説明

放熱部材の押さえ金具及び電子デバイスの放熱構造

【課題】 組み立てが容易で、かつ製造コストが低く、しかも熱源が発する熱を効率よく確実に排熱できる放熱部材の押さえ金具及び電子デバイスの放熱構造。
【解決手段】 押さえ金具2は、略平板状の平板部と、該平板部の一方の面に互いに平行に立設された一対の第2のツメ7と、平板部の第2のツメ7同士の間の領域に互いに平行に立設された一対の第1のツメ6とからなり、平板部は、放熱フィン9を貫通させる開口を備え、第1のツメ6は、立ち上がり部6aと、その先端部分を他方の第1のツメの側に折り曲げてなる先端部6bとを備え、第2のツメ7は、立ち上がり部7aと、その先端部分を他方の第2のツメ7側に折り曲げてなる先端部7bとを備え、立ち上がり部7a同士の間隔はヒートシンク1のベース部の長さよりも広く、先端部6b同士の間隔は、ヒートシンク1のベース部の長さよりも狭い。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント板に搭載されたデバイスが発する熱を効率良く排熱できるようにヒートシンクを取り付けるための押さえ金具及びこれを用いた放熱構造に関し、特に、各構成要素の製造精度誤差を吸収できる放熱構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プリント板に搭載されたデバイスが発する熱を放射するために押さえ金具が用いられていた。図9に、従来技術による押さえ金具を用いた放熱構造を示す。従来の押さえ金具10は、プリント板4にサポート12を立ててネジ11を用いて取り付けていたため、プリント板4に無駄な実装領域(ネジ11やサポート12を設置する領域)を設ける必要がある。また、構成部品が増えることにより、製造精度誤差が累積して組み立て公差が増加するため、最悪の場合にはヒートシンク1と伝熱シート5とが接触しない可能性がある。
【0003】
また、これらの部品は、サポート12の取り付け位置が装置ごとにことなるため、汎用性がなく装置へのコストインパクトが大きい。
【0004】
基板に実装した電子デバイスが発する熱を放熱するための従来技術としては、特許文献1に開示される「半導体集積回路装置」や特許文献2に開示される「冷却装置」がある。
【0005】
特許文献1に開示される発明は、熱伝導性樹脂又は熱電導性油脂を介して電子部品の上面と対向する冷却部材(ヒートシンク)の周縁部を複数の熱伝導体で支持することによって、電子部品の発する熱を効率よく排熱するものである。
【0006】
特許文献2に開示される発明は、複数の発熱体の上に同時に接するように変形しうる熱伝導部材からなる層を吸熱体と発熱体との間に設け、基板と吸熱体との少なくとも一方の付勢部材によって圧迫するものである。
【特許文献1】特開平8−64732号公報
【特許文献2】特開平8−306832号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1に開示される発明は、熱伝導体をはんだ付けによって基板に固定するため、組み立て時に工数が増加する。しかも、はんだ付け時の熱の影響を受けにくくするために、耐熱性の高い材料を用いて各構成要素を構成する必要があるが、耐熱性に優れる材料は、一般的には高価である。このため、特許文献1の開示される発明を採用すると、電子機器の製造コスト低減の妨げとなる。
さらに、特許文献1に開示される発明では冷却部材は基板に対して固定されるため、で電子部品の実装精度が低いと熱伝導体との間に隙間が生じ、所望の放熱特性が得られなくなってしまう。
【0008】
また、特許文献2に開示される発明も、付勢部材をはんだ付けによって基板に固定しているため、特許文献1に記載の発明と同様に、組み立て時の工数の増加、製造コストの高騰、発熱体の実装精度による放熱特性の変動といった問題が生じる。
【0009】
このように、従来は、組み立てが容易で、かつ製造コストが低く、しかも熱源が発する熱を効率よく確実に排熱できる放熱構造は提供されていなかった。
【0010】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易で、かつ製造コストが低く、しかも熱源が発する熱を効率よく確実に排熱できる放熱部材の押さえ金具及び電子デバイスの放熱構造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】
上記目的を達成するため、本発明は、第1の態様として、プリント基板上に実装された電子デバイスと略同一寸法のベース部から放熱フィンが立ち上がる形状の放熱部材を電子デバイスに固定するための放熱部材の押さえ金具であって、略平板状の平板部と、該平板部の一方の面に互いに平行に立設された一対の第2のツメと、平板部の第2のツメ同士の間の領域に互いに平行に立設された一対の第1のツメとからなり、平板部は、放熱部材の放熱フィンを貫通させる開口を備え、第1のツメは、平板部から略垂直に立ち上がる立ち上がり部と、その先端部分を平板部と略平行で他方の第1のツメの側に折り曲げてなる先端部と、放熱部材の放熱フィンを貫通させるために先端部に形成された開口とを備え、第2のツメは、平板部の第1のツメと同じ面から該平板部と略垂直に立ち上がる立ち上がり部と、その先端部分を平板部と略平行で他方の第2のツメ側に折り曲げてなる先端部とを備え、一対の第2のツメの立ち上がり部同士の間隔は放熱部材ベース部の長さよりも広く、一対の第1のツメの先端部同士の間隔は、該放熱部材のベース部の長さよりも狭いことを特徴とする放熱部材の押さえ金具を提供するものである。
【0012】
上記本発明の第1の態様においては、第2のツメの立ち上がり部同士の間隔は、電子デバイスの長さよりも狭いことが好ましい。
【0013】
また、本発明の第1の態様のいずれの構成においても、第1のツメの先端部及び第2のツメの先端部の少なくとも一方の折り曲げ角度が可変であることが好ましい。
【0014】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第2の態様として、プリント基板上に実装された電子デバイスと略同一寸法のベース部から放熱フィンが立ち上がる形状の放熱部材を電子デバイスに固定するための放熱部材の押さえ金具であって、電子デバイスが貫通できる形状で周縁部に第3のツメが設けられた開口を備えた環状平板部と、該環状平板部の周縁部から該環状平板部と略垂直で互いに平行に立ち上がる側壁部とからなる第1の金具と、開口を備え略平板状の平板部と、該平板部から略垂直に立ち上がる一対の立ち上がり部と、その先端部分を平板部と略平行で他方の立ち上がり部の側へ向かって折り曲げてなる先端部と、放熱フィンを貫通させるために先端部に形成された位置決め穴とからなる第2の金具とで構成され、側壁部の内壁側には、平板部を嵌合させるため溝が形成されており、先端部同士の間隔は、放熱部材のベース部の長さよりも狭いことを特徴とする放熱部材の押さえ金具を提供するものである。
【0015】
上記本発明の第2の態様においては、立ち上がり部同士の間隔は、電子デバイスの長さよりも狭いことが好ましい。
【0016】
本発明の第2の態様の上記のいずれの構成においても、先端部の折り曲げ角度が可変であることが好ましい。
【0017】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第3の態様として、上記本発明の第1の態様のいずれかの構成の放熱部材の押さえ金具を用いた電子デバイスの放熱構造であって、第1のツメの先端部と第2のツメの先端部とによって、電子デバイスと放熱部材のベース部とを挟持したことを特徴とする電子デバイスの放熱構造を提供するものである。以上の構成においては、伝熱部材が間に介在した電子デバイスと放熱部材のベース部とを、第1のツメと2のツメの先端部とで挟持することが好ましい。
【0018】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第4の態様として、上記本発明の第2の態様のいずれかの構成の放熱部材の押さえ金具を用いた電子デバイスの放熱構造であって、第3のツメと第4のツメとによって、電子デバイスと放熱部材のベース部とを挟持したことを特徴とする電子デバイスの放熱構造を提供するものである。以上の構成においては、伝熱部材が間に介在した電子デバイスと放熱部材のベース部とを、第3のツメと4のツメの先端部とで挟持することが好ましい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、組み立てが容易で、かつ製造コストが低く、しかも熱源が発する熱を効率よく確実に排熱できる放熱部材の押さえ金具及び電子デバイスの放熱構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
〔第1の実施形態〕
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。図1に本実施形態にかかる押さえ金具を用いた放熱構造を示す。
プリント板4の上には、はんだバンプを介してデバイス3が実装されており、デバイス3の上には伝熱シート5及びヒートシンク1の順に載置されている。デバイス3伝熱シート5及びヒートシンク1は略同一形状であり、これらの周縁部は、押さえ金具2によって挟持されている。
【0021】
図2に、押さえ金具2を取り付ける前の構造を示す。押さえ金具2は略平板状のベース部と、その一方の面に立接された第1のツメ6及び第2のツメ7とで構成される。
第1のツメ6は、ベース部から垂直に立ち上がり部6aが立ち上がり、先端部6bがほぼ直角に折れ曲がってベース部と略平行となっている。すなわち、第1のツメ6は、側面視略L字形状である。なお、先端部6bには、フィン9が貫通する位置決め穴8が形成されている。第1のツメ6は、先端部6b同士が向かい合うように、平行2列で配置されている。先端部6b同士の間隔は、デバイス3の長さよりも狭くなっており、立ち上がり部6a同士の間隔がデバイス3の長さよりも狭いことがより好ましい。
第2のツメ7は、ベース部から垂直に立ち上がり部7aが立ち上がり、先端部7bがほぼ直角に折れ曲がってベース部と略平行となっている。すなわち第2のツメ7は、側面視略L字形状である。第2のツメ7は、先端部7b同士が向かい合うように、平行2列で配置されている。先端部7b同士の間隔は、デバイス3の長さよりも狭くなっており、立ち上がり部7a同士の間隔はデバイス3の長さよりも広くなっている。
【0022】
押さえ金具2を用いた放熱構造の組み立て工程について説明する。
まず、図2に示すように、プリント板4に実装されたデバイス3の上に伝熱シート5及びヒートシンク1を搭載する。
【0023】
次に、図5に示すように、第2のツメ7を弾性限度内で外側に反らせ、位置決め穴8にフィン9を通す。
【0024】
図6に示すように、第1のツメ6がヒートシンクのベース面に接触したら、第2のツメ7に加えていた力を解放し、第2のツメ7をデバイス3の底面(プリント板4側の面)の周縁部に引っ掛ける。
【0025】
第2のツメ7をデバイス3の底面に引っ掛けることにより、デバイス3、伝熱シート5及びヒートシンク1が第1のツメ6と第2のツメ7とによって挟持され、隙間無く密着する。これにより、デバイス3とヒートシンク1との間の熱抵抗が小さくなり、伝熱シート5を介してデバイス3からヒートシンク1へと伝わる熱量が多くなる。すなわち、放熱性能が向上する。
【0026】
なお、ヒートシンク1、デバイス3及び伝熱シート5の合計の厚さが、第1のツメ6の先端部6bと第2のツメ7の先端部7bとの間隔よりも薄い場合には、図7に示すように、先端部6b及び7bの少なくとも一方の折り曲げ角度を変えて、先端部6bと先端部7bとの間隔が狭くなるように調整する。
【0027】
一方、ヒートシンク1、デバイス3及び伝熱シート5の合計の厚さが、第1のツメ6の先端部6bと第2のツメ7の先端部7bとの間隔よりも厚い場合には、図8に示すように、先端部6b及び7bの少なくとも一方の折り曲げ角度を変えて、先端部6bと先端部7bとの間隔が広くなるように調整する。
これにより、押さえ金具2に汎用性を持たせることができる。
【0028】
このように、本実施形態にかかる押さえ金具を用いた放熱構造は、組み立て工程においてネジ止め作業を行う必要がないため、組み立て工数を削減して、加工費を低減できる。これにより、この構造を採用した電子機器の原価を低減できる。
【0029】
また、サポートなどの部品が不要であるため、従来技術による構造と比較して部品点数を削減できる。
【0030】
さらに、本実施形態にかかる押さえ金具はプリント板ではなくデバイス自体に固定されるため、これを用いた放熱構造は、プリント板に対するデバイスの搭載精度に影響されることなく所望の放熱特性が得られる。
【0031】
〔第2の実施形態〕
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。図9に本実施形態にかかる押さえ金具の構成を示す。この押さえ金具は、第1の押さえ金具14と第2の押さえ金具13とからなる。
第1の押さえ金具14は、ベース部14aと、ベース部14の周縁部に対向して立設された側壁部14bとからなる。ベース部14aには、デバイス3を上からみた形と形状がほぼ同一で若干大きい開口部が形成されており、その開口部には第3のツメ16が形成されている。なお、第3のツメ16は弾性変形が可能であり、その先端部を結ぶとデバイス3を上面からみた形と同じで若干小さい形状となる。側壁部15には、ベース部14aと平行にスリット15が形成されている。スリット15は、第2の押さえ金具13のベース部の厚さとほぼ同じ幅及び長さである。
第2の押さえ金具13は、略平板状のベース部と、その一方の面に立接された第4のツメ17とで構成される。
第4のツメ17は、ベース部から垂直に立ち上がり部17aが立ち上がり、先端部17bがほぼ直角に折れ曲がってベース部と略平行となっている。すなわち、第4のツメ17は、側面視略L字形状である。なお、先端部17bには、フィン9が貫通する位置決め穴17cが形成されている。第1のツメ17は、先端部17b同士が向かい合うように、平行2列で配置されている。先端部17b同士の間隔は、デバイス3の長さよりも狭くなっており、立ち上がり部17a同士の間隔がデバイス3の長さよりも狭いことがより好ましい。
【0032】
第1の押さえ金具14及び第2の押さえ金具14を用いた放熱構造の組み立て工程について説明する。
まず、第1の実施形態と同様に、プリント板4に実装されたデバイス3の上に伝熱シート5及びヒートシンク1を搭載する。
【0033】
その後、デバイス3、伝熱シート5及びヒートシンク1を第1の押さえ金具14のベース部14aの開口部に通す。デバイス3がベース部14の開口部をくぐり抜けると第3のツメ16は、デバイス3とプリント板4との間に挟まって固定される。
【0034】
続いて、第4のツメ17をデバイス3側に向けて第2の押さえ金具13を配置し、位置決め穴17cにフィン9を通す。先端部17bがデバイス3の上面に接触したのち、第2の押さえ金具13をさらにデバイス3側に押し込むと、第2の押さえ金具13のベース部がスリット15にはまって固定される。
【0035】
このようにして、デバイス3、伝熱シート5及びヒートシンク1が第3のツメ16と第4のツメ17とによって挟持され、隙間無く密着する。これにより、デバイス3とヒートシンク1との間の熱抵抗が小さくなり、伝熱シート5を介してデバイス3からヒートシンク1へと伝わる熱量が多くなる。すなわち、放熱性能が向上する。
【0036】
本実施形態にかかる押さえ金具を用いた放熱構造も第1の実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0037】
なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり本発明はこれに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明を好適に実施した第1の実施形態にかかる押さえ金具を用いた放熱構造を示す図である。
【図2】第1の実施形態にかかる押さえ金具を取り付ける前のデバイス及びヒートシンクの状態を示す図である。
【図3】第1の実施形態にかかる押さえ金具の構成を示す図である。
【図4】第1の実施形態にかかる押さえ金具を取り付け方を示す図である。
【図5】第1の実施形態にかかる押さえ金具の取り付け方を示す図である。
【図6】第1の実施形態にかかる押さえ金具の調整方法を示す図である。
【図7】第1の実施形態にかかる押さえ金具の調整方法を示す図である。
【図8】本発明を好適に実施した第2の実施形態にかかる押さえ金具の構成を示す図である。
【図9】従来技術による押さえ金具を用いた放熱構造を示す図である。
【符号の説明】
【0039】
1 ヒートシンク
2、10 押さえ金具
3 デバイス
4 プリント板
5 伝熱シート
6 第1のツメ
6a、7a、17a 立ち上がり部
6b、7b、17b 先端部
7 第2のツメ
8、17c 位置決め穴
9 フィン
11 ネジ
12 サポート
13 第2の押さえ金具
14 第1の押さえ金具
14a ベース部
14b 側壁部
15 スリット
16 第3のツメ
17 第4のツメ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント基板上に実装された電子デバイスと略同一寸法のベース部から放熱フィンが立ち上がる形状の放熱部材を前記電子デバイスに固定するための放熱部材の押さえ金具であって、
略平板状の平板部と、該平板部の一方の面に互いに平行に立設された一対の第2のツメと、前記平板部の前記第2のツメ同士の間の領域に互いに平行に立設された一対の第1のツメとからなり、
前記平板部は、前記放熱部材の放熱フィンを貫通させる開口を備え、
前記第1のツメは、前記平板部から略垂直に立ち上がる立ち上がり部と、その先端部分を前記平板部と略平行で他方の第1のツメの側に折り曲げてなる先端部と、前記放熱部材の放熱フィンを貫通させるために前記先端部に形成された開口とを備え、
前記第2のツメは、前記平板部の前記第1のツメと同じ面から該平板部と略垂直に立ち上がる立ち上がり部と、その先端部分を前記平板部と略平行で他方の第2のツメ側に折り曲げてなる先端部とを備え、
前記一対の第2のツメの立ち上がり部同士の間隔は前記放熱部材ベース部の長さよりも広く、前記一対の第1のツメの先端部同士の間隔は、該放熱部材のベース部の長さよりも狭いことを特徴とする放熱部材の押さえ金具。
【請求項2】
前記第2のツメの立ち上がり部同士の間隔は、前記電子デバイスの長さよりも狭いことを特徴とする請求項1記載の放熱部材の押さえ金具。
【請求項3】
前記第1のツメの先端部及び前記第2のツメの先端部の少なくとも一方の折り曲げ角度が可変であることを特徴とする請求項1又は2記載の放熱部材の押さえ金具。
【請求項4】
プリント基板上に実装された電子デバイスと略同一寸法のベース部から放熱フィンが立ち上がる形状の放熱部材を前記電子デバイスに固定するための放熱部材の押さえ金具であって、
前記電子デバイスが貫通できる形状で周縁部に第3のツメが設けられた開口を備えた環状平板部と、該環状平板部の周縁部から該環状平板部と略垂直で互いに平行に立ち上がる側壁部とからなる第1の金具と、
開口を備え略平板状の平板部と、該平板部から略垂直に立ち上がる一対の立ち上がり部と、その先端部分を前記平板部と略平行で他方の立ち上がり部の側へ向かって折り曲げてなる先端部とからなる第4のツメと、前記放熱フィンを貫通させるために前記先端部に形成された位置決め穴とからなる第2の金具とで構成され、
前記側壁部の内壁側には、前記平板部を嵌合させるため溝が形成されており、
前記先端部同士の間隔は、前記放熱部材のベース部の長さよりも狭いことを特徴とする放熱部材の押さえ金具。
【請求項5】
前記立ち上がり部同士の間隔は、前記電子デバイスの長さよりも狭いことを特徴とする請求項4記載の放熱部材の押さえ金具。
【請求項6】
前記先端部の折り曲げ角度が可変であることを特徴とする請求項4又は5記載の放熱部材の押さえ金具。
【請求項7】
請求項1から3のいずれか1項記載の放熱部材の押さえ金具を用いた電子デバイスの放熱構造であって、
前記第1のツメの先端部と前記第2のツメの先端部とによって、前記電子デバイスと前記放熱部材のベース部とを挟持したことを特徴とする電子デバイスの放熱構造。
【請求項8】
伝熱部材が間に介在した前記電子デバイスと前記放熱部材のベース部とを、前記第1のツメと前記2のツメの先端部とで挟持したことを特徴とする請求項7記載の電子デバイスの放熱構造。
【請求項9】
請求項4から6のいずれか1項記載の放熱部材の押さえ金具を用いた電子デバイスの放熱構造であって、
前記第3のツメと前記第4のツメとによって、前記電子デバイスと前記放熱部材のベース部とを挟持したことを特徴とする電子デバイスの放熱構造。
【請求項10】
伝熱部材が間に介在した前記電子デバイスと前記放熱部材のベース部とを、前記第3のツメと前記4のツメの先端部とで挟持したことを特徴とする請求項9記載の電子デバイスの放熱構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−108239(P2006−108239A)
【公開日】平成18年4月20日(2006.4.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−290221(P2004−290221)
【出願日】平成16年10月1日(2004.10.1)
【出願人】(390010179)埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Fターム(参考)】