JP2015026670A

JP2015026670A - 放熱装置

Info

Publication number: JP2015026670A
Application number: JP2013154387A
Authority: JP
Inventors: 利樹龍田; Toshiki Tatsuta; 石田　明; Akira Ishida; 明石田; 徹藤澤; Toru Fujisawa
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-05

Abstract

【課題】放熱効率を向上させる放熱装置を提供すること。【解決手段】筐体１０１の一つの壁体にグラファイトシート１０４が貼着され、グラファイトシート１０４は、平面方向に熱伝導率が高く、熱を平面方向に拡散する。半導体モジュール１０３には、この投影面積サイズと同一の大きさのグラファイトゴム１０５固定され、グラファイトゴム１０５は、平面方向よりも厚さ方向に熱伝導率が高く、半導体モジュール１０３から生じた熱を厚さ方向に伝導する。グラファイトゴム１０５とグラファイトシート１０４とは、互いに接しており、グラファイトシート１０４は、グラファイトゴム１０５から伝導された半導体モジュール１０３の熱を平面方向に拡散し、筐体１０１に伝導する。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体の放熱を行う放熱装置に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）等の半導体モジュール（発熱体）を自然空冷によって冷却する場合に、従来、市販の放熱シートを半導体モジュールと同一の投影面積サイズ以上に加工、配置し、筐体側に熱伝導を図り、冷却行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、発熱体に接触するように配置されたグラファイトシート（放熱シート）と、グラファイトシートに食い込んだ錐型の突起群を有するヒートシンク部材とを備える放熱構造が開示されている。

特開２００８−０７８５６４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示の放熱構造では、発熱体と放熱シートとが接する面積から生じる熱をヒートシンク部材に伝導させて、ヒートシンク部材から空気へ放熱しており、熱容量の大きいヒートシンク部材を有効に利用しきれていない。このため、さらなる放熱効率向上の余地がある。

本発明の目的は、放熱効率を向上させる放熱装置を提供することである。

本発明の放熱装置は、発熱部材と接し、平面方向より厚さ方向に熱伝導率が高い放熱ゴムと、前記放熱ゴムの厚さ方向と垂直に当該放熱ゴムと接する放熱シートと、前記放熱ゴムが接する面と反対側の面で前記放熱シートに接するヒートシンクと、を具備する構成を採る。

本発明によれば、放熱効率を向上させることができる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る放熱装置の構成を示す断面図、（ｂ）図１（ａ）に示した点線円内の拡大図本発明の実施の形態２に係る放熱装置の構成を示す斜視図本発明の実施の形態２に係る放熱装置の構成を示す分解斜視図半導体モジュールを実装する基板に放熱装置を取り付ける様子を示す図（ａ）本発明の実施の形態３に係る携帯端末の外観を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係る携帯端末の外観を示す正面図、（ｃ）図４（ｂ）のＡ−Ａ線断面図本発明の実施の形態３に係る携帯端末の分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る放熱装置１００の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した点線円内の拡大図である。ただし、図１では、基板１０２及び半導体モジュール１０３（発熱体に相当）も示す。

筐体１０１は、基板１０２及び基板１０２に実装された半導体モジュール１０３等を収容する。筐体１０１内の一つの壁体（例えば、金属カバー）にグラファイトシート１０４（放熱シートに相当）が接着剤または両面テープなどによって貼着されている。

グラファイトシート１０４は、平面方向に熱伝導率が高く、熱を平面方向（図中、矢印の方向）に拡散する。

半導体モジュール１０３には、この投影面積サイズと同一の大きさのグラファイトゴム１０５（放熱ゴムに相当）が接着剤または両面テープなどによって固定されている。

グラファイトゴム１０５は、平面方向よりも厚さ方向に熱伝導率が高く、半導体モジュール１０３から生じた熱を厚さ方向（図中、矢印の方向）に伝導する。また、グラファイトゴム１０５は、ＩＣまたはＣＰＵ等の半導体モジュール１０３の駆動周波数で発生する微小振動を吸収することができ、微小振動によるグラファイトシート１０４の劣化、及び、半導体モジュール端子の劣化を抑制することができる。

グラファイトシート１０４は、シート面がグラファイトゴム１０５の厚さ方向と垂直にグラファイトゴム１０５と接しており、グラファイトゴム１０５から伝導された半導体モジュール１０３の熱を平面方向に拡散し、筐体１０１に伝導する。

グラファイトゴム１０５及びグラファイトシート１０４は、グラファイトの結晶格子の向きによって熱伝導率の優れた方向性が生じる。本発明では、グラファイトゴム１０５は厚さ方向に、グラファイトシート１０４は平面方向に熱伝導率が高くなるように、結晶格子の向きが決められている。

このように、実施の形態１の放熱装置は、発熱体である半導体モジュールに、厚さ方向の熱伝導性に優れたグラファイトゴムを固定し、筐体内の一つの内壁に、平面方向の熱伝導性に優れたグラファイトシートを貼着し、グラファイトゴムと、グラファイトシートとが互いに接するように配置する。

これにより、半導体モジュールから発生した熱をグラファイトゴムが厚さ方向に伝導し、グラファイトゴムから伝導された熱をグラファイトシートが平面方向に拡散し、筐体に伝導することができ、放熱効率を向上させることができる。また、グラファイトゴムの弾性により、半導体モジュールの駆動周波数で発生する微小振動を吸収することができる。

（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る放熱装置２００の構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る放熱装置２００の構成を示す分解斜視図である。

冷却フィン２０１を有するヒートシンク２０２の底面に、グラファイトシート２０３が螺子止めされる。

グラファイトゴム２０４には、半導体モジュールの投影面積サイズと同一の大きさの底面を有するくぼみが形成されており、このグラファイトゴム２０４はグラファイトシート２０３に重ねてヒートシンク２０２に螺子止めされる。

図３に示すように、半導体モジュール１０３にグラファイトゴム２０４のくぼみを嵌合させることにより、一体化された放熱装置２００を簡易に取り付けることができる。また、半導体モジュール１０３とグラファイトゴム２０４との横ずれを防止することができる。

このように、実施の形態２の放熱装置では、冷却フィンを有するヒートシンクの底面をグラファイトシートで覆い、半導体モジュールの投影面積サイズと同一の大きさのくぼみが形成されたグラファイトゴムをグラファイトシートに重ねて固定する。これにより、一体化（キッド化）した放熱装置を用意することができ、放熱装置を簡易に取り付けることができる。

（実施の形態３）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る携帯端末３００の外観を示す斜視図、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る携帯端末３００の外観を示す正面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図５は、本発明の実施の形態３に係る携帯端末３００の分解斜視図である。

筐体３０１内の背面側壁体には、グラファイトシート１０４が接着剤または両面テープなどによって貼着されている。

半導体モジュール１０３には、この投影面積サイズと同一の大きさのグラファイトゴム１０５が接着剤または両面テープなどによって固定されている。

グラファイトシート１０４は、シート面がグラファイトゴム１０５の厚さ方向と垂直にグラファイトゴム１０５と接しており、グラファイトゴム１０５から伝導された半導体モジュール１０３の熱を平面方向に拡散し、筐体３０１の背面に伝導する。

筐体３０１背面の外側は、蛇腹状の凹凸が形成されており、その断面は図３（ｃ）に示すように波状形状に形成されている。これにより、筐体３０１表面が空気と接する表面積を大きくし、放熱効率を向上させることができる。また、ユーザが携帯端末を把持する際、滑りにくく、持ちやすいという効果を得ることができる。

このように、実施の形態３の携帯端末では、筐体背面の外側に蛇腹状の凹凸を形成し、筐体内の背面側壁体にグラファイトシートを貼着し、発熱体である半導体モジュールにグラファイトゴムを固定し、グラファイトゴムと、グラファイトシートとが互いに接するように配置する。

これにより、筐体背面の表面積を大きくし、半導体モジュールから発生した熱を筐体から空気に効率良く伝導することができ、放熱効率を向上させることができる。

本発明にかかる放熱装置は、発熱体を有する電子機器、車両等に適用できる。

１００、２００放熱装置
１０１、３０１筐体
１０２基板
１０３半導体モジュール
１０４、２０３グラファイトシート
１０５、２０４グラファイトゴム
２０１冷却フィン
２０２ヒートシンク

Claims

発熱体と接し、平面方向より厚さ方向に熱伝導率が高い放熱ゴムと、
前記放熱ゴムの厚さ方向と垂直に当該放熱ゴムと接する放熱シートと、
前記放熱ゴムが接する面と反対側の面で前記放熱シートに接するヒートシンクと、
を具備する放熱装置。
前記放熱ゴムは、グラファイトゴムである、
請求項１に記載の放熱装置。
前記放熱ゴムは、前記発熱体の投影面積サイズと同一の大きさを有する、
請求項１または請求項２に記載の放熱装置。
前記放熱シートは、グラファイトシートである、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放熱装置。
前記ヒートシンクは、前記発熱体を収容する筐体の一つの壁体である、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放熱装置。
前記筐体の一つの壁体は、その外表面に蛇腹状の凹凸形状を有する、
請求項５に記載の放熱装置。
前記放熱ゴム、前記放熱シート及び前記ヒートシンクが一体化された、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の放熱装置。
前記放熱ゴムには、前記発熱体の投影面積サイズと同一の大きさの底面を有するくぼみが形成される、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の放熱装置。