JP3725257B2 - 実装部品の冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器が内蔵する制御基板等に実装される実装部品の冷却構造に関する。
近年、電子機器の高機能化に伴い、使用される制御基板の高密度実装、実装される半導体装置等の高集積化が進んできている。そして、半導体装置の高集積化による多ピン化が進んで端子強度が低下すると共に、発熱量が増加する傾向にある。発熱量が増加すると、冷却するためにヒートシンク（冷却ファン、冷却コールドプレート等の放熱器）が必要となり、実装部品に直接取り付けられる。そのため、実装部品への荷重を緩和しつつ効果的な冷却を行う構造のものが求められている。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、従来の冷却構造の構成図を示す。図９（Ａ）は要部側面図、図９（Ｂ）は要部平面図である。図９（Ａ），（Ｂ）に示す冷却構造１１は、プリント基板１２上に半導体素子１３がその入出力端子１３ａをはんだ付け等を行って実装され、該半導体素子１３上にヒートシンク１４が高熱伝導部材１５を介在させて位置される。
【０００３】
ヒートシンク１４は、水冷コールドプレートであり、内部に流路１４ａが形成されて配管口１４ｂ1 ，１４ｂ2 より冷媒が供給されて循環される。また、高熱伝導部材１５は、半導体素子１３の熱をヒートシンク１４に効率よく伝えるためのもので、接着剤として固着したり、又はサーマルコンパウンドやサーマルシート等として挟み込み、バネ等でヒートシンク１４を機械的に加圧固定することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、ヒートシンク１４は半導体素子１３にのみ荷重される構造であり、半導体素子１３が高速化、高機能化、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）化による発熱量の増加からヒートシンク１４が大型化して重量増加及び接合強度増加してくると共に、ピン数の増加に伴う端子の強度低下を生じて接合による荷重の増加に対処できなくなり、効率よく冷却を行うことができないという問題がある。
【０００５】
また、半導体素子１３上にヒートシンク１４を接着剤で接着固定する場合、半導体素子１３のパッケージ材質（セラミック等の低熱膨脹率のものが多い）とヒートシンク１４の材質（銅、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属が一般的に用いられる）の熱膨脹差（接着時から使用中の温度上昇）を吸収する必要性から、例えばヒートシンク側の接着面を細分化する等ヒートシンク構造に制約を受けるという問題があると共に、半導体素子１３の修理、交換に際して作業性からヒートシンク１４を大型化することができないことから冷却性能に制限が生じ、またはんだ溶解除去に際してヒートシンク１４をも加熱する必要があって加熱時間の増加により実装部品を劣化させることになるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、実装部品への荷重を緩和しつつヒートシンクとの接合を強化して冷却性能の向上を図り、また素子交換等の容易性を図る実装部品の冷却構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、基板上に実装された所定数の素子に対して冷却を行う冷却手段が設けられた実装部品の冷却構造において、前記冷却手段を、前記素子に対して前記基板側の垂直方向に押圧して固定する第１の押圧手段と、該冷却手段を、前記素子に対して水平方向に押圧して固定する第２の押圧手段とを有し、かつ、前記第２の押圧手段は、前記基板上に植設された所定数のうち何れかの固定部材に形成される突起部が前記素子を水平方向に押圧してなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記第１の押圧手段は前記固定部材に固定された弾性部材で前記素子を垂直方向に押圧してなる。
【０００９】
請求項３では、請求項２記載の実装部品の冷却構造において、前記第１の押圧手段は、前記弾性部材による前記素子に対する押圧力を調整する調整手段が設けられる。
請求項４では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記固定部材は、該固定部材の取り付けに対して前記基板を補強する補強部材を介して該基板に植設される。
【００１０】
請求項５では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記冷却手段に、接触される前記素子を取り外すための素子分離部材が設けられる。
請求項６では、請求項１又は５記載の実装部品の冷却構造において、前記冷却手段に、前記素子との接触面に所定数の溝が形成されてなる。
【００１１】
請求項７では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記第２の押圧手段は、複数の前記素子のそれぞれに対応する隣接の前記冷却手段の少なくとも複数に対して前記水平方向に押圧してなる。上述のように請求項１の発明では、基板に実装された素子に設けられた冷却手段を、第１の押圧手段で素子側の垂直方向に押圧し、第２の押圧手段で水平方向に押圧して固定する。これにより、冷却手段に加わる外力を第１及び第２の押圧手段で受けることになり、実装部品への荷重が緩和されると共に、実装部品と冷却手段の接合が強化されて冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項１，４又は７の発明では、第２の押圧手段は、基板に適宜補強部材を介して固定部材が植設され、形成された突起部で対応する冷却手段又は適宜隣接の冷却手段の何れか複数に対して押圧する。これにより、冷却手段を水平方向に容易、確実に固定することが可能となり、外力の影響が緩和されて冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項２又は３の発明では、第１の押圧手段が弾性部材を固定部材に適宜調整手段で押圧力調整自在に取り付けて冷却手段を垂直方向に押圧する。これにより、冷却手段を実装部品への荷重を緩和しつつ垂直方向に容易、確実に固定することが可能となって外力の影響が緩和され、冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
請求項５又は６の発明では、冷却手段に素子分離手段を設けて素子を取り外し、適宜素子接触面に所定数の溝を形成する。これにより、素子と冷却手段との間に熱伝導部材が介在されたときに、余分な熱伝導部材を溝内に廻り込ませて熱抵抗を均一にして冷却性能の向上を図り、実装部品から熱伝導部材で密着状態の冷却手段の取り外し作業を該実装部品に不要な力を加えることなく行うことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。図１（Ａ）を本発明における実装部品の冷却構造２１の側面図、図１（Ｂ）は図１（Ｂ）の要部部分側面図である。図１（Ａ），（Ｂ）において、プリント基板２２上に実装部品の例として半導体素子２３が入出力端子２３ａをはんだ付けにより実装されている。
【００１６】
また、半導体素子２３の周囲であって四隅に対応する部分に固定部材としての固定ピン２４1 〜２４4 （２４3 ，２４4 は図示せず、図２参照）がプリント基板２２上にネジ等により固定されて植設される。また、固定ピン２４1 ，２４2 には、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、対応する板ばね２５1 ，２５2 がネジ止めされるもので、板ばね２５1 ，２５2 は屈曲形状で突起部として形成される。上記固定ピン２４1 〜２４4 及び板ばね２５1 ，２５2 により第２の押圧手段が構成される。
【００１７】
一方、半導体素子２３上にはサーマルコンパウンド等の高熱伝導部材２６を介して冷却手段であるヒートシンク２７が密着状態で配置される。このヒートシンク２７は、固定ピン２４1 〜２４4 の板ばね２５1 〜２５4 により互いに対向する方向に付勢され、半導体素子２３に対して水平方向に押圧されて固定される。なお、ヒートシンク２７は、前述と同様に水冷コールドプレートであり、配管２７ａ，２７ｂより内部で連通する流路が形成されたもので、配管２７ａ，２７ｂより冷媒が供給されて該流路を循環されて半導体素子２３を冷却するものである。
【００１８】
また、各固定ピン２４1 〜２４4 の上端には、第１の押圧手段である弾性部材２８の取付部２８ａ1 〜２８ａ4 がネジにより取り付けられる。この弾性部材２８は押圧部２８ｂの四隅より屈曲させた取付部２８ａ1 〜２８ａ4 （２８ａ3 ，２８ａ4 は図に表われず）が延出するもので、板ばねとしての作用でヒートシンク２７を半導体素子２３側の垂直方向に押圧する。
【００１９】
ここで、図２に、図１のヒートシンクへの押圧状態の説明図を示す。図２（Ａ）は固定ピン２４1 〜２４4 によるヒートシンク２７の押圧状態を示したもので、ヒートシンク２７は四隅を平面上切欠面２７1 〜２７4 が形成され、一方で固定ピン２４3 ，２４4 が該切欠面２７1 〜２７4 と当接する当接面が形成される。そして、ヒートシンク２７の切欠面２７1 ，２７2 を固定ピン２４1 ，２４2 の板ばね２５1 ，２５2 で矢印方向に押圧することで、切欠面２７3 ，２７4 を固定ピン２４3 ，２４4 の当接面に押し付ける。
【００２０】
これによって、ヒートシンク２７に加わる半導体素子２３の水平方向の外力（重力、振動・衝撃荷重、配管からの反力等）が主に固定ピン２４1 〜２４4 が受けるようになり、半導体素子２３の入出力端子２３ａを機械的に保護することができ、端子接続の信頼性を向上させることができる。また、半導体素子２３の入出力端子２３ａへの必要強度が低減できることから、端子のさらなる微細高密度化が可能になるものである。
【００２１】
また、図２（Ｂ）に示すように、第１の押圧手段を構成する弾性部材２８が板状の押圧部２８ｂの四隅より略段差状に取付部２８ａ1 〜２８ａ4 が一体的に延出され、該取付部２８ａ1 〜２８ａ4 の先端が固定ピン２４1 〜２４4 の上端にネジ２９1 〜２９4 でそれぞれ固定される。なお、取付部２８ａ1 〜２８ａ4 は、ヒートシンク２７の配管２７ａ，２７ｂに干渉しないように延出される。
【００２２】
この弾性部材２８は、固定ピン２４1 〜２４4 に取り付けられることによって、ヒートシンク２７を半導体素子２３側の垂直方向に押圧して固定するもので、該ヒートシンク２７が半導体素子２３より引き離す方向に外力が働いても垂直方向の加圧状態が維持されるものである。
【００２３】
これにより、高熱伝導部材２６を介してヒートシンク２７を半導体素子２３に接触状態を良好に密着させることができ、安定した冷却性能を実現することができるものである。また、ヒートシンク２７を半導体素子２３に接着固定する必要がないことから、該ヒートシンク２７の構造上の制約がなく、固定ピン２４1 〜２４4 による押圧と相俟って重量制限においても緩和され、高性能化、大型化を容易とすることができ、大型化しても容易に取り外すことができることから半導体素子２３の修理、交換の作業の容易化かつ時間短縮化を図ることができるものである。
【００２４】
また、ヒートシンク２７の半導体素子２３への垂直方向への押圧を固定ピン２４1 〜２４4 の上端に固定することから、プリント基板２２に取り付ける必要がなく、半導体素子２３の周辺の配線禁止エリアが減少して、基板の信号層数の削減、コスト削減が可能となるものである。
【００２５】
次に、図３に、図１の固定ピンの他の固定方法の説明図を示す。図３（Ａ）は要部側面図、図３（Ｂ）は要部底面図、図３（Ｃ）は部分斜視図である。上述の図１の固定ピン２４1 〜２４4 はプリント基板２２に直接取り付けた場合を示したが、図３（Ａ）〜（Ｃ）は各固定ピン２４1 〜２４4 を、プリント基板２２の裏面にネジ３０1 〜３０4 で取り付けた枠状の補強部材３１に取り付けたものである。
【００２６】
すなわち、プリント基板２２には固定ピン２４1 〜２４4 に対応する部分に貫通孔２２1 〜２２4 が形成され、この貫通孔２２1 〜２２4 に下部にネジ切部２４ａが形成された各固定ピン２４1 〜２４4 が貫通される。一方、枠状の補強部材３１の四隅部分には各固定ピン２４1 〜２４4 の向きを合わせるための段差３１ａがそれぞれ形成されると共に、各段差３１ａ部分に取付孔３１ｂが形成される。
【００２７】
そこで、プリント基板２２の貫通孔２２1 〜２２4 を貫通した固定ピン２４1 〜２４4 がさらに補強部材３１の段差３１ａで向きが合わせられて貫通孔３１ｂをネジ切部２４ａが貫通する。そして、補強部材３１の裏面よりナット３２1 〜３２4 でそれぞれの該固定ピン２４1 〜２４4 を固定するものである。
【００２８】
これにより、補強部材３１は、ヒートシンク２７の装着によって固定ピン２４1 〜２４4 の側面に作用する横方向（水平方向）の力を直接受ける構造となることから、半導体素子２３の周辺でのプリント基板２２の反り変形が防止され、該半導体素子２３の入出力端子２３ａの接続部分の信頼度を向上させることができるものである。
【００２９】
続いて、図４に、図１のヒートシンクの他の構造例の説明図を示す。図１に示したヒートシンク２７は水冷コールドプレートの場合を示したもので、図４（Ａ），（Ｂ）は空冷フィンのヒートシンク４１，４２を示したものである。図４（Ａ）に示すヒートシンク４１は、半導体素子２３に当接する当接部４１ａ上に所定数のフィン４１ｂが一体で形成されたもので、四隅に上記固定ピン２４1 〜２４4 （一部は板ばね２５1 ，２５2 ）と当接させるための切欠部４１ｃ1 〜４１ｃ4 が形成されたものである。
【００３０】
また、図４（Ｂ）に示すヒートシンク４２は、半導体素子２３に当接する当接部４２ａ上に所定数のフィン４２が一体で形成されたもので、四隅に上記固定ピン２４1 〜２４4 を貫通させるための貫通孔４２ｃ1 〜４２ｃ4 が形成されたものである。この貫通孔４２ｃ1 〜４２ｃ4 に固定ピン２４1 〜２４4 が貫通された状態では、該貫通孔４２ｃ1 ，４２ｃ2 内で板ばね２５1 ，２５2 が水平方向に押圧して、貫通孔４２ｃ3 ，４２ｃ4 内で他の固定ピン２４3 ，２４4 に押し付けて固定するものである。また、後述の図６で示す固定ピン自体を屈曲させて突起部を形成し、突起部の押圧作用で押圧固定させてもよい。
【００３１】
なお、上記空冷式のヒートシンク４１，４２は、例えばアルミニウム等の高熱伝導金属により一体に形成されるものである。
続いて、図５及び図６に、図１の他の押圧方法の説明図を示す。図５（Ａ）及び図６（Ａ）は要部側面図、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）はヒートシンクでの押圧部分の要部平面図を示したものである。また、図６（Ｃ）は他の弾性部材の構成図を示したものである。
【００３２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、ヒートシンク２７（ヒートシンク４１も同様）の四隅に切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）が形成されており、プリント基板２２に実装された半導体素子２３の四隅外周に植設された固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が、上記切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）に対応する位置に突起部としての中太形状の押圧部５１ａが一体で形成される。また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の上端及び下端にはボルト部５１ｂ，５１ｃが形成されると共に、プリント基板２２上に位置されるフランジ５１ｄが形成される。
【００３３】
一方、プリント基板２２には固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が植設される位置に貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）が形成され、また枠状の補強部材３１には固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）のボルト部５１ｃに螺合するネジ切り部３１ａが形成される。すなわち、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）がプリント基板２２の貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）を貫通させて補強部材３１のネジ切り部３１ａと螺合して固定され、押圧部５１ａがヒートシンク２７の切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）を当接して水平方向に押圧する。
【００３４】
また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の上部のボルト部５１ｂには弾性部材２８における取付部２８ａ1 （２８ａ2 〜２８ａ4 ）の取付孔が嵌合され、押圧力の調整手段としての加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）で弾性部材２８によるヒートシンク２７への半導体素子２３側の垂直方向の押圧力を調整するものである。
【００３５】
すなわち、ヒートシンク２７への水平方向の押圧は、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が自身で撓んでその弾性変位で行い、該ヒートシンクへの垂直方向の押圧は加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）によって適宜調整される。
これにより、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の構造が簡易となりコスト削減を図ることができる。また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）を補強部材３１に固定することから、プリント基板２２上への固定手段が削減し、これによって半導体素子周辺基板の配線禁止エリアが減少し、基板の信号層数削減、コスト削減を図ることができるものである。
【００３６】
続いて、図６（Ａ）〜（Ｃ）において、ヒートシンク２７（図４（Ｂ）のヒートシンク４２も同様）の四隅には貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）が形成されており、プリント基板２２に実装された半導体素子２３の四隅外周に植設された固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が、上記貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）内に対応する位置に突起部としての屈曲形状の押圧部５３ａが一体で形成される。また、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）の上端にボルト部５３ｂが形成され、下方にプリント基板２２上面と当接するフランジ５３ｃが形成される。
【００３７】
一方、プリント基板２２には固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が植設される位置に貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）が形成される。すなわち、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）がプリント基板２２上にフランジ５３ｃを当接させる貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）を貫通させて、表面及び裏面でろう付けして固定したときに、押圧部５３ａがヒートシンク２７の貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）内で当接して水平方向に押圧する。
【００３８】
また、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）のボルト部５３ｂには第１の押圧手段としての弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）が中央の孔５２ａで嵌合され、かつ調整手段としての加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）で弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）によるヒートシンク２７への半導体素子側の垂直方向の押圧力を調整するものである。
【００３９】
ここで、弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）は、図６（Ｃ）に示すように平面十字状に形成されて中央に孔５４ａが形成されると共に、その十字方向にそれぞれ屈曲形状の押圧部５４ｂ1 〜５４ｂ4 が一体に形成されたものである。
すなわち、ヒートシンク２７への水平方向の押圧は押圧部５３ａにより固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が自身で撓んでその弾性変位で行い、該ヒートシンク２７への垂直方向の押圧は弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）に対する加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）によって適宜調整されるものである。これにより、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）の構造が簡易となり、コスト削減を図ることができるものである。
【００４０】
次に、図７に、本発明の他の実施例における要部説明図を示す。図７（Ａ）は、ヒートシンク２７の断面図が示されており、半導体素子２３との当接面と反対面側にネジ切り部２７ｄが形成され、その周囲に例えば４つの貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ4 が形成される。また、半導体素子２３との当接面には図７（Ｃ）の底面図に示すように格子状の溝２７ｆが形成される。なお、２７ｃは配管に連通する冷媒流路である。
【００４１】
一方、素子分離部材としてのピン押し部材６１が用意される。このピン押し部材６１の略中央には貫通孔６１ａが形成され、貫通孔６１ａの周囲であってヒートシンク２７の貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ4 に対応するピン６１1 〜６１4 が植設される。貫通孔６１ａにはピン押しネジ６２が貫通して上記ヒートシンク２７のネジ切り部２７ｄと螺合する。
【００４２】
そこで、上記ヒートシンク２７はサーマルコンパウンド等の高熱伝導部材２６を介在させて半導体素子２３に密着させたときに、余分な高熱伝導部材２６が溝２７ｆに追い出され、少ない加圧力で薄く均一な厚さの熱伝導層が形成される。すなわち、半導体素子２３の上面とヒートシンク２７の間の接触面積が広い場合であっても、全面に亘って熱抵抗が均一で小な良好な接触状態を容易に実現することができ、冷却性能が向上されるものである。
【００４３】
そして、半導体素子２３の修理、交換等でヒートシンク２７を分離する場合、ピン押し部材６１のピン６１1 〜６１4 をヒートシンク２７の貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ2 に挿入させ、ピン押しネジ６２をピン押し部材６１の貫通孔６１ａを貫通させてヒートシンク２７のネジ切り部２７ｄに螺合させてネジ締めすると、ヒートシンク２７がピン押し部材６１側に引き寄せられて半導体素子２３より分離する。
【００４４】
これにより、半導体素子２３の入出力端子２３ａに不要な力を加えることなく、確実かつ容易にヒートシンク２７を分離することができ、半導体素子２３の信頼度を向上させることができるものである。
次に、図８に、本発明の複数素子に対するヒートシンクの適用例の説明図を示す。図８は、プリント基板２２上に実装された例えば４つの半導体素子２３にそれぞれ図１及び図２に示すヒートシンク２７A 〜２７D が２×２配列で設けられた場合を示している。そして、各ヒートシンク２７A 〜２７D の四隅に対応して四角柱状の固定ピン７１1 〜７１9 が配置される。
【００４５】
この場合、固定ピン７１2 ，７１3 ，７１8 ，７１9 には各１個の板ばね２５が取り付けられ、固定ピン７１5 ，７１6 には各２個の板ばね２５が取り付けられる。そして、ヒートシンク２７A は固定ピン７１2 ，７１5 の各板ばね２５で固定ピン７１1 ，７１4 に押し付けられて水平方向に押圧され、ヒートシンク２７B は固定ピン７１3 ，７１6 の各板ばね２５で固定ピン７１2 ，７１5 に押し付けられて水平方向に押圧される。また、ヒートシンク２７C は固定ピン７１5 ，７１8 の各板ばね２５で固定ピン７１4 ，７１7 に押し付けられて水平方向に押圧され、ヒートシンク２７D は固定ピン７１6 ，７１9 の各板ばね２５で固定ピン７１5 ，７１8 に押し付けられて水平方向に押圧される。
【００４６】
すなわち、固定ピン７１2 ，７１4 ，７１5 ，７１6 ，７１8 は隣接するヒートシンク２７A 〜２７D の複数個で共用されて水平方向に押圧を行うものである。これにより、プリント基板２２に植設される固定ピン数を削減することができ、該プリント基板２２の実装・配線領域の拡大、コスト削減を図ることができるものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、基板に実装された素子に設けられた冷却手段を、第１の押圧手段で素子側の垂直方向に押圧し、第２の押圧手段で水平方向に押圧して固定することにより、冷却手段に加わる外力を第１及び第２の押圧手段で受けることになり、実装部品への荷重が緩和されると共に、実装部品と冷却手段の接合が強化されて冷却性能の向上を図ることができる。
【００４８】
請求項１，４又は７の発明によれば、第２の押圧手段は、基板に適宜補強部材を介して固定部材が植設され、形成された突起部で対応する冷却手段又は適宜隣接の冷却手段の何れか複数に対して押圧することにより、冷却手段を水平方向に容易、確実に固定することが可能となり、外力の影響が緩和されて冷却性能の向上を図ることができる。
【００４９】
請求項２又は３の発明によれば、第１の押圧手段が弾性部材を固定部材に適宜調整手段で押圧力調整自在に取り付けて冷却手段を垂直方向に押圧することにより、冷却手段を実装部品への荷重を緩和しつつ垂直方向に容易、確実に固定することが可能となって外力の影響が緩和され、冷却性能の向上を図ることができる。
【００５０】
請求項５又は６の発明によれば、冷却手段に素子分離手段を設けて素子を取り外し、適宜素子接触面に所定数の溝を形成することにより、素子と冷却手段との間に熱伝導部材が介在されたときに、余分な熱伝導部材を溝内に廻り込ませて熱抵抗を均一にして冷却性能の向上を図り、実装部品から熱伝導部材で密着状態の冷却手段の取り外し作業を該実装部品に不要な力を加えることなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１のヒートシンクへの押圧状態の説明図である。
【図３】図１の固定ピンの他の固定方法の説明図である。
【図４】図１のヒートシンクの他の構造例の説明図である。
【図５】図１の他の押圧方法の説明図（１）である。
【図６】図１の他の押圧方法の説明図（２）である。
【図７】本発明の他の実施例における要部説明図である。
【図８】本発明の複数素子に対するヒートシンクの適用例の説明図である。
【図９】従来の冷却構造の構成図である。
【符号の説明】
２１ 冷却構造
２２ プリント板
２３ 半導体素子
２３ａ 入出力端子
２４1 〜２４4 ，５１1 〜５１4 ，５３1 〜５３4 ，７１1 〜７１9 固定ピン
２５1 ，２５2 板ばね
２６ 高熱伝導部材
２７，４１，４２ ヒートシンク
２８，５４1 〜５４4 弾性部材
３１ 補強部材
５２1 〜５２4 加圧調整ネジ
６１ ピン押し部材
６２ ピン押しネジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器が内蔵する制御基板等に実装される実装部品の冷却構造に関する。
近年、電子機器の高機能化に伴い、使用される制御基板の高密度実装、実装される半導体装置等の高集積化が進んできている。そして、半導体装置の高集積化による多ピン化が進んで端子強度が低下すると共に、発熱量が増加する傾向にある。発熱量が増加すると、冷却するためにヒートシンク（冷却ファン、冷却コールドプレート等の放熱器）が必要となり、実装部品に直接取り付けられる。そのため、実装部品への荷重を緩和しつつ効果的な冷却を行う構造のものが求められている。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、従来の冷却構造の構成図を示す。図９（Ａ）は要部側面図、図９（Ｂ）は要部平面図である。図９（Ａ），（Ｂ）に示す冷却構造１１は、プリント基板１２上に半導体素子１３がその入出力端子１３ａをはんだ付け等を行って実装され、該半導体素子１３上にヒートシンク１４が高熱伝導部材１５を介在させて位置される。
【０００３】
ヒートシンク１４は、水冷コールドプレートであり、内部に流路１４ａが形成されて配管口１４ｂ1 ，１４ｂ2 より冷媒が供給されて循環される。また、高熱伝導部材１５は、半導体素子１３の熱をヒートシンク１４に効率よく伝えるためのもので、接着剤として固着したり、又はサーマルコンパウンドやサーマルシート等として挟み込み、バネ等でヒートシンク１４を機械的に加圧固定することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、ヒートシンク１４は半導体素子１３にのみ荷重される構造であり、半導体素子１３が高速化、高機能化、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）化による発熱量の増加からヒートシンク１４が大型化して重量増加及び接合強度増加してくると共に、ピン数の増加に伴う端子の強度低下を生じて接合による荷重の増加に対処できなくなり、効率よく冷却を行うことができないという問題がある。
【０００５】
また、半導体素子１３上にヒートシンク１４を接着剤で接着固定する場合、半導体素子１３のパッケージ材質（セラミック等の低熱膨脹率のものが多い）とヒートシンク１４の材質（銅、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属が一般的に用いられる）の熱膨脹差（接着時から使用中の温度上昇）を吸収する必要性から、例えばヒートシンク側の接着面を細分化する等ヒートシンク構造に制約を受けるという問題があると共に、半導体素子１３の修理、交換に際して作業性からヒートシンク１４を大型化することができないことから冷却性能に制限が生じ、またはんだ溶解除去に際してヒートシンク１４をも加熱する必要があって加熱時間の増加により実装部品を劣化させることになるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、実装部品への荷重を緩和しつつヒートシンクとの接合を強化して冷却性能の向上を図り、また素子交換等の容易性を図る実装部品の冷却構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、基板上に実装された所定数の素子に対して冷却を行う冷却手段が設けられた実装部品の冷却構造において、前記冷却手段を、前記素子に対して前記基板側の垂直方向に押圧して固定する第１の押圧手段と、該冷却手段を、前記素子に対して水平方向に押圧して固定する第２の押圧手段とを有し、かつ、前記第２の押圧手段は、前記基板上に植設された所定数のうち何れかの固定部材に形成される突起部が前記素子を水平方向に押圧してなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記第１の押圧手段は前記固定部材に固定された弾性部材で前記素子を垂直方向に押圧してなる。
【０００９】
請求項３では、請求項２記載の実装部品の冷却構造において、前記第１の押圧手段は、前記弾性部材による前記素子に対する押圧力を調整する調整手段が設けられる。
請求項４では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記固定部材は、該固定部材の取り付けに対して前記基板を補強する補強部材を介して該基板に植設される。
【００１０】
請求項５では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記冷却手段に、接触される前記素子を取り外すための素子分離部材が設けられる。
請求項６では、請求項１又は５記載の実装部品の冷却構造において、前記冷却手段に、前記素子との接触面に所定数の溝が形成されてなる。
【００１１】
請求項７では、請求項１記載の実装部品の冷却構造において、前記第２の押圧手段は、複数の前記素子のそれぞれに対応する隣接の前記冷却手段の少なくとも複数に対して前記水平方向に押圧してなる。上述のように請求項１の発明では、基板に実装された素子に設けられた冷却手段を、第１の押圧手段で素子側の垂直方向に押圧し、第２の押圧手段で水平方向に押圧して固定する。これにより、冷却手段に加わる外力を第１及び第２の押圧手段で受けることになり、実装部品への荷重が緩和されると共に、実装部品と冷却手段の接合が強化されて冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項１，４又は７の発明では、第２の押圧手段は、基板に適宜補強部材を介して固定部材が植設され、形成された突起部で対応する冷却手段又は適宜隣接の冷却手段の何れか複数に対して押圧する。これにより、冷却手段を水平方向に容易、確実に固定することが可能となり、外力の影響が緩和されて冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項２又は３の発明では、第１の押圧手段が弾性部材を固定部材に適宜調整手段で押圧力調整自在に取り付けて冷却手段を垂直方向に押圧する。これにより、冷却手段を実装部品への荷重を緩和しつつ垂直方向に容易、確実に固定することが可能となって外力の影響が緩和され、冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
請求項５又は６の発明では、冷却手段に素子分離手段を設けて素子を取り外し、適宜素子接触面に所定数の溝を形成する。これにより、素子と冷却手段との間に熱伝導部材が介在されたときに、余分な熱伝導部材を溝内に廻り込ませて熱抵抗を均一にして冷却性能の向上を図り、実装部品から熱伝導部材で密着状態の冷却手段の取り外し作業を該実装部品に不要な力を加えることなく行うことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。図１（Ａ）を本発明における実装部品の冷却構造２１の側面図、図１（Ｂ）は図１（Ｂ）の要部部分側面図である。図１（Ａ），（Ｂ）において、プリント基板２２上に実装部品の例として半導体素子２３が入出力端子２３ａをはんだ付けにより実装されている。
【００１６】
また、半導体素子２３の周囲であって四隅に対応する部分に固定部材としての固定ピン２４1 〜２４4 （２４3 ，２４4 は図示せず、図２参照）がプリント基板２２上にネジ等により固定されて植設される。また、固定ピン２４1 ，２４2 には、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、対応する板ばね２５1 ，２５2 がネジ止めされるもので、板ばね２５1 ，２５2 は屈曲形状で突起部として形成される。上記固定ピン２４1 〜２４4 及び板ばね２５1 ，２５2 により第２の押圧手段が構成される。
【００１７】
一方、半導体素子２３上にはサーマルコンパウンド等の高熱伝導部材２６を介して冷却手段であるヒートシンク２７が密着状態で配置される。このヒートシンク２７は、固定ピン２４1 〜２４4 の板ばね２５1 〜２５4 により互いに対向する方向に付勢され、半導体素子２３に対して水平方向に押圧されて固定される。なお、ヒートシンク２７は、前述と同様に水冷コールドプレートであり、配管２７ａ，２７ｂより内部で連通する流路が形成されたもので、配管２７ａ，２７ｂより冷媒が供給されて該流路を循環されて半導体素子２３を冷却するものである。
【００１８】
また、各固定ピン２４1 〜２４4 の上端には、第１の押圧手段である弾性部材２８の取付部２８ａ1 〜２８ａ4 がネジにより取り付けられる。この弾性部材２８は押圧部２８ｂの四隅より屈曲させた取付部２８ａ1 〜２８ａ4 （２８ａ3 ，２８ａ4 は図に表われず）が延出するもので、板ばねとしての作用でヒートシンク２７を半導体素子２３側の垂直方向に押圧する。
【００１９】
ここで、図２に、図１のヒートシンクへの押圧状態の説明図を示す。図２（Ａ）は固定ピン２４1 〜２４4 によるヒートシンク２７の押圧状態を示したもので、ヒートシンク２７は四隅を平面上切欠面２７1 〜２７4 が形成され、一方で固定ピン２４3 ，２４4 が該切欠面２７1 〜２７4 と当接する当接面が形成される。そして、ヒートシンク２７の切欠面２７1 ，２７2 を固定ピン２４1 ，２４2 の板ばね２５1 ，２５2 で矢印方向に押圧することで、切欠面２７3 ，２７4 を固定ピン２４3 ，２４4 の当接面に押し付ける。
【００２０】
これによって、ヒートシンク２７に加わる半導体素子２３の水平方向の外力（重力、振動・衝撃荷重、配管からの反力等）が主に固定ピン２４1 〜２４4 が受けるようになり、半導体素子２３の入出力端子２３ａを機械的に保護することができ、端子接続の信頼性を向上させることができる。また、半導体素子２３の入出力端子２３ａへの必要強度が低減できることから、端子のさらなる微細高密度化が可能になるものである。
【００２１】
また、図２（Ｂ）に示すように、第１の押圧手段を構成する弾性部材２８が板状の押圧部２８ｂの四隅より略段差状に取付部２８ａ1 〜２８ａ4 が一体的に延出され、該取付部２８ａ1 〜２８ａ4 の先端が固定ピン２４1 〜２４4 の上端にネジ２９1 〜２９4 でそれぞれ固定される。なお、取付部２８ａ1 〜２８ａ4 は、ヒートシンク２７の配管２７ａ，２７ｂに干渉しないように延出される。
【００２２】
この弾性部材２８は、固定ピン２４1 〜２４4 に取り付けられることによって、ヒートシンク２７を半導体素子２３側の垂直方向に押圧して固定するもので、該ヒートシンク２７が半導体素子２３より引き離す方向に外力が働いても垂直方向の加圧状態が維持されるものである。
【００２３】
これにより、高熱伝導部材２６を介してヒートシンク２７を半導体素子２３に接触状態を良好に密着させることができ、安定した冷却性能を実現することができるものである。また、ヒートシンク２７を半導体素子２３に接着固定する必要がないことから、該ヒートシンク２７の構造上の制約がなく、固定ピン２４1 〜２４4 による押圧と相俟って重量制限においても緩和され、高性能化、大型化を容易とすることができ、大型化しても容易に取り外すことができることから半導体素子２３の修理、交換の作業の容易化かつ時間短縮化を図ることができるものである。
【００２４】
また、ヒートシンク２７の半導体素子２３への垂直方向への押圧を固定ピン２４1 〜２４4 の上端に固定することから、プリント基板２２に取り付ける必要がなく、半導体素子２３の周辺の配線禁止エリアが減少して、基板の信号層数の削減、コスト削減が可能となるものである。
【００２５】
次に、図３に、図１の固定ピンの他の固定方法の説明図を示す。図３（Ａ）は要部側面図、図３（Ｂ）は要部底面図、図３（Ｃ）は部分斜視図である。上述の図１の固定ピン２４1 〜２４4 はプリント基板２２に直接取り付けた場合を示したが、図３（Ａ）〜（Ｃ）は各固定ピン２４1 〜２４4 を、プリント基板２２の裏面にネジ３０1 〜３０4 で取り付けた枠状の補強部材３１に取り付けたものである。
【００２６】
すなわち、プリント基板２２には固定ピン２４1 〜２４4 に対応する部分に貫通孔２２1 〜２２4 が形成され、この貫通孔２２1 〜２２4 に下部にネジ切部２４ａが形成された各固定ピン２４1 〜２４4 が貫通される。一方、枠状の補強部材３１の四隅部分には各固定ピン２４1 〜２４4 の向きを合わせるための段差３１ａがそれぞれ形成されると共に、各段差３１ａ部分に取付孔３１ｂが形成される。
【００２７】
そこで、プリント基板２２の貫通孔２２1 〜２２4 を貫通した固定ピン２４1 〜２４4 がさらに補強部材３１の段差３１ａで向きが合わせられて貫通孔３１ｂをネジ切部２４ａが貫通する。そして、補強部材３１の裏面よりナット３２1 〜３２4 でそれぞれの該固定ピン２４1 〜２４4 を固定するものである。
【００２８】
これにより、補強部材３１は、ヒートシンク２７の装着によって固定ピン２４1 〜２４4 の側面に作用する横方向（水平方向）の力を直接受ける構造となることから、半導体素子２３の周辺でのプリント基板２２の反り変形が防止され、該半導体素子２３の入出力端子２３ａの接続部分の信頼度を向上させることができるものである。
【００２９】
続いて、図４に、図１のヒートシンクの他の構造例の説明図を示す。図１に示したヒートシンク２７は水冷コールドプレートの場合を示したもので、図４（Ａ），（Ｂ）は空冷フィンのヒートシンク４１，４２を示したものである。図４（Ａ）に示すヒートシンク４１は、半導体素子２３に当接する当接部４１ａ上に所定数のフィン４１ｂが一体で形成されたもので、四隅に上記固定ピン２４1 〜２４4 （一部は板ばね２５1 ，２５2 ）と当接させるための切欠部４１ｃ1 〜４１ｃ4 が形成されたものである。
【００３０】
また、図４（Ｂ）に示すヒートシンク４２は、半導体素子２３に当接する当接部４２ａ上に所定数のフィン４２が一体で形成されたもので、四隅に上記固定ピン２４1 〜２４4 を貫通させるための貫通孔４２ｃ1 〜４２ｃ4 が形成されたものである。この貫通孔４２ｃ1 〜４２ｃ4 に固定ピン２４1 〜２４4 が貫通された状態では、該貫通孔４２ｃ1 ，４２ｃ2 内で板ばね２５1 ，２５2 が水平方向に押圧して、貫通孔４２ｃ3 ，４２ｃ4 内で他の固定ピン２４3 ，２４4 に押し付けて固定するものである。また、後述の図６で示す固定ピン自体を屈曲させて突起部を形成し、突起部の押圧作用で押圧固定させてもよい。
【００３１】
なお、上記空冷式のヒートシンク４１，４２は、例えばアルミニウム等の高熱伝導金属により一体に形成されるものである。
続いて、図５及び図６に、図１の他の押圧方法の説明図を示す。図５（Ａ）及び図６（Ａ）は要部側面図、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）はヒートシンクでの押圧部分の要部平面図を示したものである。また、図６（Ｃ）は他の弾性部材の構成図を示したものである。
【００３２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、ヒートシンク２７（ヒートシンク４１も同様）の四隅に切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）が形成されており、プリント基板２２に実装された半導体素子２３の四隅外周に植設された固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が、上記切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）に対応する位置に突起部としての中太形状の押圧部５１ａが一体で形成される。また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の上端及び下端にはボルト部５１ｂ，５１ｃが形成されると共に、プリント基板２２上に位置されるフランジ５１ｄが形成される。
【００３３】
一方、プリント基板２２には固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が植設される位置に貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）が形成され、また枠状の補強部材３１には固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）のボルト部５１ｃに螺合するネジ切り部３１ａが形成される。すなわち、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）がプリント基板２２の貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）を貫通させて補強部材３１のネジ切り部３１ａと螺合して固定され、押圧部５１ａがヒートシンク２７の切欠部２７1a（２７2a〜２７4a）を当接して水平方向に押圧する。
【００３４】
また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の上部のボルト部５１ｂには弾性部材２８における取付部２８ａ1 （２８ａ2 〜２８ａ4 ）の取付孔が嵌合され、押圧力の調整手段としての加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）で弾性部材２８によるヒートシンク２７への半導体素子２３側の垂直方向の押圧力を調整するものである。
【００３５】
すなわち、ヒートシンク２７への水平方向の押圧は、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）が自身で撓んでその弾性変位で行い、該ヒートシンクへの垂直方向の押圧は加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）によって適宜調整される。
これにより、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）の構造が簡易となりコスト削減を図ることができる。また、固定ピン５１1 （５１2 〜５１4 ）を補強部材３１に固定することから、プリント基板２２上への固定手段が削減し、これによって半導体素子周辺基板の配線禁止エリアが減少し、基板の信号層数削減、コスト削減を図ることができるものである。
【００３６】
続いて、図６（Ａ）〜（Ｃ）において、ヒートシンク２７（図４（Ｂ）のヒートシンク４２も同様）の四隅には貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）が形成されており、プリント基板２２に実装された半導体素子２３の四隅外周に植設された固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が、上記貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）内に対応する位置に突起部としての屈曲形状の押圧部５３ａが一体で形成される。また、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）の上端にボルト部５３ｂが形成され、下方にプリント基板２２上面と当接するフランジ５３ｃが形成される。
【００３７】
一方、プリント基板２２には固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が植設される位置に貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）が形成される。すなわち、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）がプリント基板２２上にフランジ５３ｃを当接させる貫通孔２２1 （２２2 〜２２4 ）を貫通させて、表面及び裏面でろう付けして固定したときに、押圧部５３ａがヒートシンク２７の貫通孔２７1b（２７2b〜２７4b）内で当接して水平方向に押圧する。
【００３８】
また、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）のボルト部５３ｂには第１の押圧手段としての弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）が中央の孔５２ａで嵌合され、かつ調整手段としての加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）で弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）によるヒートシンク２７への半導体素子側の垂直方向の押圧力を調整するものである。
【００３９】
ここで、弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）は、図６（Ｃ）に示すように平面十字状に形成されて中央に孔５４ａが形成されると共に、その十字方向にそれぞれ屈曲形状の押圧部５４ｂ1 〜５４ｂ4 が一体に形成されたものである。
すなわち、ヒートシンク２７への水平方向の押圧は押圧部５３ａにより固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）が自身で撓んでその弾性変位で行い、該ヒートシンク２７への垂直方向の押圧は弾性部材５４1 （５４2 〜５４4 ）に対する加圧調整ネジ５２1 （５２2 〜５２4 ）によって適宜調整されるものである。これにより、固定ピン５３1 （５３2 〜５３4 ）の構造が簡易となり、コスト削減を図ることができるものである。
【００４０】
次に、図７に、本発明の他の実施例における要部説明図を示す。図７（Ａ）は、ヒートシンク２７の断面図が示されており、半導体素子２３との当接面と反対面側にネジ切り部２７ｄが形成され、その周囲に例えば４つの貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ4 が形成される。また、半導体素子２３との当接面には図７（Ｃ）の底面図に示すように格子状の溝２７ｆが形成される。なお、２７ｃは配管に連通する冷媒流路である。
【００４１】
一方、素子分離部材としてのピン押し部材６１が用意される。このピン押し部材６１の略中央には貫通孔６１ａが形成され、貫通孔６１ａの周囲であってヒートシンク２７の貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ4 に対応するピン６１1 〜６１4 が植設される。貫通孔６１ａにはピン押しネジ６２が貫通して上記ヒートシンク２７のネジ切り部２７ｄと螺合する。
【００４２】
そこで、上記ヒートシンク２７はサーマルコンパウンド等の高熱伝導部材２６を介在させて半導体素子２３に密着させたときに、余分な高熱伝導部材２６が溝２７ｆに追い出され、少ない加圧力で薄く均一な厚さの熱伝導層が形成される。すなわち、半導体素子２３の上面とヒートシンク２７の間の接触面積が広い場合であっても、全面に亘って熱抵抗が均一で小な良好な接触状態を容易に実現することができ、冷却性能が向上されるものである。
【００４３】
そして、半導体素子２３の修理、交換等でヒートシンク２７を分離する場合、ピン押し部材６１のピン６１1 〜６１4 をヒートシンク２７の貫通孔２７ｅ1 〜２７ｅ2 に挿入させ、ピン押しネジ６２をピン押し部材６１の貫通孔６１ａを貫通させてヒートシンク２７のネジ切り部２７ｄに螺合させてネジ締めすると、ヒートシンク２７がピン押し部材６１側に引き寄せられて半導体素子２３より分離する。
【００４４】
これにより、半導体素子２３の入出力端子２３ａに不要な力を加えることなく、確実かつ容易にヒートシンク２７を分離することができ、半導体素子２３の信頼度を向上させることができるものである。
次に、図８に、本発明の複数素子に対するヒートシンクの適用例の説明図を示す。図８は、プリント基板２２上に実装された例えば４つの半導体素子２３にそれぞれ図１及び図２に示すヒートシンク２７A 〜２７D が２×２配列で設けられた場合を示している。そして、各ヒートシンク２７A 〜２７D の四隅に対応して四角柱状の固定ピン７１1 〜７１9 が配置される。
【００４５】
この場合、固定ピン７１2 ，７１3 ，７１8 ，７１9 には各１個の板ばね２５が取り付けられ、固定ピン７１5 ，７１6 には各２個の板ばね２５が取り付けられる。そして、ヒートシンク２７A は固定ピン７１2 ，７１5 の各板ばね２５で固定ピン７１1 ，７１4 に押し付けられて水平方向に押圧され、ヒートシンク２７B は固定ピン７１3 ，７１6 の各板ばね２５で固定ピン７１2 ，７１5 に押し付けられて水平方向に押圧される。また、ヒートシンク２７C は固定ピン７１5 ，７１8 の各板ばね２５で固定ピン７１4 ，７１7 に押し付けられて水平方向に押圧され、ヒートシンク２７D は固定ピン７１6 ，７１9 の各板ばね２５で固定ピン７１5 ，７１8 に押し付けられて水平方向に押圧される。
【００４６】
すなわち、固定ピン７１2 ，７１4 ，７１5 ，７１6 ，７１8 は隣接するヒートシンク２７A 〜２７D の複数個で共用されて水平方向に押圧を行うものである。これにより、プリント基板２２に植設される固定ピン数を削減することができ、該プリント基板２２の実装・配線領域の拡大、コスト削減を図ることができるものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、基板に実装された素子に設けられた冷却手段を、第１の押圧手段で素子側の垂直方向に押圧し、第２の押圧手段で水平方向に押圧して固定することにより、冷却手段に加わる外力を第１及び第２の押圧手段で受けることになり、実装部品への荷重が緩和されると共に、実装部品と冷却手段の接合が強化されて冷却性能の向上を図ることができる。
【００４８】
請求項１，４又は７の発明によれば、第２の押圧手段は、基板に適宜補強部材を介して固定部材が植設され、形成された突起部で対応する冷却手段又は適宜隣接の冷却手段の何れか複数に対して押圧することにより、冷却手段を水平方向に容易、確実に固定することが可能となり、外力の影響が緩和されて冷却性能の向上を図ることができる。
【００４９】
請求項２又は３の発明によれば、第１の押圧手段が弾性部材を固定部材に適宜調整手段で押圧力調整自在に取り付けて冷却手段を垂直方向に押圧することにより、冷却手段を実装部品への荷重を緩和しつつ垂直方向に容易、確実に固定することが可能となって外力の影響が緩和され、冷却性能の向上を図ることができる。
【００５０】
請求項５又は６の発明によれば、冷却手段に素子分離手段を設けて素子を取り外し、適宜素子接触面に所定数の溝を形成することにより、素子と冷却手段との間に熱伝導部材が介在されたときに、余分な熱伝導部材を溝内に廻り込ませて熱抵抗を均一にして冷却性能の向上を図り、実装部品から熱伝導部材で密着状態の冷却手段の取り外し作業を該実装部品に不要な力を加えることなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１のヒートシンクへの押圧状態の説明図である。
【図３】図１の固定ピンの他の固定方法の説明図である。
【図４】図１のヒートシンクの他の構造例の説明図である。
【図５】図１の他の押圧方法の説明図（１）である。
【図６】図１の他の押圧方法の説明図（２）である。
【図７】本発明の他の実施例における要部説明図である。
【図８】本発明の複数素子に対するヒートシンクの適用例の説明図である。
【図９】従来の冷却構造の構成図である。
【符号の説明】
２１ 冷却構造
２２ プリント板
２３ 半導体素子
２３ａ 入出力端子
２４1 〜２４4 ，５１1 〜５１4 ，５３1 〜５３4 ，７１1 〜７１9 固定ピン
２５1 ，２５2 板ばね
２６ 高熱伝導部材
２７，４１，４２ ヒートシンク
２８，５４1 〜５４4 弾性部材
３１ 補強部材
５２1 〜５２4 加圧調整ネジ
６１ ピン押し部材
６２ ピン押しネジ
Claims (7)
- 基板上に実装された所定数の素子に対して冷却を行う冷却手段が設けられた実装部品の冷却構造において、
前記冷却手段を、前記素子に対して前記基板側の垂直方向に押圧して固定する第１の押圧手段と、
該冷却手段を、前記素子に対して水平方向に押圧して固定する第２の押圧手段とを有し、
かつ、前記第２の押圧手段は、前記基板上に植設された所定数のうち何れかの固定部材に形成される突起部が前記素子を水平方向に押圧してなることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項１記載の実装部品の冷却構造において、
前記第１の押圧手段は前記固定部材に固定された弾性部材で前記素子を垂直方向に押圧してなることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項２記載の実装部品の冷却構造において、
前記第１の押圧手段は、前記弾性部材による前記素子に対する押圧力を調整する調整手段が設けられることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項１記載の実装部品の冷却構造において、
前記固定部材は、該固定部材の取り付けに対して前記基板を補強する補強部材を介して該基板に植設されることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項１記載の実装部品の冷却構造において、
前記冷却手段に、接触される前記素子を取り外すための素子分離部材が設けられることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項１又は５記載の実装部品の冷却構造において、
前記冷却手段に、前記素子との接触面に所定数の溝が形成されてなることを特徴とする実装部品の冷却構造。 - 請求項１又は２記載の実装部品の冷却構造において、
前記第２の押圧手段は、複数の前記素子のそれぞれに対応する隣接の前記冷却手段の少なくとも複数に対して前記水平方向に押圧してなることを特徴とする実装部品の冷却構造。
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