(57)【要約】【課題】電子部品の冷却性能を維持することができる電子機器を提供する。【解決手段】電子機器１０は、電子部品の一例であるＣＰＵ基板３０にＣＰＵチップ２８が取り付けられたＣＰＵ２２と、ＣＰＵチップ２８が発生した熱を吸熱する受熱部材３２と、ＣＰＵチップ２８の表面２８ａと受熱部材３２の受熱面３２ａとの間に設けられた流動性を有する熱伝導材料４０と、熱伝導材料４０の周囲を囲むように設けられ、受熱部材３２の受熱面３２ａとＣＰＵ基板３０の表面３０ａとの間を塞ぐ壁部材４２と、を備える。【選択図】図３
2020088273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体チップが取り付けられた電子部品と、
前記半導体チップが発生した熱を吸熱する受熱部材と、
前記半導体チップの表面と前記受熱部材の受熱面との間に設けられた流動性を有する熱伝導材料と、
前記熱伝導材料の周囲を囲むように設けられ、前記受熱部材の前記受熱面と前記基板の表面との間を塞ぐ壁部材と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器であって、
前記熱伝導材料は、半固体潤滑材であることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子機器であって、
前記壁部材は、クッション性を有する固体材料、又は前記熱伝導材料よりも流動性が小さい半固体材料で形成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記壁部材は、サーマルラバー、ポンプアウトが確認されない高粘度の半固体潤滑材、ウレタンフォーム、ゲルシート、又は剥離性のある弾性粘着剤で形成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記壁部材は、シリコーンゴム製のサーマルラバーであることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータ（ノート型ＰＣ）等の電子機器は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のように発熱する電子部品を冷却するための冷却モジュールを備えている。例えば特許文献１には、電子部品の表面に銅板等の受熱板を接触させることで電子部品の熱を吸熱し、この熱をヒートパイプや冷却ファン等によって外部に排出する構成を備えた電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような電子機器では、電子部品と受熱板との間での伝熱性能を確保するため、両者間に熱伝導性を有するグリースのような熱伝導材料を介在させている。ところが、このような流動性を有する熱伝導材料は、使用中の温度上昇によって受熱板等が膨張や収縮をした際に生じるポンプアウト現象等により、電子部品と受熱板との間から周囲に浸み出してしまうことがある。そうすると、電子部品と受熱板との間の伝熱性能が低下して電子部品の冷却性能が低下し、ＣＰＵ等のパフォーマンスの低下を引き起こす。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、電子部品の冷却性能を維持することができる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る電子機器は、基板に半導体チップが取り付けられた電子部品と、前記半導体チップが発生した熱を吸熱する受熱部材と、前記半導体チップの表面と前記受熱部材の受熱面との間に設けられた流動性を有する熱伝導材料と、前記熱伝導材料の周囲を囲むように設けられ、前記受熱部材の前記受熱面と前記基板の表面との間を塞ぐ壁部材と、を備える。
【０００７】
このような構成によれば、使用時に内部温度が上昇し、熱伝導材料がポンプアウト現象等によって周囲に浸み出すことを壁部材で防ぐことができる。このため、半導体チップと受熱部材との間の熱伝導材料による密着状態を長期間維持することができる。その結果、当該電子機器は、発熱する電子部品の冷却性能を長期間維持することができ、パフォーマンスの低下を抑制できる。
【０００８】
前記熱伝導材料は、半固体潤滑材で構成されてもよい。そうすると、半導体チップと受熱部材との間で高い伝熱性能を確保することができ、しかも壁部材によって周囲への流出が防止される。
【０００９】
前記壁部材は、クッション性を有する固体材料、又は前記熱伝導材料よりも流動性が小さい半固体材料で形成されていてもよい。そうすると、壁部材は、基板と受熱部材との間隔の変動に柔軟に追従できるため、半導体チップと受熱部材との間の密着状態を阻害することがない。また壁部材は、固体材料、又は熱伝導材料よりも流動性が小さい半固体材料で形成されることで、その形状を熱伝導材料よりも安定して維持することができる。このため、熱伝導材料がポンプアウト現象等によって流出するような状況下でも、壁部材はその形状を維持した状態で確実に熱伝導材料を堰き止めておくことができる。
【００１０】
前記壁部材は、サーマルラバー、ポンプアウトが確認されない高粘度の半固体潤滑材、ウレタンフォーム、ゲルシート、又は剥離性のある弾性粘着剤で形成されていてもよい。
【００１１】
前記壁部材は、シリコーンゴム製のサーマルラバーで構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記態様によれば、電子部品の冷却性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器の平面図である。
【図２】図２は、本体筐体の内部構造を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、ＣＰＵ及びその周辺部の構成を模式的に示す本体筐体の縦断面図である。
【図４】図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る電子機器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器１０の平面図である。本実施形態では、電子機器１０としてノート型ＰＣを例示しているが、電子機器１０はノート型ＰＣ以外、例えばタブレット型ＰＣやデスクトップ型ＰＣ等であってもよい。
【００１６】
図１に示すように、電子機器１０は、キーボード装置１２が設けられた本体筐体１４と、ディスプレイ装置１６が設けられたディスプレイ筐体１８とを備える。ディスプレイ筐体１８は、本体筐体１４の後端部に対して左右一対のヒンジ２０，２０を介して回動可能に連結されている。ディスプレイ装置１６は、例えば液晶ディスプレイである。図１は、ヒンジ２０によってディスプレイ筐体１８を本体筐体１４から開いて使用形態とした電子機器１０を上から見下ろした図である。
【００１７】
図２は、本体筐体１４の内部構造を模式的に示す平面図である。図２は、本体筐体１４からキーボード装置１２及びキーボード装置１２周囲のカバー部材を取り外した状態で本体筐体１４の内部を上から見た模式図である。図２に示すように、本体筐体１４の内部には、ＣＰＵ２２が実装された電子回路基板２４と、冷却モジュール２６とが収納されている。本体筐体１４の内部には、さらに、図示しないハードディスク装置やバッテリ装置等が収納されている。
【００１８】
電子回路基板２４は、プリント基板（ＰＣＢ）である。電子回路基板２４に実装される電子部品は、ＣＰＵ２２の他、図示しないＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、通信モジュール等が挙げられる。
【００１９】
ＣＰＵ２２は、当該電子機器１０の主たる制御や処理に関する演算を行う中央処理装置である。ＣＰＵ２２は、半導体チップであるＣＰＵチップ（ＣＰＵダイ）２８をＣＰＵ基板３０に取り付けた構造である。ＣＰＵ２２は、ＣＰＵ基板３０が電子回路基板２４にはんだ付けされ、これにより電子回路基板２４に実装される。ＣＰＵ２２は、本体筐体１４内に搭載された電子部品のうちで最大級の発熱体である。
【００２０】
冷却モジュール２６は、ＣＰＵ２２や他の電子部品から発生する熱を本体筐体１４の外部に排出する装置である。冷却モジュール２６は、受熱部材３２と、ヒートパイプ３４と、冷却ファン３６とを有する。
【００２１】
受熱部材３２は、ＣＰＵ２２が発生した熱を吸熱する部材である。受熱部材３２は、銅やアルミニウム等の高い熱伝導率を有する金属板で構成されており、ＣＰＵチップ２８の表面（頂面）２８ａよりも大きな外形面積を有する。受熱部材３２は、例えば４方に突出した板ばね３８によってＣＰＵチップ２８の表面２８ａに押し付けられている。
【００２２】
ヒートパイプ３４は、例えば両端部を接合して内側に密閉空間を形成した金属管を潰した構成であり、その密閉空間内に封入した作動流体の相変化を利用して熱を高効率に輸送可能な熱輸送装置である。本実施形態では２本のヒートパイプ３４を並列している。各ヒートパイプ３４は、一端部３４ａが受熱部材３２と熱伝達可能に接続され、他端部３４ｂが冷却ファン３６の送風口３６ａに接続された冷却フィンと熱伝達可能に接続されている。
【００２３】
冷却モジュール２６は、ＣＰＵ２２で発生した熱を受熱部材３２で吸熱してヒートパイプ３４で搬送し、最終的に冷却ファン３６によって本体筐体１４の外部へと排出する。
【００２４】
図３は、ＣＰＵ２２及びその周辺部の構成を模式的に示す本体筐体１４の縦断面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図３及び図４に示すように、電子機器１０は、ＣＰＵチップ２８と受熱部材３２との間に熱伝導材料４０が設けられ、熱伝導材料４０の周囲が壁部材４２で囲まれている。
【００２５】
熱伝導材料４０は、ＣＰＵチップ２８の表面２８ａと受熱部材３２の受熱面３２ａとの間に介在している。熱伝導材料４０は、表面２８ａと受熱面３２ａとの密着性を高め、表面２８ａと受熱面３２ａとの間の伝熱性能を高めるためのものである。熱伝導材料４０は、例えば金属フィラーが添加され、高い熱伝導率を有する半固体潤滑材（グリース）である。熱伝導材料４０は、流動性を有する熱伝導材料であってある程度の流動性を有するものであれば半固体潤滑材以外でもよく、例えば液体金属を用いてもよい。この液体金属は、熱伝導性グリースと同様、電子部品と受熱部材との間の熱伝達率を高めるために一般に用いられており、例えばスズ等を基材とした液状或いは半固体状の金属である。
【００２６】
壁部材４２は、流動性を持った熱伝導材料４０が表面２８ａと受熱面３２ａとの間から周囲に浸み出すことを防止するための堤防である。壁部材４２は、熱伝導材料４０の周囲を囲むように設けられ、受熱部材３２の受熱面３２ａとＣＰＵ基板３０の表面３０ａとの間を塞いで起立している。つまり電子機器１０では、壁部材４２の内側面と、受熱部材３２の受熱面３２ａと、ＣＰＵ基板３０の表面３０ａとで、ＣＰＵチップ２８及び熱伝導材料４０が封止されている。電子機器１０の製造時、壁部材４２は、例えば受熱部材３２の受熱面３２ａに貼り付けた状態でＣＰＵ基板３０に接触するように組み付けられる。壁部材４２は、ＣＰＵ基板３０の表面３０ａに貼り付けた状態で受熱部材３２に接触するように組み付けてもよい。
【００２７】
壁部材４２は、受熱面３２ａと表面３０ａとの間を塞ぎつつ、熱伝導材料４０を用いたＣＰＵチップ２８の表面２８ａと受熱部材３２の受熱面３２ａとの間の密着状態を邪魔しない必要がある。このため、壁部材４２は、ある程度の柔軟性或いはクッション性を有することが好ましい。そうすると、壁部材４２は、受熱面３２ａと表面３０ａとの間隔の変動に容易に追従することができる。つまり、壁部材４２が硬質で収縮しない材質であると、例えば受熱面３２ａと表面３０ａとの間で突っ張った支柱となり、ＣＰＵチップ２８と受熱部材３２とが密着できない組付状態となる懸念がある。
【００２８】
壁部材４２は、さらに、熱伝導材料４０がポンプアウト現象によって周囲に浸み出そうとする状況下でもその形状を維持し、この浸み出しを防ぐことができる必要がある。このため、壁部材４２は、熱伝導材料４０よりも硬い材料で構成され、さらに温度上昇時には熱伝導材料４０よりも高い形状保持性能を持った材料で構成されていることが好ましい。これにより、壁部材４２は、電子機器１０の使用中に温度上昇した場合であってもその形状が維持されるため、ポンプアウト現象によって浸み出そうとする熱伝導材料４０を確実に留めておくことができる。また、壁部材４２がクッション性を有することで、受熱部材３２等の熱収縮等にも確実に追従でき、壁部材４２の封止機能が損なわれることがない。
【００２９】
本実施形態の場合、壁部材４２は、クッション性のある材料で構成されている。壁部材４２は、例えばサーマルラバー、ポンプアウトが確認されない高粘度の半固体潤滑材（グリース）、ウレタンフォーム、ゲルシート、剥離性のある弾性粘着剤等であってもよい。
サーマルラバーとしては、例えばシリコーンゴムであることが挙げられる。
半固体潤滑材としては、熱伝導材料４０を構成する半固体潤滑材よりも高い流動性と、高い耐熱性とを有するものが好ましい。
壁部材４２は、高い熱伝導性を持たない材料で構成されてもよいが、受熱部材３２と接触することから高い熱伝導性を有する材料で構成されている方が冷却性能の面で好ましい。熱伝導性の観点から特にサーマルラバーが特に好ましい。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る電子機器１０は、ＣＰＵチップ２８の表面２８ａと受熱部材３２の受熱面３２ａとの間に設けられた流動性を有する熱伝導材料４０と、熱伝導材料４０の周囲を囲むように設けられ、受熱部材３２の受熱面３２ａとＣＰＵ基板３０の表面３０ａとの間を塞ぐ壁部材４２とを備える。
【００３１】
従って、当該電子機器１０では、その使用時の内部温度の上昇等によって熱伝導材料４０がポンプアウト現象等によって周囲に浸み出すことを壁部材４２で防ぐことができる。このため、ＣＰＵチップ２８と受熱部材３２との間の熱伝導材料４０による密着状態を長期間維持することができる。その結果、当該電子機器１０は、ＣＰＵ２２の冷却性能を長期間維持することができ、ＣＰＵ２２のパフォーマンスの低下を抑制できる。また、壁部材４２が、受熱部材３２とＣＰＵ基板３０との間に介在することで、例えば受熱部材３２が熱収縮によって大きく反り変形等を生じることも抑制できる。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００３３】
上記では、壁部材４２として、矩形の外形を有するＣＰＵチップ２８の周囲を囲む矩形枠状の構成を例示した。しかしながら、壁部材４２は、ＣＰＵチップ２８の周囲を囲むと共に、受熱部材３２とＣＰＵ基板３０との間を塞ぐことができればよく、その形状は限定されない。
【００３４】
上記では、熱伝導材料４０及び壁部材４２を用いた冷却構造が、ＣＰＵ２２を冷却する構成を例示した。しかしながら、この冷却構造は、ＣＰＵ２２以外の発熱体、例えばＧＰＵ等の冷却に用いてもよい。また、壁部材４２は、１つの半導体チップだけでなく、複数の半導体チップをまとめて囲むように設けられてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  電子機器
１４  本体筐体
１８  ディスプレイ筐体
２２  ＣＰＵ
２４  電子回路基板
２６  冷却モジュール
２８  ＣＰＵチップ
２８ａ，３０ａ  表面
３０  ＣＰＵ基板
３２  受熱部材
３２ａ  受熱面
４０  熱伝導材料
４２  壁部材
【図１】
2020088273.tif 000003
【図２】
2020088273.tif 000004
【図３】
2020088273.tif 000005
【図４】
2020088273.tif 000006