[go: up one dir, main page]

JP2014013849A - Heat dissipation structure for electronic apparatus - Google Patents

Heat dissipation structure for electronic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2014013849A
JP2014013849A JP2012151008A JP2012151008A JP2014013849A JP 2014013849 A JP2014013849 A JP 2014013849A JP 2012151008 A JP2012151008 A JP 2012151008A JP 2012151008 A JP2012151008 A JP 2012151008A JP 2014013849 A JP2014013849 A JP 2014013849A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
electronic component
working fluid
container
dissipation structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012151008A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Randeep Singh
シン ランディープ
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Koichi Masuko
耕一 益子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2012151008A priority Critical patent/JP2014013849A/en
Publication of JP2014013849A publication Critical patent/JP2014013849A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】高さが異なる複数の電子部品を容易に冷却する電子装置用放熱構造を提供する。
【解決手段】通電することにより発熱する電子部品1,3が基板2上に実装され、複数の前記電子部品1,3の上面側を覆うように配置された熱拡散板6に前記複数の電子部品1,3から熱を伝達するように構成された電子装置用放熱構造であって、前記電子部品1,3には、前記基板2から計った高さが高い電子部品1と低い電子部品3とが含まれ、密閉されたコンテナ7aの内部に加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体8が封入され、かつその作動流体が蒸発することにより前記コンテナ7aが膨張する熱伝達部材7が、少なくとも、高さが低い前記電子部品3の上面と前記熱拡散板6の下面との間に介在させられている。
【選択図】図1
Disclosed is a heat dissipation structure for an electronic device that can easily cool a plurality of electronic components having different heights.
An electronic component that generates heat when energized is mounted on a substrate, and the plurality of electrons are mounted on a heat diffusion plate disposed so as to cover the upper surface side of the plurality of electronic components. A heat dissipation structure for an electronic device configured to transfer heat from the components 1 and 3, wherein the electronic components 1 and 3 include an electronic component 1 having a high height and a low electronic component 3 measured from the substrate 2. The heat transfer member 7 in which the working fluid 8 that is heated to evaporate and radiates and condenses is enclosed in the sealed container 7a, and the container 7a expands when the working fluid evaporates. However, it is interposed at least between the upper surface of the electronic component 3 having a low height and the lower surface of the heat diffusion plate 6.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、中央演算処理装置(CPU)などの電子部品から放熱させて、電子装置を冷却するための放熱構造に関するものである。   The present invention relates to a heat dissipation structure for cooling an electronic device by dissipating heat from an electronic component such as a central processing unit (CPU).

パーソナルコンピュータのCPUなどの電子部品はその高速化、高性能化に伴ってその放熱量は年々増大する傾向にある。しかしながら反対に半導体のチップサイズは微細シリコン回路技術の進歩によって、従来と同等サイズかより小さいサイズとなり、単位面積あたりの熱流束は高くなっている。したがって、その温度上昇による不具合などを回避するために、電子部品を効果的に放熱・冷却することが求められている。そのため、電子部品にはヒートパイプやヒートスプレッダ(IHS:Integrated Heat Spreader)などを備えた放熱構造が設けられる。このような放熱構造を備えた装置が特許文献1に記載されている。   Electronic parts such as CPUs of personal computers tend to increase in heat dissipation year by year as their speed and performance increase. However, on the contrary, the semiconductor chip size has become the same size or smaller than the conventional size due to the advancement of fine silicon circuit technology, and the heat flux per unit area is high. Therefore, in order to avoid problems caused by the temperature rise, it is required to effectively dissipate and cool electronic components. Therefore, the electronic component is provided with a heat dissipation structure including a heat pipe, a heat spreader (IHS), and the like. An apparatus having such a heat dissipation structure is described in Patent Document 1.

特許文献1に記載されている装置は、開孔部を有するプリント基板と、プリント基板の一方の側の開孔部上に搭載された発熱体と、プリント基板の他方の側に装着された平面型ヒートパイプとを有し、平面型ヒートパイプは吸熱部に凸部を有し、凸部が開孔部に挿入されて発熱体に熱的に接触するように装着されていることを特徴としている放熱構造を有している。   The apparatus described in Patent Document 1 includes a printed circuit board having an aperture, a heating element mounted on the aperture on one side of the printed circuit board, and a plane mounted on the other side of the printed circuit board. The flat heat pipe has a convex part in the heat absorption part, and the convex part is inserted into the opening part and is mounted so as to be in thermal contact with the heating element. It has a heat dissipation structure.

特開2000−156584号公報JP 2000-156484 A

ところで、電子部品にヒートスプレッダを取り付けて冷却する場合、放熱面積が広いヒートスプレッダに熱を拡散させてから、そのヒートスプレッダに取り付けたヒートパイプやヒートシンクなどから放熱させる。ヒートスプレッダは、電子部品と良好な熱接触を保つために、平坦状に形成されている。しかしながら、基板上に配置されている複数の電子部品は、高さや配置場所がそれぞれ異なる。そのため、複数の電子部品を冷却する場合には、各電子部品にヒートスプレッダを取り付ける必要があり、コスト面で問題があった。また、複数の電子部品を一つのヒートスプレッダで冷却する場合には、各電子部品の高さおよび配置場所を考慮してヒートスプレッダを形成する必要があり、そのような構造ではヒートスプレッダの構造が複雑になるとともに、複数の電子部品に対して同時に適切に接触させた状態を継続できず、電子部品の熱を良好に放熱できないおそれがあった。   By the way, when a heat spreader is attached to an electronic component to be cooled, heat is diffused to a heat spreader having a large heat radiation area, and then is radiated from a heat pipe or a heat sink attached to the heat spreader. The heat spreader is formed in a flat shape in order to maintain good thermal contact with the electronic component. However, the plurality of electronic components arranged on the substrate have different heights and arrangement locations. Therefore, when cooling a plurality of electronic components, it is necessary to attach a heat spreader to each electronic component, which causes a problem in terms of cost. In addition, when cooling a plurality of electronic components with a single heat spreader, it is necessary to form the heat spreader in consideration of the height and location of each electronic component. In such a structure, the structure of the heat spreader is complicated. At the same time, the state in which the plurality of electronic components are appropriately brought into contact with each other at the same time cannot be continued, and the heat of the electronic components may not be radiated well.

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、高さが異なる複数の電子部品を容易に冷却する電子装置用放熱構造を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object thereof is to provide a heat dissipation structure for an electronic device that easily cools a plurality of electronic components having different heights.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、通電することにより発熱する電子部品が基板上に実装され、複数の前記電子部品の上面側を覆うように配置された熱拡散板に前記複数の電子部品から熱を伝達するように構成された電子装置用放熱構造において、前記電子部品には、前記基板から計った高さが高い電子部品と低い電子部品とが含まれ、密閉されたコンテナの内部に加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体が封入され、かつその作動流体が蒸発することにより前記コンテナが膨張する熱伝達部材が、少なくとも、高さが低い前記電子部品の上面と前記熱拡散板の下面との間に介在させられていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to a heat diffusion plate in which an electronic component that generates heat when energized is mounted on a substrate and arranged to cover the upper surface side of the plurality of electronic components. In the heat dissipation structure for an electronic device configured to transmit heat from the plurality of electronic components, the electronic component includes an electronic component having a high height and a low electronic component measured from the substrate, and is sealed. A heat transfer member that heats and evaporates and heats to dissipate and condenses inside the container is enclosed, and the heat transfer member that expands the container by evaporating the working fluid is at least a low height of the electronic component Is interposed between the upper surface of the heat diffusion plate and the lower surface of the heat diffusion plate.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記コンテナの前記電子部品の上面に接触する第1伝熱面と、前記熱拡散板の下面に対向する第2伝熱面とが平坦面に形成され、これら第1伝熱面と第2伝熱面とを繋いでいる側壁部が前記コンテナの内部の圧力に応じて上下方向に伸縮するように構成されていることを特徴とする電子装置用放熱構造である。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first heat transfer surface that contacts the upper surface of the electronic component of the container and the second heat transfer surface that faces the lower surface of the heat diffusion plate are provided. A side wall portion formed on a flat surface and connecting the first heat transfer surface and the second heat transfer surface is configured to expand and contract in the vertical direction according to the pressure inside the container. This is a heat dissipation structure for an electronic device.

さらに、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記側壁部は、蛇腹状に形成されていることを特徴とする電子装置用放熱構造である。   The invention according to claim 3 is the heat dissipation structure for an electronic device according to claim 2, wherein the side wall portion is formed in a bellows shape.

この発明によれば、基板からの高さが異なる複数の電子部品の上面側を覆うように熱拡散板が配置されており、高さの低い電子部品の上面と熱拡散板の下面との間に熱伝達部材が介在されている。したがって、熱拡散板を単純な平板上に構成した場合、高さの高い電子部品は熱拡散板に熱伝達可能に直接接触し、かつ高さの低い電子部品は熱伝達部材を介して熱拡散板に熱伝達可能に接触する。言い換えれば、熱拡散板に対して熱を伝達する複数の電子部品の高さが異なっていても、熱拡散板はその高さの相違に合わせて折り曲げた形状とする必要がなく、単純な平板形状に構成することができる。   According to the present invention, the heat diffusion plate is disposed so as to cover the upper surface side of a plurality of electronic components having different heights from the substrate, and between the upper surface of the electronic component having a low height and the lower surface of the heat diffusion plate. A heat transfer member is interposed between the two. Therefore, when the heat diffusion plate is configured on a simple flat plate, the electronic component having a high height is in direct contact with the heat diffusion plate so that heat can be transferred, and the electronic component having a low height is diffused through the heat transfer member. It contacts the board so that heat can be transferred. In other words, even if the heights of the plurality of electronic components that transmit heat to the heat diffusion plate are different, the heat diffusion plate does not need to be bent according to the height difference, and is a simple flat plate. Can be configured in shape.

また、この発明においては、熱伝達部材が、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体をコンテナの内部に封入し、さらにその作動流体が加熱されて蒸発した場合にコンテナが膨張するように構成されている。したがって、電子部品が発熱して電子部品を冷却するべき状態になると、熱伝達部材のコンテナが膨張して電子部品の上面と熱拡散板の下面との間の隙間を埋めるように電子部品の上面と熱拡散板の下面とに密着し、そのため、電子部品と熱伝達材との間、および熱伝達部材と熱拡散板との間の熱抵抗を自動的に小さくすることができる。さらに、熱伝達部材は、そのコンテナの内部に封入した作動流体の潜熱として下面側から上面側に熱を伝達するから、電子部品側から熱拡散板側への熱の移動を促進でき、その結果、放熱特性もしくは電子部品の冷却効率の良好な放熱構造を得ることができる。   Further, in the present invention, the heat transfer member encloses a working fluid that is heated and evaporated and radiates and condenses in the container, and the container expands when the working fluid is heated and evaporated. It is configured. Therefore, when the electronic component generates heat and the electronic component is to be cooled, the container of the heat transfer member expands to fill the gap between the upper surface of the electronic component and the lower surface of the heat diffusion plate. The heat resistance between the electronic component and the heat transfer material and between the heat transfer member and the heat diffusion plate can be automatically reduced. Furthermore, since the heat transfer member transfers heat from the lower surface side to the upper surface side as latent heat of the working fluid enclosed in the container, the heat transfer from the electronic component side to the heat diffusion plate side can be promoted, and as a result Thus, a heat dissipation structure with good heat dissipation characteristics or cooling efficiency of electronic components can be obtained.

この発明に係る電子装置用放熱構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the thermal radiation structure for electronic devices which concerns on this invention. そのベーパーチャンバーが収縮する過程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process in which the vapor chamber shrink | contracts. そのベーパーチャンバーが膨張する過程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process in which the vapor chamber expand | swells. この発明に係る電子装置用放熱構造の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the thermal radiation structure for electronic devices which concerns on this invention.

つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明で対象とする電子部品は、集積回路やメモリあるいはCPUなどの動作時に発熱する電子部品である。また、この発明における熱拡散板(ヒートスプレッダもしくは熱伝導板とも言う)は、高さが異なる複数の電子部品の上面側を覆うように配置されており、少なくとも一つの電子部品との間に隙間が存在している。また、この発明における熱伝達部材は、密閉構造のコンテナの内部に凝縮性の流体が作動流体として封入され、その作動流体の蒸発潜熱の形で熱を輸送するように構成されており、電子部品から熱を奪う蒸発部と、その熱をヒートスプレッダに伝達する凝縮部とがコンテナの一部として形成され、それら蒸発部と凝縮部との間の部分、あるいは蒸発部と凝縮部とを繋いでする側壁部が、コンテナの内部の圧力に応じて伸縮するように構成されている。すなわち、この発明で採用されている熱伝達部材は、ヒートパイプもしくはベーパーチャンバーによって構成されている。以下に説明する具体例では、重力によって作動流体を還流させるように構成されたサーモサイホン式のベーパーチャンバーが用いられている。さらに、このベーパーチャンバーは、ヒートスプレッダと電子部品との間に介在させられており、電子部品の熱に応じて膨張してその隙間を埋め、潜熱の形で熱輸送して電子部品の熱をヒートスプレッダに伝達するように構成されている。   Next, the present invention will be described based on specific examples. The electronic component targeted by the present invention is an electronic component that generates heat during operation of an integrated circuit, a memory, or a CPU. The heat diffusion plate (also referred to as heat spreader or heat conduction plate) in the present invention is arranged so as to cover the upper surface side of a plurality of electronic components having different heights, and there is a gap between at least one electronic component. Existing. The heat transfer member according to the present invention is configured such that a condensable fluid is sealed as a working fluid in a sealed container, and heat is transferred in the form of latent heat of vaporization of the working fluid. The evaporation part that takes heat away from the heat and the condensation part that transmits the heat to the heat spreader are formed as a part of the container, and the part between the evaporation part and the condensation part or the evaporation part and the condensation part are connected. A side wall part is comprised so that it may expand-contract according to the pressure inside a container. That is, the heat transfer member employed in the present invention is constituted by a heat pipe or a vapor chamber. In a specific example described below, a thermosiphon vapor chamber configured to recirculate the working fluid by gravity is used. Further, the vapor chamber is interposed between the heat spreader and the electronic component, expands in accordance with the heat of the electronic component, fills the gap, and heat transports in the form of latent heat to transfer the heat of the electronic component to the heat spreader. Is configured to communicate.

図1にこの発明に係る電子装置用放熱構造の一例が示されている。電子部品の一例としてのCPU1は、従来知られているものと同様の構造であって、シリコンチップ上に回路を形成した厚さが数mm程度の断面が矩形状をなす部材である。このCPU1は基板2上に実装されており、その基板2上に他の電子部品としてメモリ3が実装されている。メモリ3は、従来知られているものと同様の構造であって、厚さが数mm程度の部材であり、基板2からの高さがCPU1よりも低い。また、基板2はマザーボード4にハンダダンプ5により取り付けられている。   FIG. 1 shows an example of a heat dissipation structure for an electronic device according to the present invention. The CPU 1 as an example of an electronic component has a structure similar to that conventionally known, and is a member in which a circuit is formed on a silicon chip and a section having a thickness of about several millimeters has a rectangular shape. The CPU 1 is mounted on a substrate 2, and a memory 3 is mounted on the substrate 2 as another electronic component. The memory 3 has the same structure as that conventionally known, and is a member having a thickness of about several millimeters. The height from the substrate 2 is lower than that of the CPU 1. The substrate 2 is attached to the mother board 4 by a solder dump 5.

このCPU1およびメモリ3の上面側を覆うようにヒートスプレッダ6が配置されている。このヒートスプレッダ6は、電子部品から生じた熱を放散させるためのものであって、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い素材によって形成されている。ヒートスプレッダ6は、図1に示すように、CPU1およびメモリ3の上面側を覆う平板部6aと、その平板部6aの側縁部から基板2側に延びた脚部6bと、脚部6bの下端部に形成されたフランジ部6cとを備えており、そのフランジ部6cによって基板2に固定されている。   A heat spreader 6 is disposed so as to cover the upper surfaces of the CPU 1 and the memory 3. The heat spreader 6 is for dissipating heat generated from the electronic component, and is formed of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum. As shown in FIG. 1, the heat spreader 6 includes a flat plate portion 6a covering the upper surface side of the CPU 1 and the memory 3, a leg portion 6b extending from the side edge portion of the flat plate portion 6a toward the substrate 2, and a lower end of the leg portion 6b. And a flange portion 6c formed on the portion, and is fixed to the substrate 2 by the flange portion 6c.

上記の脚部6bによって支えられている平板部6aの高さは、CPU1とメモリ3とのうち基板2からの高さの高いCPU1とほぼ等しくなっており、したがってCPU1の上面とヒートスプレッダ6の下面(平板部6aの下面)とが互いに接近して対向し、あるいは密着している。これに対してメモリ3の基板2からの高さは、平板部6aの高さより低いので、メモリ3の上面とヒートスプレッダ6の下面(平板部6aの下面)とが大きく離れていて隙間が空いている。   The height of the flat plate portion 6a supported by the leg portion 6b is substantially equal to the CPU 1 having a high height from the substrate 2 of the CPU 1 and the memory 3, and therefore the upper surface of the CPU 1 and the lower surface of the heat spreader 6 are the same. (The lower surface of the flat plate portion 6a) are close to each other and face each other or are in close contact with each other. On the other hand, since the height of the memory 3 from the substrate 2 is lower than the height of the flat plate portion 6a, the upper surface of the memory 3 and the lower surface of the heat spreader 6 (the lower surface of the flat plate portion 6a) are greatly separated and a gap is left. Yes.

CPU1と平板部6aとの間の熱抵抗を少なくするために、これらCPU1と平板部6aとの間に、図示しない有機または無機の高熱伝導性部材(TIM:Thermal Interface Material)が設けられている。このTIMは、CPU1から生じる熱をヒートスプレッダ6に伝達するものであって、熱伝導性の高いサーマルグリスや伝熱性シートなどから構成されている。なお、CPU1およびヒートスプレッダ6は、ハンダ付けやロー付けあるいは接着剤により互いに接合することもできる。   In order to reduce the thermal resistance between the CPU 1 and the flat plate portion 6a, an organic or inorganic high thermal conductivity member (TIM: Thermal Interface Material) (not shown) is provided between the CPU 1 and the flat plate portion 6a. . The TIM transfers heat generated from the CPU 1 to the heat spreader 6 and is composed of thermal grease, a heat conductive sheet, or the like having high thermal conductivity. The CPU 1 and the heat spreader 6 can be joined to each other by soldering, brazing, or an adhesive.

一方、メモリ3の上面と平板部6aの下面との間の隙間には、この隙間を埋めるように熱伝達部材が介在させられている。この熱伝達部材は、ベーパーチャンバーやヒートパイプなどのように作動流体の蒸発潜熱の形で熱を輸送するように構成されてある。ベーパーチャンバー7は、図2に示すように、密閉構造のコンテナ7aの内部に凝縮性の流体が作動流体8として封入されており、そのコンテナ7aは、電子部品であるメモリ3から熱を奪う蒸発部9と、その熱をヒートスプレッダ6に伝達するように放熱する凝縮部10と、蒸発部9と凝縮部10とを接続するとともに内部の圧力に応じて伸縮する側壁部11とによって構成されている。   On the other hand, a heat transfer member is interposed in the gap between the upper surface of the memory 3 and the lower surface of the flat plate portion 6a so as to fill the gap. The heat transfer member is configured to transport heat in the form of latent heat of evaporation of the working fluid, such as a vapor chamber or a heat pipe. In the vapor chamber 7, as shown in FIG. 2, a condensable fluid is sealed as a working fluid 8 inside a sealed container 7 a, and the container 7 a is an evaporation that takes heat from the memory 3 that is an electronic component. Part 9, condensing part 10 that dissipates heat so as to transmit the heat to heat spreader 6, and side wall part 11 that connects evaporation part 9 and condensing part 10 and expands and contracts according to the internal pressure. .

作動流体8は、加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、ベーパーチャンバー7を使用する温度に応じて適宜に選択され、例えば空気などの非凝縮性ガスが脱気されているコンテナ7aの内部で、30℃前後の低温で蒸発または沸騰する流体であることが好ましい。その一例を挙げると、水やアルコール、代替フロンなどが作動流体8として使用される。この作動流体8は、ベーパーチャンバー7のコンテナ7aから空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で、コンテナ7aに封入される。作動流体8は加熱されて蒸発することにより、コンテナ7aの内圧を上昇させ、それに伴ってベーパーチャンバー7が膨張するようになっている。   The working fluid 8 is a fluid that heats and evaporates, dissipates heat and condenses, thereby transporting heat in the form of latent heat, and is appropriately selected according to the temperature at which the vapor chamber 7 is used. The non-condensable gas is preferably a fluid that evaporates or boils at a low temperature of about 30 ° C. inside the container 7a from which the non-condensable gas is deaerated. For example, water, alcohol, or alternative chlorofluorocarbon is used as the working fluid 8. The working fluid 8 is sealed in the container 7a in a state where non-condensable gas such as air is degassed from the container 7a of the vapor chamber 7. The working fluid 8 is heated and evaporated to increase the internal pressure of the container 7a, and the vapor chamber 7 expands accordingly.

コンテナ7aは、その全体が銅などの熱伝導率が高く、また作動流体8の濡れ性のよい金属材料によって形成されており、その蒸発部9は板状に形成された平坦壁部であって、熱伝導エポキシ樹脂またはハンダにより外面9aがメモリ3に密着させられて固定されており、メモリ3で生じた熱を吸熱するようになっている。そして、蒸発部9に伝達された熱により、蒸発部9においてコンテナ7aで液相の作動流体8が蒸発する。すなわち、潜熱として熱を吸収する。   The container 7a as a whole is formed of a metal material having high thermal conductivity such as copper and good wettability of the working fluid 8, and the evaporation portion 9 is a flat wall portion formed in a plate shape. The outer surface 9a is brought into close contact with and fixed to the memory 3 by a heat conductive epoxy resin or solder so as to absorb the heat generated in the memory 3. Then, due to the heat transferred to the evaporation unit 9, the liquid-phase working fluid 8 evaporates in the container 7 a in the evaporation unit 9. That is, heat is absorbed as latent heat.

凝縮部10は、板状に形成された他の平坦壁部であって、蒸発部9と対向している。そして、凝縮部10において作動流体8が放熱して凝縮する。作動流体8の上述した蒸発と凝縮とを伴う循環流動が発生して、メモリ3からヒートスプレッダ6に熱を移動させる(運搬する)。凝縮部10で放熱して凝縮した液相の作動流体8は、凝縮部10から滴り落ち、あるいは側壁部11を伝って流れ落ちて蒸発部9に還流するように構成されている。   The condensing part 10 is another flat wall part formed in a plate shape and faces the evaporation part 9. Then, the working fluid 8 dissipates heat and condenses in the condensing unit 10. The circulating flow accompanied by the above-described evaporation and condensation of the working fluid 8 is generated, and heat is transferred (transported) from the memory 3 to the heat spreader 6. The liquid-phase working fluid 8 radiated and condensed by the condensing unit 10 is configured to drip from the condensing unit 10 or flow down through the side wall 11 and return to the evaporation unit 9.

側壁部11は、蒸発部9と凝縮部10との端部同士を繋いでいる部分であって、蒸発部9と凝縮部10との間隔が変化するように、すなわち凝縮部10が上下動するように、湾曲した形状に形成されている。なお、側壁部11は、コンテナ7aの内圧の変化に応じて伸縮しやすいように、蒸発部9や凝縮部10の厚さよりも薄く形成することができる。つまり、液相の作動流体8が加熱されて蒸発することによりベーパーチャンバー7の内圧が上昇すると、側壁部11は、図3に示すように、その軸線方向に伸び上がって、ヒートスプレッダ6の下面6dと凝縮部10とを密着させるように構成されている。また、ベーパーチャンバー7の内圧が低下すると、側壁部11は、図2に示すように横広がりとなるように変形して、ヒートスプレッダ6の下面6dから凝縮部10が離隔するように構成されている。なお、側壁部11は、その軸線方向に伸縮しやすいように構成されていればよく、伸縮性を有するプラスチック樹脂によって形成されてもよい。   The side wall portion 11 is a portion that connects the end portions of the evaporation portion 9 and the condensation portion 10, and so that the interval between the evaporation portion 9 and the condensation portion 10 changes, that is, the condensation portion 10 moves up and down. Thus, it is formed in a curved shape. In addition, the side wall part 11 can be formed thinner than the thickness of the evaporation part 9 or the condensation part 10 so that it can expand and contract easily according to the change of the internal pressure of the container 7a. That is, when the internal pressure of the vapor chamber 7 rises due to the heating and evaporation of the liquid-phase working fluid 8, the side wall portion 11 extends in the axial direction as shown in FIG. 3 and the lower surface 6 d of the heat spreader 6. And the condensing unit 10 are in close contact with each other. Further, when the internal pressure of the vapor chamber 7 decreases, the side wall portion 11 is deformed so as to spread laterally as shown in FIG. 2, and the condensing unit 10 is separated from the lower surface 6 d of the heat spreader 6. . Note that the side wall portion 11 only needs to be configured to easily expand and contract in the axial direction, and may be formed of a plastic resin having elasticity.

したがってこの発明に係る電子装置用放熱構造では、CPU1で発生した熱は、これに接触しているヒートスプレッダ6に伝達され、さらにこのヒートスプレッダ6から周囲の空気に放散させられる。あるいはヒートスプレッダ6から図示しないヒートシンクに伝達されて外気に対して放熱する。結局、CPU1の熱が空気中に放散させられて、CPU1が冷却される。   Therefore, in the heat dissipation structure for an electronic device according to the present invention, the heat generated by the CPU 1 is transmitted to the heat spreader 6 that is in contact therewith, and is further dissipated from the heat spreader 6 to the surrounding air. Alternatively, it is transmitted from the heat spreader 6 to a heat sink (not shown) to radiate heat to the outside air. Eventually, the heat of the CPU 1 is dissipated into the air and the CPU 1 is cooled.

一方、メモリ3が動作しておらず熱が発生していない場合、作動流体8は蒸発しないため、図2に示すように、ベーパーチャンバー7は膨張しない。また、メモリ3が動作して熱が発生した場合、その熱は、これに接触しているベーパーチャンバー7の蒸発部9に伝達される。作動流体8は低温で沸騰または蒸発するため、その熱によって作動流体8が蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い部分に流動する。すなわち作動流体8が蒸発することによりコンテナ7aの内部の内圧が高まると、図3に示すように、ベーパーチャンバー7の側壁部11が伸長し、凝縮部10がヒートスプレッダ6の下面6dに接触する。このとき、凝縮部10とヒートスプレッダ6とはそれぞれ平坦な面であることにより互いに面接触して密着する。つまり、ベーパーチャンバー7は、メモリ3の熱により作動流体8が蒸発することに伴って膨張し、その結果、ベーパーチャンバー7がヒートスプレッダ6とメモリ3との間のクリアランスを埋めるように作用する。   On the other hand, when the memory 3 is not operating and no heat is generated, the working fluid 8 does not evaporate, so that the vapor chamber 7 does not expand as shown in FIG. Further, when the memory 3 is operated and heat is generated, the heat is transmitted to the evaporation section 9 of the vapor chamber 7 that is in contact therewith. Since the working fluid 8 boils or evaporates at a low temperature, the working fluid 8 evaporates due to the heat, and the vapor flows to a portion where the temperature and pressure are low. That is, when the internal pressure of the container 7 a increases due to evaporation of the working fluid 8, the side wall 11 of the vapor chamber 7 extends and the condensing unit 10 contacts the lower surface 6 d of the heat spreader 6 as shown in FIG. 3. At this time, the condensing part 10 and the heat spreader 6 are in contact with each other because they are flat surfaces. That is, the vapor chamber 7 expands as the working fluid 8 evaporates due to the heat of the memory 3, and as a result, the vapor chamber 7 acts to fill the clearance between the heat spreader 6 and the memory 3.

その後、作動流体8の蒸気が放熱して凝縮し、その作動流体8の有していた熱が凝縮部10の上面10a側からヒートスプレッダ6に伝達され、さらにこのヒートスプレッダ6から周囲の空気に放散させられる。あるいはヒートスプレッダ6から図示しないヒートシンクに伝達されて外気に対して放熱する。凝縮部10でベーパーチャンバー7内の蒸気が冷却されると側壁部11の内面を重力により作動液が蒸発部9に還流させられる。結局、メモリ3の熱が空気中に放散させられて、メモリ3を冷却することができる。   Thereafter, the vapor of the working fluid 8 dissipates heat and condenses, and the heat of the working fluid 8 is transmitted from the upper surface 10a side of the condensing unit 10 to the heat spreader 6 and further dissipated from the heat spreader 6 to the surrounding air. It is done. Alternatively, it is transmitted from the heat spreader 6 to a heat sink (not shown) to radiate heat to the outside air. When the vapor in the vapor chamber 7 is cooled by the condensing unit 10, the working liquid is refluxed to the evaporation unit 9 by gravity on the inner surface of the side wall 11. Eventually, the heat of the memory 3 is dissipated into the air, and the memory 3 can be cooled.

したがって、CPU1で発生した熱がヒートスプレッダ6に伝達されて、CPU1を冷却することができるとともに、メモリ3の熱により作動流体8が蒸発することに伴って膨張するベーパーチャンバー7は、メモリ3とヒートスプレッダ6との間のクリアランスを埋め、作動流体8の潜熱の形でメモリ3の熱をヒートスプレッダ6に伝達させることができ、その結果、平板部6aに脚部6bを設けた単純な形状のヒートスプレッダ6であっても、高さが異なる複数の電子部品から容易に放熱させてその電子部品を冷却することができる。   Therefore, the heat generated in the CPU 1 is transmitted to the heat spreader 6 so that the CPU 1 can be cooled, and the vapor chamber 7 that expands as the working fluid 8 evaporates due to the heat of the memory 3 has the memory 3 and the heat spreader. 6, the heat of the memory 3 can be transmitted to the heat spreader 6 in the form of latent heat of the working fluid 8, and as a result, the heat spreader 6 having a simple shape in which the leg portion 6 b is provided on the flat plate portion 6 a. Even so, it is possible to easily dissipate heat from a plurality of electronic components having different heights to cool the electronic components.

なお、この発明は、上述した具体例に限られないのであって、ベーパーチャンバーは、その内部に凝縮性の流体が作動流体として封入されており、電子部品から熱を奪う蒸発部と、その熱をヒートスプレッダに伝達する凝縮部と、蒸発部と凝縮部とを接続するとともに電子部品の熱に応じて収縮および膨張可能な伸縮部とによって構成されたものであればよく、図4に示すように、ベーパーチャンバー12の側壁部13が伸縮可能な蛇腹状に形成されていてもよい。また、この発明では、少なくとも高さの低い電子部品と熱拡散板との間に上述した熱伝達部材が介在させられていればよく、したがって複数の電子部品のすべてと熱拡散板との間に熱伝達部材が介在されていてもよい。さらに、この発明では、熱伝達部材と熱拡散板との間に前述したTIMを介在させてもよい。   Note that the present invention is not limited to the specific example described above, and the vapor chamber has a condensable fluid sealed therein as a working fluid, an evaporation unit that takes heat away from the electronic component, and its heat As long as it is constituted by a condensing part that transmits the heat to the heat spreader, an evaporating part and the condensing part, and an expansion / contraction part that can contract and expand according to the heat of the electronic component, as shown in FIG. The side wall 13 of the vapor chamber 12 may be formed in a bellows shape that can be expanded and contracted. Further, in the present invention, it is only necessary that the above-described heat transfer member is interposed between the electronic component having a low height and the heat diffusing plate, and therefore, between all of the plurality of electronic components and the heat diffusing plate. A heat transfer member may be interposed. Furthermore, in the present invention, the TIM described above may be interposed between the heat transfer member and the heat diffusion plate.

1…CPU(電子部品)、 2…基板、 3…メモリ(電子部品)、 6…ヒートスプレッダ(熱拡散板)、 7…ベーパーチャンバー(熱伝達部材)、 7a…コンテナ、 8…作動流体、 9…蒸発部、 10…凝縮部、 11…側壁部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CPU (electronic component), 2 ... Board | substrate, 3 ... Memory (electronic component), 6 ... Heat spreader (thermal diffusion plate), 7 ... Vapor chamber (heat transfer member), 7a ... Container, 8 ... Working fluid, 9 ... Evaporating section, 10 ... condensing section, 11 ... side wall section.

Claims (3)

通電することにより発熱する電子部品が基板上に実装され、複数の前記電子部品の上面側を覆うように配置された熱拡散板に前記複数の電子部品から熱を伝達するように構成された電子装置用放熱構造において、
前記電子部品には、前記基板から計った高さが高い電子部品と低い電子部品とが含まれ、
密閉されたコンテナの内部に加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体が封入され、かつその作動流体が蒸発することにより前記コンテナが膨張する熱伝達部材が、少なくとも、高さが低い前記電子部品の上面と前記熱拡散板の下面との間に介在させられている
ことを特徴とする電子装置用放熱構造。
An electronic component that is mounted on a substrate to generate heat when energized and is configured to transfer heat from the plurality of electronic components to a heat diffusion plate disposed to cover the upper surface side of the plurality of electronic components. In the heat dissipation structure for equipment,
The electronic component includes an electronic component having a high height and a low electronic component measured from the substrate,
A working fluid that is heated to evaporate and radiates and condenses is enclosed inside the sealed container, and the heat transfer member that expands the container by evaporating the working fluid has at least a low height. A heat dissipation structure for an electronic device, which is interposed between an upper surface of an electronic component and a lower surface of the heat diffusion plate.
前記コンテナの前記電子部品の上面に接触する第1伝熱面と、前記熱拡散板の下面に対向する第2伝熱面とが平坦面に形成され、これら第1伝熱面と第2伝熱面とを繋いでいる側壁部が前記コンテナの内部の圧力に応じて上下方向に伸縮するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置用放熱構造。   A first heat transfer surface contacting the upper surface of the electronic component of the container and a second heat transfer surface facing the lower surface of the heat diffusion plate are formed on a flat surface, and the first heat transfer surface and the second heat transfer surface are formed. 2. The heat dissipation structure for an electronic device according to claim 1, wherein a side wall portion connected to a hot surface is configured to expand and contract in a vertical direction according to a pressure inside the container. 前記側壁部は、蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電子装置用放熱構造。   The heat dissipation structure for an electronic device according to claim 2, wherein the side wall portion is formed in a bellows shape.
JP2012151008A 2012-07-05 2012-07-05 Heat dissipation structure for electronic apparatus Pending JP2014013849A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012151008A JP2014013849A (en) 2012-07-05 2012-07-05 Heat dissipation structure for electronic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012151008A JP2014013849A (en) 2012-07-05 2012-07-05 Heat dissipation structure for electronic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014013849A true JP2014013849A (en) 2014-01-23

Family

ID=50109360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012151008A Pending JP2014013849A (en) 2012-07-05 2012-07-05 Heat dissipation structure for electronic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014013849A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119451A (en) * 2014-10-14 2016-06-30 インテル・コーポレーション Automatic height compensating and co-planar leveling of heat removal assembly for multi-chip packages
CN107197615A (en) * 2017-07-14 2017-09-22 广东小天才科技有限公司 Heat radiation structure subassembly and intelligent wearing equipment
CN112421765A (en) * 2020-11-04 2021-02-26 国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司 A DC bus voltage automatic compensation device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02125457A (en) * 1988-06-27 1990-05-14 Texas A & M Univ Syst:The heat transfer device
JPH06510638A (en) * 1991-12-30 1994-11-24 ブル・エス・アー Cooling system for multiple chip modules
JPH07321257A (en) * 1994-05-20 1995-12-08 Hitachi Ltd Multi-chip module
JP2004108766A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Hewlett-Packard Development Co Lp Circuit cooling device
JP2004172489A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Nec Semiconductors Kyushu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2005228954A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Fujitsu Ltd Thermal conduction mechanism, heat dissipation system, and communication device
JP2008305838A (en) * 2007-06-05 2008-12-18 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its mounting structure
JP2009059760A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Toshiba Corp Electronic circuit board heat dissipation structure
JP2011530190A (en) * 2008-08-04 2011-12-15 クラスタード システムズ カンパニー Electronic equipment housing with cooled contacts

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02125457A (en) * 1988-06-27 1990-05-14 Texas A & M Univ Syst:The heat transfer device
JPH06510638A (en) * 1991-12-30 1994-11-24 ブル・エス・アー Cooling system for multiple chip modules
JPH07321257A (en) * 1994-05-20 1995-12-08 Hitachi Ltd Multi-chip module
JP2004108766A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Hewlett-Packard Development Co Lp Circuit cooling device
JP2004172489A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Nec Semiconductors Kyushu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2005228954A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Fujitsu Ltd Thermal conduction mechanism, heat dissipation system, and communication device
JP2008305838A (en) * 2007-06-05 2008-12-18 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its mounting structure
JP2009059760A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Toshiba Corp Electronic circuit board heat dissipation structure
JP2011530190A (en) * 2008-08-04 2011-12-15 クラスタード システムズ カンパニー Electronic equipment housing with cooled contacts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119451A (en) * 2014-10-14 2016-06-30 インテル・コーポレーション Automatic height compensating and co-planar leveling of heat removal assembly for multi-chip packages
US9743558B2 (en) 2014-10-14 2017-08-22 Intel Corporation Automatic height compensating and co-planar leveling heat removal assembly for multi-chip packages
CN107197615A (en) * 2017-07-14 2017-09-22 广东小天才科技有限公司 Heat radiation structure subassembly and intelligent wearing equipment
CN107197615B (en) * 2017-07-14 2023-06-23 广东小天才科技有限公司 Heat radiation structure subassembly and intelligent wearing equipment
CN112421765A (en) * 2020-11-04 2021-02-26 国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司 A DC bus voltage automatic compensation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6085540B2 (en) Heat dissipation device
JP6015675B2 (en) COOLING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME
US20130020053A1 (en) Low-profile heat-spreading liquid chamber using boiling
US20110232877A1 (en) Compact vapor chamber and heat-dissipating module having the same
US7537046B2 (en) Heat dissipation device with heat pipe
TW202037872A (en) Cooling device
WO2009099023A1 (en) Heatsink, cooling module, and coolable electronic board
JP6070036B2 (en) Loop thermosyphon and electronic equipment
US20080093052A1 (en) Heat dissipation device with heat pipes
US20080314554A1 (en) Heat dissipation device with a heat pipe
JP2013007501A (en) Cooling device
CN104303293B (en) Connection structure of cooling device, cooling device and method for connecting cooling device
JP2015018993A (en) Electronic equipment
JP2014013849A (en) Heat dissipation structure for electronic apparatus
US20070051498A1 (en) Heat dissipation device with a heat pipe
US6595270B2 (en) Using micro heat pipes as heat exchanger unit for notebook applications
JP5485450B1 (en) Heat spreader
JP4279282B2 (en) Cooling device for electronic equipment
JP5554444B1 (en) Compound package cooling structure
JP6164089B2 (en) Cooling structure for thin electronic device and electronic device using the same
US7597133B2 (en) Heat dissipation device with heat pipes
JP5624771B2 (en) Heat pipe and heat sink with heat pipe
JP4360624B2 (en) Heat sink for semiconductor element cooling
JPH1187586A (en) Multi-chip module cooling structure
JP2016133230A (en) Heat radiator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170314

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170919