JP2013058681A - Member for fixing component and component fixing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は部品固定用部材および部品固定構造に関する。 The present invention relates to a component fixing member and a component fixing structure.
電子機器等には、フレームや基板等に取り付けられて電気回路を構成する電子部品が内蔵されている。これらの電子部品の中には、電気回路を安定して動作させるために動作保障温度が決まっているものがあるが、回路動作に伴って熱を発生する(発熱体となってしまう)ものがある。設計プロセスの微細化や回路形成技術の進歩により、電子部品の消費電力を低減させる技術が著しく進歩しているものの、技術の発展に伴う電子部品の高密度化および多機能化によって、特定の電子部品に電気的負荷が集中する傾向がある。このような特定の電子部品への電気的負荷の集中により、その電子部品を動作させる条件(動作保障温度など)をより厳しく制限する必要性が高まっている。 An electronic device or the like incorporates electronic components that are attached to a frame, a substrate, or the like and constitute an electric circuit. Some of these electronic components have a fixed operating temperature for stable operation of the electric circuit, but some generate heat (becomes a heating element) during circuit operation. is there. Although the technology to reduce the power consumption of electronic components has been remarkably advanced due to the miniaturization of the design process and the advancement of circuit formation technology, certain electronic devices have been developed by increasing the density and multi-functionality of electronic components as technology advances. There is a tendency for electrical loads to be concentrated on parts. Due to the concentration of electrical loads on such specific electronic components, there is an increasing need to more strictly limit the conditions (such as operation guarantee temperature) for operating the electronic components.
発熱体である電子部品の動作保障温度を厳格に守って電気回路を安定的に動作させるために、放熱用の部品(放熱体)であるヒートシンクまたはコールドプレートを電子部品に面接触させて、空冷方式または水冷方式で効率よく放熱あるいは冷却することが一般的である。 In order to ensure stable operation of the electrical circuit while strictly maintaining the guaranteed operating temperature of the electronic parts that are heating elements, heat sinks or cold plates that are heat dissipation parts (heat radiators) are brought into surface contact with the electronic parts and air cooled. It is common to efficiently radiate or cool by a method or a water cooling method.
放熱体を接着剤によって電子部品に接着すると、放熱体または電子部品が反りを生じた場合などに接着剤の接着力に抗して放熱体が電子部品から剥がれ、放熱体と電子部品との面接触が維持されなくなるおそれがある。このような場合には、放熱体による十分な放熱効果が得られず、電子部品が動作保障温度を超えて過熱されてしまうおそれがある。そこで、特許文献1〜4に示されているように、ばね力を利用して放熱体を電子部品に押しつける部品固定用部材が用いられている。
When the heatsink is bonded to an electronic component with an adhesive, the heatsink is peeled off from the electronic component against the adhesive force of the heatsink or the electronic component when the heatsink or the electronic component is warped. Contact may not be maintained. In such a case, a sufficient heat dissipation effect by the heat radiator cannot be obtained, and the electronic component may be overheated exceeding the operation guarantee temperature. Therefore, as shown in
電子部品に放熱体を取り付けて固定させるために、ねじ、フック、板ばね、専用設計の機構品など、さまざまな部品固定用部材が使われている。このうち、専用設計の機構品は製造コストが高く好ましくないので、汎用的に用いられるねじ、フック、板ばね等の固定用部材の中から、用途や形状や特性(例えば電子部品の耐荷重)に合わせて適切なものが選択される。しかし、電気回路の高密度化や低コスト化に伴って部品固定用部材の小型化や共通化も必要となってきており、汎用的に用いられる部品固定用部材では対応しきれない場合がある。電気回路の高密度化や高性能化のために専用設計の電子部品が増え、放熱体を固定するための部品固定用部材も、専用設計の電子部品の構成に対応した構成にする必要が生じている。 Various parts fixing members such as screws, hooks, leaf springs, and specially designed mechanical parts are used to attach and fix the heat radiator to electronic parts. Among these, specially designed mechanism products are not preferable due to their high manufacturing costs, so use, shape, and characteristics (for example, load resistance of electronic components) from general-purpose fixing members such as screws, hooks, leaf springs, etc. Appropriate ones are selected according to. However, as the density of electric circuits is increased and the cost is reduced, it is also necessary to reduce the size and commonality of component fixing members, and the component fixing members used for general purposes may not be able to cope with them. . The number of electronic parts designed exclusively for increasing the density and performance of electric circuits has increased, and the parts fixing parts for fixing the heat sink need to have a configuration corresponding to the configuration of the electronic parts designed exclusively. ing.
また、電子部品と放熱体の組み合わせが変わると、汎用品の部品固定用部材の中から大きさや高さなどの寸法が適したものを選び直す必要がある。もしも汎用品の中に適合品が存在しない場合には、専用設計の部品固定用部材を作製したり、汎用品を改造したり、他の構成部品を部品固定用部材に合わせて変更して構造自体を変えるなどの対策が必要である。このように、電子部品や放熱体が変更された場合には、部品固定用部材の共通化ができず、部品固定用部材の再選択や再設計および製造に時間がかかるとともに、製造コストの上昇が避けられない。 In addition, when the combination of the electronic component and the radiator is changed, it is necessary to reselect a member having a suitable size and height from among general-purpose component fixing members. If there is no compatible product in the general-purpose product, a specially designed component fixing member is manufactured, the general-purpose product is modified, or other components are changed to match the component fixing member. Measures such as changing itself are necessary. In this way, when electronic components and heatsinks are changed, component fixing members cannot be shared, and it takes time to reselect, redesign, and manufacture component fixing members, and increase manufacturing costs. Is inevitable.
特許文献1〜4に記載されている部品固定用部材は、ばねを用いることによって、電子部品および放熱体の多少の寸法変更には対応できるものの、大幅な寸法変更には対応できない。
The component fixing members described in
そこで本発明の目的は、上述した課題を解決して、ある部品に他の部品を取り付けるための固定用部材であって、取り付けられる部品のうちの少なくとも一方が変わっても対応可能であり、汎用的に使用可能な部品固定用部材と、それを用いた部品固定構造を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is a fixing member for solving the above-described problems and attaching another component to a certain component, and can be used even if at least one of the components to be mounted is changed. It is an object of the present invention to provide a component fixing member that can be used and a component fixing structure using the same.
本発明の一態様は、複数の部品を互いに固定させるための部品固定用部材が、少なくとも一端部に中空部分を有する基部と、一部が中空部分に進入し基部に対して長手方向に進退可能である軸部と、を有し、基部は、互いに固定される複数の部品のうちの一方に対して位置決めされ、軸部の、基部の中空部分内から突出している部分が、複数の部品のうちの他方に対して位置決めされ、軸部を基部に対して進退させることによって長さを調節可能であることを含む。 In one embodiment of the present invention, a component fixing member for fixing a plurality of components to each other includes a base portion having a hollow portion at least at one end portion, and a part thereof enters the hollow portion and can advance and retreat in the longitudinal direction with respect to the base portion And the base portion is positioned with respect to one of the plurality of components fixed to each other, and a portion of the shaft portion that protrudes from the hollow portion of the base portion is formed of the plurality of components. It is positioned with respect to the other of them, and the length can be adjusted by moving the shaft part forward and backward with respect to the base part.
本発明によると、部品固定部材の長さを容易に変更できるため、固定すべき部品の寸法の違いに対応して汎用的に使用することができる。そして、固定すべき部品同士に適切な荷重を加えることによって固定の信頼性を高めることが容易にできる。 According to the present invention, since the length of the component fixing member can be easily changed, it can be used universally corresponding to the difference in dimensions of components to be fixed. And the reliability of fixation can be easily improved by applying an appropriate load to parts to be fixed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の部品固定用部材1によって、固定すべき一方の部品である放熱用の部品(放熱体)4が、基板2上の電子部品(他方の部品)3に固定された構造が示されている。具体的には、電気回路が構成される基板2上に、BGA(ボールグリッドアレイ)を構成するはんだボール5を介して電子部品3が実装されている。この電子部品3は、電気回路の動作時に発熱する発熱体である。そして、電子部品3の上面に熱伝導剤6を介して、空冷方式の放熱体の一例であるヒートシンク4が取り付けられている。熱伝導剤6は、電子部品3が、それ自体の製造公差や実装時の熱ストレスなどによって完全な平坦ではなく反っている場合に、ヒートシンク4との接触面積が低減し熱伝導が低下するおそれがあるため、電子部品3とヒートシンク4との間の熱伝導を補助して放熱効果を上げるために用いられている。
FIG. 1 shows a structure in which a heat dissipating component (heat dissipating body) 4 which is one component to be fixed is fixed to an electronic component (the other component) 3 on a
この部品固定用部材1の拡大図が図2に示されている。部品固定用部材1は、主に、固定ピン構造を構成する軸部7および基部8と、基部8の外周に配置されたコイル状のばね9とを有している。軸部7には固定用フック7aが形成されている。基部8の一方の端部(上端部)には、大径のばね押さえ部8aが形成されており、基部8の外周に位置するコイル状のばね9をばね押さえ部8aが押さえている。基部8の他方の端部(下端部)側は中空の円筒状になっており、軸部7の固定用フック7aと反対側の部分が、円筒状の基部8の中空部分に入り込んでいる。軸部7は基部8に対して長手方向に進退可能かつ離脱不能に保持されて、軸部7と基部8とからなる固定ピン構造が構成されている。軸部7が基部8に対して進退することによって、固定ピン構造の全長の調整が可能である。
An enlarged view of the
図1に示すヒートシンク4は、基板2および電子部品3に対向する面にフランジ部4aを有している。このフランジ部4aに、部品固定用部材1の基部8の外径よりも大きく、かつ基部8の外周に位置しているコイル状のばね9よりも小さい径の貫通孔が設けられている。従って、基部8の外周に位置しているばね9は、ばね押さえ部8aとフランジ部4aの上面との間(図1に示す間隔aの範囲)に保持され、軸部7と基部8はフランジ部4aの貫通孔を自由に貫通できる。基板2には、フランジ部4aの貫通孔と対向し、フランジ部4aの貫通孔と同程度の径を有する貫通孔が設けられている。そして、部品固定用部材1の軸部7が両貫通孔を貫通している。すなわち、軸部7の固定用フック7aを弾性変形させて縮径させた状態で、基板2の貫通孔をそれぞれ通過させ、それから固定用フック7aを弾性変形状態から初期状態に復帰させて、基板2の下面(電子部品3の実装面と反対側の面)に固定用フック7aを係合させて固定している。
The
この構成によると、軸部7は、固定用フック7aによって基板2および電子部品3あるいはヒートシンク4のフランジ部4aの貫通孔に対して位置決めされた状態である。一方、基部8も軸部7との連結と、ばね押さえ部8aとフランジ部4aの上面との間に入っているばね9を介して位置決めされた状態である。基部8の位置決めされた部分と、軸部7の位置決めされた部分との間の空間内で、電子部品3とヒートシンク4とが互いに接合されている。そして、ばね9によってヒートシンク4が付勢されて電子部品3への圧接状態が維持される。ヒートシンク4や電子部品3に多少の反りや変形が生じても、ばね9のばね力によってヒートシンク4と電子部品3の面接触が保たれる。基部8の外周に位置するばね9のばね定数と、ばね押さえ部8aとフランジ部4aの上面との間の間隔aの大きさを調整することによって、ヒートシンク4が電子部品3に加える荷重を調整することができる。
According to this configuration, the
前記したように軸部7を基部8に対して進退可能かつ離脱不能にするための機構について、具体例を挙げて説明する。以下の説明で参照する図3〜5においては、基部8の外周に位置するばね9は図示省略する。
As described above, a mechanism for making the
図3に示す例では、軸部7の固定用フック7aと反対側の端部に雄ねじ7bが形成され、基部8の中空部に雌ねじ8bが形成されている。そして、雄ねじ7bが雌ねじ8bにねじ込まれることによって、軸部7が基部8bに離脱不能に保持されている。部品固定用部材1の全長は、基部8の中空部分内への軸部7の進入量、すなわち雌ねじ8bへの雄ねじ7bのねじ込み量によって決まる。
In the example shown in FIG. 3, a
ヒートシンク4が電子部品3に圧接して面接触する状態を保持するための力は、前記したように主にばね定数と間隔aとによって決まるばね9の付勢力で決定される。また、同じ部品を使用しても基板2の上面とフランジ4の下面との間の間隔b(図1参照)が公差や電子部品3の反りなどで異なれば、規定した軸部7と基部8の高さを変えない場合、間隔aが変わることになる。従って、ヒートシンク4および電子部品3の反りや変形が生じてもヒートシンク4と電子部品3の面接触が保たれるのに必要な力を加えるように、雌ねじ8bへの雄ねじ7bのねじ込み量、すなわち軸部7の基部8に対する進退量を適宜に調整して、部品固定用部材1の長さ(間隔aおよび間隔b)を定める。
The force for maintaining the state where the
本実施形態の部品固定用部材1は、全長を調整可能であるため、電子部品3やヒートシンク4の寸法が変更される場合にも、雌ねじ8bへの雄ねじ7bのねじ込み量を調整することによって、すなわち、雄ねじ7bおよび雌ねじ8bのピッチと回転幅とに応じて基部8を回転させることによって距離aの対応が可能である。従って、専用設計の部品を用いる必要がなく、特別な改造を施す必要なく汎用品として用いることができる部品固定用部材1が得られる。そして、この部品固定用部材1の長さの調整によって、ばね9によるばね力も変化して、ヒートシンク4を電子部品3に圧接させる力を調整することができる。それにより、電子部品3やヒートシンク4の反りが生じても、ばね9のばね力によってヒートシンク4を電子部品に押しつけて面接触を維持することが可能である。従って、放熱および冷却の信頼性が高い。
Since the
図4に示す例では、軸部7の固定用フック7aと反対側の端部に、テーパ状の複数の係止部7cが積み重なるように形成されている。そして、基部8の中空部には、各係止部7cに係合可能であるとともに弾性変形可能な爪部8cが形成されている。この構成では、一方向(爪部8cが下降する方向)には爪部8cが各係止部7cに接しながら移動可能であるが、反対方向(爪部8cが上昇する方向)には爪部8cが係止部7cに係止されて移動不能である。すなわち、複数の係止部7cと爪部8cとによっていわゆるワンウェイクラッチが構成されている。ただし、係止部7cおよび爪部8cは全周にわたって形成されているわけではなく、軸部7には係止部7cとそれ以外の部分7dとが周期的に等間隔で設けられ、同様に基部8には爪部8cとそれ以外の部分とが周期的に等間隔で設けられている。従って、基部8を軸部7に対して回転させて、爪部8cが係止部以外の部分7dと対向する状態にすると、基部8を軸部7に対して自由に上下動させることができる。この構成では、複数の係止部7cのうちのどの係止部7cに爪部8cが係合するかによって長さを調節可能である。従って、爪部8cが係止部以外の部分7dと対向する状態で、基部8を軸部7に対して移動させて所望の位置に到達したら、基部8を軸部7に対して回転させて爪部8cが係止部7cに対向してそれに係合するようにすればよい。それにより、部品固定用部材1の長さを定めて、ヒートシンク4が電子部品3に圧接して面接触する状態を保持するための力が得られるようにすればよい。
In the example shown in FIG. 4, a plurality of tapered
図5に示す例では、基部8が貫通孔8dを有する円筒状であり、軸部7が、固定用フック7aを有し基部8とほぼ同じ外径を有する下方部分(大径の部分)7eと、軸部7の長手方向に沿って、下方部分7eの径方向中心から固定用フック7aと反対側に延びる小径の上方部分(貫通孔を貫通可能な部分)7fとからなる。円筒状の基部8の下端には、逆転防止爪8eを含む階段構造が形成されている。この階段構造は、後述する下方部分7eの位置決め突起7gが嵌合する複数の受け部8fと、受け部8fの一部から延びて逆転防止爪8eに至る斜面とを有している。複数の受け部8fは、高さを少しずつ変えて並べて配置されている。下方部分7eの外周部には、上方へ突出する位置決め突起7gと、支持部7hが設けられている。
In the example shown in FIG. 5, the
軸部7の上方部分7fは基部8の貫通孔8dを貫通し、それによって、軸部7は基部8に離脱不能に保持されている。そして、位置決め突起7gが基部8の複数の受け部8fのうちの1つに嵌合することによって、軸部7と基部8の相対位置が規定される。このとき、位置決め突起7gの一辺である斜面が基部8の斜面と当接し、さらに、位置決め突起7gが嵌合していない受け部8fの斜面が、下方部分7eの支持部7hの斜面に当接している。これによって、軸部7と基部8とが互いに安定的に保持される。
The
この構成では、複数の受け部8fのうちのどの受け部8fに位置決め突起7gが嵌合するかによって長さを調節可能である。そこで、基部8を軸部7に対して回転させて、位置決め突起7gに嵌合する受け部8fを変更することによって、部品固定用部材1の全長を変更することができる。それにより、ヒートシンク4が電子部品3に圧接して面接触する状態を保持するための力が得られるようにすることができる。ただし、逆回転防止爪8eが設けられているため、基部8は軸部7に対して一方向(図5(b)では左方向)のみにしか回転できない。この逆回転防止爪8eは、位置決め突起7gと受け部8fの嵌合の安定性を高める機能を有する。このようにして部品固定用部材1の全長を決定した後に軸部7と基部8の相対位置をより確実に維持するためには、図示しない付勢手段(ばね等)によって基部8を軸部7側へ付勢することが考えられる。また、部品固定用部材1の全長を再変更することが考えられない場合には、ねじやナット等を用いて基部8を軸部7の上方部分7fに固定してもよい。さらに、図示しないリセット機構によって、基部8が軸部7に対して360度回転したら元の高さに戻るようになっていてもよい。
In this configuration, the length can be adjusted depending on which receiving
図1〜5に示す例では、軸部7に設けられた固定用フック7aにより、部品固定用部材1を基板2に固定している。しかし、図6に示すように、軸部7に小径のねじ部7iを設け、このねじ部7iを、基板2の貫通孔を貫通させて基板2の下方に突出させた状態で、基板2の下方で固定用ナット10をねじ部7iにねじ込んで部品固定用部材1を基板2に固定する構成であってもよい。この場合、基板2の貫通孔は、ねじ部7iよりも大径であるが、軸部7のねじ部7i以外の部分よりも小径である。そして、フランジ部4aの貫通孔は、基部8の大径部8gよりも小径であるがそれ以外の部分よりも大径である。この構成によると、ねじ部7iを固定用ナット10にねじ込む量によってフランジ部4aの下面と基板2の上面との間の間隔bが決まり、ヒートシンク4が電子部品3に加える荷重が決まるため、ばね9が不要である。軸部7と基部8は、図1〜5の示す例のいずれかと同様な方法、すなわち、雄ねじ7bおよび雌ねじ8bや、複数の係止部7cおよび爪部8cや、位置決め突起7gおよび受け部8fを用いて、互いに連結していればよい。
In the example shown in FIGS. 1 to 5, the
図示しないが、1枚の基板2に対して複数の電子部品3を実装し、各電子部品3に対してそれぞれヒートシンク4を取り付ける場合には、個々の電子部品3およびヒートシンク4ごとに、図1〜6に示すような部品固定用部材1を用いる。それぞれの部品固定用部材1の全長を、前記した方法のいずれかで適宜に調整することにより、各電子部品3および各ヒートシンク4の寸法の違いやそれぞれの反りや高さの公差に対応して、それぞれに適した荷重でヒートシンク4を電子機器3に当接させることができ、信頼性高く良好な冷却が実施できる。
Although not shown, in the case where a plurality of
なお、放熱用の部品はヒートシンク4に限られず、空冷式または水冷式で電子部品3を放熱または冷却可能な部品であれば様々な部品が使用可能である。例えば、放熱用の部品としてコールドプレートを用いてもよい。
The heat dissipation component is not limited to the
1 部品固定用部材
2 基板
3 電子部品(他方の部品)
4 ヒートシンク(一方の部品である放熱用の部品)
4a フランジ部
7 軸部
7a 固定用フック
7b 雄ねじ
7c 係止部
7e 下方部分(大径の部分)
7f 上方部分(貫通孔を貫通可能な部分)
7g 位置決め突起
7i ねじ部
8 基部
8a ばね押さえ部
8b 雌ねじ
8c 爪部
8d 貫通孔
8f 受け部
9 ばね
10 固定用ナット
1
4 Heat sink (one component for heat dissipation)
7f Upper part (part that can penetrate through hole)
Claims (10)
少なくとも一端部に中空部分を有する基部と、一部が前記中空部分に進入し前記基部に対して長手方向に進退可能である軸部と、を有し、
前記基部は、互いに固定される複数の部品のうちの一方に対して位置決めされ、
前記軸部の、前記基部の前記中空部分内から突出している部分が、前記複数の部品のうちの他方に対して位置決めされ、
前記軸部を前記基部に対して進退させることによって長さを調節可能である部品固定用部材。 A component fixing member for fixing a plurality of components to each other,
A base portion having a hollow portion at least at one end portion, and a shaft portion that partially enters the hollow portion and is movable forward and backward in the longitudinal direction with respect to the base portion,
The base is positioned with respect to one of a plurality of parts fixed together;
A portion of the shaft portion that protrudes from the hollow portion of the base portion is positioned with respect to the other of the plurality of parts,
A component fixing member that is adjustable in length by advancing and retracting the shaft portion relative to the base portion.
前記軸部の前記大径の部分には位置決め用突起が設けられており、前記基部には前記位置決め用突起が嵌合可能な複数の受け部が形成されており、前記複数の受け部のうちのどの受け部に前記位置決め用突起が嵌合するかによって長さを調節可能である、請求項1に記載の部品固定用部材。 The base portion has a through hole, the shaft portion has a portion capable of penetrating the through hole, and a portion having a larger diameter than the through hole,
Positioning protrusions are provided on the large-diameter portion of the shaft portion, and a plurality of receiving portions into which the positioning protrusions can be fitted are formed on the base portion. Of the plurality of receiving portions, The component fixing member according to claim 1, wherein the length can be adjusted depending on which receiving portion of the positioning projection is fitted into.
前記軸部は、前記基部の前記中空部分内に進入する部分と反対側の端部に、他方の部品または他方の部品が搭載されている基板に係合する固定用フックを有している、請求項5に記載の部品固定用部材。 The spring is held between one of the parts and the spring pressing portion of the base,
The shaft portion has a fixing hook that engages with the other component or the substrate on which the other component is mounted at the end of the base opposite to the portion entering the hollow portion. The component fixing member according to claim 5.
前記基部の前記位置決めされた部分と、前記軸部の前記位置決めされた部分との間の空間内で、前記複数の部品が互いに接合される、部品固定構造。 The component fixing member according to any one of claims 1 to 7,
A component fixing structure in which the plurality of components are joined to each other in a space between the positioned portion of the base portion and the positioned portion of the shaft portion.
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