(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体パッケージにバネ付勢されているという形でヒートシンクをセットでき、しかも、ヒートシンクを簡単に取り外すことができるというヒートシンクのクリップ構造を提供する。【解決手段】プリント配線板上に配置された半導体パッケージの周縁に固定されるサポート部材５と、サポート部材複数個にて挟持されるヒートシンク４と、サポート部材複数個にてヒートシンクを挟持した状態で、サポート部材の先端側に設けられた板バネ部材係止部とヒートシンク上面との間隙に圧縮状態で嵌め込まれる板バネ部材６と、により構成される機構である。サポート部材はプリント配線板２に対して垂直に伸びる垂直板部分を有しており、また、板バネ部材は、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものであって、透孔にはサポート部材の板バネ部材係止部と垂直板部分が挿通されている。【選択図】図１
2016136550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板上に配置された半導体パッケージの周縁に固定されるサポート部材と、該サポート部材複数個にて挟持されるヒートシンクと、該サポート部材複数個にて該ヒートシンクを挟持した状態で、該サポート部材の先端側に設けられた板バネ部材係止部と該ヒートシンク上面との間隙に圧縮状態で嵌め込まれる板バネ部材と、により構成される機構であって、該サポート部材は該プリント配線板に対して垂直に伸びる垂直板部分を有しており、また、該板バネ部材は、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものであって、該透孔には該サポート部材の板バネ部材係止部と垂直板部分が挿通されているものであることを特徴とするヒートシンクのクリップ機構。
【請求項２】
該ヒートシンクは、該板バネ部材の少なくとも垂直板部分を嵌め込む孔若しくは切欠を備えたものである請求項１記載のヒートシンクのクリップ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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クリップ機構に係り、密着効果を損なうことなくその取り外しを簡便なものとする構造に関する。
【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】
即ちヒートシンクは、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。
そこで、ヒートシンクの取り外しを簡単にするために幾つかの方策が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０６４８８５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２０１２−０６４８８５公報）はその一つであり、発熱性電子部品の外側に可撓性のある短冊状金属板を対向して設置し、この間隙にヒートシンクを嵌め込むというものである。この短冊状金属板はその先端寄りの一部に凸部を有しており、上方からヒートシンクを嵌め込むと、この凸部を通過させる際に、金属板の可撓性によって広がり復元力によって戻るという動きを示す。これによってヒートシンクを発熱性電子部品上に効率よく設置しようとするものである。
【０００８】
この装置の場合には、確かにヒートシンクを簡単に取り外すことができる。しかし、発熱性電子部品への密着性が確実に保持されているのかというと、甚だ心許ない。
【０００９】
理由は、特許文献１の構造の場合、ヒートシンクを発熱性電子部品側に押圧し続ける（付勢する）能力が欠如しているからである。
付勢力を付与するための工夫についても提案されているが、当該ヒートシンクがプリント配線板上に占める容積に関しては制限を受けていることが多いので、付勢力獲得のためにコイルスプリング一つ設けるだけの余分な容積が許容されないことすらある。
よって、ヒートシンクの取り外し作業を簡単にするために、特許文献１のように付勢力付与部材を省略して冷却能力の維持についての信頼性を犠牲にするか、コイルスプリング等の部材を取設し、取り外しが面倒になってしまうことに目をつぶるかの二者択一となっているのが現状であった。
【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、
プリント配線板上に配置された半導体パッケージの周縁に固定されるサポート部材と、
該サポート部材複数個にて挟持されるヒートシンクと、
該サポート部材複数個にて該ヒートシンクを挟持した状態で、該サポート部材の先端側に設けられた板バネ部材係止部と該ヒートシンク上面との間隙に圧縮状態で嵌め込まれる板バネ部材と、
により構成される機構であって、該サポート部材は該プリント配線板に対して垂直に伸びる垂直板部分を有しており、また、該板バネ部材は、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものであって、該透孔には該サポート部材の板バネ部材係止部と垂直板部分が挿通されている点にある。
【００１１】
即ち本発明は、プリント配線板に固定されたサポート部材複数個で挟持する形でヒートシンクを保持し、これらとは別体のバネ部材を該サポート部材とヒートシンク上面の間に嵌め込むことでヒートシンクを半導体パッケージ側に付勢するものであって、ここで用いるバネ部材を、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなる板バネとすることで、ヒートシンクの着脱を容易にしたことを特徴としたものであると言える。
【００１２】
なお本明細書中でヒートシンクは、プリント配線板上に配置された発熱部材である半導体パッケージに密着固定し、集熱及び放熱をつかさどるものであるとし、他の用途に供されるヒートシンクについては除外する。
ヒートシンク構造は、半導体パッケージの接する水平板部分と、その上に立設されるフィン状垂直部分とにより構成される金属部材である。
【００１３】
サポート部材は、半導体パッケージの周縁に配置される金属製若しくは高強度プラスチック製、或いはこれらの複合体から成る部材であり、１つの半導体パッケージを複数個（２個以上）で取り囲むものであって、プリント配線板に対して垂直に伸びる垂直板部分を有している。半導体パッケージを覆うヒートシンクは、この複数個のサポート部材の垂直板部分で挟持固定されることとなる。
挟持固定をより確実なものとするために、ヒートシンクの垂直板部分に切り欠き又は透孔を設け、サポート部材の垂直板部分がそこに嵌り込むようにしても良い。
【００１４】
またサポート部材の先端側には、次項で述べる板バネ部材の上端側を係止するための「板バネ部材係止部」が設けられている。
【００１５】
板バネ部材は、サポート部材にヒートシンクをセットした後、圧縮状態で嵌め込むことによって、そのバネ復元力を以てヒートシンクを半導体パッケージ側に付勢してやる、という機能を有する部材である。
この板バネ部材を圧縮状態で嵌め込むことができるということは、縮めてやれば取り外すこともできるということである。そのため板バネ部材は、指先で押してやれば縮めることができる程度のバネ力しか有していないものである。
またヒートシンクは、この板バネ部材を取り外した後は、簡単に取り外せる。
【００１６】
更に板バネ部材は、本発明クリップ機構の設置容積を最小限のものとするために、サポート部材の垂直板部分を内包する構造となっている。
即ち、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものであって、該透孔には該サポート部材の板バネ部材係止部と垂直板部分が挿通されている。単に短冊状平板をジャバラ折りして板バネとした構造では、サポート部材の垂直板部分はこの板バネの投影面積内に収めることはできず、無駄な容積が必要となる。
本発明に採用される板バネ部材は、短冊状平板の内部を予め切り欠いて透孔を形成し、これをジャバラ状に折曲して板バネ部材とするものであるため、該透孔も折曲されることになる。その際、折曲された透孔部分が鉛直方向に連通する空間を形成し、サポート部材の垂直板部分を内包可能とする。且つ、板バネ部材が圧縮されても元の状態に戻っても該内包状態が維持される。
【００１７】
またこの透孔には、既述したサポート部材の板バネ部材係止部を係止させてやるための係合部分が設けられている。係合部分の構造に関しては特に限定するものではなく、状況に応じて種々の構造が考えられる。
【００１８】
板バネ部材がセットされている状態では、自身のバネ復元力によって、上端側はサポート部材の板バネ部材係止部を上方に押圧する方向に、下端はヒートシンクを下方（即ち半導体パッケージ側）に押圧する方向に付勢されている。そして、この状態では板バネ部材を取り外せない、或いは外力（落下による衝撃等）で外れてしまうことがないように、板バネ部材の透孔の下端側にサポート部材の垂直板部分を挿通してからセットするのが好ましい。
その場合には、板バネ部材は鉛直上方に引き上げない限り取り外せない。板バネ部材の鉛直上方への引き上げは、その上端側がサポート部材の板バネ部材係止部に係止されているため、係止解除を行なう必要がある。板バネ部材上端側とサポート部材の板バネ部材係止部の係止構造の詳細については限定しないが、板バネ部材を押し縮めその高さを小さくすることで係止状態が解除されるという構造とすれば利便性が高く好適である。板バネ部材を構成するジャバラ構造の上端側を例えば水平舌片とし、押し縮め作業の際のレバーとすれば作業性が高まり更に好適なものとなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るヒートシンクのクリップ機構は、プリント配線板上に配置された半導体パッケージの周縁に固定されるサポート部材と、該サポート部材複数個にて挟持されるヒートシンクと、該サポート部材複数個にて該ヒートシンクを挟持した状態で、該サポート部材の先端側に設けられた板バネ部材係止部と該ヒートシンク上面との間隙に圧縮状態で嵌め込まれる板バネ部材と、により構成される機構であって、該サポート部材は該プリント配線板に対して垂直に伸びる垂直板部分を有しており、また、該板バネ部材は、短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものであって、該透孔には該サポート部材の板バネ部材係止部と垂直板部分が挿通されているものであり、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）  プリント配線板上に実装した半導体パッケージ周縁に設けられている複数のサポート部材の間にヒートシンクを嵌め込み、次いで、サポート部材上端側にある係止部とヒートシンクの間に板バネ部材を嵌め込むだけであるので取り付けが容易である。
（２）  この板バネ部材を押し縮めてサポート部材上端側にある係止部との係合を解除するだけで、簡単に板バネ部材もヒートシンクも取り外すことができる。
（３）  ヒートシンクを挟持するサポート部材の垂直板部分は、板バネ部材に内包されており、必要容積を最小限のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るヒートシンクのクリップ機構の一例を示す概略斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、図１で示したサポート部材の構造を明らかにするためこれを２方向から見た状態を示す概略斜視図である。
【図３】図１で示したヒートシンクの構造を明らかにするための概略斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、図１で示した板バネ部材の構造を明らかにするためこれを２方向から見た状態を示す概略斜視図である。
【図５】サポート部材に板バネ部材を嵌め込んでいる状態の一例を示す概略斜視図である。
【図６】ヒートシンクの構造についての他の例を示す概略斜視図である。
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、プリント配線板上に実装した半導体パッケージ周縁に複数のサポート部材が固定されている状態から、ヒートシンクを嵌め込み、板バネ部材を嵌め込むまでの様子を概略的且つ経時的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明に係るヒートシンクのクリップ機構１（以下「本発明クリップ機構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クリップ機構１は、プリント配線板２上に固定された半導体パッケージ３の上にヒートシンク４を、押圧力を保持しながら着脱容易に固定してやるための機構であって、サポート部材５と、板バネ部材６とにより構成されるものである。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）は、本例のサポート部材５の構造を明らかにするものであり、２方向から見た状態を示す斜視図である。
本例のサポート部材５は、プリント配線板２への固定手段であるネジ孔５１１を中央に備えた底部５１と、ヒートシンク４を挟持すると共に板バネ部材６の一端を係止する垂直板部５２とを有している。底部５１のネジ孔５１１に螺合するボルト５３は、プリント配線板２の裏側からセットされる。また、ボルト固定のみではサポート部材５が該ボルトを軸に回動してしまう可能性があるので、これを防止するためにツメ５１２が設けられ、これがプリント配線板２に設けた孔に嵌り、回転止めとして機能する。なお、底部５１の構造については、図示したものに限らず種々採用し得る。
平板状部５２は、プリント配線板２に対して垂直上方に突出する部材であり、短冊状の金属板の上側近傍位置に一対の切欠５２１を設けることにより、幅狭部分（頚状部分）５２２と、その上にハンマーヘッド部５２３が形成されている。更に本例ではこの幅狭部分の上下端で段曲げされ、上方に向かうにつれて外側に広がる傾斜面が形成されている。
【００２４】
図３は、図１で示したヒートシンク４の構造を明らかにするためのものである。ヒートシンク自体は、発熱体と接しその熱を集める板状部分と、この板状部分に集められた熱を放散させるためのフィン部分とにより構成されるのが普通であって、本発明においてもそうした構造、即ち集熱部である水平板部分４１と、放熱部であるフィン部分４２とにより成る。
更に本発明の場合ヒートシンク４は、自身をサポート部材５の垂直板部５２によって挟持させる際に嵌めこまれる部分を有している。本例の場合であればその孔４３の形状をＤ字形（矩形の一辺を半円状に膨出させたもの）とし、サポート部材５のネジ孔５１１を構成するスリーブ筒５１２の外周と垂直板部５２の内側表面とに合致させるという構造としている。従ってサポート部材５をこの孔４３に嵌め込むだけでヒートシンク４の前後左右方向への保持を確実なものとしている。
【００２５】
図４（ａ）（ｂ）は、本例の板バネ部材６の構造を明らかにするものであり、２方向から見た状態を示す斜視図である。短冊状平板の内部を適宜切り欠いて透孔６１を形成した状態でこれをジャバラ状に折曲してなるものである。
本例の板バネ部材６の場合この透孔６１形成によって一見、一対の細幅板材をところどころ連結しつつ並列させているように見える。
透孔６１の中、上端側透孔６１１は、Ｔ字状であって、「Ｔ」の縦棒に相当する部分が折曲されているという構造である。この形状・大きさは、「Ｔ」の縦棒部分の幅についてはサポート部材の幅狭部分５２２は通過し得るがハンマーヘッド部５２３は通過できず、「Ｔ」の横棒部分はハンマーヘッド部５２３が通過し得るものとなっており、この構造部分が板バネ部材係止部となる。
透孔６１の中、下端側透孔６１２は、サポート部材５の垂直板部５２がちょうど通過し得るだけの幅・長さのものであり、サポート部材５に板バネ部材６をセットする際には、サポート部材５にこの透孔６１２を嵌め込むことから作業が始まる。図５はその様子を図示したものである。本例の板バネ部材６の下端側最後の折曲によって、小さな立ち上がり部分が形成されているのは、この嵌め込み作業を容易にすると共に、ヒートシンク４表面に傷を付けないための工夫であるが、本発明に不可欠の構造ではない。
板バネ部材６をセットした段階で、ヒートシンク４と半導体パッケージとの密着性が向上するとともに、ヒートシンク４の上方向への移動阻止が確実なものとなる。
【００２６】
板バネ部材６の上端から最初の折曲稜までの押圧レバー部６２は、サポート部材５のハンマーヘッド部５２３を通過させる箇所を有するものであって、本部材の目的、即ちヒートシンク４の押圧保持、には寄与しない部分である。この部分は、本発明クリップ機構１の最上部に位置するものであって、自由端が外側に開くものであるので、押圧レバー部６２を指で押圧し板バネを縮めてやれば、板バネ部材６と板バネ部材係止部との係合を解除するという作業が非常に容易になる。またＴ字形をした上端側透孔６１１より更に上端側位置に円孔（図示はしているが採番はしていない）が穿設されているがこれは、指先で押圧する際の滑り止め、或いは、板バネ部材着脱用治具（図示せず）の連結孔として利用するために設けた構造である。
【００２７】
次に図６は、本発明クリップ機構１によってヒートシンク４の前後左右方向への保持を確実なものとするための構造についての他の例を示すものであり、既述した孔４３ではなく、切欠４４を設けここにサポート部材５の垂直板部５２を嵌め込む。そのため切欠４４の幅は、サポート部材５の垂直板部５２の幅に合っていることが望ましい。
本例の場合、本発明クリップ機構１のほとんどの部分がヒートシンク４の外側に位置することとなるので、既述した例（図３）に比べて容積を小さくするという点で不利であるが、ヒートシンク４内にクリップ機構が進出している場合、対応可能な半導体パッケージの大きさ・形状がそれによる制限を受けることとなるので、例えば矩形の半導体パッケージをその投影面積とさして変わらぬ面積のヒートシンクで覆う場合には、本例構造を採用するほか無い。
【００２８】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、プリント配線板２上に固定された半導体パッケージ３の周りに固定されたサポート部材５によって半導体パッケージ３上にヒートシンク４をセットし、更に板バネ部材６を嵌め込むことによって本発明クリップ機構１を完成させてゆく様子を経時的概略的に示すものである。逆の手順によって、ヒートシンク４の取り外しも極めて容易にできる構造である。
【符号の説明】
【００２９】
１      本発明に係るヒートシンクのクリップ機構
２      プリント配線板
３      半導体パッケージ
４      ヒートシンク
４１    水平板部分
４２    フィン部分
４３    孔
４４    切欠
５      サポート部材
５１    底部
５１１  ネジ孔
５１２  ツメ
５２    垂直板部
５２１  切欠
５２２  幅狭部分
５２３  ハンマーヘッド部
５３    ボルト
６      板バネ部材
６１    透孔
６１１  上端側透孔
６１２  下端側透孔
６２    押圧レバー部
【図１】
2016136550.tif 000003
【図２】
2016136550.tif 000004
【図３】
2016136550.tif 000005
【図４】
2016136550.tif 000006
【図５】
2016136550.tif 000007
【図６】
2016136550.tif 000008
【図７】
2016136550.tif 000009