JP4157871B2 - 電子部品の放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の放熱装置、特に、回路基板に実装された半導体装置等の電子部品の放熱装置に関する。

近年、情報通信装置等の電子装置に搭載される回路基板には、大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の半導体装置等の電子部品が実装されている。電子装置は、光ファイバ等で関連する装置と接続され、情報の高速化及び大容量化が図られている。

このため、回路基板に実装される半導体装置、光ファイバ、ケーブル等の部品数も増加し、これらを回路基板に高密度に実装することが求められる。

ところで、上述の半導体装置は、動作速度の高速化に伴って消費電力が増加しており、半導体装置のジャンクション許容温度を満たすために、半導体装置の表面から効率よく放熱させる放熱体が半導体装置に装着される。上述のように、回路基板に搭載される部品は高密度に実装されることが求められるため、放熱体も省スペースで装着されることが望まれている。

図１は、従来の半導体装置の放熱装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、（ａ）において矢印Ａ方向から見た側面図である。（日本公開特許公報・特開平６−１９６８８３参照）。図１を参照するに、放熱装置１０は、放熱体１１及び固定用バネ金具１２から大略構成される。

図２は、図１に示す放熱装置１０の放熱体１１を、図１−（ａ）において矢印Ａ方向から見た側面図である。図２に示すように、放熱体１１は、複数の円板状の放熱フィン１１−１と、円柱状のスタッド部１１−２を備える。スタッド部１１−２の端部付近には、スタッド部１１−２の円周に沿った溝である周溝１１−３が設けられている。

図１に示すように、固定用バネ金具１２は、その平面部を占める中間片１２−１と折曲片１２−２から成り、適度なバネ性を持つ。折曲片１２−２は、回路基板１３に実装された半導体装置１４をまたぐように門形に折り曲げられて、中間片１２−1から延在形成されている。折曲片１２−２は、回路基板１３のスルーホール１３−１に挿入され回路基板１３に取り付けられる。

中間片１２−１の略中央部には、放熱体１１の周溝１１−２が係合する切欠き部１５が設けられている。切欠き部１５は、放熱体１１の周溝１１−２の直径と略等しい長さの幅を有する開口部１５−１と、周溝１１−２と略等しい長さの直径の円状の最奥部１５−３と、開口部１５−１と最奥部１５−３とをつなぐ直線状の中間部１５−２から成る。更に、中間片１２−１が上下に撓みバネ変位し易くなるように、中間片１２−１には、切欠き部１５の回りに切欠き部１５を中心に、割り溝１６が交互に刻まれている。

上述の構造を有する放熱装置１０において、放熱体１１は、固定用バネ金具１２に以下の如く固定される。

先ず、回路基板１３に半導体装置１４が実装され接続固定される。固定用バネ金具１２は、半導体装置１４をまたぐように被せられ、折曲片１２−２が回路基板１３のスルーホール１３−１に挿入され、固定用バネ金具１２の内側と半導体装置１４の表面とが密着する位置で、折曲片１２−２が回路基板１３に折り曲げ又は半田固定される。

次に、固定用バネ金具１２の切欠き部１５に放熱体１１の周溝１１−３を係合させ、側方から放熱体１１を横方向（図１−（ａ）において左から右への方向）に固定用バネ金具１２の中央へ摺動すると、放熱体１１のスタッド部１１−２の端面が固定用バネ金具１２と半導体装置１４との間に潜り込む。固定用バネ金具１２のバネ性により、放熱体１１のスタッド部１１−２の端面が半導体装置１４の上面に密着し固定され、半導体装置１４の内部で発生した熱は放熱体１１により放熱される。

しかしながら、上述の放熱装置１０は、以下の問題点を有する。図３は、従来の放熱装置１０の問題点を説明するための図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｂ方向から見た図である。

図３に示すように、放熱体１１の移動方向に、他の部品（図３における光ファイバ１７及び回路素子１８−１及び１８−２）が実装されている場合には、放熱体１１を切欠き部１５の開口部１５−１を介して矢印Ｃで示す方向に固定用バネ金具１２に取り外そうとしても、図３−（ｂ）において点線で示すように、放熱体１１は他の部品（図３における光ファイバ１７及び回路素子１８−１及び１８−２）と干渉してしまう。従って、放熱体１１を着脱する前に予め、当該他の部品（光ファイバ１７及び回路素子１８−１及び１８−２）を移動させなければならない。

また、放熱体１１は横方向（図１−（ａ）において左から右への方向）に切欠き部１５へ差し込まれて固定用バネ金具１２に取り付けられる。よって、放熱体１１の取り付け／取り外しのために放熱フィン１１の略直径分に相当する約３０〜４０ｍｍ四方の領域が必要とされ、回路基板への部品の高密度実装を阻害することとなる。

また、放熱体１１の取り付けが必要とされる複数の電子部品を互いに近づけて回路基板１３に実装する場合に、従来の放熱装置１０では、放熱体１１の取付け／取り外しの順序に制約が生じる。例えば、電子部品を実装するための領域を効率よく確保するために、放熱体１１の周囲に巻きつけるように光ファイバ１７の配線が必要となる場合には、放熱体１１を、光ファイバ１７を回路基板１３に実装する前に取り付ける必要がある。

更に、電子装置の動作中に、放熱体１１自身が高温となっていることが多い。従って、光ファイバ１７等のケーブル等が放熱体１１に接触すると、光ファイバ１７等のケーブル等の表面が損傷するおそれがある。その結果、光ファイバ１７等のケーブル等において正常に信号が伝送されなくなり、電子装置の動作不良を引き起こすおそれがある。

また、上述のように、放熱体１１には、固定用バネ金具１２と係合するための周溝１１−３が形成されている。しかるに、この周溝１１−３を用いる場合は、スタッド部１１−２の径が細くなるので、この部分が熱伝導のボトルネックとなり、放熱体１１の放熱効果を阻害する一因となる。

更に、従来例の構造では、固定用バネ金具１２が放熱体１１を抑える力が均等にかからないため、放熱体１１への熱伝導性は必ずしも良くない。

また、半導体装置１４等が動作不良を起こした場合、半導体装置１４の表面に表示されている製造メーカ、型格等の情報を簡単に確認できることが求められるにも拘らず、固定用バネ金具１２に放熱体１１を取り付けるために設けられた切欠き部１５−１乃至１５−３によって形成される切り欠きの面積は小さいため、放熱体１１を取り外した状態で上記情報の表示を確認できない場合がある。この場合、上記情報の表示を確認するためには、固定用バネ金具１２を取外さなければならない。

更に、固定用バネ金具１２のバネは持ち上げにくいため、放熱体１１を容易に固定用バネ金具１２から取り外すことができない。

なお、日本公開特許公報・特開平４−２８４６５４には、形状記憶合金薄板から成る係着片を用いて放熱体を支持する半導体装置の放熱構造が開示されているが、かかる構造では、材料が特定され、構造が複雑になるとともに、少なくとも一定温度以下でなければ係着片が元の状態に戻らず放熱体を取り外すことができないという不都合も存在していた。

そこで、本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、放熱の対象となる電子部品に確実に密着し効率よく放熱することができ、更に、簡易な構造で容易に放熱体を取り付け又は取り外しすることができる電子部品の放熱装置を提供することにある。

より具体的には、本発明の目的は、回路基板に取り付けられた弾性部材を介して、前記回路基板に実装された電子部品に放熱体を密着させて、前記電子部品を冷却する放熱装置において、前記放熱体は、複数の突起部を備え、前記弾性部材は、前記放熱体の前記突起部と係合する係合部と、前記放熱体が内挿される放熱体挿通穴形成部とを備え、前記係合部は、前記放熱体挿通穴形成部の周に沿って、前記放熱体挿通穴形成部と略垂直に設けられ、前記放熱体が回動されて前記突起部が前記係合部と係合すると、前記弾性部材から前記放熱体に押圧が作用し前記放熱体の前記底面が前記電子部品に密着することを特徴とする電子部品の放熱装置により達成される。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る放熱装置３０を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｄ方向から見た側面図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｅ方向から見た側面図である。

図４を参照するに、本発明の第１の実施形態に係る放熱装置３０は、放熱体４０及び弾性部材の一例である固定用バネ金具５０から大略構成される。放熱体４０は、固定用バネ金具５０に取り付けられる。

図５は、図４に示す放熱体４０の構造を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｆ方向から見た側面図である。

図５を参照するに、熱伝導度が良好なアルミニウム等の金属材料からなる放熱体４０は、円柱状の第１スタット部４１−１、第１スタット部４１−1よりも小さい円形断面を有する円柱状の第２スタット部４１−２、及び複数枚の円板状の放熱フィン４２から大略構成される。

第１スタット部４１−１は、放熱体４０の底部として設けられている。放熱フィン４２は、第１スタット部４１−１の上部に設けられた第２スタッド部４１−２の側壁部分に重畳的に設けられている。

放熱体４０の底部である第１スタット部４１−１の底面４４は、後述する固定用バネ金具５０の放熱体挿通穴形成部５３（図６参照）よりも僅かに小さく、放熱体４０が半導体装置３２の上面と密着する面として機能する。また、第１スタッド部４１−１の側壁（側面）部分は、断面形状が、底面４４と同一形状を有しており、第１スタット部４１−１を放熱体挿通穴形成部５３（図６参照）に案内する案内部として機能する。

第１スタッド部４１−１の側壁（側面）部分には、２つの係合用突起部４３が、第１スタッド部４１−１の断面において直線状に第１スタッド部４１−１の外側へ突出するように設けられている。係合用突起部４３は、ピン状の形状を有している。係合用突起部４３は、第１スタッド部４１−１の側面との一体化切削によって、又は、第１スタッド部４１−１の側面から第１スタッド部４１−１の中心に向って穴部を形成し当該穴部にピンを圧入すること等によって、第１スタッド部４１−１の側面上に形成されている。

後述するように、放熱体４０が固定用バネ金具５０に取り付けられ、係合用突起部４３は係合部５６（図４及び図６参照）と係合する。

なお、本実施形態では、２つの係合用突起部４３が設けられているが、本発明はこれに限られず、２つ以上であればその数に限定はなく、第１スタッド部４１−１の断面において放射状に設けられていてもよい。但し、係合用突起部４３を１つのみとすることはできない。係合用突起部４３を１つのみとしたのでは、放熱体４０が固定用バネ金具５０に取り付けられたときに、放熱体４０の第１スタッド部４１−１の底面４４が、放熱対象の半導体装置等の電子部品に均一に面接触することができないからである。

図６は、図４に示す固定用バネ金具５０の構造を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｇ方向から見た側面図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｈ方向から見た側面図である。

図６を参照するに、適度なバネ弾性をもつ金属薄板バネ等の材料から成る固定用バネ金具５０は、外形が略正方形状を有する上面部５１と、上面部５１の四隅から延在し下向きに折り曲げられて形成された４つの折曲片５２等から大略構成される。

上面部５１の略中央には、放熱体４０の第１スタッド部４１−１（図４及び図５参照）が有する円板形状の面よりも大きく、且つ、放熱体４０の放熱フィン４２（図４及び図５参照）が有する円板形状の面よりも小さい略円形状の放熱体挿通穴形成部５３が設けられている。なお、本実施形態では、放熱体挿通穴形成部５３は略円形状を有しているが、本発明はこれに限られず、略矩形形状のほか多角形状であってもよい。

放熱体挿通穴形成部５３の周の２箇所において直線状に、案内部５５が、放熱体４０の第１スタッド部４１−１（図４及び図５参照）が有する円板形状の面の外周と僅かな隙間をもって略垂直かつ上向きに延在して設けられている。後述するが、放熱体４０（図４及び図５参照）を固定用バネ金具５０に取り付けるためには放熱体４０を放熱体挿通穴形成部５３の内部において回動させる必要があり、案内部５５は、放熱体４０を放熱体挿通穴形成部５３の内部に入れ円滑に放熱体挿通穴形成部５３の円周方向に回動できるように案内する機能を果たす。従って、案内部５５により、放熱体４０の固定用バネ金具５０への取り付け及び組み立てが容易となる。

放熱体挿通穴形成部５３の周の２箇所であって、案内部５５が設けられている箇所と約９０度離間した位置において直線状に、係合部５６が、放熱体４０の第１スタッド部４１−１（図４及び図５参照）が有する円板形状の面の外周と僅かな隙間をもって、上向き且つ略垂直に延在している。係合部５６には切り込み部５６−１が形成され、切り込み部５６−１の奥側には、略半円の凹形状の回動停止部５６−２が形成されている。

放熱体４０（図４及び図５参照）が放熱体挿通穴形成部５３の内部に挿入され、案内部５５と相俟って係合部５６によって、放熱体４０の回動が案内される。放熱体４０が所定の角度回動させられ、放熱体４０の第１スタッド部４１−１（図４及び図５参照）の側壁（側面）部分に突出されて形成されている係合用突起部４３（図４及び図５参照）が係合部５６の回動停止部５６−２と係合し収容されると、放熱体４０の底面４４（図４及び図５参照）は半導体装置３２の上部の表面に押し付けられ、かかる状態が維持されたまま放熱体４０は固定用バネ金具５０に固定される。

係合部５６の回動停止部５６−２は、略半円の凹形状を有しているため、かかる状態において振動や熱応力等が作用し、放熱体４０の回動が戻って放熱体４０が固定用バネ金具５０から脱落することが防止される。なお、係合部５６の回動停止部５６−２の形状は、上述の係合用突起部４３との係合の役割を果たす限り、略半円の凹形状に限らず、略半矩形の凹形状であってもよい。

上面部５１の四隅から延在し門形状に折り曲げられて形成された４つの折曲片５２は、図４及び図６−（ｂ）及び図６−（ｃ）において一点鎖線で示す回路基板３１のスルーホール３１−１に挿入される。固定用バネ金具５０は、図４に示すＬＳＩ等の半導体装置３２をまたぐように回路基板３１に取り付けられる。

折曲片５２の先端には固定リード部５２−１が折曲片５２から延伸して設けられている。固定リード部５２−１が回路基板３１のスルーホール３１−１に挿入され、内側に折り曲げ又は半田付けによって固定されて、固定用バネ金具５０は回路基板３１に固着される。

次に、放熱体４０を回動して固定用バネ金具５０に取り付ける方法を説明する。

図７は、放熱体４０を回動して固定用バネ金具５０に取り付ける方法を説明するための図であり、（ａ）は、２つの係合用突起部４３が、図６において一点鎖線αで示す位置上にある場合において、図６の矢印Ｈの方向から放熱体４０及び固定用バネ金具５０を見たときの側面図であり、（ｂ）は、２つの係合用突起部４３が、図６において一点鎖線βで示す位置上にある場合において、図６の矢印Ｈの方向から放熱体４０及び固定用バネ金具５０を見たときの側面図であり、（ｃ）は、２つの係合用突起部４３が、図６において一点鎖線γで示す位置上にある場合において、図６の矢印Ｈの方向から放熱体４０及び固定用バネ金具５０を見たときの側面図である。

図７を参照するに、図７−（ａ）に示す状態では、放熱体４０は放熱体挿通穴形成部５３の内部に挿入され、案内部５５と係合部５６によって回動が案内され、係合用突起部４３が、図６において一点鎖線αで示す位置上にある。このとき、係合用突起４３は、未だ係合部５６と係合していない。

放熱体４０を更に、図６に示す矢印Ｉで示す方向に回動すると、図７−（ｂ）に示す状態となる。図７−（ｂ）に示す状態では、係合用突起部４３が、図６において一点鎖線βで示す位置上にある。この状態では、係合用突起部４３は切り込み部５６−１の下面を摺動する。図７−（ａ）に示すように、放熱体４０の回動前の状態では、係合用突起部４３は切り込み部５６−１の下面よりも高い位置にあるため、放熱体４０を回動して係合用突起部４３が切り込み部５６−１の中に入って図７−（ｂ）に示す状態になると、係合部５６が延在している固定用バネ金具５０の上面部５１は上側に引き上げられる。

放熱体４０を、図７−（ｂ）に示す状態から、図６に示す矢印Ｉで示す方向に更に回動すると、図７−（ｃ）に示す状態となる。図７−（ｃ）に示す状態では、係合用突起部４３が、図６において一点鎖線γで示す位置上にある。この状態では、係合用突起部４３は係合部５６の切り込み部５６−２と係合し収容される。このとき、放熱体４０の回動は停止され、且つ、放熱体４０の底面４４は半導体装置３２の上部の表面に押し付けられる。かかる状態が維持されたまま、半導体装置３２が如何なる温度を有するかにかかわらず、放熱体４０は固定用バネ金具５０に固定される。

即ち、係合用突起部４３が固定用バネ金具５０の係合部５６とプリント回線板３１上に実装された半導体装置３２の表面との間に割り込むことにより、固定用バネ金具５０のバネ弾性力が、放熱体４０に設けられた係合用突起部４３を半導体装置３２方向に押し付ける力として作用し、放熱体４０のスタッド部４１−１及び４１−２が半導体装置３２の表面に一定の圧力をもって押し付けられる。このため、図７−（ｃ）に示されるように、図７−（ａ）と比較するに僅かに上方向のバネ撓みとなって現れている。

かかる構造の下、図４に示すように、回路基板３１に取り付けられた固定用バネ金具５０の放熱体挿通穴形成部５３を介して、放熱体４０は、回路基板３１に実装された半導体装置３２上に密着させられる。従って、半導体装置３２が如何なる温度であっても、固定用バネ金具５０のバネ弾性力のみで放熱体４０を放熱対象の半導体装置３２に対してバランス良く押し付けるよう、押圧が放熱体４０に作用され、確実に放熱体４０が半導体装置３２に密着され、この状態が維持される。よって、放熱体４０の第１スタッド部４１−１の底面４４が放熱対象の半導体装置３２に均一に面接触され確実に放熱をすることができ、半導体装置３２の放熱特性の向上を図ることが可能となる。

また、放熱体挿通穴形成部５３、即ち、固定用バネ金具５０の開口面積を大きく取れるため、放熱体４０を取り外すことで、従来困難であった半導体装置３２の部品情報に関する表示を容易に判読することができる。

更に、回路基板３１に対して、放熱体４０を垂直方向から半導体装置３２の上部の表面に着脱することが可能で、放熱体４４の周辺に配置される他の電子部品の高さに関する制限や当該配置が禁じられる領域の設定等の制限を緩和することが出来る。また、電子部品の配置を禁ずる領域に設けられた光ファイバ等を除外することなく、簡易な構造で、容易に放熱体４０の着脱をすることが可能となる。よって、電子部品等の回路基板３１への設計ミスを低減することができる。

更に、放熱体４０を回動させて、回路基板３１に実装された半導体装置３２をまたぐように回路基板３１に設けられた固定用バネ金具５０に放熱体４０を係合することができるため、放熱体４０の着脱操作は容易となる。また、放熱体４０は、回動操作によって回路基板３１に実装された半導体装置３２に着脱されるため、半導体装置３２や回路基板３１上に半田付けされた部分に対して損傷を与えにくい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下の説明において、第１の実施形態と同じ部分については図面中において同じ番号を付し、その説明を省略する。

上述の第１の実施形態では、図４、図５及び図７に示されるように、円柱状の第１スタット部４１−１、第１スタット部４１−1よりも小さい円形断面を有する円柱状の第２スタット部４１−２、及び複数枚の円板状の放熱フィン４２から大略構成される放熱体４０が用いられている。第２の実施形態では、かかる放熱体４０の代わりに、図８及び図９に示される放熱体１４０が用いられている。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る放熱装置１３０を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｊ方向から見た側面図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｋ方向から見た側面図である。

図８を参照するに、本発明の第２の実施形態に係る放熱装置１３０は、放熱体１４０及び第１の実施形態に用いられている固定用バネ金具５０から大略構成される。放熱体１４０は、固定用バネ金具５０に取り付けられる。

図９は、図８に示す放熱体１４０の構造を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｌ方向から見た側面図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｍ方向から見た側面図である。

図９を参照するに、本発明の第２の実施形態に係る放熱装置１３０の放熱体１４０は、円柱状のスタッド部１４１及びスタッド部１４１の上面に形成された複数の放熱突起部１４２から大略構成される。スタット部１４１は、放熱体１４０の底部として設けられている。放熱突起部１４２は、スパイク状に、スタッド部１４１の上面に略等間隔で、上向き且つ略垂直に設けられている。

スタッド部１４１の側壁（側面）部分には、第１の実施形態と同様に２つの係合用突起部１４３が、スタッド部１４１外側へ突出するように、スタッド部１４１の断面において直線状に設けられている。

図８を参照するに、放熱体１４０が固定用バネ金具５０に取り付けられると、第１の実施形態と同様に、係合用突起部１４３は係合部５６と係合する。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。

ところで、図１０は、図９に示す放熱体１４０の回動を幇助するアダプタ部材１００を示す図である。

図１０において、（ａ）は放熱体１４０にアダプタ部材１００を嵌合させる前の状態を示した図であり、（ｂ）は放熱体１４０にアダプタ部材１００を嵌合させたときの透視図である。

円柱状のアダプタ部材１００の内部には、スタッド部１４１の上面に略等間隔で設けられているスパイク状の放熱突起部１４２の断面形状よりも大きな断面を有する放熱突起収容穴形成部１０１が、放熱突起部１４２同士の間隔と略等間隔に複数形成されている。

放熱体１４０を固定用バネ金具５０に取り付ける場合には、先ず、アダプタ部材１００によって放熱体１４０を被覆し、放熱体１４０の放熱突起部１４２をアダプタ部材１００の放熱突起収容穴形成部１０１に挿入し差し込んで嵌合させる。次いで、操作者は、手でアダプダ部１００を回動操作し、係合用突起部１４３と係合部５６との係合完了後に、アダプタ部材１００を取り外す。

アダプタ部材１００を放熱体１４０に嵌合させて操作することにより、放熱体１４０の回動を容易にするよう幇助することが出来る。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。以下の説明において、第１の実施形態と同じ部分については図面中において同じ番号を付し、その説明を省略する。

上述の第１及び第２の実施形態では、図６に示されるように、放熱体挿通穴形成部５３の周の２箇所において案内部５５が、また、放熱体挿通穴形成部５３の周の２箇所であって案内部５５が設けられている箇所と約９０度離間した位置において係合部５６が夫々設けられている固定用バネ金具５０が用いられていた。第３の実施形態では、かかる固定用バネ金具５０の代わりに、図１１及び図１２に示される固定用バネ金具１５０が用いられている。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る放熱装置２３０を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｎ方向から見た側面図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｏ方向から見た側面図である。

図１１を参照するに、本発明の第３の実施形態に係る放熱装置２３０は、第１の実施形態に用いられている放熱体４０及び固定用バネ金具１５０から大略構成される。放熱体４０は、固定用バネ金具１５０に取り付けられる。

図１２は、図１１に示す固定用バネ金具１５０の構造を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｐ方向から見た側面図である。

図１２を参照するに、適度なバネ弾性をもつ金属薄板バネ等の材料から成る固定用バネ金具１５０は、外形が略正方形状を有する上面部１５１と、上面部１５１の四隅から延在し、固定用バネ金具１５０の外形形状が門形になるように下向きに折り曲げられて形成された４つの折り曲げ片１５２から大略構成される。

上面部１５１の略中央には、放熱体４０の第１スタッド部４１−１が有する円板形状の面よりも大きく、且つ、放熱体４０の放熱フィン４２が有する円板形状の面よりも小さい略円形状の放熱体挿通穴形成部１５３が設けられている。なお、本実施形態では、放熱体挿通穴形成部１５３は略円形状を有しているが、本発明はこれに限られず、略矩形形状のほか多角形状であってもよい。

上面部１５１の外周、即ち、外縁部を構成する４辺のうち、２辺の略中央において直線状に、案内部１５５が、放熱体４０の第１スタッド部４１−１が有する円板形状の面の外周と所定の間隔をもって、上向き且つ略垂直に、前記２辺から延在して設けられている。なお、案内部１５５の機能は、第１及び第２の実施形態における案内部５５と同じである。

上面部１５１の外周、即ち、外縁部を構成する４辺のうち、上述の案内部１５５が設けられていない２辺の略中央において直線状に、係合部１５６が、放熱体４０の第１スタッド部４１−１が有する円板形状の面の外周と所定の間隔をもって、上向き且つ略垂直に、当該２辺から延在して設けられている。係合部１５６には、第１及び第２の実施形態における係合部５６と同様に、切り込み部１５６−１が形成され、切り込み部１５６−１の奥側には、略半円の凹形状の回動停止部１５６−２が形成されている。

第１の実施形態と同様に、放熱体４０が放熱体挿通穴形成部１５３の内部に挿入され、案内部１５５と係合部１５６によって放熱体４０の回動が案内される。放熱体４０が所定の角度回動され、放熱体４０の第１スタッド部４１−１の側壁（側面）部分に外側に突出されるように形成されている係合用突起部４３が回動停止部１５６−２と係合し収容されると、放熱体４０の回動は停止され、且つ、放熱体４０の底面４４が半導体装置３２の上部の表面に押し付けられる。かかる状態が維持されたまま、放熱体４０は固定用バネ金具５０に固定される。

係合部１５６の回動停止部１５６−２は、略半円の凹形状を有しているため、かかる状態において、振動や熱応力等が作用して放熱体４０の回動が戻り、その結果、放熱体４０が固定用バネ金具１５０から脱落することが防止される。なお、係合部１５６の回動停止部１５６−２の形状は、上述の係合用突起部４３との係合の役割を果たす限り、略半円の凹形状に限らず、略半矩形の凹形状であってもよい。

上面部１５１の四隅から延在し、門形になるように折り曲げられて形成された４つの折曲片５２は、図１１及び図１２において一点鎖線で示す回路基板３１のスルーホール３１−１に挿入され、固定用バネ金具１５０は、図１０に示すＬＳＩ等の半導体装置３２をまたぐように回路基板３１に取り付けられる。

かかる構造の下、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。以下の説明において、第１の実施形態と同じ部分については図面中において同じ番号を付し、その説明を省略する。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る放熱装置３３０の斜視図である。図１３を参照するに、本発明の第４の実施形態に係る放熱装置３３０は、放熱体２４０及び固定用バネ金具２５０から大略構成される。放熱体２４０は、固定用バネ金具２５０に取り付けられる。

なお、図１４には、図１３に示す放熱装置３３０の構造が示されているが、放熱体２４０の固定用バネ金具２５０への取り付け構造については後述する。

図１５は、図１３に示す放熱体２４０の斜視図である。図１５を参照するに、熱伝導度が良好なアルミニウム等の金属材料からなる放熱体２４０は、第１の実施形態に係る放熱装置３０の放熱体４０と同様に、円柱状の第１スタット部２４１−１、第１スタット部２４１−1よりも小さい円形断面を有する円柱状の第２スタット部２４１−２、及び複数枚の円板状の放熱フィン２４２から大略構成される。第１スタット部２４１−１は、放熱体２４０の底部として設けられ、底面２４４を下面に備える。第２スタット部２４１−２は第１スタット部２４１−１の上部に設けられている。放熱フィン２４２は、第２スタッド部４１−２の側壁部分に重畳的に備えられている。

第１スタッド部２４１−１の側壁（側面）部分には、２つの係合用突起部２４３が、第１スタッド部２４１−１の外側へ突出するように、第１スタッド部２４１−１の断面において直線状に設けられている。係合用突起部２４３は、ピン状の形状を有している。放熱体２４０が固定用バネ金具２５０に取り付けられると、後述するように係合用突起部２４３は係合部２５６（図１３、図１４及び図１６参照）と係合する。

第４の実施形態に係る放熱装置２３０の放熱体２４０は、以下の点で第１の実施形態に係る放熱装置３０の放熱体４０と相違する。即ち、放熱体２４０の最上部に位置する放熱フィン２４２の上面の略中央部に、図１５において点線で示す第２スタッド部４１−２の円形断面の直径より僅かに短くなるように、スリット形成部２４５が形成されている。

従って、コインやドライバ等（図示を省略する）をスリット形成部２４５に差し込み、スリット形成部２４５に差し込んだコインやドライバ等を操作者の指で摘んで、放熱体２４０を回動操作することが出来る。

図１６は、図１３に示す固定用バネ金具２５０の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）においてＹ１−Ｙ２方向に見た図である。

図１６を参照するに、適度なバネ弾性をもつ金属薄板バネ等の材料から成る固定用バネ金具２５０は、外形が略正方形状を有する上面部２５１と、上面部２５１の外縁部、即ち、４辺のうち、互いに対向する２辺の全長から下向き（図１６におけるＹ２方向）且つ略垂直に延在して形成された案内部２５５と、上面部２５１の外縁部、即ち、４辺のうち、上記の案内部２５５が設けられていない２辺の略中央から下向き（図１６におけるＹ２方向）に延在して形成された係合部２５６から大略構成される。上面部２５１及び２つの案内部２５５により、固定用バネ金具２５０は略門形の外形形状を有する。

案内部２５５の夫々の端部の２箇所の隅には、折り曲げ片２５２が内側に折り曲げられて形成されている。折り曲げ片２５２の先端には固定リード部２５２−１が延伸して設けられているが、内側に折り曲げ又は半田付けによって回路基板３１に固定され、固定用バネ金具２５０は、図１３に示すＬＳＩ等の半導体装置３２をまたぐように回路基板３１に固着される。

上面部２５１の略中央には、放熱体２４０の放熱フィン２４２（図１５参照）が有する円板形状の面よりも僅かに大きい略円形状の放熱体挿通穴形成部２５３が形成されている。なお、本実施形態では、放熱体挿通穴形成部２５３は略円形状を有しているが、本発明はこれに限られず、略矩形形状のほか多角形状であってもよい。

案内部２５５は、第１の実施形態に係る放熱装置３０の案内部５５と同様に、放熱体２４０を放熱体挿通穴形成部２５３の内部に入れて円滑に放熱体挿通穴形成部２５３の円周方向に回動できるように案内する機能を果たす。案内部２５５により、放熱体２４０の固定用バネ金具２５０への取り付け及び組み立てが容易となる。案内部２５５の縦方向（図１６におけるＹ１−Ｙ２方向）の長さは、図１３に示すように、半導体装置３２の縦方向（図１６におけるＹ１−Ｙ２方向）の長さと放熱体２４０の縦方向（図１６におけるＹ１−Ｙ２方向）の長さとの和に略等しい。従って、放熱体２４０が固定用バネ金具２５０に取り付けられると、固定用バネ金具２５０の上面部２５１は、放熱体２４０の最上部に位置する放熱フィン２４２の上面と略等しい高さに位置される。

係合部２５６は、上面部２５１の４辺のうち上記の案内部２５５が設けられていない２辺の略中央から、放熱フィン２４２が位置している箇所まで、上面部２５１に対し略垂直且つ下向き（図１６におけるＹ２方向）に上面部２５１から延在形成されている。係合部２５６は、一番下に放熱フィン２４２が位置している箇所から更に、内側（図１６におけるＺ１又はＺ２方向）に僅かに折れ曲がるように、半導体装置３２（図１３参照）の上面近傍まで延在形成されている。

係合部２５６において、一番下に設けられている放熱フィン２４２が位置している箇所から半導体装置３２（図１３参照）の上面近傍まで内側（Ｚ１又はＺ２方向）に僅かに折れ曲がるように形成されている部分には、第１スタッド部２４１−１の側壁（側面）部分に突出されて形成されている係合用突起部２４３を収容して、放熱体２４０の回動を停止するストッパーとして機能する略半円の凹形状の回動停止部２５６−２が形成されている。

係合部２５６は更に、半導体装置３２（図１３参照）の上面近傍において、半導体装置３２（図１３参照）の上面と略平行（Ｚ１又はＺ２方向）に延在形成され、調整部２５６−１を構成する。後述するが、調整部２５６−１は、放熱体２４０が固定用バネ金具２５０に取り付けられた際に、放熱体２４０の底面２４４が半導体装置３２の上部の表面（上面）を押下する押下力を一定に維持する機能を果たす。

次に、放熱体２４０の固定用バネ金具２５０への取り付け方法について説明する。

図１４は、図１３に示す放熱装置３３０の構造を示す図であり、（ａ）は図１３においてＹ１−Ｙ２方向に見た透視図であり、（ｂ）は図１３においてＺ１−Ｚ２方向に見た透視図であり、（ｃ）は図１３においてＸ１−Ｘ２方向に見た透視図である。

図１３及び図１４を参照するに、先ず、放熱体２４０が放熱体挿通穴形成部２５３の内部に挿入され、操作者はコインやドライバ等をスリット形成部２４５に差し込み、リット形成部２４５に差し込んだコインやドライバ等を操作者の指で摘んで、コインやドライバ等を用いて放熱体２４０を所定の角度回動操作する。放熱体２４０の回動は、案内部２５５と係合部２５６によって案内される。

放熱体２４０の第１スタッド部２４１−１の側壁（側面）部分に突出されて形成されている係合用突起部２４３が係合部２５６の回動停止部２５６−２と係合し収容されると、放熱体２４０の底面２４４は半導体装置３２の上面を押下し、かかる状態が維持されたまま放熱体２４０は固定用バネ金具２５０に固定される。このようにして、半導体装置３２にて発生した熱を放熱体２４０に伝導させ、半導体装置３２は冷却される。

ここで、半導体装置３２と放熱体２４０との熱伝導率は、半導体装置３２の上面及び放熱体２４０の底面２４４の表面の状態、材質、各々が押し付けられる力等により変化し、固定用バネ金具２５０による放熱体２４０の半導体装置３２への密着度に左右される。従って、放熱体２４０による一定の放射性能を確保するためには上述のパラメータを一定にする必要がある。

例えば、半導体装置３２の部品公差により部品高さが小さくなった場合、固定用バネ金具２５０の半田付け時に発生する回路基板３１の表面からの浮きが大きくなった場合等は、半導体装置３２の上面と固定用バネ金具２５０の間隔が所定の寸法よりも大きくなる。そうすると、放熱体２４０に作用する押下力は小さくなり、放射性能は低下する。

また、半導体装置３２の部品公差により部品高さが高くなった場合、固定用バネ金具２５０の半田付け時に発生する回路基板３１の表面からの浮きが小さくなった場合等は、半導体装置３２の上面と固定用バネ金具２５０の間隔が所定の寸法よりも小さくなる。そうすると、放熱体２４０に作用する押下力は過剰となり、半導体装置３２が破損したり、或いは、半導体装置３２の直下に設けられている回路基板３１が下方向に凸状に反ってしまい、半導体装置３２が半田付けで固定されている回路基板３１の表面のフットプリントから剥離するおそれがある。

しかしながら、本実施形態では調整部２５６−１により、調整部２５６−１の先端に位置する半導体装置３２の上面に接する曲げと回動停止部２５６−２の上面との寸法精度が確保され、半導体装置３２の上面と放熱体２４０との相対位置が一定とされる。この結果、半導体装置３２の上面に対する放熱体２４０の押下力は一定に維持され、放射性能のばらつきを無くして放射性能を一定にすることができる。

また、係合部２５６の回動停止部２５６−２は、略半円の凹形状を有しているため、かかる状態において振動や熱応力等が作用して放熱体２４０の回動が戻り、放熱体２４０が固定用バネ金具２５０から脱落してしまうことが防止される。なお、係合部２５６の回動停止部２５６−２の形状は、上述の係合用突起部４３との係合の役割を果たす限り、略半円の凹形状に限らず、略半矩形の凹形状であってもよい。

更に、本実施形態では、上述のように、固定用バネ金具２５０の上面部２５１は、放熱体２４０の最上部に位置する放熱フィン２４２の上面と略等しい高さに位置されている。更に、案内部２５５及び係合部２５６は、固定用バネ金具２５０の上面部２５１からプリント回線板３１が位置する方向に形成されている。よって、固定用バネ金具２５０全体で、放熱体２４０及びその周囲を被覆する構造となっている。

従って、第１乃至第３の実施形態と同様に、放熱体２４０と固定用バネ金具２５０とは、係合用突起部２４３のみを接触点として係合されているため、放熱フィン２４２から係合用突起部２４３に対してのみ熱伝導され、固定用バネ金具２５０全体に熱伝導されることが防止される。よって、仮に、放熱体２４０及びその周囲を被覆する固定用バネ金具２５０の周囲に設けられている光ファイバやケーブルが固定用バネ金具２５０に接触しても、放熱体２４０から発せられる熱が、
固定用バネ金具２５０を介して光ファイバやケーブルに熱伝導されることが回避される。即ち、光ファイバやケーブルに対する保護機能を有する固定用バネ金具２５０によって、電子装置の動作中に放熱体２４０に直接接触し放熱体２４０から発せられる熱によって光ファイバやケーブル等が損傷されることを防止することができる。

なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と同様の効果も奏することが出来ることは言うまでもない。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭となるであろう。

従来の半導体装置の放熱装置の放熱装置を示す図である。 図１に示す従来の放熱装置１０の放熱体１１を、図１−（ａ）において矢印Ａ方向から見た側面図である。 従来の放熱装置１０の問題点を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る放熱装置３０を示す図である。 図４に示す放熱体４０の構造を示す図である。 図４に示す固定用バネ金具５０の構造を示す図である。 放熱体４０を回動して固定用バネ金具５０に取り付ける方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る放熱装置１３０を示す図である。 図８に示す放熱体１４０の構造を示す図である。 図９に示す放熱体１４０の回動を幇助するアダプタ部材１００を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る放熱装置２３０を示す図である。 図１１に示す固定用バネ金具１５０の構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る放熱装置３３０の斜視図である。 図１３に示す放熱装置３３０の構造を示す図である。 図１３に示す放熱体２４０の斜視図である。 図１３に示す固定用バネ金具２５０の構造を示す図である。

Claims (12)

1. 回路基板に取り付けられた弾性部材を介して、前記回路基板に実装された電子部品に放熱体を密着させて、前記電子部品を冷却する放熱装置において、
   前記放熱体は、複数の突起部を備え、
   前記弾性部材は、前記放熱体の前記突起部と係合する係合部と、前記放熱体が内挿される放熱体挿通穴形成部とを備え、
   前記係合部は、前記放熱体挿通穴形成部の周に沿って、前記放熱体挿通穴形成部と略垂直に設けられ、
   前記放熱体が回動されて前記突起部が前記係合部と係合すると、前記弾性部材から前記放熱体に押圧が作用し前記放熱体の前記底面が前記電子部品に密着することを特徴とする電子部品の放熱装置。
2. 前記係合部は、前記放熱体挿通穴形成部が設けられた面の外縁部において、前記放熱体挿通穴形成部と略垂直に設けられることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱装置。
3. 前記係合部は、凹状に形成された回動停止部を含み、前記回動停止部に前記放熱体の突起部が収容されると、前記放熱体の回動が停止されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の放熱装置。
4. 前記放熱体は、前記突起部が側面に形成された底部を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の電子部品の放熱装置。
5. 前記放熱体は、前記底部の上部に重畳的に設けられた放熱フィンを含むことを特徴とする請求項４記載の電子部品の放熱装置。
6. 前記放熱体は、前記底部の上面にスパイク状に複数形成された放熱突起部を含むことを特徴とする請求項４記載の電子部品の放熱装置。
7. 前記複数の放熱突起部を収容する放熱突起収容穴形成部を内部に設けたアダプタ部材を更に備えたことを特徴とする請求項６記載の電子部品の放熱装置。
8. 前記弾性部材は、前記放熱体挿通穴形成部の内部における前記放熱体の回動を案内する案内部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載の電子部品の放熱装置。
9. 前記弾性部材の前記放熱体挿通穴形成部は、前記放熱体の上面と略等しい高さの位置に形成され、
   前記弾性部材は、前記放熱体挿通穴形成部における前記放熱体の回動を案内する案内部を更に備え、
   前記係合部及び前記案内部は、前記放熱体挿通穴形成部が設けられた面の外縁部において回路基板の位置する方向に形成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱装置。
10. 前記係合部は、前記放熱体の底面が前記電子部品の上面を押下する押下力を略一定に維持する調整部を含むことを特徴とする請求項９記載の電子部品の放熱装置。
11. 前記弾性部材は、門形に折曲した折曲片を備え、前記折曲片を前記回路基板に取り付けることによって、前記電子部品をまたぐように前記回路基板に固着されることを特徴とする請求項１乃至１０記載の電子部品の放熱装置。
12. 回路基板に取り付けられた弾性部材を介して、前記回路基板に実装された電子部品に放熱体を密着させて、前記電子部品を冷却する放熱装置において、
    前記放熱体は、複数の突起部を備え、
    前記弾性部材は、前記放熱体の前記突起部と係合する係合部と、前記放熱体が内挿される放熱体挿通穴形成部とを備え、
    前記放熱体が回動されて前記突起部が前記係合部と係合すると、前記弾性部材から前記放熱体に押圧が作用し前記放熱体の前記底面が前記電子部品に密着し、
    前記係合部は、凹状に形成された回動停止部を含み、前記回動停止部に前記放熱体の突起部が収容されると、前記放熱体の回動が停止されることを特徴とする電子部品の放熱装置。

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