JP3982947B2 - ヒートシンクの固定構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱交換対象箇所と外部との熱交換面積を増大させて、熱交換対象箇所における放熱あるいは吸熱を促進させるヒートシンクに関し、特に取付対象を板状体とした固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、ＣＰＵなどの電子素子の高速化、大容量化によってその発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作または破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。この種の電子素子用冷却器では、ヒートパイプやファン等と共にヒートシンクを採用することが多い。
【０００３】
具体的には、一端部を電子素子に連結させたヒートパイプの他端部にヒートシンクを連結した構造、あるいは電子素子の上部にヒートシンクを配置するとともに、ヒートシンクに対して空気流を供給するようにファンを配置した構造がある。いずれの構造においても、電子素子を装着してある基板あるいは放熱板を兼ねた金属板等の板状体に対してヒートシンクを固定する必要があり、従来、その固定手段としては、例えばエポキシ系接着剤による接着、あるいはビスによる締結などの手段が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら接着剤を用いた手段では、ヒートシンクの取り付け作業は容易に行うことができるものの、固定された状態にあるヒートシンクを再度取り外す作業が困難であるとともに、その際にヒートシンクまたは基板等が破損するおそれが多分にあった。
【０００５】
これに対してビスを用いた手段では、ヒートシンクおよび板状以外の部材、換言すれば、組み付け対象外の部材を利用した構造であるから、部品点数および工数が増加する不都合があり、そのうえ電子素子の収容されている機器の小型・軽量化に伴って、狭いスペースでの煩わしい作業を余儀なくされる不都合があった。つまり従来では、ヒートシンクを板状体に対して効率よく装着する構造が開発されていないのが実情であった。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、ヒートシンクと板状体との装着性に優れる固定構造を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、取付対象となる板状体に対して連結されるベースプレートと、そのベースプレートに立設された多数のフィンとを備えたヒートシンクの固定構造において、前記ベースプレートと前記板状体とに、一方向への相対移動のみを許容する一対の係合部が形成されるとともに、前記ベースプレートの底面部に電子素子の形状と一致した凹部が形成され、前記方向の相対移動を阻止するために前記ベースプレートの側面部から突出されかつ折り曲げられている舌片部が備えられていることを特徴とするものである。
【０００８】
したがってこの発明によれば、ベースプレートに備えられた係合部と板状体に備えられた係合部とを互いに係合させた状態で、ベースプレートと板状体とを許容する方向に沿って相対移動させ、更に阻止手段をベースプレートあるいは板状体に対して係止させることによって、ヒートシンクが板状体に対して強固に組み付けられる。つまりこの発明によれば、ヒートシンク自体および板状体自体が連結のための構造を備えていて、例えば接着剤またはビス等の外部手段が不要であるから、部品点数および工数が少なく、したがってヒートシンクと板状体との装着性が良好になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、この発明をパソコンに適用した具体例について説明する。図示しないパソコンケースの内部の底部には、電子素子１など部品が取り付けられた基板２が敷設されている。基板２は、この発明の板状体に相当するものであり、直線状を成すその一縁部Ｅ１には、基板２の面方向に向けて矩形状に切り欠かれた切欠部３が形成されている。切欠部３における対向した縁部Ｅ２と基板２における縁部Ｅ１とからなる２つのコーナーは、それぞれ直角を成していて、つまり縁部Ｅ１と一対の縁部Ｅ２とが直交した構造となっている。なお一対の縁部Ｅ２が、この発明の一対の係合部における一方に相当する。
【００１０】
一方、基板２に取り付けるべきヒートシンク４は、ヒートパイプ５が取り付けられたベースプレート６と、そのベースプレート６に一体に組み付けられた多数枚のフィン７とを備えている。より具体的には、ベースプレート６は、アルミニウムあるいはその合金からなる矩形状の平板体であり、その幅Ｗが切欠部３における一対の縁部Ｅ２の長さと同じに設定されている。更にベースプレート６の側面部のうち幅Ｗを成す２つの側面部には、それぞれ直線状のスリット８が形成されている。つまりスリット８同士がベースプレート６の長さＬ方向において対向している。
【００１１】
各スリット８は、直線状を成していて、ベースプレート６の上面部および下面部とそれぞれ平行な姿勢となっている。このスリット８の開口幅は、その深さ方向において一定となっていて、基板２の板厚とほぼ同じに設定されている。更に一対のスリット８同士の間隔は、切欠部３における縁部Ｅ２同士の間隔と同じに設定されている。すなわちスリット８が、この発明の一対の係合部における他方に相当する。
【００１２】
ベースプレート６の側面部における各スリット８よりも上側箇所には、直線状の取付孔９がベースプレート６の長さＬ方向に向けた姿勢で形成されている。この取付孔９は、ベースプレート６の幅Ｗ方向での中央部分に配置されていて、ヒートパイプ５のコンテナ形状とほぼ一致した円形状を成している。そして取付孔９の内部には、ヒートパイプ５の一端部が添わされた状態で取り付けられている。なおヒートパイプ５としては、一例として円形断面の銅製コンテナの内部に純水を封入したものが採用されている。
【００１３】
これに対して、ベースプレート６の図１での上面部には、平板状を成す多数枚のフィン７が垂直に起立した状態で取り付けられている。各フィン７は、互いに平行にかつ均等な間隔をあけた状態でベースプレート６の上面部のほぼ全域に亘って設けられている。また各フィン７は、ベースプレート６の幅Ｗ方向に向けた姿勢となっていて、つまり取付孔９内に配設されたヒートパイプ５と直交した配置となっている。また各フィン７の幅は、ベースプレート６の幅Ｗと同じに設定されている。なおフィン７の構造としては、平板状には限定されず、例えば円柱形状あるいは波状に湾曲した板状体等を採用することもできる。
【００１４】
ここでベースプレート６とフィン７との組み付け手段としては、ベースプレート６をダイカスト鋳造によって形成する際に、圧延材からなる各フィン７の一縁部をベースプレート６の材料である溶湯によって鋳込んで一体化する手段が採用されている。この手段によれば、各フィン７を薄くかつ高いものとできるうえに、互いのピッチを狭く設定することが可能となり、フィン７全体の熱交換面積が大きくなるから、ヒートシンク４としての放熱効率を良好にすることができる。また隙間ならびに介在物のない状態に両者が組み付けられるので、ベースプレート６とフィン７との間での熱抵抗が小さくなる。
【００１５】
したがって上記構成のヒートシンク４を基板２に対して取り付けるには、切欠部３における一対の縁部に対して一対のスリット８を嵌合させるとともに、ベースプレート６の側面部Ｅ２が切欠部３における内側の縁部に当接するまでヒートシンク４を基板２の平面図上での中央箇所側に向けてスライドさせる。つぎに例えばペンチやプライヤ等の治具によって、ベースプレート６のうちフィン７から外側に突出した部分をその板厚方向に挟みつけて、その部分におけるスリット８の開口幅が局部的に狭くなるようにベースプレート６を塑性変形させる。すなわちスリット８のうち上下に対向した壁面が基板２に対して圧着され、この部分が阻止手段（図示せず）となる。
【００１６】
その結果、ヒートパイプ５を基板２の上面側に添わせた状態でヒートシンク４が基板２に対して強固に連結される。更にその後、ヒートパイプ５の他端部を電子素子１に対して連結させれば、ヒートパイプ５を備えたヒートシンク４を冷却装置として機能させることが可能になる。これに対して基板２からヒートシンク４を取り外す場合には、上記と反対の手順の作業を行えばよい。
【００１７】
このように上記構造によれば、ベースプレート６と基板２とに互いを連結するための構造が備えられていて、接着剤やビス等のいわゆる外部手段が不要であるから、基板２に対するヒートシンク４に取り付け性を向上させることができる。また切欠部３を備えている分だけ基板２が面積が小さいため、パソコンの軽量化が図られる利点も生じる。
【００１８】
つぎに図２を参照して、この発明の他の具体例について説明する。ここに示す例は、ヒートパイプ５を介さずに電子素子１に対してヒートシンク４を直接接触させる例である。なお上記具体例と同じ部材には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図２に示すように基板２の縁部Ｅ１は、直線状を成していて、図１に示す具体例における切欠部３が備えられていない。すなわち縁部Ｅ１が、この発明の係合部の一方に相当している。基板２の上面部のうち縁部Ｅ１の近傍箇所には、一例として方形平板状を成す電子素子１が取り付けられている。
【００１９】
一方、ヒートシンク４のベースプレート６の側面部のうち長さＬを成す側面部には、対向する側面部に向けたスリット８が形成されている。このスリット８の深さは、一例としてベースプレート６の幅Ｗ方向での２／３程度に設定されている。またベースプレート６の底面部には、電子素子１の形状にほぼ一致した形状の凹部からなる取付部１０が形成されている。
【００２０】
この取付部１０は、ベースプレート６のうちスリット８が形成された側面部において開口しており、すなわち取付部１０とスリット８とが、互いに連通した構造となっている。更にベースプレート６の側面部における取付部１０の上面箇所に相当する部分には、スリット８と平行な姿勢かあるいは先端側をやや上側に向けた姿勢で突出した舌片部１１が一体に形成されている。この舌片部１１は、格別な機具を用いずに屈曲させることが可能な薄板状を成すものであり、この発明の阻止手段に相当している。なお舌片部１１を係止させる部位は、電子素子１であるが、前述の通り、電子素子１は基板２に対して固定されているから、舌片部１１は実質的には基板２に対して係止される構造となっている。
【００２１】
したがって上記構成のヒートシンク４を基板２に対して取り付けるには、取付部１０の開口箇所と電子素子１とを一致させた状態でスリット８に基板２の縁部を嵌め込み、そのままスリット８の内側端面と基板２の縁部Ｅ１とが当接するまでヒートシンク４を基板２の平面図上での中央箇所側に向けてスライドさせる。更に、舌片部１１を下側に折り曲げて電子素子１の側面部に係止させる。その結果、電子素子１の３つの側面部と上面部とをベースプレート６が覆った状態でヒートシンク４が基板２に対して強固に連結される。
【００２２】
このように上記の構造によれば、ベースプレート６と基板２とが互いを連結するための構造をそれぞれ備え、更にベースプレート６の側面部からスリット８と同じ方向に延びた空間を備えているから、ヒートシンク４を基板２と共に電子素子１に対して簡単に組み付けることができる。
【００２３】
なおこの発明で対象とするヒートシンクは、ベースプレートにフィンを鋳込んだ構造には限定されないのであって、フィンをベースプレートに対して機械的に組み付けた構造のヒートシンクも対象とすることもできる。更にこの発明で使用することのできる金属部品は、アルミニウムあるいはその合金に限られないのであり、銅やマグネシウム合金などの他の金属であってもよい。またこの発明で取付対象とする板状体は、基板には限定されず、例えばパソコンケース内に既設されるシャーシを対象とすることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、ヒートシンクにおけるベースプレートとその取付対象である板状体とに、一方向への相対移動のみを許容する一対の係合部が形成され、ベースプレートと板状体とのいずれか一方に、他方に対して係止されることによって相対移動を阻止する阻止手段が備えられていて、固定用の外部手段が不要であることに加えて、係合部同士を係合させた状態で相対移動させる簡単な操作によりヒートシンクを板状体に装着できるから、ヒートシンクと板状体との装着における効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明をパソコンに適用した具体例を示す概略図である。
【図２】 この発明の他の具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…電子素子、 ２…基板、 ３…切欠部、 ４…ヒートシンク、 ５…ヒートパイプ、 ６…ベースプレート、 ７…フィン、 ８…スリット、 １１…舌片部、 Ｅ１，Ｅ２…縁部。

Claims (1)

1. 取付対象となる板状体に対して連結されるベースプレートと、そのベースプレートに立設された多数のフィンとを備えたヒートシンクの固定構造において、
   前記ベースプレートと前記板状体とに、一方向への相対移動のみを許容する一対の係合部が形成されるとともに、前記ベースプレートの底面部に電子素子の形状と一致した凹部が形成され、前記方向の相対移動を阻止するために前記ベースプレートの側面部から突出されかつ折り曲げられている舌片部が備えられていることを特徴とするヒートシンクの固定構造。

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