(57)【要約】【課題】部品コストを低減するとともに放熱効率の向上を図る。【解決手段】配線基板２に実装された電子部品４を被覆するように放熱部材５が配線基板２に組み付けられ、これら電子部品４と放熱部材５との間に、熱伝導率が良好な金属弾性材からなる熱伝導部材１１を弾性力を蓄勢した状態で介在させてなる。放熱部材５の寸法精度或いは配線基板２や電子部品４の厚み等にバラツキがあっても、熱伝導部材１１を介して放熱部材５と電子部品４との結合状態を確実に保持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に突出された多数本の接続端子片を配線基板に形成した相対する各端子孔にそれぞれ挿通して半田付けが施されることによって電子部品を前記配線基板に実装してなる配線基板装置に付設され、前記電子部品から発生する熱を放熱する電子部品の放熱装置において、
熱伝導率が良好な金属材によって少なくとも前記電子部品の天井面と側面とを被覆する天井部と両側面部とが一体に形成されてなり、前記側面の下端縁に一体に形成した嵌合凸部を前記配線基板に形成した相対する各嵌合孔にそれぞれ挿通して半田付けすることにより前記配線基板上に組み付けられる放熱部材と、
熱伝導率が良好な金属弾性材によって形成され、前記放熱部材の前記天井部に形成された保持部と前記電子部品の天井面との間に圧縮状態で介挿される熱伝導部材とを備え、
前記熱伝導部材が、前記弾性力によって前記放熱部材と前記電子部品との間の結合状態を保持して前記電子部品から発生する熱を前記放熱部材に伝達して放熱することを特徴とする電子部品の放熱装置。
【請求項２】
前記保持部が、前記熱伝導部材の天井部に対して、内面側から外面側へと突出するように形成された有底筒状の保持凸部により構成された凹陥部からなり、前記熱伝導部材の一端側を収納して保持することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材に、金属弾性線材によって形成され、自然状態で前記電子部品と前記放熱部材との間隔よりも長軸とされたコイル状スプリングが用いられることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材に、金属弾性板を蛇腹状に折り畳むようにして形成され、全長が自然状態で前記電子部品と前記放熱部材との間隔よりも大きな板ばねが用いられることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に実装して用いられ比較的大きな熱が発生する半導体素子や集積回路素子或いはダイオードや抵抗体（本明細書においては電子部品と総称する。）等から発生する熱を効率的に放熱する電子部品の放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等においては、各種の電子部品が配線基板に搭載されて用いられているが、例えば電源回路部を構成する多くの電子部品から大量の熱が発生する。電子機器等においては、電子部品から発生する熱によって機能特性の劣化や破壊が生じる虞があることから、適宜の放熱装置が付設される。
【０００３】
電子機器等においては、例えば冷却ファンを設置して筐体の内部に空気を送り込んで全体を冷却するようにしたり、発熱量の大きな電子部品に冷却部材を付設したりして放熱が行われている。電子機器等においては、例えば大型で発熱量が大きな集積回路素子（電子部品）について、その上面等に接着剤によってヒートシンク部材を接合し、このヒートシンク部材を介して放熱を行う放熱装置が備えられる（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
放熱装置としては、例えば図６に示すように配線基板５０に実装した電子部品５１の外周部に放熱部材５２を組み合わせて構成したものも提案されている（詳細については、特許文献２参照。）。電子部品５１は、外周部を被覆する絶縁樹脂体から多数個の断面略Ｌ字状の接続端子片５３が突出されており、これら接続端子片５３の先端部を配線基板５０に形成した相対する端子孔（図示せず）にそれぞれ挿通して半田付けすることによって配線基板５０上に実装される。
【０００５】
放熱部材５２は、金属板によって形成され、電子部品５１の天井面５１ａと長手方向の両側面５１ｂ、５１ｃとを被覆するに足る形状の断面略コ字状を呈しており、天井部５２ａの中央部を内方へと湾曲してなる。放熱部材５２は、両側面部５２ｂ、５２ｃによって両側面を挟み込むようにして電子部品５１に組み付けられ、天井部５２ａが電子部品５１の天井面５１ａと接着剤で接合される。放熱部材５２は、各接触部位から電子部品５１に発生した熱が伝導されることによってこれを放熱する。
【０００６】
図７に示した他の放熱装置は、金属板によって電子部品の天井面５１ａと長手方向の両側面５１ｂ、５１ｃとを被覆する天井部６０ａと両側面部６０ｂ、６０ｃとが一体に折曲形成された略コ字状を呈する放熱部材６０を備える。放熱部材６０には、両側面部６０ｂ、６０ｃの下端縁にそれぞれ嵌合凸部６１ａ、６１ｂが一体に形成されており、これら嵌合凸部６１ａ、６１ｂが配線基板５０に形成した嵌合孔に嵌合される。
【０００７】
放熱部材６０は、電子部品５１の各接続端子片５３の先端部が配線基板５０に半田付けされる際に、嵌合凸部６１ａ、６１ｂの先端部も配線基板５０に半田付けされることによって強固な取付が行われる。放熱部材６０は、この状態において天井部６０ａが電子部品５１の天井面５１ａと密着し、電子部品５１に発生した熱が伝導されることによってこれを放熱する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−４６０９８号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−１２５１８６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ヒートシンク部材を備えた放熱装置は、ヒートシンク部材の放熱効率が大きいことから、電子部品等から発生する熱を効率的に放熱することが可能である。しかしながら、かかる放熱装置は、ヒートシンク部材が比較的大型であるとともにこのヒートシンク部材を接合する電子部品を配線基板に対して強固に実装しなければならず、電子機器を大型化してしまうといった問題があった。また、放熱装置は、ヒートシンク部材が電子部品に対して接着剤によって接合固定されるが、金属材と比較して接着剤の熱伝導率が小さいことから放熱特性が劣化するといった問題があった。
【００１１】
上述した放熱部材５２を備えた放熱装置は、放熱部材５２が簡易な形状であるとともに電子部品５１に対して簡易な操作により組み付けることが可能である。しかしながら、かかる放熱装置は、電子部品５１に対して放熱部材５２が弾性力により組み合わすことから、電子機器に振動や衝撃が加えられた場合に放熱部材５２が脱落したり天井部５２ａが天井面５１ａから離れてしまう虞がある。このため、放熱装置は、天井部５２ａと天井面５１ａとを接着剤によって接合固定しているが、金属材と比較して接着剤の熱伝導率が小さいことから放熱特性が劣化するといった問題があった。
【００１２】
上述した放熱部材６０を備えた放熱装置は、放熱部材６０が簡易な形状であるとともに嵌合凸部６１ａ、６１ｂが配線基板５０に対して半田付けされることによって強固に固定される。放熱装置は、放熱部材６０の天井部６０ａや両側面部６０ｂ、６０ｃの寸法精度或いは配線基板５０や電子部品５１の厚みのバラツキ等によって、天井部６０ａと天井面５１ａとを密着状態に保持することが困難である。したがって、放熱装置は、一般に放熱部材６０が、天井部６０ａと天井面５１ａとの間にシリコングリースや接着剤が充填されて電子部品５１との組合せ状態が保持される。このため、放熱装置は、金属材と比較して接着剤の熱伝導率が小さいシリコングリース等が用いられることによって、放熱特性が劣化するといった問題があった。
【００１３】
したがって、本発明は、部品コストを低減するとともに放熱効率の向上を図った電子部品の放熱装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる電子部品の放熱装置は、側面に突出された多数本の接続端子片を配線基板に形成した相対する各端子孔にそれぞれ挿通して半田付けが施されることによって電子部品を配線基板に実装してなる配線基板装置に付設され、放熱部材と熱伝導部材とを備えて構成される。電子部品の放熱装置は、放熱部材が、熱伝導率が良好な金属材によって少なくとも電子部品の天井面と両側面とを被覆する天井部と両側面部とが一体に形成されてなり、両側面部の下端縁に一体に形成した嵌合凸部を配線基板に形成した相対する各嵌合孔にそれぞれ挿通して半田付けすることにより配線基板上に組み付けられる。電子部品の放熱装置は、熱伝導部材が、熱伝導率が良好な金属弾性材によって形成され、放熱部材の天井部に形成された保持部と電子部品の天井面との間に弾性力を蓄勢して圧縮状態で介挿される。
【００１５】
電子部品の放熱装置においては、保持部が、熱伝導部材の天井部に対して、内面側から外面側へと突出するように形成された有底筒状の保持凸部により構成された凹陥部からなり、熱伝導部材の一端部側を収納して保持する。また、電子部品の放熱装置においては、熱伝導部材に、金属弾性線材によって形成され、自然状態で電子部品と放熱部材との間隔よりも長軸とされたコイル状スプリングが用いられる。さらに、電子部品の放熱装置においては、熱伝導部材に、金属弾性板を蛇腹状に折り畳んで形成され、全長が自然状態で電子部品と放熱部材との間隔よりも大きな板ばねが用いられる。
【００１６】
以上のように構成された本発明にかかる電子部品の放熱装置によれば、電子部品が、各接続端子片を相対する端子孔にそれぞれ挿通されるとともに半田付けを施されることによって配線基板上に実装される。電子部品の放熱装置によれば、電子部品を被覆するようにして放熱部材が、各嵌合凸部を相対する嵌合孔にそれぞれ挿通されるとともに電子部品の各接続端子片の半田付けと同時に半田付けを施されることによって配線基板上に実装される。電子部品の放熱装置によれば、この状態で凹陥部と電子部品の天井面との間に放熱部材が圧縮状態で介在する。電子部品の放熱装置によれば、放熱部材の寸法精度或いは配線基板や電子部品の厚み等にバラツキがあっても放熱部材と電子部品との結合状態が確実に保持されることで、熱伝導率が良好な金属弾性材からなる熱伝導部材によって電子部品に発生した熱が効率よく放熱されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、実施の形態として図面に示した配線基板装置１を参照して詳細に説明する。配線基板装置１は、図１及び図２に示すように、多数個の端子孔３が形成された配線基板２の第１の主面２ａ上に、例えば電源回路部等を構成する発熱量が比較的大きな集積回路素子４を実装してなる。配線基板装置１には、実装された集積回路素子４を被覆するようにして放熱部材５が配線基板２に実装され、この放熱部材５によって集積回路素子４から発生する熱の放熱が行われる。なお、配線基板装置１には、配線基板２上に図示しないが抵抗体やダイオード等の各種の電子部品も実装されており、必要に応じてこれら電子部品から発生する熱の放熱も行われる。
【００１８】
配線基板２は、周知のように第２の主面２ｂに絶縁基板の一方主面上に適宜の導体パターンや端子ランド等が形成されるとともに、集積回路素子実装領域２ｃを囲むようにして矩形の端子孔３が貫通形成されている。配線基板２には、集積回路素子実装領域２ｃを挟んで、後述するように放熱部材５を実装するための矩形の嵌合孔６、７が形成されている。各嵌合孔６、７は、左右それぞれ一対の嵌合孔６ａ、６ｂ及び嵌合孔７ａ、７ｂとからなる。配線基板２には、第２の主面２ｂに、各端子孔３を囲んで端子ランド等が形成されるとともに、各嵌合孔６、７を囲んでダミーランドが形成されている。
【００１９】
集積回路素子４は、いわゆる８ピンディップ形の集積回路素子からなり、図１及び図２に示すようにチップを絶縁樹脂により封装した素子本体の両側面４ｄ、４ｅに配線基板２の各端子孔３に対応して多数個の接続端子片８が突出されている。集積回路素子４は、各接続端子片８がそれぞれ略Ｌ字状に折曲されており、各先端部８ａが相対する端子孔３に挿通されて第２の主面２ｂ側に突出されるようにして配線基板２に組み付けられる。集積回路素子４は、例えばリフロー半田等を施されることにより、第２の主面２ｂ側に貫通された各先端部８ａが電気的接続が行われるとともに機械的に固定されて半田付けを施されて配線基板２に実装される。
【００２０】
集積回路素子４は、通電が行われることにより本体が発熱するが、詳細を後述するように放熱部材５によって効率的な放熱が行われる。放熱部材５は、例えば銅板やアルミニウム板等の熱伝導率が良好な金属薄板材によって形成される。放熱部材５は、集積回路素子４の天井面４ａと対向する天井部５ａと、この天井部５ａの長さ方向の両端部を折曲して接続端子片８が突出された両側面４ｄ、４ｅと直交する両側面４ｂ、４ｃと対向する両側面部５ｂ、５ｃとからなるチャンネル状を呈している。
【００２１】
放熱部材５は、天井部５ａが集積回路素子４の投影外形よりもやや大きな外形を有するとともに、両側面部５ｂ、５ｃが集積回路素子４の厚みよりもやや大きな高さを有して形成されている。換言すれば、放熱部材５は、集積回路素子４の天井面４ａと両側面４ｂ、４ｃとを被覆するに足る外形を有する天井部５ａと両側面部５ｂ、５ｃとからなる。
【００２２】
なお、放熱部材５は、例えば天井部５ａと両側面部５ｂ、５ｃとに集積回路素子４の両側面４ｄ、４ｅと対向する両側面部を一体とにそれぞれ連設して底面部のみを開放した箱形に形成してもよいことは勿論である。また、放熱部材５は、集積回路素子４の天井面４ａと両側面４ｂ、４ｃの一部を被覆するように幅狭に形成してもよい。かかる形状の放熱部材５は、配線基板２に対する実装領域を効率化する。
【００２３】
放熱部材５には、図１及び図２に示すように、両側面部５ｂ、５ｃの下端縁に上述した配線基板２に形成した嵌合孔６、７に対応して嵌合凸部９、１０が一体に突出形成されている。各嵌合凸部９、１０は、配線基板２の厚みよりもやや大きな突出量を以って両側面部５ｂ、５ｃに一体に突出形成されている。各嵌合凸部９、１０は、両側面部５ｂ、５ｃにそれぞれ幅方向に離間して形成された一対の嵌合凸部９ａ、９ｂ及び嵌合凸部１０ａ、１０ｂとからなる。なお、各嵌合凸部９、１０は、両側面部５ｂ、５ｃの下端縁の中央部に突出形成された１個であってもよい。また、各嵌合凸部９、１０は、放熱部材５が薄箱状に形成される場合には、各側面部の下端縁にそれぞれ形成することが好ましい。
【００２４】
放熱部材５には、図１及び図２に示すように天井部５ａの中央部に位置して、後述する熱伝導部材１１を位置決め保持する凹陥部１２が形成されている。凹陥部１２は、例えば天井部５ａに内面側から押出加工を施して外側へと突出する有底筒状の保持凸部１３を形成し、この保持凸部１３の内面側に開口する内部空間によって構成される。保持凸部１３は、後述するように熱伝導部材１１が組み付けられた状態において、底部（天井部）１３ａがその受け面を構成する。
【００２５】
以上のように構成された放熱部材５は、上述したように配線基板２の実装領域２ｃに実装された集積回路素子４の上方から、これを被覆するようにして配線基板２の第１の主面２ａ上に組み付けられる。放熱部材５は、各嵌合凸部９、１０がそれぞれ相対する嵌合孔６、７に挿通されて第２の主面２ｂ側に突出されるようにして配線基板２に組み付けられる。放熱部材５は、集積回路素子４を半田付けするリフロー半田工程において、それぞれの先端部が半田付けされて配線基板２に実装される。
【００２６】
放熱部材５には、上述した配線基板２の組付工程に際して、凹陥部１２に熱伝導部材１１が組み付けられる。熱伝導部材１１は、熱伝導率が良好であるとともに弾性を有する金属線材を図３に示すようにコイル状に巻回してなる。熱伝導部材１１は、自然状態のコイル長さが、配線基板２にそれぞれ実装された集積回路素子４の天井面４ａと放熱部材５の天井部５ａの内面との対向間隔よりもやや長軸に形成されている。熱伝導部材１１は、凹陥部１２と同径或いはやや小径に形成されている。
【００２７】
以上のように構成された熱伝導部材１１は、放熱部材５を配線基板２に組み付ける際に、図１に示すように一端側を凹陥部１２内に嵌合するとともに他端側を集積回路素子４の天井面４ａに当接させて組み付けられる。熱伝導部材１１は、基端部を凹陥部１２内に嵌合されることによって、組合せ状態において振動や衝撃が加えられた場合においても位置ズレの発生が確実に防止される。また、熱伝導部材１１は、凹陥部１２と天井面４ａとの間において圧縮状態で組み付けられることによって弾性力を蓄勢し、この弾性力を放熱部材５と集積回路素子４とに作用させる。熱伝導部材１１は、かかる構成によって集積回路素子４と放熱部材５との間を機械的に結合し、集積回路素子４に発生した熱を放熱部材５に対して確実に伝達して放熱が行われるようにする。
【００２８】
上述した熱伝導部材１１は、金属線材をコイル状に巻回して形成するようにしたが、かかる構成に限定されるものでは無い。図４に示した熱伝導部材１５は、熱伝導部材１１と同様に金属線材をコイル状に巻回して形成されるが、凹陥部１２内に嵌合される一端部側を大径部１５ａとするとともに集積回路素子４の天井面４ａに当接される他端部１５ｂ側に向かって次第に小径となるようにする。熱伝導部材１５は、例えば大径部１５ａが凹陥部１２の内径とほぼ等しい外径を以って形成されることにより、凹陥部１２内にきつく嵌合される。
【００２９】
熱伝導部材１５は、かかる構成によって、配線基板２に組み付けられる際に放熱部材５からの脱落を防止する保持治具等が不要となり、簡易に組み付けることが可能となる。また、熱伝導部材１５は、組み付けた状態において振動等による位置ズレの発生がさらに確実に防止されるとともに、小径の他端部１５ｂが集積回路素子４の天井面４ａをより確実に押圧する。
【００３０】
図５に示した熱伝導部材１６は、熱伝導率が良好であるとともに弾性を有する金属板を蛇腹状に折曲して形成される。熱伝導部材１６は、自然状態の全長が、配線基板２にそれぞれ実装された集積回路素子４の天井面４ａと放熱部材５の天井部５ａの内面との対向間隔よりもやや長軸に形成されている。熱伝導部材１６は、凹陥部１２と天井面４ａとの間において全長を圧縮した状態で組み付けられることによって弾性力を蓄勢し、この弾性力を放熱部材５と集積回路素子４とに作用させる。
【００３１】
熱伝導部材１６は、かかる構成によって集積回路素子４と放熱部材５との間を機械的に結合し、集積回路素子４に発生した熱を放熱部材５に対して確実に伝達して放熱が行われるようにする。熱伝導部材１６は、金属線材よりも幅広の金属板が用いられることによって集積回路素子４や放熱部材５に対して大きな接触面積で当接し、集積回路素子４に発生した熱を放熱部材５に対して効率的に伝達する。
【００３２】
上述した各部材を備える配線基板装置１は、配線基板２に対してその第１の主面２ａ側から、集積回路素子４が図示しない他の実装部品とともにマウンター等によって組み付けられる。配線基板装置１は、凹陥部１２内に一端部を仮保持して熱伝導部材１１が組み合わされた放熱部材５を、配線基板２に対してその第１の主面２ａ側から集積回路素子４を被覆するようにして組み付けられる。配線基板装置１は、配線基板２に対して放熱部材５を押し付けることにより、放熱部材５と集積回路素子４との間で熱伝導部材１６が圧縮されて弾性力が蓄勢される。
【００３３】
配線基板装置１は、適宜の保持治具によって放熱部材５を保持した状態で、例えばリフロー半田処理が施される。配線基板装置１は、端子孔３を介して第２の主面２ｂ側に突出された接続端子片８の先端部８ａが端子ランドに半田付けされることにより、配線基板２の第１の主面２ａ上に集積回路素子４が実装される。配線基板装置１は、嵌合孔６、７を介して第２の主面２ｂ側に突出された嵌合凸部９、１０の先端部がダミーランドに半田付けされることにより、配線基板２の第１の主面２ａ上に集積回路素子４を被覆して放熱部材５が実装される。
【００３４】
配線基板装置１は、集積回路素子４の天井面４ａと放熱部材５の天井部５ａとの間で熱伝導部材１１が圧縮されて弾性力を蓄勢した状態で介在している。配線基板装置１においては、配線基板２や集積回路素子４の厚み或いは放熱部材５の各部の寸法精度等のバラツキにより集積回路素子４と放熱部材５との間隔にバラツキがあっても、このバラツキが熱伝導部材１１の弾性力によって吸収されて集積回路素子４と放熱部材５との間の機械的な結合が確実に保持される。
【００３５】
したがって、配線基板装置１においては、集積回路素子４に発生した熱が熱伝導部材１１を介して放熱部材５に確実に伝達されて放熱が行われる。配線基板装置１においては、集積回路素子４と放熱部材５との間に熱伝導率が大きい金属弾性材からなる熱伝導部材１１を介挿したことによって、集積回路素子４の効率的な放熱が行われる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる電子部品の放熱装置よれば、配線基板に実装された電子部品と放熱部材との間に、熱伝導率が良好な金属弾性材からなる熱伝導部材を弾性力を蓄勢した状態で介在させることにより、放熱部材の寸法精度或いは配線基板や電子部品の厚み等にバラツキがあっても放熱部材と電子部品との結合状態が確実に保持される。したがって、電子部品の放熱装置よれば、寸法公差を緩和してコストが低減された放熱部材を介して電子部品に発生した熱を効率よく放熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示す放熱装置を備えた配線基板装置の要部縦断面図である。
【図２】同配線基板装置の要部分解斜視図である。
【図３】コイル状に形成された熱伝導部材の縦断面図である。
【図４】コイル状に形成された他の熱伝導部材の縦断面図である。
【図５】蛇腹状に形成された他の熱伝導部材の縦断面図である。
【図６】従来の放熱装置を備えた配線基板装置の要部側面図である。
【図７】従来の他の放熱装置を備えた配線基板装置の要部側面図である。
【符号の説明】
１        配線基板装置
２        配線基板
３        端子孔
４        集積回路素子（電子部品）
４ａ      天井面
５        放熱部材
５ａ      天井部
６        嵌合孔
７        嵌合孔
８        接続端子片
９        嵌合凸部
１０      嵌合凸部
１１      熱伝導部材
１２      凹陥部
１３      保持凸部
１５      熱伝導部材
１６      熱伝導部材
【図１】
2004193387.tif 000003
【図２】
2004193387.tif 000004
【図３】
2004193387.tif 000005
【図４】
2004193387.tif 000006
【図５】
2004193387.tif 000007
【図６】
2004193387.tif 000008
【図７】
2004193387.tif 000009