(57)【要約】【課題】互いに取り付けられる複数の部品のうちの少なくとも一方が変わっても対応可能であり、汎用的に使用可能な部品固定用部材を提供する。【解決手段】複数の部品３，４を互いに固定させるための部品固定用部材１が、少なくとも一端部に中空部分を有する基部８と、一部が中空部分に進入し基部８に対して長手方向に進退可能である軸部７と、を有する。基部８は、互いに固定される複数の部品３，４のうちの一方に対して位置決めされ、軸部７の、基部８の中空部分内から突出している部分が、複数の部品３，４のうちの他方に対して位置決めされている。軸部７を基部８に対して進退させることによって長さを調節可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品を互いに固定させるための部品固定用部材であって、
少なくとも一端部に中空部分を有する基部と、一部が前記中空部分に進入し前記基部に対して長手方向に進退可能である軸部と、を有し、
前記基部は、互いに固定される複数の部品のうちの一方に対して位置決めされ、
前記軸部の、前記基部の前記中空部分内から突出している部分が、前記複数の部品のうちの他方に対して位置決めされ、
前記軸部を前記基部に対して進退させることによって長さを調節可能である部品固定用部材。
【請求項２】
前記基部の前記中空部分には雌ねじが形成されており、前記軸部の前記中空部分に進入する部分には、前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成されており、前記雄ねじを前記雌ねじにねじ込む量によって長さを調節可能である、請求項１に記載の部品固定用部材。
【請求項３】
前記基部には爪部が設けられており、前記軸部の前記中空部分に進入する部分には、前記爪部に係合可能な複数の係止部が形成されており、前記複数の係止部のうちのどの係止部に前記爪部が係合するかによって長さを調節可能である、請求項１に記載の部品固定用部材。
【請求項４】
前記基部は貫通孔を有し、前記軸部は前記貫通孔を貫通可能な部分と、前記貫通孔よりも大径の部分とを有し、
前記軸部の前記大径の部分には位置決め用突起が設けられており、前記基部には前記位置決め用突起が嵌合可能な複数の受け部が形成されており、前記複数の受け部のうちのどの受け部に前記位置決め用突起が嵌合するかによって長さを調節可能である、請求項１に記載の部品固定用部材。
【請求項５】
前記基部の外周にコイル状のばねが配置されており、前記基部にはばね押さえ部が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の部品固定用部材。
【請求項６】
前記ばねは、一方の前記部品と前記基部の前記ばね押さえ部との間に保持されており、
前記軸部は、前記基部の前記中空部分内に進入する部分と反対側の端部に、他方の部品または他方の部品が搭載されている基板に係合する固定用フックを有している、請求項５に記載の部品固定用部材。
【請求項７】
前記軸部の、前記基部の前記中空部分内に進入する部分と反対側の端部に設けられているねじ部と、該ねじ部がねじ込まれる固定用ナットとを有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の部品固定用部材。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の部品固定用部材を有し、
前記基部の前記位置決めされた部分と、前記軸部の前記位置決めされた部分との間の空間内で、前記複数の部品が互いに接合される、部品固定構造。
【請求項９】
一方の前記部品は放熱体であり、他方の前記部品は基板に搭載された電子部品である、請求項８に記載の部品固定構造。
【請求項１０】
前記基部は前記放熱体のフランジ部上に位置し、前記軸部は、前記フランジ部に設けられた貫通孔と前記基板に設けられた貫通孔とを貫通して、前記基板の前記電子部品が搭載されている面の反対側の面に固定されている、請求項９に記載の部品固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部品固定用部材および部品固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等には、フレームや基板等に取り付けられて電気回路を構成する電子部品が内蔵されている。これらの電子部品の中には、電気回路を安定して動作させるために動作保障温度が決まっているものがあるが、回路動作に伴って熱を発生する（発熱体となってしまう）ものがある。設計プロセスの微細化や回路形成技術の進歩により、電子部品の消費電力を低減させる技術が著しく進歩しているものの、技術の発展に伴う電子部品の高密度化および多機能化によって、特定の電子部品に電気的負荷が集中する傾向がある。このような特定の電子部品への電気的負荷の集中により、その電子部品を動作させる条件（動作保障温度など）をより厳しく制限する必要性が高まっている。
【０００３】
発熱体である電子部品の動作保障温度を厳格に守って電気回路を安定的に動作させるために、放熱用の部品（放熱体）であるヒートシンクまたはコールドプレートを電子部品に面接触させて、空冷方式または水冷方式で効率よく放熱あるいは冷却することが一般的である。
【０００４】
放熱体を接着剤によって電子部品に接着すると、放熱体または電子部品が反りを生じた場合などに接着剤の接着力に抗して放熱体が電子部品から剥がれ、放熱体と電子部品との面接触が維持されなくなるおそれがある。このような場合には、放熱体による十分な放熱効果が得られず、電子部品が動作保障温度を超えて過熱されてしまうおそれがある。そこで、特許文献１〜４に示されているように、ばね力を利用して放熱体を電子部品に押しつける部品固定用部材が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１６７７号公報
【特許文献２】特開２０００−６４９９７号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０３８９号公報
【特許文献４】特開平１０−７０２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子部品に放熱体を取り付けて固定させるために、ねじ、フック、板ばね、専用設計の機構品など、さまざまな部品固定用部材が使われている。このうち、専用設計の機構品は製造コストが高く好ましくないので、汎用的に用いられるねじ、フック、板ばね等の固定用部材の中から、用途や形状や特性（例えば電子部品の耐荷重）に合わせて適切なものが選択される。しかし、電気回路の高密度化や低コスト化に伴って部品固定用部材の小型化や共通化も必要となってきており、汎用的に用いられる部品固定用部材では対応しきれない場合がある。電気回路の高密度化や高性能化のために専用設計の電子部品が増え、放熱体を固定するための部品固定用部材も、専用設計の電子部品の構成に対応した構成にする必要が生じている。
【０００７】
また、電子部品と放熱体の組み合わせが変わると、汎用品の部品固定用部材の中から大きさや高さなどの寸法が適したものを選び直す必要がある。もしも汎用品の中に適合品が存在しない場合には、専用設計の部品固定用部材を作製したり、汎用品を改造したり、他の構成部品を部品固定用部材に合わせて変更して構造自体を変えるなどの対策が必要である。このように、電子部品や放熱体が変更された場合には、部品固定用部材の共通化ができず、部品固定用部材の再選択や再設計および製造に時間がかかるとともに、製造コストの上昇が避けられない。
【０００８】
特許文献１〜４に記載されている部品固定用部材は、ばねを用いることによって、電子部品および放熱体の多少の寸法変更には対応できるものの、大幅な寸法変更には対応できない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上述した課題を解決して、ある部品に他の部品を取り付けるための固定用部材であって、取り付けられる部品のうちの少なくとも一方が変わっても対応可能であり、汎用的に使用可能な部品固定用部材と、それを用いた部品固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、複数の部品を互いに固定させるための部品固定用部材が、少なくとも一端部に中空部分を有する基部と、一部が中空部分に進入し基部に対して長手方向に進退可能である軸部と、を有し、基部は、互いに固定される複数の部品のうちの一方に対して位置決めされ、軸部の、基部の中空部分内から突出している部分が、複数の部品のうちの他方に対して位置決めされ、軸部を基部に対して進退させることによって長さを調節可能であることを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、部品固定部材の長さを容易に変更できるため、固定すべき部品の寸法の違いに対応して汎用的に使用することができる。そして、固定すべき部品同士に適切な荷重を加えることによって固定の信頼性を高めることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の部品固定構造を示す正面図である。
【図２】図１に示す部品固定構造の部品固定用部材を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の部品固定用部材の一例の要部を、ばねを省略して示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の部品固定用部材の他の例を、ばねを省略して示す拡大斜視図、（ｂ）はその要部を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の部品固定用部材のさらに他の例を、ばねを省略して示す拡大斜視図、（ｂ）はその要部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態の部品固定構造を示す正面図である。
【図７】図６に示す部品固定構造の部品固定用部材を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に、本発明の部品固定用部材１によって、固定すべき一方の部品である放熱用の部品（放熱体）４が、基板２上の電子部品（他方の部品）３に固定された構造が示されている。具体的には、電気回路が構成される基板２上に、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を構成するはんだボール５を介して電子部品３が実装されている。この電子部品３は、電気回路の動作時に発熱する発熱体である。そして、電子部品３の上面に熱伝導剤６を介して、空冷方式の放熱体の一例であるヒートシンク４が取り付けられている。熱伝導剤６は、電子部品３が、それ自体の製造公差や実装時の熱ストレスなどによって完全な平坦ではなく反っている場合に、ヒートシンク４との接触面積が低減し熱伝導が低下するおそれがあるため、電子部品３とヒートシンク４との間の熱伝導を補助して放熱効果を上げるために用いられている。
【００１５】
この部品固定用部材１の拡大図が図２に示されている。部品固定用部材１は、主に、固定ピン構造を構成する軸部７および基部８と、基部８の外周に配置されたコイル状のばね９とを有している。軸部７には固定用フック７ａが形成されている。基部８の一方の端部（上端部）には、大径のばね押さえ部８ａが形成されており、基部８の外周に位置するコイル状のばね９をばね押さえ部８ａが押さえている。基部８の他方の端部（下端部）側は中空の円筒状になっており、軸部７の固定用フック７ａと反対側の部分が、円筒状の基部８の中空部分に入り込んでいる。軸部７は基部８に対して長手方向に進退可能かつ離脱不能に保持されて、軸部７と基部８とからなる固定ピン構造が構成されている。軸部７が基部８に対して進退することによって、固定ピン構造の全長の調整が可能である。
【００１６】
図１に示すヒートシンク４は、基板２および電子部品３に対向する面にフランジ部４ａを有している。このフランジ部４ａに、部品固定用部材１の基部８の外径よりも大きく、かつ基部８の外周に位置しているコイル状のばね９よりも小さい径の貫通孔が設けられている。従って、基部８の外周に位置しているばね９は、ばね押さえ部８ａとフランジ部４ａの上面との間（図１に示す間隔ａの範囲）に保持され、軸部７と基部８はフランジ部４ａの貫通孔を自由に貫通できる。基板２には、フランジ部４ａの貫通孔と対向し、フランジ部４ａの貫通孔と同程度の径を有する貫通孔が設けられている。そして、部品固定用部材１の軸部７が両貫通孔を貫通している。すなわち、軸部７の固定用フック７ａを弾性変形させて縮径させた状態で、基板２の貫通孔をそれぞれ通過させ、それから固定用フック７ａを弾性変形状態から初期状態に復帰させて、基板２の下面（電子部品３の実装面と反対側の面）に固定用フック７ａを係合させて固定している。
【００１７】
この構成によると、軸部７は、固定用フック７ａによって基板２および電子部品３あるいはヒートシンク４のフランジ部４ａの貫通孔に対して位置決めされた状態である。一方、基部８も軸部７との連結と、ばね押さえ部８ａとフランジ部４ａの上面との間に入っているばね９を介して位置決めされた状態である。基部８の位置決めされた部分と、軸部７の位置決めされた部分との間の空間内で、電子部品３とヒートシンク４とが互いに接合されている。そして、ばね９によってヒートシンク４が付勢されて電子部品３への圧接状態が維持される。ヒートシンク４や電子部品３に多少の反りや変形が生じても、ばね９のばね力によってヒートシンク４と電子部品３の面接触が保たれる。基部８の外周に位置するばね９のばね定数と、ばね押さえ部８ａとフランジ部４ａの上面との間の間隔ａの大きさを調整することによって、ヒートシンク４が電子部品３に加える荷重を調整することができる。
【００１８】
前記したように軸部７を基部８に対して進退可能かつ離脱不能にするための機構について、具体例を挙げて説明する。以下の説明で参照する図３〜５においては、基部８の外周に位置するばね９は図示省略する。
【００１９】
図３に示す例では、軸部７の固定用フック７ａと反対側の端部に雄ねじ７ｂが形成され、基部８の中空部に雌ねじ８ｂが形成されている。そして、雄ねじ７ｂが雌ねじ８ｂにねじ込まれることによって、軸部７が基部８ｂに離脱不能に保持されている。部品固定用部材１の全長は、基部８の中空部分内への軸部７の進入量、すなわち雌ねじ８ｂへの雄ねじ７ｂのねじ込み量によって決まる。
【００２０】
ヒートシンク４が電子部品３に圧接して面接触する状態を保持するための力は、前記したように主にばね定数と間隔ａとによって決まるばね９の付勢力で決定される。また、同じ部品を使用しても基板２の上面とフランジ４の下面との間の間隔ｂ（図１参照）が公差や電子部品３の反りなどで異なれば、規定した軸部７と基部８の高さを変えない場合、間隔ａが変わることになる。従って、ヒートシンク４および電子部品３の反りや変形が生じてもヒートシンク４と電子部品３の面接触が保たれるのに必要な力を加えるように、雌ねじ８ｂへの雄ねじ７ｂのねじ込み量、すなわち軸部７の基部８に対する進退量を適宜に調整して、部品固定用部材１の長さ（間隔ａおよび間隔ｂ）を定める。
【００２１】
本実施形態の部品固定用部材１は、全長を調整可能であるため、電子部品３やヒートシンク４の寸法が変更される場合にも、雌ねじ８ｂへの雄ねじ７ｂのねじ込み量を調整することによって、すなわち、雄ねじ７ｂおよび雌ねじ８ｂのピッチと回転幅とに応じて基部８を回転させることによって距離ａの対応が可能である。従って、専用設計の部品を用いる必要がなく、特別な改造を施す必要なく汎用品として用いることができる部品固定用部材１が得られる。そして、この部品固定用部材１の長さの調整によって、ばね９によるばね力も変化して、ヒートシンク４を電子部品３に圧接させる力を調整することができる。それにより、電子部品３やヒートシンク４の反りが生じても、ばね９のばね力によってヒートシンク４を電子部品に押しつけて面接触を維持することが可能である。従って、放熱および冷却の信頼性が高い。
【００２２】
図４に示す例では、軸部７の固定用フック７ａと反対側の端部に、テーパ状の複数の係止部７ｃが積み重なるように形成されている。そして、基部８の中空部には、各係止部７ｃに係合可能であるとともに弾性変形可能な爪部８ｃが形成されている。この構成では、一方向（爪部８ｃが下降する方向）には爪部８ｃが各係止部７ｃに接しながら移動可能であるが、反対方向（爪部８ｃが上昇する方向）には爪部８ｃが係止部７ｃに係止されて移動不能である。すなわち、複数の係止部７ｃと爪部８ｃとによっていわゆるワンウェイクラッチが構成されている。ただし、係止部７ｃおよび爪部８ｃは全周にわたって形成されているわけではなく、軸部７には係止部７ｃとそれ以外の部分７ｄとが周期的に等間隔で設けられ、同様に基部８には爪部８ｃとそれ以外の部分とが周期的に等間隔で設けられている。従って、基部８を軸部７に対して回転させて、爪部８ｃが係止部以外の部分７ｄと対向する状態にすると、基部８を軸部７に対して自由に上下動させることができる。この構成では、複数の係止部７ｃのうちのどの係止部７ｃに爪部８ｃが係合するかによって長さを調節可能である。従って、爪部８ｃが係止部以外の部分７ｄと対向する状態で、基部８を軸部７に対して移動させて所望の位置に到達したら、基部８を軸部７に対して回転させて爪部８ｃが係止部７ｃに対向してそれに係合するようにすればよい。それにより、部品固定用部材１の長さを定めて、ヒートシンク４が電子部品３に圧接して面接触する状態を保持するための力が得られるようにすればよい。
【００２３】
図５に示す例では、基部８が貫通孔８ｄを有する円筒状であり、軸部７が、固定用フック７ａを有し基部８とほぼ同じ外径を有する下方部分（大径の部分）７ｅと、軸部７の長手方向に沿って、下方部分７ｅの径方向中心から固定用フック７ａと反対側に延びる小径の上方部分（貫通孔を貫通可能な部分）７ｆとからなる。円筒状の基部８の下端には、逆転防止爪８ｅを含む階段構造が形成されている。この階段構造は、後述する下方部分７ｅの位置決め突起７ｇが嵌合する複数の受け部８ｆと、受け部８ｆの一部から延びて逆転防止爪８ｅに至る斜面とを有している。複数の受け部８ｆは、高さを少しずつ変えて並べて配置されている。下方部分７ｅの外周部には、上方へ突出する位置決め突起７ｇと、支持部７ｈが設けられている。
【００２４】
軸部７の上方部分７ｆは基部８の貫通孔８ｄを貫通し、それによって、軸部７は基部８に離脱不能に保持されている。そして、位置決め突起７ｇが基部８の複数の受け部８ｆのうちの１つに嵌合することによって、軸部７と基部８の相対位置が規定される。このとき、位置決め突起７ｇの一辺である斜面が基部８の斜面と当接し、さらに、位置決め突起７ｇが嵌合していない受け部８ｆの斜面が、下方部分７ｅの支持部７ｈの斜面に当接している。これによって、軸部７と基部８とが互いに安定的に保持される。
【００２５】
この構成では、複数の受け部８ｆのうちのどの受け部８ｆに位置決め突起７ｇが嵌合するかによって長さを調節可能である。そこで、基部８を軸部７に対して回転させて、位置決め突起７ｇに嵌合する受け部８ｆを変更することによって、部品固定用部材１の全長を変更することができる。それにより、ヒートシンク４が電子部品３に圧接して面接触する状態を保持するための力が得られるようにすることができる。ただし、逆回転防止爪８ｅが設けられているため、基部８は軸部７に対して一方向（図５（ｂ）では左方向）のみにしか回転できない。この逆回転防止爪８ｅは、位置決め突起７ｇと受け部８ｆの嵌合の安定性を高める機能を有する。このようにして部品固定用部材１の全長を決定した後に軸部７と基部８の相対位置をより確実に維持するためには、図示しない付勢手段（ばね等）によって基部８を軸部７側へ付勢することが考えられる。また、部品固定用部材１の全長を再変更することが考えられない場合には、ねじやナット等を用いて基部８を軸部７の上方部分７ｆに固定してもよい。さらに、図示しないリセット機構によって、基部８が軸部７に対して３６０度回転したら元の高さに戻るようになっていてもよい。
【００２６】
図１〜５に示す例では、軸部７に設けられた固定用フック７ａにより、部品固定用部材１を基板２に固定している。しかし、図６に示すように、軸部７に小径のねじ部７ｉを設け、このねじ部７ｉを、基板２の貫通孔を貫通させて基板２の下方に突出させた状態で、基板２の下方で固定用ナット１０をねじ部７ｉにねじ込んで部品固定用部材１を基板２に固定する構成であってもよい。この場合、基板２の貫通孔は、ねじ部７ｉよりも大径であるが、軸部７のねじ部７ｉ以外の部分よりも小径である。そして、フランジ部４ａの貫通孔は、基部８の大径部８ｇよりも小径であるがそれ以外の部分よりも大径である。この構成によると、ねじ部７ｉを固定用ナット１０にねじ込む量によってフランジ部４ａの下面と基板２の上面との間の間隔ｂが決まり、ヒートシンク４が電子部品３に加える荷重が決まるため、ばね９が不要である。軸部７と基部８は、図１〜５の示す例のいずれかと同様な方法、すなわち、雄ねじ７ｂおよび雌ねじ８ｂや、複数の係止部７ｃおよび爪部８ｃや、位置決め突起７ｇおよび受け部８ｆを用いて、互いに連結していればよい。
【００２７】
図示しないが、１枚の基板２に対して複数の電子部品３を実装し、各電子部品３に対してそれぞれヒートシンク４を取り付ける場合には、個々の電子部品３およびヒートシンク４ごとに、図１〜６に示すような部品固定用部材１を用いる。それぞれの部品固定用部材１の全長を、前記した方法のいずれかで適宜に調整することにより、各電子部品３および各ヒートシンク４の寸法の違いやそれぞれの反りや高さの公差に対応して、それぞれに適した荷重でヒートシンク４を電子機器３に当接させることができ、信頼性高く良好な冷却が実施できる。
【００２８】
なお、放熱用の部品はヒートシンク４に限られず、空冷式または水冷式で電子部品３を放熱または冷却可能な部品であれば様々な部品が使用可能である。例えば、放熱用の部品としてコールドプレートを用いてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１      部品固定用部材
２      基板
３      電子部品（他方の部品）
４      ヒートシンク（一方の部品である放熱用の部品）
４ａ    フランジ部
７      軸部
７ａ    固定用フック
７ｂ    雄ねじ
７ｃ    係止部
７ｅ    下方部分（大径の部分）
７ｆ    上方部分（貫通孔を貫通可能な部分）
７ｇ    位置決め突起
７ｉ    ねじ部
８      基部
８ａ    ばね押さえ部
８ｂ    雌ねじ
８ｃ    爪部
８ｄ    貫通孔
８ｆ    受け部
９      ばね
１０    固定用ナット
【図１】
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【図２】
2013058681.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013058681.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013058681.tif 000009