(57)【要約】      （修正有）【課題】付勢力を維持しつつ、コイルバネとワッシャと締結用ネジ部材を、決められた場所に的確にセットする。【解決手段】外表面が円柱状の雌ネジ部材２、底部にネジ部材挿通孔を有するホルダー座金５、コイルバネ４、及び座金組み込みボルト３とにより構成されるコイルバネセット１であり、ホルダー座金は、底部から上方に立設される複数の板バネホルダーを付帯し、コイルバネはホルダー座金の底部と、複数の板バネホルダーに囲繞される空間に、雌ネジ部材を内嵌しつつ嵌め込まれており、また複数の板バネホルダーは、座金組み込みボルトを内嵌する間隔で設けられ、その上端側内周面には中心方向に突出するツメ２２１が設けられることで、座金組み込みボルトの上方移動が規制されている。【選択図】図１
2016142374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面が円柱状である雌ネジ部材、底部に該ネジ部材を挿通する孔を有するホルダー座金、コイルバネ、及び座金組み込みボルトとにより構成されるコイルバネセットであり、該ホルダー座金は、底部から上方に立設される複数の板バネホルダーを付帯するものであって、該コイルバネは該ホルダー座金の該底部と該複数の板バネホルダーに囲繞される空間に、該雌ネジ部材を内嵌しつつ嵌め込まれており、また該複数の板バネホルダーは該座金組み込みボルトを内嵌する間隔で設けられているもののその上端側内周面には中心方向に突出するツメが設けられることで、該座金組み込みボルトの上方移動が規制されているものであることを特徴とするコイルバネセット。
【請求項２】
該雌ネジ部材は、該コイルバネセットの設置体側に予め固設されるものである請求項１記載のコイルバネセット。
【請求項３】
該コイルバネセット設置体はプリント配線板であり、このプリント配線板上に固定された半導体パッケージにヒートシンクを取設する場合に使用されるものである請求項２に記載のコイルバネセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリント配線板上に実装した半導体パッケージにヒートシンクを取り付ける場合等において用いて好適なコイルバネセットの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板上に実装した半導体パッケージの多くは稼動時発熱し、そのままでは誤動作・破損が生じる恐れがある。そこで、発生した熱を放散させるように該半導体パッケージに密着被覆させるものがヒートシンクであり、半導体パッケージ冷却機構としては最も典型的な構造である。
【０００３】
ヒートシンク自体は、半導体パッケージが発する熱を集め、これを放熱するものであるので、吸熱しやすいよう密着性の高い平滑部を有すると共に、放熱性の高いフィン部とを有するという構成であり、材質としては主に金属が採用される。
【０００４】
即ちシートシンクは、半導体パッケージの上側表面をほぼ全て覆うものであるため投影面積は大きいし、放熱効率を大きくすべく表面積を大きくする傾向があるため、必然的に大きな容積を持つ部材となっている。
【０００５】
一方、半導体（例えばＬＳＩ）をリペアする（ＬＳＩ自体の交換が一般的であるが、その他にも例えば電気的接続の不良修復等もある）場合、まずこのヒートシンクを取り外す必要がある。これが実際にはなかなか面倒であり、作業を困難なものとする要因となる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２８５１２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば特許文献１（特開２０１１−２２８５１２公報）はその一つであり一例として、基板上に固定された台座に、ヒートシンクを嵌め込み、突出する台座（これは雌ネジ部を有する）にコイルバネを被せ、このコイルバネ上に、スペーサとワッシャを乗せた後、雄ネジにて螺着してゆくことで、ヒートシンクを取り付ける例が開示されている。
【０００８】
このように、付勢力を維持しつつある部材をある部材に固定するという場合、少なくともコイルバネと座金（ワッシャ）と締結用ネジ部材の３つが不可欠である。ところが、これら３つの部材は締結用ネジ部材を係止対象（上記例で言えば「基板」）に固定されて初めて一体化されるもので、それまではバラバラな部品である。
【０００９】
このようにバラバラな部品を、決められた場所に的確にセットしてゆくのは案外面倒な作業であり、部品を落としたり締め込み直前にバネを飛ばしたりすることも多かった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明者らは上記諸点に鑑み鋭意研究の結果、遂に本発明を成したものでありその特徴とするところは、外表面が円柱状である雌ネジ部材、底部に該ネジ部材を挿通する孔を有するホルダー座金、コイルバネ、及び座金組み込みボルトとにより構成されるコイルバネセットであり、該ホルダー座金は、底部から上方に立設される複数の板バネホルダーを付帯するものであって、該コイルバネは該ホルダー座金の該底部と該複数の板バネホルダーに囲繞される空間に、該雌ネジ部材を内嵌しつつ嵌め込まれており、また該複数の板バネホルダーは該座金組み込みボルトを内嵌する間隔で設けられているもののその上端側内周面には中心方向に突出するツメが設けられることで、該座金組み込みボルトの上方移動が規制されている点にある。
【００１１】
即ち本発明は、付勢力を維持しつつある部材をある部材に固定するという場合に不可欠となる、コイルバネと座金と締結用ネジ部材をバラバラにならないように一まとめにしたものである。
【００１２】
具体的には、座金の周囲から複数の板バネ（この板バネを「板バネホルダー」と呼ぶ）を立設させることで、座金と板バネとで擬似容器を形成させ、この擬似容器内にコイルバネを格納し、座金組み込みボルトをこの擬似容器の擬似蓋とするものであると言い換えることができる。座金と板バネを併せた部材がホルダー座金であるので、擬似容器とホルダー座金とは同部材であると言っても良い。
擬似容器・擬似蓋という観点で各部材を述べてゆくと、擬似容器の底は座金が担当しておりこの座金には孔が設けられている。この孔には、雌ネジ部材が嵌り込む。
【００１３】
また擬似容器の周壁は、複数の板バネホルダーによって形成されていると言える。板バネホルダーは座金周縁から上方に立ち上がっている部材であって、内部にコイルバネを包み込むという働きがある。勿論、コイルバネの伸縮を阻害することがないよう遊嵌され、且つ、底部の穴からコイルバネが抜落することもないように設計されている。
【００１４】
但しそれだけであるとコイルバネは、この擬似容器の上部開口から抜け落ちる可能性がある。そこで本発明においては、コイルバネの上部に配置され雌ネジ部材と螺合することになるネジ部材を、擬似蓋とすることによって不用意にコイルバネが抜落しないように構成されている。即ち、まずこのネジ部材として、座金組み込みボルトを用いた。座金組み込みボルトとは、座金が予め組み込まれたボルトのことで、ボルト頭の直下に、抜落しない構造で座金が設けられている。なお、抜落しない構造、の概念には、ボルト頭の直下部分に外側に張り出す鍔構造を一体的に設けた構造も含むものとする。またこの座金部周縁は、ボルト頭よりも広いものでなければならないとする。
【００１５】
そして、複数の板バネホルダーの上端側には、内向きに突出する「ツメ」が設けられている。上記した座金組み込みボルトは、その座金部が形成する鍔部分が板バネホルダーのツメによって閉じ込められる形で擬似容器内に留まることになる。但し、ツメを有する板バネホルダー自体は可撓性を備えているので、外力を加えて座金組み込みボルトを引き抜けば、板バネホルダーは変形して外側に広がり、ツメを越えることができ、外せる。擬似容器内にボルトを嵌め込むときも同様である。なお、ツメの成形は、プラスチック素材の場合には先端近傍に内向きに凸部が形成されるよう一体成形するのが一般的である。金属素材の場合には、曲げ加工によって成形するのが好ましい。曲げ加工は、板バネホルダーの先端を内側にヘミング曲げ加工（１８０度折曲加工）するのが一般的である。曲げられた部分の肉厚が２倍となり、これによって段差が形成されツメとして機能する。
【００１６】
このようにホルダー座金は、座金と板バネホルダーとを組み合わせた構造体であって、本発明において最も特徴的な部材である。ホルダー座金の材質については特に限定するものではなく、金属やプラスチックいずれでも良いし、また、一体品に限るものではなく、例えば座金と板バネホルダーを別体で形成して固着した構造であっても良く、状況に応じて適宜設計・採用すれば良い。その際の留意点として、板バネホルダーは、ボルトの組み込み・取り外し時に変形するわけであるので、弾性変形の限界内で組み込み・取り外しがなされるような材質・構造でなければならないことが挙げられる。従って、そのような要求と、変形に要する力が強すぎるとボルトが組み込みにくくなるのでできれば小さな力で組み込み・取り外しができたほうが良いという要求とのバランスを勘案して設計されるべきである。
【００１７】
なお、コイルバネが擬似容器から抜落することを規制するのは座金組み込みボルトであるので、板バネホルダーのツメが、コイルバネ単体を擬似容器からの抜落を規制するように機能する必然性はない。これは、コイルバネの組み込み・取り外しの際にツメがコイルバネの周面を押圧しないように設計できるということを意味するので、作業性が良くなるし、コイルバネ及びツメの損傷を回避することができるという効果も奏する。
【００１８】
座金組み込みボルトは、雌ネジ部材と螺合する。本発明に係るコイルバネセットの使用方法は、この螺合を完成させるだけである。螺合は、正確に述べればコイルバネの内部空間でなされる。
即ち、付勢物（例えばヒートシンク）と、その上にあるホルダー座金の座金部分に設けられている孔とを下方から貫通した後コイルバネの内部空間に達した雌ネジ部材は、コイルバネの上端にその頭部分を載せその雄ネジ部分がコイルバネの内部空間に在る座金組み込みボルトと、先ずは対向することになる。この時、両者が離反していても接触していても良い。
次に、両者が離反しているのならば、ドライバー等を用いて座金組み込みボルトを雌ネジ部材側に押圧し、接触した段階で螺着させてゆく。最初から接触しているのであれば直ちに両者を螺着させる。螺着作業は、少なくともその最後の段階ではコイルバネを圧縮させながらの作業となる。そしてこれで作業は完了する。
雌ネジ部材は、付勢物（例えばヒートシンク）によって付勢しようとする被付勢物（例えば半導体パッケージ）を固定している基板（例えばプリント配線板）に予め固定されている必要がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るコイルバネセットは、外表面が円柱状である雌ネジ部材、底部に該ネジ部材を挿通する孔を有するホルダー座金、コイルバネ、及び座金組み込みボルトとにより構成されるコイルバネセットであり、該ホルダー座金は、底部から上方に立設される複数の板バネホルダーを付帯するものであって、該コイルバネは該ホルダー座金の該底部と該複数の板バネホルダーに囲繞される空間に、該雌ネジ部材を内嵌しつつ嵌め込まれており、また該複数の板バネホルダーは該座金組み込みボルトを内嵌する間隔で設けられているもののその上端側内周面には中心方向に突出するツメが設けられることで、該座金組み込みボルトの上方移動が規制されていることを特徴とするものであり、以下述べる如き効果を有する極めて高度な発明である。
【００２０】
（１）  ホルダー座金内に、コイルバネと座金が一体化されたボルトが容易には抜落しない形で格納されているので、部品を落とす心配がないし、保管や移送が容易である。
（２）  ホルダー座金が作る空間は、コイルバネの圧縮方向とボルトの押圧方向を規制することとなるので、バネ力に抗してボルトを雌ネジ部材側方向に正しく押圧してやるという作業が容易になる。
（３）  本発明コイルバネセットの使用状態において、バネの復元力を付勢物に伝える機能に、コイルバネと座金とが容易に抜落することがないようにするための機構部分、例えばツメは、全く干渉しない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るコイルバネセットの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、図１で示した本発明に係るコイルバネセットの使用状態の一例を示すいずれも概略正面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、ヒートシンクを設置する様子をそれぞれ示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
図１及び図２は、本発明に係るコイルバネセット１（以下本発明セット１という）の一例を示すものである。図より明らかなように本発明セット１は、複数の部材を組み合わせたものである。図１では、下側の雌ネジ部材２を切り離して描出しているが、上側にある座金組み込みボルト３と螺合させることによって合体させることができる。
【００２３】
図１に見える上側の部材は、図２の分解斜視図から明らかなように、座金組み込みボルト３とコイルバネ４、及びホルダー座金５とが組み合わされたものである。
【００２４】
本発明において最も特徴的な構造をしているのがホルダー座金５であってこれは、底部を構成する座金部５１と、この座金部５１の周縁から上方に立設する三枚の板バネホルダー５２によって構成される金属製部材である。
【００２５】
座金部５１は、コイルバネ４を支持するものであり、また、雌ネジ部材２の外筒２１を通過させるための孔５１１を有する。また三枚の板バネホルダー５２は、コイルバネ４を取り囲んで保持するものであるが、コイルバネ４の外表面に接触してその伸縮運動を阻害することがないように設計されている。
【００２６】
板バネホルダー５２は、本例では三枚配しているが本発明自体はこの枚数に限定されるものではない。但し本発明者が試作実験した範囲では、一枚では不可能であり、二枚ではコイルバネ４の保持を十分確保した上で板バネとしても機能するよう一応はできたものの作業性を損なうものとなり好適ではなかった。一方、設置枚数を多くする点については、製作コストがかかるだけで機能上何らメリットはない（デザイン上の要求については考慮しない場合）。従って、通常は三枚、多くても五枚というのが実用的な設置枚数かと思われる。
【００２７】
座金組み込みボルト３は、ボルト頭部３１、座金部３２、ネジ部３３とにより形成されたものであり、ボルト頭部３１の外径よりも座金部３２の外径のほうが大きく形成され、鍔状部分（放射方向に延出する凸条）が形成される形状となっている。
【００２８】
座金組み込みボルト３は、三枚の板バネホルダー５２が形成する空間をガタツキなく上下動する形状・大きさに設計されている。但し、この空間から座金組み込みボルト３が容易に抜け落ちてしまうようなことがないように、三枚の板バネホルダー５２の上端近くにツメ５２１が設けられている。このツメ５２１は、ヘミング曲げ加工し上端を肉厚とすることによる段差構造によって形成されている。本例では、座金組み込みボルト３が金属製であることもあって曲げ加工を施してツメ５２１を形成させたが、プラスチックを材質とする場合には、内側に突出する凸条を一体成形によって設けることになる（図示せず）。座金組み込みボルト３を上記空間内に向かってある程度以上の力で押し込むとその座金部３２の周縁がこの肉厚部分を通過する間は板バネホルダー５２を外側に広げ、段差を越えたところで外側への広がりが元に戻り、その段階以降は座金組み込みボルト３の上方への移動は規制されることになる。
【００２９】
本発明セット１は、以上のような構造のものである。
その使用方法の一例として、プリント配線板Ａ上に固定された半導体パッケージＢに、付勢力を保って着脱容易にヒートシンクＣを被覆・設置する状況を、図３（ａ）（ｂ）にて示す。即ち本発明セット１の設置体は、本例の場合プリント配線板Ａである。
ヒートシンクＣ設置に際して、予め、本発明セット１のうち雌ネジ部材２をプリント配線板Ａに固定しておく必要がある。本例の雌ネジ部材２は、外筒２１、回転止め付き座金２２、留めボルト２３から構成されており、プリント配線板Ａに穿設された孔を挟んで、上方に外筒２１、回転止め付き座金２２が、下方に留めボルト２３が配置されている。回転止め付き座金２２は、周縁から下方に延出したツメ２２１がプリント配線板Ａの孔を貫くことによって回転しないようになった座金である。
【００３０】
雌ネジ部材２以外の本発明セット１は、同図（ａ）のような外観を呈するものであり、複数の部品が組み合わされているにもかかわらず、容易に抜落することはない。従って作業者は一つの部品を扱うようにして雌ネジ部材２以外の本発明セット１を操作することができる。
【００３１】
ヒートシンクＣ自体は、水平部Ｃ１とフィンＣ２とにより構成されており、水平部Ｃ１が集熱を、フィンＣ２が放熱をつかさどり、半導体パッケージＢの発する熱を外部に放出するものである。そして、ヒートシンクＣの取り付けは、雌ねじ部材２の外筒２１をヒートシンクＣの水平部Ｃ１に穿設された孔Ｃ１１に嵌め込むことから開始する。
次に本発明セット１（雌ネジ部材２以外）を、雌ねじ部材２の外筒２１に嵌め込む。この状態で本例の場合、ホルダー座金５の下面は、ヒートシンクＣの上面に達しておらずわずかな距離だけ離反するよう設計されている。つまり、ホルダー座金５の下面は、ヒートシンクＣの上面に達するよりも早く、座金組み込みボルト３のネジ部３３下端が雌ねじ部材２の外筒２１上端に接触するからである。
【００３２】
そして最後に座金組み込みボルト３と雌ねじ部材２を螺合させる[同図（ｂ）]。螺合によってヒートシンクＣはプリント配線板Ａに固定されることになるが、この時座金組み込みボルト３は下方に移動することとなるため、コイルバネ４は圧縮される。従ってその復元力によってヒートシンクＣは半導体パッケージＢへ付勢され続けることになる。
【００３３】
図４（ａ）（ｂ）は、いずれもプリント配線板Ａ上に半導体パッケージＢと雌ねじ部材２が固定されているところに、本発明セット１（雌ネジ部材２以外）を用いてヒートシンクＣを固定しようとしている状態を示すものであり、ヒートシンクＣの水平部Ｃ１に穿設される孔Ｃ１１の設け方を二例示している。
同図（ａ）は、ヒートシンクＣの水平部Ｃ１の外側に延出部を設けそこに孔Ｃ１１を形成した例を、同図（ｂ）は、矩形状水平部Ｃ１内部に孔Ｃ１１を形成した例を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１      本発明に係るコイルバネセット
２      雌ネジ部材
２１    外筒
２２    回転止め付き座金
２２１  ツメ
２３    留めボルト
３      座金組み込みボルト
３１    ボルト頭部
３２    座金部
３３    ネジ部
４      コイルバネ
５      ホルダー座金
５１    座金部
５１１  孔
５２    板バネホルダー
５２１  ツメ
Ａ      プリント配線板
Ｂ      半導体パッケージ
Ｃ      ヒートシンク
Ｃ１    水平部
Ｃ１１  孔
Ｃ２    フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016142374.tif 000006