JP2022072518A - Heat dissipation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放熱構造体に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure.
近年、パーソナルコンピュータ等の小型の電子機器に実装される半導体パッケージは、処理速度の高速化や多機能化に伴って消費電力が増加し、動作中の発熱量もこれに比例して増加する傾向にある。そのため、半導体パッケージが安定した動作を続けるためには、半導体パッケージの放熱性を高める必要がある。そのため、ヒートシンク等を用いるなど、半導体パッケージの冷却性能を高めるための様々な放熱手段が必要不可欠となる。 In recent years, semiconductor packages mounted on small electronic devices such as personal computers have increased power consumption as the processing speed has increased and functions have increased, and the amount of heat generated during operation has tended to increase proportionally. It is in. Therefore, in order for the semiconductor package to continue stable operation, it is necessary to improve the heat dissipation of the semiconductor package. Therefore, various heat dissipation means for improving the cooling performance of the semiconductor package, such as using a heat sink or the like, are indispensable.
ところで、ヒートシンクの受熱部を半導体パッケージに押し付けるように固定すると、この半導体パッケージを構成する集積回路や電子回路基板に荷重が加わる。最近の半導体パッケージは、軽量化や小形化等により構造が簡素化される傾向にあり、必ずしもこのような荷重に耐え得るような強度を有していないものも見られる。特許文献1には、基板及び集積回路を備える筐体において、基板にバックプレートを設けることにより、荷重による基板や集積回路への圧力を抑制する放熱構造体に関する技術が開示されている。
By the way, when the heat receiving portion of the heat sink is fixed so as to be pressed against the semiconductor package, a load is applied to the integrated circuit and the electronic circuit board constituting the semiconductor package. Recent semiconductor packages tend to have a simplified structure due to weight reduction and miniaturization, and some semiconductor packages do not necessarily have the strength to withstand such a load.
特許文献1において開示された技術のように、基板及び集積回路を備える筐体において、基板にバックプレートを設けたとしても、筐体を封止する際に荷重による基板や集積回路への圧力が大きく加わることもあり得るという問題がある。
As in the technique disclosed in
本開示は、このような問題点を解決するための放熱構造体を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a heat dissipation structure for solving such a problem.
本開示にかかる放熱構造体は、ベース筐体と、カバー筐体と、前記ベース筐体に固定された集積回路と、前記カバー筐体における、前記集積回路に対応する位置に配置された放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記ベース筐体に前記カバー筐体を封止した時に、集積回路から放熱部材にかかる圧力に応じて、前記ベース筐体に前記カバー筐体を封止した状態で、前記カバー筐体の外側又は内側に移動可能である。 The heat radiating structure according to the present disclosure includes a base housing, a cover housing, an integrated circuit fixed to the base housing, and a heat radiating member arranged at a position corresponding to the integrated circuit in the cover housing. The heat radiating member is in a state where the cover housing is sealed in the base housing according to the pressure applied to the heat radiating member from the integrated circuit when the cover housing is sealed in the base housing. It can be moved to the outside or the inside of the cover housing.
本開示によれば、筐体を封止する際に集積回路や電子回路基板に加わる荷重を抑制できる放熱構造体を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a heat dissipation structure capable of suppressing a load applied to an integrated circuit or an electronic circuit board when sealing a housing.
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Since the drawings are simple, the technical scope of the embodiment should not be narrowly interpreted based on the description of the drawings. Further, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクション又は実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む。)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 In the following embodiments, when necessary for convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not unrelated to each other, and one is related to a part or all of the other, a modified example, an application example, a detailed explanation, a supplementary explanation, and the like. Further, in the following embodiments, when the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.) is referred to, when it is specified in particular, or when it is clearly limited to a specific number in principle, etc. Except for, the number is not limited to the specific number, and may be more than or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む。)についても同様である。 Furthermore, in the following embodiments, the components (including operation steps and the like) are not necessarily essential except when explicitly stated and when it is clearly considered to be essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when the shape, positional relationship, etc. of the components or the like are referred to, the shape is substantially the same, except when it is clearly stated or when it is considered that it is not clearly the case in principle. Etc., etc. shall be included. This also applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range and the like).
<実施形態にかかる放熱構造体に想到するまでの検討経緯>
まず、関連する技術にかかる放熱構造体1について、図4及び図5を用いて説明する。図4及び図5は、関連する放熱構造体1の概略図である。
<Background of examination until the idea of the heat dissipation structure according to the embodiment>
First, the
図4を用いて、関連する放熱構造体1について説明する。放熱構造体1は、基板11、集積回路12、放熱器13及び放熱シート14及びバネ付きネジ15を備える。また、放熱構造体1は基板11等をベース筐体16に取り付け、固定する。さらに放熱構造体1は、集積回路12から生じた熱を放出するため、カバー筐体17を備える。放熱構造体1は、複数組のスタッド部品18をカバー筐体17側から放熱器13を、カバー筐体17と放熱器13との間に放熱シート14を挟んで加圧した状態にして、基板11を伴って引き上げる構造である。図4に示す放熱構造体1の上記各部の詳細は、実施形態における説明において述べる。
The related
ところで、図4に示す放熱構造体1のように、放熱器13の受熱部を集積回路12側に押し付けるように固定すると、基板11や集積回路12に荷重が加わる。その結果、基板11や集積回路12に負荷がかかり、基板11や集積回路12が変形する課題もあった。
By the way, when the heat receiving portion of the
そこで、図5に示すように、基板11の下部に、バックプレート19を採用することにより、基板11への圧力が分散するため、基板11が変形することは回避しやすくなる。
Therefore, as shown in FIG. 5, by adopting the
しかし、図5に示す放熱構造体1の構造を採用することによって、基板11に対する圧力が分散したとしても集積回路12に負荷が大きくかかることが課題であった。また、図5に示す放熱構造体1の構造は、集積回路12等含む各部品の製造公差や組立公差が放熱シート14の圧縮量に大きく影響する。その結果、積み上げ公差を考慮し、確実に放熱シート14をカバー筐体17へ接触させようとすると、さらに集積回路12へ過剰な圧力が加わることも課題であった。
However, by adopting the structure of the
そこで、そのような問題を解決することが可能な、以下の実施の形態にかかる放熱構造体1が見いだされた。
Therefore, a
<実施形態1>
まず、本実施形態にかかる放熱構造体1について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態にかかる放熱構造体1の概略図である。
<
First, the
本実施形態における放熱構造体1は、ベース筐体2、カバー筐体3、集積回路4及び放熱部材5を備える。ベース筐体2及びカバー筐体3を合わせて、集積回路4を備える態様により封止する。封止する方法は、例えばネジを用いて行うがこれに限らず、接着などによるものでもよい。
The
集積回路4は、ベース筐体2に固定される。また、カバー筐体3における、集積回路4に対応する位置に、放熱部材5が配置される。放熱部材5は、カバー筐体3に対してフローティング構造となっている。すなわち、放熱部材5は、ベース筐体2にカバー筐体3を封止した時に、集積回路4から放熱部材5にかかる圧力に応じて、ベース筐体2にカバー筐体3を封止した状態で、カバー筐体3の外側又は内側に移動可能である。
The
本実施形態における放熱構造体1を用いることにより、筐体を封止する際に集積回路4に加わる荷重を抑制できる。
By using the
<実施形態2>
まず、本実施形態にかかる放熱構造体1について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態にかかる放熱構造体1の概略図である。
<
First, the
図2に示す放熱構造体1は、基板11、集積回路12、放熱器13、放熱シート14及びバネ付きネジ15を備える。また、放熱構造体1は基板11をベース筐体16に取り付け、固定する構造である。さらに放熱構造体1は、集積回路12から生じる熱を放出するため、カバー筐体17を備える。放熱シート14は、基板11が固定される際にフローティング部材20と接触する。フローティング部材20は、スプリング21を介してカバー筐体17に固定される。フローティング部材20は、カバー筐体17における、集積回路12に対応する位置に配置される。
The
基板11は、集積回路12を載置する。すなわち、集積回路12は基板11を介してベース筐体16と固定される。基板11は、例えば情報処理装置のメインボードやマザーボードが用いられる。集積回路12は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)などの半導体回路を用いてもよい。集積回路12は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ等の発熱する素子が含まれる。
The
放熱器13は、集積回路12の放熱面に載置される。放熱器13を配置することにより、集積回路12の放熱性が向上する。放熱器13は集積回路12の放熱面側に接触していればよく、さらにカシメやロウ付けなど熱抵抗が大きくなりにくい方法で固定してもよい。なお、放熱器13は、一例としてヒートシンクが用いられる。放熱器13は、バネ付きネジ15を用いて基板11に固定される。
The
放熱シート14は、放熱器13の上面、すなわち集積回路12側の面と対向する面に配置される。放熱シート14は、放熱器13とフローティング部材20に挟まれ、集積回路12及び放熱器13の熱伝導経路となる。放熱シート14の固定構造は限定されず、集積回路12や放熱器13の形状、放熱シート14の所定の圧縮率、基板11の引上げ量、公差等に合わせて、部材の寸法や接続トルク等を定めることができる。なお、放熱シート14は、一例としてTIM(Thermal Interface Material)材が用いられる。
The
バネ付きネジ15は、放熱器13を基板11に固定する。放熱器13の固定は、バネ付きネジ15を4本用いることにより固定を行うが、4本に限らない。バネ付きネジ15は、トルク管理されており、固定のし過ぎによる集積回路への加圧力を回避する仕組みを搭載してもよい。基板11には、バネ付きネジ15が挿通可能な貫通孔が設けられる。バネ付きネジ15は、放熱器13の側面側に配置されて、基板11を伴って引き上げられる。バネ付きネジ15の下端は基板11と接続されているため、基板11、集積回路12及び放熱器13が同時に引き上げられる。
The spring-loaded
放熱構造体1において、放熱器13上面に配置された放熱シート14は、基板11等をベース筐体16に取り付け、固定する際に圧縮される。このとき、基板11や集積回路12に下方向の圧力が加わる。この圧力は、フローティング部材20とカバー筐体17を接続するものであり、弾性を持つスプリング21の圧縮によって吸収される。そのため、集積回路への圧力を制限させることが可能となる。
In the
基板11は、ベース筐体16に取り付け、固定する。また、カバー筐体17は、集積回路12から発生した熱をカバー筐体17の外に放出する構造体である。カバー筐体17は、放熱筐体であってもよい。このとき、カバー筐体17は熱伝導性が高い材質であることが好ましい。カバー筐体17は、例えば、銅等の熱伝導率の高い金属等により形成される。
The
カバー筐体17は、開口部17aを有する。カバー筐体17は、放熱機能を有してもよい。このとき、カバー筐体17は、熱伝導率の高い金属等により形成されてもよいがこれに限らない。開口部17aにフローティング部材20が設けられてもよい。
The
フローティング部材20は、放熱機能を有してもよい。このとき、フローティング部材20は、例えば、カバー筐体17と同じ銅等の熱伝導率の高い金属等により形成されてもよいがこれに限らない。フローティング部材20は、カバー筐体17に対してフローティング構造となっている。すなわち、フローティング部材20は、ベース筐体16にカバー筐体17を封止した時に、集積回路12からフローティング部材20にかかる圧力に応じて、ベース筐体16にカバー筐体17を封止した状態で、カバー筐体17の外側又は内側に移動可能である。フローティング部材20とカバー筐体17の固定は、スプリング21を用いることによりフローティング可能な状態で固定されてもよい。
The floating
カバー筐体17は、ベース筐体16とともに筐体の一部となる。なお、カバー筐体17とベース筐体16との接続は、例えばネジ22を用いて行うがこれに限らず、接着などによるものでもよい。
The
ここで、本実施形態における放熱構造体1を用いた基板11等の取り付け方法について説明する。なお、以下の説明における基板11等の取り付け方法は、これに限らない。
Here, a method of attaching the
まず、集積回路12を基板11に取り付ける。集積回路12の上部に放熱器13を取り付ける。放熱器13の固定は、バネ付きネジ15を用いる。放熱器13の固定は、バネ付きネジ15を4本用いることにより固定を行うが、4本に限らない。なお、バネ付きネジ15はトルク管理されており、固定のし過ぎによる集積回路12への加圧力を回避する仕組みを搭載してもよい。放熱器13の上部に放熱シート14を取り付ける。
First, the
次に、カバー筐体17を用いて放熱器13等をカバーする。このとき、ネジ22を用いてベース筐体16とカバー筐体17の固定を行う場合に、フローティング部材20が放熱シート14に接触する。放熱シート14は放熱器13の上部にフローティング部材20が接触するまで圧縮される。このとき、基板11や集積回路12に下方向の圧力が加わる。この圧力は、フローティング部材20をカバー筐体17に固定するものであり、弾性を持つスプリング21の圧縮によって吸収される。
Next, the
本実施形態における放熱構造体1を用いることにより、放熱シート14とフローティング部材20の確実な接触という観点から、放熱シート14の寸法公差として放熱器13の上部のみにおいて検討すればよい。そのため、放熱シート14の性能確保の為、圧縮量の調整が容易にできる。
By using the
また、カバー筐体17を用いて放熱器13等をカバーする際の圧力による負荷を、フローティング部材20の弾性を持つスプリング21によって調整することが可能となる。そのため、基板11や集積回路12への負荷を抑制することが可能となる。
Further, the load due to the pressure when the
<実施形態3>
本実施形態にかかる放熱構造体1について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態にかかる放熱構造体1の概略図である。
<
The
図3に示す放熱構造体1は基板11、集積回路12、放熱器13、放熱シート14、バネ付きネジ15、ベース筐体16、カバー筐体17、バックプレート19、フローティング部材20及びスプリング21を備える。バックプレート19を除く各部については、実施形態1の場合と同様であるため、その説明は省略する。
The
すなわち、本実施形態における放熱構造体1の構造が実施形態1の放熱構造体1の構造と異なる点は、基板11の下部、すなわち集積回路12側の面の逆面に、バックプレート19を用いることである。バックプレート19を用いることにより、基板11への圧力が分散される。そのため、本実施形態における放熱構造体1の構造は、実施形態1の放熱構造体1の構造よりも基板11や集積回路12への負荷を、さらに抑制することが可能となる。
That is, the difference between the structure of the
<他の実施形態>
上述した実施形態において、放熱構造体1には集積回路12を備えるものとして説明したが、集積回路12に限らず、発熱する素子を搭載した回路を備えることとしてもよい。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the
以上、図面を参照して、本開示の実施の形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes are made without departing from the gist of the present disclosure. Etc. are possible.
1 放熱構造体
2、16 ベース筐体
3、17 カバー筐体
4、12 集積回路
5 放熱部材
11 基板
13 放熱器
14 放熱シート
15 バネ付きネジ
17a 開口部
18 スタッド部品
19 バックプレート
20 フローティング部材
21 スプリング
22 ネジ
1 Heat-dissipating
Claims (6)
カバー筐体と、
前記ベース筐体に固定された集積回路と、
前記カバー筐体における、前記集積回路に対応する位置に配置された放熱部材と、
を備え、
前記放熱部材は、前記ベース筐体に前記カバー筐体を封止した時に、集積回路から放熱部材にかかる圧力に応じて、前記ベース筐体に前記カバー筐体を封止した状態で、前記カバー筐体の外側又は内側に移動可能である、
放熱構造体。 With the base housing
With the cover housing
The integrated circuit fixed to the base housing and
A heat radiating member arranged at a position corresponding to the integrated circuit in the cover housing,
Equipped with
When the cover housing is sealed in the base housing, the heat radiating member is in a state where the cover housing is sealed in the base housing in response to the pressure applied to the heat radiating member from the integrated circuit. Movable to the outside or inside of the housing,
Heat dissipation structure.
請求項1に記載の放熱構造体。 The cover housing has a heat dissipation function.
The heat dissipation structure according to claim 1.
請求項1又は2に記載の放熱構造体。 The integrated circuit is fixed to the base housing via a substrate.
The heat dissipation structure according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の放熱構造体。 The substrate includes a back plate on the opposite side of the surface on the integrated circuit side.
The heat dissipation structure according to claim 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の放熱構造体。 A radiator is mounted on the heat dissipation surface of the integrated circuit.
The heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の放熱構造体。 The radiator is provided with a heat dissipation sheet on a surface facing the surface on the integrated circuit side.
The heat dissipation structure according to claim 5.
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