JPH11238985A - プリント回路板実装部品の冷却構造 - Google Patents

プリント回路板実装部品の冷却構造

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JPH11238985A
JPH11238985A JP3862498A JP3862498A JPH11238985A JP H11238985 A JPH11238985 A JP H11238985A JP 3862498 A JP3862498 A JP 3862498A JP 3862498 A JP3862498 A JP 3862498A JP H11238985 A JPH11238985 A JP H11238985A
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JP
Japan
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heat sink
circuit board
printed circuit
heat
cooling
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JP3862498A
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Yukitaka Fujitate
幸孝 藤立
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PFU Ltd
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PFU Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の発熱素子を放熱シートを介し単一のヒ
ートシンクに伝熱して冷却する際に、プリント回路板に
実装された実装部品高さ寸法のバラツキやはんだ付け部
の高さ寸法のバラツキを吸収しやすくして、ヒートシン
クを押圧する荷重をも軽減するプリント回路板実装部品
の冷却構造を提供する。 【解決手段】 単一のヒートシンクを放熱シートを介し
てプリント回路板に実装された複数の発熱素子に押圧し
て発熱素子を冷却するプリント回路板実装部品の冷却構
造において、前記ヒートシンクは任意の傾斜角度を持つ
接触片を放熱シートとの接触面に備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、単一のヒートシ
ンクを使用してプリント回路板に実装された複数の発熱
素子を冷却する際に好適なプリント回路板実装部品の冷
却構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【0003】図4は従来技術の図を示すものである。同
図において、プリント回路板55には、例えば、はんだ
ボールを備えるBGA(Ball Grid Arra
y)パッケージなどの半導体装置からなる発熱素子56
が実装されている。この発熱素子56は、プリント回路
板55のフットプリントに予めクリームはんだを印刷し
て、リフロー加熱を行うことではんだ付け部57を形成
してはんだ接続されている。
【0004】また、この発熱素子56の発熱は熱伝導性
と柔軟性とを兼備えた材料により形成された放熱シート
54を介して、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な材
料により形成されたヒートシンク51に伝熱されて、図
示しないファン装置によって冷却される。
【0005】この構成においては、単一の発熱素子56
に対して単一のヒートシンク51を用いて発熱素子56
を冷却する構造を採用しているので、複数の発熱素子5
6が実装される場合は、発熱素子56の個数分のヒート
シンク51を備えることになる。このため、部品点数が
増大して組立性の面からも好ましい形態ではなく、部品
点数を増大させない冷却構造が望まれていた。
【0006】図5および図6は従来技術の図を示すもの
であり、図5は正面図を示し、図6は側面図をそれぞれ
示している。図5において、前述の図4との違いは、複
数の発熱素子56に対して単一のヒートシンク51を用
いて発熱素子56を冷却する構造を採用している。すな
わち、複数の発熱素子56の発熱は、放熱シート54を
介して単一のヒートシンク51に伝熱されて、図示しな
いファン装置によって冷却される。
【0007】また、図6に示すように、ヒートシンク5
1は、プリント回路板55の端部に固定ネジ58を用い
て固定された押え部材53により発熱素子56を押圧す
るようにしている。
【0008】すなわち、押え部材53は、ヒートシンク
51がプリント回路板55に実装された発熱素子56の
実装部品高さ寸法のバラツキやはんだ付け部57の高さ
寸法のバラツキを吸収して、放熱シート54との熱伝導
性を保つように、放熱シート54を所定量押込むように
ヒートシンク51を押圧している。
【0009】また、図5および図6に示すように、ヒー
トシンク51と放熱シート54との接触面は、平面状に
形成されているので、放熱シート54を押圧するヒート
シンク51の押圧面はヒートシンク51の投影面積と同
等になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
技術では次のような問題点がある。
【0011】1)ヒートシンクの投影面積で放熱シート
を押圧しているので、放熱シートを所定量押込む押圧力
は大きな荷重となる。このため、大きな荷重がプリント
回路板にかかることになり、特にプリント回路板の中央
部にソリを発生させ、実装部品のはんだ付け部にかかる
応力が増大してはんだ接続の信頼性に悪影響を与えるこ
とがある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、この発明では次のような手段を取る。
【0013】複数の発熱素子を単一のヒートシンクに伝
熱して冷却する際に、ヒートシンクと放熱シートとの接
触面積を任意に設定することができる傾斜角度を持つ接
触片をヒートシンクと放熱シートとの接触面に形成す
る。
【0014】上記の手段を取ることにより、ヒートシン
クと放熱シートとの接触面積を任意に可変することで、
ヒートシンクの押圧力をも可変することができる。ま
た、プリント回路板に実装された実装部品高さ寸法のバ
ラツキやはんだ付け部の高さ寸法のバラツキを吸収しや
すくする冷却構造を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】この発明は、次に示したような実
施の形態をとる。
【0016】図1に示すように、単一のヒートシンク1
を放熱シート4を介してプリント回路板5に実装された
複数の発熱素子6に押圧して発熱素子6を冷却するプリ
ント回路板実装部品の冷却構造において、前記ヒートシ
ンク1は任意の傾斜角度を持つ接触片2を放熱シート4
との接触面に備える。
【0017】上記の実施の形態をとることにより、ヒー
トシンクと放熱シートとの接触面を傾斜させることによ
って、プリント回路板に実装された実装部品高さ寸法の
バラツキやはんだ付け部の高さ寸法のバラツキを吸収し
やすくする。さらに、ヒートシンクが放熱シートに食い
込むことにより、ヒートシンクのズレを防止して冷却構
造の組立性をも向上する。
【0018】さらに、前記ヒートシンク1と放熱シート
4との接触面積を任意に設定する。
【0019】上記の実施の形態をとることにより、接触
片の傾斜角度と、ヒートシンクと放熱シートとの接触面
積とによって、ヒートシンクの押圧力を決定することが
できる。
【0020】すなわち、図2(a)および図3に示すよ
うに、前記ヒートシンク1と放熱シート4との接触面積
は、ヒートシンク1の投影面積と同一に設定することが
好ましい。
【0021】上記の実施の形態をとることにより、ヒー
トシンクと放熱シートとの接触面積は従来と同等の接触
面積を確保するとともに、ヒートシンクの発熱素子への
押圧力を低減する。従って、プリント回路板のソリを減
少させることができるので、実装部品のはんだ付け部に
かかる応力も減少して、実装部品のはんだ付け信頼性が
向上する。
【0022】また、図2(b)に示すように、前記ヒー
トシンク1と放熱シート4との接触面積は、接触片2の
全面に設定することが好ましい。
【0023】上記の実施の形態をとることにより、ヒー
トシンクの発熱素子への押圧力を従来と同等にしてヒー
トシンクと放熱シートとの接触面積を拡大する。従っ
て、放熱シートとヒートシンクとの熱抵抗が小さくな
り、熱伝導性が増大することで発熱素子の冷却効率が向
上する。
【0024】
【実施例】この発明による代表的な実施例を図1ないし
図3によって説明する。なお、以下において、同じ箇所
は同一の符号を付して有り、詳細な説明を省略すること
がある。
【0025】図1は本発明の原理構成図を示す。
【0026】同図において、5はプリント回路板。6は
発熱素子であり、例えば、はんだボールを備えるBGA
パッケージなどの半導体装置からなり、例えば、プリン
ト回路板5のフットプリントに予めクリームはんだを印
刷してリフロー加熱を行うことではんだ付け部7を形成
してはんだ接続されている。
【0027】1はヒートシンクであり、アルミニウムな
どの熱伝導性の良好な材料により形成され、複数の発熱
素子6の発熱を伝熱して図示しないファン装置によって
冷却される。4は放熱シートであり、熱伝導性と柔軟性
と密着性とを兼備えた材料により形成され、発熱素子6
とヒートシンク1との間に設置して、発熱素子6の発熱
をヒートシンク1に伝熱する。
【0028】さらに、3は押え部材であり、前述の図6
に示した形態と同様に、プリント回路板5の端部に固定
ネジにより固定され、ヒートシンク1を押圧するように
している。
【0029】本発明の特徴的な構造は、前記ヒートシン
ク1に任意の傾斜角度を持つ接触片2を放熱シート4と
の接触面に備えることにある。すなわち、接触片2は、
くさび型の形状に形成して、所定の間隔で配置する。な
お、くさび型の先端部の角度は、鋭角あるいは鈍角のい
ずれに形成してもよい。
【0030】さらに、前記ヒートシンク1と放熱シート
4との接触面積を任意に設定することにある。すなわ
ち、前記の放熱シート4を接触片2に押込む量を予め設
定することで、ヒートシンク1と放熱シート4との接触
面積を決定するものである。また、ヒートシンク1の押
圧力は、放熱シート4との接触面の投影面積に比例して
決定されることになる。
【0031】以下に、ヒートシンクと放熱シートとの接
触面積を設定する代表的な一例を示す。
【0032】図2は本発明の実施例の図を示す。なお、
同図(a)はヒートシンクの押圧力を低減する場合を示
し、同図(b)はヒートシンクと放熱シートとの接触面
積を増大する場合をそれぞれ示す。
【0033】同図(a)において、前記ヒートシンク1
と放熱シート4との接触面積を接触片2の全面とするの
ではなく、例えば、ヒートシンク1の投影面積と同一に
設定するものである。この構成において、ヒートシンク
1と放熱シート4との接触面積は、従来と同等の接触面
積を確保しつつ、ヒートシンク1の押圧力を低減するこ
とができる。
【0034】なお、図3に示すように、前記ヒートシン
ク1と放熱シート4との接触面積をヒートシンク1の投
影面積と同一に設定する場合は、接触片2の先端部の角
度を2α、例えば接触片2の間隔に相当する任意の幅を
2Lとした場合において、放熱シート4の押込み量H
は、H=L×cosαによって求めることができる。
【0035】図2(b)において、前記ヒートシンク1
と放熱シート4との接触面積を接触片2の全面に設定す
るものである。この構成において、ヒートシンク1の発
熱素子への押圧力を従来と同等にして、ヒートシンク1
と放熱シート4との接触面積を拡大することができる。
【0036】なお、ヒートシンク1に形成する接触片2
は、任意の傾斜角度を持つ凹凸形状であればよい。すな
わち、傾斜角度は直線的なものに限定するものではなく
曲線的に形成してもよい。また、凹凸形状の配置は直線
的なものに限定するものではなく碁盤目状に配置しても
よいし、散点状に配置してもよい。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
に示すような効果が期待できる。
【0038】単一のヒートシンクを放熱シートを介して
プリント回路板に実装された複数の発熱素子に押圧して
発熱素子を冷却するプリント回路板実装部品の冷却構造
において、前記ヒートシンクは任意の傾斜角度を持つ接
触片を放熱シートとの接触面に備えることにより、プリ
ント回路板に実装された実装部品高さ寸法のバラツキや
はんだ付け部の高さ寸法のバラツキを吸収しやすくす
る。また、ヒートシンクが放熱シートに食い込むことに
より、ヒートシンクのズレを防止する。従って、低コス
トで組立性を向上させた冷却構造を実現することができ
る。
【0039】さらに、前記ヒートシンクと放熱シートと
の接触面積を任意に設定することにより、接触片の傾斜
角度と、ヒートシンクと放熱シートとの接触面積とによ
って、ヒートシンクの押圧力を決定することができるの
で、ヒートシンクの押圧力を可変することができる。
【0040】さらに、前記ヒートシンクと放熱シートと
の接触面積は、ヒートシンクの投影面積と同一に設定す
ることにより、ヒートシンクと放熱シートとの接触面積
は従来と同等の接触面積を確保するとともに、ヒートシ
ンクの発熱素子への押圧力を低減することができる。従
って、プリント回路板のソリを減少させることができる
ので、実装部品のはんだ付け部にかかる応力も減少し
て、実装部品のはんだ付け信頼性を向上させることがで
きる。
【0041】また、前記ヒートシンクと放熱シートとの
接触面積は、接触片の全面に設定することにより、ヒー
トシンクの発熱素子への押圧力を従来と同等にして、ヒ
ートシンクと放熱シートとの接触面積を拡大することが
できる。従って、放熱シートとヒートシンクとの熱抵抗
が小さくなり、熱伝導性が増大することで発熱素子の冷
却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の実施例の図である。
【図3】本発明の実施例の説明図である。
【図4】従来技術の図である。
【図5】従来技術の図である。
【図6】従来技術の図である。
【符号の説明】
1:ヒートシンク 2:接触片 3:押え部材 4:放熱シート 5:プリント回路板 6:発熱素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一のヒートシンクを放熱シートを介して
    プリント回路板に実装された複数の発熱素子に押圧して
    発熱素子を冷却するプリント回路板実装部品の冷却構造
    において、 前記ヒートシンク(1)は任意の傾斜角度を持つ接触片
    (2)を放熱シート(4)との接触面に備える、 ことを特徴とするプリント回路板実装部品の冷却構造。
  2. 【請求項2】前記ヒートシンク(1)と放熱シート
    (4)との接触面積を任意に設定する、 ことを特徴とする請求項1に記載のプリント回路板実装
    部品の冷却構造。
  3. 【請求項3】前記ヒートシンク(1)と放熱シート
    (4)との接触面積は、ヒートシンク(1)の投影面積
    と同一に設定する、 ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプリン
    ト回路板実装部品の冷却構造。
  4. 【請求項4】前記ヒートシンク(1)と放熱シート
    (4)との接触面積は、接触片(2)の全面に設定す
    る、 ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプリン
    ト回路板実装部品の冷却構造。
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