JP5870559B2 - ヒートシンクの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板に実装されたＬＳＩパッケージなどの電子部品を冷却するヒートシンクの取付構造に関するものである。

近年、ＬＳＩをはじめとする電子部品の集積度の向上に伴い、電子部品の発熱量が増加している。電子部品が高速で安定的に動作するためには、一定温度以下の環境のもとで使用する必要がある。電子部品を冷却する方法として、ヒートシンクを電子部品に取り付けて、電子部品からヒートシンクへ熱を放散させて冷却する方法が知られている。

ヒートシンクを取り付ける方法として、例えば、特許文献１では、プリント基板上に設けられた固定部と、ヒートシンクをプリント基板側へと押圧するヒートシンク押さえを備え、電子部品上に配置されたヒートシンクの上からヒートシンク押さえを配置し、ヒートシンク押さえの両端部を固定部にはめ込むことで、ヒートシンクをプリント基板側へ押圧して、固定する方法が提案されている。
また、特許文献２では、プリント基板上に設けられた固定部から立設された片持ち梁構造のヒートシンク取り付け装置によって、ヒートシンクをプリント基板側へと押圧して、固定する方法が提案されている。

特開２００１−１１９１８２号公報 特開２０１０−２１９２５０号公報

ところで、ＬＳＩパッケージをプリント基板上に高密度に実装するために、ＬＳＩパッケージの近傍にも、電子部品や配線を実装し、実装密度を高めることが要求されている。そのため、上述の方法で設けられている固定部を実装密度が低い領域に設ける必要があるが、特許文献１の方法では、固定部とヒートシンクまでの距離を長くすると、十分な押圧を得ることが困難となる。また、特許文献２の方法では、固定部とヒートシンクまでの距離が長くなると、ヒートシンクの取り付け構造が片持ち梁の構造となっているので、十分な力で押圧することが難しくなる問題があった。

また、ＬＳＩパッケージ上に配置されるヒートシンクを正確な位置に配置する必要があるが、上述した特許文献１の方法では、押圧することによってのみヒートシンクを固定しているので、ヒートシンクを正確な位置に容易に取り付けることが困難であった。また、特許文献２の方法では、片持ち梁の梁の長さや高さを変更することが必要であり、容易にヒートシンクの位置決めをすることが難しかった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、ヒートシンクを正確な位置に容易に取り付けることができ、実装密度を向上させることが可能なヒートシンクの取付構造を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明のヒートシンクの取付構造は、プリント基板上に配置された電子部品を冷却するヒートシンクの取付構造であって、前記プリント基板上に立設された複数の支柱部と、前記支柱部の間に架け渡された梁部と、を備え、前記梁部は、前記ヒートシンクを懸架して位置決めをする懸架部を有することを特徴としている。

本発明のヒートシンクの取付構造によれば、プリント基板上に立設された複数の支柱部と支柱部の間に架け渡された梁部を備えているので、実装密度が低い領域に支柱部を設けて、ヒートシンクを固定することができる。そのため、電子部品の周囲にも実装可能となり、実装密度を向上させることができる。
また、ヒートシンクを懸架するための懸架部を備えているので、ヒートシンクを所定の位置に、正確かつ容易に配置することが可能である。

本発明のヒートシンク取り付け構造の第一の実施形態を示す図である。 本発明のヒートシンク取り付け構造の第二の実施形態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施形態は、プリント基板上に配置された電子部品の上にヒートシンクを固定するヒートシンクの取付構造に関するものである。

本発明の第一の実施形態のヒートシンクの取付構造１００は、図１で示すように、プリント基板１１０と、プリント基板１１０の上に配置された電子部品１２０と、電子部品１２０の上に配置されたヒートシンク１３０と、プリント基板１１０の上に立設された２本の支柱部１４０と、２本の支柱部１４０の間に架け渡された梁部１５０と、ヒートシンク１３０の上方に配置されヒートシンク１３０と当接して押圧する押圧手段１６０と、を備えている。なお、梁部１５０には、ヒートシンク１３０を懸架する懸架部１５４が設けられている。

プリント基板１１０は、基板表面に電子部品１２０が固定され、その電子部品１２０間が基板上の配線で接続されて電子回路を形成する板状の部品である。プリント基板１１０には、支柱部１４０を固定するための固定孔１１１が形成されている。この固定孔１１１は貫通孔である。本実施形態では、固定孔１１１は、電子部品や配線の実装密度が低い領域に設けられる。

電子部品１２０は、例えばＬＳＩパッケージである。電子部品１２０は、プリント基板１１０上の配線とはんだ１１２によって接合され、電子部品１２０と配線が電気的に接続されている。接合には、銀や銅などの導電性ペーストなどが用いられても良い。

ヒートシンク１３０は、電子部品１２０から熱を吸熱するベース部１３１と、電子部品１２０から吸熱した熱を空気中へ放熱するフィン部１３２と、を備えている。ヒートシンク１３０は、電子部品１２０の上面にベース部１３１が接触し、発熱する電子部品１２０からベース部１３１へと熱を放散させる。そして、ベース部１３１が受け取った熱は、フィン部１３２を介して空気中へと放熱され、電子部品１２０が冷却されることとなる。

ヒートシンク１３０は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い金属材料で構成されていればよい。
また、フィン部１３２は、棒状、板状、蛇腹状などの形状がある。フィン部１３２の形状によって、空気と接触する表面積が異なり、ヒートシンク１３０の冷却効率が変化する。必要な冷却効率に応じて、適当な形状を選択すれば良い。

そして、本実施形態のヒートシンク１３０は、懸架部１５０に設けられた懸架部１５４に懸架される２つの保持部１３３を有している。保持部１３３は、ベース部１３１の上面の両端部にそれぞれの保持部１３３の基端が接続され、懸架部１５４に向かって斜め上方に延在している。保持部１３３の先端は懸架部１５４と係合して懸架されるようになっている。なお、保持部１３３の先端は懸架部１５４に係合し懸架される形状であればどのような形状でも良い。

支柱部１４０は、ネジが形成された基端が固定孔１１１に挿通され、プリント基板１１０の表面と裏面からナット１４１で固定されている。このようにして支柱部１４０は、プリント基板１１０の上に立設される。本実施形態では、電子部品１２０を挟んで２本の支柱部１４０が設けられている。

梁部１５０は、それぞれの支柱部１４０の先端に接続され水平方向に延在する水平部１５１と、水平部１５１の一端と接続されるとともに斜め下方向に延在する斜め部１５２と、２つの斜め部１５２の他端と接続される中央水平部１５３と、を備えている。中央水平部１５３には、懸架部１５４が２つ設けられている。

懸架部１５４はフック形状をしており、２つの懸架部１５４が互いに対抗する向きに配置されている。懸架部１５４は、保持部１３３と係合し、ヒートシンク１３０を懸架できるようになっている。懸架部１５４は、ヒートシンク１３０を懸架可能であれば、フック形状でなくても良い。例えば、保持部の先端がリング状の場合は、懸架部は棒状でも良く、保持部の先端の形状に合わせて懸架可能な形状の懸架部を適宜選択する。

押圧手段１６０は、ヒートシンク１３０と当接する押圧部１６１と押圧部１６１を下方へと押し下げる押圧ボルト１６２を備えている。押圧手段１６０は、梁部１５０と接続され支持されるようになっている。押圧ボルト１６２を締めることによって、押圧部１６１が下方へと移動して、ヒートシンク１３０の複数のフィン部１３２と接触し、ヒートシンク１３０をプリント基板１１０側へ押圧できるようになっている。

このように構成された本実施形態のヒートシンク１３０の取付方法について、以下に説明する。
まず、プリント基板１１０上の所定の配線と電子部品１２０をはんだ１１２で接合し、電気的に接続されるようにするとともに、プリント基板１１０の上に電子部品１２０を固定する。次に、２本の支柱部１４０を固定孔１１１に挿通してプリント基板１１０の裏表面からナット１４１で固定し、支柱部１４０の間に梁部１５０を架け渡す。ヒートシンク１３０の保持部１３３を懸架部１５４に係合させ、ヒートシンク１３０を電子部品１２０の上の所定の位置に配置する。そして、押圧手段１６０を中央水平部１５３の長手中央部に支持させ、押圧ボルト１６２を締めて、押圧部１６１がヒートシンク１３０と当接するまで押圧手段１６０を下方に下げる。

このような構成の場合、電子部品１２０から発生する熱は、熱伝導度の良好なヒートシンク１３０に伝熱され、ヒートシンク１３０から周囲の空気へと放熱されることとなる。

本実施形態のヒートシンクの取付構造１００によれば、２本の支柱部１４０と梁部１５０を備えているので、実装密度が低い領域に支柱部１４０を設けることができる。そのため、電子部品１２０の周囲には支柱部１４０を固定するための固定孔１１１が必要ないので、他の電子部品や配線を実装することが可能となり、実装密度を向上させることができる。

また、本実施形態では、ヒートシンク１３０を懸架するための懸架部１５４を備えているので、従来のヒートシンクの取付構造と比較して、ヒートシンク１３０を正確かつ容易に配置することが可能である。

また、本実施形態では、両持ち梁構造の梁部１５０に支持された押圧手段１６０によってヒートシンク１３０をプリント基板１１０側へ押圧する構成となっているので、ヒートシンク１３０を電子部品１２０上に強く固定することができる。また、電子部品１２０とヒートシンク１３０が強く接触するので、電子部品１２０の熱を十分に放熱し、冷却効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、梁部１５０は、水平部１５１と斜め部１５２と中央水平部１５３を備えており、電子部品１２０の周囲の空間を、従来のヒートシンクの取付構造と比較して広くすることができるので、電子部品や配線の実装密度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、懸架部１５４をフック形状としているので、ヒートシンク１３０の取り付けや取り外しを容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
なお、プリント基板１１０、電子部品１２０、ヒートシンク１３０、支柱部１４０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
本発明の第二の実施形態のヒートシンクの取付構造２００は、図２で示すように、プリント基板１１０と、プリント基板１１０の上に配置された電子部品１２０と、電子部品１２０の上に配置されたヒートシンク１３０と、プリント基板１１０の上に立設された２本の支柱部１４０と、２本の支柱部１４０の間に架け渡され懸架部１５４を有する梁部２５０と、梁部２５０の上方に支柱部１４０の間に架け渡された第二の梁部２７０と、第二の梁部２７０に支持されプリント基板１１０側へ押圧する押圧手段２６０と、を備えている。

梁部２５０は、一端が２本の支柱部１４０の長手中央近傍に接続され、支柱部１４０から斜め上方に延在する斜め部２５１と、斜め部２５１の他端に接続され水平方向に延在する中央水平部２５２と、を備えている。中央水平部２５２には、懸架部２５３が２つ設けられている。

懸架部２５３はフック形状をしており、２つの懸架部２５３が互いに対抗する向きに配置されている。懸架部２５３は、保持部１３３と係合し、ヒートシンク１３０を懸架できるようになっている。懸架部２５３は、ヒートシンク１３０を懸架可能であれば、フック形状でなくても良い。例えば、保持部の先端がリング状の場合は、懸架部は棒状でも良く、保持部の先端の形状に合わせて適宜懸架可能な形状の懸架部を選択する。

第二の梁部２７０は、２本の支柱部１４０の先端から斜め上方に向かって延在している。
押圧手段２６０は、第二の梁部２７０に支持され、第二の梁部２７０の長手中央部に配置されている。押圧手段２６０は、中央水平部２５２と当接する押圧部２６１と、押圧部を下方へと押し下げる押圧ボルト２６２を備えている。押圧手段２６０は、押圧ボルト２６２を締めることによって、押圧部２６１が下方へと下がり、中央水平部２５２を押圧するようになっている。

このように構成された本実施形態のヒートシンクの取付方法について、以下に説明する。
まず、プリント基板１１０上の所定の配線と電子部品１２０をはんだ１１２で接合し、電気的に接続されるようにするとともに、プリント基板１１０上に電子部品１２０を固定する。次に、２本の支柱部１４０を固定孔１１１に挿通してプリント基板１１０の裏表面からナット１４１で固定し、支柱部１４０の間に梁部２５０と第二の梁部２７０を架け渡す。ヒートシンク１３０の保持部１３３を懸架部２５３に係合させ、ヒートシンク１３０を電子部品１２０の上の所定の位置に配置する。そして、押圧手段２６０を第二の梁部２７０の長手中央部に支持させ、押圧ボルト２６２を締めて、押圧部２６１が梁部２５０と当接するまで押圧手段を下方に下げる。

このような構成の場合、電子部品１２０から発生する熱は、熱伝導度の良好なヒートシンク１３０に伝熱され、ヒートシンク１３０から周囲の空気へと放熱されることとなる。

第二の実施形態のヒートシンクの取付構造２００によれば、２本の支柱部１４０と梁部２５０を備えているので、実装密度が低い領域に支柱部１４０を設けることができる。そのため、電子部品１２０の周囲には支柱部１４０を固定するための固定孔１１１が必要ないので、他の電子部品を実装することが可能となり、実装密度を向上させることができる。また、ヒートシンク１３０を懸架するための懸架部２５３を備えているので、従来のヒートシンクの取付構造と比較して、ヒートシンク１３０を正確かつ容易に配置することが可能である。

また、本実施形態では、両持ち梁構造の第二の梁部２７０によって支持された押圧手段２６０によって、ヒートシンク１３０を懸架した梁部２５０が押圧される構成となっている。そのため、梁部２５０とともにヒートシンク１３０をプリント基板側１１０へ強く押圧することができ、ヒートシンク１３０をより強く固定することが可能となる。また、電子部品１２０とヒートシンク１３０が強く接触するので、電子部品１２０の熱を十分に放熱し、冷却効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、押圧手段２６０がヒートシンク１３０を直接押圧せず、梁部２５０を介してヒートシンク１３０を押圧しているので、押圧時の圧力でフィン部１３２が破損することを防止できる。

また、本実施形態では、押圧部２６１が直接フィン部１３２に接しないので、フィン部１３２が空気と接触する面積を減少させることなく、ヒートシンク１３０を取り付けることが可能である。また、押圧部２６１が空気の対流を阻害することがないので、冷却効率を低下させることなく、ヒートシンク１３０を取り付けることが可能である。

また、本実施形態では、梁部２５０が、支柱部１４０から斜め上方に向けて延在する斜め部２５１を備えているので、押圧手段２６０によって梁部２５０が押圧されたときに、より強い力が加わり、ヒートシンク１３０を強固に固定することができる。

さらに、本実施形態では、懸架部２５３をフック形状としているので、ヒートシンク１３０の取り付けや取り外しを容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態であるヒートシンクの取付構造について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

上記実施の形態では、押圧手段を備えた場合について説明したが、押圧手段を備えていなくても良い。

また、上記実施の形態では、２本の支柱部を備えた場合について説明したが、支柱部を３本以上備えていても良い。

また、上記の実施形態では、梁部は２つの懸架部を有する場合を説明したが、懸架部は１つでも、３つ以上有していても良い。

また、上記の実施形態では、梁部の長手中央部に押圧手段が支持されるように配置したが、ヒートシンクの上方であれば、どの位置に配置しても良い。

また、上記実施の形態では、固定孔に挿通された支柱部が、プリント基板の裏表面からナットで固定される場合を説明したが、支柱部は、はんだや接着剤で固定されても良い。このような構成の場合、固定孔を設ける必要がないので、プリント基板の裏面にも実装をすることが可能である。

１００ ヒートシンクの取付構造
１１０ プリント基板
１２０ 電子部品
１３０ ヒートシンク
１４０ 支柱部
１５０ 梁部
１６０ 押圧手段
２００ ヒートシンクの取付構造
２５０ 梁部
２６０ 押圧手段
２７０ 第二の梁部

Claims (4)

1. プリント基板上に配置された電子部品を冷却するヒートシンクの取付構造であって、
   前記プリント基板上に立設された複数の支柱部と、前記支柱部の間に架け渡された梁部と、を備え、
   前記梁部は、前記ヒートシンクを懸架して位置決めをする懸架部を有することを特徴とするヒートシンクの取付構造。
2. 前記ヒートシンクを前記プリント基板側に押圧する押圧手段を備えることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの取付構造。
3. 前記押圧手段は、前記ヒートシンクと当接することを特徴とする請求項２に記載のヒートシンクの取付構造。
4. 前記梁部の上方に、前記支柱部の間に架け渡された第二の梁部を備え、
   前記押圧手段は、前記第二の梁部に支持されており、前記梁部を前記プリント基板側へ押圧することを特徴とする請求項２に記載のヒートシンクの取付構造。

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