(57)【要約】【課題】本発明は、基板上又はその内層の回路配置に与える影響が小さい、簡単に取り付けることのできる、ヒートシンクの取り付け構造を提供する。【解決手段】ヒートシンク３の取り付け構造は、基板１に装着される電子部品２の基板１とは反対側の面に押しつけて接触させることにより電子部品２からの熱を放熱するヒートシンク３と、基板１に固定するためのプレスフィットピンを有する受け台４と、コイルバネ６と、受け台４に対してコイルバネ６を介してヒートシンク３を固定する締結手段９とを備える。受け台４がプレスフィットピンにより基板１に固定されることによりヒートシンク３が基板１に固定される。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に装着される電子部品の前記基板とは反対側の面に押しつけて接触させることにより前記電子部品からの熱を放熱するヒートシンクと、
前記基板に固定するためのプレスフィットピンを有する受け台と、
バネと、
前記受け台に対して前記バネを介して前記ヒートシンクを固定する締結手段と、
を備えることを特徴とするヒートシンクの取り付け構造。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、端部に複数の貫通孔を備え、
前記受け台は、ネジ部を有する締結支持部を備え、該締結支持部を前記貫通孔に貫通させ、
前記締結手段は、前記受け台のネジ部と螺合する押さえネジであり、
前記バネは、前記締結支持部の、前記貫通孔を貫通し突出する部分をその内側に含み、前記ヒートシンクと前記押さえネジとの間に配置され、該押さえネジを前記締結支持部の前記ネジ部に螺合することにより前記押さえネジにより押されて圧縮され、前記ヒートシンクに対して押しつけ力を発生するコイルバネである、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【請求項３】
前記押さえネジは、段付き部を有し、
該段付き部の外径は、前記コイルバネの内径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【請求項４】
前記締結支持部と前記押さえネジとの間で、前記コイルバネの内側に、前記押さえネジのネジ部の外径よりも大きく、前記段付き部の外径よりも小さい径の貫通穴を有するスペーサを配置する、
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク取り付け構造。
【請求項５】
前記スペーサの厚さは、前記締結支持部の前記貫通孔を貫通し突出する部分の長さと前記スペーサの厚さと前記押さえネジの前記段付き部の長さとの合計値が前記コイルバネの長さよりも小さい所定の値になる厚さである、
ことを特徴とする請求項４に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【請求項６】
前記受け台は、前記締結支持部と前記プレスフィットピンとの間に、前記基板への投影面積が、前記締結支持部よりも大きい台座を有する、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【請求項７】
前記受け台は、前記締結支持部と前記台座とが別体であり、両者を組み立てて形成されるものである、
ことを特徴とする請求項６に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種部品を冷却するために用いられるシートシンクの取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に取り付けられて回路を構成する集積回路等の電子部品で使用時に発熱が著しいものについては冷却する必要がある。この冷却にはヒートシンクがよく用いられる。ヒートシンクは、発熱体である電子部品の表面に押しつけ、電子部品からの熱を熱伝達によりヒートシンクに伝え、ヒートシンク内の熱伝導を利用し、電子部品に押しつける面とは反対側の面に設けた放熱フィンを介して放熱することにより電子部品を冷却する（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１には、基板の一面に設けられた半導体素子の上面に接触面を有することで放熱する外側に複数の取り付け部を備えたヒートシンクと、内部にネジを備えたソケットと、基板の他面側から貫通して一面側に突出するとともに、内部にソケットのネジと螺合するスタッドとを備えるヒートシンクの取り付け構造が示されている。ソケットとガイドは互いに係合する係合部を備え、この係合部で仮止めした後、ネジとスタッドとを螺合させて締結する。ネジとスタッド間にはコイルバネが挿入される。ガイドは基板の下面に配置した固定板に固定される。
【０００４】
特許文献２には、基板に搭載された電子部品にヒートシンクを取り付けるため、コイルバネと組み合わせてコイルバネの中に設置された２段付きネジによりヒートシンクの角部の４点を基板に固定支持させたヒートシンクの取り付け構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５８４６４号公報
【特許文献２】特開平５−２４３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、径の大きいガイドが基板を貫通することになるため、基板上又はその内層の回路配置に与える影響が大きく、回路設計上の制約が大きい。更に、取り付けも簡単ではない。また、ガイドは基板の下に設置される固定板に固定されるため実装領域が狭小の限られた場所にこのような構造でヒートシンクを取り付けることは困難である。
【０００７】
特許文献２では、基板を貫通する２段付きネジを使ってヒートシンクを基板に固定している。そのため、大きい径のネジを使用することになる。従って、基板上又はその内層の回路配置に与える影響が大きくなり、回路設計上の制約が大きい。更に、ネジを使用して取り付けるので簡便な取り付けとは言えない。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、基板上又はその内層の回路配置に与える影響が小さく、狭小な場所にも簡単に取り付けることのできる、ヒートシンクの取り付け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】
【０００９】
本発明に係るヒートシンクの取り付け構造は、
基板に装着される電子部品の前記基板とは反対側の面に押しつけて接触させることにより前記電子部品からの熱を放熱するヒートシンクと、
前記基板に固定するためのプレスフィットピンを有する受け台と、
バネと、
前記受け台に対して前記バネを介して前記ヒートシンクを固定する締結手段と、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板上又はその内層の回路配置に与える影響が小さく、狭小な場所にも簡単に取り付けることのできる、ヒートシンクの取り付け構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートシンクの取り付け構造の概要の例を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る受け台の例を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係るプレスフィットピンの例を示す図である。
【図４】実施形態に係る押さえネジの例を示す斜視図である。
【図５】実施形態に係るヒートシンクの取り付け構造の例を示す断面図である。
【図６】（ａ）実施形態に係る厚さＤの電子部品に対するヒートシンクの取り付け構造の例を示す断面図、（ｂ）実施形態に係る厚さＤ’（＞Ｄ）の電子部品に対するヒートシンクの取り付け構造の例を示す断面図である。
【図７】（ａ）実施形態に係る変形例の受け台の構成を示す断面図、（ｂ）実施形態に係る変形例の組み立て後の受け台を示す断面図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態）
図１は本発明の実施形態に係るヒートシンクの取り付け構造の例の概要を示す斜視図である。図１において、基板１上には発熱体で冷却対象となる電子部品２が取り付けられており、電子部品２の表面に接触して取り付けられているヒートシンク３を介して冷却される。受け台４は、基板１の取り付け穴５に取り付け、固定される。締結手段である押さえネジ９は、コイルバネ６と、必要に応じて挿入されるスペーサ７と、ワッシャ８とを介して、受け台４に設けたネジ部に螺合する。この螺合によりヒートシンク３はコイルバネ６を介して所定の力で電子部品２に押し付けられるとともに基板１に固定される。シートシンク取り付け構造は、ヒートシンク３と、受け台４と、コイルバネ６と、必要に応じて挿入されるスペーサ７と、押さえネジ９とを含む。ワッシャ８を含めてもよい。
【００１３】
ヒートシンク３は、電子部品２の基板１に取り付けた面とは反対側の面に接触させる接触部３０と、接触部３０の、基板１とは反対側の面に設けられる複数の放熱フィン３１と、接触部３０の端部で、放熱フィン３１のない位置４カ所に設けられる貫通孔３２とを有する。
【００１４】
図２は実施形態に係る受け台４の例を示す斜視図である。受け台４は、締結支持部４０と、プレスフィットピン４１と、両者の間に位置する台座４３とで構成される。締結支持部４０の、台座４３とは反対側の端部には雌ネジ部４２が設けられている。締結支持部４０はヒートシンク３の貫通孔３２を貫通できる大きさである。プレスフィットピン４１は図２の例では１個の受け台４あたり２個装備されている。
【００１５】
図３は実施形態に係るプレスフィットピン４１の例を示す図である。プレスフィットピン４１は、その側面が外側に湾曲したバネ性を有する複数の細長い板で囲まれて構成されている。基板１の取り付け用穴５の径はプレスフィット４１ピンの外径よりもわずかに小さく、図３に示す基板１の取り付け用穴５にプレスフィットピン４１を押圧し挿入することにより、バネ性を有する側面の細長い複数の板で取り付け用穴５の内壁を押すことになる。この力によりプレスフィットピン４１が基板１に固定され、その結果、受け台４は基板１に固定される。
【００１６】
台座４３は、基板１の取り付け面に投影したときの面積が、図２に示すように締結支持部４０を基板１の取り付け面に投影した面積よりも通常は大きい。このとき台座４３の厚さは基板１の上に取り付けられる冷却対象となる電子部品２の厚さよりも小さくする。
【００１７】
プレスフィットピン４１の外径は、従来、ヒートシンク３を基板１に固定するために使用されているネジ、その他の固定手段に比べて著しく小さい。そのため、このプレスフィットピン４１を挿入するための基板１の取り付け用穴５の径も従来よりも小さい。
【００１８】
図４は実施形態に係る押さえネジ９の例を示す斜視図である。押さえネジ９は、ネジ頭部９０と、段付き部９１と、雄ネジ部９２と、すり割り部９３とを備える。雄ネジ部９２は、図２に示す締結支持部４０に設けられている雌ネジ部４２に、コイルバネ６、必要に応じて挿入されるスペーサ７、及びワッシャ８を介して螺合される。すり割り部９３は螺合の際に押さえネジ９を回転させるために使用されるが、必須要素ではない。押さえネジ９が、その雄ネジ部９２を雌ネジ部４２に螺合させるために回転可能な構造を備えていればよい。
【００１９】
次にこのように構成されるヒートシンク取り付け構造の組み立てと動作について説明する。図５は、実施形態に係るヒートシンク３の取り付け構造の例を示す断面図で、受け台４と押さえネジ９の長さ方向の中心軸を含む、図１の上部に示すＸ−Ｚ面に平行な面で切ったときの断面図である。図５の符号のうち図１〜図４の符号と共通の符号は同じものであることを示す。なお、押さえネジ９の段付き部９１はコイルバネ６の内径よりも小さい外径を有し、ネジ頭部９０の下面の外径はコイルバネ６の外径よりも大きい。なお、荷重をかけない状態でのコイルバネの長さをＬとしている。
【００２０】
最初に、受け台４のプレスフィットピン４１を基板１の取り付け用穴５に押圧し挿入する。この簡単な作業で受け台４が基板１に固定される。図１、図２、図５に示す例では１個の受け台４はプレスフィットピンを２個装備している。図１に示す例では４個の受け台４を電子部品２の近傍４箇所で基板１に固定する。
【００２１】
次に、ヒートシンク３の接触部３０に設けられた貫通孔３２に受け台４の締結支持部４０を通す。これにより締結支持部４０はヒーシンク３の放熱フィン３１の側に突出する。この突出した締結支持部４０にコイルバネ６を被せる。次にワッシャ８、及び後述する必要な場合に挿入する所定の厚さのスペーサ７を介して、押さえネジ９の雄ネジ部９２をコイルバネ６の内側に挿入し、締結支持部４０の雌ネジ部４３に螺合する。
【００２２】
押さえネジ９の雄ネジ部９２を締結支持部４０の雌ネジ部４３に螺合する際、押さえネジ９のネジ頭部９０の下面が、まずコイルバネ６の端面に接触し、更に押さえネジ９と締結支持部４０との螺合を進めていくと、段付き部９１の下面が、ワッシャ８及び必要な場合に導入するスペーサ７を介して締結支持部４０の端面に当接する。この状態で押さえネジ９の雄ネジ部９２と締結支持部４０の雌ネジ部４３との螺合は完了する。この作業を受け台４全てに対して実施することによりヒートシンク３の基板１への取り付けが完了する。
【００２３】
ヒートシンク３の基板１への取り付けが完了した状態の例を示したのが図６である。図６（ａ）は、実施形態に係る厚さＤの電子部品に対するヒートシンクの取り付け構造の例を示す断面図、（ｂ）実施形態に係る厚さＤ’（＞Ｄ）の電子部品に対するヒートシンクの取り付け構造の例を示す断面図である。図６（ａ）ではスペーサ７が使用されておらず、図６（ｂ）ではスペーサ７が使用されている。このスペーサ７の厚さＴはＤ’とＤとの差に等しい。
【００２４】
ヒートシンク３を基板１に取り付けた後の、コイルバネ６の長さは、図６（ａ）（ｂ）いずれの場合にも同じ長さＬ’である。このＬ’は、締結支持部４０の、ヒートシンク３の貫通孔３２から突出した部分の長さとスペーサ７の厚さと段付き部９１の長さとを合計した値に略等しい。締結支持部４０の突出した部分の長さは冷却対象となる電子部品２の厚さに依存して決まるため、スペーサ７の厚さを選定することにより、無負荷時の長さＬのコイルバネの取り付け後の長さを、電子部品２の厚さが異なっても一定の長さＬ’にすることができる。スペーサ７の厚さを選定するとは厚さを０にする、すなわちスペーサを導入しないことをも含む。コイルバネ６のバネ定数をｋとすると、図６（ａ）（ｂ）いずれの場合にもヒートシンク３はｋ×（Ｌ−Ｌ’）の力で基板１の側に押し付けられる。従って、基板１に固定されている電子部品２は、シートシンク３の接触部３０の冷却フィン３１とは反対側の面と、ｋ×（Ｌ−Ｌ’）の力で押された状態で接触する。すなわち、ヒートシンク３と電子部品２との接触状態は電子部品２の厚さによらず一定となる。従って、電子部品２からヒートシンク３への熱伝達率も電子部品２の厚さによらず一定値に維持することができる。図６（ａ）（ｂ）の例では、図６（ａ）のスペーサ７を導入しないときの電子部品２の厚さＤが、この実施形態に係るヒートシンク取り付け構造で一定の押し付け力に制御することが可能な最小厚さとなる。
【００２５】
ヒートシンク３に熱伝達により伝わった熱はヒートシンク３内の熱伝導により冷却フィン３１に達する。冷却フィン３１はヒートシンク３に複数装備されており、この冷却フィン３１から放熱される。このようにして電子部品２で発生した熱はヒートシンク３により効率よく放熱され電子部品２が冷却される。電子部品２へのヒートシンク３の押し付け力が電子部品２の厚さによらず一定であることにより、ヒートシンク３による電子部品２の冷却能力も電子部品２の厚さによらず一定である。
【００２６】
図１、図２、図５、図６に示す例では１個の受け台４に装備したプレスフィットピン４１は２個であるが、これに限る必要はなく１個以上であればよい。
【００２７】
図１、図２、図５、図６に示す例では受け台４は台座４３を備えているが、これがなく締結支持部４０に直接プレスフィットピン４１を取り付けてもよい。
【００２８】
台座４３を備えた受け台４の変形例として、台座４３を別途形成し、締結支持部４０と合わせて組み立てることにより受け台４を構成してもよい。図７（ａ）は実施形態に係る変形例の受け台の構成を示す断面図、図７（ｂ）は実施形態に係る変形例の組み立て後の受け台を示す断面図である。図７に示す例ではプレスフィットピン４１を締結支持部４０に取り付け、プレスフィットピン４１用の貫通孔、及び締結支持部４０の収納用凹部を有する台座４３に締結支持部４０を挿入し、台座４３の貫通孔にプレスフィットピン４１を押圧・挿入し貫通させることにより受け台４が形成される。台座４３から突出したプレスフィットピン４１を基板１の取り付け用穴５に押圧、挿入することによりこの変形例に係る受け台４を基板１に固定する。
【００２９】
図１に示す例では、１個のヒートシンク３を４個の受け台で固定したが、４個ではなく複数個としてもよい。例えばヒートシンク３の対角線上に２個の受け台を設置してヒートシンク３を基板１に固定してもよい。
【００３０】
これまでの説明では締結支持部４０は雌ネジ部４２を有し、押さえネジ９は雄ネジ部９２を有するとした。しかし、この雄ネジ部４０、雌ネジ部４２を互いに逆にしてもよい。
【００３１】
ヒートシンク取り付け構造は以上のように構成されているので次のような効果を有する。
（１）受け台４を基板１に固定するために、プレスフィットピン４１を使用することにしたので、受け台４に該当するものを基板１にネジ等で取り付けるという従来の場合に比べて、基板１の取り付け用穴５は小さくて済む。その分、基板１の表面、及び内層の回路形成エリアに対する影響が小さくなるため、基板１での回路設計上の制約が軽減される。また、特許文献１に記載のヒートシンクの取り付け構造で採用している固定板を使用する必要がないので狭小な場所にもヒートシンク３を取り付けることができる。
（２）段付き部９１を有する押さえネジ９を用い、段付き部９１と締結支持部４０との間に冷却対象となる電子部品２の厚さにより決まる適当な厚さのスペーサ７を挿入することにより、冷却対象となる電子部品２の厚さが異なっても、簡単な構成で、簡単に同じ押し付け力でヒートシンク３を基板１に取り付けることができる。従って、電子部品２の厚さによらず一定の冷却能力を有する構成の簡単なヒートシンク３の取り付け構造を提供することができる。
（３）受け台４が台座４３を備え、その台座４３の、基板１の表面に投影したときの面積が、締結支持部４０の基板１の表面に投影した面積よりも大きい場合は、ヒートシンク３の基板１への単位面積当たりの押し付け力を両者の投影面積の違いの分だけ軽減することができる。そのため基板１への応力による悪影響を軽減することができる。
（４）受け台４の締結支持部４０と台座４３とをそれぞれ別部品として形成する場合は、締結支持部４０、台座４３は簡単な形状で形成することができるため、個々の部品の製作が容易となる。更に、高さの異なる受け台４を製作する場合に、台座４３を共通化することができるため製作工程が簡素化できる。
【００３２】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００３３】
（付記１）基板に装着される電子部品の前記基板とは反対側の面に押しつけて接触させることにより前記電子部品からの熱を放熱するヒートシンクと、
前記基板に固定するためのプレスフィットピンを有する受け台と、
バネと、
前記受け台に対して前記バネを介して前記ヒートシンクを固定する締結手段と、
を備えることを特徴とするヒートシンクの取り付け構造。
【００３４】
（付記２）前記ヒートシンクは、端部に複数の貫通孔を備え、
前記受け台は、ネジ部を有する締結支持部を備え、該締結支持部を前記貫通孔に貫通させ、
前記締結手段は、前記受け台のネジ部と螺合する押さえネジであり、
前記バネは、前記締結支持部の、前記貫通孔を貫通し突出する部分をその内側に含み、前記ヒートシンクと前記押さえネジとの間に配置され、該押さえネジを前記締結支持部の前記ネジ部に螺合することにより前記押さえネジにより押されて圧縮され、前記ヒートシンクに対して押しつけ力を発生するコイルバネである、
ことを特徴とする付記１に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【００３５】
（付記３）前記押さえネジは、段付き部を有し、
該段付き部の外径は、前記コイルバネの内径よりも小さい、
ことを特徴とする付記２に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【００３６】
（付記４）前記締結支持部と前記押さえネジとの間で、前記コイルバネの内側に、前記押さえネジのネジ部の外径よりも大きく、前記段付き部の外径よりも小さい径の貫通穴を有するスペーサを配置する、
ことを特徴とする付記３に記載のヒートシンク取り付け構造。
【００３７】
（付記５）前記スペーサの厚さは、前記締結支持部の前記貫通孔を貫通し突出する部分の長さと前記スペーサの厚さと前記押さえネジの前記段付き部の長さとの合計値が前記コイルバネの長さよりも小さい所定の値になる厚さである、
ことを特徴とする付記４に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【００３８】
（付記６）前記受け台は、前記締結支持部と前記プレスフィットピンとの間に、前記基板への投影面積が、前記締結支持部よりも大きい台座を有する、
ことを特徴とする付記２乃至５のいずれか１項に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【００３９】
（付記７）前記受け台は、前記締結支持部と前記台座とが別体であり、両者を組み立てて形成されるものである、
ことを特徴とする付記６に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【００４０】
（付記８）端部に複数の貫通孔を備え、基板に装着される電子部品の前記基板とは反対側の面に押しつけて接触させることにより前記電子部品からの熱を放熱するヒートシンクと、
ネジ部を有する締結支持部、及び前記基板に固定するための固定手段を備え、該締結支持部を前記貫通孔に貫通させる受け台と、
段付き部を有し、前記受け台のネジ部と螺合する押さえネジと、
前記締結支持部の、前記貫通孔を貫通し突出する部分をその内側に含み、前記ヒートシンクと前記押さえネジとの間に配置され、該押さえネジを前記締結支持部の前記ネジ部に螺合することにより前記押さえネジにより押されて圧縮され、前記ヒートシンクに対して押しつけ力を発生するコイルバネと、を備え、
前記段付き部の外径は前記コイルバネの内径よりも小さい、
ことを特徴とするヒートシンクの取り付け構造。
【００４１】
（付記９）前記締結支持部と前記押さえネジとの間で、前記コイルバネの内側に、前記押さえネジのネジ部の外径よりも大きく、前記段付き部の外径よりも小さい径の貫通穴を有するスペーサを配置する、
ことを特徴とする付記８に記載のヒートシンク取り付け構造。
【００４２】
（付記１０）前記スペーサの厚さは、前記締結支持部の前記貫通孔を貫通し突出する部分の長さと前記スペーサの厚さと前記押さえネジの前記段付き部の長さとの合計値が前記コイルバネの長さよりも小さい所定の値になる厚さである、
ことを特徴とする付記９に記載のヒートシンクの取り付け構造。
【符号の説明】
【００４３】
１  基板
２  電子部品
３  ヒートシンク
４  受け台
５  取り付け用穴
６  コイルバネ
７  スペーサ
８  ワッシャ
９  押さえネジ（締結手段）
３０  接触部
３１  放熱フィン
３２  貫通孔
４０  締結支持部
４１  プレスフィットピン
４２  雌ネジ部
４３  台座
９０  ネジ頭部
９１  段付き部
９２  雄ネジ部
９３  すり割り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011228512.tif 000005
【図４】
2011228512.tif 000006
【図５】
2011228512.tif 000007
【図６】
2011228512.tif 000008
【図７】
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