WO2011148662A1 - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

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WO2011148662A1
WO2011148662A1 PCT/JP2011/051202 JP2011051202W WO2011148662A1 WO 2011148662 A1 WO2011148662 A1 WO 2011148662A1 JP 2011051202 W JP2011051202 W JP 2011051202W WO 2011148662 A1 WO2011148662 A1 WO 2011148662A1
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WO
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sheet
heat dissipation
chip
heat
cover member
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/051202
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English (en)
French (fr)
Inventor
達朗 黒田
Original Assignee
シャープ株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H05K7/20454—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff with a conformable or flexible structure compensating for irregularities, e.g. cushion bags, thermal paste
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation structure of an electronic device used for a liquid crystal display device or the like.
  • electronic components used in various electronic devices are designed to be more compact in order to cope with the downsizing of electronic devices, and by disposing electronic components such as IC chips at high density in a small space, heat is generated. Measures against heat dissipation are a big problem.
  • the characteristics of electronic components such as IC chips mounted on the substrate may change due to temperature rise due to heat generation during use, resulting in malfunction of the device, or failure of the electronic component itself. Therefore, conventionally, a heat dissipation structure that suppresses a temperature rise of an electronic component such as an IC chip has been proposed.
  • a heat sink to dissipate heat generated by electronic components such as IC chips.
  • a heat conductive rubber sheet is interposed between the heat radiating plate and the IC chip, and the heat of the IC chip is quickly transferred to the heat radiating plate through the rubber sheet.
  • each IC chip is radiated by directly dissipating a heat radiating sheet for each IC chip.
  • a silicone rubber sheet for heat dissipation is interposed between a heating element mounted on a substrate and a metal case, and the heat generated by the heating element is quickly conducted to the metal case, so that the outside of the device
  • a heat dissipation structure for an electronic device that dissipates heat has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a liquid crystal display device having a backlight using an LED (light emitting diode) as a light source
  • the LED chip itself becomes a heating element. Therefore, it is preferable to quickly dissipate the heat generated by the LED chip, and a metal having excellent heat dissipation.
  • a liquid crystal display device in which a case is positioned and mounted via a fitting member to efficiently dissipate heat generated by the LED chip (see, for example, Patent Document 2).
  • An IC chip is formed by interposing a heat-dissipating sheet such as silicone rubber having good thermal conductivity between a heating element such as an IC chip mounted on the substrate and a cover member that covers the substrate and also serves as a heat dissipation plate. It is possible to dissipate the heat generated by the heating element from the cover member. In addition, by using a heat dissipation sheet having flexibility, it is possible to cope with variations in dimensions between a heating element such as an IC chip and a cover member to some extent.
  • a heat-dissipating sheet such as silicone rubber having good thermal conductivity between a heating element such as an IC chip mounted on the substrate and a cover member that covers the substrate and also serves as a heat dissipation plate. It is possible to dissipate the heat generated by the heating element from the cover member.
  • a heat dissipation sheet having flexibility, it is possible to cope with variations in dimensions between a heating element such as an IC chip and a cover
  • a chip pressing portion having thermal conductivity may be provided to protrude from the substrate cover, and a heat dissipation sheet having the same thickness may be interposed.
  • a predetermined protrusion height corresponding to the chip thickness to be mounted in advance. You just have to make it. However, if a manufacturing error occurs, the protruding height is different, and the contact pressure becomes small or too large.
  • the contact pressure becomes small or becomes too small and the heat dissipation sheet is separated from the chip surface, the heat dissipation performance is lowered, which becomes a problem. Further, if the contact pressure becomes too large, the substrate may be bent and damaged, or the IC chip may be damaged.
  • the heat dissipation sheet is securely brought into contact with the entire surface of the IC chip with an appropriate contact pressure to ensure heat dissipation. It is preferable that it is a heat dissipation structure that exhibits the properties.
  • the present invention provides a heat dissipation structure in which an IC chip serving as a heating element is mounted on a substrate and a heat dissipation sheet is interposed between the IC chip and the cover member to dissipate heat. Even if the gap between the cover member and the cover member varies, the IC chip and the heat radiating sheet, and the heat radiating sheet and the cover member are brought into contact with each other with an appropriate pressure, thereby demonstrating sufficient heat dissipation and improving the reliability of the electronic device.
  • An object is to provide a heat dissipation structure for an electronic device that can be improved.
  • the present invention includes a substrate on which an IC chip, which is an electronic component serving as a heating element, is mounted, and a cover member that covers the mounting surface side of the substrate and has heat dissipation properties.
  • the heat dissipation sheet includes a first heat dissipation sheet and a first heat dissipation sheet.
  • Two heat dissipating sheets are laminated in the thickness direction, and the first and second heat dissipating sheets have different rubber hardness, and are more flexible in the gap direction between the IC chip and the cover member. It is characterized by having a structure in which a heat radiating sheet and a harder heat radiating sheet are laminated.
  • the first heat dissipation sheet has a chip contact surface that contacts the IC chip, and a bonding surface that connects the second heat dissipation sheet, and the second heat dissipation sheet.
  • the sheet has a shape having a joining surface that joins the first heat dissipation sheet and a cover contacting surface that comes into contact with the cover member, each contact surface is a substantially flat contact surface, and each joining surface is
  • One of the harder heat-dissipating sheets has a cross-sectional mountain shape with a thick central part and a thin peripheral part in the thickness direction
  • the other softer heat-dissipating sheet has an inverted cross-sectional mountain with a thin central part and a thick peripheral part in the thickness direction. It is characterized by its shape.
  • the heat dissipation sheet since the heat dissipation sheet has a thicker heat dissipation sheet thicker and a more flexible heat dissipation sheet, the contact pressure at the center of the IC chip to be contacted is increased and is not easily weakened. It becomes easy to ensure that the heat dissipation sheet comes into contact with the entire surface of the IC chip. Therefore, the heat dissipation sheet can be brought into contact with the IC chip with an appropriate pressure, and a predetermined heat dissipation effect can be exhibited.
  • the first heat dissipation sheet has a chip contact surface that contacts the IC chip, and a bonding surface that connects the second heat dissipation sheet, and the second heat dissipation sheet.
  • the sheet has a shape having a bonding surface for bonding to the first heat radiation sheet and a cover contact surface for contacting the cover member, and each of the contact surfaces is a substantially flat contact surface, and one of the harder heat radiation sheets
  • a recess having a size substantially matching the size of the IC chip on which the heat dissipation sheet is placed is provided at the center of the joint surface of the first and second heat dissipation sheets.
  • a more flexible heat-dissipating sheet is mounted on the IC chip with an appropriate pressure via a cavity having a size that approximately matches the size of the IC chip on which the heat-dissipating sheet is placed. Since it joins with a harder heat dissipation sheet, the deformation is suppressed and the IC chip and the heat dissipation sheet can be in uniform contact.
  • the first heat dissipation sheet has a chip contact surface that contacts the IC chip, and a bonding surface that connects the second heat dissipation sheet, and the second heat dissipation sheet.
  • the sheet has a shape having a joining surface that joins the first heat radiation sheet and a cover contact surface that comes into contact with the cover member, and each contact surface has a substantially flat contact surface, and the more flexible heat dissipation.
  • a concave portion having a size substantially matching the size of the IC chip on which the heat radiating sheet is placed is provided at the center of the contact surface of the sheet.
  • a more flexible heat-dissipating sheet can be mounted on the IC chip via a recess having a size that approximately matches the size of the IC chip on which the heat-dissipating sheet is placed, and the outer region of the recess is further increased. Since it is joined to the hard heat radiating sheet, excessive deformation of the more flexible heat radiating sheet is suppressed, and the IC chip and the heat radiating sheet can be in uniform contact with each other with an appropriate pressure.
  • a chip pressing portion is provided on the cover member, and the first and second heat dissipation sheets are pressed against the IC chip via the chip pressing portion. It is characterized by. According to this configuration, the heat radiation sheet can be brought into contact with the IC chip with an appropriate pressure via the chip pressing member. Further, both the heat dissipation sheet and the cover member can be reliably brought into contact with each other.
  • the chip pressing portion is elastically deformable in a direction in which one end is fixed to the cover member and is elastically deformable in a direction of coming into contact with and away from the cover member.
  • the elastic pressing portion includes an abutting piece portion connected to the other end side of the one portion and abutting against the IC chip.
  • a base member including a substrate support leg that supports the substrate is provided on the back side of the substrate, and the cover member cooperates with the substrate support leg to form the substrate.
  • a base support member for supporting intermediate portions of the plurality of substrate pressing portions is provided with intermediate support legs.
  • the present invention is characterized in that, in the heat dissipation structure for an electronic device having the above-described configuration, the first heat dissipation sheet and the second heat dissipation sheet have different colors. According to this structure, a 1st heat radiating sheet and a 2nd heat radiating sheet can be correctly laminated
  • the present invention is characterized in that, in the heat dissipation structure for an electronic device having the above-described configuration, an upper surface corresponding to the cover contact surface of the second heat dissipation sheet is cut into a tapered edge. According to this configuration, the corners on the upper surface of the heat dissipation sheet affixed to the IC chip are tapered, so that it is difficult to drop off during assembly work, and the heat dissipation sheet can be securely attached to the IC chip. it can.
  • the present invention is characterized in that, in the heat dissipation structure for an electronic device having the above-described configuration, an upper surface corresponding to the cover contact surface of the second heat dissipation sheet is rounded in an arc shape. According to this configuration, the corner of the upper surface of the heat dissipation sheet affixed to the IC chip is rounded into an arc shape, so that it is difficult to drop off during assembly work, and the heat dissipation sheet is securely attached to the IC chip. Can do.
  • the first heat dissipation sheet includes a plurality of groove portions on the joint surface, and the flat plate-shaped second heat dissipation sheet is stacked thereon.
  • the present invention is characterized in that the groove portion is a rectangular groove portion in the heat dissipation structure of the electronic device having the above-described configuration. According to this configuration, by providing a rectangular groove portion that can be easily processed, the contact pressure with the IC chip and the contact pressure with the cover member can be averaged.
  • the first heat dissipation sheet is composed of a plurality of strip-shaped narrow sheets, and the plurality of sheets are installed with a predetermined distance therebetween. Further, the second heat radiation sheet having a width wider than the installation width is laminated. According to this configuration, variation in height in the thickness direction can be suppressed and the contact pressure can be averaged. In addition, since the second heat radiation sheet having a width wider than the installation width of the first heat radiation sheet is laminated, it is possible to suppress the adverse effects of the bulging portion such as burrs and whirling that are likely to occur at the cut end portion of the sheet.
  • the first heat dissipation sheet is a corrugated surface having a plurality of chevron-shaped protrusions on the chip contact surface.
  • the second heat dissipating sheet having a corrugated joining surface to be joined is laminated. According to this structure, even if it is the structure which laminates
  • the gap between the IC chip and the cover member Since the structure is made by laminating a more flexible heat dissipation sheet and a harder heat dissipation sheet in the direction, even if the gap between the IC chip and the cover member varies, the IC chip, the heat dissipation sheet, and the heat dissipation can be performed with an appropriate pressure.
  • the sheet and the cover member By bringing the sheet and the cover member into contact with each other, it is possible to obtain a heat dissipation structure for an electronic device that can exhibit sufficient heat dissipation and improve the reliability of the electronic device.
  • the heat dissipation structure for an electronic device is a heat dissipation structure for an electronic device including a substrate on which an electronic component such as an IC chip (semiconductor chip) is mounted, and is mounted on a substrate 2 as shown in FIG. 1A, for example.
  • the heat dissipating structure dissipates heat by interposing the heat dissipating sheet 1 between the IC chip 3 (3A, 3B) and the cover member 4 such as a substrate cover.
  • the heat radiating sheet 1 has a double structure in which a first heat radiating sheet 11 and a second heat radiating sheet 12 are laminated in the thickness direction as shown in the figure.
  • the rubber hardness of these first and second heat radiating sheets is made different so that a more flexible heat radiating sheet and a harder heat radiating sheet are laminated in the gap direction between the IC chip 3 and the cover member 4.
  • the electronic equipment has a heat dissipation structure.
  • a more flexible heat-dissipating sheet As a more flexible heat-dissipating sheet, it has flexibility that is easily deformable in the thickness direction, and can be easily pressed against the IC chip 3 regardless of variations in the size of the gap between the IC chip 3 and the cover member 4.
  • a rubber sheet having such a hardness as to abut is preferable.
  • a rubber sheet having a heat dissipation property such as a silicone rubber sheet or an acrylic rubber sheet having an Asker C hardness of about 10 to 30 can be used.
  • the harder heat dissipation sheet is preferably a rubber sheet that is harder than this and has a rubber hardness that suppresses excessive deformation of the more flexible heat dissipation sheet to be joined.
  • the Asker C hardness is 30 A rubber sheet having a heat dissipation property of about 60 is used.
  • the Asker C hardness is a rubber hardness defined by the Japan Rubber Association standard, and corresponds to a Shore hardness E defined by JIS K 6253.
  • each heat radiation sheet has a joint surface that joins to each other and a contact surface that contacts an IC chip or a cover member. Therefore, for example, if the first heat dissipation sheet 11 that is a harder heat dissipation sheet is placed on the IC chip and the second heat dissipation sheet 12 that is a more flexible heat dissipation sheet is in contact with the cover member, The contact surface 11a of the one heat radiating sheet 11 serves as a chip contact surface, and the contact surface 12a of the second heat radiating sheet 12 serves as a cover contact surface.
  • the cover member 4 is a substrate cover including an upper surface 41, a side surface 42, and an attachment surface 43, and is configured to be bent using, for example, a metal sheet metal such as an aluminum plate that has thermal conductivity and exhibits heat dissipation,
  • the mounting surface 43 is placed on the substrate 2 and fixed with screws using a set screw 44. Further, when a plurality of IC chips 3 (3A, 3B) are mounted on the substrate 2, chip pressing portions 5 (5A, 5B) are provided on the upper surface portion at a position matching the IC chip mounting portion.
  • the cover member 4 is also formed in a rectangular shape in plan view.
  • chip pressing portions 5 (5A, 5B, 5C, and 5D) are provided on the cover member 4 having a rectangular shape in plan view according to the number of IC chips 3 to be mounted.
  • These chip pressing portions 5 are also preferably made of sheet metal having thermal conductivity, and the upper surface 41 portion of the cover member 4 having thermal conductivity can be provided by sheet metal processing.
  • each chip pressing portion 5 is a height that protrudes between each IC chip 3 and the cover member 4 to such an extent that the heat-dissipating sheet 1 can be interposed in a pressure contact state. Further, if the heat radiating sheet 1 is a flexible sheet made of silicone rubber or acrylic rubber and having excellent heat radiating properties, it is easy to press the heat radiating sheet 1 elastically through the chip pressing portion 5 and press-contact it. It is preferable.
  • the heat of the IC chip 3 is quickly conducted to the cover member 4 serving as a heat radiating plate from the heat conductive heat radiating sheet 1 through the chip pressing portion 5. This heat can be quickly dissipated.
  • the heat dissipation sheet 1 is preferably, for example, a heat dissipation sheet 1A having a laminated structure with a mountain-shaped cross section as in the first embodiment shown in FIG. 2A.
  • the first heat dissipation sheet 11A which is one of the harder heat dissipation sheets, has a cross-sectional mountain shape with a thick central portion and a thin peripheral portion in the thickness direction. Therefore, the joining surface 11Ab is an inclined surface inclined in a convex shape in a mountain shape.
  • 12 A of 2nd thermal radiation sheets which are the other flexible thermal radiation sheet are made into the cross-sectional inverted mountain shape where the center part is thin in the thickness direction, and the peripheral part is thick. Therefore, the joint surface 12Ab is an inclined surface inclined in a concave shape in an inverted mountain shape (valley shape).
  • the heat dissipation sheet 1 has a harder heat dissipation sheet thicker and a more flexible heat dissipation sheet thinner, so the contact surface 11Aa of the first heat dissipation sheet 11A contacts the IC chip.
  • the contact surface 12Aa of the second heat radiation sheet 12A is in contact with the IC chip, and in either case, the contact pressure at the center of the IC chip that is in contact is increased and is not easily weakened.
  • the heat dissipation sheet can be brought into contact with certainty with an appropriate pressure.
  • this mountain shape can be a heat radiation sheet 1Aa in which a mountain shape is linearly formed if it is a heat radiation sheet having a square shape in plan view. Further, it may be a mountain-shaped heat radiation sheet 1Ab formed in a quadrangular pyramid shape as shown in FIG. 3B, and a heat radiation formed in a conical mountain shape in a plan view as shown in FIG. 3C. It may be a sheet 1Ac.
  • the black dot in the figure represents the apex of the conical mountain shape for convenience.
  • heat radiating sheet 1B having a structure in which the layers are simply laminated may be used.
  • the harder heat radiating sheet laminated suppresses the deformation of the more flexible second heat radiating sheet 12B and suppresses the contact pressure of the heat radiating sheet 1B with respect to the IC chip from becoming too weak. Can contact with each other with an appropriate pressure.
  • Both the heat dissipation sheet 1A of the first embodiment and the heat dissipation sheet 1B of the second embodiment mainly correspond to an IC chip having a flat upper surface, but have a protrusion in the center.
  • a heat dissipation sheet corresponding to a type IC chip for example, a heat dissipation sheet having a laminated structure as shown in FIGS. 2C and 2D can be used.
  • the heat dissipation sheet 1C of the third embodiment shown in FIG. 2C has a recess 13a having a size substantially matching the size of the IC chip on which the heat dissipation sheet is placed at the center of the joint surface of the harder first heat dissipation sheet 11C.
  • the more flexible second heat radiation sheet 12C is provided in a flat plate shape. Therefore, it becomes a structure where the cavity part corresponding to the magnitude
  • a more flexible heat radiating sheet 12C is pressed against the IC chip with an appropriate pressure through a cavity having a size substantially matching the size of the IC chip on which the heat radiating sheet 1C is placed. Since the outer region is joined to the harder heat dissipation sheet 11C, the deformation can be suppressed and the IC chip and the heat dissipation sheet 1C can be in uniform contact with each other.
  • the joining surfaces of the first heat dissipation sheet 11D and the second heat dissipation sheet 12D are substantially flat surfaces, and the center of the contact surface of the more flexible second heat dissipation sheet
  • the concave portion 13b having a size substantially matching the size of the protruding portion of the IC chip on which the heat radiating sheet is placed is provided.
  • the IC chip is covered with a more flexible second heat radiating sheet 12D via the recess 13b having a size that approximately matches the size of the protrusion of the IC chip on which the heat radiating sheet 1D is placed. Since the outer region of the recess 13b is joined to the harder first heat radiating sheet 11D, excessive deformation of the flexible second heat radiating sheet 12D is suppressed, and the IC chip and the heat radiating sheet 1D are appropriate. A uniform contact can be achieved with a moderate pressure.
  • FIG. 4A shows an example of mounting the heat dissipation sheet of the third embodiment
  • FIG. 4B shows an example of installation of the heat dissipation sheet of the fourth embodiment.
  • FIG. 4A shows a state in which the heat radiation sheet 1C is placed in contact with a more flexible second heat radiation sheet 12C on the IC chip 3C mounted on the substrate 2.
  • the harder first heat radiating sheet 11C is provided with a recess 13a having substantially the same size as the IC chip 3C, the heat radiating sheet 1C in this state is pressed against the IC chip 3C (for example, a cover member is attached). Then, the more flexible second heat radiation sheet 12C is elastically deformed and pressed.
  • FIG. 4B shows a state in which the heat radiation sheet 1D is placed so that the protrusion 3Da of the side view mountain-shaped IC chip 3D mounted on the substrate 2 covers the recess 13b of the more flexible second heat radiation sheet 12D. Show.
  • the heat dissipation sheet 1D in this state is pressed against the IC chip 3D (for example, a cover member is attached), the more flexible second heat dissipation sheet 12D is elastically deformed and pressed, and the deformation is harder. It is suppressed via the sheet 11D.
  • the first and second heat radiating sheets are shaped so that the respective joining surfaces are substantially flat and the heat radiating sheet is placed at the center of the contact surface of the other flexible heat radiating sheet.
  • a more flexible heat dissipation sheet can be integrated with the IC through the recess having a size that substantially matches the size of the IC chip on which the heat dissipation sheet is placed. Since it can be mounted over the chip and the outer area of this recess is joined to a harder heat dissipation sheet, excessive deformation of the more flexible heat dissipation sheet is suppressed, and the IC chip and the heat dissipation sheet are kept at an appropriate pressure. Can evenly contact.
  • FIGS. 5A and 5B A modified example of the chip pressing portion is implemented using FIGS. 5A and 5B. A form is demonstrated.
  • the tip pressing portion shown in FIG. 5A is connected to an elastic piece 51b that is fixed to the cover member 4 at one end and is elastically deformable in a direction to come in contact with and away from the cover member, and the other end of the elastic piece 51b. It is the elastic pressing part 51 provided with the contact piece part 51a contact
  • FIG. 5B shows a state in which the heat dissipation sheet 1A is interposed in the IC chip 3 actually mounted on the substrate 2 using the elastic pressing portion 51.
  • the heat-dissipating sheet 1A is pressed against the upper surface of the IC chip 3 by being pressed by the contact piece 51a.
  • the elastic piece 51b is elastically deformed, and the contact piece 51a is elastically biased to the upper surfaces of the IC chip 3 and the heat dissipation sheet 1A.
  • the heat dissipation structure of the electronic device can be achieved, which can exhibit sufficient heat dissipation and improve the reliability of the electronic device.
  • the substrate 2 is sandwiched between the substrate support legs 62 and 63 provided on the base member 6 and the substrate support legs 42 and 43 provided on the cover member 4. Further, the base member 6 is provided with an intermediate support leg 61 that supports an intermediate portion between the IC chip 3A and the IC chip 3B. With this configuration, since the deformation of the substrate 2 can be suppressed, the substrate 2 is not bent or deformed even if the heat dissipation sheet 1 and the IC chip are pressed, and the substrate is not damaged. It is preferable.
  • the substrate support leg 72 provided on the lower base member 7 using the lower base member 7 and the upper base member 8, 73 and the substrate support legs 82 and 83 provided on the upper base member 8 are configured to sandwich and hold the substrate 2.
  • the upper base member 8 is provided with an intermediate support leg 81 that supports an intermediate portion between the IC chip 3A and the IC chip 3B.
  • the substrate 2 can be prevented from being bent or deformed. Therefore, even if the heat radiation sheet 1 and the IC chip are pressed against each other, the substrate is not damaged.
  • the heat dissipation sheet 1 mounted on the IC chips 3A and 3B is configured to be in pressure contact with the substrate pressing portions 71A and 71B provided on the lower base member 7, so that the IC chips 3A and 3B and the heat dissipation sheet 1
  • the sheet 1 and the upper base member 8 are brought into contact with each other with an appropriate pressure, thereby providing a heat dissipation structure for an electronic device that can exhibit sufficient heat dissipation and improve the reliability of the electronic device.
  • the substrate pressing portions 71A and 71B may be simply pressing portions that protrude to a predetermined height, similar to the above-described chip pressing portion 5, and, like the above-described elastic pressing portion 51, are easily elastically deformable. It may be a configuration.
  • the substrate 2 can be prevented from being bent or deformed, and the heat dissipation sheet can be attached to the IC chip without damaging the substrate. It can be installed in pressure contact.
  • the heat radiation sheet 1E shown in FIG. 8A has a configuration in which a second heat radiation sheet 12E having a tapered corner portion 14A is laminated on the first heat radiation sheet 11E.
  • the heat dissipation sheet 1E is rectangular, the corners of the entire periphery of the four sides of the upper surface are tapered. With this configuration, the edge of the upper surface of the heat dissipation sheet affixed to the IC chip is cut into a taper shape, making it difficult to drop off during assembly work, ensuring that the heat dissipation sheet is attached to the IC chip. can do.
  • the heat radiation sheet 1F shown in FIG. 8B has a configuration in which a second heat radiation sheet 12F having an arcuate corner portion 14B is laminated on the first heat radiation sheet 11F.
  • the heat dissipation sheet 1F is rectangular, the corners of the entire periphery of the four sides of the upper surface are rounded into an arc shape.
  • the edge of the upper surface of the heat dissipation sheet affixed to the IC chip is rounded into an arc shape, so that it is difficult to drop off during assembly work, and the heat dissipation sheet is securely attached to the IC chip. can do.
  • the heat dissipation sheet 1G shown in FIG. 8C is configured by laminating a flat plate-like second heat dissipation sheet 12G on a first heat dissipation sheet 11G having a plurality of grooves on the joint surface.
  • the groove portion may be a triangular groove portion or a rectangular groove portion 15A as illustrated.
  • the rectangular groove 15A is preferable because it is easy to process.
  • the contact pressure with the IC chip and the contact pressure with the cover member can be averaged.
  • the heat radiating sheet 1H shown in FIG. 8D has a configuration in which a second heat radiating sheet 12H is laminated on a first heat radiating sheet 11H composed of a plurality of strip-shaped small width sheets 11Ha to 11Hd. Further, the width L2 of the second heat radiating sheet 12H is wider than the installation width L1 of the first heat radiating sheet 11H having a configuration in which the plurality of small width sheets 11Ha to 11Hd are arranged at a predetermined pitch.
  • a heat radiating sheet having a large surface area it is configured to include a plurality of rectangular grooves 15A as in the heat radiating sheet 1G, or a plurality of strip-shaped small width sheets 11Ha as in the heat radiating sheet 1H. It is preferable that the second heat radiating sheet 12H is laminated on the first heat radiating sheet 11H composed of ⁇ 11Hd.
  • the two small first heat radiating sheets 11Ka and 11Kb are separated from each other by a predetermined distance and sandwiched by a pair of second heat radiating sheets 12Ka and 12Kb wider than this. Even with this configuration, it is possible to suppress adverse effects caused by the rise of the sheet cutting surface. For this reason, the sandwich structure such as the heat radiating sheet 1K can easily cope with the gap variation between the IC chip and the cover member by appropriately combining the harder first heat radiating sheet and the softer second heat radiating sheet. Thus, the heat dissipating sheet structure can be abutted with a uniform abutting pressure.
  • a heat radiating sheet 1L shown in FIG. 8G includes a first heat radiating sheet 11L whose bonding surface is a corrugated surface having a plurality of mountain-shaped protrusions 16 and a corrugated bonding surface that engages with the corrugated surface. It is set as the structure which laminated
  • the heat dissipating sheet can be easily assembled without falling off during the assembling work.
  • the heat dissipation sheet has a double structure in which a more flexible heat dissipation sheet and a harder heat dissipation sheet are laminated, the IC chip and the cover member are interposed via the more flexible heat dissipation sheet. It is possible to easily cope with the gap variation between the two. Further, it is possible to contact the IC chip with a uniform contact pressure through a harder heat dissipation sheet.
  • the present invention even if the gap between the IC chip and the cover member varies, the IC chip and the heat radiating sheet, and the heat radiating sheet and the cover member are brought into contact with each other with an appropriate pressure. It is possible to obtain a heat dissipation structure for an electronic device that can exhibit heat dissipation and improve the reliability of the electronic device.
  • the contact pressure with the IC chip at the central part is increased, and the chip surface is more reliably contacted. Can be made.
  • the heat dissipation structure for an electronic device according to the present invention can be suitably used for an electronic device for which it is desired to reliably dissipate heat generated from the IC chip.

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Abstract

　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提供するために、放熱シート１を、第一放熱シート１１と第二放熱シート１２とをその厚み方向に積層した二重構成とし、これらの第一および第二の放熱シートのゴム硬度を異ならせて、ＩＣチップ３とカバー部材４との間隙方向に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成とした。

Description

電子機器の放熱構造
　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。
　また、チップ押さえ部を介して柔軟なシート状の放熱シートをＩＣチップに押圧して装着する構成では、ＩＣチップの外縁部に当接する圧が高くなって、中央部での当接圧が弱くなってしまい、十分な放熱性が得られなくなる問題を生じる。
　このように、当接圧が小さくなったり、小さくなり過ぎて放熱シートがチップ表面から離反したりすると、放熱性が低下してしまい問題となる。また、当接圧が大きくなり過ぎると、基板が撓んでダメージを受けたり、ＩＣチップが損傷したりして問題となる。
　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、発熱体となる電子部品であるＩＣチップを搭載した基板と該基板の実装面側をカバーすると共に放熱性を備えたカバー部材とを有し、当該ＩＣチップと前記カバー部材との間に放熱シートを圧接状態に介装して、この放熱シートと前記カバー部材を介して放熱させる電子機器の放熱構造において、前記放熱シートは、第一放熱シートと第二放熱シートとをその厚み方向に積層した二重構成であり、これらの第一および第二の放熱シートのゴム硬度を異ならせて、前記ＩＣチップと前記カバー部材との間隙方向に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成としたことを特徴としている。
　この構成によると、ゴム硬度が低い柔軟な放熱シートを介して、ＩＣチップとカバー部材との間の間隙ばらつきに対して容易に対応可能となる。また、柔軟な放熱シートに積層されたより硬い放熱シートを介して、このより柔軟な放熱シートの過剰な変位が抑制されてＩＣチップと均一な当接圧で当接可能となる。そのために、本発明によれば、ＩＣチップとカバー部材との隙間にバラツキが生じても、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、前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、それぞれの接合面を、より硬い一方の放熱シートは、その厚み方向に中央部が厚く周辺部が薄い断面山型形状とし、より柔軟な他方の放熱シートは、その厚み方向に中央部が薄く周辺部が厚い断面逆山型形状としたことを特徴としている。この構成によると、放熱シートの中央部が、より硬い放熱シートが厚く、より柔軟な放熱シートが薄くなっているので、当接するＩＣチップの中央部の当接圧が高められて弱くなり難く、ＩＣチップの全面に放熱シートを確実に当接させ易くなる。そのために、放熱シートをＩＣチップに適当な圧で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、前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、より硬い一方の放熱シートの接合面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部を設けて、前記第一および第二放熱シートの接合部の中央部に当該ＩＣチップの大きさに該当する空洞部を設けたことを特徴としている。この構成によると、放熱シートを載置するＩＣチップの大きさと略合致する大きさの空洞部を介して、より柔軟な放熱シートがＩＣチップに適当な圧で搭載されると共に、この外側領域がより硬い放熱シートと接合しているので、変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シートとが均一に当接することができる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、より柔軟な他方の放熱シートの当接面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部を設けたことを特徴としている。この構成によると、放熱シートを載置するＩＣチップの大きさと略合致する大きさの凹部を介して、より柔軟な放熱シートをＩＣチップに被せるように装着できると共に、この凹部の外側領域がより硬い放熱シートと接合しているので、より柔軟な放熱シートの過剰な変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シートとが適当な圧で均一に当接することができる。
　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、前記第一および第二放熱シートを前記ＩＣチップに押圧していることを特徴としている。この構成によると、チップ押さえ部材を介して放熱シートを適当な圧でＩＣチップに当接させることができる。また、放熱シートとカバー部材とも確実に当接させることができる。
　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ＩＣチップに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部であ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、前記基板の裏面側に該基板を支持する基板支持脚を備えるベース部材を設け、前記カバー部材に前記基板支持脚と協働して前記基板を挟持する基板支持部を設け、さらに、前記ベース部材に複数の前記基板押さえ部の中間部分を支持する中間支持脚を設けたことを特徴としている。この構成によると、基板を挟持するようにして保持すると共に、基板に複数のＩＣチップを搭載する構成であっても、これらの中間部を支持するので、基板の撓みや変形を抑制すると共に、複数のＩＣチップの実装高さが異なっていても、これらのＩＣチップに載置する放熱シートを確実に押圧する構成となって、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することができる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第一放熱シートと前記第二放熱シートとの色合いを異ならせたことを特徴としている。この構成によると、第一放熱シートと第二放熱シートを間違うことなく正確に積層することができる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第二放熱シートの前記カバー当接面に相当する上面は、その辺縁部がテーパ状にカットされていることを特徴としている。この構成によると、ＩＣチップに貼付した放熱シートの上面の角部がテーパ状になっているので、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。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第二放熱シートの前記カバー当接面に相当する上面は、その辺縁部が円弧状に丸められていることを特徴としている。この構成によると、ＩＣチップに貼付した放熱シートの上面の角部が円弧状に丸められているので、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。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第一放熱シートは、その前記接合面に複数の溝部を備え、この上に平板状の前記第二放熱シートを積層したことを特徴としている。この構成によると、表面積の大きな放熱シートの場合に、第一放熱シートに複数の溝部を設けることで、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、当接圧を平均化することができ、当接するＩＣチップの中央部での当接圧が弱くなり過ぎることを防止可能となる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記溝部が矩形状の溝部であることを特徴としている。この構成によると、加工容易な矩形状の溝部を設けることで、ＩＣチップとの当接圧、および、カバー部材との当接圧を平均化することができる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第一放熱シートは、短冊状の複数の小幅シートからなり、これらの複数のシートを所定間隔離間して設置した構成の第一放熱シートに、この設置幅よりも広い幅の前記第二放熱シートを積層したことを特徴としている。この構成によると、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、当接圧を平均化することができる。また、第一放熱シートの設置幅よりも広い幅の第二放熱シートを積層するので、シートの切断端部に生じやすい、バリやささくれなどの盛り上がり部の弊害を抑制することができる。
　また本発明は上記構成の電子機器の放熱構造において、前記第一放熱シートは、その前記チップ当接面が複数の山型状突部を備えた波型面であり、この波型面に係合する波型接合面を備える前記第二放熱シートを積層したことを特徴としている。この構成によると、表面積の大きな放熱シート同士を積層する構成であっても、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、当接圧を平均化することができる。
　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、ＩＣチップとカバー部材との間隙方向に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成としたので、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。 本発明に係る放熱シートの第一実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る放熱シートの第二実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る放熱シートの第三実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る放熱シートの第四実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る放熱シートの矩形の第一例を示す平面図である。 本発明に係る放熱シートの矩形の第二例を示す平面図である。 本発明に係る放熱シートの円形の例を示す平面図である。 第三実施形態の放熱シートの装着例を示す説明図である。 第四実施形態の放熱シートの装着例を示す説明図である。 基板押さえ部を弾性押さえ部とした変形例を示す要部拡大図である。 弾性押さえ部の装着例を示す要部拡大図である。 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。 テーパ状角部が形成された放熱シートの構成例を示す説明図である。 円弧状角部が形成された放熱シートの構成例を示す説明図である。 複数の矩形状溝部が形成された放熱シートの構成例を示す説明図である。 短冊状の第一放熱シートを備えた構成例を示す説明図である。 幅の異なる第一放熱シートと第二放熱シートとを積層した構成例を示す説明図である。 サンドイッチ構成の放熱シートの構成例を示す説明図である。 接合面を波型面とした放熱シートの構成例を示す説明図である。
　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）と基板カバーなどのカバー部材４との間に放熱シート１を介装して放熱する放熱構造である。
　また、本実施形態ではこの放熱シート１は、図に示すように、第一放熱シート１１と第二放熱シート１２とをその厚み方向に積層した二重構成としている。また、これらの第一および第二の放熱シートのゴム硬度を異ならせて、前記ＩＣチップ３と前記カバー部材４との間隙方向に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成の電子機器の放熱構造としている。
　より柔軟な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１０～３０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。また、より硬い放熱シートとしては、これよりも硬いゴムシートで、接合されるより柔軟な放熱シートの過剰な変形を抑制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３０～６０程度の放熱性を有するゴムシートを用いる。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。
　また、それぞれの放熱シートは互いに接合する接合面と、ＩＣチップもしくはカバー部材と当接する当接面を備えている。そのために、例えば、より硬い放熱シートとされる第一放熱シート１１がＩＣチップに載置され、より柔軟な放熱シートとされる第二放熱シート１２がカバー部材と当接する構成であれば、第一放熱シート１１の当接面１１ａがチップ当接面となり、第二放熱シート１２の当接面１２ａがカバー当接面となる。
　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、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（５Ａ、５Ｂ）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（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）が設けられている。これらのチップ押さえ部５（５Ａ～５Ｄ）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接合して設けてもよく、特に限定されるものではない。
　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とされる。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。
　上記のような構成であれば、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るので、ＩＣチップ３の熱を速やかに放熱することができる。
　次に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成とされる放熱シート１の構成について図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。
　放熱シート１は、例えば、図２Ａに示す第一実施形態のような断面山形の積層構造をした放熱シート１Ａが好ましい。この第一実施形態の放熱シート１Ａは、より硬い一方の放熱シートである第一放熱シート１１Ａを、その厚み方向に中央部が厚く周辺部が薄い断面山型形状としている。そのために、接合面１１Ａｂは山形に凸状に傾斜した傾斜面となる。また、より柔軟な他方の放熱シートである第二放熱シート１２Ａを、その厚み方向に中央部が薄く周辺部が厚い断面逆山型形状としている。そのために、接合面１２Ａｂは逆山型（谷型）に凹状に傾斜した傾斜面となる。
　上記した構成であれば、放熱シート１の中央部が、より硬い放熱シートが厚く、より柔軟な放熱シートが薄くなっているので、第一放熱シート１１Ａの当接面１１ＡａがＩＣチップに当接する構成でも、第二放熱シート１２Ａの当接面１２ＡａがＩＣチップに当接する構成でも、いずれの場合でも、当接するＩＣチップの中央部の当接圧が高められて弱くなり難く、ＩＣチップの全面に適当な圧で放熱シートを確実に当接させることができる。そのために、この断面山型の積層構造であれば、放熱シート１ＡのＩＣチップに対する当接圧が弱くなって放熱性が低下することがなくなり、所定の放熱効果を発揮することが可能となる。
　また、ゴムシート状の二枚の放熱シートを断面山型の接合面で接合して積層しているので、接合強度が高くなり、この積層構造を安定させることができる効果も有する。
　この山型の形状は、図３Ａの平面図に示すように、平面視四角形の放熱シートであれば、直線状に山形が形成された放熱シート１Ａａとすることができる。また、図３Ｂに示すような四角錐状に形成された山型の放熱シート１Ａｂであってもよく、図３Ｃに示すような、平面視円形であって円錐状の山型に形成された放熱シ－ト１Ａｃであってもよい。図中の黒点は、円錐状山型の頂点部を便宜的に表している。
　また、放熱シートの面積や厚みに応じて、図２Ｂに示すような、第二実施形態の平板状の積層構造としてもよく、より硬い第一放熱シート１１Ｂとより柔軟な第二放熱シート１２Ｂとを単に積層した構成の放熱シート１Ｂであってもよい。
　上記の構成でも、より柔軟な第二放熱シート１２Ｂを介してＩＣチップに圧接容易となる。また、積層されたより硬い放熱シートにより、より柔軟な第二放熱シート１２Ｂの変形が抑制されて、放熱シート１ＢのＩＣチップに対する当接圧が弱くなり過ぎることが抑制されて、ＩＣチップと放熱シートとが適当な圧で当接することができる。
　上記した第一実施形態の放熱シート１Ａ、および、第二実施形態の放熱シート１Ｂは、共に平坦な上面を有するＩＣチップに主に対応したものであるが、中央に突部を有する側面視山型のＩＣチップに対応した放熱シートとして、例えば、図２Ｃ、図２Ｄに示すような積層構造の放熱シートを用いることができる。
　図２Ｃに示す第三実施形態の放熱シート１Ｃは、より硬い第一放熱シート１１Ｃの接合面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部１３ａを設け、より柔軟な第二放熱シート１２Ｃを平板状としている。そのために、これらの第一および第二放熱シートの接合部の中央部にＩＣチップの大きさに該当する空洞部が形成される構造となる。
　上記の積層構造であれば、放熱シート１Ｃを載置するＩＣチップの大きさと略合致する大きさの空洞部を介して、より柔軟な放熱シート１２ＣがＩＣチップに適当な圧で押圧されると共に、この外側領域がより硬い放熱シート１１Ｃと接合しているので、変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シート１Ｃとが均一に当接することができる。
　図２Ｄに示す第四実施形態の放熱シート１Ｄは、第一放熱シート１１Ｄと第二放熱シート１２Ｄのそれぞれの接合面を略平らな面とし、より柔軟な第二放熱シートの当接面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの突部の大きさに略合致した大きさの凹部１３ｂを設けた構成としている。
　このような構成であれば、放熱シート１Ｄを載置するＩＣチップの突部の大きさと略合致する大きさの凹部１３ｂを介して、より柔軟な第二放熱シート１２ＤをＩＣチップに被せるように装着できると共に、この凹部１３ｂの外側領域がより硬い第一放熱シート１１Ｄと接合しているので、柔軟な第二放熱シート１２Ｄの過剰な変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シート１Ｄとが適当な圧で均一に当接することができる。
　次に、図４Ａ、図４Ｂを用いて、第三実施形態の放熱シート１Ｃと第四実施形態の放熱シート１Ｄとを実際にＩＣチップに装着した例について説明する。
　図４Ａは第三実施形態の放熱シートの装着例を示し、図４Ｂは第四実施形態の放熱シートの装着例を示している。
　図４Ａには、基板２に搭載されたＩＣチップ３Ｃに、より柔軟な第二放熱シート１２Ｃを当接して放熱シート１Ｃを載置した状態を示している。また、より硬い第一放熱シート１１ＣにＩＣチップ３Ｃと略同じ大きさの凹部１３ａが設けられているので、この状態の放熱シート１ＣをＩＣチップ３Ｃに押圧する（例えば、カバー部材を装着する）と、より柔軟な第二放熱シート１２Ｃが弾性変形して圧接される。
　しかし、より柔軟な第二放熱シート１２Ｃが弾性変形して圧接されても、凹部１３ａの外側領域がより硬い第一放熱シート１１Ｃと接合しているので、より柔軟な第二放熱シート１２Ｃの変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シート１Ｃとが均一に当接することができる構成となる。
　図４Ｂには、基板２に搭載された側面視山型のＩＣチップ３Ｄの突部３Ｄａに、より柔軟な第二放熱シート１２Ｄの凹部１３ｂを被せるようにして放熱シート１Ｄを載置した状態を示している。この状態の放熱シート１ＤをＩＣチップ３Ｄに押圧する（例えば、カバー部材を装着する）と、より柔軟な第二放熱シート１２Ｄが弾性変形して圧接されると共に、その変形がより硬い第一放熱シート１１Ｄを介して抑制される。
　そのために、第一および第二放熱シートの形状を、それぞれの接合面を略平らな面とすると共に、より柔軟な他方の放熱シートの当接面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部を設けた構成にすることで、放熱シートを載置するＩＣチップの大きさと略合致する大きさの凹部を介して、より柔軟な放熱シートをＩＣチップに被せるように装着できると共に、この凹部の外側領域がより硬い放熱シートと接合しているので、より柔軟な放熱シートの過剰な変形が抑制されて、ＩＣチップと放熱シートとが適当な圧で均一に当接することができる。
　また、カバー部材に設けるチップ押さえ部を用いて、より確実に、放熱シートをＩＣチップに当接させることが可能であるので、図５Ａ、図５Ｂを用いて、チップ押さえ部の変形例の実施形態について説明する。
　図５Ａに示すチップ押さえ部は、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５１ｂと、この弾性片部５１ｂの他端側に連接され放熱シートに当接して押圧する当接片部５１ａを備えた弾性押さえ部５１である。
　また、図５Ｂに、この弾性押さえ部５１を用いて実際に基板２に搭載されたＩＣチップ３に放熱シート１Ａを介装した状態を示す。
　図に示すように、当接片部５１ａに押圧されて、放熱シート１ＡがＩＣチップ３の上面に確実に当接した状態となる。このとき、弾性片部５１ｂは弾性変形しており、当接片部５１ａがＩＣチップ３と放熱シート１Ａの上面に弾性的に付勢された状態となる。
　この構成であれば、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１Ａ、および、放熱シート１Ａ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６に示す第一変形例と図７に示す第二変形例を用いて説明する。
　図６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４２、４３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に設ける基板押さえ部（弾性押さえ部５１）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、図７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に設ける基板押さえ部７１Ａ、７１Ｂ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。
　基板押さえ部７１Ａ、７１Ｂは、前述したチップ押さえ部５と同様に、単に所定高さに突出された押さえ部であってもよく、また、前述した弾性押さえ部５１と同様に、弾性変形容易な構成であってもよい。
　いずれにしても、基板２の両面を挟持するようにして保持する構成であれば、基板２の撓みや変形を抑制可能な構成となって、基板にダメージを与えることなく、放熱シートをＩＣチップに圧接して装着することができる。
　さらに、第一放熱シート１１と第二放熱シート１２とを積層する際に、種々の工夫を施して、取付作業を容易とし、確実に接合し、ＩＣチップとカバー部材とに適当な圧で当接して、放熱性を発揮する放熱構造を得ることができる。それぞれの実施形態について図８Ａ～図８Ｇを用いて説明する。
　図８Ａに示す放熱シート１Ｅは、第一放熱シート１１Ｅにテーパ状角部１４Ａを備える第二放熱シート１２Ｅを積層した構成とされる。例えば、放熱シート１Ｅが矩形であれば、上面の４辺の辺縁部全周の角をテーパ状とする。この構成であれば、ＩＣチップに貼付した放熱シートの上面の辺縁部がテーパ状にカットされているので、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。
　図８Ｂに示す放熱シート１Ｆは、第一放熱シート１１Ｆに円弧状角部１４Ｂを備える第二放熱シート１２Ｆを積層した構成とされる。例えば、放熱シート１Ｆが矩形であれば、上面の４辺の辺縁部全周の角を円弧状に丸める。この構成であれば、ＩＣチップに貼付した放熱シートの上面の辺縁部が円弧状に丸められているので、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。
　図８Ｃに示す放熱シート１Ｇは、その接合面に複数の溝部を備える第一放熱シート１１Ｇの上に平板状の第二放熱シート１２Ｇを積層した構成とされる。この構成であれば、表面積の大きな放熱シートの場合に、第一放熱シートに複数の溝部を設けることで、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、当接圧を平均化することができ、当接するＩＣチップの中央部での当接圧が弱くなり過ぎることを防止可能となる。
　この際に、溝部は三角形状の溝部でも図示するような矩形状の溝部１５Ａであってもよい。矩形状の溝部１５Ａであれば、加工が容易であり好ましい。このように、加工容易な矩形状の溝部１５Ａを設けることで、ＩＣチップとの当接圧、および、カバー部材との当接圧を平均化することができる。特に、当接するＩＣチップの中央部での当接力が弱くなり過ぎることを防止可能となる。また、矩形状の溝部１５Ａを設ける際は、溝部からの断裂を防止するために、溝部のコーナーに丸みやテーパ部などを設けて緩やかな角部構成とすることが好ましい。
　図８Ｄに示す放熱シート１Ｈは、短冊状の複数の小幅シート１１Ｈａ～１１Ｈｄからなる第一放熱シート１１Ｈに、第二放熱シート１２Ｈを積層した構成とされる。また、複数の小幅シート１１Ｈａ～１１Ｈｄを所定ピッチ離間して配設した構成の第一放熱シート１１Ｈの設置幅Ｌ１よりも、第二放熱シート１２Ｈの幅Ｌ２を広い幅としている。
　上記の構成であれば、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、カバー部材との当接圧を平均化することができる。また、特に当接するＩＣチップの中央部での当接力が弱くなり過ぎることを防止可能となる。これは、図８Ｅに示す放熱シート１Ｊのように、一枚で幅Ｌ１の第一放熱シート１１Ｊに、これよりも広い幅Ｌ２の第二放熱シート１２Ｊを積層した構成の場合には、シートの切断端部に生じやすい、バリやささくれなどの盛り上がり部の影響を受けて、中央部での当接力が悪化する虞が生じるからである。
　そのために、表面積の大きな放熱シートの場合には、放熱シート１Ｇのように、複数の矩形状溝部１５Ａを備える構成とするか、もしくは、放熱シート１Ｈのように、短冊状の複数の小幅シート１１Ｈａ～１１Ｈｄからなる第一放熱シート１１Ｈに、第二放熱シート１２Ｈを積層した構成とすることが好ましい。
　また、図８Ｆに示す放熱シート１Ｋのように、二枚の小幅の第一放熱シート１１Ｋａと１１Ｋｂとを所定間隔離して、これよりも幅の広い一対の第二放熱シート１２Ｋａ、１２Ｋｂで挟持した構成とすることでも、シート切断面の盛り上がりによる弊害を抑制することができる。そのために、放熱シート１Ｋのようなサンドイッチ構成も、より硬い第一放熱シートとより柔軟な第二放熱シートを適宜組み合わせて、ＩＣチップとカバー部材との間の間隙ばらつきに対して容易に対応し、均一な当接圧で当接可能な放熱シート構成となる。
　図８Ｇに示す放熱シート１Ｌは、その接合面が複数の山型状突部１６を備えた波型面とされる第一放熱シート１１Ｌと、この波型面に係合する波型接合面を備える第二放熱シート１２Ｌを積層した構成とされる。このような構成でも、シート切断面の盛り上がりによる弊害を抑制可能であり、表面積の大きな放熱シート同士を積層する構成であっても、厚み方向の高さのばらつきを抑制して、カバー部材との当接圧を平均化することができて好ましい。
　このように、積層する第一および第二放熱シートの大きさや形状を種々工夫することで、組み付け作業中に脱落せず容易に組み付け可能で、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を構築することが可能となる。
　また、積層する第一放熱シートと第二放熱シートとを区別容易とするために、それぞれの色合いを異ならせておくことが好ましい。この構成であれば、組み付け作業中に、第一放熱シートと第二放熱シートを間違うことなく正確に積層することができる。
　上記したように、本発明によれば、放熱シートを、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した二重構成としたので、より柔軟な放熱シートを介して、ＩＣチップとカバー部材との間の間隙ばらつきに対して容易に対応可能となる。また、より硬い放熱シートを介して、ＩＣチップと均一な当接圧で当接可能となる。
　そのために、本発明によれば、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、より硬い放熱シートの中央部を厚くし周辺部を薄くして断面山型とすることで、中央部分でのＩＣチップとの当接圧を高くして、より確実にチップ表面に当接させることができる。
　また、カバー部材に設ける基板押さえ部や基板支持脚を介して、基板の撓みや変形を抑制可能となって、基板にダメージを与えることなく、放熱シートとＩＣチップとを適当な圧で当接して、所定の放熱効果を発揮することができる。
　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
　　　１Ａ　放熱シート（第一実施形態）
　　　１Ｂ　放熱シート（第二実施形態）
　　　１Ｃ　放熱シート（第三実施形態）
　　　１Ｄ　放熱シート（第四実施形態）
　　　１Ｅ～１Ｌ　放熱シート（その他の実施形態）
　　　２　　基板
　　　３　　ＩＣチップ
　　　４　　カバー部材
　　　５　　基板押さえ部
　　　５１　弾性押さえ部
　　　６　　ベース部材
　　１１（１１Ａ～１１Ｌ）　第一放熱シート
　　１２（１２Ａ～１２Ｌ）　第二放熱シート
　　１４Ａ　テーパ状角部
　　１４Ｂ　円弧状角部
　　１５Ａ　矩形状の溝部
　　１６　　山型状突部
　　４２、４３　基板支持脚
　　６２、６３　基板支持脚

Claims (14)

  1. 発熱体となる電子部品であるＩＣチップを搭載した基板と該基板の実装面側をカバーすると共に放熱性を備えたカバー部材とを有し、当該ＩＣチップと前記カバー部材との間に放熱シートを圧接状態に介装して、この放熱シートと前記カバー部材を介して放熱させる電子機器の放熱構造において、
    　前記放熱シートは、第一放熱シートと第二放熱シートとをその厚み方向に積層した二重構成であり、
    　これらの第一および第二の放熱シートのゴム硬度を異ならせて、前記ＩＣチップと前記カバー部材との間隙方向に、より柔軟な放熱シートとより硬い放熱シートとを積層した構成としたことを特徴とする電子機器の放熱構造。
  2. 前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、
    　それぞれの接合面を、より硬い一方の放熱シートは、その厚み方向に中央部が厚く周辺部が薄い断面山型形状とし、より柔軟な他方の放熱シートは、その厚み方向に中央部が薄く周辺部が厚い断面逆山型形状とした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. 前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、
    　より硬い一方の放熱シートの接合面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部を設けて、前記第一および第二放熱シートの接合部の中央部に当該ＩＣチップの大きさに該当する空洞部を設けた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。
  4. 前記第一放熱シートが前記ＩＣチップと当接するチップ当接面と前記第二放熱シートと接合する接合面とを有し、前記第二放熱シートが前記第一放熱シートと接合する接合面と前記カバー部材と当接するカバー当接面を有する形状とし、それぞれの当接面を略平らな当接面とすると共に、
    　より柔軟な他方の放熱シートの当接面の中央部に当該放熱シートを載置するＩＣチップの大きさに略合致した大きさの凹部を設けた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。
  5. 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、前記第一および第二放熱シートを前記ＩＣチップに押圧していることを特徴とする請求項１から４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ＩＣチップに当接する当接片部を備えた弾性押さえ部であることを特徴とする請求項５に記載の電子機器の放熱構造。
  7. 前記基板の裏面側に該基板を支持する基板支持脚を備えるベース部材を設け、前記カバー部材に前記基板支持脚と協働して前記基板を挟持する基板支持部を設け、さらに、前記ベース部材に複数の前記基板押さえ部の中間部分を支持する中間支持脚を設けたことを特徴とする請求項５または６に記載の電子機器の放熱構造。
  8. 前記第一放熱シートと前記第二放熱シートとの色合いを異ならせたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  9. 前記第二放熱シートの前記カバー当接面に相当する上面は、その辺縁部がテーパ状にカットされていることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  10. 前記第二放熱シートの前記カバー当接面に相当する上面は、その辺縁部が円弧状に丸められていることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  11. 前記第一放熱シートは、その前記接合面に複数の溝部を備え、この上に平板状の前記第二放熱シートを積層したことを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  12. 前記溝部が矩形状の溝部であることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器の放熱構造。
  13. 前記第一放熱シートは、短冊状の複数の小幅シートからなり、これらの複数のシートを所定間隔離間して設置した構成の第一放熱シートに、この設置幅よりも広い幅の前記第二放熱シートを積層したことを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
  14. 前記第一放熱シートは、その前記チップ当接面が複数の山型状突部を備えた波型面であり、この波型面に係合する波型接合面を備える前記第二放熱シートを積層したことを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
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