JP3560649B2

JP3560649B2 - ヒートシンクと装着部材の組合せ

Info

Publication number: JP3560649B2
Application number: JP18592094A
Authority: JP
Inventors: ジー．ヒンショーハワード; アール．モウルトンキース; エル．ブランドドナルド
Original assignee: Thermalloy Inc
Current assignee: Thermalloy Inc
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: US5464054A; HK1006607A1; DE4428170A1; CN1105481A; JPH07153879A; GB9415622D0; CN1069445C; TW412024U; GB2281149B; KR950005443A; GB2281149A

Description

【０００１】
本発明は一般的には、熱エネルギーを散逸させるためのヒートシンクに電子部品を装着する装置に関する。より具体的には、ヒートシンクを電子デバイスパッケージに装着して、ヒートシンクが電子デバイスパッケージと熱伝達を行なうことができるようにしたクランプとヒートシンクの組合せに関する。
【０００２】
超小型電子技術の発展により、より小さな物理的スペースでより多くの電子的機能を発揮できるデバイスチップの開発が進められている。従来、チップはパッケージ化され、ハウジングの中で使用される。ハウジングは、チップをその周囲環境から保護し、チップと外部回路機構（ｅｘｔｅｒｎａｌｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）との間で入力／出力伝達手段を提供する。小型化への傾向が進むにつれて、より少ない物理的スペースの中でより多くの熱が発生する一方、パッケージから熱を取り除く構造はより少なくなる。同じようにして、化合物半導体を用いた電子回路デバイスチップの発展により、より高い温度でデバイスを作動させるデバイスを内蔵し、放熱によってデバイス温度を制御することのできるパッケージングに対する要求はさらに拡大している。
【０００３】
チップからパッケージの外部に熱を伝導するために、多くのデバイスパッケージは、熱伝導性の高い伝達媒体（ｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｄｉｕｍ）を含んでおり、該媒体はチップの熱を伝達し、放熱面がパッケージの表面に隣接している。その他のパッケージは、パッケージ自体を通じて熱を単に伝導するだけである。しかし、熱をパッケージから逸散させるには、外部のヒートシンクをデバイスパッケージに取り付けねばならない。典型的には、ヒートシンクの本体部は熱伝導性の高い金属の如き材料で形成される。ヒートシンクは、デバイスパッケージの一表面に隣接して配置するために、少なくとも１つの平らな表面を有しており、フィン、ピン、その他、熱エネルギーを周囲雰囲気に散逸させるための構造を具えている。
【０００４】
ヒートシンクの効率を高めるには、できるだけ小スペースで最大の熱エネルギーを放熱できるようにせねばならない。ヒートシンクはまた、デバイスパッケージとの着脱が容易であり、広範囲にわたる種々のパッケージに接続できるものが望ましい。大量のデバイスが使用される組立て工程では、ヒートシンクの組立てにおいても、単純であること、自動化できること、融通性があること、信頼性があることが要求される。従って、ヒートシンクの装着を、接着剤、ネジ、ボルト等により行なうことは好ましくない。簡単なクリップ等であれば、装着は、速くかつしかも非常に簡単に行なうことができるため、非常に好ましい。
【０００５】
本発明は、ヒートシンクをデバイスパッケージに固定するための取付装置（ソケット、フレーム等）に対して、簡単なバネクリップを用いて、ヒートシンクを装着できるヒートシンクアッセンブリを提供するものである。クリップは細長い軸部を具えており、その軸部は、ヒートシンクの一表面を横切り、ヒートシンクの溝の中に配備される。クリップの軸部は溝の中で永久的に支承され（ｊｏｕｒｎａｌｅｄ）、クリップの両端部はヒートシンクから突出する。クリップのこれら両端部を用いて、ヒートシンクを、デバイスパッケージを支持する取付装置に固定することができる。クリップはヒートシンクに対して永久的に固定され、ヒートシンクとクリップは完全なサブアッセンブリとして取り扱われるから、ばら部品（ｌｏｏｓｅｐａｒｔｓ）の数が少なくなり、組立て作業における組立て工数を削減できる。本発明にかかるヒートシンクとクリップの組合せは、種々の形態が可能であり、広範囲の組立て作業に好適である。装着用クリップをヒートシンクに固定することにより、組立て作業は簡素化され、費用の軽減、信頼性の向上を達成できる。本発明のその他の特徴及び利点については、添付図面に基づく以下の詳細な説明によってより明らかなものとなるであろう。
【０００６】
本発明の望ましい実施例にかかるサブアッセンブリは、図１及び図２において、電子デバイスパッケージ（１０）及び取付フレーム（１１）と共に示している。図示のサブアッセンブリ（２０）は、ヒートシンク（２１）と、該ヒートシンクに取り付けられた装着用ストラップつまりクランプ（３０）から構成される。図示のヒートシンク（２１）は、熱伝導性材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等）からなる本体部（２２）を具えている。本体部（２２）は略平らな第１の主要面（２５）を有し、その反対側の面には細長いピン（２３）が突設されている。望ましい実施例において、ピン（２３）は、押出し加工によって平行なフィンを予め形成しておき、そのフィンを横切る方向に切削したり、又は本体部（２２）に溝加工を施すことによって形成される。作り方の如何に拘わらず、本体部（２２）は少なくとも複数の平行溝（２４）を有しており、これらの溝は第１の方向に伸びて、本体部（２２）からの熱を周囲環境に伝導するためのフィンを形成している。
【０００７】
装着部材の望ましい実施例はクランプ（３０）であり、該クランプは、細長い中央部（３１）が主軸を形成し、中央部（３１）の軸線に直交して互いに反対側方向に端部（３２）（３３）が突出しており、ほぼＺ形状の部材を構成している。クランプ（３０）は、可撓性で弾性を有する適当な材料、例えば鋼、アルミニウム等の棒、太針金から形成することができる。
【０００８】
図１及び図３に示す如く、クランプ（３０）の中央部（３１）は溝（２４ａ）の中に配置される。溝（２４ａ）は平行な溝（２４）の中の１つでもよいし、溝（２４）の中の１つの基部に幅狭の溝を形成したものでもよい。溝（２４ａ）はクランプ（３０）の細長い中央部（３１）を収容するのに十分な深さに形成する。クランプ（３０）の端部（３２）（３３）は本体部（２２）の両側に位置し、クランプ（３０）の中央部（３１）は溝の中に入れられ、本体部（２０）の溝（２４ａ）に隣接する部分に力を加えて変形させて、溝（２４ａ）に向けて中央部（３１）の上に突出するタブ（２２ａ）を形成する（図３参照）。なお、タブ（２２ａ）には殆んど負荷がかからないから、タブ（２２ａ）は極く小さなものでクランプの中央部（３１）を保持することができる。タブ（２２ａ）は、例えば、スタンピングタング（ｓｔａｍｐｉｎｇｔｏｎｇｕｅ）等のように、溝（２４ａ）の内壁の一部を内向きに叩いて、内壁の一部を溝（２４ａ）に向けて変形させることによって形成される。前述したように、中央部を取り込むことにより、クランプ（３０）は溝（２４ａ）の中に支承され、その溝の中で永久的に保持できる。
【０００９】
サブアッセンブリ（２０）を用いてヒートシンクを電子デバイスパッケージに装着する方法を図１及び図２を参照して説明する。図示の望ましい実施例において、フレーム（１１）は中央に開口部（１２）を有し、凹み部を有する張出し部（１３）が開口部に向けて突設されており、デバイスパッケージ（１０）の周囲を支持する。フレーム（１１）はヒートシンクをデバイスパッケージに固定するための手段として供されるだけであって、パッケージの形状に応じて適当な形状に作製できることは理解されるであろう。例えば、フレーム（１１）はパッケージ（１０）のコーナ部だけを受けることもできるし、シュー又はクリップの如き形状にしてデバイスパッケージの周囲の一部分に取り付けることもできる。フレーム（１１）は、その形状の如何に拘わらず、クランプ（３０）の端部（３２）（３３）を受ける手段を提供する。図示の望ましい実施例において、フレーム（１１）には、フレーム（１１）の対角線上にある２つのコーナ部近傍位置にて、掛り片（１４）がフレームの側部から外方向横向きに突設されている。図１及び図２に示す如く、デバイスパッケージ（１０）をフレーム（１１）の中に入れ、次にデバイスパッケージ（１０）の上面にヒートシンクの平らな面（２５）を合わせてアッセンブリを形成する。２つの端部（３２）（３３）をフレーム（１１）の掛り片（１４）の下に強制的に係止させることにより、アッセンブリは連結される。
【００１０】
クランプ（３０）がヒートシンク（２０）の本体部（２２）の中で保持されたサブアッセンブリ（２０）は、１つのユニットとして、出荷、取扱い、組立てを行なうことができることは認識されるであろう。これらの部品を一体的なものにすることにより、ばら部品として取り扱うときに生じる多くの問題を解消させることができる。また、サブアッセンブリ（２０）のデバイスパッケージへの装着は、非常に容易であり、自動化することも可能である。もし電子デバイスがソケット等の如き取付装置の中に配置されているとき、フレーム（１１）を省略できることは理解されるであろう。ソケットには、クランプ（３０）の２つの端部（３２）（３３）を受ける掛かり片（１４）の如き掛り部を設けることもできるし、クランプの端部（３２）（３３）を、取付装置の中、又は取付装置の下の凹部に嵌め込むこともできる。クランプの端部を取付装置に固定する手段は、上記以外のものでも、本発明のサブアッセンブリに適用することができる。
【００１１】
Ｚ形状のクランプをフレームに装着する実施例について本発明を説明したが、かかる実施例は発明の原理を例示したものと解すべきである。クランプ（３０）は、例示した以外にも、ここに記載したヒートシンクに固定できる種々の形態が可能である。従って、発明の形態は単なる例示であり、その細部については、特許請求の範囲に規定された発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更、変形等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】デバイスパッケージ、取付フレーム、並びにヒートシンク及び装着クリップのサブアッセンブリからなるアッセンブリの分解図である。
【図２】図１のアッセンブリの斜視図である。
【図３】ヒートシンクと装着クリップのサブアッセンブリであって、図１の３−３線に沿う部分断面図である。
【図４】図１のアッセンブリの中のクリップの斜視図である。
【符号の説明】
（１０）電子デバイスパッケージ
（１１）取付用フレーム
（１４）掛り片
（２０）サブアッセンブリ
（２４）（２４ａ）溝
（２５）第１の主要面
（３０）クランプ
（３１）中央部
（３２）（３３）端部

Claims

(a)ヒートシンクは熱伝導性材料からなる本体部を具え、該本体部は少なくとも１つの略平らな第１の主要面と、第１の主要面と略平行な第２の主要面を有しており、第２の主要面からフィンが突出し、第２の主要面のフィンとフィンの間に、第１の主要面と略平行に伸びる溝を形成しており、(b)装着部材は、第１の軸線を形成する細長い中央部と、中央部の軸線と略直交する方向に中央部から突出している第１の端部及び第２の端部を有し、装着部材の中央部はヒートシンクの溝の中に配備され、ヒートシンクの本体部を変形させて形成したタブが、溝の中の細長い中央部の上に突出して該中央部を保持し、装着部材の第１及び第２の端部は溝から突出している、ヒートシンクと装着部材の組合せ。
(a)ヒートシンクは熱伝導性材料からなる本体部を具え、該本体部は少なくとも１つの略平らな第１の主要面と、第１の主要面と略平行な第２の主要面を有しており、第２の主要面からフィンが突出し、第２の主要面のフィンとフィンの間に、第１の主要面と略平行に伸びる溝を形成しており、(b)装着部材は、バネ材からなる細長い部材であって、細長い中央部と、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部と第２の端部は中央部から反対の方向に伸びており、装着部材の中央部はヒートシンクの溝の中に配備され、ヒートシンクの本体部を変形させて形成したタブが、溝の中の細長い中央部の上に突出して該中央部を保持し、装着部材の第１及び第２の端部は溝から突出している、ヒートシンクと装着部材の組合せ。
ヒートシンクは複数のフィンが第２の主要面から突出し、溝は２つのフィンの間にてフィンと平行である請求項１又は請求項２の組合せ。
フィンは複数列のピンによって形成される請求項３の組合せ。
略平らな主要面を有する電子デバイスパッケージを具えており、該パッケージはヒートシンクの第１の主要面に隣接して配置され、熱伝達が行なわれるようにしている請求項１又は請求項２の組合せ。
装着部材の中央部は溝の中で支承される請求項１又は請求項２の組合せ。
(a)ヒートシンクは熱伝導性材料からなる本体部を具え、該本体部は少なくとも１つの略平らな第１の主要面と、第１の主要面と略平行な第２の主要面を有しており、第２の主要面からフィンが突出し、第２の主要面のフィンとフィンの間に、第１の主要面と略平行に伸びる溝を形成しており、(b)装着部材は、細長い中央部、第１の端部及び第２の端部を有し、装着部材の中央部はヒートシンクの溝の中に配備され、ヒートシンクの本体部を変形させて形成したタブが、溝の中の細長い中央部の上に突出して該中央部を保持し、装着部材の第１及び第２の端部は溝から突出しており、 (c) 略平らな主要面を有する電子デバイスパッケージは、ヒートシンクの第１の主要面に隣接して配置されて、熱伝達が行なわれるようにしており、 (d) 取付装置は、装着部材と協同作用して、ヒートシンクを電子デバイスパッケージに取り付ける、ヒートシンク、装着部材、電子デバイスパッケージ及び取付装置の組合せ。
取付装置は、電子デバイスパッケージから伸びる入力／出力リード線を受けるためのソケットである請求項７の組合せ。
取付装置は、開口を有するフレームであり、電子デバイスパッケージを収容しその周辺部を支持する請求項７の組合せ。
(a)第１の主要面と、その反対側に第２の主要面を有するヒートシンクを形成し、(b)第１の主要面と略平行な第２の主要面の中に溝を形成し、(c)細長い中央部とその中央部から互いに反対方向に伸びる２つの端部を有する装着用クリップを、細長い中央部が溝の中に入るように配置し、(d)ヒートシンクの本体部の溝の開口縁の一部を溝側に向けて変形させて、装着用クリップを溝の中で保持するタブを形成する、工程からなる、ヒートシンクと装着用クリップのサブアッセンブリを作製する方法。
溝は、第２の主要面上にフィンを形成することにより、第２の主要面の中に形成される請求項１０の方法。
(a)ヒートシンクは熱伝導性材料からなる本体部を具え、少なくとも１つの略平らな第１の主要面と、第１の主要面と略平行な第２の主要面を有しており、第２の主要面に、第１の主要面と略平行に伸びる溝を形成しており、(b)装着部材は、第１の軸線を形成する細長い中央部と、中央部の軸線と略直交する方向に中央部から突出している第１の端部及び第２の端部を有し、装着部材の中央部はヒートシンクの溝の中に配備され、ヒートシンクの本体部の溝縁の短い部分を変形させて形成したタブが、溝の中の細長い中央部の上に短く突出して該中央部を保持し、装着部材の第１及び第２の端部は溝から突出している、ヒートシンクと装着部材の組合せ。
(a)ヒートシンクは熱伝導性材料からなる本体部を具え、少なくとも１つの略平らな第１の主要面と、第１の主要面と略平行な第２の主要面を有しており、第２の主要面に、第１の主要面と略平行に伸びる溝を形成しており、(b)装着部材は、バネ材からなる細長い部材であって、細長い中央部と、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部と第２の端部は中央部から反対の方向に伸びており、装着部材の中央部はヒートシンクの溝の中に配備され、ヒートシンクの本体部の溝縁の短い部分を変形させて形成したタブが、溝の中の細長い中央部の上に短く突出して該中央部を保持し、装着部材の第１及び第２の端部は溝から突出している、ヒートシンクと装着部材の組合せ。