ヒートシンク
【課題】基板に対する仮止め操作において、実装された電子部品に対して安定した押圧力を作用させ、基板との間で位置ずれが起きることのないヒートシンクを提供する。
【解決手段】本発明のヒートシンクは、基板５０の発熱部からの熱を放熱する平板部２を具備しており、平板部２には、基板に対して固定される基板係止部材１０と、基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材２０が設けられている。基板係止部材１０は、基板側に突出して基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、押圧係止部材２０は、弾性を有する板材で構成されており、平板部２に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部２の縁部外方に突出すると共に基板側に向けて屈曲形成され、基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部２２と、を有している。
【解決手段】本発明のヒートシンクは、基板５０の発熱部からの熱を放熱する平板部２を具備しており、平板部２には、基板に対して固定される基板係止部材１０と、基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材２０が設けられている。基板係止部材１０は、基板側に突出して基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、押圧係止部材２０は、弾性を有する板材で構成されており、平板部２に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部２の縁部外方に突出すると共に基板側に向けて屈曲形成され、基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部２２と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体のような電子部品を実装した基板等の電子部品ユニットに装着され、電子部品からの発熱を放熱するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な電子部品を基板（プリント基板）の表面に実装し、これを半田付けした電子部品ユニット（表面実装部品；Surface Mounted device）が、様々な電子機器に広く用いられている。通常、このような電子部品ユニットは、予め基板にクリーム半田を印刷しておき、各種電子部品を実装した後、リフロー炉で加熱することにより半田付けが成される。
【０００３】
上記のような電子部品ユニットは、実際の使用時に電子部品が発熱するため（以下、このような電子部品を「発熱部」とも称する）、安定した動作を確保するために、放熱を促すようヒートシンクを組み込むことが行われている。例えば、特許文献１、及び特許文献２には、基板に発熱部を実装した後、その表面にヒートシンクを熱的に接続させる構造が開示されている。この場合、ヒートシンクには、その上方側から略Ｍ字形のバネ部材を係合させており、これにより、ヒートシンクを発熱部側に密着させて熱伝導の効率を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６８５６２号
【特許文献１】特開平６−３１０６３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記したような略Ｍ字形のバネ部材は、ヒートシンクを跨ぐようにして一端から他端まで帯状に延び、下方に湾曲した中央部分（押圧部）をヒートシンクに押し付ける構造であるため、バネ力の制御が困難となる。この場合、バネ力が弱いと基板との間で位置ずれが生じる可能性があり、逆にバネ力が強すぎると、電子部品に対して大きな応力がかかってしまい、動作に不具合が生じる可能性がある。特に、上記したようなヒートシンクを跨ぐ帯状のバネ部材では、リフロー炉への搬入前の組み付け操作（仮止め操作）において、ヒートシンクの基板に対する位置決め性が悪くなり易く、更には、内部に搬入された際の加熱によって応力が低下することから、ヒートシンクと基板と間で位置ずれが生じ易い。
【０００６】
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、基板に対する仮止め操作において、実装された電子部品に対して安定した押圧力を作用させ、基板との間で位置ずれが起きることのないヒートシンク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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、発熱部を実装した基板に重合するように装着され、前記発熱部からの熱を放熱する平板部を具備しており、前記平板部には、前記基板に対して固定される基板係止部材と、前記基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材が設けられており、前記基板係止部材は、前記基板側に突出して前記基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、前記押圧係止部材は、弾性を有する板材で構成されており、前記平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に前記基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記した構成のヒートシンクは、基板に対する仮止め操作時において、平板部に設けられた基板係止部材の位置決め部によって、基板と平板部との間隔が維持され、かつ、弾性を有する板材で構成された押圧係止部材によって、平板部は基板側に押圧され、平板部は位置ずれすることなく、発熱部との間で熱的な接続状態が維持される。この場合、押圧係止部材は、平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部を有していることから、前記位置決め部を有する基板係止部材の位置決め作用と相俟って、平板部は、基板側に安定して押圧されるようになる。すなわち、リフロー炉に搬入する前に基板に対して平板部を仮止めする際、基板に対して平板部が位置ずれを起こすことなく弾性力が作用することから、平板部に対して別途、荷重を掛けなくても、基板に対する安定した平板部の固定状態が維持される。
【０００９】
上記した構成では、前記押圧係止部材は、前記平板部の中心領域に対して、対称位置に配置されていることが好ましい。
このように押圧係止部材を、平板部に対して対称位置に配置することで、平板部の全面に亘って基板に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態、及び安定した熱的な接続状態が得られる。
【００１０】
前記平板部の形状については特に限定されることはないが、四隅を有する略矩形形状に形成されたものでも良く、このような形状では、四隅部分のそれぞれに、前記基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことが好ましい。
このように、平板部が略矩形形状の場合、四隅に基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことで、平板部全体として効率的に安定した位置決めが実現できると共に、前記押圧係止部材を対称位置に配置しておくことで、平板部の全面に亘って基板に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態が得られる。
【００１１】
また、平板部を略矩形形状とした構成では、前記平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所に、それぞれ前記基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことが好ましい。
このような構成では、四隅の領域以外にも、各隅部同士の中間部に基板係止部材又は押圧係止部材が配置される。この場合、各隅部同士の全ての中間部（４箇所となる）に配置しても良いし、４箇所の内、対称となる２箇所に配置しても良く、これにより、平板部に対する位置決め状態が更に安定する。また、それぞれの位置に前記押圧係止部材を配置することで、平板部に対する応力バランスの向上が図れ、より安定した位置決め、及び熱的な接続状態が実現できる。
【００１２】
上記した構成では、前記押圧係止部材の連結部に、前記基板の貫通孔に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起を形成しておくことが好ましい。
このような構成では、押圧係止部材が基板の貫通孔から外れることがなく、安定した押圧状態が維持できると共に、基板に対する押圧係止部材の係止操作を容易に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記した押圧係止部材の連結部は、基板に係合する二本脚を具備し、各脚の対向側に、前記抜け止め突起をそれぞれ形成しておいても良い。
このような構成では、基板に対する押圧係止部材の係止操作を容易かつ、安全に行うことが可能となる。
【００１４】
また、上記した押圧係止部材の連結部に、前記基板の貫通孔に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起を形成しておくことが好ましい。
このような構成では、押圧係止部材の連結部が、基板に対して入り込み過ぎることがなくなり、基板（発熱部）に対して過度な圧力を掛けないようにすることが可能となる。
【００１５】
また、上記した基板係止部材は、前記基板に形成された貫通孔に挿通され、半田付けされる外部接続端子として構成しても良く、これにより、ヒートシンクの部品点数の削減が図れるようになる。
【００１６】
また、前記平板部に、別途、フィンを形成しておくことで、放熱効果をより高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板に対する仮止め操作時において、基板に実装された電子部品に対して安定した押圧力を作用させ、基板との間で位置ずれが起きることのないヒートシンクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るヒートシンクの第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示すヒートシンクの側面図。
【図３】押圧係止部材の構成を示す正面図。
【図４】図２の主要部の拡大図。
【図５】ヒートシンクを基板に組み込んだ状態を示す斜視図。
【図６】ヒートシンクと発熱部の拡大断面図。
【図７】本発明に係るヒートシンクの第２の実施形態を示す斜視図。
【図８】本発明に係るヒートシンクの第３の実施形態を示す斜視図。
【図９】図８に示すヒートシンクの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るヒートシンクの実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
図１から図６は、ヒートシンクの第１の実施形態を示しており、図１は、斜視図、図２は、側面図、図３は、押圧係止部材の正面図、図４は、図２の主要部の拡大図、図５は、ヒートシンクを基板に組み込んだ状態を示す斜視図、そして、図６は、ヒートシンクと発熱部の拡大断面図である。
【００２０】
本実施形態に係るヒートシンク１は、主に、ＴＶ内に組み込まれる基板に実装される発熱部からの熱を放熱するのに適した構造となっており、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等によって構成された略矩形形状の平板部２を備えている。前記平板部２は、図２及び図５に示すように、表面に半導体などの発熱部５１を実装した基板５０に、好ましくは放熱性を高める放熱シート６０を介在して重合するように装着される。前記平板部２の表面には、板状のフィン５が隣接して多数枚配置されており、発熱部５１からの熱は、放熱シート６０を介して平板部２及び多数枚のフィンに伝導して放熱される。
【００２１】
前記平板部２には、基板５０に対して固定される基板係止部材１０と、基板５０の発熱部５１に対して平板部を押圧させる押圧係止部材２０が設けられている。
【００２２】
前記基板係止部材１０は、基板５０側に突出して基板と係合すると共に、基板５０と平板部２との間隔を維持する位置決め部１１を有している。本実施形態の基板係止部材１０は、部品点数の削減が図れるように、基板５０の外部接続端子としての機能を兼ね備えており、基板５０に形成された貫通孔５３に対して挿通され、その突出側が半田付けされるようになっている（図５参照）。具体的には、基板係止部材１０は、全体として略Ｌ字形状に屈曲形成された板状の本体１０Ａを具備しており、屈曲した一端側１０ａが平板部２の縁部領域の表面にビス１３等によって固定され、屈曲した他端側１０ｂが下方側（基板側）に向けて垂下し、その先端側に前記位置決め部１１が形成されている。
【００２３】
前記位置決め部１１は、本体１０Ａの他端側の先端に突出形成された突出部１１ａとして構成されており、突出部１１ａが基板に形成された貫通孔５３に挿通されることで、突出部１１ａよりも幅広な板状体１０Ａが基板の表面に当て付いて入り込まないようになっている。本実施形態では、このような位置決め部１１を有する基板係止部材１０は、平板部２の四隅に配置されているため、リフロー炉に搬入する前に平板部２を基板５０に装着する際、高さ方向の位置決め（平板部２と基板５０の間隔）が容易に行えると共に、突出部１１ａの突出長さを調整することで、容易に間隔を調整することが可能となる。
【００２４】
前記押圧係止部材２０は、弾性を有する薄い板材２０Ａ、好ましくは熱伝導性の良好なアルミ等の金属板を、屈曲、切削加工することで構成されており、基板５０の表面に対して、垂直方向となる弾性力（押圧力）を平板部２に付与できるように構成されている。本実施形態の押圧係止部材２０は、略矩形の平板部２の四つの隅部（各隅部には前記基板係止部材１０が配置されている）の中間部の内、対称となる２箇所に配置されている。すなわち、押圧係止部材２０は、図１に示すように、略矩形形状の対向する短辺の中間部分の縁部領域に配置されており、平板部２の中心領域（発熱部と密着する領域）に対して対称位置に配置されている。
【００２５】
具体的に、上記した位置に配置される押圧係止部材２０は、平板部２の縁部領域の表面に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部の縁部外方に突出すると共に基板５０側に向けて屈曲形成され、基板５０に形成されている貫通孔５２に挿通、係止される連結部２２と、を有しており、その屈曲形状によって、平板部２を基板５０側に向けて弾性的に押圧できるよう構成されている。また、押圧係止部材２０を平板部２の縁部領域に配置したことで、大きな圧力を作用させることなく、安定して平板部を押圧することが可能となる。
【００２６】
前記押圧部２１は、矩形形状で平板部２の縁部に沿うように配置され、リベット２５のような固定手段によって平板部２の表面に固定されている。また、前記連結部２２は、矩形の押圧部２１から平板部２の縁部外方に向けて突出する連結アーム２２ａと、連結アーム２２ａの先端で基板側に向けて屈曲形成される連結脚部２２ｂとを備えている。この場合、連結アーム２２ａは、押圧部２１の両端側から斜め上方に向けて所定角度を持って突出すると共に、突出するにしたがって互いに接近する二本アームとして構成されており、各アームの先端を基板側に向けて所定角度で屈曲させることで、前記連結脚部２２ｂを構成している。また、連結脚部２２ｂは、図５に示すように、基板５０に形成された一対の貫通孔５５に係合する二本脚として構成されており、各脚には、好ましくは、貫通孔５５に挿入操作した際、抜けないようにする抜け止め突起２２ｃが形成されている。
【００２７】
上記したように構成されるヒートシンク１は、平板部２に放熱シート６０を介在して発熱部５１に密着させた状態で基板５０に仮止めされる。この際、平板部２の四隅に配置された基板係止部材１０の突出部１１ａを基板５０の貫通孔５３に挿入すると、位置決め部１１によって基板５０と平板部２との間隔が維持され、同時に、上記した押圧係止部材２０の一対の脚２２ｂを基板５０の貫通孔５５に挿入すると、連結部２２の屈曲形状によって、押圧部２１を介して平板部２は基板側５０に押圧され、平板部２は位置ずれすることなく、発熱部との間で熱的な接続状態が安定して維持される。すなわち、平板部２に設けられた押圧係止部材２０を基板５０に係合すると、弾性を有する板材２０Ａを屈曲した連結部２２（連結アーム２２ａと連結脚部２２ｂ）によって、押圧部２１を介して平板部２を基板５０側に弾性的に押圧することが可能となる。この結果、リフロー炉に搬入する前に、平板部２に対して別途、荷重を掛けなくても、基板５０に対して平板部２が位置ずれを起こすことなく基板５０に対する安定した平板部２の固定状態が維持される。なお、上記した構成では、押圧係止部材２０の連結部２２（連結脚部２２ｂを構成する一対の脚）に、基板の貫通孔５５に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起２２ｃが形成されているため、押圧係止部材２０が基板５０の貫通孔から外れることがなく、安定した押圧状態が維持できると共に、基板に対する押圧係止部材２０の係止操作を容易に行うことが可能となる。この場合、抜け止め突起２２ｃは、各連結脚部２２ｂの対向側にしておくことが好ましく、このように構成することで、基板５０に対する押圧係止部材２０の係止操作を容易かつ、安全に行うことが可能となる。
【００２８】
また、上記した基板係止部材１０及び押圧係止部材２０は、平板部２の縁部領域に配置されていることから、平板部全体を基板との間で位置決めした状態で安定して基板側に押圧することができ、特に、本実施形態では、押圧係止部材２０を平板部２の中心領域に対して、対称位置に配置したため、平板部２の全面に亘って基板５０に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態が得られるようになる。
【００２９】
そして、上記したように平板部２が安定した状態で装着（仮止め）された基板５０は、所定の位置に半田付けをするためにリフロー炉に搬入される。リフロー炉内では、各基板係止部材１０の位置決め部１１の突出部１１ａ等が半田付けされることで、平板部２が固定され、平板部２の裏面側は、放熱シート６０を介在した状態で発熱部５１の表面に安定して密着し、発熱部５１からの熱を伝導して放熱するヒートシンク構造となる。なお、上記した押圧係止部材２０については、平板部２が、四隅で固定されることから半田付けはしなくても良い（もちろん、半田付けしても良い）。
【００３０】
また、上記した押圧係止部材２０の連結部２２は、連結脚部２２ｂが基板に係止されるようになっているが、各連結脚部２２ｂに、基板５０の貫通孔５５に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起２２ｄを形成しておくことが好ましい。すなわち、このような規制突起２２ｄを形成しておくことで、押圧係止部材２０の連結部２２が、基板５０に対して入り込み過ぎることがなくなり、発熱部５１に対して過度な圧力を付加することが防止される。
【００３１】
前記基板係止部材１０及び押圧係止部材２０の配置箇所については、特に限定されることはなく、また、ヒートシンク１を構成する平板部２の形状についても特に限定されることはないが、上述したように四隅を有する略矩形形状に形成された構成である場合、四隅部分のそれぞれに、基板係止部材１０又は押圧係止部材２０を配置しておくことが好ましい（本実施形態では、四隅の全てに基板係止部材１０を配置してある）。すなわち、平板部２が略矩形形状の場合、四隅に基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことで、平板部全体として効率的に安定した位置決めが実現できるようになる。また、押圧係止部材２０については、上記したように、平板部２を略矩形形状とした構成では、平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所に、それぞれ配置しておくことが好ましい（本実施形態では、４箇所の内の対称となる２箇所に配置してある）。
【００３２】
これにより、平板部２に対する位置決め状態が安定すると共に、それぞれの位置に押圧係止部材２０を配置することで、平板部２に対する応力バランスの向上が図れ、より安定した位置決め、及び熱的な接続状態が実現可能となる。もちろん、そのような各隅部同士の中間部には、対称となるように基板係止部材１０を配置しても良い。
【００３３】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、上記した実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【００３４】
図７は、ヒートシンクの第２の実施形態を示す斜視図である。
この実施形態では、平板部２の四隅の各中間部に押圧係止部材を配置するのではなく、各四隅の一部に押圧係止部材２０を配置している。押圧係止部材２０は、四隅の内の１箇所、或いは３箇所であっても良いし、図７に示すように、平板部２に対する応力バランスの向上が図れるように、平板部２の中心領域に対して、対称となる位置の２箇所に配置することが好ましい。
【００３５】
また、押圧係止部材２０については、上記した実施形態と同様、平板部２の縁部表面に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部の縁部外方に突出し、基板５０側に向けて屈曲形成される連結部２２とを備えているものの、本実施形態の連結部２２は、１枚の板材を屈曲することで、連結アーム２２ａ及び連結脚部２２ｂを形成しており、かつ連結脚部２２ｂの先端に抜け止め用の突起２２ｃを形成することで、構造を簡略化している。
【００３６】
このような構造の押圧係止部材２０でも、連結脚部２２ｂを基板に係止すると、屈曲した連結部２２によって、平板部２を基板５０側に向けて弾性的に押圧することが可能となる。なお、このような押圧係止部材２０の配置構成では、押圧係止部材２０については、半田付けすることが好ましい。
【００３７】
図８及び図９は、本発明に係るヒートシンクの第３の実施形態を示す図であり、図８は、斜視図、図９は、図８に示すヒートシンクの側面図である。
【００３８】
本発明においては、ヒートシンクにおける具体的な放熱手段については、適宜、変形することが可能である。例えば、上述した実施形態では、平板部２の表面に、放熱性を高めるように、板状のフィン５を隣接して多数枚配置したが、本実施形態のように、各フィン５の頂部同士を連結板（渡り板）５Ａで連結することで、放熱面積をより広く確保し、放熱効果を高めるようにしても良い。また、図に示すような板状のフィンにも、ピン状に構成する等、放熱フィンについては適宜変形することが可能である。さらに、上記したような基板係止部材１０及び押圧係止部材２０が設けられる平板部２については、フィン５を設けない構成であっても良い。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。例えば、上記した押圧係止部材２０については、平板部２を基板５０に仮止めする際、基板の表面に対して、垂直方向となる弾性力を平板部２に付与できるように構成されたものであれば良い。この場合、板材２０Ａの形状、屈曲態様、肉厚等を変えることで、仮止めする際に作用する弾性力を最適な状態に設定することが可能である。また、そのような押圧係止部材２０や基板係止部材１０の配置位置や構成材料についても、適宜、変形することが可能である。さらに、平板部の形状については、矩形以外であっても良く、そのような形状では、押圧バランス等を考慮して、基板係止部材１０、及び押圧係止部材２０の位置を特定すれば良い。
【符号の説明】
【００４０】
１ ヒートシンク
２ 平板部
１０ 基板係止部材
２０ 押圧係止部材
２１ 固定部
２２ 連結部
５０ 基板
５１ 発熱部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体のような電子部品を実装した基板等の電子部品ユニットに装着され、電子部品からの発熱を放熱するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な電子部品を基板（プリント基板）の表面に実装し、これを半田付けした電子部品ユニット（表面実装部品；Surface Mounted device）が、様々な電子機器に広く用いられている。通常、このような電子部品ユニットは、予め基板にクリーム半田を印刷しておき、各種電子部品を実装した後、リフロー炉で加熱することにより半田付けが成される。
【０００３】
上記のような電子部品ユニットは、実際の使用時に電子部品が発熱するため（以下、このような電子部品を「発熱部」とも称する）、安定した動作を確保するために、放熱を促すようヒートシンクを組み込むことが行われている。例えば、特許文献１、及び特許文献２には、基板に発熱部を実装した後、その表面にヒートシンクを熱的に接続させる構造が開示されている。この場合、ヒートシンクには、その上方側から略Ｍ字形のバネ部材を係合させており、これにより、ヒートシンクを発熱部側に密着させて熱伝導の効率を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６８５６２号
【特許文献１】特開平６−３１０６３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記したような略Ｍ字形のバネ部材は、ヒートシンクを跨ぐようにして一端から他端まで帯状に延び、下方に湾曲した中央部分（押圧部）をヒートシンクに押し付ける構造であるため、バネ力の制御が困難となる。この場合、バネ力が弱いと基板との間で位置ずれが生じる可能性があり、逆にバネ力が強すぎると、電子部品に対して大きな応力がかかってしまい、動作に不具合が生じる可能性がある。特に、上記したようなヒートシンクを跨ぐ帯状のバネ部材では、リフロー炉への搬入前の組み付け操作（仮止め操作）において、ヒートシンクの基板に対する位置決め性が悪くなり易く、更には、内部に搬入された際の加熱によって応力が低下することから、ヒートシンクと基板と間で位置ずれが生じ易い。
【０００６】
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、基板に対する仮止め操作において、実装された電子部品に対して安定した押圧力を作用させ、基板との間で位置ずれが起きることのないヒートシンク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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係るヒートシンクは、発熱部を実装した基板に重合するように装着され、前記発熱部からの熱を放熱する平板部を具備しており、前記平板部には、前記基板に対して固定される基板係止部材と、前記基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材が設けられており、前記基板係止部材は、前記基板側に突出して前記基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、前記押圧係止部材は、弾性を有する板材で構成されており、前記平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に前記基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記した構成のヒートシンクは、基板に対する仮止め操作時において、平板部に設けられた基板係止部材の位置決め部によって、基板と平板部との間隔が維持され、かつ、弾性を有する板材で構成された押圧係止部材によって、平板部は基板側に押圧され、平板部は位置ずれすることなく、発熱部との間で熱的な接続状態が維持される。この場合、押圧係止部材は、平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部を有していることから、前記位置決め部を有する基板係止部材の位置決め作用と相俟って、平板部は、基板側に安定して押圧されるようになる。すなわち、リフロー炉に搬入する前に基板に対して平板部を仮止めする際、基板に対して平板部が位置ずれを起こすことなく弾性力が作用することから、平板部に対して別途、荷重を掛けなくても、基板に対する安定した平板部の固定状態が維持される。
【０００９】
上記した構成では、前記押圧係止部材は、前記平板部の中心領域に対して、対称位置に配置されていることが好ましい。
このように押圧係止部材を、平板部に対して対称位置に配置することで、平板部の全面に亘って基板に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態、及び安定した熱的な接続状態が得られる。
【００１０】
前記平板部の形状については特に限定されることはないが、四隅を有する略矩形形状に形成されたものでも良く、このような形状では、四隅部分のそれぞれに、前記基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことが好ましい。
このように、平板部が略矩形形状の場合、四隅に基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことで、平板部全体として効率的に安定した位置決めが実現できると共に、前記押圧係止部材を対称位置に配置しておくことで、平板部の全面に亘って基板に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態が得られる。
【００１１】
また、平板部を略矩形形状とした構成では、前記平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所に、それぞれ前記基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことが好ましい。
このような構成では、四隅の領域以外にも、各隅部同士の中間部に基板係止部材又は押圧係止部材が配置される。この場合、各隅部同士の全ての中間部（４箇所となる）に配置しても良いし、４箇所の内、対称となる２箇所に配置しても良く、これにより、平板部に対する位置決め状態が更に安定する。また、それぞれの位置に前記押圧係止部材を配置することで、平板部に対する応力バランスの向上が図れ、より安定した位置決め、及び熱的な接続状態が実現できる。
【００１２】
上記した構成では、前記押圧係止部材の連結部に、前記基板の貫通孔に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起を形成しておくことが好ましい。
このような構成では、押圧係止部材が基板の貫通孔から外れることがなく、安定した押圧状態が維持できると共に、基板に対する押圧係止部材の係止操作を容易に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記した押圧係止部材の連結部は、基板に係合する二本脚を具備し、各脚の対向側に、前記抜け止め突起をそれぞれ形成しておいても良い。
このような構成では、基板に対する押圧係止部材の係止操作を容易かつ、安全に行うことが可能となる。
【００１４】
また、上記した押圧係止部材の連結部に、前記基板の貫通孔に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起を形成しておくことが好ましい。
このような構成では、押圧係止部材の連結部が、基板に対して入り込み過ぎることがなくなり、基板（発熱部）に対して過度な圧力を掛けないようにすることが可能となる。
【００１５】
また、上記した基板係止部材は、前記基板に形成された貫通孔に挿通され、半田付けされる外部接続端子として構成しても良く、これにより、ヒートシンクの部品点数の削減が図れるようになる。
【００１６】
また、前記平板部に、別途、フィンを形成しておくことで、放熱効果をより高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板に対する仮止め操作時において、基板に実装された電子部品に対して安定した押圧力を作用させ、基板との間で位置ずれが起きることのないヒートシンクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るヒートシンクの第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示すヒートシンクの側面図。
【図３】押圧係止部材の構成を示す正面図。
【図４】図２の主要部の拡大図。
【図５】ヒートシンクを基板に組み込んだ状態を示す斜視図。
【図６】ヒートシンクと発熱部の拡大断面図。
【図７】本発明に係るヒートシンクの第２の実施形態を示す斜視図。
【図８】本発明に係るヒートシンクの第３の実施形態を示す斜視図。
【図９】図８に示すヒートシンクの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るヒートシンクの実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
図１から図６は、ヒートシンクの第１の実施形態を示しており、図１は、斜視図、図２は、側面図、図３は、押圧係止部材の正面図、図４は、図２の主要部の拡大図、図５は、ヒートシンクを基板に組み込んだ状態を示す斜視図、そして、図６は、ヒートシンクと発熱部の拡大断面図である。
【００２０】
本実施形態に係るヒートシンク１は、主に、ＴＶ内に組み込まれる基板に実装される発熱部からの熱を放熱するのに適した構造となっており、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等によって構成された略矩形形状の平板部２を備えている。前記平板部２は、図２及び図５に示すように、表面に半導体などの発熱部５１を実装した基板５０に、好ましくは放熱性を高める放熱シート６０を介在して重合するように装着される。前記平板部２の表面には、板状のフィン５が隣接して多数枚配置されており、発熱部５１からの熱は、放熱シート６０を介して平板部２及び多数枚のフィンに伝導して放熱される。
【００２１】
前記平板部２には、基板５０に対して固定される基板係止部材１０と、基板５０の発熱部５１に対して平板部を押圧させる押圧係止部材２０が設けられている。
【００２２】
前記基板係止部材１０は、基板５０側に突出して基板と係合すると共に、基板５０と平板部２との間隔を維持する位置決め部１１を有している。本実施形態の基板係止部材１０は、部品点数の削減が図れるように、基板５０の外部接続端子としての機能を兼ね備えており、基板５０に形成された貫通孔５３に対して挿通され、その突出側が半田付けされるようになっている（図５参照）。具体的には、基板係止部材１０は、全体として略Ｌ字形状に屈曲形成された板状の本体１０Ａを具備しており、屈曲した一端側１０ａが平板部２の縁部領域の表面にビス１３等によって固定され、屈曲した他端側１０ｂが下方側（基板側）に向けて垂下し、その先端側に前記位置決め部１１が形成されている。
【００２３】
前記位置決め部１１は、本体１０Ａの他端側の先端に突出形成された突出部１１ａとして構成されており、突出部１１ａが基板に形成された貫通孔５３に挿通されることで、突出部１１ａよりも幅広な板状体１０Ａが基板の表面に当て付いて入り込まないようになっている。本実施形態では、このような位置決め部１１を有する基板係止部材１０は、平板部２の四隅に配置されているため、リフロー炉に搬入する前に平板部２を基板５０に装着する際、高さ方向の位置決め（平板部２と基板５０の間隔）が容易に行えると共に、突出部１１ａの突出長さを調整することで、容易に間隔を調整することが可能となる。
【００２４】
前記押圧係止部材２０は、弾性を有する薄い板材２０Ａ、好ましくは熱伝導性の良好なアルミ等の金属板を、屈曲、切削加工することで構成されており、基板５０の表面に対して、垂直方向となる弾性力（押圧力）を平板部２に付与できるように構成されている。本実施形態の押圧係止部材２０は、略矩形の平板部２の四つの隅部（各隅部には前記基板係止部材１０が配置されている）の中間部の内、対称となる２箇所に配置されている。すなわち、押圧係止部材２０は、図１に示すように、略矩形形状の対向する短辺の中間部分の縁部領域に配置されており、平板部２の中心領域（発熱部と密着する領域）に対して対称位置に配置されている。
【００２５】
具体的に、上記した位置に配置される押圧係止部材２０は、平板部２の縁部領域の表面に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部の縁部外方に突出すると共に基板５０側に向けて屈曲形成され、基板５０に形成されている貫通孔５２に挿通、係止される連結部２２と、を有しており、その屈曲形状によって、平板部２を基板５０側に向けて弾性的に押圧できるよう構成されている。また、押圧係止部材２０を平板部２の縁部領域に配置したことで、大きな圧力を作用させることなく、安定して平板部を押圧することが可能となる。
【００２６】
前記押圧部２１は、矩形形状で平板部２の縁部に沿うように配置され、リベット２５のような固定手段によって平板部２の表面に固定されている。また、前記連結部２２は、矩形の押圧部２１から平板部２の縁部外方に向けて突出する連結アーム２２ａと、連結アーム２２ａの先端で基板側に向けて屈曲形成される連結脚部２２ｂとを備えている。この場合、連結アーム２２ａは、押圧部２１の両端側から斜め上方に向けて所定角度を持って突出すると共に、突出するにしたがって互いに接近する二本アームとして構成されており、各アームの先端を基板側に向けて所定角度で屈曲させることで、前記連結脚部２２ｂを構成している。また、連結脚部２２ｂは、図５に示すように、基板５０に形成された一対の貫通孔５５に係合する二本脚として構成されており、各脚には、好ましくは、貫通孔５５に挿入操作した際、抜けないようにする抜け止め突起２２ｃが形成されている。
【００２７】
上記したように構成されるヒートシンク１は、平板部２に放熱シート６０を介在して発熱部５１に密着させた状態で基板５０に仮止めされる。この際、平板部２の四隅に配置された基板係止部材１０の突出部１１ａを基板５０の貫通孔５３に挿入すると、位置決め部１１によって基板５０と平板部２との間隔が維持され、同時に、上記した押圧係止部材２０の一対の脚２２ｂを基板５０の貫通孔５５に挿入すると、連結部２２の屈曲形状によって、押圧部２１を介して平板部２は基板側５０に押圧され、平板部２は位置ずれすることなく、発熱部との間で熱的な接続状態が安定して維持される。すなわち、平板部２に設けられた押圧係止部材２０を基板５０に係合すると、弾性を有する板材２０Ａを屈曲した連結部２２（連結アーム２２ａと連結脚部２２ｂ）によって、押圧部２１を介して平板部２を基板５０側に弾性的に押圧することが可能となる。この結果、リフロー炉に搬入する前に、平板部２に対して別途、荷重を掛けなくても、基板５０に対して平板部２が位置ずれを起こすことなく基板５０に対する安定した平板部２の固定状態が維持される。なお、上記した構成では、押圧係止部材２０の連結部２２（連結脚部２２ｂを構成する一対の脚）に、基板の貫通孔５５に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起２２ｃが形成されているため、押圧係止部材２０が基板５０の貫通孔から外れることがなく、安定した押圧状態が維持できると共に、基板に対する押圧係止部材２０の係止操作を容易に行うことが可能となる。この場合、抜け止め突起２２ｃは、各連結脚部２２ｂの対向側にしておくことが好ましく、このように構成することで、基板５０に対する押圧係止部材２０の係止操作を容易かつ、安全に行うことが可能となる。
【００２８】
また、上記した基板係止部材１０及び押圧係止部材２０は、平板部２の縁部領域に配置されていることから、平板部全体を基板との間で位置決めした状態で安定して基板側に押圧することができ、特に、本実施形態では、押圧係止部材２０を平板部２の中心領域に対して、対称位置に配置したため、平板部２の全面に亘って基板５０に対する応力バランスがとれ、安定した位置決め状態が得られるようになる。
【００２９】
そして、上記したように平板部２が安定した状態で装着（仮止め）された基板５０は、所定の位置に半田付けをするためにリフロー炉に搬入される。リフロー炉内では、各基板係止部材１０の位置決め部１１の突出部１１ａ等が半田付けされることで、平板部２が固定され、平板部２の裏面側は、放熱シート６０を介在した状態で発熱部５１の表面に安定して密着し、発熱部５１からの熱を伝導して放熱するヒートシンク構造となる。なお、上記した押圧係止部材２０については、平板部２が、四隅で固定されることから半田付けはしなくても良い（もちろん、半田付けしても良い）。
【００３０】
また、上記した押圧係止部材２０の連結部２２は、連結脚部２２ｂが基板に係止されるようになっているが、各連結脚部２２ｂに、基板５０の貫通孔５５に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起２２ｄを形成しておくことが好ましい。すなわち、このような規制突起２２ｄを形成しておくことで、押圧係止部材２０の連結部２２が、基板５０に対して入り込み過ぎることがなくなり、発熱部５１に対して過度な圧力を付加することが防止される。
【００３１】
前記基板係止部材１０及び押圧係止部材２０の配置箇所については、特に限定されることはなく、また、ヒートシンク１を構成する平板部２の形状についても特に限定されることはないが、上述したように四隅を有する略矩形形状に形成された構成である場合、四隅部分のそれぞれに、基板係止部材１０又は押圧係止部材２０を配置しておくことが好ましい（本実施形態では、四隅の全てに基板係止部材１０を配置してある）。すなわち、平板部２が略矩形形状の場合、四隅に基板係止部材又は押圧係止部材を配置しておくことで、平板部全体として効率的に安定した位置決めが実現できるようになる。また、押圧係止部材２０については、上記したように、平板部２を略矩形形状とした構成では、平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所に、それぞれ配置しておくことが好ましい（本実施形態では、４箇所の内の対称となる２箇所に配置してある）。
【００３２】
これにより、平板部２に対する位置決め状態が安定すると共に、それぞれの位置に押圧係止部材２０を配置することで、平板部２に対する応力バランスの向上が図れ、より安定した位置決め、及び熱的な接続状態が実現可能となる。もちろん、そのような各隅部同士の中間部には、対称となるように基板係止部材１０を配置しても良い。
【００３３】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、上記した実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【００３４】
図７は、ヒートシンクの第２の実施形態を示す斜視図である。
この実施形態では、平板部２の四隅の各中間部に押圧係止部材を配置するのではなく、各四隅の一部に押圧係止部材２０を配置している。押圧係止部材２０は、四隅の内の１箇所、或いは３箇所であっても良いし、図７に示すように、平板部２に対する応力バランスの向上が図れるように、平板部２の中心領域に対して、対称となる位置の２箇所に配置することが好ましい。
【００３５】
また、押圧係止部材２０については、上記した実施形態と同様、平板部２の縁部表面に面接固定される押圧部２１と、押圧部２１から平板部の縁部外方に突出し、基板５０側に向けて屈曲形成される連結部２２とを備えているものの、本実施形態の連結部２２は、１枚の板材を屈曲することで、連結アーム２２ａ及び連結脚部２２ｂを形成しており、かつ連結脚部２２ｂの先端に抜け止め用の突起２２ｃを形成することで、構造を簡略化している。
【００３６】
このような構造の押圧係止部材２０でも、連結脚部２２ｂを基板に係止すると、屈曲した連結部２２によって、平板部２を基板５０側に向けて弾性的に押圧することが可能となる。なお、このような押圧係止部材２０の配置構成では、押圧係止部材２０については、半田付けすることが好ましい。
【００３７】
図８及び図９は、本発明に係るヒートシンクの第３の実施形態を示す図であり、図８は、斜視図、図９は、図８に示すヒートシンクの側面図である。
【００３８】
本発明においては、ヒートシンクにおける具体的な放熱手段については、適宜、変形することが可能である。例えば、上述した実施形態では、平板部２の表面に、放熱性を高めるように、板状のフィン５を隣接して多数枚配置したが、本実施形態のように、各フィン５の頂部同士を連結板（渡り板）５Ａで連結することで、放熱面積をより広く確保し、放熱効果を高めるようにしても良い。また、図に示すような板状のフィンにも、ピン状に構成する等、放熱フィンについては適宜変形することが可能である。さらに、上記したような基板係止部材１０及び押圧係止部材２０が設けられる平板部２については、フィン５を設けない構成であっても良い。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。例えば、上記した押圧係止部材２０については、平板部２を基板５０に仮止めする際、基板の表面に対して、垂直方向となる弾性力を平板部２に付与できるように構成されたものであれば良い。この場合、板材２０Ａの形状、屈曲態様、肉厚等を変えることで、仮止めする際に作用する弾性力を最適な状態に設定することが可能である。また、そのような押圧係止部材２０や基板係止部材１０の配置位置や構成材料についても、適宜、変形することが可能である。さらに、平板部の形状については、矩形以外であっても良く、そのような形状では、押圧バランス等を考慮して、基板係止部材１０、及び押圧係止部材２０の位置を特定すれば良い。
【符号の説明】
【００４０】
１ ヒートシンク
２ 平板部
１０ 基板係止部材
２０ 押圧係止部材
２１ 固定部
２２ 連結部
５０ 基板
５１ 発熱部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部を実装した基板に重合するように装着され、前記発熱部からの熱を放熱する平板部を具備したヒートシンクにおいて、
前記平板部には、前記基板に対して固定される基板係止部材と、前記基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材が設けられており、
前記基板係止部材は、前記基板側に突出して前記基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、
前記押圧係止部材は、弾性を有する板材で構成されており、前記平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に前記基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部と、を有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記押圧係止部材は、前記平板部の中心領域に対して、対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記平板部は、四隅を有する略矩形形状に形成され、前記四隅部分のそれぞれには、前記基板係止部材又は押圧係止部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所には、それぞれ前記基板係止部材又は押圧係止部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記押圧係止部材の連結部には、前記基板の貫通孔に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記押圧係止部材の連結部は、基板に係止される二本脚を具備しており、各脚の対向側に、前記抜け止め突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記押圧係止部材の連結部には、前記基板の貫通孔に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記基板係止部材は、前記基板に形成された貫通孔に挿通され、半田付けされる外部接続端子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記平板部には、フィンが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項１】
発熱部を実装した基板に重合するように装着され、前記発熱部からの熱を放熱する平板部を具備したヒートシンクにおいて、
前記平板部には、前記基板に対して固定される基板係止部材と、前記基板の発熱部に対して平板部を押圧させる押圧係止部材が設けられており、
前記基板係止部材は、前記基板側に突出して前記基板と係合すると共に、基板と平板部との間隔を維持する位置決め部を有し、
前記押圧係止部材は、弾性を有する板材で構成されており、前記平板部に面接固定される押圧部と、前記押圧部から平板部の縁部外方に突出すると共に前記基板側に向けて屈曲形成され、前記基板に形成されている貫通孔に挿通、係止される連結部と、を有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記押圧係止部材は、前記平板部の中心領域に対して、対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記平板部は、四隅を有する略矩形形状に形成され、前記四隅部分のそれぞれには、前記基板係止部材又は押圧係止部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記平板部の四隅同士の中間部となる４箇所又は４箇所の内の対称となる２箇所には、それぞれ前記基板係止部材又は押圧係止部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記押圧係止部材の連結部には、前記基板の貫通孔に対する挿入時に抜け止めを果たす抜け止め突起が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記押圧係止部材の連結部は、基板に係止される二本脚を具備しており、各脚の対向側に、前記抜け止め突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記押圧係止部材の連結部には、前記基板の貫通孔に対する挿入時に、挿入位置を規制する規制突起が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記基板係止部材は、前記基板に形成された貫通孔に挿通され、半田付けされる外部接続端子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記平板部には、フィンが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４６４２（Ｐ２０１３−４６４２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２８３５（Ｐ２０１１−１３２８３５）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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