JP5692999B2 - ヒートシンク取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板に対するヒートシンクの取付構造に関する。

表面実装タイプの半導体素子にヒートシンクを取り付ける場合には、半導体素子が実装されるプリント配線板とヒートシンクとの間に熱伝導シートを介在させて、熱の伝搬をし易くしている。一般的に、熱伝導シートは、ヒートシンクに貼着されてヒートシンクと一体化され、ヒートシンクがプリント配線板に搭載されると、ヒートシンクとプリント配線板との間に挟み込まれる。

ヒートシンクとプリント配線板との間に熱伝導シートが挟み込まれる際、プリント配線板と熱伝導シートとの間に空気溜まりが残ってしまうことがあるが、目視では確認できないことから、空気溜まりが残ったままヒートシンクの組み付けが完了してしまう虞がある。このため、下記の引用文献１〜４では、空気溜まりを解消する方法が提案されている。

引用文献１では、電子部品とヒートシンクとの間に介在される熱伝導シートに、厚さ方向に気体を通すための通気部を設けている。引用文献２では、組み付け面に窪みが形成された半導体チップ搭載用の基板を中間熱伝導材を介在させて放熱板に組み合わせる際に、中間熱伝導材を未塗布溝を備える形状に塗布することで、窪みが形成する空間内に気泡が残るのを防止している。引用文献３では、ＢＧＡ型半導体装置と基板との間に介装される基板接続放熱シートに複数の溝部を設けることで、半導体装置のＢＧＡ及び基板に基板接続放熱シートが密着する際に、溝部より空気が押し出され、密着面に空気が溜まらないようにしている。引用文献４では、電子部品が搭載された基板を放熱用シートを介して覆う下蓋が、放熱シートに押し付けられる面に凹溝を備えている。

特開２００９−１７６２４号公報

上記従来のヒートシンクの取付構造では、プリント配線板に熱伝導シートを密着させる際に空気溜まりが生じるのは防止できるものの、空気を通すための通気部や溝内の空気の影響で、十分な放熱効率を得られない虞があった。

本発明は斯かる課題に鑑みてなされたもので、上記課題を解決することのできるヒートシンク取付構造を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のヒートシンク取付構造は、配線基板の第１の印刷層上に熱伝導シートを介してヒートシンクを取り付けるヒートシンク取付構造であって、前記第１の印刷層で覆われていない印刷抜き部と、前記印刷層上に形成されて前記印刷抜き部の両側に延びた一対の第２の印刷層とで構成された空気溝を、前記配線基板の前記熱伝導シートの搭載箇所に備え、前記熱伝導シートは、前記ヒートシンクと前記配線基板とで挟み込まれて変形し、前記空気溝に密着していることを特徴とする。

本発明によれば、薄肉の印刷層で空気溝を構成することから、ヒートシンクとプリント配線板とで挟み込まれて変形した熱伝導シートを空気溝に密着させ、熱伝導シートの全面でプリント配線板からの放熱を行い、放熱効率を高めることができる。

本発明の一実施形態の電子機器を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図である。 電子機器が備えるプリント配線板を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である 電子機器を示す断面図であり、（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面を，（ｂ）は（ａ）を部分的に拡大した断面を示している。 空気溝を備えない従来のプリント配線基板にヒートシンクを搭載した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の電子機器１を示す図である。図２は、電子機器１が備えるプリント配線板２を示す図である。なお、以下の説明で用いる上下，前後，左右の各方向は説明に用いる各図に示している。この上下，前後，左右は説明のために記載したもので、実際の配置と異なってよいことはもちろんである。

図１に示すように、電子機器１は、プリント配線板２の上面にヒートシンク４を搭載して構成されている。プリント配線板２の上面には、プリント配線板２上の回路を外部に接続するための出力コネクタ３が取り付けられている。出力コネクタ３は、相手側のコネクタが被着される被着部３１と、被着部３１から延びた接続端子３２とを備えており、プリント配線板２上の配線パターンに接続端子３２が接続されている。

ヒートシンク４は、平板状を呈した本体４１の上面に複数の放熱板４２を備えており、本体４１の下面に貼着された熱伝導シート５（図３（ｂ）参照）を介して本体４１をプリント配線板２に密着させ、本体４１をネジ４３でプリント配線板２にネジ止めされている。

図２に示すように、プリント配線板２の上面のヒートシンク４の搭載位置には、空気溝２０が複数（図２では５つ）形成されている。各空気溝２０は、ヒートシンク４の短手方向（前後方向）に沿って延びており、ヒートシンク４の長手方向（左右方向）に沿って等間隔で配列されている。

図２（ｂ）に示すように、プリント配線板２は、基板２Ａの上面に銅箔部２Ｂを形成し、銅箔部２Ｂを覆うようにして基板２Ａの上面にレジスト層２Ｃを設けて構成されている。空気溝２０は、プリント配線板２の銅箔部２Ｂにレジスト層２Ｃを形成しないレジスト抜き部２Ｂ１を設け、レジスト抜き部２Ｂ１の左右の両側に位置するレジスト層２Ｃ上にレジスト抜き部２Ｂ１の両側に沿って前後方向に延びるシルク部２Ｄを設けて構成されている。空気溝２０は、ヒートシンク４の短手方向の長さよりも前後方向の長さがやや長く形成されており、プリント配線板２の上面に搭載されたヒートシンク４の前後の縁部からその前後の端部が外部に露出するように配置されている。

図４に示すように、空気溝を備えない従来のプリント配線板２では、プリント配線板２にヒートシンク４が載置されると、ヒートシンク４の裏面に貼着された熱伝導シート５とプリント配線板２との間に空気溜まりが生じる。これに対し、空気溝２０を備えた電子機器１のプリント配線板２では、ヒートシンク４の裏面に貼着された熱伝導シート５とプリント配線板２との間の空気が空気溝２０を通してヒートシンク４の前後の縁部から排気され、図３（ｂ）に示すように、熱伝導シート５とプリント配線板２との間に空気溜まりが生じることなく、熱伝導シート５の下面とプリント配線板２のレジスト層２Ｃの上面とが密着する。その後、ヒートシンク４の本体４１がプリント配線板２にネジ止めされて、本体４１がプリント配線板２に押し付けられると、熱伝導シート５が変形して空気溝２０の内面と熱伝導シート５の下面とが密着する。この際、空気溝２０内の空気は、空気溝２０の前後の端部から外部に排気される。このようにしてプリント配線板２にヒートシンク４が搭載されると、熱伝導シート５の全面がプリント配線板２の上面に密着する。

以上説明したように、本実施形態によれば、銅箔部２Ｂ上にレジストを塗布して形成された薄肉のレジスト層２Ｃにレジスト抜き部２Ｂ１を設けることで空気溝２０を構成していることから、熱伝導シート５とプリント配線板２との間の空気を排気した空気溝２０に、ヒートシンク４とプリント配線板２とで挟み込まれて変形した熱伝導シート５を密着させることができる。従って、熱伝導シート５の全面でプリント配線板２からの放熱を行い、放熱効率を高めることが可能となる。

上記実施形態では、レジスト層２Ｃで覆われていないレジスト抜き部２Ｂ１と、レジスト層２Ｃ上に形成されてレジスト抜き部２Ｂ１の両側に延びた一対のシルク部２Ｄとをプリント配線板２に設けて空気溝２０を構成した場合について説明した。しかしながら、レジスト層（印刷層）２Ｃ上にシルク部２Ｄを設けずに、レジスト抜き部（印刷抜き部）２Ｂ１のみで空気溝２０を構成してもよい。

また、銅箔部２Ｂ上にレジスト層を設けずに、熱伝導シート５を銅箔部２Ｂ上に直接搭載する場合には、銅箔部２Ｂ上にシルクスクリーン印刷で形成された一対のシルク層（印刷層）で空気溝を構成してもよい。

１ 電子機器
２ プリント配線板
２０ 空気溝
２Ａ 基板
２Ｂ 銅箔部
２Ｂ１ レジスト抜き部（印刷抜き部）
２Ｃ レジスト層（第１の印刷層）
２Ｄ シルク部（第２の印刷層）
３ 出力コネクタ
３１ 被着部
３２ 接続端子
４ ヒートシンク
４１ 本体
４２ 放熱板
４３ ネジ
５ 熱伝導シート

Claims (1)

1. 配線基板の第１の印刷層上に熱伝導シートを介してヒートシンクを取り付けるヒートシンク取付構造であって、
   前記第１の印刷層で覆われていない印刷抜き部と、
   前記第１の印刷層上に形成されて前記印刷抜き部の両側に延びた一対の第２の印刷層とで構成された空気溝を、前記配線基板の前記熱伝導シートの搭載箇所に備え、
   前記熱伝導シートは、前記ヒートシンクと前記配線基板とで挟み込まれて変形し、前記空気溝に密着していることを特徴とするヒートシンク取付構造。

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