JP2001057490A

JP2001057490A - 回路部品の冷却装置および電子機器

Info

Publication number: JP2001057490A
Application number: JP11230701A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakajima; 雄二中島; Moriya Giho; 守哉宜保
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Personal Computer System Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Sord Computer Corp
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2001-02-27
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: JP4270667B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、回路部品の熱を効率良くヒートシン
クに逃すことができる冷却装置の提供を目的とする。【解決手段】冷却装置25は、発熱する半導体パッケー
ジ18に熱的に接続されたヒートシンク26を有している。
ヒートシンクは、半導体パッケージに近づいたり遠ざか
る方向に移動可能に浮動的に設置された受熱ブロック29
を有し、この受熱ブロックは、常に圧縮コイルばね50介
して半導体パッケージに近づく方向に付勢されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
のような回路部品の放熱を促進させる冷却装置、および
この冷却装置を搭載した電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブック形のポータブルコンピュータや移
動体情報機器に代表される携帯形の電子機器は、文字、
音声および画像のような多用のマルチメディア情報を処
理するためのＭＰＵ：microprocessing unitを備えてい
る。この種のＭＰＵは、処理速度の高速化や多機能化に
伴って消費電力が増加の一途を辿り、それ故、動作中の
発熱量もこれに比例して急速に増大する傾向にある。

【０００３】そのため、発熱量の大きなＭＰＵをポータ
ブルコンピュータの筐体に収容するに当っては、この筐
体の内部でのＭＰＵの放熱性を高める必要があり、それ
故、ヒートシンクや電動式のファンユニットのようなＭ
ＰＵ専用の冷却手段が必要不可欠な存在となりつつあ
る。

【０００４】従来のヒートシンクは、アルミニウム合金
のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成されてい
る。ヒートシンクは、ＭＰＵが実装された回路基板にリ
ジッドに固定されており、このヒートシンクの受熱部に
ＭＰＵが熱的に接続されている。この際、ヒートシンク
の受熱部とＭＰＵとの間に隙間が素材すると、この隙間
がＭＰＵから受熱部への熱伝達を妨げる一種の断熱層と
なるので、従来では、受熱部とＭＰＵとの間に熱伝導性
のグリスを充填したり、あるいは熱伝導性を有するゴム
製の伝熱シートを介在させることで、受熱部とＭＰＵと
の密着性を高めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パーソナル
コンピュータ用のＭＰＵとしては、一般に半導体パッケ
ージが用いられている。この種の半導体パッケージは、
回路基板に実装した状態において、この回路基板に対す
る実装高さが±０．２５mmの範囲でばらつくことがあり
得る。また、ヒートシンクにしても金属材料の射出成形
品にて構成されているので、その受熱部を含む各部に寸
法公差が生じることがあり、このヒートシンクを回路基
板に取り付けた状態において、受熱部から回路基板まで
の寸法にばらつきが生じることがあり得る。

【０００６】このため、従来では、ＭＰＵと受熱部との
間に伝熱シートを介在させるに当り、この伝熱シートの
厚みを寸法公差等によって生じる隙間の最大値を上回る
ような値に設定し、この肉厚な伝熱シートをＭＰＵと受
熱部との間で弾性変形させることにより、ＭＰＵの実装
高さのばらつきやヒートシンクの寸法公差を吸収してい
る。

【０００７】ところが、伝熱シートのような柔軟なゴム
状弾性体は、一般的に密度が小さく、金属材料に比べて
熱伝導性能が低いので、肉厚な伝熱シートを用いてＭＰ
Ｕの実装高さのばらつきやヒートシンクの寸法公差を吸
収する従来の構成では、この伝熱シートの存在によって
逆にＭＰＵから受熱部への熱伝導が妨げられる虞があり
得る。

【０００８】このため、ＭＰＵにヒートシンクを熱的に
接続したにも拘わらず、所望の冷却効果を充分に発揮さ
せることができなくなり、この点において一歩改善の余
地が残されている。

【０００９】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、回路部品と受熱ブロックとの密着性を高
めて、回路部品の熱を効率良く放出することができる冷
却装置および電子機器を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る冷却装置は、発熱する回路部品に熱的
に接続されたヒートシンクを備えている。そして、この
ヒートシンクは、上記回路部品に近づいたり遠ざかる方
向に移動可能に浮動的に設置された受熱ブロックを有
し、この受熱ブロックは、常に弾性体を介して上記回路
部品に近づく方向に付勢されていることを特徴としてい
る。

【００１１】また、本発明に係る電子機器は、筐体と；
この筐体の内部に収容された発熱する回路部品と；上記
筐体の内部に収容され、上記回路部品に熱的に接続され
たヒートシンクと；を具備している。そして、上記ヒー
トシンクは、上記回路部品に近づいたり遠ざかる方向に
移動可能に浮動的に設置された受熱ブロックを有し、こ
の受熱ブロックは、常に弾性体を介して上記回路部品に
近づく方向に付勢されていることを特徴としている。

【００１２】このような構成よれば、ヒートシンクの受
熱ブロックは、回路部品に対し浮動的に設置されている
ので、回路部品の実装高さにばらつきが生じたり、ある
いは受熱ブロックに寸法公差が生じたとしても、この受
熱ブロックが移動することで実装高さのばらつきや寸法
公差分を吸収する。

【００１３】しかも、受熱ブロックは、常に回路部品に
押し付けようとする力を受けるので、これら受熱ブロッ
クと回路部品との密着性が良好となる。このため、受熱
ブロックと回路部品との間に伝熱シートを介在させるに
しても、この伝熱シートに実装高さのばらつきや寸法公
差を吸収する機能を付加する必要はなく、この伝熱シー
トを必要最小限度まで薄くすることができる。

【００１４】したがって、回路部品が発熱した場合に、
この回路部品の熱を効率良く受熱ブロックに伝えること
ができ、回路部品の冷却効率を高めることができる。

【００１５】上記目的を達成するため、本発明に係る冷
却装置は、発熱する回路部品に熱的に接続された受熱ブ
ロックと、この受熱ブロックを上記回路部品に近づいた
り遠ざかる方向に移動可能に浮動的に支持するベース
と、上記受熱ブロックを回路部品に近づく方向に付勢す
る弾性体と、を有するヒートシンクと；このヒートシン
クのベースに設置され、上記受熱ブロックに冷却風を導
くファンユニットと；を備えていることを特徴としてい
る。

【００１６】このような構成によれば、ヒートシンクの
受熱ブロックは、回路部品に対し浮動的に設置されてい
るので、回路部品の実装高さにばらつきが生じたり、あ
るいは受熱ブロックに寸法公差が生じたとしても、この
受熱ブロックが移動することで実装高さのばらつきや寸
法公差分を吸収する。

【００１７】しかも、受熱ブロックは、常に回路部品に
押し付けようとする力を受けるので、これら受熱ブロッ
クと回路部品との密着性が良好となる。このため、受熱
ブロックと回路部品との間に伝熱シートを介在させるに
しても、この伝熱シートに実装高さのばらつきや寸法公
差を吸収する機能を付加する必要はなく、この伝熱シー
トを必要最小限度まで薄くすることができる。したがっ
て、回路部品が発熱した場合に、この回路部品の熱を効
率良く受熱ブロックに伝えることができる。

【００１８】そして、ベースに設置されたファンユニッ
トが駆動されると、回路部品の熱が充分に伝えられた受
熱ブロックに冷却風が導かれる。このため、受熱ブロッ
クを空気を媒体とする強制対流によって直接冷却するこ
とができ、受熱ブロックに伝えられた回路部品の熱を効
率良くヒートシンクの外方に放出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態を
ポータブルコンピュータに適用した図１ないし図８にも
とづいて説明する。

【００２０】図１は、電子機器としてのブック形のポー
タブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコン
ピュータ１は、コンピュータ本体２と、このコンピュー
タ本体２に支持されたディスプレイユニット３とを備え
ている。

【００２１】コンピュータ本体２は、筐体４を有してい
る。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、左右の側壁４ｃお
よび前壁４ｄを有する偏平な箱状をなしており、その左
側の側壁４ｃの後端部に排気口５が開口されている。

【００２２】筐体４の上壁４ｂは、パームレスト６とキ
ーボード装着口７とを有している。パームレスト６は、
上壁４ｂの前半部において筐体４の幅方向に沿って延び
ている。キーボード装着口７は、パームレスト６の後方
に位置されており、このキーボード装着口７にキーボー
ド８が取り付けられている。

【００２３】筐体４の上壁４ｂは、上向きに突出する一
対のディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂを有している。
ディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂは、上壁４ｂの後端
部において筐体４の幅方向に互いに離間して配置されて
いる。

【００２４】ディスプレイユニット３は、偏平な箱状の
ディスプレイハウジング１１と、このディスプレイハウ
ジング１１に収容された液晶表示装置１２とを有してい
る。ディスプレイハウジング１１は、表示用開口部１３
が形成された前面を有し、この表示用開口部１３を通じ
て液晶表示装置１２の表示画面１２ａが外方に露出され
ている。

【００２５】ディスプレイハウジング１１は、脚部１４
を有している。脚部１４は、ディスプレイ支持部１０
ａ，１０ｂの間に介在されているとともに、図示しない
ヒンジ装置を介して筐体４に回動可能に支持されてい
る。このため、ディスプレイユニット３は、パームレス
ト６やキーボード８を上方から覆うように倒される閉じ
位置と、パームレスト６、キーボード８および表示画面
１２ａを露出させる開き位置とに亘って回動し得るよう
になっている。

【００２６】図２や図７に示すように、筐体４の内部に
は回路基板１６が収容されている。回路基板１６は、筐
体４の底壁４ａにねじ止めされて、この底壁４ａと平行
に配置されている。回路基板１６は、第１の面としての
上面１６ａと、第２の面としての下面１６ｂとを有して
いる。この回路基板１６の上面１６ａの後端部には、回
路部品としてのBGA形の半導体パッケージ１８が実装さ
れている。

【００２７】半導体パッケージ１８は、マトリクス状に
並べられた多数の半田ボール１９を有するベース基板２
０と、このベース基板２０に実装されたＩＣチップ２１
とを有している。ＩＣチップ２１は、文字、音声および
画像のような多用のマルチメディア情報を処理するた
め、動作中の消費電力が大きくなっており、それに伴い
ＩＣチップ２１の放熱量も冷却を必要とする程に大きな
ものとなっている。そして、この半導体パッケージ１８
は、上記半田ボール１９を介して回路基板１６の上面１
６ａに直接半田付けされており、上記筐体４の後端左側
部に位置されている。

【００２８】回路基板１６の上面１６ａには、半導体パ
ッケージ１８の冷却を促進させるための冷却装置２５が
取り付けられている。冷却装置２５は、図３や図４に見
られるように、ヒートシンク２６と、電動式のファンユ
ニット２７とを備えている。

【００２９】ヒートシンク２６は、例えばアルミニウム
合金のような熱伝導性に優れた金属材料を射出成形する
ことで構成されている。このヒートシンク２６は、ベー
ス２８と、このベース２８に支持された受熱ブロック２
９とを備えている。ベース２８は、筐体４の幅方向に延
びる細長い板状をなしており、このベース２８の長手方
向に沿う一端部には、図５や図７に示す通孔３０が開口
されている。通孔３０は、半導体パッケージ１８よりも
大きな開口形状を有している。

【００３０】図５に最も良く示されるように、ベース２
８は、一対のガイド部３１ａ，３１ｂと、ねじ孔３２を
有する三つの支持部３３ａ〜３３ｃとを有している。こ
れらガイド部３１ａ，３１ｂおよび支持部３３ａ〜３３
ｃは、通孔３０の開口縁部に位置されている。ガイド部
３１ａ，３１ｂは、ベース２８の上面から上向きに突出
する円盤状をなしており、通孔３０を挟んで互いに向か
い合っている。支持部３３ａ〜３３ｃは、ガイド部３１
ａ，３１ｂに隣接した位置において、通孔３０の周方向
に間隔を存して配置されており、これら支持部３３ａ〜
３３ｃにしてもベース２８の上面から僅かに上向きに突
出する円盤状をなしている。

【００３１】ベース２８の周縁部には、複数の支持脚３
５が一体に形成されている。これら支持脚３５は、夫々
図示しないねじを介して回路基板１６の上面１６ａに固
定されている。このため、ベース２８は、筐体４の後端
左側部において回路基板１６と平行に配置されており、
このベース２８の通孔３０の内側に半導体パッケージ１
８が入り込んでいる。

【００３２】また、ベース２８の一端部には、ファン取
り付け部３６が一体に形成されている。ファン取り付け
部３６は、通孔３０に隣接した位置において、ベース２
８の上方に向けて張り出すとともに、上記筐体４の側壁
４ｃの排気口５と向かい合っている。

【００３３】なお、ベース２８の上面には、多数の柱状
の冷却フィン３７が一体に形成されており、これら冷却
フィン３７は、上記ファン取り付け部３６とは通孔３０
を挟んだ反対側に位置されている。

【００３４】図５に示すように、上記受熱ブロック２９
は、ベース２８の通孔３０を上方から覆うような大きさ
を有する平坦な板状をなしている。この受熱ブロック２
９は、上面３９ａおよび下面３９ｂを有し、この下面３
９ｂがベース２８の通孔３０と向かい合っている。下面
３９ｂの略中央部には、下向きに僅かに張り出す凸部４
０が形成されている。凸部４０は、通孔３０の内側に位
置されており、この凸部４０の下端は、上記半導体パッ
ケージ１８のＩＣチップ２１と対向し合う平坦な受熱面
４０ａをなしている。

【００３５】また、受熱ブロック２９は、一対のガイド
孔４２ａ，４２ｂと、三つの取り付け座部４３ａ〜４３
ｃとを有している。ガイド孔４２ａ，４２ｂおよび取り
付け座部４３ａ〜４３ｃは、受熱面４０の周囲に位置さ
れており、これらガイド孔４２ａ，４２ｂ内に上記ベー
ス２８のガイド部３１ａ，３１ｂが上下方向にスライド
可能に嵌合されて、受熱ブロック２９とベース２８との
位置決めがなされている。取り付け座部４３ａ〜４３ｃ
は、受熱ブロック２９の上面に露出された平坦なばね受
け部４４を有している。これらばね受け部４４の中央に
は、嵌合孔４５が開口されており、これら嵌合孔４５
は、上記ベース２８の支持部３３ａ〜３３ｃと向かい合
っている。

【００３６】なお、受熱ブロック２９は、その上面３９
ａから上向きに突出する多数の軸状の放熱フィン４６を
有し、これら放熱フィン４６は、取り付け座部４３ａ〜
４３ｃを避けるようにして上面３９ａの略全面に亘って
配置されている。

【００３７】図２ないし図６に示すように、受熱ブロッ
ク２９は、三つの取り付けねじ４７を介してベース２８
に支持されている。取り付けねじ４７は、図８に拡大し
て示すように、円柱状の軸部４８ａと、この軸部４８ａ
の一端に同軸状に連なる雄ねじ部４８ｂと、上記軸部４
８ｂの他端に連なるフランジ部４８ｃとを有している。
軸部４８ａは、受熱ブロック２９の上方から嵌合孔４５
にスライド可能に挿通されており、この軸部４８ａに連
なる雄ねじ部４８ｂがベース２８のねじ孔３２にねじ込
まれている。そのため、受熱ブロック２９は、軸部４８
ａをガイドとして半導体パッケージ１８に近づいたり遠
ざかる方向に上下に移動可能となっており、上記ベース
２８に対し浮動的に支持されている。

【００３８】取り付けねじ４７のフランジ部４８ｃは、
軸部４８ａの径方向外側に張り出しており、受熱ブロッ
ク２９のばね受け部４４と向かい合っている。これらフ
ランジ部４８ｃと受熱ブロック２９のばね受け部４４と
の間には、弾性体としての圧縮コイルばね５０が圧縮状
態で介在されており、この圧縮コイルばね５０は、軸部
４８ａの外周に装着されている。このため、受熱ブロッ
ク２９は、常に圧縮コイルばね５０を介して半導体パッ
ケージ１８に近づく方向に弾性的に付勢されている。

【００３９】図７や図８に示すように、受熱ブロック２
９の受熱面４０ａと半導体パッケージ１８のＩＣチップ
２１との間には、伝熱シート５１が介在されている。伝
熱シート５１は、例えばシリコーン樹脂にアルミナを添
加してなるゴム状の弾性体であり、熱伝導性を有してい
る。伝熱シート５１は、受熱面４０ａとＩＣチップ２１
との間で弾性的に挟み込まれており、この伝熱シート５
１を介して受熱面４０ａとＩＣチップ２１とが熱的に接
続されている。

【００４０】図４に示すように、上記ファンユニット２
７は、ファンケーシング５５と、このファンケーシング
５５に偏平モータ（図示せず）を介して支持されたロー
タ５６とを有している。ファンケーシング５５は、アル
ミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構
成され、上記ベース２８のファン取り付け部３６にねじ
止めされている。そして、このファンユニット２７は、
ロータ５６の回転軸線Ｏ₁を水平にした縦置きの姿勢で
ベース２８に一体的に組み込まれており、そのロータ５
６が上記筐体４の排気口５と向かい合っている。

【００４１】このため、ファンユニット２７のロータ５
６が回転駆動されると、筐体４の内部の空気が冷却風と
なってヒートシンク２６に向けて流れ、この冷却風は、
ヒートシンク２６を冷却した後、排気口５を通じて筐体
４の外方に排出されるようになっている。

【００４２】図７および図８に示すように、上記回路基
板１６の下面１６ｂには、金属製の補強板５７が取り付
けられている。補強板５７は、半導体パッケージ１８の
ベース基板２０の外周部に沿うような枠状をなしてい
る。そして、この補強板５７は、半導体パッケージ１８
の実装部に対応する位置に設置されており、上記受熱ブ
ロック２９をＩＣチップ２１に向けて押圧したことに伴
う回路基板１６の反りや撓みを防止している。

【００４３】このような構成のポータブルコンピュータ
１によると、半導体パッケージ１８の放熱を促進させる
ヒートシンク２６は、半導体パッケージ１８と共に回路
基板１６に固定されたベース２８と、このベース２８に
浮動的に支持された受熱ブロック２９とで構成され、こ
の受熱ブロック２９は、圧縮コイルばね５０を介して常
に半導体パッケージ１８のＩＣチップ２１に近づく方向
に弾性的に付勢されている。

【００４４】このため、回路基板１６上での半導体パッ
ケージ１８の実装高さにばらつきが生じたり、あるいは
ベース２８や受熱ブロック２９に寸法公差が生じたとし
ても、受熱ブロック２９がガイド部３１ａ，３１ｂや取
り付けねじ４７の軸部４８ａをガイドとして上下にスラ
イドすることで実装高さのばらつきや寸法公差分を吸収
する。

【００４５】しかも、受熱ブロック２９は、常に圧縮コ
イルばね５０を介して半導体パッケージ１８のＩＣチッ
プ２１に押し付けようとする力を受けているので、受熱
ブロック２９の受熱面４０ａとＩＣチップ２１との密着
性を高めることができ、それ故、受熱面４０ａとＩＣチ
ップ２１との間に伝熱シート５１を介在させるにして
も、この伝熱シート５１に実装高さのばらつきや寸法公
差分を吸収する機能を付加する必要はない。このため、
伝熱シート５１は、ＩＣチップ２１の熱を受熱面４０ａ
の全面に亘って分散し得る程度の肉厚を有していれば良
いことになり、この伝熱シート５１を必要最小限度まで
薄くすることができる。

【００４６】したがって、ＩＣチップ２１から受熱ブロ
ック２９の受熱面４０ａへの熱伝導が効率良く行われ
る。

【００４７】また、受熱ブロック２９の嵌合孔４５に
は、取り付けねじ４７の軸部４８ａが嵌合されているの
で、受熱ブロック２９に伝えられたＩＣチップ２１の熱
は、取り付けねじ４７の軸部４８ａから雄ねじ部４８ｂ
を通じてベース２８の支持部３３ａ〜３３ｃに逃され、
ここからベース２８に拡散される。このため、ＩＣチッ
プ２１の熱は、受熱ブロック２９からベース２８への拡
散による自然空冷によって放出され、筐体４の内部での
放熱面積を充分に確保することができる。

【００４８】一方、ポータブルコンピュータ１の使用中
に、ＩＣチップ２１の温度が予め規定された値を上回る
と、ファンユニット２７のロータ５６が回転駆動され
る。このロータ５６の回転により、筐体４の内部にファ
ンユニット２７に向かう冷却風の流れが形成され、この
冷却風の流れ経路にヒートシンク２６のベース２８や受
熱ブロック２９が位置される。このため、ＩＣチップ２
１の熱を受ける受熱ブロック２９が空気を媒体とする強
制対流により強制的に冷却されることになり、この受熱
ブロック２９に充分に伝えられたＩＣチップ２１の熱
は、空気流に乗じて排気口５から放出される。

【００４９】加えて、ベース２８および受熱ブロック２
９は、夫々冷却フィン３７，４６を有するので、筐体４
の内部でのヒートシンク２６の放熱面積が増大するのは
勿論のこと、このヒートシンク２６と冷却風との接触面
積が増大する。よって、受熱ブロック２９に伝えられた
ＩＣチップ２１の熱を効率良く放出することができ、充
分な冷却能力を確保することができる。

【００５０】また、上記構成によると、回路基板１６の
下面には、半導体パッケージ１８の実装部に対応する位
置に金属製の補強板５７が取り付けられているので、受
熱ブロック２９をＩＣチップ２１に押し付けたことに伴
う回路基板１６の反りや撓みを防止することができる。
このため、BGA形の半導体パッケージ１８が回路基板１
９に向けて押圧されるにも拘わらず、特定の半田ボール
１９と回路基板１６との半田接合部に応力が加わるのを
防止でき、電気的接続の信頼性が向上する。

【００５１】なお、本発明は上記第１の実施の形態に特
定されるものではなく、図９に本発明の第２の実施の形
態を示す。

【００５２】この第２の実施の形態は、半導体パッケー
ジ１８の放熱を促進させる冷却装置６１の構成が上記第
１の実施の形態と相違しており、それ以外のポータブル
コンピュータ１の基本的な構成は第１の実施の形態と同
様である。このため、第２の実施の形態において、上記
第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号
を付して、その説明を省略する。

【００５３】図９の（Ａ）に示すように、冷却装置６１
は、ヒートシンク６２と電動式のファンユニット６３と
を備えている。ヒートシンク６２は、ベースプレート６
４と、このベースプレート６４に支持された受熱ブロッ
ク６５とで構成されている。

【００５４】ベースプレート６４は、平坦な長方形の板
状をなしており、回路基板１６の上方に配置されてい
る。このベースプレート６４は、回路基板１６の上面１
６ａに複数の円柱状のスペーサ６６を介して支持されて
いる。スペーサ６６は、熱伝導性を有する金属材料にて
構成され、これらスペーサ６６の下端には、図９の
（Ｂ）に示すような雄ねじ部６７が同軸状に形成されて
いる。雄ねじ部６７は、金属製の補強板７０を介して回
路基板１６に結合されている。

【００５５】すなわち、補強板７０は、回路基板１６の
下面１６ｂに重ね合わされて半導体パッケージ１８の実
装部分を下方から補強している。この補強板７０の外周
部には、上向きに突出する複数の円筒部７１が形成され
ている。円筒部７１は、ベースプレート６４にバーリン
グ加工を施すことにより構成され、これら円筒部７１の
内面に雌ねじ部７２が形成されている。

【００５６】補強板７０の円筒部７１は、回路基板１６
に開けた通孔７３に嵌合されており、この嵌合により、
回路基板１６と補強板７０との位置決めがなされてい
る。通孔７３は、回路基板１６を厚み方向に貫通して回
路基板１６の上面１６ａに開口されており、この通孔７
３内にスペーサ６６の雄ねじ部６７が上方から挿入され
ている。そして、スペーサ６６の雄ねじ部６７は、円筒
部７１の雌ねじ部７２にねじ込まれている。このため、
スペーサ６６と補強板７０とは、回路基板１６を挟み込
んだ状態で互いに結合されており、この回路基板１６の
上面１６ａからスペーサ６６が上向きに突出されてい
る。

【００５７】上記ベースプレート６４は、スペーサ６６
の上端に突き合わされるとともに、このスペーサ６６に
ねじ７４を介して固定されている。このベースプレート
６４は、第１の取り付け部７６と第２の取り付け部７７
とを備えており、これら取り付け部７６，７７は、ベー
スプレート６４の下面において互いに並べて配置されて
いる。第１の取り付け部７６は、回路基板１６の上方に
位置されて半導体パッケージ１８と向かい合っている。
第２の取り付け部７７は、回路基板１６の側方に突出さ
れて筐体４の底壁４ａと向かい合っている。

【００５８】上記受熱ブロック６５は、アルミニウム合
金の射出成形品にて構成されている。受熱ブロック６５
は、半導体パッケージ１８を上方から覆うような大きさ
を有する板状をなしており、この受熱ブロック６５の下
面の中央部に下向きに僅かに張り出す凸部７８が形成さ
れている。凸部７８の下端は、半導体パッケージ１８の
ＩＣチップ２１と対向し合う平坦な受熱面７８ａをなし
ている。

【００５９】また、受熱ブロック６５は、複数のガイド
孔７９と複数の放熱フィン８０とを有している。ガイド
孔７９は、凸部７８の周囲に位置されており、これらガ
イド孔７９の開口縁部には、上向きに延びる円筒状のガ
イド壁８１が形成されている。放熱フィン８０は、受熱
ブロック６５の上面から上向きに突出されている。これ
ら放熱フィン８０は、凸部７８の反対側に位置されてい
る。

【００６０】受熱ブロック６５は、複数の取り付けねじ
４７を介してベースプレート６４の第１の取り付け部７
６に支持されている。取り付けねじ４７の軸部４８ａ
は、受熱ブロック６５の下方からガイド孔７９にスライ
ド可能に挿通されており、この軸部４８ａに連なる雄ね
じ部４８ｂがベースプレート６４の第１の取り付け部７
６にねじ込まれている。そのため、受熱ブロック６５
は、軸部４８ａをガイドとして半導体パッケージ１８に
近づいたり遠ざかる方向に上下に移動可能となってお
り、ベースプレート６４に対し浮動的に支持されてい
る。

【００６１】受熱ブロック６５の外周部とベースプレー
ト６４の下面との間には、圧縮コイルばね５０が圧縮状
態で介在されており、この圧縮コイルばね５０は、軸部
４８ａの外周に装着されている。このため、受熱ブロッ
ク６５は、常に圧縮コイルばね５０を介して半導体パッ
ケージ１８に近づく方向に弾性的に付勢されており、そ
の凸部７８の受熱面７８ａが伝熱シート５１を介してＩ
Ｃチップ１９に熱的に接続されている。

【００６２】なお、上記取り付けねじ４７のフランジ部
４８ｃは、受熱ブロック６５の外周部の下面と向かい合
っており、軸部４８ａからの受熱ブロック６５の脱落を
阻止するストッパとして機能している。

【００６３】図９の（Ａ）に示すように、上記ファンユ
ニット６３は、ベースプレート６４の第２の取り付け部
７７に支持されている。ファンユニット６３は、偏平な
ファンケーシング８５と、このファンケーシング８５に
偏平モータ（図示せず）を介して支持されたロータ８６
とを備えている。ファンケーシング８５は、ロータ８６
を取り囲むような枠状をなしており、このファンケーシ
ング８５の一端に吸込口８７が開口されているととも
に、ファンケーシング８５の周壁に排出口８８が開口さ
れている。

【００６４】このファンユニット６３は、ロータ８６の
回転軸線Ｏ₁を垂直にした横置きの姿勢でベースプレー
ト６４の第２の取り付け部７７に一体的に組み込まれて
いる。そのため、ファンユニット６３は、筐体４の内部
においてベースプレート６４に沿うように配置されてお
り、その排出口８８が上記受熱ブロック６５と向かい合
っている。

【００６５】このような構成によると、ヒートシンク６
２の受熱ブロック６５は、回路基板１６上の半導体パッ
ケージ１８に対し近づいたり遠ざかる方向に上下に移動
可能に浮動的に支持されているので、半導体パッケージ
１８の実装高さにばらつきが生じたり、あるいは受熱ブ
ロック６５に寸法公差が生じたとしても、受熱ブロック
６５が取り付けねじ４７の軸部４８ａをガイドとして上
下にスライドすることで実装高さのばらつきや寸法公差
分を吸収する。

【００６６】しかも、受熱ブロック２９は、常に圧縮コ
イルばね５０を介して半導体パッケージ１８のＩＣチッ
プ２１に押し付けようとする力を受けているので、受熱
ブロック６５の受熱面７８ａとＩＣチップ２１との密着
性が高まる。

【００６７】したがって、受熱面７８ａとＩＣチップ２
１との間に伝熱シート５１を介在させるにしても、この
伝熱シート５１に実装高さのばらつきや寸法公差分を吸
収する機能を付加する必要はなく、上記第１の実施の形
態と同様に伝熱シート５１を必要最小限度まで薄くする
ことができる。

【００６８】よって、ＩＣチップ２１から受熱ブロック
６５への熱伝導を効率良く行なうことができる。

【００６９】また、受熱ブロック６５に伝えられたＩＣ
チップ２１の熱は、取り付けねじ４７の軸部４８ａから
ねじ部４８ｂを通じてベースプレート６４の第２の取り
付け部７７に逃され、ここからベースプレート６４全体
に拡散される。このため、ＩＣチップ２１の熱は、受熱
ブロック６５からベースプレート６４への拡散による自
然空冷によって放出され、筐体４の内部での放熱面積を
充分に確保することができる。

【００７０】一方、ポータブルコンピュータ１の使用中
に、ＩＣチップ２１の温度が予め規定された値を上回る
と、ファンユニット６３のロータ８６が回転駆動され
る。このロータ８６の回転により、筐体４の内部の空気
がファンケーシング８５の吸込口８７に吸い込まれると
ともに、この吸い込まれた空気は冷却風となって排出口
８８から受熱ブロック６５に向けて吐出される。

【００７１】このため、ＩＣチップ２１の熱を受ける受
熱ブロック６５が空気を媒体とする強制対流により強制
的に冷却されることになり、この受熱ブロック２９に充
分に伝えられたＩＣチップ２１の熱は、空気流に乗じて
受熱ブロック６５から持ち去られる。したがって、受熱
ブロック６５に伝えられたＩＣチップ２１の熱を効率良
く放出することができ、充分な冷却能力を確保すること
ができる。

【００７２】また、上記構成によると、回路基板１６の
うち半導体パッケージ１８の実装部分は、金属製の補強
板７０によって補強されているので、受熱ブロック６５
をＩＣチップ２１に押し付けたことに伴う回路基板１６
の反りや撓みを防止することができる。このため、BGA
形の半導体パッケージ１８が回路基板１６に向けて押圧
されるにも拘わらず、特定の半田ボール１９と回路基板
１６との半田接合部に応力が加わるのを防止でき、電気
的接続の信頼性が向上する。

【００７３】それとともに、ねじ７４を緩めてベースプ
レート６４をスペーサ６６から分離させれば、ヒートシ
ンク６２を回路基板１６上から取り外すことができる。
このため、半導体パッケージ１８の保守作業を行なうに
当って、回路基板１６を筐体４の内部から取り出した
り、補強板７０を回路基板１６から取り外す必要はな
く、保守点検時の作業性を良好に維持することができ
る。

【００７４】なお、発熱する回路部品は、BGA形の半導
体パッケージに特定されるものではなく、その他の多ピ
ン形のLSIであっても良い。

【００７５】また、上記実施の形態では、半導体パッケ
ージのＩＣチップと受熱ブロックとの間に伝熱シートを
介在させるようにしたが、この伝熱シートの代わりに熱
伝導性のグリスを用いても良いとともに、場合によって
は伝熱シートやグリスを省略して受熱ブロックをＩＣチ
ップに直接接触させるようにしても良い。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、回路部品
の実装高さにばらつきが生じたり、あるいは受熱ブロッ
クに寸法公差が生じたとしても、この受熱ブロックが移
動することで実装高さのばらつきや寸法公差分を吸収す
る。それとともに、受熱ブロックは、常に回路部品に押
し付けようとする力を受けるので、これら受熱ブロック
と回路部品との密着性が向上し、それ故、受熱ブロック
と回路部品との間に伝熱シートを介在させるにしても、
この伝熱シートに実装高さのばらつきや寸法公差を吸収
する機能を付加する必要はない。したがって、伝熱シー
トを必要最小限度まで薄くできるので、回路部品の熱を
効率良く受熱ブロックに伝えることができ、その分、回
路部品の放熱性能が高められて、充分な冷却性能を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポータブルコ
ンピュータの斜視図。

【図２】ポータブルコンピュータの筐体にヒートシンク
を組み込んだ状態を示す斜視図。

【図３】冷却装置の斜視図。

【図４】冷却装置の斜視図。

【図５】ベースプレートと受熱ブロックとを分離させた
状態を示すヒートシンクの斜視図。

【図６】回路基板にヒートシンクを組み込んだ状態を示
す平面図。

【図７】図６のＦ７−Ｆ７線に沿う断面図。

【図８】受熱ブロックの支持構造を示す断面図。

【図９】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態におい
て、筐体の内部に冷却装置を組み込んだ状態を示すポー
タブルコンピュータの断面図。（Ｂ）は、スペーサの雄
ねじ部を補強板の雌ねじ部にねじ込んだ状態を示す断面
図。（Ｃ）は、回路基板と補強板の円筒部との位置関係
を示す断面図。

【符号の説明】

４…筐体１８…回路部品（半導体パッケージ）２６，６２…ヒートシンク２７，６３…ファンユニット２８，６４…ベース（ベースプレート）２９，６５…受熱ブロック５０…弾性体（圧縮コイルばね）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宜保守哉千葉県千葉市美浜区真砂５丁目20番７号東芝パソコンシステム株式会社内Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB04 BA01 BB03 FA05 5F036 AA01 BB06 BB21 BB35 BB37 BC09 BD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱する回路部品に熱的に接続されたヒ
ートシンクを具備し、このヒートシンクは、上記回路部品に近づいたり遠ざか
る方向に移動可能に浮動的に設置された受熱ブロックを
有し、この受熱ブロックは、常に弾性体を介して上記回
路部品に近づく方向に付勢されていることを特徴とする
冷却装置。
【請求項２】請求項１の記載において、上記ヒートシ
ンクは、上記受熱ブロックを浮動的に支持するベースを
有し、このベースに上記受熱ブロックに冷却風を導くフ
ァンユニットが支持されていることを特徴とする冷却装
置。
【請求項３】発熱する回路部品に熱的に接続された受
熱ブロックと、この受熱ブロックを上記回路部品に近づ
いたり遠ざかる方向に移動可能に浮動的に支持するベー
スと、上記受熱ブロックを回路部品に近づく方向に付勢
する弾性体と、を有するヒートシンクと；このヒートシ
ンクのベースに設置され、上記受熱ブロックに冷却風を
導くファンユニットと；を備えていることを特徴とする
冷却装置。
【請求項４】請求項１又は３の記載において、上記受
熱ブロックと回路部品との間に、熱伝導性を有するゴム
状弾性体からなる伝熱シートを介在させたことを特徴と
する冷却装置。
【請求項５】請求項１又は３の記載において、上記受
熱ブロックは、多数の放熱フィンを有していることを特
徴とする冷却装置。
【請求項６】請求項１又は３の記載において、上記回
路部品は、BGA形の半導体パッケージであり、この半導
体パッケージは回路基板に実装されているとともに、こ
の回路基板は、上記半導体パッケージが実装された第１
の面と、この第１の面とは反対側に位置された第２の面
とを有し、この第２の面の上記半導体パッケージに対応
する位置に補強板を設置したことを特徴とする冷却装
置。
【請求項７】請求項３の記載において、上記ヒートシ
ンクのベースは、上記ファンユニットが設置されるファ
ン取り付け部を有し、このファン取り付け部と上記受熱
ブロックとは互いに並べて配置されていることを特徴と
する冷却装置。
【請求項８】請求項７の記載において、上記ファンユ
ニットは、冷却風の吐出口を上記受熱ブロックに向けた
姿勢で上記ベースに支持されていることを特徴とする冷
却装置。
【請求項９】筐体と；この筐体の内部に収容された発
熱する回路部品と；上記筐体の内部に収容され、上記回
路部品に熱的に接続されたヒートシンクと；を具備し、上記ヒートシンクは、上記回路部品に近づいたり遠ざか
る方向に移動可能に浮動的に設置された受熱ブロックを
有し、この受熱ブロックは、常に弾性体を介して上記回
路部品に近づく方向に付勢されていることを特徴とする
電子機器。
【請求項１０】請求項９の記載において、上記ヒート
シンクは、上記受熱ブロックを浮動的に支持するベース
を有し、このベースに上記受熱ブロックに冷却風を導く
ファンユニットが支持されていることを特徴とする電子
機器。