特開 2024-7261 放熱構造、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】P2024007261

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】放熱構造、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20240111BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20240111BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 D

H01L23/36 Z

H01L23/46 B

H05K7/20 F

H05K7/20 D

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022108640

(22)【出願日】2022-07-05

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-12-13

(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】渡邊 諒太

(72)【発明者】

【氏名】橋場 惇輝

(72)【発明者】

【氏名】北村 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】上村 拓郎

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AB02

5E322AB11

5E322FA04

5E322FA09

5F136BA30

5F136BC03

5F136BC06

5F136CC12

5F136CC14

5F136CC20

5F136CC22

5F136EA29

5F136FA01

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】発熱する電気部品と放熱体との間の伝熱性能の低下を防止することができ、さらに多孔質材の位置ずれを一層防止することのできる放熱構造、および電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】放熱構造１０は、ＧＰＵ１４におけるダイ２４の表面に当接するメッシュ３０と、メッシュ３０が嵌り込む窪み部を備え、ダイ２４の表面とともにメッシュ３０を挟持する銅板２１と、を有する。メッシュ３０は、液体金属３２が含浸されていて、ダイ２４の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部３０ａと、発熱体当接範囲部３０ａと連続して形成され、ダイ２４の表面と当接しない発熱体非当接範囲部３０ｂと、を備える。発熱体非当接範囲部３０ｂはスポンジテープ３６によって銅板２１に固定されている。発熱体非当接範囲部３０ｂは発熱体当接範囲部３０ａから突出する形状である。
【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当接する多孔質材と、
前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間に前記多孔質材を挟持する放熱体と、
を有し、
前記多孔質材は、
伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、
前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、
を備え、
前記発熱体非当接範囲部は帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている
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、
前記発熱体非当接範囲部は前記発熱体当接範囲部から突出する形状であって、複数が対称位置に設けられており、
前記帯状粘着材は前記発熱体非当接範囲部を横断するように設けられている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項3】

請求項１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、
前記帯状粘着材はスポンジ状であり、前記ダイの周囲で前記放熱体と前記サブストレートとの間を塞いでいる
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項5】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記伝熱性流体は液体金属である
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項6】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記多孔質材はメッシュである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項7】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記多孔質材は金属材であり、少なくとも表面がニッケルである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項8】

放熱構造を備える電子機器であって、
発熱する電気部品と、
前記電気部品の表面に当接する多孔質材と、
前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間に前記多孔質材を挟持する放熱体と、
を有し、
前記多孔質材は、
伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、
前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、
を備え、
前記非当接範囲部が帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている
ことを特徴とする電子機器。

【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、および該放熱構造を備える電子機器に関する。

【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】

液体金属は、ガリウムを主成分とする場合があって銅やハンダと化学反応を起こしうる。また、液体金属は導電性があるため漏出して周辺のキャパシタなどの電気素子に触れるとショートするため、何らか対策が必要である。この対策として、例えばサブストレートに設けられている電気素子とダイとの間に絶縁壁を設けることが考えられる。しかし、電気素子とダイとが接近していると絶縁壁を設けるスペースが確保されない。また、漏出によりダイと放熱体との間に設けられている液体金属の量は減少してしまい、伝熱性能が低減する懸念がある。

【0007】

そこで、本願発明者は半導体チップなどの発熱体とベーパーチャンバなどの放熱体との間に液体金属を含浸させたメッシュなどの多孔質材を設けて挟持させることを検討している。メッシュに含浸された液体金属はほとんど漏出することがなく維持される。一方、多孔質材は発熱体と放熱体とにより適度な押圧力で挟持されていればほとんど位置ずれを起こすことはないが、一層確実に固定されていることが望ましい。

【0008】

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の伝熱性能の低下を防止することができ、さらに多孔質材の位置ずれを一層防止することのできる放熱構造、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】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１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当接する多孔質材と、前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間で前記多孔質材を挟持する放熱体と、を有し、前記多孔質材は、伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、を備え、前記発熱体非当接範囲部は帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている。

【0010】

本発明の第２態様に係る電子機器は、放熱構造を備える電子機器であって、発熱する電気部品と、前記電気部品の表面に当接する多孔質材と、前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間に前記多孔質材を挟持する放熱体と、を有し、前記多孔質材は、伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、を備え、前記非当接範囲部が帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明の上記態様によれば、伝熱性流体は多孔質材に含浸および保持されていることから漏出が防止され、発熱する電気部品と放熱体との間の伝熱性能の低下を防止することができる。また、多孔質材は、窪み部に嵌り込むとともに帯状粘着材により発熱体非当接範囲部が固定されているため位置ずれを一層防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

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

【図2】図２は、ＧＰＵの斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態にかかる放熱構造の模式断面側面図である。

【図4】図４は、組み立てられた銅板、メッシュおよびスポンジテープの模式斜視図である。

【図5】図５は、銅板、メッシュおよびスポンジテープの模式分解斜視図である。

【図6】図６は、第１変形例に係る放熱構造を示す模式斜視図である。

【図7】図７は、第２変形例に係る放熱構造を示す模式斜視図である。

【図8】図８は、第３変形例に係る放熱構造を示す模式斜視図である。

【図9】図９は、第４変形例に係る放熱構造を示す模式斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明にかかる放熱構造、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。

【0014】

図１は、本発明にかかる実施形態にかかる放熱構造１０および携帯用情報機器１２の一部を示す分解斜視図である。

【0015】

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、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４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。ＧＰＵ１４はリアルタイム画像処理が可能な半導体チップである。ＧＰＵ１４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、ＧＰＵ１４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。

【0016】

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。

【0017】

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。また、ベーパーチャンバ１６とＧＰＵ１４との間には受熱板としての銅板２１が設けられる。銅板２１は実質的にベーパーチャンバ１６と一体の放熱体と見做すことができる。

【0018】

ＧＰＵ１４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。

【0019】

図２は、ＧＰＵ１４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。ＧＰＵ１４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。ＧＰＵ１４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。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ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵはＧＰＵ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ＧＰＵ１４やＣＰＵ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。

【0020】

サブストレート２２の上面には多くの小さいキャパシタ２８がダイ２４を取り囲むように配列されている。キャパシタ２８はダイ２４の四方を、場所によって１列または２列で配列されている。キャパシタ２８はダイ２４の比較的近傍に設けられている。キャパシタ２８の高さはダイ２４よりも低い。キャパシタ２８は絶縁材３４（図３参照）で覆われる。絶縁材３４は、例えば接着剤や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。

【0021】

図３は、本発明の実施形態にかかる放熱構造１０の模式断面側面図である。図４は、組み立てられた銅板２１、メッシュ３０およびスポンジテープ（帯状粘着材）３６の模式斜視図である。図５は、銅板２１、メッシュ３０およびスポンジテープ３６の模式分解斜視図である。放熱構造１０は、上記のベーパーチャンバ１６と、該ベーパーチャンバ１６とダイ２４の表面との間で銅板２１を介して挟持されるメッシュ（多孔質材）３０とを有する。

【0022】

メッシュ３０は、中央の矩形の発熱体当接範囲部３０ａと、該発熱体当接範囲部３０ａから十字状で四方に突出する形状の発熱体非当接範囲部３０ｂとを備える。発熱体当接範囲部３０ａはダイ２４の表面に当接する部分である。メッシュ３０は、少なくとも発熱体当接範囲部３０ａのほぼ全面に液体金属（伝熱性流体）３２が含浸されている。発熱体非当接範囲部３０ｂには液体金属３２が含浸されていなくてもよい。

【0023】

液体金属３２は基本的には常温で液体となっている金属であるが、少なくとも携帯用情報機器１２の基板２６に通電され、ＧＰＵ１４が稼働した通常の使用状態の温度で液体となるフェーズチェンジマテリアルなどであってもよい。液体金属３２は金属であることから熱伝導性、導電性に優れる。また、液体金属３２は液体であることから流動性がある。

【0024】

液体金属３２は基本的に発熱体当接範囲部３０ａのほぼ全面にわたって含浸されており、ダイ２４の表面と銅板２１とに接し、両者を良好に熱接続している。液体金属３２は基本的に発熱体当接範囲部３０ａのほぼ全面にわたって含浸されているが、条件によっては余分量の吸収余地として発熱体当接範囲部３０ａの端部などには含浸されていない箇所があってもよい。

【0025】

含浸の手段は、例えば液体金属３２の槽内にメッシュ３０を浸漬させ、またはメッシュ３０に液体金属３２を塗布するとよい。液体金属３２はメッシュ３０に対して含浸しにくい場合もあるが、この時点ではメッシュ３０は放熱構造１０に組み入れる前段階の単体となっており扱いが容易であり、しかも上下前後左右の６面が開放されており液体金属３２を含浸させやすい。また、この時点ではメッシュ３０は単体であることから、液体金属３２が適正に含浸されているか目視または所定の手段により検査することができる。また、放熱構造１０の組み立て工程では、ダイ２４の表面および窪み部２１ａの底部に予め液体金属３２を塗布しておくと、メッシュ３０に含浸された液体金属３２と混じりあい、確実に熱接触する。

【0026】

発熱体当接範囲部３０ａは、ダイ２４の表面と同じか、またやや大きい矩形となっており、ダイ２４の表面を覆っている。発熱体当接範囲部３０ａにはダイ２４における発熱分布などに応じて多少の小さい孔を設けて、該孔を液体金属３２の液溜まりとしてもよい。

【0027】

発熱体非当接範囲部３０ｂは発熱体当接範囲部３０ａから連続して形成されており、後述するスポンジテープ３６の幅と同じか、またはそれよりやや長く突出している。発熱体非当接範囲部３０ｂはダイ２４の表面と当接しない。

【0028】

メッシュ３０としては、ワイヤを編んだもの、または板材に対してエッチングなどによって多数の孔を設けたものなどが適用可能である。メッシュ３０は、樹脂材などでもよいが金属材とすると好適な伝熱性能が得られる。メッシュ３０を銅、アルミニウム材などの金属材とする場合、ニッケル材（ニッケルを主成分とする合金を含む）をメッキしたものを用いるとよい。つまり、メッシュ３０は少なくとも表面をニッケル材とすることにより、液体金属３２によって変質することが防止できる。メッシュ３０をニッケル材で構成することにより、メッキ処理を省略することができる。また、銅材やアルミニウム材をニッケルメッキすることにより、好適な熱伝導性が得られる。

【0029】

メッシュ３０は、液体金属３２を含浸させることのできる他の多孔質材、例えばスポンジなどの発泡体で置き換えてもよい。本願における多孔質材とは、樹脂、金属などを問わず液体金属３２などの伝熱性流体を含浸させることのできる材質を指すものとする。多孔質材としてのスポンジは、樹脂および金属（金属たわしのようなもの）のいずれでもよい。また、本願における多孔質材は弾性体、剛体のいずれでもよい。

【0030】

銅板２１は縦横寸法ともメッシュ３０より大きく、中央部にはメッシュ３０が嵌り込む窪み部２１ａが形成されている。窪み部２１ａはメッシュ３０がちょうど嵌り込むように、該メッシュ３０とほぼ同形状になっている。ただし、メッシュ３０の嵌め込み作業の便宜などの理由から、窪み部２１ａとメッシュ３０とは大きさや形状が多少異なっていてもよい。窪み部２１ａの深さはメッシュ３０の厚みとほぼ等しい。銅板２１は、少なくとも窪み部２１ａの部分を予めニッケルメッキをしておくとよい。

【0031】

スポンジテープ３６は後述するシート状の粘着テープ３８，４８とは異なりある程度の厚みを有しているが、帯状粘着材と見做すことができる。つまり、スポンジテープ３６はスポンジ状の帯状粘着材である。スポンジテープ３６は枠形状であって、四辺が４つの発熱体非当接範囲部３０ｂの箇所を横断して銅板２１に貼られており、これによってメッシュ３０が銅板２１に固定されている。スポンジテープ３６は銅板２１および発熱体非当接範囲部３０ｂに対して粘着されているが、少なくとも銅板２１に粘着されていればよい。スポンジテープ３６はダイ２４の周囲で銅板２１とサブストレート２２との間を塞いでいる。

【0032】

ベーパーチャンバ１６は、基本的にダイ２４の表面に沿って平行に設けられるが、銅板２１の全面に当接するように設けられていればよく、メッシュ３０および銅板２１の僅かな弾性変形や厚みの不均一さに応じてわずかに非平行（略平行）であってもよい。また、液体金属３２はメッシュ３０に含浸されているため、図３では液体金属３２単体の層を示していないが、ミクロ的にはダイ２４とメッシュ３０との間、又ダイ２４とベーパーチャンバ１６との間に液体金属３２の層が存在していてもよい。

【0033】

このような、放熱構造１０および携帯用情報機器１２では、ダイ２４とベーパーチャンバ１６とが銅板２１を介してメッシュ３０に含浸された液体金属３２によって熱接続されていることから、好適な伝熱性能が得られる。また、携帯用情報機器１２が携帯され移動する際に振動や衝撃を受けると、液体金属３２にはダイ２４および銅板２１から繰り返し圧力が加えられるが、該液体金属３２は流動性があるものの、メッシュ３０に含浸されていることから該メッシュ３０との濡れ性などの作用によって含浸された状態が維持され、周囲に漏出することがない。

【0034】

このため、液体金属３２はダイ２４と銅板２１との間に適量が保持されることから、伝熱性能の低下が防止できる。また、キャパシタ２８や基板２６に実装された他の電気部品に液体金属３２が触れてしまうことが防止される。

【0035】

液体金属３２は基本的にキャパシタ２８に触れることがないが、該キャパシタ２８は絶縁材３４で覆うと一層信頼性が向上する。また、液体金属３２は基本的に基板２６に実装された電気部品に触れることがないがサブストレート２２の四周をスポンジテープ３６で仕切ることによりさらに信頼性が向上する。

【0036】

また、メッシュ３０は、ダイ２４と銅板２１との間で適度な圧力で挟持されていて、基本的には位置ずれを起こすことがないが、窪み部２１ａに嵌り込むとともにスポンジテープ３６が発熱体非当接範囲部３０ｂを横断して固定しているため位置ずれを一層防止することができる。さらに、メッシュ３０は窪み部２１ａにほぼちょうど嵌り込んでおり、含浸している液体金属３２が窪み部２１ａ以外の範囲に広がることがない。

【0037】

液体金属３２はメッシュ３０に含浸された状態で窪み部２１ａに嵌め込まれており、さらに該メッシュ３０はスポンジテープ３６によって固定されている。したがって、液体金属３２は銅板２１に含まれていることとなり、携帯用情報機器１２の組み立て工程やメンテナンス作業において作業者は銅板２１を単一部品として扱えばよく、液体金属３２の塗布作業などの処理が不要であり、作業が容易となる。

【0038】

次に、放熱構造１０の変形例について説明する。図６は、第１変形例に係る放熱構造１０Ａを示す模式斜視図である。図７は、第２変形例に係る放熱構造１０Ｂを示す模式斜視図である。図８は、第３変形例に係る放熱構造１０Ｃを示す模式斜視図である。図９は、第４変形例に係る放熱構造１０Ｄを示す模式斜視図である。

【0039】

図６に示すように、第１変形例に係る放熱構造１０Ａは、上記の放熱構造１０におけるスポンジテープ３６を４つの短い粘着テープ（帯状粘着材）３８で置き換えたものである。４つの粘着テープ３８はそれぞれ突出した発熱体非当接範囲部３０ｂの箇所を横断して銅板２１に貼られており、これによってメッシュ３０が銅板２１に固定されている。このような粘着テープ３８を適用した場合でもメッシュ３０の位置ずれを好適防止することができる。

【0040】

図７に示すように、第２変形例に係る放熱構造１０Ｂでは、銅板４０の中央に形成された窪み部４０ａにメッシュ４２が嵌り込んでいる。メッシュ４２は発熱体当接範囲部４２ａと、該発熱体当接範囲部４２ａから一文字状に対抗する二方向に突出する形状の発熱体非当接範囲部４２ｂとを備える。窪み部４０ａはメッシュ４２が嵌り込むように、該メッシュ４２とほぼ同形状になっている。発熱体当接範囲部４２ａは上記の発熱体当接範囲部３０ａに相当する。発熱体非当接範囲部４２ｂは上記の発熱体非当接範囲部３０ｂに相当するが、本数が異なっている。発熱体非当接範囲部４２ｂの部分は粘着テープ３８が横断するように設けられて固定されている。このように、発熱体非当接範囲部４２ｂは２本であってもメッシュ４２は相応に安定して固定される。すなわち、突出する形状の発熱体非当接範囲部３０ｂ，４２ｂは、複数が対称位置に設けられていればメッシュ３０，４２を安定して固定することができる。

【0041】

図８に示すように、第３変形例に係る放熱構造１０Ｃでは、銅板４４の中央に形成された窪み部４４ａにメッシュ４６が嵌り込んでいる。メッシュ４６は発熱体当接範囲部４６ａと、該発熱体当接範囲部４６ａと、発熱体非当接範囲部４６ｂとを備える。窪み部４４ａはメッシュ４６が嵌り込むように、該メッシュ４６とほぼ同じ矩形になっている。発熱体当接範囲部４６ａは上記の発熱体当接範囲部３０ａに相当する。図８では発熱体当接範囲部４６ａをドット地で示している。発熱体非当接範囲部４６ｂは発熱体当接範囲部４６ａの周囲を囲むように設けられており、メッシュ４６は矩形となっている。発熱体非当接範囲部４６ｂの部分は枠状の粘着テープ（帯状粘着材）４８が四周を囲むように設けられている。このように、発熱体非当接範囲部４６ｂおよび粘着テープ４８は枠状であってもよい。また、放熱構造１０Ｃではメッシュ４６を単純な矩形にすることができ、構造が簡便となる。

【0042】

図９に示すように、第４変形例に係る放熱構造１０Ｄでは、上記の放熱構造１０Ｃと同様に銅板４４とメッシュ４６とが適用されているが、枠状の粘着テープ４８に代えて４つの短い粘着テープ３８が用いられている。４つの粘着テープ３８は発熱体非当接範囲部４６ｂの四隅を横断して銅板４４に貼られている。放熱構造１０Ｄは、メッシュ４６の固定が短冊状で短い粘着テープ３８を用いることができて構造が簡便となる。なお、各変形例１０Ａ～１０Ｄでは、粘着テープ３８，４８の代わりに枠状または帯状のスポンジテープを適用してもよい。

【0043】

本願発明者の実験結果によれば、従来構造において振動によってダイ２４と放熱板との間から僅かながらも漏出するのは液体金属３２だけに固有の現象ではなく伝熱性流体に共通する現象であることが分かった。したがって、本実施の形態にかかる放熱構造１０，１０Ａ～１０Ｄの多孔質材に含浸させるのは伝熱性グリスを含む伝熱性流体とすることで漏出を防止する作用が得られる。なお、本願でいう伝熱性流体とは液体だけにかぎらず、半固体や粘性体など流動性を有するものを指し、グリスやオイルコンパウンドなどを含む。多孔質材は、含浸させる伝熱性流体の粘性、流動性および濡れ性などに基づいて素材、厚みおよび微細孔の径などを選択するとよい。設計条件により銅板２１，４０，４４は省略し、窪み部２１ａ，４０ａ，４４ａをベーパーチャンバ１６に設けてもよい。メッシュを窪み部に保持する手段は、スポンジテープ３６、粘着テープ３８，４８以外の帯状粘着材であってもよい。

【0044】

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】

【0045】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 放熱構造
１２ 携帯用情報機器（電子機器）
１４ ＧＰＵ（電気部品）
１６ ベーパーチャンバ（放熱体）
２１，４０，４４ 銅板（放熱体）
２１ａ，４０ａ，４４ａ 窪み部
２２ サブストレート
２４ ダイ
２８ キャパシタ
３０，４２，４６ メッシュ（多孔質材）
３０ａ，４２ａ，４６ａ 発熱体当接範囲部
３０ｂ，４２ｂ，４６ｂ 発熱体非当接範囲部
３２ 液体金属
３４ 絶縁材
３６ スポンジテープ（帯状粘着材）
３８，４８ 粘着テープ（帯状粘着材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-20

【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当接する多孔質材と、
前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間に前記多孔質材を挟持する放熱体と、
を有し、
前記多孔質材は、
伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、
前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、
を備え、
前記発熱体非当接範囲部は帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている
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、
前記発熱体非当接範囲部は前記発熱体当接範囲部から突出する形状であって、複数が対称位置に設けられており、
前記帯状粘着材は前記発熱体非当接範囲部を横断するように設けられている
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項3】

請求項１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、
前記帯状粘着材はスポンジ状であり、前記ダイの周囲で前記放熱体と前記サブストレートとの間を塞いでいる
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項5】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記伝熱性流体は液体金属である
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項6】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記多孔質材はメッシュである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項7】

請求項１に記載の放熱構造において、
前記多孔質材は金属材であり、少なくとも表面がニッケルである
ことを特徴とする放熱構造。

【請求項8】

放熱構造を備える電子機器であって、
発熱する電気部品と、
前記電気部品の表面に当接する多孔質材と、
前記多孔質材が嵌り込む窪み部を備え、前記電気部品の表面との間に前記多孔質材を挟持する放熱体と、
を有し、
前記多孔質材は、
伝熱性流体が含浸されていて、前記電気部品の表面に当接して受熱する発熱体当接範囲部と、
前記発熱体当接範囲部と連続して形成され、前記電気部品の表面と当接しない発熱体非当接範囲部と、
を備え、
前記発熱体非当接範囲部が帯状粘着材によって前記放熱体に固定されている
ことを特徴とする電子機器。