JP3579384B2

JP3579384B2 - Electronics

Info

Publication number: JP3579384B2
Application number: JP2001292868A
Authority: JP
Inventors: 武司本郷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: JP2003101269A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵ等の電子部品の冷却モジュールを有する電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子機器に搭載されるＣＰＵは、動作クロック周波数が向上し、ますます高速、高性能になってきており、発熱量もますます大きいものとなってきており、ＣＰＵの性能を維持する為にはＣＰＵを冷却することが必要となっている。冷却方法として、ヒートシンク等の放熱部材をＣＰＵ上面に接続することで、ＣＰＵからの熱を放熱する方法が取られている。
【０００３】
従来のコンピュータ等の電子機器は、筐体に回路基板が内蔵され、この基板上にＣＰＵが実装されている。ＣＰＵの底面には複数の電極がマトリックス状に形成されており、回路基板にＣＰＵの電極が半田付け等により接続されている。ＣＰＵの上方にはＣＰＵにより発熱される熱を放熱する為のヒートシンクが伝熱性の良好な伝熱シート等を介して実装されている。ヒートシンクはアルミ等の熱伝導性の良好な材料により形成され、回路基板にヒートシンクを固定する為の支持部を一体形成している。ヒートシンクの支持部がネジを介して回路基板に固定されることで、ＣＰＵは回路基板とヒートシンクとの間に挟まれるように実装される。
【０００４】
上述したような従来の冷却モジュールにおいては、ヒートシンクはネジにより筐体、あるいは回路基板等にネジ止され、そのネジ止に係る力がそのままＣＰＵに加わるような構造となっている。また、ＣＰＵの寸法誤差、ＣＰＵの電極、例えば、半田バンプ、半田ボール等の寸法誤差による実装高さによるバラツキ、ヒートシンクの製造公差等のさまざまな寸法誤差を押えながら、さらに、ＣＰＵとヒートシンクの確実な熱接続を確保する為に、ＣＰＵには非常に大きな加重が加わっている。
【０００５】
さらに、近年のコンピュータ等の電子機器はユーザーの使用目的、好みに合わせた仕様に応じて作り分ける手法を取り入れたり、ユーザーが自由に仕様を変更することが可能となってきている。例えば、ＣＰＵに関しては、動作クロック周波数の異なるものを容易に取り替え可能なことが要求される。その為に、回路基板にＣＰＵ実装用のソケットを実装し、このソケットにＣＰＵを着脱可能に実装する方法が主流となってきている。ソケットはマトリックス状に配置された複数の半田ボールや、半田バンプ等により回路基板に半田付け実装される。更にＣＰＵは着脱を容易にする為にＰＧＡ（ＰＩＮＧＲＩＤＡＲＲＡＹ）タイプのものが採用されている。このタイプのＣＰＵは、ＣＰＵの電極として複数のピンがマトリックス状にＣＰＵ下面に配置されており、ソケットにＣＰＵのそれぞれのピンを差込実装する方式となっている。このようなＣＰＵ実装方法によりユーザーの要求を満たすことが可能となっている。
【０００６】
上記したソケットは通常リフロー半田付けされている。リフロー半田付けとはまず回路基板上の部品を実装する為の電極パッド上に半田ペーストを塗布し、次に高温のリフロー炉の中を通すことで半田ペーストを溶融させ半田付けさせるものである。また回路基板は両面に表面実装されており、回路基板表面へ部品（ソケット等）をリフロー半田付けし、次に回路基板の裏面に他の部品をリフロー半田付けする２ステップのリフロー半田付けにより回路基板両面への部品実装が行われる。通常回路基板は、実装する面を上面にしてリフロー炉内に入れられる
【０００７】
この際、表面へのリフロー半田付けによりソケットが正常に実装されているにも関わらず、裏面へのリフロー半田付けの際、回路基板をリフロー炉内に入れた際、表面（リフロー炉内では下面）に実装されている部品を接続している半田が再度溶融される。この半田が溶融している状態において、ソケットの自重により、ソケットが回路基板から離れる方向に傾いたり等してしまう。
【０００８】
ソケットの実装において、電極の半田付け等の品質によるソケットの実装高さ、傾きに大きくバラツキが出てくる。さらにはＣＰＵのピンのソケットへの差込具合や、ＣＰＵの寸法誤差、ソケットの寸法誤差により、ＣＰＵ実装後の回路基板面からＣＰＵ上面までの高さ寸法はかなりのバラツキが出てきてしまう。
【０００９】
このような実装方法を取っているＣＰＵに上述したようなヒートシンクを接続し、回路基板にネジ止めすると、ヒートシンクを止めるネジ固定力がそのままＣＰＵあるいはソケットに加わってしまう。従って、ＣＰＵやソケットに許容量以上の加重が加わわると、ＣＰＵ、ソケットそれぞれの電極の亀裂、破損、回路破壊等、回路モジュールに悪影響を及ぼすという問題を誘発してしまう。
【００１０】
このような問題点を解決する例として例えば、特開２００１−１１０９６７号公報「電子素子の放熱構造」がある。特開２００１−１１０９６７号公報に開示されている電子素子の冷却構造は、基板に実装された電子素子に伝熱ブロックを接触させ、電熱ブロックからヒートパイプを介して熱拡散板に熱拡散する冷却構造において、伝熱ブロックの基板への実装に際し、ブロックの４角に設けられている固定用のネジとブロックとの間にコイルスプリングをそれぞれ介在させる構造が開示されている。このような構造で電子素子の高さ寸法の誤差を吸収する方法を提案している。
【００１１】
しかしながら、特開２００１−１１０９６７号公報に開示の構成では部品点数の増加につながり、組立て性、コストの面で余り好ましくない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、電子部品や電子部品の実装寸法に誤差が生じたとしても、電子部品を破損させることなく良好に冷却することができ、組立て性の向上、コスト削減に良的な電子機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る電子機器は、本体と、本体に内蔵され、電子部品が実装された回路基板と、電子部品に熱的に接続されるととともに、電子部品に熱的に接続する面とは反対面に形成される突起を有する受熱部材と、受熱部材を挟むように電子部品と対向して回路基板に実装されるとともに、受熱部材に当接する押え部と、回路基板に実装された時突起が挿入される孔とを有する保持部材と、を具備する事を特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る電子機器は、本体と、本体に内蔵され、電子部品が実装された回路基板と、電子部品に熱的に接続され電子部品の熱が伝熱されるとともに、電子部品に熱的に接続する面とは反対面に形成される突起を有する受熱部材と、受熱部材を挟むように電子部品と対向して回路基板に実装されるとともに、受熱部材に当接する押え部と、回路基板に実装された時突起が挿入される孔とを有し、電子部品と押え部との間で受熱部材の所定量の移動を許容する保持部材と、を具備する事を特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る電子機器は、本体と、本体に内蔵され、電子部品が実装された回路基板と、電子部品に熱的に接続され電子部品の熱が伝熱されるとともに、電子部品に熱的に接続する面とは反対面に形成される突起を有する受熱部材と、受熱部材を挟むように電子部品と対向して配置され、略四角状に形成され受熱部材に当接する押え部と、押え部の４角よりそれぞれ延出するバネ部と、バネ部から回路基板方向に延びるとともに回路基板に固定される脚部と、回路基板に実装された時突起が挿入される孔とを有し、電子部品と押え部との間で受熱部材の所定量の移動を許容する保持部材と、を具備する事を特徴とする。
【００１６】
このような構成により、電子部品の実装高さ寸法の誤差や傾きが生じた場合でも、ネジ固定されない受熱部材およびバネ性を持つ保持部材の関係により、寸法誤差や傾きを吸収することができ、電子部品に許容量以上の加重が加わることがなく、また、電子部品の電極の亀裂、破損、回路破壊等、回路モジュールへの影響を最小限に押えることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下ノート型コンピュータ等の電子機器に適用した本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は電子機器の斜視図である。コンピュータ１は本体４を有している。本体４は上ケース２および下ケース３を有している。本体４の上面にはキーボード５が配置されている。本体４の後部にはヒンジ部６が設けられており、このヒンジ部６を介して表示部７が本体４に対して回動可能に接続されている。
【００１８】
図２は冷却構造の分解斜視図である。図３は冷却構造の斜視図である。図２に示すように、下ケース３には複数のボス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（３ｄは図示せず）が設けられている。下ケース３および上ケース２の内面はシールドメッキされており本体ＧＮＤとして機能する。これらボス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの上には回路基板１０が実装される。回路基板１０にはネジ孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ（１２ｄは図示せず）が設けられ、これらネジ孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの周りには回路基板１０のＧＮＤ層に電気的に接続されているパッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（１１ｄは図示せず）が形成されている。回路基板１０はボス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにそれぞれ設けられたネジ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにより、ネジ孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介してボス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに固定される。このとき回路基板１０のＧＮＤパターンはパッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、ネジ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄおよびボス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを介して本体４のＧＮＤに電気的に接続されることになる。また、ボス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはネジ孔１５ａ，ｂ，ｃ，ｄ（１５ｄは図示せず）を有している。
【００１９】
回路基板１０の上面にはマトリックス状に複数の電極パッド１３が形成されている。この電極パッド１３上にはソケット１７が実装される。ソケット１７は上面にＣＰＵを実装する為にマトリックス状に複数の電極端子１７ａが配置されている。ソケット１７の下面にはマトリックス状に複数の半田ボール（図示せず）が設けられており、リフロー半田付けにより半田付けされる。ネジ孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄおよびボス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは電極パッド１３の４角に隣接して配置されている。
【００２０】
ＣＰＵ２０は基台２０ａとこの基台２０ａの上面に配置される素子２１と基台２０ａの下面にマトリックス状に配置される複数のピン２３を有している。素子２１とピン２３とは基台２０ａ内部を介して電気的に接続されている。ＣＰＵ２０のピン２３はソケット１７の電極端子１７ａに挿入され、図示しないソケットの固定手段により容易にピン２３が電極端子１７ａから抜けないように固定される。また図示しない固定手段をロック解除することでピン２３は電極端子１７ａから容易に抜くことが可能であり、ＣＰＵを容易に変更することも可能である。
【００２１】
ＣＰＵ２０の素子２１の上面には熱伝導部材として熱伝導グリース２２が塗布される。熱伝導グリース２２は熱伝導性の良好な材料を含有しており、ＣＰＵ２０および素子２１が発熱する熱が良好にグリース２２に伝熱される。なお、グリースの代わりに熱伝導性パッド等を使用してもよい。
【００２２】
ＣＰＵ２０の上面にはアルミダイキャスト製の受熱部材３０が搭載される。受熱部材３０はＣＰＵ２０の基台２０ａと略同じ面積を有しており四角形状に形成されている。受熱部材３０はＣＰＵ２０の上面に搭載される際、ＣＰＵ２０の素子２１と受熱部材３０の下面との間には伝熱グリース２２が充填されることとなり、ＣＰＵ２０が発熱する熱は伝熱グリース２２を介して受熱部材３０に伝熱される。受熱部材３０の上面中央にはヒートパイプ５０を接続する為の溝３２ａが形成されている。ヒートパイプ５０は溝３２ａに接続された後、圧着等により接続固定されている。図３に示すように、ヒートパイプ５０は、受熱部材３０に伝熱された熱をファンユニット（冷却ユニット）６０に伝熱する為に機能する。受熱部材３０の上面には溝３２ａを挟んで一対の突起（）３３ａ，３３ｂが一体形成されている。突起３３ａ，３３ｂはボス状に形成されており、上部にネジ孔３４ａ，３４ｂがそれぞれ形成されている。受熱部材３０は単にＣＰＵ２０の上面に搭載されるのみで、回路基板１０およびＣＰＵ２０にネジ固定等はされていない。
【００２３】
受熱部材３０の上面には保持部材４０が搭載される。保持部材４０は略四角形状の押え部４１を有している。押え部４１の４角からはそれぞれバネ部（連結部）４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが上方に折れ曲るように延出し、さらに下方に脚部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ（４９ｃは図示せず）を形成するように延出している。バネ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの先端にはそれぞれ固定部４３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（４３ｃは図示せず）が設けられる。固定部４３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにはそれぞれネジ孔４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ（４４ｃは図示せず）が設けられている。押え部４１の対向する２辺からは保持片４５ａ，４５ｂが形成されている。保持片４５ａ，４５ｂそれぞれには孔４６ａ，４６ｂが形成されている。保持部材４０はステンレスや鉄等の部材にて薄く形成されており、保持部材４０全体に亘ってバネ性を有している。
【００２４】
図４は図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面を示す図である。図５は図３におけるＢ−Ｂ’に沿う断面を示す図である。図３乃至図５に示すように、保持部材４０の固定部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄはネジ孔４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄおよびネジ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄを介して、ボス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに固定される。
【００２５】
保持部材４０が回路基板上に実装されると押え部４１は受熱部材３０を上から押えるように実装される。このとき、バネ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄおよび脚部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄはＣＰＵ２０および受熱部材３０からは離間している。すなわち、押え部４１の下面のみが受熱部材３０および受熱部材３０に圧着固定されているヒートパイプ５０に当接している。
【００２６】
保持部材４０が受熱部材３０の上面に搭載された際、受熱部材３０上面に形成されている突起３３ａ，３３ｂは保持部材４０に形成されている孔４６ａ，４６ｂにそれぞれ挿入される。孔４６ａ，４６ｂは突起４５ａ，４５ｂの径よりも大きく形成されている。従って、突起３３ａ，３３ｂは孔４６ａ，４６ｂに問題なく挿入され、さらに突起３３ａ，３３ｂと孔４６ａ，４６ｂとの間は、受熱部材３０の水平方向への移動は若干の自由度を持たせだけの間隙となっている。さらに突起３３ａ，３３ｂの上面は押え部４１の上面よりも突出している。ネジ４７ａ，４７ｂは単に突起３３ａ，３３ｂの上面にネジ止めされるのみで押え部４１を固定するものではない。また、ネジ４７ａ，４７ｂの頭部は孔４６ａ，４６ｂよりも大きな径で形成されている。従って、突起３３ａ，３３ｂはネジ４７ａ，４７ｂの頭部により押え部４１の孔４６ａ，４６ｂから抜けることはない。
【００２７】
図８は、図３におけるＣ−Ｃ’線に沿う断面を示す図である。図３および図８に示すように、受熱部材３０に固定されているヒートパイプ５０は延長部５１および５２を介してファンユニット６０に挿入される。ファンユニット６０はアルミダイキャストにより形成され、内部に空気が流れるダクト（図示せず）を持ったハウジング６３を有している。ハウジング６３は一端６３ａの上面に空気流入口６４ａを有している。ハウジング６３の固定部６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄはネジ６７ａ，ｂ，ｃ，ｄにより回路基板１０に固定される。ハウジング６３には空気流入口６４ａに対向してファン６２が内蔵されている。ハウジング６３の他端６３ｂには空気排出口６４ｂが形成されている。ファン６２の回転により空気流入口６４ａより流入された空気は内部のダクトを通り、空気排出口６４ｂに吐き出される。ファンユニット６０に挿入されたヒートパイプ５０の端部５３は空気排出口６４ｂに位置している。ヒートパイプ５０の端部５３には複数のフィン７０が固定されており、フィン７０は空気排出口６４ｂに位置している。
【００２８】
ＣＰＵ２０の熱は受熱部材３０を介してヒートパイプ５０に伝熱される。ヒートパイプ５０に伝わった熱は延長部５１，５２を介して端部５３に伝わる。端部５３に伝わった熱はフィン７０に伝わる。空気排出口６４ｂに位置するフィン７０はファン６２により取り込まれた空気により冷却される。このような構成により効果的な冷却モジュールを提供することが可能となる。
【００２９】
次にＣＰＵ２０の実装高さ寸法の誤差、バラツキが生じた場合の保持部材４０と受熱部材３０、ＣＰＵ２０およびソケット１７との関係について説明する。
【００３０】
図６はＣＰＵ実装に傾きが生じた場合の図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面を示す図である。ＣＰＵ２０およびソケット１７に傾きが生じる理由については先述している為、説明を省略する。
【００３１】
ソケット１７の実装、ＣＰＵ２０の実装に起因してもし、ソケット１７もしくはＣＰＵ２０が回路基板１０の上面に対してＸ度の角度を持って実装されたとしても、受熱部材３０もＸ度に傾く。すなわち、図６中、ＣＰＵ２０およびソケット１７の右側部が回路基板１０の上面から上方に持ちあがった状態に傾いた場合、受熱部材３０もＣＰＵ２０、ソケット１７と同様に傾く。このとき、突起３３ａ，３３ｂは孔４６ａ，４６ｂの中で、孔４６ａ，４６ｂの径方向あるいは上下方向に任意に移動される。
【００３２】
すなわち、回路基板１０に固定されている保持部材４０の押え部４１による押え力が加わったとしても、ソケット１７、ＣＰＵ２０の傾きを受熱部材３０の突起３３ａ，３３ｂと押え部４１の孔４６ａ，４６ｂとの関係により吸収されることとなる。さらに保持部材４０はバネ性を持って形成されている為、押え部４１がある程度の受熱部材３０の傾きに対して上下に押されることで吸収することができる。このような保持部材４０の撓み状態を図７に示す。図７はＣＰＵ実装高さ寸法に誤差が生じた場合の図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面を示す図である。
【００３３】
保持部材４０の押え部４１が受熱部材３０およびヒートパイプ５０により下方より押圧されると、押え部４１は上方に持ちあがり、この押え部４１の持ちあがりをバネ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄおよび脚部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄが上下左右に撓むことで吸収することができる。このとき、固定部４３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはネジ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄにより固定されており、また保持部材４０はバネ性を有している為、バネ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄおよび脚部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄの復帰力により押え部４１は受熱部材３０方向へ付勢される。この付勢力により受熱部材３０のＣＰＵ２０への密着を維持するように機能し、ＣＰＵ２０からの受熱部材３０への伝熱機能を維持する。
【００３４】
以上のような構成により、ＣＰＵやソケットの実装高さ寸法の誤差や傾きが生じた場合でも、ネジ固定されない受熱部材およびバネ性を持つ保持部材の関係により、寸法誤差や傾きを吸収することができ、ＣＰＵやソケットに許容量以上の加重が加わることがなく、また、ＣＰＵ、ソケットそれぞれの電極の亀裂、破損、回路破壊等、回路モジュールへの影響を最小限に押えることが可能となる。
【００３５】
なお、本実施の形態では保持部材に脚部を構成するようにしているが、単なる板状にし、ボスを介して回路基板に保持するようにしてもよい。
【００３６】
また、受熱部材の突起を中央に一つのみ設けるようにしてもよい。この場合、受熱部材の移動量を大きくすることが可能となり、ＣＰＵ等の実装高さ寸法誤差、傾きの許容量を大きくすることが可能となる。
【００３７】
本発明ではその主旨を逸脱しない範囲であれば、上記の実施形態に限定されるものではない。本実施の形態ではノート型コンピュータに適用したが、デスクトップ型のコンピュータに適用してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した発明によれば、電子部品や電子部品の実装寸法に誤差が生じたとしても、電子部品の電極破損等を極力減少させる事が無く、組立て性の向上、コスト削減に良的な電子機器を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子機器の斜視図。
【図２】冷却構造の分解斜視図。
【図３】冷却構造の斜視図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面を示す図。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面を示す図。
【図６】ＣＰＵ実装に傾きが生じた場合の図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面を示す図。
【図７】ＣＰＵ実装高さ寸法に誤差が生じた場合の図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面を示す図。
【図８】図３における断面Ｃ−Ｃを示す断面図。
【符号の説明】
１…コンピュータ
２…上ケース
３…下ケース
４…本体
５…キーボード
６…ヒンジ部
７…表示部
１０…回路基板
１７…ソケット
２０…ＣＰＵ
２１…素子
２２…グリース
３０…受熱部材
３３ａ，３３ｂ…突起
４０…保持部材
４１…押え部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…バネ部
４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ…ネジ
４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ…脚部
５０…ヒートパイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic device having a cooling module for electronic components such as a CPU.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CPUs mounted on electronic devices have been improved in operating clock frequency, higher speed and higher performance, and heat generation has also become larger. In order to maintain CPU performance, Requires cooling the CPU. As a cooling method, a method is used in which a heat radiating member such as a heat sink is connected to the upper surface of the CPU to radiate heat from the CPU.
[0003]
2. Description of the Related Art In a conventional electronic device such as a computer, a circuit board is built in a housing, and a CPU is mounted on the circuit board. A plurality of electrodes are formed in a matrix on the bottom surface of the CPU, and the electrodes of the CPU are connected to the circuit board by soldering or the like. A heat sink for dissipating heat generated by the CPU is mounted above the CPU via a heat transfer sheet having good heat conductivity. The heat sink is formed of a material having good heat conductivity such as aluminum, and integrally forms a support portion for fixing the heat sink to the circuit board. The CPU is mounted so as to be sandwiched between the circuit board and the heat sink by fixing the support portion of the heat sink to the circuit board via screws.
[0004]
In the conventional cooling module as described above, the heat sink is screwed to a housing or a circuit board with a screw, and the structure is such that the force associated with the screwing is directly applied to the CPU. Further, while suppressing various dimensional errors such as dimensional errors of the CPU, dimensional errors of the electrodes of the CPU, for example, solder bumps, solder balls, etc., and variations in mounting height, manufacturing tolerances of the heat sink, etc. In order to ensure a proper thermal connection, a very large weight is applied to the CPU.
[0005]
Further, in recent years, electronic devices such as computers have adopted a method of making them according to the specifications according to the purpose of use and preference of the user, and it has become possible for the user to freely change the specifications. For example, it is required that a CPU having a different operation clock frequency can be easily replaced. Therefore, a method of mounting a CPU mounting socket on a circuit board and detachably mounting the CPU on the socket has become mainstream. The socket is mounted on the circuit board by soldering with a plurality of solder balls or solder bumps arranged in a matrix. Further, the CPU employs a PGA (PIN GRID ARRAY) type for easy attachment and detachment. In this type of CPU, a plurality of pins are arranged in a matrix on the lower surface of the CPU as electrodes of the CPU, and each pin of the CPU is inserted and mounted in a socket. With such a CPU mounting method, it is possible to satisfy user requirements.
[0006]
The above-mentioned socket is usually reflow soldered. In the reflow soldering, first, a solder paste is applied to an electrode pad for mounting components on a circuit board, and then the solder paste is melted by passing through a high-temperature reflow furnace to be soldered. The circuit board is surface-mounted on both sides, and the components (sockets, etc.) are reflow-soldered to the surface of the circuit board, and then the other components are reflow-soldered to the back surface of the circuit board. Components are mounted on both sides of the board. Usually, a circuit board is placed in a reflow furnace with the surface to be mounted facing up.
At this time, when the circuit board is put into the reflow furnace during reflow soldering to the back side, the front side (the lower side in the reflow furnace), even though the socket is normally mounted by reflow soldering to the front side The solder connecting the components mounted in ()) is melted again. In a state in which the solder is molten, the socket is inclined in a direction away from the circuit board due to the weight of the socket.
[0008]
In mounting the socket, the mounting height and inclination of the socket vary greatly depending on the quality of the soldering of the electrodes and the like. Further, the height from the circuit board surface after mounting the CPU to the upper surface of the CPU varies considerably due to the degree of insertion of the pins of the CPU into the socket, dimensional errors of the CPU, and dimensional errors of the socket.
[0009]
When a heat sink as described above is connected to a CPU employing such a mounting method and screwed to a circuit board, a screw fixing force for fixing the heat sink is directly applied to the CPU or the socket. Therefore, if a load exceeding the allowable amount is applied to the CPU or the socket, a problem is caused that the circuit module is adversely affected, such as cracks, breakage, and circuit breakage of the electrodes of the CPU and the socket.
[0010]
As an example of solving such a problem, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110967 entitled "Heat dissipation structure of electronic element". The cooling structure for an electronic element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110967 discloses a cooling structure in which a heat transfer block is brought into contact with an electronic element mounted on a substrate, and heat is diffused from the electric heating block to a heat diffusion plate via a heat pipe. In the structure, when mounting the heat transfer block to the substrate, a structure is disclosed in which coil springs are interposed between fixing screws provided at four corners of the block and the block. A method of absorbing an error in the height dimension of an electronic element with such a structure has been proposed.
[0011]
However, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110967 leads to an increase in the number of parts, which is not preferable in terms of assemblability and cost.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and even if an error occurs in the mounting dimensions of an electronic component or an electronic component, the electronic component can be cooled well without being damaged, and the assembling efficiency can be improved. An object is to provide an electronic device that is good for improvement and cost reduction.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electronic apparatus according to claim 1 includes a main body, a circuit board built in the main body, on which an electronic component is mounted, and thermally connected to the electronic component. A heat receiving member having a protrusion formed on the surface opposite to the surface to be thermally connected, and a pressing portion that is mounted on the circuit board facing the electronic component so as to sandwich the heat receiving member, and abuts on the heat receiving member, And a holding member having a hole into which the projection is inserted when mounted on the circuit board.
[0014]
The electronic device according to claim 4, wherein the main body, a circuit board built in the main body, on which the electronic component is mounted, and thermally connected to the electronic component to transfer the heat of the electronic component, and to the electronic component. A heat receiving member having a projection formed on a surface opposite to a surface connected to the electronic component; a pressing portion mounted on the circuit board facing the electronic component so as to sandwich the heat receiving member; And a holding member for allowing a predetermined amount of movement of the heat receiving member between the electronic component and the holding portion.
[0015]
The electronic device according to claim 10 is: a main body; a circuit board built in the main body, on which the electronic component is mounted; and a thermal connection to the electronic component to transfer heat of the electronic component, and to the electronic component. A heat receiving member having a projection formed on a surface opposite to a surface connected to the electronic component; a pressing portion which is arranged to face the electronic component so as to sandwich the heat receiving member, is formed in a substantially rectangular shape, and contacts the heat receiving member; A spring portion extending from each of the four corners of the portion, a leg extending from the spring portion toward the circuit board and fixed to the circuit board, and a hole into which a projection is inserted when mounted on the circuit board; And a holding member that allows a predetermined amount of movement of the heat receiving member between the electronic component and the holding portion.
[0016]
With such a configuration, even when an error or inclination of the mounting height dimension of the electronic component occurs, the dimensional error or inclination can be absorbed by the relationship between the heat receiving member that is not fixed with the screw and the holding member having the spring property, It is possible to prevent the electronic component from being overloaded with an allowable amount or more, and to minimize the influence on the circuit module, such as cracks, breakage, and circuit destruction of the electrodes of the electronic component.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention applied to an electronic device such as a notebook computer will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an electronic device. The computer 1 has a main body 4. The main body 4 has an upper case 2 and a lower case 3. A keyboard 5 is arranged on the upper surface of the main body 4. A hinge 6 is provided at a rear portion of the main body 4, and a display 7 is rotatably connected to the main body 4 via the hinge 6.
[0018]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the cooling structure. FIG. 3 is a perspective view of the cooling structure. As shown in FIG. 2, the lower case 3 is provided with a plurality of bosses 3a, 3b, 3c, 3d (3d is not shown). The inner surfaces of the lower case 3 and the upper case 2 are shield-plated and function as the main body GND. A circuit board 10 is mounted on the bosses 3a, 3b, 3c, 3d. The circuit board 10 is provided with screw holes 12a, 12b, 12c, 12d (12d is not shown), and around these screw holes 12a, 12b, 12c, 12d, is electrically connected to the GND layer of the circuit board 10. Pads 11a, 11b, 11c, 11d (11d is not shown) are formed. The circuit board 10 is fixed to the bosses 3a, 3b, 3c, 3d via screw holes 12a, 12b, 12c, 12d by screw portions 16a, 16b, 16c, 16d provided on the bosses 14a, 14b, 14c, 14d, respectively. Is done. At this time, the GND pattern of the circuit board 10 is electrically connected to the GND of the main body 4 via the pads 11a, 11b, 11c, 11d, the screw portions 16a, 16b, 16c, 16d and the bosses 3a, 3b, 3c, 3d. Will be. The bosses 14a, 14b, 14c, 14d have screw holes 15a, b, c, d (15d is not shown).
[0019]
On the upper surface of the circuit board 10, a plurality of electrode pads 13 are formed in a matrix. A socket 17 is mounted on the electrode pad 13. The socket 17 has a plurality of electrode terminals 17a arranged in a matrix on the upper surface for mounting the CPU. A plurality of solder balls (not shown) are provided on the lower surface of the socket 17 in a matrix and are soldered by reflow soldering. The screw holes 12a, 12b, 12c, 12d and the bosses 14a, 14b, 14c, 14d are arranged adjacent to the four corners of the electrode pad 13.
[0020]
The CPU 20 has a base 20a, elements 21 arranged on the upper surface of the base 20a, and a plurality of pins 23 arranged in a matrix on the lower surface of the base 20a. The element 21 and the pin 23 are electrically connected via the inside of the base 20a. The pin 23 of the CPU 20 is inserted into the electrode terminal 17a of the socket 17, and is fixed by a socket fixing means (not shown) so that the pin 23 does not easily come off the electrode terminal 17a. By unlocking the fixing means (not shown), the pin 23 can be easily removed from the electrode terminal 17a, and the CPU can be easily changed.
[0021]
Heat conductive grease 22 is applied as a heat conductive member on the upper surface of element 21 of CPU 20. The heat conductive grease 22 contains a material having good heat conductivity, and heat generated by the CPU 20 and the element 21 is transferred to the grease 22 well. Note that a heat conductive pad or the like may be used instead of grease.
[0022]
A heat receiving member 30 made of aluminum die cast is mounted on the upper surface of the CPU 20. The heat receiving member 30 has substantially the same area as the base 20a of the CPU 20, and is formed in a square shape. When the heat receiving member 30 is mounted on the upper surface of the CPU 20, the space between the element 21 of the CPU 20 and the lower surface of the heat receiving member 30 is filled with the heat transfer grease 22. The heat is transferred to the heat receiving member 30 through the heat sink. At the center of the upper surface of the heat receiving member 30, a groove 32a for connecting the heat pipe 50 is formed. After being connected to the groove 32a, the heat pipe 50 is connected and fixed by crimping or the like. As shown in FIG. 3, the heat pipe 50 functions to transfer the heat transferred to the heat receiving member 30 to the fan unit (cooling unit) 60. On the upper surface of the heat receiving member 30, a pair of protrusions () 33a, 33b are formed integrally with the groove 32a interposed therebetween. The projections 33a and 33b are formed in a boss shape, and screw holes 34a and 34b are formed in the upper portions, respectively. The heat receiving member 30 is simply mounted on the upper surface of the CPU 20, and the circuit board 10 and the CPU 20 are not fixed with screws.
[0023]
The holding member 40 is mounted on the upper surface of the heat receiving member 30. The holding member 40 has a holding portion 41 having a substantially square shape. Spring portions (connecting portions) 42a, 42b, 42c, and 42d extend from the four corners of the holding portion 41 so as to be bent upward, and the legs 49a, 49b, 49c, and 49d (49c are shown in the figure). )). Fixed portions 43a, 3b, 3c, 3d (43c is not shown) are provided at the tips of the spring portions 42a, 42b, 42c, 42d, respectively. The fixing portions 43a, 3b, 3c, 3d are provided with screw holes 44a, 44b, 44c, 44d, respectively (44c is not shown). Holding pieces 45a and 45b are formed from two opposing sides of the pressing portion 41. Holes 46a, 46b are formed in the holding pieces 45a, 45b, respectively. The holding member 40 is made of a thin material such as stainless steel or iron, and has a spring property over the entire holding member 40.
[0024]
FIG. 4 is a diagram showing a cross section along the line AA ′ in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a cross section along BB 'in FIG. As shown in FIGS. 3 to 5, the fixing portions 43a, 43b, 43c, 43d of the holding member 40 are bosses 14a, 14b via screw holes 44a, 44b, 44c, 44d and screws 48a, 48b, 48c, 48d. , 14c, 14d.
[0025]
When the holding member 40 is mounted on the circuit board, the pressing portion 41 is mounted so as to press the heat receiving member 30 from above. At this time, the springs 42a, 42b, 42c, 42d and the legs 49a, 49b, 49c, 49d are separated from the CPU 20 and the heat receiving member 30. That is, only the lower surface of the holding portion 41 is in contact with the heat receiving member 30 and the heat pipe 50 that is fixed to the heat receiving member 30 by pressure.
[0026]
When the holding member 40 is mounted on the upper surface of the heat receiving member 30, the protrusions 33a and 33b formed on the upper surface of the heat receiving member 30 are inserted into holes 46a and 46b formed in the holding member 40, respectively. The holes 46a and 46b are formed larger than the diameters of the protrusions 45a and 45b. Therefore, the protrusions 33a and 33b are inserted into the holes 46a and 46b without any problem. Further, between the protrusions 33a and 33b and the holes 46a and 46b, the movement of the heat receiving member 30 in the horizontal direction has only a small degree of freedom. Gap. Further, the upper surfaces of the protrusions 33a and 33b protrude from the upper surface of the pressing portion 41. The screws 47a and 47b are simply screwed to the upper surfaces of the projections 33a and 33b, and do not fix the holding portion 41. The heads of the screws 47a and 47b are formed with a diameter larger than the holes 46a and 46b. Therefore, the projections 33a and 33b do not fall out of the holes 46a and 46b of the holding portion 41 due to the heads of the screws 47a and 47b.
[0027]
FIG. 8 is a diagram showing a cross section along the line CC ′ in FIG. As shown in FIGS. 3 and 8, the heat pipe 50 fixed to the heat receiving member 30 is inserted into the fan unit 60 via the extensions 51 and 52. The fan unit 60 is formed by aluminum die casting and has a housing 63 having a duct (not shown) through which air flows. The housing 63 has an air inlet 64a on the upper surface of one end 63a. The fixing portions 65a, 65b, 65c, 65d of the housing 63 are fixed to the circuit board 10 by screws 67a, b, c, d. The housing 63 has a built-in fan 62 facing the air inlet 64a. An air outlet 64b is formed in the other end 63b of the housing 63. The air introduced from the air inlet 64a by the rotation of the fan 62 passes through the internal duct and is discharged to the air outlet 64b. The end 53 of the heat pipe 50 inserted into the fan unit 60 is located at the air outlet 64b. A plurality of fins 70 are fixed to the end 53 of the heat pipe 50, and the fins 70 are located at the air outlets 64b.
[0028]
The heat of the CPU 20 is transferred to the heat pipe 50 via the heat receiving member 30. The heat transmitted to the heat pipe 50 is transmitted to the end 53 via the extensions 51 and 52. The heat transmitted to the end 53 is transmitted to the fin 70. The fin 70 located at the air outlet 64 b is cooled by the air taken in by the fan 62. With such a configuration, an effective cooling module can be provided.
[0029]
Next, the relationship between the holding member 40 and the heat receiving member 30, the CPU 20, and the socket 17 when an error or variation in the mounting height of the CPU 20 occurs will be described.
[0030]
FIG. 6 is a view showing a cross section taken along line BB ′ in FIG. 3 when the mounting of the CPU is inclined. The reason why the CPU 20 and the socket 17 are tilted has been described above, and thus the description thereof is omitted.
[0031]
Even if the socket 17 or the CPU 20 is mounted, or if the socket 17 or the CPU 20 is mounted at an angle of X degrees with respect to the upper surface of the circuit board 10, the heat receiving member 30 is also inclined at X degrees. That is, in FIG. 6, when the right portions of the CPU 20 and the socket 17 are tilted upward from the upper surface of the circuit board 10, the heat receiving member 30 is also tilted similarly to the CPU 20 and the socket 17. At this time, the projections 33a and 33b are arbitrarily moved in the holes 46a and 46b in the radial direction or the vertical direction of the holes 46a and 46b.
[0032]
That is, even if the pressing force of the pressing portion 41 of the holding member 40 fixed to the circuit board 10 is applied, the inclination of the socket 17 and the CPU 20 is adjusted by the protrusions 33 a and 33 b of the heat receiving member 30 and the holes 46 a and 46 b of the pressing portion 41. Will be absorbed by the relationship. Further, since the holding member 40 is formed with a spring property, the holding portion 41 can be absorbed by being pressed up and down with respect to a certain degree of inclination of the heat receiving member 30. FIG. 7 shows such a bent state of the holding member 40. FIG. 7 is a view showing a cross section taken along line AA ′ in FIG. 3 when an error occurs in the CPU mounting height dimension.
[0033]
When the holding portion 41 of the holding member 40 is pressed from below by the heat receiving member 30 and the heat pipe 50, the holding portion 41 is lifted upward, and the holding portion 41 is lifted by the spring portions 42a, 42b, 42c, 42d and The legs 49a, 49b, 49c, 49d can be absorbed by bending up, down, left and right. At this time, the fixing portions 43a, 3b, 3c, 3d are fixed by screws 48a, 48b, 48c, 48d, and the holding member 40 has a spring property, so that the spring portions 42a, 42b, 42c, 42d. The pressing portion 41 is urged toward the heat receiving member 30 by the return force of the legs 49a, 49b, 49c, and 49d. The urging force functions to maintain the heat receiving member 30 in close contact with the CPU 20, and maintains the function of transferring heat from the CPU 20 to the heat receiving member 30.
[0034]
With the above configuration, even when an error or inclination of the mounting height dimension of the CPU or the socket occurs, the dimensional error or inclination can be absorbed by the relationship between the heat receiving member that is not fixed with the screw and the holding member having the spring property. This makes it possible to prevent the CPU and the socket from being applied with a load exceeding the allowable amount, and to minimize the influence on the circuit module such as cracks, breakage, and circuit breakage of the electrodes of the CPU and the socket.
[0035]
In the present embodiment, the leg is formed on the holding member. However, the leg may be formed in a simple plate shape and held on the circuit board via the boss.
[0036]
Further, only one protrusion of the heat receiving member may be provided at the center. In this case, it is possible to increase the amount of movement of the heat receiving member, and it is possible to increase the mounting height dimensional error of the CPU or the like and the allowable amount of inclination.
[0037]
The present invention is not limited to the above embodiment as long as it does not depart from the gist of the present invention. Although the present embodiment is applied to a notebook computer, the present invention may be applied to a desktop computer.
[0038]
【The invention's effect】
According to the invention described in detail above, even if an error occurs in the mounting dimensions of the electronic component or the electronic component, it is possible to improve the assemblability and reduce the cost without minimizing the damage to the electrodes of the electronic component. An object is to provide an electronic device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an electronic device.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a cooling structure.
FIG. 3 is a perspective view of a cooling structure.
FIG. 4 is a view showing a cross section along the line AA ′ in FIG. 3;
FIG. 5 is a view showing a cross section taken along line BB ′ in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing a cross section taken along line BB ′ in FIG. 3 when the CPU mounting is inclined.
FIG. 7 is a view showing a cross section taken along line AA ′ in FIG. 3 when an error occurs in a CPU mounting height dimension;
FIG. 8 is a sectional view showing a section CC in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Computer 2 ... Upper case 3 ... Lower case 4 ... Main body 5 ... Keyboard 6 ... Hinge part 7 ... Display part 10 ... Circuit board 17 ... Socket 20 ... CPU
21 Element 22 Grease 30 Heat receiving members 33a, 33b Projection 40 Holding member 41 Holding parts 42a, 42b, 42c, 42d Spring parts 47a, 47b, 48a, 48b, 48c, 48d Screws 49a, 49b, 49c, 49d ... leg 50 ... heat pipe

Claims

Body and
A circuit board built in the main body, on which electronic components are mounted,
A heat receiving member having a projection formed on a surface opposite to a surface thermally connected to the electronic component while being thermally connected to the electronic component,
Along with the electronic component being mounted on the circuit board so as to sandwich the heat receiving member, a pressing portion abutting on the heat receiving member and a hole into which the projection is inserted when mounted on the circuit board are formed. A holding member having
An electronic device comprising:

The holding member has a leg fixed to the circuit board, a connecting portion connecting the holding portion and the leg, and at least the connecting portion has a spring property. The electronic device according to claim 1.

3. The electronic device according to claim 2, further comprising a screw fixed to an upper portion of the protrusion after the protrusion is inserted into the hole, wherein a diameter of a head of the screw is larger than a diameter of the hole. .

Body and
A circuit board built in the main body, on which electronic components are mounted,
A heat-receiving member having a projection formed on a surface opposite to a surface thermally connected to the electronic component, wherein the heat-receiving member is sandwiched between the heat-receiving member and the heat-receiving member; The electronic component has a pressing portion that is mounted on the circuit board in opposition to the electronic component, abuts against the heat receiving member, and a hole into which the protrusion is inserted when mounted on the circuit board. A holding member that allows a predetermined amount of movement of the heat receiving member between the component and the holding portion,
An electronic device comprising:

The holding member has a leg fixed to the circuit board, a connecting portion connecting the holding portion and the leg, and at least the connecting portion has a spring property. The electronic device according to claim 4.

6. The electronic device according to claim 5, further comprising a screw fixed to an upper portion of the protrusion after the protrusion is inserted into the hole, wherein a diameter of a head of the screw is larger than a diameter of the hole. .

The electronic device according to claim 1, further comprising: a cooling unit mounted on the circuit board; and a heat pipe having one end held by the heat receiving member and the other end held by the cooling unit.

The cooling unit has an air inlet, an air outlet, and a fan disposed in the cooling unit so as to face the air inlet, and the other end of the heat pipe is adjacent to the air outlet. The electronic device according to claim 7, wherein the electronic device is disposed so as to be located at a position other than a predetermined position.

9. The electronic device according to claim 8, wherein a plurality of fins are provided at the other end of the heat pipe.

Body and
A circuit board built in the main body, on which electronic components are mounted,
A heat-receiving member having a projection formed on a surface opposite to a surface thermally connected to the electronic component, wherein the heat-receiving member is sandwiched between the heat-receiving member and the heat-receiving member; And a pressing portion formed substantially in a square shape and in contact with the heat receiving member, a spring portion extending from each of the four corners of the pressing portion, and the circuit board from the spring portion. A leg extending in the direction and fixed to the circuit board, and having a hole into which the projection is inserted when mounted on the circuit board, wherein the heat receiving member is provided between the electronic component and the pressing portion. A holding member that allows a predetermined amount of movement,
An electronic device comprising: