JP3492504B2 - 電子部品の放熱装置 - Google Patents

電子部品の放熱装置

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JP3492504B2 JP32916297A JP32916297A JP3492504B2 JP 3492504 B2 JP3492504 B2 JP 3492504B2 JP 32916297 A JP32916297 A JP 32916297A JP 32916297 A JP32916297 A JP 32916297A JP 3492504 B2 JP3492504 B2 JP 3492504B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等の電子部
品の放熱に用いられる電子部品の放熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3(a)は、従来の電子部品の放熱装
置の構成を示す側面図、図3(b)は、従来の電子部品
の放熱装置の構成を示す平面図である。図3(a)にお
いて、1は、LSI(大規模集積回路)2等の電子部品
を実装する回路基板である。LSI2は、例えば、シリ
コンチップ、該シリコンチップをパッケージングするL
SIケース2a、シリコンチップと回路基板1とを接続
する複数のはんだボール2b、2b、・・・から構成され
ている。上記はんだボール2b、2b、・・・は、BGA
(Ball Grid Array)を構成している。
【0003】3は、熱伝導率が高い材料から構成された
プレートであり、LSIケース2aの表面全体に密着す
るように取り付けられている。また、上記プレート3に
は、都合2カ所に雌ネジ部(図示略)が形成されてい
る。4は、熱伝導率が高い材料から構成された伝熱シー
トであり、プレート3の表面全体に貼着されている。5
は、LSI2により発生された熱を空気中に放熱するヒ
ートシンクであり、図3(b)に示すネジ6、6によ
り、伝熱シート4を介してプレート3の雌ネジ部に取り
付けられている。すなわち、ネジ6、6により、ヒート
シンク5とプレート3との間の接触圧力が所定値以上と
され、ひいては、ヒートシンク5とプレート3との熱抵
抗が所定値以下とされている。
【0004】上記構成において、LSI2が駆動される
ことにより発生した熱は、プレート3、伝熱シート4を
介してヒートシンク5へ伝導した後、ヒートシンク5か
ら空気中に放熱される。ここで、LSI2を回路基板1
に実装する場合には、ヒートシンク5がネジ6、6によ
りプレート3から取り外された状態、言い換えれば、熱
容量が小さい状態でLSI2が回路基板1に半田付けさ
れる。従って、ヒートシンク5が取り外された状態にお
いては、熱容量が小さいことから半田付け性が向上す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
部品の放熱装置においては、LSI2として発熱量が非
常に大きいものを用いる場合、この発熱量に対応させる
べくヒートシンク5として大型のものを用いなければな
らない。従って、この場合には、大型のヒートシンク5
の重量により、ボール2b、2b、・・・に応力がかかる
ことから、はんだボール2b、2b、・・・が変形した
り、はんだボール2b、2b、・・・にクラックが生じ
る。このことから、従来の電子部品の放熱装置において
は、大型のヒートシンク5を用いた場合、上述した変形
またはクラックにより、LSI2と回路基板1との間に
接触不良が生じ、ひいては信頼性が低下するという問題
があった。また、従来の電子部品の放熱装置において
は、高い信頼性が要求される場合、できるだけ、大型の
ヒートシンク5を用いる必要があるが、上述したように
ヒートシンク5の大きさが制限されるため効果的にLS
I2を冷却できないという問題があった。本発明はこの
ような背景の下になされたもので、電子部品の信頼性を
低下させることなく大型のヒートシンクを用いることが
できる電子部品の放熱装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、回路基板にはんだボールにより実装された電子部品
から発生される熱を放熱する電子部品の放熱装置におい
て、前記電子部品に取り付けられ、前記熱を放熱するヒ
ートシンクと、前記ヒートシンクと前記回路基板との間
に、前記ヒートシンクとの間に僅かに間隔をおいて設け
られていて、前記電子部品に作用する力前記はんだボ
ール破損する大きさ以上にならないように前記ヒート
シンクと前記回路基板との距離の短縮を制限する第1の
スペーサと、前記ヒートシンクに設けられ前記回路基板
を貫通するピンと、前記ピンの先端部と前記回路基板と
の間に設けられていて、前記電子部品に作用する力
はんだボールを破損する大きさ以上にならないように
前記距離の増大を制限する第2のスペーサとを具備する
ことを特徴とする。また、請求項2に記載の発明は、回
路基板にはんだボールにより実装された電子部品から発
生される熱を放熱する電子部品の放熱装置において、前
記回路基板の裏側に当接する板状のスティフナと、前記
電子部品に取り付けられ、前記熱を放熱するヒートシン
クと、前記ヒートシンクと前記回路基板との間に、前記
ヒートシンクとの間に僅かに間隔をおいて設けられてい
て、前記電子部品に作用する力前記はんだボール
する大きさ以上にならないように前記ヒートシンクと
前記回路基板との距離の短縮を制限する第1のスペーサ
と、前記ヒートシンクに設けられ前記回路基板及び前記
スティフナを貫通するピンと、前記ピンの先端部と前記
スティフナとの間に設けられ、前記電子部品に作用する
前記はんだボールを破損する大きさ以上にならない
ように前記距離の増大を制限する第2のスペーサとを具
備することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1(a)は本発明の一実施
形態による電子部品の放熱装置の構成を示す一部裁断側
面図であり、図1(b)は同一実施形態による電子部品
の放熱装置の構成を示す平面図である。また、図2は、
図1(a)に示す円A内の構成を示す一部裁断拡大断面
図である。図1(a)において、10は、LSI(大規
模集積回路)11等の電子部品を実装する回路基板であ
る。この回路基板10には、都合4カ所に図2に示す貫
通穴10aが形成されている。LSI11は、例えば、
シリコンチップ、該シリコンチップをパッケージングす
るLSIケース11a、シリコンチップと回路基板1と
を接続する複数のはんだボール11b、11b、・・・
(図2参照)から構成されている。上記はんだボール1
1b、11b、・・・は、BGA(Ball Grid Array)を構
成している。
【0008】図1(a)に示す12は、熱伝導率が高い
材料から構成されたプレートであり、LSIケース11
aの表面全体に密着するように取り付けられている。ま
た、上記プレート12には、都合2カ所に雌ネジ部(図
示略)が形成されている。13は、熱伝導率が高い材料
から構成された伝熱シートであり、プレート12の表面
全体に貼着されている。
【0009】14は、LSI11により発生された熱を
空気中に放熱するヒートシンクであり、図1(b)に示
すネジ20、20により、伝熱シート13を介してプレ
ート11の雌ネジ部に取り付けられている。すなわち、
ネジ20、20により、ヒートシンク14とプレート1
2との間の接触圧力が所定値以上とされ、ひいては、ヒ
ートシンク14とプレート12との熱抵抗が所定値以下
とされている。
【0010】また、ヒートシンク14の4隅には、回路
基板10の貫通穴10a(図2参照)に対向するように
図2に示す取り付け穴14aが各々形成されている。1
6は、ヒートシンク14と回路基板10との間に介挿さ
れた円筒形状の第1のスペーサであり、ヒートシンク1
4の取り付け穴14aと貫通穴10aとを連通するよう
にして設けられている。
【0011】上記第1のスペーサ16は、ヒートシンク
14の裏面から回路基板10の表面までの距離よりわず
かに短い高さd1となるように形成されている。また、
第1のスペーサ16は、振動やヒートシンク14に力が
加えられて上記距離が縮まった場合に、ヒートシンク1
4の裏面から回路基板10の表面までの距離が規定距離
以下とならないようにする役目をしている。ここで、上
記規定距離とは、はんだボール11b、11b、・・・に
対して作用する力が、はんだボール11b、11b、・・
・に変形、クラック等が生じない大きさとされる距離を
いう。言い換えれば、第1のスペーサ16は、はんだボ
ール11b、11b、・・・に所定以上の力が作用しない
ようにする役目をしている。
【0012】21は、回路基板10の裏面に当接するよ
うにして設けられた板状のスフィスナであり、回路基板
10の反りを防止する役目をしている。このスフィスナ
21の四隅には、貫通穴10aに対応して貫通穴21a
が各々形成されている。15は、略釘形状であって頭部
15aを有するピンであり、その頭部15aがヒートシ
ンク14側に位置するようにして、取り付け穴14a、
第1のスペーサ16、貫通穴10aおよび貫通穴21a
を貫通するように設けられている。また、ピン15の先
端部分は、スフィスナ21から突出されており、さらに
ピン15の先端部には、溝部15bが形成されている。
【0013】17は、上端面が開放され、かつ下端面に
貫通穴17aが形成されてなる略円筒形状の第2のスペ
ーサであり、貫通穴17aがピン15に貫通されるよう
にしてスフィスナ21の下方に設けられており、その高
さは、d2とされている。この第2のスペーサ17は、
ヒートシンク14の裏面から回路基板10の表面までの
距離が振動等により大きくなった場合に、上記距離が上
述した規定距離以上とならないようにする役目をしてい
る。19は、溝部15bに嵌合されたリングであり、第
2のスペーサ17がピン15から抜け落ちるのを防止し
ている。
【0014】18は、第2のスペーサ17の下端面とス
フィスナ21の裏面との間に介挿されたバネであり、ピ
ン15を介してヒートシンク14を同図下方向へ付勢し
ている。すなわち、バネ18は、ヒートシンク14を回
路基板10側へ押しつける役目をしている。ここで、バ
ネ18による弾性力は、LSI11のはんだボール11
b、11b、・・・に変形、クラックが生じない大きさと
されている。
【0015】上記構成において、ヒートシンク14とし
て放熱容量および重量が大きいものが用いられた場合、
ヒートシンク14は、図2の下方向へ移動し、ヒートシ
ンク14の裏面と回路基板10の表面との間の距離が縮
まる。しかしながら、上記距離は、第1のスペーサ16
の高さd1に制限される。従って、この場合には、はん
だボール11b、11b、・・・に変形、クラックが生じ
ることがない。
【0016】以上説明したように、本発明の一実施形態
による電子部品の放熱装置によれば、ヒートシンク14
として重量の大きなものを用いても、第1のスペーサ1
6によりはんだボール11b、11b、・・・に作用する
力が制限されるので、はんだボール11b、11b、・・
・に変形、クラックが生じることがなく、ひいては電子
部銀の信頼性を高めることができる。また、上述した一
実施形態による電子部品の放熱装置によれば、電子部品
の信頼性を低下させることなく放熱容量が大きいヒート
シンク14を使用できるので、放熱量が大きい高速のL
SI11を使用することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒートシンクとして重量の大きなものを用いた場合であ
っても、電子部品に作用する力がスペーサにより制限さ
れるので、電子部品に破損が生じることがなく、ひいて
は電子部品の信頼性を向上させることができるという効
果が得られる。また、本発明によれば、放熱容量が大き
いヒートシンクを使用できるので、放熱量が大きい高速
の電子部品を使用することができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による電子部品の放熱装
置の構成を示す図である。
【図2】 図1に示す円A内の構成を示す一部裁断拡大
断面図である。
【図3】 従来の電子部品の放熱装置の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
10 回路基板 11 LSI 11a LSIケース 11b はんだボール 12 プレート 14 ヒートシンク 15 ピン 16 第1のスペーサ 17 第2のスペーサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板にはんだボールにより実装され
    た電子部品から発生される熱を放熱する電子部品の放熱
    装置において、 前記電子部品に取り付けられ、前記熱を放熱するヒート
    シンクと、 前記ヒートシンクと前記回路基板との間に、前記ヒート
    シンクとの間に僅かに間隔をおいて設けられていて、前
    記電子部品に作用する力前記はんだボール破損する
    大きさ以上にならないように前記ヒートシンクと前記回
    路基板との距離の短縮を制限する第1のスペーサと、 前記ヒートシンクに設けられ前記回路基板を貫通するピ
    ンと、 前記ピンの先端部と前記回路基板との間に設けられてい
    て、前記電子部品に作用する力前記はんだボールを
    する大きさ以上にならないように前記距離の増大を制
    限する第2のスペーサとを具備することを特徴とする電
    子部品の放熱装置。
  2. 【請求項2】 回路基板にはんだボールにより実装され
    た電子部品から発生される熱を放熱する電子部品の放熱
    装置において、 前記回路基板の裏側に当接する板状のスティフナと、 前記電子部品に取り付けられ、前記熱を放熱するヒート
    シンクと、 前記ヒートシンクと前記回路基板との間に、前記ヒート
    シンクとの間に僅かに間隔をおいて設けられていて、前
    記電子部品に作用する力前記はんだボール破損する
    大きさ以上にならないように前記ヒートシンクと前記回
    路基板との距離の短縮を制限する第1のスペーサと、 前記ヒートシンクに設けられ前記回路基板及び前記ステ
    ィフナを貫通するピンと、 前記ピンの先端部と前記スティフナとの間に設けられ、
    前記電子部品に作用する力前記はんだボールを破損
    大きさ以上にならないように前記距離の増大を制限す
    る第2のスペーサとを具備することを特徴とする電子部
    品の放熱装置。
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