JP5454149B2 - ヒートシンク取付構造及びヒートシンク取付方法 - Google Patents

Description

本発明は発熱部品にヒートシンクを取り付けるヒートシンク取付構造に関する。

従来、表面実装用ＩＣチップなどの発熱部品１には、放熱のためにその上部にヒートシンク２を取り付ける必要がある。図７は、従来のヒートシンク取付構造を示す側面図である。平面一枚板のヒートシンク２を発熱部品１に当接させて、プリント基板３の裏面側からネジ止めする場合（図７（ａ））、ネジ止めのときにヒートシンク２がネジ４を取り付ける側に傾いてしまうため、発熱部品１にヒートシンク２が密着しなくなる可能性がある。それを回避するために、下記特許文献に記載の発明のように、ヒートシンク２とプリント基板３との間にスペーサーを配置することで、ネジ止めの際にヒートシンク２が傾かないようにヒートシンク２を支持する方法があるが、その方法では手作業でスペーサーを配置しなければならないので作業効率が悪い。また、図７（ｂ）のように、ヒートシンク２に凹部を規定することによって、ヒートシンク２のネジ止め部分とプリント基板３との隙間をなくす方法もあるが、折り曲げられていることによってヒートシンク２の熱伝導性が下がってしまううえ、ヒートシンク２の製造で曲げ加工（プレス加工など）が必要なため、ヒートシンク２のコストが上がってしまうという問題がある。

特開２００３−２８９１２５

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ヒートシンクをプリント基板へ効率良く且つ確実に取り付けることができるヒートシンク取付構造を提供することである。

本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造は、プリント基板と、該プリント基板の第１の面に実装される発熱部品と、該発熱部品へ取り付けられるヒートシンクと、該プリント基板の該第１の面に実装される１又は複数の第１の表面実装部品とを備え；該プリント基板は、第２の面からネジが挿通される１又は複数の挿通孔が規定され、該ヒートシンクは、該ネジが螺合される１又は複数のネジ孔が規定され、該ネジによって該発熱部品へ取り付けられ、該第１の表面実装部品が該ヒートシンクを支持する。

発熱部品と同一面に実装される第１の表面実装部品がヒートシンクを支持する。これによって、ネジによってヒートシンクを発熱部品へ取り付ける際、ヒートシンクが傾くことがないので、確実にヒートシンクが発熱部品へ取り付けられる。また、ヒートシンクの支持部品を半田リフローによって実装可能な表面実装部品とすることで、実装効率が向上する。

好ましい実施形態においては、上記挿通孔が、上記発熱部品と上記第１の表面実装部品とで規定される軸上にあり、該発熱部品と該第１の表面実装部品との間に規定される。

挿通孔が発熱部品と第１の表面実装部品とで規定される軸上にあり、発熱部品と第１の表面実装部品と間に規定されることによって、ネジによってヒートシンクを発熱部品へ取り付ける際、ヒートシンクがネジを取り付ける側に傾くことがない。

好ましい実施形態においては、上記第１の面の上記軸の両側にそれぞれ第２の表面実装部品がさらに実装され、該第２の表面実装部品が上記ヒートシンクをさらに支持する。

発熱部品と第１の表面実装部品とで規定される軸の両側に第２の表面実装部品をさらに実装することで、第２の表面実装部品が上記軸の両側からヒートシンクを支持するので、ネジによってヒートシンクを発熱部品へ取り付ける際、ヒートシンクが上記軸に垂直な方向に傾くことがない。

好ましい実施形態においては、上記挿通孔が、上記発熱部品と上記第１の表面実装部品とで規定される三角形の周上又はその内側に規定される。

これによって、ヒートシンクは発熱部品と第１の表面実装部品とによって三点支持されるので、発熱部品へより安定的に実装され、かつ、１つのネジでヒートシンクを発熱部品へ取り付けることができる。

好ましい実施形態においては、上記発熱部品と上記ヒートシンクとの間に挟み込まれる絶縁シートをさらに備え、上記第１の表面実装部品の高さが、該発熱部品の高さと該絶縁シートの厚みとを足した長さと略同一である。

発熱部品の高さよりも第１の表面実装部品の高さが高い場合、発熱部品とヒートシンクとの間に絶縁シートを挟み込むことによって、高さを揃えることができる。

好ましい実施形態においては、上記第１の面に実装され、上記ヒートシンクがネジ止めされるときに該ヒートシンクの回転を係止する、前記発熱部品よりも高さが高い１又は複数の第３の表面実装部品をさらに備える。

発熱部品よりも高さが高い第３の表面実装部品をネジの回転方向側に実装することで、ネジをヒートシンクのネジ孔へ螺合させるときに、ヒートシンクの回転を係止することができる。

好ましい実施形態においては、上記第１の面に実装され、上記ヒートシンクの実装位置を規定する、前記発熱部品よりも高さが高い１又は複数の第４の表面実装部品をさらに備える。

発熱部品よりも高さが高い第４の表面実装部品を実装することで、ヒートシンクを発熱部品に取り付けるときのヒートシンクの実装位置を決めることができる。

本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付方法は、発熱部品と、発熱部品に取り付けられるヒートシンクを支持する１又は複数の第１の表面実装部品とを半田リフローによってプリント基板の第１の面へ実装する工程と、該ヒートシンクを該発熱部品及び該第１の表面実装部品の上部へ当接する工程と、該プリント基板の第２の面からネジによってヒートシンクを該発熱部品へ取り付ける工程とを含む。

本発明のヒートシンク取付方法によれば、ヒートシンクを支持する表面実装部品を半田リフローによってプリント基板へ実装することができるので、手作業実装が必要なスペーサーを用いる場合よりも、製造コストを抑えることができる。

本発明のヒートシンク取付構造によると、発熱部品と同一面に実装される第１の表面実装部品がヒートシンクを支持する。これによって、ネジによってヒートシンクを発熱部品へ取り付ける際、ヒートシンクが傾くことがない。

本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す断面図である。 本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す平面図である。 本発明の別の好ましい実施形態よるヒートシンク取付構造を示す平面図である。 本発明のさらに別の好ましい実施形態よるヒートシンク取付構造を示す平面図である。 本発明のさらに別の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す断面図である。 本発明のさらに別の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す平面図である。 従来のヒートシンク取付構造を示す側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造について、図を参照して説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す断面図である。本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造は、発熱部品１と、ヒートシンク２と、プリント基板３と、ネジ４と、表面実装部品５とを備える。

発熱部品１は、例えば、チップ状の集積回路（ＩＣチップ）であり、プリント基板３の一方の面（以下、表面）へ半田リフローにより実装される。表面実装部品５、５は、発熱部品１と同一面に半田リフローにより実装される。表面実装部品５は、例えば、トランジスタ等で、その高さＬ１が発熱部品１の高さと略同一である。ヒートシンク２は、放熱性、即ち、熱伝導率の高い材料により形成されており、上記材料としては、例えば、アルミニウム、銅、その他の金属材料が使用される。ヒートシンク２は、略平面の板形状を有し、実装された発熱部品１の上部へ当接される。このとき、表面実装部品５もヒートシンクと当接し、表面実装部品５がヒートシンク２を支持する。また、ヒートシンク２は複数のネジ孔２１、２１が規定されている。ネジ孔２１、２１は、ネジ切りが施されており、ネジ４を螺合することができる。プリント基板３は、複数の挿通孔３１、３１が規定されており、プリント基板３の他方の面（以下、裏面）からネジ４が挿通される。挿通孔３１を挿通したネジ４は、ヒートシンク２のネジ孔２１へ螺合される。このように、発熱部品１と略同一の高さを有する表面実装部品５を発熱部品１と同一面上の周辺に実装することで、表面実装部品５がヒートシンク２を支持するので、ネジ４によってヒートシンク２を発熱部品１へ取り付ける際、ヒートシンク２が傾くことがないので、確実にヒートシンクが発熱部品へ取り付けられる。また、ヒートシンク２の支持部品を半田リフローによって実装可能な表面実装部品とすることで、実装効率が向上する。なお、表面実装部品５は、プリント基板３上で構成されている回路とは無関係なものでもよく、配線がつながっていなくてもよい。

次に、プリント基板３に規定される挿通孔３１について図２を参照してより詳細に説明する。図２は、本発明の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造を示す平面図である。なお、図２において、ヒートシンク２とネジ４は図示していない。プリント基板３に規定される挿通孔３１は、発熱部品１と表面実装部品５とで規定される軸上にあり、発熱部品１と表面実装部品５と間に規定される。例えば、発熱部品１の中心と表面実装部品５の中心を通る軸Ｘ上の発熱部品１と表面実装部品５との間に、孔の中心が位置するように挿通孔３１が規定される。なお、ヒートシンク２のネジ孔２１は、挿通孔３１の規定位置に合わせて適宜好ましい位置に規定すればよい。このように、挿入孔３１が、発熱部品１と表面実装部品５とで規定される軸上にあり、発熱部品１と表面実装部品５と間に規定されることによって、ネジ４によってヒートシンク２を発熱部品１へ取り付ける際、ヒートシンク２がネジを取り付ける側に傾くことがない。

次に、図１及び図２で説明したヒートシンク取付構造について、その実装方法を説明する。まず、発熱部品１及び表面実装部品５、５が半田リフローによってプリント基板３の表面へ実装される。そして、挿通孔３１とネジ孔２１の位置が重なるようにヒートシンク２が発熱部品１及び表面実装部品５、５の上部へ当接される。そして、プリント基板３の裏面からネジ４、４が挿通孔３１、３１へ挿通され、ヒートシンク２のネジ孔２１、２１へ螺合される。この方法では、ヒートシンク２を支持する表面実装部品５を半田リフローによってプリント基板３へ実装することができるので、手作業実装が必要なスペーサーを用いる場合よりも、製造コストを抑えることができる。なお、プリント基板３の裏面からヒートシンク２をネジ止めするという工程が煩雑な場合は、プリント基板３の裏面を上にしてネジ止め作業を行えるようにヒートシンク２とプリント基板３を固定する治具を用いればよい。

次に、よりヒートシンク２を発熱部品１の上部へ安定実装することができる本発明の別の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造について図３を参照して説明する。図３は、本発明の別の好ましいに実施形態よるヒートシンク取付構造を示す平面図である。なお、図３において、ヒートシンク２とネジ４は図示していない。本実施例において、発熱部品１、ヒートシンク２、プリント基板３及びネジ４は図１及び図２で説明したものと同じであるが、高さが発熱部品１の高さと略同一の表面実装部品６、６、６、６がさらに実装される点で異なる。本実施例では、発熱部品１と表面実装部品５とで規定される軸Ｘの両側それぞれに、高さが発熱部品１と略同一の表面実装部品６、６がさらに実装される。これにより、表面実装部品５に加えて、軸Ｘの両側から表面実装部品６によってもヒートシンク２が支持されるので、ネジ４によってヒートシンク２を発熱部品１へ取り付ける際、ヒートシンク２が軸Ｘに垂直な方向に傾くことなく、ヒートシンク２を発熱部品１へ取り付けることができる。

次に、本発明のさらに別の好ましい実施形態によるヒートシンク取付構造について図４を参照して説明する。図４は、本発明のさらに別の好ましいに実施形態よるヒートシンク取付構造を示す平面図である。図４に示すように、発熱部品１と表面実装部品５、５とが、三角形の頂点に位置するようにプリント基板３へ実装される。例えば、発熱部品１の中心と表面実装部品５、５の中心とを結ぶ線が三角形を規定するように、発熱部品１と表面実装部品５、５とがプリント基板３へ実装される。そして、発熱部品１と表面実装部品５、５とで規定される三角形の周上又はその内側に挿通孔３１が規定される。例えば、図４に示すように、発熱部品１の中心と表面実装部品５、５の中心とで規定される三角形の内側に挿通孔３１の中心が位置されるように、挿通孔３１がプリント基板３に規定される。これによって、ヒートシンク２を発熱部品１に当接させる際、ヒートシンク２は発熱部品１と表面実装部品５、５とによって三点支持されるので、発熱部品１へより安定的に実装され、かつ、１つのネジ４でヒートシンク２を発熱部品１へ取り付けることができる。

以上、本発明に係るヒートシンク取付構造の好ましい実施形態の例について説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。図１及び図２で説明したヒートシンク取付構造では、表面実装部品５の高さを発熱部品１と略同一のものを用いたが、図５に示すように、発熱部品１の高さよりも表面実装部品５の高さが高い場合、発熱部品１とヒートシンク２との間に、熱伝導性が高く、弾性を有する絶縁シートを挟み込むことによって、高さを揃えることができる。このとき、表面実装部品５の高さＬ１は、発熱部品１の高さと絶縁シート９との厚みを足したものと略同一である。弾性を有する絶縁シートを用いる理由は、発熱部品１又は表面実装部品５の寸法誤差があったとしても、絶縁シートの弾性によってその誤差を吸収するためである。

また、図１及び図２で説明したヒートシンク取付構造では、複数のネジ４を用いてヒートシンク２を発熱部品１へ取り付けるようにしたが、図６に示すように、１つのネジ４でヒートシンク２を発熱部品１へ取り付けるようにしてもよい。この場合、ネジ４をヒートシンク２のネジ孔２１へ螺合させる際にヒートシンク２が回転してしまうのを防止するため、発熱部品１よりも高さが高い表面実装部品７を、ネジ４の回転方向側にヒートシンク２と当接する位置に実装してもよい。また、ヒートシンク２を発熱部品１に取り付ける際のヒートシンク２の実装位置を決めるため、発熱部品１よりも高さが高い表面実装部品８をさらに実装してもよい。本実施例では、回転防止用の表面実装部品７もヒートシンクの実装位置を決める役割を有し、表面実装部品７、８によってヒートシンクの実装位置が決められる。

また、本実施例では発熱部品１を表面実装可能なものとしたが、リードピン挿入型のものであってもよい。

本発明は、発熱部品が使用される電子機器に採用され得るが、特にオーディオ機器に好適に採用され得る。

１ 発熱部品
２ ヒートシンク
２１ ネジ孔
３ プリント基板
３１ 挿通孔
４ ネジ
５、６、７、８ 表面実装部品
９ 絶縁シート

Claims (8)

1. プリント基板と、
   該プリント基板の第１の面に実装される発熱部品と、
   該発熱部品へ取り付けられるヒートシンクと、
   該プリント基板の該第１の面に実装されてその高さが該発熱部品と略同一または該発熱部品よりも高い１又は複数の第１の表面実装部品および１又は複数の第３の表面実装部品と、
   を備え；
   該プリント基板は、第２の面からネジが挿通される１又は複数の挿通孔が規定され、
   該ヒートシンクは、該ネジが螺合される１又は複数のネジ孔が規定され、該ネジによって該発熱部品へ取り付けられ、
   該第１の表面実装部品および該第３の表面実装部品が該ヒートシンクを支持し、該ヒートシンクがネジ止めされるときに該ヒートシンクの回転を該第３の表面実装部品が係止する、ヒートシンク取付構造。
2. プリント基板と、
   該プリント基板の第１の面に実装される発熱部品と、
   該発熱部品へ取り付けられるヒートシンクと、
   該プリント基板の該第１の面に実装されてその高さが該発熱部品と略同一または該発熱部品よりも高い１又は複数の第１の表面実装部品および１又は複数の第４の表面実装部品と、
   を備え；
   該プリント基板は、第２の面からネジが挿通される１又は複数の挿通孔が規定され、
   該ヒートシンクは、該ネジが螺合される１又は複数のネジ孔が規定され、該ネジによって該発熱部品へ取り付けられ、
   該第１の表面実装部品および該ヒートシンクの実装位置を規定する該第４の表面実装部品が該ヒートシンクを支持する、ヒートシンク取付構造。
3. 前記挿通孔が、前記発熱部品と前記第１の表面実装部品とで規定される軸上にあり、該発熱部品と該第１の表面実装部品との間に規定される、請求項１または２に記載のヒートシンク取付構造。
4. 前記第１の面の前記軸の両側にそれぞれ第２の表面実装部品がさらに実装され、該第２の表面実装部品が前記ヒートシンクをさらに支持する、請求項３に記載のヒートシンク取付構造。
5. 前記挿通孔が、前記発熱部品と前記第１の表面実装部品とで規定される三角形の周上又はその内側に規定される、請求項１または２に記載のヒートシンク取付構造。
6. 前記発熱部品と前記ヒートシンクとの間に挟み込まれる絶縁シートをさらに備え、
   前記第１の表面実装部品の高さが、該発熱部品の高さと該絶縁シートの厚みとを足した長さと略同一である、請求項１〜５のいずれかに記載のヒートシンク取付構造。
7. 発熱部品と、発熱部品に取り付けられるヒートシンクを支持してその高さが該発熱部品と略同一または該発熱部品よりも高い１又は複数の第１の表面実装部品および１又は複数の第３の表面実装部品と、を半田リフローによってプリント基板の第１の面へ実装する工程と、
   該ヒートシンクを該発熱部品及び該第１の表面実装部品および該第３の表面実装部品の上部へ当接する工程と、
   該プリント基板の第２の面からネジによってヒートシンクを該発熱部品へ取り付けて、該ヒートシンクの回転を該第３の表面実装部品が係止するように該ヒートシンクをネジ止めする工程と、を含むヒートシンク取付方法。
8. 発熱部品と、発熱部品に取り付けられるヒートシンクを支持してその高さが該発熱部品と略同一または該発熱部品よりも高い１又は複数の第１の表面実装部品および１又は複数の第４の表面実装部品と、を半田リフローによってプリント基板の第１の面へ実装する工程と、
   該ヒートシンクを該発熱部品及び該第１の表面実装部品および該ヒートシンクの実装位置を規定する該第４の表面実装部品の上部へ当接する工程と、
   該プリント基板の第２の面からネジによってヒートシンクを該発熱部品へ取り付ける工程とを含むヒートシンク取付方法。
   

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