(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクであって、
間隔をおいて配置された概ね反対方向を向く第一および第二の主たる面（major surface）を含むベース部品と、
上記第二の主たる面に係合するための締め付け用脚部（clamping leg）と、第一の突出部（tab）と、第二の突出部とを含む締め付け用部品と
を備え、
上記第一の主たる面は、第一の溝と第二の溝を含み、
上記第一の突出部は、組み立てられた上記ヒートシンクにおける上記第一の溝と係合し、
上記第二の溝は、その作動中に熱を放出する素子を収容するように構成され、  上記締め付け用脚部は、上記第二の主たる面に係合し、
上記第二の突出部は、上記素子を上記ベース部品方向へ押し、上記素子を上記第一の主たる面に締め付けて、上記ベース部品および上記締め付け用部品の少なくとも一方と上記素子との間で熱を伝達するような関係を確立するために、上記素子と係合するように構成される
ヒートシンク。
【請求項２】
上記第二の溝は、上記締め付け用脚部および上記第一の突出部から間隔をおいて配置されている、請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
上記ベース部品は、上記第一および第二の主たる面の間に延在する、間隔をおいて配置された第一および第二の側面を有し、
上記第一および第二の溝は、ともに上記第一および第二の側面の両方から間隔をおいて配置されている、請求項１または２記載のヒートシンク。
【請求項４】
上記第二の溝は、組み立てられた上記ヒートシンクにおいて上記締め付け用脚部と上記第一の溝との間にある、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
＜発明の分野＞
本発明は構造部材に電気部品を実装する方法および装置に関する。本明細書には、作動中に熱を放出する電気部品をヒートシンクへ実装することが開示されるが、他の適用例にも有用であると考えられる。
【０００２】
＜発明の背景＞
電気部品を、例えば電気器具のシャシーに実装するアッセンブリー或いは組立法が多数提案されている。例えば、米国特許第４，１９３，４４４号；第４，２０４，２４８号；第４，２８８，８３９号；第４，５０９，８３９号；第４，７０７，７２６号；第５，０６０，１１２号；第５，１２２，４８０号；第５，３０９，９７９号；第５，３２１，５８２号；第５，３２７，３２４号；第５，３６３，５５２号；第５，３６９，８７９号；及び第５，８１２，３７６号に記載された装置や方法がいくつか挙げられる。このリストは、従来例を完全に調査した、或いは上記に列記したものよりも適切な例が存在しないということを意図するものではなく、代表例として推察されるべきでない。
【０００３】
バイポーラパワートランジスタ等の電力半導体素子は、作動中にこのような素子の動作領域（active regions）が放出した熱を素子の動作領域から離れる方へ伝導するヒートシンクに典型的に実装される。例としては、Ａ級及びＡＢ級で作動する可聴周波増幅器の出力段のパワートランジスターが含まれる。この素子は、それが駆動している負荷、典型的にはスピーカーのボイスコイルに伝えられる電力と同じ程度の大きさの電力を放散できるように実装される必要がある。素子自体への損傷を防ぐためにこのような電力は放散される必要がある。このことは通常、このような素子を、例えばアルミニウムなどの高熱伝導性材料からなる大きな構造体であるヒートシンクに実装することにより達成され、このヒートシンクは、電力半導体素子が構成部品である電気機器のシャシーに実装されるか、その一部として形成される。
【０００４】
従来は、上記の電力半導体素子を上記のヒートシンクに実装するためにねじ締結具（threaded fastener）が日常的に使用されていた。これは多数の理由のため問題であり、その一つとしては、設計によっては素子の一の端子、例えばコレクタと同じ電位にしばしば保たれる、このような素子のヘッダーが、ヒートシンクに素子を取り付けるために使用されるねじ部品が通る素子の構成部品であることがあげられる。このため素子をヒートシンクに実装する際に、素子からの熱の流れが促進されるが、ヒートシンクに対する素子の電気的絶縁性が維持されるように、多少の注意が必要となる。或いは、このような電気機器のシャシーは、実装される電気素子の一端子の電位でヒートシンクを収容するように設計される必要がある。その結果、複数のヒートシンクが必要となり、その個々のヒートシンクは、同じ電気機器の他のヒートシンクからだけでなく、典型的には電気機器のシャシー自体からも絶縁されている。
【０００５】
＜発明の開示＞
本発明によれば、第一および第二係合手段をそれぞれ含む第一および第二部品によりヒートシンクが形成される。第一係合手段は第二係合手段を収容するように設計されている。一方の部品は少なくとも一つ締め付け用脚部を含み、もう一方の部品は表面を含む。締め付け用脚部は表面の上に嵌まり、二つの部品を結合して、第一および第二部品の間に、第一および第二部品の少なくとも一つと熱を伝導するような関係で、その作動中に熱を放出する素子を少なくとも一つ捕獲する設計である。
【０００６】
本発明の一態様によって例示されるように、第一および第二部品はベース部品と締め付け用部品を含む。
【０００７】
また本発明の一態様によって例示されるように、第一係合手段はベース部品に設けられる溝を含む。
【０００８】
また更に本発明の一態様によって例示されるように、締め付け用脚部が締め付け用部品に形成される。
【０００９】
本発明の一態様によって例示されるように、一つ以上の素子を第一および第二部品から少なくとも部分的に絶縁するための手段が設けられる。
【００１０】
また本発明の他の態様によると、電気素子が放出した熱を放熱する方法は、第一および第二部品の間に、第一および第二部品の少なくとも一方と熱を伝導するような関係で素子を捕獲する。第一および第二部品には第一および第二係合手段がそれぞれ設けられる。第一係合手段は第二係合手段を収容する。一方の部品には少なくとも一つの締め付け用脚部が設けられる。もう一方の部品には、二つの部品を結合するために、締め付け用脚部が係合するための表面が設けられる。
【００１１】
本発明の一態様によって例示されるように、第一および第二部品を設けることはベース部品および締め付け用部品を設けることを含む。
【００１２】
更に本発明の一態様によって例示されるように、第一係合手段を設けることは溝を設けることを含む。
【００１３】
また更に本発明の一態様によって例示されるように、溝を設けることは溝をベース部品に設けることを含む。
【００１４】
本発明の一態様によって例示されるように、第二係合手段を設けることは締め付け用部品を設けることを含む。
【００１５】
更に本発明の一態様によって例示されるように、締め付け用脚部を設けることは締め付け用部品に締め付け用脚部を設けることを含む。
【００１６】
また更に本発明の一態様によって例示されるように、第二係合手段を設けることは締め付け用部品に突出部を設けることを含む。
【００１７】
本発明の一態様によって例示されるように、本方法は素子を第一および第二部品から少なくとも部分的に絶縁することを更に含む。
【００１８】
本発明は、例示的な実施形態の以下の詳細な説明と、本発明を例示する添付の図面とを参照することにより、最もよく理解され得る。
【００１９】
＜例示的実施例の詳細な説明＞
添付の図面を参照すると、互いに近接して整列される複数の半導体素子１０−１，・・・１０−ｎの使用は、例えば、オーディオ産業では、標準的に実施される。このような適用例の多くは、素子１０−１，・・・１０−ｎが作動中に放出する熱を放散する為に半導体素子１０−１，・・・１０−ｎをヒートシンクに実装することを要求する。本発明によると、ヒートシンク１２は第一のベース部品１４と、第二の締め付け用部品１６の二つの部品で構成される。一方の部品１４は、他方の部品１６の突出部２０が挿入される溝１８を含む。一方の部品１６は、他方の部品１４の表面２４の上に嵌まる（snap）締め付け用脚部２２を一つ以上含み、二つの部品１４，１６を結合して、それらの間に、ヒートシンク１２と熱を伝導するような関係で、作動中に熱を発散する素子１０−１，・・・１０−ｎを捕捉する。
【００２０】
例示するように一方の部品１４は、領域２６に隣接する固定用溝１８を設けて形成されるアルミニウム製押出加工品であり、領域２６には、例示においてはいわゆるＴＯ２２０素子パッケージのパワートランジスターである熱放出素子１０−１，・・・１０−ｎが多数実装される。他方の部品１６は締め付け用部品であり、例示においては薄い弾性を有する打抜かれた鉄製部材（stamped steel）で、固定用溝１８に挿入可能な突出部２０を有する。締め付け用部品１６が下方へ回動すると、素子１０−１，・・・１０−ｎが配置される位置の横に置かれる締め付け用脚部２２は、第一部品１４の縁３０を越えて第一部品１４の裏面２４にスナップ嵌合して、二つの部品１４，１６の間にそれらと熱を伝導するような関係で素子１０−１，・・・１０−ｎを捕捉する。
【００２１】
素子１０−１，・・・１０−ｎのヘッダー３４−１，・・・３４−ｎを互いに、及び／または部品１４，１６から電気的に絶縁して維持することが好ましい状況においては、雲母製の絶縁性細片、絶縁テープ、熱結合コンパウンド（thermal joint compound）等の熱伝導性の絶縁材３６を、必要に応じて部品１４，１６の対向する表面３８，４０のどちらか一面或いは両面につける。勿論、例示する実施例では、素子１０−１，・・・１０−ｎがＴＯ２２０パッケージであるので、部品１６は素子１０−１，・・・１０−ｎのエポキシ製パッケージに対して締め付けられ、エポキシ自体が十分な絶縁体であるため素子１０−１，・・・１０−ｎと表面３８，４０との間に絶縁材３６は必要ではない。
【００２２】
例示のヒートシンクシステム及び方法の利点の一つとしては、素子１０を中に有するヒートシンク１２の組立に他の機械的な締め具が必要でないことが挙げられる。組立の手順は迅速且つ簡単で、互いにパチンと嵌まるような（snap）手順である。比較的高い圧力が熱放出素子１０に与えられる適用例では、各素子１０−１，・・・１０−ｎと係合する、部品１６に設けられた締め付け用の突出部４２を介して垂直力が伝達されて応力が減少する。明らかに、この構成は実際かなり多数の素子１０−１，・・・１０−ｎに使用可能である。組立中には、締め付け用脚部２２の設計のために、部品１６は締め付け状態の配置を越えて圧縮されなければならない。これにより、素子１０−１，・・・１０−ｎと部品１４，１６との間の良好な熱的な接触を絶縁材３６を介して達成する可能性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明により構成されたシステムの分解斜視図である。
【図２】  組立の一段階において図１に図示されるシステムの断面線２，３−２，３に概して沿った部分断面図である。
【図３】  組立の次の段階において図１及び図２に図示されるシステムの断面線２，３−２，３に概して沿った部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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