JP5391776B2

JP5391776B2 - ヒートシンク

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Publication number: JP5391776B2
Application number: JP2009079985A
Authority: JP
Inventors: 智美岡本; 博山田; 隆治伊藤; 修士東
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2014-01-15
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Description

本発明は、例えば半導体パッケージの温度試験に用いられるヒートシンクに関する。

例えばＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージの温度試験にあたって、ＬＳＩチップパッケージはソケットを介してプリント配線板上に実装される。ＬＳＩチップパッケージ上にはヒートシンクが受け止められる。ヒートシンク上にはサーミスタといった温度検出素子が実装される。ＬＳＩチップパッケージが動作すると、ＬＳＩチップパッケージは発熱する。ＬＳＩチップパッケージの熱エネルギーはヒートシンクに伝達される。熱エネルギーはヒートシンクのフィンから大気に放射される。こうしてＬＳＩチップパッケージの温度は低下する。

ヒートシンクに取り付けられるファンはヒートシンクのフィンに沿って気流を生成する。気流の風量が増大すると、ヒートシンクの熱エネルギーの放射効率は向上する。その結果、気流の風量の制御に基づきヒートシンクの熱の放射効率が調整される。温度試験の実施にあたって、サーミスタから出力される温度に応じて気流の風量が制御される。その結果、ＬＳＩチップパッケージの温度は特定の温度に設定される。このとき、ＬＳＩチップパッケージで動作確認が実施される。

特開２００７−２３４７５３号公報特開２００３−２３４４４０号公報

サーミスタはヒートシンク上に実装される。こうしてサーミスタはヒートシンクを介してＬＳＩチップパッケージの温度を検出する。ヒートシンクにはＬＳＩチップパッケージの熱エネルギーが伝達されるものの、ヒートシンクから大気に熱エネルギーが放射されることから、ヒートシンクの温度はＬＳＩチップパッケージの実際の温度より低下する。したがって、サーミスタはＬＳＩチップパッケージの実際の温度を正確に検出することができない。温度試験の精度は低下する。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高い精度で対象物の温度を検出することができるヒートシンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ヒートシンクの一具体例は、熱伝導素材から形成されて、仮想平面に沿って広がる接触面を規定する放熱板と、熱伝導素材から形成されて、前記放熱板に結合されるフィンと、熱伝導素材から形成されて、前記接触面から分離しつつ前記仮想平面に沿って広がる受熱面を有する受熱板と、前記受熱板上に配置される温度検出素子とを備える。

こうしたヒートシンクは放熱板の接触面と受熱板の受熱面とで対象物に受け止められる。対象物の熱エネルギーは放熱板に伝わる。フィンから放熱される。こうして対象物は冷却される。同時に、対象物の熱エネルギーは受熱面から受熱板に伝わる。受熱面は接触面から分離することから、対象物の熱エネルギーは温度検出素子に伝わる。温度検出素子は高い精度で対象物の温度を検出することができる。

以上のように開示のヒートシンクによれば、高い精度で対象物の温度を検出することができる。

一具体例に係る温度試験装置の構造を概略的に示す斜視図である。図１の２−２線に沿った断面図である。図１の２−２線に沿った部分拡大断面図である。図３の４−４線に沿った部分拡大断面図である。図４の５−５線に沿った断面図である。温度試験装置の制御系を示すブロック図である。ソケット上にＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージが配置される様子を概略的に示す断面図である。プリント配線板にヒートシンクが装着される様子を概略的に示す断面図である。プリント配線板にヒートシンクが装着される様子を概略的に示す断面図である。制御回路の処理の流れを示すフローチャートである。制御回路の処理の流れを示すグラフおよび表である。他の具体例に係る温度試験装置を概略的に示す斜視図である。図１２の１３−１３線に沿った断面図である。ソケット上にＬＳＩチップパッケージが配置される様子を概略的に示す断面図である。プリント配線板にヒートシンクが装着される様子を概略的に示す断面図である。さらに他の具体例に係る温度試験装置を概略的に示す部分拡大断面図である。図１６の１７−１７線に沿った部分拡大断面図である。図１７の１８−１８線に沿った断面図である。温度検出ユニットを取り外す様子を概略的に示す部分拡大断面図である。ヒートシンクがマザーボードに組み込まれる様子を概略的に示す平面図である。ヒートシンクがマザーボードに組み込まれる様子を概略的に示す側面図である。

以下、添付図面を参照しつつ開示のヒートシンクの一実施形態を説明する。

図１は一具体例に係る温度試験装置１１の構造を概略的に示す。この温度試験装置１１はプリント配線板１２を備える。プリント配線板１２には例えば樹脂基板が用いられる。プリント配線板１２の表面にはソケット１３が装着される。ソケット１３は例えば平たい直方体形状に形成される。ソケット１３の輪郭の外側でプリント配線板１２の表面から１対の取り付け部材１４、１４が立ち上がる。取り付け部材１４には水平姿勢のヒートシンク１５が支持される。ヒートシンク１５はソケット１３の上方に配置される。取り付け部材１４は例えば金属材料から形成される。

ヒートシンク１５は、プリント配線板１２の表面に平行に広がる放熱板１６を備える。放熱板１６は裏面でソケット１３の表面に向き合う。放熱板１６には複数枚のフィン１７が固着される。個々のフィン１７は放熱板１６の表面から垂直方向に立ち上がる。フィン１７は相互に平行に配列される。隣接するフィン１７同士の間には同一方向に延びる通気路が区画される。放熱板１６の両端には放熱板１６の側面から相互に反対向きに突き出る突片１８、１８が形成される。放熱板１６やフィン１７、突片１８は例えばアルミニウムや銅といった金属材料すなわち熱伝導素材から成形される。

突片１８、１８は、取り付け部材１４の内端に形成される切り欠き１４ａに受け入れられる。このとき、突片１８の上面には取り付け部材１４の爪１４ｂが係り合う。取り付け部材１４の弾性変形に基づき突片１８すなわちヒートシンク１５は着脱自在に取り付け部材１４に取り付けられる。ヒートシンク１５の一端にはファンユニット１９が取り付けられる。ファンユニット１９のハウジング１９ａ内にはファン（図示されず）が収容される。ファンはフィン１７の通気路に沿って気流を生成する。なお、ファンユニット１９は例えばプリント配線板１２に取り付けられてもよい。

図２は本発明の第１実施形態に係るヒートシンク１５の構造を概略的に示す。プリント配線板１２の表面にはマトリックス状に導電パッド２１が配置される。導電パッド２１上にはソケット１３のプローブピン２２の一端が受け止められる。プローブピン２２は導電パッド２１に１対１で対応する。ソケット１３は平たい直方体形状のソケット本体２３を備える。ソケット本体２３には表面から裏面まで貫通する貫通孔２４が形成される。貫通孔２４内に垂直姿勢のプローブピン２２が配置される。プローブピン２２は、例えばコイルばね２５といった弾性部材の弾性力に基づきソケット本体２３の裏面や表面から突き出す。弾性力の働きでプローブピン２２の一端は導電パッド２１に押し付けられる。

放熱板１６は、裏面で仮想平面Ｐに沿って広がる接触面２６を規定する。接触面２６は仮想平面Ｐに重なる。接触面２６は平坦面で規定される。接触面２６はプリント配線板１２の表面に平行に広がる。接触面２６の輪郭は、ソケット本体２３の表面に配置される後述のＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージの表面の輪郭より大きく設定される。放熱板１６の裏面には仮想平面Ｐから窪む窪み２７が形成される。窪み２７はソケット本体２３の表面に向かって開口する。窪み２７の周りには途切れなく接触面２６が広がる。ここでは、窪み２７は、例えば接触面２６の輪郭の対角線同士の交点上で放熱板１６に形成される。

ヒートシンク１５は、窪み２７内に配置される温度検出ユニット２８を備える。温度検出ユニット２８は、窪み２７の開口内に配置される受熱板２９を備える。受熱板２９の外縁と窪み２７の内壁面との間には所定の隙間が形成される。受熱板２９は、接触面２６から分離しつつ仮想平面Ｐに平行に広がる受熱面３１を有する。受熱面３１には窪み２７の開口を塞ぐ高熱伝導性の伝熱シート３２が貼り付けられる。伝熱シート３２は例えばアルミニウム箔から形成される。伝熱シート３２と接触面２６および受熱面３１との間には例えばサーマルコンパウンドが挟み込まれる。伝熱シート３２の輪郭は後述のＬＳＩチップパッケージの表面の輪郭より大きく設定される。

図３を併せて参照し、受熱板２９は、裏面で受熱面３１を規定する金属板３３を備える。金属板３３は例えばアルミニウム板といった熱伝導素材から形成される。金属板３３の表面には絶縁性の基板３４の裏面が重ね合わせられる。基板３４は例えば樹脂板といった熱伝導素材から形成される。基板３４は例えば高熱伝導性の接合材３４ａで金属板３３の表面に貼り付けられる。接合材３４ａは例えばサーマルコンパウンドから形成される。基板３４の表面には支持面３５が規定される。支持面３５には温度検出素子すなわちサーミスタ３６が支持される。サーミスタ３６は支持面３５に実装される。

図４を併せて参照し、サーミスタ３６は両端に電極端子３７、３７を有する。サーミスタ３６では温度変化に基づき例えば抵抗変化が引き起こされる。電極端子３７は、支持面３５に形成される１対の導電パッド３８、３８上に接合される。導電パッド３８は例えば銅といった導電材料から形成される。接合にあたって例えばはんだ材３９、３９が用いられる。はんだ材３９には個別に配線４１が接続される。配線４１は電極端子３７に個別に接続される。配線４１は、例えば放熱板１６に形成される溝４２に基づき放熱板１６の外側に引き出される。溝４２は、窪み２７から放熱板１６の輪郭まで延びる。配線４１は後述の制御回路に接続される。

受熱板２９は、仮想平面Ｐに対して直交する方向に変位自在に放熱板１６に連結される。連結にあたって連結機構４３が用いられる。連結機構４３は例えば４本のボルト４４を備える。ボルト４４は受熱板２９の輪郭の対角線上で四隅に隣接して配置される。ボルト４４は金属材料から形成される。受熱板２９はボルト４４の先端に固定される。規制機構すなわちボルト４４の頭４４ａは放熱板１６の表面に受け止められる。ボルト４４の軸４４ｂは放熱板１６を貫通する。連結機構４３は、受熱板２９および放熱板１６の間で軸４４ｂに取り付けられる弾性部材およびコイルばね４５を備える。コイルばね４５は、放熱板１６から受熱板２９を遠ざける弾性力を発揮する。

受熱面３１は、コイルばね４５の弾性力に基づき仮想平面Ｐの裏側に規定される仮想面Ｐ１に重なる。仮想面Ｐ１は仮想平面Ｐに平行に規定される。この位置で頭４４ａに基づき受熱板２９の変位は規制される。このとき、支持面３５は仮想平面Ｐの表側に配置される。サーミスタ３６は窪み２７の内壁面に囲まれる。こうして支持面３５および放熱板１６すなわち窪み２７の底面の間には空気層が形成される。空気層の働きで放熱板１６から受熱板２９に熱エネルギーの伝達は著しく抑制される。加えて、窪み２７の開口は伝熱シート３２で塞がれる。窪み２７内に外気は流入しない。その結果、サーミスタ３６は高い精度で受熱板２９の温度を検出することができる。

基板３４の表面や裏面には金属膜４６が形成される。金属膜４６は例えば銅といった金属材料すなわち熱伝導素材から形成される。図５を併せて参照し、基板３４には表面から裏面まで貫通する金属製のスルーホール４７が形成される。スルーホール４７は、例えば円筒形の導電壁４８と、導電壁４８内の円柱空間に充填される導電材４９とを備える。導電壁４８や導電材４９は例えば銅といった金属材料すなわち熱伝導素材から形成される。導電壁４８や導電材４９は基板３４の表面や裏面で金属膜４６に接続される。こうしたスルーホール４７の働きで基板３４の裏面の金属膜４６から表面の金属膜４６まで熱は効率的に伝わる。

こうした温度試験装置１１では、ヒートシンク１５の放熱板１６やフィン１７、突片１８は金属材料から形成される。取り付け部材１４には突片１８が連結される。取り付け部材１４は金属材料から形成される。しかも、前述のように、受熱板２９は放熱板１６から分離される。その結果、放熱板１６やフィン１７、突片１８、取り付け部材１４は温度検出ユニット２８の電磁シールドとして機能することができる。したがって、例えばヒートシンク１５に電磁波といったノイズが作用しても、サーミスタ３６は正常に動作することができる。

図６は温度試験装置１１の制御系を示す。温度試験装置１１は制御回路５１を備える。制御回路５１にはファンユニット１９およびサーミスタ３６が接続される。制御回路５１にはサーミスタ３６から温度情報が出力される。温度情報に基づき制御回路５１はファンユニット１９の動作を制御する。制御回路５１から供給される制御信号に基づきファンユニット１９ではファンの回転数が調整される。こうしてファンの風量が制御される。なお、制御信号に基づきファンユニット１９ではファンのオンオフが制御されてもよい。こうした制御回路５１の動作は例えば所定のソフトウェアプログラムに基づき実行される。

いま、温度試験装置１１でＬＳＩチップパッケージといった半導体パッケージの温度試験が実施される場面を想定する。図７に示されるように、取り付け部材１４からヒートシンク１５は取り外される。このとき、ソケット１３上にはＬＳＩチップパッケージ５５が装着される。ソケット１３のプローブピン２２の他端は、ＬＳＩチップパッケージ５５の裏面にマトリックス状に配置される導電パッド５６を受け止める。導電パッド５６は、プリント配線板１２上の導電パッド２１に１対１で対応する。コイルばね２５の弾性力に基づきプローブピン２２の他端はＬＳＩチップパッケージ５５の導電パッド５６に押し付けられる。

図８に示されるように、プリント配線板１２にはヒートシンク１５が取り付けられる。取り付けにあたって、ヒートシンク１５の突片１８の外端に形成される切り欠き１８ａは取り付け部材１４の爪１４ｂに押し当てられる。放熱板１６はプリント配線板１２に向かって押し付けられる。その結果、取り付け部材１４は相互に離れる方向に弾性変形する。放熱板１６の押し付けにしたがって、突片１８は取り付け部材１４の切り欠き１４ａ内に受け入れられる。取り付け部材１４が原形に復帰すると、取り付け部材１４の爪１４ｂは突片１８の上面に受け止められる。こうしてヒートシンク１５は取り付け部材１４に取り付けられる。

図９に示されるように、ヒートシンク１５は、放熱板１６の接触面２６と受熱板２９の受熱面３１とでＬＳＩチップパッケージ５５の表面に押し付けられる。同時に、ソケット１３のコイルばね２５の弾性力に基づきプローブピン２２の他端はヒートシンク１５に向かってＬＳＩチップパッケージ５５を押し付ける。その結果、受熱板２９は仮想平面Ｐの表側に位置する。受熱面３１は仮想平面Ｐに重なる。すなわち、仮想面Ｐ１は仮想平面Ｐに重なる。このとき、コイルばね４５は、仮想平面Ｐの表側から裏側すなわちＬＳＩチップパッケージ５５の表面に向かって受熱面３１を変位させる弾性力を受熱板２９に作用させる。

なお、コイルばね４５のばね定数の設定にあたってＬＳＩチップパッケージ５５の厚みが考慮される。試験対象のうちで最大厚みのＬＳＩチップパッケージ５５がヒートシンク１５およびソケット１３の間に挟み込まれる場合、受熱面３１からＬＳＩチップパッケージ５５の表面に作用する押し付け力と、接触面２６からＬＳＩチップパッケージ５５の表面に作用する押し付け力とが均一になるようにばね定数が設定される。接触面２６の押し付け力は、プローブピン２２の他端からＬＳＩチップパッケージ５５に作用する押し付け力に等しいことから、受熱面３１の押し付け力とソケット１３の押し付け力とが等しくなるようにばね定数が設定される。その結果、ＬＳＩチップパッケージ５５の厚みが最大厚みから減少しても、受熱面３１の押し付け力は常に一定に維持される。ＬＳＩチップパッケージ５５の厚みの変化に拘わらず、受熱面３１およびＬＳＩチップパッケージ５５の間で常に一定の熱抵抗が確立される。

温度試験に先立って、ＬＳＩチップパッケージ５５に駆動電流が供給される。ＬＳＩチップパッケージ５５は動作する。動作に基づきＬＳＩチップパッケージ５５は発熱する。同時に、ファンユニット１９に駆動電流が供給される。ファンは所定の風量で気流を生成する。図１０は制御回路５１の処理の流れを示すフローチャートである。制御回路５１は、ステップＳ１で、ＬＳＩチップパッケージ５５の設定温度を設定する。設定温度は例えば７０℃に設定される。温度試験では設定温度でＬＳＩチップパッケージ５５の特性が検証される。ここで、設定温度は所定の許容範囲を有する。許容範囲は設定温度を挟んで所定の幅で下限温度および上限温度を有する。

ＬＳＩチップパッケージ５５の表面は接触面２６および受熱面３１を受け止めることから、ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは接触面２６および受熱面３１から放熱板１６および受熱板２９に伝達される。熱エネルギーは放熱板１６を介してフィン１７から大気に放射される。その一方で、熱エネルギーは金属板３３から基板３４に伝達される。基板３４の裏面の金属膜４６から表面の金属膜４６に熱エネルギーは伝達される。このとき、スルーホール４７の働きで熱エネルギーの伝達効率は向上する。基板３４の支持面３５で温度は上昇する。温度上昇に基づきサーミスタ３６で抵抗変化が引き起こされる。サーミスタ３６は制御回路５１に温度情報を出力する。

制御回路５１は、ステップＳ２で、サーミスタ３６から出力される温度情報を取得する。制御回路５１は、ステップＳ３で、温度情報に基づき検出されるＬＳＩチップパッケージ５５の温度と下限温度とを比較する。ＬＳＩチップパッケージ５５の温度が下限温度より低いと、制御回路５１はステップＳ４でファンの風量を一段階減少させる。図１１に示されるように、ＬＳＩチップパッケージ５５の動作の初期段階では、下限温度より低い温度が検出されることからファンの風量は減少する。フィン１７の熱エネルギーの放射効率は低下する。処理はステップＳ２に戻る。制御回路５１は例えば１分間隔で温度情報を取得する。こうしてステップＳ２〜Ｓ４の処理が繰り返される結果、ＬＳＩチップパッケージ５５の温度は上昇していく。

ＬＳＩチップパッケージ５５の温度が下限温度を上回ると、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５で、制御回路５１は、温度情報に基づき検出されるＬＳＩチップパッケージ５５の温度と上限温度とを比較する。ＬＳＩチップパッケージ５５の温度が上限温度を上回ると、制御回路５１はステップＳ６でファンの風量を一段階増大させる。フィン１７の熱エネルギーの放射効率は向上する。ＬＳＩチップパッケージ５５は冷却される。ＬＳＩチップパッケージ５５の温度は低下する。処理はステップＳ２に戻る。ステップＳ２〜Ｓ６までの処理が繰り返される。

その一方で、ステップＳ６でＬＳＩチップパッケージ５５の温度が上限温度を下回ると、温度が許容範囲内にあると判断される。処理はステップＳ８に進む。温度が許容範囲内に維持される限り、制御回路５１はステップＳ７でファンの風量を維持する。このとき、ＬＳＩチップパッケージ５５の特性が検証される。特性の検証中、ステップＳ８で処理の終了が判断される。特性の検証が終了していない場合、処理はステップＳ２に戻る。ステップＳ２〜Ｓ８までの処理が繰り返される。特性の検証が終了すると、処理はステップＳ９に進む。制御回路５１は、ＬＳＩチップパッケージ５５の設定温度の変更の是非を判断する。新たな設定温度の設定が必要と判断される場合、処理はステップＳ１に戻る。その一方で、新たな設定温度の設定が不要と判断される場合、処理は終了する。

以上のような温度試験装置１１では、ヒートシンク１５は放熱板１６の接触面２６と受熱板２９の受熱面３１とでＬＳＩチップパッケージ５５に受け止められる。ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは接触面２６から放熱板１６に伝わる。フィン１７から大気に熱エネルギーは放射される。こうしてＬＳＩチップパッケージ５５は冷却される。同時に、ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは受熱面３１から受熱板２９に伝わる。受熱面３１は接触面２６から分離することから、ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは効率的にサーミスタ３６に伝わる。サーミスタ３６は高い精度でＬＳＩチップパッケージ５５の温度を検出することができる。

図１２は他の具体例に係る温度試験装置１１ａの構造を概略的に示す。この温度試験装置１１ａはヒートシンク１５ａを備える。このヒートシンク１５ａは、プリント配線板１２の表面に平行に広がるプレート６１を備える。プレート６１は取り付け部材１４、１４に支持される。プレート６１には開口６２が形成される。開口６２内にフィン１７が配置される。プレート６１は連結機構６３で放熱板１６に連結される。連結機構６３は例えば４本のボルト６４を備える。ボルト６４は、放熱板１６の表面の対角線上で四隅に隣接して配置される。ボルト６４の先端は放熱板１６に固定される。プレート６１やボルト６４は金属材料から形成される。

図１３は本発明の第２実施形態に係るヒートシンク１５ａの構造を概略的に示す。図１３を併せて参照し、ボルト６４の頭６４ａはプレート６１の表面に受け止められる。ボルト６４の軸６４ｂはプレート６１を貫通する。軸６４ｂの先端は、フィン１７の外側で放熱板１６に形成されるねじ孔にねじ込まれる。連結機構６３は、プレート６１および放熱板１６の間で軸６４ｂに取り付けられる弾性部材すなわちコイルばね６５を備える。コイルばね６５は、放熱板１６からプレート６１を遠ざける弾性力を発揮する。プレート６１は、取り付け部材１４の切り欠き１４ａに受け入れられる。このとき、プレート６１の表面には取り付け部材１４の爪１４ｂが係り合う。こうしてプレート６１すなわちヒートシンク１５ａは水平姿勢でプリント配線板１２に装着される。

プリント配線板１２上にはソケット６６が実装される。ソケット６６は、例えば直方体形状のソケット本体６７を備える。ソケット本体６７の裏面にはマトリックス状に複数の端子ピン６８が配置される。端子ピン６８はソケット本体６７の裏面から突き出る。端子ピン６８はピングリッドアレイ（ＰＧＡ：ＰｉｎＧｒｉｄＡｒｒａｙ）を構成する。端子ピン６８は、プリント配線板１２に形成されるスルーホール６９に例えばはんだ材７１に基づき接合される。ソケット本体６７の表面は接触面２６および受熱面３１に向き合う。ソケット本体６７には端子ピン６８に対応する貫通孔７２が形成される。その他、前述の温度試験装置１１と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

いま、温度試験装置１１ａでＬＳＩチップパッケージ５５の温度試験が実施される場面を想定する。取り付け部材１４からヒートシンク１５ａは取り外される。ソケット６６上にはＬＳＩチップパッケージ５５が装着される。図１４に示されるように、ＬＳＩチップパッケージ５５の底面にはマトリックス状に複数の端子ピン７３が配置される。装着にあたって、端子ピン７３はソケット６６の貫通孔７２に差し込まれる。ソケット６６のロック機構（図示されず）の働きで端子ピン７３は貫通孔７２内で端子ピン７３に電気的に接続される。こうしてＬＳＩチップパッケージ５５はソケット６６を介してプリント配線板１２に接続される。

図１５に示されるように、プリント配線板１２にはヒートシンク１５ａが取り付けられる。取り付けにあたって、プレート６１の両端に形成される切り欠き６１ａは取り付け部材１４の爪１４ｂに押し当てられる。プレート６１はプリント配線板１２に向かって押し付けられる。その結果、前述と同様に、取り付け部材１４は相互に離れる方向に弾性変形する。プレート６１の押し付けにしたがって、プレート６１の両端は取り付け部材１４の切り欠き１４ａ内に受け入れられる。取り付け部材１４が原形に復帰すると、取り付け部材１４の爪１４ｂはプレート６１の表面に受け止められる。こうしてヒートシンク１５ａは取り付け部材１４に取り付けられる。

ヒートシンク１５ａは、放熱板１６の接触面２６と受熱板２９の受熱面３１とでＬＳＩチップパッケージ５５の表面に押し付けられる。放熱板１６はプリント配線板１２の表面から遠ざかる方向に押し上げられる。放熱板１６はプレート６１に近づく。コイルばね６５の弾性力の働きで放熱板１６の接触面２６はＬＳＩチップパッケージ５５の表面に押し付けられる。同時に、受熱板２９はプリント配線板１２の表面から遠ざかる方向に押し上げられる。受熱板２９は仮想平面Ｐの表側に位置する。受熱面３１は仮想平面Ｐすなわち接触面２６に重なる。コイルばね４５は、仮想平面Ｐの表側から裏側すなわちＬＳＩチップパッケージ５５の表面に向かって受熱面３１を変位させる弾性力を受熱板２９に作用させる。

なお、コイルばね４５のばね定数の設定にあたって、前述と同様に、ＬＳＩチップパッケージ５５の厚みが考慮される。試験対象のうちで最大厚みのＬＳＩチップパッケージ５５がヒートシンク１５ａおよびソケット１３ａの間に挟み込まれる場合に、受熱面３１からＬＳＩチップパッケージ５５の表面に作用する押し付け力と、接触面２６からＬＳＩチップパッケージ５５の表面に作用する押し付け力とが均一になるようにばね定数が設定される。その結果、ＬＳＩチップパッケージ５５の厚みが最大厚みから減少しても、受熱面３１の押し付け力は常に一定に維持される。ＬＳＩチップパッケージ５５の厚みの変化に拘わらず、受熱面３１およびＬＳＩチップパッケージ５５の間に常に一定の熱抵抗が確立される。

こうした温度試験装置１１ａでは、前述の温度試験装置１１と同様に、ＬＳＩチップパッケージ５５の温度試験が実施される。ヒートシンク１５ａは放熱板１６の接触面２６と受熱板２９の受熱面３１とでＬＳＩチップパッケージ５５に受け止められる。ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは接触面２６から放熱板１６に伝わる。フィン１７から大気に熱エネルギーは放射される。こうしてＬＳＩチップパッケージ５５は冷却される。同時に、ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは受熱面３１から受熱板２９に伝わる。受熱面３１は接触面２６から分離することから、ＬＳＩチップパッケージ５５の熱エネルギーは効率的にサーミスタ３６に伝わる。サーミスタ３６は高い精度でＬＳＩチップパッケージ５５の温度を検出することができる。

図１６は本発明の第３実施形態に係るヒートシンク１５ｂの構造を概略的に示す。このヒートシンク１５ｂでは、温度検出ユニット２８は放熱板１６に着脱自在に取り付けられる。温度検出ユニット２８は、ボルト４４の軸４４ｂを支持する例えば樹脂製の支持板８１を備える。支持板８１は仮想平面Ｐに平行に広がる。支持板８１は窪み２７の底面に受け止められる。支持板８１には、支持板８１の表面に直交する回転軸回りで回転自在に係止部材８２が連結される。係止部材８２は、支持板８１の表面から直立する軸８２ａと、軸８２ａに連結される係止部８２ｂとを備える。

図１７を併せて参照し、軸８２ａは、放熱板１６に形成される貫通孔８３内に配置される。貫通孔８３は例えば放熱板１６の幅方向に細長く延びる。係止部８２ｂは例えば放熱板１６の前後方向に細長く延びる。係止部８２ｂの両端は貫通孔８３の輪郭の外側で放熱板１６の表面に支持される。図１８を併せて参照し、支持板８１の表面にボルト４４の頭４４ａが受け止められる。ボルト４４の頭４４ａは、放熱板１６に形成される貫通孔８４内に受け入れられる。放熱板１６の表面に頭４４ａの突き出しは回避される。頭４４ａは係止部８２ｂの回転経路よりもプリント配線板１２に近い位置に配置される。その他、前述のヒートシンク１５、１５ａと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

図１９に示されるように、温度検出ユニット２８の取り外しにあたって、軸８２ａ回りに係止部８２ｂが９０度回転すると、係止部８２ｂは貫通孔８３と同一の方向に延びる。こうして係止部８２ｂは貫通孔８３の輪郭内に配置される。このとき、係止部８２ｂが貫通孔８３内に受け入れられると、放熱板１６から温度検出ユニット２８は取り外される。なお、温度検出ユニット２８の取り付けにあたって、前述とは逆の作業が実施されればよい。こういったヒートシンク１５ｂによれば、前述と同様の作用効果が実現される。しかも、例えばコイルばね４５の調整にあたって温度検出ユニット２８を簡単に交換することができる。

図２０に示されるように、ヒートシンク１５〜１５ｂは単体でマザーボード８５といったプリント基板ユニットに組み込まれてもよい。マザーボード８５は、例えばサーバコンピュータといった電子機器に組み込まれる。マザーボード８５はプリント基板８６を備える。図２１を併せて参照し、例えばヒートシンク１５は、プリント基板８６上のＬＳＩチップパッケージ８７上に配置される。配置にあたって、例えばプリント基板８６の表面から立ち上がる取り付け部材（図示されず）が用いられればよい。ヒートシンク１５上のサーミスタ３６やユニットファン１９にはプリント基板８６上の制御回路（図示されず）が接続される。この制御回路の制御に基づき前述の温度試験が実施される。こうして本発明のヒートシンク１５〜１５ｂは、電子機器に既に組み込まれたマザーボード８５の温度試験の実施に用いられる。

１５〜１５ｂヒートシンク１５放熱板、１７フィン、２６接触面、２９受熱板、３１受熱面、３３金属板、３４基板、３５支持面、３６温度検出素子（サーミスタ）、４３連結機構、４４ａ規制機構（頭）、４７スルーホール、Ｐ仮想平面、Ｐ１仮想面。

Claims

熱伝導素材から形成されて、仮想平面に沿って広がる接触面を規定する放熱板と、
熱伝導素材から形成されて、前記放熱板に結合されるフィンと、
熱伝導素材から形成されて、前記接触面から分離しつつ前記仮想平面に沿って広がる受熱面を有する受熱板と、
前記受熱板上に配置される温度検出素子とを備え、
前記受熱板は、
裏面で前記受熱面を規定する金属板と、
裏面で前記金属板の表面に重ね合わせられて表面で前記温度検出素子を受け止める絶縁性の基板と、
前記基板の表面から裏面まで貫通するスルーホールと
を備えることを特徴とするヒートシンク。
請求項１に記載のヒートシンクにおいて、前記基板の前記表面および前記裏面に形成される金属膜をさらに備えることを特徴とするヒートシンク。
請求項１または２に記載のヒートシンクにおいて、前記受熱板には、前記温度検出素子を支持する支持面が規定され、前記支持面および前記放熱板の間には空気層が形成されることを特徴とするヒートシンク。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、前記接触面が前記仮想平面に重なり、前記放熱板が前記仮想平面の表側に位置する際に、前記仮想平面に対して直交する方向に変位自在に前記放熱板に前記受熱板を連結し、前記仮想平面の表側から裏側に向かって前記受熱面を変位させる弾性力を前記受熱板に作用する連結機構をさらに備えることを特徴とするヒートシンク。
請求項４に記載のヒートシンクにおいて、前記連結機構は、前記仮想平面の裏面から所定の間隔で離れる仮想面に前記受熱面が重なる位置で前記受熱板の変位を規制する規制機構をさらに備えることを特徴とするヒートシンク。