(57)【要約】 【課題】  バネ固定具の固定の際、一方向からの加圧のみで容易に固着でき、かつ、半導体素子に偏荷重がかからないような技術を提供しようとする。【解決手段】  左右それぞれ山部11,12が形成されるように曲折された細長状板バネからなり、左右の山部11,12間の谷部10をヒートシンク4の上方から当接させた状態で、左右の山部11,12を撓ませながら、その両端を基板3に固着することで、ヒートシンク4を基板3に固定させるバネ固定具1Aにおいて、左右の各山部11,12のそれぞれ任意の位置に、上方から両山部11,12を押圧する押圧手段2Aの本体押圧部21a,22aに形成された係止部23a,24aに係止可能な凸部13a,14aまたは凹部を、形成させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右にそれぞれ山部が形成されるように曲折された細長状板バネからなり、
左右の山部間の谷部をヒートシンクの上方から当接させた状態で、
左右の山部を撓ませながら、その両端を基板に固着することで、
ヒートシンクを基板に固定させるバネ固定具において、
左右の各山部のそれぞれ任意の位置に、
上方から両山部を押圧する押圧手段の本体押圧部に形成された係止部に係止可能な凸部または凹部を、形成させたことを特徴とするヒートシンク用バネ固定具。
【請求項２】
上方からヒートシンク用バネ固定具の左右の山部を押圧する本体の押圧部に、ヒートシンク用バネ固定具の左右の両山部に形成された凸部または凹部に係止自在な係止部を形成させたことを特徴とする、請求項１のヒートシンク用バネ固定具の押圧手段。
【請求項３】
基板上に載置されたヒートシンクを上方からバネ固定具を用いて固定するヒートシンク固定装置であって、バネ固定具として用いる請求項１のヒートシンク用バネ固定具と、該バネ固定具を上方からヒートシンク側に加圧する手段として用いる請求項２の押圧手段とからなることを特徴とするヒートシンク固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子を冷却するヒートシンクの固定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に半導体素子及びヒートシンクを固定する構造として、ネジ、接着剤による他、バネ固定具による固定が一般的に行われている。バネ固定具による固定は、例えば図８に示すように、基板、半導体素子、ヒートシンクの順に配置し、その上からバネ固定具によりヒートシンクを押さえ付け、そのバネ固定具の両端を基板上に固着することによって、ヒートシンクを半導体素子に当接させながら、基板に固定させて行う（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８００４７号公報（図１、図４、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなヒートシンクを基板に固定するバネ固定具は、例えば図８に示すように、左右にそれぞれ山部が形成されるように曲折された側面Ｍ字型のバネ固定具6が汎用されている。そして、このようなバネ固定具6を用いてヒートシンク7を基板に固定する工程は、手作業で行われており、まず、基板にヒートシンク7を載置した状態で、その上方からバネ固定具6の左右両山部間の谷部をヒートシンクに当接させ、左右一方の山部を加圧しながらその側の端部を固着した後、他方の山部を加圧しながらその側の端部を固着するものとなっている。
【０００５】
このバネ固着工程において、バネ固定具6の左右一方の山部を加圧してその側の端部を固着すると、他方の山部が斜め上方に傾斜し、その側の端部を基板に固着させるためには、図８に示した矢印のように、上方からの力と側方からの力の２方向の力が必要となる。したがって、バネ固定具6の他方山部側の端部を基板に固着するためには、上方及び側方からの一定の力が必要となるため、作業の困難性及び効率の面で問題があった。
【０００６】
また、バネ固定具6の両端は一端ずつ順次固着されるため、左右一方山部側の端部の固着によって、ヒートシンク7自体に、その固着側方向に向かう横方向の力がかかってしまい（ヒートシンク7が固着側にずれることになる）、その後、他方山部側の端部を固着しても、前記横方向の力が残ったままとなって、バネ固定具6の両端部において均一な力がかからないことになっていた。そのため、一方側の端部を固着する際、バネ固定具と当接するヒートシンク7に部分的に荷重がかかることになり、その部分を介して半導体素子8にかかる荷重も偏ってしまうという問題もあった。
【０００７】
この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、バネ固定具の固定の際、一方向からの加圧のみで容易に固着でき、かつ、半導体素子に偏荷重がかからないような技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本願では、ヒートシンク用バネ固定具とその押圧手段、さらにはそれらからなるヒートシンク固定装置を提案する。まず、ヒートシンク用バネ固定具としての発明は、左右それぞれ山部が形成されるように曲折された細長状板バネからなり、左右の山部間の谷部をヒートシンクの上方から当接させた状態で、左右の山部を撓ませながら、その両端を基板に固着することで、ヒートシンクを基板に固定させるバネ固定具において、左右の各山部のそれぞれ任意の位置に、上方から両山部を押圧する押圧手段の本体押圧部に形成された係止部に係止可能な凸部または凹部を、形成させたことを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
ここで、前記山部が形成される位置としての左右とは、バネ固定具を側面から見た場合（例えば図１(a)と同じ）における両側（長手方向両側）としての左右をいう。また、前記凸部とは、例えばバネ面上の突起や幅方向に突出する張出等、板から張り出すあらゆる突出状の形態をいい、一方前記凹部とは、例えば幅方向やバネ面上に凹みや孔、スリットを形成させた形態等、板の一部が凹むあらゆる形態をいい、いずれも押圧手段の係止部に係止される形態であればどのような形態でも良い。
【００１０】
また、前記ヒートシンク用バネ固定具の押圧手段としての発明は、上方からヒートシンク用バネ固定具の左右の山部を押圧する本体の押圧部に、ヒートシンク用バネ固定具の左右の両山部に形成された凸部または凹部に係止自在な係止部を形成させたことを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
前記押圧手段は、前記ヒートシンク用バネ固定具の基板への固定に用いられるものであることから、それら両手段を組み合わせて、ヒートシンク固定装置としても良い。すなわち、ヒートシンク固定装置としての発明は、両装置を組み合わせたことを特徴とする（請求項３）。
【００１２】
請求項１のヒートシンク用バネ固定具を用いてヒートシンクを基板上に固定する際は、従来と同様、基板に重ねて載置したヒートシンク（基板との間に半導体素子が介在）の上方から、バネ固定具の左右山部間の谷部を当接させる。その状態において、請求項２の押圧手段を用い、その本体を上方から下降させていくと、本体押圧部の係止部が、バネ固定具の左右両山部に形成される凸部または凹部に係止しながら、両山部を押圧していく。このとき、バネ固定具の左右両山部には同時に押圧力が付与されることになり、それに伴いバネ固定具の両端部も同時に下降していく。下降する両端部が固着可能な状態まで基板に当接したら、所定の固着方法でその両端を固着すれば、バネ固定具は基板に固着され、これによりヒートシンクも基板に固定される。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本願に係るヒートシンク用バネ固定具とその押圧手段とによれば、バネ固定具両端の基板への固着は、押圧手段を所定位置まで下降させた状態で行えば足り、他に力を加える必要もないから、きわめて簡単に作業が行える。
【００１４】
また、押圧手段の下降による押圧だけで、バネ固定具の左右両山部に同時に押圧力が付与されることになるので、ヒートシンクに対しても偏よった荷重がかかることもなくなり、ヒートシンクの固定が安定するとともに、半導体素子に偏荷重がかかることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】請求項１の発明の実施形態例を示し、(a)は側面図、(b)は平面図、(c)は正面図である。
【図２】請求項２の発明の実施形態例を示し、(a)は側面図、(b)は底面図、(c)は正面図、(d)は斜視図である。
【図３】本形態例を用いたヒートシンク固定工程の説明図であり、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図４】請求項１の発明の他形態例を示し、(a)は側面図、(b)は平面図、(c)は正面図である。
【図５】請求項１の発明の他形態例を示し、(a)は側面図、(b)は平面図、(c)は正面図である。
【図６】請求項１の発明の他形態例を示し、(a)は側面図、(b)は平面図、(c)は正面図である。
【図７】請求項２の発明の他形態例を示し、(a)は側面図、(b)は底面図、(c)は正面図、(d)は斜視図である。
【図８】バネ固定具を用いた従来のヒートシンク固定の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願に係る発明の具体的形態の一例を図面に基づき説明する。図１は請求項１の発明のバネ固定具の一形態例を、図２は請求項２の発明の押圧手段の一形態例を、図３はそれらから構成される請求項３の発明のヒートシンク固定装置の一形態例を各示し、図４〜図６は請求項１の発明のバネ固定具の他形態例を、図７は請求項２の発明の押圧手段の他形態例を各示している。なお、以下の形態例はあくまで一例に過ぎず、本願に係る発明が以下の形態例に限定されるものでないことは当然である。
【００１７】
図１は、請求項１のバネ固定具の一形態例を示す。図示のように、バネ固定具1Aは、左右にそれぞれ山部11,12が形成されるように曲折された細長状板バネからなり、左右山部11,12間が谷部10となるいわゆる側面Ｍ字型となっている。ここで、バネの形状は、このような側面Ｍ字型であることが好ましいが、厳密なＭ字型に限定されるものではなく、谷部10を挟んで大きな山部が左右に形成されていれば、その部分以外の形状は、例えば小さな山部等が形成されてもよい。また、左右の山部11,12は図示のように左右対称形状となっているが、これは例えば図４の他形態例に示すように、左右非対称であってもよい。左右両山部11,12のうち、端部側には、幅方向両側に突出する突片13a,14a（凸部）が形成される。各突片13a,14a相互は、谷部10を挟んでそれぞれ任意の位置に形成され、本形態例では、左右対称の位置に形成される。また、バネ固定具1A両端には、基板3の固定孔30に係止可能な折返し部15,16が形成される。この折返し部15,16は、ワンタッチ式で基板3への固着を行うものであるが、基板3への固着をネジや接着剤等で行うのであれば、特に形成する必要はない。
【００１８】
図２は、請求項２の押圧手段の一形態例を示す治具2Aである。図示のように、治具2Aは、その本体20が、左右に脚部21,22が形成される左右対称の門形状よりなる。左右脚部21,22は前記バネ固定具1Aの左右山部11,12に対応する位置において下方に垂設され、各先端部21a,22aが前記バネ固定具1Aの左右山部11,12を押圧する部位となる。両脚部21,22の先端部21a,22a端面には、それぞれ前記バネ固定具1Aの幅と同一幅の溝23,24が切られ、さらにその溝23,24の内面に、前記バネ固定具1Aの突片13a,14aが係合する係合溝23a,24aが切られている。
【００１９】
次に、図３を用いて、以上のバネ固定具1Aと治具2Aとから構成されるヒートシンク固定装置による、ヒートシンク4の基板3への固定を説明する。用いるヒートシンク4には複数のフィン40が列設され、また基板3には前記バネ固定具1Aの端部が入り込み、その折返し部15,16を内側で係止させる固定孔30が穿設されている。図示のように、基板3上に半導体素子5が載置され、その半導体素子5の上にヒートシンク4が載置される。これら載置場所は、ヒートシンク4上にバネ固定具1Aを載置（谷部10が当接するように載置）した際、そのバネ固定具1Aの両端が、基板3に穿設した前記固定孔30のほぼ上方となるような位置に合わせる。このような載置状態において、バネ固定具1Aの左右山部11,12に、治具本体20の左右脚部21,22が当接するように、その本体20をヒートシンク4上方から下降させていく。下降させると、治具本体20の左右脚部21,22がバネ固定具1Aの左右山部11,12に当接するが、その際、左右脚部先端部21a,22a端面に切られた溝23,24に左右の山部11,12頂部が嵌り込み、さらに左右の突片13a,14aが係合溝23a,24aに嵌り込む。その状態で治具2Aをさらに下降させていくと、治具2Aは本体20の左右脚部21,22でバネ固定具1Aの左右山部11,12をしっかり保持した状態で、両山部11,12を同時に加圧していき、両山部11,12間の谷を同時に拡開させていく。その拡開で、バネ固定具1Aの両端部は内側に向かって同時に下降していき、基板3の固定孔30に入り込む。両端部がそれぞれ対応する固定孔30に入り込んだら、治具2Aの下降を止め、治具2Aを外す。すると、バネの弾性力で両端部がそれぞれ斜め上方に跳ね上がろうとするが、各端部折返し部15,16がそれぞれ基板3の内面に係止されるので、加圧力が維持されたままバネ固定具1Aが基板3に固着される。バネ固定具1Aの基板3への固着により、それと基板3に挟まれたヒートシンク4は基板3にしっかり固定されることになる。
【００２０】
そして、上記の工程は、図４に示すバネ固定具1Bの他形態例においても同様に行うことができる。同形態例のバネ固定具1Bは、左右一方の山部11が先に治具2Aの溝23に嵌り込むことになるが、すぐに他方の山部12が溝24に嵌り込むことになるため、両山部11,12の嵌合後は、前記形態例と同様に同時に両山部11,12を加圧することができる。そのため、バネ固定具1Bの両端部を同時に下降させることになり、これにより前記形態例と同様に、偏荷重をなくして、ヒートシンク4を基板3に固定することができる。
【００２１】
図５、図６は本請求項１の発明のバネ固定具の他形態例を示す。これら形態例においては、前記両山部11,12に形成される突片13a,14a以外の構成は前記形態例と共通しており、それゆえ共通する部分の説明は省略する。図５は、図１に示す形態例の突片13a,14aの代わりに、両山部11,12の端部側に凹部13b,14bを形成させたバネ固定具1Cになり、図６は、両山部11,12の端部側に上記突片13a,14aに凹部13b,14bを形成させたバネ固定具1Dになる。
【００２２】
図７は、請求項２の押圧手段の他形態例を示す治具であり、図５及び図６のバネ固定具1C,1Dに用いられる治具2Bである。治具2Bは、図２に示す形態例の係合溝23a,24a部分を溝23,24の底部に達するまでさらに切り込むとともに、その溝23,24内面部に図５及び図６に示すバネ固定具1C,1Dの凹部13b,14bに対応する凸形状の係止部23b,24bを形成させたものである。そして、ヒートシンク4が基板3に固定される工程は図３に示した上記形態例と同様であり、治具本体20の左右脚部21,22がバネ固定具1C,1Dの左右山部11,12に当接する際、左右脚部先端部21a,22a端面に切られた溝23,24に左右の山部11,12が嵌り込み、さらに左右の凹部13b,14bが、溝23,24内面に形成された凸形状の係止部23b,24bに嵌り込むことになる。その他の工程は上記形態例と共通するので省略する。
【００２３】
このように、本形態例のヒートシンク固定装置によれば、治具2A,2Bを下降させるだけで、バネ固定具1A〜1Dの左右両山部11,12を同時に加圧していくので、バネ固定具1A〜1Dは均一な力で基板3に固着されることになる。このため、バネ固定具1A〜1Dによって基板3に固定されるヒートシンク4にも、均一な荷重が付与されることになり、安定した固定が達成されるとともに、半導体素子5に偏荷重がかかることがなくなる。もちろん、その作業も治具2A,2Bを下降させるだけで、治具2A,2Bがバネ固定具1A〜1Dをしっかり保持しながら左右の両山部11,12を同時に加圧していくため、バネ固定具1A〜1Dの両端を同時に固着できることになり、その結果、従来のような煩雑な作業は不要となって、極めて簡単に固着でき、その作業効率が格段に向上するものとなる。
【００２４】
なお、本願に係る発明が上記形態例に限定されるものでないことは上記したとおりであり、例えば、バネ固定具1A〜1Dの左右両山部11,12に形成される凸部又は凹部については、治具2A,2Bに形成される係止部に係止される形態であれば、その治具2A,2Bの係止部の形態に対応する他の形態であってももちろん良く、治具2A,2Bの係止部が例えばフック形状のようなものであれば、バネ固定具1A〜1Dに形成される形態は、そのフックが係止されるような相フック状凸部、あるいはスリット等とすれば良い。もちろん、他の構成、例えば、治具2A,2Bの形状についても必ずしも門形状である必要はなく、ブロック状のような形状であっても良いし、他にも、固定されるヒートシンク4についてもフィン40の形態が他の形態であっても構わない等、種々の形態の変更は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明は、半導体素子を冷却するヒートシンクを基板に固定する際に適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
1A〜1D    バネ固定具
2A,2B      治具（押圧手段）
3          基板
4          ヒートシンク
10         谷部
11,12      山部
13a,14a    突片（凸部）
13b,14b    凹部
21a,22a    先端部（押圧部）
23a,24a    係合溝（係止部）
23b,24b    係止部
【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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【図８】
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