JP2010080587A - ヒートシンクの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワーデバイスを実装したプリント基板にヒートシンクを位置ずれなく容易に取付できるようにしたヒートシンクの取付構造を提供する。
【解決手段】 ＳＭＤ(Surface Mount Device)１やチップ部品１’からなるパワーデバイスが実装されたプリント基板２と、同プリント基板２に取り付けられるヒートシンク３と、同ヒートシンク３に突設された複数のポスト４と、同ポスト４に設けられた取付部５と、同取付部５に取り付けられた弾性部材６とからなり、前記プリント基板２は、前記ポスト４にて前記ヒートシンク２に位置決めされるとともに、前記弾性部材６にて前記ヒートシンク３に押圧固定してなる構成にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヒートシンクの取付構造に係わり、より詳細には、パワーデバイスを実装したプリント基板にヒートシンクを位置ずれなく容易に取付できるようにした構成に関する。

従来のヒートシンクの取付構造として、プリント基板のヒートシンク取付用穴位置に依存しないでヒートシンクを取付可能にしたものがある。

具体的には、図４に示すように、ヒートシンク本体ａと取付部ｂとに分離され、更に取付部ｂは、ヒートシンク本体ａの溝部ｃに移動可能に係止する係止部材ｄと、係止部材ｄと移動可能に係合する固定部材ｅとで構成され、係止部材ｄと固定部材ｅの位置を調整して、プリント基板側の取付位置の穴に固定部材ｅのばね付クリップｆを押し付けてヒートシンク本体ａを取り付けるように構成されている（例えば、特開２００７−３１７７２３号公報参照）。

このものにおいては、プリント基板に対しヒートシンク本体ａを位置決めするのではなく、プリント基板の穴に、移動可能な固定部材ｅのばね付クリップｆを押し付ける構成になっており、しかも、係止部材ｄおよび固定部材ｅが移動可能とされているためプリント基板とヒートシンク本体ａとに位置ずれが生じることになる。

また、プリント基板の穴に対し、係止部材ｄおよび固定部材ｅを移動させながらばね付クリップｆを位置合わせする必要があるため、こうしたプリント基板にヒートシンクの位置合わせをしたのちに取り付けるという作業が容易に行えなかった。
特開２００７−３１７７２３号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、パワーデバイスを実装したプリント基板にヒートシンクを位置ずれなく容易に取付できるようにしたヒートシンクの取付構造を提供することにある。

上述した目的を達成できるように構成するため、本発明は以下に示す特徴を備えている。

パワーデバイスが実装されたプリント基板と、ヒートシンクと、同ヒートシンクに突設された複数のポストと、同ポストに設けられた取付部と、同取付部に取り付けられた弾性部材とからなり、
前記プリント基板は、前記ポストにて前記ヒートシンクに位置決めされるとともに、前記弾性部材にて前記ヒートシンクに押圧固定してなることを特徴としている。

また、前記プリント基板の各コーナには切欠部が設けられ、同切欠部に対応した位置に前記ポストが突設されてなることを特徴としている。

また、前記取付部が、前記ポストの上部に設けられ、前記弾性部材をねじ締め固定するねじ孔からなることを特徴としている。

また、前記弾性部材の先端部に係止部が突設される一方、前記プリント基板に、前記係止部を係止する係止孔が設けられてなることを特徴としている。

本発明によれば、パワーデバイスを実装したプリント基板にヒートシンクを位置ずれなく容易に取付できるようにしたヒートシンクの取付構造を提供できる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明によるヒートシンク取付構造の分解斜視図であり、図２は本発明によるヒートシンク取付構造の説明図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は要部断面図、（Ｃ）は図２（Ａ）に示すＢ矢視図であり、図３は本発明によるヒートシンク取付構造の他の実施例を示す要部説明図で、（Ａ）は他の実施例の第一例を示す断面図、（Ａ）’は他の実施例の第二例を示す断面図、（Ｂ）は他の実施例の第三例を示す断面図である。

本発明によるヒートシンクの取付構造は以下に詳述するようになっている。

すなわち、図１と図２（Ａ）とに示すように、ＳＭＤ(Surface Mount Device)１や、銅材からなるヒートスプレッダ１’ａ上に設置されたチップ部品１’等からなるパワーデバイスが、熱伝動性の高いセラミック製のプリント基板２上に実装されている。

そして、パワーデバイスはその電力に応じて熱を発生し、その放熱性が充分でないと熱破壊に到ることがある。また、モータ駆動回路はパワーデバイスを複数個使用したＨブリッジ回路を使用しており、個々のパワーデバイスの放熱構造を良好にして効率よく放熱させる必要がある。

そのため、パワーデバイス実装済のプリント基板２で発生する熱を空気中に放熱できるようにヒートシンク３が用いられており、また、ヒートシンク３にはプリント基板２に接合する接合面３ｂに放熱グリス３ａが塗布されることで、プリント基板２で発生した熱を更に効果的に放熱できるようになっている。

また、ヒートシンク３は、図１に示すように、接合面３ｂと、接合面３ｂの側部から下方に向けた段部３ｄと、段部３ｃの下端から水平に延びる下部水平面３ｄとを有した構成で、図１に示すＡ矢視図で凸形状に形成されている。

プリント基板２の側部には、ヒートシンク３の段部３ｃに対応する位置にリードフレーム９が立設されており、このリードフレーム９は、その基端部９ａがヒートシンク３の段部３ｃに接触しないようにプリント基板２を複数のポスト４で位置決めすることで、電気的に短絡しないように構成されている。

セラミック製のプリント基板２上には、ＳＭＤ(Surface Mount Device)１や、ヒートスプレッダ１’ａ上に設置されたチップ部品１’が搭載されるとともに、プリント基板２の各コーナには切欠部２ａが夫々設けられている。

一方、ヒートシンク３の接合面３ｂには、プリント基板２の各コーナに設けた切欠部２ａに対応する位置にポスト４が立設されており、このポスト４には、プリント基板２をヒートシンク３に押圧固定する弾性部材６を取り付けるための取付部が設けられている。

なお、上述した切欠部２ａに代えて、図示はしないが、ポスト４に切欠部を設けるように構成してもよく、その場合には、ポスト４に設けられた切欠部によってプリント基板２の各コーナを位置決めできるようになる。

ここで、プリント基板２にヒートシンク３を容易に、且つ正確に取り付けるヒートシンクの取付構造の一実施例について、図１と、図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）とに基づいて詳細に説明する。

弾性部材６は板ばねからなる部材であって、図１および図２（Ｂ）に示すように、弾性部材６の平坦な基端部６ｂには固定ねじ１０を通すための通し孔６ａが設けられ、基端部６ｂから先端部６ｃにかけては逆Ｕ字状に湾曲形成され、先端部６ｃは略平坦に形成されて、弾性を有してプリント基板２を押圧固定できる形状になっている。

弾性部材６の基端部６ｂが、通し孔６ａを通した固定ねじ１０をねじ孔７からなる取付部に螺着して取り付けられることにより、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、板ばねからなる弾性部材６の先端部６ｃで、プリント基板２はヒートシンク３に押圧固定されている。

弾性部材６の先端部６ｃは、ポスト４の周縁部、あるいはセラミック製のプリント基板２の周縁部を押圧しないで、プリント基板２の周縁部の少許内側をヒートシンク３に向けて押圧する構成になっている。

セラミック製のプリント基板２は、熱伝動性が高い反面硬くて割れやすいことから、弾性部材６の基端部６ｂが、ねじ孔７からなる取付部に取り付けられた際、基端部６ｂから逆Ｕ字状に形成されることで弾性を有している先端部６ｃが、ポスト４の周縁部、あるいはセラミック製のプリント基板２の周縁部を押圧しないで、プリント基板２の周縁部の少許内側をヒートシンク３に向けて押圧する構成になっている。

これにより、例えば、セラミック製のプリント基板２と、ヒートシンク３のポスト４との間に高さ方向の段差があって、プリント基板２がポスト４の上方に突出していたとしても、板ばねからなる弾性部材６は、逆Ｕ字状に折曲形成したことでプリント基板２とヒートシンク３との境界を避けているため、先端部６ｃでプリント基板２のとくに周縁部が擦られるということがなくなるので、大きい外力が作用して該箇所が欠けてしまうといった損傷の恐れがなくなる。

その際、プリント基板２の切欠部２ａと、切欠部２ａに対応する位置に設けられたポスト４との間には、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すような隙間ａが設けられていることから、プリント基板２にヒートシンク３の接合面３ｂを接合する際、切欠部２ａがポスト４に接触した状態でポスト４間に挟まれることがないので、プリント基板２を変形させたり損傷させてしまうことがない。

また、切欠部２ａの動きはポスト４間で規制されることになって、ヒートシンク３はプリント基板２に対し適正に位置決めできるようにするため、次のように構成されている。

プリント基板２の側部のリードフレーム９は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、その基端部９ａとプリント基板２に接合したヒートシンク３の接合面３ｂの周縁部（＝段部３ｃの上端位置）との隙間ｂと、プリント基板２の切欠部２ａおよびポスト４間の隙間ａとの関係が、「隙間ａ＜隙間ｂ」となる位置に立設されている。

これにより、プリント基板２の切欠部２ａがポスト４に接触する位置まで移動したとしても、この移動範囲となる隙間ａに較べて、基端部９ａとヒートシンク３の接合面３ｂの周縁部（＝段部３ｃの上端位置）との隙間ｂが大きいため、切欠部２ａの動きがポスト４間で規制されたことによる副次的効果として、リードフレーム９の基端部９ａがヒートシンク３に接触してしまう恐れがなくなり、したがって、リードフレーム９の基端部がヒートシンク３に電気的に短絡することがない。

次に、プリント基板２に対するヒートシンクの取付構造の他の実施例について、他の第一例を示す図３（Ａ）と、他の第二例を示す図３（Ａ）’と、他の第三例を示す図３（Ｂ）とに基づいて詳細に説明する。

弾性部材６の基端部６ｂが、他の第一例として図３（Ａ）に示すように、ねじ孔７からなる取付部に取り付けられた際、先端部６ｃが、ポスト４の周縁部、あるいはセラミック製のプリント基板２の周縁部を押圧しないで、プリント基板２の周縁部の少許内側をヒートシンク３に向けて押圧する構成になっている。

これにより、例えば、セラミック製のプリント基板２と、ヒートシンク３のポスト４との間に高さ方向の段差があって、プリント基板２がポスト４の上方に突出していたとしても、上述した一実施例の場合と同様に、板ばねからなる弾性部材６でプリント基板２のとくに周縁部が擦られるということがなくなるので、大きい外力が作用して該箇所が欠けてしまうといった損傷の恐れがなくなる。

また、弾性部材６の基端部６ｂが、ねじ孔７からなる取付部に取り付けられる際、弾性部材６の基端部６ｂに設けられた係止片６ｂ’がポスト４に設けられた係止溝４ａに係止することで、取付部に対して弾性部材６の位置決めができるようにしている。

これにより、取付部をなすねじ孔７に対する基端部６ｂの通し孔６ａの位置合わせがしやすくなるので、固定ねじ１０をねじ孔７に螺着して基端部６ｂをねじ締め固定する作業を容易に、且つ正確に行えるようになるとともに、弾性部材６の姿勢を規制して、プリント基板２の周縁部の少許内側の所定位置を正確に押圧できるようになる。

また、他の第二例として図３（Ａ）’に示すように、弾性部材６の先端部６ｃに突設された係止部６ｄが、プリント基板２の周縁部の少許内側に穿設された係止孔２ｂに係止できるようにして、該箇所（係止孔２ｂの位置）をヒートシンク３に押圧できるように構成してもよく、これによって、プリント基板２は、その周縁部と弾性部材６の先端部６ｃとが係止部６ｄと係止孔２ｂとで位置決めされた状態でヒートシンク３に押圧固定できることになる。

または、他の第三例として図３（Ｂ）に示すように、略Ｕ字状に折曲された弾性部材６の基端部６ｂが、ポスト４の側部に設けられた凹陥状の保持孔８からなる取付部に収容されて保持されることにより、先端部６ｃに突設された係止部６ｄが、プリント基板２の周縁部の少許内側に穿設された係止孔２ｂに係止できるようにして、該箇所（係止孔２ｂの位置）をヒートシンク３に押圧するように構成してもよい。

これにより、弾性部材６の基端部６ｂをねじ締めにより固定する作業を省くことができるとともに、上述した他の第二例と同様に係止部６ｄを係止孔２ｂに係止することで、プリント基板２は、その周縁部が位置決めされた状態でヒートシンク３に押圧固定できることになる。

また、弾性部材６の基端部６ｂが、保持孔８からなる取付部に収容されて保持される際、基端部６ｂに設けられた係止片６ｂ’が、ポスト４に設けられた係止溝４ａに係止することで、保持孔８からなる取付部に対して弾性部材６を位置決めできるようになる。

これにより、弾性部材６の基端部６ｂを保持部８で保持する作業が容易に、且つ正確に行えるようになるとともに、弾性部材６の姿勢を規制して、弾性部材６の係止部６ｄをプリント基板２の係止孔２ｂに位置決めしやすくなり、該箇所（係止孔２ｂの位置）を正確に押圧できるようになる。

更に、弾性部材６によってプリント基板２をヒートシンク３に押圧固定するように構成したことで、プリント基板２をヒートシンク３に固定するのに熱硬化型の接着剤を用いる必要がなくなり、汎用的な放熱グリス３ａを使用することで硬化時間を不要とするといった副次的効果を奏することになる。

本発明によるヒートシンク取付構造の分解斜視図である。 本発明によるヒートシンク取付構造の説明図で、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は要部断面図であり、（Ｃ）は図２（Ａ）に示すＢ矢視図である。 図３は本発明によるヒートシンク取付構造の他の実施例を示す要部説明図で、（Ａ）は他の実施例の第一例を示す断面図であり、（Ａ）’は他の実施例の第二例を示す断面図であり、（Ｂ）は他の実施例の第三例を示す断面図である。 従来例によるヒートシンク取付構造の斜視図である。

１ ＳＭＤ(Surface Mount Device)
１’ チップ部品
１’ａ ヒートスプレッダ
２ プリント基板
２ａ 切欠部
２ｂ 係止孔
３ ヒートシンク
３ａ 放熱グリス
３ｂ 接合面
３ｃ 段部
３ｄ 下部水平面
４ ポスト
４ａ 係止溝
６ 弾性部材
６ａ 通し孔
６ｂ 基端部
６ｂ’ 係止片
６ｃ 先端部
６ｄ 係止部
７ ねじ孔
８ 保持孔
９ リードフレーム
９ａ 基端部
１０ 固定ねじ

Claims (4)

1. パワーデバイスが実装されたプリント基板と、ヒートシンクと、同ヒートシンクに突設された複数のポストと、同ポストに設けられた取付部と、同取付部に取り付けられた弾性部材とからなり、
   前記プリント基板は、前記ポストにて前記ヒートシンクに位置決めされるとともに、前記弾性部材にて前記ヒートシンクに押圧固定してなることを特徴とするヒートシンクの取付構造。
2. 前記プリント基板の各コーナには切欠部が設けられ、同切欠部に対応した位置に前記ポストが突設されてなることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの取付構造。
3. 前記取付部が、前記ポストの上部に設けられ、前記弾性部材をねじ締め固定するねじ孔からなることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの取付構造。
4. 前記弾性部材の先端部に係止部が突設される一方、前記プリント基板に、前記係止部を係止する係止孔が設けられてなることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のヒートシンクの取付構造。

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