JP2012064885A - ヒートシンク取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で安価に量産できるヒートシンク保持具を用い、最少の部品点数で、ヒートシンクを電子部品に取り付けることができ、しかもヒートシンクの着脱が容易に行える手段を提供する。
【解決手段】プリント基板１０と、該プリント基板に実装した発熱性の電子部品１２の周辺で相対向するように前記プリント基板に立設される複数のヒートシンク保持具１６と、前記電子部品上に載置されるヒートシンク１４とからなり、前記ヒートシンク保持具は、可撓性のある短冊状金属板の先端寄りの位置で横方向に突出する凸部１６ｂを有する構造であり、前記ヒートシンクを、両側に位置する前記ヒートシンク保持具の凸部で上から押さえて固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に実装した発熱性の電子部品にヒートシンクを取り付ける構造に関し、更に詳しく述べると、短冊状金属板を曲げ成形したヒートシンク保持具をプリント基板に立設し、電子部品上に載置するヒートシンクを、両側からヒートシンク保持具によって押さえ込むように固定するヒートシンク取付構造に関するものである。

プリント基板に実装した発熱性の電子部品、例えば各種のパワーＩＣやＣＰＵ等については、その能力を最大限に発揮させ、熱破壊が生じないようにするために、ヒートシンクを取り付けることが行われている。

最も簡便には、電子部品の上にヒートシンクを載置して接着剤によって直接固着する構造もあるが、接着性能などのため、電子部品やヒートシンクの大きさなどに限界があり、確実に取り付けることは困難である。そこで一般的には、ネジとナットの組み合わせによってヒートシンクをプリント基板に取り付けることが行われている。

代表的な取付構造としては、プリント基板とヒートシンクの両者を貫通するように孔を設け、ネジとナットにより取り付ける方式がある。しかし、この構造では、プリント基板にネジが挿通可能な大きな孔を設けねばならず、そのためプリント基板内部における配線の自由度が低減してしまう恐れがある。その欠点を解消する方策として、ヒートシンクの孔位置に対応するプリント基板上に、半田付けなどの方法によって予めナットを固着しておき、ネジでヒートシンクを固定する取付構造が提案されている（例えば、引用文献１参照）。このようなネジ止め方式でヒートシンクを取り付ける場合には、ネジ締め工程が必須であるため、工具を必要とし、作業工数が増大する欠点がある。また、ネジとナットなど部品点数も多く、コストが増大する他、ヒートシンクの取り付けや取り外しが煩瑣となり時間がかかる欠点もある。

特開平６−１１２６７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、構造が簡単で安価に製造できるヒートシンク保持具を用いて、最少の部品点数で、ヒートシンクを電子部品に取り付けることができ、しかもヒートシンクの着脱が容易に行えるようにすることである。

本発明は、プリント基板と、該プリント基板に実装した発熱性の電子部品の周辺で相対向するように前記プリント基板に立設される複数のヒートシンク保持具と、前記電子部品上に載置されるヒートシンクとからなり、前記ヒートシンク保持具は、可撓性のある短冊状金属板の先端寄りの位置で横方向に突出する凸部を有する構造であり、前記ヒートシンクを、両側の前記ヒートシンク保持具の凸部で上から押さえて固定するようにしたことを特徴とするヒートシンク取付構造である。

前記ヒートシンク保持具を、短冊状金属板の基端に基板取付部を形成すると共に先端寄りの位置に「く」の字型の凸部を曲げ加工した構造とし、前記ヒートシンクは、矩形状平板の相対向する側面に切欠き部が形成されている形状として、前記ヒートシンク保持部が前記切欠き部に嵌入し、前記凸部でヒートシンクを上から押さえるように固定するのが好ましい。

前記ヒートシンク保持具は、その基板取付部を、前記凸部の突出方向とは逆方向に突出するように折り曲げた構造として、前記プリント基板上で半田付けするリフロー用とすることができる。あるいは、ヒートシンク保持具の基板取付部を、両側を切除して細幅に成形した構造として、前記プリント基板の孔に挿入して半田付けするフロー用とすることもできる。

本発明に係るヒートシンク取付構造は、構造が簡単で安価に製造できる僅か１種類のヒートシンク保持具のみによって、ヒートシンクを電子部品に取り付けることができる。また、ヒートシンクの取り付けに特別な工具は必要無く、２個のヒートシンク保持具の間にヒートシンクを押し込むことで迅速かつ容易に取り付けることができる。ヒートシンク保持具は、金属板を打ち抜いて折り曲げ加工することで容易に量産でき、コストの削減が可能である。しかも、ヒートシンクを容易に着脱できるので、ヒートシンクの取り替え、及び電子部品の交換を比較的容易に行うことも可能となる。

本発明に係るヒートシンク取付構造の一実施例を示す説明図。 それに用いるヒートシンクとヒートシンク保持具の一例を示す斜視図。 本発明に係るヒートシンク取付構造の他の実施例を示す説明図。 ヒートシンク保持具の他の例を示す説明図。

本発明のヒートシンク取付構造は、プリント基板に実装した発熱性の電子部品の周辺で相対向するように、可撓性のある短冊状金属板からなる複数のヒートシンク保持具を立設し、ヒートシンクを、両側に位置する前記ヒートシンク保持具の間に押し込むようにして前記電子部品上に載置する構成である。このとき、ヒートシンク保持具の先端寄りの位置で横方向に突出している凸部によって、前記ヒートシンクは、その両側で上から押さえられ固定される。

図１は、本発明に係るヒートシンク取付構造の一実施例を示す説明図であり、リフロー用のヒートシンク保持具を使用した例である。ここで、Ａはヒートシンク取り付け前（あるいは取り外した後）の状態を示し、Ｂはヒートシンク取付時の状態を示している。いずれも、図面左手側を正面図とすると、図面右手側は側面図となる。図２は、ここで使用しているヒートシンクとヒートシンク保持具の拡大斜視図である。

本実施例は、プリント基板１０に表面実装した各種パワーＩＣやＣＰＵ等の発熱性の電子部品１２（以下、単に「電子部品」という）に、ヒートシンク１４を取り付けるための構造である。プリント基板１０に表面実装した電子部品１２の周辺で、２個のヒートシンク保持具１６を相対向するように前記プリント基板１０に立設する。

ヒートシンク保持具１６は、ステンレス鋼板やメッキした鉄板などの半田付け可能な短冊状金属板からなり、可撓性をもつように薄板とし、２個共に同じ形状であってよい。前記短冊状金属板の基端にプリント基板に立設するための基板取付部１６ａを形成し、先端寄りの位置に横方向に突出する凸部１６ｂを設ける。該凸部１６ｂは、「く」の字型に曲げ加工した構造である。基板取付部１６ａは、前記凸部１６ｂの突出方向とは逆の方向に直角に折り曲げてプリント基板１０の表面に接するようにし、リフロー半田付けできる構造とする。このようなヒートシンク保持具１６を２個、電子部品の周辺位置で、前記凸部１６ｂが互いに内向き、前記基板取付部１６ａがぞれぞれ外向きとなるように、プリント基板１０上に対向配置し、リフロー半田付け処理で立設する。

他方、前記ヒートシンク１４は、矩形状の金属平板（例えばアルミニウム板等）からなり、相対向する側面に矩形状の切欠き部１４ａが形成されている形状である。該切欠き部１４ａの幅は、前記ヒートシンク保持具１６の幅よりも若干大きめとし、前記ヒートシンク保持部１６が前記切欠き部１４ａに嵌入できる寸法になっている。なお、ヒートシンク１４は、取り付け時に撓み変形しないように、ある程度の厚みがある剛な構造とする。

電子部品１２の上に放熱シート１８を載せ、上方からヒートシンク１４を押し込む（図１のＡの白抜き矢印方向）。放熱シート１８は、例えばシリコーンゲルなどからなり、柔軟性があるため電子部品１２にしっかりと密着すると共に、更に該放熱シート１８の上に載るヒートシンク１４にも密着する。ヒートシンク１４がヒートシンク保持具１６の凸部１６ｂを乗り越える際、該ヒートシンク保持具１６が撓んで外方向に開き、該ヒートシンク１４が押し込まれると、前記の撓みは元に戻る。このときヒートシンク１４は、放熱シート１８に密着し、その状態で前記ヒートシンク１４が前記ヒートシンク保持具１６の凸部１６ｂによって両側から押し付けられ、そのまま固定される（図１のＢに示す状態）。また、ヒートシンク１４の切欠き部１４ａにヒートシンク保持具１６が嵌入した状態となっているので、ヒートシンク１４が面内方向で位置ずれする恐れもない。

ヒートシンク１４を取り外したい場合には、相対向するヒートシンク保持具１６の先端を、互いに外向きに広げ、ヒートシンク１４を持ち上げればよい。ヒートシンク保持具１６は、その先端がヒートシンク１４から突出しているため、容易に外向きの力を加えて撓ませることができる。すると、ヒートシンク保持具１６の凸部１６ｂがヒートシンク１４の切欠き部１４ａから外れ、ヒートシンク１４を容易に取り外すことができる。

図３は、本発明に係るヒートシンク取付構造の他の実施例を示す説明図であり、フロー用のヒートシンク保持具を使用した例である。ここで、Ａはヒートシンク取り付け前（あるいは取り外した後）の状態を示し、Ｂはヒートシンク取付時の状態を示している。いずれも、図面左手側を正面図とすると、図面右手側は側面図となる。基板取付部を除き、基本的な構造は前記図１に示す実施例と同様であってよい。図４は、ここで使用しているヒートシンク保持具の拡大図である。

プリント基板２０に表面実装した発熱性の電子部品２２の周辺で、２個のヒートシンク保持具２６を相対向するように前記プリント基板２０に立設する。２個のヒートシンク保持具２６は、可撓性のある短冊状金属板からなり、同じ形状であってよく、前記短冊状金属板の基端にプリント基板２０に立設するための基板取付部２６ａを形成し、先端寄りの位置に横方向に突出する凸部２６ｂを設ける。該凸部２６ｂは、「く」の字型に曲げ加工した構造である。基板取付部２６ａは、真っ直ぐ下方に延び両側が切除されて細幅となるように成形され、プリント基板２０の孔に挿入してフロー半田付けできる構造である。このようなヒートシンク保持具２６を２個、電子部品２２の周辺位置で、前記凸部２６ｂが互いに内向きとなるように、プリント基板２０に対向配置し、フロー半田付け処理で立設する。

他方、前記ヒートシンク２４は、矩形状の金属平板からなり、相対向する側面に矩形状の切欠き部２４ａが形成されている形状である。該切欠き部２４ａの幅は、前記ヒートシンク保持具２６の幅よりも若干大きめとし、前記ヒートシンク保持部２６が前記切欠き部２４ａに嵌入できる寸法になっている。

電子部品２２の上に放熱シート２８を載せ、上方からヒートシンク２４を押し込む（図３のＡの白抜き矢印方向）。ヒートシンク２４がヒートシンク保持具２６の凸部２６ｂを乗り越える際、該ヒートシンク保持具２６が撓んで外方向に開き、該ヒートシンク２４が押し込まれると、前記の撓みは元に戻る。このとき、放熱シート２８は電子部品２２に密着し、ヒートシンク２４は前記放熱シート２８に密着する。その状態で、前記ヒートシンク２４が、両側から前記ヒートシンク保持具２６の凸部２６ｂによって押さえ込まれ、そのまま固定される。また、ヒートシンク２４の切欠き部２４ａにヒートシンク保持具２６が嵌入した状態となっているので、ヒートシンク２４が面内方向で位置ずれする恐れもない。

ヒートシンク２４を取り外したい場合には、相対向するヒートシンク保持具２６の先端を、互いに外向きに広げればよい。ヒートシンク保持具２６の凸部２６ｂがヒートシンク２４の切欠き部２４ａから外れ、容易に該ヒートシンク２４を取り外すことができる。

発熱性の電子部品が大型である場合には、ヒートシンク保持具を縦横２方向に配置し、それに対応してヒートシンクにも縦横２方向に切欠き部を形成して、それらを組み合わせてもよいが、通常は、上記実施例のように、ヒートシンク保持具を２個、相対向するように配置すればヒートシンクを十分固定できる。なお、ヒートシンクは、通常は平板でよいが、表面積を増やして放熱効果を高めるため上面に凹凸を形成してもよいし、放熱フィンを設けたものにも対応できる。

１０，２０ プリント基板
１２，２２ 電子部品
１４，２４ ヒートシンク
１４ａ，２４ａ 切欠き部
１６，２６ ヒートシンク保持具
１６ａ，２６ａ 基板取付部
１６ｂ，２６ｂ 凸部
１８，２８ 放熱シート

Claims (4)

1. プリント基板と、該プリント基板に実装した発熱性の電子部品の周辺で相対向するように前記プリント基板に立設される複数のヒートシンク保持具と、前記電子部品上に載置されるヒートシンクとからなり、前記ヒートシンク保持具は、可撓性のある短冊状金属板の先端寄りの位置で横方向に突出する凸部を有する構造であり、前記ヒートシンクを、両側の前記ヒートシンク保持具の凸部で上から押さえて固定するようにしたことを特徴とするヒートシンク取付構造。
2. 前記ヒートシンク保持具は、短冊状金属板の基端に基板取付部を形成すると共に先端寄りの位置に「く」の字型の凸部を曲げ加工した構造であり、前記ヒートシンクは、矩形状平板の相対向する側面に切欠き部が形成されている形状であって、前記ヒートシンク保持部が前記切欠き部に嵌入し、前記凸部でヒートシンクを押し下げるように固定する請求項１記載のヒートシンク取付構造。
3. 前記ヒートシンク保持具は、その基板取付部が、前記凸部の突出方向とは逆方向に突出するように折り曲げられた構造であり、前記プリント基板上で半田付けされるリフロー用のヒートシンク保持具である請求項２記載のヒートシンク取付構造。
4. 前記ヒートシンク保持具は、その基板取付部が、両側を切除して細幅に成形された構造であり、前記プリント基板の孔に挿入して半田付けされるフロー用のヒートシンク保持具である請求項２記載のヒートシンク取付構造。

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