(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を、該半導体装置上に配置されるヒートシンクと共に、基板に固定する取付け具において、
該基板に固定される基部と、該基部に回動可能に取り付けられ、回動して該基部に係止することにより該半導体装置を固定する回動部材とを備え、
該回動部材を回動するときに該半導体装置上の該ヒートシンクを該半導体装置に押圧する押圧機構を有し、
前記押圧機構は、前記回動部材に設けられた係止部と、前記ヒートシンクに着脱可能に設けられ、ばね状に形成されて且つ端に開口を有する係止部材とを有し、前記回動部材が前記係止部が前記開口を係止した状態で回動されて、前記係止部材を前記ヒートシンクを前記半導体装置上に押圧するように撓ませることを特徴とする取付け具。
【請求項２】
前記回動部材を回動するときに、前記ヒートシンクに一体的に備えられ、該ヒートシンク冷却用のファンを駆動する電源接続用のコネクタを該基板に設けられた電源コネクタに接続する接続機構をさらに有することを特徴とする請求項１記載の取付け具。
【請求項３】
請求項１記載の取付け具により半導体装置およびヒートシンクが基板に固定されてなる実装基板。
【請求項４】
半導体装置を、該半導体装置上に配置されるヒートシンクを共に、取付け具を用いて基板に固定する取付け方法であって、
該取付け具の基部に回動可能に取り付けられた回動部材を、これに設けられた係止部を前記ヒートシンクに着脱可能に設けられたばね状の係止部材の端の開口に係止させて、前記基部に係止するように回動させることにより、該半導体装置を固定するとともに、前記係止部材が撓まされて前記ヒートシンクを前記半導体装置上に押圧することを特徴とする取付け方法。
【請求項５】
前記取付け具の回動部材を回動するときに、さらに、前記ヒートシンクに一体的に設けられ、前記ヒートシンクに取付けられたファンを駆動する電源接続用のコネクタを該基板に設けられた電源コネクタに接続することを特徴とする請求項４記載の取付け方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体装置および半導体装置上に配置されるヒートシンクを載置し、基板に固定する取付け具およびその取付け方法に関する。
パソコン等の電子機器において、ＣＰＵ等の半導体装置を交換可能に基板に実装するために、例えば、ＺＩＦソケット（以下、単にソケットという。）が利用されている。
背景技術
このようなソケットが実装された実装基板の従来例について、図１を参照して説明する。
図１の実装基板１では、ソケット２は、他の電子部品とともに基板３に実装固定されている。ソケット２に半導体装置４が実装される。この場合、半導体装置４に、さらに、ヒートシンク５が取り付けられるとともに、ヒートシンク５にはファン６が設けられている。ここで、参照符号７ａは、ファン６を駆動する電源接続用のコネクタを示し、コネクタ７ａは配線の一端がファン６駆動用のモータ（図示せず）に接続されている。また、参照符号７ｂは、コネクタ７ａに接続される電源コネクタを示し、電源コネクタ７ｂはソケット２に近接して、基板３に実装されている。
ソケット２は、薄板直方体状の２枚の部材２−１、２−２で構成され、後述するレバー２ｉを回動することによって、部材２−１が部材２−２に対して摺動する構造とされている。２枚の部材２−１、２−２は、それぞれ、主面２−１ａ、２−２ａの中央に矩形の開口２−１ｂ、２−２ｂが形成されている。部材２−１、２−２の開口２−１ｂ、２−２ｂに臨んで基板３に端子３ａが設けられている。部材２−１の開口２−１ｂを挟む四囲に、多数の端子係止孔２−１ｃが形成され、また、部材２−２の開口２−２ｂを挟む四囲の端子係止孔２−１ｃに対応する位置に、端子係止孔２−１ｃよりも径の大きい端子係止孔２−２ｃが形成され、端子係止孔２−２ｃは基板３に形成されたコンタクト孔３ａに連通する。端子係止孔２−２ｃにはコンタクト５の幅広な一端部が配置され、コンタクト５の他端部はコンタクト孔３ａを挿通する。
ソケット２の部材２−２の図１中Ｘ２方向一側部に爪２ｅが設けられるとともに、Ｘ１方向一側部にも同様の爪２ｆが設けられている。また、部材２−１のＹ１方向一側部には、上下（Ｚ１−Ｚ２方向）対向し、Ｘ１−Ｘ２方向にずれた位置に爪２ｇ、２ｈが設けられている。さらに、部材２−１のＸ１方向一側部の端部にはレバー２ｉが回動可能に取り付けられている。レバー２ｉは、先端が段差状に形成されている。
半導体装置４は、ＰＧＡタイプであり、図１中Ｚ２方向に、電源用あるいは信号用の多数のピン４ａが垂下している。
ファン６が設けられたヒートシンク５は、図１中Ｙ１−Ｙ２方向に長い多数のフィン５ａが立設されるとともに、多数のフィン５ａ間をＸ１−Ｘ２方向に横断する溝部５ｂが形成されている。溝部５ｂには着脱可能にあるいは少なくともＸ１−Ｘ２方向に移動可能に固定金具５ｃが取り付けられている。この固定金具５ｃは、図１中Ｚ２方向に凸となる板ばね状に形成され、両端部には、開口を有する矩形状の係止部５ｃ−１、５ｃ−２が形成されている。
上記のように構成される実装基板１は、以下の手順で組立てられる。
まず、基板３に固定されたソケット２の端子係止孔２−１ｃ、２−２ｃに半導体装置４のピン４ａを挿入した状態で、半導体装置４をソケット２に戴置する（半導体装置戴置工程）。
ついで、レバー２ｉを倒して、レバー２ｉを爪２ｇ、２ｈの間に係止する。このとき、レバー２ｉの回動に伴い、レバー２ｉの端部に形成された図示しない押圧部によって部材２−１が部材２−２に摺動してＸ２方向に僅かに移動し、この部材２−１の移動によって押圧されたピン４ａの先端部がコンタクト５に係止される（ピン係止工程）。
ついで、固定金具５ｃが取り付けられたヒートシンク５を半導体装置４に戴置する（ヒートシンク戴置工程）。
ついで、固定金具５ｃの係止部５ｃ−１、５ｃ−２を図１中Ｚ２方向に撓ませながら、係止部５ｃ−１をソケット２の爪２ｆに、係止部５ｃ−２をソケット２の爪２ｅに、それぞれ係止することにより、半導体装置４とともにヒートシンク５をソケット２に固定する（ヒートシンク固定工程）。このとき、固定金具５ｃの変形によって生じるばね力でヒートシンク５が押圧されて半導体装置４に密接する。
さらに、コネクタ７ａを電源コネクタ７ｂに接続する（コネクタ接続工程）。
図２に、実装基板１の組立て（実装）状態を示す。
しかしながら、上記した従来の実装基板の場合、半導体装置を実装するためには、上記した半導体装置戴置工程、ピン係止工程、ヒートシンク戴置工程、ヒートシンク固定工程およびコネクタ接続工程の５つの工程を必要とするため、組立て作業が煩雑であって作業能率が低い。また、組立てと逆の手順で行われる半導体装置の交換等の分解・保守作業においても、組立て時と同様の不具合がある。発明の開示
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、実装基板の組立て作業および分解・保守作業の容易化と、高い作業能率を実現することができる、半導体装置および半導体装置上に配置されるヒートシンクを載置し、基板に固定する取付け具およびその取付け方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の取付け具は、半導体装置および該半導体装置上に配置されるヒートシンクを載置し、基板に固定する取付け具において、該基板に固定される基部と、該基部に回動可能に取り付けられ、回動して該基部に係止することにより該半導体装置を固定する回動部材とを備え、
該回動部材を回動するときに該ヒートシンクを該半導体装置に押圧する押圧機構を有することを特徴とする。
また、上記の取付け具を用いた取付け方法は、
該取付け具の基部に回動可能に取り付けられた回動部材を回動して該基部に係止することにより、該半導体装置を固定するとともに、該ヒートシンクを該半導体装置に押圧することを特徴とする。
本発明の上記の構成により、実装基板組立て時（実装時）において、取付け具の回動部材を回動して基部に係止して半導体装置を固定するときに、押圧機構によってヒートシンクを押圧するため、従来のピン係止工程、ヒートシンク戴置工程およびヒートシンク固定工程が簡略化され、かつ、装置全体の最終的な固定を回動部材の回動操作によってワンタッチで行うことができ、操作が簡易である。したがって、組立て作業能率が向上する。また、組立て作業と逆の手順で行われる保守のための分解作業についても、回動部材の回動操作によってワンタッチで装置の固定状態を解除することができるため、組立て作業と同様の効果を奏する。
また、本発明の取付け具の前記押圧機構は、前記回動部材に設けられた係止部を有し、該係止部が前記ヒートシンクに着脱可能に設けられたばね状の係止部材と係止し、該回動部材を回動するときに該係止部材を撓ませることを特徴とする。また、上記の取付け具を用いた取付け方法は、前記回動部材に設けられた係止部を前記ヒートシンクに着脱可能に設けられたばね状の係止部材と係止し、該回動部材を回動するときに該係止部材を撓ませることを特徴とする。
本発明の上記の構成により、ばね状の係止部材を撓ませた状態でヒートシンクを半導体装置に押圧するため、ヒートシンクを半導体装置に確実に密接させることができ、冷却能率を向上することができる。
また、本発明の取付け具の前記押圧機構は、前記回動部材に設けられた当接部を有し、該回動部材を回動するときに該当接部が前記ヒートシンクに設けられたばね状の当接部材と当接し、該当接部材を撓ませることを特徴とする。また、上記の取付け具を用いた取付け方法は、前記回動部材を回動するときに、該回動部材に設けられた当接部を前記ヒートシンクに設けられたばね状の当接部材と当接し、該当接部材を撓ませることを特徴とする。
本発明の上記の構成により、ばね状の当接部材を撓ませた状態でヒートシンクを半導体装置に押圧するため、ヒートシンクを半導体装置に確実に密接させることができ、冷却能率を向上することができる。また、回動部材の回動途中で回動部材にヒートシンクを係止する操作が不要であるため、取付け方法がより簡略化される。
また、本発明の取付け具は、前記回動部材を回動するときに、前記ヒートシンクに一体的に備えられ、該ヒートシンク冷却用のファンを駆動する電源接続用のコネクタを該基板に設けられた電源コネクタに接続する接続機構をさらに有することを特徴とする。また、上記の取付け具を用いた取付け方法は、前記取付け具の回動部材を回動するときに、さらに、前記ヒートシンクに一体的に設けられ、前記ヒートシンクに取付けられたファンを駆動する電源接続用のコネクタを該基板に設けられた電源コネクタに接続することを特徴とする。
本発明の上記の構成により、ファンを有するために冷却能率の高いヒートシンクを用いた場合において、回動部材を回動することによりコネクタを電源コネクタに接続することができるため、従来のコネクタ接続工程が実質的に省略され、実装基板組立て作業を簡易に行うことができ、また、保守のための分解作業についても同様の効果を奏する。ここで、コネクタはヒートシンク自体に固着して設けてもよく、また、ヒートシンクに取り付けられる係止部材等に固着して設ける構成としてもよい。
また、本発明の取付け具により半導体装置およびヒートシンクが基板に固定されてなる本発明の実装基板は、組立て作業および保守のための分解作業を高い能率で行うことができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の好適な実施の形態について、図を参照して、以下説明する。
なお、実装基板の基本的機能およびその基本的機能を実現するための基本的な装置要素は、以下の実施例と前記した従来の装置とで同様であるため、同一の構成要素には同一の参照符号を付すとともに以下の説明において重複する図示および説明は省略する。
（第１実施例）
図３を参照して、本発明の第１実施例の取付け具としてのソケットおよびソケットを用いて取付けられた実装基板について説明する。
実装基板１０は、基板１２に固着されるソケット（取付け具）１４と、ソケット１４に実装される半導体装置１６と、半導体装置１６に戴置されるヒートシンク１８とを有する。ヒートシンク１８にはファン２０が設けられている。なお、ヒートシンク１８はファン２０を有しない構成とすることもできる。また、基板１２には、ソケット１４に近接して電源コネクタ１１が実装され、さらに図示しない他の電子部品が実装される（図１参照）。
ソケット１４は、略枠体状の形状を有する２枚の部材（基部）２０、２２で構成され、後述するレバー（回動部材）３２を回動することによって部材２０が部材２２の上を摺動する構造とされている。
ソケット１４の部材２０の図３中Ｙ２方向一側部１４ａに爪２４が形成されている。また、部材２０の一側部１４ａと対向するＹ１方向一側部１４ｃには、上下（Ｚ１−Ｚ２方向）対向し、Ｘ１−Ｘ２方向にずれた位置に爪２６、２８が形成されている。
さらに、部材２０の逆Ｌ字状立ち上がり部３０に覆われた部材２２のＸ１方向一側部１４ｂに立設した立設部（図示せず。）の端部にはレバー（回動部材）３２が設けられている。このレバー３２は、例えば、立ち上がり部３０に形成されたスリット３０ａに一端部が挿入され、さらにその先端が図３中Ｙ２方向に折り曲げられ、立設部と立ち上がり部３０との間の隙間に係合する構造により、図３中矢印Ｒ方向に回動可能に取り付けられている。レバー３２が回動することにより、例えば、クランク機構等の適宜の手段によって、部材２０がＸ２方向に押圧される構造とされている。レバー３２は、他端部の先端が段差状に形成されている。また、レバー３２のＸ１−Ｘ２方向略中央部には爪（係止部）３３が形成されている。
なお、ソケット１４の部材２０、２２には、連通して端子係止孔２−１ｃ、２−２ｃが形成されている。
半導体装置１６は、ＰＧＡタイプであり、図１中Ｚ２方向に、電源用あるいは信号用の多数のピン４ａが垂下している。
ファン２０が設けられたヒートシンク１８は、図３中Ｙ１−Ｙ２方向に長い多数のフィン５ａが立設されるとともに、多数のフィン５ａ間をＸ１−Ｘ２方向に横断する溝部５ｂが形成されている。Ｘ１−Ｘ２方向中央部の２つのフィン５ａ、５ａ間の溝部３４には着脱可能に固定金具（係止部材）３６が取り付けられている。この固定金具３６は、図３中Ｚ２方向に凸となる板ばね状に形成され、両端部には、開口を有する矩形状の係止部３６ａ、３６ｂが形成されている。なお、固定金具３６は、凸部がＺ１−Ｚ２方向に変形可能にヒートシンク１８に取り付けた構造であってもよい。
ファン２０を駆動するための図示しないモータから配線３８が引き出され、配線３８の一端部に設けられた電源接続用のコネクタ４０が係止部３６ａの端部に固着されている。この場合、コネクタ４０をヒートシンク１８に直接固着する構成としてもよい。
上記のように構成される第１実施例の実装基板１０の実装方法、すなわち、ソケット１４を用いた取付け方法について、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して説明する。
まず、ソケット１４が実装された基板１２を準備する。そして、図４Ａに示すように、ソケット１４の端子係止孔２−１ｃ、２−２ｃに半導体装置１６のピン４ａを挿入した状態で（図３参照）、半導体装置１６をソケット１４に戴置する（半導体装置戴置工程）。なお、この段階では、ピン４ａはコンタクト５（図１参照）とは係止状態にない。
ついで、図４Ｂに示すように、固定金具３６の取り付けられたヒートシンク１８を準備し、固定金具３６の係止部３６ｂをソケット１４の爪２４（図３参照）に係止するとともに、レバー３２をＸ２方向にやや回動した状態で、固定金具３６の係止部３６ａをレバー３２の爪３３に係止する（係止部材係止工程）。
ついで、図４Ｃに示すように、固定金具３６の撓みによって生じるばね力に抗する力を加えながらレバー３２をＸ２方向の水平位置まで完全に倒す（ヒートシンク固定工程）。このとき、以下の作用が生じる。
レバー３２はＹ１−Ｙ２方向に僅かに遊びを有するため、爪２６、２８の間に容易に係止する。そして、レバー３２係止状態において、固定金具３６に上方（Ｚ１方向）に付勢する復元力が作用すると、レバー３２はＹ２方向に引き寄せられて爪２６、２８の間に固定される。また、係止部３６ｂおよび爪２４からなる係止部部分と、係止部３６ａおよび爪３３からなる係止部分がＹ１−Ｙ２方向に相互に引き寄せられ、固定金具３６がソケット１４およびレバー３２に確実に固定される。
ソケット１４およびレバー３２に拘束された固定金具３６のばね力により、固定金具３６に押圧されてヒートシンク１８が半導体装置１６に密接し、ヒートシンク１８、半導体装置１６およびソケット１４が一体的に固定される。
ピン４ａの先端部がコンタクト５に係止される。
コネクタ４０が電源コネクタ１１に接続される。
これにより、実装基板１０が得られる。したがって、上記の▲１▼、▲２▼の作用で説明した爪３３はレバー３２を回動するときにヒートシンク１８を半導体装置１６に押圧する押圧機構を構成する要素とされ、固定金具３６と協働する。
以上説明した第１実施例の実装基板１０およびその実装方法によれば、ヒートシンク１８に設けられたばね状の係止部材３６の一端をソケット１４に係止するとともに、他端をレバー３２に係止した後、レバー３２を回動してソケット１４に係止する操作によって装置を一体化するため、従来のピン係止工程、ヒートシンク戴置工程およびヒートシンク固定工程が簡略化され、かつ、装置全体の最終的な固定を回動部材の回動操作によってワンタッチで行うことができ、操作が簡易である。したがって、組立て作業能率が向上する。また、組立て作業と逆の手順で行われる保守のための分解作業についても、回動部材の回動操作によってワンタッチで装置の固定状態を解除することができるため、組立て作業と同様の効果を奏する。
また、コネクタ接続操作を格別に行う必要がない。
また、従来例の装置をそのまま利用、改造して第１実施例の装置とすることができるため、装置部材を容易に調達することができ、かつ、装置改造費用が安価である。
（第２実施例）
図５を参照して、本発明の第２実施例の取付け具としてのソケットを用いて取付けた実装基板について説明する。
実装基板５０は、基板５２に固着されるソケット（取付け具）５４と、ソケット５４に実装される半導体装置５６と、半導体装置５６に戴置されるヒートシンク５８とを有する。ヒートシンク５８にはファン６０が設けられている。なお、ヒートシンク５８はファン６０を有しない構成とすることもできる。また、基板５２には、ソケット５４に近接して電源コネクタ５３が実装され、さらに図示しない他の電子部品が実装される（図１参照）。
ソケット５４は、薄板直方体状、言いかえれば、略枠体状の形状を有する２枚の部材（基部）６４、６６で構成され、後述するレバー（回動部材）７２を回動することによって部材６４が部材６６上を摺動する構造とされている。
ソケット５４の部材６６の図５中Ｘ２方向一側部６６ａに爪６８が形成されている。
また、部材６４の逆Ｌ字状立ち上がり部７０に覆われた部材６６のＸ１方向一側部６６ｂに立設した立設部（図示せず。）の端部には枠体状に形成された当接部７１を有するレバー（回動部材）７２が設けられている。このレバー７２は、例えば、両側部の下端部にそれぞれ内向きに対応して図示しない突起が形成され、突起が立設部の両端に形成した図示しない孔部に係合して、図５中矢印Ｒ１方向に回動可能に取り付けられている。レバー７２が回動することにより、例えば、クランク機構等の適宜の手段によって、部材６４がＸ２方向に押圧される構造とされている。レバー７２は、一側部に開口を有する係止部７２ａが図５中矢印Ｗ方向に回動可能に設けられている。
なお、ソケット５４の部材６４、６６には、連通して端子係止孔２−１ｃ、２−２ｃが形成されている。
半導体装置５６は、ＰＧＡタイプであり、図５中Ｚ２方向に、電源用あるいは信号用の多数のピン４ａが垂下している。
ファン６０が設けられたヒートシンク５８は、図５中Ｙ１−Ｙ２方向に長い多数のフィン５ａが立設される。
ヒートシンク５８は、Ｙ１−Ｙ２方向両側に突設部７４、７６が形成され、突設部７４、７６には、それぞれ、上方向（Ｚ１方向）に凸となる板ばね（ばね状の当接部材）７８、７９（板ばね７９は図示せず。）が固着されている。また、突設部７４の端部に形成された溝部７５にファン６０の電源接続用のコネクタ８０が固着され、コネクタ８０と図示しないファン６０駆動用のモータとの間が配線８２によって接続されている。この場合、コネクタ８０をヒートシンク５８に直接固着する構成としてもよい。
上記のように構成される第２実施例の実装基板５０の実装方法、すなわち、ソケット１４を用いた取付け方法について、図６Ａ乃至図６Ｃを参照して説明する。
まず、ソケット５４が実装された基板５２を準備する。そして、図６Ａに示すように、ソケット５４の端子係止孔２−１ｃ、２−２ｃに半導体装置５６のピン４ａを挿入した状態で（図５参照）、半導体装置５６をソケット５４に戴置する（半導体装置戴置工程）。なお、この段階では、ピン４ａはコンタクト５（図１参照）と係止状態にはない。
ついで、図６Ｂに示すように、コネクタ８０を電源コネクタ５３に接続しながら、ヒートシンク５８を半導体装置５６に戴置する（ヒートシンク戴置工程）。
ついで、図６Ｃに示すように、板ばね７８、７９の撓みによって生じるばね力に抗する力を加えながらレバー７２をＸ２方向の水平位置まで１８０度回動して、レバー７２の両側が突設部７４、７６に当接する位置まで完全に倒し、さらに、レバー７２の係止部７２ａを内向きに回動して、ソケット５４の爪６８に係止する（ヒートシンク固定工程）。このとき、以下の作用が生じる。
レバー７２係止状態において、板ばね７８、７９に上方（Ｚ１方向）に付勢する復元力が作用して、レバー７２の係止部７２ａには上方（図６Ｃ中Ｚ１方向）に向けた力が付与されるため、係止部７２ａは爪６８に強固に係止される。
レバー７２の当接部７１に拘束された板ばね７８、７９の反力により、ヒートシンク５８および半導体装置５６はソケット５４に確実に固定される。
▲３▼ピン４ａの先端部がコンタクト５に係止される。
▲４▼コネクタ８０が電源コネクタ５３に接続される。
これにより、実装基板５０が得られる。したがって、上記の▲２▼の作用で説明したレバー７２の当接部７１はレバー３２を回動するときにヒートシンク１８を半導体装置１６に押圧する押圧機構を構成する要素とされ、突設部７４、７６と協働する。
以上説明した第２実施例の実装基板５０およびその実装方法によれば、実装基板組立て時（実装時）において、ヒートシンクを半導体装置に戴置した状態で、回動部材を回動してソケットに係止することにより装置を一体化することができるため、従来の従来のピン係止工程、ヒートシンク戴置工程および係止・固定工程が簡略化され、かつ、装置全体の最終的な固定を回動部材の回動操作によってワンタッチで行うことができ、操作が簡易である。したがって、組立て作業能率が向上する。また、組立て作業と逆の手順で行われる保守のための分解作業についても、回動部材の回動操作によってワンタッチで装置の固定状態を解除することができるため、組立て作業と同様の効果を奏する。
また、コネクタ接続操作を格別に行う必要がない。
また、係止はレバー操作の１回のみで行われるため、実装基板組立て作業が第１の実施例よりもさらに容易である。
【図面の簡単な説明】
図１は従来の実装基板の組立て分解斜視図である。
図２は図１の実装基板の組立て状態を示す斜視図である。
図３は本発明の第１実施例のソケットを用いて取付けた実装基板の組立て分解斜視図である。
図４Ａ乃至図４Ｃは図３の実装基板の組立て手順を説明するためのものであり、図４Ａは、ソケットに半導体装置を戴置した状態を示す図であり、図４Ｂはレバーを回動する途中でヒートシンクをソケットおよびレバーに係止した状態を示す図であり、図４Ｃはレバーをソケットに係止した状態を示す図である。
図５は本発明の第２実施例のソケットを用いて取付けた実装基板の組立て分解斜視図である。
図６Ａ乃至図６Ｃは図５の実装基板の組立て手順を説明するためのものであり、図６Ａは、ソケットに半導体装置を戴置した状態を示す図であり、図６Ｂはヒートシンクを半導体装置に戴置した状態を示す図であり、図６Ｃはレバーをソケットに係止した状態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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