JP5792386B2 - スナップインヒートシンクとスマートカードリーダを有し、ヒートシンク保持用締め具を有するセットトップボックス - Google Patents

Description

本発明は、セットトップボックスに関し、より具体的には、ヒートシンクを保持する締め具（hold down）を有するセットトップボックスに関する。

セットトップボックスでは温度管理が依然として重要な問題である。スマートカードリーダなどのより多くのコンポーネントやより多くの機能の導入により、これらはより多くの熱を発生するので、温度管理システムの改良の必要性がある。

セットトップボックスにおいて難しいのは、コンシューマの嗜好により、セットトップボックスのサイズの縮小が必要だということである。この小型化に向けたトレンドにより温度管理が難しくなる。内部コンポーネントの数を増やしつつ小型化すると、一般的には熱の集中が起こる。

回路基板上の熱パッドとヒートシンクとの間の適切な熱的接触により、回路基板からの放熱がよくなる。ヒートシンクを熱パッドに対して固定する既存の手段では、ヒートシンクが熱パッド及びセットトップボックスに対してがたついてしまい、好ましくない。また、既存の固定手段では、熱パッドをヒートシンクと十分接触させられない。

それゆえ、ヒートシンクを熱パッドと適切に接触させて固定し、ヒートシンクを安定させてがたつきを減らすリテーナーが必要である。
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１１年７月１４日に出願した米国仮出願第６１／５７２，３１４号の利益を主張するものであり、上記出願の内容はここに参照援用する。本願は、２０１２年３月７日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／０２８，０００号に関する。

回路基板に対してヒートシンクを固定する、電子装置用の締め具を提供する。ヒートシンクはボトムフレームに取り付けられる。締め具は、ボトムフレームとヒートシンクのスロットにマッチして係合するリテーナーを有するフレームを含む。締め具は、回路基板に対してヒートシンクを固定するバイアス力を提供する。

本発明の実施形態により、ボトムフレーム、前記ボトムフレーム上に取り付けられた回路基板、前記回路基板上に取り付けられた熱パッド、及び前記熱パッドに関連するヒートシンクを含む、セットトップボックスなどのための締め具を提供する。締め具は、少なくともボトムフレーム上に確定された複数のはめ込みロケーションと係合して、前記ヒートシンクを、前記ボトムフレームと前記締め具との間に配置された回路基板に対して保持するように構成された複数のリテーナーを有する外周を確定するフレームを含んでいてもよい。ヒートシンクは、中央くぼみ部分及び／またはその他のくぼみ部分を取り囲む平面部分を含み得る。締め具は、ヒートシンクの中央くぼみ部分及び／またはその他の部分と回路基板との間に、回路基板の熱パッドを固定する。締め具は、互いにクロスする複数のワイヤを含み得る。このクロスは中央くぼみ上でもその中でもよい。複数のワイヤはヒートシンクの上面にわたりバイアス力が印加されるような寸法であり得る。複数のワイヤは、ヒートシンクの中央くぼみ部分の内面に沿って下向きに延在する中央部分を含んでいてもよい。ヒートシンクは、平面部分に、ワイヤを受け入れるグルーブを含んでいてもよい。ヒートシンクは、回路基板上の第２の発熱コンポーネントに接触する第２の中央くぼみ部分を含み得る。ボトムフレームは、対向するサイドに、スロットを有する垂直延在部分を含み、ヒートシンクは、ボトムフレームのスロットにスナップ（snap）されるクリップを有する垂直エクステンションを含み、これによりヒートシンクをボトムフレームに固定する。リテーナーは、ボトムフレームとヒートシンクのはめ込みロケーションに受け入れられるＵ字形またはＶ字形のコンターを含み得る。リテーナーは、第１の垂直部分、下部水平部分、及びボトムフレームとヒートシンクのはめ込みロケーションに受け入れられる第２の垂直部分を含み得る。

本発明の実施形態は電子装置に関する。該電子装置は、ボトムフレームと、前記ボトムフレーム上に取り付けられた回路基板と、前記回路基板上に取り付けられた熱パッドと、前記熱パッドに関連するヒートシンクと、前記ヒートシンクを前記熱パッドに対して保持するバイアス力を提供する締め具とを有する。締め具は、少なくとも前記ボトムフレーム上に確定された複数のはめ込みロケーションと係合するように構成された複数のリテーナーを有する外周を確定するフレームを有する。ヒートシンクは、中央くぼみ部分を囲む平面部分を含み、締め具は、回路基板の熱パッドをヒートシンクの中央くぼみ部分と回路基板との間に固定し得る。締め具は互いにクロスする複数のワイヤを含む。複数のワイヤはヒートシンクの上面にわたりバイアス力が印加されるような寸法であり得る。複数のワイヤは、ヒートシンクの中央くぼみ部分の内面に沿って下向きに延在する中央部分を含んでいてもよい。ヒートシンクは、平面部分に、ワイヤを受け入れるグルーブを含む。グルーブは、V字形またはU字形プロファイルを有し、平面部分より高い締め具部分が無いように、締め具のためのスペースを提供する。

本発明のより詳細な理解は、以下の添付図面を参照して、以下の説明から得られる。
先行技術によるセットトップボックスの分解図である。 ボトムフレームを取り付ける前の、図１のヒートシンクを示す拡大図である。 ヒートシンクがボトムフレームに取り付けられた、図１及び２のセットトップボックスの内部コンポーネントを示す図である。 締め具を有するセットトップボックスの分解図である。 締め具を係合する、ヒートシンクのグルーブを示す図である。 締め具がヒートシンクの上面にどのように係合するか、及びボトムフレームのはめ合いロケーションを示す図である。 ボトムカバーのスロットを示す図である。 締め具の代替的リテーナーを示す図である。 下向きのボウ（bow）を含む締め具を示す図である。

図１に示すように、回路基板５はセットトップボックス１のトップカバー７内に納められる。回路基板５とボトムフレーム２との間に熱バリア４が置かれる。スマートカードリーダ３は、熱バリア４の開口８を通じて回路基板５に接続されている。セットトップボックス１は、スマートカードリーダ３、熱バリア４、回路基板５、及び回路基板５に接触しボトムフレーム２とトップカバー７との間に配置されたヒートシンク６を含む内部コンポーネントを有する。熱バリア４は、好ましくは回路基板５とほぼ同じプロファイルまたは回路基板５のエリアプロファイルの少なくとも８０％であるプロファイルを有する断熱材を含む。熱バリア４は、一つには、回路基板５からその上のコンポーネントに熱が伝わるのを防いで、回路基板５の下のスマートカードリーダ３その他のコンポーネントが過熱されないようにする。

ヒートシンク６は、回路基板５から熱を除去する放熱機能である。ヒートシンク６は、回路基板５を完全に覆う、または回路基板５の少なくとも８０％が覆われるように回路基板５をほぼ覆うトッププランプロファイルを有する。ヒートシンク６は熱パッド９を含む。ヒートシンク６は、概して平面状の周囲５２と、平面状の周囲５２への中央くぼみなどの凹部とを有する、成形されたプレートである。平面状の周囲５２は好ましくは中央くぼみ５３を取り囲んでいる。中央くぼみ５３は、平面状の周囲５２から伸び、それと鈍角をなす側壁を有する。中央くぼみ５３は、回路基板５、回路基板５上の発熱コンポーネント、及び／または熱パッド９と接触するように設計された平らなボトムを有する。

ヒートシンク６は、平面状の周囲５２の外縁に、平面状の周囲５２に垂直であり、回路基板５上に延在するボトムフレーム２、またはボトムフレーム２の垂直に伸びる部分６２に接触する垂直エクステンション６４を有する。ヒートシンク６は、ボトムフレーム２に、これらの要素に形成されたスロットとクリップにより取り付けられる。垂直に伸びた部分６２は、ボトムフレーム２から伸び、ヒートシンク６の垂直エクステンション６４に形成されたクリップ７１を受け入れるように設計された受け入れスロット６１を有する。垂直に伸びた部分６２はプラスチックコンポーネントでもよく、そのため、ヒートシンククリップ７１がスロット６１に弾性的にはめ込んで、ヒートシンク６をボトムフレーム２に固定できる。図２に示したように、矢印はヒートシンククリップ７１がボトムフレームスロット６１にどのように押し込まれるかを示している。

図３は、セットトップボックス１の内部コンポーネントを示す斜視図である。セットトップボックス１は、スマートカードリーダ３に関連する第２の熱パッド９９に接触する第２の中央くぼみ９０を含んでいてもよい。ボトムフレーム２は、回路基板５とヒートシンクの垂直エクステンション６４の一方との下に、スマートカードアクセススロット９１を含んでいてもよい。スロット９１は、ボトムフレーム２の垂直延在部分６２間にあってもよい。第２の中央くぼみ９０は、回路基板５の開口８を通してスマートカードリーダ３と、または回路基板５を通して第２の熱パッド９９と熱的に導通している。

図１ないし３に示したセットトップボックス１は、さらに、回路基板５にヒートシンク６を固定する締め具１３０を含む。図４は、締め具１３０を有するセットトップボックス１を示す分解図である。締め具１３０は外周を確定するフレームを含む。締め具１３０は、ヒートシンク６の形状に概してマッチする四角形フレームである。締め具１３０の外周は、締め具１３０の端に構成されたリテーナー１０３を含む。リテーナー１０３は、少なくともボトムフレーム２上に設けられたはめ合わせロケーション（mating locations）にマッチし係合する形状になっている。また、ヒートシンク６は、リテーナー１０３のはめ合わせロケーションも含む。締め具１３０は、好ましくは３０４ステンレススチールなどの固くて柔軟な材料（rigid flexible material）（ワイヤまたは複数のワイヤなど）から構成され、対角線状に延在して、ヒートシンク６を熱パッド９に対して下向きにバイアスし、回路基板５、熱パッド９、及びヒートシンクの中央くぼみ５３を適切な放熱のために接触させる。ワイヤは互いにクロスして、一方のワイヤが他方のワイヤの下に延在する曲がり部分を含む。締め具コンポーネントやワイヤがクロスする領域を中央にして、中央くぼみ上にかつ中央くぼみ内にすることができる。締め具やワイヤを先行技術アセンブリに適用して、ヒートシンクへの熱伝導を改善することもできる。

中央くぼみ５３の底面と回路基板５とは、反対側で熱パッド９に接触し、熱パッド９を挟み込んでいる。締め具１３０はこれらのコンポーネント間の面接触を改善する。

締め具１３０は弾性材料から構成されていてもよい。締め具１３０は、インストールされた時、ピンと張っていて、締め具１３０のリテーナー１０３が簿ボムフレーム２とヒートシンク６のはめ込みロケーションに係合した後、ヒートシンク６の上部またはヒートシンク６上のある位置にバイアス力をかけるような寸法であることが好ましい。

ヒートシンク６の上面は縦方向平面を確定し、締め具１３０のフレームはこの平面または平行な平面に延在する。図９に示したように、締め具１３０がボトムフレーム２のはめ込みロケーションに係合し、ヒートシンク６と締め具１３０がヒートシンクの上面に係合している時、ヒートシンク６と締め具１３０は、最初の平面から離れて下向きにたわむ。また、締め具１３０は、ヒートシンク６の縦方向平面上に垂直に立ち上がる端部を含む。締め具１３０の端部間の部分が下向きにたわみ、ヒートシンク６に力を及ぼす。締め具１３０は、ヒートシンク６の中央くぼみ５３に下向きに、中央くぼみ５３の内側コンターに沿って延在し、締め具１３０がヒートシンク６とさらに接触して、さらに動きが低減されるようにする、中央部分を含んでいてもよい。既存のセットトップボックスと比較して、締め具１３０からヒートシンク６へのバイアス力により、より薄い熱パッド９を用いることができる。

図５ないし８は、セットトップボックス１と締め具１３０の様々な特徴を示している。締め具１３０のリテーナー１０３は、ボトムフレーム２の垂直延在部分６２に形成されたスロット９２と、ヒートシンク６の垂直エクステンション６４に形成されたスロットとに係合する。図５は、ヒートシンク６の中央くぼみ５３を回路基板５上の熱パッド９に押しつける締め具１３０を有するセットトップボックス１の組み立て断面図を示す。ヒートシンク６は、締め具１３０を受け入れ、締め具１３０がヒートシンク６の上に突き出さないようにするグルーブ６７を含む。グルーブ６７により、セットトップボックス１の垂直方向の高さが、締め具を有さないセットトップボックスと比較して同じにとどまる。また、ヒートシンク６の垂直エクステンション６４は、締め具１３０の一部を受け止めるような形状の切り欠き部分１４０を含む。

図６は、セットトップボックス１の横断面であり中央くぼみ５３の底面の、熱パッド９との接触が、既存のセットトップボックスと比較して改善されることを示す。図７は、ヒートシンク６のクリップ７１を受け入れるボトムフレーム２上のスロット６１と、締め具１３０の端においてリテーナー１０３を受け入れるスロット９２とを示す。図８は、締め具１３０のリテーナー１０３の別の実施形態を示し、締め具１３０をボトムフレーム２とヒートシンク６のはめ込みロケーションと固定する好適な端をリテーナー１０３が含むことを示す。リテーナー１０３は、Ｕ字形またはＶ字形の内向きコンターを有する端１３２を含み、これらの端はボトムフレーム２のスロット９２とヒートシンク６のスロット１２０とを係合する。代替的に、リテーナー１０３は、ボトムフレーム２とヒートシンク６のスロット９２、１２０を係合する、第１の垂直部分、下部水平部分、及び第２の垂直部分を有する端部１３４を含む。上記の通り、端部１３２、１３４は、締め具１３０を引っ張るようにスロット９２、１２０を係合する。

上記の説明は、本発明を実施する可能性の一部のみを例示するものである。本発明の範囲と精神において、他の多くの実施形態が可能である。それゆえ、上記の説明は、限定ではなく例示と考え、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲及びその等価物により与えられる。

Claims (10)

1. ボトムフレーム、前記ボトムフレーム上に取り付けられた回路基板、前記回路基板上に取り付けられた熱パッド、及び前記熱パッドに関連するヒートシンクを含む電子装置のための締め具であって、
   少なくとも前記ボトムフレーム上に確定された複数のはめ込みロケーションと係合して、前記ヒートシンクを、前記ボトムフレームと前記締め具との間に配置された前記回路基板に対して保持するバイアス力を供給するように構成された複数のリテーナーを有する外周を確定するフレームであって、前記ヒートシンクは中央くぼみ部分を囲むグルーブを有する平面部分を含み、前記締め具は、前記ヒートシンクの中央くぼみ部分と前記回路基板との間に、前記回路基板の前記熱パッドを固定する、フレームと、
   前記グルーブにより受け入れられ、互いにクロスする複数のワイヤと
   を有する、締め具。
2. 前記複数のワイヤは、前記ヒートシンクの中央くぼみ部分の内面に沿って下向きに延在する中央部分を含む、請求項１に記載の締め具。
3. 前記ヒートシンクは、前記回路基板上の第２の発熱コンポーネントに接触する第２の中央くぼみ部分を有する、請求項１または２に記載の締め具。
4. 前記ボトムフレームは、対向するサイドに、スロットを有する垂直延在部分を含み、
   前記ヒートシンクは、前記ボトムフレームのスロットにスナップされ、前記ヒートシンクを前記ボトムフレームに固定するクリップを有する垂直エクステンションを含む、
   請求項１ないし３いずれか一項に記載の締め具。
5. 前記リテーナーは、前記ボトムフレームと前記ヒートシンクのはめ込みロケーションに受け入れられるＵ字形またはＶ字形のコンターを含む、
   請求項１ないし４いずれか一項に記載の締め具。
6. 前記リテーナーは、第１の垂直部分、下部水平部分、及び前記ボトムフレームと前記ヒートシンクのはめ込みロケーションに受け入れられる第２の垂直部分を含む、請求項１ないし５いずれか一項に記載の締め具。
7. ボトムフレームと、
   前記ボトムフレーム上に取り付けられた回路基板と、
   前記回路基板上に取り付けられた熱パッドと、
   前記熱パッドに関連するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクを前記熱パッドに対して保持するバイアス力を提供する締め具とを有する電子装置であって、
   少なくとも前記ボトムフレーム上に確定された複数のはめ込みロケーションと係合するように構成された複数のリテーナーを有する外周を確定するフレームと、互いにクロスする複数のワイヤとを有する前記締め具と、
   前記平面部に前記ワイヤを受け入れるグルーブを有する前記ヒートシンクと
   を有する、電子装置。
8. 前記平面部分は、中央くぼみ部分を囲み、前記締め具は、前記回路基板の熱パッドを前記ヒートシンクの中央くぼみ部分と前記回路基板との間に固定する、請求項７に記載の電子装置。
9. 前記複数のワイヤは前記ヒートシンクの上面にわたりバイアス力が印加されるような寸法である、請求項７または８に記載の電子装置。
10. 前記複数のワイヤは、前記ヒートシンクの中央くぼみ部分の内面に沿って下向きに延在する中央部分を含む、
    請求項７ないし９いずれか一項に記載の電子装置。

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