(57)【要約】【課題】板金による部品冷却をより効率的にし、かつ、板金の加工のみで基板への固定を確実にする手段を提供する。【解決手段】放熱板１０は、平板部１４と、平板部１４の縁から実装面４１に向かって起立し取り付け孔４２に対応する固定脚１５であって、先端が折り返されて返し部１５ａをなす固定脚１５を有する。放熱板１０は、下面１１から返し部１５ａの返し終了端部１５ａ−１までの距離Ｌ１０は、冷却対象部品３０の実装面４１からの厚さＢ３０と、プリント基板４０の厚さＢ４０との合計値以下の寸法である。放熱板１０は、固定脚１５が取り付け孔４２に挿入され、返し終了端部１５ａ−１が取り付け孔４２を貫通してプリント基板４０の裏面４３と係合し、下面１１が冷却対象部品３０の上面３１に接触してプリント基板４０に取り付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の実装面と、前記実装面に対向する放熱板の対向面とによって、放熱対象部を挟み、前記放熱板の前記対向面に前記放熱対象部の平坦部を接触させる放熱構造において、
前記基板は、
前記放熱対象部の両側に、前記放熱板を取り付ける取り付け孔が形成され、
前記放熱板は、
前記対向面を有する平板部と、前記平板部の縁から前記実装面に向かって起立し前記取り付け孔に対応する複数の脚部であって、先端が折り返されて返し部をなす複数の脚部とを有し、
前記対向面から前記返し部の返し終了端部までの距離は、前記放熱対象部の前記実装面からの厚さと、前記基板の厚さとの合計値以下の寸法であると共に、
前記複数の脚部が前記取り付け孔に挿入され、各返し終了端部が前記取り付け孔を貫通して前記基板の裏面と係合し、前記対向面が前記放熱対象部の平坦部に接触して前記基板に取り付けられることを特徴とする放熱構造。
【請求項２】
前記対向面から前記返し部の返し終了端部までの距離は、前記放熱対象部の前記実装面からの厚さと、前記基板の厚さとの合計値よりも短い寸法であると共に、
前記複数の脚部が前記取り付け孔に挿入され、各返し終了端部が前記取り付け孔を貫通して前記基板の裏面と係合することで弾性変形し、復元力を維持した状態で前記対向面が前記放熱対象部の平坦部に接触して前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の放熱構造。
【請求項３】
前記放熱対象部は、
放熱部品と、放熱部品に配置された熱伝導シートとを備え、
前記放熱対象部の平坦部は、
前記熱伝導シートの平坦部であることを特徴とする請求項１または２に記載の放熱構造。
【請求項４】
前記基板は、
内部に形成されたパターンと、
少なくとも一つの前記取り付け孔に設けられたスルーホールであって前記パターンに接続するスルーホールと、
前記基板の裏面に形成され、前記スルーホールと接続するランドと、
を備え、
前記放熱板は、
前記脚部の返し終了端部が前記ランドと接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放熱構造。
【請求項５】
前記スルーホールは、
熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項４記載の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実装基板の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱部品の冷却とプリント基板への固定を両立する板金において、従来は部品と接触する面を湾曲させたり、Ｍ形状にして部品との接触圧をとっていた（特許文献１、特許文献２）。また放熱板金のプリント基板への固定方法として、２つ以上の固定脚間の弾性復元力を利用した方法が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８９７５３号公報
【特許文献２】特開平３−２６８３４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１００７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の板金を湾曲させたり、Ｍ形状にする方法（特許文献１、特許文献２）は、板金と冷却対象となる部品が平面で接触することがでない。すなわち、接触面積が減り接触面全体で放熱することができず、板金を有効に放熱部材として使用することができないという課題があった。
また、２つ以上の固定脚間の弾性復元力を利用して放熱板金をプリント基板へ固定する方法（特許文献３）は、プリント基板へ取り付ける際に固定脚間を縮めるストロークが短いと取り付け後に振動などの外力で外れる可能性があり、ストロークが長いと復元後の部品への接触圧が低くなり冷却効率が落ちるという課題があった。
【０００５】
この発明は，板金による部品冷却をより効率的にし、かつ、板金の加工のみで基板への固定を確実にする手段の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の放熱構造は、
基板の実装面と、前記実装面に対向する放熱板の対向面とによって、放熱対象部を挟み、前記放熱板の前記対向面に前記放熱対象部の平坦部を接触させる放熱構造において、
前記基板は、
前記放熱対象部の両側に、前記放熱板を取り付ける取り付け孔が形成され、
前記放熱板は、
前記対向面を有する平板部と、前記平板部の縁から前記実装面に向かって起立し前記取り付け孔に対応する複数の脚部であって、先端が折り返されて返し部をなす複数の脚部とを有し、
前記対向面から前記返し部の返し終了端部までの距離は、前記放熱対象部の前記実装面からの厚さと、前記基板の厚さとの合計値以下の寸法であると共に、
前記複数の脚部が前記取り付け孔に挿入され、各返し終了端部が前記取り付け孔を貫通して前記基板の裏面と係合し、前記対向面が前記放熱対象部の平坦部に接触して前記基板に取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明により，板金による部品冷却をより効率的にし、かつ、板金の加工のみで基板へ固定できる手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の図で、放熱板の取付構造１０１を示す図。
【図２】実施の形態１の図で、放熱板１０と冷却対象部品３０が実装されたプリント基板４０との寸法関係を示す図。
【図３】実施の形態２の図で、放熱板の取付構造１０２を示す図。
【図４】実施の形態２の図で、放熱板１０と冷却対象部品３０及び熱伝導シート６１が実装されたプリント基板４０との寸法関係を示す図。
【図５】実施の形態３の図で、放熱板の取付構造１０３を示す図。
【図６】実施の形態３の図で、熱の流れを示す模式図。
【図７】実施の形態４の図で、放熱板の取付構造１０４を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１、図２を参照して実施の形態１の放熱板の取付構造１０１（放熱構造）を説明する。
図１は、実施の形態１の放熱板の取付構造１０１における、放熱板の取り付け方法を示す図である。図１（ａ）は、放熱板１０のプリント基板４０（冷却対象部品３０が実装済み）への取り付けを示す斜視図である。図１（ｂ）は、放熱板１０のプリント基板４０への取付前を示す、固定脚１５と取り付け孔４２との位置関係を示す図である。図１（ｃ）は、放熱板１０のプリント基板４０への取付中を示す、固定脚１５と取り付け孔４２との位置関係を示す図である。図１（ｄ）は、放熱板１０のプリント基板４０への取付後を示す、固定脚１５と取り付け孔４２との位置関係を示す図である。
図２は、放熱板１０と冷却対象部品３０が実装されたプリント基板４０との寸法関係を示す図である。図２（ａ）は放熱板１０の寸法Ｌ１０を示し、図２（ｂ）は、後述の（式１）の関係を示す図である。
【００１０】
図１において、
（１）放熱板１０は、冷却対象部品３０の冷却と、冷却対象部品３０のプリント基板４０への固定を両立するよう１枚の板を加工した板金である。
（２）取り付け孔４２は、プリント基板４０に設けられた放熱板１０を固定するための孔である。
（３）冷却対象部品３０は、プリント基板４０に実装されており、放熱板１０の冷却対象となる部品である。
（４）固定脚１５は、放熱板１０の一部を曲げて、バネ性を持たせたものである。
【００１１】
次に図１を参照して、放熱板の取付構造１０１を説明する。
（１）放熱板１０の一部を加工して固定脚１５を生成する。
（２）固定脚１５は放熱板１０の下面１１と冷却対象部品３０の上面３１とが接触するよう、長さを調整して加工する。
【００１２】
図１、図２に示すように、放熱板の取付構造１０１は、プリント基板４０（基板）の実装面４１と、実装面４１に対向する放熱板１０の下面１１（対向面）とによって、冷却対象部品３０（放熱対象部）を挟み、放熱板１０の下面１１に冷却対象部品３０の上面３１（平坦部）を接触させる構造である。プリント基板４０は、冷却対象部品３０の両側に、放熱板１０を取り付ける取り付け孔が２個ずつ形成されている。放熱板１０は、下面１１を有する平板部１４と、平板部１４の縁から実装面４１に向かって起立し取り付け孔４２に対応する４つの固定脚１５（脚部）であって、先端が折り返されて返し部１５ａをなす複数の固定脚１５を有する。放熱板１０は、後述の（式１）で説明するように、下面１１から返し部１５ａの返し終了端部１５ａ−１までの距離Ｌ１０は、冷却対象部品３０の実装面４１からの厚さＢ３０と、プリント基板４０の厚さＢ４０との合計値以下の寸法である。そして、放熱板１０は、４つの固定脚１５が取り付け孔４２に挿入され、各返し終了端部１５ａ−１が取り付け孔４２を貫通してプリント基板４０の裏面４３と係合し、下面１１が冷却対象部品３０の上面３１に接触してプリント基板４０に取り付けられる。
【００１３】
図２は、放熱板１０とプリント基板４０との取付寸法の関係を示す図であるが、図２示すように、固定脚１５の返し部１５ａの返し終了端部１５ａ−１から放熱板１０の下面１１までの長さＬ１０は、プリント基板４０の厚さＢ４０と冷却対象部品３０の厚さＢ３０の合計値以下（以下の式１）とする。
つまり
Ｌ１０≦Ｂ３０＋Ｂ４０    （式１）
とする。
【００１４】
なお、長さＬ１０が、プリント基板４０の厚さＢ４０と冷却対象部品３０の厚さＢ３０の合計値未満（Ｌ１０＜Ｂ３０＋Ｂ４０）の場合は、放熱板１０は弾性変形する。つまりこの場合には、放熱板１０は、４つの固定脚１５が取り付け孔４２に挿入され、各返し終了端部１５ａ−１が取り付け孔４２を貫通してプリント基板４０の裏面４３と係合することで弾性変形し、復元力を維持した状態で下面１１が冷却対象部品３０の上面３１に接触してプリント基板４０に取り付けられる。
【００１５】
（１）取り付け孔４２の寸法Ｂ４２（図１（ｂ））は、固定脚１５が最も縮まった状態の寸法Ｂ１５（図１（ｃ）よりもさらに縮まった状態）よりも大きいサイズである。よって、固定脚１５（返し部１５ａ）を取り付け孔４２に押し込むと，固定脚１５の返し部１５ａが縮み（図１（ｃ））、取り付け孔４２を通過する。
（２）取り付け孔４２を通過後、返し部１５ａは弾性復元力により元の形状に戻る。
（３）同時に上記（式１）の関係から、放熱板１０の下面１１と冷却対象部品３０の上面３１とが接触する。固定脚１５の返し終了端部１５ａ−１を滑らかな曲線（Ｒ形状）になるよう形成することで、プリント基板４０との接触箇所を傷つけることを防止する。
【００１６】
以上のように、放熱板１０の下面１１と冷却対象部品３０の上面３１とが平面で接触し、かつ、放熱板１０をプリント基板４０へ固定することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図３、図４を参照して実施の形態２の放熱板の取付構造１０２（放熱構造）を説明する。
図３は、実施の形態２の放熱板の取付構造１０２における、の放熱板の取り付け方法を示す図であり、図１（ａ）に対応する。
図４は、放熱板１０と冷却対象部品３０が実装されたプリント基板４０との寸法関係を示す図であり、図２（ｂ）に対応する。
【００１８】
実施の形態１では、放熱板１０（下面１１）と冷却対象部品３０（上面３１）とが直接、接する構成であった。実施の形態２では、冷却対象部品３０の熱を放熱板１０に、より効率的に伝えるために、放熱板１０と冷却対象部品３０との間に、熱伝導シート６１を挿入する（図３）構成である。放熱板の取付構造１０２は放熱板の取付構造１０１に対して熱伝導シート６１を追加した構成である。冷却対象部品３０と、熱伝導シート６１とが放熱対象部である。実施の形態２では、熱伝導シート６１の平坦部６１−１が放熱板１０の下面１１と接触する。
【００１９】
このとき、図４に示すように、固定脚１５の返し終了端部１５ａ−１から放熱板１０の下面１１までの長さＬ１０は、実施の形態１の式１に対して、熱伝導シート６１の厚さＢ６１を加えた長さ（合計値）以下である。
つまり、次の（式２）となる。
Ｌ１０≦Ｂ３０＋Ｂ４０＋Ｂ６１    （式２）
とする。
なお、Ｌ１０が合計値未満の場合（Ｌ１０＜Ｂ３０＋Ｂ４０＋Ｂ６１）は、（式１）で説明したのと同様に放熱板１０は弾性変形する。
【００２０】
実施の形態２では、熱伝導シート６１を設けたので、実施の形態１よりも効率的に冷却対象部品３０の熱を放熱できる。
【００２１】
実施の形態３．
図５、図６を参照して実施の形態３の放熱板の取付構造１０３（放熱構造）を説明する。
図５は放熱板の取付構造１０３の取り付け孔４２の拡大図である。
図６は冷却対象部品３０からの熱の流れを模式的に示した図である。
【００２２】
図５において、
（１）パターン４７は、プリント基板４０において冷却対象部品３０との熱抵抗が最も低い電位の銅箔（例えばＧＮＤ）である。
（２）スルーホール４８は、パターン４７と接続されており、取り付け孔４２内に形成された銅箔である。
（３）ランド４９は、返し終了端部１５ａ−１と接する部分に形成され、かつ、スルーホール４８と接続されている銅箔である。固定脚１５はスルーホール４８、ランド４９と接触する。
【００２３】
図６において、発熱部３５は冷却対象部品３０をＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）といったパッケージと考えた場合の、ＩＣチップを示している。
【００２４】
次に実施の形態３の放熱板の取付構造１０３を説明する。図５のように、取り付け孔４２にパターン４７と接続するスルーホール４８、ランド４９を形成し、固定脚１５の返し終了端部１５ａ−１がランド４９と接触するようにする。返し終了端部１５ａ−１はランド４９、スルーホール４８を介してパターン４７と熱的に接続している。なお固定脚１５のスルーホール４８内の部分もスルーホール４８と接触するが、この接触状況を向上させるため、後述の実施の形態４では、熱伝導材６２をスルーホール４８に配置する。
【００２５】
近年、ＢＧＡパッケージなどの冷却対象部品３０には多ピンのＩＣが使用されているが、冷却対象部品３０の表面（上面３１）から熱伝導シート６１を介して放熱板１０までの熱抵抗に比べ、冷却対象部品３０からプリント基板４０のパターン４７までの熱抵抗が低くなっている。そのため、図６に示すように、発熱部３５の熱はパターン４７に多く伝わることになる。
【００２６】
放熱板１０は固定脚１５を形成するために、バネ性がある材料を使用する必要がある。この場合、放熱板１０の材料としては、パターン４７に使われている材料（例えば銅）よりも、熱伝導率が低い材料（例えばりん青銅）を使うことになる。冷却対象部品３０直近ではパターン４７と放熱板１０の温度差は小さいが、冷却対象部品３０から離れるに従って両者に温度差が生じる（放熱板１０よりもパターン４７の方が温度が高い）。
【００２７】
そこで、実施の形態３の放熱板の取付構造１０３では、返し終了端部１５ａ−１を、ランド４９、スルーホール４８を介してパターン４７と熱的に接続させることで、パターン４７の熱がスルーホール４８、ランド４９、固定脚１５を経由して放熱板１０に伝わる構成とする。
【００２８】
以上のように放熱板１０にパターン４７からの熱を伝えることで、パターン４７、発熱部３５の温度を下げることができる。
【００２９】
実施の形態４．
図７は実施の形態４の放熱板の取付構造１０４（放熱構造）を示す図である。実施の形態４では実施の形態３の図５に、さらに熱伝導材６２を追加した。
【００３０】
熱伝導材６２はスルーホール４８から固定脚１５に熱を効率的に伝えるために注入する材料（例えば熱伝導接着剤、はんだ、グリース）である。実施の形態３では取り付け孔４２（スルーホール４８）に固定脚１５を挿入しただけであり、スルーホール４８と固定脚１５の間の熱抵抗が大きい状態である。そのため、固定脚１５への熱の伝わりを向上させるために、熱伝導材６２を、スルーホール４８内部に注入する。
【００３１】
よって、実施の形態４の放熱板の取付構造１０４は、実施の形態３に対して、さらに、発熱部３５の温度を下げる効果がある。
【００３２】
以上、実施の形態１〜４を説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１，１０２，１０３，１０４  放熱板の取付構造、１０  放熱板、１１  下面、１４  平板部、１５  固定脚、１５ａ  返し部、１５ａ−１  返し終了端部、３０  冷却対象部品、３１  上面、３５  発熱部、４０  プリント基板、４１  実装面、４２  取り付け孔、４３  裏面、４７  パターン、４８  スルーホール、４９  ランド、６１  熱伝導シート、６２  熱伝導材。
【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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