JP4686581B2

JP4686581B2 - バネ固定具付ヒートシンク

Info

Publication number: JP4686581B2
Application number: JP2008215724A
Authority: JP
Inventors: 里留降矢; 欣三佐藤; 栄生深川
Original assignee: 株式会社リョーサン
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2028-08-25
Also published as: JP2010050409A

Description

この発明は、半導体素子を冷却するヒートシンクに関する。

従来より、バネ固定具を上方から当接させた状態にし、その固定具両端を基板に固着させることで、本体が基板に固定されるバネ固定具付ヒートシンクがあり、そのような構造のヒートシンクにおいては、ヒートシンクと半導体素子とが片当たりとなりやすく、半導体素子に偏荷重がかかることもあった。そこで、本願出願人は、図３乃至図５に示すように、特許３６８００４７号（特許文献１）において、バネ固定具2をその幅方向に沿った線接触で本体1に当接させつつ、遊びを持たせて本体1に固定させた構成のヒートシンクを提案している。このヒートシンクによれば、バネ固定具2の幅方向の線接触と遊びとの構成により、バネ固定具2を片側端部ずつ基板6に固着していっても、一方側端部（例えば21）の固着時にかかる横方向の力が逃がされ、他方側端部（例えば22）の固着時には両端に均一な力がかかることになって、ヒートシンク本体の下面と当接する半導体素子5との片当たりが防げ、半導体素子5に偏荷重がかかることも防止できる。
特許３６８００４７号（図１〜４）

ところで、上記バネ固定具付ヒートシンクは、バネ固定具2の中間部に幅方向に突出する張出部24を形成させるとともに、本体1側にその張出部24が水平方向から入り込む差込部12を形成させ、該差込部12に張出部24を差し込んだ状態で、図５に示すように、上方から差込部12ごとかしめることで、バネ固定具2を遊びをもって本体1に固定させるものとしていた（特許文献１００１１段参照）。しかし、適正な遊びを持たせるかしめは、前記張出部24や差込部12の肉厚や隙間を考慮したうえでのプレス力の調整が必要となることに加え、前記張出部24や差込部12の肉厚には作成上のバラツキがあるので、プレス力を適宜調整しても、遊びの程度が不適な不具合品が生じる可能性があった。

また、遊びが適正なものでも、図６に示すように、張出部24が遊びの範囲でずれると、隙間の場所によっては挟まってしまうことがあり、そうなると、バネ固定具2が傾いた状態のままとなってしまっていた。そのため、バネ固定具2を基板6に固着する際、張出部24を一々手で適正位置まで戻す作業が必要となって、作業が煩雑になっていた。

この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、製造時にプレス力の調整が容易で、しかも不具合品が生じることもなく、また基板に取り付ける際にも作業がスムーズに行えるバネ固定具付ヒートシンクを提供しようとするものである。

このため、この発明に係るバネ固定具付ヒートシンクは、バネ固定具の中間部に幅方向に突出する張出部を形成させるとともに、本体にその張出部が水平方向から入り込む差込部を形成させ、該差込部に張出部を差し込んだ状態で、上方から差込部をかしめることで、バネ固定具を遊びを有しながら本体に固定させるバネ固定具付ヒートシンクにおいて、前記張出部両端の外側の位置で差込部をかしめて、バネ固定具を本体に固定させてなることを特徴とする。

本発明では、かしめの位置を、差込部のうち張出部両端の外側の位置としている。これにより、差込部に入り込んだ状態の張出部の両端外側がかしめられ、そのかしめ部によって張出部が挟まれることになり、張出部はその範囲外の移動が遮られる一方、その範囲内で遊びを有することになり、これにより、バネ固定具は本体に対して遊びも持ちながら固定される。

張出部両端の外側で行われるかしめは、張出部を一緒にかしめるものでなく、かしめによって差込部のかしめ部が張出部の遊び以上の移動を遮れば良いので、本体までプレス下死点が到達してもよく、微妙なプレス力の調整も不要となる。

この発明に係るバネ固定具付ヒートシンクによれば、バネ固定具の遊びを有しながらの固定状態を形成するためのプレス調整がきわめて容易に行えるとともに、不具合品の発生がほとんどなくなる。

また、従来のように差込部に押さえつけられた状態で張出部に遊びが形成された形態（図５参照）と異なり、張出部両端の外側をかしめることで遊びを形成させるので、張出部がずれてその端部が任意の隙間に挟まるということ（図６参照）もなくなり、バネ固定具の位置戻し手作業も不要となって、基板への固定がスムーズに行える。

もちろん、半導体素子との片当たりが防げ、半導体素子に偏荷重がかかることが有効に防止できることになり、そのようなバネ固定具付ヒートシンクを安定して市場に提供していくことができるものとなる。

本発明に係る具体的形態の一例を図面に基づき説明する。なお、以下の形態例はあくまで一例に過ぎず、本発明が本形態例に限定されないことは当然である。

本形態例は、特許第３６８００４７号において実施形態例として示した本願図３及び図４の形態例を基本とし、ヒートシンク本体1とバネ固定具2は同じ形態（ただし、後述するようにかしめが異なる）のものを想定している。したがって、本形態例を説明するにあたっても、共通する部分については、適宜それらの図を用いて説明する。

ヒートシンク本体1は、複数のフィン10が列設される。各フィン10の下方には、バネ固定具2の中間部20を固定する差込部11がそれぞれ形成される。すなわち、各フィン10の基端よりやや上方に、相対するフィン10側に向かって、それぞれ突出部12が延出される。各延出幅はフィン10間の１／６ほどである。各相対する突出部12先端の間は間隙が形成されることになり、このようなフィン10と、突出部12と、フィン10間のヒートシンク上面とによって形成される部分が差込部11となっている。なお、この差込部11は各フィン10間に形成されているので、バネ固定具2の固定位置の選択の範囲が広がることになり、これによってヒートシンク本体1の配置の自由度が向上する形態となっている。さらに、この差込部11は、端子型固定具を挿入させることができ、しかも、端子型固定具の場合は、ヒートシンク本体の隅部側で一端ずつ固着するので、全フィン10間に差込部11が形成される本形態例のヒートシンク本体1においては十分それが共用できるものとなっている。なお、これらの効果を特に必要としない場合は、図２に示すように、例えば中央のフィン10'間のみに差込部11'が形成されるヒートシンク本体1'を用いればよい。

バネ固定具2は、特に図４に示すように、板バネ部材であって、側面略Ｍ字型の形状よりなる。中間部20は中央が曲部となって下方に突出し、その頂部がヒートシンク本体1と当接する部分となる。このため、バネ固定具2はその中間部20において、ヒートシンク本体1に対し、固定具の幅方向に沿った線接触となる。またバネ固定具2は、両端部21,22にネジ穴が形成されるとともに、前記中間部20には幅方向に突出する張出部24が形成される。該張出部24も中央が曲部となって下方に突出しているが、この張出部24が、ヒートシンク本体1の前記差込部11のいずれかに水平方向から嵌挿される。すなわち、ヒートシンク本体1の端部から、任意の差込部11（図３では中央のフィン10間の差込部11）に、バネ固定具2の張出部24を水平方向に嵌挿し、ヒートシンク本体1反対端部側に移動させる。バネ固定具2の中間部20が、ヒートシンク本体1の中央部に達した位置がバネ固定具2の固定位置となる。

その固定位置において、図１に示すように、かしめ治具3を上方から押圧していくが（なお同図は押圧後に治具3を戻した図）、このかしめが、従来にない本形態例の特徴である。すなわち、かしめ治具3は図示のように、先端に１対の平行刃30を備え、その刃30間の距離ｘは張出部24の幅より若干長く設定されている。そして、その刃30間に張出部24が収まるようにプレス位置を設定して、かしめ治具3を突出部12に向けて押圧する。プレス力は、プレス下死点が突出部12の厚みを貫通する程度の位置（一応、突出部12の厚みが基準）に設定している。これにより、突出部12のうち張出部24両端の外側の位置aにおいてかしめが行われ、その結果、かしめ部位ａが張出部24を挟み込み、それが両端側のストッパとなって、張出部24の抜けはもちろん幅方向の移動が遮られる一方、かしめ部位aで囲まれた差込部12の空間内Ｓで張出部24は遊びが生じることになり、この遊びによって、バネ固定具2はヒートシンク本体1に対して、抜けないながら遊びを有しつつ固定される状態となる。

以上の形態例の基板6への固定方法を説明する。まず、図３(a)に示すように、基板6の上に半導体素子5が置かれ、その上にヒートシンク本体1が載置される。その状態で、バネ固定具2の一方側端部21のネジ穴からネジで基板に締着し、その後、他方側端部22のネジ穴からネジで基板6に締着すれば、バネ固定具2の中央曲部である中間部20が線接触で当接しながらヒートシンク本体1を下方に押し付けることになり、ヒートシンク本体1は半導体素子5に当接しながら基板に固着される。この基板6への固定の際、張出部24はかしめ部位aに囲まれているだけなので、従来のように張出部24がずれて（図６参照）バネ固定具2が傾くこともなく、ずれた張出部24を元の位置に戻す手作業も不要となり、作業効率が著しく向上することになる。そして、この形態例においては、バネ固定具2を片側端部ずつ締着していくものの、バネ固定具2の中間部20が幅方向に沿った線接触でヒートシンク本体1を押さえ付けることになり、しかも、その中間部20が遊びをもった状態でヒートシンク本体1の差込部11に固定されているので、その遊びによって一方側の締着時にかかる横方向に向かう力が逃がされ、他方側の締着時にはバネ固定具2の両端において均一な力がかかることになる。このため、ヒートシンク本体1は水平状態で半導体素子5と当接することになって、両者はすき間なく接触し、このため片当たりもなく、また偏荷重もかからない。

なお、上述のように、本形態例はあくまで本願にかかる発明の一形態例にすぎず、例えばかしめ治具3が他の形態（図５に示す一つの刃の形態を並列に配置する等）であっても、あるいはバネ固定具2の側面形状が上記のものと異なっても、バネ固定具2端部の固着方法が締着でなく接着剤等による固着であっても、またバネ固定具2の遊びの形成工程が他の手法によっても、さらにヒートシンク本体1の形状が異ったり、ヒートシンク本体1の差込部11が他の構造であっても、いずれも本発明の構成を備える限り、本発明の形態例になり得るものである。

この発明は、半導体素子を冷却するヒートシンクとして適用可能である。

本発明に係る具体的形態例を示す断面図であり、かしめ治具を降下させて押圧した後、上方まで戻した状態を示している。ヒートシンク本体の他の形態を示す側面図である。本出願人が提案済みの特許３６８００４７号（特許文献１）の一形態例を示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。図３に示すバネ固定具の説明図であり、(a)は正面図、(b)は平面図である。図３(a)のＡ−Ａ断面図である。図５において、張出部の位置がずれてしまった状態の説明図である。

符号の説明

1 ヒートシンク本体
2 バネ固定具
3 かしめ治具
12 突出部
24 張出部
30 かしめ刃
a かしめ部位

Claims

バネ固定具の中間部に幅方向に突出する張出部を形成させるとともに、本体にその張出部が水平方向から入り込む差込部を形成させ、該差込部に張出部を差し込んだ状態で、上方から差込部をかしめることで、バネ固定具を遊びを有しながら本体に固定させるバネ固定具付ヒートシンクにおいて、前記張出部両端の外側となる位置で差込部をかしめて、バネ固定具を本体に固定させてなることを特徴とするバネ固定具付ヒートシンク。