(57)【要約】【課題】電子部品の基板からの脱落又は電子部品の損傷等を防止しつつ、電子部品の熱の放熱効率の更なる向上を図ること。【解決手段】放熱構造１０は、基板１２に設けられかつ基板１２に実装された電子部品１４に熱伝達可能に接続された放熱器１６と、基板１２に放熱器１６の長手方向に対して交差して設けられかつ放熱器１６を基板１２側に押圧する押圧具２４と、を備える。押圧具２４は、その各端部側に、高さ方向に弾性変形可能でかつ基板１２を支える弾性支え部２６を有し、放熱構造１０は、押圧具２４の長手方向に離隔しかつ弾性支え部２６の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されかつ押圧具２４を基板１２に対して固定する一対の固定具３４を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられ、前記基板に実装された電子部品に熱伝達可能に接続され、前記電子部品の熱を放熱する放熱器と、
前記基板に前記放熱器の第一方向に対して交差して設けられ、各端部側に高さ方向に弾性変形可能でかつ前記基板を支える弾性支え部を有し、前記放熱器を前記基板側に押圧する押圧具と、
前記放熱器の第一方向と交差する前記押圧具の第二方向に離隔し、前記弾性支え部の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成され、前記押圧具を前記基板に対して固定する一対の固定具と、を備えたことを特徴とする放熱構造。
【請求項２】
前記弾性支え部は、前記押圧具の各端部側に形成された板バネ部であることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
【請求項３】
前記押圧具の中央部は、前記放熱器に対して位置決めされ、前記押圧具の各端部は、前記押圧具を前記基板に対して固定する前の状態にあって、前記基板に対して前記押圧具の第二方向へ移動可能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の放熱構造。
【請求項４】
前記放熱器に位置決め穴が形成され、前記押圧具の中央部に、前記位置決め穴に係合する位置決めピンが形成され、前記基板における前記電子部品を間にした前記押圧具の第二方向の両側に、前記押圧具の第二方向に延びたガイド長穴がそれぞれ形成され、前記押圧具の各端部側に、前記ガイド長穴に前記押圧具の第二方向へ案内されるスライドピンが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放熱構造。
【請求項５】
前記押圧具は、
前記基板に前記放熱器の第一方向に対して交差して設けられた押圧具本体と、
前記押圧具本体の各端部側に設けられた前記弾性支え部としてのコイルバネと、を有したことを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
【請求項６】
前記押圧具本体の中央部は、前記放熱器に対して位置決めされ、前記押圧具本体の各端部は、前記押圧具を前記基板に対して固定する前の状態にあって、前記基板に対して高さ方向へ移動可能に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の放熱構造。
【請求項７】
前記放熱器に位置決め穴が形成され、前記押圧具本体の中央部に、前記位置決め穴に係合する位置決めピンが形成され、前記基板における前記位置決め穴の前記押圧具の第二方向の両側にガイド穴がそれぞれ形成され、前記押圧具本体の各端部側に、前記ガイド穴に高さ方向へ案内されるスライドピンが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の放熱構造。
【請求項８】
一対の前記弾性支え部及び一対の前記固定具は、前記押圧具の第二方向の中心線を基準に対称にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の放熱構造。
【請求項９】
各固定具は、ネジの締結によって前記押圧具を前記基板に対して固定し、ネジの締結によって前記弾性支え部の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の放熱構造。
【請求項１０】
放熱器が基板に実装された電子部品に熱伝達可能に接続されるように、前記放熱器を前記基板に配置し、
押圧具を前記基板に前記放熱器の第一方向に対して交差して配置し、
前記押圧具の各端部側に有した弾性支え部によって前記基板を支え、かつ前記押圧具によって前記放熱器を前記基板側に押圧した状態で、各弾性支え部の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、前記押圧具を前記基板に対して固定することを特徴とする放熱器取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に実装された電子部品の熱を放熱するための放熱構造、及び電子部品の熱を放熱する放熱器を基板に取付けるための放熱器取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板に実装された電子部品の熱の放熱効率（放熱性）を高めるために種々の開発がされている（特許文献１参照）。そして、先行技術に係る放熱構造の構成について簡単に説明すると、次の通りである。
【０００３】
基板には、電子部品の熱を放熱する放熱器が設けられており、放熱器は、電子部品に熱伝達可能に接続されている。また、基板には、放熱器を基板側（電子部品側）に押圧する平面視Ｈ字状の押圧具（特許文献１ではヒートシンク固定具）が設けられている。押圧具の中央部には、高さ方向に弾性変形可能な板バネ部（特許文献１では押圧部）が形成されている。更に、放熱構造は、ネジの締結によって押圧具を基板に対して固定する複数の固定具（特許文献１ではボルト等の締結部材）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３８１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子部品、放熱器、及び押圧具はそれぞれ寸法公差を有しており、電子部品の熱の放熱効率を十分に確保するには、電子部品等の寸法公差のばらつきを吸収するための伸縮性のある熱伝導シートを電子部品と放熱器との間に介在させる必要がある。
【０００６】
しかしながら、熱伝導性シートの伸縮具合にもばらつきがあり、熱伝導シートによって電子部品等の寸法公差のばらつきを十分に吸収することができず、放熱器を基板に取付ける際に、基板が反ることある。その結果、電子部品の基板からの脱落又は電子部品の損傷等を招くおそれがある。
【０００７】
また、熱伝導シートの厚み方向の伸縮量を十分に確保するために熱伝導シートが厚くなっており、厚い熱伝導シートによって電子部品と放熱器との間の熱抵抗が高くなる。その結果、電子部品の熱の放熱効率の更なる向上を図ることは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、放熱器を基板に取付ける際における基板の反りを防止しつつ、電子部品と放熱器との間の熱抵抗を低くすることができる、放熱構造及び放熱器取付方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１実施態様に係る放熱構造は、基板に設けられ、前記基板に実装された電子部品に熱伝達可能に接続され、前記電子部品の熱を放熱する放熱器と、前記基板に前記放熱器の第一方向に対して交差して設けられ、各端部側に高さ方向に弾性変形可能でかつ前記基板を支える弾性支え部を有し、前記放熱器を前記基板側（前記電子部品側）に押圧する押圧具と、前記放熱器の第一方向と交差する前記押圧具の第二方向に離隔し、前記弾性支え部の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成され、前記押圧具を前記基板に対して固定する一対の固定具と、を備える。
【００１０】
本発明の第２実施態様に係る放熱器取付方法は、放熱器が基板に実装された電子部品に熱伝達可能に接続されるように、前記放熱器を前記基板に配置し、押圧具を前記基板に前記放熱器の第一方向に対して交差して配置する。そして、前記押圧具の各端部側に有した弾性支え部によって前記基板を支え、かつ前記押圧具によって前記放熱器を前記基板側（前記電子部品側）に押圧した状態で、各弾性支え部の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、前記押圧具を前記基板に対して固定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記電子部品の前記基板からの脱落又は前記電子部品の損傷等を防止しつつ、前記電子部品の熱の放熱効率の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造の平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造の正面図である。
【図３】図３（ａ）は、図３（ｂ）に対応した図であり、押圧具を基板に対して固定する前の状態を示している。図３（ｂ）は、図１におけるIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１におけるIV-IV線に沿った端面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応した図であり、基板の表面に放熱器本体を複数の電子部品に重なるように設けた様子を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造の平面図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造の正面図である。
【図７】図７（ａ）は、図７（ｂ）に対応した図であり、押圧具を基板に対して固定する前の状態を示している。図７（ｂ）は、図５におけるVII-VII線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図１から図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「高さ方向」とは、放熱構造の高さ方向をいい、基板の厚み方向と同義である。図面中、「ＡＤ」は放熱器の長手方向（第一方向）、「ＢＤ」は押圧具の長手方向（第二方向）、「ＣＤ」は高さ方向をそれぞれ指している。
【００１４】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る放熱構造１０は、基板１２に実装された電子部品１４の熱を放熱するための構造である。そして、放熱構造１０の具体的な構成は、以下の通りである。
【００１５】
図１、図２、図３（ｂ）、及び図４（ａ）に示すように、基板１２には、電子部品１４の熱を放熱する放熱器（ヒートシンク）１６が設けられており、放熱器１６は、電子部品１４に熱伝達可能に接続されている。放熱器１６は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の熱伝導性に優れた金属により構成されている。また、放熱器１６は、基板１２に電子部品１４に重なるように設けられた放熱器本体１８と、放熱器本体１８の表面に放熱器１６の長手方向に間隔を置いて立設された複数の放熱フィン２０とを有している。更に、基板１２には、一対の放熱器用位置決め穴１２ｈが放熱器１６の長手方向に離隔して形成されている。放熱器本体１８の裏面の各端部側には、放熱器用位置決め穴１２ｈに係合する位置決めピン２２が形成されている。換言すれば、放熱器１６の各端部は、基板１２に対して位置決めされている。なお、放熱器本体１８の裏面と電子部品１４の表面との間に、絶縁性のある薄い熱伝導シートや熱伝導グリスなど（図示省略）を介在させてもよい。
【００１６】
図１から図４（ａ）に示すように、基板１２には、放熱器１６を基板１２側（電子部品１４側）に押圧する押圧具２４が放熱器１６の長手方向に対して直交（直角に交差）して設けられている。押圧具２４は、板状の金属の曲げ加工等によって形成されている。また、押圧具２４の中央部は、電子部品１４と協働によって放熱器本体１８の中央部を挟むように構成されている。なお、押圧具２４の長手方向が放熱器１６の長手方向に対して直交しているが、放熱器１６の長手方向に対して交差していれば、直交しなくてもよい。
【００１７】
押圧具２４の各端部側には、基板１２の表面を支える弾性支え部としての板バネ部２６が形成されている。各板バネ部２６は、押圧具２４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、放熱器１６の長手方向に弾性変形しながら高さ方向に弾性変形可能である。一対の板バネ部２６は、押圧具２４の長手方向の中心線ＣＬを基準に対称に配置されている。また、各板バネ部２６の高さ方向の弾性変形量を十分に確保するため、押圧具２４における中央部と各板バネ部２６（各端部）との間には、山型の凸部２８が形成されている。一対の凸部２８は、押圧具２４の長手方向の中心線ＣＬを基準に対称に配置されている。
【００１８】
放熱器本体１８の表面の中央部には、押圧具用位置決め穴１８ｈが形成されている。押圧具２４の裏面の中央部には、押圧具用位置決め穴１８ｈに係合する位置決めピン３０が形成されている。換言すれば、押圧具２４の中央部は、放熱器本体１８に対して位置決めされている。また、基板１２における電子部品１４を間にした押圧具２４の長手方向の両側には、押圧具２４の長手方向に延びたガイド長穴１２ｖがそれぞれ形成されている。押圧具２４の裏面の各端部側には、対応するガイド長穴１２ｖに押圧具２４の長手方向へ案内されるスライドピン３２が形成されている。換言すれば、押圧具２４の各端部は、押圧具２４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、基板１２に対して押圧具２４の長手方向へ移動可能に支持されている。
【００１９】
図１から図３（ａ）（ｂ）に示すように、放熱構造１０は、ネジの締結によって押圧具２４を基板１２に対して固定する一対の固定具３４を備えている。一対の固定具３４は、電子部品１４を間にして押圧具２４の長手方向に離隔しており、押圧具２４の長手方向の中心線ＣＬを基準に対称に配置されている。各固定具３４は、ネジの締結によって各板バネ部２６の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されている。固定具３４としては、固定ボルト３６と、固定ボルト３６に螺合したナット３８を用いる。各凸部２８には、固定ボルト３６を挿通させるための挿通長穴２８ｆが形成されており、挿通長穴２８ｆは、押圧具２４の長手方向に延びている。基板１２における各挿通長穴２８ｆに整合する位置には、固定ボルト３６を挿通させるための挿通穴１２ｆが形成されている。なお、固定具３４として固定ボルト３６とナット３８を用いる代わりに、止めネジ（図示省略）を用いてもよい。この場合には、基板１２における各挿通長穴２８ｆに整合する位置には、止めネジに螺合するネジ穴（図示省略）が形成される。
【００２０】
続いて、本発明の第１実施形態に係る放熱器取付方法について説明する。本発明の第１実施形態に係る放熱器取付方法は、基板１２に実装された電子部品１４の熱を放熱する放熱器１６を、基板１２に取付けるための方法である。
【００２１】
まず、放熱器１６を用意し、各位置決めピン２２を基板１２の対応する放熱器用位置決め穴１２ｈに係合させる。これにより、放熱器１６が電子部品１４に熱伝達可能に接続されるように、放熱器１６を基板１２の表面に配置する。
【００２２】
次に、押圧具２４を用意し、位置決めピン３０を放熱器本体１８の押圧具用位置決め穴１８ｈに係合させ、かつ各スライドピン３２を基板１２の対応するガイド長穴１２ｖに挿入する。これにより、押圧具２４の中央部と電子部品１４との協働によって放熱器本体１８が挟まれるように、押圧具２４を基板１２に放熱器１６の長手方向に対して直交して配置する（図３（ａ）参照）。
【００２３】
更に、各板バネ部２６によって基板１２を支えかつ押圧具２４の中央部によって放熱器本体１８の中央部を基板１２側（電子部品１４側）に押圧した状態で、各固定ボルト３６を締め付ける。これにより、各固定具３４によって各板バネ部２６の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、押圧具２４を基板１２に対して固定する（図３（ｂ）参照）。その結果、押圧具２４及び一対の固定具３４によって放熱器１６を基板１２に取付けることができる。
【００２４】
続いて、本発明の第１実施形態の作用効果について説明する。
【００２５】
前述のように、押圧具２４の各端部側には、基板１２の表面を支える弾性支え部としての板バネ部２６が形成されている。また、本発明の第１実施形態に係る放熱器取付方法においては、各板バネ部２６によって基板１２を支えた状態で、各固定ボルト３６を締め付けて、押圧具２４を基板１２に対して固定している。そのため、放熱器１６を基板１２に取付ける際における基板１２の反りを十分に防止することができる。
【００２６】
前述のように、各板バネ部２６は、押圧具２４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、放熱器１６の長手方向に弾性変形しながら高さ方向に弾性変形可能である。各固定具３４は、ネジの締結によって各板バネ部２６の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されている。また、本発明の第１実施形態に係る放熱器取付方法においては、各固定具３４によって各板バネ部２６の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、押圧具２４を基板１２に対して固定している。これにより、電子部品１４、放熱器１６、及び押圧具２４の寸法公差のばらつきを吸収するための伸縮性のある厚い熱伝導シートを用いることなく、電子部品１４等の寸法公差のばらつきを吸収することができる。仮に、図４（ｂ）に示すように、放熱器１６を複数の電子部品１４に重なるように基板１２に取付ける場合でも、複数の電子部品１４の寸法公差のばらつきを吸収するための薄い熱伝導シート４０を用いるだけで済む。そのため、電子部品１４と放熱器１６との間の熱抵抗を十分に低くすることができる。
【００２７】
従って、本発明の第１実施形態によれば、電子部品１４の基板１２からの脱落又は電子部品１４の損傷等を防止しつつ、電子部品１４の熱の放熱効率の更なる向上を図ることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る放熱構造４２は、基板１２に実装された電子部品１４の熱を放熱するための構造である。放熱構造４２は、放熱構造１０（図１及び図２参照）と同様の構成を有しており、放熱構造４２の構成等のうち、放熱構造１０の構成等と異なる点についてのみ説明する。なお、放熱構造４２における複数の構成要素のうち、放熱構造１０における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付してある。
【００２９】
図５から図７（ａ）（ｂ）に示すように、基板１２には、放熱器１６を基板１２側（電子部品１４側）に押圧する押圧具４４が放熱器１６の長手方向に対して直交して設けられている。押圧具４４は、基板１２に放熱器１６の長手方向に対して直交して設けられた板状の押圧具本体４６を有している。また、押圧具本体４６の中央部は、電子部品１４と協働によって放熱器本体１８の中央部を挟むように構成されている。なお、押圧具４４（押圧具本体４６）の長手方向が放熱器１６の長手方向に対して直交しているが、放熱器１６の長手方向に対して交差していれば、直交しなくてもよい。
【００３０】
押圧具本体４６の裏面の中央部には、放熱器本体１８の押圧具用位置決め穴１８ｈに係合する位置決めピン４８が形成されている。換言すれば、押圧具本体４６の中央部は、放熱器本体１８に対して位置決めされている。また、基板１２における電子部品１４を間にした押圧具本体４６の長手方向の両側には、ガイド穴１２ｇがそれぞれ形成されている。押圧具本体４６の裏面の各端部側には、対応するガイド穴１２ｇに高さ方向へ案内されるスライドピン５０が形成されている。換言すれば、押圧具本体４６の各端部は、押圧具４４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、基板１２に対して高さ方向へ移動可能に支持されている。更に、押圧具４４は、各スライドピン５０における押圧具本体４６の裏面と基板１２の表面の間に設けられかつ基板１２の表面を支える弾性支え部としてのコイルバネ５２を有している。弾性支え部としての各コイルバネ５２は、押圧具４４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、高さ方向に弾性変形可能である。
【００３１】
放熱構造４２は、ネジの締結によって押圧具４４を基板１２に対して固定する一対の固定具５４を備えている。一対の固定具５４は、電子部品１４を間にして押圧具４４の長手方向に離隔しており、押圧具４４の長手方向の中心線ＣＬを基準に対称に配置されている。各固定具５４は、ネジの締結によって各コイルバネ５２の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されている。固定具５４としては、固定ボルト５６と、固定ボルト５６に螺合したナット５８を用いる。押圧具本体４６における電子部品１４を間にした押圧具４４の長手方向の両側には、固定ボルト５６を挿通させるための挿通穴４６ｖがそれぞれ形成されている。基板１２における各挿通穴４６ｖに整合する位置には、固定ボルト５６を挿通させるための挿通穴１２ｖが形成されている。なお、固定具５４として固定ボルト５６とナット５８を用いる代わりに、止めネジ（図示省略）を用いてもよい。この場合には、基板１２における各挿通穴４６ｖに整合する位置には、止めネジに螺合するネジ穴（図示省略）が形成される。
【００３２】
続いて、本発明の第２実施形態に係る放熱器取付方法について説明する。
【００３３】
まず、放熱器１６を用意し、各位置決めピン２２を基板１２の対応する放熱器用位置決め穴１２ｈに係合させる。これにより、放熱器１６が電子部品１４に熱伝達可能に接続されるように、放熱器１６を基板１２の表面に配置する。
【００３４】
次に、押圧具４４（押圧具本体４６と一対のコイルバネ５２）を用意し、各スライドピン５０を基板１２の対応するガイド穴１２ｇに挿入する。これにより、押圧具本体４６の中央部と電子部品１４との協働によって放熱器本体１８が挟まれるように、押圧具４４（押圧具本体４６）を基板１２に放熱器１６の長手方向に対して直交して配置する。
【００３５】
更に、各コイルバネ５２によって基板１２を支えかつ押圧具本体４６の中央部によって放熱器本体１８の中央部を基板１２側に押圧した状態で、位置決めピン４８を放熱器本体１８の押圧具用位置決め穴１８ｈに係合させて、各固定ボルト５６を締め付ける。これにより、各固定具５４によって各コイルバネ５２の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、押圧具４４を基板１２に対して固定する。その結果、押圧具４４及び一対の固定具５４によって放熱器１６を基板１２に取付けることができる。
【００３６】
続いて、本発明の第２実施形態の作用効果について説明する。
【００３７】
各スライドピン５０における押圧具本体４６の裏面と基板１２の表面の間には、基板１２の表面を支える弾性支え部としてのコイルバネ５２が設けられている。また、本発明の第２実施形態に係る放熱器取付方法においては、各コイルバネ５２によって基板１２を支えた状態で、各固定ボルト５６を締め付けて、押圧具４４を基板１２に対して固定している。そのため、放熱器１６を基板１２に取付ける際における基板１２の反りを十分に防止することができる。
【００３８】
前述のように、各コイルバネ５２は、押圧具４４を基板１２に対して固定する前の状態にあって、高さ方向に弾性変形可能である。各固定具５４は、ネジの締結によって各コイルバネ５２の高さ方向の弾性変形量を調整可能に構成されている。また、本発明の第２実施形態に係る放熱器取付方法においては、各固定具５４によって各コイルバネ５２の高さ方向の弾性変形量を調整しつつ、押圧具４４を基板１２に対して固定している。これにより、電子部品１４、放熱器１６、及び押圧具４４の寸法公差のばらつきを吸収するための伸縮性のある厚い熱伝導シートを用いることなく、電子部品１４等の寸法公差のばらつきを吸収することができる。
【００３９】
従って、本発明の第２実施形態によれば、前述の本発明の第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４０】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、適宜の変更を行うことにより、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されるものでない。
【符号の説明】
【００４１】
１０    放熱構造
１２    基板
１２ｆ  挿通穴
１２ｈ  放熱器用位置決め穴
１２ｖ  ガイド長穴
１４    電子部品
１６    放熱器
１８    放熱器本体
１８ｈ  押圧具用位置決め穴
２０    放熱フィン
２２    位置決めピン
２４    押圧具
２６    板バネ部（弾性支え部）
２８    凸部
２８ｈ  挿通長穴
３０    位置決めピン
３２    スライドピン
３４    固定具
３６    固定ボルト
３８    ナット
４０    熱伝導シート
４２    放熱構造
４４    押圧具
４６    押圧具本体
４６ｖ  挿通穴
４８    位置決めピン
５０    スライドピン
５２    コイルバネ（弾性支え部）
５４    固定具
５６    固定ボルト
５８    ナット
【図１】
2020053631.tif 000003
【図２】
2020053631.tif 000004
【図３】
2020053631.tif 000005
【図４】
2020053631.tif 000006
【図５】
2020053631.tif 000007
【図６】
2020053631.tif 000008
【図７】
2020053631.tif 000009