位規制機構３５が確立される。この変位規制機構３５は、例えば上側壁体３４の内面から突出する突起３６と、枠部材３１が規定のセット位置に位置決めされる際に突起３６を受け入れる窪み（図示されず）とで構成されればよい。
【００３７】
図８から明らかなように、枠部材３１が規定のセット位置に位置決めされると、枠部材３１はプリント配線基板１２の表面から浮き上がる。このセット位置では、枠部材３１はヒートシンク１４および電子部品１９を完全に取り囲む。枠部材３１すなわち下側壁体３２の下端とプリント配線基板１２の表面との間には所定の間隔ＳＰが確保される。このとき、垂直方向ＰＤに測定される枠部材３１の総高さＴＨは、プリント配線基板１２の表面からヒートシンク１４の対向面１８まで垂直方向ＰＤに測定される高さＳＨよりも小さく設定される。
【００３８】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。このとき、枠部材３１はヒートシンク１４とともにプリント配線基板１２の表面に沿って移動する。こうした移動の後に下側壁体３２の内面は電子部品１９の外周に受け止められる。こうして枠部材３１は、前述と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。サーマルグリース２３は電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。このように枠部材３１は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００３９】
次に本発明の第２実施形態に係る冷却装置１３ａの着脱方法を簡単に説明する。この第２実施形態では、ヒートシンク１４の搭載に先立ってプリント配線基板１２上の電子部品１９には枠部材３１が装着される。枠部材３１の下端はプリント配線基板１２の表面に到達してもよい。枠部材３１の装着後に、前述と同様に、電子部品１９の表面にサーマルグリース２３は盛られる。
【００４０】
その後、電子部品１９の表面にヒートシンク１４は搭載される。ヒートシンク１４の向きは枠部材３１の向きに対して合わせ込まれる。ヒートシンク１４は所定の圧力で電子部品１９すなわちプリント配線基板１２に向けて押し付けられる。こうした押し付け力の働きでサーマルグリース２３はヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間に満遍なく広がることができる。この時点で、ヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間には十分な吸着力が確立される。押し付け力が解放されても、ヒートシンク１４は電子部品１９上に留まる。
【００４１】
その後、枠部材はプリント配線基板１２の表面から引き上げられる。枠部材の動きは電子部品１９の外形で案内される。例えば水平壁３３の上面がヒートシンク１４の対向面１８に衝突すると、変位規制機構３５の突起３６は窪みに入り込む。こうして枠部材３１は規定のセット位置に位置決めされる。枠部材３１自身の弾性力の働きで枠部材３１はヒートシンク１４に係り止めされる。ヒートシンク１４の受熱部１４ａおよび電子部品１９は完全に枠部材３１に取り囲まれる。冷却装置１３ａの装着は完了する。
【００４２】
冷却装置１３ａの取り外しにあたって、図９に示されるように、枠部材３１はプリント配線基板１２の表面に向けて引き下ろされる。枠部材３１の下端が完全にプリント配線基板１２の表面に受け止められると、枠部材３１の上側壁体３４は完全にヒートシンク１４から離脱する。プリント配線基板１２の表面からヒートシンク１４の対向面１８まで測定される高さＳＨよりも枠部材３１の総高さＴＨは低いことから、枠部材３１の上端は、受熱部１４ａの対向面１８を含む仮想平面ＰＬよりも下方に位置する。
【００４３】
この状態で、図１０に示されるように、ヒートシンク１４には水平方向に沿って外力ＥＦが加えられる。ヒートシンク１４は、枠部材３１に接触することなく電子部品１９の表面に沿って簡単に横滑りする。こうしてヒートシンク１４は電子部品１９の表面から簡単に離脱することができる。ヒートシンク１４の取り外しは完了する。
【００４４】
図１１は本発明の第３実施形態に係る冷却装置１３ｂを概略的に示す。この第３実施形態に係る冷却装置１３ｂは、前述の枠部材１６、３１に代えて、電子部品１９の表面から立ち上がって、所定の間隔で四方から放熱部品すなわちヒートシンク１４の外周に向き合わせられる４つの突片４１を備える。こういった突片４１は電子部品１９に一体に形成されればよい。隣接する突片４１同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、ヒートシンク１４の受熱部１４ａを受け入れる凹み４２が電子部品１９の表面に区画されることができる。電子部品１９は切れ目なく突片４１に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４５】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。電子部品１９上の突片４１はヒートシンク１４の外周に係り合う。こうして突片４１は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４１は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００４６】
図１２は本発明の第４実施形態に係る冷却装置１３ｃを概略的に示す。この第４実施形態に係る冷却装置１３ｃは、前述の枠部材１６、３１に代えて、放熱部品すなわちヒートシンク１４の対向面１８から立ち上がって、所定の間隔で四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる４つの突片４３を備える。こういった突片４３はヒートシンク１４に一体に形成されればよい。隣接する突片４３同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、電子部品１９を受け入れる凹み４４がヒートシンク１４の対向面に区画されることができる。電子部品１９は切れ目なく突片４３に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４７】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。ヒートシンク１４上の突片４３は電子部品１９の外周に係り合う。こうして突片４３は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４３は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００４８】
図１３は本発明の第５実施形態に係る冷却装置１３ｄを概略的に示す。この第５実施形態に係る冷却装置１３ｄは、前述の枠部材１６、３１に代えて、プリント配線基板１２の表面から立ち上がって、所定の間隔で四方から放熱部品すなわちヒートシンク１４の外周に向き合わせられる４つの突片４５を備える。こういった突片４５は、例えばねじ４６といった結合機構でプリント配線基板１２の表面に固定されればよい。隣接する突片４５同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、電子部品１９およびヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠が区画されることができる。ヒートシンク１４は切れ目なく突片４５に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４９】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。プリント配線基板１２上の突片４５はヒートシンク１４の外周に係り合う。こうして突片４５は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４５は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００５０】
図１４から明らかなように、ヒートシンク１４の対向面１８には、プリント配線基板１２の表面から立ち上がる突片４５を受け入れる溝４７が形成されてもよい。電子部品１９の表面でヒートシンク１４が横滑りすると、プリント配線基板１２上の突片４５は溝４７の壁面に係り合う。こうして突片４５と溝４７との協働で、ヒートシンク１４の横滑りは所定の範囲内に制限されることができる。
【００５１】
このとき、プリント配線基板１２から立ち上がる突片４５には、プリント配線基板１２上に固定される例えば金属製のスティフナが利用されることができる。スティフナは例えば電子部品１９の周囲に切れ目なく取り付けられる。こういったスティフナによれば、電子部品１９の周囲でプリント配線基板１２のねじれや撓みは防止されることができる。
【００５２】
以上のような冷却装置１３、１３ａ〜１３ｄでは、例えばヒートシンク１４と電子部品１９との間に剥離機構が組み込まれてもよい。こういった剥離機構は、例えば図１５に示されるように、ヒートシンク１４の受熱部１４ａに形成されるねじ孔４８と、このねじ孔４８にねじ込まれるねじ４９とで構成されればよい。ヒートシンク１４の取り付けにあたって、ねじ４９は例えば休止位置に位置決めされる。この休止位置では、ねじ４９の先端は電子部品１９の表面に向き合わせられる。ねじ４９の頭は、ヒートシンク１４の表面から浮き上がった状態に保持される。ヒートシンク１４の取り外しにあたって、ねじ４９はねじ孔４８にねじ込まれる。ねじ４９の先端は電子部品１９の表面に受け止められる。さらにねじ４９がねじ込まれると、ねじ４９の回転は垂直方向ＰＤの推進力に変換される。こうしてヒートシンク１４は、サーマルグリース２３の吸着力に抗して比較的に簡単に電子部品１９の表面から引き剥がされることができる。
【００５３】
なお、以上のような冷却装置１３、１３ａ〜１３ｄでは、枠部材１６の内面や突片４１、４３、４５と電子部品１９やヒートシンク１４の外周とは完全に密着し合ってもよい。この場合には、ヒートシンク１４の横滑りは完全に阻止されることができる。
【００５４】
（付記１） 対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれる熱伝導性流動体と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置。
【００５５】
（付記２） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して冷却対象物の表面に直交する垂直方向に相対的に変位する枠体を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５６】
（付記３） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、前記冷却対象物に形成されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５７】
（付記４） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、前記放熱部品に形成されて、放熱部品の横滑り時に冷却対象物に係り合う突片を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５８】
（付記５） 付記１に記載の冷却装置において、前記冷却対象物を変位不能に支持する支持体と、この支持体上に変位不能に配置されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片とをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【００５９】
（付記６） 付記１〜５のいずれかに記載の冷却装置において、前記熱伝導性流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれることを特徴とする冷却装置。
【００６０】
（付記７） 付記６に記載の冷却装置において、前記セラミック粒子および金属粒子はグリース中に分散することを特徴とする冷却装置。
【００６１】
（付記８） 付記１〜７のいずれかに記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は前記横滑りの範囲を規定することを特徴とする冷却装置。
【００６２】
（付記９） 付記１〜８のいずれかに記載の冷却装置において、前記放熱部品は、前記垂直方向に立ち上がるフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、できる限り小さな押し付け力で冷却対象物の表面に満遍なく放熱部品は接触し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る冷却装置の外観を概略的に示す電子部品実装基板の斜視図である。
【図２】 図１の２−２線に沿った拡大部分断面図である。
【図３】 変位規制機構の構成を概略的に示す拡大垂直断面図である。
【図４】 電子部品上にヒートシンクを搭載する場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図５】 電子部品およびヒートシンクに枠部材を装着する場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図６】 電子部品およびヒートシンクから枠部材を取り外す場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図７】 電子部品からヒートシンクを離脱させる場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図９】 ヒートシンクから枠部材を離脱させる場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１０】 電子部品からヒートシンクを離脱させる場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１２】 本発明の第４実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１３】 本発明の第５実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１４】 第５実施形態の変形例に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１５】 剥離機構の構成を概略的に示す電子部品およびヒートシンクの拡大部分垂直断面図である。
【符号の説明】
１３ 冷却装置、１３ａ〜１３ｄ 冷却装置、１４ 放熱部品としてのヒートシンク、１４ｂ フィン、１６ 横滑り規制機構としての枠体すなわち枠部材、１８ 対向面、１９ 冷却対象物としての電子部品、２３ 熱伝導性流動体としてのサーマルグリース、３１ 横滑り規制機構としての枠体すなわち枠部材、４１ 横滑り規制機構としての突片、４３ 横滑り規制機構としての突片、４５ 横滑り規制機構としての突片。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばヒートシンクといった放熱部品で電子部品といった冷却対象物からの放熱を促進する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開２０００−２２０５９号公報に開示されるように、プリント基板に実装された電子部品の冷却にあたってヒートシンクは広く用いられる。こういったヒートシンクは、平坦な対向面で電子部品の表面に受け止められる。このとき、ヒートシンクは、できる限り広い接触面で電子部品の表面に接触することが望まれる。広い接触面の確保にあたって、ヒートシンクは電子部品に対して押し付けられる。この押し付けにあたって例えば巻きばねの付勢力は利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
過度の押し付け力でヒートシンクが電子部品に押し付けられると、電子部品内に大きな応力は生み出される。過度の押し付け力が継続的に作用すると、電子部品の変形は引き起こされる。こういった応力や変形が回避されれば、電気的な接触不良や耐久性の低下は確実に回避されることができると考えられる。電子部品に対して作用する外力はできる限り除去されることが望まれる。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、できる限り小さな押し付け力で冷却対象物の表面に満遍なく放熱部品を接触させ続けることができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれて、冷却対象物の表面に直交する垂直方向に放熱部品の変位を規制する熱伝導性流動体と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置が提供される。
【０００６】
また、第２発明によれば、冷却対象物の表面に沿って広がる熱伝導性流動体と、熱伝導性流動体上に配置されて、大気圧で冷却対象物の表面に押し付けられる放熱部品と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置が提供される。
【０００７】
熱伝導性流動体は冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間で密着性を高める。冷却対象物の表面や放熱部品の対向面で相当に平面度が悪い場合でも、放熱部品は広い接触面で満遍なく冷却対象物に接触することができる。冷却対象物と放熱部品との間で高い熱伝導特性は確立される。冷却対象物の熱は効率的に放熱部品に受け渡されることができる。冷却対象物の放熱は促進される。
【０００８】
しかも、熱伝導性流動体が面同士の間に挟み込まれると、熱伝導性流動体はその流動性に基づき所定の吸着力を発揮することができる。こうした吸着力は、冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りを許容するものの、冷却対象物の表面に直交する垂直方向に放熱部品の変位を規制する。すなわち、熱伝導性流動体は放熱部品の剥離を防止する。
【０００９】
その一方で、横滑り規制機構の働きで放熱部品の横滑りは制限される。放熱部品が受け止められる表面の傾斜や冷却対象物の振動にも拘わらず、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の変位は規制される。放熱部品と冷却対象物との間には十分な広がりで熱伝導性流動体は確保されることができる。熱伝導性流動体は冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。
【００１０】
以上のような冷却装置では、放熱部品の横滑りが規制される限り、熱伝導性流動体の働きのみで放熱部品は冷却対象物の表面に保持されることができる。放熱部品は大気圧のみで冷却対象物の表面に押し付けられる。過度の押し付け力は確実に回避されることができる。
【００１１】
横滑り規制機構は、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して垂直方向に相対的に変位する枠体を備えることが望まれる。こういった枠体は放熱部品に対して簡単に着脱されることができる。こういった枠体が放熱部品から取り外されれば、冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りは実現されることができる。こうして放熱部品は冷却対象物の表面から簡単に離脱することができる。放熱部品は比較的に簡単に冷却対象物から取り外されることができる。
【００１２】
その他、横滑り規制機構は、冷却対象物に形成されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片を備えてもよく、放熱部品に形成されて、放熱部品の横滑り時に冷却対象物に係り合う突片を備えてもよい。これらの突片に代えて、冷却装置は、冷却対象物を変位不能に支持する支持体と、この支持体上に変位不能に配置されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片とをさらに備えてもよい。
【００１３】
熱伝導性流動体の実現にあたって、流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれればよい。こういったセラミック粒子や金属粒子は高い熱伝導特性を備えることから、流動体の熱伝導特性は高められることができる。
【００１４】
熱伝導性流動体の実現にあたって、流動体には例えばシリコーングリースが用いられてもよい。シリコーングリースは、温度変化にも拘わらず長期間にわたって固有の流動性を維持することができる。したがって、冷却対象物の温度上昇にも拘わらず長期間にわたって熱伝導性流動体の流動性は維持され続けることができる。放熱部品は確実に長期間にわたって冷却対象物の表面に保持され続けることができる。
【００１５】
前述の横滑り規制機構は、所定の範囲で冷却対象物の表面に沿って放熱部品の横滑りを許容してもよい。一般に、冷却対象物が発熱すると、いわゆる熱膨張率の違いに基づき冷却対象物の表面と放熱部品の対向面との間に相対的な横ずれが生じる。熱伝導性流動体はその流動性に基づきこういった横ずれを容易に吸収することができる。しかも、たとえ冷却対象物や放熱部品が熱膨張しても、前述のように放熱部品の横滑りを許容する空間が横滑り規制機構には確保されることから、冷却対象物や放熱部品、横滑り規制機構で内部応力の発生は確実に阻止されることができる。
【００１６】
放熱部品は例えばヒートシンクに構成されればよい。ヒートシンクは、例えば冷却対象物の表面に受け止められる平板状の受熱部と、この受熱部から垂直方向に立ち上がるフィンとを備えればよい。この種の冷却装置は例えばプリント配線基板上の電子部品の冷却に利用されることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は電子部品実装基板１１を概略的に示す。この電子部品実装基板１１は、後述されるように表面で１または複数の電子部品を受け止める例えば樹脂製のプリント配線基板１２を備える。電子部品同士は、例えばプリント配線基板１２の表面（または内部）に張り巡らされる導電配線パターン（図示されず）の働きで相互に電気的に接続される。こういった電子部品実装基板１１は、例えばサーバといったコンピュータシステムに組み込まれることができる。
【００１９】
プリント配線基板１２の表面には本発明の第１実施形態に係る冷却装置１３が搭載される。各冷却装置１３は放熱部品すなわちヒートシンク１４を備える。ヒートシンク１４には、平板状の受熱部１４ａと、この受熱部１４ａから垂直方向に立ち上がる複数枚のフィン１４ｂとが形成される。隣接するフィン１４ｂ同士の間には同一方向に延びる通気路１５が区画される。こういった電子部品実装基板１１が例えばサーバに組み込まれる場合には、送風ユニットの働きで通気路１５を通過する気流は生み出されればよい。ヒートシンク１４は例えばアルミニウムや銅といった金属材料から成型されればよい。
【００２０】
各冷却装置１３は、プリント配線基板１２の表面に沿ってヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠部材１６をさらに備える。枠部材１６には、プリント配線基板１２の表面から立ち上がって、四方から受熱部１４ａの外周に向き合わせられる４つの壁体１７が区画される。枠部材１６は、例えばプリント配線基板１２の表面に直交する垂直方向ＰＤに変位可能にヒートシンク１４に装着される。こういった枠部材１６は例えば樹脂材から成型されればよい。
【００２１】
図２に示されるように、ヒートシンク１４の受熱部１４ａは、平坦な対向面１８で冷却対象物すなわち電子部品１９の表面に受け止められる。ここで、電子部品１９は例えばＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）構造半導体パッケージに構成される。このＢＧＡ構造半導体パッケージでは、小型セラミック基板２１の表面すなわち上向き面に半導体チップ（図示されず）が搭載される。小型セラミック基板２１の裏面すなわち下向き面には複数個の端子バンプ２２が取り付けられる。端子バンプ２２は、プリント配線基板１２上で対応する端子パッド（図示されず）に受け止められる。こうして電子部品１９すなわちＢＧＡ構造半導体パッケージとプリント配線基板１２との間には電気的接続が確立される。端子バンプ２２は例えばはんだといった導電材料から構成されればよい。小型セラミック基板２１とプリント配線基板１２との間にはいわゆるアンダーフィル材が挟み込まれてもよい。ただし、電子部品１９はこういった形態に限られるものではない。
【００２２】
電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間には熱伝導性流動体すなわちサーマルグリース２３が挟み込まれる。サーマルグリース２３は、例えばシリコーングリースと、このシリコーングリース中に分散する熱伝導性フィラーとから構成される。熱伝導性フィラーには例えばセラミック粒子や金属粒子が利用されればよい。
【００２３】
こういったサーマルグリース２３は電子部品１９とヒートシンク１４との間で密着性を高める。電子部品１９の表面やヒートシンク１４の対向面１８で相当程度の表面粗さが確立されても、ヒートシンク１４は広い接触面で満遍なく電子部品１９に接触することができる。電子部品１９とヒートシンク１４との間で高い熱伝導特性は確立される。電子部品１９の熱は効率的にヒートシンク１４の受熱部１４ａに受け渡されることができる。ヒートシンク１４からの放熱は促進される。
【００２４】
しかも、こういったサーマルグリース２３が面同士の間に挟み込まれると、サーマルグリース２３はシリコーングリースの流動性に基づき所定の吸着力を発揮することができる。こうした吸着力は、電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４の横滑りを許容するものの、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤにヒートシンク１４の変位を規制する。すなわち、サーマルグリース２３はヒートシンク１４の剥離を防止する。このとき、ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。
【００２５】
図２から明らかなように、前述の枠部材１６はプリント配線基板１２の表面に沿って電子部品１９を取り囲む。枠部材１６の壁体１７は所定の間隔で四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる。例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。このとき、枠部材１６はヒートシンク１４とともにプリント配線基板１２の表面に沿って移動する。こうした移動の後に壁体１７の内面は電子部品１９の外周に受け止められる。こうして枠部材１６は所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。すなわち、枠部材１６の働きによれば、ヒートシンク１４の横滑りにも拘わらず、ヒートシンク１４と電子部品１９との間には十分な広がりでサーマルグリース２３は確保されることができる。サーマルグリース２３は電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。特に、サーバに組み込まれる電子部品実装基板１１は垂直姿勢に保持されることが多い。こういった場合でも、枠部材１６は確実にヒートシンク１４の横滑りの範囲を規定することができる。このように枠部材１６は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００２６】
以上のような冷却装置１３では、前述のようにヒートシンク１４の横滑りが規制される限り、サーマルグリース２３の働きのみでヒートシンク１４は電子部品１９の表面に保持されることができる。ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。電子部品１９には過度の押し付け力が加えられることはない。電子部品１９の変形や内部応力の発生は極力阻止されることができる。
【００２７】
一般に、電子部品１９が発熱すると、いわゆる熱膨張率の違いに基づき電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間に相対的な横ずれが生じる。サーマルグリース２３はシリコーングリースの流動性に基づきこういった横ずれを容易に吸収することができる。しかも、たとえ電子部品１９やヒートシンク１４が熱膨張しても、前述のように電子部品１９やヒートシンク１４と枠部材１６との間には所定の間隔が確保されることから、電子部品１９やヒートシンク１４、枠部材１６で内部応力の発生は確実に阻止されることができる。
【００２８】
前述のようなシリコーングリースは、温度変化にも拘わらず長期間にわたって固有の流動性を維持することができる。したがって、電子部品１９の温度上昇にも拘わらず長期間にわたってサーマルグリース２３の流動性は維持され続けることができる。ヒートシンク１４は確実に長期間にわたって電子部品１９の表面に保持され続けることができる。
【００２９】
図３に示されるように、枠部材１６とヒートシンク１４との間には変位規制機構２５が確立されてもよい。この変位規制機構２５は、例えば壁体１７の内面から突出する突起２６で構成されればよい。こういった突起２６の働きによれば、樹脂製枠部材１６の弾性力に基づき枠部材１６はヒートシンク１４上に保持されることができる。このとき、ヒートシンク１４には、枠部材１６が規定のセット位置に到達した際に突起２６を受け入れる窪み（図示されず）が形成されてもよい。このセット位置では、枠部材１６はヒートシンク１４および電子部品１９を完全に取り囲む。こういった突起２６はヒートシンク１４側に形成されてもよい。この種の変位規制機構２５は枠部材１６と電子部品１９との間に確立されてもよい。
【００３０】
次に本発明の第１実施形態に係る冷却装置１３の着脱方法を簡単に説明する。図４に示されるように、冷却装置１３の装着にあたってプリント配線基板１２は水平姿勢で保持される。プリント配線基板１２上には予め電子部品１９は実装される。電子部品１９の表面にはサーマルグリース２３が盛られる。電子部品１９の表面が四角形で規定される場合には、サーマルグリース２３は四角形の中央付近に盛られるとともに２本の対角線に沿って盛られればよい。
【００３１】
続いて、電子部品１９の表面にヒートシンク１４は搭載される。受熱部１４ａの形状は電子部品１９の外形に合わせ込まれる。ヒートシンク１４は所定の圧力で電子部品１９すなわちプリント配線基板１２に向けて押し付けられる。こうした押し付け力の働きでサーマルグリース２３はヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間に満遍なく広がることができる。この時点で、ヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間には十分な吸着力が確立される。垂直方向ＰＤに沿ったヒートシンク１４の変位は規制される。押し付け力が解放されても、ヒートシンク１４は電子部品１９上に留まる。
【００３２】
こうしてヒートシンク１４の搭載が完了すると、図５に示されるように、ヒートシンク１４および電子部品１９には相次いで枠部材１６が装着される。枠部材１６の下端はプリント配線基板１２の表面に受け止められる。こうして冷却装置１３の装着は完了する。
【００３３】
冷却装置１３の取り外しにあたって、図６に示されるように、プリント配線基板１２から枠部材１６は取り外される。枠部材１６は垂直方向ＰＤに引き抜かれる。その後、図７に示されるように、ヒートシンク１４には水平方向に沿って外力ＥＦが加えられる。ヒートシンク１４は電子部品１９の表面に沿って簡単に横滑りする。こうしてヒートシンク１４は電子部品１９の表面から簡単に離脱することができる。ヒートシンク１４の取り外しは完了する。
【００３４】
図８は本発明の第２実施形態に係る冷却装置１３ａを概略的に示す。この冷却装置１３ａでは、ヒートシンク１４の受熱部１４ａは電子部品１９の表面に比べて大きく形成される。したがって、受熱部１４ａの対向面１８は部分的に電子部品１９の表面に受け止められる。電子部品１９の表面とヒートシンク１４との間にはサーマルグリース２３が挟み込まれる。サーマルグリース２３は、前述と同様に、電子部品１９とヒートシンク１４との間で密着性を高めると同時に、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤにヒートシンク１４の変位を規制する。サーマルグリース２３はヒートシンク１４の剥離を防止する。ヒートシンク１４は大気圧のみで電子部品１９の表面に押し付けられる。
【００３５】
冷却装置１３ａは、電子部品１９およびヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠部材３１をさらに備える。この枠部材３１には、四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる４つの下側壁体３２が区画される。下側壁体３２の上端には、ヒートシンク１４の対向面１８に向き合わせられつつ水平方向に外側に広がる水平壁３３が接続される。水平壁３３の外周には、水平壁３３の表面から立ち上がって四方からヒートシンク１４の受熱部１４ａの外周に向き合わせられる４つの上側壁体３４が区画される。こういった枠部材３１は例えば樹脂材から成型されればよい。
【００３６】
枠部材３１は、電子部品１９の表面に直交する垂直方向ＰＤに変位可能にヒートシンク１４に装着される。こういった装着にあたって、枠部材３１とヒートシンク１４との間には前述と同様に例えば変位規制機構３５が確立される。この変位規制機構３５は、例えば上側壁体３４の内面から突出する突起３６と、枠部材３１が規定のセット位置に位置決めされる際に突起３６を受け入れる窪み（図示されず）とで構成されればよい。
【００３７】
図８から明らかなように、枠部材３１が規定のセット位置に位置決めされると、枠部材３１はプリント配線基板１２の表面から浮き上がる。このセット位置では、枠部材３１はヒートシンク１４および電子部品１９を完全に取り囲む。枠部材３１すなわち下側壁体３２の下端とプリント配線基板１２の表面との間には所定の間隔ＳＰが確保される。このとき、垂直方向ＰＤに測定される枠部材３１の総高さＴＨは、プリント配線基板１２の表面からヒートシンク１４の対向面１８まで垂直方向ＰＤに測定される高さＳＨよりも小さく設定される。
【００３８】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。このとき、枠部材３１はヒートシンク１４とともにプリント配線基板１２の表面に沿って移動する。こうした移動の後に下側壁体３２の内面は電子部品１９の外周に受け止められる。こうして枠部材３１は、前述と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。サーマルグリース２３は電子部品１９の表面とヒートシンク１４の対向面１８との間で十分な吸着力を確保し続けることができる。このように枠部材３１は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００３９】
次に本発明の第２実施形態に係る冷却装置１３ａの着脱方法を簡単に説明する。この第２実施形態では、ヒートシンク１４の搭載に先立ってプリント配線基板１２上の電子部品１９には枠部材３１が装着される。枠部材３１の下端はプリント配線基板１２の表面に到達してもよい。枠部材３１の装着後に、前述と同様に、電子部品１９の表面にサーマルグリース２３は盛られる。
【００４０】
その後、電子部品１９の表面にヒートシンク１４は搭載される。ヒートシンク１４の向きは枠部材３１の向きに対して合わせ込まれる。ヒートシンク１４は所定の圧力で電子部品１９すなわちプリント配線基板１２に向けて押し付けられる。こうした押し付け力の働きでサーマルグリース２３はヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間に満遍なく広がることができる。この時点で、ヒートシンク１４の対向面１８と電子部品１９の表面との間には十分な吸着力が確立される。押し付け力が解放されても、ヒートシンク１４は電子部品１９上に留まる。
【００４１】
その後、枠部材はプリント配線基板１２の表面から引き上げられる。枠部材の動きは電子部品１９の外形で案内される。例えば水平壁３３の上面がヒートシンク１４の対向面１８に衝突すると、変位規制機構３５の突起３６は窪みに入り込む。こうして枠部材３１は規定のセット位置に位置決めされる。枠部材３１自身の弾性力の働きで枠部材３１はヒートシンク１４に係り止めされる。ヒートシンク１４の受熱部１４ａおよび電子部品１９は完全に枠部材３１に取り囲まれる。冷却装置１３ａの装着は完了する。
【００４２】
冷却装置１３ａの取り外しにあたって、図９に示されるように、枠部材３１はプリント配線基板１２の表面に向けて引き下ろされる。枠部材３１の下端が完全にプリント配線基板１２の表面に受け止められると、枠部材３１の上側壁体３４は完全にヒートシンク１４から離脱する。プリント配線基板１２の表面からヒートシンク１４の対向面１８まで測定される高さＳＨよりも枠部材３１の総高さＴＨは低いことから、枠部材３１の上端は、受熱部１４ａの対向面１８を含む仮想平面ＰＬよりも下方に位置する。
【００４３】
この状態で、図１０に示されるように、ヒートシンク１４には水平方向に沿って外力ＥＦが加えられる。ヒートシンク１４は、枠部材３１に接触することなく電子部品１９の表面に沿って簡単に横滑りする。こうしてヒートシンク１４は電子部品１９の表面から簡単に離脱することができる。ヒートシンク１４の取り外しは完了する。
【００４４】
図１１は本発明の第３実施形態に係る冷却装置１３ｂを概略的に示す。この第３実施形態に係る冷却装置１３ｂは、前述の枠部材１６、３１に代えて、電子部品１９の表面から立ち上がって、所定の間隔で四方から放熱部品すなわちヒートシンク１４の外周に向き合わせられる４つの突片４１を備える。こういった突片４１は電子部品１９に一体に形成されればよい。隣接する突片４１同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、ヒートシンク１４の受熱部１４ａを受け入れる凹み４２が電子部品１９の表面に区画されることができる。電子部品１９は切れ目なく突片４１に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４５】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。電子部品１９上の突片４１はヒートシンク１４の外周に係り合う。こうして突片４１は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４１は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００４６】
図１２は本発明の第４実施形態に係る冷却装置１３ｃを概略的に示す。この第４実施形態に係る冷却装置１３ｃは、前述の枠部材１６、３１に代えて、放熱部品すなわちヒートシンク１４の対向面１８から立ち上がって、所定の間隔で四方から電子部品１９の外周に向き合わせられる４つの突片４３を備える。こういった突片４３はヒートシンク１４に一体に形成されればよい。隣接する突片４３同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、電子部品１９を受け入れる凹み４４がヒートシンク１４の対向面に区画されることができる。電子部品１９は切れ目なく突片４３に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４７】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。ヒートシンク１４上の突片４３は電子部品１９の外周に係り合う。こうして突片４３は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４３は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００４８】
図１３は本発明の第５実施形態に係る冷却装置１３ｄを概略的に示す。この第５実施形態に係る冷却装置１３ｄは、前述の枠部材１６、３１に代えて、プリント配線基板１２の表面から立ち上がって、所定の間隔で四方から放熱部品すなわちヒートシンク１４の外周に向き合わせられる４つの突片４５を備える。こういった突片４５は、例えばねじ４６といった結合機構でプリント配線基板１２の表面に固定されればよい。隣接する突片４５同士は相互に接続されてもよい。こうした接続によれば、電子部品１９およびヒートシンク１４の受熱部１４ａを取り囲む枠が区画されることができる。ヒートシンク１４は切れ目なく突片４５に取り囲まれる。図中、第１および第２実施形態の構成と同様な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００４９】
例えばプリント配線基板１２の搬送といった場面では、プリント配線基板１２の傾斜や振動に基づき電子部品１９の表面に沿ってヒートシンク１４は横滑りする。プリント配線基板１２上の突片４５はヒートシンク１４の外周に係り合う。こうして突片４５は、前述の枠部材１６、３１と同様に、所定の範囲内でヒートシンク１４の横滑りを制限することができる。このように突片４５は本発明に係る横滑り規制機構として機能することができる。
【００５０】
図１４から明らかなように、ヒートシンク１４の対向面１８には、プリント配線基板１２の表面から立ち上がる突片４５を受け入れる溝４７が形成されてもよい。電子部品１９の表面でヒートシンク１４が横滑りすると、プリント配線基板１２上の突片４５は溝４７の壁面に係り合う。こうして突片４５と溝４７との協働で、ヒートシンク１４の横滑りは所定の範囲内に制限されることができる。
【００５１】
このとき、プリント配線基板１２から立ち上がる突片４５には、プリント配線基板１２上に固定される例えば金属製のスティフナが利用されることができる。スティフナは例えば電子部品１９の周囲に切れ目なく取り付けられる。こういったスティフナによれば、電子部品１９の周囲でプリント配線基板１２のねじれや撓みは防止されることができる。
【００５２】
以上のような冷却装置１３、１３ａ〜１３ｄでは、例えばヒートシンク１４と電子部品１９との間に剥離機構が組み込まれてもよい。こういった剥離機構は、例えば図１５に示されるように、ヒートシンク１４の受熱部１４ａに形成されるねじ孔４８と、このねじ孔４８にねじ込まれるねじ４９とで構成されればよい。ヒートシンク１４の取り付けにあたって、ねじ４９は例えば休止位置に位置決めされる。この休止位置では、ねじ４９の先端は電子部品１９の表面に向き合わせられる。ねじ４９の頭は、ヒートシンク１４の表面から浮き上がった状態に保持される。ヒートシンク１４の取り外しにあたって、ねじ４９はねじ孔４８にねじ込まれる。ねじ４９の先端は電子部品１９の表面に受け止められる。さらにねじ４９がねじ込まれると、ねじ４９の回転は垂直方向ＰＤの推進力に変換される。こうしてヒートシンク１４は、サーマルグリース２３の吸着力に抗して比較的に簡単に電子部品１９の表面から引き剥がされることができる。
【００５３】
なお、以上のような冷却装置１３、１３ａ〜１３ｄでは、枠部材１６の内面や突片４１、４３、４５と電子部品１９やヒートシンク１４の外周とは完全に密着し合ってもよい。この場合には、ヒートシンク１４の横滑りは完全に阻止されることができる。
【００５４】
（付記１） 対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれる熱伝導性流動体と、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する横滑り規制機構とを備えることを特徴とする冷却装置。
【００５５】
（付記２） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して冷却対象物の表面に直交する垂直方向に相対的に変位する枠体を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５６】
（付記３） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、前記冷却対象物に形成されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５７】
（付記４） 付記１に記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は、前記放熱部品に形成されて、放熱部品の横滑り時に冷却対象物に係り合う突片を備えることを特徴とする冷却装置。
【００５８】
（付記５） 付記１に記載の冷却装置において、前記冷却対象物を変位不能に支持する支持体と、この支持体上に変位不能に配置されて、放熱部品の横滑り時に放熱部品に係り合う突片とをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【００５９】
（付記６） 付記１〜５のいずれかに記載の冷却装置において、前記熱伝導性流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれることを特徴とする冷却装置。
【００６０】
（付記７） 付記６に記載の冷却装置において、前記セラミック粒子および金属粒子はグリース中に分散することを特徴とする冷却装置。
【００６１】
（付記８） 付記１〜７のいずれかに記載の冷却装置において、前記横滑り規制機構は前記横滑りの範囲を規定することを特徴とする冷却装置。
【００６２】
（付記９） 付記１〜８のいずれかに記載の冷却装置において、前記放熱部品は、前記垂直方向に立ち上がるフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、できる限り小さな押し付け力で冷却対象物の表面に満遍なく放熱部品は接触し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る冷却装置の外観を概略的に示す電子部品実装基板の斜視図である。
【図２】 図１の２−２線に沿った拡大部分断面図である。
【図３】 変位規制機構の構成を概略的に示す拡大垂直断面図である。
【図４】 電子部品上にヒートシンクを搭載する場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図５】 電子部品およびヒートシンクに枠部材を装着する場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図６】 電子部品およびヒートシンクから枠部材を取り外す場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図７】 電子部品からヒートシンクを離脱させる場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図９】 ヒートシンクから枠部材を離脱させる場面を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１０】 電子部品からヒートシンクを離脱させる場面を示すプリント配線基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１２】 本発明の第４実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１３】 本発明の第５実施形態に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１４】 第５実施形態の変形例に係る冷却装置を示す電子部品実装基板の拡大部分垂直断面図である。
【図１５】 剥離機構の構成を概略的に示す電子部品およびヒートシンクの拡大部分垂直断面図である。
【符号の説明】
１３ 冷却装置、１３ａ〜１３ｄ 冷却装置、１４ 放熱部品としてのヒートシンク、１４ｂ フィン、１６ 横滑り規制機構としての枠体すなわち枠部材、１８ 対向面、１９ 冷却対象物としての電子部品、２３ 熱伝導性流動体としてのサーマルグリース、３１ 横滑り規制機構としての枠体すなわち枠部材、４１ 横滑り規制機構としての突片、４３ 横滑り規制機構としての突片、４５ 横滑り規制機構としての突片。
Claims (15)
- 対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれる熱伝導性流動体と、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して冷却対象物の表面に直交する垂直方向に相対的に変位し、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する枠体とを備えることを特徴とする冷却装置。
- 請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導性流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれることを特徴とする冷却装置。
- 請求項２に記載の冷却装置において、前記セラミック粒子および金属粒子はグリース中に分散することを特徴とする冷却装置。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置において、前記枠体は前記横滑りの範囲を規定することを特徴とする冷却装置。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置において、前記放熱部品は、前記垂直方向に立ち上がるフィンを備えることを特徴とする冷却装置。
- 電子部品と、対向面で電子部品の表面に受け止められる放熱部品と、電子部品の表面および対向面の間に挟み込まれる熱伝導性流動体と、電子部品および放熱部品の周囲を囲み、電子部品および放熱部品に対して電子部品の表面に直交する垂直方向に相対的に変位し、電子部品の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する枠体とを備えることを特徴とする電子部品実装基板。
- 請求項６に記載の電子部品実装基板において、前記熱伝導性流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれることを特徴とする電子部品実装基板。
- 請求項７に記載の電子部品実装基板において、前記セラミック粒子および金属粒子はグリース中に分散することを特徴とする電子部品実装基板。
- 請求項６〜８のいずれかに記載の電子部品実装基板において、前記枠体は前記横滑りの範囲を規定することを特徴とする電子部品実装基板。
- 請求項６〜９のいずれかに記載の電子部品実装基板において、前記放熱部品は、前記垂直方向に立ち上がるフィンを備えることを特徴とする電子部品実装基板。
- 対向面で冷却対象物の表面に受け止められる放熱部品と、冷却対象物の表面および対向面の間に挟み込まれる熱伝導性流動体と、冷却対象物および放熱部品の周囲を囲み、冷却対象物および放熱部品に対して冷却対象物の表面に直交する垂直方向に相対的に変位し、冷却対象物の表面に沿った放熱部品の横滑りを制限する枠体とを備えることを特徴とするコンピュータシステム。
- 請求項１１に記載のコンピュータシステムにおいて、前記熱伝導性流動体にはセラミック粒子および金属粒子の少なくともいずれか一方が含まれることを特徴とするコンピュータシステム。
- 請求項１２に記載のコンピュータシステムにおいて、前記セラミック粒子および金属粒子はグリース中に分散することを特徴とするコンピュータシステム。
- 請求項１１〜１３のいずれかに記載のコンピュータシステムにおいて、前記枠体は前記横滑りの範囲を規定することを特徴とするコンピュータシステム。
- 請求項１１〜１４のいずれかに記載のコンピュータシステムにおいて、前記放熱部品は、前記垂直方向に立ち上がるフィンを備えることを特徴とするコンピュータシステム。
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