特開 2023-98741 放熱構造、放熱構造の製造方法、および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023098741

(43)【公開日】2023-07-11

(54)【発明の名称】放熱構造、放熱構造の製造方法、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20230704BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 D

H05K7/20 D

H05K7/20 A

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021213311

(22)【出願日】2021-12-27

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】上村 拓郎

(72)【発明者】

【氏名】橋場 惇輝

(72)【発明者】

【氏名】安達 貴光

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA03

5E322AA11

5E322AB04

5E322AB06

5E322AB08

5E322DB01

5E322DB08

5E322FA04

5F136BB11

5F136BC01

5F136BC04

5F136CB21

5F136CC14

5F136FA01

(57)【要約】

【課題】発熱する電気部品と放熱体との間に設けられた液体金属の漏出を抑制することのできる放熱構造を提供する。
【解決手段】放熱構造１０は、ダイ２４の表面２４ａに沿って設けられるベーパーチャンバ１６と、ダイ２４とベーパーチャンバ１６との間に介在するように設けられる液体金属３０と、ダイ２４とベーパーチャンバ１６との間で押しつぶされた状態で介在し、液体金属３０を囲うように設けられるグリス３２とを有する。グリス３２には側方に開口する排気隙間３２ａが形成されている。ダイ２４の表面２４ａは中央部２４ａａが周囲２４ａｂよりも盛り上がっている形状である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱する電気部品の放熱構造であって、
前記電気部品の表面に沿って設けられる放熱体と、
前記電気部品と前記放熱体との間に介在するように設けられる液体金属と、
前記電気部品と前記放熱体との間で押しつぶされた状態で介在し、前記液体金属を囲うように設けられる障囲体と、
を有することを特徴とする放熱構造。

【請求項2】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記障囲体はグリスである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の放熱構造において、
基板および該基板に実装された半導体チップを備え、
前記半導体チップはサブストレートおよびダイを備え、
前記電気部品は前記ダイである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項4】

請求項３に記載の放熱構造において、
前記障囲体には側方に開口する排気隙間が形成されている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項5】

請求項４に記載の放熱構造において、
前記サブストレートには１以上の電気素子が設けられており、
前記排気隙間は、前記ダイの中心を基準として前記電気素子の配置されている角度間隔が最も大きい範囲に設けられている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項6】

請求項３～５のいずれか１項に記載の放熱構造において、
前記ダイの表面は中央部が周囲よりも盛り上がっている形状である
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の放熱構造を備える
ことを特徴とする電子機器。

【請求項8】

発熱する電気部品の放熱構造の製造方法であって、
電気部品の表面の周囲にグリスを塗布するグリス塗布工程と、
前記電気部品の前記表面における前記グリスで囲まれた範囲に液体金属を塗布する液体金属塗布工程と、
放熱体を前記電気部品の表面に押し付けて前記グリスを押しつぶしながら前記液体金属を前記放熱体に接触させる放熱体接触工程と、
を有することを特徴とする放熱構造の製造方法。

【請求項9】

請求項８に記載の放熱構造の製造方法において、
前記グリス塗布工程では、前記放熱体接触工程で余分の空気を排出させる排気隙間を形成しておく
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。

【請求項10】

請求項８または９に記載の放熱構造の製造方法において、
前記液体金属塗布工程では、前記グリスとの間に隙間をもって前記液体金属を塗布する
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。

【請求項11】

請求項８～１０のいずれか１項に記載の放熱構造の製造方法において、
前記グリス塗布工程では、前記グリスをシルクスクリーンによって塗布する
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱する電気部品の放熱構造、該放熱構造の製造方法、および電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型ＰＣなどの携帯用情報機器にはＧＰＵ、ＣＰＵなどの半導体チップが設けられている。ＧＰＵ、ＣＰＵは基板に実装させる部分であるサブストレートと、該サブストレートの表面に設けられた矩形のダイとを有する形状になっている。また、サブストレートの表面には小さいキャパシタがダイの周囲に設けられている場合がある。

【0003】

ＧＰＵ、ＣＰＵなどの半導体チップは発熱体であり、その消費電力（特に高負荷時）によっては放熱させる必要がある。ＧＰＵ、ＣＰＵを放熱させる手段としてベーパーチャンバ、ヒートスプレッダまたはヒートシンクなどの放熱体を用い、このような放熱体を介してダイの表面に当接させて熱を拡散させることがある。ダイと放熱体との間には、熱を効率的に伝達させるために液体金属や伝熱性グリスなどの流動体を介在させる場合がある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１４６８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

液体金属は伝熱性グリスよりも伝熱性が高く、ダイから放熱体へ効果的に熱を伝えることができる。一方、液体金属は伝熱性グリスよりも流動性が高いという特徴がある。電子機器は携帯して移動すると振動や衝撃を受けやすい。そうすると、流動性のある液体金属はダイおよび放熱体から受ける繰り返しの力により、ダイと放熱体との隙間から漏れ出る懸念がある。

【0006】

仮に、液体金属がダイと放熱体との間から漏出するとしてもサブストレートと放熱体との間にスポンジなどの壁体を設けておくことにより基板まで拡散することを防ぐことができる。また、サブストレートの表面のキャパシタは絶縁材を覆うことにより液体金属から保護することができる。したがって、ダイと放熱体との間から漏出する液体金属が少量であれば不都合は生じないと考えられている。

【0007】

本願発明者は、半導体チップと放熱体との間に介在する液体金属が振動や衝撃によってどの程度漏出するかを検証するために実験を行った。図１０は、この実験の様子を示す模式断面図である。実験ではサブストレート５０２とダイ５０４とを有するＣＰＵ５００を対象として、ダイ５０４の表面５０４ａと銅板５０６との間に液体金属５０８を介在させた状態で所定の振動や衝撃を加えた。この実験では想定よりも多くの液体金属５０８が漏出することが認められた。

【0008】

この原因について調査をしたところ、平坦面と考えられていたダイ５０４の表面５０４ａは、実際には中央部が周囲よりもわずかに盛り上がっている形状であることが分かった。半導体チップの製造工程上の理由と思われる。このため、ダイ５０４と銅板５０６との隙間は周辺部で比較的大きくなり、液体金属５０８が漏出しやすくなっていると考えられる。なお、ＧＰＵでも同様の傾向がみられた。

【0009】

液体金属５０８の漏出量が多いとそれだけ伝熱性能の低下が懸念される。とくに、ダイ５０４の周辺部には空隙５１０が生じる可能性があり熱抵抗の増加により伝熱性能が低下すると考えられる。

【0010】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、発熱する電気部品と放熱体との間に設けられた液体金属の漏出を抑制することのできる放熱構造、放熱構造の製造方法、および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】

【0011】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明実施態様に係る放熱構造は、発熱する電気部品の放熱構造であって、前記電気部品の表面に沿って設けられる放熱体と、前記電気部品と前記放熱体との間に介在するように設けられる液体金属と、前記電気部品と前記放熱体との間で押しつぶされた状態で介在し、前記液体金属を囲うように設けられる障囲体と、を有する。これにより、発熱する電気部品と放熱体との間に設けられた液体金属の漏出を抑制することができる。

【0012】

前記障囲体はグリスであってもよい。グリスは液体金属よりも粘度が高く漏出しにくく、内側に液体金属を保持することができる。

【0013】

基板および該基板に実装された半導体チップを備え、前記半導体チップはサブストレートおよびダイを備え、前記電気部品は前記ダイであってもよい。

【0014】

前記障囲体には排気隙間が形成されていてもよい。排気隙間からは放熱体を押し付ける際に内部の余分な空気を排出することができる。

【0015】

前記サブストレートには１以上の電気素子が設けられており、前記排気隙間は、前記ダイの中心を基準として前記電気素子の配置されている角度間隔が最も大きい範囲に設けられていてもよい。

【0016】

前記ダイの表面は中央部が周囲よりも盛り上がっている形状であってもよい。

【0017】

本発明の第２態様に係る電子機器は、上記の放熱構造を備える。

【0018】

本発明の第３態様に係る放熱構造の製造方法は、発熱する電気部品の放熱構造の製造方法であって、電気部品の表面の周囲にグリスを塗布するグリス塗布工程と、前記電気部品の前記表面における前記グリスで囲まれた範囲に液体金属を塗布する液体金属塗布工程と、放熱体を前記電気部品の表面に押し付けて前記グリスを押しつぶしながら前記液体金属を前記放熱体に接触させる放熱体接触工程と、を有する。

【0019】

前記グリス塗布工程では、前記放熱体接触工程で余分の空気を排出させる排気隙間を形成しておいてもよい。この排気隙間からは放熱体接触工程で内部の空気を排出させることができる。

【0020】

前記液体金属塗布工程では、前記グリスとの間に隙間をもって前記液体金属を塗布してもよい。この隙間からは内部の空気を排気隙間に導きやすい。

【0021】

前記グリス塗布工程では、前記グリスをシルクスクリーンによって塗布してもよい。シルクスクリーンによればグリスを所定寸法に正確に塗布することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の上記態様によれば、液体金属を囲うように障囲体が設けられていることから、振動や衝撃が加えられても中央部に設けられている液体金属を保持して漏出を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施形態にかかる放熱構造および電子機器の一部を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、ＣＰＵの斜視図である。

【図3】図３は、放熱構造の模式断面側面図である。

【図4】図４は、放熱構造の模式平面図である。

【図5】図５は、変形例にかかるグリスの塗布形態を示す図であり、（ａ）は、第１の変形例を示す図であり、（ｂ）は、第２の変形例を示す図である。

【図6】図６は、放熱構造の製造方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、ダイにグリスおよび液体金属が塗布された状態を示す模式平面図である。

【図8】図８は、ダイにグリスおよび液体金属が塗布された変形例の状態を示す模式平面図である。

【図9】図９は、放熱体接触工程の様子を示す模式断面側面図である。

【図10】図１０は、従来技術にかかる放熱構造の模式断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明にかかる放熱構造、放熱構造の製造方法、および電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0025】

図１は、本発明の実施形態にかかる放熱構造１０および電子機器の一部を示す分解斜視図である。

【0026】

携帯用情報機器（電子機器）１２は、例えばノート型ＰＣ、タブレット端末またはスマートフォンなどであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４を備えている。ＣＰＵ（半導体チップ）１４は高速演算を行うことにより相応の発熱があるため放熱が必要となる。携帯用情報機器１２では、ＣＰＵ１４の放熱手段としてベーパーチャンバ１６を備えている。放熱構造１０は携帯用情報機器１２に対して好適に用いられるが、据え置き型のデスクトップ型コンピュータなどの電子機器に適用することも可能である。携帯用情報機器１２では、ＣＰＵ１４の放熱手段としてベーパーチャンバ（放熱体）１６を備えている。

【0027】

ベーパーチャンバ１６は、２枚の金属プレート（例えば銅板）の周縁部を接合して内側に密閉空間を形成したプレート状のものであり、密閉空間に封入した作動流体の相変化によって熱を高効率に拡散可能である。ベーパーチャンバ１６の密閉空間内には、凝縮した作動流体を毛細管現象で送液するウィックが配設される。

【0028】

ベーパーチャンバ１６には２本の略平行するヒートパイプ１８が設けられ、さらに該ヒートパイプ１８の端部はファン２０に接続されている。ヒートパイプ１８は、薄く扁平な金属パイプ内に形成された密閉空間に作動流体を封入したものであり、ベーパーチャンバ１６と同様にウィックが設けられている。

【0029】

ＣＰＵ１４等の発熱体の放熱手段としては、ベーパーチャンバ１６以外にも、各種の放熱体が適用可能である。放熱体としては、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い金属プレート、グラファイトプレート、ヒートレーン、ヒートシンク等が挙げられる。

【0030】

図２は、ＣＰＵ１４の斜視図である。図２では放熱構造１０の構成要素を省略している。ＣＰＵ１４はサブストレート２２と、ダイ（電気部品）２４とを有する。サブストレート２２は基板２６に実装される薄い板状部であり、平面視で矩形となっている。ダイ２４は演算回路を含む部分であり、サブストレート２２の上面からやや突出するように設けられている。ダイ２４は、平面視でサブストレート２２よりも小さい矩形であり、該サブストレート２２の上面略中央に設けられている。ＣＰＵ１４は携帯用情報機器１２の中で最も発熱する部品の一つであり、その中でもダイ２４が特に発熱する。

【0031】

換言すれば、ダイ２４が携帯用情報機器１２の中で最も発熱する電気部品の１つである。なお、携帯用情報機器１２はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える場合がある。ＧＰＵはＣＰＵと同様にサブストレートおよびダイを備えており、放熱構造１０の適用が可能である。さらに、放熱構造１０はＣＰＵ１４やＧＰＵ以外の半導体チップ、またはその他の発熱する電気部品の放熱にも適用可能である。

【0032】

サブストレート２２の表面には複数の小さいキャパシタ（電気素子）２８が設けられている。キャパシタ２８はダイ２４の比較的近くに数個設けられている。本願ではサブストレート２２の表面に１以上のキャパシタ２８が設けられているものとする。

【0033】

図３は、放熱構造１０の模式断面側面図である。放熱構造１０は、上記のベーパーチャンバ１６と、ダイ２４の表面２４ａとベーパーチャンバ１６との間に介在するように設けられる液体金属３０と、表面２４ａとベーパーチャンバ１６との間で押しつぶされた状態で介在し、液体金属３０を囲うように設けられるグリス（障囲体）３２と、キャパシタ２８を覆う絶縁材３４と、サブストレート２２とベーパーチャンバ１６との間に設けられる弾性材３６とを有する。ベーパーチャンバ１６は液体金属３０を介してダイ２４の表面２４ａと熱的に接続（熱接続）されている。

【0034】

ダイ２４の表面２４ａは一般的には平面と考えられているが、上記のとおり精密に計測をすると中央部２４ａａが周囲２４ａｂよりもわずかに盛り上がっている形状となっている場合がある。ベーパーチャンバ１６は、基本的にダイ２４の表面２４ａに沿って平行に設けられるが、グリス３２が当接するように設けられていれば、非平行（略平行）であってもよい。図示を省略するが、ベーパーチャンバ１６におけるＣＰＵ１４と対面する箇所には銅板を設け、ベーパーチャンバ１６は該銅板を介して液体金属３０、グリス３２および弾性材３６と接するようにしてもよい。この場合、銅板も放熱体であるベーパーチャンバ１６お一部とみなせる。

【0035】

液体金属３０は基本的には常温で液体となっている金属であるが、少なくとも電子機器１２の基板２６に通電され、ＣＰＵ１４が稼働した通常の使用状態の温度で液体となっていればよい。液体金属３０は金属であることから熱伝導性、導電性に優れる。液体金属３０は、例えばガリウムを主成分としている。

【0036】

絶縁材３４は、例えば紫外線硬化型のコーティング材であって膜状に形成される。このコーティング材は、キャパシタ２８を覆うように塗布された後に紫外線を照射されることによって硬化して絶縁材３４を形成する。紫外線硬化型のコーティング材によれば絶縁材３４の形成が容易である。絶縁材３４は他の絶縁性の接着剤などであってもよい。

【0037】

弾性材３６は、サブストレート２２の周辺部に設けられて上方に突出している。弾性材３６は枠体であって、外周縁がサブストレート２２一致している。弾性材３６は外力のない自然状態ではダイ２４よりも多少高く、放熱構造１０の組み立て状態ではベーパーチャンバ１６によって適度に圧縮されている。弾性材３６は、平面視で同形状の粘着テープ４０によってサブストレート２２の表面に接着固定されている。弾性材３６は、例えばスポンジ材である。弾性材３６は液体金属３０を吸収しない材質とする。

【0038】

グリス３２は、ダイ２４とベーパーチャンバ１６とによって押しつぶされており隙間がなく（後述する排気隙間３２ａの箇所を除く）、液体金属３０が周囲に漏れないように囲っている。グリス３２は液体金属３０よりも粘度が高いため、振動や衝撃が加えられてもダイ２４とベーパーチャンバ１６との間から漏れることがなく、中央部に設けられている液体金属３０を保持して漏出を抑制することができる。

【0039】

上記のとおりダイ２４の表面２４ａは、中央部２４ａａが周囲２４ａｂよりも盛り上がっていることがあり、周囲２４ａｂでは表面２４ａとベーパーチャンバ１６との間隔がやや大きい。したがって、仮にグリス３２が設けられていないと、振動や衝撃が加えられることにより液体金属３０は周囲に漏出し得るが、本実施例では粘度の高いグリス３２が押しつぶされた状態で塞いでおり、液体金属３０が漏出しにくい。

【0040】

グリス３２の幅Ｗは、液体金属３０の領域をなるべく広く確保することができるように適度に狭くすることが望ましく、かつ振動や衝撃があっても液体金属３０の漏出を防ぐことができる程度に広くすることが必要である。つまり、グリス３２の幅Ｗは、狭すぎずかつ広すぎないようにある程度の精度を確保して塗布することが望ましく、例えば１～２ｍｍの範囲の一定幅に設定される。

【0041】

グリス３２は、液体金属３０による熱伝達を補助するように伝熱性のあるものを用いてもよい。伝熱性のあるグリス３２としては、例えば信越化学工業株式会社製の７７８３Ｄが挙げられる。伝熱性のあるグリス３２では伝熱性の担保のために内部に金属粉が混入されているが、グリス成分によって保護されるため液体金属３０に触れても特段の変質は生じない。伝熱性のあるグリス３２としてはリキッドメタルグリスを用いてもよい。また、ＣＰＵ１４の種類によっては表面２４ａの熱分布が一様ではなく、周囲２４ａｂが比較的低温である場合もある。そのような場合には、周囲２４ａｂに沿って設けられるグリス３２は廉価で伝熱性のないものを用いてもよい。

【0042】

図４は、放熱構造１０の模式平面図である。図４では、ベーパーチャンバ１６を省略しており、液体金属３０の範囲を濃いドット地、グリス３２の範囲を薄いドット地で示している。図４に示すように、グリス３２には１か所の側方に開口する排気隙間３２ａが形成されている。排気隙間３２ａは、後述する放熱構造１０の製造方法における工程で、グリス３２で囲われた範囲に存在する空気を排出するためのものである。

【0043】

排気隙間３２ａの面積は、製造工程で気体である空気を排出可能な程度に広く、かつ、製造後には液体である液体金属３０が漏出しづらい程度に狭いことが望ましい。つまり、排気隙間３２ａの幅Ｗは、狭すぎずかつ広すぎないように、例えば２～３ｍｍに設定される。排気隙間３２ａからは、製造工程において表面２４ａ上にある液体金属３０のうち余分となる微小量を排出させるようにしてもよい。

【0044】

仮に、製造工程または製造後に排気隙間３２ａから液体金属３０が漏出することがあっても微量に抑制される。漏出する液体金属３０が微量であれば、サブストレート２２上のキャパシタ２８は絶縁材３４によって保護される。また、漏出する液体金属３０が微量であれば弾性材３６によってサブストレート２２の範囲内に封じ込められるため、基板２６にまで拡散することがない。

【0045】

また、排気隙間３２ａは、ダイ２４の中心Ｃを基準としてキャパシタ２８の配置されている角度間隔θが最も大きい最大間隔θ_ｍａｘである範囲に設けられている。これにより、排気隙間３２ａはキャパシタ２８のうち少なくとも１つからは適度に離間することになり、キャパシタ２８が液体金属３０から一層保護される。仮に、サブストレート２２に１つのキャパシタ２８が設けられている場合には、該キャパシタ２８の幅を除く部分が最大間隔θ_ｍａｘとなる。

【0046】

また、排気隙間３２ａは、最大間隔θ_ｍａｘの中心となる線Ｌを同一の中心基準となるように最大間隔θ_ｍａｘの１／２、つまりθ_ｍａｘ／２となる範囲内に設けるようにしてもよい。これにより、排気隙間３２ａはいずれのキャパシタ２８からも適度にバランスよく離間する。さらに、排気隙間３２ａは矩形のダイ２４における遠隔縁２４ｂのいずれかの箇所に設けてもよい。遠隔縁２４ｂは、最大間隔θ_ｍａｘの両端に位置する２つのキャパシタ２８のいずれからも角部２４ｃから遠い縁であり、また換言すれば、４つの縁のうち線Ｌを含む箇所に存在するものである。このように遠隔縁２４ｂに形成された排気隙間３２ａからは、仮に液体金属３０が漏れたとしてもダイ２４の角部２４ｃが壁のように作用し、液体金属３０のそれ以上の回り込みを抑制する。放熱構造１０の製造工程を真空中で行うなどの場合には排気隙間３２ａを設けなくてもよい。

【0047】

図５は、変形例にかかるグリス３２の塗布形態を示す図である。図５（ａ）は、第１の変形例を示す図であり、上記の例における排気隙間３２ａの箇所に狭窄部３２ｄが形成されている。狭窄部３２ｄの幅Ｗ２は、グリス３２における他の部分の幅Ｗより狭い。狭窄部３２ｄは、製造工程では排気隙間３２ａと同様に開口していた箇所がベーパーチャンバ１６を押し付けることによってグリス３２が押しつぶされて両側から広がることにより埋められたものである。このような狭窄部３２ｄによれば、製造工程では内部の空気を排気することができ、製造後には内部の液体金属３０を一層確実に囲うことができる。

【0048】

図５（ｂ）は、第２の変形例を示す図であり、排気隙間３２ａが複数形成されている。この場合、排気隙間３２ａはダイ２４の四隅に形成されている。排気隙間３２ａは等間隔に設けるとよい。このように排気隙間３２ａを複数設けることにより、製造工程において内部の空気を一層排出しやすくなる。複数の排気隙間３２ａの一部または全部は、図５（ａ）のように製造後には埋められて狭窄部３２ｄを形成するようにしてもよい。

【0049】

次に、放熱構造１０の製造方法について説明する。図６は、放熱構造１０の製造方法を示すフローチャートである。図７は、ダイ２４にグリス３２および液体金属３０が塗布された状態を示す模式平面図である。図８は、ダイ２４にグリス３２および液体金属３０が塗布された変形例の状態を示す模式平面図である。図９は、放熱体接触工程の様子を示す模式断面側面図である。放熱構造１０の製造方法では、図６に示す工程に先だってＣＰＵ１４が基板２６に実装されているものとする。基板２６は携帯用情報機器１２の筐体に対して組み付けられている状態でもよいし、組み付け前の状態でもよい。

【0050】

図６のステップＳ１（グリス塗布工程）において、ダイ２４の表面２４ａの周囲２４ａｂに沿ってグリス３２を塗布する。このステップＳ１では、上記のとおり排気隙間３２ａを形成しておく。この時点のグリス３２の高さＨ（図９参照）は、熱抵抗を軽減するためには低いことが望ましいが、確実にベーパーチャンバ１６と接触させるために中央部２４ａａより高くする。そうすると、グリス３２の高さＨは、例えば０．２～０．２５ｍｍ程度が望ましい。また、この時点のグリス３２の幅Ｗ３は製造後の幅Ｗ（図３参照）よりやや狭い。

【0051】

この工程ではグリス３２をシルクスクリーンによって塗布する。シルクスクリーンによれば、塗布の自動化または半自動化が可能であり、グリス３２をダイ２４の縁に沿い、一定の適正幅で、かつ適正な厚みで塗布することができる。さらに、シルクスクリーンによれば排気隙間３２ａについてもばらつきなく適正幅に設定することができる。

【0052】

なお、グリス３２はダイ２４ではなくベーパーチャンバ１６における相当箇所に塗布することも可能ではあるが、ダイ２４の周囲２４ａｂに合うように正確な位置合わせが難しく、また組み立て後ではダイ２４の周囲２４ａｂに沿っているのか検査ができない。したがって、グリス３２はダイ２４に塗布することが好ましい。

【0053】

ステップＳ２（液体金属塗布工程）において、図７に示すように、ダイ２４の表面２４ａにおけるグリス３２で囲まれた範囲に液体金属３０を適量塗布する。この工程は作業員が手作業で行い、または所定の自動機で行う。

【0054】

この工程では、グリス３２との間に隙間４２を形成するように液体金属３０を塗布する。隙間４２は液体金属３０の四周に形成する。これにより、両者のオーバーラップがなく、グリス３２が適正幅でベーパーチャンバ１６と接触するようになる。

【0055】

この工程では、図８に示すように、液体金属３０から見て三方に隙間４２を形成するようにしてもよい。隙間４２が形成されていないのは排気隙間３２ａと逆側（図６における右側）とする。これにより、次のステップＳ３において隙間４２にある空気が排気隙間３２ａから抜けやすくなる。

【0056】

ステップＳ３（放熱体接触工程）において、図９に示すように、ベーパーチャンバ１６をダイ２４のダイ２４の表面２４ａに押し付ける。これによりグリス３２はベーパーチャンバ１６と表面２４ａとの間で押しつぶされて両者との隙間がなくなり内側に液体金属３０を保持することができる。液体金属３０はベーパーチャンバ１６に接触して広がり、グリス３２で囲われたほぼ全領域で表面２４ａとベーパーチャンバ１６とを熱接続する。また、隙間４２に存在していた空気は排気隙間３２ａから排気される。上記のとおり微量の余分な液体金属３０は排気隙間３２ａから排出されるようにしてもよい。

【0057】

このような放熱構造１０およびその製造方法は、ダイ２４の中央部２４ａａが周囲２４ａｂよりも盛り上がっている場合に液体金属３０の漏出を防止するのに好適に用いられるが、ダイ２４の表面２４ａがフラットである場合にも適用可能であり、漏出防止の作用が得られる。液体金属３０の漏出を防止する障囲体としてはグリス３２に限らず、表面２４ａとベーパーチャンバ１６とによって押しつぶしが可能な材質、例えば薄いスポンジなどの弾性体も適用可能である。

【0058】

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。

【符号の説明】

【0059】

１０ 放熱構造
１２ 携帯用情報機器（電子機器）
１６ ベーパーチャンバ（放熱体）
２２ サブストレート
２４ ダイ
２４ｂ 遠隔縁
２４ａａ 中央部
２４ａ 表面
２６ 基板
２８ キャパシタ（電気素子）
３０ 液体金属
３２ グリス（障囲体）
３２ａ 排気隙間
３４ 絶縁材
３６ 弾性材
θ 角度間隔
θ_ｍａｘ 最大間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2023-04-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱する電気部品の放熱構造であって、
前記電気部品の表面に沿って設けられる放熱体と、
前記電気部品と前記放熱体との間に介在するように設けられる液体金属と、
前記電気部品と前記放熱体との間で押しつぶされた状態で介在し、前記液体金属を囲うように設けられる障囲体と、
基板および該基板に実装された半導体チップと、
を有し、
前記半導体チップはサブストレートおよびダイを備え、
前記電気部品は前記ダイであり、
前記障囲体には側方に開口する排気隙間が形成されている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項2】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記障囲体はグリスである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の放熱構造において、
前記サブストレートには１以上の電気素子が設けられており、
前記排気隙間は、前記ダイの中心を基準として前記電気素子の配置されている角度間隔が最も大きい範囲に設けられている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の放熱構造において、
前記ダイの表面は中央部が周囲よりも盛り上がっている形状である
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の放熱構造を備える
ことを特徴とする電子機器。

【請求項6】

発熱する電気部品の放熱構造の製造方法であって、
電気部品の表面の周囲にグリスを塗布するグリス塗布工程と、
前記電気部品の前記表面における前記グリスで囲まれた範囲に液体金属を塗布する液体金属塗布工程と、
放熱体を前記電気部品の表面に押し付けて前記グリスを押しつぶしながら前記液体金属を前記放熱体に接触させる放熱体接触工程と、
を有し、
前記グリス塗布工程では、前記放熱体接触工程で余分の空気を排出させる排気隙間を形成しておく
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。

【請求項7】

請求項６に記載の放熱構造の製造方法において、
前記液体金属塗布工程では、前記グリスとの間に隙間をもって前記液体金属を塗布する
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。

【請求項8】

請求項６または７に記載の放熱構造の製造方法において、
前記グリス塗布工程では、前記グリスをシルクスクリーンによって塗布する
ことを特徴とする放熱構造の製造方法。