JP2007150214A - ヒートシンクの固定方法および固定クリップ - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に固定した発熱源にシートシンクを装着し、確実に基板に固定する方法およびそれに用いる固定クリップを提供することにある。
【解決手段】 発熱源を冷却するためのヒートシンクを発熱源に装着し、基板に固定クリップで取り付ける方法において、該クリップの先端部を基板に配置された基板貫通穴に挿入し、該クリップと該貫通穴の周辺に接する少なくとも３箇所以上の部分で接触し、該クリップを該貫通穴に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の冷却に用いるヒートシンク等の冷却装置の固定方法およびそれに用いる固定クリップに関する。

従来技術

近年、半導体装置の高性能化が進み、中央演算装置（ＣＰＵ）や画像処理装置（グラフィックエンジン）等の集積回路素子の発熱が問題になってきている。従来、集積回路素子からの発熱は、ヒートシンクで放熱される。ヒートシンクは、放熱効果を最大にするため、その底面を発熱源の集積回路素子に密着させ、回路基板やＰＧＡソケットに固定しなければならない。縮小命令セットコンピュータであるリスクチップに用いられるＱＦＰやＢＧＡなどは基板上に直接接合させるため、固定方法が重要課題となる。特に、ノートパソコン等の携帯用機器では、薄型化、静音化等の市場ニーズから、冷却ファンを用いることなく、ヒートシンクのみで発熱源から放熱することが求められている。このためには基板に搭載された発熱源にヒートシンクを簡単に、しかも確実に密着固定する必要がある。

従来、ヒートシンクの発熱源への固定方法として、特許文献１及び特許文献２は、ヒートシンクをネジ及びばねを用いて基板に保持する例を示している。特許文献３はヒートシンクを下端部に回転レバーを有する保持部材により基板に保持する例を示している。特許文献４は先端が開口し、着脱用掴み部と外周方向へ突起を有する弾性クリップを基板に挿入し、保持する例を示している。
特開平４−１８６７５２ 特開平５−２４３４３９ 特開平７−２７３４８０ 特許第３３８０１７０号

発明が解決しようとする課題

しかし、上記特許文献も含め、従来のヒートシンク固定方法には、以下のような課題がある。
（１）ヒートシンクの発熱源及び基板への固定力が弱いため、振動、衝撃で、ヒートシンクと発熱源の密着性が低下し、冷却能力の低下や電気特性の劣化など、信頼性が損なわれる場合が多い。
（２）固定力を強めようとすると、複雑な機構となってしまう。このため、固定に時間と労力を必要とし、部品の製造コストも高くなる。
（３）ネジ止めなどの固定方法では基板裏面からの突き出し量が大きくなるため、機器の薄型化が困難となり、構造上突き出し量を２ｍｍ以下にすることは難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであって、電子部品の冷却に用いるヒートシンク等の冷却装置の固定方法に関し、ヒートシンクを発熱源に装着し、基板に簡単に固定クリップで取り付け、更に、基板裏面からの突き出し量を小さくする固定方法、及び、それに用いる固定用クリップを提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成する。本発明の請求項１による固定方法は、発熱源を冷却するためのヒートシンクを発熱源に装着し、基板に固定クリップで取り付ける場合、該クリップの先端部を基板に配置された基板貫通穴に挿入し、該クリップと該貫通穴の周辺に接する少なくとも３箇所以上の部分で接触し、該クリップを該貫通穴に固定することを特徴としている。

この方法によれば、固定クリップをヒートシンク外側面からヒートシンクの貫通穴及び基板の貫通穴に差し込めば、簡単に基板に固定することができる。該クリップに装着されたコイルばねは、ヒートシンクを発熱源に対し所定の圧力で付勢し、密着固定する。

従来の、固定クリップと基板貫通穴周辺の接する部分が２ケ所の場合には、２点支持構造となるため、軸方向に対して不安定となり、いわゆるガタが生ずる。これに対し本発明のように接触部分が３ヶ所以上の場合には、３点以上の支持となり、軸方向に対して安定する。又、接触点の増加により、摩擦力が増大し、該クリップの回転への抵抗が増加するため、ゆるみ防止力が増大する。

本発明の請求項２による固定クリップは、上記基板の貫通穴に接する部分に、少なくとも３ケ所以上突起を有することを特徴としている。

固定クリップは基板穴周辺で３ヶ所以上で接触するために、該クリップ端部に３ケ所以上の突起を設ける。この突起は、該クリップを基板貫通穴に制止・固定するためのものである。従って、形状はプレス加工などにより容易に成形できることが望ましい。

本発明の請求項３による固定クリップは形状が四角注であることを特徴としている。

この構成によれば、突起が各角柱面上に形成されるため、突起が４ヶ所構成することができ、基板貫通穴周辺に３ヶ所以上で接触固定できる。円筒断面形状でも同じような機能を発現することは可能であるが、この場合、割り溝を４ヶ所設けるための加工が難しいため、適さない。

又、この構成によれば、先端面を共有する各面が片持ち張りのばね構造になっており、ヒートシンク貫通穴及び基板貫通穴に固定クリップを挿入する際、その表面にある突起部分が貫通穴内面に沿って内側に変形するので容易に挿入通過できる。更に基板貫通穴を貫通後は、この突起部分が変形解除となり、同時にコイルばねにより復元力が作用するため、該貫通穴裏面部で制止・固定される。

本発明の請求項４による固定クリップは、十字形状の弾性板を折り曲げることにより形成することを特徴としている。

この構成によれば、りん青銅、ステンレスなどの金属弾性平板をプレスなどにより、十字形状にくり抜き、この表面上に突起を形成し、これを折り曲げて四角柱に形成した弾性体の固定クリップを作成することができる。この方法によれば一体構造の該クリップを容易に作成することができ、低コスト化が可能となる。

本発明の請求項５による固定クリップは、コイルばねを装着して付勢することを特徴としている。

この構成によれば、該クリップにコイルばねが装着されているため、ヒートシンク貫通穴や基板貫通穴に該クリップを挿入する場合、コイルばねの装着が不要となるので組み付けが容易となる。
又、装着されているため、部品管理も容易となる。このコイルばねにより該クリップがヒートシンク及び基板に弾性的に押圧され、ヒートシンクが一定の安定した固定力で発熱源に密着固定される。

本発明の請求項６による固定方法は、基板裏面へクリップ先端部が突き出さないか、又は、突き出し量が２ｍｍ以下であることを特徴としている。

この構成によれば、クリップ先端面と突起部先端までの距離が短ければ短いほど、挿入時の基板裏面からの突き出し量が小さくなる。この値を２ｍｍ以下にすれば突き出し量は２ｍｍ以下にできる。但し、余り小さくすると、基板貫通穴挿入時やコイルばね挿入時に突起部の変形量が小さくなってしまい、挿入不可となるので、限界がある。

更に、基板貫通穴の裏面開口部に斜面取りを施せば、この斜面部で突起が接触するため、更に突き出し量が小さくなり、突き出さなくすることも可能となる。斜面取りの大きさを変えることにより突き出し量を任意に設定できる。

発明の効果

以上説明したように、本発明によれば、固定クリップにより、ヒートシンクを発熱源に容易にしかも確実に取り付けることができ、更に、該クリップが基板裏面から突き出さないか、又は、突き出ても２ｍｍ以下にすることができる。

以下に、図に示す本発明の実施形態（以下、単に本発明という）を説明する。

図１は、本発明の一実施例であるヒートシンクの取り付け機構を示す断面図である。図において、１は発熱源を搭載した基板、２は半導体素子などの発熱源、３は発熱源に密着固定した放熱のためのヒートシンク、６は固定クリップ、９はコイルばねである。

コイルばね９を装着した固定クリップ６の端部に形成された鍔８を手で押し込みながら、該クリップ先端を、発熱源２と接触しているヒートシンク３の貫通穴４に通し、更に、基板貫通穴５に通し、該クリップ先端部にある突起７を基板１裏面より突き出す。突き出した後、鍔８への押し込み力を低下させると、コイルばね９の反力で突起７が基板裏面の貫通穴５の周辺部へ押圧されて、該クリップが該貫通穴５に制止・固定される。これによりヒートシンク３は発熱源２に密着固定される。

図２は本発明の固定クリップの実施例１を示す斜視図である。
固定クリップ６は四角柱形状の立方体で、その各面の先端上部に突起７を有し、反対開放端部には、円状の鍔８を有している。該クリップ６にはコイルばね９が装着されており、鍔８により該クリップ６と分離しないようになっている。該クリップ６を基板貫通穴５に挿入する時に、この鍔８によりコイルばね９を制止し、基板１への該クリップ６の密着力を付加する。従って形状は円以外でも良い。この場合、突起７は４ヶ所あるため、基板貫通穴５周辺とは３ヶ所以上で接触する。

図３は上記四角柱形状固定クリップの平面展開図である。金属板などの弾性体をプレスなどで十字形状にくり抜き、この十字状弾性板に、突起７を形成し、中央部を起点にこれを折り曲げて四角柱形状にし、開放先端部を折曲げて鍔８を形成する。この鍔８により、コイルばね９は装着後、該クリップ６より離脱しない。コイルばね９を該クリップ６に装着する場合には、対向面を指で抑えて、このコイルばね９を回転させながら挿入すれば、突起７部分が内側に変形し、容易に装着することができ、装着後は変形が解除されるため、離脱できなくなる。

図４は、本発明の実施例１を示す固定クリップ６の先端部と基板貫通穴５の断面図である。
該クリップ６の先端部の基板裏面からの突き出し量は該クリップ先端部と突起７の中心までの距離に依存する。
この量を２ｍｍ以下にすれば突き出し量を２ｍｍ以下にすることができる。
余り小さくすると突起７の変形量が小さくなり、該貫通穴５への挿入やコイルばね９の装着が不能となるので、本実施例の場合には１．８ｍｍが最適値となっている。

本発明の一実施例であるヒートシンクの取り付け機構を示す断面図である。 本発明の一実施例である四角柱形状固定クリップの斜視図 四角柱形状固定クリップの平面展開図 固定クリップ先端部と基板貫通穴の断面図

符号の説明

１．基板、
２．発熱源
３．ヒートシンク
４．ヒートシンク貫通穴
５．基板貫通穴
６．固定クリップ
７．突起
８．鍔
９．コイルばね

Claims (6)

1. 発熱源を冷却するためのヒートシンクを発熱源に装着し、基板に固定クリップで取り付ける方法において、該クリップの先端部を基板に配置された基板貫通穴に挿入し、該クリップと該貫通穴の周辺に接する少なくとも３箇所以上の部分で接触し、該クリップを該貫通穴に固定することを特徴とする固定方法．
2. 上記基板の基板貫通穴周辺に接する部分に、少なくとも３箇所以上の突起を有することを特徴とする請求項１記載の固定クリップ。
3. 形状が四角柱であることを特徴とする請求項２記載の固定クリップ。
4. 夫々突起を表面に有する十字形状の弾性板を折り曲げることにより形成することを特徴とする請求項２または３に記載の固定クリップ。
5. 固定クリップにコイルばねを装着して、付勢することを特徴とする請求項２または３に記載の固定クリップ。
6. 基板の裏面表面より固定クリップ先端部が突き出さないか、又は、突き出し量が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の、発熱源にヒートシンクを固定する方法。

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