JP6011667B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置に関し、例えば、基板上に実装された発熱部品を冷却するものに関する。

特許文献１には、放熱器固定手段の発明として、発熱部品（電子部品１０１）を放熱部（放熱器１０３）に熱的に結合させることにより、発熱部品の熱を放熱部へ伝熱して発熱部品を冷却する技術が、開示されている。

特許文献１の技術では、発熱部品が実装された基板（回路基板１０５）に固定具１０６を固定ねじ１０４で固定することにより、固定具１０６の中央部に形成された固定具支持部１０６ａが、基板の裏面側から発熱部品を放熱部に押圧する。これにより、発熱部品を放熱部に熱的に結合することができる。

なお、本発明に関連する技術が、特許文献２〜４にも開示されている。

特開２００７−３０５６４９号公報 国際公開第２０１３／１７５７１４号 特開２００７−３０５６４９号公報 特開２０１２−２５３１３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、固定具１０６の中央部に形成された固定具支持部１０６ａを基板の裏面に直に接触させて、発熱部品を放熱部に押圧していた。このため、固定具支持部１０６ａにより、基板の裏面に傷を付けてしまうという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基板の損傷を低減しつつ、発熱部品を放熱部に熱的に結合させることができる冷却装置を提供することにある。

本発明の冷却装置は、基板上に実装された発熱部品と熱結合される放熱部とを備え、前記基板は、前記発熱部品を前記放熱部に押圧するように、撓まされている。

本発明にかかる冷却装置によれば、基板の損傷を低減しつつ、発熱部品を放熱部に熱的に結合させることができる。

本発明の第１の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付けた後の状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付ける前の状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における冷却装置の変形例を電子基板に取り付けた後の状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付けた後の状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付ける前の状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付けた後の状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における冷却装置を電子基板に取り付ける前の状態を示す断面図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００の構成について説明する。図１は、冷却装置１００を電子基板２００に取り付けた後の状態を示す断面図である。図２は、冷却装置１００を電子基板２００に取り付ける前の状態を示す断面図である。

説明の便宜上、まず、電子基板２００の構成について説明する。図１および図２に示されるように、電子基板２００は、基板２１０と、発熱部品２２０とを備えている。

基板２１０は、板状に形成されている。基板２１０の材料には、例えばガラスエポキシ樹脂が用いられる。また、基板２１０は、ＦＰＣ（Flexible printed circuits：フレキシブルプリント配線基板）であってもよい。この場合、ＦＰＣの材料には、たとえば、ポリイミド（Polyimide）等が用いられる。また、基板２１０には、後述の基板用固定ネジ１７０が取り付けられる位置に、基板貫通穴２１１が設けられている。

基板貫通穴２１１は、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である領域（基板外方部とする）に設けられている。なお、図１および図２の例では、基板貫通穴２１１は、基板２１０の端部（四隅）に形成されている。好ましくは、図２に示されるように、基板貫通穴２１１は、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、後述の放熱部１１０に近づく方向に傾斜するように形成されている。

発熱部品２２０は、基板２１０の表面（図１および図２にて紙面上側）上に実装されている。発熱部品２２０は、稼働すると熱を発する電子部品である。発熱部品２２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）である。

以上、電子基板２００の構成について説明した。

次に、冷却装置１００の構成について説明する。

冷却装置１００は、放熱部１１０と、第１の傾斜ブロック１２０と、第２の傾斜ブロック１３０と、フレーム１４０と、熱伝導シート１５０と、放熱部用固定ネジ１６０と、基板用固定ネジ１７０とを備えている。第１の傾斜ブロック１２０は、本発明の第１の保持部に相当する。第２の傾斜ブロック１３０は、本発明の第２の保持部に相当する。また、本発明の押圧部は、第１の傾斜ブロック１２０と、第２の傾斜ブロック１３０とに対応する。なお、本発明では、放熱部１１０と、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように基板２１０を撓ませる機能とを少なくとも有していれば、前述の発明の目的に達することができる。

図１に示されるように、放熱部１１０は、基板２１０上の表面上に実装された発熱部品２２０と向かい合うように設けられている。また、放熱部１１０は、発熱部品２２０に熱的に結合されている。なお、図１の例では、放熱部１１０および発熱部品２２０は、熱伝導シート１５０を介して熱的に結合されている。一方、熱伝導シート１５０を省略することもできる。この場合、放熱部１１０および発熱部品２２０は、互いに直接的に熱結合される。

図１および図２に示されるように、放熱部１１０は、複数のフィン１１１と、放熱部用貫通穴１１２と、凸部１１３を備えている。

複数のフィン１１１は、板状に基板２１０の表面から離れる方向に延出するように設けられている。

放熱部用貫通穴１１２は、放熱部１１０の端部側に形成されている。この放熱部用貫通穴１１２には、放熱部用固定ネジ１６０が挿入される。すなわち、放熱部用固定ネジ１６０は、放熱部用貫通穴１１２に挿入され、第１の傾斜ブロック１２０に取り付けられる。これにより、放熱部１１０は第１の傾斜ブロック１２０に保持される。

凸部１１３は、放熱部１１０のうち、基板２１０上の発熱部品２２０と向かい合う位置に突出するように形成されている。このように、凸部１１３を突出させて形成することにより、発熱部品２２０および放熱部１１０の間の間隙を調整することができる。なお、凸部１１３は、省略することもできる。

放熱部１１０の材料には、鉄やアルミニウムなど、熱伝導性の高い金属材料等が、用いられる。放熱部１１０は、ヒートシンクとも呼ばれる。

図１および図２に示されるように、第１の傾斜ブロック１２０は、基板２１０の表面上に設けられる。また、第１の傾斜ブロック１２０は、基板外方部に設けられている。ここで、基板外方部とは、前述の通り、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である領域をいう。なお、図１および図２の例では、第１の傾斜ブロック１２０は、基板２１０の端部（四隅）側に形成されている。

図１および図２に示されるように、第１の傾斜ブロック１２０は、第２の傾斜ブロック１３０との間で、基板２１０の基板外方部を挟持する。第１の傾斜ブロック１２０の材料には、たとえば、ポリカーボネート等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

第１の傾斜ブロック１２０の表面（図１および図２の紙面上側の面）には、放熱部１１０端部が、放熱部用固定ネジ１６０によって、取り付けられる。これにより、放熱部１１０が第１の傾斜ブロック１２０に保持される。

図１および図２に示されるように、第１の傾斜ブロック１２０は、傾斜部１２１と、基板固定用ネジ穴１２２とを備えている。傾斜面１２１は、第１の傾斜ブロック１２０のうちで、基板２１０の表面と向かい合う面側に、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０に近づく方向に傾斜するように形成されている。基板固定用ネジ穴１２２は、基板２１０の基板貫通穴２１１の形成位置に対応する位置に、形成されている。基板固定用ネジ穴１２２には、基板用固定ネジ１７０が取り付けられる。

図１および図２に示されるように、第２の傾斜ブロック１３０は、基板２１０の裏面（図１および図２の紙面下側の面）上に設けられる。また、第２の傾斜ブロック１３０は、フレーム１４０の表面（図１および図２の紙面上側の面）上に設けられる。すなわち、第２の傾斜ブロック１３０は、基板２１０の裏面およびフレーム１４０の表面の間に設けられる。また、第２の傾斜ブロック１３０は、第１の傾斜ブロック１２０と同様に、基板外方部に設けられている。なお、図１および図２の例では、第２の傾斜ブロック１３０は、基板２１０の端部（四隅）側に形成されている。

第２の傾斜ブロック１３０は、第１の傾斜ブロック１２０との間で、基板２１０を挟持する。第２の傾斜ブロック１３０の材料には、たとえば、ポリカーボネート等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

図１および図２に示されるように、第２の傾斜ブロック１３０は、傾斜面１３１と、基板固定用貫通穴１３２とを備えている。傾斜面１３１は、第２の傾斜ブロック１３０のうちで、基板２１０の裏面と向かい合う面側に、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０に近づく方向に傾斜するように形成されている。基板固定用貫通穴１３２は、基板２１０の基板貫通穴２１１の形成位置に対応する位置に、形成されている。基板固定用貫通穴１３２には、基板用固定ネジ１７０が取り付けられる。なお、第２の傾斜ブロック１３０は、基板２１０またはフレーム１４０に一体に形成されてもよい。

図１および図２に示されるように、フレーム１４０は、板状に形成されており、基板２１０の裏面（図１および図２の紙面下側の面）側に設けられている。フレーム１４０の材料には、たとえば、ポリカーボネート等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

図１および図２に示されるように、フレーム１４０は、基板固定用貫通穴１４２を備えている。基板固定用貫通穴１４２は、基板２１０の基板貫通穴２１１の形成位置に対応する位置に、形成されている。基板固定用貫通穴１４２には、基板用固定ネジ１７０が取り付けられる。

図１および図２に示されるように、熱伝導シート１５０は、発熱部品２２０と、放熱部１１０の凸部１１３との間に、設けられている。熱伝導シート１５０は、発熱部品２２０の熱を、放熱部１１０へ伝導する。たとえば、熱伝導シート１５０の材料には、炭素繊維やシリコン等が用いられる。なお、熱伝導シート１５０は、本発明にとって必ずしも必須の構成ではない。すなわち、熱伝導シート１５０を省略しても、本発明を構成することができる。この場合、発熱部品２２０と、放熱部１１０の凸部１１３とが、直接的に熱結合される。

図１および図２に示されるように、放熱部用固定ネジ１６０は、放熱部用貫通穴１１２に挿入され、第１の傾斜ブロック１２０に取り付けられる。これにより、放熱部１１０が第１の傾斜ブロック１２０に保持される。

図１および図２に示されるように、基板用固定ネジ１７０は、基板固定用貫通穴１４２、基板固定用貫通穴１３２および基板貫通穴２１１に挿入され、基板固定用ネジ穴１２２に取り付けられる。これにより、基板２１０、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０が、フレーム１４０に保持される。

以上、冷却装置１００の構成について説明した。

次に、冷却装置１００を電子基板２００に取り付ける方法を説明する。

まず、電子基板２００と、第１の傾斜ブロック１２０と、第２の傾斜ブロック１３０と、フレーム１４０とを準備する。

図１および図２に示されるように、第１の傾斜ブロック１２０の傾斜面１２１および第２の傾斜ブロック１３０の傾斜面１３１の間で、基板２１０のうち基板外方部を挟持する。この状態で、フレーム１４０を第２の傾斜ブロック１３０の裏面側から取り付ける。そして、基板用固定ネジ１７０を、基板固定用貫通穴１４２、基板固定用貫通穴１３２および基板貫通穴２１１に挿入し、基板固定用ネジ穴１２２に取り付ける。これにより、基板２１０、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０が、フレーム１４０に保持される。

なお、基板用固定ネジ１７０を用いずに、たとえば、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０に嵌合爪を形成してもよい。この場合、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０の嵌合爪を互いに嵌め合わせることにより、第１の傾斜ブロック１２０の傾斜面１２１および第２の傾斜ブロック１３０の傾斜面１３１の間で、基板２１０のうち基板外方部を挟持する。この場合、フレーム１４０も用いなくてもよい。

次に、発熱部品２２０および放熱部１１０の凸部１１３の間に熱伝導シート１５０を介在させながら、放熱部用固定ネジ１６０によって放熱部１１０を第１の傾斜ブロック１３０に取り付ける。これにより、放熱部１１０が、フレーム１４０に固定された第１の傾斜ブロック１３０に保持される。

このとき、図１に示されるように、基板２１０のうち基板外方部が、第１の傾斜ブロック１２０の傾斜面１２１および第２の傾斜ブロック１３０の傾斜面１３１の間で、挟持されている。これにより、図１に示されるように、基板２１０のうちで基板外方部に曲げモーメントＭが加えられ、基板２１０の中央部に実装されている発熱部品２２０が放熱部１１０に向けて押圧される。すなわち、基板２１０は、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように、撓まされている状態となる。この結果、発熱部品２２０と放熱部１１０とが、より確実に熱結合される。なお、少なくとも、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０は、本発明の曲げ付加部に相当する。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、放熱部１１０を備えている。放熱部１１０は、基板２１０上に実装された発熱部品２２０と熱結合される。そして、基板２１０は、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように、撓まされている。

このように、基板２１０は、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように、撓まされている。これにより、発熱部品２２０を放熱部１１０に、より確実に熱的に結合させることができる。また、基板２１０が放熱部２２０から離れる方向に向けて反り返って、放熱部１１０および発熱部品１１０の間の熱結合力が低減することも抑止できる。

ここで、特許文献１に記載の技術では、固定具１０６の中央部に形成された固定具支持部１０６ａを基板の裏面に直に接触させて、発熱部品を放熱部に押圧していた。このため、固定具支持部１０６ａにより、基板の裏面に傷を付けてしまうという問題があった。

これに対して、冷却装置１００では、単に基板２１０を撓ませることにより、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧している。すなわち、冷却装置１００では、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧している。したがって、冷却装置１００によれば、基板２１０の損傷を低減しつつ、発熱部品２２０を放熱部１１０に熱的に結合させることができる。

また、特許文献１に記載の発明では、基板の裏面のうち、固定具支持部１０６ａが接触する領域に、電子部品を実装できないという問題があった。これに対して、冷却装置１００では、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧している。したがって、冷却装置１００によれば、発熱部品２２０が実装された基板裏面側にも、電子部品を実装することができる。すなわち、冷却装置１００によれば、特許文献１に記載の技術において固定具支持部１０６ａが接触している領域に相当する基板裏面の領域にも、電子部品を実装することができる。

また、特許文献１に記載の発明では、プリント基板全体に強度を持たせたい場合、固定具支持部１０６ａを含む固定具１０６（板バネ部材）とは別に補強部材を取り付ける必要があった。一方、冷却装置１００では、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０で基板２１０を挟持する構造や、放熱部１１０を第１の傾斜ブロック１２０に取り付ける構造等が補強部材の機能を果たしている。このため、冷却装置１００では、新たに補強部材を追加する必要がない。この結果、部品点数を削減することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、発熱部品２２０と、放熱部１１０を備えている。発熱部品２２０は、基板２１０上に実装されている。放熱部１１０は、発熱部品２２０と熱結合される。そして、基板２１０は、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように、撓まされている。このような構成であっても、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

次に、冷却装置１００の変形例として、発熱部品２２０が２つ以上に有った場合を、冷却装置１００Ｚとして想定する。図３は、冷却装置の変形例である冷却装置１００Ｚを電子基板２００Ｚに取り付けた後の状態を示す断面図である。

図３に示されるように、電子基板２００Ｚは、基板２１０Ｚと、２つの発熱部品２２０ａ、２２０ｂとを備えている。２つの発熱部品２２０ａ、２２０ｂは、基板２１０Ｚ上に実装されている。

冷却装置１００Ｚは、放熱部１１０Ｚと、２つの第１の傾斜ブロック１２０と、１つの第１の傾斜ブロック１２０Ｚと、４つの第２の傾斜ブロック１３０と、２つの放熱部固定用ネジ１６０と、３つの基板用固定ネジ１７０とを備えている。なお、図１および図２と異なり、熱伝導シート１５０は省略されている。たたし、熱伝導シート１５０を備えてもよい。

図１および図２と、図３とを対比する。図１および図２では、１つの発熱部品２２０が基板２１０の表面上に実装されていた。これに対して、図３では、２つの発熱部品２２０ａ、２２０ｂが基板２１０Ｚの表面上に実装されている。この関係で、図３では、２つの発熱部品２２０ａおよび発熱部品２２０ｂの間に、１つの第１の傾斜ブロック１２０Ｚと、２つの第２の傾斜ブロック１３０とが設けられている。これらの点で、両者は互いに相違する。

図３に示されているように、第１の傾斜ブロック１２０Ｚは、２つの傾斜面１２１ａ、１２１ｂを有している。

傾斜面１２１ａは、第１の傾斜ブロック１２０Ｚのうちで、基板２１０Ｚの表面と向かい合う面側に、基板外方部から発熱部品２２０ａに向かうにつれて、放熱部１１０Ｚに近づく方向に傾斜するように形成されている。なお、ここでの基板外方部は、基板２１０Ｚのうちで発熱部品２２０ａの実装領域の外方側である領域をいう。

また、傾斜面１２１ｂは、第１の傾斜ブロック１２０Ｚのうちで、基板２１０Ｚの表面と向かい合う面側に、基板外方部から発熱部品２２０ｂに向かうにつれて、放熱部１１０Ｚに近づく方向に傾斜するように形成されている。なお、ここでの基板外方部は、基板２１０Ｚのうちで発熱部品２２０ｂの実装領域の外方側である領域をいう。

そして、図３に示されるように、基板２１０Ｚの中央部では、第１の傾斜ブロック１２０Ｚの２つの傾斜面１２１ａ、１２１ｂと、２つの第２の傾斜ブロック１３０の傾斜面１３１との間で、基板２１０Ｚが挟持される。この状態で、基板用固定ネジ１７０が、フレーム１４０Ｚの基板固定用貫通穴１４２と基板貫通穴２１１に挿入され、第１の傾斜ブロック１２０Ｚに取り付けられる。

また、図３に示されるように、基板２１０Ｚの両端部では、第１の傾斜ブロック１２０の傾斜面１２１と、第２の傾斜ブロック１３０の傾斜面１３１との間で、基板２１０Ｚが挟持される。この状態で、基板用固定ネジ１７０が、フレーム１４０Ｚの基板固定用貫通穴１４２と基板貫通穴２１１に挿入され、第１の傾斜ブロック１２０に取り付けられる。

これらにより、基板２１０Ｚの４箇所に曲げモーメントＭが加わる。これにより、基板２１０Ｚの表面上に実装された発熱部品２２０ａおよび発熱部品２２０ｂが、放熱部１１０Ｚの凸部１３３に押圧される。この結果、発熱部品２２０ａおよび発熱部品２２０ｂの熱を放熱部１１０Ｚに伝導することができる。

ここで、特許文献１に記載の発明では、発熱部品が増加した場合、固定具１０６の中央部に形成された固定具支持部１０６ａを複数の発熱部品の各々の基板実装領域の裏面に直に接触させて、複数の発熱部品各々を放熱部に押圧する必要がある。このため、組立に手間がかかるという問題が生じる。

一方、図３に示したように、本発明では、発熱部品が増えた場合であっても、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０を利用しつつ、第１の傾斜ブロック１２０の変形部材（第１の傾斜ブロック１２０Ｚ）を設けるだけで、複数の発熱部品各々を放熱部に押圧することができる。したがって、本発明は、特許文献１に記載の発明と比較して、組立性やコストの点で有利である。

特許文献２に記載の発明では、基板の片面に傾斜を有する構造を取り付けることで部品と構造の密着性を高めている。しかし、この構造では、フレキシブル基板など剛性が低い基板に適用しようとした場合、単に基板側が変形するだけで密着性を高める効果が得られない可能性がある。

特許文献３に記載の発明では、ヒートシンクのように剛性の高い物体と、板バネのようにそれ自体が変形する物体を組み合わせており、基板の剛性に依らず適用が可能である。

しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載の両発明は、ともに、変形する機構を有している。このため、その構造の複雑さと信頼性が課題（例えば何度も取り付け取り外しを繰り替えした場合でも同じように機能するかなどが課題）となる。一方、本発明の冷却装置１００では、傾斜を持たせた機構品（第１の傾斜ブロック１２０、第２の傾斜ブロック１３０）で、基板２１０の両面を挟むだけで良いので、複雑な構造は不要である。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、曲げ付加部（少なくとも第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０）を備えている。曲げ付加部は、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧するように、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加える。

このように、冷却装置１００では、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えるにより、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧することができる。この結果、上述と同様に、冷却装置１００によれば、基板２１０の損傷を低減しつつ、発熱部品２２０を放熱部１１０に熱的に結合させることができる。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、曲げ付加部（第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０）は、傾斜部（傾斜面１２１、傾斜面１３１）を備えている。傾斜部は、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０に近づくように形成されている。そして、曲げ付加部は、基板外方部を傾斜部に沿って保持する。

このように、基板外方部を傾斜部に沿って保持するように曲げ付加部を形成することにより、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に簡単に曲げモーメントＭを加えることができる。これにより、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、曲げ付加部は、第１の保持部（第１の傾斜ブロック１２０）および第２の保持部（第２の傾斜ブロック１３０）を備えている。第１および第２の保持部は、傾斜部（傾斜面１２１、傾斜面１３１）をそれぞれ有している。そして、第１および第２の保持部の傾斜部の間で基板外方部を挟持することにより、基板外方部を保持する。

このように、冷却装置１００では、第１および第２の保持部の傾斜部の間で、基板外方部を挟持することにより、基板外方部を保持している。このため、簡単な構成で、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えることができる。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００は、貫通穴（基板貫通穴２１１）と、固定部材（基板用固定ネジ１７０）とを備えている。貫通穴は、基板２１０の基板外方部に形成されている。固定部材は、貫通穴に挿入され、基板外方部を曲げ付加部（少なくとも第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０）に固定する。

このように、固定部材を用いて、基板２１０の基板外方部を曲げ付加部に固定している。これにより、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えた状態を、より確実に維持することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における冷却装置１００において、貫通穴（基板貫通穴２１１）は、基板２１０の基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０に近づく方向に傾斜するように形成されている。

このように、冷却装置１００では、固定部材が挿入される貫通穴を、基板２１０の基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０に近づく方向に傾斜するように形成している。これにより、固定部材が貫通穴に挿入されることで、板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えるように、固定部材の外周面が貫通穴の内壁面を押圧することができる。この結果、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０に押圧することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における冷却装置１００Ａの構成について説明する。図４は、冷却装置１００Ａを電子基板２００に取り付けた後の状態を示す断面図である。図５は、冷却装置１００Ａを電子基板２００に取り付ける前の状態を示す断面図である。なお、図４および図５では、図１〜図３で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜図３に示した符号と同等の符号を付している。

冷却装置１００Ａは、放熱部１１０Ａと、第１の傾斜ブロック１２０と、第２の傾斜ブロック１３０と、フレーム１４０と、熱伝導シート１５０と、基板用固定ネジ１７０とを備えている。

ここで、図４および図５と、図１および図２を対比する。図１および図２では、放熱部１１０は、放熱部用固定ネジ１６０によって、第１の傾斜ブロック１２０に固定されていた。これに対して、図４および図５では、放熱部１１０Ａおよび第１の傾斜ブロック１２０は、一体に形成されている。このため、図４および図５では、放熱部用固定ネジ１６０は構成要素に含まれない。

放熱部１１０Ａの材料には、鉄やアルミニウムなど、熱伝導性の高い金属材料等が、用いられる。

第１の傾斜ブロック１２０の材料には、前述の通り、たとえば、ポリカーボネート等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

放熱部１１０Ａおよび第１の傾斜ブロック１２０の間は、たとえば、エポキシ系の樹脂接着剤で接合することができる。また、インサート成型によっても放熱部１１０Ａおよび第１の傾斜ブロック１２０の間を接合することができる。

以上、冷却装置１００Ａの構成について説明した。

次に、冷却装置１００Ａを電子基板２００に取り付ける方法については、第１の実施の形態と同様である。ただし、冷却装置１００Ａでは、放熱部１１０Ａおよび第１の傾斜ブロック１２０は一体に形成されているので、放熱部用固定ネジ１６０によって放熱部１１０を第１の傾斜ブロック１３０に取り付ける作業が省略される。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における冷却装置１００Ａにおいて、曲げ付加部の一部（第１の傾斜ブロック１２０）は、放熱部１１０Ａに一体に形成されている。これにより、冷却装置１００Ａの部品点数を減らすことができる。この結果、冷却装置１００Ａの構成をより簡素にすることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００Ｂの構成について説明する。図６は、冷却装置１００Ｂを電子基板２００Ａに取り付けた後の状態を示す断面図である。図７は、冷却装置１００Ｂを電子基板２００Ａに取り付ける前の状態を示す断面図である。なお、図６および図７では、図１〜図５で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１〜図５に示した符号と同等の符号を付している。

冷却装置１００Ｂは、放熱部１１０Ｂと、第１の傾斜スペーサ３２０と、第２の傾斜スペーサ３３０と、第３の傾斜スペーサ４２０と、第４の傾斜スペーサ４３０と、熱伝導シート１５０と、基板用固定ネジ１８０とを備えている。

ここで、図１および図２と、図６および図７とを対比する。図１および図２では、第１の傾斜ブロック１２０および第２の傾斜ブロック１３０の間で、基板２１０の基板外方部を挟持していた。これに対して、図６および図７では、第１の傾斜スペーサ３２０および第２の傾斜スペーサ３３０の間で、基板２１０の基板外方部を挟持している。併せて、第３の傾斜スペーサ４２０および第４の傾斜スペーサ４３０の間で、基板２１０の基板外方部を挟持している。また、第１、第２、第３および第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０には、それぞれ基板固定用ネジ穴３２２、３３２、４２２、４３２が形成されている。これら各基板固定用ネジ穴３２２、３３２、４２２、４３２には、基板固定用ネジ１８０が挿入される。また、図１および図２では、基板２１０には、基板貫通穴２１１が形成されていた。これに対して、図５および図６では、基板２１０Ａには、基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂが形成されている。これらの点で、両者は互いに相違する。

また、図１および図２では、フレーム１４０が基板２１０の裏面に取り付けられていた。これに対して、図６および図７では、フレーム１４０は設けられていない。この点でも、両者は互いに相違する。

説明の便宜上、まず、電子基板２００Ａの構成について説明する。

図６および図７に示されるように、電子基板２００Ａは、基板２１０Ａと、発熱部品２２０とを備えている。

基板２１０Ａは、板状に形成されている。基板２１０Ａの材料には、例えばガラスエポキシ樹脂が用いられる。また、基板２１０Ａは、ＦＰＣであってもよい。この場合、ＦＰＣの材料には、たとえば、ポリイミド等が用いられる。また、基板２１０Ａには、後述の基板用固定ネジ１８０が取り付けられる位置に、基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂが設けられている。

基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂは、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である領域（基板外方部とする）に設けられている。なお、図６および図７の例では、基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂは、基板２１０Ａの端部（四隅）に形成されている。図７に示されるように、基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂは、好ましくは、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、後述の放熱部１１０Ｂに近づく方向に傾斜するように形成されている。

以上、電子基板２００Ａの構成について説明した。

次に、冷却装置１００Ｂの構成について説明する。

冷却装置１００Ｂは、前述の通り、放熱部１１０Ｂと、第１の傾斜スペーサ３２０と、第２の傾斜スペーサ３３０と、第３の傾斜スペーサ４２０と、第４の傾斜スペーサ４３０と、熱伝導シート１５０と、基板用固定ネジ１８０とを備えている。

第１の傾斜スペーサ３２０および第３の傾斜スペーサ４２０は、本発明の第１の保持部に相当する。第２の傾斜スペーサ３３０および第４の傾斜スペーサ４３０は、本発明の第２の保持部に相当する。なお、本発明では、少なくとも放熱部１１０Ｂと、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧するように基板２１０を撓ませる機能とを有していれば、前述の発明の目的に達することができる。

図６に示されるように、放熱部１１０Ｂは、熱伝導シート１５０を介して、基板２１０Ａの表面上に実装された発熱部品２２０に熱的に結合されている。なお、熱伝導シート１５０は、本発明にとって必ずしも必須の構成ではない。すなわち、熱伝導シート１５０を省略しても、本発明を構成することができる。この場合、発熱部品２２０と、放熱部１１０Ｂの凸部１１３とが、直接的に熱結合される。

図６および図７に示されるように、放熱部１１０Ｂは、複数のフィン１１１と、放熱部用貫通穴１１２と、凸部１１３を備えている。

各放熱部用貫通穴１１２は、放熱部１１０Ｂの端部側に形成されている。この放熱部用貫通穴１１２には、基板用固定ネジ１８０が取り付けられる。

放熱部１１０Ｂの材料には、鉄やアルミニウムなど、熱伝導性の高い金属材料等が、用いられる。

図６および図７に示されるように、第１の傾斜スペーサ３２０および第３の傾斜スペーサ４２０は、基板２１０Ａの表面上に設けられる。第２の傾斜スペーサ３３０および第４の傾斜スペーサ４３０は、基板２１０Ａの裏面上に設けられる。

また、第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０は、基板外方部に設けられている。基板外方部とは、前述の通り、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である領域をいう。なお、図６および図７の例では、第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０は、基板２１０Ａの端部（四隅）側に設けられている。

第１の傾斜スペーサ３２０は、第２の傾斜スペーサ３３０との間で、基板２１０Ａを挟持する。第３の傾斜スペーサ４２０は、第４の傾斜スペーサ４３０との間で、基板２１０Ａを挟持する。

なお、第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０の材料には、たとえば、ポリカーボネート等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

図６および図７に示されるように、第１の傾斜スペーサ３２０は、傾斜面３２１と、基板固定用ネジ穴３２２とを備えている。第２の傾斜スペーサ３３０は、傾斜面３３１と、基板固定用ネジ穴３３２とを備えている。第３の傾斜スペーサ４２０は、傾斜面４２１と、基板固定用ネジ穴４２２とを備えている。第４の傾斜スペーサ４３０は、傾斜面部４３１と、基板固定用ネジ穴４３２とを備えている。

各傾斜面３２１、３３１、４２１、４３１は、基板２１０Ａと向かい合う面側に、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０Ｂに近づく方向に傾斜するように形成されている。好ましくは、傾斜面３２１および傾斜面４２１の傾斜角度は、同一である。同様に、好ましくは、傾斜面３３１および傾斜面４３１の傾斜角度は、同一である。一方、傾斜面３２１と傾斜面３３１の傾斜角度は、同一であっても、互いに異なっても良い。同様に傾斜面４２１と傾斜面４３１の傾斜角度は、同一であっても、互いに異なっても良い。

各基板固定用ネジ穴３２２、３３２は、基板２１０Ａの基板貫通穴２１１ａの形成位置に対応する位置に、配置されている。各基板固定用ネジ穴４２２、４３２は、基板２１０Ａの基板貫通穴２１１ｂの形成位置に対応する位置に、配置されている。各基板固定用ネジ穴３２２、３３２、４２２、４３２には、基板用固定ネジ１８０が取り付けられる。

図６および図７に示されるように、基板用固定ネジ１８０は、基板固定用ネジ穴３２２、基板固定用ネジ穴３３２および基板貫通穴２１１ａに取り付けられる。すなわち、第１の傾斜スペーサ３２０および第２の傾斜スペーサ３３０の間で基板２１０Ａの基板外方部を挟持した状態で、基板用固定ネジ１８０を基板固定用ネジ穴３２２、基板固定用ネジ穴３３２および基板貫通穴２１１ａに取り付ける。これにより、基板２１０Ａが放熱部１１０Ｂに保持される。

同様に、図６および図７に示されるように、基板用固定ネジ１８０は、基板固定用ネジ穴４２２、基板固定用ネジ穴４３２および基板貫通穴２１１ｂに取り付けられる。すなわち、第３の傾斜スペーサ４２０および第４の傾斜スペーサ４３０の間で基板２１０Ａの基板外方部を挟持した状態で、基板用固定ネジ１８０を基板固定用ネジ穴４２２、基板固定用ネジ穴４３２および基板貫通穴２１１ｂに取り付ける。これにより、基板２１０Ａが放熱部１１０Ｂに保持される。

以上、冷却装置１００Ｂの構成について説明した。

次に、冷却装置１００Ｂを電子基板２００Ａに取り付ける方法を説明する。

まず、電子基板２００Ａと、第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０とを準備する。

図６および図７に示されるように、第１の傾斜スペーサ３２０の傾斜面３２１および第２の傾斜スペーサ３３０の傾斜面３３１の間で、基板２１０Ａのうち基板外方部を挟持する。同様に、第３の傾斜スペーサ４２０の傾斜面４２１および第４の傾斜スペーサ４３０の傾斜面４３１の間で、基板２１０Ａのうち基板外方部を挟持する。

この状態で、放熱部１１０Ｂが基板２１０Ａの発熱部品２２０と向かい合うように、放熱部１１０Ｂを基板２１０Ａ上に配置する。

そして、第１の傾斜スペーサ３２０および第２の傾斜スペーサ３３０の間で基板２１０Ａの基板外方部を挟持した状態で、基板用固定ネジ１８０を基板固定用ネジ穴３２２、基板固定用ネジ穴３３２および基板貫通穴２１１ａに取り付ける。同様に、第３の傾斜スペーサ４２０および第４の傾斜スペーサ４３０の間で基板２１０Ａの基板外方部を挟持した状態で、基板用固定ネジ１８０を基板固定用ネジ穴４２２、基板固定用ネジ穴４３２および基板貫通穴２１１ｂに取り付ける。これにより、基板２１０Ａが放熱部１１０Ｂに保持される。

このとき、図６に示されるように、基板２１０Ａのうち基板外方部が、第１の傾斜スペーサ３２０の傾斜面３２１および第２の傾斜スペーサ３３０の傾斜面３３１の間で、挟持されている。同様に、基板２１０Ａのうち基板外方部が、第３の傾斜スペーサ４２０の傾斜面４２１および第４の傾斜スペーサ４３０の傾斜面４３１の間で、挟持されている。

これにより、基板２１０Ａのうちで基板外方部に曲げモーメントＭが加えられ、発熱部品２２０が放熱部１１０Ｂに向けて押圧される。すなわち、基板２１０Ａは、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧するように、撓まされている状態となる。この結果、発熱部品２２０と放熱部１１０Ｂとが、より確実に熱結合される。なお、第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０は、本発明の曲げ付加部に相当する。

以上の通り、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００Ｂは、放熱部１１０Ｂを備えている。放熱部１１０Ｂは、基板２１０Ａの上に実装された発熱部品２２０と熱結合される。そして、基板２１０Ａは、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧するように、撓まされている。

このように、基板２１０Ａは、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧するように、撓まされている。これにより、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂにより確実に熱的に結合させることができる。また、基板２１０Ａが放熱部２２０Ｂから離れる方向に向けて反り返って、放熱部１１０Ｂおよび発熱部品１１０の間の熱結合力が低減することも抑止できる。

また、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００Ｂは、曲げ付加部（第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０）を備えている。曲げ付加部は、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧するように、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加える。

このように、冷却装置１００Ｂでは、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えるにより、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧することができる。この結果、上述と同様に、冷却装置１００Ｂによれば、基板２１０Ａの損傷を低減しつつ、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに熱的に結合させることができる。

また、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００において、曲げ付加部（第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０）は、傾斜部（傾斜面３２１、３３１、４２１、４３１）を備えている。傾斜部は、基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０Ｂに近づくように形成されている。そして、曲げ付加部は、基板外方部を傾斜部に沿って保持する。

このように、基板外方部を傾斜部に沿って保持するように曲げ付加部を形成することにより、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に簡単に曲げモーメントＭを加えることができる。これにより、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧することができる。

また、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００において、曲げ付加部は、第１の保持部（第１の傾斜スペーサ３２０または第３の傾斜スペーサ４２０）および第２の保持部（第２の傾斜スペーサ３３０または第４の傾斜スペーサ４３０）を備えている。第１および第２の保持部は、傾斜部（傾斜面３２１、３３１、４２１、４３１）をそれぞれ有している。そして、第１および第２の保持部の傾斜部の間で基板外方部を挟持することにより、基板外方部を保持する。

このように、冷却装置１００Ａでは、第１および第２の保持部の傾斜部の間で、基板外方部を挟持することにより、基板外方部を保持している。このため、簡単な構成で、基板２１０のうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えることができる。

また、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００は、貫通穴（基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂ）と、固定部材（基板用固定ネジ１８０）とを備えている。貫通穴は、基板２１０Ａの基板外方部に形成されている。固定部材は、貫通穴に挿入され、基板外方部を曲げ付加部（少なくとも第１〜第４の傾斜スペーサ３２０、３３０、４２０、４３０）に固定する。

このように、固定部材を用いて、基板２１０Ａの基板外方部を曲げ付加部に固定している。これにより、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えた状態を、より確実に維持することができる。

また、本発明の第３の実施の形態における冷却装置１００Ａにおいて、貫通穴（基板貫通穴２１１ａ、２１１ｂ）は、基板２１０Ａの基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０Ｂに近づく方向に傾斜するように形成されている。

このように、冷却装置１００Ａでは、固定部材が挿入される貫通穴を、基板２１０Ａの基板外方部から発熱部品２２０に向かうにつれて、放熱部１１０Ｂに近づく方向に傾斜するように形成している。これにより、固定部材が貫通穴に挿入されることで、基板２１０Ａのうちで発熱部品２２０の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントＭを加えるように、固定部材の外周面が貫通穴の内壁面を押圧することができる。この結果、基板の裏面に直に押圧部材を接触させることなく、発熱部品２２０を放熱部１１０Ｂに押圧することができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｚ 冷却装置
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｚ 放熱部
１１１ フィン
１１２ 放熱部用貫通穴
１１３ 凸部
１２０、１２０Ｚ 第１の傾斜ブロック
１２１、１２１ａ、１２１ｂ 傾斜面
１２２ 基板固定用ネジ穴
１３０ 第２の傾斜ブロック
１３１ 傾斜面
１３２ 基板固定用貫通穴
１４０、１４０Ｚ フレーム
１４２ 基板固定用貫通穴
１５０ 熱伝導シート
１６０ 放熱部用固定ネジ
１７０、１８０ 基板用固定ネジ
２００、２００Ａ、２００Ｚ 電子基板
２１０、２１０Ａ、２１０Ｚ 基板
２１１、２１１ａ、２１１ｂ 基板貫通穴
２２０、２２０ａ、２２０ｂ 発熱部品
３２０ 第１の傾斜スペーサ
３２１ 傾斜面
３２２ 基板固定用ネジ穴
３３０ 第２の傾斜スペーサ
３３１ 傾斜面
３３２ 基板固定用ネジ穴
４２０ 第３の傾斜スペーサ
４２１ 傾斜面
４２２ 基板固定用ネジ穴
４３０ 第４の傾斜スペーサ
４３１ 傾斜面
４３２ 基板固定用ネジ穴

Claims (5)

1. 基板上に実装された発熱部品と熱結合される放熱部と、
   前記発熱部品を前記放熱部に押圧するように、前記基板のうちで前記発熱部品の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントを加える曲げ付加部を備え、
   前記曲げ付加部は、前記基板の前記基板外方部から前記発熱部品に向かうにつれて、前記放熱部に近づくように形成された傾斜部を備え、前記基板外方部を前記傾斜部に沿って保持し、
   前記基板は、前記発熱部品を前記放熱部に押圧するように、撓まされている冷却装置。
2. 基板上に実装された発熱部品と、
   前記発熱部品に熱結合される放熱部と、
   前記発熱部品を前記放熱部に押圧するように、前記基板のうちで前記発熱部品の実装領域の外方側である基板外方部に曲げモーメントを加える曲げ付加部を備え、
   前記曲げ付加部は、前記基板の前記基板外方部から前記発熱部品に向かうにつれて、前記放熱部に近づくように形成された傾斜部を備え、前記基板外方部を前記傾斜部に沿って保持し、
   前記基板は、前記発熱部品を前記放熱部に押圧するように、撓まされている冷却装置。
3. 前記曲げ付加部は、第１および第２の保持部を備え、
   前記第１および第２の保持部は、前記傾斜部をそれぞれ有し、前記第１および第２の保持部の前記傾斜部の間で前記基板外方部を挟持することにより、前記基板外方部を保持する請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記基板外方部に形成された貫通穴と、
   前記貫通穴に挿入され、前記基板外方部を前記曲げ付加部に固定する固定部材とを備え、
   前記貫通穴は、前記基板外方部から前記発熱部品に向かうにつれて、前記放熱部に近づく方向に傾斜するように形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記曲げ付加部の一部は、前記放熱部に一体に形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。

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