(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
上記本体に内蔵される回路基板と、
上記回路基板に半田ボールを介して実装されるＣＰＵソケットと、
上記ＣＰＵソケットに実装されるＣＰＵと、
上記ＣＰＵに常時熱的に接続されるとともに上記回路基板に固定される放熱部材と、を具備し、
上記ＣＰＵソケットは、
上記半田ボールを有するベースと、
上記ベースに滑動可能に設けられるスライダーと、
上記ベースと上記スライダーとの間に前記放熱部材が固定される領域とは異なる領域に介在される弾性部材と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
上記ベースと上記スライダーとは、ほぼ四角形状に設けられ、
上記弾性部材は上記ベースと上記スライダーとの間の４角に配置されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
上記弾性部材は、上記ベースと上記スライダーとの間のほぼ中
央部に配置されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
本体と、
上記本体に内蔵される回路基板と、
上記回路基板に半田ボールを介して実装されるＣＰＵソケットと、
上記ＣＰＵソケットに実装されるＣＰＵと、
上記ＣＰＵに常時熱的に接続されるとともに上記回路基板に固定される放熱部材と、を具備し、
上記ＣＰＵソケットは、
上記半田ボールを有するベースと、
上記ベースに滑動可能に設けられるスライダーと、
上記半田ボールに電気的に接続される電極ピンと上記ＣＰＵの電極に電気的に
接続される接触部とを有するコネクタと、
上記コネクタに設けられ、上記電極ピンと上記接触部との間で、かつ前記放熱部材が固定される領域とは異なる領域に介在され、上記
電極ピンを上記接触部に対して弾性可能にする導電性の弾性部材と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の電子機器のＣＰＵ実装構造に関し、特にＣＰＵソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子機器に搭載されるＣＰＵは、動作クロック周波数が向上し、ますます高速、高性能になってきており、発熱量もますます大きいものとなってきており、ＣＰＵの性能を維持する為にはＣＰＵを冷却することが必要となっている。冷却方法として、ヒートシンク等の放熱部材をＣＰＵ上面に接続することで、ＣＰＵからの熱を放熱する方法が取られている。
【０００３】
従来のコンピュータ等の電子機器は、筐体に回路基板が内蔵され、この基板上にＣＰＵが実装されている。ＣＰＵの底面には複数の電極がマトリックス状に形成されており、回路基板にＣＰＵの電極が半田付け等により接続されている。ＣＰＵの上方にはＣＰＵにより発熱される熱を放熱する為のヒートシンクが伝熱性の良好な伝熱シート等を介して実装されている。ヒートシンクはアルミ等の熱伝導性の良好な材料により形成され、回路基板にヒートシンクを固定する為の支持部を一体形成している。ヒートシンクの支持部がネジを介して回路基板に固定されることで、ＣＰＵは回路基板とヒートシンクとの間に挟まれるように実装される。
上述したような従来の冷却モジュールにおいては、ヒートシンクはネジにより筐体、あるいは回路基板等にネジ止され、そのネジ止に係る力がそのままＣＰＵに加わるような構造となっている。また、ＣＰＵの寸法誤差、ＣＰＵの電極、例えば、半田バンプ、半田ボール等の寸法誤差による実装高さによるバラツキ、ヒートシンクの製造公差等のさまざまな寸法誤差を押えながら、さらに、ＣＰＵとヒートシンクの確実な熱接続を確保する為に、ＣＰＵには非常に大きな加重が加わっている。
【０００４】
さらに、近年のコンピュータ等の電子機器はユーザーの使用目的、好みに合わせた仕様に応じて作り分ける手法を取り入れたり、ユーザーが自由に仕様を変更することが可能となってきている。例えば、ＣＰＵに関しては、動作クロック周波数の異なるものを容易に取り替え可能なことが要求される。その為に、回路基板にＣＰＵ実装用のソケットを実装し、このソケットにＣＰＵを着脱可能に実装する方法が主流となってきている。ソケットはマトリックス状に配置された複数の半田ボールや、半田バンプ等により回路基板に半田付け実装される。更にＣＰＵは着脱を容易にする為にＰＧＡ（ＰＩＮ ＧＲＩＤ ＡＲＲＡＹ）タイプのものが採用されている。このタイプのＣＰＵは、ＣＰＵの電極として複数のピンがマトリックス状にＣＰＵ下面に配置されており、ソケットにＣＰＵのそれぞれのピンを差込実装する方式となっている。このようなＣＰＵ実装方法によりユーザーの要求を満たすことが可能となっている。
上記したソケットは通常リフロー半田付けされている。リフロー半田付けとはまず回路基板上の部品を実装する為の電極パッド上に半田ペーストを塗布し、次に高温のリフロー炉の中を通すことで半田ペーストを溶融させ半田付けさせるものである。また回路基板は両面に表面実装されており、回路基板表面へ部品（ソケット等）をリフロー半田付けし、次に回路基板の裏面に他の部品をリフロー半田付けする２ステップのリフロー半田付けにより回路基板両面への部品実装が行われる。通常回路基板は、実装する面を上面にしてリフロー炉内に入れられる。
この際、表面へのリフロー半田付けによりソケットが正常に実装されているにも関わらず、裏面へのリフロー半田付けの際、回路基板をリフロー炉内に入れた際、表面（リフロー炉内では下面）に実装されている部品を接続している半田が再度溶融される。この半田が溶融している状態において、ソケットの自重により、ソケットが回路基板から離れる方向に傾いたりしてしまう。
【０００５】
ソケットの実装において、電極の半田付け等の品質によるソケットの実装高さ、傾きに大きくバラツキが出てくる。さらにはＣＰＵのピンのソケットへの差込具合や、ＣＰＵの寸法誤差、ソケットの寸法誤差により、ＣＰＵ実装後の回路基板面からＣＰＵ上面までの高さ寸法はかなりのバラツキが出てきてしまう。
【０００６】
このような実装方法を取っているＣＰＵに上述したようなヒートシンクを接続し、回路基板にネジ止めすると、ヒートシンクを止めるネジ固定力がそのままＣＰＵあるいはソケットに加わってしまう。従って、ＣＰＵやソケットに許容量以上の加重が加わると、ＣＰＵ、ソケットそれぞれの電極の亀裂、破損、回路破壊等、回路モジュールに悪影響を及ぼすという問題を誘発してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＣＰＵソケットの実装高さのばらつきがＣＰＵの実装高さに影響を与え、さらにはＣＰＵとヒートシンク等の冷却部材との密着にもばらつきが生じてしまい、ＣＰＵから冷却部材への熱伝達効率に悪影響を与えるという問題を有していた。
【０００８】
そこで本発明においては、ＣＰＵソケットの実装高さにばらつきが生じた場合においても、ＣＰＵと冷却部材との密着性を確保し、確実な熱伝達が可能なＣＰＵ実装構造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】
上記目的を達成するために、請求項１に係る電子機器は、本体と、上記本体に内蔵される回路基板と、上記回路基板に半田ボールを介して実装されるＣＰＵソケットと、上記ＣＰＵソケットに実装されるＣＰＵと、上記ＣＰＵに常時熱的に接続されるとともに上記回路基板に固定される放熱部材と、を具備し、上記ＣＰＵソケットは、上記半田ボールを有するベースと、上記ベースに滑動可能に設けられるスライダーと、上記ベースと上記スライダーとの間に前記放熱部材が固定される領域とは異なる領域に介在される弾性部材と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る電子機器は、本体と、上記本体に内蔵される回路基板と、上記回路基板に半田ボールを介して実装されるＣＰＵソケットと、上記ＣＰＵソケットに実装されるＣＰＵと、上記ＣＰＵに常時熱的に接続されるとともに上記回路基板に固定される放熱部材と、を具備し、上記ＣＰＵソケットは、上記半田ボールを有するベースと、上記ベースに滑動可能に設けられるスライダーと、上記半田ボールに電気的に接続される電極ピンと上記ＣＰＵの電極に電気的に接続される接触部とを有するコネクタと、上記コネクタに設けられ、上記電極ピンと上記接触部との間で、かつ前記放熱部材が固定される領域とは異なる領域に介在され、上記電極ピンを上記接触部に対して弾性可能にする導電性の弾性部材と、を具備することを特徴とする。
このような構成により、ＣＰＵソケットの実装高さにばらつきが生じた場合においても、ＣＰＵと冷却部材との密着性を確保し、確実な熱伝達が可能になるという効果を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるＣＰＵ、ＣＰＵソケット、回路基板の分解斜視図である。図２は、ヒートシンク、ＣＰＵ、回路基板の斜視図である。
【００１２】
図示しないノート型コンピュータ等の電子機器には回路基板１が内蔵される。回路基板１にはマトリックス状に配置された電極パッド２が設けられている。電極パッド２上にはＣＰＵ２０を実装するためのＣＰＵソケット１０が実装される。ＣＰＵソケット１０は複数の半田ボール１２が形成されたＢＧＡタイプのソケットであり、半田ボール１２はパッド２に半田付けされる。ＣＰＵソケット１０の上面には複数の孔１１がマトリックス状に形成されている。
【００１３】
ＣＰＵ２０の基台２１の下面には複数の電極ピン２２が形成されており、ＰＧＡタイプのＣＰＵである。基台２１には素子２３が実装されており、素子２３とピン２２とは電気的に接続されている。
【００１４】
図２に示すように、ＣＰＵソケット１０を介して回路基板１上に実装されたＣＰＵ２０上に素子２３より発生する熱を放熱するためのヒートシンク４０が実装される。ヒートシンク４０と素子２３との間には熱伝導性の材料が包含された伝熱シート３０が介在される。伝熱シート３０は母材がシリコンゴム等の弾力を有する素材で形成されており、素子２３とヒートシンク４０との間を効率的に密着させることが出来る。
【００１５】
ヒートシンク４０は複数の放熱フィン４０ａおよび回路基板１にネジ固定されるための固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、４２ｄ（図示せず）が一体形成されている。固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、４２ｄは回路基板１の裏面よりネジ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにて固定されることで、素子２３からの熱が伝熱シート３０を介してヒートシンク４０に伝熱するものである。
【００１６】
図３は、ＣＰＵソケットの分解斜視図である。ＣＰＵソケット１０はベース５０およびスライダー６０の２ピース構成をとっている。ベース５０の下面には複数の半田ボール１２が設けられている。ベース５０の上面５１ａにはピンコネクタ５２が複数マトリックス状に設けられており、対応する半田ボール１２と夫々電気的に接続されている。
【００１７】
ベース５０の上面５１ａにはネジ部１３が回転可能に固定されている。ネジ部１３と上面５１ａとの間には回転体１３ａが回転可能に設けられており、この回転体１３ａの上面には一対の突起１３ｂが一体成型されている。
【００１８】
スライダー６０はベース５０の上面において、図３中矢印方向に滑動可能に取り付けられる。スライダー６０の側部には一対のガイド壁６５が形成されており、スライダー６０がベース５０に取り付けられた際、ベースの側面５１ｂに当接する。スライダー６０の本体６１の一端は本体上面より上方に突出した凸部６２が一体形成されている。凸部６２には開口６６が形成されており、スライダー６０がベース５０に合体された際、ネジ部１３は開口６６より露出される。スライダー６０の上面６１には複数のピン挿入孔６３がマトリックス状に設けられている。ＣＰＵ２０のピン２２はＣＰＵソケット１０に実装する際、ピン挿入孔６３にそれぞれ挿入される。ベース５０およびスライダー６０のほぼ中央部には夫々開口５３、６４が形成されている。
【００１９】
ベース５０に組み合わされたスライダー６０はドライバーでネジ部１３を回転させることで、ベース５０に対してスライドされる。
【００２０】
次にＣＰＵ２０をＣＰＵソケット１０に実装するときについて説明する。ＣＰＵ２０のピン２２がピン挿入孔６３に挿入されるとピン２２はベース５０に設けられたピンコネクタ５２に接続される。図４は、図３におけるＡ部分の拡大図である。ピンコネクタ５２は一対の接触端５４ａおよび５４ｂを具備している。
さらに、一体的に一対の接触部５５ａ，５５ｂが形成されている。一対の５４ａ，５４ｂおよび５５ａ，５５ｂは夫々湾曲して形成されており、ピン２２を挟み込むような形状に形成されている。ピン２２が挿入孔６３に挿入されると、ピンは図４中Ｙの位置で接触端５４ａ，５４ｂに接触される。次にネジ部１３を回転させスライダー６０を滑動させる。この滑動に伴いＣＰＵ２０も同時に滑動される。このときピン２２は図４中Ｘの位置に移動し、接触部５５ａ，５５ｂの間に移動され、ピン２２とピンコネクタ５２との接続が確実に行われる。
【００２１】
図３に示すように、ベース５０とスライダー６０との間には各４角にバネ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが介在される。
【００２２】
図５は、ＣＰＵとＣＰＵソケットとの接続状態を示す断面図である。図５に示すように、ＣＰＵソケット１０に実装されたＣＰＵ２０のピン２２はピンコネクタ５２を介して半田バンプ１２に電気的に接続される。ベース５０とスライダー６０との間にはバネ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが介在され、ベース５０に対してスライダー６０は上下に移動可能な構成となっている。
【００２３】
図６は、ＣＰＵ、ＣＰＵソケット、ヒートシンクの実装状態を示す断面図である。ＣＰＵソケット１０およびＣＰＵ２０を回路基板１に実装する。このときＣＰＵソケット１０は図６に示すようにベース５０と回路基板１との間隙がＬ１およびＬ２となるように実装高さが水平でない場合を示している。この場合間隙Ｌ２が間隙Ｌ１になるように実装されてしまったことを想定する。従ってベース５０は回路基板に対して傾いて実装されている。ＣＰＵ２０の素子２３上には伝熱シート３０が貼り付けられ、伝熱シート３０の上方よりヒートシンク４０が回路基板１に実装され、ネジ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを介してヒートシンク４０の固定部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、４２ｄがネジ止めされている。ヒートシンク４０は回路基板１とほぼ平行に実装される。ＣＰＵ２０およびスライダー６０は、ベース５０との間のバネ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介して、伝熱シート３０を介してヒートシンク４０および回路基板１とほぼ並行な姿勢を保つようになる。すなわち、ベース５０は回路基板１、ヒートシンク４０に対して傾いて実装されるが、バネ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの伸縮によりベース５０の傾きを吸収し、スライダー６０およびＣＰＵ２０を回路基板１およびヒートシンク４０とほぼ平行な姿勢を保つように機能するものである。バネ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄがＣＰＵソケット２０の４角の設けられることで、ベース５０の傾き具合に応じてスライダー６０をベース５０に対して自由に傾けることが可能である。
【００２４】
上記のような第１の実施の形態においては、ＣＰＵソケット１０が傾いて実装されたとしても、ＣＰＵ２０をヒートシンク４０および回路基板１とほぼ平行な姿勢に保つことが可能となり、伝熱シート３０を介してＣＰＵ２０とヒートシンク４０との確実な密着を確保することが可能である。
【００２５】
図７は、第２の実施の形態にかかるＣＰＵソケットの分解斜視図である。図８は、第２の実施の形態にかかるＣＰＵ、ＣＰＵソケットの接続状態を示す断面図である。図７に示すように、第２の実施の形態で示すＣＰＵソケットのベース９０およびスライダー８０は、第１の実施の形態で説明したベース５０およびスライダー６０に夫々設けられた開口５３、６４が無い状態であり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。ベース９０の中央部９２はピンコネクタが設けられない平らな板状に形成されており、スライダー８０の中央部８２もピン挿入孔の形成されない平らな板状に形成されている。第２の実施の形態では、ベース９０の中央部９２とスライダー８０の中央部８２との間にバネ１００が設けられる。
第１の実施の形態と同様に、バネ１００がＣＰＵソケットベース９０とスライダー８０とのほぼ中央部分に存在することで、ベース９０の傾き具合に応じてスライダー８０をベース９０に対してほぼ３６０°自由に傾けることが可能である。
【００２６】
上記のような第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵソケットが傾いて実装されたとしても、ＣＰＵをヒートシンクおよび回路基板とほぼ平行な姿勢に保つことが可能となり、伝熱シートを介してＣＰＵとヒートシンクとの確実な密着を確保することが可能である。
【００２７】
図９は、第３の実施の形態を示すＣＰＵ、ＣＰＵソケットの接続状態を示す断面図である。図１０は、図９におけるＢ部分の拡大図である。ベース５０およびスライダー６０の構成は第１の実施の形態と同様であるため、第３の実施の形態におけるＣＰＵソケットは第１の実施の形態におけるＣＰＵソケット１０と同一符号を使用して説明する。
【００２８】
ベース５０に第１の実施の形態と同様に複数のピンコネクタ５２がマトリックス状に配置されている。図１０に示すように、ピンコネクタ５２にはＣＰＵ２１のピン２２が接続されている。ピンコネクタ５２からは下方に延長する延長部５２ａが設けられている。ベース５０には複数の半田ボール１２が設けられており、半田ボールは電極ピン５７に接続されている。電極ピン５７と延長部５２ａとの間にはバネ１１０が介在されている。すなわち、電極ピン５７はピンコネクタ５２に対して伸縮自在に形成される。
第３の実施の形態と同様に、バネ１１０が各ピンコネクタ５２の下方に配置されることで、半田ボール１２の高さ寸法のばらつきに応じて、そのばらつきを吸収することが可能となる。
したがってＣＰＵソケット、ＣＰＵを回路基板、ヒートシンクとほぼ平行な姿勢に保つことが可能となり、伝熱シートを介してＣＰＵとヒートシンクとの確実な密着を確保することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した発明によれば、ＣＰＵソケットの実装高さにばらつきが生じた場合においても、ＣＰＵと冷却部材との密着性を確保し、確実な熱伝達が可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるＣＰＵ、ＣＰＵソケット、回路基板の分解斜視図。
【図２】ヒートシンク、ＣＰＵ、回路基板の斜視図。
【図３】ＣＰＵソケットの分解斜視図。
【図４】図３におけるＡ部分の拡大図。
【図５】ＣＰＵとＣＰＵソケットとを接続状態を示す断面図。
【図６】ＣＰＵ、ＣＰＵソケット、ヒートシンクの実装状態を示す断面図。
【図７】第２の実施の形態にかかるＣＰＵソケットの分解斜視図。
【図８】第２の実施の形態にかかるＣＰＵ、ＣＰＵソケットの接続状態を示す断面図。
【図９】第３の実施の形態を示すＣＰＵ、ＣＰＵソケットの接続状態を示す断面図。
【図１０】図９におけるＢ部分の拡大図。
【符号の説明】
１・・・回路基板、２・・・電極パッド、１０・・・ＣＰＵソケット、１２・・・半田ボール、１１・・・孔、２０・・・ＣＰＵ、２１・・・基台、２２・・・電極ピン、２３・・・素子、３０・・・伝熱シート、４０・・・ヒートシンク、４０ａ・・・放熱フィン、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、４２ｄ・・・固定部、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ・・・ネジ、５０、９０・・・ベース、６０、８０・・・スライダー、５２・・・ピンコネクタ、６３・・・ピン挿入孔、５３，６４・・・開口、５４ａ、５４ｂ・・・接触端、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ・・・バネ、８２、９２・・・中央部、１００，１１０・・・バネ
【図１】
0003836368.tif 000002
【図２】
0003836368.tif 000003
【図３】
0003836368.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003836368.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003836368.tif 000008
【図８】
0003836368.tif 000009
【図９】
0003836368.tif 000010
【図１０】
0003836368.tif 000011