JP2015037129A - Heat sink holding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は基板に搭載した発熱部品を冷却するためのヒートシンクの保持装置に関し、特にヒートシンクを基板に対して着脱する際の作業性を改善したヒートシンク保持装置に関するものである。 The present invention relates to a heat sink holding device for cooling a heat generating component mounted on a substrate, and more particularly to a heat sink holding device with improved workability when a heat sink is attached to and detached from a substrate.
基板に搭載された発熱部品、例えば半導体装置やその他の電子部品を冷却するためにヒートシンクを基板に配設し、かつ当該ヒートシンクを発熱部品に接触させた状態で当該基板に保持することが行われている。特許文献1では基板に搭載した半導体装置の上にヒートシンクを載置し、ヒートシンクの複数箇所に設けた保持穴にコイルバネを嵌挿したネジを挿通させ、当該ネジを基板に結合させることによってヒートシンクを半導体装置に接触させた状態で基板に保持する構成がとられている。また、特許文献2では、電子部品を搭載した基板の複数箇所に受け台を取着し、電子部品上に載置されたヒートシンクに設けた保持穴を受け台に嵌合させ、その上でコイルバネを嵌挿した締結部材を受け台に締結することによってヒートシンクを保持する構成がとられている。
A heat sink is disposed on the substrate to cool a heat generating component mounted on the substrate, such as a semiconductor device or other electronic component, and the heat sink is held on the substrate in contact with the heat generating component. ing. In
特許文献1の技術では、ヒートシンクを保持するためには、ヒートシンクに設けた保持穴に挿通したネジの先端を基板に設けた固定穴に締結させる作業が必要である。このとき、作業者の視点はヒートシンクの上方にあるため、ネジの先端はヒートシンクによって死角となりネジを基板の固定穴に対して位置決めすることが難しく、作業性が低下する要因になっている。特に、半導体装置の上面に熱電導性の高い接着剤を配設してヒートシンクの下面に密接する構成を採用しているときには、ネジを位置決めしない時点で接着剤によってヒートシンクが半導体装置の上面に接着されてしまうことがあり、そのための修正作業を行うことも必要になる。
In the technique of
特許文献2の技術では、基板に設けた受け台に対してヒートシンクの保持穴を嵌合させるので、ヒートシンクの位置決めについては特許文献1よりも改善される。しかし、特許文献2では、基板に対して受け台を装着する工程と、受け台に対してヒートシンクを位置決めして保持穴を嵌合する工程と、受け台に対して締結部材を締結する工程が必要であり、工程数が多くなって作業性が低下する。また、コイルバネと締結部材の他に受け台が必要とされるため、部品点数が多くなりコストの点で不利になる。
In the technique of
さらに、特許文献1,2はいずれもネジや締結部材をネジ機構によって基板や受け台に対して締結しているため、締結に際してはネジや締結部材を軸転させる作業が必要であり、この軸転作業に時間がかかり作業性が低下する要因になっている。
Furthermore, since both
本発明の目的は、ヒートシンクを基板に固定する際の作業性を改善したヒートシンク保持装置を提供するものである。 The objective of this invention is providing the heat sink holding | maintenance apparatus which improved the workability | operativity at the time of fixing a heat sink to a board | substrate.
本発明は、基板の表面上に搭載された発熱部品と、当該発熱部品で発生した熱を放熱するためのヒートシンクと、ヒートシンクを基板の表面側から発熱部品に当接させた状態で保持するヒートシンクスペーサと、当該ヒートシンクスペーサに支持されてヒートシンクに対して発熱部品に向けた方向に弾性力を付与する弾性材とを備えている。その上で、ヒートシンクスペーサは、ヒートシンクを下支え保持する保持部と、基板に設けた固定穴に嵌合して基板に対して固定される固定部を有し、保持部においてヒートシンクを保持しかつ固定部が固定穴に嵌合しない状態のときに、ヒートシンクの当接面は発熱部品の当接面に対して離間され、固定部が固定穴に嵌合したときにヒートシンクの当接面が弾性材の弾性力によって発熱部品の当接面に当接される構成であることを特徴とする。 The present invention relates to a heat generating component mounted on a surface of a substrate, a heat sink for dissipating heat generated by the heat generating component, and a heat sink that holds the heat sink in contact with the heat generating component from the surface side of the substrate A spacer and an elastic material that is supported by the heat sink spacer and applies an elastic force to the heat sink in a direction toward the heat generating component. In addition, the heat sink spacer has a holding portion that supports and holds the heat sink, and a fixing portion that fits into a fixing hole provided in the substrate and is fixed to the substrate, and holds and fixes the heat sink in the holding portion. When the part does not fit into the fixing hole, the contact surface of the heat sink is separated from the contact surface of the heat generating component, and when the fixing part fits into the fixing hole, the contact surface of the heat sink becomes elastic. It is the structure contact | abutted by the contact surface of a heat-emitting component with the elastic force of.
すなわち、ヒートシンクスペーサは、固定部が基板の表面に当接した状態のときの基板の表面からヒートシンクの当接面までの長さは発熱部品の基板の表面からの高さ寸法よりも大きく、固定部が固定穴に嵌合した状態のときの基板の表面からヒートシンクの当接面までの長さは発熱部品の基板表面からの高さ寸法よりも小さいことを特徴とする。 That is, the length of the heat sink spacer from the surface of the substrate to the contact surface of the heat sink when the fixing portion is in contact with the surface of the substrate is larger than the height dimension of the heat generating component from the surface of the substrate. The length from the surface of the substrate to the contact surface of the heat sink when the portion is fitted in the fixing hole is smaller than the height of the heat-generating component from the substrate surface.
本発明においては、ヒートシンクスペーサは、基板の表面側から操作したときに固定部が固定穴に対して着脱可能な構成とすることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the heat sink spacer has a configuration in which the fixing portion can be attached to and detached from the fixing hole when operated from the surface side of the substrate.
本発明によれば、ヒートシンクスペーサを基板に固定するまでは、保持部において保持されるヒートシンクの当接面は発熱部品としての半導体装置の上面に接することがないので、ヒートシンクスペーサおよびヒートシンクを基板上で任意に移動させ、位置決めを行うことができる。このとき、固定部が固定穴に予備嵌合したことを感知することによって位置決めを行うことができるので、基板の固定穴や固定部を視認することなく、作業者における感触のみで容易に位置決めすることができる。位置決め後は、ヒートシンクスペーサの固定部を固定部に対して嵌合させることによりヒートシンクを発熱部品の当接面に当接させ、弾性材によって密接状態を保って好適な放熱効果が期待できる。ヒートシンクスペーサを基板の表面側から操作して固定部における固定穴との嵌合およびその解除を行うことで、ヒートシンクの着脱を基板の表面側からのみ行うことが可能になる。 According to the present invention, until the heat sink spacer is fixed to the substrate, the contact surface of the heat sink held by the holding portion does not contact the upper surface of the semiconductor device as the heat generating component. The position can be determined by arbitrarily moving. At this time, since the positioning can be performed by sensing that the fixing portion is pre-fitted into the fixing hole, the positioning is easily performed only by the touch of the operator without visually recognizing the fixing hole or the fixing portion of the substrate. be able to. After positioning, the heat sink is brought into contact with the contact surface of the heat-generating component by fitting the fixed portion of the heat sink spacer to the fixed portion, and a favorable heat radiation effect can be expected by keeping the close state with the elastic material. By operating the heat sink spacer from the front surface side of the substrate to engage and release the fixed hole in the fixing portion, the heat sink can be attached and detached only from the front surface side of the substrate.
(実施形態1)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明を半導体装置のヒートシンクの保持装置として構成した実施形態の正面断面図、図2はその分解斜視図である。これらの図において、基板Bの表面には矩形偏平にパッケージングされた半導体装置Dが搭載され、また当該基板Bには前記半導体装置Dを左右に挟む位置に2つの固定穴201が開口されている。この半導体装置Dの上面にヒートシンクHが載置されている。なお、以降の説明における上下方向は図1を基準にしたものである。前記シートシンクHはアルミニウムやその他の熱伝導性の高い金属等によって矩形の板状をした主面部100を備えており、この主面部100の上面の広い領域に立壁状の複数の冷却フィン102が一体に形成されている。そして、前記半導体装置Dの上面には熱伝導性の高い高伝熱性接着剤Cが塗布されており、ヒートシンクHの主面部100の下面はこの接着剤Cによって半導体装置Dの上面に密接され、両者間での伝熱性が高められている。この高伝熱性接着剤Cは高伝熱性接着シートであってもよく、以下は高伝熱接着剤等と称する。
(Embodiment 1)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is configured as a heat sink holding device of a semiconductor device, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. In these figures, a semiconductor device D packaged in a rectangular flat shape is mounted on the surface of a substrate B, and two
また、前記ヒートシンクHの前記主面部100には、前記冷却フィン102が形成されていない領域で、かつ前記半導体装置Dの周囲に位置する領域には複数の保持穴101が開口されている。ここではヒートシンクHの主面部100の2箇所、すなわち前記半導体装置Dを左右に挟む位置に2つの保持穴101が開口されている。これら2つの保持穴101は前記基板Bに開口されている2つの固定穴201の直上に対向位置される。その上で、この保持穴101にヒートシンクスペーサ(以下、Hスペーサと称する)1が嵌合されるとともに、このHスペーサ1の下側の先端は前記固定穴201に嵌合され、このHスペーサ1によってヒートシンクHが基板Bに保持されている。ここで、前記保持穴101と前記固定穴201はいずれも円形の穴であり、これら保持穴101と固定穴201の内径寸法は等しくてもよいが、この実施形態では保持穴101の内径は固定穴201の内径よりも幾分大径に形成されている。
In addition, a plurality of
図3は前記Hスペーサ1を拡大した部分分解斜視図である。Hスペーサ1は樹脂成形によって形成されており、小径の円板状をした頭部11の下面から下方に向けて概ね円柱状をした胴部12が突出され、さらにこの胴部12の下面から下方に向けて保持部13と固定部14が2段構成に突出されている。前記胴部12には前記頭部11に近い位置において一対の支持片12aが逆ハ字状の矢尻型に突出されており、この支持片12aは後述するコイルスプリング2を支持するために用いられる。前記保持部13は前記胴部12の下面から下方に真直に突出したステム13bの両側に一対の保持片13aが逆ハ字状の矢尻型に突出されており、この保持片13aは前記ヒートシンクHを保持するために用いられる。同様に前記固定部14は前記保持部13の下面から下方に真直に突出したステム14bの両側に一対の固定片14aが逆ハ字状の矢尻型に突出されており、この固定片14aは前記基板Bの固定穴201に嵌合される。これら各一対の支持片12a、保持片13a、固定片14aはいずれも常態では前記胴部12の外径寸法よりも大きな外径寸法に保持されているが、外力を受けたときに径方向に弾性変形して縮径されるようになっている。特に、前記保持片13aは内径方向に縮径されたときにはその外径寸法は前記保持穴101の内径寸法よりも小さい寸法に縮径されるようになっている。また、前記固定片14aは内径方向に縮径されたときにはその外径寸法は前記保持穴101および前記固定穴201の内径寸法よりも小さい寸法に縮径されるようになっている。
FIG. 3 is a partially exploded perspective view in which the
また、前記Hスペーサ1において、図1に示すように、前記保持片13aの上端部から前記固定片14aの下端部までの長さ(高さ)h1は、前記半導体装置Dの高さh2、正確には半導体装置Dを前記基板Bに搭載したときに、基板Bの主面部100の表面から半導体装置Dの上面までの高さよりも大きくなるように設計している。この場合、半導体装置Dの上面に高伝熱性接着剤等Cを配設しているときには、この高伝熱性接着剤等Cの上面までの高さよりも大きくしている。その一方で、Hスペーサ1を基板Bに固定した状態のときに、基板Bの表面から前記保持片13aの上端部までの長さh3は前記半導体装置Dの高さ(高伝熱性接着剤等Cを含む場合にはこれを含む高さ)h2よりも小さくなるように設計している。
In the
図3に示すように、前記Hスペーサ1には前記胴部12の外径寸法よりも内径寸法の大きなコイルスプリング2が嵌装されている。この実施形態ではコイルスプリング2の内径寸法は前記保持片13aと前記固定片14aの常態の外径寸法よりも大きく、前記支持片12aの外径寸法よりも小さくされている。そして、このコイルスプリング2はHスペーサ1の下端側から固定片14aおよび保持片13aを通過して胴部12にまで嵌装される。このとき、図1および図2に示すように、コイルスプリング2の上端部は支持片12aを縮径しながら胴部12に嵌装され、嵌装後に支持片12aが弾性復帰して拡径されたときにコイルスプリング2の上端部は当該支持片12aによって支持される。これにより、コイルスプリング2はHスペーサ1の胴部12の回りにおいて支持片12aによって懸垂状態に保持される。
As shown in FIG. 3, the
この構成のHスペーサ1を用いてヒートシンクHを基板Bに対して装着する作業を図4A〜図4Dを参照して説明する。なお、これらの図では2つのHスペーサ1の一方のみを図示している。図4Aおよび図4Bに示すように、Hスペーサ1をヒートシンクHの上面側からヒートシンクHの保持穴101に嵌合させる。このとき、2つのHスペーサ1をそれぞれ保持穴101に嵌合させる。この内挿作業によってHスペーサ1の固定片14aは縮径されながら保持穴101を挿通され、次いで保持片13aが縮径されながら保持穴101を挿通される。これにより、図4Bのように、保持片13aはヒートシンクHの下面側において弾性復帰して拡径され、保持片13aの上端部が保持穴101の内縁に係合され、保持片13aはヒートシンクHを下支えする。また、同時にコイルスプリング2は上端部がHスペーサ1の頭部11の下面に当接され、下端部はヒートシンクHの上面に当接されるので、これら頭部11とヒートシンクHとの間で撓められた状態となり、このコイルスプリング2に生じる弾性復帰力によってヒートシンクHは保持片13aの上端部に弾接された状態でHスペーサ1に保持されることになる。
The operation of mounting the heat sink H on the substrate B using the
そして、ヒートシンクHを基板B上に載置する。基板Bには表面に半導体装置Dが搭載されており、ヒートシンクHはこの半導体装置Dを覆う位置に載置する。載置するとHスペーサ1の下端部、すなわち固定片14aの下端部が基板Bの表面に当接した状態となる。このとき、図1に示したように固定片14aの下端部から保持片13aの上端部、すなわちヒートシンクHの下面までの長さh1は半導体装置Dの高さ(高伝熱性接着剤等Cの厚みを含む)h2よりも大きいので、図4Bのように、ヒートシンクHの下面が半導体装置Dの上面や高伝熱性接着剤等Cに接触することはない。この状態で、ヒートシンクHを基板B上で適宜に移動させると、Hスペーサ1の下端部は基板Bの表面上で滑動され、ある移動位置においてHスペーサ1がそれぞれ基板Bに設けた固定穴201に入り込む状態が生じる。すなわち、この実施形態では2つのHスペーサ1の各固定片14aがそれぞれ対応する固定穴201に対して予備嵌合する状態となる。これにより、各Hスペーサ1はそれぞれ固定穴201に対して位置決めされることになるので、基板Bの上面、特に固定穴201がヒートシンクHによって死角となって作業者が直接に固定穴201を視認することができなくても基板Bに対するヒートシンクHの位置決めを適切に行うことが可能になる。
Then, the heat sink H is placed on the substrate B. A semiconductor device D is mounted on the surface of the substrate B, and the heat sink H is placed at a position covering the semiconductor device D. When placed, the lower end of the
このような状態にした上で、作業者はHスペーサ1の頭部を押下する。これにより、図4Cに示すように、Hスペーサ1の下端の固定片14aは縮径されて固定穴201を挿通され、図4Dに示すように、基板Bの裏面において弾性復帰により拡径されて固定穴201の内縁に係合されて嵌合状態となる。この嵌合によってHスペーサ1は基板Bに固定されるので、当該Hスペーサ1によってヒートシンクHは基板Bに保持されることになる。このとき、図1に示したようにHスペーサ1の保持片13aの上端部と固定片14aの上端部との長さh3は半導体装置Dの高さh2よりも小さいので、ヒートシンクHの下面は半導体装置Dの上面または高伝熱性接着剤等Cの上面に当接される。この当接した状態では、保持片13aの上端部はヒートシンクHの下面から下方に離れた状態となるので、コイルスプリング2の弾性力はヒートシンクHを半導体装置Dの上面に弾接させる力として作用される。これにより、ヒートシンクHの下面は半導体装置Dの上面、ここでは高伝熱性接着剤等Cに密接した状態とされ、半導体装置Dで発生した熱を高伝熱性接着剤等Cを介してヒートシンクHに伝熱し、ここから放熱させることで半導体装置Dの冷却が行われる。
In this state, the operator presses the head of the
このように、このヒートシンク保持装置では、コイルスプリング2を予め支持させたHスペーサ1をヒートシンクHの保持穴101に嵌合させておけば、Hスペーサ1を基板Bの固定穴201に対して位置決めし、半導体装置Dに対するヒートシンクHの位置決めを容易に行うことができる。そして、位置決めをした後は単にHスペーサ1の頭部11を押下してHスペーサ1を基板Bの固定穴201に嵌合させるだけでヒートシンクHの装着が実現できる。そのため、ヒートシンクHを基板Bに組み付ける際のヒートシンクHの位置決めは容易であり、かつその後のヒートシンクHの固定に際してもHスペーサ1を軸転操作する等のネジ結合の作業は不要であり、容易に行うことができ、作業性が改善される。また、ヒートシンクHを保持するための部品はHスペーサ1とコイルスプリング2のみであるので低コストに構成できる。
As described above, in this heat sink holding device, if the
(実施形態2)
実施形態1では、基板Bの固定穴201に嵌合するHスペーサ1の固定片14aは径方向に弾性変形可能な逆ハ字状の矢尻型であるので、リユースを目的としてヒートシンクHを基板Bから取り外すためにHスペーサ1を基板Bから取り外す際には、基板Bの下面側から固定片14aを縮径させて固定穴201に対する係合を解除する作業が必要となる。そこで、実施形態2のHスペーサは基板Bの上面側から、すなわちヒートシンクHの上面側からHスペーサを小角度だけ軸転操作することによって基板Bの固定穴からの離脱を可能にしている。図5は実施形態2のHスペーサ1Aの斜視図であり、実施形態1と等価な部分には同一符号を付してある。このHスペーサ1Aは、保持部13から下方に胴部12よりも固定部として幾分小径の円柱軸15が延長され、この円柱軸15の下端の円周面に固定部を構成するために直径方向に向けて所要寸法で突出した一対の短ロッド15aが形成されている。また、保持部13の直上に位置する胴部12の円周面には、前記一対の短ロッド15aとは平面方向に垂直な方向に向けて極めて短い寸法で突出したクリックノブ13cが形成されている。ここでは直径方向に2つのクリックノブ13cが形成されている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the fixing
これに対応して、前記ヒートシンクHに開口された保持穴101Aは前記胴部12が挿通可能な円形を基準とし、この円形穴の直径方向の2箇所に前記短ロッド15aが挿通可能な形方向の溝103が形成されている。また、前記基板Bに開口された固定穴201Aは前記円柱軸15が挿通可能な円形を基準とし、この基準となる円形の直径方向の2箇所に前記固定部15の短ロッド15aが挿通可能な径方向の溝202が形成された平面形状に形成されている。
Correspondingly, the holding
この実施形態2のHスペーサ1Aでは、実施形態1のHスペーサ1と全く同様にしてヒートシンクHを基板Bに保持させることができる。ただし、この実施形態2ではHスペーサ1AをヒートシンクHの保持穴101Aに挿通させる際には短ロッド15aが保持穴101Aの溝103を挿通するように軸回り位置を調整する作業を行う。この位置を調整した上でHスペーサ1Aを押し込むことにより、保持片13aが保持穴101Aを挿通し、保持片13aの上縁がヒートシンクHの下面に当接することで実施形態1と同様にHスペーサ1AによってヒートシンクHを保持することができる。また、Hスペーサ1Aの下端の固定部15を基板B上に載置することでヒートシンクHと半導体装置D(図示省略)との離間を保った状態でヒートシンクHを保持することができ、同時にヒートシンクHを基板B上で移動させて基板Bに対するヒートシンクHの位置決め、すなわち固定穴201Aに対するHスペーサ1Aの位置決めを行うことができる。この位置決め時にヒートシンクHの下面が半導体装置Dの上面に対して離間されていることは言うまでもない。位置決めが行われた後には、Hスペーサ1Aを押下して固定部15を固定穴201Aに嵌合する。この際には短ロッド15aが固定穴201Aの溝202を挿通するように軸回り位置を調整する作業を行う。さらに、短ロッド15aが固定穴201Aを挿通した後には、図6(b)に示すように、Hスペーサ1Aを略90度程度軸転させ、短ロッド15aが基板Bの裏面において固定穴201Aの内縁に係合する作業を行う。これによりHスペーサ1Aは基板Bに対して固定され、Hスペーサ1AによってヒートシンクHを基板に保持することができる。この取り付け作業におけるHスペーサ1Aの軸転作業は90度程度でよいので、作業が特に煩雑なものになることはなく、全体として作業を容易に行うことができる。
In the H spacer 1A of the second embodiment, the heat sink H can be held on the substrate B in exactly the same manner as the
ヒートシンクHを基板Bに保持した状態では、実施形態1と同様にヒートシンクHはコイルスプリング2の弾性力によって半導体装置Dの上面に弾接され、放熱効果が高められる。また、Hスペーサ1Aは短ロッド15aが基板Bの下面において固定穴201Aの内縁に係合しているので、Hスペーサ1Aが基板Bから脱落することはなく、ヒートシンクHを基板Bに保持することができる。このとき、図6(a)に示すように、保持部13のクリックノブ13cが保持穴101Aの溝103に係合するので、作業者はこのときのクリック感によってHスペーサ1Aの軸転位置を認識することができ、短ロッド15aを確実に固定穴201Aの溝202に対して直交する位置に設定することができる。また、このクリックノブ13cと保持穴101Aの溝103との係合によってHスペーサ1Aの軸転が抑制され、Hスペーサ1Aは多少の外力によっても軸転されることがなく、短ロッド15aが固定穴101Aとの係合から外れることが防止される。
In a state where the heat sink H is held on the substrate B, the heat sink H is elastically contacted with the upper surface of the semiconductor device D by the elastic force of the
基板BからヒートシンクHを取り外すときには、Hスペーサ1Aの頭部11を摘んでクリックノブ13cを保持穴101Aの溝部103から外れる位置まで軸転操作すれば、短ロッド15aを固定穴201Aの溝202に対応する位置に設定でき、Hスペーサ1Aの固定部15を固定穴201Aから引き抜くことができ、ヒートシンクHを基板Bから取り外すことが可能になる。すなわち、基板Bの上面側での操作のみでHスペーサ1AおよびヒートシンクHを基板Bから取り外すことができ、リユースに有効となる。
When the heat sink H is removed from the substrate B, the
(実施形態3)
実施形態2では、ヒートシンクHと基板Bに開口する保持穴101Aと固定穴201AはそれぞれHスペーサ1Aの固定部15の短ロッド15aが挿通可能な溝部103,202を形成する必要があり、実施形態1のような単純な円形の保持穴101と固定穴201を開口する場合に比較して穴あけ作業が多少面倒な点がある。特に、ヒートシンクHの保持穴として実施形態1のような既存の円形の保持穴101が開口されたものを用いる場合には保持穴を再加工する必要がある。実施形態3では保持穴を円形に形成した場合でもHスペーサの着脱を可能にしたものである。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the holding
図7は実施形態3のHスペーサ1Bの斜視図で、実施形態1と等価な部分には同一符号を付してある。実施形態3のHスペーサ1Bは、保持部13から下方に固定部として円柱軸16が突出され、この円柱軸16の下端に所要の径寸法で下面が平面あるいは円錐形ないし凸球面に形成され(ここでは平面)、上面が平面に形成された厚い円板16aを備えている。この円板16aの径寸法は前記胴部12の径寸法に等しいか、それよりも小径とされている。そして、図8(a)に拡大図を示すように、前記円板16aの直径上に位置する対向する円周2箇所には、当該円板16aの全厚みにわたって中心に向けて三角扇型に切り欠いた切欠き16bが形成されている。また、これらの切欠き16bと平面方向に直交する直径上の円周2箇所には円板16aの上面を所要厚みで前記切欠き16bと同じ三角扇型に切り欠いた固定凹部16cが一体に形成されている。この固定凹部16cの深さ、すなわち円板16aを上面から低減した厚みは前記基板Bの板厚とほぼ同じ寸法である。
FIG. 7 is a perspective view of the
図7に示したように、前記ヒートシンクHに開口される保持穴101は実施形態1と同様に円形であるが、前記円板16aないし前記胴部12が挿通可能な形寸法である。また、前記基板Bに開口される固定穴201Bは前記円板16aに対応する円形を基準とし、この基準となる円形の直径上の円周2箇所に中心方向に向けて三角扇型をした突部203を有している。この突部203の平面形状は前記円板16aに形成した切欠き16bの平面形状および前記固定凹部16cの平面形状と同じ形状である。
As shown in FIG. 7, the holding
この実施形態3では、実施形態1と同様にしてヒートシンクHをHスペーサ1Bに保持させることができる。すなわち、Hスペーサ1Bの固定部16と保持部13をヒートシンクHの保持穴101に内挿させ、保持部13を内挿した時点で、保持片13aが弾性復帰し、実施形態1と同様にヒートシンクHを保持する。このとき、Hスペーサ1Bの固定部16を基板Bの上面に当接させることによってヒートシンクHを半導体装置D(図示省略)の上面に対して離間した状態とする。これにより、基板Bに対するヒートシンクHの位置決め、ないしは固定穴201Bに対するHスペーサ1Bの位置決めが可能になる。この位置決めが行われた後にHスペーサ1Bを軸転位置調整して円板16aの切欠き16bを固定穴201Bの突部203に対応させる。これにより、円板16aは固定穴201Bを挿通可能とされ、Hスペーサ1Bを押し込むことによって基板Bの下面側にまで内挿される。その上で、Hスペーサ1Bをほぼ90度軸転すると、図8(b)に示すように、円板16aの固定凹部16cが基板Bの下面側から固定穴201Bの突部203に嵌合される。円板16aの上面はコイルスプリング2の弾性力によって基板Bの下面に下方から弾接されるので、この弾接力によって固定凹部16cと突部203の嵌合状態が保持され、Hスペーサ1Bが基板Bから脱落することはなく、ヒートシンクHを基板Bに保持することができる。
In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the heat sink H can be held by the H spacer 1B. That is, when the fixing
基板BからヒートシンクHを取り外すときには、Hスペーサ1Bの頭部11を基板B側に押し込むことにより、固定凹部16cと突部203との嵌合が解除されるのでHスペーサ1Bを軸転することが可能になり、この状態のままHスペーサ1Bを90度程度軸転する。軸転して切欠き16bが突部203に対応されると、固定穴201Bを通して円板16aを基板Bの上方まで引き抜くことができ、ヒートシンクHを基板Bから取り外すことが可能になる。すなわち、基板Bの上面側での操作のみでHスペーサ1BおよびヒートシンクHを基板Bから取り外すことができ、リユースに有効となる。
When the heat sink H is removed from the substrate B, the
本発明は、以上説明した実施形態1,2,3に限られるものではなく、Hスペーサの保持部と固定部の形状、構造は適宜に変更することが可能である。保持部はヒートシンクにコイルスプリングの弾性力が付与された状態でヒートシンクを下支え保持する構成であればよい。固定部はHスペーサを基板の固定穴に嵌合して固定状態とする構成であればよい。この場合、固定穴に対して固定部を着脱することができるように構成することが好ましい。その一方で、本発明はHスペーサがヒートシンクを保持した状態でHスペーサの下端を基板に当接したときに、ヒートシンクの下面が半導体装置の上面に接触しないようにすることが必要である。特に、半導体装置の上面に高伝熱性接着剤等が形成されている場合には、ヒートシンクの下面はこの高伝熱性接着剤等に接触しないようにする。そのため、Hスペーサの上下方向について保持部と固定部の間隔を半導体装置の高さ寸法に対応させて適切な間隔寸法に設定することが肝要である。 The present invention is not limited to the first, second, and third embodiments described above, and the shape and structure of the holding portion and the fixing portion of the H spacer can be appropriately changed. The holding part may be configured to support and hold the heat sink in a state where the elastic force of the coil spring is applied to the heat sink. The fixing part may be configured to fit the H spacer into the fixing hole of the substrate to be in a fixed state. In this case, it is preferable to configure so that the fixing portion can be attached to and detached from the fixing hole. On the other hand, the present invention requires that the lower surface of the heat sink does not come into contact with the upper surface of the semiconductor device when the lower end of the H spacer contacts the substrate while the H spacer holds the heat sink. In particular, when a high heat transfer adhesive or the like is formed on the upper surface of the semiconductor device, the lower surface of the heat sink should not be in contact with the high heat transfer adhesive or the like. For this reason, it is important to set the distance between the holding part and the fixed part in the vertical direction of the H spacer to an appropriate distance dimension corresponding to the height dimension of the semiconductor device.
また、実施形態1,2,3ではコイルスプリングの弾性力を調整することについては特に説明していないが、半導体装置の高さ寸法の相違や、コイルスプリング自体の弾性力の相違等に対応してHスペーサに対するコイルスプリングの支持位置を調整することができる構成としてもよい。例えば、支持片に複数の段部を設け、これら複数の段部のいずれかにおいてコイルスプリングの上端部が支持されるようにすることでコイルスプリングがヒートシンクに対して加える弾性力を調整することができる。これにより、ヒートシンクを適切な当接力で半導体装置の上面に当接させ、好ましい熱伝導が可能になる。コイルスプリングの弾性力を調整する必要がないときには、コイルスプリングはHスペーサに嵌装するだけでもよく、この場合にはHスペーサには特に支持部を設ける必要はない。さらに、ヒートシンクを半導体装置に対して弾性力をもって当接させることが可能であれば、コイルスプリングに代えて他の形態のスプリングを用いてもよい。このスプリングはHスペーサの一部に一体形成した弾性片で構成するようにしてもよい。 In the first, second, and third embodiments, adjustment of the elastic force of the coil spring is not particularly described. However, it corresponds to a difference in height of the semiconductor device, a difference in elastic force of the coil spring itself, and the like. The coil spring support position relative to the H spacer may be adjusted. For example, it is possible to adjust the elastic force that the coil spring applies to the heat sink by providing a plurality of step portions on the support piece and supporting the upper end portion of the coil spring at any of the plurality of step portions. it can. Thereby, the heat sink is brought into contact with the upper surface of the semiconductor device with an appropriate contact force, and preferable heat conduction is possible. When it is not necessary to adjust the elastic force of the coil spring, the coil spring may only be fitted to the H spacer, and in this case, it is not necessary to provide a support portion for the H spacer. Furthermore, as long as the heat sink can be brought into contact with the semiconductor device with an elastic force, another form of spring may be used instead of the coil spring. This spring may be constituted by an elastic piece integrally formed with a part of the H spacer.
実施形態1,2,3では、発熱部品として半導体装置の例を掲げたが、他の電子部品、すなわち駆動されたときに熱を発生する電子部品のヒートシンクであれば本発明を同様に適用することができる。また、この場合発熱部品の上面やヒートシンクの下面は必ずしも平坦な面でなくてもよく、弾性力によって両者が密接して発熱部品からヒートシンクの熱伝導が高められる構成であればよい。 In the first, second, and third embodiments, the semiconductor device is exemplified as the heat generating component. However, the present invention is similarly applied to other electronic components, that is, heat sinks of electronic components that generate heat when driven. be able to. In this case, the upper surface of the heat generating component and the lower surface of the heat sink do not necessarily have to be flat surfaces, and any structure may be used as long as both are brought into close contact with each other by the elastic force and heat conduction from the heat generating component is enhanced.
本発明は半導体装置等の発熱部品を放熱するためのヒートシンクを保持するための装置として適用することが可能である。 The present invention can be applied as a device for holding a heat sink for radiating heat-generating components such as a semiconductor device.
B 基板
H ヒートシンク
D 半導体装置(発熱部品)
C 高伝熱接着剤等
1,1A,1B ヒートシンクスペーサ(Hスペーサ)
2 コイルスプリング(弾性材)
11 頭部
12 胴部
12a 支持片
13 保持部
13a 保持片
14 固定部
14a 固定片
15 固定部(円柱軸)
15a 短ロッド
16 固定部(円柱軸)
16a 円板
16b 切欠き
16c 固定凹部
101,101A,101B 保持穴
201,201A,201B 固定穴
B Substrate H Heat sink D Semiconductor device (Heat generation component)
C High heat transfer adhesive, etc. 1, 1A, 1B Heat sink spacer (H spacer)
2 Coil spring (elastic material)
11
Claims (3)
The heat sink holding device according to claim 1, wherein the heat sink spacer is configured so that the fixing portion can be attached to and detached from the fixing hole when operated from the front surface side of the substrate.
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