[发明专利]电子部件的冷却构造、电子仪器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件等的电子部件的冷却，尤其涉及以由封装化的半导体芯片构成的器件为对象的电子部件的冷却构造、电子仪器。

本发明根据2009年9月30日在日本提出申请的特愿2009-226148号主张优先权，并在此援引其内容。

背景技术

为了对中央运算处理装置(CPU)等的半导体元件进行冷却，散热器、热管等的冷却器与半导体元件接地地使用。另外，在高性能的元件的情况下，发热量的增大、发热面积的增大成为课题。冷却器的接地面相对于发热元件的面，经由被称为热界面材料(Thermal Interface Material，TIM)的、主要由高分子系的材料制成的薄膜层，形成导热的路径。因此，通过将这两个平面尽可能地并行地固定，能够实现元件面的高效且均匀的冷却。实际上，需要在装置内部的有限空间内进行这样的冷却处理，个体差异导致的、接触不均衡或不均匀的温度分布也成为课题。

在近年的高性能CPU中，存在由于图形功能、接口功能的加入而导致发热量继续增加的倾向。因此，谋求一种能够应对增加的发热量的高性能的冷却构造。由于因各种功能的加入而导致元件面积增大，因此，导热面积增大，也可以说对冷却是有利的。不过，为了应对局部性地发热的部位，谋求一种与已有相比更优秀的能够均匀地对整体面积进行冷却的构造。例如，在专利文献1中记载了下述构造：针对尤其需要高冷却能力的元件中心附近，排除散热器的翅片而直接供给撞击流。在这样的构造中，虽然能够实现冷气的向元件中心区域附近的直接供给，但另一方面，在该区域中需要排除翅片，因而产生与基于翅片的散热效率之间的权衡。

另外，例如，在专利文献2中提出了一种用于将固定散热器的夹持件的压力发生位置设置在散热器的中央附近的构造。由此，能够实现TIM区域的热阻抗的降低。但是，另一方面，吸热被限定在与元件接触的面上。了解到下述情况：TIM区域的热阻抗的分布的比例变大，这一影响导致在接地平衡不均衡的情况下，异常地产生高压力的区域中的热阻抗大幅降低。另外，产生低压力异常地发生的区域，而在该区域中的热阻抗大幅恶化。因此，专利文献2中提出了下述方案：即使在接触平衡变得不均衡的情况下，也总是将元件中心附近的接触压力保持得较大。不过，冷却时的吸热面积被限定为元件面积。

另外，例如，在专利文献3中提出了一种采用热管的冷却构造的方案。冷却构造通过板簧而固定，其作用发生在CPU的中央附近。为了使与热管接触的面上的吸热效果最高，热管设置在CPU中央附近。虽然使板簧的压力也产生在中央是效率最高的，但实际上，由于针对中空的热管无法施加压力，因此相应地不得不使其从中心偏心设置。

现有技术文献

专利文献1：日本特许第3002611号公报

专利文献2：日本特表2002-516031号公报

专利文献3：日本特开2008-130037号公报

发明内容

但是，在上述现有的电子部件的冷却构造和搭载该冷却构造的电子仪器中，存在发热量的增大、发热面积的增大、冷却构造的接地平衡的不均衡、温度分布的不均匀的课题。发热量和发热面积的增大提示了局部的发热密度的增大，存在装置可靠性的降低、风扇负荷的增大的担心。而且，存在引起接地平衡的恶化、元件内温度分布恶化的担心。

如上所述，需要随着发热量增大，使安装有半导体元件的封装的冷却性能提高。

通过采用利用封装的整体构造的冷却构造，不仅要求冷却性能的提高，还要求能够通过接地平衡的改善、元件内温度分布的均匀化而实现的冷却性能的稳定化。

为实现上述课题，本发明提供一种如下方面那样的电子部件的冷却构造、电子仪器。

第一方面的电子部件的冷却构造，至少具有：半导体元件；安装有该半导体元件的基板；经由热界面材料与所述半导体元件的一面接触而吸热的金属板；与该金属板连接的热管，

其特征在于，所述金属板相对于所述半导体元件和所述基板的双方经由所述热界面材料而接触。

还可以为，在面对所述半导体元件的所述金属板上设置支点，所述支点将由所述金属板和所述热管构成的冷却器相对于所述半导体元件进行固定。

还可以为，在面对所述基板的所述金属板上设置支点，所述支点将由所述金属板和所述热管构成的冷却器相对于所述半导体元件进行固定。

还可以为，所述热管在面对所述半导体元件的所述金属板上接地。

还可以为，所述热管在面对所述基板的所述金属板上接地。