(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源としての素子本体とその素子本体の周りを被覆する樹脂製の外殻部とを有する素子を、ヒートシンクに取り付ける取付構造であって、
前記素子には、前記外殻部の表裏両面に開口する無底の凹部が形成され、
前記ヒートシンクには、前記凹部に挿入されて、このヒートシンクに前記素子を固定するための凸部が形成され、
挿入状態にある前記凸部と前記凹部との間に、熱可塑性の樹脂部材が嵌入され、
前記樹脂部材には、前記凸部に被せられた状態で、加熱によって溶融固化されることにより、前記凸部の先端側の外周面と前記凹部の開口側の内周面とに密着する閉塞部が形成され、かつ前記凹部の開口縁に密着する鍔部が形成されることを特徴とする素子の取付構造。
【請求項２】
前記凸部の根元部分に、前記凹部への挿入方向に沿って傾斜する位置決め斜面が形成されている請求項１記載の素子の取付構造。
【請求項３】
前記凹部、前記樹脂部材、及び前記凸部が、前記凹部内における前記凸部の回転を規制可能な円形以外の断面形状を有している請求項１又は２記載の素子の取付構造。
【請求項４】
前記素子の前記外殻部が、前記樹脂部材よりも大きい弾性係数をもった材料によって形成されている請求項１ないし３のいずれか１項記載の素子の取付構造
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクに素子を取り付ける構造が特許文献１に開示されている。この種の取付構造では、通常、素子に貫通孔が形成され、ヒートシンクにねじ孔が形成されている。そして、素子の取り付けにあたり、貫通孔とねじ孔とを互いに整合させた状態で、貫通孔からねじ孔にかけて、ねじをねじ込む。すると、ねじの頭部とヒートシンクとの間に素子が挟み込まれ、もって素子がヒートシンクに固定されるようになっている。
【０００３】
上記の場合、素子とこれに接続される他の電子部品との間で位置ずれが生じないように、ヒートシンクに素子を位置決めするための位置決め構造が設けられることがある。また、ねじ締めに伴って素子が連れ回りされないように、ヒートシンクに素子の回転を規制する回り止め構造が設けられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２４２２４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、ヒートシンクに位置決め構造等が設けられていない場合に、貫通孔とねじ孔との位置合わせが適正になされていないと、ねじの先端部がねじ孔の開口縁を削る等して、削り粉等が発生することがある。また、ヒートシンクに位置決め構造等が設けられている場合には、その分、ヒートシンクの成形金型の構成が複雑になり、コスト高になるという事情がある。しかも、ヒートシンクにねじ孔を開けるための加工が必要とされ、さらに、その加工に伴って発生する切粉等の異物を除去するために、十分な洗浄が必要とされるという問題もある。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、素子の取り付けにあたり、ねじ止め以外の固定手段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】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、発熱源としての素子本体とその素子本体の周りを被覆する樹脂製の外殻部とを有する素子を、ヒートシンクに取り付ける取付構造であって、前記素子には、前記外殻部の表裏両面に開口する無底の凹部が形成され、前記ヒートシンクには、前記凹部に挿入されて、このヒートシンクに前記素子を固定するための凸部が形成され、挿入状態にある前記凸部と前記凹部との間に、熱可塑性の樹脂部材が嵌入され、前記樹脂部材には、前記凸部に被せられた状態で、加熱によって溶融固化されることにより、前記凸部の先端側の外周面と前記凹部の開口側の内周面とに密着する閉塞部が形成され、かつ前記凹部の開口縁に密着する鍔部が形成されるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記凸部の根元部分に、前記凹部への挿入方向に沿って傾斜する位置決め斜面が形成されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記凹部、前記樹脂部材、及び前記凸部が、前記凹部内における前記凸部の回転を規制可能な円形以外の断面形状を有しているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記素子の前記外殻部が、前記樹脂部材よりも大きい弾性係数をもった材料によって形成されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
＜請求項１の発明＞
挿入状態にある凸部と凹部との間に、熱可塑性の樹脂部材が嵌入される空間が保有されるため、凹部に凸部を挿入する際、凹部と凸部とを厳密に位置合わせする必要がない。また、樹脂部材には、加熱によって溶融固化されることにより、凸部の先端側の外周面と凹部の開口側の内周面とに密着する閉塞部が形成され、かつ凹部の開口縁に密着する鍔部が形成されるため、凹部と凸部との締結性が高められ、ヒートシンクに素子が緊密に固定される。さらに、鍔部によって素子のヒートシンクからの離脱が確実に防止される。したがって、素子の取り付けにあたり、ねじ止め以外の固定手段が提供される。
【００１３】
また、凸部がヒートシンクに形成され、凹部が素子に形成されているため、ヒートシンクに凹部が形成される場合と違って、ヒートシンクの放熱体積が減少することがなく、ヒートシンクの放熱性が良好に発揮される。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
凸部の根元部分に、凹部への挿入方向に沿って傾斜する位置決め斜面が形成されているから、凹部への凸部の挿入終盤段階で、凹部に対する凸部の位置決めを自動的に行うことができる。
【００１５】
＜請求項３の発明＞
凹部、樹脂部材、及び凸部が凹部内における凸部の回転を規制可能な円形以外の断面形状を有しているから、ヒートシンクに対して素子が不用意に回転するのが防止される。
【００１６】
＜請求項４の発明＞
素子の外殻部が樹脂部材よりも大きい弾性係数をもった材料によって形成されているから、衝撃等が加わった場合に、素子が破損するのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る素子の取付構造の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】樹脂部材を凸部に取り付ける前の要部断面図である。
【図４】樹脂部材を凸部に取り付けた直後の要部断面図である。
【図５】実施形態２に係る素子の取付構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。実施形態１は、素子１０と、素子１０が取り付けられるヒートシンク３０と、素子１０とヒートシンク３０との間に装着される樹脂部材６０とを備えている。
【００１９】
素子１０は、発熱源としての素子本体（図示せず）と、素子本体の周りを被覆する樹脂製の外殻部１１とを備えている。外殻部１１は、例えば、矩形板状をなし、その裏面（底面）に、平坦なフラット面１２が構成されている。
【００２０】
外殻部１１の裏面には、凹部１３が開口して形成されている。凹部１３は、外殻部１１の表面にも開口する無底の円形孔として構成されている。
【００２１】
ヒートシンク３０は、アルミニウム等の金属製であって、例えば、アルミダイカストからなる。そして、ヒートシンク３０の表面には、平坦なフラット面３１が構成されている。素子１０の取り付け時には、素子１０とヒートシンク３０の両フラット面１２、３１を介して、素子本体からの熱がヒートシンク３０に伝熱されるようになっている。
【００２２】
また、ヒートシンク３０の表面には、素子１０の取り付け位置と対応して凸部３２が形成されている。凸部３２は、ヒートシンク３０の表面に対して直交する向きに起立する略円柱状をなしている。具体的には凸部３２は、図３に示すように、ヒートシンク３０の表面側から離れるにしたがって次第に径寸法を減少させる大径部３３と、大径部３３の上端（最小径の部分）から先端側に向けて略一定径で立ち上がる小径部３４と、小径部３４の上端から先端にかけて次第に径寸法を減少させる案内部３５とからなる。大径部３３の外周面は、その上端に向けて次第に縮径するテーパ状の位置決め斜面３６とされている。
【００２３】
大径部３３の根元の外径は、小径部３４の外径の１．５〜３倍とされ、凹部１３の内径よりもやや小さくされている。小径部３４の外周面と凹部１３の内周面との間は、樹脂部材６０の挿入空間８０とされ、大径部３３の外周面と凹部１３の内周面との間よりも大きなクリアランスとされている。
そして、大径部３３の全高は、凸部３２の全高の１／２〜１／３とされ、凸部３２の全高は、凹部１３の全高、つまり外殻部１１の厚みと略同一とされている。また、案内部３５は、凸部３２の凹部１３への挿入案内をなすものであって、その形成範囲は極狭い範囲に限られている。なお、ヒートシンク３０の表面には、大径部３３の根元周りに、凹溝３９が全周に亘って形成されている。
【００２４】
樹脂部材６０は、例えば、ポロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、又はエンジニアリングプラスチック等のうちから選択される熱可塑性樹脂によって形成されている。そして、樹脂部材６０は、全体としてキャップ状をなし、下向きに開口する凹陥部６１を有している。凹陥部６１には、凸部３２の先端部が嵌入可能とされ、凹陥部６１の内径は小径部３４の外径より小さくされている。このため、樹脂部材６０の凹陥部６１は、凸部３２の先端部に圧入により締結されるようになっている。
【００２５】
樹脂部材６０の天面は、押型９０で加圧・加熱される受圧面６２として構成される。凹部１３に凸部３２を挿入した後、凸部３２の先端部に凹陥部６１が被せ付けられ、その状態で受圧面６２が加圧されかつ加熱されて、樹脂部材６０の上端部が押し潰される。これにより、図２に示すように、樹脂部材６０の上端部に、凸部３２の先端側の外周面と凹部１３の表面側（開口側）の内周面とに密着する閉塞部６４が形成されるとともに、凹部１３の表面側の開口縁に密着する鍔部６５が形成される。
【００２６】
樹脂部材６０のうち閉塞部６４よりも下方の部分は、凹部１３の内周面との間に隙間を保有する開放部６６とされている。閉塞部６４は、開放部６６に比べて厚肉に膨出された形態をなしている。また、鍔部６５は、閉塞部６４に略直交して連なりつつ拡径された形態をなしている。
【００２７】
次に、ヒートシンク３０に素子１０を取り付ける方法について説明する。
ヒートシンク３０の表面側に素子１０を配置させ、その状態から素子１０を引き下ろす。引き下ろしの過程で、小径部３４が凹部１３に挿入され、続いて大径部３３が凹部１３に挿入される。挿入当初は、小径部３４が凹部１３に遊嵌されることにより、凸部３２と凹部１３の位置合わせを厳密に行う必要がない。一方、挿入終盤は、位置決め斜面３６によって凹部１３内における凸部３２の相対位置が適正に矯正され、挿入完了に伴って凹部１３内に凸部３２が位置決め状態に挿入される。こうして凸部３２に凹部１３が正規挿入されると、図３に示すように、素子１０とヒートシンク３０の両フラット面１２、３１が互いにほぼ面当たりした状態となる。この場合、凸部３２の根元側と凹部１３の裏面側との干渉が凹溝３９によって回避されるため、両フラット面１２、３１の面当たり状態が担保される。
【００２８】
続いて、図４に示すように、挿入空間８０に樹脂部材６０を挿入し、凸部３２の先端部に樹脂部材６０を被せる。このとき、樹脂部材６０の外周面と凹部１３の内周面との間には、隙間があいており、樹脂部材６０の外周面と凹部１３の内周面との間における摺動抵抗の発生が抑えられる。
【００２９】
次いで、樹脂部材６０の受圧面６２に押型９０を押し当てて加圧し、かつ加熱することにより、樹脂部材６０の上端部を溶融固化させて、図２に示すように、閉塞部６４及び鍔部６５を形成する。こうして閉塞部６４及び鍔部６５が形成されることにより、凸部３２及び凹部１３が樹脂部材６０を介して互いに緊密に固定される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、挿入状態にある凸部３２と凹部１３との間に、熱可塑性の樹脂部材６０が嵌入される挿入空間８０が保有されるため、凹部１３に凸部３２を挿入する際、凹部１３と凸部３２とを厳密に位置合わせする必要がない。また、樹脂部材６０には、加熱によって溶融固化されることにより、凸部３２の先端側の外周面と凹部１３の開口側の内周面とに密着する閉塞部６４が形成され、かつ凹部１３の開口縁に密着する鍔部６５が形成されるため、凹部１３と凸部３２との締結性が高められ、ヒートシンク３０に素子１０が緊密に固定される。さらに、鍔部６５によって素子１０のヒートシンク３０からの離脱が確実に防止される。したがって、素子１０の取り付けにあたり、ねじ止め以外の固定手段が提供される。
【００３１】
また、凸部３２がヒートシンク３０に形成され、凹部１３が素子１０に形成されているため、ヒートシンク３０に凹部が形成される場合と違って、ヒートシンク３０の放熱体積が減少することがなく、ヒートシンク３０の放熱性が良好に発揮される。
【００３２】
また、凸部３２の大径部３３に、凹部１３への挿入方向に沿って傾斜する位置決め斜面３６が形成されているから、凹部１３への凸部３２の挿入終盤段階で、凹部１３に対する凸部３２の位置決めを自動的に行うことできる。
【００３３】
さらに、本実施形態によれば、素子１０の外殻部１１が樹脂部材６０よりも大きい弾性係数をもった材料によって形成されている。このため、衝撃等が加わった場合に、素子１０が破損するのが防止される。
【００３４】
＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２を示す。実施形態２では、実施形態１と異なり、凹部１３Ａ、樹脂部材６０Ａの及び凸部３２Ａが円形以外の断面形状を有している。
【００３５】
つまり、凹部１３Ａの内周は、互いに対向する一対の直線状の第１対向辺１８と、両第１対向辺１８と略直交して、互いに対向する一対の円弧状の第２対向辺１９とで区画されている。
【００３６】
樹脂部材６０Ａの閉塞部６４Ａの外周は、素子１０の取り付け時に、第１対向辺１８とほぼ密着する一対の直線状の第３対向辺７１と、第２対向辺１９とほぼ密着する一対の円弧状の第４対向辺７２とで区画されている。また、閉塞部６４の内周は、第３対向辺７１と略平行な一対の直線状の第５対向辺７３と、第４対向辺７２と略平行な一対の円弧状の第６対向辺７４とで区画されている。
【００３７】
そして、凸部３２の外周は、素子１０の取り付け時に、第５対向辺７３とほぼ密着する一対の直線状の第７対向辺３７と、第６対向辺７４とほぼ密着する一対の円弧状の第８対向辺３８とで区画されている。端的には、凹部１３、樹脂部材６０、及び凸部３２は、いずれも断面俵状の形状をなし、互いに密着可能に配置されている。
【００３８】
実施形態２によれば、凹部１３、樹脂部材６０、及び凸部３２が、それぞれ円形以外の断面形状を有しているため、凹部１３内における樹脂部材６０及び凸部３２の回り止めがなされ、ひいてはヒートシンク３０に対して素子１０が不用意に回転するのが防止される。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）凸部が、全高に亘って略一定径で起立する形態であってもよい。
（２）実施形態１では、ヒートシンクに、素子が不用意に回転するのを規制する回り止め構造を設けてもよい。
（３）実施形態２では、凹部、樹脂部材、及び凸部が、それぞれ凹部内におけるい凸部の回転を規制可能な円形以外の断面形状を有していればよく、その具体的な断面形状を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１０…素子
１３、１３Ａ…凹部
３０…ヒートシンク
３２、３２Ａ…凸部
３６…位置決め斜面
６０、６０Ａ…樹脂部材
６４、６４Ａ…閉塞部
６５…鍔部
【図１】
0005496785.tif 000002
【図２】
0005496785.tif 000003
【図３】
0005496785.tif 000004
【図４】
0005496785.tif 000005
【図５】
0005496785.tif 000006