ヒートシンクユニットおよびヒートシンク着脱判定方法
【課題】ヒートシンクが正しい位置に配されていない状態を検知することで、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避する。
【解決手段】ヒートシンクユニット１００は、電力消費により集積回路１１０に生じる熱を放熱するヒートシンク１１６と、ヒートシンクが、集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部１２２と、ヒートシンクが集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、判定が為される前よりも集積回路の電力消費を低減させる電源制御部１２８と、を備える。
【解決手段】ヒートシンクユニット１００は、電力消費により集積回路１１０に生じる熱を放熱するヒートシンク１１６と、ヒートシンクが、集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部１２２と、ヒートシンクが集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、判定が為される前よりも集積回路の電力消費を低減させる電源制御部１２８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路を放熱するヒートシンクを含むヒートシンクユニット、および、ヒートシンクの着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型、軽量化が進み、そのような電子機器を構成する集積回路も高集積化が望まれる。一方、そのような電子機器には、情報処理の高速化も望まれ、集積回路の発熱は軽視できなくなっている。このような発熱から集積回路を保護すべく、集積回路の周囲には集積回路を放熱するヒートシンクが設けられる。例えば、特許文献１には、中抜き突起形状の周壁に設けられた多孔に作動流体を流動させて放熱性能を向上する技術が示されている。
【０００３】
電子機器では、上述したヒートシンクによって放熱されることを前提に集積回路が設計される。したがって、何らかの原因でヒートシンクが脱落し、集積回路を十分に放熱できなくなると、集積回路がダメージを受ける（破壊される）場合がある。このようなヒートシンクの脱落を防止すべく、例えば、特許文献２には、集積回路チップと板状ヒートシンクとを切り欠きパターンで結合し、板状ヒートシンクの剥離や脱落を防止する技術が示され、特許文献３には、ヒートシンクをクリップによってＣＰＵの上面に押し付け、ヒートシンクを安定的に保持する技術が示されている。
【０００４】
また、集積回路のメンテナンスを考慮して、特許文献４には、ヒートシンクをコイルバネ付きネジで電子部品側に付勢し、ヒートシンクを電子部品に密着させながら、容易な着脱を可能にした技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１６３８８号公報
【特許文献２】特開平８−１７２１４５号公報
【特許文献３】特開２００２−２７１０６６号公報
【特許文献４】特開平５−２４３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術により、集積回路とヒートシンクとは強固に固定され、集積回路の放熱を安定して実行することができる。しかし、強固に固定されていても、集積回路やヒートシンクの配置によっては、電子機器が受ける衝撃によってヒートシンクが脱落する可能性がないとは言えない。また、他の部品との配置から、上述した技術を適用できず、ヒートシンクを十分に固定できない場合も生じ得る。
【０００７】
また、電子機器のメンテナンス時において、集積回路とヒートシンクを意図的に取り外す場合もある。メンテナンス終了後、電子機器を再度組み立てる際、作業者がヒートシンクの取り付けを失念した場合、意図せずヒートシンクが装着されていない状態が生じ、集積回路が過熱する事態が起こることとなる。上述した特許文献に記載の技術では、ヒートシンクの脱落そのものは防止できるものの、万が一の脱落や装着忘れに対応できないといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートシンクが正しい位置に配されていない状態を検知することで、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することが可能な、ヒートシンクユニットおよびヒートシンク着脱判定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は下記のヒートシンクユニットおよびヒートシンク着脱判定方法を提供するものである。
（１）電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部と、前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を低減させる電源制御部と、を備えることを特徴とするヒートシンクユニット。
（２）前記ヒートシンクは導電材料で構成され、前記集積回路を固定する基板と前記ヒートシンクとが複数点で電気的に接触することで、前記ヒートシンクを経由する閉回路が形成され、前記位置判定部は、前記閉回路の導通が切断されることで、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定することを特徴とする上記（１）に記載のヒートシンクユニット。
（３）前記集積回路は、主電源から電力の供給を受けて動作し、前記電源制御部は、前記主電源と異なる副電源から電力の供給を受けて動作し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記主電源と前記集積回路との電源ラインを切断することで前記集積回路の電力消費を低減させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のヒートシンクユニット。
（４）電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を、低減させることを特徴とするヒートシンク着脱判定方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒートシンクが正しい位置に配されていない状態を検知することで、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ヒートシンクユニットの電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】ヒートシンクユニットの外観を示す説明図である。
【図３】通電の有無を判定する手段を説明するための説明図である。
【図４】ヒートシンク着脱判定方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
電子機器には自己発熱する半導体が多く利用されているが、その中でも小型、高集積化が望まれる集積回路は特に処理負荷が高く、集積回路自体の発熱も軽視できない。このような集積回路を確実に放熱するため、ヒートシンクは、集積回路に可能な限り近い位置に設けられ、さらに、集積回路からの伝熱効率を向上すべく集積回路の露出面に放熱シート等を介し接触した状態で固定されている。
【００１４】
ところで、電子機器の定期検査や修理といったメンテナンスの際、作業者は、電子機器を分解し、内部の基板や集積回路単位で動作確認を行う場合がある。例えば、集積回路における各端子の電気的状態を確認しようとすると、その近傍に設けられたヒートシンクを取り外す必要が生じる。このような状況下で、作業者が、ヒートシンクを再度取り付けるのを失念したり、何らかの原因で、ヒートシンクが本来の位置に配されていない場合、集積回路が自己発熱し、ダメージを受けることとなる。
【００１５】
近年では、電子機器の高機能、多機能化に伴い、各集積回路の発熱量も飛躍的に増大しており、ヒートシンクが本来の位置に配されていない状態が生じると、それがたとえ短時間であっても、集積回路に与える影響は大きくなる。そこで、本実施形態のヒートシンクユニットは、たとえヒートシンクが本来の位置に配されていない場合であっても、その状態を検知し、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することを可能とする。以下、このような目的を達成可能なヒートシンクユニットについて詳述する。
【００１６】
（ヒートシンクユニット１００）
図１は、ヒートシンクユニット１００の電気的な構成を示した機能ブロック図であり、図２は、ヒートシンクユニット１００の外観を示す説明図である。特に図２（ａ）には、アッセンブリした状態の斜視図を、図２（ｂ）には、分解斜視図を示している。ただし、図２では、ヒートシンクユニット１００の主要な構造物のみを示し、他は省略している。ヒートシンクユニット１００は、集積回路１１０と、主電源１１２と、基板１１４と、ヒートシンク１１６と、ブラケット１１８と、放熱シート１２０と、位置判定部１２２と、報知部１２４と、副電源１２６と、電源制御部１２８とを含んで構成される。
【００１７】
集積回路（ＬＳＩ: Large Scale Integration）１１０は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)やＣＰＵ（Central Processing Unit）等、多数のトランジスタやその他の回路素子を集積し絶縁材料でモールドしたものである。本実施形態では、かかる集積回路１１０の発熱量が大きいものとして説明する。主電源１１２は、集積回路１１０を含む各回路素子に電力を供給する。基板１１４は、例えば、ガラスエポキシ等で構成されたリジッドな板状に形成されている。基板１１４においては、その内部に張られた銅箔が、基板１１４上に配置された集積回路１１０等の回路素子を接続する役割を果たす。ここでは、集積回路１１０がハンダ付け等によって基板１１４に固定されているとする。
【００１８】
ヒートシンク１１６は、アルミニウム合金や銅、セラミックスといった熱伝導性の高い材料で構成され、図２（ｂ）に示すように、図２（ｂ）中、上方向に向かって突出する、棒状の複数のフィン１１６ａが配置されている。ヒートシンク１１６は、後述する放熱シート１２０を介して、集積回路１１０に当接し、上記複数のフィン１１６ａを通じて、電力消費により集積回路１１０に生じる熱を放熱する。ブラケット１１８は、ヒートシンク１１６を固定支持すると共に、基板１１４に固定されて、ヒートシンク１１６と集積回路１１０との接触状態を維持させる。
【００１９】
かかるヒートシンクユニット１００の組み立て順を簡単に説明すると、まず、ヒートシンク１１６をブラケット１１８にビス止めし、集積回路１１０上に放熱シート１２０を重畳したら、ブラケット１１８の貫通孔に放熱シート１２０を嵌入させつつ、ブラケット１１８と基板１１４との孔位置を合わせる。最後に、ヒートシンク１１６が固定されたブラケット１１８を基板１１４にビス止めする。ここでは、低コスト化を図るべく、市販のヒートシンク１１６（例えば、７０ｍｍ×８０ｍｍ×２０ｍｍ）とブラケット１１８とを組み合わせているが、一体形成されたヒートシンクを用いることが可能なのは言うまでもない。また、ヒートシンク１１６およびブラケット１１８は、いずれもメンテナンス時に取り外すことが可能である。
【００２０】
放熱シート１２０は、熱伝導性の高いシリコン系の材料が用いられ、集積回路１１０で発生した熱をヒートシンク１１６に伝達する。放熱シート１２０は、弾性部材で形成され、ヒートシンク１１６の集積回路１１０への付勢力を吸収する。例えば、基板１１４の上面を基準として、集積回路１１０の高さが２ｍｍ、ブラケット１１８の上面、即ち、ヒートシンク１１６の下面の高さが３ｍｍであった場合に、その差分の１ｍｍより少し厚い１．５ｍｍの放熱シートを狭持して、集積回路１１０とヒートシンク１１６との伝熱抵抗を維持する。
【００２１】
位置判定部１２２は、図２（ａ）のように、ヒートシンク１１６が、集積回路１１０に対して放熱可能な位置、即ち、放熱シート１２０を介して集積回路１１０に当接している状態に配されているか否かを判定する。換言すれば、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０の放熱機能を十分に発揮しているか否かを判定している。このような判定手段としては、例えば、（１）通電の有無を判定する手段、（２）スイッチの押圧状態を判定する手段、（３）光の透過または反射状態を判定する手段が考えられる。
【００２２】
図３は、（１）通電の有無を判定する手段を説明するための説明図である。図３（ａ）は、基板１１４上の概略的な回路を、図３（ｂ）は、ブラケット１１８と基板１１４との接続部分の側面図を示している。ただし、図３では、ヒートシンクユニット１００のうち、通電の有無を判定する手段に関係する構成のみを示し、他は省略している。ヒートシンク１１６もしくはブラケット１１８は、上述したように、熱伝導性の高い部材であると同時に、導電材料で構成されているとする。
【００２３】
また、図３（ａ）に示すように、本実施形態では、ヒートシンク１１６と一体的に形成されたブラケット１１８が、ビス１１８ａを通じて、図３（ａ）中右側に位置している、基板１１４のグランドを示すグランドパターン１１４ａに接続されている。また、ブラケット１１８は、ビス１１８ｂを通じて基板１１４の検出パターン１１４ｂに接続されている。ただし、ブラケット１１８（ヒートシンク１１６）を取り付けていない状態では、グランドパターン１１４ａと検出パターン１１４ｂとは導通していない。
【００２４】
ブラケット１１８と基板１１４とは、図３（ｂ）に示すように、ブラケット１１８に設けられたねじ孔１１８ｃに、基板１１４に設けられた貫通孔１１４ｃを通じてビス１１８ｂを螺合することで固定される。このとき、基板１１４の両面に設けられた検出パターン１１４ｂのうち、ブラケット１１８側の検出パターン１１４ｂは、ビス１１８ｂに付勢されてブラケット１１８と直接導通し、ブラケット１１８と反対側の検出パターン１１４ｂは、ビス１１８ｂを通じてブラケット１１８と間接的に導通する。他のビスが位置する部位に関しても同様にブラケット１１８と基板１１４のパターンとが導通する。こうして、ブラケット１１８と基板１１４のパターンとの接触を確保できる。
【００２５】
また、図３（ａ）に示すように、検出パターン１１４ｂは、プルアップ抵抗１５０を介して副電源１２６に係る電源電圧パターン１１４ｄに接続されると共に、基板１１４の配線パターン１１４ｅを通じて後述する電源制御部１２８に接続されている。こうして、グランドパターン１１４ａ、ヒートシンク１１６と一体的に形成されたブラケット１１８、検出パターン１１４ｂ、配線パターン１１４ｅ、電源制御部１２８といった、ヒートシンク１１６を経由する閉回路が形成される。
【００２６】
ここでは、このような閉回路が位置判定部１２２として機能する。ブラケット１１８が基板１１４から離脱すると、即ち、ヒートシンク１１６が集積回路１１０から離脱すると、上記閉回路の導通が切断され、配線パターン１１４ｅの電圧がプルアップ抵抗１５０によって電源電圧になることで、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定する。ここでは、基板１１４にプリントされた各パターンを利用しているので、その信頼性は高く、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６の離脱を確実に把握することが可能となる。
【００２７】
また、（２）スイッチの押圧状態を判定する手段として、例えば、基板１１４における、ヒートシンク１１６が位置する部位に、位置判定部１２２としての押圧式のスイッチを設け、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されている間、常に、押圧式のスイッチが押止されるようにすることもできる。この場合、位置判定部１２２は押圧式のスイッチの押止状態が解除されたことをもって、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定する。
【００２８】
さらに、（３）光の透過または反射状態を判定する手段として、例えば、ヒートシンク１１６を跨いで発光素子と受光素子を対向して設け、ヒートシンク１１６が介在して光が遮蔽されていることでヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定したり、発光素子から出射された光がヒートシンク１１６で反射した光を受光素子で受光し、その反射が維持されていることでヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定することもできる。
【００２９】
報知部１２４は、ＬＥＤ等の光源で構成され、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない場合、点灯や点滅といった視覚的動作を通じて作業者にその旨報知する。副電源１２６は、主電源１１２と電力の供給対象を異にして設けられ、少なくとも電源制御部１２８に電力を供給する。ただし、主電源１１２および副電源１２６のグランドは共通である。かかる副電源１２６は、常時投入されていることが想定されている。したがって、電源制御部１２８は常に電力が供給されている状態になる。
【００３０】
電源制御部１２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）等のマイコンで構成され、ＲＯＭやＲＡＭと協働して、集積回路１１０、主電源１１２等を管理する。電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないとの判定が為される前よりも集積回路１１０の電力消費を低減させる。
【００３１】
具体的に、電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断することで集積回路１１０の電力消費を低減させる。このとき、集積回路１１０は主電源１１２から電力の供給を受けて動作しており、電源制御部１２８は、副電源１２６から電力の供給を受けて動作している。したがって、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断したとしても、電源制御部１２８への電力の供給は維持される。
【００３２】
かかる構成により、集積回路１１０自体は機能しなくなるものの、集積回路１１０からヒートシンク１１６が離脱した状態のままで集積回路１１０を動作し続けることがなくなり、作業者が近辺にいない場合であっても自動的かつ強制的に集積回路１１０への電力を断つので、自己発熱によるダメージを回避することが可能となる。
【００３３】
また、集積回路１１０が、省電力モード、即ち、集積回路１１０自体の消費電力を意図的に最小限に抑えるモードを有し、かつ、かかる省電力モードでは、ヒートシンク１１６が離脱した状態であってもダメージを受けないことが予め把握されている場合、電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定されると、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断する代わりに、集積回路１１０を省電力モードに変換することもできる。
【００３４】
かかる構成では、集積回路１１０を停止させなくて済むので、自己発熱によるダメージを回避するのみならず、集積回路１１０の電力を強制的に切断することによる弊害を回避することも可能となる。
【００３５】
以下、上述したヒートシンクユニット１００によってヒートシンク１１６の着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法を説明する。
【００３６】
（ヒートシンク着脱判定方法）
図４は、ヒートシンク着脱判定方法の流れを説明するためのフローチャートである。ヒートシンクユニット１００の位置判定部１２２は、常時、集積回路１１０を放熱するヒートシンク１１６が、集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する（Ｓ２００）。
【００３７】
そして、電源制御部１２８は、位置判定部１２２の判定を参照し（Ｓ２０２）、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定されれば（Ｓ２０２におけるＹＥＳ）、ステップＳ２００からの処理を繰り返し、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定されれば（Ｓ２０２におけるＮＯ）、集積回路１１０の電力消費を、判定が為される前より低減させ（Ｓ２０４）、ステップＳ２００に戻る。
【００３８】
以上説明したヒートシンクユニット１００およびヒートシンク着脱判定方法では、何らかの原因でヒートシンク１１６が正しい位置に配されていない場合に、その状態を検知し、集積回路１１０の発熱を抑制することで、自己発熱によって集積回路１１０がダメージを受けるのを回避することが可能となる。
【００３９】
また、コンピュータを、ヒートシンクユニット１００の電源制御部１２８として機能させるプログラムや当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４１】
例えば、上述した実施形態では、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない状態を、報知部１２４で報知する例を挙げて説明したが、当該ヒートシンクユニット１００が設けられた電子機器に液晶表示装置等の表示部が設けられている場合、その表示部を通じてＯＳＤ（On Screen Display）等により、その旨報知してもよい。このとき、表示部に画像を表示しているのがヒートシンク１１６の設置対象である集積回路１１０であったとしても、上述した省電力モードであれば、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない状態であることを報知できる。かかる構成により、作業者は、視覚的かつ具体的に、不具合の内容を把握することが可能となる。
【００４２】
さらに、当該ヒートシンクユニット１００が設けられた電子機器にスピーカ等の音声発生部が設けられている場合、その音声発生部を通じて報知してもよい。かかる構成によっても、作業者は、聴覚的かつ具体的に、不具合の内容を把握することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、集積回路を放熱するヒートシンクを含むヒートシンクユニット、および、ヒートシンクの着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１００ …ヒートシンクユニット
１１０ …集積回路
１１２ …主電源
１１４ …基板
１１６ …ヒートシンク
１１８ …ブラケット
１２０ …放熱シート
１２２ …位置判定部
１２４ …報知部
１２６ …副電源
１２８ …電源制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路を放熱するヒートシンクを含むヒートシンクユニット、および、ヒートシンクの着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型、軽量化が進み、そのような電子機器を構成する集積回路も高集積化が望まれる。一方、そのような電子機器には、情報処理の高速化も望まれ、集積回路の発熱は軽視できなくなっている。このような発熱から集積回路を保護すべく、集積回路の周囲には集積回路を放熱するヒートシンクが設けられる。例えば、特許文献１には、中抜き突起形状の周壁に設けられた多孔に作動流体を流動させて放熱性能を向上する技術が示されている。
【０００３】
電子機器では、上述したヒートシンクによって放熱されることを前提に集積回路が設計される。したがって、何らかの原因でヒートシンクが脱落し、集積回路を十分に放熱できなくなると、集積回路がダメージを受ける（破壊される）場合がある。このようなヒートシンクの脱落を防止すべく、例えば、特許文献２には、集積回路チップと板状ヒートシンクとを切り欠きパターンで結合し、板状ヒートシンクの剥離や脱落を防止する技術が示され、特許文献３には、ヒートシンクをクリップによってＣＰＵの上面に押し付け、ヒートシンクを安定的に保持する技術が示されている。
【０００４】
また、集積回路のメンテナンスを考慮して、特許文献４には、ヒートシンクをコイルバネ付きネジで電子部品側に付勢し、ヒートシンクを電子部品に密着させながら、容易な着脱を可能にした技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１６３８８号公報
【特許文献２】特開平８−１７２１４５号公報
【特許文献３】特開２００２−２７１０６６号公報
【特許文献４】特開平５−２４３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術により、集積回路とヒートシンクとは強固に固定され、集積回路の放熱を安定して実行することができる。しかし、強固に固定されていても、集積回路やヒートシンクの配置によっては、電子機器が受ける衝撃によってヒートシンクが脱落する可能性がないとは言えない。また、他の部品との配置から、上述した技術を適用できず、ヒートシンクを十分に固定できない場合も生じ得る。
【０００７】
また、電子機器のメンテナンス時において、集積回路とヒートシンクを意図的に取り外す場合もある。メンテナンス終了後、電子機器を再度組み立てる際、作業者がヒートシンクの取り付けを失念した場合、意図せずヒートシンクが装着されていない状態が生じ、集積回路が過熱する事態が起こることとなる。上述した特許文献に記載の技術では、ヒートシンクの脱落そのものは防止できるものの、万が一の脱落や装着忘れに対応できないといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートシンクが正しい位置に配されていない状態を検知することで、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することが可能な、ヒートシンクユニットおよびヒートシンク着脱判定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は下記のヒートシンクユニットおよびヒートシンク着脱判定方法を提供するものである。
（１）電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部と、前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を低減させる電源制御部と、を備えることを特徴とするヒートシンクユニット。
（２）前記ヒートシンクは導電材料で構成され、前記集積回路を固定する基板と前記ヒートシンクとが複数点で電気的に接触することで、前記ヒートシンクを経由する閉回路が形成され、前記位置判定部は、前記閉回路の導通が切断されることで、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定することを特徴とする上記（１）に記載のヒートシンクユニット。
（３）前記集積回路は、主電源から電力の供給を受けて動作し、前記電源制御部は、前記主電源と異なる副電源から電力の供給を受けて動作し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記主電源と前記集積回路との電源ラインを切断することで前記集積回路の電力消費を低減させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のヒートシンクユニット。
（４）電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を、低減させることを特徴とするヒートシンク着脱判定方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒートシンクが正しい位置に配されていない状態を検知することで、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ヒートシンクユニットの電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】ヒートシンクユニットの外観を示す説明図である。
【図３】通電の有無を判定する手段を説明するための説明図である。
【図４】ヒートシンク着脱判定方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
電子機器には自己発熱する半導体が多く利用されているが、その中でも小型、高集積化が望まれる集積回路は特に処理負荷が高く、集積回路自体の発熱も軽視できない。このような集積回路を確実に放熱するため、ヒートシンクは、集積回路に可能な限り近い位置に設けられ、さらに、集積回路からの伝熱効率を向上すべく集積回路の露出面に放熱シート等を介し接触した状態で固定されている。
【００１４】
ところで、電子機器の定期検査や修理といったメンテナンスの際、作業者は、電子機器を分解し、内部の基板や集積回路単位で動作確認を行う場合がある。例えば、集積回路における各端子の電気的状態を確認しようとすると、その近傍に設けられたヒートシンクを取り外す必要が生じる。このような状況下で、作業者が、ヒートシンクを再度取り付けるのを失念したり、何らかの原因で、ヒートシンクが本来の位置に配されていない場合、集積回路が自己発熱し、ダメージを受けることとなる。
【００１５】
近年では、電子機器の高機能、多機能化に伴い、各集積回路の発熱量も飛躍的に増大しており、ヒートシンクが本来の位置に配されていない状態が生じると、それがたとえ短時間であっても、集積回路に与える影響は大きくなる。そこで、本実施形態のヒートシンクユニットは、たとえヒートシンクが本来の位置に配されていない場合であっても、その状態を検知し、自己発熱によって集積回路がダメージを受けるのを回避することを可能とする。以下、このような目的を達成可能なヒートシンクユニットについて詳述する。
【００１６】
（ヒートシンクユニット１００）
図１は、ヒートシンクユニット１００の電気的な構成を示した機能ブロック図であり、図２は、ヒートシンクユニット１００の外観を示す説明図である。特に図２（ａ）には、アッセンブリした状態の斜視図を、図２（ｂ）には、分解斜視図を示している。ただし、図２では、ヒートシンクユニット１００の主要な構造物のみを示し、他は省略している。ヒートシンクユニット１００は、集積回路１１０と、主電源１１２と、基板１１４と、ヒートシンク１１６と、ブラケット１１８と、放熱シート１２０と、位置判定部１２２と、報知部１２４と、副電源１２６と、電源制御部１２８とを含んで構成される。
【００１７】
集積回路（ＬＳＩ: Large Scale Integration）１１０は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)やＣＰＵ（Central Processing Unit）等、多数のトランジスタやその他の回路素子を集積し絶縁材料でモールドしたものである。本実施形態では、かかる集積回路１１０の発熱量が大きいものとして説明する。主電源１１２は、集積回路１１０を含む各回路素子に電力を供給する。基板１１４は、例えば、ガラスエポキシ等で構成されたリジッドな板状に形成されている。基板１１４においては、その内部に張られた銅箔が、基板１１４上に配置された集積回路１１０等の回路素子を接続する役割を果たす。ここでは、集積回路１１０がハンダ付け等によって基板１１４に固定されているとする。
【００１８】
ヒートシンク１１６は、アルミニウム合金や銅、セラミックスといった熱伝導性の高い材料で構成され、図２（ｂ）に示すように、図２（ｂ）中、上方向に向かって突出する、棒状の複数のフィン１１６ａが配置されている。ヒートシンク１１６は、後述する放熱シート１２０を介して、集積回路１１０に当接し、上記複数のフィン１１６ａを通じて、電力消費により集積回路１１０に生じる熱を放熱する。ブラケット１１８は、ヒートシンク１１６を固定支持すると共に、基板１１４に固定されて、ヒートシンク１１６と集積回路１１０との接触状態を維持させる。
【００１９】
かかるヒートシンクユニット１００の組み立て順を簡単に説明すると、まず、ヒートシンク１１６をブラケット１１８にビス止めし、集積回路１１０上に放熱シート１２０を重畳したら、ブラケット１１８の貫通孔に放熱シート１２０を嵌入させつつ、ブラケット１１８と基板１１４との孔位置を合わせる。最後に、ヒートシンク１１６が固定されたブラケット１１８を基板１１４にビス止めする。ここでは、低コスト化を図るべく、市販のヒートシンク１１６（例えば、７０ｍｍ×８０ｍｍ×２０ｍｍ）とブラケット１１８とを組み合わせているが、一体形成されたヒートシンクを用いることが可能なのは言うまでもない。また、ヒートシンク１１６およびブラケット１１８は、いずれもメンテナンス時に取り外すことが可能である。
【００２０】
放熱シート１２０は、熱伝導性の高いシリコン系の材料が用いられ、集積回路１１０で発生した熱をヒートシンク１１６に伝達する。放熱シート１２０は、弾性部材で形成され、ヒートシンク１１６の集積回路１１０への付勢力を吸収する。例えば、基板１１４の上面を基準として、集積回路１１０の高さが２ｍｍ、ブラケット１１８の上面、即ち、ヒートシンク１１６の下面の高さが３ｍｍであった場合に、その差分の１ｍｍより少し厚い１．５ｍｍの放熱シートを狭持して、集積回路１１０とヒートシンク１１６との伝熱抵抗を維持する。
【００２１】
位置判定部１２２は、図２（ａ）のように、ヒートシンク１１６が、集積回路１１０に対して放熱可能な位置、即ち、放熱シート１２０を介して集積回路１１０に当接している状態に配されているか否かを判定する。換言すれば、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０の放熱機能を十分に発揮しているか否かを判定している。このような判定手段としては、例えば、（１）通電の有無を判定する手段、（２）スイッチの押圧状態を判定する手段、（３）光の透過または反射状態を判定する手段が考えられる。
【００２２】
図３は、（１）通電の有無を判定する手段を説明するための説明図である。図３（ａ）は、基板１１４上の概略的な回路を、図３（ｂ）は、ブラケット１１８と基板１１４との接続部分の側面図を示している。ただし、図３では、ヒートシンクユニット１００のうち、通電の有無を判定する手段に関係する構成のみを示し、他は省略している。ヒートシンク１１６もしくはブラケット１１８は、上述したように、熱伝導性の高い部材であると同時に、導電材料で構成されているとする。
【００２３】
また、図３（ａ）に示すように、本実施形態では、ヒートシンク１１６と一体的に形成されたブラケット１１８が、ビス１１８ａを通じて、図３（ａ）中右側に位置している、基板１１４のグランドを示すグランドパターン１１４ａに接続されている。また、ブラケット１１８は、ビス１１８ｂを通じて基板１１４の検出パターン１１４ｂに接続されている。ただし、ブラケット１１８（ヒートシンク１１６）を取り付けていない状態では、グランドパターン１１４ａと検出パターン１１４ｂとは導通していない。
【００２４】
ブラケット１１８と基板１１４とは、図３（ｂ）に示すように、ブラケット１１８に設けられたねじ孔１１８ｃに、基板１１４に設けられた貫通孔１１４ｃを通じてビス１１８ｂを螺合することで固定される。このとき、基板１１４の両面に設けられた検出パターン１１４ｂのうち、ブラケット１１８側の検出パターン１１４ｂは、ビス１１８ｂに付勢されてブラケット１１８と直接導通し、ブラケット１１８と反対側の検出パターン１１４ｂは、ビス１１８ｂを通じてブラケット１１８と間接的に導通する。他のビスが位置する部位に関しても同様にブラケット１１８と基板１１４のパターンとが導通する。こうして、ブラケット１１８と基板１１４のパターンとの接触を確保できる。
【００２５】
また、図３（ａ）に示すように、検出パターン１１４ｂは、プルアップ抵抗１５０を介して副電源１２６に係る電源電圧パターン１１４ｄに接続されると共に、基板１１４の配線パターン１１４ｅを通じて後述する電源制御部１２８に接続されている。こうして、グランドパターン１１４ａ、ヒートシンク１１６と一体的に形成されたブラケット１１８、検出パターン１１４ｂ、配線パターン１１４ｅ、電源制御部１２８といった、ヒートシンク１１６を経由する閉回路が形成される。
【００２６】
ここでは、このような閉回路が位置判定部１２２として機能する。ブラケット１１８が基板１１４から離脱すると、即ち、ヒートシンク１１６が集積回路１１０から離脱すると、上記閉回路の導通が切断され、配線パターン１１４ｅの電圧がプルアップ抵抗１５０によって電源電圧になることで、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定する。ここでは、基板１１４にプリントされた各パターンを利用しているので、その信頼性は高く、位置判定部１２２は、ヒートシンク１１６の離脱を確実に把握することが可能となる。
【００２７】
また、（２）スイッチの押圧状態を判定する手段として、例えば、基板１１４における、ヒートシンク１１６が位置する部位に、位置判定部１２２としての押圧式のスイッチを設け、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されている間、常に、押圧式のスイッチが押止されるようにすることもできる。この場合、位置判定部１２２は押圧式のスイッチの押止状態が解除されたことをもって、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定する。
【００２８】
さらに、（３）光の透過または反射状態を判定する手段として、例えば、ヒートシンク１１６を跨いで発光素子と受光素子を対向して設け、ヒートシンク１１６が介在して光が遮蔽されていることでヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定したり、発光素子から出射された光がヒートシンク１１６で反射した光を受光素子で受光し、その反射が維持されていることでヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定することもできる。
【００２９】
報知部１２４は、ＬＥＤ等の光源で構成され、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない場合、点灯や点滅といった視覚的動作を通じて作業者にその旨報知する。副電源１２６は、主電源１１２と電力の供給対象を異にして設けられ、少なくとも電源制御部１２８に電力を供給する。ただし、主電源１１２および副電源１２６のグランドは共通である。かかる副電源１２６は、常時投入されていることが想定されている。したがって、電源制御部１２８は常に電力が供給されている状態になる。
【００３０】
電源制御部１２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）等のマイコンで構成され、ＲＯＭやＲＡＭと協働して、集積回路１１０、主電源１１２等を管理する。電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないとの判定が為される前よりも集積回路１１０の電力消費を低減させる。
【００３１】
具体的に、電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断することで集積回路１１０の電力消費を低減させる。このとき、集積回路１１０は主電源１１２から電力の供給を受けて動作しており、電源制御部１２８は、副電源１２６から電力の供給を受けて動作している。したがって、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断したとしても、電源制御部１２８への電力の供給は維持される。
【００３２】
かかる構成により、集積回路１１０自体は機能しなくなるものの、集積回路１１０からヒートシンク１１６が離脱した状態のままで集積回路１１０を動作し続けることがなくなり、作業者が近辺にいない場合であっても自動的かつ強制的に集積回路１１０への電力を断つので、自己発熱によるダメージを回避することが可能となる。
【００３３】
また、集積回路１１０が、省電力モード、即ち、集積回路１１０自体の消費電力を意図的に最小限に抑えるモードを有し、かつ、かかる省電力モードでは、ヒートシンク１１６が離脱した状態であってもダメージを受けないことが予め把握されている場合、電源制御部１２８は、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定されると、主電源１１２と集積回路１１０との電源ラインを切断する代わりに、集積回路１１０を省電力モードに変換することもできる。
【００３４】
かかる構成では、集積回路１１０を停止させなくて済むので、自己発熱によるダメージを回避するのみならず、集積回路１１０の電力を強制的に切断することによる弊害を回避することも可能となる。
【００３５】
以下、上述したヒートシンクユニット１００によってヒートシンク１１６の着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法を説明する。
【００３６】
（ヒートシンク着脱判定方法）
図４は、ヒートシンク着脱判定方法の流れを説明するためのフローチャートである。ヒートシンクユニット１００の位置判定部１２２は、常時、集積回路１１０を放熱するヒートシンク１１６が、集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する（Ｓ２００）。
【００３７】
そして、電源制御部１２８は、位置判定部１２２の判定を参照し（Ｓ２０２）、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていると判定されれば（Ｓ２０２におけるＹＥＳ）、ステップＳ２００からの処理を繰り返し、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていないと判定されれば（Ｓ２０２におけるＮＯ）、集積回路１１０の電力消費を、判定が為される前より低減させ（Ｓ２０４）、ステップＳ２００に戻る。
【００３８】
以上説明したヒートシンクユニット１００およびヒートシンク着脱判定方法では、何らかの原因でヒートシンク１１６が正しい位置に配されていない場合に、その状態を検知し、集積回路１１０の発熱を抑制することで、自己発熱によって集積回路１１０がダメージを受けるのを回避することが可能となる。
【００３９】
また、コンピュータを、ヒートシンクユニット１００の電源制御部１２８として機能させるプログラムや当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４１】
例えば、上述した実施形態では、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない状態を、報知部１２４で報知する例を挙げて説明したが、当該ヒートシンクユニット１００が設けられた電子機器に液晶表示装置等の表示部が設けられている場合、その表示部を通じてＯＳＤ（On Screen Display）等により、その旨報知してもよい。このとき、表示部に画像を表示しているのがヒートシンク１１６の設置対象である集積回路１１０であったとしても、上述した省電力モードであれば、ヒートシンク１１６が集積回路１１０に対して放熱可能な位置に配されていない状態であることを報知できる。かかる構成により、作業者は、視覚的かつ具体的に、不具合の内容を把握することが可能となる。
【００４２】
さらに、当該ヒートシンクユニット１００が設けられた電子機器にスピーカ等の音声発生部が設けられている場合、その音声発生部を通じて報知してもよい。かかる構成によっても、作業者は、聴覚的かつ具体的に、不具合の内容を把握することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、集積回路を放熱するヒートシンクを含むヒートシンクユニット、および、ヒートシンクの着脱を判定するヒートシンク着脱判定方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１００ …ヒートシンクユニット
１１０ …集積回路
１１２ …主電源
１１４ …基板
１１６ …ヒートシンク
１１８ …ブラケット
１２０ …放熱シート
１２２ …位置判定部
１２４ …報知部
１２６ …副電源
１２８ …電源制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクと、
前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部と、
前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を低減させる電源制御部と、
を備えることを特徴とするヒートシンクユニット。
【請求項２】
前記ヒートシンクは導電材料で構成され、前記集積回路を固定する基板と前記ヒートシンクとが複数点で電気的に接触することで、前記ヒートシンクを経由する閉回路が形成され、
前記位置判定部は、前記閉回路の導通が切断されることで、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクユニット。
【請求項３】
前記集積回路は、主電源から電力の供給を受けて動作し、
前記電源制御部は、前記主電源と異なる副電源から電力の供給を受けて動作し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記主電源と前記集積回路との電源ラインを切断することで前記集積回路の電力消費を低減させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンクユニット。
【請求項４】
電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定し、
前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を、低減させることを特徴とするヒートシンク着脱判定方法。
【請求項１】
電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクと、
前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定する位置判定部と、
前記ヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を低減させる電源制御部と、
を備えることを特徴とするヒートシンクユニット。
【請求項２】
前記ヒートシンクは導電材料で構成され、前記集積回路を固定する基板と前記ヒートシンクとが複数点で電気的に接触することで、前記ヒートシンクを経由する閉回路が形成され、
前記位置判定部は、前記閉回路の導通が切断されることで、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクユニット。
【請求項３】
前記集積回路は、主電源から電力の供給を受けて動作し、
前記電源制御部は、前記主電源と異なる副電源から電力の供給を受けて動作し、前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記主電源と前記集積回路との電源ラインを切断することで前記集積回路の電力消費を低減させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンクユニット。
【請求項４】
電力消費により集積回路に生じる熱を放熱するヒートシンクが、前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されているか否かを判定し、
前記ヒートシンクが前記集積回路に対して放熱可能な位置に配されていないと判定された場合、前記判定が為される前よりも、前記集積回路の電力消費を、低減させることを特徴とするヒートシンク着脱判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１０１４８（Ｐ２０１３−１１０１４８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１４８６（Ｐ２０１１−２５１４８６）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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