(57)【要約】【課題】              集積回路の伝熱を最大限に考慮した構造にて、集積回路から放熱部材への伝熱を有効に行うことができる集積回路の冷却構造を提供すること。【解決手段】          基板１０に実装された集積回路２０の実装面と反対側の面と接触するとともに、集積回路２０から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材３０と、伝熱経路部材３０と係合するとともに、集積回路２０の両側端面を把持し、集積回路２０の実装面に引っ掛かる把持具４０と、伝熱経路部材３０に取り付けられるヒートシンク５０と、を備える。【選択図】            図２
2005167067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触するとともに、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、
前記伝熱経路部材と係合するとともに、前記集積回路の両側端面を把持し、前記集積回路の実装面に引っ掛かる把持具と、
前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクと、
を備えることを特徴とする集積回路の冷却構造。
【請求項２】
基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触する平板部を有するとともに、前記平板部の中央近傍に円柱状部を有し、前記円柱状部の外周面におねじ部を有し、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、
外周側に複数の歯を有するとともに、内周側に前記伝熱経路部材のおねじ部に螺合するめねじ部を有する外歯車と、
一面に前記外歯車とかみ合う複数の歯が形成された棒状部を有するとともに、一方の先端部に集積回路の側端面及び実装面に引っかかる爪部を有する第１のラックと、
前記第１のラックと対向して配されるとともに、一面に前記外歯車とかみ合う複数の歯が形成された棒状部を有するとともに、一方の先端部に集積回路の側端面及び実装面に引っかかる爪部を有する第２のラックと、
前記外歯車、前記第１のラック及び前記第２のラックを一体にまとめるとともに、前記第１のラック及び前記第２のラックをスライド可能に収容する門状のケースと、
前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクと、
を備え、
前記第１のラックの爪部と前記第２のラックの爪部によって前記集積回路の両側端面が把持されるように構成されることを特徴とする集積回路の冷却構造。
【請求項３】
基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触する平板部を有するとともに、前記平板部の中央近傍に円柱状部を有し、前記平板部の所定の位置に２つの突起を有し、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、
板状であって、一方の先端部に前記集積回路の側端部及び実装面に引っ掛けるための折曲部を有し、前記伝熱経路部材の一方の突起部が挿通して案内される開口部を有し、所定の位置に突起部を有する第１の引掛部材と、
板状であって、一方の先端部に前記集積回路の側端部及び実装面に引っ掛けるための折曲部を有し、前記伝熱経路部材の他方の突起部が挿通して案内される開口部を有し、所定の位置に突起部を有する第２の引掛部材と、
前記伝熱経路部材の一方の突起部と前記第１の引掛部材の突起部に引っ掛かる第１のバネと、
前記伝熱経路部材の他方の突起部と前記第２の引掛部材の突起部に引っ掛かる第２のバネと、
前記第１の引掛部材及び前記第２の引掛部材を前記伝熱経路部材の平板部に押し付けるようにして前記伝熱経路部材に取付けられる金具と、
前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクと、
を備え、
前記第１の引掛部材の折曲部と前記第２の引掛部材の折曲部によって前記集積回路の両側端面が把持されるように構成されることを特徴とする集積回路の冷却構造。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、前記伝熱経路部材に取り付けられる平板部を有するとともに、前記平板部の基板側の面にフィンを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の集積回路の冷却構造。
【請求項５】
前記ヒートシンクの平板部は、前記集積回路の片側全面より大きく前記基板の片側全面より小さい領域を覆うように構成されることを特徴とする請求項４記載の集積回路の冷却構造。
【請求項６】
前記ヒートシンクは、ネジ穴を有し、
前記伝熱経路部材は、めねじ部を有し、
前記ヒートシンクは、ネジを前記ネジ穴に通して前記伝熱経路部材のめねじ部に締め込むことによって取付けられるように構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の集積回路の冷却構造。
【請求項７】
基板と、
前記基板に実装された集積回路と、
請求項１乃至４のいずれか一に記載の集積回路の冷却構造と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高発熱の集積回路の冷却構造、及び電子装置に関し、特に、集積回路から放熱部材への伝熱を向上させることができる集積回路の冷却構造、及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の集積回路の冷却構造には、電子回路パッケージの裏面に、表面実装部品の実装位置に対向し、かつ、その占有面積よりも大きいベタパターンを取り付けた構造がある（特許文献１参照）。この構造によれば、ヒートシンクを不要にし、放熱効率が向上するというものである。
【０００３】
【特許文献１】実開平５−３６８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、高性能情報処理装置においては、その処理速度を高めるために高集積度化、高電力化による動作速度の向上、あるいは実装の高密度化による信号の伝版遅延速度の縮小が図られており、結果として発生熱量、発熱密度の増大を招いており、ベタパターンとヒートシンクの併用では放熱しきれなくなってきている。
【０００５】
また、装置が高密度実装の場合、冷却構造を設けることができる領域が限られてきており、集積回路の放熱が困難になってきている。
【０００６】
さらに、従来の冷却構造では、集積回路の伝熱経路が限られてきているため、効率のよい伝熱ができているとはいえなかった。
【０００７】
本発明の目的は、集積回路の伝熱を最大限に考慮した構造にて、集積回路から放熱部材への伝熱を有効に行うことができる集積回路の冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点においては、集積回路の冷却構造であって、基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触するとともに、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、前記伝熱経路部材と係合するとともに、前記集積回路の両側端面を把持し、前記集積回路の実装面に引っ掛かる把持具と、を備えることを特徴とする。そして、前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクを備える。
【０００９】
本発明の第２の視点においては、集積回路の冷却構造であって、基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触する平板部を有するとともに、前記平板部の中央近傍に円柱状部を有し、前記円柱状部の外周面におねじ部を有し、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、外周側に複数の歯を有するとともに、内周側に前記伝熱経路部材のおねじ部に螺合するめねじ部を有する外歯車と、一面に前記外歯車とかみ合う複数の歯が形成された棒状部を有するとともに、一方の先端部に集積回路の側端面及び実装面に引っかかる爪部を有する第１のラックと、前記第１のラックと対向して配されるとともに、一面に前記外歯車とかみ合う複数の歯が形成された棒状部を有するとともに、一方の先端部に集積回路の側端面及び実装面に引っかかる爪部を有する第２のラックと、前記外歯車、前記第１のラック及び前記第２のラックを一体にまとめるとともに、前記第１のラック及び前記第２のラックをスライド可能に収容する門状のケースと、前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクと、を備え、前記第１のラックの爪部と前記第２のラックの爪部によって前記集積回路の両側端面が把持されるように構成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の視点においては、集積回路の冷却構造であって、基板に実装された集積回路の実装面と反対側の面と接触する平板部を有するとともに、前記平板部の中央近傍に円柱状部を有し、前記平板部の所定の位置に２つの突起を有し、前記集積回路から発生した熱の伝達経路となる伝熱経路部材と、板状であって、一方の先端部に前記集積回路の側端部及び実装面に引っ掛けるための折曲部を有し、前記伝熱経路部材の一方の突起部が挿通して案内される開口部を有し、所定の位置に突起部を有する第１の引掛部材と、板状であって、一方の先端部に前記集積回路の側端部及び実装面に引っ掛けるための折曲部を有し、前記伝熱経路部材の他方の突起部が挿通して案内される開口部を有し、所定の位置に突起部を有する第２の引掛部材と、前記伝熱経路部材の一方の突起部と前記第１の引掛部材の突起部に引っ掛かる第１のバネと、前記伝熱経路部材の他方の突起部と前記第２の引掛部材の突起部に引っ掛かる第２のバネと、前記第１の引掛部材及び前記第２の引掛部材を前記伝熱経路部材の平板部に押し付けるようにして前記伝熱経路部材に取付けられる金具と、前記伝熱経路部材に取り付けられるヒートシンクと、を備え、前記第１の引掛部材の折曲部と前記第２の引掛部材の折曲部によって前記集積回路の両側端面が把持されるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の前記集積回路の冷却構造において、前記ヒートシンクは、前記伝熱経路部材に取り付けられる平板部を有するとともに、前記平板部の基板側の面にフィンを有することが好ましい。
【００１２】
本発明の前記集積回路の冷却構造において、前記ヒートシンクの平板部は、前記集積回路の片側全面より大きく前記基板の片側全面より小さい領域を覆うように構成されることが好ましい。
【００１３】
本発明の前記集積回路の冷却構造において、前記ヒートシンクは、ネジ穴を有し、前記伝熱経路部材は、めねじ部を有し、前記ヒートシンクは、ネジを前記ネジ穴に通して前記伝熱経路部材のめねじ部に締め込むことによって取付けられるように構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明の第４の視点において、電子装置であって、基板と、前記基板に実装された集積回路と、前記集積回路の冷却構造と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明（請求項１〜７）によれば、集積回路の両側端面を把持することにより、伝熱経路部材と集積回路との接触を確実にすることができ、集積回路からヒートシンクへの伝熱を向上させることができる。その結果、集積回路の表面温度を効率よく下げることができる。
【００１６】
本発明（請求項１〜７）によれば、集積回路の両側端面を把持することにより、伝熱経路部材の取付のバラツキを抑えることができる。
【００１７】
本発明（請求項４）によれば、ヒートシンクのフィンを基板側に配することによって、放熱面積を大きくとることができる。
【００１８】
本発明（請求項５）によれば、ヒートシンクの平板部を基板の片側を全面的を覆うように構成することで、ユニット上の実装領域が限られている場合にも有効に放熱を行うことができる。
【００１９】
本発明（請求項６）によれば、ネジを締め付ける等の簡単な作業のみで組み込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造の構成を模式的に示した斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した分解斜視図である。図３は、本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造の主要部を模式的に示した拡大分解斜視図である。図４は、本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した部分断面図である。
【００２１】
この集積回路の冷却構造では、基板１０、集積回路２０、伝熱経路部材３０、把持具４０、ヒートシンク５０、ネジ６０を有する。
【００２２】
基板１０は、プリント配線板等の基板であり、この基板１０上に１又は複数の集積回路２０が表面実装（フリップチップ実装、ベアチップ実装等）されている。
【００２３】
集積回路２０は、発熱性を有する各種集積回路を対象とし、ケース入りの集積回路をも含むものとする。集積回路２０として、例えば、基地局通信機システムに用いられるユニット実装の高発熱デバイスを用いることができる。集積回路２０は、はんだバンプ２０ａを介して基板１０上に表面実装される。
【００２４】
伝熱経路部材３０は、集積回路２０から発生した熱をヒートシンク５０に伝える部材であり、金属等の熱伝導性材料よりなるスタッドを用いることができる。伝熱経路部材３０は、集積回路２０上に配設されるとともに、集積回路２０側に円形の平板部３０ａを有する円柱状の部品であり、円柱状部３０ｂの外周側には外歯車４１と螺合するおねじ部３０ｃが形成されており、円柱状部３０ｂの内周側にはネジ６０と螺合するめねじ部３０ｄが形成されている。なお、伝熱経路部材３０と集積回路２０の密着性を高めるために、伝熱経路部材３０と集積回路２０の間に熱伝導性シ−ト、コンパンドなどの伝熱部材が介在するようにしてもよい。
【００２５】
把持具４０は、集積回路２０を把持若しくは挟持する部材（手段）であり、集積回路２０から発生した熱をヒートシンク５０に伝える伝熱経路にもなる。把持具４０は、伝熱経路部材３０と係合する。把持具４０は、外歯車４１、ラック４２Ａ、４２Ｂ、ケース４３を有する。
【００２６】
外歯車４１は、外周側にラック４２Ａ、４２Ｂとかみ合う歯４１ａが形成された部品であり、内周側に伝熱経路部材３０のおねじ部３０ｃと螺合するめねじ部４１ｂが形成されている。外歯車４１を回転させ伝熱経路部材３０に締め付けることによって、ラック４２Ａ、４２Ｂによって集積回路２０が把持若しくは挟持され、伝熱経路部材３０と集積回路２０との接触を確実にすることができる。
【００２７】
ラック４２Ａ、４２Ｂは、棒状の部品であり、一方の先端部に集積回路２０の側端部に引っ掛けるための爪部４２ｃを有し、一面に外歯車４１の歯４１ａとかみ合う歯４２ｄが形成されている。ラック４２Ａとラック４２Ｂとは、それぞれの爪部４２ｃが反対側になるように配されるとともに、歯４２ｄが互いに対向するようにして配される。ラック４２Ａとラック４２Ｂは、ケース４３内に配され、外歯車４１の回動によって互いに反対方向にスライドする。外歯車４１、ラック４２Ａ、４２Ｂ、ケース４３を金属等の熱伝導性材料よりなるものにすれば（伝熱経路部材３０はもともと熱伝導性材料）、このラック４２Ａ、４２Ｂによって、集積回路２０の側端部からの熱を、外歯車４１及び伝熱経路部材３０、又はケース４３を介してヒートシンク５０に伝熱させることができる。
【００２８】
ケース４３は、外歯車４１、ラック４２Ａ、４２Ｂを一体にまとめるとともに、ラック４２Ａ、４２Ｂをスライド可能に収容する門状の部品である。ケース４３は、伝熱経路部材３０のめねじ部３０ｄと対応する位置にネジ６０が挿通するための穴４３ａを有する。
【００２９】
ヒートシンク５０は、集積回路２０の放熱部品であり、表面積を拡大して冷媒である空気との熱交換を効率よくするため、空気の流速を妨げずに表面積を拡大するように形成されたフィン５０ａを有する。フィン５０ａは、平板部５０ｂの基板側の面に、集積回路２０と抵触しない領域にプレート状、或いはピン状に配設されている。ヒートシンク５０は、伝熱経路部材３０のめねじ部３０ｄと対応する位置にネジ６０が挿通するための穴５０ｃを有する。
【００３０】
ネジ６０は、ヒートシンク５０の穴５０ｃ、及びケース４３の穴４３ａを挿通して伝熱経路部材３０のめねじ部３０ｄと螺合するおねじ部である。ネジ６０を締め付けることで、ネジ６０のつばによってヒートシンク５０が押さえられ、外歯車４１、ラック４２Ａ、４２Ｂ、ケース４３、及びヒートシンク５０が固定される。
【００３１】
次に、実施形態１の動作について図面を用いて説明する。図４を参照すると、集積回路２０から発生した熱は、矢印が示すように、伝熱経路部材３０を介してヒートシンク５０に流れ、ヒートシンク５０のフィン５０ａや平板部５０ｂから放熱される。ヒートシンク５０から放出された熱は、強制空冷風７０（図１参照）によって外部に送り出される。これによって、集積回路２０の温度が低下する。
【００３２】
次に、本発明の実施形態２について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した分解斜視図である。図６は、本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造の主要部を模式的に示した拡大分解斜視図である。図７は、本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した部分断面図である。
【００３３】
実施形態２に係る集積回路の冷却構造では、伝熱経路部材及び把持具について、実施形態１に係る集積回路の冷却構造と異なる。基板１０、集積回路２０、ヒートシンク５０、ネジ６０については、両実施形態ともに共通する。
【００３４】
伝熱経路部材８０は、集積回路２０から発生した熱をヒートシンク５０に伝える部材であり、金属等の熱伝導性材料よりなるスタッドを用いることができる。伝熱経路部材８０は、集積回路２０上に配設されるとともに、集積回路２０側に平板部８０ａを有し、平板部８０ａの中央近傍に円柱状部８０ｂを有する部品である。円柱状部８０ｂの外周側には、金具９１が圧入されたり、あるいは金具９１と螺合したりして、金具が取付けられる。円柱状部８０ｂの内周側には、ネジ６０と螺合するめねじ部８０ｃが形成されている。平板部８０ａは、所定の位置に、バネの一端を引掛けるための２つの突起部８０ｄ、８０ｅを有する。突起部８０ｄ、８０ｅは、平板部８０ａをヒートシンク５０側に切り起こしたものとすることができる。なお、伝熱経路部材８０と集積回路２０の密着性を高めるために、伝熱経路部材８０と集積回路２０の間に熱伝導性シ−ト、コンパンドなどの伝熱部材が介在するようにしてもよい。
【００３５】
把持具９０は、集積回路２０を把持若しくは挟持する手段であり、集積回路２０から発生した熱をヒートシンク５０に伝える伝熱経路にもなる。把持具９０は、金具９１、引掛部材９２Ａ、９２Ｂ、バネ９３Ａ、９３Ｂを有する。
【００３６】
金具９１は、伝熱経路部材８０に取付けられることによって、引掛部材９２Ａ、９２Ｂを伝熱経路部材８０の平板部８０ａとの間に挟み込んで、引掛部材９２Ａ、９２Ｂを固定する金具である。金具９１は、伝熱経路部材８０の円柱状部８０ｂに圧入されたり、あるいは伝熱経路部材８０の円柱状部８０ｂと螺合したりすることによって、伝熱経路部材８０に取付けられる。
【００３７】
引掛部材９２Ａ、９２Ｂは、板状の部品であり、一方の先端部に集積回路２０の側端部及び実装面に引っ掛けるための折曲部９２ｃを有する。引掛部材９２Ａは、伝熱経路部材８０の突起部８０ｄが挿通して案内される開口部９２ｄを有する。引掛部材９２Ｂは、伝熱経路部材８０の突起部８０ｅが挿通して案内される開口部９２ｅを有する。引掛部材９２Ａ、９２Ｂは、それぞれ所定の位置にバネの一端を引掛けるための突起部９２ｆを有する。引掛部材９２Ａと引掛部材９２Ｂとは、それぞれの折曲部９２ｃが反対側になるように配されるとともに、開口部９２ｄと開口部９２ｅが反対側になるように配される。引掛部材９２Ａと引掛部材９２Ｂは、それぞれバネ９３Ａ、９３Ｂの付勢によって作用し合って、集積回路２０を把持若しくは挟持する。この引掛部材９２Ａ、９２Ｂによって、集積回路２０の側端部からの熱を、伝熱経路部材８０を介してヒートシンク５０に伝熱させることができる。
【００３８】
バネ９３Ａ、９３Ｂは、それぞれ引掛部材９２Ａ、９２Ｂの折曲部９２ｃを伝熱経路部材８０の平板部８０ａに引き寄せるためのコイルスプリングである。バネ９３Ａは、両端で引掛部材９２Ａの突起部９２ｆと伝熱経路部材８０の突起部８０ｄに引っ掛かる。バネ９３Ｂは、両端で引掛部材９２Ｂの突起部９２ｆと伝熱経路部材８０の突起部８０ｅに引っ掛かる。
【００３９】
実施形態２によれば、バネ圧にて伝熱経路部材８０と集積回路２０の係合を確実にすることができる。また、引掛部材９２Ａ、９２Ｂの端面を集積回路２０の端部から飛び出た構成となっているので、指にて押す動作をすることで集積回路２０からの着脱が容易である。さらに、集積回路２０の側端部からの熱を、引掛部材９２Ａ、９２Ｂを介して、伝熱経路部材８０、ヒートシンク５０に伝熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造の主要部を模式的に示した拡大分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した分解斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造の主要部を模式的に示した拡大分解斜視図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る集積回路の冷却構造を模式的に示した部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  基板
２０  集積回路
２０ａ  はんだバンプ
３０  伝熱経路部材（スタッド）
３０ａ  平板部
３０ｂ  円柱状部
３０ｃ  おねじ部
３０ｄ  めねじ部
４０  把持具
４１  外歯車
４１ａ  歯
４１ｂ  めねじ部
４２Ａ、４２Ｂ  ラック
４２ｃ  爪部
４２ｄ  歯
４３  ケース
４３ａ  穴
５０  ヒートシンク
５０ａ  フィン
５０ｂ  平板部
５０ｃ  穴
６０  ネジ
７０  強制空冷風
８０  伝熱経路部材（スタッド）
８０ａ  平板部
８０ｂ  円柱状部
８０ｃ  めねじ部
８０ｄ、８０ｅ  突起部
９０  把持具
９１  金具
９２Ａ、９２Ｂ  引掛部材
９２ｃ  折曲部
９２ｄ、９２ｅ  開口部
９２ｆ  突起部
９３Ａ、９３Ｂ  バネ
【図１】
2005167067.tif 000003
【図２】
2005167067.tif 000004
【図３】
2005167067.tif 000005
【図４】
2005167067.tif 000006
【図５】
2005167067.tif 000007
【図６】
2005167067.tif 000008
【図７】
2005167067.tif 000009