JPH1070219A - 実装モジュールの冷却装置 - Google Patents

実装モジュールの冷却装置

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JPH1070219A
JPH1070219A JP8225408A JP22540896A JPH1070219A JP H1070219 A JPH1070219 A JP H1070219A JP 8225408 A JP8225408 A JP 8225408A JP 22540896 A JP22540896 A JP 22540896A JP H1070219 A JPH1070219 A JP H1070219A
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transfer member
intermediate heat
circuit element
conductive member
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JP8225408A
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Masahiro Suzuki
正博 鈴木
Jiyunichi Ishimine
潤一 石峰
Hisashi Kawashima
寿 川島
Keizo Takemura
敬三 竹村
Kiyotaka Seyama
清隆 瀬山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、実装モジュールの温度上昇に対し
て冷却を行う実装モジュールの冷却装置に関し、冷却性
能の向上を図ることを目的とする。 【解決手段】 マザーボード３４に実装されたプリント
基板３２上に実装された回路素子３３とヒートシンク４
１との間にクーリングヘッダ３５が配置され、クーリン
グヘッダ３５に形成された孔３７にブロック３８が挿入
されて該ブロック３８の先端で熱伝導性部材４０を介在
させて回路素子３３上に当接させる。このとき、クーリ
ングヘッダ３５がブロック３８を側面で熱伝導性部材３
９により支持する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実装モジュールの
温度上昇に対して冷却を行う実装モジュールの冷却装置
に関する。近年、コンピュータ、情報処理装置、ワーク
ステーションやサーバ等の電子機器の高機能化が進み、
搭載される制御基板においても実装される半導体装置が
大容量化してきている。そのため、発熱量が増大する傾
向にあり、効率よく冷却を行う必要がある。
【０００２】
【従来の技術】図１５に、従来の実装モジュール冷却装
置の説明図を示す。図１５（Ａ）に示す冷却装置１１A
は、プリント基板１２上に所定数の半導体チップ等の回
路素子１３が実装され、回路素子１３の上方に平板状の
ヒートシンク１４が位置される。このヒートシンク１４
の裏面と回路素子１３の上面とはシリコンコンパウンド
等の熱伝導性部材１５を介在させて略密着状態とされ
る。すなわち、回路素子１３の内部発熱をヒートシンク
１４より放熱して冷却を行うものである。
【０００３】ところで、上記熱伝導性部材１５は、回路
素子１３及びヒートシンク１４の平面度、表面粗さ、接
触面の傾き等による密着性の悪さを補って接触熱抵抗の
低減により（接触面積の増大）熱伝達の効率化を図るた
めのものである。ただし、放熱においては当該熱伝導性
部材１５の厚さによる熱抵抗の影響を受ける。ここで、
熱伝導性部材１５の熱抵抗Ｒには以下の式で表わされ
る。
【０００４】 Ｒ＝ｔ／（λ・Ａ） ・・・（１） （１）式におけるλは熱伝導性部材の熱伝導率［Ｗ／
（ｍ・Ｋ）］、Ａは熱伝導性部材の伝熱面積［ｍ2 ］、
ｔは熱伝導性部材の平均厚さ［ｍ］である。続いて、図
５（Ｂ）は、他の冷却装置１１B を示したもので、プリ
ント基板１２に実装された回路素子１３の上方にクーリ
ングヘッダ２１が位置され、クーリングヘッダ２１上に
図示しないがヒートシンクが設けられる。このクーリン
グヘッダ２１には回路素子１３に対応する位置に孔２１
ａが形成され、この孔２１ａ内にブロック２２が挿入さ
れて回路素子１３上と熱伝導性部材１５を介して当接さ
れる。また、ブロック２２はバネ２３により回路素子１
３側に押し付けられて押圧状態で該回路素子１３に当接
する。ブロック２２とクーリングヘッダ２１との熱伝達
手段としては、一部分の物理的な接触による熱伝導又は
ガスの熱伝導により伝熱され、冷却が行われる。
【０００５】この場合、ブロック２２が回路素子１３に
バネ２３により押圧されることから、熱伝導性部材１５
の厚さｔ1 は図１５（Ａ）より小さくなり熱抵抗Ｒが小
となって熱伝達効率、放熱効率が向上するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１５（Ａ）
に示す冷却装置１１A は、プリント基板１２に実装され
る回路素子１３は実装精度により高さの位置ばらつきが
あり、所定の回路素子１３に対して熱伝導性部材１５が
厚くなると熱伝導性部材の熱伝導率が他の冷却部品と比
較しかなり悪いこともあり、熱抵抗Ｒが大きくなって放
熱効率が低下、冷却性能の低下を招くという問題があ
る。
【０００７】また、図１５（Ｂ）に示す冷却装置１１B
は、ブロック２２が回路素子１３にバネ圧で押されてい
ることから熱伝導性部材１５の厚さのばらつきを吸収す
ることができるが、振動等によりブロック２２が回路素
子１３に対して押圧している荷重が増し、回路部品１３
とプリント基板１２を接続している半田部の破壊、回路
素子１３自体の破壊を招く恐れがある。また、バネ２３
の押圧力を弱くするとバネ２３の押圧力より大きな振動
が生じたときにはブロック２２が振動して接触状態が変
動して熱伝導性部材１５の厚さｔ1 が変動し、放熱効率
を低下、冷却性能の低下を招くという問題がある。
【０００８】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、冷却性能の向上を図る実装モジュールの冷却装
置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１では、プリント基板に実装モジュールとし
て実装された所定数の回路素子からの発熱を冷却手段に
より冷却を行う実装モジュールの冷却装置において、前
記回路素子と前記冷却手段との間に熱的接続された熱伝
達手段を有し、該熱伝達手段は、側部が充填部材で支持
されて該回路素子に熱的接続される所定数の中間熱伝達
部材を備える実装モジュールの冷却装置が構成される。
【００１０】請求項２では、請求項１記載の中間熱伝達
部材は、熱伝導性部材により前記回路素子と熱的接続さ
れてなる。請求項３では、請求項１又は２記載の中間熱
伝達部材の側部を支持する充填部材は、該側部に均一に
充填される熱伝導性部材である。
【００１１】請求項４では、請求項１〜３の何れか一項
に記載の中間熱伝達部材は、少なくとも前記充填部材を
充填するための注入路が所定数形成されてなる。請求項
５では、請求項１〜４の何れか一項に記載の中間熱伝達
部材は、前記回路素子との間に介在される熱伝導性部材
を充填するための注入路が所定数形成されてなる。
【００１２】請求項６では、請求項４又は５記載の中間
熱伝達部材に形成される注入路が連通されて形成されて
なる。請求項７では、請求項６において、前記中間熱伝
達部材に形成される注入路は、前記側部側に前記熱伝導
性部材を充填する出口面積と前記回路素子側に前記熱伝
導性部材を充填する出口面積との比が、該側部側に充填
される該熱伝導性部材の量と該回路素子側に充填される
該熱伝導性部材の量との比と同一になるべく形成されて
なる。
【００１３】請求項８では、請求項１記載の中間熱伝達
部材は、前記熱伝達手段に螺合されてなり、螺合部分で
前記充填部材により該中間熱伝達部材が支持されてな
る。請求項９では、請求項８記載の中間熱伝達部材を前
記回路素子側に押圧する押圧部材が設けられる。
【００１４】請求項１０では、請求項８又は９におい
て、前記回路素子上に熱的接続された第２の中間熱伝達
部材が設けられ、前記中間熱伝達部材と該第２の中間熱
伝達部材との間に前記熱伝導性部材が介在されてなる。
請求項１１では、請求項１０記載の第２の中間熱伝達部
材は、前記中間熱伝達部材側に凹部を有し、該中間熱伝
達部材は該第２の中間熱伝達部材側に該凹部と係合する
凸部を有する。
【００１５】請求項１２では、請求項１記載の回路素子
上に熱的接続された第２の中間熱伝達部材が設けられ、
前記中間熱伝達部材と該第２の中間熱伝達部材との間に
前記熱伝導性部材が介在されてなる。請求項１３では、
請求項１０〜１２の何れか一項に記載の第２の中間熱伝
達部材上に前記熱伝導性部材をシールするシール部材が
設けられる。
【００１６】請求項１４では、請求項１〜１３の何れか
一項において、前記熱伝達手段は、前記充填部材が塗布
されて前記中間熱伝達部材の対応形成部分の当接により
該充填部材を充填させるための塗布部を有する。請求項
１５では、請求項１４記載の塗布部の周囲に前記充填部
材をシールするシール部材が設けられる。
【００１７】請求項１６では、請求項１２記載の中間熱
伝達部材及び第２の中間熱伝達部材に、該中間熱伝達部
材と該第２の中間熱伝達部材とを磁着させる磁着手段が
設けられる。上述のように請求項１乃至３の発明では、
回路素子と冷却手段との間に介在される熱伝達手段が中
間熱伝達部材をその側部で均一に充填された充填部材の
熱伝導性部材で支持し、該中間熱伝達部材が熱伝導性部
材を介在させて回路素子と密着させる。これにより、各
中間熱伝達部材がそれぞれ単独で回路素子と当接するこ
とから介在される熱伝導性部材の厚さを各々制御し易く
なり、側部で充填部材により支持されることから充填部
材の粘性と摩擦力により振動に対して安定に密着されて
回路素子への衝撃を緩和することが可能となる。
【００１８】請求項４乃至７の発明では、中間熱伝達部
材に側部に充填部材の熱伝導性部材を注入し、また回路
素子上に熱伝導性部材を注入する注入路が、個別又は連
通状態で形成されるものである。冷却部品には熱伝導性
の良い金属部品が多く用いられるが金属と比較すると熱
伝導性のかなり悪い充填部材の塗布される部分の、熱通
過方向の厚みは薄い方が良い。この微小の空間に均一に
充填部材を塗布する方法とし有効である。また、該注入
路の側部側と回路素子側との出口面積の比が側部側と回
路素子側とに注入する充填量の比と同一になるように形
成して注入を行わせる。これにより、中間熱伝達部材の
側部側及び回路素子側への充填が一括して可能になり、
組立性が向上すると共に、充填量がコントロールされて
必要量とすることが可能となって、ひいては冷却能力の
向上を図ることが可能となる。
【００１９】請求項８又は９の発明では、中間熱伝達部
材が熱伝達手段に対して側部で充填部材により支持され
つつ螺合され、適宜回路素子側に押圧部材で押圧させ
る。これにより、中間熱伝達部材を熱伝達手段に回転挿
入させることとなって側部側、回路素子側への熱伝導性
部材を均一にさせることが可能となる。また、円柱の中
間熱伝達部材と比較すると、中間熱伝達部材と熱伝達手
段との接触面積（式１）が大きくなり、充填部材部分の
熱抵抗を低下させる効果がある。以上により冷却能力を
向上させることが可能となる。
【００２０】請求項１０乃至１２の発明では、回路素子
上に第２の熱伝達部材を設けて該第２の熱伝達部材と熱
伝達部材との間に熱伝導性部材が介在されるものであ
り、適宜第２の熱伝達部材に凹部を形成し、熱伝達部材
に凸部を形成して凹部に係合させる。これにより、熱伝
達部材の第２の熱伝達部材への当接が軸ずれを生じても
均一とすることが可能となって熱伝導性部材の厚さのば
らつきが防止され、冷却能力の向上を図ることが可能と
なる。
【００２１】請求項１３の発明では、第２の熱伝達部材
にシール部材が設けられて熱伝導性部材をシールする。
これにより、同一基板の他の回路素子の交換等の取り外
しの際に、液体による加熱を行った場合取り外し対象外
の熱伝導性部材の流出を防止することが可能となる。ま
た、取り外し・取り付け後の洗浄のときにも同様に熱伝
導部材の流出を防止することが可能である。
【００２２】請求項１４又は１５の発明では、熱伝達手
段に、熱伝達部材の対応形成部材と当接させる塗布部を
設け、適宜周囲にシール部材を配置した該塗布部に充填
部材を塗布した後に熱伝達部材を位置させる。これによ
り、塗布された充填部材を熱伝達部材の側部に流出を防
止して均一に充填させることが可能となる。
【００２３】請求項１６の発明では、熱伝達部材と第２
の熱伝達部材とに磁着手段を設けて該熱伝達部材と第２
の熱伝達部材とを磁着させる。これにより、介在させる
熱伝導性部材を均一にすることが可能となって厚さのば
らつきが防止され、冷却能力の向上を図ることが可能と
なる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１実施例の断
面構成図を示す。図１（Ａ）に示す冷却装置３１は、プ
リント基板３２上にベアチップ等の回路素子３３（３３
1 〜３３4 ）が所定数（本実施例では４個とする）実装
され、該プリント基板３２がマザーボード３４上に所定
数実装される。
【００２５】この回路素子３３の上方には熱伝達手段で
あるクーリングヘッダ３５が位置されるもので、マザー
ボード３４上に支持部３６により固定支持される。プリ
ント基板３２がシリコン系で形成される場合の強度の弱
さに対して、支持部３６でクーリングヘッダ３５等の荷
重を加えないようにするものである。クーリングヘッダ
３５は、例えば熱伝導性の良好な例えばアルミニウム
（銅等でもよいが重量との関係で適宜選択される）によ
り形成され、上記回路素子３３（３３1 〜３３4）に対
応する位置に断面円形状の孔３７（３７1 〜３７4 ）が
冷却対象の該回路素子３３（３３1 〜３３4 ）の個数に
応じて形成される。
【００２６】上記クーリングヘッダ３５に形成された孔
３７（３７1 〜３７4 ）に熱伝達部材であるブロック３
８（３８1 〜３８4 ）がそれぞれ挿入される。このブロ
ック３８（３８1 〜３８4 ）は例えば熱伝導性の良好な
例えばアルミニウム（銅等でもよい）により、上記孔３
７（３７1 〜３７4 ）に挿入可能に円柱状に形成され
る。このとき、各ブロック３８（３８1 〜３８4 ）の側
部と孔３７（３７1 〜３７4 ）の内壁との間に充填部材
としての例えばシリコンコンパウンド、シリコングリー
ス等の熱伝導の良好な熱伝導性部材３９が介在されて、
クーリングヘッダ３５に各ブロック３８（３８1 〜３８
4 ）が支持される。
【００２７】また、各ブロック３８（３８1 〜３８4 ）
の下端面は対応する回路素子３３（３３1 〜３３4 ）と
例えばシリコンコンパウンド、シリコングリース等の熱
伝導性部材４０が介在されて密着される。そして、クー
リングヘッダ３５上には、例えばアルミニウム等で所定
数のフィン４１ａが形成された冷却手段であるヒートシ
ンク４１が熱的接続されて配置されたものである。
【００２８】そこで、図１（Ｂ）に図１（Ａ）の要部を
示して詳述すると、まず、回路素子３３（３３1 〜３３
4 ）とブロック３８（３８1 〜３８4 ）の平面度が２０
μm以下に形成するものとして、該回路素子３３1 上に
熱伝導性部材４０を介在させてブロック３８1 より初期
加圧２００〜４００gf／cm2 を２〜３分印加することで
該熱伝導性部材４０の厚さｔ1 を２０μm 未満にするこ
とが可能となる。また、ブロック３８1 とクーリングヘ
ッダ３５の内壁との距離ｔ2 は例えば５０μmとし、こ
こに熱伝導性部材３９を注入して、該クーリングヘッダ
３５で該ブロック３８1 を支持するものである。
【００２９】ここで、回路素子３３1 とブロック３８1
との間の熱伝導性部材４０による熱抵抗Ｒ1 は、 Ｒ１＝ｔ1 ／（λ・Ａ1 ） ・・・（２） で表わされ、ブロック３８1 とクーリングヘッダ３５と
の間の熱伝導性部材３９による熱抵抗Ｒ２は、概略次の
ように表わされる。
【００３０】 Ｒ２＝ｔ2 ／（λ・Ａ2 ） ・・・（３） Ａ2 ：ブロックとクーリングヘッダの接触面積 従って、回路素子３３1 とクーリングヘッダ３５との間
に介在される総ての熱伝導性部材３９，４０による熱抵
抗ＲはＲ＝Ｒ１＋Ｒ２で表わされる。Ｒ1 はチップの外
形に支配されるＡ1 を大きくすることが困難であるた
め、ｔ1 を小さくすることでしか小さくできないが、Ｒ
2 に関してはＡ2 を大きくとることが可能であるため、
小さくすることが可能である。これにより、本発明の熱
抵抗Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２を、前述の図１５（Ａ）に示す場合
の熱抵抗より小さくすることができるものである。そし
て、ブロック３８1 が熱伝導性部材３９で支持されてお
り、この熱伝導性部材３９がダンパ効果を有して外部振
動に対して耐振動性が向上されるものである。
【００３１】ここで、図２に、図１の部分切截の分解構
成図を示す。図２に示すように、回路素子３３1 （３３
2 〜３３4 は省略する）が実装されたプリント基板３２
の上方に位置されたクーリングヘッダ３５に孔３７1 〜
３７4 が形成されると共に、四隅に取付孔４２1 〜４２
4 （４２1 は図に表われず）が形成される。この孔３７
1 〜３７4 内には熱伝導性部材３９を内壁に介在させて
ブロック３８1 〜３８ 4 が貫入されており、該ブロック
３８1 〜３８4 の先端部分で熱伝導性部材４０を介在さ
せて回路素子３３1 〜３３4 に密着される。
【００３２】そして、クーリングヘッダ３５上に、例え
ばシリコングリース（図示せず）を介在させてヒートシ
ンク４１を位置させ、取付孔４２1 〜４２4 にヒートシ
ンク４１の四隅でネジ４３1 〜４３4 （４３1 は図に表
われず）により取り付け固定されるものである。このよ
うな冷却モジュール４４が所定数マザーボード３４に実
装されるものである。
【００３３】そこで、図３に、図２の冷却モジュールの
マザーボードへの実装状態及びこれを搭載する装置の説
明図を示す。図３（Ａ）に示すように、例えば３枚のマ
ザーボード３４のそれぞれに、対応する図２に示す冷却
モジュール４４が所定数実装される。
【００３４】図３（Ｂ）は、例えばサーバ５１の主要内
部構成図を示したもので、上記冷却モジュール４４が実
装されたマザーボード３４が筺体５１ａ内のシェルフ５
２に搭載され、シェルフ５２の近傍にインタフェースや
外部記憶装置等が搭載エリア５３内に搭載されるもので
ある。このシェルフ５２及び搭載エリア５３の上方及び
下方には例えばそれぞれ３つのファン５４1 〜５４6 が
配置され、下方のファン５４4 〜５４6 のさらに下方に
は例えば電源５５が配置される。
【００３５】そして、シェルフ５２内のマザーボード３
４及び搭載エリア５３内のインタフェースや外部記憶装
置を、ファン５４1 〜５４6 でエアを流通させてヒート
シンク４１を冷却させることで回路素子３３を冷却させ
るものである。次に、図４に、第１実施例のブロックの
他の構造の説明図を示す。図４（Ａ）に示すブロック３
８ａは、例えばアルミニウムで円柱状に形成し、上面６
１ａ及び下面６１ｂ間に貫通した注入路６２が形成さ
れ、側面６１ｃ間で所定数の貫通した注入路６３1 ，６
３2 が形成される。この場合、注入路６２及び注入路６
３ 1 ，６３2 は連通されて形成される。
【００３６】このようなブロック３８ａが孔３７にそれ
ぞれ挿入され、当該ブロック３８ａの上面６１ａの注入
路６２にシリンダ６４により熱伝導性部材３９（４０）
を注入することにより、該ブロック３８ａの側面と孔３
７の内壁との間に熱伝導性部材３９が介在され、また、
該ブロック３８ａと回路素子３３との間に熱伝導性部材
４０が介在されるものである。
【００３７】ここで、図５に、図４の熱伝導性部材の注
入における注入路との関係の説明図を示す。図５（Ａ）
に示す熱伝達部材としてのブロック３８ａにおいて、注
入路６２の出口面積をＳａとし、注入路６３1 の各出口
面積をＳｂ1 ，注入路６３2の各出口面積をＳｂ2 とす
る。また、図５（Ｂ）に示す斜線部分は回路素子３３と
ブロック３８ａの下面６１ｂとの接触する面積Ｓｃを示
している。さらに、図５（Ｃ）に示す斜線部分はブロッ
ク３８ａとクーリングヘッダ３５の孔３７の内壁との体
積（熱伝導性部材３９の充填量）Ｖｓを示したものであ
る。
【００３８】いま、図５（Ｂ）に示すようにブロック３
８ａと回路素子３３との間に充填される熱伝導性部材４
０の量Ｖｂは、厚さをｔとするとＶｂ＝Ｓｃ×ｔで表わ
される。そこで、ブロック３８ａにおける側面６１ｃ
（注入路６３1 ，６３2 ）における出口面積の合計Ａｓ
はＡｓ＝２Ｓｂ1 ＋２Ｓｂ2 となり、注入路６２の出口
面積の合計はＳａ（Ａｂ）となる。従って、上記各注入
路６２，６３1 ，６３ｂの出口面積は、Ａｂ：Ａｓ＝Ｖ
ｂ：Ｖｓとなるように設定されて形成される。
【００３９】すなわち、シリンダ６４より熱伝導性部材
を注入するときに、ブロック３８ａと孔３７の内壁との
間への充填量（Ｖｓ）と、ブロック３８ａと回路素子３
３との間への充填量（Ｖｂ）とが所望の分配かつそれぞ
れで均一に充填させることができるものである。ブロッ
ク側面、底面への充填材の塗布作業が一括して行え、充
填材の塗布量を注入装置の圧力にて調整することが可能
となり、塗布作業の簡略化、自動化が容易である。
【００４０】続いて、図６に、ブロックの他の注入路構
造の説明図を示す。図６（Ａ）に示す熱伝導性部材とし
てのブロック３８ｂは、上面６１ａ及び下面６１ｂ間で
注入路６２が貫通されて形成され、側面６１ｃ間の同位
置で貫通した注入路６３1 〜６３3 が形成されると共
に、異なる位置で貫通した注入路６３4 〜６３6 が適宜
出口部分を上記注入路６３1 〜６３3 と変化させて形成
されたものである。そして、各注入路６２，６３1 〜６
３6 は連通されるものである。
【００４１】すなわち、注入路６２でブロック３８ｂと
回路素子３３との間に熱伝導性部材４０が充填され、注
入路６３1 〜６３6 でブロック３８ｂとクーリングヘッ
ダ３５の孔３７の内壁との間に熱伝導性部材３９が充填
されるものである。この場合、各注入路６２，６３1 〜
６３6 の出口面積は、上述のようにそれぞれの充填量に
応じて形成される。
【００４２】これにより、特にブロック３８ｂの側面か
らの熱伝導性部材３９の注入をより均一に行うことがで
きるものである。また、図６（Ｂ）に示すブロック３８
ｃは、上面６１ａ及び下面６１ｂ間で貫通した注入路６
２が形成され、また上面６１ａより内部で曲折させて側
面６１ｃに貫通させた例えば４つの注入路６３11〜６３
14が形成されたものである。この場合、各注入路６２，
６３11〜６３14への熱伝導性部材の充填は、上面６１ａ
よりそれぞれ個別に適応量を注入して行われるものであ
る。
【００４３】続いて、図７に、第１実施例の他の実施例
の要部構成図を示す。図７（Ａ）は要部断面図、図７
（Ｂ）は分解構成図を示したもので、図７（Ａ），
（Ｂ）において、プリント基板３２上に実装された回路
素子３３上に、熱伝導の良好な例えばアルミニウムで形
成された第２の熱伝達部材であるヒートスプレッダ７１
が熱伝導性接着材等で熱的接続されて設けられ、該ヒー
トスプレッダ７１上の周囲にシール部材であるＯリング
７２を介在させてクーリングヘッダ３５が位置される。
【００４４】Ｏリング７２は、耐熱性ゴム等の耐熱性の
弾性部材で形成されるもので、クーリングヘッダ３５に
形成された孔３７の周囲に位置されるように配置され
る。そして、孔３７内にブロック３８が挿入されて、ヒ
ートスプレッダ７１と熱伝導性部材４０を介在させて当
接される。すなわち、熱伝導性部材４０はＯリング７２
内に位置されることになる。なお、ブロック３８は、上
述のように孔３７内で熱伝導性部材３９の充填部材で支
持される。
【００４５】ところで、図３（Ａ）に示すようにマザー
ボード３４に半田接合にて実装された冷却モジュール４
４を交換する場合、先ず、半田部を溶かすため該マザー
ボード３４上で加熱される。このとき、加熱媒体として
液体が使用される場合、もちろん交換対象のモジュール
に集中して高温の液体が用いられるが、完全に他の交換
されないモジュールと分離されてはおらず、この液体が
交換対象外のモジュールの充填材と触れる可能性があ
る。また、交換後のフラックスの洗浄ではマザーボード
３４を洗浄液に浸漬し、揺動させることでフラックス洗
浄を行う場合があるが、このとき充填材が洗浄液に溶出
する可能性が大きい。充填材の溶出により各々の接続面
の接触熱抵抗が大きくなり、冷却性能が悪くなる。その
ため、上記Ｏリング７２を設けることで溶融した熱伝導
性部材３９，４０をシールして漏れないようにすること
ができるものである。
【００４６】次に、図８に、本発明の第２実施例の要部
構成図を示す。また、図９に、図８のクーリングヘッダ
の説明図を示す。図８は、クーリングヘッダ３５に孔３
７ａを形成する際に、該クーリングヘッダ３５に断面鉤
状の延出部分を該孔３７ａ側に形成して、その先端部分
に塗布部８１を形成したものである（図９（Ａ））。こ
の場合、ブロック３８ｄにおいても断面鉤状の先端部分
の塗布部８１に係合する断面鉤状の係合部８２が形成さ
れる。
【００４７】そして、ブロック３８ｄがクーリングヘッ
ダ３５の孔３７ａ内に係合状態で挿入される場合、その
側面には熱伝導性部材３９が介在されて支持され、下面
が回路素子３３に熱伝導性部材４０が介在されて当接さ
れる。ところで、ブロック３８ｄの側面に熱伝導性部材
３９を充填する場合、図９（Ｂ）に示すように該ブロッ
ク３８ｄを挿入する前に、上記塗布部８１上に熱伝導性
部材３９を塗布した後にブロック３８ｄを挿入する圧力
で塗布部８１上の熱伝導性部材３９を該ブロック３８ｄ
の側面に充填させるものである。これにより、容易に熱
伝導性部材３９の充填を行うことができるものである。
【００４８】また、図１０に、第２実施例の他の実施例
の要部説明図を示す。図１０は、クーリングヘッダ３５
の孔３７ｂを形成する部分を段差形状として塗布部８３
を形成し、ブロック３８ｅに該塗布部８３と当接する係
合部８４とシール係合部８５とを段差形状に形成したも
のである。そこで、クーリングヘッダ３５の塗布部８３
の外周位置にゴム等の弾性部材で形成したシール部材と
してのＯリング８６を位置させ、その内側に熱伝導性部
材３９を塗布する。
【００４９】そして、ブロック３８ｅを孔３７ｂに挿入
するときに、シール係合部８５でＯリング８６を圧縮さ
せてシール状態とし、係合部８４を塗布部８３に塗布さ
れた熱伝導性部材３９に圧力を加えることで該ブロック
３８ｅの側面に当該熱伝導性部材３９を充填するもので
ある。この場合、Ｏリング８６が熱伝導性部材３９の外
部への漏れを防止するもので、容易に充填を行うことが
できるものである。
【００５０】次に、図１１に、本発明の第３実施例の断
面構成図を示す。図１１（Ａ）に示す冷却装置３１は、
クーリングヘッダ３５に形成させる孔３７ｃ（３７ｃ1
〜３７ｃ4 ）の内壁には雌ネジ９１がそれぞれ形成さ
れ、熱伝達部材としてのブロック３８ｆ（３８ｆ1 〜３
８ｆ4 ）に雄ネジ９２がそれぞれ形成される。そして、
孔３７ｃ（３７ｃ1 〜３７ｃ4 ）にブロック３８ｆ（３
８ｆ1 〜３８ｆ4 ）を螺合して挿入するもので、螺合部
分には充填部材としての熱伝導性部材３９が介在されて
支持されるものである。また、クーリングヘッダ３５に
はヒートシンク４１が中央部分でネジ９３により、例え
ばシリコングリース等を介在させて取り付けるものであ
る。なお、他の構成は図１（Ａ）と同様であり、説明を
省略する。
【００５１】この場合、クーリングヘッダ３５の孔３７
ｃ（３７ｃ1 〜３７ｃ4 ）にブロック３８ｆ（３８ｆ1
〜３８ｆ4 ）を螺合挿入するときには、孔３７ｃ（３７
ｃ1〜３７ｃ4 ）の周辺に熱伝導性部材３９を塗布して
おき、該ブロック３８ｆ（３８ｆ1 〜３８ｆ4 ）を回転
させることで該熱伝導性部材３９が螺合部分、すなわち
ブロック３８ｆ（３８ｆ1 〜３８ｆ4 ）の側面に充填さ
れることになるものである。なお、回路素子３３上に熱
伝導性部材４０を塗布し、ブロック３８ｆ（３８ｆ1 〜
３８ｆ4 ）を螺合して挿入して先端が回路素子３３に当
接した状態で、該熱伝導性部材４０が広がって介在され
るものである。
【００５２】このように、ブロック３８ｆ（３８ｆ1 〜
３８ｆ4 ）を螺合させることで回路素子３３に熱伝導性
部材４０の厚さを他と均一に薄くさせることができ、側
面の熱伝導性部材３９により螺合で生じるガタを吸収し
て耐振動性を向上させる。また、同じブロックの高さで
比較すると、ブロック側面の接合面積は螺合させた場合
の方が大きくとれることから、冷却性能を向上させるこ
とができるものである。
【００５３】続いて、図１２に、第３実施例の他の実施
例の要部構成図を示す。図１２（Ａ）は、プリント基板
３２上に実装された回路素子３３上に第２の熱伝達部材
としてのヒートスプレッダ９４が、例えば熱伝導性接着
材で取り付けられ、該ヒートスプレッダ９４の上面には
湾曲状の凹部９４ａが形成される。一方、ブロック３８
ｇの先端は上記凹部９４ａに応じた湾曲状の凸部９５が
形成される。そして、ヒートスプレッダ９４の凹部９４
ａに熱伝導性部材４０を介在させてブロック３８ｇの先
端の凸部９５が当接させる。他の構成は図１１と同様で
ある。
【００５４】これは、図１２（Ｂ）に示すように、ブロ
ック３８ｇを螺旋回転で挿入したときに、該ブロック３
８ｇの中心軸にずれθが生じるもので、該ブロック３８
ｇの先端が平坦のときにはずれθがそのまま先端の傾き
となって熱伝導性部材４０の厚さが不均一、他とのばら
つきを生じる場合があるのに対して、湾曲部分がずれθ
を吸収して熱伝導性部材４０の厚さの不均一性が緩和さ
れ、安定した冷却性能を得ることができる。
【００５５】次に、図１３に、本発明の第４実施例の要
部構成図を示す。図１３は、図１１（Ａ）に示す冷却装
置３１の場合に、クーリングヘッダ３５の孔３７ｃにブ
ロック３８ｆを挿入して回路素子３３に熱伝導性部材４
０を介在させて当接させたときに、孔３７ｃ内でヒート
シンク４１とブロック３８ｆ間に押圧部材としての所定
数のバネ１０１を設けて、該ブロック３８ｆを回路素子
３３側に押圧させたもので、他の構成は図１１（Ａ）と
同様である。
【００５６】上記バネ１０１は、孔３７ｃ内の雌ネジ９
１とブロック３８ｆの雄ネジ９２のネジ山間の隙間をな
くすように該ブロック３８ｆを押し付けるもので、これ
によって熱伝導性部材４０の初期加圧における熱伝導部
材の厚さを保持して、冷却性能を安定させることができ
る。
【００５７】次に、図１４に、本発明の第５実施例の要
部構成図を示す。図１４（Ａ）は一部切截の部分概念図
であり、図１４（Ｂ）は要部断面図である。図１４
（Ａ），（Ｂ）において、プリント基板３２に実装され
た回路素子３３上に、例えば熱伝導性接着材等により第
２の熱伝達部材としてのヒートスプレッダ１１１が取り
付けられ、該ヒートスプレッダ１１１上は湾曲状の凹部
１１１ａが形成される。
【００５８】一方、クーリングヘッダ３５に形成された
孔３７に挿入されるブロック３８ｈの先端が湾曲状の凸
部１１２が形成され、側面の充填部材としての熱伝導性
部材３９で支持される。そして、ブロック３８ｈの先端
が熱伝導性部材４０を介在させてヒートスプレッダ１１
１に当接される。
【００５９】また、ブロック３８ｈの上方にはコイル１
１３が巻回され、ヒートスプレッダ１１１にはコイル１
１４が巻回される。すなわち、コイル１１３が巻回され
たブロック３８ｈと、コイル１１４が巻回されたヒート
スプレッダ１１１とで電磁石とするもので、磁着手段を
構成する。
【００６０】そこで、コイル１１３，１１４に電流を供
給することでブロック３８ｈとヒートスプレッダ１１１
とが熱伝導性部材４０を介在させて磁着させるものであ
る。これにより、回路素子３３やプリント基板３２に圧
力を加えずに初期加圧を行うことができ、熱伝導性部材
４０の厚さの不均一やばらつきを防止して冷却性能を向
上させることができるものである。
【００６１】
【発明の効果】以上のように請求項１乃至３の発明によ
れば、回路素子と冷却手段との間に介在される熱伝達手
段が中間熱伝達部材をその側部で均一に充填された充填
部材の熱伝導性部材で支持し、該中間熱伝達部材が熱伝
導性部材を介在させることにより、各中間熱伝達部材が
それぞれ単独で回路素子と当接することから介在される
熱伝導性部材の厚さが各々均一化され、側部で充填部材
により支持されることから振動に対して安定に密着され
て回路素子の発熱に対して冷却性能を向上させることが
できる。
【００６２】請求項４乃至７の発明によれば、中間熱伝
達部材に側部に充填部材の熱伝導性部材を注入し、また
回路素子上に熱伝導性部材を注入する注入路が、個別又
は連通状態で形成されるものであって、該注入路の側部
側と回路素子側との出口面積の比が側部側と回路素子側
とに注入する充填量の比と同一になるように形成して注
入を行わせることにより、中間熱伝達部材よりの側部側
及び回路素子側への充填量がコントロールされて必要量
とすることが可能となって、ひいては冷却能力の向上を
図ることができる。
【００６３】請求項８又は９の発明によれば、中間熱伝
達部材が熱伝達手段に対して側部で充填部材により支持
されつつ螺合され、適宜回路素子側に押圧部材で押圧さ
せることにより、中間熱伝達部材を熱伝達手段に回転挿
入させることとなって側部側、回路素子側への熱伝導性
部材を均一にさせることが可能となり、ブロック側面の
接合部の面積拡大にもなり、ひいては冷却能力を向上さ
せることができる。
【００６４】請求項１０乃至１２の発明によれば、回路
素子上に第２の熱伝達部材を設けて該第２の熱伝達部材
と熱伝達部材との間に熱伝導性部材が介在されるもので
あり、適宜第２の熱伝達部材に凹部を形成し、熱伝達部
材に凸部を形成して凹部に係合させることにより、熱伝
達部材の第２の熱伝達部材への当接が軸ずれを生じても
均一とすることが可能となって熱伝導性部材の厚さのば
らつきが防止され、冷却能力の向上を図ることができ
る。
【００６５】請求項１３の発明によれば、第２の熱伝達
部材にシール部材が設けられて熱伝導性部材をシールす
ることにより、例えば交換等の取り外しの加熱による取
り外し対象外のものの溶融した熱伝導性部材の流出を防
止することができる。請求項１４又は１５の発明によれ
ば、熱伝達手段に、熱伝達部材の対応形成部材と当接さ
せる塗布部を設け、適宜周囲にシール部材を配置した該
塗布部に充填部材を塗布した後に熱伝達部材を位置させ
ることにより、塗布された充填部材を熱伝達部材の側部
に流出を防止して均一に充填させることができる。
【００６６】請求項１６の発明によれば、熱伝達部材と
第２の熱伝達部材とに磁着手段を設けて該熱伝達部材と
第２の熱伝達部材とを磁着させることにより、介在させ
る熱伝導性部材を均一にすることが可能となって厚さの
ばらつきが防止され、冷却能力の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の断面構成図である。
【図２】図１の部分切截の分解構成図である。
【図３】図２の冷却モジュールのマザーボードへの実装
状態及びこれを搭載する装置の説明図である。
【図４】第１実施例のブロックの他の構造の説明図であ
る。
【図５】図４の熱伝導性部材注入における注入路との関
係の説明図である。
【図６】ブロックの他の注入路構造の説明図である。
【図７】第１実施例の他の実施例の要部構成図である。
【図８】本発明の第２実施例の要部構成図である。
【図９】図８のクーリングヘッダの説明図である。
【図１０】第２実施例の他の実施例の要部説明図であ
る。
【図１１】本発明の第３実施例の断面構成図である。
【図１２】第３実施例の他の実施例の要部構成図であ
る。
【図１３】本発明の第４実施例の要部構成図である。
【図１４】本発明の第５実施例の要部構成図である。
【図１５】従来の実装モジュール冷却装置の説明図であ
る。
【符号の説明】
３１ 冷却装置 ３２ プリント基板 ３３ 回路素子 ３４ マザーボード ３５ クーリングヘッダ ３６ 支持部 ３７，３７ａ，３７ｂ 孔 ３８ ブロック ３９，４０ 熱伝導性部材 ４１ ヒートシンク ６２，６３1 ，６３2 注入路 ７１，９４，１１１ ヒートスプレッダ ７２，８６ Ｏリング ８１，８３ 塗布部 ８２，８４ 係合部 ８５ シール係合部 ９１ 雌ネジ ９２ 雄ネジ ９３ ネジ ９４ａ １１１ａ 凹部 ９５，１１２ 凸部 １０１ バネ １１３，１１４ コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 寿 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 竹村 敬三 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 瀬山 清隆 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定数の回路素子を実装した実装モジュ
    ールの該回路素子からの発熱を冷却手段により冷却を行
    う実装モジュールの冷却装置において、 前記回路素子と前記冷却手段との間に熱的接続された熱
    伝達手段を有し、 該熱伝達手段は、側部が充填部材で支持されて該回路素
    子に熱的接続される所定数の中間熱伝達部材を備えるこ
    とを特徴とする実装モジュールの冷却装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の中間熱伝達部材は、熱伝
    導性部材により前記回路素子と熱的接続されてなること
    を特徴とする実装モジュールの冷却装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の中間熱伝達部材の
    側部を支持する充填部材は、該側部に均一に充填される
    熱伝導性部材であることを特徴とする実装モジュールの
    冷却装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一項に記載の中間
    熱伝達部材は、少なくとも前記充填部材を充填するため
    の注入路が所定数形成されてなることを特徴とする実装
    モジュールの冷却装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一項に記載の中間
    熱伝達部材は、前記回路素子との間に介在される熱伝導
    性部材を充填するための注入路が所定数形成されてなる
    ことを特徴とする実装モジュールの冷却装置。
  6. 【請求項６】 請求項４又は５記載の中間熱伝達部材に
    形成される注入路が連通されて形成されてなることを特
    徴とする実装モジュールの冷却装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記中間熱伝達部材
    に形成される注入路は、前記側部側に前記熱伝導性部材
    を充填する出口面積と前記回路素子側に前記熱伝導性部
    材を充填する出口面積との比が、該側部側に充填される
    該熱伝導性部材の量と該回路素子側に充填される該熱伝
    導性部材の量との比と同一になるべく形成されてなるこ
    とを特徴とする実装モジュールの冷却装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の中間熱伝達部材は、前記
    熱伝達手段に螺合されてなり、螺合部分で前記充填部材
    により該中間熱伝達部材が支持されてなることを特徴と
    する実装モジュールの冷却装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の中間熱伝達部材を前記回
    路素子側に押圧する押圧部材が設けられることを特徴と
    する実装モジュールの冷却装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８又は９において、前記回路素
    子上に熱的接続された第２の中間熱伝達部材が設けら
    れ、前記中間熱伝達部材と該第２の中間熱伝達部材との
    間に前記熱伝導性部材が介在されてなることを特徴とす
    る実装モジュールの冷却装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の第２の中間熱伝達部
    材は、前記中間熱伝達部材側に凹部を有し、該中間熱伝
    達部材は該第２の中間熱伝達部材側に該凹部と係合する
    凸部を有することを特徴とする実装モジュールの冷却装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の回路素子上に熱的接続
    された第２の中間熱伝達部材が設けられ、前記中間熱伝
    達部材と該第２の中間熱伝達部材との間に前記熱伝導性
    部材が介在されてなることを特徴とする実装モジュール
    の冷却装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１０〜１２の何れか一項に記載
    の第２の中間熱伝達部材上に前記熱伝導性部材をシール
    するシール部材が設けられることを特徴とする実装モジ
    ュールの冷却装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３の何れか一項におい
    て、前記熱伝達手段は、前記充填部材が塗布されて前記
    中間熱伝達部材の対応形成部分の当接により該充填部材
    を充填させるための塗布部を有することを特徴とする実
    装モジュールの冷却装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の塗布部の周囲に前記
    充填部材をシールするシール部材が設けられることを特
    徴とする実装モジュールの冷却装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１２記載の中間熱伝達部材及び
    第２の中間熱伝達部材に、該中間熱伝達部材と該第２の
    中間熱伝達部材とを磁着させる磁着手段が設けられるこ
    とを特徴とする実装モジュールの冷却装置。
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Cited By (5)

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