JP2020027863A - 基板放熱構造,電子機器,及び基板取付方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載された基板放熱構造は、基板が、放熱板を発熱部品の周囲の複数箇所において固定ねじにより支持するものである。そして、固定ねじに外装されたコイルばねの弾性反発力によって放熱板を発熱部品に押し付けるようになっている。
1) フレームと、
発熱部を有し縁部近傍部位のみにおいて前記フレームに取り付けられた基板と、
前記発熱部に接触したヒートシンクと、
前記ヒートシンクを前記フレームに支持させると共に前記発熱部に弾性的に押し付ける弾性支持体と、
を備えた基板放熱構造である。
2) 1)に記載の基板放熱構造と、
前記基板放熱構造を内部に収容する筐体と、
を備えた電子機器である。
3) ヒートシンクと、発熱部を有する基板と、を、前記ヒートシンクに対し前記基板を第1の側に離隔し平行となる第1の姿勢で取り付け可能なフレームに取り付ける、基板の取付方法であって、
前記ヒートシンクを、前記フレームに対し、前記第1の側に向け弾性的に付勢させて取り付けるヒートシンク取付ステップと、
前記基板を、前記第1の姿勢から一縁部を支点として回動させた第2の姿勢として前記一縁部をガイドによって支持させる装着第1ステップと、
前記ガイドによって支持させた前記基板を、前記第2の姿勢から回動して、前記ヒートシンクが前記発熱部に接触し、かつ弾性的に付勢する前記第1の姿勢とする装着第2ステップと、
前記第2の姿勢の前記基板の縁部近傍を前記フレームに取り付ける基板取付ステップと、
を含むことを特徴とする基板の取付方法である。
図1は、基板組立体G1の斜視図である。説明の便宜のため、上下左右前後の各方向を、図1に示された矢印の方向で規定する。これらの方向は、基板組立体G1の使用姿勢及び組立姿勢などを限定するものではない。
フレーム1は、底板1aと、底板1aの左右両端から上方に立ち上がる左側板1b及び右側板1cと、を有する。
底板1aには、雌ねじ部1a1が4箇所に形成されている。ガイド4は、各雌ねじ部1a1にねじN3を締め付けることで固定される(図1参照)。
基板支持部11a〜11dは、後面が同一平面の基板取付面Sf2となるように形成されており、それぞれ前方凸のバーリングによって形成された雌ねじ部11a1〜11d1を有する。
下部の基板支持部11b,11dは、雌ねじ部11b1,11d1の上方に、ハーフパンチで形成されて後方に突出するダボ部11b2,11d2を有する。
ヒートシンク支持部11e,11fは、後方凸のバーリングによって形成された雌ねじ部11e1,11f1を有する。雌ねじ部11e1,11f1は、それぞれ上下に離隔した一対として形成されている。
ヒートシンク支持部11e,11fは、前面が同一平面のヒートシンク取付面Sf3となるように形成されている。
基板支持部11a〜11dの後面(基板取付面Sf2)に対しヒートシンク支持部11e,11fの前面(ヒートシンク取付面Sf3)は、前方向に距離d2だけずれた位置にある(図8も参照)。
すなわち、基板取付面Sf2とヒートシンク取付面Sf3とは、前後方向の距離が距離d2の平行な面になっている。
この例において、基板取付面Sf2及びヒートシンク取付面Sf3は、図1に示された状態で鉛直面になっているものとする。
基板2は、下部の貫通孔2bの直上に、ダボ部11b2,11d2を係合させるためのダボ孔2c1,2c2を有する。
発熱部22〜24は動作時に発熱する実装部品であって、それぞれ、基板2の前面2eに実装されたICパッケージ22a,23a,24aと、ICパッケージ22a,23a,24aそれぞれの前面(天面)に貼り付けられた伝熱シート22b,23b,24bと、を有する。
具体的には、伝熱シート22b,23bそれぞれの前面22b1,23b1の基板2からの距離と、伝熱シート24bの前面24b1の基板2からの距離と、が同じ距離d3となるように、伝熱シート22b〜24bそれぞれの厚さを決めている。
基板2の下縁には、上方向に向けて切り込まれた切り込み部2aが、左右方向に離隔して一対形成されている。
詳しくは、ヒートシンク3は、平板状の基部31と、基部31から前方に立設した複数のフィン32と、基部31の左右端部から左右方向外側に張り出した一対の支持鍔部33と、を有している。
支持鍔部33それぞれは、上下方向に離隔して一対の貫通孔33aを有する。
接触面31aは、支持鍔部33の後面33bに対し、後方側に距離d1だけ隔てた平行な面として存在している。
この距離d1は、フレーム1における基板取付面Sf2とヒートシンク取付面Sf3の前後方向の距離d2から基板2における距離d3を減じた距離よりも大きく設定する。すなわち、
距離d2<距離d1+距離d3・・・(式1)
である。
基部4kは、矩形平板状に形成され、左右の縁部それぞれから外側に突出した二対の鍔部4aを有する。各鍔部4aには、ねじN3を通す貫通孔が形成されている。
一対のサイドガイド壁4b,4bは、基部4kの左右縁部において、前後方向に延び上方に立ち上がる壁部として形成されている。
一対のサイドガイド壁4b,4bは、その間に後述する差し込み基板5を左右方向及び上下方向にガイドし、差し込み基板5が有するレセプタクル21Bのコネクタ21Aへの装着をスムースに誘導する。
各ガイドリブ4dは、図6に示されるように、前後に延び上方に突出するリブ状部位として形成されている。
傾斜誘導部4d1及び突き当て部4d2は、差し込み基板5を基板2に装着する際に差し込み基板5を誘導する誘導部分である。すなわち、ガイド4に沿うように前方側から後方に向け挿入された差し込み基板5は、傾斜誘導部4d1を経て突き当て部4d2に誘導され、下方及び後方に関して位置規制される。
支持切り込み部4eの後方側の内面の上部側には、上方に向かうに従って後方側に傾斜する傾斜部4e1が形成されている。
支持切り込み部4eには、基板2の切り込み部2aが、上方側から下方に向け係合する。詳しくは、支持切り込み部4eと切り込み部2aとの係合は、直交姿勢の凹部同士の係合となる。係合の最終位置で、基板2はガイドリブ4dに対し左右及び前後方向に位置決めされ、下方への移動が規制されるようになっている。
ねじN7のねじ部はカラー71内に通され、カラー71の外側にコイルばね72が取り付けられる。
ヒートシンク3の支持鍔部33における貫通孔33aに対し、カラー71は、挿通可能とされコイルばね72は挿通不能とされている。
ねじN7の締め付けによりコイルばね72は圧縮され、その弾性反発力により、ヒートシンク3は、自然状態でヒートシンク支持部11fに付勢される(押し付けられる)。
具体的には、まず、基板2の左右方向位置を、切り込み部2aが支持切り込み部4eに対応するように合わせる。
支持切り込み部4eには、傾斜部4e1が形成されているので、係合の初期において基板2の傾斜姿勢での係合が可能であり、係合がスムースとなる。
この姿勢転換動作で、図10(a)におけるA部の拡大図である図10(b)に示されるように、ダボ孔2c1,2c2にダボ部11b2,11d2がそれぞれ係合し、フレーム1に対する基板2の上下左右方向の位置が、高精度に決められる。
従って、図8に示されるように、ヒートシンク3は、コイルばね72の弾性反発力に抗して前方に移動し、コイルばね72の反発力に抗して前方に移動してヒートシンク取付面Sf3から距離d5だけ離隔する。
これにより、伝熱シート22b〜24bとヒートシンク3の接触面31aとの接触における密着度が向上する。
なお、図8では、便宜的に、伝熱シートの厚さが異なる発熱部22と発熱部24とを並べて記載してある。
基板2が鉛直姿勢となっている状態で、後方側から、ねじN1を、貫通孔2bを通してフレーム1の基板支持部11a〜11dにおける雌ねじ部11a1〜11d1に締め付ける。
従って、ねじN1の締め付けにより生じる基板2の前後方向の変形はほとんどなく、それに伴う残留応力も無視できる程度に抑制される。
図1に示される例では、基板2が係合している一対のガイドリブ4dを、コネクタ21Aの左右両側に近接設置している。これにより、レセプタクル21Bをコネクタ21Aに装着するときの装着抵抗による基板2の変形は良好に抑制され、基板2の高い信頼性が維持される。
以上の手順により、基板放熱構造HKを有する基板組立体G1が組み立てられる。
従って、基板2においてパターン剥離等の残留応力に起因する不具合が生じる可能性は低く、基板2は高度の信頼性を有すると共に、その信頼性が長期にわたり維持される。
作業者は、基板2を、所定の取付姿勢(本例で鉛直姿勢)に対して上部を後方に回動した傾斜姿勢とし、一縁部である下縁部を支持切り込み部4eに係合させた後、支持切り込み部4eを支点として回動して所定の取付姿勢に姿勢転換し、ねじ止めできる。基板2の傾斜姿勢において、発熱部22〜24とヒートシンク3とは離隔している。
これにより、基板2は、コイルばね72から受ける弾性反発力を基板2の四隅に平均的に分散した状態で、フレーム1に取り付けられる。
これにより、フレーム1に取り付けられた基板2に残留する応力は無視できる極小となる。
この場合、基板組立体G1における基板2のICパッケージ22a〜24aは、例えば画像処理を行うことで発熱する。
基板組立体G1の電子機器51への取付姿勢は限定されない。図1に示される後方が、実際には鉛直下方である場合など、重力の付与方向を考慮する必要がある場合には、伝熱シート22b〜24bのヒートシンク3への押圧力を維持するために、図1に示される前方側が鉛直下方にならない姿勢にするとよい。
電子機器51は、撮像装置に限定されるものではなく、自動車などの移動体に搭載する移動体搭載機器、無線装置、音響装置、画像表示装置などであってもよい。
1a 底板、 1a1 雌ねじ部、 1b 左側板、 1c 右側板
11a,11b,11c,11d 基板支持部
11a1,11b1,11c1,11d1 雌ねじ部
11b2,11d2 ダボ部、 11e,11f ヒートシンク支持部
11e1,11f1 雌ねじ部
2 基板
2a 切り込み部、 2b 貫通孔、 2c1,2c2 ダボ孔
2e 前面
21A コネクタ、 21B レセプタクル
22〜24 発熱部(実装部品)、 22a〜24a ICパッケージ
22b〜24b 伝熱シート、 22b1,23b1 前面
3 ヒートシンク
31 基部、 31a 接触面、 32 フィン、 33 支持鍔部
33a 貫通孔、 33b 後面
4 ガイド
4a 鍔部、 4b サイドガイド壁、 4d ガイドリブ
4d1 傾斜誘導部、 4d2 突き当て部、 4e 支持切り込み部
4e1 傾斜部、 4k 基部
5 差し込み基板
51 電子機器(撮像装置)、 511 筐体、 512 レンズ部
71 カラー、 72 コイルばね
d1,d2,d3,d5 距離
Fa 力
HK 基板放熱構造
G1 基板組立体、 G7 弾性支持体
N1,N3,N7 ねじ
Sf2 基板取付面、 Sf3 ヒートシンク取付面
Claims (6)
- フレームと、
発熱部を有し縁部近傍部位のみにおいて前記フレームに取り付けられた基板と、
前記発熱部に接触したヒートシンクと、
前記ヒートシンクを前記フレームに支持させると共に前記発熱部に弾性的に押し付ける弾性支持体と、
を備えた基板放熱構造。 - 前記基板の一縁部に係合する支持切り込み部を有するガイドを備え、
前記フレームに取り付けられた前記基板の姿勢を第1の姿勢としたときに、
前記ガイドは、前記基板の、前記第1の姿勢に対し傾斜した第2の姿勢から前記第1の姿勢への前記支持切り込み部を支点とした回動を許容することを特徴とする請求項1記載の基板放熱構造。 - 前記基板が前記第2の姿勢であるときに、前記発熱部と前記ヒートシンクとは離隔していることを特徴とする請求項2記載の基板放熱構造。
- 請求項1〜3のいずれか1項の基板放熱構造と、
前記基板放熱構造を内部に収容する筐体と、
を備えた電子機器。 - ヒートシンクと、発熱部を有する基板と、を、前記ヒートシンクに対し前記基板を第1の側に離隔し平行となる第1の姿勢で取り付け可能なフレームに取り付ける、基板の取付方法であって、
前記ヒートシンクを、前記フレームに対し、前記第1の側に向け弾性的に付勢させて取り付けるヒートシンク取付ステップと、
前記基板を、前記第1の姿勢から一縁部を支点として回動させた第2の姿勢として前記一縁部をガイドによって支持させる装着第1ステップと、
前記ガイドによって支持させた前記基板を、前記第2の姿勢から回動して、前記ヒートシンクが前記発熱部に接触し、かつ弾性的に付勢する前記第1の姿勢とする装着第2ステップと、
前記第2の姿勢の前記基板の縁部近傍を前記フレームに取り付ける基板取付ステップと、
を含むことを特徴とする基板の取付方法。 - 前記基板が前記第2の姿勢にあるときに、前記発熱部と前記ヒートシンクとを離隔させておくことを特徴とする請求項5記載の基板の取付方法。
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