JP2007324334A - Heat-conductive grease and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱体と放熱部材との間に充填して使用する熱伝導性グリースに関する。さらに本発明は、例えば発熱するCPUとヒートシンクとの間を熱伝導性グリースによって熱的に接続するようにした電子機器に関する。 The present invention relates to a thermally conductive grease used by being filled between a heating element and a heat radiating member. Furthermore, the present invention relates to an electronic device in which, for example, a heat generating CPU and a heat sink are thermally connected by a heat conductive grease.
例えばポータブルコンピュータのような電子機器は、CPUが発する熱を放出するヒートシンクを備えている。CPUの放熱性能を高めるためには、CPUからヒートシンクに至る熱伝導経路の熱抵抗を小さく抑えて、CPUの熱を効率良くヒートシンクに伝えることが必要となる。 For example, an electronic device such as a portable computer includes a heat sink that emits heat generated by the CPU. In order to increase the heat dissipation performance of the CPU, it is necessary to efficiently transfer the heat of the CPU to the heat sink by suppressing the thermal resistance of the heat conduction path from the CPU to the heat sink.
このことから、従来の電子機器では、CPUとヒートシンクとの間に熱伝導性グリースを充填し、この熱伝導性グリースを介してCPUとヒートシンクとの間を熱的に接続している。 For this reason, in a conventional electronic device, a thermal conductive grease is filled between the CPU and the heat sink, and the CPU and the heat sink are thermally connected via the thermal conductive grease.
熱伝導性グリースは、例えばCPUの表面にディスペンサによって塗布され、この塗布後にCPUの上にヒートシンクを重ね合わせることで、CPUとヒートシンクとの間に充填される。さらに、ヒートシンクは、CPUが実装されたプリント配線板の上に固定されるために、熱伝導性グリースは、CPUとヒートシンクとの間で適度に加圧されるようになっている。 The thermally conductive grease is applied to the surface of the CPU by a dispenser, for example, and after this application, the heat sink is overlaid on the CPU to fill the space between the CPU and the heat sink. Further, since the heat sink is fixed on the printed wiring board on which the CPU is mounted, the heat conductive grease is appropriately pressed between the CPU and the heat sink.
ところで、CPUからヒートシンクへの熱伝導性を高める手立てとしては、熱伝導性グリースの固有の熱伝導率を高めたり、あるいは熱伝導性グリースの熱抵抗を小さく抑えることが知られている。現段階で熱抵抗が最も小さい熱伝導性グリースの一例としては、例えば信越化学工業(株)のX23−7804Bが掲げられ、その熱抵抗値は0.05℃/Wとなっている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、現段階で最も熱抵抗が小さく、最高の熱特性を有する熱伝導性グリースは、常温状態での粘度が400Pa・sと高くなっている。このため、熱伝導性グリースが高粘度で扱い難いものとなり、特に熱伝導性グリースをCPUに塗布する際に、ディスペンサのような自動塗布機を用いることができなくなる。 However, the thermal conductive grease having the lowest thermal resistance and the highest thermal characteristics at the present stage has a viscosity as high as 400 Pa · s at room temperature. For this reason, the heat conductive grease has a high viscosity and is difficult to handle. In particular, when the heat conductive grease is applied to the CPU, an automatic applicator such as a dispenser cannot be used.
したがって、熱伝導性グリースの効率のよい塗布作業を行う上での妨げとなり、大量生産に不向きとなるといった不具合がある。 Therefore, there is a problem that it becomes an obstacle to performing an efficient application work of the heat conductive grease and is not suitable for mass production.
本発明の目的は、長期に亘って良好な熱伝導性能を維持することができ、しかも、適正な粘度で取り扱いが容易となり、生産性の向上に寄与する熱伝導性グリースを得ることにある。 An object of the present invention is to obtain a heat conductive grease that can maintain good heat conduction performance over a long period of time and that can be easily handled with an appropriate viscosity and contributes to an improvement in productivity.
本発明の他の目的は、発熱体の熱を長期に亘り効率良く放熱部材に伝えることができ、しかも、熱伝導性グリースの取り扱いが容易となり、生産性が向上する電子機器を得ることにある。 Another object of the present invention is to obtain an electronic device that can efficiently transmit heat of a heating element to a heat radiating member over a long period of time, and that makes it easy to handle thermally conductive grease, thereby improving productivity. .
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る熱伝導性グリースは、
(1)発熱体と放熱部材との間で2×105 Pa以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が0.05℃/Wであり、
(2)常温時における粘度が100Pa・s以上、300Pa・s以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み/面積で規定される値が0.6/m以下であること、を特徴としている。
In order to achieve the above object, a thermally conductive grease according to one embodiment of the present invention includes:
(1) The upper limit value of the thermal resistance when a pressure of 2 × 10 5 Pa or more is applied between the heating element and the heat dissipation member is 0.05 ° C./W,
(2) The viscosity at normal temperature is in the range of 100 Pa · s to 300 Pa · s,
(3) The value defined by the thickness / area when filled between the heating element and the heat radiating member is 0.6 / m or less.
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、
筐体と、上記筐体内に収容される発熱体と、上記発熱体の熱を放出する放熱部材と、上記発熱体と上記放熱部材との間に充填され、上記発熱体と上記放熱部材とを熱的に接続する熱伝導性グリースと、を備えている。
上記熱伝導性グリースは、
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で2×105 Pa以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が0.05℃/Wであり、
(2)常温時における粘度が100Pa・s以上、300Pa・s以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み/面積で規定される値が0.6/m以下であること、を特徴としている。
In order to achieve the above object, an electronic apparatus according to one aspect of the present invention provides:
A casing, a heating element housed in the casing, a heat radiating member that releases heat of the heating element, a space between the heat generating element and the heat radiating member, and the heat generating element and the heat radiating member And thermally conductive grease for thermal connection.
The above thermal conductive grease
(1) The upper limit value of the thermal resistance when pressurized by applying a load of 2 × 10 5 Pa or more between the heating element and the heat radiating member is 0.05 ° C./W,
(2) The viscosity at normal temperature is in the range of 100 Pa · s to 300 Pa · s,
(3) The value defined by the thickness / area when filled between the heating element and the heat radiating member is 0.6 / m or less.
本発明によれば、時間の経過に伴う熱抵抗の増大を防止でき、熱伝導グリースの熱伝導性能を良好に維持することができる。しかも、熱伝導グリースの取り扱いが容易となって、熱伝導性グリースを塗布する際の作業性を改善できる。 According to the present invention, it is possible to prevent an increase in thermal resistance with the passage of time, and it is possible to favorably maintain the thermal conductivity performance of the thermal grease. In addition, handling of the thermal conductive grease becomes easy, and workability when applying the thermal conductive grease can be improved.
以下本発明の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings applied to a portable computer.
図1は、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ1を開示している。ポータブルコンピュータ1は、本体ユニット2とディスプレイユニット3とを備えている。本体ユニット2は、偏平な第1の筐体4を有し、この第1の筐体4の上面にキーボード5が配置されている。
FIG. 1 discloses a portable computer 1 which is an example of an electronic apparatus. The portable computer 1 includes a
ディスプレイユニット3は、偏平な第2の筐体6と液晶表示パネル7とを備えている。液晶表示パネル7は、スクリーン7aを有するとともに、第2の筐体6に収容されている。スクリーン7aは、第2の筐体6の前面に開けた開口部8を通じてポータブルコンピュータ1の外に露出している。
The
ディスプレイユニット3は、第1の筐体4の後端部に図示しないヒンジを介して支持されている。このため、ディスプレイユニット3は、キーボード5を上から覆うように本体ユニット2の上に横たわる閉じ位置と、キーボード5やスクリーン7aを露出させるように本体ユニット2から起立する開き位置との間で回動可能となっている。
The
図2に示すように、第1の筐体4は、プリント配線板10を収容している。プリント配線板10の上面にCPUソケット11が実装されている。CPUソケット11は、CPU12を支持している。CPU12は、発熱体の一例であり、第1の筐体4に収容されている。
As shown in FIG. 2, the
図3に概略的に示すように、CPU12は、ベース基板13とICチップ14とを有している。ベース基板13は、図示しない複数のピンを介してCPUソケット11に支持されている。ICチップ14は、ベース基板13の上面の中央部に実装されている。ICチップ14は、例えば処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために積極的な放熱を必要としている。
As schematically shown in FIG. 3, the
プリント配線板10の上面に放熱部材としての金属製ヒートシンク15が取り付けられている。ヒートシンク15は、例えばCPU12よりも一回り大きな四角い板状であり、その四つの角部に位置する脚部16がねじ17を介してプリント配線板10に固定されている。
A
ヒートシンク15は、平坦な受熱面18と複数の放熱フィン19とを有している。受熱面18は、CPU12を上方から覆うとともに、その中央部がICチップ14と向かい合っている。放熱フィン19は、受熱面18の反対側に位置するとともに、ヒートシンク15から突出している。
The
図3に示すように、発熱するICチップ14の表面とヒートシンク15の受熱面18との間に熱伝導性グリース20が充填されている。熱伝導性グリース20は、例えばICチップ14の表面に塗布した後、ヒートシンク15をプリント配線板10の上面に固定することで、ICチップ14の表面と受熱面18との間に介在される。これにより、ICチップ14とヒートシンク15とが熱伝導性グリース20を介して熱的に接続される。
As shown in FIG. 3, a thermally
熱伝導性グリース20は、電気絶縁性を有する熱伝導性の基材と熱伝導性フィラーとを主成分とするものである。基材としては、例えばシリコーン油を用いることができる。シリコーン油の熱伝導率は、一般的に0.2以下となっている。
The thermally
熱伝導性フィラーとしては、例えば酸化アルミニウムなどの金属酸化物やセラミックの粒子を用いることができる。熱伝導性フィラーは、基材に対して所定の比率で配合されており、一般的に熱伝導性フィラーの配合率の限界は、95%となっている。 As the thermally conductive filler, for example, metal oxide such as aluminum oxide or ceramic particles can be used. The thermally conductive filler is blended at a predetermined ratio with respect to the base material, and generally the limit of the blending ratio of the thermally conductive filler is 95%.
本実施の形態によると、熱伝導性グリース20は、ICチップ14の表面とヒートシンク15の受熱面18との間に充填した時に、2×105以上の荷重を受けている。この荷重を熱伝導性グリース20に付加することで、熱伝導性グリース20の熱抵抗の上限値は、現時点での最高性能である0.05℃/Wに規定されている。
According to the present embodiment, the thermally
さらに、熱伝導性グリース20は、常温時での粘度を100〜300Pa・sの範囲内に規定することが望ましい。熱伝導性グリース20の粘度が100Pa・s未満では、例えば熱伝導性グリース20をICチップ14に塗布した直後にICチップ14を垂直に起立させた時に、熱伝導性グリース20が重力の影響を受けて垂れてしまい、ICチップ14の上に止まることができなくなる。
Furthermore, it is desirable that the heat
熱伝導グリース20の粘度が300Pa・sを上回ると、熱伝導性グリース20の粘り気が強くなり、ICチップ14の上に塗布し難くなる。言い換えると、熱伝導性グリース20が高粘度となって、ICチップ14に塗布するに際して扱い難いものとなり、特にディスペンサのような自動塗布機を用いて塗布することができなくなる。
When the viscosity of the thermal
このことから、例えば熱伝導性フィラーの充填率を固定して考えた時に、基材として熱伝導率の高い低粘度のシリコーン油を用いたり、あるいは熱伝導性フィラーの充填率を基材の粘度との兼ね合いにおいて適宜変更することで、熱伝導性グリース20の粘度を上記範囲内に調整している。
For this reason, for example, when the filling rate of the thermally conductive filler is fixed, a low-viscosity silicone oil with a high thermal conductivity is used as the substrate, or the filling rate of the thermally conductive filler is set to the viscosity of the substrate. The viscosity of the heat
一方、熱伝導性グリース20の熱抵抗は、ICチップ14とヒートシンク15との間に充填される熱伝導性グリース20の厚みに比例するため、熱伝導性グリース20が薄いほど熱抵抗が小さくなって熱伝導性能が向上する。
On the other hand, since the thermal resistance of the thermal
ICチップ14とヒートシンク15との間に熱伝導性グリース20を充填した時、この熱伝導性グリース20の形状は、熱伝導性グリース20の厚みを面積で割った値で表すことができる。熱伝導性グリース20の厚み/面積は、熱伝導性グリース20の熱抵抗×熱伝導率によって求めることができる。
When the heat
基材と熱伝導性フィラーとを配合した時の熱伝導率を求める代表的な理論式として、以下のMaxwellの式が知られている。 The following Maxwell's formula is known as a typical theoretical formula for obtaining the thermal conductivity when a base material and a thermally conductive filler are blended.
配合後の熱伝導率=(1+2×フィラー充填率)/(1−フィラー充填率)×基材の熱伝導率
ここで、一般的な基材であるシリコーン油の熱伝導率は0.2以下であり、かつ熱伝導性フィラーの充填率の限界が95%であるため、この熱伝導率の値および充填率の値を上記Maxwellの式に当てはめてみると、配合後の熱伝導率は12以下となる。
Thermal conductivity after blending = (1 + 2 × filler filling rate) / (1-filler filling rate) × base material thermal conductivity Here, the thermal conductivity of silicone oil, which is a general base material, is 0.2 or less. And the limit of the filling rate of the thermally conductive filler is 95%. When this thermal conductivity value and the filling rate value are applied to the above Maxwell equation, the thermal conductivity after blending is 12 It becomes as follows.
熱伝導性グリース20の熱抵抗の上限値は、先に述べたように0.05℃/Wと規定されているので、熱抵抗および熱伝導率の各値を熱抵抗×熱伝導率で表される理論式に当てはめると、厚み/面積で決まる熱伝導性グリース20の形状を表す値は、0.6/m以下となる。
Since the upper limit value of the thermal resistance of the thermal
よって、熱伝導性グリース20の熱抵抗を小さく抑えるためには、ICチップ14とヒートシンク15との間に充填された時の熱伝導性グリース20の形状を表す値は、0.6/m以下とすることが望ましい。
Therefore, in order to keep the thermal resistance of the thermal
ICチップ14とヒートシンク15との間に充填される熱伝導性グリース20は、ポータブルコンピュータ1の製造時あるいはユーザによる保守点検時に、プリント配線板10やこのプリント配線板10に実装された他の回路部品に付着する可能性があり得る。
The thermally
そのため、短絡事故や絶縁不良の発生を未然に防ぐことを考慮すると、熱伝導性グリース20の体積抵抗率は、1×1010Ω・cm以上とすることが望ましい。
For this reason, it is desirable that the volume resistivity of the heat
このような本発明の実施の形態によれば、熱伝導性グリース20を2×105Pa以上の荷重で加圧した時、この熱伝導性グリース20の熱抵抗の上限値を0.05℃/Wと規定している。これにより、熱伝導性グリース20が長期間に亘り熱ストレスを受けても、この熱ストレスによる熱抵抗の増大を防止することができる。
According to such an embodiment of the present invention, when the thermal
したがって、熱伝導性グリース20の本来の熱伝導性能を長期的に維持することができる。この結果、CPU12の放熱性能が安定し、ポータブルコンピュータ1の信頼性が向上する。
Therefore, the original heat conduction performance of the heat
しかも、熱伝導性グリース20の熱抵抗を小さく抑えたにも拘らず、熱伝導性グリース20の粘度を適正に保つことができる。このため、熱伝導性グリース20がICチップ14の周囲に流れ出ることもなく、ICチップ14とヒートシンク15との間に確実に止まる。
Moreover, although the thermal resistance of the thermal
それとともに、熱伝導性グリース20の取り扱いが容易となるので、熱伝導性グリース20をディスペンサのような自動塗布機を用いてICチップ14に塗布することができる。この結果、熱伝導性グリース20の塗布作業を効率良く実行することができ、ポータブルコンピュータ1の生産性の向上に寄与するといった利点がある。
At the same time, since the heat
なお、本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the invention.
例えば、発熱体はCPUに限らず、例えばマルチチップモジュールのような発熱を伴うその他の回路部品であってもよい。 For example, the heating element is not limited to the CPU, and may be other circuit components that generate heat, such as a multichip module.
4…筐体(第1の筐体)、12…発熱体(CPU),15…放熱部材(ヒートシンク)、20…熱伝導性グリース。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で2×105 Pa以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が0.05℃/Wであり、
(2)常温時における粘度が100Pa・s以上、300Pa・s以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み/面積で規定される値が0.6/m以下である、
ことを特徴とする熱伝導性グリース。 Thermally conductive grease filled between the heating element and the heat dissipation member,
(1) The upper limit value of the thermal resistance when pressurized by applying a load of 2 × 10 5 Pa or more between the heating element and the heat radiating member is 0.05 ° C./W,
(2) The viscosity at normal temperature is in the range of 100 Pa · s to 300 Pa · s,
(3) The value defined by the thickness / area when filled between the heating element and the heat dissipation member is 0.6 / m or less.
Thermally conductive grease characterized by
(1)2×105 Pa以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が0.05℃/Wであり、
(2)常温時における粘度が100Pa・s以上、300Pa・s以下の範囲内にあり、
(3)実装時の厚み/面積で規定される値が0.6/m以下であり、
(4)体積抵抗率が1×1010Ω・cm以上である、
ことを特徴とする熱伝導性グリース。 A heat conductive grease containing a heat conductive base material and a heat conductive filler,
(1) The upper limit value of the thermal resistance when a pressure of 2 × 10 5 Pa or more is applied is 0.05 ° C./W,
(2) The viscosity at normal temperature is in the range of 100 Pa · s to 300 Pa · s,
(3) The value specified by the thickness / area at the time of mounting is 0.6 / m or less,
(4) Volume resistivity is 1 × 10 10 Ω · cm or more,
Thermally conductive grease characterized by
上記筐体内に収容される発熱体と、
上記発熱体の熱を放出する放熱部材と、
上記発熱体と上記放熱部材との間に充填され、上記発熱体と上記放熱部材とを熱的に接続する熱伝導性グリースと、を具備し、
上記熱伝導性グリースは、
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で2×105 Pa以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が0.05℃/Wであり、
(2)常温時における粘度が100Pa・s以上、300Pa・s以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み/面積で規定される値が0.6/m以下であること、を特徴とする電子機器。 A housing,
A heating element housed in the housing;
A heat radiating member that releases heat of the heating element;
A heat conductive grease that is filled between the heat generating element and the heat radiating member, and thermally connects the heat generating element and the heat radiating member;
The above thermal conductive grease
(1) The upper limit value of the thermal resistance when pressurized by applying a load of 2 × 10 5 Pa or more between the heating element and the heat radiating member is 0.05 ° C./W,
(2) The viscosity at normal temperature is in the range of 100 Pa · s to 300 Pa · s,
(3) An electronic device characterized in that a value defined by a thickness / area when filled between the heating element and the heat dissipation member is 0.6 / m or less.
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2006
- 2006-05-31 JP JP2006152123A patent/JP2007324334A/en active Pending
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