(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に実装された発熱部品に接触してその熱を空間に放熱するヒートシンクにおいて、
前記基板の表面から裏面に貫挿されて前記基板の裏面側で係止されるフックと、
前記基板の辺縁部において表面側から裏面側に回り込む回り込み部と、
前記基板の裏面において前記基板を押圧する押圧部とを備える
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンクにおいて、
第一押圧部と第二押圧部とを備え、
前記フックと前記第一押圧部と前記第二押圧部との三点により、平面視において、前記フックを頂点とする二等辺三角形となるように、前記基板に係止される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒートシンクにおいて、
一枚の金属板により一体成型される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンクにおいて、
前記フックと前記第一押圧部と前記第二押圧部とは、各々前記基板の対応する貫通孔において固定される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
請求項４に記載のヒートシンクにおいて、
前記貫通孔は、ノンスルーホールである
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項６】
請求項４に記載のヒートシンクにおいて、
前記貫通孔は、めっきスルーホールであって、前記フックと前記第一押圧部と前記第二押圧部とは、各々対応する前記めっきスルーホールにハンダ付け固定される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のヒートシンクにおいて、
前記基板の裏面側において、前記回り込み部の下端から前記基板に平行に延伸された放熱部を備える
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のヒートシンクにおいて、
りん青銅で形成される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のヒートシンクにおいて、
前記押圧部は、前記基板裏面側において前記回り込み部から曲折されて形成される
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項１０】
請求項９に記載のヒートシンクにおいて、
前記曲折部位は、板厚が相対的に薄い肉薄部である
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のヒートシンクを基板に取り付ける方法において、
前記基板に前記フックを貫挿する工程と、
前記基板の表面に実装された発熱部品と前記ヒートシンクの内面とを接面させるとともに、前記基板の辺縁部において表面側から裏面側に前記回り込み部を回り込ませる工程と、
前記回り込み部から前記押圧部を曲折させて前記基板の裏面を押圧させる工程と、を有する
ことを特徴とするヒートシンクの取り付け方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のヒートシンクを基板に取り付ける方法において、
前記押圧部と前記フックとを、各々基板の対応する貫通孔にハンダ付け固定する工程を有する
ことを特徴とするヒートシンクの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取り付け容易なヒートシンクとヒートシンクの取り付け方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ等の半導体素子と接触させて半導体素子を放熱させるために用いるヒートシンクには種々のものが知られている。例えば、下記特許文献１にはクリップタイプの構造を備える半導体素子固定用クリップが開示されている。
【０００３】
この文献によれば、半導体素子固定用クリップとシャーシの辺縁部との間に隙間が生じないような構造の半導体素子固定用クリップとして電子機器の安定性を向上させることを目的とし、他方の脚部材の根元部分を曲成して放熱プレートの辺縁部に接触するように形成された段差を備える半導体素子固定用クリップとすることで、クリップの姿勢が安定することが記載されている。
【０００４】
また、回路基板にネジ止め固定したり電子部品にネジ止めしたりして、回路基板への取り付けを簡素化できるようにした放熱板及びこのような放熱板を用いた電子部品の実装構造が、下記特許文献２に開示されている。
【０００５】
この文献によれば、リード端子が回路基板にハンダ付けされた電子部品に対してネジ止めされる第一の板体側と、下端の逆Ｔ字形状の係止部が回路基板の挿入孔に挿入されて、当該係止部の横部材を回路基板の反対面において捻ることにより、反対面において係止されて固定される第二の板体側と、を備える放熱板とすることが記載されている。
【０００６】
また、この文献には電子部品による発熱が、第一の板体を介して放熱板に吸収されて、吸収された熱が第一の板体と第二の板体と第三の板体とを介して空中に放散されることが開示されている。
【０００７】
一方、回路基板には種々の電子部品が実装されていることから、回路基板上でのネジ止め作業は容易ではない場面も想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２７３８６０号公報
【特許文献２】特開平８−３０６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のネジ止めタイプのヒートシンクにおいては強固な固定作用が期待できる一方で、取り付け時に回路基板上でのネジ止め作業が必要であるので、実装部品が高密度で回路基板に搭載されている場合には、ネジ止め作業が困難となる場合も生じ得る。
【００１０】
また、クリップタイプの半導体素子固定方法においては、取り付け作業が容易となる反面、振動等に起因してクリップが意に反して脱抜されるとの懸念が生じる。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み為されたものであり、安定的かつ容易に基板に取り付けることができるヒートシンクを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のヒートシンクは、基板の表面に実装された発熱部品に接触してその熱を空間に放熱するヒートシンクにおいて、基板の表面から裏面に貫挿されて基板の裏面側で係止されるフックと、基板の辺縁部において表面側から裏面側に回り込む回り込み部と、基板の裏面において基板を押圧する押圧部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のヒートシンクは、好ましくは第一押圧部と第二押圧部とを備え、フックと第一押圧部と第二押圧部との三点により、平面視において、フックを頂点とする二等辺三角形となるように、基板に係止されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは一枚の金属板により一体成型されることを特徴とする。
【００１５】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくはフックと第一押圧部と第二押圧部とが、各々基板の対応する貫通孔において固定されることを特徴とする。
【００１６】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは貫通孔が、ノンスルーホールであることを特徴とする。
【００１７】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは貫通孔が、めっきスルーホールであって、フックと第一押圧部と第二押圧部とは、各々対応するめっきスルーホールにハンダ付け固定されることを特徴とする。
【００１８】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは基板の裏面側において、回り込み部の下端から基板に平行に延伸された放熱部を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくはりん青銅で形成されることを特徴とする。
【００２０】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは押圧部が、基板裏面側において回り込み部から曲折されて形成されることを特徴とする。
【００２１】
本発明のヒートシンクは、さらに好ましくは曲折部位が、板厚が相対的に薄い肉薄部であることを特徴とする。
【００２２】
本発明のヒートシンクの取り付け方法は、上述のいずれかに記載のヒートシンクを基板に取り付ける方法であって、基板にフックを貫挿する工程と、基板の表面に実装された発熱部品とヒートシンクの内面とを接面させるとともに、基板の辺縁部において表面側から裏面側に回り込み部を回り込ませる工程と、回り込み部から押圧部を曲折させて基板の裏面を押圧させる工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明のヒートシンクの取り付け方法は、押圧部とフックとを、各々基板の対応する貫通孔にハンダ付け固定する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、安定的かつ容易に基板に取り付けることができるヒートシンクとその取り付け方法とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態のヒートシンクを発熱部品が実装された基板に取り付けようとする状態を説明する図であって、（ａ）がヒートシンクの平面図、（ｂ）がヒートシンクの正面図、（ｃ）がヒートシンクの底面図をそれぞれ説明する図である。
【図２】（ａ）はヒートシンクを右側から観察した状態を説明する右側面図であり、（ｂ）はヒートシンクを金属板から一体的にくり抜き形成する状態を説明する図である。
【図３】発熱部品が実装された基板にヒートシンクを取り付け完了した状態を説明する図である。
【図４】ヒートシンクを単体で説明する図であって、（ａ）がヒートシンクの平面図であり、（ｂ）がヒートシンクの正面図であり、（ｃ）がヒートシンクの底面図であり、（ｄ）がヒートシンクの右側面図である。
【図５】曲折部におけるヒートシンクの板厚を説明する断面図である。
【図６】放熱部を備えないヒートシンクを説明する図である。
【図７】ヒートシンクを基板に取り付ける工程を順次説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
半導体等の発熱部品には放熱が必要であり、通常、速やかに放熱させるために放熱板等のヒートシンクが発熱部品に取り付けられる。実施形態で説明するヒートシンクは、形状とその取り付け構造・取り付け方法を工夫することで、製造や組み付け段階における取り付け自由度を向上させることができる。
【００２７】
また、実施形態のヒートシンクは、ネジ止め固定やハンダ付け固定をすることなく半導体等発熱部品に接面させることができる。さらに、基板に対して３点支持で固定されるヒートシンクとすることで、安定して基板に装着されるとともに発熱部品に対して良好な接面を保持することができる。
【００２８】
また、このヒートシンクは、放熱対象となる発熱部品等が実装される基板の表面側から裏面側にかけて回り込む構造により、裏面側において放熱に寄与する金属板の面積を適宜増減させて、容易に放熱能力を調整することが可能である。また、このヒートシンクが基板に支持される３点に対応する位置において、基板に貫通孔を設けていることにより、支持箇所が貫通孔に係止されたヒートシンクとなって、安定した固定支持が可能となる。さらに、貫通孔をめっきスルーホール処理することで、支持する３点において各々後発的にハンダ付け固定をし、さらに強固にヒートシンクを固定することもできる。
【００２９】
（第一の実施形態）
図１は、実施形態のヒートシンク１００を発熱部品２００が実装された基板３００に取り付けようとする状態を説明する図である。図１（ａ）がヒートシンク１００の平面図であり、図１（ｂ）がヒートシンク１００の正面図であり、図１（ｃ）がヒートシンク１００の底面図である。
【００３０】
図１に示すようにヒートシンク１００は、基板３００の表面側に実装された半導体等の発熱部品２００に対して表面側において接面し、当該接面箇所から熱伝導をされる。また、ヒートシンク１００は、基板３００の表面側から貫通孔３１０に貫挿されて基板３００の裏面側で係止されるフック１１０を備える。
【００３１】
また、ヒートシンク１００は図１（ａ）に示す平面視において、発熱部品２００に対してフック１１０と対向する位置にある回り込み部１４０を備える。回り込み部１４０は、基板３００の辺縁部において基板３００の表面側から裏面側へと、回り込む構造を備える。
【００３２】
また、ヒートシンク１００は、基板３００の裏面側において回り込み部１４０から基板３００に平行に延伸された放熱部１２０を備える。放熱部１２０は、その形状や大きさを任意に適宜調整して形成してもよい。例えば、発熱部品２００の発熱量が大きい場合には、より高い放熱能力とするために、放熱部１２０の面積を大きく形成してもよい。また、基板３００を収納する電子装置等を小型・軽量化するために、より高い実装密度が必要となる場合には、放熱部１２０の大きさを小さくコンパクトに形成し、その占有空間を低減させてもよい。
【００３３】
また、図１（ｂ）に示すようにヒートシンク１００は、左右対称の第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）（以下、適宜押圧部１３０と総称する）とを備える。第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とは、各々破線で示す曲折部１５０（１），１５０（２）で曲成されて基板３００の裏面側と、貫通孔３３０，３２０において各々嵌り、基板３００の裏面側を押圧する。ただし、図１（ｂ）においては説明の便宜上、ヒートシンク１００が曲折部１５０（１），１５０（２）で曲成される前の状態を示している。
【００３４】
フック１１０が係合する貫通孔３１０と、第一押圧部１３０（１）が係合する貫通孔３３０と、第二押圧部１３０（２）が係合する貫通孔３２０とは、平面視において、貫通孔３１０を頂点とする二等辺三角形を形成する。また図１から理解されるように、発熱部品２００は、当該二等辺三角形の頂点（すなわち貫通孔３１０）から対辺（すなわち貫通孔３３０と貫通孔３２０とで形成される一辺）に下ろした垂線に対して対称に配置されることが好ましい。
【００３５】
ヒートシンク１００のフック１１０と第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とで形成される平面視二等辺三角形の中に、発熱部品２００の少なくとも一部が配置される位置関係となることにより、ヒートシンク１００は、安定的に発熱部品２００と接面するとともに安定的に基板３００に固定される。
【００３６】
図２（ａ）は、図１に示すヒートシンク１００を右側から観察した状態を説明する右側面図である。また、図２（ｂ）は、ヒートシンク１００を一枚の金属板から一体的にくり抜き形成する状態を説明する図である。
【００３７】
図２（ａ）においては、押圧部１３０を曲折部１５０で曲成する前の状態を示している。また、図２（ｂ）に示すように、ヒートシンク１００は、例えばりん青銅等の金属板をくり抜いて一体的に形成することが可能である。図２（ｂ）において、くり抜いた金属板からヒートシンク１００の完成形状とするための折り曲げ部分は破線で示している。
【００３８】
図２（ａ）から理解できるように、発熱部品２００の側面視における中心位置が、貫通孔３２０，３３０の配置と一致する。すなわち、発熱部品２００の側面視における中心位置が、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とによる基板３００の裏面側押圧部分と一致する。
【００３９】
また、図２（ｂ）から理解できるように、曲折部１５０（１），１５０（２）は、他の折り曲げ部分に対して垂直でも平行でもなく、角度を有するように斜めに形成される。このように曲折部１５０（１），１５０（２）を斜めに設けることで、押圧部１３０が基板３００の裏面に対して押圧するように、曲折程度に対応して裏面方向に向かうこととなる。
【００４０】
図３は、発熱部品２００が実装された基板３００にヒートシンク１００を取り付け完了した状態を説明する図である。図３（ａ）がヒートシンク１００の平面図であり、図３（ｂ）がヒートシンク１００の正面図であり、図３（ｃ）がヒートシンク１００の底面図であり、図３（ｄ）がヒートシンク１００の右側面図である。図３においては、図１と図２と同一の箇所には同一の符号を付して、説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、曲折部１５０で曲折された押圧部１３０は、基板３００に設けられた貫通孔３２０，３３０に浅く嵌り込み係止されて、基板３００を裏面側から押圧する。そして、その反作用としてヒートシンク１００は、基板３００の裏面から離間する方向に力を受ける一方で、一体的に形成されている表面側においてフック１１０が係止されているので、ヒートシンク１００の内面が発熱部品２００と安定して密着することとなる。
【００４２】
さらに、基板３００の辺縁部から中ほどに向けてより離間した位置に配置されたフック１１０が、ヒートシンク１００を基板３００に係止するので、押圧部１３０とともに３点支持となって、基板３００に固定されたヒートシンク１００は高い、安定性により保持される。
【００４３】
図４は、ヒートシンク１００を単体で説明する図であって、図４（ａ）がヒートシンク１００の平面図であり、図４（ｂ）がヒートシンク１００の正面図であり、図４（ｃ）がヒートシンク１００の底面図であり、図４（ｄ）がヒートシンク１００の右側面図である。
【００４４】
また、図５は、曲折部１５０におけるヒートシンク１００の板厚を説明する断面図である。図５に示すように、ヒートシンク１００は曲折部１５０において、プレス工具等を用いて、いわゆる折り目を付けられていることが好ましい。例えば、ヒートシンク１００の板厚Ｔ１に対して、曲折部１５０の板厚をＴ２と相対的に小さくすることにより、図１に示す状態から図３に示す状態へ押圧部１３０を曲成する場合の作業が容易となるので好ましい。また、曲折部１５０に限らず、ヒートシンク１００の他の折り曲げ部分においても、図５に示すような板厚が相対的に小さい折り目を形成しておくことで、ヒートシンク１００の形状を形成することがさらに容易となるので好ましい。
【００４５】
図７は、ヒートシンク１００を基板３００に取り付ける工程を順次説明するフロー図である。
【００４６】
（ステップＳ７１０）
フック１１０を基板３００の貫通孔３１０に挿入する。これにより、フック１１０が貫通孔３１０の裏面側において係止される。
【００４７】
（ステップＳ７２０）
発熱部品２００とヒートシンク１００の内面とを接面させるとともに、基板３００の辺縁部において、回り込み部１４０を基板３００の表面から裏面にかけて回り込ませる。
【００４８】
（ステップＳ７３０）
曲折部１５０（１），１５０（２）を折り曲げて、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とを曲成する。
【００４９】
（ステップＳ７４０）
取り付け作業者は、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とが、各々対応する貫通孔３３０，３２０に浅く嵌り込んだか否かを判断する。第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）との先端周縁が、各々対応する貫通孔３３０，３２０に浅く嵌ることにより、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）との移動が制約を受ける。
【００５０】
取り付け作業者が、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とが、各々対応する貫通孔３３０，３２０に浅く嵌り込んだと判断した場合には、ステップＳ７５０へと進む。また、取り付け作業者が、第一押圧部１３０（１）と第二押圧部１３０（２）とが、各々対応する貫通孔３３０，３２０に浅く嵌り込んだと判断しなければ、ステップＳ７３０へと戻る。
【００５１】
（ステップＳ７５０）
基板３００とヒートシンク１００とを、貫通孔３１０，３２０，３３０の三点でハンダ付け固定する。この場合に、貫通孔３１０，３２０，３３０は、予め各々めっきスルーホールとして形成されていることが好ましい。これにより、作業者はハンダゴテ等を用いて、後発的にヒートシンク１００をハンダ付け固定することが可能となる。さらに、貫通孔３１０，３２０，３３０は、ランドを有するめっきスルーホールであることが、確実なハンダ付け固定作業をさらに容易に遂行する観点からは好ましい。
【００５２】
また、貫通孔３１０，３２０，３３０は、ノンスルーホール（非導通孔）として形成していてもよく、この場合には、ハンダ付け固定をすることなくヒートシンク１００を貫通孔３１０，３２０，３３０に係止してもよい。
【００５３】
なお、貫通孔３２０，３３０は、ヒートシンク１００を係止する観点からは必ずしも貫通している必要はなく、例えば凹部としてもよい。しかし、基板３００を作成する工程とのマッチングの観点から、めっきスルーホールまたはノンスルーホール等の貫通した孔とすることがより好ましい。なお、図７に示した取り付け作業工程は典型例であって、ヒートシンク１００を基板３００に装着する場合には必ずしも図７に示す順序に限定されるものではない。
【００５４】
（第二の実施形態）
図６は、放熱部１２０を備えないヒートシンク６１００を説明する図である。図６（ａ）がヒートシンク６１００の平面図であり、図６（ｂ）がヒートシンク６１００の正面図であり、図６（ｃ）がヒートシンク６１００の底面図であり、図６（ｄ）がヒートシンク６１００の右側面図である。
【００５５】
上述したように、放熱部１２０の形状や大きさや構造は、必要とされる放熱機能や許容される占有空間に応じて適宜変更して形成することができる。第二の実施形態においてはその典型例として、放熱部１２０を備えないヒートシンク６１００について説明する。
【００５６】
図６において、ヒートシンク６１００は、不図示の基板の表面側から貫通孔に貫挿されて基板の裏面側で係止されるフック６１１０を備える。
【００５７】
また、ヒートシンク６１００は図６（ａ）に示す平面視において、不図示の発熱部品に対してフック６１１０と対向する位置にある回り込み部６１４０を備える。回り込み部６１４０は、基板の辺縁部において基板の表面側から裏面側へと、回り込む構造を備える。
【００５８】
また、図６（ｂ）に示すようにヒートシンク６１００は、左右対称の第一押圧部６１３０（１）と第二押圧部６１３０（２）（以下、適宜押圧部６１３０と総称する）とを備える。第一押圧部６１３０（１）と第二押圧部６１３０（２）とは、各々曲折部６１５０（１），６１５０（２）で曲成されて基板の裏面側と貫通孔において各々係合し、基板の裏面側を押圧する。ただし、図６（ｂ）においては説明の便宜上、ヒートシンク６１００が曲折部６１５０（１），６１５０（２）で曲成される前の状態を示している。
【００５９】
フック１１０が係合する貫通孔と、第一押圧部６１３０（１）が係合する貫通孔と、第二押圧部６１３０（２）が係合する貫通孔とは、平面視において二等辺三角形を形成する。また、不図示の発熱部品は、当該二等辺三角形の頂点から対辺に下ろした垂線に対して左右対称に位置することが好ましい。
【００６０】
ヒートシンク６１００のフック６１１０と第一押圧部６１３０（１）と第二押圧部６１３０（２）とで形成される平面視二等辺三角形の中に、発熱部品の少なくとも一部が配置される位置関係となるので、ヒートシンク６１００は安定的に発熱部品と接面するとともに安定的に基板に固定される。その他については、放熱部１２０を備えないことを除いて、第一の実施形態で説明したヒートシンク１００と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００６１】
上述したヒートシンク１００，６１００は、各実施形態での説明に限定されることはなく、開示される技術思想のもと自明な範囲内で、適宜その構造や形状及び材料等を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、各種発熱部品が実装された基板等を備える電子装置等一般に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１００・・ヒートシンク、１１０・・フック、１２０・・放熱部、１３０・・押圧部、１４０・・回り込み部、１５０・・曲折部、２００・・発熱部品、３００・・基板。
【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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