WO2017138341A1 - 放熱装置および放熱装置の組み立て方法 - Google Patents

放熱装置および放熱装置の組み立て方法 Download PDF

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WO2017138341A1
WO2017138341A1 PCT/JP2017/002163 JP2017002163W WO2017138341A1 WO 2017138341 A1 WO2017138341 A1 WO 2017138341A1 JP 2017002163 W JP2017002163 W JP 2017002163W WO 2017138341 A1 WO2017138341 A1 WO 2017138341A1
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WO
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heat
generating component
heat generating
group
piece
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PCT/JP2017/002163
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English (en)
French (fr)
Inventor
鉄平 高田
Original Assignee
東芝キヤリア株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a heat dissipation device for releasing heat of a heat-generating component and a method of assembling the heat dissipation device.
  • the power supply device includes a power semiconductor mounted on a printed wiring board.
  • the power semiconductor is an example of a heat-generating component, and is mounted on a heat dissipation member.
  • the heat dissipating member is attached with a spring-like fixing bracket such as a clip.
  • the fixing fitting thermally connects the heat generating component and the heat dissipating member by pressing the heat generating component against the heat dissipating member.
  • Patent Document 1 discloses a technique of pressing a plurality of heat generating components arranged in a first direction along the longitudinal direction of a printed wiring board against an elongated heat dissipation member via a fixing bracket. Specifically, elongated heat dissipation members are attached to the four edges of the printed wiring board, respectively. On the heat dissipation member, a plurality of heat generating components are linearly arranged along the first direction, and a fixing bracket for pressing the heat generating components arranged in a line to the heat dissipation member is attached.
  • the fixing bracket has a fixing portion at one end, and the fixing portion is fixed to the heat dissipation member via a plurality of bolts. Furthermore, the fixing bracket has a rising piece bent at a right angle from the fixing portion, and a pressing piece bent obliquely and laterally from the upper end of the rising piece. The tip of the pressing piece is in elastic contact with the upper surface of the heat-generating component. Thus, the heat generating component is sandwiched between the pressing piece of the fixing bracket and the heat radiating member, and the heat of the heat generating member is transmitted to the heat radiating member.
  • the fixing bracket has no conflict with the heat-generating component except that the tip end portion of the pressing piece is in contact with the upper surface of the heat-generating component. Therefore, when an excessive external force exceeding the pressing force of the fixing bracket acts on the printed wiring board or the heat dissipation component during manufacturing or transportation of the product, the heat-generating component may be displaced relative to the fixing bracket.
  • the heat generating component when the heat generating component is displaced toward the rising piece of the fixing bracket, the side surface of the heat generating component finally strikes the rising piece, and the displacement of the heat generating component beyond that is limited. Furthermore, when the heat generating component is displaced in the direction parallel to the rising piece, the heat generating component interferes with the other heat generating component adjacent to the heat generating component or the pressing piece corresponding to the other heat generating component, Often limited.
  • the heat generating component when the heat generating component is displaced in a direction away from the rising piece of the fixing bracket, there is no element for restricting the displacement of the heat generating component, so it can not be denied that the heat generating component finally slips out of the fixing bracket. That is, when an excessive external force causing displacement of the heat-generating component acts on the printed wiring board or the heat-radiating component, the heat-generating component may be separated from the pressing piece of the fixing bracket depending on the action direction of the external force.
  • the heat-generating component can not be pressed against the heat-radiating member, which is one factor that causes a decrease in the heat-radiating property of the heat-generating component.
  • An object of the present invention is to provide a heat dissipating device and a method of assembling the heat dissipating device, which can reliably prevent the heat producing component from coming off the fixture and improve the reliability of thermal connection between the heat producing component and the heat dissipating member. .
  • the heat dissipation device is electrically connected to the substrate, and the heat receiving component is thermally connected to the plurality of heat generating components arranged in a predetermined direction with respect to the substrate and the heat generating component.
  • a plurality of fixtures attached to the heat dissipation member and pressing the heat generating component against the heat receiving surface.
  • the fixture has a shape opened in a direction intersecting the arrangement direction of the heat-generating components, and the fixture is attached to the heat dissipation member in a posture in which the release directions of the fixture are opposite to each other. .
  • a plurality of heat generation components electrically connected to the substrate are arranged along a predetermined direction on the heat receiving surface of the heat dissipation member, Preparing a plurality of fixtures having a shape opened in a direction intersecting the arrangement direction, and fixing the fixtures to the heat dissipation member in a posture in which the opening directions of the fixtures are opposite to each other; It is characterized in that the heat generating component is pressed against the heat receiving surface through the fixing tool.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a plurality of heat-generating components are thermally connected to a heat-radiating member via fixing fittings in a heat-radiating device according to an embodiment.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view showing the relative positional relationship between the sub heat sink, the heat generating component, and the fixing bracket in the embodiment.
  • FIG. 2B is a perspective view showing a state in which the heat-generating component is thermally connected on the sub-heatsink via the fixing bracket in the embodiment.
  • FIG. 3A is a plan view showing a state in which the heat-generating component is thermally connected on the sub heat sink via a fixing bracket in the embodiment.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line F3B-F3B of FIG.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line F3C-F3C of FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a plan view showing a state in which the heat-generating component is thermally connected on the sub heat sink via a fixing bracket in the comparative example.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line F4B-F4B of FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line F4C-F4C of FIG. 4A.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat dissipation device A according to the embodiment.
  • the heat dissipating device A is an element for enhancing the heat dissipating property of the plurality of heat generating components P, and includes the heat dissipating member 1 and the plurality of fixing brackets 3 as main elements.
  • the heat generating component P is a transistor which is a switching element, an IGBT, a MOSFET, a diode that rectifies a large current, or the like.
  • the heat generating component P of the present embodiment is a rectangular element having an upper surface P1, a lower surface P2, a first side surface P3 and a second side surface P4. At least the upper surface P1 and the lower surface P2 are flat surfaces.
  • the first side surface P3 and the second side surface P4 are located on opposite sides to the upper surface P1 and the lower surface P2, and stand up so as to connect the edge of the upper surface P1 and the edge of the lower surface P2.
  • connection terminals d are disposed on the first side surface P3 of the heat-generating component P.
  • the connection terminal d is bent upward at a right angle after protruding laterally from the first side surface P3.
  • the upper end of the connection terminal d is electrically connected to the printed wiring board 4 which is an example of the board by means of soldering or the like.
  • the heat generating component P is positioned directly below the printed wiring board 4. Furthermore, the heat generating components P are arranged in a line with a gap in a predetermined direction with respect to the printed wiring board 4.
  • the plurality of heat generating components P arranged in a line is divided into a first group G1 and a second group G2.
  • the three heat generating components P belonging to the first group G1 are arranged in a line in a posture in which the first side surface P3 having the connection terminal d is oriented in the first direction F1.
  • the first direction F1 is a direction orthogonal to the arrangement direction D of the heat generating components P, and in the present embodiment, it faces the right side of the heat generating components P as shown in FIG. 3A.
  • the two heat generating components P belonging to the second group G2 are arranged in a line such that the first side surface P3 having the connection terminal d is oriented in the second direction F2.
  • the second direction F2 is the direction opposite to the first direction F1, and in the present embodiment, it faces the left side of the heat-generating component P as shown in FIG. 3A.
  • the first side surfaces P3 are opposite to each other with respect to the arrangement direction D of the heat components P. It is mounted on the printed wiring board 4 so as to point in the direction. Furthermore, the heat generating components P of the first group G1 and the heat generating components P of the second group G2 are offset from each other in the direction orthogonal to the arrangement direction D of the heat generating components P.
  • the heat dissipating member 1 is an element to which all the heat generating components P are thermally connected, and has an elongated shape extending along the arrangement direction D of the heat generating components P. According to the present embodiment, the heat dissipation member 1 is configured by the main heat sink 1 a and the sub heat sink 1 b.
  • the main heat sink 1a includes a plate-like main body 6 having a flat joint surface 5 and a plurality of heat radiation fins 7 projected from the main body 6 to the opposite side of the joint surface 5.
  • the sub heat sink 1 b is a plate-like element much thinner than the main body 6 and is superimposed on the joint surface 5 of the main body 6.
  • the sub heat sink 1 b has a flat heat receiving surface 8 on the opposite side of the main body 6.
  • the sub heat sink 1b has a pair of attachment holes 9a and 9b.
  • the mounting holes 9a and 9b are opened at corner portions located on the diagonal of the sub heat sink 1b, and bolts not shown are respectively inserted into the mounting holes 9a and 9b.
  • the bolt is screwed into the main body 6 of the main heat sink 1a through the mounting holes 9a, 9b.
  • the sub heat sink 1b is fixed to the main heat sink 1a in close contact with the joint surface 5 of the main body 6 of the main heat sink 1a, and the main heat sink 1a and the sub heat sink 1b are assembled as an integral structure.
  • the main heat sink 1a and the sub heat sink 1b are formed of, for example, an extruded aluminum material. Since the sub heat sink 1b is a mere thin flat plate, for example, it may be cut out of a plate-like aluminum material.
  • FIGS. 1, 2B and 3A show a state where the heat generating component P of the first group G1 and the heat generating component P of the second group G2 are placed on the heat receiving surface 8 of the heat radiating member 1.
  • FIG. the heat generating component P of the first group G1 is slightly shifted to the right with respect to the reference line O1 shown in FIG. 3A extending in the longitudinal direction of the heat receiving surface 8 through the center along the width direction of the heat receiving surface 8. It is arranged.
  • the heat generating components P of the second group G2 are disposed slightly offset to the left with respect to the reference line O1.
  • the sub heat sink 1 b has a plurality of through holes 11 and a plurality of engagement holes 12.
  • the through holes 11 and the engagement holes 12 are opened in the heat receiving surface 8 so as to be adjacent to the second side surfaces P4 of the individual heat generating components P placed on the heat receiving surface 8.
  • the plurality of fixing brackets 3 individually form three heat generating components P belonging to the first group G1 and two heat generating components P belonging to the second group G2.
  • the element is fixed to the heat receiving surface 8 of the heat radiating member 1. Since the fixtures 3 have a common configuration, one fixture 3 will be described as a representative.
  • the fixing bracket 3 is an example of a fixing tool, Comprising: For example, it is comprised by bend
  • a material of the fixing bracket 3 a sheet metal material having a strength higher than that of the aluminum material constituting the sub heat sink 1b is used.
  • the fixing bracket 3 is extended so as to rise in the thickness direction of the heat generating component P from the first end 14a overlapping the heat receiving surface 8 of the heat dissipation member 1 and one end of the first end 14a.
  • a third piece 14c extended from the tip end edge of the second piece 14b so as to face the heat receiving surface 8 with the heat generating component P interposed therebetween.
  • the third piece 14c is gradually inclined toward the heat receiving surface 8 as it gets farther from the tip end edge of the second piece 14b.
  • the first piece portion 14 a has a screw hole 15 and an engagement piece 16.
  • the screw hole 15 is an element that matches the through hole 11 of the sub heat sink 1b, and is formed in the central portion of the first piece 14a.
  • the engagement piece 16 is formed, for example, by cutting and raising the corner of the tip of the first piece 14 a toward the heat receiving surface 8. The tip of the engagement piece 16 is inserted into the engagement hole 12 of the sub heat sink 1b.
  • each fixing bracket 3 is being fixed to the sub heat sink 1b via the screw 18.
  • the screw 18 is an example of a fastener and is screwed into the screw hole 15 of the fixture 3 from the back side of the sub heat sink 1 b through the through hole 11.
  • the first piece portion 14 a of the fixing bracket 3 is fixed to the heat receiving surface 8.
  • the third piece 14c of the fixing bracket 3 elastically contacts the upper surface P1 of the heat generating component P, and the heat generating component P is elastically held between the third piece 14c and the heat receiving surface 8 Ru.
  • the third piece 14 c of the fixing bracket 3 biases the heat generating component P in the direction to press the lower surface P 2 of the heat generating component P against the heat receiving surface 8. It is kept in a thermally connected state.
  • the engagement piece 16 cut and raised from the first piece 14a is received by the engagement hole 12 of the sub heat sink 1b. It is inserted from the side of. By this insertion, the fixing bracket 3 is prevented from rotating on the heat receiving surface 8.
  • the head 18a of the screw 18 is projected toward the joint surface 5 of the main heat sink 1a. There is. Therefore, in the present embodiment, the recessed portion 19 in which the head 18a of the screw 18 enters is formed in the joint surface 5 of the main heat sink 1a.
  • the head 18a of the screw 18 does not interfere with the joint surface 5 of the main heat sink 1a, and the sub heat sink 1b closely adheres to the joint surface 5 of the main heat sink 1a without a gap.
  • the main heat sink 1a and the sub heat sink 1b are formed of an extruded aluminum material. Although this type of aluminum material is excellent in thermal conductivity, it is weaker than iron, so even if a screw hole is provided, it can not be firmly fixed with a screw.
  • the screw 18 passes through the through hole 11 of the sub heat sink 1 b and is screwed into the screw hole 15 of the fixing bracket 3 having higher strength than the sub heat sink 1 b. Therefore, the clamp 3 bears the clamping force of the screw 18 and the clamping heat does not act on the sub heat sink 1b. Therefore, the fixing bracket 3 can be firmly fixed on the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1 b.
  • the second piece 14b of the fixing bracket 3 is the second of the heat generating component P.
  • the end on the connection terminal d side of the heat-generating component P is projected from the tip of the third piece 14 c of the fixing member 3 toward the opposite side of the second piece 14 b.
  • the fixture 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 is opened along the first direction F1 orthogonal to the arrangement direction D of the heat generating component P.
  • the fixing bracket 3 has a shape opened in the direction away from the second piece 14 b so as to follow the direction of the third piece 14 c.
  • the second piece 14b of the fixing bracket 3 is the second of the heat generating component P.
  • the end on the connection terminal d side of the heat-generating component P is projected from the tip of the third piece 14 c of the fixing member 3 toward the opposite side of the second piece 14 b.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 is opened along the second direction F2 orthogonal to the arrangement direction D of the heat generating component P.
  • the fixing bracket 3 has a shape opened in the direction away from the second piece 14 b so as to follow the direction of the third piece 14 c.
  • the opening directions with respect to the arrangement direction D of the heat generating components P are opposite to each other It is oriented.
  • the three heat generating components P belonging to the first group G1 are wrapped by one heat insulating sheet 20a.
  • the two heat generating components P belonging to the second group G2 are wrapped by one heat insulating sheet 20b.
  • the insulating sheets 20a and 20b are provided between the lower surface P2 of the heat generating component P and the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b, between the second side P4 of the heat generating component P and the second piece 14b of the fixing bracket 3, It is interposed between the top surface P1 of the heat-generating component P and the third piece 14c of the fixing bracket 3.
  • the heat generating component P is thermally connected to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1 b through the insulating sheets 20 a and 20 b.
  • the third piece 14c of the fixing bracket 3 is in contact with the heat-generating component P via the insulating sheets 20a and 20b.
  • the assembly method can be reworded as a method of fixing the heat generating component P to the heat dissipation member 1.
  • the insulating sheets 20a and 20b are laid on the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b.
  • the three heat generating components P belonging to the first group G1 are arranged in a line on the insulating sheet 20a at an interval.
  • the three heat generating components P are positioned on the heat receiving surface 8 such that the first side surface P3 having the connection terminal d points in the first direction F1 at a position slightly offset to the right with respect to the reference line O1 of the heat receiving surface 8. Place on top.
  • the connection terminal d is projected toward the upper side of the heat dissipation member 1 at a position protruding to the side of the heat dissipation member 1 from the side edge of the sub heat sink 1 b.
  • two heat generating components P belonging to the second group G2 are arranged in a line on the insulating sheet 20b at an interval.
  • the two heat generating components P are positioned on the heat receiving surface 8 such that the first side surface P3 having the connection terminal d points in the second direction F2 at a position slightly offset to the left with respect to the reference line O1 of the heat receiving surface 8. Place on top.
  • the connection terminal d is projected toward the upper side of the heat dissipation member 1 at a position protruding to the side of the heat dissipation member 1 from the side edge of the sub heat sink 1 b.
  • the three heat generating components P belonging to the first group G1 are wrapped by the insulating sheet 20a by folding the insulating sheet 20a upward.
  • the two heat generating components P belonging to the second group G2 are wrapped by the insulating sheet 20b by folding the insulating sheet 20b upward.
  • the first piece portion 14a of the fixture 3 is placed on the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b so as to correspond to each heat generating component P, and the screw hole 15 of the first piece portion 14a is It matches with the through-hole 11 of 1b. Further, the engagement piece 16 of the first piece 14a is inserted into the engagement hole 12 of the sub heat sink 1b.
  • the screw 18 is inserted into the through hole 11 from the back side of the sub heat sink 1b, and the tip of the screw 18 is screwed into the screw hole 15 of the first piece 14a.
  • the fixing bracket 3 is fixed to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1 b.
  • the third piece 14c of the fixing bracket 3 elastically contacts the upper surface P1 of the heat generating component P via the insulating sheets 20a and 20b.
  • the lower surface P2 of the heat generating component P is pressed toward the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b. Therefore, the heat generating component P is thermally connected to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1 b via the insulating sheets 20 a and 20 b.
  • the second piece 14b of the fixing bracket 3 contacts the second side surface P4 of the heat-generating component P via the insulating sheets 20a and 20b. Therefore, the heat generating component P is thermally connected to the heat receiving surface 8 and at the same time, is received by the fixing bracket 3 from the side opposite to the connection terminal d.
  • connection terminal d of the heat generating component P is inserted into the through hole of the printed wiring board 4 and mechanically and electrically connected to the printed wiring board 4 by means such as soldering. Do. Thereafter, the sub heat sink 1b is superimposed on the joint surface 5 of the main heat sink 1a. Subsequently, bolts (not shown) are inserted into the mounting holes 9a and 9b of the sub heat sink 1b, and the bolts are screwed into the main body 6 of the main heat sink 1a.
  • main heat sink 1a and the sub heat sink 1b are assembled as an integral structure, and the assembly operation of the heat dissipation device A is completed.
  • the three heat generating components P belonging to the first group G1 are slightly shifted to the right with respect to the reference line O1 of the heat receiving surface 8.
  • a second side surface P4 thermally connected to the heat receiving surface 8 at the position and positioned at the left end of the heat generating component P abuts on the second piece 14b of the fixing bracket 3. Therefore, in the region from the central portion of the upper surface P1 of the heat generating component P to the first side surface P3, there is no restraint between the heat generating component P and the fixing bracket 3.
  • the two heat generating components P belonging to the second group G2 heat the heat receiving surface 8 at a position slightly offset to the left with respect to the reference line O1 of the heat receiving surface 8.
  • the second side surface P4 located at the right end of the heat-generating component P abuts on the second piece 14b of the fixture 3. Therefore, in the region from the central portion of the upper surface P1 of the heat generating component P to the first side surface P3, there is no restraint between the heat generating component P and the fixing bracket 3.
  • the heat radiating member 1 and the printed wiring board 4 are structures independent of each other when viewed from the heat generating component P. Therefore, for example, at the time of assembly or transportation of the heat dissipation device A, the heat dissipation member 1 and the printed wiring board 4 may move individually, and the position with respect to the heat generating component P may be shifted.
  • the heat radiating member 1 or the printed wiring board 4 is moved in the arrangement direction D of the heat generating components P and the heat generating components P are relatively displaced in the same direction.
  • interval of adjacent heat-generating components P is slight, when the heat-emitting components P are displaced, the said heat-generating components P will strike the fixture 3 corresponding to the adjacent heat-generating components P. Therefore, the displacement of the heat-generating component P is further caused by the presence of the adjacent fixing brackets 3.
  • the problem is the displacement of the heat generating component P in the first direction F1 and the second direction F2 shown in FIG. 3A. Specifically, in a state where the pressing force of the fixture 3 for pressing the heat generating component P against the heat receiving surface 8 is weak, an excessive external force is applied to the heat dissipation member 1 in the second direction F2 shown by the solid arrow in FIG. It is possible to join. Then, the third piece 14c of the fixture 3 for pressing the heat generating component P against the heat receiving surface 8 tends to be displaced to the left side of the heat generating component P along the upper surface P1 of the heat generating component P. As a result, the fixing bracket 3 tends to be displaced in the direction away from the heat generating component P belonging to the first group G1.
  • the heat-generating component P belonging to the first group G1 and the heat-generating component P belonging to the second group G2 are individually fixed to the common sub-heatsink 1b via the fixing fitting 3.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 and the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 the opening directions with respect to the arrangement direction D of the heat generating components P are mutually It is reversed.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 is displaced to the left side of the heat generating component P together with the heat dissipation member 1, the fixing bracket corresponding to the heat generating component P of the second group G2
  • the presence of 3 limits the displacement of the fixture 3 corresponding to the heat-generating component P of the first group G1. Therefore, the heat generating components P of the first group G1 do not come out of the fixing bracket 3, and all the heat generating components P are maintained in the state of being thermally connected to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b.
  • the printed wiring board 4 is connected to the connection terminals d of all the heat generating components P.
  • the heat-generating component P also tries to be displaced in the second direction F2 following the printed wiring board 4.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 is opened in the first direction F1 opposite to the second direction F2. For this reason, when the heat generating component P tries to be displaced in the second direction F2 following the printed wiring board 4, the second side surface P4 of the heat generating component P is pressed against the second piece 14b of the fixing bracket 3. As a result, the heat generating component P does not come out of the fixing bracket 3.
  • the fixture 3 corresponding to the heat-generating component P belonging to the second group G2 tends to be displaced in the direction in which it is separated from the heat-generating component P.
  • the second piece 14b of the fixing bracket 3 is pressed against the second side surface P4 of the heat-generating component P. As a result, the fixing bracket 3 is not detached from the heat generating component P.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 tries to be displaced to the right of the heat generating component P
  • the second fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 The displacement of the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the group G2 is limited. Therefore, the heat generating components P of the second group G2 do not come out of the fixing bracket 3, and all the heat generating components P are maintained in the state of being thermally connected to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 is opened in the second direction F2 opposite to the first direction F1. Therefore, when the heat-generating component P tries to be displaced in the first direction F1 following the printed wiring board 4, the second side surface P4 of the heat-generating component P is pressed against the second piece 14b of the fixing bracket 3. As a result, the fixing bracket 3 is not detached from the heat generating component P.
  • the heat generation of the first group G1 is caused by the presence of the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2.
  • the displacement of the part P is limited. Therefore, the heat generating components P of the first group G1 do not come out of the fixing bracket 3, and all the heat generating components P are maintained in the state of being thermally connected to the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 and the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 are the heat generating components
  • the opening directions with respect to the arrangement direction D of P are opposite to each other.
  • the reliability of the thermal connection between the heat-generating component P and the heat-radiating member 1 is improved, and the heat-radiating property of the heat-generating component P can be favorably maintained.
  • the heat-generating component P belonging to the first group G1 and the heat-generating component P belonging to the second group G2 are respectively fixed to the fixing bracket 3 in a state of being surrounded by the insulating sheets 20a and 20b having heat dissipation. It is interposed between the heat receiving surface 8 of the heat radiating member 1. Therefore, it is possible to enhance the heat radiation performance of the heat generating component P while securing the insulation of the heat generating component P with respect to the heat radiating member 1, and the reliability is improved.
  • the comparative example is different from the embodiment in terms of the direction of the fixing bracket 3 with respect to the heat generating component P, and the basic configuration of the heat dissipation device A is the same as that of the above embodiment. Therefore, the constituent elements of the comparative example are denoted by the same reference numerals as those of the embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the comparative example for example, five heat generating components P are arranged in a line on the heat receiving surface 8 of the heat radiating member 1 with a space therebetween. All the heat generating components P are mounted on the heat receiving surface 8 of the sub heat sink 1b in a posture in which the first side surface P3 having the connection terminal d is directed in the same direction.
  • connection terminal d projected from the first side surface P3 is guided to the upper side of the heat dissipation member 1 at a position protruding to the side of the heat dissipation member 1 from the side edge of the sub heat sink 1b and soldered to the printed wiring board 4 ing.
  • All the heat generating components P are individually fixed to the heat receiving surface 8 via the fixing bracket 3.
  • the second side portions 14 b of all the fixing brackets 3 are in contact with the second side surface P4 of the heat generating component P.
  • the end on the connection terminal d side of the heat-generating component P is projected from the tip of the third piece 14 c of the fixing member 3 toward the opposite side of the second piece 14 b.
  • all the fixtures 3 have a shape that is open in a direction away from the second piece 14b so as to follow the direction of the third piece 14c.
  • a plurality of heat generating components P may be fixed to the heat receiving surface 8 by one common fixing bracket.
  • the heat radiating member 1 and the printed wiring board 4 are structures independent of each other, the heat radiating member 1 and the printed wiring board 4 move relatively when, for example, the heat radiating device A is assembled or transported. There is a possibility.
  • the second piece 14b of the fixing bracket 3 is from the second side P4 of the heat generating component P.
  • the fixing bracket 3 is displaced together with the heat dissipation member 1 in the direction to move away. Therefore, the tip end of the third piece 14c of the fixing bracket 3 moves along the upper surface P1 of the heat generating member P, and the fixing bracket 3 is detached from the heat generating component P as it is.
  • the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the first group G1 and the fixing bracket 3 corresponding to the heat generating component P of the second group G2 generate heat.
  • the opening directions with respect to the arrangement direction D of the parts P are opposite to each other.
  • the heat generating component P of the first group G1 or the second group G2 always abuts on the second piece 14b of the fixing bracket 3 . Therefore, the removal of all the heat generating components P with respect to the fixing bracket 3 is restricted, and the heat generating components P can be prevented from falling off the heat dissipation member 1.
  • the heat generating component P belonging to the first group G1 and the heat generating component P belonging to the second group G2 are 180 ° opposite to the heat radiating member 1, but the direction of the heat generating component P is the same. It is not limited to That is, the directions of the heat generating component P belonging to the first group G1 and the heat generating component P belonging to the second group G2 with respect to the heat dissipating member are not supported at all as long as they are within the range of opposite directions.
  • the fixing tool for pressing the heat generating component P to the heat receiving surface 8 is not limited to a fixing metal plate.
  • the fixing tool may be formed of a material other than a metal that can form a strong screw hole and firmly press the heat generating component P toward the heat receiving surface 8 like an engineering plastic.
  • P heat-generating component
  • 1 heat-radiating member
  • 3 fixing device (fixing bracket)
  • 4 board (printed wiring board)
  • 8 heat-receiving surface.

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Abstract

放熱装置は、基板に電気的に接続されるとともに、基板に対し予め決められた方向に並べられた複数の発熱部品と、発熱部品が熱的に接続される受熱面を有する放熱部材と、放熱部材に取り付けられ、発熱部品を放熱部材の受熱面に押し付ける複数の固定具と、を備えている。固定具は、発熱部品の配列方向と交差する方向に開放された形状を有するとともに、固定具の開放方向が互いに逆向きとなる姿勢で放熱部材に取り付けられている。

Description

放熱装置および放熱装置の組み立て方法
　本発明の実施形態は、発熱部品の熱を放出する放熱装置および放熱装置を組み立てる方法に関する。
　例えば電源装置は、プリント配線基板に実装されたパワー半導体を備えている。パワー半導体は、発熱部品の一例であって、放熱部材の上に載置されている。放熱部材には、クリップのようなばね性を有する固定金具が取り付けられている。固定金具は、発熱部品を放熱部材に押し付けることで、発熱部品と放熱部材との間を熱的に接続している。
　例えば、特許文献１は、プリント配線基板の長手方向に沿う第１の方向に沿って配列された複数の発熱部品を、固定金具を介して細長い放熱部材に押し付ける技術を開示している。具体的には、プリント配線基板の四つの縁部に夫々細長い放熱部材が取り付けられている。放熱部材の上には、前記第１の方向に沿って複数の発熱部品が直線状に配列されているとともに、一列に並んだ発熱部品を放熱部材に押し付ける固定金具が取り付けられている。
　固定金具は、一端に固定部を有し、当該固定部が複数のボルトを介して放熱部材に固定されている。さらに、固定金具は、固定部から直角に折り曲げられた立ち上がり片と、立ち上がり片の上端から斜め横向きに折り曲げられた押圧片と、を有している。押圧片の先端部は、発熱部品の上面に弾性的に接している。これにより、発熱部品が固定金具の押圧片と放熱部材との間で挟み込まれ、発熱部材の熱が放熱部材に伝わるようになっている。
特開２０１２－２５６７５０号公報
　特許文献１によると、固定金具は、押圧片の先端部が発熱部品の上面に接触している以外、発熱部品との拘り合いは無い。したがって、製品の製造時もしくは運搬時において、固定金具による押圧力を上回るような過大な外力がプリント配線基板又は放熱部品に作用した場合に、発熱部品が固定金具に対し変位することがあり得る。
　具体的に述べると、発熱部品が固定金具の立ち上がり片に向けて変位した場合、最終的に発熱部品の側面が立ち上がり片に突き当たり、それ以上の発熱部品の変位が制限される。さらに、発熱部品が立ち上がり片と平行な方向に変位する場合は、当該発熱部品が隣り合う他の発熱部品もしくは他の発熱部品に対応する押圧片と干渉し合い、それ以上の発熱部品の変位が制限されることが多い。
　しかしながら、発熱部品が固定金具の立ち上がり片から遠ざかる方向に変位した場合は、発熱部品の変位を制限する要素が存在しないために、最終的に発熱部品が固定金具から抜け出てしまうのを否めない。すなわち、発熱部品の変位を招くような過大な外力がプリント配線基板又は放熱部品に作用した場合、外力の作用方向によっては、発熱部品が固定金具の押圧片から離脱することがあり得る。
　よって、発熱部品を放熱部材に押し付けることができなくなり、発熱部品の放熱性の低下を招く一つの要因となる。
　本発明の目的は、発熱部品が固定具から抜け出るのを確実に防止でき、発熱部品と放熱部材との間の熱接続の信頼性が向上する放熱装置および放熱装置の組み立て方法を得ることにある。
　実施形態によれば、放熱装置は、基板に電気的に接続されるとともに、前記基板に対し予め決められた方向に並べられた複数の発熱部品と、前記発熱部品が熱的に接続される受熱面を有する放熱部材と、前記放熱部材に取り付けられ、前記発熱部品を前記受熱面に押し付ける複数の固定具と、を備えている。前記固定具は、前記発熱部品の配列方向と交差する方向に開放された形状を有するとともに、前記固定具の開放方向が互いに逆向きとなる姿勢で前記放熱部材に取り付けられたことを特徴としている。
　さらに、実施形態に係る放熱装置の組み立て方法は、放熱部材の受熱面の上に、基板に電気的に接続される複数の発熱部品を予め決められた方向に沿って配列し、前記発熱部品の配列方向と交差する方向に開放された形状を有する複数の固定具を準備し、当該固定具の開放方向が互いに逆向きとなるような姿勢で前記固定具を前記放熱部材に固定することにより、当該固定具を介して前記発熱部品を前記受熱面に押し付けるようにしたことを特徴としている。
図１は、実施形態に係る放熱装置おいて、複数の発熱部品を夫々固定金具を介して放熱部材に熱的に接続した状態を示す斜視図である。 図２Ａは、実施形態において、サブヒートシンク、発熱部品および固定金具の相対的な位置関係を分解して示す斜視図である。 図２Ｂは、実施形態において、サブヒートシンクの上に固定金具を介して発熱部品を熱的に接続した状態を示す斜視図である。 図３Ａは、実施形態において、サブヒートシンクの上に固定金具を介して発熱部品を熱的に接続した状態を示す平面図である。 図３Ｂは、図３ＡのＦ３Ｂ－Ｆ３Ｂ線に沿う断面図である。 図３Ｃは、図３ＡのＦ３Ｃ－Ｆ３Ｃ線に沿う断面図である。 図４Ａは、比較例において、サブヒートシンクの上に固定金具を介して発熱部品を熱的に接続した状態を示す平面図である。 図４Ｂは、図４ＡのＦ４Ｂ－Ｆ４Ｂ線に沿う断面図である。 図４Ｃは、図４ＡのＦ４Ｃ－Ｆ４Ｃ線に沿う断面図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、実施形態に係る放熱装置Ａの斜視図である。放熱装置Ａは、複数の発熱部品Ｐの放熱性を高めるための要素であって、放熱部材１および複数の固定金具３を主要な要素として備えている。
　発熱部品Ｐの一例は、スイッチング素子であるトランジスタやＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴもしくは大電流を整流するダイオード等である。図２Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態の発熱部品Ｐは、上面Ｐ１、下面Ｐ２、第１の側面Ｐ３および第２の側面Ｐ４を有する矩形状の要素であって、発熱部品Ｐ１の少なくとも上面Ｐ１および下面Ｐ２は、フラットな面となっている。第１の側面Ｐ３および第２の側面Ｐ４は、上面Ｐ１および下面Ｐ２に対し相反する側に位置するとともに、上面Ｐ１の縁と下面Ｐ２の縁との間を結ぶように起立している。
　複数の接続端子ｄが発熱部品Ｐの第１の側面Ｐ３に配置されている。接続端子ｄは、第１の側面Ｐ３から横方向に突出された後、上向きに直角に折り曲げられている。接続端子ｄの上端は、基板の一例であるプリント配線基板４に半田付け等の手段で電気的に接続されている。
　そのため、発熱部品Ｐは、プリント配線基板４の真下に位置されている。さらに、発熱部品Ｐは、プリント配線基板４に対し予め決められた方向に互いに間隔を存して一列に配列されている。
　図３Ａに最もよく示されるように、一列に並んだ複数の発熱部品Ｐは、第１のグループＧ１および第２のグループＧ２に分けられている。第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐは、接続端子ｄを有する第１の側面Ｐ３が第１の方向Ｆ１を指向する姿勢で一列に並んでいる。第１の方向Ｆ１とは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄと直交する方向であり、本実施形態では、図３Ａに示すように、発熱部品Ｐの右側を向いている。
　第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐは、接続端子ｄを有する第１の側面Ｐ３が第２の方向Ｆ２を指向する姿勢で一列に並んでいる。第２の方向Ｆ２とは、第１の方向Ｆ１と相反する方向であり、本実施形態では、図３Ａに示すように発熱部品Ｐの左側を向いている。
　すなわち、第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐと、第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐとは、第１の側面Ｐ３が発熱部品Ｐの配列方向Ｄに対し互いに逆方向を指向するようにプリント配線基板４に実装されている。さらに、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐと第２のグループＧ２の発熱部品Ｐとは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄと直交する方向に互いにずれている。
　放熱部材１は、全ての発熱部品Ｐが熱的に接続される要素であって、発熱部品Ｐの配列方向Ｄに沿って延びる細長い形状を有している。本実施形態によると、放熱部材１は、メインヒートシンク１ａとサブヒートシンク１ｂとで構成されている。
　図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、メインヒートシンク１ａは、フラットな接合面５を有する板状の本体６と、本体６から接合面５の反対側に向けて突出された複数の放熱フィン７と、を備えている。サブヒートシンク１ｂは、本体６よりも遥かに薄い板状の要素であって、本体６の接合面５の上に重ね合わされている。サブヒートシンク１ｂは、本体６の反対側にフラットな受熱面８を有している。
　図１に示すように、サブヒートシンク１ｂは、一対の取り付け孔９ａ，９ｂを有している。取り付け孔９ａ，９ｂは、サブヒートシンク１ｂの対角線上に位置する角部に開口されており、当該取り付け孔９ａ，９ｂに夫々図示しないボルトが挿入されている。ボルトは、取り付け孔９ａ，９ｂを貫通してメインヒートシンク１ａの本体６にねじ込まれている。このねじ込みにより、サブヒートシンク１ｂがメインヒートシンク１ａの本体６の接合面５に密着した状態でメインヒートシンク１ａに固定され、メインヒートシンク１ａとサブヒートシンク１ｂとが一体構造物として組み立てられる。
　メインヒートシンク１ａおよびサブヒートシンク１ｂは、例えば押出成形されたアルミニウム材により形成されている。サブヒートシンク１ｂは、単なる薄肉の平板であるため、例えば板状のアルミニウム材から削り出すようにしてもよい。
　図１、図２Ｂおよび図３Ａは、放熱部材１の受熱面８の上に第１のグループＧ１の発熱部品Ｐおよび第２のグループＧ２の発熱部品Ｐを載置した状態を示している。実施形態によると、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐは、受熱面８の幅方向に沿う中央を通って受熱面８の長手方向に延びる図３Ａに示す基準線Ｏ１に対しやや右寄りにずれて配置されている。これに対し、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐは、前記基準線Ｏ１に対しやや左寄りにずれて配置されている。
　図２Ａの分解図に示すように、サブヒートシンク１ｂは、複数の貫通孔１１および複数の係合孔１２を有している。貫通孔１１および係合孔１２は、受熱面８の上に載置された個々の発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４と隣り合うように受熱面８に開口されている。
　図１、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、複数の固定金具３は、第１のグループＧ１に属する３個の発熱部品Ｐおよび第２のグループＧ２に属する２個の発熱部品Ｐを、個々に放熱部材１の受熱面８に固定する要素である。固定金具３は、互いに共通の構成を有するため、１つの固定金具３を代表して説明する。
　図２Ａに示すように、固定金具３は、固定具の一例であって、例えば弾性を有する金属製の板材を折り曲げることで構成されている。固定金具３の素材としては、サブヒートシンク１ｂを構成するアルミニウム材よりも強度が高い板金材を用いている。
　固定金具３は、放熱部材１の受熱面８に重ねられる第１の片部１４ａと、第１の片部１４ａの一端縁から発熱部品Ｐの厚さ方向に立ち上がるように延出された第２の片部１４ｂと、第２の片部１４ｂの先端縁から発熱部品Ｐを間に挟んで受熱面８と向かい合うように延出された第３の片部１４ｃと、備えている。第３の片部１４ｃは、第２の片部１４ｂの先端縁から遠ざかるに従い受熱面８に向けて漸次傾斜されている。
　第１の片部１４ａは、ねじ孔１５および係合片１６を有している。ねじ孔１５は、サブヒートシンク１ｂの貫通孔１１に合致する要素であって、第１の片部１４ａの中央部に形成されている。係合片１６は、例えば第１の片部１４ａの先端の角部を受熱面８に向けて切り起こすことにより形成されている。係合片１６の先端部は、サブヒートシンク１ｂの係合孔１２に挿入されるようになっている。
　図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、各固定金具３は、ねじ１８を介してサブヒートシンク１ｂに固定されている。ねじ１８は、締結具の一例であって、サブヒートシンク１ｂの裏側から貫通孔１１を通じて固定金具３のねじ孔１５にねじ込まれている。このねじ込みにより、固定金具３の第１の片部１４ａが受熱面８に固定される。それとともに、固定金具３の第３の片部１４ｃが発熱部品Ｐの上面Ｐ１に弾性的に接触し、第３の片部１４ｃと受熱面８との間で発熱部品Ｐが弾性的に挟持される。
　言い換えると、固定金具３の第３の片部１４ｃは、発熱部品Ｐの下面Ｐ２を受熱面８に押し付ける方向に発熱部品Ｐを付勢しており、これにより、発熱部品Ｐが受熱面８に熱的に接続された状態に保持される。
　さらに、固定金具３の第１の片部１４ａを受熱面８に固定した状態では、第１の片部１４ａから切り起こされた係合片１６がサブヒートシンク１ｂの係合孔１２に受熱面８の側から挿入されている。この挿入により、受熱面８の上での固定金具３の回り止めがなされている。
　図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、ねじ１８は、サブヒートシンク１ｂの裏側から貫通孔１１に挿入されているため、ねじ１８の頭部１８ａがメインヒートシンク１ａの接合面５に向けて突出されている。そのため、本実施形態では、メインヒートシンク１ａの接合面５にねじ１８の頭部１８ａが入り込む凹陥部１９が形成されている。
　この結果、ねじ１８の頭部１８ａがメインヒートシンク１ａの接合面５と干渉することはなく、サブヒートシンク１ｂがメインヒートシンク１ａの接合面５に隙間なく密着する。
　メインヒートシンク１ａおよびサブヒートシンク１ｂは、押出成形されたアルミニウム材により形成されている。この種のアルミニウム材は、熱伝導性に優れる反面、鉄よりも強度が弱いので、ねじ孔を設けてもねじで強固に固定することができない。
　本実施形態によると、ねじ１８は、サブヒートシンク１ｂの貫通孔１１を貫通してサブヒートシンク１ｂよりも強度が高い固定金具３のねじ孔１５にねじ込まれている。そのため、ねじ１８の締付力は固定金具３が荷担し、サブヒートシンク１ｂに締付力が作用することはない。よって、固定金具３をサブヒートシンク１ｂの受熱面８の上に強固に固定することができる。
　図３Ｂに示すように、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐを固定金具３で受熱面８の上に固定した状態では、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に接している。発熱部品Ｐの接続端子ｄの側の端部は、固定金具３の第３の片部１４ｃの先端から第２の片部１４ｂの反対側に向けて突出されている。
　このため、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３は、発熱部品Ｐの配列方向Ｄと直交する前記第１の方向Ｆ１に沿うように開放されている。言い換えると、当該固定金具３は、第３の片部１４ｃの向きに沿うように第２の片部１４ｂから遠ざかる方向に開放された形状を有している。
　図３Ｃに示すように、第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐを固定金具３で受熱面８の上に固定した状態では、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に接している。発熱部品Ｐの接続端子ｄの側の端部は、固定金具３の第３の片部１４ｃの先端から第２の片部１４ｂの反対側に向けて突出されている。
　このため、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３は、発熱部品Ｐの配列方向Ｄと直交する前記第２の方向Ｆ２に沿うように開放されている。言い換えると、当該固定金具３は、第３の片部１４ｃの向きに沿うように第２の片部１４ｂから遠ざかる方向に開放された形状を有している。
　したがって、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３と、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３とでは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄに対する開放方向が互いに逆向きとなっている。
　図１、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐは、放熱性を有する１枚の絶縁シート２０ａで包まれている。同様に、第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐは、放熱性を有する１枚の絶縁シート２０ｂで包まれている。
　絶縁シート２０ａ，２０ｂは、発熱部品Ｐの下面Ｐ２とサブヒートシンク１ｂの受熱面８との間、発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４と固定金具３の第２の片部１４ｂとの間、および発熱部品Ｐの上面Ｐ１と固定金具３の第３の片部１４ｃとの間に介在されている。
　このため、発熱部品Ｐは、絶縁シート２０ａ，２０ｂを介してサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続されている。それとともに、固定金具３の第３の片部１４ｃは、絶縁シート２０ａ，２０ｂを介して発熱部品Ｐに接している。
　次に、放熱装置Ａの組立方法について説明する。当該組立方法は、放熱部材１に対する発熱部品Ｐの固定方法と言い換えることができる。
　最初に、サブヒートシンク１ｂの受熱面８の上に絶縁シート２０ａ，２０ｂを敷く。この後、絶縁シート２０ａの上に第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐを互いに間隔を存して一列に並べる。三個の発熱部品Ｐは、受熱面８の基準線Ｏ１に対しやや右寄りにずれた位置で、接続端子ｄを有する第１の側面Ｐ３が第１の方向Ｆ１を指向するように受熱面８の上に載置する。接続端子ｄは、サブヒートシンク１ｂの側縁から放熱部材１の側方に張り出した位置で、放熱部材１の上方に向けて突出される。
　さらに、絶縁シート２０ｂの上に第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐを互いに間隔を存して一列に並べる。二個の発熱部品Ｐは、受熱面８の基準線Ｏ１に対しやや左寄りにずれた位置で、接続端子ｄを有する第１の側面Ｐ３が第２の方向Ｆ２を指向するように受熱面８の上に載置する。接続端子ｄは、サブヒートシンク１ｂの側縁から放熱部材１の側方に張り出した位置で、放熱部材１の上方に向けて突出される。
　この後、絶縁シート２０ａを上向きに折り返すことで、第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐを絶縁シート２０ａで包み込む。同様に、絶縁シート２０ｂを上向きに折り返すことで、第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐを絶縁シート２０ｂで包み込む。
　引き続き、個々の発熱部品Ｐに対応するように固定金具３の第１の片部１４ａをサブヒートシンク１ｂの受熱面８の上に載置し、第１の片部１４ａのねじ孔１５をサブヒートシンク１ｂの貫通孔１１に合致させる。さらに、第１の片部１４ａの係合片１６をサブヒートシンク１ｂの係合孔１２に挿入する。
　この状態で、サブヒートシンク１ｂの裏側から貫通孔１１にねじ１８を挿入し、ねじ１８の先端部を第１の片部１４ａのねじ孔１５にねじ込む。これにより、固定金具３がサブヒートシンク１ｂの受熱面８に固定される。
　固定金具３がサブヒートシンク１ｂの受熱面８に固定されると、固定金具３の第３の片部１４ｃが絶縁シート２０ａ，２０ｂを介して発熱部品Ｐの上面Ｐ１に弾性的に接触する。この結果、発熱部品Ｐの下面Ｐ２がサブヒートシンク１ｂの受熱面８に向けて押圧される。よって、発熱部品Ｐが絶縁シート２０ａ，２０ｂを介してサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続される。
　さらに、固定金具３の第２の片部１４ｂが絶縁シート２０ａ，２０ｂを介して発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に接触する。したがって、発熱部品Ｐは、受熱面８に熱的に接続されると同時に、接続端子ｄと相反する側から固定金具３によって受け止められる。
　サブヒートシンク１ｂに対する発熱部品８の固定が完了したら、発熱部品Ｐの接続端子ｄをプリント配線基板４のスルーホールに差し込み、半田付け等の手段でプリント配線基板４に対し機械的および電気的に接続する。この後、サブヒートシンク１ｂをメインヒートシンク１ａの接合面５の上に重ね合わせる。引き続いて、サブヒートシンク１ｂの取り付け孔９ａ，９ｂに図示しないボルトを挿入し、当該ボルトをメインヒートシンク１ａの本体６にねじ込む。
　これにより、メインヒートシンク１ａとサブヒートシンク１ｂとが一体構造物として組み立てられ、放熱装置Ａの組み立て作業が完了する。
　本実施形態に係る放熱装置Ａによると、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１のグループＧ１に属する三個の発熱部品Ｐは、受熱面８の基準線Ｏ１に対しやや右寄りにずれた位置で受熱面８に熱的に接続され、発熱部品Ｐの左端に位置された第２の側面Ｐ４が固定金具３の第２の片部１４ｂに突き当たっている。このため、発熱部品Ｐの上面Ｐ１の中央部から第１の側面Ｐ３に至る領域では、発熱部品Ｐと固定金具３との拘り合いは無い。
　これに対し、図３Ａおよび図３Ｃに示すように、第２のグループＧ２に属する二個の発熱部品Ｐは、受熱面８の基準線Ｏ１に対しやや左寄りにずれた位置で受熱面８に熱的に接続され、発熱部品Ｐの右端に位置された第２の側面Ｐ４が固定金具３の第２の片部１４ｂに突き当たっている。このため、発熱部品Ｐの上面Ｐ１の中央部から第１の側面Ｐ３に至る領域では、発熱部品Ｐと固定金具３との拘り合いは無い。
　放熱部材１およびプリント配線基板４は、発熱部品Ｐから見て互いに独立した構造物となっている。このため、例えば放熱装置Ａの組み立て時あるいは運搬時に、放熱部材１およびプリント配線基板４が個別に移動して、発熱部品Ｐに対する位置がずれることがあり得る。
　例えば放熱部材１あるいはプリント配線基板４が発熱部品Ｐの配列方向Ｄに移動して、発熱部品Ｐが同方向に相対的に変位した場合を考える。この際、隣り合う発熱部品Ｐの間隔は僅かであるため、発熱部品Ｐが変位すると、当該発熱部品Ｐは、隣り合う発熱部品Ｐに対応する固定金具３に突き当たる。したがって、隣り合う固定金具３の存在により、それ以上の発熱部品Ｐの変位がされる。
　問題となるのは、図３Ａに示された第１の方向Ｆ１および第２の方向Ｆ２への発熱部品Ｐの変位である。具体的に述べると、発熱部品Ｐを受熱面８に押し付ける固定金具３の押圧力が弱い状態において、放熱部材１に対して図３Ｂに実線の矢印で示す第２の方向Ｆ２に過大な外力が加わることがあり得る。すると、発熱部品Ｐを受熱面８に押し付ける固定金具３の第３の片部１４ｃが、発熱部品Ｐの上面Ｐ１に沿って発熱部品Ｐの左側に変位しようとする。この結果、固定金具３は、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐから離脱する方向に変位しようとする。
　これに対し、第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐに関しては、図３Ｃに示すように、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に押し付けられる。この結果、固定金具３が発熱部品Ｐから離脱することはない。
　本実施形態では、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐと、第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐとは、個々に固定金具３を介して共通のサブヒートシンク１ｂに固定されている。それとともに、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３と、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３とでは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄに対する開放方向が互いに逆向きとなっている。
　このため、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３が放熱部材１と一緒に発熱部品Ｐの左側に変位しようとしても、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の存在により、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の変位が制限される。よって、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出ることはなく、全ての発熱部品Ｐがサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続された状態に維持される。
　一方、プリント配線基板４に図３Ｂに実線の矢印で示す第２の方向Ｆ２に過大な外力が加わった場合、プリント配線基板４は、全ての発熱部品Ｐの接続端子ｄに接続されているので、発熱部品Ｐもプリント配線基板４に追従して第２の方向Ｆ２に変位しようとする。
　この際、図３Ｃに示すように、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３では、開放方向が第２の方向Ｆ２と一致しているので、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出る方向に変位しようとする。
　これに対し、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３は、第２の方向Ｆ２と相反する第１の方向Ｆ１に開放されている。このため、発熱部品Ｐがプリント配線基板４に追従して第２の方向Ｆ２に変位しようとすると、発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４が固定金具３の第２の片部１４ｂに押し付けられる。この結果、発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出ることはない。
　よって、第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出る方向に変位しようとしても、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の存在により、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐの変位が制限される。よって、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出ることはなく、全ての発熱部品Ｐがサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続された状態に維持される。
　さらに、発熱部品Ｐを受熱面８に押し付ける固定金具３の押圧力が弱い状態において、放熱部材１に対して図３Ｂおよび図３Ｃに鎖線の矢印で示す第１の方向Ｆ１に過大な外力が加わることがあり得る。すると、発熱部品Ｐを受熱面８に押し付ける固定金具３の第３の片部１４ｃが、発熱部品Ｐの上面Ｐ１に沿って発熱部品Ｐの右側に変位しようとする。
　この結果、図３Ｃに示すように、第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐに対応する固定金具３は、発熱部品Ｐから離脱する方向に変位しようとする。これに対し、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐに関しては、図３Ｂに示すように、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に押し付けられる。この結果、固定金具３が発熱部品Ｐから離脱することはない。
　したがって、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３が発熱部品Ｐの右側に変位しようとしても、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の存在により、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の変位が制限される。よって、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出ることはなく、全ての発熱部品Ｐがサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続された状態に維持される。
　加えて、プリント配線基板４に図３Ｂに鎖線の矢印で示す第１の方向Ｆ１に過大な外力が加わった場合、発熱部品Ｐもプリント配線基板４に追従して第１の方向Ｆ１に変位しようとする。この際、図３Ｂに示すように、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３では、開放方向が第１の方向Ｆ１と一致しているので、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出る方向に変位しようとする。
　これに対し、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３は、第１の方向Ｆ１と相反する第２の方向Ｆ２に開放されている。このため、発熱部品Ｐがプリント配線基板４に追従して第１の方向Ｆ１に変位しようとすると、発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４が固定金具３の第２の片部１４ｂに押し付けられる。この結果、固定金具３が発熱部品Ｐから離脱することはない。
　したがって、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐが固定金具３の右側に変位しようとしても、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３の存在により、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐの変位が制限される。よって、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出ることはなく、全ての発熱部品Ｐがサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続された状態に維持される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３と、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３とでは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄに対する開放方向が互いに逆向きとなっている。
　このため、全ての発熱部品Ｐの接続端子ｄが電気的に接続されたプリント配線基板４もしくは放熱部材１に第１の方向Ｆ１又は第２の方向Ｆ２に沿う過大な外力が作用したとしても、全ての発熱部品Ｐをサブヒートシンク１ｂの受熱面８に熱的に接続した状態に維持することができる。
　よって、発熱部品Ｐと放熱部材１との間の熱接続の信頼性が向上し、発熱部品Ｐの放熱性を良好に維持することができる。
　さらに、本実施形態では、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐおよび第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐは、夫々放熱性を有する絶縁シート２０ａ，２０ｂで包囲された状態で固定金具３と放熱部材１の受熱面８との間に介在されている。このため、放熱部材１に対する発熱部品Ｐの絶縁性を確保しつつ、発熱部品Ｐの放熱性能を高めることができ、信頼性が向上する。
　図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、前記実施形態に対する比較例を開示している。比較例は、発熱部品Ｐに対する固定金具３の向きに関する事項が実施形態と相違しており、放熱装置Ａの基本的な構成は、前記実施形態と同様である。そのため、比較例の各構成要素には、前記実施形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
　図４Ａに示すように、比較例では、例えば五個の発熱部品Ｐが放熱部材１の受熱面８の上に互いに間隔を存して一列に配列されている。全ての発熱部品Ｐは、接続端子ｄを有する第１の側面Ｐ３を同一の方向に向けた姿勢でサブヒートシンク１ｂの受熱面８の上に載置されている。
　それとともに、全ての発熱部品Ｐは、受熱面８の幅方向に沿う中央を通って受熱面８の長手方向に延びる基準線Ｏ１に対しやや左寄りにずれている。第１の側面Ｐ３から突出された接続端子ｄは、サブヒートシンク１ｂの側縁から放熱部材１の側方に張り出した位置で放熱部材１の上方に導かれるとともに、プリント配線基板４に半田付けされている。
　全ての発熱部品Ｐは、個々に固定金具３を介して受熱面８に固定されている。発熱部品Ｐを固定金具３で受熱面８の上に押え込んだ状態では、全ての固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に接している。発熱部品Ｐの接続端子ｄの側の端部は、固定金具３の第３の片部１４ｃの先端から第２の片部１４ｂの反対側に向けて突出されている。このため、全ての固定金具３は、第３の片部１４ｃの向きに沿うように第２の片部１４ｂから遠ざかる方向に開放された形状を有している。
　比較例においては、例えば特許文献１に開示されているように、複数の発熱部品Ｐを共通した一つの固定金具で受熱面８に固定するようにしてもよい。
　比較例によると、放熱部材１およびプリント配線基板４は、互いに独立した構造物であるため、例えば放熱装置Ａの組み立て時あるいは運搬時に、放熱部材１およびプリント配線基板４が相対的に移動することがあり得る。
　具体的に述べると、発熱部品Ｐを受熱面８に押し付ける固定金具３の押圧力が弱い状態において、放熱部材１に対して図４Ｂに実線の矢印で示す方向に過大な外力が加わることがある。この場合は、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４に突き当たるので、全ての発熱部品Ｐに対する固定金具３の変位が制限される。
　これに対し、プリント配線基板４に図４Ｂに実線の矢印で示す方向に過大な外力が加わった場合、プリント配線基板４は全ての発熱部品Ｐの接続端子ｄに接続されているので、発熱部品Ｐがプリント配線基板４に追従して同方向に変位しようとする。すると、固定金具３は、発熱部品Ｐが変位する方向に開放されているので、発熱部品Ｐが固定金具３から抜け出てしまうのを否めない。
　さらに、プリント配線基板４に対し図４Ｂおよび図４Ｃに鎖線の矢印で示す方向に過大な外力が加わった場合、発熱部品Ｐがプリント配線基板４に追従して同方向に変位しようとする。すると、発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４が固定金具３の第２の片部１４ｂに突き当たり、発熱部品Ｐの変位が制限される。このため、発熱部品Ｐが固定金具３から離脱することはない。
　しかしながら、放熱部材１に対し図４Ｂおよび図４Ｃに鎖線の矢印で示す方向に過大な外力が加わった場合は、固定金具３の第２の片部１４ｂが発熱部品Ｐの第２の側面Ｐ４から遠ざかる方向に固定金具３が放熱部材１と一緒に変位する。このため、固定金具３の第３の片部１４ｃの先端が発熱部材Ｐの上面Ｐ１に沿って移動し、そのまま固定金具３が発熱部品Ｐから抜け出てしまう。
　このように複数の発熱部品Ｐを受熱面８に上に個々に押さえ付ける全ての固定金具３が第２の片部１４ｂから遠ざかる方向に開放するような姿勢で受熱面８の上に固定されていると、放熱部材１又はプリント配線基板４に加わる外力の方向によっては、発熱部品Ｐが固定金具３から容易に抜け出てしまい、受熱面８から脱落する。
　これに対し本実施形態では、既に述べたように、第１のグループＧ１の発熱部品Ｐに対応する固定金具３と、第２のグループＧ２の発熱部品Ｐに対応する固定金具３とでは、発熱部品Ｐの配列方向Ｄに対する開放方向が互いに逆向きとなっている。
　このため、プリント配線基板４もしくは放熱部材１に過大な外力が作用したとしても、必ず第１のグループＧ１又は第２のグループＧ２の発熱部品Ｐが固定金具３の第２の片部１４ｂに突き当たる。したがって、固定金具３に対する全ての発熱部品Ｐの抜け出しが規制され、放熱部材１からの発熱部品Ｐの脱落を防止できる。
　前記実施形態では、第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐと第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐとは、放熱部材１に対する向きが１８０°反転しているが、発熱部品Ｐの向きはこれに限定されるものではない。すなわち、放熱部材に対する第１のグループＧ１に属する発熱部品Ｐと第２のグループＧ２に属する発熱部品Ｐとに向きは、相反する方向となる角度の範囲内であれば何等支承はない。
　さらに、発熱部品Ｐを受熱面８に押さえ込む固定具は、板金製の固定金具に特定されるものではない。例えば、エンジニアリングプラスチックのように強固なねじ孔を形成でき、かつ発熱部品Ｐを受熱面８に向けてしっかりと押圧できる金属以外の材料で固定具を形成してもよい。
　以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することを意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々の省略、置換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　Ｐ…発熱部品、１…放熱部材、３…固定具（固定金具）、４…基板（プリント配線基板）、８…受熱面。

Claims (12)

  1. 　基板に電気的に接続されるとともに、前記基板に対し予め決められた方向に並べられた複数の発熱部品と、
    　前記発熱部品が熱的に接続される受熱面を有する放熱部材と、
    　前記放熱部材に取り付けられ、前記発熱部品を前記放熱部材の前記受熱面に押し付ける複数の固定具と、を具備し、
    　前記固定具は、前記発熱部品の配列方向と交差する方向に開放された形状を有するとともに、前記固定具の開放方向が互いに逆向きとなる姿勢で前記放熱部材に取り付けられた放熱装置。
  2. 　前記固定具は、前記放熱部材に固定される第１の片部と、前記第１の片部の一端縁から前記発熱部品の厚さ方向に延出された第２の片部と、前記第２の片部の先端縁から前記発熱部品を間に挟んで前記受熱面と向かい合うように延出され、前記発熱部品に接することで当該発熱部品を前記受熱面に向けて押圧する第３の片部と、を含み、
    　前記固定具の開放方向は、前記第３の片部の向きに沿うように前記第２の片部から遠ざかる方向である請求項１に記載の放熱装置。
  3. 　前記固定具は、ばね性を有し、前記固定具の前記第３の片部が前記発熱部品に弾性的に接する請求項２に記載の放熱装置。
  4. 　前記発熱部品は、前記基板に電気的に接続される接続端子が配置された第１の側面と、前記第１の側面の反対側に位置された第２の側面と、を有し、
    　複数の前記発熱部品は、前記第１の側面が前記発熱部品の配列方向と交差する第１の方向を指向する第１のグループと、前記第１の側面が前記第１のグループの前記発熱部品の前記第１の側面と相反する第２の方向を指向する第２のグループと、に分けられた請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の放熱装置。
  5. 　前記第１のグループの前記発熱部品に対応する前記固定具は、前記第１の方向に開放され、前記第２のグループの前記発熱部品に対応する前記固定具は、前記第２の方向に開放された請求項４に記載の放熱装置。
  6. 　前記固定具の前記第２の片部が前記発熱部品の第２の側面に接する請求項４に記載の放熱装置。
  7. 　前記放熱部材は、放熱フィンを有するメインヒートシンクと、前記メインヒートシンクに重ねられた板状のサブヒートシンクと、を有し、
    　前記固定具は、前記サブヒートシンクを前記メインヒートシンクの側から貫通するとともに前記固定具の前記第１の片部にねじ込まれた締結具を介して前記放熱部材に固定された請求項２に記載の放熱装置。
  8. 　前記メインヒートシンクは、前記サブヒートシンクが重なり合う接合面を有し、当該接合面に前記締結具の頭部が入り込む凹陥部が設けられた請求項７に記載の放熱装置。
  9. 　前記発熱部品を包む放熱性を有する絶縁シートをさらに備え、当該絶縁シートは、前記発熱部品と前記放熱部材との間、および前記発熱部品と前記固定具との間に介在された請求項１に記載の放熱装置。
  10. 　放熱部材の受熱面の上に、基板に電気的に接続される複数の発熱部品を予め決められた方向に沿って配列し、
    　前記発熱部品の配列方向と交差する方向に開放された形状を有する複数の固定具を準備し、当該固定具の開放方向が互いに逆向きとなるような姿勢で前記固定具を前記放熱部材に固定することにより、前記固定具を介して前記発熱部品を前記受熱面に押し付けるようにした放熱装置の組み立て方法。
  11. 　前記発熱部品を放熱性を有する絶縁シートで包んだ後に、前記固定具を介して前記発熱部品を前記放熱部材の前記受熱面の上に固定するようにした請求項１０に記載の放熱装置の組み立て方法。
  12. 　前記発熱部品を予め決められた方向に配列するに際して、複数の前記発熱部品を第１のグループおよび第２のグループに分け、第１のグループでは、前記基板に接続される接続端子を有する前記発熱部品の側面が前記発熱部品の配列方向と交差する第１の方向を指向するような姿勢で前記発熱部品を前記放熱部材の前記受熱面の上に載置し、第２のグループでは、前記基板に接続される接続端子を有する前記発熱部品の側面が前記第１のグループの前記発熱部品の前記側面と相反する第２の方向を指向するような姿勢で前記発熱部品を前記放熱部材の前記受熱面の上に載置するようにした請求項１０に記載の放熱装置の組み立て方法。
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