(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の表面に実装された電子部品を冷却する冷却ユニットを前記電子部品に押し付けるように前記回路基板に対して取付けられる冷却ユニット取付具であって、
前記冷却ユニットの前記電子部品と接触する接触部分とは反対側に位置する外側部分の外周部と係合する係合構造と該係合構造が設けられる係合構造形成部とを備えた取付具本体と、
前記取付具本体に一体に設けられて前記取付具本体から延びる複数の脚部とを備え、
前記複数の脚部は、自由端部に前記回路基板に形成された複数の貫通孔に挿入されて前記回路基板の裏面側に突出し且つ前記複数の貫通孔の裏面側開口部を囲む前記回路基板の裏面部分と係合するフック部をそれぞれ有し、
前記取付具本体の前記係合構造形成部の形状は、前記複数の脚部の前記フック部が前記回路基板の前記裏面部分と係合した状態で撓んで、前記係合構造を介して前記冷却ユニットを前記電子部品に向かって押し付ける力を発生するように定められており、
前記冷却ユニット取付具の前記複数の脚部及び前記複数のフック部の形状は、前記複数の脚部に外力が加えられて前記複数の脚部が撓むことにより前記複数のフック部の前記複数の貫通孔への挿入及び前記複数のフック部の前記複数の貫通孔からの引き抜きが可能になり、前記複数のフック部を前記複数の貫通孔に挿入して前記複数の貫通孔から突出させた後に前記外力を除くことにより前記複数のフック部と前記回路基板の前記裏面部分とが係合するように定められており、
前記取付具本体は前記冷却ユニットの周囲を完全にまたは部分的に囲む４つの辺部を備えた枠形状を有しており、
前記冷却ユニットを間に挟んで対向する一対の前記辺部には、それぞれ前記冷却ユニットの前記外側部分の前記外周部と接触する少なくとも一つの接触片を含んで前記係合構造を構成する一対の係合部が設けられており、
１つの前記係合部に含まれる前記少なくとも一つの接触片は複数の接触片からなり、
前記複数の接触片のうち少なくとも一つの前記接触片は、前記冷却ユニットと接触した状態で前記冷却ユニットを前記電子部品に向かって押し付けることができる形状を有しており、
前記複数の接触片のうち残りの少なくとも一つの前記接触片は、前記冷却ユニットの側面と接触する形状を有しており、
前記複数の脚部は前記取付具本体を構成する４つの前記辺部のうち前記係合部が設けられる前記一対の辺部の両端にそれぞれ設けられていることを特徴とする冷却ユニット取付具。
【請求項２】
前記複数の脚部が設けられる前記一対の辺部とは異なる別の一対の辺部には、前記冷却ユニットの側面と当接して該別の一対の辺部が並ぶ方向への前記冷却ユニットの移動量を限定するストッパ手段が設けられている請求項１に記載の冷却ユニット取付具。
【請求項３】
回路基板の表面に設けられた複数の電極に電極部が半田付けで接続された電子部品を冷却する電子部品冷却装置であって、
裏面に前記電子部品の放熱部が接触し且つ表面に複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンク及び前記ヒートシンクの前記表面側に配置されて前記ヒートシンクに冷却用空気を供給する電動ファンから構成される冷却ユニットと、
前記ヒートシンクの前記裏面を前記電子部品の前記放熱部に押し付けるようにして前記冷却ユニットを前記電子部品を介して前記回路基板に対して取外し可能に取付ける冷却ユニット取付具とを具備し、
前記冷却ユニット取付具は、前記冷却ユニットのケーシングと係合する係合構造を備えた取付具本体と前記取付具本体を支持する複数の脚部とを備えて、可撓性を有する材料により一体に形成されており、
前記取付具本体は前記電動ファンの前記ケーシングとの間に間隔をあけて前記ケーシングの周囲を完全にまたは部分的に囲む環状形状を有しており、
前記取付具本体が備える前記係合構造は前記ケーシングを間に挟んで対向し且つそれぞれ前記ケーシングと接触する１以上の接触片から構成される一対の係合部からなり、
前記係合部を構成する前記１以上の接触片の少なくとも一つの接触片は、前記ケーシングと接触した状態で前記ケーシングを前記ヒートシンクに向かって押し付けることができる形状を有しており、
前記複数の脚部の自由端部には前記回路基板に形成された複数の貫通孔に挿入されて前記回路基板の裏面側に突出し且つ前記複数の貫通孔の前記裏面側開口部を囲む前記回路基板の裏面部分と係合するフック部がそれぞれ形成されており、
前記冷却ユニット取付具の前記脚部及び前記フック部の形状は、前記脚部に外力が加えられて前記脚部が撓むことにより前記フック部の前記貫通孔への挿入及び前記フック部の前記貫通孔からの引き抜きが可能になり、前記フック部を前記貫通孔に挿入して前記貫通孔から突出させた後に前記外力を除くことにより前記フック部と前記回路基板の前記裏面部分とが係合するように定められ、
前記冷却ユニット取付具の前記取付具本体の形状は、前記複数の脚部の前記フック部が前記回路基板の前記裏面部分と係合した状態で撓んで、前記係合構造を介して前記冷却ユニットを前記電子部品に向かって押し付ける力を発生するように定められており、
前記１以上の接触片は、前記ケーシングと接触した状態で前記ケーシングを前記ヒートシンクに向かって押し付けることができる形状を有する二つの接触片と該二つの接触片の間に位置して前記ケーシングの側面と接触する一つの接触片とからなることを特徴とする電子部品冷却装置。
【請求項４】
回路基板の表面に設けられた複数の電極に電極部が半田付けで接続された電子部品を冷却する電子部品冷却装置であって、
裏面に前記電子部品の放熱部が接触し且つ表面に複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンク及び前記ヒートシンクの前記表面側に配置されて前記ヒートシンクに冷却用空気を吹き付ける電動ファンから構成される冷却ユニットと、
前記ヒートシンクの前記裏面を前記電子部品の前記放熱部に押し付けるようにして前記冷却ユニットを前記電子部品を介して前記回路基板に対して取外し可能に取付ける冷却ユニット取付具とを具備し、
前記冷却ユニット取付具は、前記冷却ユニットの前記電動ファンのケーシングと係合する係合構造を備えた取付具本体と前記取付具本体を支持する複数の脚部とを備えて、可撓性を有する材料により一体に形成されており、
前記取付具本体は前記電動ファンの前記ケーシングとの間に間隔をあけて前記ケーシングの周囲を完全にまたは部分的に囲む４つの辺部を備えた枠形状を有しており、
前記取付具本体が備える前記係合構造は、前記ケーシングを間に挟んで対向する一対の前記辺部に設けられ且つそれぞれ前記ケーシングと接触する複数の接触片から構成される一対の係合部からなり、
前記係合部を構成する前記複数の接触片のうち少なくとも一つの接触片は、前記ケーシングと接触した状態で前記ケーシングを前記ヒートシンクに向かって押し付けることができる形状を有しており、
前記係合部を構成する前記複数の接触片のうち残りの少なくとも一つの接触片は、前記ケーシングの側面と接触する形状を有しており、
前記複数の脚部は前記取付具本体を構成する４つの前記辺部のうち前記係合構造が設けられる前記一対の辺部に別けて設けられており、
前記複数の脚部の自由端部には前記回路基板に形成された複数の貫通孔に挿入されて前記回路基板の裏面側に突出し且つ前記複数の貫通孔の裏面側開口部を囲む前記回路基板の裏面部分と係合するフック部がそれぞれ形成されており、
前記冷却ユニット取付具の前記脚部及び前記フック部の形状は、前記脚部に外力が加えられて前記脚部が撓むことにより前記フック部の前記貫通孔への挿入及び前記フック部の前記貫通孔からの引き抜きが可能になり、前記フック部を前記貫通孔に挿入して前記貫通孔から突出させた後に前記外力を除くことにより前記フック部と前記回路基板の前記裏面部分とが係合するように定められており、
前記取付具本体の前記一対の辺部の形状は、前記複数の脚部の前記フック部が前記回路基板の前記裏面部分と係合した状態で撓んで、前記係合構造を介して前記冷却ユニットを前記電子部品に向かって押し付ける力を発生するように定められていることを特徴とする電子部品冷却装置。
【請求項５】
前記係合構造が設けられる前記一対の辺部の形状は、前記フック部が前記回路基板の前記裏面部分と係合した状態で、前記少なくとも一つの接触片を用いて前記冷却ユニットを前記電子部品に向かって押し付けるように撓んだ状態になるように定められている請求項４に記載の電子部品冷却装置。
【請求項６】
前記係合構造が設けられる前記一対の辺部とは異なる別の一対の辺部には、前記冷却ユニットの側面と当接して該別の一対の辺部が並ぶ方向への前記冷却ユニットの移動量を限定するストッパ手段が設けられている請求項４に記載の電子部品冷却装置。
【請求項７】
前記電動ファンは、モータと、前記電動機のロータに固定されたインペラと、前記インペラの少なくとも一部を囲む筒状の孔部を有するケーシングと、前記モータのハウジングと前記ケーシングとを相互に連結する複数のウエブとから構成され、
前記ヒートシンクは前記インペラの前記ケーシングの前記筒状の孔部から突出する部分を収容するように構成され、
前記ケーシングが前記ヒートシンクに対して固定されている請求項４に記載の電子部品冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等の電子部品の冷却に用いる冷却ユニットを回路基板に取付ける冷却ユニット取付具とこの冷却ユニット取付具を備えた電子部品冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のマイクロプロセッサユニットは性能向上のために集積度を高くしており、発熱量が大幅に増大している。そのためマイクロプロセッサユニット自体を強制的に冷却する目的で、ＭＰＵクーラと呼ばれる電子部品冷却装置が用いられている。米国特許第５，５１９，５７４号公報に見られるように、従来の電子部品冷却装置は、マイクロプロセッサユニットがホルダを介して回路基板に対して固定されていたため、マイクロプロセッサユニットのホルダに取付具を用いて冷却ユニットを固定する構造を有していた。そして冷却ユニットは、裏面にマイクロプロセッサユニットの放熱部が接触するヒートシンクとこのヒートシンクの表面側に配置されてヒートシンクに冷却用空気を供給する電動ファンとから構成される。
【０００３】
最近は、マイクロプロセッサユニットがホルダを用いずに回路基板上に直接実装される場合も多くなってきた。この場合には、ホルダがないために、マイクロプロセッサユニットの上に接着剤または両面テープを介して冷却ユニットのヒートシンクが固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらマイクロプロセッサユニットの上に接着剤または両面テープを介して冷却ユニットのヒートシンクを固定する場合には、この接着剤または両面テープはマイクロプロセッサユニットからヒートシンクへの熱伝達を阻害するため、冷却効率が悪くなるという問題がある。また接着剤を用いた場合には、冷却ユニットに故障があったときに、冷却ユニットを交換できない上、接着剤が硬化するまでに時間がかかる問題があった。更に接着剤及び両面テープは、時間が経過すると接着力が低下するために信頼性が低い問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、従来の装置が有する問題を解消できる冷却ユニット取付具及び電子部品冷却装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の目的は、電子部品を回路基板上に直接実装する場合において、冷却ユニットを電子部品の放熱部に直接接触させることができる冷却ユニット取付具及び電子部品冷却装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、冷却ユニットの取付け及び交換が容易な冷却ユニット取付具及び電子部品冷却装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、特別な工具を用いることなく取付け及び取外しができる冷却ユニット取付具を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ヒートシンクと電子部品の密着度を高めることができる電子部品冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路基板の表面に実装された電子部品を冷却する冷却ユニットを電子部品に押し付けるように回路基板に対して取付けられる冷却ユニット取付具及びこの冷却ユニット取付具を備えた電子部品冷却装置を改良の対象とする。ここで電子部品には、いわゆるＣＰＵやＭＰＵ等の発熱部品が含まれる。また冷却ユニットは、ヒートシンク単体または裏面に電子部品の放熱部が接触するヒートシンクとこのヒートシンクの表面側に配置されてヒートシンクに冷却用空気を供給する電動ファンとから構成されるユニットである。また冷却ユニット取付具は、ヒートシンクの裏面を電子部品の放熱部に押し付けるようにして冷却ユニットを電子部品を介して回路基板に対して取外し可能に取付けるものである。なおヒートシンクの裏面と電子部品の放熱部との間の密着性及び熱伝導性を高めるために、シリコングリス等の熱電導性のよい密着剤等をヒートシンクの裏面または電子部品の放熱部に塗布しておいてもよい。冷却ユニットがヒートシンクと電動ファンとから構成される場合、用いる電動ファンはヒートシンクに向かって風を吹きつけるものでも、ヒートシンク側から風を誘引するものでもよい。またこの電動ファンのモータの種類は、特に限定されるものではなく、ブラシレス直流電動機等の直流電動機や誘導電動機等を用いることができる。電動ファンは、モータと、電動機のロータに固定されたインペラと、インペラの少なくとも一部を囲む筒状の孔部を有するケーシングと、モータのハウジングとケーシングとを相互に連結する複数のウエブとから構成される。一般的にヒートシンクは、放熱効率を高めるために表面に複数枚の放熱フィンを備えている。またヒートシンクは、ケーシングの筒状の孔部から突出するインペラの部分を収容するように構成される場合が多い。そしてこの場合には電動ファンのケーシングが、ヒートシンクに対して捩子や係合構造を用いて固定されている。
【００１１】
本発明の冷却ユニット取付具は、冷却ユニット（ヒートシンクまたは電動ファンのケーシング）の電子部品と接触する接触部分と対向する外側部分の外周部と係合する係合構造とこの係合構造が設けられる係合構造形成部とを備えた取付具本体と、この取付具本体に一体に設けられて取付具本体から延びる複数の脚部とを備えている。冷却ユニット取付具は、金属やプラスチック等の可撓性を有する材料により一体に形成されている。なお冷却ユニット取付具は、機械的強度及び価格の点から見て、金属板を機械加工して形成するのが好ましい。
【００１２】
本発明の冷却ユニット取付具の複数の脚部の自由端部には、回路基板に形成された複数の貫通孔に挿入されて回路基板の裏面側に突出し且つ複数の貫通孔の裏面側開口部を囲む回路基板の裏面部分と係合するフック部がそれぞれ形成されている。また取付具本体の係合構造形成部の形状は、複数の脚部のフック部が回路基板の裏面部分と係合した状態で撓んで、係合構造を介して冷却ユニットを電子部品に向かって押し付ける力を発生するように定められている。
【００１３】
このような冷却ユニット取付具を用いると、冷却ユニットを電子部品を介して回路基板に対してしっかりと固定することができる。また冷却ユニットのヒートシンクを電子部品の放熱部に直接的に接触させることができるので、放熱効率を高めることができる。また冷却ユニット取付具の取付け及び取外しが容易である。特に、本発明の冷却ユニット取付具の係合構造は、冷却ユニットの電子部品と接触する接触部分とは反対側に位置する外側部分の外周部と係合（または接触）するだけである。そのため例えば、冷却ユニットが電動ファンを含む場合であっても、また冷却ユニットがヒートシンクのみから構成される場合であっても、特に構造を変更することなく冷却ユニットの取付のために使用することができる。特にこの構成を採用すると、冷却ユニットがヒートシンクのみからなる場合において、ヒートシンクとの係合面積または接触面積を小さくすることができるので、冷却ユニット取付具が冷却効率を低下させる大きな原因となることはない。
【００１４】
冷却ユニット取付具の取付具本体、脚部及びフック部の形状は、脚部に外力が加えられて脚部が撓むことによりフック部の貫通孔への挿入及びフック部の貫通孔からの引き抜きが可能になり、フック部を貫通孔に挿入して貫通孔から突出させた後に外力を除くことによりフック部と回路基板の裏面部分とが係合するように定めるのが好ましい。このようにすると、複数の脚部に外力を加えるという作業をするだけで、冷却ユニット取付具の取付け及び取外しができるので、冷却ユニットの電子部品に対する取付け及び取外し作業が簡単になる。なおこの場合に、冷却ユニット取付具のフック部が冷却ユニットから離れる方向に向かって突出する（フック部が冷却ユニットから離れる方向即ち外側方向に突出する係合部分を有する）形状を有しているときには、次のようにする。即ち冷却ユニット取付具の取付具本体及び複数の脚部の形状を、複数の脚部に冷却ユニットに向う方向の外力が加えられ且つ冷却ユニット取付具に冷却ユニットに向かう外力が加えられると、複数の脚部及び取付具本体が撓むことにより複数の貫通孔への複数のフック部の挿入及び複数のフック部の複数の貫通孔からの引き抜きが可能になる形状にすればよい。
【００１５】
なお複数の脚部は、それぞれ人間の１本の指により外力を加えることができる大きさを有しているのが好ましい。このようにすると、特別な工具を用いることなく、手作業で冷却ユニットまたは冷却ユニット取付具の取付け及び取外し作業を行える利点がある。
【００１６】
また冷却ユニット取付具の取付具本体の係合構造が設けられた係合構造形成部の形状は、複数のフック部が回路基板の裏面部分と係合した状態で、係合構造を介して冷却ユニットを電子部品に向かって押し付けるように撓んだ状態になる（押し付けるバネ力を発生する）ように定められているのが好ましい。このようにすると冷却ユニット取付具の回路基板に対する取付けの完了と同時に、冷却ユニットのヒートシンクを電子部品に対して強く押し付けることができて、ヒートシンクと電子部品の放熱部との密着性を向上させることができる。
【００１７】
冷却ユニットがヒートシンクと電動ファンとから構成される場合及び冷却ユニットがヒートシンクのみから構成される場合のいずれにおいても、共通の冷却ユニット取付具を用いて簡単に冷却ユニットを取付けることができるようにするためには、取付具本体は冷却ユニットの周囲を完全にまたは部分的に囲む４つの辺部を備えた枠形状を有しているのが好ましい。そして冷却ユニットを間に挟んで対向する一対の辺部には、それぞれ冷却ユニットの外側部分の外周部（電動ファンのケーシングのヒートシンクと対向しない外側部分の外周部またはヒートシンクの放熱フィンが設けられた部分の外周部）と接触する少なくとも一つの接触片を含む一対の係合部を設ける。このようにすると冷却ユニットが電動ファンを含む場合で電動ファンのケーシングがどのような形状を有していても、また冷却ユニットがヒートシンクのみから構成される場合でも、簡単且つ確実に接触片で冷却ユニットを電子部品に対して押付けることができる。
【００１８】
この場合で、係合部が複数の接触片を含んでいる場合には、複数の接触片のうち少なくとも一つの接触片は、冷却ユニットと接触した状態で冷却ユニットを電子部品に向かって押し付けることができる形状とし、複数の接触片のうち残りの少なくとも一つの接触片は、冷却ユニットの側面と接触する形状にするのが好ましい。このようにすると、冷却ユニット取付具により冷却ユニットを電子部品に対して押付ける際に、冷却ユニットが実質的に移動するのを防止できる。
【００１９】
電子部品冷却装置を薄型化するためには（厚みを薄くするためには）、冷却ユニットの厚みを薄くしなければならないことは勿論のこと、冷却ユニット取付具の厚み寸法も小さくする必要がある。冷却ユニットを薄型化するためには（厚みを薄くするためには）、電動ファンのインペラの一部をヒートシンクの内部に収納する構造を採用するとともに、ヒートシンクの厚み、電動ファンのケーシングの厚みを極力薄くすることが考えられる。冷却ユニットをこのように構成した場合には、冷却ユニット取付具の係合構造としては、電動ファンのケーシングと係合する構造を採用するのが好ましい。その場合には、冷却ユニット取付具の取付具本体を電動ファンのケーシングとの間に間隔をあけてケーシングの周囲を完全にまたは部分的に囲む環状形状にする。また、取付具本体が備える係合構造を電動ファンのケーシングを間に挟んで対向し且つそれぞれケーシングと接触する１以上の接触片から構成される一対の係合部により構成する。そして係合部を構成する１以上の接触片の少なくとも一つの接触片を、ケーシングと接触した状態でケーシングをヒートシンクに向かって押し付けることができる形状にする。このようにすると電動ファンのケーシングがどのような形状を有していても、簡単且つ確実に係合部の接触片で冷却ユニットを電子部品に対して押付けることができる。また電子部品冷却装置の全体の厚み寸法を必要以上に大きくする必要がなくなる。
【００２０】
より具体的な本発明の冷却ユニット取付具では、冷却ユニット取付具の取付具本体を、冷却ユニット（冷却ユニットが電動ファンを含む場合にはそのケーシングまたは冷却ユニットが電動ファンを含まない場合にはヒートシンク）との間に間隔をあけて冷却ユニットの周囲を完全にまたは部分的に囲む４つの辺部を備えた枠形状にする。この場合に、取付具本体が備える係合構造は、冷却ユニットを間に挟んで対向する一対の辺部に設けられ且つそれぞれ冷却ユニットと接触する複数の接触片から構成される一対の係合部から構成できる。そして係合部を構成する複数の接触片のうち少なくとも一つの接触片は、冷却ユニットと接触した状態で冷却ユニットを電子部品に向かって（冷却ユニットが電動ファンを含む場合には電動ファンのケーシングをヒートシンクに向かって）押し付けることができる形状にする。また係合部を構成する複数の接触片のうち少なくとも一つの接触片は、冷却ユニットの側面（電動ファンのケーシングの側面またはヒートシンクの側面）と接触する形状にする。また複数の脚部は取付具本体を構成する４つの辺部のうち係合構造が設けられる一対の辺部に別けて設ける。具体的には、係合構造が設けられる一対の辺部のそれぞれの長手方向の両端部に、それぞれ一対の脚部を互いに向かい合うように設ける。このようにすると複数の脚部のフック部を回路基板の貫通孔に挿入する際に、係合構造で冷却ユニットを電子部品に確実に押付けることができる。
【００２１】
なお複数の脚部及び係合構造が設けられる一対の辺部とは異なる別の一対の辺部には、冷却ユニットの側面と当接して該別の一対の辺部が並ぶ方向への冷却ユニットの移動量を限定するストッパ手段を設けるのが好ましい。このようにすると仮に冷却ユニットの取付け作業時に係合部によって動きを規制されていない方向（前記別の一対の辺部が並ぶ方向）に冷却ユニットが移動しても、ストッパ手段によって移動量が限定されるため、取付け作業をやり直さなければならない事態が発生するのを確実に防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の冷却ユニット取付具を備えた本発明の電子部品冷却装置１の一例を回路基板３上に実装したマイクロプロセッサユニット５（電子部品）に対して装着した状態の平面図及び正面図であり、図３及び図４は図１の左側面図及び右側面図である。また図５（Ａ）及び（Ｂ）は、冷却ユニット取付具２５の平面図及び正面図である。
【００２３】
なお図１〜図４においては、回路基板３を透明なものとして且つ回路基板３を実際よりもかなり小さく描いてあり、また回路基板３の表面に実際に形成されている電極や回路パターンは省略してある。図１において、７はロータがステータの外側を回転するロータ外転型のブラシレスＤＣモータであり、９はカップ状部材の周壁部に９枚のブレード１１…が固定されてなるインペラである。このインペラ９は、ポリブチレンテレフタレート等の合成樹脂によって一体成形されている。本実施例では、モータ７として二相ブラシレス直流モータを用いている。図示していないが、モータ７のステータは鉄心に励磁巻線が巻装されて構成され、合成樹脂製のハウジング７ａの中央部に設けられたボス部に固定されている。ハウジング７ａの内部には、駆動回路を構成する電子部品が装着された回路基板も配置されている。ロータの回転軸は、ハウジング７ａに固定された軸受によって軸支されており、ロータはカップ状部材の内周面上に永久磁石からなる複数の磁極が固定された構造を有している。
【００２４】
モータ７のハウジング７ａは、３本のウエブ１３ａ〜１３ｃを介して輪郭形状が矩形または四角形をなすケーシング１５に連結されている。本実施例では、ハウジング７ａと、ウエブ１３ａ〜１３ｃとケーシング１５とがポリブチレンテレフタレート等の合成樹脂によって一体成形されている。ウエブ１３ａ〜１３ｃは、ほぼ１２０度間隔で設けられており、特にウエブ１３ｃは端子をガイドできる構造に構成されており、その端部にはコネクタ部２０が構成されている。
【００２５】
本例のケーシング１５は、輪郭形状が略矩形状をなしており、ヒートシンク１７（図２及び図４）のベース１７ａから起立する放熱フィン１８ａ〜１８ｃ（図２及び図３）の先端部と接触するように略平板形状を有している。ケーシング１５には、インペラ９の一部及びモータ７の一部が収容される円筒状の孔部１９が形成されている。この例では、冷却ユニット２３の厚みをできるだけ薄くするために、モータ７とインペラの大部分がヒートシンク１７のベース１７ａから起立する放熱フィン１８ａ〜１８ｃによって形成された空間内に収納されている。そのためケーシング１５の表面より上方には、モータ７のハウジング７ａと３本のウエブ１３ａ〜１３ｃとコネクタ部２０とが存在している。
【００２６】
図２及び図３に示すように、ケーシング１５の１つの辺１５ａの両端部には、ヒートシンク１７のベース１７ａに設けられた２つの被係合部と係合する２つのフック片１６ａ，１６ａがヒートシンク１７のベース１７ａ側に向かって延びるように一体に設けられている。また図１及び図４に示すように、ケーシング１５の辺１５ａと対向する別の辺１５ｃにもヒートシンク１７のベース１７ａに設けた被係合部と係合する１つのフック片１６ｂが一体に設けられている。ケーシング１５は、これらのフック片１６ａ，１６ｂがヒートシンク１７に設けた段部からなる被係合部にスナップ−イン係合されて、ヒートシンク１７に対して固定されている。なおこのようなケーシング１５とヒートシンク１７の係合構造に関する技術は、米国特許第５，５２６，８７５号等に示されている。
【００２７】
ヒートシング１７は、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属によって一体成形されている。ベース１７ａはほぼ矩形状の輪郭形状を有している。そしてヒートシンク１７は、ケーシング１５が取付けられた状態で、１つの吐出口１９（図３）が形成されるようにベース１７ａの上に放熱フィン（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）を備えている。具体的には、矩形状のベース１７ａの１つの辺１７ｂを除く３つの辺に沿ってそれぞれ延びる３つの細長い放熱フィン１８ａにより構成されて横断面形状が略Ｕ字状をなす起立壁部と、１つの辺１７ｂと直交するようにこの辺１７ｂに沿って間隔を開けて形成された複数の短い放熱フィン１８ｂと、３つの細長い放熱フィン１８ａの内側に形成された複数の放熱フィン１８ｃとをベース１７ａの上に備えている。なおこの種のヒートシンクの構造は、特開平８−８７８７３号、特開平８−３２１５７１号、米国特許出願第０８／６７２，３７５号，米国特許第５，５２６，８７５号及び米国特許第５，５５９，６７４号等に示されている。
【００２８】
ケーシング１５の上には、ウエブ１３ｃと連続してコネクタ部２０が設けられている。このコネクタ部２０に配置された３本のピン端子は、電力供給用のプラス端子と、マイナス端子と、モータが停止したことを示す信号を出力する信号出力端子である。このようなコネクタ部については米国特許第５，５１９，５７４号にも示されている。
【００２９】
なおこの例では、モータ７と、インペラ９と、ケーシング１５とウエブ１３ａ〜１３ｃとコネクタ部２０とにより電動ファン２１が構成され、電動ファン２１とヒートシンク１７とにより冷却ユニット２３が構成されている。ヒートシンク１７の形状及び電動ファン２１の構造は任意であり、この例に限定されるものではない。
【００３０】
マイクロプロセッサユニット５は、ボールグリッドアレイ・タイプと呼ばれるもので、裏面側に設けられた複数の電極上にあらかじめほぼ球状の半田６…が塗布されている。そして裏面の電極は、この半田６…を介して回路基板３上の図示しない配線パターンに含まれる複数の電極と直接半田付け接続されている。この例では、マイクロプロセッサユニット５の表面がヒートシンク１７の裏面と直接接触する放熱部となっている。回路基板３には、マイクロプロセッサユニット５を実装する領域の外側の領域に、冷却ユニット取付具２５の脚部２９ａ〜２９ｄを固定するための４つの貫通孔４…が形成されている。
【００３１】
本発明の冷却ユニット取付具２５は、ヒートシンク１７の裏面をマイクロプロセッサユニット５の放熱部に押し付けるようにして冷却ユニット２３をマイクロプロセッサユニット５を介して回路基板３に対して取外し可能に取付けるものである。この例の冷却ユニット取付具２５は、ステンレス板等の金属板にプレス加工や折り曲げ加工等の機械加工が施されて一体に成形されている。冷却ユニット取付具２５は、冷却ユニット２３の電動ファン２１のケーシング１５と係合する係合構造を備えた取付具本体２７とこの取付具本体２７を支持する４本の脚部２９ａ〜２９ｄとを備えている。４本の脚部２９ａ〜２９ｄの自由端部には、それぞれフック部３０ａ〜３０ｄが一体に設けられている。フック部３０ａ〜３０ｄは、回路基板３に形成された４つの貫通孔４…に挿入されて回路基板３の裏面側に突出し、４つの貫通孔４…の裏面側開口部を囲む回路基板の裏面部分とそれぞれ係合する。なお取付け前の一対のフック部の先端部間の距離は、一対の貫通孔４…間の距離よりも大きく設定されている。脚部２９ａ〜２９ｄ及びフック部３０ａ〜３０ｄについては、後に詳しく説明する。
【００３２】
取付具本体２７は電動ファン２１のケーシング１５との間に間隔をあけてケーシング１５の周囲を部分的に囲む枠形状を有している。具体的にはケーシング１５の３つの辺１５ｂ〜１５ｄを囲む３つの辺部２７ｂ〜２７ｄと、残りの１つの辺１５ａ（図３）の上に位置する１つの辺部２７ａを備えた環状形状または枠形状を有している。
【００３３】
取付具本体２７の電動ファン２１のケーシング１５を間に挟んで対向する２つの辺部２７ｂ及び２７ｄ（係合構造形成部）には、係合構造を構成する一対の係合部３１及び３３が一体に設けられている。これらの係合部３１及び３３は、ケーシング１５の辺１５ｂ及び１５ｄに隣接する表面部分及び側面部分と接触する３つの接触片３１ａ〜３１ｃ及び３３ａ〜３３ｃから構成される。係合部３１及び３３を構成する３つの接触片３１ａ〜３１ｃ及び３３ａ〜３３ｃのうち、２つの接触片３１ａ及び３１ｃ並びに３３ａ及び３３ｃは、ケーシング１５の表面と接触した状態でケーシング１５をヒートシンク１７に向かって押し付けることができる形状を有しており、中央の１つの接触片３１ｂ及び３３ｂは、ケーシング１９の側面と接触する形状を有している。もう少し詳しく説明すると、２つの接触片３１ａ及び３１ｃ並びに３３ａ及び３３ｃは、取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄの内縁部から立上がる立上がり部とこの立上がり部の端部から立上がり部に対して直交する方向で取付具本体２７の開口部側に延びてケーシング１５の表面と接触する接触部とから構成される。接触片３１ａ及び３１ｃ並びに３３ａ及び３３ｃは、冷却ユニット２３を回路基板３側に押付けるだけでなく、冷却ユニットが回路基板３の表面と平行な面方向に移動するのを抑制している。また中央の接触片３１ｂ及び３３ｂは、取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄの内縁部から取付具本体２７の開口部側に延びる延長部とこの延長部から上方に向かって延びてケーシング１５の側面と接触する接触部とから構成される。中央の接触片３１ｂ及び３３ｂは、ケーシング１５の側面と接触して、冷却ユニット２３が取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄが並ぶ方向に移動するのを完全に阻止するとともに、冷却ユニット２３が取付具本体２７の辺部２７ａ及び２７ｃが並ぶ方向に移動するのを抑制している。
【００３４】
取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄの形状は、脚部２９ａ〜２９ｄのフック部３０ａ〜３０ｄが回路基板３の裏面部分と係合した状態で、接触片３１ａ及び３１ｃ並びに３３ａ及び３３ｃを用いて冷却ユニット２３をマイクロプロセッサユニット５に向かって押し付けるように撓んだ状態になるまたはバネ力を発生するように定められている。具体的には、取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄは、係合部３１及び３３が設けられる部分２７ｂ1 及び２７ｄ1 が最も脚部２９ａ〜２９ｄのフック部３０ａ〜３０ｄ側に位置しており、その両側の部分２７ｂ2 及び２７ｂ3 並びに２７ｄ2 及び２７ｄ3 がそれぞれ上に向かって傾斜している。取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄの傾斜する部分２７ｂ2 及び２７ｂ3 並びに２７ｄ2 及び２７ｄ3 が撓むことにより前述のバネ力が発生する。
【００３５】
図１〜図３に示すように、取付具本体２７の辺部２７ａは、ケーシング１５の表面との間に所定の間隔を開けて該表面に沿うように辺部２７ｂ及び２７ｄの一方の端部間を延びている。辺部２７ａの内側縁部には、ウエブ１３ａの端部が入り込む凹部２６が形成されている。また辺部２７ａの外側縁部の両端部からは、脚部２９ａ及び２９ｂが延びる方向と同じ方向（回路基板３に向かう方向）に２つのストッパ手段２８，２８が延び出ている。このストッパ手段２８，２８は、冷却ユニット２３が辺部２７ａ側に移動したときに、ケーシング１５の辺１５ａの側面と当接して、冷却ユニット２３が設置許容範囲から出ないようにするものである。すなわちストッパ手段２８，２８は、冷却ユニット２３の辺部２７ａ側への移動量を制限している。なおこの例では凹部２６もストッパ手段と同様に冷却ユニット２３の辺部２７ａ側への移動量を制限している。
【００３６】
また図１及び図４に示すように、取付具本体２７の辺部２７ｃは、ケーシング１５の辺１５ｃの側面との間に所定の間隔を開けて該側面に沿うように辺部２７ｂ及び２７ｄの他方の端部間を延びている。この辺部２７ｃは、それ自体で冷却ユニット２３が辺部２７ｃ側に移動したときに、冷却ユニット２３の側面と当接して冷却ユニット２３が設置許容範囲から出ないようにするものである。したがって前述のストッパ手段２８と同様に、辺部２７ｃはそれ自体で冷却ユニット２３の辺部２７ｃ側への移動量を制限するストッパ手段を構成している。
【００３７】
取付具本体２７の辺部２７ｂ及び２７ｄの長手方向の両端部には、前述の脚部２９ａ〜２９ｄが一体に設けられている。脚部２９ａ〜２９ｄは、いずれも回路基板３側に向かって延びている。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、４本の脚部２９ａ〜２９ｄは、特に外力を加えない状態では外側（脚部２９ａと脚部２９ｄが離れる方向または脚部２９ｂと脚部２９ｃとが離れる方向）に傾斜した状態になっている。またフック部３０ａ〜３０ｄは脚部２９ａ〜２９ｄの先端を外側に向かってカールさせた形状を有している。また脚部２９ａ〜２９ｄの長さ寸法は、フック部３０ａ〜３０ｄが貫通孔４…の裏面部分と係合した状態で、冷却ユニット２３を押し付ける方向のバネ力を発生できる寸法に定められている。このように脚部２９ａ〜２９ｄ及びフック部３０ａ〜３０ｄの形状を定めると、脚部２９ａ〜２９ｄに冷却ユニット２３側に向かう方向（脚部２９ａと脚部２９ｄを近付ける方向または脚部２９ｂと脚部２９ｃとを近付ける方向）の外力が加えられて各脚部が撓むと、脚部２９ａと脚部２９ｄとが近付きまた脚部２９ｂと脚部２９ｃとが近付いて、フック部３０ａ〜３０ｄの貫通孔４…への挿入及びフック部３０ａ〜３０ｄの貫通孔４…からの引き抜きが可能になる。そしてフック部３０ａ〜３０ｄを貫通孔４…に挿入して貫通孔４…から突出させた後に外力を除くと、脚部２９ａと脚部２９ｄとが離れる方向に動きまた脚部２９ｂと脚部２９ｃとが離れる方向に動いて、フック部３０ａ〜３０ｄと回路基板３の裏面部分とが係合する。これにより冷却ユニット取付具２５を回路基板３に対してしっかりと固定することができる。
【００３８】
図１の例を組み立てる際には、まず最初に貫通孔４…が形成された回路基板３の表面上にマイクロプロセッサユニット５を半田付けにより実装する。次に冷却ユニット２３をマイクロプロセッサユニット５の上に載せる。次に冷却ユニット取付具２５の４本の脚部２９ａ〜２９ｄに、脚部２９ａと脚部２９ｄとが近付きまた脚部２９ｂと脚部２９ｃとが近付く方向の外力をそれぞれ加える。加える外力の大きさは、脚部２９ａの先端のフック部３０ａと脚部２９ｄの先端のフック部３０ｄとの間の距離と脚部２９ｂの先端のフック部３０ｂと脚部２９ｃの先端のフック部３０ｃとの間の距離とが、対応する２つの貫通孔４，４に挿入可能な距離になる大きさである。この外力は自動組み立てであれば組み立てロボットにより加えられ、手作業による組み立てであれば、作業者が指で加えることになる。したがって各脚部２９ａ〜２９ｄは、それぞれ作業者が１本の指で所定の外力を加えることができる大きさを有している。
【００３９】
各脚部２９ａ〜２９ｄに前述の外力を加えた状態で、冷却ユニット取付具２５に回路基板３側に向かう方向の力を加えて、フック部３０ａ〜３０ｄを貫通孔４…に挿入して貫通孔４…から突出させた後に外力を除く。このようにすると、脚部２９ａと脚部２９ｄとが離れる方向に動きまた脚部２９ｂと脚部２９ｃとが離れる方向に動き、フック部３０ａ〜３０ｄと回路基板３の裏面部分とが係合して、冷却ユニット取付具２５は回路基板３にしっかりと固定される。もし製品検査等で、冷却ユニット２３の故障が発見された場合には、脚部２９ａと脚部２９ｄとが近付きまた脚部２９ｂと脚部２９ｃとが近付く方向の外力を各脚部２９ａ〜２９ｄに加えて、フック部３０ａ〜３０ｄと回路基板３の裏面部分との係合を解除し、その後冷却ユニット取付具２５を回路基板３から離す方向に引き上げて、フック部３０ａ〜３０ｄを貫通孔４…を通して引き抜けばよい。
【００４０】
上記の例においては、冷却ユニット２３が１つの吐出口１９しか有していないが、吐出口の数は任意である。したがって四方に向かって開口する４つの吐出口を有する冷却ユニットを用いる場合にも本発明を適用できる。
【００４１】
また上記例においては、冷却ユニット取付具２５は、４本の脚部を有しているいるが、脚部の数は２本以上あればよい。２本の脚部を用いる場合にも、取付具本体の対向する２つの辺部にそれぞれ脚部を設ければよい。
【００４２】
また上記例においては、係合部３１及び３３をそれぞれ３つの接触片により構成しているが、係合部３１及び３３はそれぞれ少なくとも１つの接触片により構成することができる。その場合、この１つの接触片は、ケーシング１５と接触した状態でケーシング１５をヒートシンク１７に向かって押し付けることができる形状にする必要がある。また上記例において、接触片３１ａ及び３１ｃ並びに３３ａ及び３３ｃの立上がり部の位置を冷却ユニット２３のケーシング１５の側面と接触するように位置を変更すれば、接触片３１ｂ及び３３ｂを省略することができる。
【００４３】
図６乃至図９は、図１乃至図５に示した本発明の冷却ユニット取付具２５を用いてヒートシンク４０のみからなる冷却ユニットを回路基板３上に実装したマイクロプセッサユニト５（電子部品）に対して装着した電子部品冷却装置１´の平面図、正面図、左側面図及び右側面図である。なおこれらの図においても、図１〜図４と同様に、回路基板３を透明なものとして且つ回路基板３を実際よりもかなり小さく描いてあり、また回路基板３の表面に実際に形成されている電極や回路パターンは省略してある。この例で用いた冷却ユニット取付具２５は、図１乃至図５に示した冷却ユニット取付具２５と全く同じであるため、図１乃至図５に付した符号と同じ符号を図６乃至図９の各部に付してその説明を省略する。
【００４４】
冷却ユニットを構成するヒートシンク４０の平面図は図１０に示す通りである。このヒートシンク４０は、矩形状のベースの上に１４×１３個の実質的に角柱状の放熱フィンＸ1 Ｙ1 〜Ｘ14Ｙ13が一体に形成された構造を有している。なお放熱フィンに付した符号のＸは列を意味しＹは行を意味する。このヒートシンク４０では、図７から分かるように、Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ6 及びＸ9 列に属する各放熱フィンの高さが、その他の放熱フィンの高さよりも低くなっている。
【００４５】
冷却ユニット取付具２５のヒートシンク４０を間に挟んで対向する２つの辺部２７ｂ及び２７ｄ（係合構造形成部）にそれぞれ一体に設けられた３つの接触片３１ａ〜３１ｃ及び３３ａ〜３３ｃが、ヒートシンク４０の電子部品と接触する接触部分（ベース４１）とは反対側に位置する外側部分（放熱フィンＸ1 Ｙ1 〜Ｘ14Ｙ13）の外周部と係合する係合構造を構成している。冷却ユニット取付具２５の１つの辺部２７ｂに設けられた３つの接触片３１ａ〜３１ｃのうち、両側の２つの接触片３１ａ及び３１ｃは、放熱フィンＸ6 Ｙ13とＸ9 Ｙ13の外側面及び頂部と接触または係合しており、中央の接触片３１ｂは放熱フィンＸ7 Ｙ13及びＸ8 Ｙ13の外側面と接触または係合している。同様にして冷却ユニット取付具２５の１つの辺部２７ｄに設けられた３つの接触片３３ａ〜３３ｃのうち、両側の２つの接触片３３ａ及び３３ｃは、放熱フィンＸ6 Ｙ1 とＸ9 Ｙ1 の外側面及び頂部と接触または係合しており、中央の接触片３３ｂは放熱フィンＸ7 Ｙ1 及びＸ8 Ｙ1 の外側面と接触または係合している。また冷却ユニット取付具２５の１つの辺部２７ａに設けられたストッパ手段２８は、ヒートシンク４０の放熱フィンＸ1 Ｙ1 及びＸ1 Ｙ13の側面と接触または係合している。更に、冷却ユニット取付具２５の１つの辺部２７ｃは、Ｘ14列の放熱フィンＸ14Ｙ1 〜Ｘ14Ｙ13の基部の側面と接触または係合している。冷却ユニット取付具２５を回路基板３に取付ける場合の構成は、図１〜図４の例と全く同様である。図６から分かるように、本発明の冷却ユニット２７を用いれば、ヒートシンク４０の放熱フィンと接触する面積が非常に少なくて済む。言い換えれば、ヒートシンク４０のベース４１の上にできるだけ多くの放熱フィンを配置することができるので、冷却効率が大幅に低下することはない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の冷却ユニット取付具を用いると、冷却ユニットを電子部品を介して回路基板に対してしっかりと固定することができる。また冷却ユニットのヒートシンクを電子部品の放熱部に直接的に接触させることができるので、放熱効率を高めることができる。また冷却ユニット取付具の取付け及び取外しが容易である。特に、本発明の冷却ユニット取付具の係合構造は、冷却ユニットの電子部品と接触する接触部分とは反対側に位置する外側部分の外周部と係合（または接触）するだけである。そのため冷却ユニットが電動ファンを含む場合であっても、また冷却ユニットがヒートシンクのみから構成される場合であっても、特に構造を変更することなく冷却ユニットの取付のために使用することができる利点がある。特にこの構成を採用すると、冷却ユニットがヒートシンクのみからなる場合において、ヒートシンクとの係合面積または接触面積を小さくすることができるので、冷却ユニット取付具が冷却効率を低下させる大きな原因になることがないという利点がある。
【００４７】
また本発明によれば、冷却ユニット取付具の取付け及び取外しが容易である。更に複数の脚部を、人間の１本の指によりそれぞれ外力を加えることができる大きさにすれば、特別な工具を用いることなく、手作業で冷却ユニットまたは冷却ユニット取付具の取付け及び取外し作業を行える利点がある。
【００４８】
また冷却ユニット取付具の取付具本体の係合構造が設けられた係合構造形成部の形状を、脚部に設けたフック部が回路基板の裏面部分と係合した状態で、係合構造を介して冷却ユニットを電子部品に向かって押し付けるように撓んだ状態になるように定めると、冷却ユニット取付具の回路基板に対する取付けの完了と同時に、冷却ユニットのヒートシンクを電子部品に対して強く押し付けることができて、ヒートシンクと電子部品の放熱部との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電子部品冷却装置の一例を回路基板上に実装したマイクロプロセッサユニット（電子部品）に対して装着した状態の平面図である。
【図２】  図１に示した例の正面図である。
【図３】  図１に示した例の左側面図である。
【図４】  図１に示した例の右側面図である。
【図５】  （Ａ）及び（Ｂ）は、図１〜図４に示した例で用いる本発明の冷却ユニット取付具の平面図及び正面図である。
【図６】  冷却ユニットがヒートシンクのみから構成される本発明の電子部品冷却装置の一例を回路基板上に実装したマイクロプロセッサユニット（電子部品）に対して装着した状態の平面図である。
【図７】  図６に示した例の正面図である。
【図８】  図６に示した例の左側面図である。
【図９】  図６に示した例の右側面図である。
【図１０】  図６の例で用いるヒートシンクの平面図である。
【符号の説明】
１  電子部品冷却装置
３  回路基板
４  貫通孔
５  マイクロプロセッサユニット（電子部品）
７  モータ
９  インペラ
１１  ブレード
１３  ウエブ
１５  ケーシング
１７  ヒートシンク
２１  電動ファン
２３  冷却ユニット
２５  冷却ユニット取付具
２７  取付具本体
２９ａ〜２９ｄ  脚部
３０ａ〜３０ｄ  フック部
４０  ヒートシンク
４１  ベース
Ｘ1 Ｙ1 〜Ｘ14Ｙ13  放熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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