JP5530517B2 - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられる電子機器の放熱構造に関する。
近年、ＩＣチップ（半導体チップ）等の電子部品を搭載した基板を備える電子機器が多く出回っている。例えば、液晶表示装置の液晶表示パネルを駆動するための基板にはこれらの電子部品が多く実装されている。
また、各種電子機器に使用されている電子部品は、電子機器の小型化に対応するため、その集積度が向上し、ＩＣチップ等の電子部品を小さなスペースに高密度に配置することにより、発熱に対する放熱対策が大きな問題となっている。
基板上に実装されるＩＣチップ等の電子部品は、使用時の発熱による温度上昇によって特性が変動して機器の誤作動の原因になったり、電子部品自体が故障したりすることがある。そのために、従来から、ＩＣチップ等の電子部品の温度上昇を抑える放熱構造が提案されている。
例えば、ＩＣチップ等の電子部品の発熱を放熱するために、放熱板を用いているものがある。また、この放熱板とＩＣチップとの間に熱伝導性を有するゴムシートを介装して、このゴムシートを介して、ＩＣチップの熱を速やかに放熱板に伝熱しているものもある。
また、同一基板に複数のＩＣチップを搭載している場合には、近接して複数の発熱体が存在する構成となるので、このような構成の電子機器であれば、それぞれのＩＣチップのさらに速やかな放熱が求められる。
しかし、それぞれのチップ自体の厚みが異なることに起因して、その実装高さが異なる場合には、それぞれのチップ高さに応じたゴムシートや放熱板を設置して、それぞれのＩＣチップ毎に対応した放熱構造を選択する必要がある。
そのために、それぞれのＩＣチップ毎に直接放熱シートを介装して、それぞれのＩＣチップを放熱させることが行われる。例えば、基板上に搭載される発熱体と金属製のケースとの間に放熱用のシリコーンゴムシートを介装して、この発熱体の発熱を速やかに金属製のケースに伝導して、機器外部に放熱する電子機器の放熱構造が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするバックライトを有する液晶表示装置では、ＬＥＤチップ自体が発熱体となるので、このＬＥＤチップの発熱を速やかに放熱させることが好ましく、放熱性に優れた金属ケースを嵌合部材を介して位置決めして装着して、ＬＥＤチップの発熱を効率よく放熱する液晶表示装置が既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−３０８４８４号公報 特開２０１０−２７４５号公報
基板に搭載するＩＣチップなどの発熱体と、この基板をカバーすると共に放熱板ともなるカバー部材との間に、熱伝導性の良好なシリコーンゴムなどの放熱シートを介装することで、ＩＣチップなどの発熱体の発熱をカバー部材から放熱させることが可能である。また、柔軟性を有する放熱シートを用いることで、ＩＣチップなどの発熱体とカバー部材との間の寸法のばらつきにもある程度は対応可能となる。
しかし、同一基板上に高さの異なる複数のＩＣチップを搭載する場合では、それぞれのＩＣチップと基板カバーとの間隙寸法も異なるので、ＩＣチップと放熱シートとの当接圧にばらつきが生じて、放熱性が十分発揮されなくなってしまう問題が生じる。そのために、この間隙寸法に応じた適当な厚みの放熱シートを介装することが望ましい。
また、基板カバーに熱伝導性を備えるチップ押さえ部を突出して設けて、同一厚みの放熱シートを介装させてもよく、この場合には、予め搭載するチップ厚みに応じた所定の突出高さに製作しておけばよい。しかし、製作誤差が生じると、突出高さが異なってしまい、当接圧が小さくなったり大きくなり過ぎたりして問題となる。
当接圧が小さい場合は、十分な放熱性が得られなくなって、ＩＣチップの温度が上昇して特性が変動して機器の誤作動の原因になる。また、当接圧が大きくなり過ぎる場合は、基板が撓んだり、電子部品自体が故障したりする問題を生じる。
このように、放熱シートとＩＣチップとの当接圧が小さくなったり大きくなり過ぎると、放熱性が低下して誤作動が生じる問題や、ＩＣチップが損傷したりする問題などの種々の不都合が生じる。
そのために、基板に複数のＩＣチップを搭載する場合に、それぞれの実装高さが異なっていても、適当な当接圧で放熱シートをＩＣチップの全面に確実に当接させて、確実に放熱性を発揮する放熱構造であることが好ましい。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、基板に発熱体となるＩＣチップを搭載して、このＩＣチップとカバー部材との間に放熱シートを介装して放熱させる放熱構造において、ＩＣチップとカバー部材との間に確実に放熱シートを介装可能な構成とし、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造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本発明は、ＩＣチップと該ＩＣチップを搭載する基板と、放熱性を有し前記基板の実装面側をカバーするカバー部材とを備え、当該ＩＣチップと前記カバー部材との間に放熱シートを介装して、前記ＩＣチップの熱を放熱する電子機器の放熱構造において、前記カバー部材にチップ押さえ部を設け、該チップ押さえ部を介して、前記放熱シートを前記ＩＣチップに押圧すると共に、前記チップ押さえ部は、前記カバー部材に一端が固着されてカバー部材から接離する方向に弾性変形可能とされる弾性片部と、この弾性片部の他端側に連接され前記放熱シートに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部からなることを特徴としている。
この構成によると、ＩＣチップとカバー部材との隙間にバラツキが生じても、適当な圧でＩＣチップと放熱シート、および、放熱シートとカバー部材とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造を得ることができる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記カバー部材の、前記チップ押さえ部が設けられた側とは反対の外側に放熱板を設けたことを特徴としている。この構成によると、さらに放熱性を向上して、電子機器の信頼性をさらに向上させることが可能な電子機器の放熱構造を得ることができる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記カバー部材の一部を切り欠いて形成され、当該チップ押さえ部が形成された開口部周辺に、別部材からなる放熱板を配設したことを特徴としている。この構成によると、カバー部材を板金加工してチップ押さえ部を容易に形成することができる。また、放熱性に優れた部材からなる放熱板を取り付けて高い放熱性を発揮可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記放熱板は、前記カバー部材の一部を切り欠いて形成され、当該放熱板が形成された開口部周辺に、別部材からなるチップ押さえ部を配設したことを特徴としている。この構成によると、カバー部材を板金加工して放熱板を容易に形成することができる。また、弾性に優れた部材からなるチップ押さえ部を介してＩＣチップを押圧することで、ＩＣチップとカバー部材との隙間にバラツキが生じても、確実に圧接状態に当接させることができ、所定の放熱効果を発揮することが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部と前記放熱板の両者が共に別部材からなり、前記カバー部材の前記チップ押さえ部を配設する部位に開口部を設け、この開口部周辺に、両者をそれぞれ配設したことを特徴としている。この構成によると、放熱性に優れた部材からなる放熱板と弾性に優れた部材からなるチップ押さえ部を装着し、ＩＣチップとカバー部材との間に放熱シートを確実に介装して、所定の放熱効果を発揮することが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記放熱シートの有無を確認可能な開口窓部を有することを特徴としている。この構成によると、確かに放熱シートが介装されているか否かを確認することが可能となり、所望の放熱効果を確実に発揮する電子機器の放熱構造を得ることができる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、放熱片部を備えることを特徴としている。この構成によると、チップ押さえ部自体に設けた放熱片部を介して放熱を促進して、安定した放熱性能を発揮することが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、記放熱シートとの当接部が山型に突出した山型当接部とされていることを特徴としている。この構成によると、山型当接部をＩＣチップの発熱部位上に当接して、介装する放熱シートを介してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、記放熱シートとの当接部が湾曲山型状に突出した湾曲当接部とされていることを特徴としている。この構成によると、湾曲当接部をＩＣチップの発熱部位上に当接して、介装する放熱シートを介してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記放熱シートとの当接部が複数の湾曲山型状に突出した多段湾曲当接部とされていることを特徴としている。この構成によると、多段湾曲当接部をＩＣチップの発熱部位上に当接して、介装する放熱シートを介してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、記放熱シートとの当接部が球状に突出した球状当接部とされていることを特徴としている。この構成によると、球状当接部をＩＣチップの発熱部位上に当接して、介装する放熱シートを介してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部に、前記放熱シートに当接して冷却するヒートパイプを設けたことを特徴としている。この構成によると、ヒートパイプを介してさらに効果的に熱移動を促進して、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、その屈曲部に薄肉部を設けて弾性変形容易とされていることを特徴としている。この構成によると、チップ押さえ部の屈曲部が容易に変位するので、強く押さえ過ぎることを抑制し、放熱シートの全面を均等に押圧して、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記カバー部材に前記チップ押さえ部を前記放熱シートに押し付ける第一押圧力調整ネジを設け、該調整ネジを介して前記チップ押さえ部の前記放熱シートに対する押圧力を調整可能としたことを特徴としている。この構成によると、この第一押圧力調整ネジを介して放熱シートのＩＣチップに対する押圧力を調整可能となって、適当な押圧力に調整してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記当接片部の先端部を延設し、前記ＩＣチップを越えた位置にある延設部に前記当接片部を前記放熱シートに押し付ける第二押圧力調整ネジを設け、該調整ネジを介して前記当接片部の前記放熱シートに対する押圧力を調整可能としたことを特徴としている。この構成によると、第二押圧力調整ネジを介して放熱シートのＩＣチップに対する押圧力を調整可能となって、適当な押圧力に調整してＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記放熱シートを前記チップ押さえ部の前記当接片部と前記弾性片部との全面に亘って配設したことを特徴としている。この構成によると、弾性を有するチップ押さえ部に放熱シートを装着することで制振効果を発揮して、板ばね状部材であるチップ押さえ部の音鳴りを抑制可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記弾性片部に補強リブを設けていることを特徴としている。この構成によると、板ばね部材であるチップ押さえ部の強度を高めることができる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記当接片部の先端部を延設し、この延設部に前記基板に設けるグランドパターンに当接するグランディング部材を配設したことを特徴としている。この構成によると、板金製からなるチップ押さえ部からの不要輻射を低減して、電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記当接片部の大きさを当該ＩＣチップの周囲を囲む拡大面部を備えた大きさとし、この拡大面部に、且つ、前記ＩＣチップを囲むように、前記基板に設けるグランドパターンに当接するグランディング部材を配設したことを特徴としている。この構成によると、板金製からなるチップ押さえ部からの不要輻射と、ＩＣチップ自体からの不要輻射を低減して、電子機器の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記チップ押さえ部は、前記当接片部に、当該放熱シートおよび当該ＩＣチップの側面をカバーするシールド用リブを設けていることを特徴としている。この構成によると、ＩＣチップ自体からの不要輻射を低減して、電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記ＩＣチップはその側面に電極端子を備え、前記放熱シートを前記電極端子部まで延設し、この電極端子に前記放熱シートを押し付ける端子押圧片を前記チップ押さえ部に設けたことを特徴としている。この構成によると、ＩＣチップの電極端子部からの放熱を促進して、ＩＣチップの熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記放熱シートの角部をテーパ状にカットするか、もしくは、円弧状に丸めた面取り部としたことを特徴としている。この構成によると、ＩＣチップに付着した放熱シートの上面の角部が面取りされているので、組立作業中に脱落し難い形状となって、放熱シートを確実にＩＣチップに装着することができる。
本発明によれば、基板に発熱体となるＩＣチップを搭載して、このＩＣチップとカバー部材との間に放熱シートを介装して放熱させる放熱構造において、チップ押さえ部を介して放熱シートをＩＣチップに押圧すると共に、このチップ押さえ部を、弾性変形可能な弾性片部と放熱シートに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部としたので、ＩＣチップとカバー部材との隙間にバラツキが生じても、適当な圧でＩＣチップと放熱シート、および、放熱シートとカバー部材とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造を得ることができる。
本発明に係る電子機器の放熱構造の概要を示す概略側面図である。 本発明に係る電子機器の放熱構造の概要を示す概略平面図である。 本発明に係るチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図であって、当接部が平坦な当接片部を備えた例を示す。 放熱シートを視認可能な開口窓部を備えたチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図である。 当接部を湾曲当接部としたチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図である。 当接部を山型当接部としたチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図である。 当接部を球状当接部としたチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図である。 当接片部全体を球状当接部としたチップ押さえ部の構成例を示す概略説明図である。 カバー部材に放熱板を設けた例を示す概略説明図であって、カバー部材の上面にフィン状の放熱板を設けた例を示す。 カバー部材の上面にリブ状の放熱板を設けた例を示す概略説明図である。 放熱板のその他の構成例を示す断面図であって、主板部と側板部を備えた放熱板を示す。 チップ押さえ部の弾性片部に放熱片を設けた構成例を示す断面図である。 チップ押さえ部の当接片部に放熱片を設けた構成例を示す断面図である。 基板を挟持する基板支持部を備える第一変形例を示す概略断面図である。 基板を挟持する基板支持部を備える第二変形例を示す概略断面図である。 チップ押さえ部のその他の構成例を示す概略説明図であって、当接部を多段湾曲当接部とした例を示す。 当接部にヒートパイプを配設した構成例を示す概略説明図である。 屈曲部に薄肉部を設けて弾性変形容易とした構成例を示す概略説明図である。 チップ押さえ部のその他の構成例を示す概略説明図であって、第一押圧力調整ネジを設けた例を示す。 第二押圧力調整ネジを設けた構成例を示す概略説明図である。 弾性片部と当接片部の全面に放熱シートを配設した構成例を示す概略説明図である。 チップ押さえ部のその他の構成例を示す概略説明図であって、弾性片部に補強用リブを設けた例を示す。 弾性片部の側部に補強用リブを設けた構成例を示す概略説明図である。 ＩＣチップが備える電極端子部に放熱シートを押し付ける端子押圧片を設けた構成例を示す概略説明図である。 チップ押さえ部のその他の変形例を示す概略説明図であって、延設部にグランディング部材としてオンボードコンタクトを設けた例を示す。 延設部にグランディング部材としてガスケットを設けた変形例を示す概略説明図である。 ＩＣチップの周囲を囲むようにガスケットを設けた変形例を示す概略説明図である。 当接片部の側部を折り曲げてＩＣチップのシールド材を構成した変形例を示す概略説明図である。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
本実施形態に係る電子機器の放熱構造は、ＩＣチップ（半導体チップ）等の電子部品を搭載した基板を備える電子機器に関する放熱構造であって、例えば図１Ａに示すように、基板２に実装されるＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）と、基板２の実装面側をカバーする基板カバーなどのカバー部材４との間に放熱シート１（１Ａ、１Ｂ）を介装して放熱する放熱構造である。
また、この放熱シートとしては、厚み方向に変形容易な柔軟性を備えて、ＩＣチップ３とカバー部材４との間隙の寸法のばらつきに拘らずに、容易に圧接されてＩＣチップ３に確実に当接する程度のゴム硬さのゴムシートが好ましく、例えば、アスカーＣ硬度が１０〜６０程度のシリコーンゴムシートやアクリルゴムシートなどの放熱性を有するゴムシートを用いることができる。なお、アスカーＣ硬度とは、日本ゴム協会標準規格で規定されるゴム硬度であり、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定されるショア硬度Ｅに相当する。
カバー部材４は、上面４１と側面４２と取付け面４３を備えた基板カバーであって、例えば、熱伝導性を備えて放熱性を発揮するアルミ板などの金属板金を用いて折り曲げ構成とされ、基板２の実装面側をカバーするように、取付け面４３を基板２に載置して止めネジ４４を用いてネジ固定される。また、基板２に複数のＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）を搭載する場合には、このＩＣチップ搭載部に合致した位置の上面部にチップ押さえ部５が設けられている。
図１Ｂに示すように、例えば、矩形の基板２にＩＣチップ３が４個搭載された構成であれば、カバー部材４も平面視矩形に形成される。また、搭載されるＩＣチップ３の個数に応じて、平面視矩形のカバー部材４に４個のチップ押さえ部５が設けられている。このチップ押さえ部５も熱伝導性を備えた板金製であることが好ましく、熱伝導性を備えたカバー部材４の上面４１部を板金加工して設けることができる。また、熱伝導性を備えた別部材からなる押さえ部をカバー部材４に接合して設ける構成であってもよい。
カバー部材４を板金加工してチップ押さえ部５を設ける場合は、このチップ押さえ部５の形成が容易となって好ましい。また、チップ押さえ部５を別部材から形成する場合は、所望の熱伝導性を発揮する素材からなるチップ押さえ部５を選択することが容易となって好ましい。
それぞれのチップ押さえ部５の突出高さは、それぞれのＩＣチップ３とカバー部材４との間に放熱シート１を圧接状態に介装可能な程度に突出した高さであることが好ましい。また、放熱シート１がシリコーンゴムやアクリルゴムからなる放熱性に優れた柔軟なシートであれば、このチップ押さえ部５を介して、放熱シート１を弾性的に押圧して圧接することが容易となって好ましい。
さらに、ＩＣチップ３とカバー部材４との隙間にバラツキが生じても、適当な圧でＩＣチップ３と放熱シート１、および、放熱シート１とカバー部材４とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させるためには、チップ押さえ部５が放熱シート１の厚み方向に弾性を有する弾性押さえ部であることが好ましい。
そのために、本実施形態では、チップ押さえ部５は、カバー部材４に一端が固着されてカバー部材から接離する方向に弾性変形可能とされる弾性片部５１と、この弾性片部の他端側に連接され放熱シート１に当接する当接片部５２を備えた弾性押さえ部としている。
上記のような構成であれば、放熱シート１が柔軟性を備えていることに加えて、この放熱シート１をＩＣチップ３に押圧するチップ押さえ部５が弾性を備えることで、ＩＣチップ３とカバー部材４との隙間にバラツキが生じても、適当な圧でＩＣチップ３と放熱シート１、および、放熱シート１とカバー部材４とを当接させることが可能となる。そのために、本実施形態によれば、熱伝導性を有する放熱シート１からチップ押さえ部５を介して、ＩＣチップ３の熱が放熱板ともなるカバー部材４に速やかに伝導され、ＩＣチップ３の熱を速やかに放熱することができる。
次に、チップ押さえ部５の好ましい形状、および、好ましい構成について図２Ａ〜図２Ｆを用いて説明する。
図２Ａに、それぞれ矩形の弾性片部５１Ａと当接片部５２Ａを備えるチップ押さえ部５Ａを示す。このチップ押さえ部５Ａは、カバー部材４の上面部を板金加工して設けてもよく、また、熱伝導性を備える別部材（例えば、高張力鋼板や銅版やアルミ合金板など）からなる板金製であってもよい。別部材製とする場合には、固定片部５０を設けて、この固定片部５０をカバー部材４に接合する。
また、カバー部材４に別部材からなるチップ押さえ部５（５Ａ）を設ける場合には、カバー部材４に開口部を設けなくてもよいが、チップ押さえ部を設ける部位を予め開口しておき、ここに、別部材からなるチップ押さえ部５を所望の位置に正確に取り付ける構成とすることが好ましい。特に、後述するように、チップ押さえ部に放熱シートを視認可能とする開口窓部を設ける場合には、予めチップ押さえ部５を設ける部位に開口部４０（図１Ｂ参照）を開口しておくことが好ましい。
チップ押さえ部５Ａは、弾性片部５１Ａと当接片部５２Ａを備えているので、当接片部５２Ａが弾性片部５１Ａの弾性によりＩＣチップと当接する方向（図中の矢印Ｄ１方向）に変位自在となって、ＩＣチップとカバー部材との隙間にバラツキが生じても、適当な圧でＩＣチップと放熱シート、および、放熱シートとカバー部材とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
図２Ｂは、放熱シートおよびＩＣチップの有無を確認可能な開口窓部を有するチップ押さえ部５Ｂを示す。この開口窓部の形状は特には限定されず、例えば、丸孔の開口窓部５３、または、四角孔の開口窓部５３Ａとする。この構成であれば、確かに放熱シートが介装されているか否かを確認可能となり、装着漏れを防止して、所望の放熱効果を確実に発揮する電子機器の放熱構造となる。
ＩＣチップの発熱を確実に伝導して放熱するためには、開口窓部５３、５３Ａは、ＩＣチップの発熱部位の真上を離れた位置に設けることが好ましいので、本実施形態では、図に示すように、当接片部５２Ｂの中央部から離れた弾性片部５１Ｂとの境界部に設ける構成としている。
この構成であっても、放熱シートを視認することは容易であり、放熱シートの装着漏れを確実に防止可能である。また、開口窓部５３、５３Ａは小さな窓部であってもよく、特に熱伝導性に悪影響を与えない大きさであれば、当接片部５２Ｂの中央部分に設けることもできる。
また、当接片部の形状は面接触する平坦な当接部を有する当接片部５２Ａ以外の種々の形状でもよく、例えば、図２Ｃに示す、弾性片部５１Ｃと湾曲山型状（かまぼこ型）に突出した湾曲当接部を形成した当接片部５２Ｃを備えるチップ押さえ部５Ｃする。この構成であれば、湾曲当接部５２Ｃａを、ＩＣチップの発熱部に線接触状態に当接させることで、放熱シートを確実にＩＣチップの発熱部に当接させて所望の放熱効果を確実に発揮する電子機器の放熱構造となる。
また、図２Ｄに示すチップ押さえ部５Ｄは、弾性片部５１Ｄと、山型に突出した山型当接部を有する当接片部５２Ｄとを備えている。この構成であっても、山型当接部５２ＤａをＩＣチップの発熱部に線接触状態に当接させることで、所望の放熱効果を確実に発揮する電子機器の放熱構造となる。
図２Ｅに示すチップ押さえ部５Ｅは、弾性片部５１Ｅと、球状に突出した球状当接部を有する当接片部５２Ｅを備えている。また、図２Ｆに示すように、全体を球状に突出した球状の当接片部５２Ｆを備えるチップ押さえ部５Ｆでもよい。図中に示す中央の黒点５２Ｆａは点接触する球状当接部を表している。
球状当接部５２Ｅａや５２ＦａをＩＣチップの発熱部に当接させる構成であれば、丸い先端部を発熱部位に確実に点接触状態で当接させると共に当接圧を容易に調整可能となって、所望の放熱効果を確実に発揮する電子機器の放熱構造となる。
また、放熱シートとチップ押さえ部を介してカバー部材に伝熱することに加えてフィン状やリブ状の放熱板を設けることで、さらに放熱性を高めることができる。そのために、図３Ａ、図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｃを用いて放熱板を設けた実施形態について説明する。
図３Ａはカバー部材４の上面４１にフィン状の放熱板ＨＳ１を設けた例を示す。この放熱板ＨＳ１は、カバー部材４の、チップ押さえ部５が設けられた側とは反対の外側に突設した板状に配設されている。この構成であれば、さらに放熱性を向上して、さらに十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
放熱板ＨＳ１は、カバー部材の一部を切り欠いて形成しても、別部材からなる放熱板をカバー部材４に付着して設けてもよい。また、カバー部材の一部を切り欠いて形成する際には、チップ押さえ部５を別部材を用いて構成する。チップ押さえ部５をカバー部材の一部を切り欠いて形成する際には、放熱板ＨＳ１を別部材を用いて構成する。また、この両者を共に別部材から構成してもよく、この場合には、カバー部材のチップ押さえ部５を配設する部位に開口部を設け、この開口部周辺に、両者をそれぞれ配設する構成とする。
別部材からなる放熱板を設ける場合は、カバー部材の材質に拘らずに、放熱性に優れた材質を選択することができる。また、前述したフィン状（板状）の放熱板ＨＳ１だけでなく、図３Ｂに示す、箱型に突設されたリブ状の放熱板ＨＳ２を設けることも可能である。また、板状や箱型以外の形状でもよく、求められる放熱性を発揮するのに必要な放熱面積を有する放熱板を設けることができる。
例えば、図４Ａに示すように、カバー部材４の上面４１から突設される主板部ＨＳ３ａに側板部ＨＳ３ｂ、もしくはＨＳ３ｃを備えた放熱板ＨＳ３でもよい。また、放熱板は、チップ押さえ部の周辺に設けることも可能であって、例えば、図４Ｂに示すように、チップ押さえ部５Ｇの弾性片部５１Ｇに、放熱片ＨＳ４ａ、もしくはＨＳ４ｂを備えた放熱板ＨＳ４や、図４Ｃに示す、チップ押さえ部５Ｈの当接片部５２Ｈに、放熱片ＨＳ５ａを設けた構成の放熱板ＨＳ５であってもよい。
チップ押さえ部に放熱片を設ける場合は、チップ押さえ部がＩＣチップに放熱シートを押し付ける移動領域において、それぞれの放熱片がそれぞれのチップ押さえ部の弾性変形を阻害しない程度の大きさおよび配設位置に規定されることは明らかである。
上記したように、カバー部材４やチップ押さえ部５の所定部位に種々の形状の放熱板ＨＳ（ＨＳ１〜ＨＳ５）を設けて、発熱するＩＣチップ３に搭載する放熱シート１と、該放熱シート１に当接するチップ押さえ部５とを介して、カバー部材４まで伝熱し、速やかに放熱させることができる。
特に、放熱板ＨＳとチップ押さえ部５の両者をカバー部材４とは別部材で構成する場合には、放熱性に優れた部材からなる放熱板ＨＳと弾性に優れた部材からなるチップ押さえ部５を用いて、ＩＣチップ３とカバー部材４との間に放熱シート１を確実に介装して、所定の放熱効果を発揮することが可能となる。
また、チップ押さえ部５の放熱シート１に当接する当接部を、湾曲当接部５２Ｃａ、山型当接部５２Ｄａ、球状当接部５２Ｅａなどの線接触状態あるいは点接触状態で当接する形状として、ＩＣチップ３の発熱部位に相当する放熱シート１の所定部位に確実に当接させることで、ＩＣチップ３の放熱性が向上する。
これは、ＩＣチップの発熱は、一般に、ＩＣチップの中央部分が最も高くてこの部分が発熱部となるので、この発熱部からの放熱性を高めることがＩＣチップを放熱させるために最も有効だからである。そのために、この発熱部位に放熱シートを押し付ける位置にチップ押さえ部５の当接部を設けることが好ましい。
上記したように、カバー部材に設けるチップ押さえ部を弾性押さえ部とし、カバー部材やチップ押さえ部に放熱板を設けることで、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造となる。さらに、チップ押さえ部の当接部を線接触や点接触で当接する形状とし、発熱部位に確実に当接させる構成として、放熱性を一層向上させることができる。
また、カバー部材４とベース部材とで基板を挟持するように支持する構成を利用して、基板の変形を抑制すると共に放熱シートとＩＣチップとの当接を良好として、十分な放熱性を発揮することも可能であって、その実施形態について、図５に示す第一変形例と図６に示す第二変形例を用いて説明する。
図５に示す第一変形例では、ベース部材６に設ける基板支持脚６２、６３とカバー部材４に設ける基板支持脚４５、４６とで、基板２を挟持するようにしている。また、ベース部材６に、ＩＣチップ３ＡとＩＣチップ３Ｂとの中間部を支持する中間支持脚６１を設けている。この構成であれば、基板２の変形を抑制することができるので、放熱シート１とＩＣチップとが圧接されても基板２が撓んだり変形したりせず、基板がダメージを受けない構成となって好ましい。
また、上記の構成であっても、ＩＣチップ３Ａ、３Ｂに搭載する放熱シート１をカバー部材４に設けるチップ押さえ部５（５Ａ）を介して圧接する構成とすることで、適当な圧でＩＣチップ３Ａ、３Ｂと放熱シート１、および、放熱シート１とカバー部材４とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造となる。また、カバー部材４に放熱板ＨＳ１を設けて、さらに放熱性を向上することができる。
図６に示す第二変形例では、実装面を下向きにして基板２を支持する際に、下ベース部材７と上ベース部材８を用いて、下ベース部材７に設ける基板支持脚７２、７３と上ベース部材８に設ける基板支持脚８２、８３とで、基板２を挟持して保持する構成としている。また、上ベース部材８に、ＩＣチップ３ＡとＩＣチップ３Ｂとの中間部を支持する中間支持脚８１を設けている。
この構成であっても、基板２の撓みや変形を抑制可能な構成となる。そのために、放熱シート１とＩＣチップとを圧接しても、基板がダメージを受けない構成となる。
また、ＩＣチップ３Ａ、３Ｂに搭載する放熱シート１を下ベース部材７に設けるチップ押さえ部５（５Ａ）を介して圧接する構成とすることで、ＩＣチップ３Ａ、３Ｂと放熱シート１、および、放熱シート１と上ベース部材８とを適当な圧で当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造となる。また、チップ押さえ部５（５Ａ）に、例えば、前述した放熱片部ＨＳ５ａを設けて、さらに放熱性を向上することができる。
図５に示す第一変形例、図６に示す第二変形例、のように、基板２を挟持する基板支持部（上記した基板支持脚に相当）を備える構成であれば、基板２の撓みや変形を抑制可能な構成となって、基板２にダメージを与えることなく、放熱シート１をＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に圧接して装着することができる。
放熱シート１をＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に装着する際には、放熱シート１の角部をテーパ状にカットするか、もしくは、円弧状に丸めた面取り部としておくことが好ましい。この構成であれば、ＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に付着した放熱シート１の上面の角部が面取りされているので、組立作業中に脱落し難い形状となって、放熱シート１を確実にＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に装着することができる。
また、チップ押さえ部を介して放熱シートをＩＣチップに押し付けて放熱性を発揮するためのその他の工夫について図７Ａ〜図１０Ｄを用いて説明する。
図７Ａには、複数の湾曲山型状に突出した多段湾曲当接部５２Ｊを備えるチップ押さえ部５Ｊを示している。この構成であれば、多段湾曲当接部５２ＪをＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）の発熱部位上に当接して、介装する放熱シート１を介してＩＣチップ３の熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また、図７Ｂに示すような、平坦な当接面を有する当接片部であっても、放熱シート１に当接して冷却するヒートパイプ５４を設けたチップ押さえ部５Ｋであれば、ヒートパイプ５４を介してさらに効果的に熱移動を促進して、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
これは、ヒートパイプ５４は、熱移動を媒介する作動液を封入しているので、この作動液が高温部である入熱部と低温部である放熱部を移動して、速やかに冷却効果を発揮するからである。また、このヒートパイプ５４の設置数量は１本でも複数本でもよく、ＩＣチップ３の発熱部位の大きさとその発熱程度によって適当な本数設置する。
また、チップ押さえ部は弾性変形容易であることが好ましいので、例えば、図７Ｃに示すように、屈曲部に薄肉部５５を設けたチップ押さえ部５Ｌとする。このような構成であれば、チップ押さえ部５Ｌの屈曲部が容易に変位するので、強く押さえ過ぎることを抑制し、放熱シート１の全面を均等に押圧して、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また、チップ押さえ部自体の弾性力以外に外部から所定の押圧力を付加する構成であってもよく、例えば、図８Ａに示す、チップ押さえ部５Ｍを放熱シート１に押し付ける第一押圧力調整ネジ４８を設けたり、図８Ｂに示す、当接片部５２Ｎの先端部を延設し、前記ＩＣチップを越えた位置にある延設部に当接片部５２Ｎを放熱シート１に押し付ける第二押圧力調整ネジ５８を設けたりする。
カバー部材４に設けるネジ取り付け部４７に装着する第一押圧力調整ネジ４８を用いて所定の押圧力を付加する構成のチップ押さえ部５Ｍであれば、この第一押圧力調整ネジ４８を介して放熱シート１のＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に対する押圧力を調整可能となって、適当な押圧力に調整してＩＣチップ３の熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また、当接片部５２Ｎの先端部を延設した延設部と基板２とを連結するように装着してナット５８ａで締結する第二押圧力調整ネジ５８を用いて所定の押圧力を付加する構成のチップ押さえ部５Ｎであれば、第二押圧力調整ネジ５８を介して放熱シート１のＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）に対する押圧力を調整可能となって、適当な押圧力に調整してＩＣチップ３の熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また、第一押圧力調整ネジ４８と第二押圧力調整ネジ５８とを同時に用いて、放熱シートとＩＣチップとの当接力を調整する構成であってもよく、いずれの方法であっても、チップ押さえ部自体の弾性力に拘らずに、所望される適当な押圧力を付加可能となって好ましい。
板ばね状のチップ押さえ部をＩＣチップの上に押し付けるので、押し付け力や押し付け方によってびびり振動が発生して音鳴りが生じることがある。そのために、図８Ｃに示すように、弾性片部５１Ｐと当接片部５２Ｐとの全面に亘って放熱シート１Ｃを配設した構成のチップ押さえ部５Ｐとする。この構成であれば、弾性を有するチップ押さえ部５Ｐに放熱シート１Ｃを装着することで制振効果を発揮して、板ばね状部材であるチップ押さえ部５Ｐの音鳴りを抑制可能となる。
上記の構成のチップ押さえ部であっても、先に示した第一押圧力調整ネジ４８や第二押圧力調整ネジ５８などを装着して、押圧力を調整する構成としてもよい。
また、チップ押さえ部の強度を向上させるために、板金構成の所定部位に補強用のリブを設ける構成とする。例えば、図９Ａに示すように、弾性片部５１Ｑの矩形状の面部に補強リブ５６を設けたチップ押さえ部５Ｑとする。また、図９Ｂに示すように、弾性片部５１Ｒの少なくとも一方の側面、もしくは両方の側面を折り曲げて、補強リブ５７を設けた構成のチップ押さえ部５Ｒとする。このような構成であれば、板ばね部材であるチップ押さえ部５１Ｑ、５１Ｒの強度を高めることができる。
ＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）本体部からの発熱に加えて、ＩＣチップ本体の側面に設ける電極端子からの発熱が大きい場合には、図９Ｃに示すように、放熱シート１Ｄを押し付ける端子押圧片５２Ｓａを備えるチップ押さえ部５Ｓを用いて、放熱性を高めることができる。この放熱シート１Ｄは、放熱シート１を延設する構成としてもよいし、放熱シート１とは別の放熱シートを用いてもよい。ただ、部品点数を抑制するためには、放熱シート１を延設した構成として、部品点数を１点とすることが好ましい。
上記したように、放熱シートを電極端子３１部まで延設し、この電極端子３１に放熱シート１Ｄを押し付ける端子押圧片５２Ｓａをチップ押さえ部５Ｓに設けた構成であれば、ＩＣチップ３の電極端子部からの放熱を促進して、ＩＣチップ３の熱を確実に放熱することができ、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
また、チップ押さえ部からの不要輻射の低減や、ＩＣチップからの不要輻射の低減を図ることが、電子機器の信頼性を向上するのに好ましいので、以下に、不要輻射を低減させる構成について説明する。
例えば、図１０Ａに示すように、チップ押さえ部５Ｔの当接片部５２Ｔの先端部を延設し、この延設部５２Ｔａに基板２に設けるグランドパターンＧＰに当接するグランディング部材ＧＲ１を配設する。この構成であれば、板金製からなるチップ押さえ部５Ｔからの不要輻射を低減して、ノイズを出さない、ノイズの影響を受けない構成となって電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
グランディング部材ＧＲ１は、例えば、オンボードコンタクト（北川工業株式会社製）を用いて、チップ押さえ部５Ｔを基板２に設けるグランドパターンＧＰに接地する。また、図１０Ｂに示すチップ押さえ部５Ｕのように、導電性ガスケットなどのグランディング部材ＧＲ２を用いて、チップ押さえ部５Ｕを基板２に設けるグランドパターンＧＰに接地する。
また、図１０Ｃに示すチップ押さえ部５Ｖは、その当接片部５２Ｖの大きさを当該ＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）の周囲を囲む拡大面部を備えた大きさとし、この拡大面部に、且つ、前記ＩＣチップ３を囲むように、基板２に設けるグランドパターンＧＰに当接するグランディング部材ＧＲ２Ａ、ＧＲ２Ｂ、ＧＲ２Ｃを配設している。この構成であれば、板金製からなるチップ押さえ部５Ｖからの不要輻射と、ＩＣチップ自体からの不要輻射を低減して、電子機器の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
また、グランディング部材以外に、シールド材を用いてＩＣチップ３（３Ａ、３Ｂ）からの不要輻射の低減を図ることも可能であって、例えば、図１０Ｄに示すチップ押さえ部５Ｗのように、当接片部５２Ｗに、放熱シート１およびＩＣチップ３の側面をカバーするシールド用リブ５２Ｗａを設ける。このシールド用リブ５２Ｗａは、当接片部５２Ｗの一部を折り曲げて形成することができる。このような構成でも、板金製からなるシールド用リブ５２ＷａがＩＣチップ３自体からの不要輻射を低減して、電子機器の信頼性を向上させることが可能となる。
このように、チップ押さえ部５を介して放熱シート１をＩＣチップ３に押し付けて放熱性を発揮すると共に不要輻射を低減可能となって、電子機器の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
上記したように、本発明によれば、基板に発熱体となるＩＣチップを搭載して、このＩＣチップとカバー部材との間に放熱シートを介装して放熱させる放熱構造において、放熱シートをＩＣチップに押圧するチップ押さえ部を、弾性変形可能な弾性片部と放熱シートに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部としたので、ＩＣチップとカバー部材との隙間のバラツキに応じて弾性変形して、適当な圧でＩＣチップと放熱シート、および、放熱シートとカバー部材とを当接させて、十分な放熱性を発揮して電子機器の信頼性を向上させることが可能な電子機器の放熱構造を得ることができる。
また、カバー部材やチップ押さえ部の所定部位に種々の形状の放熱板ＨＳを設けて、発熱するＩＣチップに搭載する放熱シートと、該放熱シートに当接するチップ押さえ部とを介して、カバー部材まで伝熱し、速やかに放熱させることができる。
さらに、放熱シートの上面の角部を、テーパ状にカットしたり、円弧状に丸めたりすることで、ＩＣチップにこの放熱シートを装着する組立作業中に脱落し難い形状となって、放熱シートを確実にＩＣチップに装着することが可能となる。
そのために本発明に係る電子機器の放熱構造は、発熱するＩＣチップを確実に放熱することが望まれる電子機器に好適に利用可能となる。
１ 放熱シート
２ 基板
３ ＩＣチップ
４ カバー部材
５（５Ａ〜５Ｗ） チップ押さえ部
４８ 第一押圧力調整ネジ
５１ 弾性片部
５２ 当接片部
５２Ｃａ 湾曲当接部
５２Ｄａ 山型当接部
５２Ｅａ 球状当接部
５２Ｆａ 球状当接部
５３ 開口窓部
５４ ヒートパイプ
５５ 薄肉部
５６、５７ 補強リブ
５８ 第二押圧力調整ネジ
ＨＳ１〜ＨＳ５ 放熱板
ＧＰ グランドパターン
ＧＲ１、ＧＲ２ グランディング部材

Claims (18)

  1. ＩＣチップと該ＩＣチップを搭載する基板と、放熱性を有し前記基板の実装面側をカバーするカバー部材とを備え、当該ＩＣチップと前記カバー部材との間に放熱シートを介装して、前記ＩＣチップの熱を放熱する電子機器の放熱構造において、
    前記カバー部材にチップ押さえ部を設け、該チップ押さえ部を介して、前記放熱シートを前記ＩＣチップに押圧すると共に、
    前記チップ押さえ部は、前記カバー部材に一端が固着されてカバー部材から接離する方向に弾性変形可能とされる弾性片部と、この弾性片部の他端側に連接され前記放熱シートに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部からなり、当該チップ押さえ部が前記放熱シートをその厚み方向に弾性的に押圧すると共に、当該チップ押さえ部が設けられた部位の外側に放熱板を設けたものであり、
    前記チップ押さえ部と前記放熱板の両者が共に別部材からなり、前記カバー部材の前記チップ押さえ部を配設する部位に開口部を設け、この開口部周辺に、両者をそれぞれ配設したことを特徴とする電子機器の放熱構造。
  2. 前記チップ押さえ部は、前記放熱シートの有無を確認可能な開口窓部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱構造。
  3. 前記チップ押さえ部は、放熱片部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器の放熱構造。
  4. 前記チップ押さえ部は、前記放熱シートとの当接部が山型に突出した山型当接部とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  5. 前記チップ押さえ部は、前記放熱シートとの当接部が湾曲山型状に突出した湾曲当接部とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  6. 前記チップ押さえ部は、前記放熱シートとの当接部が複数の湾曲山型状に突出した多段湾曲当接部とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  7. 前記チップ押さえ部は、前記放熱シートとの当接部が球状に突出した球状当接部とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  8. 前記チップ押さえ部に、前記放熱シートに当接して冷却するヒートパイプを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  9. 前記チップ押さえ部は、その屈曲部に薄肉部を設けて弾性変形容易とされていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  10. 前記カバー部材に前記チップ押さえ部を前記放熱シートに押し付ける第一押圧力調整ネジを設け、該調整ネジを介して前記チップ押さえ部の前記放熱シートに対する押圧力を調整可能としたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  11. 前記チップ押さえ部は、前記当接片部の先端部を延設し、前記ＩＣチップを越えた位置にある延設部に前記当接片部を前記放熱シートに押し付ける第二押圧力調整ネジを設け、該調整ネジを介して前記当接片部の前記放熱シートに対する押圧力を調整可能としたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  12. 前記放熱シートを前記チップ押さえ部の前記当接片部と前記弾性片部との全面に亘って配設したことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  13. 前記チップ押さえ部は、前記弾性片部に補強リブを設けていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  14. 前記チップ押さえ部は、前記当接片部の先端部を延設し、この延設部に前記基板に設けるグランドパターンに当接するグランディング部材を配設したことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  15. 前記チップ押さえ部は、前記当接片部の大きさを当該ＩＣチップの周囲を囲む拡大面部を備えた大きさとし、この拡大面部に、且つ、前記ＩＣチップを囲むように、前記基板に設けるグランドパターンに当接するグランディング部材を配設したことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  16. 前記チップ押さえ部は、前記当接片部に、当該放熱シートおよび当該ＩＣチップの側面をカバーするシールド用リブを設けていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  17. 前記ＩＣチップはその側面に電極端子を備え、前記放熱シートを前記電極端子部まで延設し、この電極端子に前記放熱シートを押し付ける端子押圧片を前記チップ押さえ部に設けたことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  18. 前記放熱シートの角部をテーパ状にカットするか、もしくは、円弧状に丸めた面取り部としたことを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
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