JP2014165231A - 電子部品ユニット及び固定構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体パッケージの冷却効率の低下や電極部の破損等を抑制できる電子部品ユニット及び固定構造を提供する。
【解決手段】電子部品ユニットは、基板と、基板の表面に実装される半導体パッケージと、半導体パッケージ上に設置される押え板を有するヒートシンクと、基板の裏面に配置される補強板と、押え板及び補強板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具とを備え、締結具を締め付けることにより半導体パッケージを基板に押し付けて固定可能であって、補強板は、締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、ベース板部の平面中央側に配置されると共にベース板部と分離可能に積層されて基板の裏面を押圧する押付け板部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品ユニット及び固定構造に関する。
例えば、サーバコンピュータ装置等といった電子機器には電子部品ユニットが組み込まれる。電子部品ユニットは、システムボード上に実装されるＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージ等の半導体パッケージを備える。近年では、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）等の高機能化、高速化に伴い、半導体チップの発熱量が増加する傾向にある。そ
こで、半導体パッケージには、ヒートシンクと呼ばれる放熱器を搭載することにより、半導体パッケージの半導体チップを冷却するようにしている（例えば、特許文献１、２等を参照）。
通常、ヒートシンクは、サーマルシートと呼ばれる熱伝導シートを半導体パッケージとの間に挟み込むようにして、半導体パッケージ上に受け止められる。ヒートシンク及び半導体パッケージの双方にサーマルシートを密着させることで、半導体チップの熱を効率的にヒートシンクに伝達させることができる。
ヒートシンクの固定に当たり、ヒートシンクはボルト等によってシステムボードに連結される。また、半導体チップの高い冷却効果を得るためには、ヒートシンク及び半導体パッケージに対するサーマルシートの密着度を高める必要がある。そこで、通常、システムボードの背面側には、補強板であるボルスタープレートが配置され、ボルスタープレートの隅部に設けられた連結部に、ヒートシンクのベース板及びシステムボードを貫通させたボルトの先端を連結するようにしている。そして、システムボード及びこれに実装された半導体パッケージをボルスタープレート及びベース板によって挟み込み、ボルトを締め付けることで、半導体パッケージ及びヒートシンクへのサーマルシートの密着度を高めるようにしている。
特開２００３−７８２９８号公報 特許第４７４４２９０号公報
しかしながら、従来のボルスタープレートは、１枚の厚板構造であるため、ボルスタープレートの連結部に連結されるボルトを締め付けた際にボルスタープレートに撓み（たわみ）が生じ易い。そうすると、ボルスタープレートによってシステムボードを均等に押圧することが難しくなる。その結果、システムボードに撓みが生じてしまい、半導体パッケージの電極部に大きな応力が作用することで電極部の破損を招く虞がある。また、半導体パッケージとヒートシンクとの間に挟み込まれたサーマルシートの密着度が低下し、半導体パッケージ（半導体チップ）の冷却効率が低下する虞がある。
本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、半導体パッケージの冷却効率の低下や電極部の破損等を抑制できる電子部品ユニット及び固定構造を提供することを目的とする。
本件の一観点によると、基板と、前記基板の表面に実装される半導体パッケージと、前記半導体パッケージ上に設置される押え板を有するヒートシンクと、前記基板の裏面に配置される補強板と、前記押え板及び前記補強板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具と、を備え、前記締結具を締め付けることにより、前記半導体パッケージを前記基板に押し付けて固定可能であって、前記補強板は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記基板の裏面を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする電子部品ユニットが提供される。
また、本件の他の観点によると、対向配置される一組の押さえ板と、前記一組の押さえ板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具と、を備え、前記一組の押さえ板間に複数の固定対象物を挟み込んで前記締結具を締め付けることにより、前記複数の固定対象物同士を固定する固定構造であって、前記一組の押さえ板の少なくとも一方は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記固定対象物を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする固定構造が提供される。
本件によれば、半導体パッケージの冷却効率の低下や電極部の破損等を抑制できる電子部品ユニット及び固定構造を提供することができる。
実施形態１に係る電子部品ユニットの断面構造を概略的に示す図である。 実施形態１に係るボルスタープレートの分解斜視図である。 実施形態１に係るボルスタープレートの斜視図である。 実施形態１に係るボルスタープレートの上面図である。 実施形態１に係るベース板部の上面図である。 実施形態１に係るボルスタープレートをシステムボードに装着した状態を示す図である。 従来のボルスタープレートを説明する図である（１）。 従来のボルスタープレートを説明する図である（２）。 実施形態１に係るボルスタープレートの挙動を説明する図である。 実施形態１に係るボルスタープレートの変形例を示す図である（１）。 図９ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。 実施形態１に係るボルスタープレートの変形例を示す図である（２）。 実施形態２に係る電子部品ユニットの断面構造を概略的に示す図である。 実施形態２の変形例に係る電子部品ユニットの断面構造を概略的に示す図である。
以下、電子部品ユニット及び固定構造に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１に、実施形態１に係る電子部品ユニット１の断面構造を概略的に示す図である。電子部品ユニット１は、システムボード２、半導体パッケージ３、ボルスタープレート４、締結具５、ヒートシンク６等を備える。システムボード２には、例えば、樹脂基板が用いられている。システムボード２の上面（表面）２ａは半導体パッケージ３の実装面となっており、半導体パッケージ３が実装されている。システムボード２は基板の一例である。電子部品ユニット１は、例えばサーバコンピュータ装置等の電子機器の筐体に収容されて
いる。
半導体パッケージ３は、パッケージ基板３１、半導体チップ３２、チップ部品３３、ヒートスプレッダ３４等を備える。半導体パッケージ３とシステムボード２との間の接続構造は、例えばボールグリッドアレイ（Ball Grid Array：ＢＧＡ）実装方式が採用されて
いる。パッケージ基板３１は、概ね矩形状の輪郭を有しており、例えば、ガラスエポキシ多層基板によって形成されている。パッケージ基板３１の下面（裏面）には、複数の半田バンプ３５、すなわちＢＧＡが配置されている。半導体パッケージ３は、この半田バンプ３５を介して、システムボード２の上面２ａに電気的に接合されている。
パッケージ基板３１の上面３１ａには、半導体チップ３２の他、例えば、チップキャパシタやチップ抵抗等といったチップ部品３３が実装されている。なお、半導体チップ３２やチップ部品３３は、例えば、フリップチップ接続等によって、パッケージ基板３１の端子と電気的に接続されている。
半導体パッケージ３のヒートスプレッダ３４は、半導体チップ３２を封止するリッド（キャップ）としての役割と、発熱体である半導体チップ３２の熱をヒートシンク６に伝熱する役割とを有する部材である。ヒートスプレッダ３４は、例えば、熱硬化性樹脂を介してパッケージ基板３１の上面３１ａに接着（接合）されている。ヒートスプレッダ３４は、例えば、銅やアルミニウムといった、熱伝導性（伝熱性）の優れた金属材料を用いることができる。
ヒートスプレッダ３４と半導体チップ３２とは、例えば熱抵抗の少ない金属接合材３６を介して熱的に接合する。これにより、半導体チップ３２からヒートスプレッダ３４への伝熱性の向上を図ることができる。なお、金属接合材３６の代わりにサーマルシート（熱伝導シート）を適用してもよい。
半導体パッケージ３の上には、ヒートシンク６が受け止められている。ヒートシンク６は、システムボード２の平面方向に沿って広がる押さえ板６１を備える。押さえ板６１は、半導体パッケージ３よりも外側に広がる輪郭を有する平板部材である。押さえ板６１は、ヒートスプレッダ３４の上部に載置される。ヒートスプレッダ３４と押さえ板６１との間には、サーマルシート（熱伝導シート）７が挟み込まれ、密着することでヒートスプレッダ３４及び押さえ板６１が熱的に接触している。
ヒートシンク６は、更に、押さえ板６１に固着された複数枚の放熱フィン６２を有している。複数の放熱フィン６２は、薄板状の放熱板である。各放熱フィン６２は、押さえ板６１の上面から、垂直方向に立ち上がるように立設されている。また、個々の放熱フィン６２は、相互に平行に配列されており、隣接する放熱フィン６２同士の間には、同一方向に伸びる通気路が区画形成される。押さえ板６１及び放熱フィン６２は、例えば、アルミニウムや銅といった金属材料を用いることができる。
ヒートシンク６は、ボルスタープレート４や締結具５等を含む固定構造１０によって、システムボード２との間に半導体パッケージ３を挟み込んだ状態でシステムボード２に連結されている。そして、半導体チップ３２の発熱は、金属接合材３６、ヒートスプレッダ３４、サーマルシート７を介して、ヒートシンク６に伝熱される。そして、ヒートシンク６の押さえ板６１に伝えられた熱は、押さえ板６１から複数の放熱フィン６２に伝熱され、これらを介して大気中に放散される。
次に、電子部品ユニット１が備える固定構造１０について説明する。固定構造１０は、対向配置される一組の押さえ板と、一組の押さえ板の隅部同士を相互に連結する複数の締
結具５とを備え、一組の押さえ板同士の間に複数の固定対象物を挟み込んだ状態で締結具５を締め付けることにより、固定対象物同士を相互に固定する。本実施形態では、上記一組の押さえ板の一方をヒートシンク６の押さえ板６１とし、他方をボルスタープレート４とする場合を例に説明する。また、本実施形態では、上記複数の固定対象物に、システムボード２、及びこのシステムボード２に実装される半導体パッケージ３が含まれる。電子部品ユニット１は、固定構造１０に係る締結具５を締め付けることによって、半導体パッケージ３をシステムボード２に押し付け、システムボード２に対する半導体パッケージ３の固定度を高めることで固定する。
ヒートシンク６における押さえ板６１の四隅には締結具５が配置されている。締結具５は、半導体パッケージ４の上面（すなわち、ヒートスプレッダ３４）にヒートシンク６の押さえ板６１を押し付けつつ、ヒートシンク６をシステムボード２に対して固定する。図１にも示すように、締結具５は、ボルト５１、スプリング５２を有する。締結具５は、半導体パッケージ３が配置される領域よりも外側の領域に配置されている。
ボルト５１は、軸部５１ａと、軸部５１ａの基端側に形成される頭部５１ｂを有する。また、軸部５１ａの先端側には、ネジ部５１ｃが形成されている。一方、ヒートシンク６における押さえ板６１の四隅には、ボルト５１の軸部５１ａを挿通させる貫通孔６１ａが穿設されている。貫通孔６１ａの直径は、軸部５１ａの直径よりも大きく、頭部５１ｂの直径よりも小さい。ボルト５１は、頭部５１ｂと押さえ板６１との間にスプリング５２を挟み込んだ状態で、押さえ板６１の貫通孔６１ａに通される。ボルト５１は、半導体パッケージ３における底面の対角線の延長線上に配置されている。但し、ボルト５１を配置する平面位置については、適宜変更することができる。
ボルト５１は、システムボード２を貫通し、システムボード２の下面（裏面）２ｂ側に配置されたボルスタープレート４に連結される。詳しくは、システムボード２には、ボルト５１の軸部５１ａを挿通されるための貫通孔が設けられており、この貫通孔に軸部５１ａが挿通される。一方、ボルスタープレート４は、システムボード２の下面（裏面）２ｂに沿って配置された板状部材である。ボルスタープレート４は、締結具５（ボルト５１）を介してヒートシンク６における押さえ板６１と連結される。ボルスタープレート４は、締結具５を締め付けた際に、システムボード２の下面（裏面）２ｂを均一に押圧し、システムボード２に撓み、反り等の変形が起こることを抑制するための補強板として機能する。
図２は、ボルスタープレート４の分解斜視図である。図３は、ボルスタープレート４の斜視図である。図４は、ボルスタープレート４の上面図である。図５は、ボルスタープレート４におけるベース板部４１の上面図である。図６は、ボルスタープレート４をシステムボード２の下面２ｂに装着した状態を示す図である。なお、図６においては、システムボード２に実装される半導体パッケージ３及びヒートシンク６の図示を省略している。
本実施形態に係るボルスタープレート４は、ベース板部４１と、このベース板部４１と分離可能に積層配置された押付け板部４２とを有する。ボルスタープレート４におけるベース板部４１と押付け板部４２とは、図３乃至５に示すように矩形状の平面を有する平板部材である。但し、ベース板部４１及び押付け板部４２の平面形状は矩形に限らず、円形、楕円形、多角形等、種々の形状を採用することができる。また、ボルスタープレート４におけるベース板部４１に用いる材料としては、例えばステンレスが例示できる。また、押付け板部４２の材料としては、例えば、ステンレス、アルミ合金、銅合金等が例示できる。
ベース板部４１の隅部、より詳しくは、ベース板部４１の平面方向における四隅には、
各締結具５が連結される連結部４１１が形成されている。連結部４１１は、ボルト５１の先端側を挿入させる孔である挿入孔を有し、この挿入孔の内璧面にはネジ部５１ｃを螺合させるための雌ネジが形成されている。ヒートシンク６の押さえ板６１及びシステムボード２の貫通孔に通されたボルト５１は、ボルスタープレート４のベース板部４１の隅部に設けられた連結部４１１にネジ部５１ｃが螺着することで、ベース板部４１に連結される。
ベース板部４１のうち、システムボード２の下面２ｂに対向配置される方の面を「内側表面４１ａ」と称する。ベース板部４１の内側表面４１ａには、凹部４１２が形成されている。凹部４１２は、内側表面４１ａにおける平面中央側に形成されている。そして、ボルスタープレート４の押付け板部４２は、ベース板部４１の凹部４１２に嵌め込まれる。ここで、平面中央側とは、ベース板部４１の内側表面４１ａのうち、少なくとも各連結部４１１よりも内側の領域を意味する。本実施形態では、内側表面４１ａの四隅に連結部４１１が設けられているため、これら連結部４１１に囲まれた領域の少なくとも一部に凹部４１２が形成され、押付け板部４２が配置されることになる。また、ベース板部４１は、凹部４１２が形成されている部位は、他の部位に比べて部材厚さが薄くなっている。
ここで、凹部４１２及び押付け板部４２の平面形状は相似の関係にあり、凹部４１２の方が押付け板部４２よりも水平投影面積が若干大きくなるように形成されている。その結果、図３、４、６等に示すように、凹部４１２に押付け板部４２が嵌め込まれた状態において、押付け板部４２の側面と凹部４１２の側面との間には所定寸法の隙間が形成される。以上のように、押付け板部４２は、ベース板部４１における凹部４１２の側面との間にクリアランスを形成しつつ嵌め込まれる。つまり、押付け板部４２は、ベース板部４１の凹部４１２に遊嵌されることで、ベース板部４１と分離可能に積層される。
ここで、ベース板部４１における凹部４１２の深さと、押付け板部４２の厚さ（板厚）について説明する。本実施形態では、押付け板部４２の厚さ寸法が、凹部４１２の深さ寸法に比べて大きな寸法として規定される。その結果、ベース板部４１の凹部４１２に押付け板部４２を嵌め込んだ際に、押付け板部４２の全体が凹部４１２の内部に没入することがなく、押付け板部４２の一部（上部側）が凹部４１２の上部に突出する。つまり、ベース板部４１が凹部４１２に嵌め込まれた状態において、押付け板部４２の上面４２ａが、凹部４１２における縁部に比べて高い位置に配置される。
次に、本実施形態に係る固定構造１０によって実現される、各締結具５（ボルト５１）を締め付けた際のボルスタープレート４の作用について説明する。締結具５を締め付けると、頭部５１ｂと押さえ板６１との間でスプリング５２が伸長方向に弾性力を発揮する。つまり、スプリング５２の伸長方向への弾性力によって、対向配置されているヒートシンク６の押さえ板６１とボルスタープレート４との間隔を狭める方向に、スプリング５２から押さえ板６１とボルスタープレート４とに押圧力が作用する。その結果、ヒートシンク６の押さえ板６１が、半導体パッケージ３（詳しくは、ヒートスプレッダ３４）に向かって所定の押し付け力で押し付けられ、ヒートシンク６、半導体パッケージ３、及びシステムボード２における相互の固定度が高まる。また、押さえ板６１とヒートスプレッダ３４との間に介在するサーマルシート７が均一に押し潰されることで、押さえ板６１及びヒートスプレッダ３４の双方にサーマルシート７が密着し、半導体チップ３２の冷却効率を高めることができる。
ところで、各締結具５を締め付けた際には、上記のようにヒートシンク６の押さえ板６１とボルスタープレート４との間隔を狭める方向に力が作用することになる。ボルスタープレート４の代わりに、図７Ａに示すような１枚の厚板構造を有する従来のボルスタープレート４０を用いた場合、システムボード２０の反り、撓みが生じ易くなる。その理由に
ついて以下に説明する。すなわち、従来のボルスタープレート４０の隅部に連結される締結具５を締め付けると、図７Ｂに示すようにボルスタープレート４０が撓む。ここで、ボルスタープレート４０の撓み変形は、プレートの平面方向に均一では無く、プレート中央部において撓み量が最大となる。これに起因して、ボルスタープレート４０の中央部では、システムボード２０との間に隙間が生じ、システムボード２０の下面（裏面）が押圧されない場合がある。その結果、ボルスタープレート４０の端部側に比べて中央部側では、システムボード２０の下面（裏面）を押圧する押圧力が小さくなる。
以上の理由から、従来のボルスタープレート４０においては、システムボード２０を押圧する押圧力が不均等になり易く、これに起因してシステムボード２０に撓みや反りが生じ易いといえる。その結果、場所によっては半導体パッケージの半田バンプに大きな応力が作用し、電極部が破損することが懸念される。
これに対して、本実施形態に係るボルスタープレート４は、システムボード２の下面（裏面）２ｂを押圧するための押付け板部４２を、締結具５と連結する連結部４１１が設けられるベース板部４１と別板構造にした。これにより、締結具５を締め付けた際、連結部４１１が設けられたベース板部４１に撓みが生じても、ベース板部４１とは別体として設けられた押付け板部４２に対しては、締結具５の締め付けに起因する外力が作用し難くなる（図８を参照）。よって、押付け板部４２に撓みや反り等の変形が起こることが抑制され、押付け板部４２の平面度を高く維持することができる。その結果、押付け板部４２によって、システムボード２の下面（裏面）２ｂを、その平面方向において均等に押圧することができる。従って、システムボード２に撓みや反りが生じることを好適に抑制することができる。よって、半導体パッケージ３の半田バンプ３５に過剰な応力が掛かることを防ぎ、半田バンプ３５が破損することを好適に抑制することができる。
以上より、本実施形態における固定構造１０によれば、複数の固定対象物を均等に押し付けて固定することできる。また、固定構造１０によれば、システムボード２に実装される半導体パッケージ３とヒートシンク６との間に挟み込まれたサーマルシート７を一様に押し付けることができる。その結果、押さえ板６１及びヒートスプレッダ３４に対するサーマルシート７全体の密着度を高めることができ、半導体パッケージ３に係る半導体チップ３２の冷却効率を高めることができる。
また、ボルスタープレート４のベース板部４１は、システムボード２を押圧する役割を持たないため、押付け板部４２に比べて平面度を低くすることができ、製造コストを低く抑えることができる。一方、システムボード２を押圧するための押付け板部４２は、高い平面度が要求されるが、１枚の厚板構造を採用する従来のボルスタープレート４０に比べて、その板厚を薄くすることができる。板金の表面加工は、板厚が厚い場合よりも薄い方が容易に平面度を確保しやすい。従って、本実施形態の押付け板部４２は、従来構造のボルスタープレート４０に比べて薄くすることができるため、表面加工性に優れ、平面度を確保し易く、製造コストの低減も図ることができる。
また、本実施形態に係るボルスタープレート４によれば、ベース板部４１の撓み量に関わらず、ベース板部４１と押付け板部４２を分離可能とすることで押付け板部４２が変形することを抑制できる。よって、例えば、荷重下におけるボルスタープレートの曲げ変形量を予め求め、当該曲げ変形を補償するシムをボルスタープレートに配置する等の個別設計を必要としない。つまり、本実施形態に係るボルスタープレート４及びこれを含む固定構造１０は、汎用性に優れており、製品の仕様に関わらず種々の電子部品ユニットに適用することができるという利点がある。
また、本実施形態のボルスタープレート４は、押付け板部４２に比べて凹部４１２の平
面的な大きさを若干大きくし、押付け板部４２を凹部４１２に嵌め込んだ際、押付け板部４２の側面と凹部４１２の側面の間に所定のクリアランスが形成されるようにした。これによれば、締結具５を締め付けた際に、ベース板部４１が面外方向に大きく変形しても、押付け板部４２がベース板部４１に拘束されることを抑制できる。その結果、ベース板部４１から押付け板部４２に大きな外力が伝達されることが抑制され、押付け板部４２が変形することを抑制できる。
更に、ボルスタープレート４は、押付け板部４２の厚さ寸法を、凹部４１２の深さ寸法に比べて大きくした。このため、締結具５の締め付けに起因してベース板部４１が撓んだ際に、押付け板部４２の上面（以下、「押圧面」ともいう）４２ａが凹部４１２内に没入することを抑制できる。これにより、押付け板部４２の押圧面４２ａがベース板部４１における凹部４１２の縁より低くなることを回避し、システムボードの下面２ｂを押圧面４２ａによって均等に押圧することができる。その結果、システムボードに撓みや反り等がより一層発生し難くなる。
また、本実施形態において、ボルスタープレート４におけるベース板部４１の板厚は、凹部４１２が形成される中央側に比べて隅部の方が大きく、剛性も高い。ベース板部４１のうち、連結部４１１が形成される隅部の剛性を中央部よりも相対的に高くすることにより、連結部４１１の破損を抑制することができる。一方、ベース板部４１の中央部が大きく変形しても、システムボード２を押圧する押付け板部４２に大きな外力が作用することは抑制されるため、不都合は何ら生じない。以上より、本実施形態に係るボルスタープレート４によれば、締結具５の締付けに伴ってベース板部４１が撓む部位をコントロールすることができるという利点もある。
なお、上述までのボルスタープレート４には、種々の変更を加えることができる。例えば、ベース板部４１と分離可能に積層される押付け板部４２の数は特定の数に限られない。すなわち、ボルスタープレート４は、ベース板部４１に複数の押付け板部４２を分離可能に配置してもよい。その場合、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、ベース板部４１の平面方向に複数の押付け板部４２を並べて配置してもよい。図９Ａは、ボルスタープレート４の変形例に係る上面図である。図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。また、ベース板部４１上に３個以上の押付け板部４２を配置してもよい。
また、上記実施形態では、ベース板部４１の凹部４１２の深さ寸法に比べて押付け板部４２の厚さ寸法を大きくする例を示したが、図９Ｂに示すように、双方の寸法を略等しくなるように形成しても構わない。すなわち、締結具５の締め付けに起因してベース板部４１が撓んだ際に、押付け板部４２の押圧面４２ａが凹部４１２の縁よりも低位とならない限り、押付け板部４２の厚さと凹部４１２の深さの相対関係について自由に規定することができる。これにより、締結具５の締め付けに起因してベース板部４１が撓んでも、押付け板部４２の押圧面４２ａによって、システムボードの下面２ｂを均等に押圧することができる。また、ボルスタープレート４における他の変形例として、一の押付け板部４２に他の押付け板部４２を積層してもよい。つまり、ベース板部４１上に、複数の押付け板部４２を重ねて積層してもよい。
また、ボルスタープレート４において、ベース板部４１に対する押付け板部４２の取付け態様は、互いに分離可能であれば上記の態様に限られない。つまり、ベース板部４１に押付け板部４２を嵌め込むための凹部４１２を形成しなくてもよい。例えば、図１０に示す変形例のように、仮止め材８によってベース板部４１に押付け板部４２を仮固定（仮接着）してもよい。仮止め材８としては、粘着両面テープ等を好適に用いることができる。但し、仮止め材８として、粘着両面テープに限られず、粘着両面テープ以外の材料を用いてもよい。また、ボルスタープレート４及び押さえ板６１に対して締結具５（ボルト５１
）を連結する連結部の構造を種々の構造を採用することができる。
＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る電子部品ユニット１Ａについて説明する。図１１は、実施形態２に係る電子部品ユニット１Ａの断面構造を概略的に示す図である。実施形態２では、実施形態１に係るボルスタープレート４に対応する部材を、半導体パッケージ３の上部側に配置する例を説明する。
図１１において、システムボード２に実装される半導体パッケージ３の上部には、実施形態１におけるヒートシンク６の代わりに放熱板６０が設けられている。放熱板６０は、ヒートシンク６の押さえ板６１と比較して薄く形成されている。そして、放熱板６０に受け止められるようにして、放熱板６０の上部には第１の補強プレート４Ａ（第１の補強板）が設置されている。また、システムボード２の下面（裏面）２ｂ側には、第２の補強プレート４Ｂ（第２の補強板）が配置されている。以下、実施形態１と共通する部材については同一の参照符号を付すことにより詳しい説明を省略し、実施形態１との相違点を中心に説明する。
ここで、半導体パッケージ３におけるヒートスプレッダ３４と、放熱板６０との間には、サーマルシート７が挟み込まれている。そして、第１の補強プレート４Ａ及び第２の補強プレート４Ｂは締結具５を介して連結されており、締結具５を締め付けることにより、第１の補強プレート４Ａ及び第２の補強プレート４Ｂの間隔を狭める方向に力が作用する。これにより、放熱板６０及び半導体パッケージ３がシステムボード２に押し付けられ、相互に固定される。
第２の補強プレート４Ｂは、システムボード２の下面（裏面）２ｂに沿うようにして配置された平板部材であり、その四隅に連結部４１１が形成されている。この連結部４１１は、実施形態１に係るボルスタープレート４の連結部４１１と同様であり、ボルト５１のネジ部５１ｃが螺着することでボルト５１の一端と連結される。
一方、第１の補強プレート４Ａは、実施形態１のボルスタープレート４と同様に、その中央側が複数の別板構造となっている。第１の補強プレート４Ａは、ベース板部４１Ａ及び押付け板部４２Ａを備える。ベース板部４１Ａ及び押付け板部４２Ａは、実施形態１のボルスタープレート４におけるベース板部４１及び押付け板部４２に対応しており、実質的に同様の構造を有している。すなわち、ベース板部４１Ａの四隅には、締結具５と連結される連結部として貫通孔４１３が形成されている。ベース板部４１Ａの貫通孔４１３は、上述した押さえ板６１に穿設された貫通孔６１ａと同様、ボルト５１の軸部５１ａよりも大きな径を有している。
第１の補強プレート４Ａ及び第２の補強プレート４Ｂの連結に当たり、４個のボルト５１が、ベース板部４１Ａにおける貫通孔４１３に挿入された後、システムボード２の貫通孔を挿通し、第２の補強プレート４Ｂの隅部に設けられた連結部４１１に螺着される。また、スプリング５２は、ボルト５１の頭部５１ａと第１の補強プレート４Ａにおけるベース板部４１Ａ上面との間に挟み込まれる。こうして、締結具５のボルト５１を締め付けることにより、ボルト５１によって第１の補強プレート４Ａ及び第２の補強プレート４Ｂが相互に連結される。そして、第１の補強プレート４Ａによって放熱板６０が半導体パッケージ３側に向かって押圧され、かつ、第２の補強プレート４Ｂによってシステムボード２が半導体パッケージ３側に向かって押圧される。
第１の補強プレート４Ａの押付け板部４２Ａは、ベース板部４１Ａの平面中央側に配置されると共にこのベース板部４１Ａと分離可能に積層配置されている。そして、締結具５
を締め付けることにより、放熱板６０の上面を押付け板部４２Ａの押圧面４２ａが押圧する。図２、３を援用すると、本実施形態におけるベース板部４１Ａにおいても、その平面中央側には凹部４１２が設けられている。ベース板部４１Ａのうち、補強板６０の上面に対向して配置される面を「内側表面４１ａ」として定義する。凹部４１２は、ベース板部４１Ａの内側表面４１ａに形成されており、凹部４１２には押付け板部４２Ａが嵌め込まれる。
ベース板部４１Ａにおける凹部４１２と押付け板部４２Ａとの相対関係については、実施形態１に係るベース板部４１の凹部４１２と押付け板部４２とにおけるものと同様である。すなわち、第１の補強プレート４Ａにおいても、押付け板部４２Ａの厚さを、凹部４１２の深さよりも大きく設定している。また、押付け板部４２Ａに比べて凹部４１２の平面的な大きさを若干大きくし、押付け板部４２Ａを凹部４１２に嵌め込んだ際、押付け板部４２Ａの側面と凹部４１２の側面との間に所定のクリアランスが形成されるようにした。このようにして、ベース板部４１Ａの凹部４１２に嵌め込まれた押付け板部４２Ａは、ベース板部４１Ａに対して分離可能な態様でベース板部４１Ａに積層される。
以上述べた電子部品ユニット１Ａにおいては、第１の補強プレート４Ａ、第２の補強プレート４Ｂ、及び締結具５を含んで固定構造１０Ａが実現される。そして、第１の補強プレート４Ａ及び第２の補強プレート４Ｂによって挟まれる複数の固定対象物すなわち放熱板６０、半導体パッケージ３及びシステムボード２が互いに押し付けられ、相互に固定される。
そして、本実施形態においては、第１の補強プレート４Ａを、実施形態１のボルスタープレート４と同様、ベース板部４１Ａ及び押付け板部４２Ａの複合構造を採用することで、以下の利点が得られる。すなわち、第１の補強プレート４Ａのうち、締結具５と連結されるベース板部４１Ａと、放熱板６０を押圧する押付け板部４２Ａとを別板構造とすることで、ベース板部４１Ａに撓みが生じても、それに伴って押付け板部４２Ａが変形することを抑制できる。
その結果、締結具５の締付け後においても、押付け板部４２Ａにおける押圧面４２ａの平面度を高く維持することができる。よって、押付け板部４２Ａの押圧面４２ａが、放熱板６０の上面を、放熱板６０の平面方向において均等に押圧することができる。その結果、放熱板６０に撓みや反りが起こることを好適に抑制することができる。これにより、放熱板６０とヒートスプレッダ３４との間に挟み込まれているサーマルシート７を均等に圧縮することができ、ヒートスプレッダ３４及び放熱板６０間の伝熱効率を高めることができる。よって、放熱板６０からの放熱を効率的に行うことができ、半導体チップ３２の冷却効率を高めることができる。
また、本実施形態においては、第１の補強プレート４Ａの働きによって、放熱板６０の撓みや反り変形が抑えられるため、放熱板６０を薄い板金で形成することができる。従って、従来のヒートシンクに比べて、軽量化、設置スペースの縮小、製造コストの低減効果等が期待できる。また、半導体パッケージ３における半導体チップ３２に対して、より近い位置に設置することができるため、冷却効率を向上させる観点からも有利である。
＜変形例＞
また、図１２に示す変形例のように、第２の補強プレート４Ｂについても、上述の第１の補強プレート４Ａやボルスタープレート４と同様な構造としてもよい。図１２に示す電子部品ユニット１Ｂにおいて、第２の補強プレート４Ｂは、実施形態１に係るボルスタープレート４と実質的に同一構造であり、ベース板部４１及び押付け板部４２を有している。このように、第１の補強プレート４Ａに加えて、第２の補強プレート４Ｂについても、
締結具５が連結される部分と、固定対象物を押圧する部分とを別板構造とすることにより、複数の固定対象物をより精度良く均等に押圧することができる。よって、電子部品ユニット１Ｂにおける半導体パッケージ３において、半導体チップ３２の冷却を効率的に行うと共に、半田バンプ３５が破損することを好適に抑制することができる。
以上、実施形態に沿って本件に係る電子部品ユニット及び固定構造について説明したが、本件はこれらに制限されるものではない。そして、上記実施形態について、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者にとって自明である。例えば、上述までの実施形態では、空冷式のヒートシンクを採用しているが、例えば、液冷式のヒートシンクを適用してもよい。
１・・・電子部品ユニット
２・・・システムボード
３・・・半導体パッケージ
４・・・ボルスタープレート
５・・・締結具
６・・・ヒートシンク
７・・・サーマルシート
１０・・・固定構造
３１・・・パッケージ基板
３２・・・半導体チップ
３３・・・チップ部品
３４・・・ヒートスプレッダ
４１・・・ベース板部
４２・・・押付け板部
５１・・・ボルト
５２・・・スプリング

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板の表面に実装される半導体パッケージと、
    前記半導体パッケージ上に設置される押え板を有するヒートシンクと、
    前記基板の裏面に配置される補強板と、
    前記押え板及び前記補強板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具と、
    を備え、
    前記締結具を締め付けることにより、前記半導体パッケージを前記基板に押し付けて固定可能であって、
    前記補強板は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記基板の裏面を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする電子部品ユニット。
  2. 基板と、
    前記基板の表面に実装される半導体パッケージと、
    前記半導体パッケージ上に載置される放熱板と、
    前記放熱板上に設置される第１の補強板と、
    前記基板の裏面に配置される第２の補強板と、
    前記第１の補強板及び前記第２の補強板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具と、
    を備え、
    前記締結具を締め付けることにより、前記放熱板及び前記半導体パッケージを前記基板に押し付けて固定可能であって、
    前記第１の補強板は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記放熱板の上面を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする電子部品ユニット。
  3. 前記第２の補強板は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記基板の裏面を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の電子部品ユニット。
  4. 前記押付け板部は、前記ベース板部の表面に形成された凹部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電子部品ユニット。
  5. 前記押付け板部の側面と前記凹部の側面との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子部品ユニット。
  6. 前記押付け板部の厚さ寸法は、前記凹部の深さ寸法に比べて大きいことを特徴とする請求項４又は５に記載の電子部品ユニット。
  7. 対向配置される一組の押さえ板と、前記一組の押さえ板の隅部同士を相互に連結する複数の締結具と、を備え、
    前記一組の押さえ板間に複数の固定対象物を挟み込んで前記締結具を締め付けることにより、前記複数の固定対象物同士を固定する固定構造であって、
    前記一組の押さえ板の少なくとも一方は、前記締結具の各々が連結される連結部を有するベース板部と、前記ベース板部の平面中央側に配置されると共に該ベース板部と分離可能に積層されて前記固定対象物を押圧する押付け板部と、を有することを特徴とする固定構造。
  8. 前記押付け板部は、前記ベース板部の表面に形成された凹部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項７に記載の固定構造。
  9. 前記押付け板部の側面と前記凹部の側面との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の固定構造。
  10. 前記押付け板部の厚さ寸法は、前記凹部の深さ寸法に比べて大きいことを特徴とする請求項８又は９に記載の固定構造。
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