WO2001056346A1 - Retention module, heat sink and electronic device - Google Patents

Retention module, heat sink and electronic device Download PDF

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WO2001056346A1
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cpu
retention module
chipset
substrate
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Toshiyuki Kashiwagi
Hirokatsu Katou
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Fujitsu Limited
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    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1429—Housings for circuits carrying a CPU and adapted to receive expansion cards
    • H05K7/1431—Retention mechanisms for CPU modules
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention generally relates to a heat dissipation mechanism, and more particularly, to a heat dissipation mechanism that emits heat from a circuit element mounted on an electronic device.
  • the present invention is suitable for a retention module (also referred to as a CPU socket, a retention kit, or a retention tool) for electrically connecting and fixing a CPU to a motherboard.
  • a retention module also referred to as a CPU socket, a retention kit, or a retention tool
  • PCs personal computers
  • the CPU Central Processing Unit of the computer performs input / output of data, executes instructions, controls various parts, and directly affects the performance of the computer.
  • Current cartridges used in CPUs have a slot-type, wide and long shape, as seen in Pentium II manufactured by Intel Corporation in the United States.
  • a cooling device called a heat sink is provided near the CPU to thermally protect the CPU.
  • the heat sink includes a cooling fin and dissipates heat by natural cooling in close proximity to the CPU.
  • a desktop computer's CPU is typically fixed to the motherboard by a retention module and electrically connected.
  • the retention module typically has a holding portion for mechanically fixing the CPU to the motherboard, and a slot that can be engaged with a card edge connector as a CPU terminal, and the slot is mounted on the motherboard. Electrically connected internally. Therefore, when the CPU is held by the holder and its card edge connector is inserted into the slot, the CPU is electrically connected to the motherboard via the tension module.
  • the motherboard is equipped with various memory (socket), chipset, expansion slot, and BIOS ROM circuit elements.
  • a chipset is a group of circuits that manage the transmission and reception of data between a memory such as a CPU and RAM, an expansion card, etc. inside a computer.
  • the performance of chipsets has also improved in recent years along with CPUs.
  • Intel's 440 BX, 440 ZX, and 800 chipsets are known, and there are various chip sets for CPU, video, and peripheral devices. .
  • the CPU chipset has a function of interconnecting the CPU and the memory and controlling the data processing between them, and is typically arranged between the CPU and the memory. Disclosure of the invention
  • a retention module as an exemplary embodiment of the present invention includes a holding unit that can hold a CPU, and a chip that can be electrically connected to the CPU.
  • a first connection portion thermally connectable to the set; and a heat transfer portion connected to the first connection portion and capable of transmitting heat from the chipset to the outside. Therefore, such a retention module has a heat dissipation function of the chip set.
  • a circuit structure includes: a substrate; first and second heat-generating circuit elements electrically connectable via the substrate; and the first circuit element on the substrate.
  • a first heat radiating section connected to the holding mechanism and capable of dissipating heat from the first circuit element; and A second heat radiating portion capable of radiating heat from the second circuit element.
  • the first and second heat radiating portions radiate heat from the first and second circuit elements.
  • a heat sink includes a connection unit connected to a chipset, and a heat transfer unit connected to the connection unit and capable of transmitting heat from the chipset to the outside. Therefore, such a heat sink has a heat dissipation function of the chipset.
  • An electronic device as an exemplary embodiment of the present invention includes a housing, a board housed in the housing, a CPU provided on the board, a memory communicable with the CPU, A chip set provided between the CPU and the memory, for controlling operations of the CPU and the memory, and a retention module for fixing and electrically connecting the CPU to the substrate, wherein the retention module comprises: And a heat transfer portion connected to the first connection portion and capable of transmitting heat from the chip set to the outside.
  • the retention module comprises: And a heat transfer portion connected to the first connection portion and capable of transmitting heat from the chip set to the outside.
  • An electronic device as an exemplary embodiment of the present invention includes a housing, a substrate housed in the housing, and the First and second heat-generating circuit elements that are electrically connectable, a holding mechanism that fixes the first circuit element to the substrate and electrically connects the first circuit element, and a first mechanism that is connected to the holding mechanism, A first heat radiating section capable of radiating heat from the circuit element, and a second heat radiating section connected to the holding mechanism and capable of radiating heat from the second circuit element.
  • the heat from the first and second circuit elements is radiated by the first and second heat radiating portions.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a retention module before a CPU and a heat sink with a fan are mounted.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the retention module shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the retention module after the CPU and the heat sink with a fan are mounted.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the retention module shown in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the engagement between the CPU and the retention module.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of FIG. 5 from another angle.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the retention module on the motherboard and its periphery.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a retention module before a CPU and a heat sink with a fan are mounted.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the retention module after the CPU and the heat sink with a fan are mounted.
  • FIG. 10 is a partial schematic cross-sectional view for explaining how a retention module mounted on a desktop personal computer radiates heat from a chipset.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of the desktop personal computer shown in FIG.
  • FIG. 12 is a partially enlarged perspective view of the retention module shown in FIG. 9 for explaining the thermal coupling between the heat sink for the chipset and the heat sink for the CPU.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view of a retention module as a modification of FIG. 1 having 120a. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the retention module 100 before the CPU 40 and the heat sink with fan 50 are mounted.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the retention module 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the retention module 100 after the CPU 40 and the heat sink with fan 50 are mounted.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the retention module 100 shown in FIG.
  • FIGS. 5 and 6 are exploded perspective views illustrating the engagement between the CPU 40 and the cooling fin 52 (excluding the fan) and the retention module 100 as viewed from different angles.
  • the retention module 100 secures and electrically connects the CPU 40 to the motherboard 30 and a pair of upright holding portions 110, slots 120, and heat sinks 130 And a connecting part] 36.
  • the retention module 100 is provided on a motherboard 30 of a desktop PC 200 as an example of an electronic device.
  • the holding unit 110 has a table 112 on which the CPU 40 can be placed. Since the CPU 40 can be mounted on the heat sink 130 as described later, the table 112 is not always necessary.
  • the holding section 110 is connected to the slot 120 and the heat sink 130 and is made of, for example, plastic.
  • the connecting portion 136 is provided in the holding portion 110 and is thermally coupled to the heat sink 130 and the heat sink 50.
  • the holding portion 110 has a substantially L-shaped shape in FIGS. 1 and 3 as an example, but in FIGS. 5 and 6, the protrusions 114 shown in FIGS. It has been omitted.
  • the holding portion 110 stores the CPU 40 and fixes it in the lateral direction and protects it from impact.
  • the holding portion 110 guides the engagement between the card edge connector 42 and the slot 120 described below, and also prevents deterioration due to a load (stress) applied to the connector 42.
  • the holding portion 110 engages with the attachment 156 to raise the CPU 40 and the heat sink with fan 50 as described later with reference to FIGS. 7 and 8. May be fixed in the vertical direction.
  • the slot 120 has an opening that can be engaged with the card edge connector 42 of the CPU 40. It has a part 122. A terminal (not shown) that can be engaged with the connector 42 is provided in the opening 122, and the terminal is electrically connected to the motherboard 30. Therefore, the CPU 40 is electrically connected to the motherboard 30 by engaging the force edge connector 42 with the slot 120.
  • the CPU 40 has a wide and wide SECC (Single Edge Connector C artridge) shape widely used for Pentium II and III (Pentiurn II and III) of Intel Corporation, and thus the slot 12 is used. 0 also illustratively has a corresponding slot 1 shape.
  • Slot 1 has the terminals of the openings 1 2 and 2 arranged almost parallel to the motherboard 30 (such slots are sometimes called “right angle type”).
  • the slot may be arranged almost perpendicular to the motherboard 30 as will be described later with reference to (referred to as “straight type” in some cases).
  • the chipset 20 is exemplarily arranged between the CPU 40 and the motherboard 30.
  • a chipset is a group of circuits that manage the transmission and reception of data between a memory such as a CPU or RAM, an expansion card, and the like in a computer, and are generally used for CPUs, video, and other peripheral devices.
  • the chip set 20 is, for example, a CPU chip set in the present embodiment, and controls a data flow between the CPU 40 and a memory described below with reference to the CPU 40. In recent years, chipset performance has improved as seen in the 440BX, and the amount of heat generated has also increased considerably.
  • the retention module 100 of the present invention is not necessarily limited to the CPU.
  • a memory retention module 60 memory packet 60 described later with reference to FIG.
  • the heat radiation mechanism of the set 20 may be provided.
  • the heat sink 130 contacts the chip set 20 and transfers the heat from the chip set 20 to the heat sink 50 via the holding portion 110, and dissipates heat by increasing the surface area of the chip set 20.
  • the heat sink 13 0 is thermally coupled to the connecting portion 13 6 provided in the holding portion 110, and the heat sink 13 30 transfers heat from the chipset 20 to the connecting portion 13 6 to the heat sink 50.
  • the heatsink 50 is equipped with fans 54 and cooling fins 5 2 can be forcibly cooled.
  • a heat sink 50 as a cooling device is connected to the upper part of the CPU 40.
  • the heat sink 50 has a cooling fin 52 and a cooling fan 54, and protrudes from the retention module 100.
  • a package called a PGA package in which pins are aligned is used as CPU 40.
  • the CPU 40 has a shape (for example, Pentium II) entirely housed in a resin case.
  • the retention module 100 of the present invention can be applied to either shape of CPU 40.
  • FIG. 12 is a partially enlarged perspective view of the glue tension module 100 for explaining the thermal coupling between the heat sink 130 and the cooling fins 52.
  • the cooling fan 54 is also called a CPU cooler, and uses the fan to forcibly release heat to protect the CPU 40 from heat. It will be appreciated that forced cooling by the cooling fan 54 has the highest heat dissipation effect.
  • the heat sink 130 is connected to the connection part 132 that contacts the chip set 20, the heat transfer part 134 that transfers heat from the chip set 20, the heat transfer part 134 and the heat sink 50.
  • the connecting portion 13 2 and the heat transfer portion 13 4 have, for example, a flat plate shape.
  • the connecting portion 13 2 The heat transfer portion 134 is configured as a concave portion (or a convex portion) with respect to the heat transfer portion 134 so as to surely contact the upper surface of the chip set 20 with a predetermined pressure.
  • the connection portion 132 formed on the projection has a size that can accommodate the chip set 20.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the retention module 100 and circuit elements in the vicinity thereof.
  • the heat transfer section 132 Since the heat transfer section 132 is disposed in contact with or close to the CPU 40, it also has a function of transmitting heat from the CPU 40 to the heat sink 50 via the connection section 132. At that time, if necessary, a heat insulating material is arranged between the CPU 40 and the connection part 13 2 to make sure that the heat of the CPU 40 is transferred to the chipset 20 via the heat transfer part 134. It can also be prevented. As will be understood, the heat transfer section 13 2 also has a function of stably holding the CPU 40.
  • the heat sink 130 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum.
  • connection portion 1336 and the heat transfer portion 134 are integrally formed as shown in FIG. 7, but they may be formed as independent members.
  • the connection portion 1336 of the present embodiment is formed by bending a metal plate-shaped heat sink 130. More specifically, as shown in FIG. 12, the connection portion 1336 has a contact portion 1337 connected to the cooling fin 52. In other words, the connection portion 1336 is thermally coupled to the cooling fin 52 via the contact portion 1337.
  • the contact portion 1337 has a panel shape so that the cooling fin 52 can be reliably contacted.
  • the heat sinks 50 and 130 and the connecting portion 136 may be configured as one member.
  • a mounting method of the retention module 100 and the CPU 40 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the retention module 100 on the motherboard 30 and the vicinity thereof before the CPU 40 and the heat sink with fan 50 are mounted.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the retention module 100 on the motherboard 30 after the CPU 40 and the heat sink with fan 50 are mounted, and the vicinity thereof. 7 to 9, in the retention module 100, the CPU 40 is mounted on the heat sink 130 instead of the table 112 shown in FIG.
  • the heat sink 130 is fixed to the holding portion 110 via a screw 150, a screw 152, and a screwing part 154.
  • the panel 152 has a function of absorbing an assembly error between the heat sink 130, the chip set 20, and the holding unit 11.0.
  • the heat sink 130 and the holder 110 can be attached at any time before or after positioning and fixing the heat sink 130 and the chipset 20.
  • the heat sink 130 and the holder 110 are fixed to each other and to the mother board 30 from the back side of the board 30.
  • Figure 8 shows this state.
  • the holding portion 110 is attached to the attachment 156. Is engaged.
  • the holding portion 110 engages with the attachment 156 to fix the CPU 40, the fan with fan, and the sink 50 in the height direction. Thereafter, the CPU 40, a fan with a fan, and a sink 50 (the cooling fan 54 is omitted in FIG. 7) are mounted on the retention module 100. This is shown in FIG.
  • the memory socket 60 is a socket for mounting a memory module (not shown).
  • the user can exchange or add a module by modularizing a secondary cache and a main memory (main storage device).
  • main memory main storage device
  • the main memory module for example, a 72-pin SIMM or a 168-pin DIMM has different types depending on the type of computer.
  • the memory is a place for storing various information such as program data of a computer, and in general, the main memory is often simply referred to as a memory.
  • the CPU 40 can directly access only the main memory, and the computer reads data and programs from the external storage device to the main memory and performs processing.
  • the data flow between the CPU 40 and the memory mounted on the memory socket 60 is controlled by the chipset 20.
  • the heat radiation means of the chipset 20 according to the present invention is not limited to the heat sink 50.
  • heat sink 50 may be thermally coupled to external heat dissipation means other than heat sink 130.
  • a heat pipe or other heat dissipating Z heat transfer means irrespective of cooling or water cooling may be replaced or further provided.
  • the heat pipe has a pipe shape for storing liquid such as water with a difference in elevation. When heat is obtained from the heating element located at a low position, water evaporates and moves to a high position, and the heating element is cooled by repeating a cycle of natural or forced cooling, liquefaction and return to a low position again .
  • FIG. 10 is a partial schematic cross-sectional view for explaining a method in which the retention module 100 mounted on the desktop PC 200 dissipates heat from the chipset 20.
  • FIG. 11 is shown in FIG. 1 is a schematic perspective view of a desktop PC 200.
  • the sheet metal may be provided as a separate member inside the housing.
  • the desktop PC 200 has a tower-shaped main body 210, a display 220, a keyboard 230, and a mouse 240.
  • the main body 210 is composed of a sheet metal housing 90.
  • the heat of the chip set 20 is transmitted to the heat sink 50 via the connection portion 135 of the heat sink 130 and is radiated.
  • part of the heat from the chipset 20 is released from the surface of the heat transfer section 134 into the air.
  • the motherboard 30 is housed in a sheet metal housing 90 which is a main body case of the PC200.
  • the screw 150 and the panel 152 are configured as heat transfer members, the heat sink 130 is connected (thermally) to the housing sheet metal 90 via the contacts 92.
  • part of the heat from the chip set 20 is transmitted to the housing sheet metal 90 at the contact 92 through the heat sink 130, the screw 50, and the panel 52 to be radiated.
  • the heat of the chip set 20 can be efficiently released by having a large number of heat radiating means.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a retention module 100a having a straight-type slot 120a.
  • the retention module 100a has a slot 120a and a heat sink 130a, and the slot 120a is a power connector of a CPU 40a (not shown).
  • the connection with 42a (opening 122a) is arranged perpendicular to the motherboard 30a.
  • the heat sink 130a has a connection portion 134a connected to the upper surface of the chipset 20a, and is connected to the cooling fin 52a at the connection portion 36a.
  • the chip set 20a Since the chip set 20a is not covered by the CPU 40a, it may be cooled naturally.However, the chip set 20a is provided in a dense space between the retention module 100a and a memory socket 60a (not shown). When smooth air convection cannot be obtained due to the heat, the heat sink 130a is effective. Further, as described above, the memory socket 60a (not shown) may include a cooling mechanism for the chip set 20a instead of or in addition to the heat sink 130a. Unless otherwise specified, reference signs without alphabets are to refer to reference signs with alphabets.
  • the user operates the keyboard 230 or the mouse 240 to store the data in the hard disk (not shown) stored in the main body 210.
  • the CPU 40 downloads necessary data from the hard disk to a memory (not shown).
  • the chipset 20 controls the communication between the CPU 40 and the memory, but the heat during the control is natural cooling in the heat transfer section 134, cooling in the heat sink 50, and cooling in the sheet metal 90. Since heat is dissipated by cooling or the like, the chip set 20 can provide stable high-speed operation.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
  • the chipset is not limited to the one between the CPU and the memory, and the present invention can be widely applied to heat-generating circuit elements.
  • a retention module, a heat sink, and an electronic device as an exemplary embodiment of the present invention have a heat dissipation function of a chipset, and can provide a stable operation by thermally protecting the chipset.
  • the first and second heat radiating portions radiate heat from the first and second circuit elements to thermally protect these circuit elements. And provide stable operation.

Description

明 細 書 リテンションモジュール、 ヒ--トシンク及び電子機器 技術分野
本発明は、 一般に放熱機構に係り、 特に電子機器に搭載された回路素子からの 熱を放出する放熱機構に関する。 本発明は C PUをマザ一ボードに電気的に接続 及び固定するリテンションモジュール （C PUソケット、 リテンションキッ ト、 リテンションツールともいう。 ） に好適であり、 本発明の電子機器は、 夕ヮ一型 を含むデスク トップ型パーソナルコンピュータ （P C)、 計測機器、 制御機器など を広く含むものである。 技術背景
コンビュ一夕の C PU (中央処理装置） は、 デ一夕の入出力、 命令の実行、 各 部の制御などを行い、 コンピュータの性能を直接的に左右する。 現在の C PUに 使用される力一卜リッジは、米国ィンテル社製のペンティアム II に見られるよう にスロッ ト Iタイプと呼ばれる横長幅広形状を有する。
高速な C P Uを搭載したコンピュータほどその性能が高く、 C P Uの性能向上 に伴って C P Uの発熱量も増加する。 そこで、 C P Uを熱的に保護するために C PU近傍にはヒートシンクと呼ばれる冷却装置が設けられている。 ヒートシンク は冷却フィ ンを含み、 C PUに近接して自然冷却によって放熱を行う。 例えば、 デスク トップ型コンピュータの C PUは、 典型的に、 リテンションモジュールに よりマザ一ボードに固定され、 かつ、 電気的に接続される。
リテンションモジュールは、 典型的に、 C P Uをマザ一ボードに機械的に固定 する保持部と、 C PU端子としてのカードエッジコネクタと係合可能なスロッ ト とを有し、 スロッ トはマザ一ボードに電気的に内部接続される。 従って、 C PU が保持部に保持されると共にそのカードエッジコネクタがスロッ トに挿入される と、 C PUはりテンションモジュールを介してマザ一ボードに電気的に接続され ることになる。 マザ一ボードには、 C PUの他、 様々なメモリ （ソケッ ト） 、 チップセッ ト、 拡張スロッ ト、 B I OS R O Mなどの回路素子が設けられる。 チップセッ 卜は、 コンピュータ内部で、 C P Uや RAM等のメモリ、 拡張カードなどの間のデ一夕 の送受信を管理する回路群である。 チップセットも C P Uと共に近年性能が向上 し、 現在ではインテル社製の 440 B X、 440 ZX、 8 1 0チップセッ トなど が知られ、 CPU用、 ビデオ用、周辺機器用など様々なチップセッ 卜が存在する。 このうち、 CPU用チップセッ トは、 C PUとメモリを相互に接続してその間の デ一タフ口一を制御する機能を有し、 典型的に、 C PUとメモリとの間に配置さ れる。 発明の開示
しかし、 チップセッ トの性能向上に伴い、 従来は無視できたチップセッ トから の発熱量が近年では無視できなくなつてきた。 また、 C PUの発熱量の増大と共 に、 C PUからの発熱が C PU近傍に設けられたチップセッ トに与える影響も大 きくなつてきた。 このため、 熱による誤動作や破壊などからチップセッ トを保護 するために、 従来は不要であったチップセッ トの放熱手段を設ける必要が生じて きた。 特に、 C PU用チップセッ トは、 C P Uとメモリの交信を制御するために 両者に近接する場所に密集して設けられる必要があり、 密集した空間のために自 然冷却が困難であったため効果的な放熱手段の需要が存在していた。 しかも、 回 路素子は、 マザ一ボードの高集積化に伴い、 今後ますます密集して配置されるこ とが予想される。
そこで、 本発明は、 このような従来の課題を解決する新規かつ有用なリテンシ ョンモジュール、 ヒートシンク及び電子機器を提供することを本発明の概括的目 的とする。
より特定的には、 本発明は、 チップセットからの熱を効率的に、 簡易かつ安価 に放熱することが可能なリテンションモジュール、 ヒートシンク及び電子機器を 提供することを例示的目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明の例示的一態様としてのリテンションモジ ユールは、 C PUを保持可能な保持部と、 前記 C PUと電気的に接続可能なチッ プセッ トと熱的に接続可能な第 1の接続部と、 前記第 1の接続部に接続され、 前 記チップセッ トからの熱を外部に伝達可能な伝熱部とを有する。 従って、 かかる リテンションモジュールはチップセッ 卜の放熱機能を有する。
本発明の例示的一態様としての回路構造体は、 基板と、 前記基板を介して電気 的に接続可能な第 1及び第 2の発熱性回路素子と、 前記基板に前記第 1の回路素 子を固定すると共に電気的に接続する保持機構と、 前記保持機構に接続され、 前 記第 1の回路素子からの熱を放熱可能な第 1の放熱部と、 前記保持機構に接続さ れ、 前記第 2の回路素子からの熱を放熱可能な第 2の放熱部とを有する。 かかる 回路構造体においては第 1及び第 2の回路素子からの熱を第 1及び第 2の放熱部 が放熱する。
本発明の例示的一態様としてのヒートシンクは、 チップセッ 卜と接続する接続 部と、 前記接続部に接続され、 前記チップセッ トからの熱を外部に伝達可能な伝 熱部とを有する。 従って、 かかるヒートシンクはチップセッ トの放熱機能を有す る。
本発明の例示的一態様としての電子機器は、 筐体と、 当該筐体に収納されてい る基板と、 当該基板に設けられた C P Uと、 前記 C P Uと交信可能なメモリと、 前記基板に前記 C P U及び前記メモリの間に設けられ、 前記 C P Uと前記メモリ の動作を制御するチップセッ 卜と、 前記基板に前記 C P Uを固定すると共に電気 的に接続するリテンションモジュールとを有し、前記リテンションモジュールは、 前記チップセッ 卜と熱的に接続可能な第 ] の接続部と、 前記第 1の接続部に接続 され、 前記チップセッ 卜からの熱を外部に伝達可能な伝熱部とを有する。 かかる 電子機器も上述したリテンションモジュールと同様の作用を奏することができる 本発明の例示的一態様としての電子機器は、 筐体と、 当該筐体に収納された基 板と、 当該基板を介して電気的に接続可能な第 1及び第 2の発熱性回路素子と、 前記基板に前記第 1の回路素子を固定すると共に電気的に接続する保持機構と、 前記保持機構に接続され、 前記第 1 の回路素子からの熱を放熱可能な第 1の放熱 部と、 前記保持機構に接続され、 前記第 2の回路素子からの熱を放熱可能な第 2 の放熱部とを有する。 かかる電子機器においては第 1及び第 2の回路素子からの 熱を第 1及び第 2の放熱部が放熱する。 本発明の他の目的と更なる特徴は、 以下、 添付図面を参照して説明される実施 例において明らかになるであろう。 図面の簡単な説明
第 1図は、 C P U及びファン付ヒートシンクが実装される前のリテンションモ ジュールの概略平面図である。
第 2図は、 図 1に示すリテンションモジュールの概略断面図である。
第 3図は、 C P U及びファン付ヒートシンクが実装された後のリテンションモ ジュールの概略平面図である。
第 4図は、 図 3に示すリテンションモジュールの概略断面図である。
第 5図は、 C P Uとリテンションモジュールとの係合を説明するための分解斜 視図である。
第 6図は、 図 5を別の角度から見た分解斜視図である。
第 7図は、 マザ一ボード上のリテンションモジュール及びその周辺の展開斜視 図である。
第 8図は、 C P U及びファン付ヒ一トシンクが実装される前のリテンションモ ジュールの概略斜視図である。
第 9図は、 C P U及びファン付ヒートシンクが実装された後のリテンションモ ジユールの概略斜視図である。
第 1 0図は、 デスク 卜ップ型パーソナルコンピュータに実装されたリテンショ ンモジュールがチップセッ トからの熱を放熱する方法を説明するための部分概略 断面図である。
第 1 1図は、 図 1 0に示すデスク トップ型パーソナルコンピュータの概略斜視 図である。
第 1 2図は、 チップセッ ト用ヒートシンクと C P U用ヒートシンクとの熱的結 合を説明するための図 9に示すリテンションモジュールの部分拡大斜視図である 第 1 3図は、 ストレートタイプのス口ッ ト 1 2 0 aを有する図 1の変形例とし てのリテンションモジュールの概略斜視図である。 発明を実施するための最良の 態
まず、 図 1乃至図 4を参照して、 本発明の例示的一態様としてのリテンション モジュール 1 0 0を説明する。 ここで、 図 1は、 C P U 4 0及びファン付ヒート シンク 5 0が実装される前のリテンションモジュール 1 0 0の概略平面図である。 図 2は、図 1に示すリテンションモジュール 1 0 0の概略断面図である。図 3は、 C P U 4 0及びファン付ヒートシンク 5 0が実装された後のリテンションモジュ —ル 1 0 0の概略平面図である。 図 4は、 図 3に示すリテンションモジュール 1 0 0の概略断面図である。 図 5及び図 6は、 C P U 4 0及び （ファンを除く） 冷 却フィン 5 2とリテンションモジュール 1 0 0との係合を説明するための異なる 角度から見た分解斜視図である。
リテンションモジュール 1 0 0は、 マザ一ボード 3 0に C P U 4 0を固定する と共に電気的に接続し、 一対の起立した保持部 1 1 0と、 スロッ ト 1 2 0と、 ヒ 一トシンク 1 3 0と、 接続部 ] 3 6とを有する。 リテンションモジュール 1 0 0 は、 本実施例では電子機器の一例としてのデスク トップ型 P C 2 0 0のマザーボ ード 3 0に設けられる。 保持部 1 1 0は、 図 2に示すように、 C P U 4 0が載置 可能な台 1 1 2を有する。 なお、 C P U 4 0は後述するようにヒートシンク 1 3 0に載置可能であるために台 1 1 2は必ずしも必要ではない。 保持部 1 1 0は、 スロッ ト 1 2 0及びヒートシンク 1 3 0に接続され、 例えば、 プラスチックなど から構成される。 接続部 1 3 6は、 保持部 1 1 0内に設けられて、 ヒ一卜シンク 1 3 0及びヒ一卜シンク 5 0と熱結合されている。
なお、 保持部 1 1 0は図 1及び図 3においてはほぼ L字形状を例示的に有して いるが、 図 5及び図 6においては、 図 1及び図 3に示す突起部 1 1 4は省略され ている。 保持部 1 1 0は、 C P U 4 0を収納して横方向に固定すると共に衝撃か ら保護する。 また、 保持部 1 1 0は、 以下に説明するカードエッジコネクタ 4 2 とスロッ ト 1 2 0との係合をガイ ドすると共にコネクタ 4 2に印加される負荷 (ストレス） による劣化を防止する。 なお、 選択的に、 保持部 1 1 0は、 図 7及 び図 8を参照して後述されるように、 アタッチメン ト 1 5 6と係合して C P U 4 0及びフアン付ヒートシンク 5 0を高さ方向に固定してもよい。
スロッ ト 1 2 0は、 C P U 4 0のカードエツジコネクタ 4 2と係合可能な開口 部 1 2 2を有する。 開口部 1 2 2には、 コネクタ 4 2に係合可能な図示しない端 子が配設されており、 当該端子はマザ一ボード 3 0に電気的に接続されている。 このため、 C P U 40は、 力一ドエッジコネクタ 42とスロッ ト 1 2 0との係合 により、マザ一ボード 30と電気的に接続される。本実施例では、 C P U 40 、 ィンテル社のペンティアム IIや III (P e n t i urn IIや III) に汎用される 横長幅広の S E C C (S i n g l e E d g e C o n n e c t o r C a r t r i d g e)形状を有するため、スロッ ト 1 2 0もこれに対応するスロッ 卜 1形状を例 示的に有する。 スロッ ト 1は開口部 1 2 2の端子がマザ一ボード 3 0とほぼ平行 に配置しているが （このようなスロッ トは 「ライ トアングルタイプ」 と呼ばれる 場合もある。）、 図 1 3を参照して後述されるようにマザ一ボード 3 0とほぼ垂直 に配置されていてもよい （このようなスロッ トは 「ストレートタイプ」 と呼ばれ る場合もある。）。
図 1乃至図 4においては、 チップセッ ト 2 0は C P U 40とマザ一ボ一ド 3 0 との間に例示的に配置されている。 チップセッ トは、 一般に、 コンピュータ内部 で、 C PUや RAM等のメモリ、 拡張カードなどの間のデ一夕の送受信を管理す る回路群であり、 C PU用、 ビデオ用、 その他の周辺機器用などのチップセッ ト が存在する。 チップセッ ト 2 0は本実施例では例示的に C P U用チップセッ トで あり、 C PU4 0と参照して後述するメモリとの間のデータフローを制御する。 近年のチップセッ トは、 44 0 B Xに見られるように、 性能が向上してきている 、 それと共に発熱量もかなり多くなつている。 なお、 本発明のリテンションモ ジュール 1 0 0は必ずしも C P U用に限定されず、 例えば、 図 7などを参照して 後述されるメモリ用のリテンションモジュール 6 0 (メモリッケツ ト 6 0 ) が後 述するチップセット 2 0の放熱機構を有していてもよい。
ヒートシンク 1 3 0は、 チップセッ ト 2 0に接触してチップセッ 卜 2 0からの 熱を保持部 1 1 0を介してヒートシンク 5 0に伝達すると共に、 チップセッ 卜 2 0の表面積を増大して放熱する機能を有する。 より詳細には、 ヒートシンク 1 3 0は保持部 1 1 0内に設けられた接続部 1 3 6と熱結合されており、 ヒートシン ク 1 3 0はチップセッ ト 2 0からの熱を接続部 1 3 6を介してヒートシンク 5 0 に伝達する。 ヒートシンク 5 0にはファン 5 4が装備されており、 冷却フィン 5 2を強制的に冷却することができる。
図 3及び図 4を参照するに、 C P U 4 0は性能向上と共に発熱量が増大してい ることから、 C P U 4 0には冷却装置としてのヒートシンク 5 0が C P U 4 0の 上部に接続されている。 ヒートシンク 5 0は、 冷却フィン 5 2と冷却ファン 5 4 とを有し、 リテンションモジュール 1 0 0から突出している。 本実施例では、 C P U 4 0としてピンが整列している形状の P G Aパッケージと呼ばれるものを使 用している。 但し、 C P U 4 0は全体を樹脂ケースによって格納された形状 （例 えば、 ペンティアム Π ) である場合が存在する。 本発明のリテンションモジユー ル 1 0 0は、 どちらの形状の C P U 4 0にも適用することができる。
冷却フィン 5 2は、 図 1 2に示すように、 大量の放熱フィンが剣山のように整 列しており、 フィンを構成する金属の表面積を増加させて放熱性能を増大させて いる。 ここで、 図 1 2は、 ヒートシンク 1 3 0と冷却フィン 5 2との熱的結合を 説明するためのりテンションモジュール 1 0 0の部分拡大斜視図である。 その結 果、 冷却フィン 5 2は自然冷却によって C P U 4 0及びチップセッ ト 2 0からの 熱を効果的に放熱することができる。 冷却ファン 5 4は C P Uクーラーとも呼ば れ、 ファンを使用して熱を強制的に放出して熱から C P U 4 0を保護している。 冷却フアン 5 4による強制冷却が最も高い放熱効果を有することが理解されるで あろう。
ヒートシンク 1 3 0は、 チップセッ 卜 2 0と接触する接続部 1 3 2と、 チップ セッ ト 2 0からの熱を伝達する伝熱部 1 3 4と、 伝熱部 1 3 4及びヒートシンク 5 0に接続された接続部 1 3 6とを有する。 図 1乃至図 4及び図 7においては、 接続部 1 3 2及び伝熱部 1 3 4は例示的に平板形状を有するが、 好ましくは、 図 5及び図 6に示すように接続部 1 3 2は、 チップセッ ト 2 0の上面に所定の圧力 で確実に接触するように伝熱部 1 3 4に対して凹部 （又は凸部） として構成され る。 凸部に形成された接続部 1 3 2はチップセッ ト 2 0を収納可能な大きさを有 することが好ましいであろう。 ここで、 図 7はリテンションモジュール 1 0 0及 びその近傍の回路素子の展開斜視図である。
伝熱部 1 3 2は C P U 4 0と接触又は近接して配置されているため、 C P U 4 0からの熱を接続部 1 3 2を介してヒートシンク 5 0に伝達する機能も有する。 その際、 必要があれば C P U 4 0と接続部 1 3 2との間に断熱材を配置して C P U 4 0の熱が伝熱部 1 3 4を介してチップセッ ト 2 0に伝達することを防止する こともできる。 理解されるように、 伝熱部 1 3 2は C P U 4 0を安定して保持す る機能も有している。 ヒートシンク 1 3 0はアルミニウム製などからなる熱伝導 率の高い材料から構成される。
本実施例では接続部 1 3 6と伝熱部 1 3 4は、 図 7に示すように、 一体的に構 成されているが、 両者は独立の部材として構成されてもよい。 本実施例の接続部 1 3 6は、 金属板状のヒートシンク 1 3 0を折り曲げることにより形成される。 より詳細には、 図 1 2に示すように、 接続部 1 3 6は、 冷却フィ ン 5 2と接続す る接触部 1 3 7を有している。 換言すれば、 接続部 1 3 6は接触部 1 3 7を介し て冷却フィ ン 5 2と熱結合している。 接触部 1 3 7は、 冷却フィ ン 5 2と確実に 接触できるように、 板パネ形状を有している。 なお、 本実施例とは異なり、 ヒー トシンク 5 0及び 1 3 0及び接続部 1 3 6は一の部材として構成されてもよい。 以下、 図 7乃至図 9を参照して、 リテンションモジュール 1 0 0及び C P U 4 0の実装方法について説明する。 ここで、 図 8は、 C P U 4 0及びファン付ヒ一 トシンク 5 0が実装される前のマザ一ボ一ド 3 0上のリテンションモジュール 1 0 0及びその近傍の概略斜視図である。 図 9は、 C P U 4 0及びファン付ヒート シンク 5 0が実装された後のマザ一ボ一ド 3 0上のリテンションモジュール 1 0 0及びその近傍の概略斜視図である。 なお、 図 7乃至図 9においては、 リテンシ ヨンモジュール 1 0 0は、 C P U 4 0を図 2などに示す台 1 1 2ではなくヒート シンク 1 3 0に載置している。
図 7を参照するに、 ヒ一トシンク 1 3 0は、 ネジ 1 5 0、 ノ ネ 1 5 2、 ネジ止 め部品 1 5 4を介して、 保持部 1 1 0に固定されている。 パネ 1 5 2は、 ヒート シンク 1 3 0とチップセッ ト 2 0及びそれと保持部 1 1. 0との組み立て誤差を吸 収する機能を有する。 ヒートシンク 1 3 0と保持部 1 1 0との取り付け時期は、 ヒ一トシンク 1 3 0とチップセッ ト 2 0との位置決め及び固定の前後を問わない ネジ 1 5 0及びバネ 1 5 2は、 マザーボ一ド 3 0の裏側からヒートシンク 1 3 0 と保持部 1 1 0とを相互にそしてマザ一ボード 3 0に固定する。 この状態を図 8 に示す。 図 8から理解されるように、 保持部 1 1 0は、 アタッチメント 1 5 6に 係合している。保持部 1 1 0は、アタッチメン 卜 1 5 6と係合することによって、 C P U 4 0及びファン付ヒ一、シンク 5 0を高さ方向に固定している。 この後、 C P U 4 0及びファン付ヒ一；、シンク 5 0力 （但し、 図 7においては、 冷却ファ ン 5 4は省略されている。） リテンションモジュール 1 0 0に装着される。かかる 様子を図 9に示す。
図 7乃至図 9は、 メモリ用リテンションモジュール 6 0 (メモリソケッ ト 6 0 ) を示している。 メモリソケッ ト 6 0は、 図示しないメモリモジュールを装着する ためのソケットであり、 2次キャッシュやメインメモリ（主記憶装置）をモジュ一 ル化することによって、 ユーザ一が交換や増設を可能にしている。 メインメモリ のモジュールとしては、 例えば、 7 2ピンの S I M Mや 1 6 8ピンの D I M Mが ある力 コンピュータによって種類が異なる。 メモリはコンピュータのプロダラ ムゃデ一夕など様々な情報を記憶する場所であり、 一般的にはメインメモリを単 にメモリと呼ぶことが多い。 C P U 4 0が直接アクセスできるのは原則としてメ インメモリに限られ、 コンピュータは外部記憶装置からメインメモリへとデ一夕 やプログラムを読み込んで処理を行う。 C P U 4 0とメモリソケッ ト 6 0に装着 されるメモリ間のデ一夕の流れはチップセット 2 0によって制御される。
本発明によるチップセッ ト 2 0の放熱手段は、 ヒートシンク 5 0に限定される ものではない。 例えば、 ヒートシンク 5 0は、 ヒートシンク 1 3 0以外の外部放 熱手段に熱結合されてもよい。 代替的に、 ヒートパイプその他の冷却、 水冷を問 わない放熱 Z伝熱手段に置換若しくはこれらを更に有してもよい。 ヒートパイプ は、水などの液体を収納する高低差のあるパイプ形状を有する。ヒー卜パイプは、 低位置にある発熱体から熱を得ると水が気化して高位置に移動し、 自然又は強制 冷却されて再び液化して低位置に戻るサイクルを繰り返して発熱体を冷却する。 また、 C P U 4 0を保持するリテンションモジュール 1 0 0が実装されたマザ —ボード 3 0がデスク トップ型 P C 2 0 0に実装された場合、 図 1 0及び図 1 1 に示すように、 チップセッ 卜 2 0からの熱の一部は P C 2 0 0の板金筐体 9 0に 伝達されて放熱されてもよい。 ここで、 図 1 0は、 デスク トップ型 P C 2 0 0に 実装されたリテンションモジュール 1 0 0がチップセッ ト 2 0からの熱を放熱す る方法を説明するための部分概略断面図である。 また、 図 1 1は、 図 1 0に示す デスクトップ型 P C 2 0 0の概略斜視図である。 なお、 板金は、 筐体の内部に別 部材として設けられてもよい。
図 1 1に示すように、 デスク トップ型 P C 2 0 0は、 タワー型本体 2 1 0と、 ディスプレイ 2 2 0と、 キ一ボ一ド 2 3 0と、 マウス 2 4 0とを有する。 本体 2 1 0は板金筐体 9 0から構成されている。
図 1 0を参照するに、 チップセッ ト 2 0の熱は、 ヒートシンク 1 3 0の接続部 1 3 6を介してヒ一卜シンク 5 0へと伝達して放熱される。 また、 チップセッ ト 2 0からの熱の一部は伝熱部 1 3 4の表面から空気中へ放出される。 マザーボ一 ド 3 0は、 P C 2 0 0の本体ケースである板金筐体 9 0に収納されている。 ここ で、 ネジ 1 5 0及びパネ 1 5 2を伝熱部材として構成すれば、 接点 9 2を介して ヒートシンク 1 3 0は筐体板金 9 0に （熱的に） 接続される。 この結果、 チップ セッ ト 2 0からの熱の一部はヒートシンク 1 3 0、 ネジ ] 5 0及びパネ】 5 2を 介して接点 9 2において筐体板金 9 0に伝達して放熱される。 このように、 多数 の放熱手段を有することによりチップセッ 卜 2 0の熱を効率的に放出することが できる。
上述のライ トアングルタイプのスロッ ト 1 2 0は、 図 1 3に示すように、 スト レートタイプのスロッ ト 1 2 0 aに置換されてもよい。 ここで、 図 1 3は、 スト レ一卜タイプのス口ッ 卜 1 2 0 aを有するリテンションモジュール 1 0 0 aの概 略斜視図である。 リテンションモジュール 1 0 0 aは、 特徴的に、 ス口ッ 卜 1 2 0 a及びヒートシンク 1 3 0 aを有し、 スロッ ト 1 2 0 aは、 図示しない C P U 4 0 aの力一ドエツジコネクタ 4 2 aとの接続部 （開口部 1 2 2 a ) をマザ一ボ ード 3 0 aに垂直に配置している。 ヒートシンク 1 3 0 aはチップセッ ト 2 0 a の上面に接続する接続部 1 3 4 aを有し、 接続部 1 3 6 aにおいて冷却フイン 5 2 aに接続している。 チップセッ 卜 2 0 aは C P U 4 0 aによってカバーされて いないので自然冷却することも考えられるが、 リテンションモジュール 1 0 0 a と図示しないメモリソケッ ト 6 0 aとの間の密集した空間に設けられているため に円滑な空気の対流が得られない場合には、ヒートシンク 1 3 0 aは有効である。 また、 上述したように、 図示しないメモリソケッ ト 6 0 aがヒートシンク 1 3 0 aの代わりに又はこれと共に、 チップセッ 卜 2 0 aの冷却機構を備えてもよい。 なお、 特に断らない限り、 アルファベッ トのない参照符号はアルファベッ トを付 した参照符号を総括するものとする。
次に、 デスク トップ型 P C 2 0 0の動作を説明するに、 ユーザはキーボード 2 3 0又はマウス 2 4 0を操作して本体 2 1 0に収納された図示しないハ一ドディ スクに格納されたプログラムを実行する場合、 C P U 4 0はハードディスクから 必要なデータを図示しないメモリにダウンロードする。 この際、 チップセッ ト 2 0は C P U 4 0とメモリとの交信を制御するが、 制御時の熱は、 伝熱部 1 3 4に おける自然冷却、 ヒ一トシンク 5 0における冷却、 板金 9 0における冷却などに より放熱されるので、 チップセット 2 0は安定した高速動作を提供することがで きる。
以上、 本発明の好ましい実施例について説明したが、 本発明はこれらの実施例 に限定されないことはいうまでもなく、 その要旨の範囲内で種々の変形及び変更 が可能である。 例えば、 チップセットは C P Uとメモリの間にあるものに限定さ れないばかりでなく、 本発明は広く発熱性回路素子に適用することができる。 産業上の利用の可能性
本発明の例示的一態様としてのリテンションモジュール、 ヒ一トシンク及び電 子機器は、 チップセッ トの放熱機能を有し、 チップセッ トを熱的に保護して安定 な動作を提供することを可能にする。 本発明の例示的一態様としての回路構造体 及び電子機器は、 第 1及び第 2の回路素子からの熱を第 1及び第 2の放熱部が放 熱し、 これらの回路素子を熱的に保護して安定な動作を提供することを可能にす る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . C P Uを保持可能な保持部と、
前記 C P Uと電気的に接続可能なチップセッ トと熱的に接続可能な第 1の接 続部と、
前記第 1の接続部に接続され、 前記チップセッ 卜からの熱を外部に伝達可能 な伝熱部とを有するリテンションモジュール。
2 . 前記伝熱部に接続されて前記チップセッ トからの熱を放熱可能であると共 に、 前記 C P Uからの熱を放熱可能な放熱部を更に有する請求項 1記載のリテン シヨンモシユーリレ。
3 . 前記伝熱部は、 前記 C P Uの熱を放熱可能な放熱部に熱的に接続されてい る請求項 1記載のリテンションモジュール。
4 . 前記伝熱部は前記チップセッ トからの熱を放熱可能な請求項 1記載のリテ ンションモシュ—— レ。
5 . 前記伝熱部はヒートパイプを有する請求項 1記載のリテンショ ンモジュ一 ル。
6 . 前記 C P Uを基板に電気的に接続可能で、 前記基板とほぼ平行に配向され た第 2の接続部を更に有する請求項 1記載のリテンションモジュール。
7 . 前記 C P Uを基板に電気的に接続可能で、 前記基板とほぼ垂直に配向され た第 2の接続部を更に有する請求項 1記載のリテンションモジュール。
8 . 基板と、
前記基板を介して電気的に接続可能な第 1及び第 2の発熱性回路素子と、 前記基板に前記第 1の回路素子を固定すると共に電気的に接続する保持機構 と、
前記保持機構に接続され、 前記第 1の回路素子からの熱を放熱可能な第 1の 放熱部と、
前記保持機構に接続され、 前記第 2の回路素子からの熱を放熱可能な第 2の 放熱部とを有する回路構造体。
9 . チップセッ 卜と接続する接続部と、 前記接続部に接続され、 前記チップセットからの熱を外部に伝達可能な伝熱 部とを有するヒ一トシンク。
1 0 . 筐体と、
当該筐体に収納されている基板と、
当該基板に設けられた C P Uと、
前記 C P Uと交信可能なメモリと、
前記基板に前記 C P U及び前記メモリの間に設けられ、 前記 C P Uと前記メ モリの動作を制御するチップセッ トと、
前記基板に前記 C P Uを固定すると共に電気的に接続するリテンションモジ ユールとを有する電子機器であって、
j 己リテンションモシユー .ル【ま、
前記チップセッ 卜と熱的に接続可能な第 1の接続部と、
前記第 1の接続部に接続され、 前記チップセッ トからの熱を外部に伝達可能 な伝熱部とを有する電子機器。
1 1 . 前記筐体に設けられて当該筐体を支持すると共に、 前記伝熱部と熱的に 接続された板金を更に有する請求項 1 0記載の電子機器。
1 2 . 筐体と、
当該筐体に収納された基板と、
当該基板を介して電気的に接続可能な第 1及び第 2の発熱性回路素子と、 前記基板に前記第 1の回路素子を固定すると共に電気的に接続する保持機構 と、
前記保持機構に接続され、 前記第 1の回路素子からの熱を放熱可能な第 1の 放熱部と、
前記保持機構に接続され、 前記第 2の回路素子からの熱を放熱可能な第 2の 放熱部とを有する電子機器。
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