JP5289344B2 - 発熱性部品の取付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を含む光学部品や大型ＩＣなどの発熱性部品と、放熱部材とを、母材に取り付ける取付け装置に関する。

電子機器に発熱性部品を取り付ける際には、発熱性部品から発せられる熱を大気中に放出するための放熱部材を設けることが要求される。放熱部材は、熱伝導率の高い金属材料で形成され、発熱性部品に密着するように取り付けられることが望ましい。

発熱性部品は、発光素子を含む光学部品や、電源回路に使用される大型ＩＣなどである。以下の特許文献１と特許文献２に記載されている光ピックアップ装置は、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクの記録面にレーザ光を照射する発光素子と、前記記録面から反射された反射光を受光する受光素子の双方が同じパッケージに収納された光学ユニットが設けられている。光学ユニットは、発光素子の発熱によって受光素子が高熱になり、受光素子による光検出精度および受光素子の寿命に影響を与えるおそれがあるために、前記放熱部材を設けることがさらに必要となる。

特許文献１に記載の光ピックアップ装置は、光ディスクの記録面に沿って移動する移動ベースに、光学ユニットと、アルミニウムなどで形成された放熱体が取り付けられている。放熱体は、断面がコの字形状の押さえばねで保持され、押さえばねが移動ベースに固定されると、押さえばねの弾性力によって、放熱体が、光学ユニットの背部に押し付けられる。

特許文献２に記載された光ピックアップ装置は、発光素子と受光素子とを備えた光学ユニットが、移動ベースに取り付けられる。アルミニウムなどで形成された放熱部材は金属板で形成されたホルダで上下から保持される。ホルダが移動ベースに取り付けられると、ホルダに一体に形成された板ばねによって、放熱部材が光学ユニットの背部に押し付けられる。

特開２００８−２４３３２４号公報 特開２００５−１３５４９９号公報

特許文献１に記載された光ピックアップ装置は、押さえばねで放熱体が上下から保持される構造である。押さえばねの一部が放熱体の上下に位置するために、押さえばねと放熱体との組立体の高さ寸法が大きくなり、光ピックアップ装置の薄型化を阻害することになる。前記高さ寸法を小さくするためには、放熱体の上下の高さ寸法を移動ベースの高さ寸法よりも低くすることが必要になり、その結果、放熱体の放熱面積を広く確保することが難しくなる。

特許文献１に記載されたものは、押さえばねと放熱体とが一体に組み合わされているが、放熱体と光学ユニットとが互いに独立しているため、放熱体と光学ユニットとの位置ずれが生じやすく、光学ユニットと放熱体との間の熱伝導の効率が低下するおそれがある。

さらに、光学ユニットの背部に位置する放熱体が、押さえばねで覆われているために、光学ユニットの取付け位置を調整するのが難しく、特に光学ユニットを回転方向に位置調整する作業が難しくなる。

上記課題は、特許文献２に記載された光ピックアップ装置においても同じである。
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、放熱部材とホルダとを互いに分離しない状態で母材に取り付けることができ、しかも高さ寸法を小さくできる発熱性部品の取付け装置を提供することを目的としている。

また本発明は、放熱部材と発熱性部品の取付け位置の調整を一緒に行うことが可能な発熱性部品の取付け装置を提供することを目的としている。

本発明は、前部が母材に向けられて前記母材に取り付けられる発熱性部品と、前記発熱性部品の熱を伝達する放熱部材と、前記発熱性部品と前記放熱部材を前記母材に取り付けるホルダとを有しており、
前記放熱部材は、前記発熱性部品の後部に当接する当接部と、前記当接部から後方へ距離を空けて対向する対向部とを有し、前記ホルダは、前記母材に固定される固定部と、前記放熱部材の前記当接部と前記対向部との間に位置する支持部と、前記支持部から一体に延び出て前記当接部を前方へ弾圧する弾性押圧部とを有しており、
前記ホルダが母材から外れているときは、前記弾性押圧部が前記当接部を弾圧し、その反力で前記支持部が前記対向部に押圧されて、前記放熱部材が前記ホルダから脱落するのを防止でき、前記ホルダの前記固定部が前記母材に固定されると、前記弾性押圧部によって前記当接部と前記発熱性部品が前記母材に押し付けられることを特徴とするものである。

本発明の取付け装置は、ホルダが母材から外れているときは、ホルダと放熱部材が互いに分離しにくい状態に組み合わされており、ホルダを母材に固定すると、ホルダに設けられた弾性押圧部によって放熱部材が発熱性部品に押し付けられ、発熱性部品からの熱が放熱部材に伝達される。

ホルダに設けられた支持部と弾性押圧部が、放熱部材の当接部と対向部との間に配置され、ホルダが放熱部材の上下にはみ出ることがないので、放熱部材を母材の高さ寸法内で十分に大きくしても、放熱部材が母材の上下からはみ出ることがなく、全体を薄型に構成しやすくなる。また、放熱部材の放熱面積も十分に広く確保できる。

本発明は、前記ホルダの前記固定部が前記母材に固定されると、前記支持部が前記放熱部材の前記対向部から前方へ離れて、前記弾性押圧部の変形量が大きくなり、前記当接部と前記発熱性部品の前記母材への押し付け力が増大するものが好ましい。

この場合に、前記ホルダの前記固定部には、前記当接部と前記対向部とが対向する方向である前後方向に貫通する取付け穴が形成されており、取付けねじが前記取付け穴に挿通されて前記母材に螺着されるときに、前記支持部が前記対向部から前方へ離れる構造が好ましい。

上記構造では、ホルダの固定部を取付けねじで母材に取り付ける際に、支持部が放熱部材の対向部から離れて、弾性変形部の変形量が大きくなる。

本発明は、前記放熱部材の前記当接部と、前記ホルダの前記弾性押圧部との当接部は、一方に凸部が他方に凹部が形成されて、凹凸嵌合により位置ずれが規制されているものが好ましい。

上記構造では、ホルダが母材から外されているときに、ホルダと放熱部材とが互いに位置決めされている。よって、そのままホルダを母材に固定すれば、放熱部材がホルダに対して位置ずれすることなく取り付けることが可能である。

また、前記発熱性部品は、前記当接部と前記弾性押圧部との凹凸嵌合部を支点として回転方向の位置調整が可能である。

上記構造により、発熱性部材を回転方向へ位置調整しやすくなる。
本発明は、前記放熱部材の前記当接部が、前記発熱性部品を保持する保持部を有しており、前記発熱性部品が前記当接部に保持される構造が好ましい。

この場合に、前記放熱部材と前記発熱性部品とが一緒に前記凹凸嵌合部を支点として回転方向の位置調整が可能である。

放熱部材で発熱性部品を保持することで、放熱部材と発熱性部品の位置ずれを防止でき、放熱部材と発熱性部品との当接面積を十分に確保して、熱の伝導率を高くすることが可能である。また、放熱部材と発熱性部品を一緒に回転させて位置調整することも可能になる。

本発明は、例えば、前記母材が光ピックアップ装置の移動ベースであり、前記発熱性部品が発光素子を有しており、光が前記母材に対して前方に向けて発せられる。

また、本発明は、発熱性部品が、光通信用の発光素子を搭載した光学部品であってもよいし、または発熱量の大きい大型のＩＣなどであってもよい。

本発明の発熱性部品の取付け装置は、ホルダが母材から外されているときに、ホルダと放熱部材が分離しないように組み合わされており、そのまま２つの部材を母材に取り付けることができる。

ホルダの支持部と弾性押圧部が、放熱部材の当接部と対向部との間に入り込んでいるため、ホルダよりも放熱部材の高さ寸法を大きくすることが可能であり、放熱部材の放熱面積を大きく確保できるとともに、ホルダが上下に大きく突出しないために機器全体の薄型化も実現しやすい。

本発明の発熱性部品の取付け装置を備えた光ピックアップ装置の分解斜視図、 発熱性部品と放熱部材およびホルダを示す分解斜視図、 発熱性部品と放熱部材およびホルダが母材である移動ベースに取り付けられた状態を一部断面を含んで示す部分平面図、 ホルダが外された状態でのホルダと放熱部材の組み合わせ状態を示す底面図、

図１に示す光ピックアップ装置１は、合成樹脂材料またはアルミニウム合金などで成型された移動ベース２が母材として設けられている。移動ベース２は、Ｘ１−Ｘ２方向が光ディスクの記録面に沿って移動する移動方向である。Ｙ１方向が発熱性部品としての光学ユニット１０の取付け方向である前方向で、Ｙ２方向が後方向である。Ｚ１方向が上方向、Ｚ２方向が下方向である。

移動ベース２は、前方（Ｙ１方向）に基準軸受穴２ａが設けられ、後方（Ｙ２方向）に案内凹部２ｂが形成されている。光ディスク装置の機構ベースには、互いに平行に設けられた一対のガイド軸が設けられている。基準軸受穴２ａが一方のガイド軸に挿通され、案内凹部２ｂが他方のガイド軸に摺動自在に嵌合することで、移動ベース２が、ガイド軸に沿ってＸ１−Ｘ２方向へ自動自在である。

前記機構ベースには、スピンドルモータとこのスピンドルモータで回転駆動されるターンテーブルとから成る回転駆動手段が設けられており、ＣＤやＤＶＤあるいはブルーレイディスク（登録商標）などの再生専用あるいは記録専用または記録・再生が可能な光ディスクの中心穴が前記ターンテーブルにクランプされる。また、前記機構ベースにはスレッド機構が設けられており、このスレッド機構によって、前記移動ベース２がＸ１−Ｘ２方向へ移動させられる。

前記移動ベース２には、可動部３が設けられ、可動部３の上面に対物レンズ３ａが保持されている。可動部３は板ばねや線ばねなどの弾性支持部材によって、移動ベース２上で、フォーカシング方向（Ｚ１−Ｚ２方向）ならびにトラッキング方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ微動自在に支持されている。可動部３には、Ｙ１側の面およびＹ２側の面にトラッキングコイル４が取り付けられ、また可動部３の周囲にフォーカシングコイル（図示省略）が巻きつけられている。移動ベース２には一対のマグネット５，５が固定されており、それぞれのマグネット５がトラッキングコイル４およびフォーカシングコイルに対向している。

前記トラッキングコイル４に通電されると、可動部３がトラッキング方向（Ｘ１−Ｘ２）方向へ補正駆動され、フォーカシングコイルに通電されると、可動部３がフォーカシング方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へ補正駆動される。

移動ベース２のＹ２側の端面２ｃには、光学ユニット１０が装着される装着穴６が開口しており、装着穴６の奥には光通路７が形成されている。光学ユニット１０は発光素子と受光素子を有している。発光素子から発せられた光は、光通路７に与えられ、光通路７の内部に設けられた反射面によって上向きに反射されて、対物レンズ３ａに与えられる。光ディスクの記録面から反射された反射光は、対物レンズ３ａおよび反射面を経て光通路７に戻り、光学ユニット１０内の受光素子で受光される。

移動ベース２には、端面２ｃよりもＹ２側に位置する固定面２ｄが形成され、この固定面２ｄに雌ねじ穴２ｅが形成されている。移動ベース２の上面には、補助固定面２ｆが形成され、雌ねじ穴２ｇが形成されている。補助固定面２ｆのＹ１側とＹ２側には、一段低い位置に３箇所の支持面２ｈが形成され、Ｘ１側には一段低い支持面２ｉが１箇所形成されている。

光学ユニット１０は、ホログラムユニットと称されるものである。図２に示すように、光学ユニット１０は、基板１１を有している。基板１１の前部１１ａには光学ケース１２が設けられ、光学ケース１２の前方にホログラム１３が設けられている。光学ケース１２の内部には、発光素子である発光ダイオードと、光ディスクの記録信号およびフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を受光する受光素子であるホトダイオード、およびビームスプリッタなどが収納されている。基板１１の両側部には、発光素子や受光素子に導通する端子群１４が突出して設けられている。

光学ユニット１０の基板１１の前部１１ａには、光学ケース１２の両側に位置する位置決め突部１５，１５が設けられ、位置決め突部１５，１５の外周面が位置決め曲面１５ａ，１５ａとなっている。位置決め曲面１５ａ，１５ａは、光学ケース１２の発光および受光の光軸を中心とする円筒面の一部である。

図１に示すように、装着穴６の内面は、位置決め曲面１５ａ，１５ａとほぼ同じ曲率の円筒面の一部を構成している。光学ユニット１０の光学ケース１２と位置決め突部１５，１５が、装着穴６の内部に挿入されると、位置決め曲面１５ａ，１５ａが装着穴６の内面に嵌合し、光学ユニット１０がＸ１−Ｘ２方向およびＺ１−Ｚ２方向へ動かないように位置決めされる。また、基板１１の前部１１ａが、移動ベース２の端面２ｃに当接することで、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に位置決めされる。光学ユニット１０をＹ１−Ｙ２方向に延びる軸（ほぼ光軸と一致する軸）を中心に回転させると、位置決め曲面１５ａ，１５ａが装着穴６の内周面と摺動して、光軸を中心とする光学ユニット１０の回転方向の取付け姿勢を調整することが可能である。

図２に示すように、発熱性部品である前記光学ユニット１０を母材である移動ベース２に取り付けるための取付け装置は、前記光学ユニット１０と、放熱部材２０およびホルダ３０とで構成されている。

放熱部材２０は、アルミニウム板や鋼板などの金属板で折り曲げ形成されている。ホルダ３０はステンレス鋼板などのばね性の金属板で折り曲げ形成されている。放熱部材２０とホルダ３０は同じ金属材料で形成されてもよいが、放熱部材２０がホルダ３０よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されることが好ましい。

放熱部材２０は、金属板がコの字状に曲げられて、Ｙ１側に当接部２１が、Ｙ２側に対向部２２が、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に間隔を空けて設けられ、上側に連結部２３が設けられている。当接部２１の前方（Ｙ１方向）に向く面が当接面２１ａであり、当接面２１ａが光学ユニット１０の基板１１の放熱面である後部１１ｂに当接する。

図２に示すように、放熱部材２０の当接部２１の下端には前方（Ｙ１方向）に向けて折り曲げられた保持爪２１ｂが一体に形成され、連結部２３には、当接部２１の当接面２１ａより前方（Ｙ１方向）に突出する一対の保持爪２３ａ，２３ａが形成されている。当接部２１の当接面２１ａが、光学ユニット１０の基板１１の後部１１ｂに当接した状態で、保持爪２１ｂと保持爪２３ａ，２３ａとで、基板１１が上下からほぼ隙間のない状態で保持され、光学ユニット１０と放熱部材２０とが上下に互いに動くことなく位置決めされる。

図２と図３に示すように、放熱部材２０の当接部２１には、後面２１ｃから後方に向けて突出する***部２１ｄが形成されており、後面２１ｃには、***部２１ｄで囲まれた凹部２１ｅが形成されている。

図１に示すように、ホルダ３０には、Ｘ−Ｚ平面と平行に形成された固定部３１が設けられ、固定部３１に取付け穴３１ａが形成されている。ホルダ３０には、Ｘ−Ｙ平面に平行な延長部３２が前記固定部３１から直角に折り曲げられている。延長部３２には、下向きに折り曲げられた３つの支持脚部３３と１つの支持脚部３４が設けられている。ホルダ３０のＸ２側の端部には、延長部３２よりも一段低い位置に補助固定部３５が設けられており、補助固定部３５に補助固定穴３５ａが開口している。補助固定穴３５ａはＹ１−Ｙ２方向に長い長穴である。

ホルダ３０には、固定部３１よりもＹ２側に位置する支持部３６が一体に設けられており、支持部３６に長穴３７が開口している。また、長穴３７のＸ２側の縁部からＹ１方向へ延びる弾性腕が弾性押圧部３８として一体に形成されている。弾性押圧部３８はＹ１−Ｙ２方向へ撓むことで弾性変形可能である。図３に示すように、弾性押圧部３８の先部には、前方（Ｙ１方向）に***する凸部３８ａが形成されている。

前記取付け装置により、光学ユニット１０および放熱部材２０を移動ベース２に取り付ける取付け方法を説明する。

図４は、ホルダ３０が移動ベース２に取り付けられる前の状態を示すものであり、ホルダ３０を下側から見た状態を示している。ホルダ３０の支持部３６と弾性押圧部３８が、放熱部材２０の当接部２１と対向部２２との間に入り込んでいる。弾性押圧部３８の先部の凸部３８ａを、放熱部材２０の当接部２１の後面２１ｃに形成された凹部２１ｅに嵌合させると、弾性押圧部３８が、放熱部材２０の当接部２１をＹ１方向へ弾圧し、その反力によって、ホルダ３０の支持部３６が、放熱部材２０の対向部２２をＹ２方向へ押圧する。よって、ホルダ３０が移動ベース２から外れているときは、放熱部材２０とホルダ３０とが、弾性力で嵌合し、容易に分離しないようになっている。また、弾性押圧部３８の先部の凸部３８ａと当接部２１の凹部２１ｅとが嵌合することで、弾性押圧部３８の先部が、当接部２１の中心部に位置合わせされた状態で、放熱部材２０とホルダ３が互いに分離しないように連結される。

図３に示すように、光学ユニット１０の位置決め突部１５，１５を移動ベース２の装着穴６内に挿入した後に、ホルダ３０の固定部３１を、移動ベース２の固定面２ｄに設置する。このとき、ホルダ３０の３つの支持脚部３３の下面を、移動ベース２の３箇所の支持面２ｈに設置し、支持脚部３４の下面を支持面２ｉに設置する。そして、ホルダ３０の取付け穴３１ａに取付けねじ４１を挿入し、移動ベース２の雌ねじ穴２ｅに螺着して締め付けると、図３に示すように、ホルダ３０の固定部３１が、移動ベース２の固定面２ｄに密着する。その前後に、取付けねじ４２を、ホルダ３０の補助固定部３５の補助固定穴３５ａに挿入し、移動ベース２に形成された雌ねじ穴２ｇに螺着する。これにより、ホルダ３０が移動ベース２に完全に固定される。

図３に示すように、移動ベース２に固定されたホルダ３０が、固定部３１が移動ベース２の固定面２ｄに密着するため、固定部３１から一体に延びる支持部３６が、移動ベース２の端面２ｃとほぼ平行になり、支持部３６が、放熱部材２０の対向部２２から前方に離れる。その結果、弾性押圧部３８の撓み量が増大し、弾性押圧部３８が当接部２１を前方へ押圧する力が増大し、当接部２１の当接面２１ａが光学ユニット１０の基板１１の後部１１ｂに強く押し付けられる。そして光学ユニット１０の基板１１の前面１１ａが、移動ベース２の端面２ｃに強く押し付けられる。放熱部材２０の当接部２１が光学ユニット１０に強く押し付けられることにより、光学ユニット１０から発せられる熱が放熱部材２０に伝達されやすくなる。

ホルダ３０の固定部３１の取付け穴３１ａが、弾性押圧部３８の撓み方向と同じ方向である前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に貫通しており、取付けねじ４１が前方（Ｙ１方向）に向けて挿入されて、雌ねじ穴２ｅに螺着される。このねじ締め作業によって、固定部３１を固定面２ｄに密着させることができ、これと同時に弾性押圧部３８を撓ませることができる。このとき、放熱部材２０とホルダ３０が、凹部２１ｅと凸部３８ａとで凹凸嵌合されているために、ホルダ３０が放熱部材２０と位置ずれすることなく移動ベース２に取付けられる。

図３に示すように、ホルダ３０が移動ベースに固定された状態で、光学ユニット１０を回転させ、または放熱部材２０を回転させると、放熱部材２０と保持爪２１ｂおよび２１ｂ，２１ｂで保持されている光学ユニット１０とが一体となって回転する。このとき、光学ユニット１０の位置決め突部１５，１５の位置決め曲面１５ａ，１５ａが、移動ベース２の保持穴６の内周面を摺動し、光学ユニット１０は、その光軸をほぼ中心として回転姿勢を変化させることができる。

光学ユニット１０は放熱部材２０に保持されており、放熱部材２０とホルダ３０とが、凹部２１ｅと凸部３８ａにおいてのみ弾圧され、この弾圧部が前記光軸とほぼ同一線上に位置しているため、光学ユニット１０と放熱部材２０を比較的容易に回転させることができる。

回転調整後は、弾性押圧部３８の強い弾性力により、放熱部材２０と光学ユニット１０が、動くことなく固定される。また、この回転調整後に、光学ユニット１０と移動ベース２とを接着剤で固定してもよい。

なお、本発明は弾性押圧部３８の先部に凹部が形成され、放熱部材２０に前記凹部と嵌合する凸部が形成されていてもよい。

１ 光ピックアップ装置
２ 移動ベース
２ｃ 端面
２ｄ 固定面
２ｅ 雌ねじ穴
２ｆ 補助固定面
２ｇ 雌ねじ穴
３ 可動部
３ａ 対物レンズ
６ 装着穴
１０ 光学ユニット
１１ 基板
１２ 光学ケース
１３ ホログラム
１５ 位置決め突部
２０ 放熱部材
２１ 当接部
２１ｂ，２３ａ 保持爪
２１ｅ 凹部
２２ 対向部
３０ ホルダ
３１ 固定部
３１ａ 取付け穴
３６ 支持部
３８ 弾性押圧部
３８ａ 凸部

Claims (8)

1. 前部が母材に向けられて前記母材に取り付けられる発熱性部品と、前記発熱性部品の熱を伝達する放熱部材と、前記発熱性部品と前記放熱部材を前記母材に取り付けるホルダとを有しており、
   前記放熱部材は、前記発熱性部品の後部に当接する当接部と、前記当接部から後方へ距離を空けて対向する対向部とを有し、前記ホルダは、前記母材に固定される固定部と、前記放熱部材の前記当接部と前記対向部との間に位置する支持部と、前記支持部から一体に延び出て前記当接部を前方へ弾圧する弾性押圧部とを有しており、
   前記ホルダが母材から外れているときは、前記弾性押圧部が前記当接部を弾圧し、その反力で前記支持部が前記対向部に押圧されて、前記放熱部材が前記ホルダから脱落するのを防止でき、前記ホルダの前記固定部が前記母材に固定されると、前記弾性押圧部によって前記当接部と前記発熱性部品が前記母材に押し付けられることを特徴とする取付け装置。
2. 前記ホルダの前記固定部が前記母材に固定されると、前記支持部が前記放熱部材の前記対向部から前方へ離れて、前記弾性押圧部の変形量が大きくなり、前記当接部と前記発熱性部品の前記母材への押し付け力が増大する請求項１記載の取付け装置。
3. 前記ホルダの前記固定部には、前記当接部と前記対向部とが対向する方向である前後方向に貫通する取付け穴が形成されており、取付けねじが前記取付け穴に挿通されて前記母材に螺着されるときに、前記支持部が前記対向部から前方へ離れる請求項２記載の取付け装置。
4. 前記放熱部材の前記当接部と、前記ホルダの前記弾性押圧部との当接部は、一方に凸部が他方に凹部が形成されて、凹凸嵌合により位置ずれが規制されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の取付け装置。
5. 前記発熱性部品は、前記当接部と前記弾性押圧部との凹凸嵌合部を支点として回転方向の位置調整が可能である請求項４記載の取付け装置。
6. 前記放熱部材の前記当接部が、前記発熱性部品を保持する保持部を有しており、前記発熱性部品が前記当接部に保持される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の取付け装置。
7. 前記放熱部材の前記当接部が、前記発熱性部品を保持する保持部を有しており、前記発熱性部品が前記当接部に保持されて、前記放熱部材と前記発熱性部品とが一緒に前記凹凸嵌合部を支点として回転方向の位置調整が可能である請求項５記載の取付け装置。
8. 前記母材が光ピックアップ装置の移動ベースであり、前記発熱性部品が発光素子を有しており、光が前記母材に対して前方に向けて発せられる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の取付け装置。

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