JP2022173171A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクの基板への固定におけるデッドスペースの最小化、及び、ヒートシンクの加工によるコストアップの最小化の少なくともいずれかを可能とする手段を提供すること。【解決手段】電子機器は、基板１と、基板１上に設けられたＩＣ４と、ＩＣ４から発せられる熱を放熱するためのヒートシンク２と、ヒートシンク２の突出部２ｃが露出するように、ヒートシンク２を保持するホルダー３と、を備える。ホルダー３は、ヒートシンク２の突出部２ｃが、ＩＣ４上に位置するように、基板１上に取り付けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートシンクを備える電子機器に関する。

ＡＶレシーバー等の電子機器には、パワートランジスタ等の電気部品を放熱するために、ヒートシンクが設けられている。基板上に面実装された電気部品の放熱用のヒートシンクは、以下の（ａ）、（ｂ）のように、固定される場合がある。

（ａ）図１２に示すように、ヒートシンクを基板の上に載置し、基板側からネジで固定する。この場合、基板には、ヒートシンクを密着させるための面積が必要となる。この部分は、部品の配置、パターンの配線等ができなくなるため、基板上にデッドスペースが生じるという問題がある。

（ｂ）サーマルコンポーネント株式会社のホームページ https://www.thermal.co.jp/pdf/clipset/tcp_set.pdf に記載のように、ヒートシンクを基板上にクリップやばね式のクリップで固定する。この場合、基板におけるデッドスペースは、穴だけとなる。ただし、ヒートシンクへのフィンの切削等の追加加工が生じるという問題がある。

上記した（ａ）、（ｂ）以外にも、半田で固定するクリップ端子を使用し、ヒートシンクを基板に固定することも考えられる。また、特許文献１には、「回路基盤（２）の表面上に装着された鉤止手段（６）の形態をした締結手段（５）と、冷却部材（４）（「ヒートシンク」に相当）上に装着されて鉤止手段と協働している保持手段（７）にして、該装置（７）は、鉤止手段と弾発性をもったばね係合可能である保持手段（７）とを含む。締結手段（５）は冷却部材（４）をして遮蔽覆い（３）に対してかつまた部品（１）に対してそれぞれ弾発的に押圧せしめる作用を行う」発明が開示されている（要約参照。）。

特表平０９－５１１６２０号公報

例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）のＩＣが実装されている基板に対して、追加で半田を実施しないことによるコストダウン、極力基板の有効サイズを最小化することによるコストアップの回避が考えらえる。このような考えに対して、ヒートシンクの固定における基板上のデッドスペースは非効率であり、避けるべき問題である。また、ヒートシンクの加工による部材の単価アップについても、同様に最小限で行うことが望まれる。

本発明の目的は、ヒートシンクの基板への固定におけるデッドスペースの最小化、及び、ヒートシンクの加工によるコストアップの最小化の少なくともいずれかを可能とする手段を提供することである。

第１の発明の電子機器は、基板と、前記基板上に設けられた部品と、前記部品から発せられる熱を放熱するためのヒートシンクと、前記ヒートシンクの底部が露出するように、前記ヒートシンクを保持するホルダーと、を備え、前記ヒートシンクの底部が、前記部品上に位置するように、前記ホルダーは、前記基板上に取り付けられていることを特徴とする。

本発明では、ヒートシンクは、ホルダーによって、基板に取り付けられるため、ヒートシンクの加工によるコストアップを最小化することができる。また、ホルダーにより、設計の自由度が高くなるため、ヒートシンクの基板への固定におけるデッドスペースを最小化することができる。

第２の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記ホルダーは、樹脂製であることを特徴とする。

本発明では、ホルダーは、樹脂製である。このため、ホルダーの設計の自由度がより高くなる。また、金属のように、ショートを気にすることなく、基板上にパターンを引くことができる。これらにより、ヒートシンクの基板への固定におけるデッドスペースをより最小化することができる。

第３の発明の電子機器は、第１又は第２の発明の電子機器において、前記ホルダーは、ポリプロピレン製であることを特徴とする。

第４の発明の電子機器は、第１～第３のいずれかの発明の電子機器において、前記部品と前記ヒートシンクとの間に、熱伝導性シートが設けられていることを特徴とする。

第５の発明の電子機器は、第４の発明の電子機器において、前記熱伝導性シートは、弾性を有することを特徴とする。

第６の発明の電子機器は、第１～第５のいずれかの発明の電子機器において、前記ホルダーは、内部が中空である略矩形状のフレームと、前記フレームによって形成される平面から略垂直方向に延びる４つの脚部と、を有することを特徴とする。

第７の発明の電子機器は、第６の発明の電子機器において、前記脚部の先端に、フックが設けられていることを特徴とする。

本発明では、脚部の先端に、フックが設けられている。これにより、フックを基板に設けられた孔に係合させる（引っ掛ける）ことにより、ホルダーに保持されるヒートシンクを基板に取り付けることができる。このため、ヒートシンクの基板への固定のために、半田による追加作業が必要なくなり、製品を組み立てるときに、ヒートシンクを容易に基板に取り付けることができる。また、基板に不具合があっても、ヒートシンクを容易に取り外すことができる。

第８の発明の電子機器は、第６の発明の電子機器において、前記脚部の先端に、ボルト孔が設けられていることを特徴とする。

本発明では、脚部の先端に、ボルト孔が設けられている。これにより、脚部の先端に設けられたボルト孔、基板に設けられたボルト孔にボルトを挿通し、基板を固定している板金等にボルトを固定することにより、ホルダーに保持されるヒートシンクを基板に取り付けることができる。このため、ヒートシンクの基板への固定のために、半田による追加作業が必要なくなり、製品を組み立てるときに、ヒートシンクを容易に基板に取り付けることができる。また、基板に不具合があっても、ヒートシンクを容易に取り外すことができる。

第９の発明の電子機器は、第６の発明の電子機器において、前記４つの脚部において、２つの先端に、フックが設けられ、２つの先端に、ボルト孔が設けられていることを特徴とする。

第１０の発明の電子機器は、第６～第９のいずれかの発明の電子機器において、前記フレームに、前記ヒートシンクを位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とする。

第１１の発明の電子機器は、第１０の発明の電子機器において、前記位置決め部は、略半円形状であり、前記フレームの内側方向に突出していることを特徴とする。

第１２の発明の電子機器は、第１～第１１のいずれかの発明の電子機器において、前記ヒートシンクは、略矩形状のベースと、略矩形状の前記ベースから前記ベースの延在方向に対して垂直方向に立設された複数のフィンと、前記複数のフィンと前記ベースの反対側の面に設けられた前記底部と、を有することを特徴とする。

第１３の発明の電子機器は、第１２の発明の電子機器において、前記ベースに、前記ホルダーに設けられた位置決め部に対応した被位置決め部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ヒートシンクの加工によるコストアップを最小化することができる。また、ヒートシンクの基板への固定におけるデッドスペースを最小化することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器に用いられる基板の一例を示す図である。 図１におけるヒートシンク付近の拡大図である。 ホルダーを示す斜視図である。 ヒートシンクを示す斜視図である。 ヒートシンク及びホルダーを示す底面図である。 ヒートシンク及びホルダーの断面を示す断面図である。 基板に設けられた状態のヒートシンク及びホルダーを示す図である。 基板に設けられた状態のヒートシンク及びホルダーの断面を示す断面図である。 基板に設けられた状態のヒートシンク及びホルダーの断面を示す断面図である。 脚部付近を示す拡大断面図である。 基板に設けられた状態のヒートシンク及びホルダーの断面を示す断面図である。 従来の基板に対するヒートシンクの取付構造を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電子機器に用いられる基板１の一例を示す図である。図２は、図１におけるヒートシンク２付近の拡大図である。図３は、ホルダー３を示す斜視図である。図４は、ヒートシンク２を示す斜視図である。図５は、ヒートシンク２及びホルダー３を示す底面図である。図６は、ヒートシンク２及びホルダー３の断面を示す断面図である。図７は、基板１に設けられた状態のヒートシンク２及びホルダー３を示す図である。図８、図９、及び、図１１は、基板１に設けられた状態のヒートシンク２及びホルダー３の断面を示す断面図である。図１０は、脚部３ｄ（３ｅ）付近を示す拡大断面図である。

電子機器は、例えば、ＣＤプレーヤー、スピーカーと接続され、ＣＤプレーヤーから出力される音声信号を増幅し、増幅した音声信号をスピーカーに出力するＡＶレシーバーである。

図示するように、基板１には、各種ＩＣ、コネクターを接続するためのジャック等の部品が設けられている。また、基板１には、ヒートシンク２が設けられている。ヒートシンク２は、ホルダー３によって保持されている。ヒートシンク２は、基板１上に設けられたＩＣ４（部品）から発せられる熱を放熱するためのものである。ヒートシンク２とＩＣ４との間には、弾性を有する熱伝導性シート５が設けられている。言い換えれば、熱伝導性シート５は、ヒートシンク２とＩＣ４とによって挟み込まれている。

ホルダー３は、内部が中空である略矩形状のフレーム３ａと、フレーム３ａによって形成される平面から略垂直方向に延びる４つの脚部３ｂ～３ｅと、を有する。４つの脚部３ｂ～３ｅは、略矩形状のフレーム３ａの略四隅に設けられている。略矩形状のフレーム３ａの一方の長辺に設けられた脚部３ｂ、３ｃの先端には、それぞれ、フック３ｂａ、３ｃａが設けられている。また、略矩形状のフレーム３ａの他方の長辺に設けられた脚部３ｄ、３ｅの先端には、それぞれ、ボルト孔３ｄａ、３ｅａが設けられている。

略矩形状のフレーム３ａの短辺には、それぞれ、位置決め部３ａａが設けられている。位置決め部３ａａは、略半円形状であり、フレーム３ａの内側方向に突出している。位置決め部３ａａは、ヒートシンク２を位置決めするためのものである。なお、位置決め部３ａａは、ヒートシンク２の押出寸法公差を考慮して、設けられている。また、フレーム３ａの一方の長辺における脚部３ｂが位置する箇所から、他方の長辺にわたって、橋部３ａｂが設けられている。同様に、フレーム３ａの一方の長辺における脚部３ｃが位置する箇所から、他方の長辺にわたって、橋部３ａｃが設けられている。さらに、フレーム３ａの一方の長辺における略中央から、他方の長辺にわたって、橋部３ａｄが設けられている。ホルダー３は、例えば、樹脂製である。好ましくは、ホルダー３は、ポリプロピレン（ＰＰ）製である。なお、ポリプロピレンは、熱とコストとの関係から、好適である。

ヒートシンク２は、略矩形状のベース２ａと、略矩形状のベース２ａからベース２ａの延在方向に対して垂直方向に立設された複数のフィン２ｂと、複数のフィン２ｂとベース２ａの反対側の面に設けられた突出部２ｃ（底部）と、を有する。本実施形態では、複数のフィン２ｂは、１４個設けられている。なお、フィン２ｂの数は、もちろん、一例である。突出部２ｃは、略錐台形状である。略矩形状のベース２ａの短辺には、それぞれ、被位置決め部２ａａが設けられている。被位置決め部２ａａは、ホルダー３に設けられている位置決め部３ａａに対応した形状の凹形状である。ヒートシンク２の被位置決め部２ａａと、ホルダー３の位置決め部３ａａとによって、ホルダー３にヒートシンク２が位置決めされる。

以下、基板１にヒートシンク２を取り付けるための手順を説明する。なお、以下に説明する手順は、一例である。まず、ホルダー３の脚部３ｂ～３ｅ側から、ヒートシンク２を、ホルダー３のフレーム３ａ内に挿入し、ホルダー３にヒートシンク２を取り付ける。このとき、ヒートシンク２の被位置決め部２ａａと、ホルダー３の位置決め部３ａａと、によって、ホルダー３にヒートシンク２が位置決めされる。次に、基板１上に設けられたＩＣ４上に熱伝導性シート５を載置する。次に、ヒートシンク２の突出部２ｃが、ＩＣ４上の熱伝導性シート５に接触するように、ホルダー３を基板１上に載置する。このとき、ヒートシンク２が取り付けられたホルダー３のフック３ｂａ、３ｃａを、基板１に設けられた孔１ａに挿通し、孔１ａにフック３ｂａ、3ｃａを係合させる（引っ掛ける）。また、ホルダー３のボルト孔３ｄａ、３ｅａと、基板１に設けられたボルト孔（不図示）とに、ボルト６を挿通し、基板１を固定している板金７にボルト６を固定する。これにより、ホルダー３と一体となったヒートシンク２が、基板１に取り付けられる。

ホルダー３は、ヒートシンク２の突出部２ｃが露出するように、ヒートシンク２を保持している。また、ホルダー３は、ヒートシンク２の突出部２ｃが、ＩＣ４上に位置するように、基板１上に取り付けられている。

上述したように、ヒートシンク２の基板１への固定は、基板１を固定している板金７へのボルト６でのホルダー３の固定、及び、基板１に設けられた孔１ａに、ホルダー３に設けられたフック３ｂａ、３ｃａを係合させる（引っ掛ける）ことによる。ホルダー３は、樹脂製であるため、フック３ｂａ、３ｃａを係合させている孔１ａの周辺部分においても、金属のように、ショートを気にすることなく、パターンを引くことができる。また、ＩＣ近傍から他のＩＣに接続されている部分において、禁止領域を小さくすることができる。

また、ホルダー３に設けられたフック３ｂａ、３ｃａと、ボルト６と、によるヒートシンク２の基板１への固定のため、半田による追加作業は必要なく、製品を組み立てるときに、ヒートシンク２を基板１に固定することができる。また、基板１での不具合があっても、ヒートシンク２を容易に取り外すことができる。

また、ヒートシンク２とＩＣ４との間に弾性を有する熱伝導性シート５を挟んでいる。ヒートシンク２とホルダー３とは、熱伝導性シート５をある一定値まで圧縮するように設計されている。例えば、１．５ｍｍの熱伝導性シート５が、ヒートシンク２とＩＣ４とのより、１ｍｍまで圧縮されるように設計されている。熱伝導性シート５が圧縮されることにより、反発力が生じ、ヒートシンク２とホルダー３とが、上方向に持ち上げられることになる。これにより、ホルダー３のフック３ｂａ、３ｃａの孔１ａへの係合（引っ掛かり）が強くなる。一方で、ホルダー３が樹脂製で柔軟性を持っているため、ホルダー３での固定による、ＩＣ４への過度の押し付けが生じることが少なくなる。

なお、高周波基板では、ヒートシンクを設けるときに、輻射等の影響が出る場合、ヒートシンクをグラウンドと接続する場合もある。この場合、クリップ状の板バネをホルダーとヒートシンクとに挟み込み、ねじ止め部分で、グラウンドに接続することも可能である。

以上説明したように、本実施形態では、ヒートシンク２は、ホルダー３によって、基板１に取り付けられるため、ヒートシンク２の加工によるコストアップを最小化することができる。また、ホルダー３により、設計の自由度が高くなるため、ヒートシンク２の基板１への固定におけるデッドスペースを最小化することができる。

また、本実施形態では、ホルダー３は、樹脂（例えば、ポリプロピレン）製である。このため、ホルダー３の設計の自由度がより高くなる。また、金属のように、ショートを気にすることなく、基板１上にパターンを引くことができる。これらにより、ヒートシンク２の基板１への固定におけるデッドスペースをより最小化することができる。

また、本実施形態では、脚部３ｂ、３ｃの先端に、フック３ｂａ、３ｃａが設けられている。これにより、フック３ｂａ、３ｃａを基板１に設けられた孔１ａに係合させる（引っ掛ける）ことにより、ホルダー３に保持されるヒートシンク２を基板１に取り付けることができる。このため、ヒートシンク２の基板１への固定のために、半田による追加作業が必要なくなり、製品を組み立てるときに、ヒートシンク２を容易に基板１に取り付けることができる。また、基板１に不具合があっても、ヒートシンク２を容易に取り外すことができる。

また、本実施形態では、脚部３ｄ、３ｅの先端に、ボルト孔３ｄａ、３ｅａが設けられている。これにより、脚部３ｄ、３ｅの先端に設けられたボルト孔３ｄａ、３ｅａ、基板１に設けられたボルト孔にボルト６を挿通し、基板１を固定している板金７等にボルト６を固定することにより、ホルダー３に保持されるヒートシンク２を基板１に取り付けることができる。このため、ヒートシンク２の基板１への固定のために、半田による追加作業が必要なくなり、製品を組み立てるときに、ヒートシンク２を容易に基板１に取り付けることができる。また、基板１に不具合があっても、ヒートシンク２を容易に取り外すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

本発明は、ヒートシンクを備える電子機器に好適に採用され得る。

１ 基板
２ ヒートシンク
２ａ ベース
２ａａ 被位置決め部
２ｂ フィン
２ｃ 突出部（底部）
３ ホルダー
３ａ フレーム
３ａａ 位置決め部
３ｂ～３ｅ 脚部
３ｂａ、３ｃａ フック
３ｄａ、３ｅａ ボルト孔
４ ＩＣ（部品）
５ 熱伝導性シート
６ ボルト
７ 板金

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた部品と、
   前記部品から発せられる熱を放熱するためのヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの底部が露出するように、前記ヒートシンクを保持するホルダーと、を備え、
   前記ヒートシンクの底部が、前記部品上に位置するように、前記ホルダーは、前記基板上に取り付けられていることを特徴とする電子機器。
2. 前記ホルダーは、樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記ホルダーは、ポリプロピレン製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記部品と前記ヒートシンクとの間に、熱伝導性シートが設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記熱伝導性シートは、弾性を有することを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記ホルダーは、
   内部が中空である略矩形状のフレームと、
   前記フレームによって形成される平面から略垂直方向に延びる４つの脚部と、を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電子機器。
7. 前記脚部の先端に、フックが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記脚部の先端に、ボルト孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
9. 前記４つの脚部において、２つの先端に、フックが設けられ、２つの先端に、ボルト孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
   
10. 前記フレームに、前記ヒートシンクを位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項６～９のいずれか１項に記載の電子機器。
11. 前記位置決め部は、略半円形状であり、前記フレームの内側方向に突出していることを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
12. 前記ヒートシンクは、
    略矩形状のベースと、
    略矩形状の前記ベースから前記ベースの延在方向に対して垂直方向に立設された複数のフィンと、
    前記複数のフィンと前記ベースの反対側の面に設けられた前記底部と、
    を有することを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の電子機器。
13. 前記ベースに、前記ホルダーに設けられた位置決め部に対応した被位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。

Images