JP2016012578A - 放熱フィンの基板固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱フィンをＩＣに接触させて基板に固定する構造において、基板に穴を開ける必要がなく、かつ、放熱フィンを容易に取り外し可能とする。【解決手段】底面３１および壁面３２を有し、基板１上のＩＣ２の周囲に配置されて底面３１がはんだ付けされる複数の金具３と、ベース面４１上に複数のフィン部４２が設けられ、ＩＣ２上に配置される放熱フィン４と、フィン部４２が挿入可能なフィン穴５１および金具３の壁面３２を挿入可能な金具穴５２が設けられ、フィン穴５１にフィン部４２を通し、かつ金具穴５２に金具３の壁面３２を通すことで放熱フィン４のベース面４１上に配置され、はんだ付けにより金具３の壁面３２と接続されるフィン押さえ板５とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、金具またはスナップフィットを用い、放熱フィンを基板上のＩＣに接触させて基板に固定する放熱フィンの基板固定構造に関するものである。

従来から、電子基板を高密度実装したＩＣの放熱を行うため、放熱フィンをＩＣに接触させて基板に固定している。この際、放熱フィンの基板固定方法としては、放熱フィンをＩＣに接着して固定する方法がある（例えば特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、放熱フィンの交換や基板内ＩＣの交換を行う際に放熱フィンの接着を外せないという課題があった。

そこで、改善策として、基板に複数の穴を開け、その穴にばねを有する金具を引っ掛けることで、ばねにより放熱フィンをＩＣを介して基板に押し付けて固定する方法が知られている（例えば特許文献２〜４参照）。

特開平１１−１７０８３号公報 特開２０１１−１７１５８７号公報 特開２０１１−１７１５８３号公報 特開２０１１−１７１５８０号公報

上述したように、特許文献１に開示された方法では、放熱フィンをＩＣに接着して固定するため、放熱フィンの交換や基板内ＩＣの交換時に放熱フィンの接着を外せないという課題があった。また、特許文献２〜４に開示された方法では、基板に穴を開ける必要があるため、この穴の部分には基板内の配線を通すことができず、基板内での高密度な配線を阻害するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、放熱フィンをＩＣに接触させて基板に固定する構造において、基板に穴を開ける必要がなく、かつ、放熱フィンを容易に取り外し可能とする放熱フィンの基板固定構造を提供することを目的としている。

この発明に係る放熱フィンの基板固定構造は、底面および壁面を有し、基板上のＩＣの周囲に配置されて底面がはんだ付けされる複数の金具と、ベース面上に複数のフィン部が設けられ、ＩＣ上に配置される放熱フィンと、フィン部が挿入可能なフィン穴および金具の壁面を挿入可能な金具穴が設けられ、フィン穴にフィン部を通し、かつ金具穴に金具の壁面を通すことで放熱フィンのベース面上に配置され、はんだ付けにより金具の壁面と接続されるフィン押さえ板とを備えたものである。

また、この発明に係る放熱フィンの基板固定構造は、底面および壁面を有し、壁面の端部に係止片が設けられ、基板上のＩＣの周囲に配置されて底面がはんだ付けされる複数のスナップフィットと、ベース面上に複数のフィン部が設けられ、ＩＣ上に配置される放熱フィンと、フィン部が挿入可能なフィン穴が設けられ、フィン穴にフィン部を通すことで放熱フィンのベース面上に配置され、スナップフィットの係止片により端部が係止されるフィン押さえ板とを備えたものである。

また、この発明に係る放熱フィンの基板固定構造は、底面および壁面を有し、壁面の端部に係止片が設けられ、基板上のＩＣの周囲に配置されて底面がはんだ付けされる複数のスナップフィットと、ベース面上に複数のフィン部が設けられ、ＩＣ上に配置されることで、スナップフィットの係止片により端部が係止される放熱フィンとを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、放熱フィンをＩＣに接触させて基板に固定する構造において、基板に穴を開ける必要がなく、かつ、はんだは容易に取り外し可能ため放熱フィンを任意に取り外し可能とするという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態１におけるフィン押さえ板の別の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定状態を図３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る放熱フィンの基板固定状態を図８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態２に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図１３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図１８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態４に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図２３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態５に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図２８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態６に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図３３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態７に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態８に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態８に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態８に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図３８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態８に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態８に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態９に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態９に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態９に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図４３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態９に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態９に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１０に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態１０に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１０に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図４８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態１０に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態１０に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１１に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態１１に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１１に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図５３（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態１１に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態１１に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１２に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態１２に係る放熱フィンの基板固定順序を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１２に係る放熱フィンの基板固定状態を示す図５８（ｃ）と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態１２に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態１２に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定状態を図６３と異なる向きから見た斜視図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す三面図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１３に係る放熱フィンの基板固定状態を示す基板全体の斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る放熱フィンの基板固定構造を分解した斜視図である。なお図１では、基板１を省略している（基板１については図６参照）。
放熱フィンの基板固定構造は、図１，６に示すように、基板１、ＩＣ２、金具３、放熱フィン４およびフィン押さえ板５から構成されている。

ＩＣ２は、電子基板を高密度実装したものであり、基板１上の所定箇所に配置され、その底面がはんだ付けされる。
金具３は、板状部材を折り曲げることで底面３１および壁面３２を有する略Ｌ字型に構成されたものであり、基板１上のＩＣ２の周囲に複数（図１では４個）配置され、その底面３１がはんだ付けされる。金具３は、はんだ付け可能な部材により構成されている。また、複数の金具３は、フィン部４２の長手方向に略垂直な方向（風向に略垂直な方向）の放熱フィン４の壁面より外側において、各々の壁面３２により、放熱フィン４の各壁面に対して略直交した面を有するように配置される。

放熱フィン４は、ＩＣ２の放熱を行うものであり、ＩＣ２上に配置される。この放熱フィン４はアルミ製である。また、ＩＣ２上に配置される際には、通常、放熱グリス（不図示）を挟んで配置される。また、放熱フィン４のベース面４１上には、板状のフィン部４２が所定方向に所定間隔で立設して配列されている。なお実施の形態１では、放熱フィンのベース面４１の大きさが、ＩＣ２の上面と略同一の大きさである場合を想定している。

フィン押さえ板５は、放熱フィン４を間に挟んではんだ付けにより金具３と接続されることで、放熱フィン４を基板１側に固定するものである。フィン押さえ板５は、はんだ付け可能な部材により構成されている。このフィン押さえ板５には、放熱フィン４のフィン部４２を挿入可能なスリット状のフィン穴５１が長手方向に沿って複数設けられている。また、フィン押さえ板５の長手方向両端側には、基板１上の金具３の壁面３２を挿入可能な金具穴５２が開けられている。
そして、フィン押さえ板５は、フィン穴５１にフィン部４２を通し、かつ、金具穴５２に金具３の壁面３２を通すことで、放熱フィン４のベース面４１上に配置される。その後、はんだ付けにより金具３の壁面３２と接続される。
なお、図１に示すスリット状の複数のフィン穴５１に代えて、図２に示すような、放熱フィン４上の全てのフィン部４２を挿入可能な１つのフィン穴５１ｂを設けるようにしてもよい。

次に、上記のように構成された放熱フィン４の基板固定構造による基板固定順序について、図３〜６を参照しながら説明する。なお図３，４では、基板１を省略している。
放熱フィン４の基板固定では、まず、図３（ａ）に示すように、ＩＣ２を基板１上の所定箇所に配置して、その底面をはんだ付けする。そして、複数の金具３を基板１上のＩＣ２の周囲に所定の向きで載置して、その底面３１をはんだ付けする。その後、放熱フィン４をＩＣ２上に配置する。

次いで、図３（ｂ）に示すように、フィン押さえ板５のフィン穴５１にフィン部４２を通し、かつ、金具穴５２に金具３の壁面３２を通すことで、フィン押さえ板５を放熱フィン４のベース面４１上に配置する。なお、金具穴５２に金具３の壁面３２を通す際に、図１に示す金具３の金具ピッチ３ａとフィン押さえ板５の金具穴ピッチ５２ａがずれている場合には、図１のＡに示すように、金具３の片持ち状の壁面３２の先端側を板厚方向に押して変形させて、金具穴５２の位置に合わせて通す。

次いで、図３（ｃ）に示すように、フィン押さえ板５をＩＣ２を介して基板１側に押し付けて、フィン押さえ板５をはんだ付けにより各金具３と接続する。これにより、放熱フィン４を基板１に固定することができる。なお、フィン押さえ板５は、ばね性を持っていてもいなくてもよい。しかし、ばね性を持っている方が、フィン押さえ板５を金具３にはんだ付けする際に、フィン押さえ板５のばね弾性限界内の変形ではんだ付けすることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、複数の金具３を基板１に表面実装し、フィン押さえ板５により放熱フィン４をＩＣ２を介して基板１と挟み込み、金具３とフィン押さえ板５をはんだ付けするように構成したので、放熱フィン４をＩＣ２に接触させて基板１に固定する構造において、基板１に穴を開ける必要がなく、かつ、はんだ６は容易に取り外し可能ため放熱フィン４を任意に取り外し可能とするという効果がある。

また、板状の金具３を用いているため、はんだ付け前の単体の状態では、壁面３２は板厚方向の力に対して変形しやすい。そのため、フィン押さえ板５の金具穴５２に金具３の壁面３２を通す際に容易に行うことができる。
なお、金具３が板状ではなく軸状である場合、板と軸の断面積が同一であると仮定すると、断面２次モーメントが約７倍で軸の変形量が板の１／７となる。すなわち、金具３としては、軸状であるよりも板状である方が容易に変形しやすいことがわかる。

また、放熱フィン４の基板固定後（フィン押さえ板５と金具３をはんだ付けした状態）では、放熱フィン４への力がフィン押さえ板５を介して金具３へかかる。一方、各金具３は、各々の壁面３２により、放熱フィン４の各壁面に対して略直交した面を有するように配置されている。そのため、例えば図３（ｃ）に示す金具３ａに対しては、基板１面に平行な力１０１が当該金具３ａの板厚方向と直交した方向にかかる。このため、基板１面に平行な任意の方向の力に対して安定した放熱フィン４の固定強度が得られる。解析では、従来構成に対し、金具３への応力が約２０％低減することを確認している。

また、従来の放熱フィン４をＩＣ２に接着しただけの状態に対し、本実施の形態では、フィン押さえ板５が熱伝導により放熱板としても機能する。解析では、従来構成に対し、約１０％温度が低減することを確認している。

また、フィン押さえ板５のばね弾性限界内で金具３をフィン押さえ板５にはんだ付けして放熱フィン４を固定するため、放熱フィン４に力がかかっても、ばね弾性の押し付け荷重分すきまが発生しにくいという効果がある。

また、フィン押さえ板５と金具３をはんだ付けにより接続するようにしたので、基板工作ラインの自動装着機により自動で実装することが可能となる。
なお、上記構成において、フィン押さえ板５を用いずに、放熱フィン４と金具３を直接はんだ付けすることも考えられるが、放熱フィン４は通常アルミ製であるため、その材質上はんだ６を付けることができない。よって、フィン押さえ板５を用いた構成が有効であると考えられる。

また、金具３に代えて、ボルトとナットを用いた固定も考えられる。すなわち、ボルトの頭を下にして、基板１上のＩＣ２の周囲に配置してその頭をはんだ付けし、放熱フィン４を間に挟んだフィン押さえ板５を介してナット締結することで、放熱フィン４を基板１に固定する方法である。しかしながら、一般に市販されているはんだ付け用のボルトでは、基板１上に位置決め用の小さな穴を開ける必要があり、この方法では本発明の課題を解決することができない。また、放熱フィン４を介してＩＣ２にかけられる力には制限があり、ナット締結する際にＩＣ２を破壊する恐れがある。一方、本発明のはんだ付けによる固定では、ＩＣ２の高さに合わせて固定することができるため、ＩＣ２に過大な力をかけずに作業を行うことができるという効果がある。

実施の形態２．
実施の形態２では、放熱フィン４の固定強度を向上させるため、金具３の構造を変更したものについて示す。なお、図７〜１１に示す実施の形態２に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図７に示す金具３は、略Ｌ字型の板状部材の２つの延設面を同一方向に折り曲げて、略直交する２つの壁面３２を有する構造に構成されたものである。
また、この金具３の構成に合わせ、フィン押さえ板５の金具穴５２の形状が略Ｌ字型に構成されている。

このように、金具３の壁面３２を直交させて２面設けることで、基板１面に平行な任意の方向の力に対して、より安定した放熱フィン４の固定強度が得られる。解析では、実施の形態１の構成に対し、金具３への応力が約３０％低減することを確認している。

実施の形態３．
実施の形態３では、放熱フィン４の固定を安定させるため、フィン押さえ板５の構造を変更したものについて示す。なお、図１２〜１６に示す実施の形態３に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図７〜１１に示す実施の形態２と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図１２に示すフィン押さえ板５には、放熱フィン４との接触部分の略中央を中心として、下方（放熱フィン４側）に湾曲した突起５３が設けられている。なお、図１２に示す例では、突起５３を絞り形状としているが、曲げ形状であってもよい（図３２参照）。この突起５３は、フィン押さえ板５が基板１に固定されることで、放熱フィン４に局部的に当り、フィン押さえ板５が放熱フィン４を押し付け固定することを可能とするものである。

このように、フィン押さえ板５に突起５３を設け、放熱フィン４に局部的に当てて押し付けて固定することで、フィン押さえ板５が放熱フィン４を押し付ける荷重箇所がばらつかないため、より安定した放熱フィン４の固定が得られる効果がある。
また、フィン押さえ板５は、突起５３により局部的な荷重箇所が限定されるため、当該荷重箇所以外の領域がばねとなって変形可能である。したがって、放熱フィン４に力がかかっても、ばね弾性の押し付け荷重分すきまが発生しにくくなる効果がある。
さらに、フィン押さえ板５の突起５３がＩＣ２の略中央に当たるため、ＩＣ２の熱を強制的に発熱部中心からフィン押さえ板５に伝熱させることができ、放熱性が向上する効果もある。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態２の放熱フィン４を大型化した場合について示す。なお、図１７〜２１に示す実施の形態４に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図７〜１１に示す実施の形態２と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図１７に示すように、ＩＣ２の大きさに対して放熱フィン４を大型化した場合、その重量に応じて金具３の設置数を増加させる。図１７に示す例では、金具３を、図７の設置数に対して倍の数設けている。これにより、放熱フィン４が大型化した場合であっても、放熱フィン４の重量を確実に保持することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、複数の放熱フィン４を隣接配置するため、フィン押さえ板５の構造を変更し、第２の金具７を追加したものについて示す。なお、図２２〜２６に示す実施の形態５に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図２２に示すフィン押さえ板５には、放熱フィン４のフィン部４２を挿入可能なスリット状のフィン穴５１が短手方向（風向に略垂直な方向）に沿って複数設けられている。そして、長手方向（風向に略平行な方向）の両端には、下方（基板１側）に折り曲げられた折り曲げ部５４が設けられている。なお、フィン押さえ板５の短手方向の幅は、ＩＣ２の幅と略同一に構成されている。

また、第２の金具７は、板状部材を折り曲げて底面７１および壁面７２を有する略Ｌ字型に構成されたものであり、基板１上のＩＣ２の周囲に複数配置され、その底面７１がはんだ付けされる。そして、第２の金具７は、フィン押さえ板５が放熱フィン４のベース面４１上に配置された後、その壁面７２が、はんだ付けにより当該フィン押さえ板５の折り曲げ部５４に接続される。なお、第２の金具７の高さは、フィン押さえ板５の上面より低く構成されている。
図２２に示す例では、ＩＣ２の周囲の一方の対角線上には金具３が設けられ、他方の対角線上には第２の金具７が設けられている。

そして、放熱フィン４の基板固定では、まず、図２３（ａ）に示すように、ＩＣ２を基板１上の所定箇所に配置して、その底面をはんだ付けする。そして、複数の金具３および第２の金具７を基板１上のＩＣ２の周囲に所定の向きで載置して、その底面３１，７１をはんだ付けする。その後、放熱フィン４をＩＣ２上に配置する。

次いで、図２３（ｂ）に示すように、フィン押さえ板５のフィン穴５１にフィン部４２を通し、かつ、金具穴５２に金具３の壁面３２を通すことで、フィン押さえ板５を放熱フィン４のベース面４１上に配置する。

次いで、図２３（ｃ）に示すように、フィン押さえ板５をＩＣ２を介して基板１側に押し付けて、フィン押さえ板５をはんだ付けにより各金具３と接続する。また、フィン押さえ板５の折り曲げ部５４をはんだ付けにより各第２の金具７と接続する。以上により、放熱フィン４を基板１に固定することができる。

このように構成することで、図２６に示すように、放熱フィン４を複数並べて配置する際に、放熱フィン４を風向１０２と略直交した幅方向に隙間なく配置することが可能となる。したがって、放熱フィン４間の隙間から空気が逃げないため、放熱性が向上する効果がある。

実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態５の放熱フィン４を大型化した場合について示す。なお、図２７〜３１に示す実施の形態６に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図２２〜２６に示す実施の形態５と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図２７に示すように、ＩＣ２の大きさに対して放熱フィン４を大型化した場合、その重量に応じて金具３および第２の金具７の設置数を増加させる。図２７に示す例では、金具３を、図２２の設置数に対して倍の数設けている。これにより、放熱フィン４が大型化した場合であっても、放熱フィン４の重量を確実に保持することができる。

実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態６の構成に対して放熱フィン４の固定を安定させるため、フィン押さえ板５の構造を変更したものについて示す。なお、図３２〜３６に示す実施の形態７に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図２７〜３１に示す実施の形態６と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図３２に示すフィン押さえ板５には、放熱フィン４との接触部分の略中央を中心として、下方（放熱フィン４側）に湾曲した突起５３が設けられている。なお、図３２に示す例では、突起５３を曲げ形状としているが、絞り形状であってもよい（図１２参照）。この突起５３は、フィン押さえ板５が基板１に固定されることで、放熱フィン４に局部的に当り、フィン押さえ板５が放熱フィン４を押し付け固定することを可能とするものである。

このように、フィン押さえ板５に突起５３を設け、放熱フィン４に局部的に当てて押し付けて固定することで、フィン押さえ板５が放熱フィン４を押し付ける荷重箇所がばらつかないため、より安定した放熱フィン４の固定が得られる効果がある。
また、フィン押さえ板５は、突起５３により局部的な荷重箇所が限定されるため、当該荷重箇所以外の領域がばねとなって変形可能である。したがって、放熱フィン４に力がかかっても、ばね弾性の押し付け荷重分すきまが発生しにくくなる効果がある。
さらに、フィン押さえ板５の突起５３がＩＣ２の略中央に当たるため、ＩＣ２の熱を強制的に発熱部中心からフィン押さえ板５に伝熱させることができ、放熱性が向上する効果もある。

実施の形態８．
実施の形態８では、実施の形態２の構成に対して放熱フィン４の固定強度を向上させるため、金具３の構造を変更したものについて示す。なお、図３７〜４１に示す実施の形態８に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図７〜１１に示す実施の形態２と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図３７に示す金具３は、図７に示す実施の形態２の金具３の略直交する２つの壁面３２を一体化したものである。

このように、金具３の２つの壁面３２を一体化することで、基板１面に平行な任意の方向の力に対して、より安定した放熱フィン４の固定強度が得られる。解析では、実施の形態２の構成に対し、金具３への応力が３０％低減することを確認している。
一方、この構成では、金具３の剛性が上がり壁面３２の先端側が曲がり難くなるため、フィン押さえ板５の金具穴５２に通す際に、ピッチずれに対する調整が難しくなる。よって、この場合には、金具３の基板１への固定ピッチ位置精度が高く要求される。

実施の形態９．
実施の形態９では、実施の形態１の放熱フィン４の構造を変更したものについて示す。なお、図４２〜４６に示す実施の形態９に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１の構成と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図４２に示す放熱フィン４は、くし型フィンからピンフィンに変更したものである。すなわち、フィン部４２が板状部材から棒状部材に変更されている。
このように、放熱フィン４がピンフィンの場合であっても、実施の形態１と同様に基板固定することが可能である。また、フィンの種類は、くし型フィンまたはピンフィンに限定されるものではなく、突起状のあらゆるフィンに対して適用可能である。そのため、フィンを任意に選択することで放熱性の向上を図ることができる。

実施の形態１０．
実施の形態１０では、金具３のはんだ付け強度を向上させるため、金具３の構造を変更したものについて示す。なお、図４７〜５１に示す実施の形態１０に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図４７に示す金具３は、板状部材を一度折り返した上で折り曲げて略Ｔ字型に構成されたものである。
このように、金具３の底面３１を板状部材を折り返して構成することで、放熱フィン４への力が基板１の水平方向にかかった際に、力が金具３の折り返し部３３に集中せずに折り曲げ部３４に集中する。したがって、最も強度が弱いはんだ付け部分３５への応力を低減できる効果がある。解析では、実施の形態１の構成に対し、はんだ付け部分３５への応力が６０％低減することを確認している。

実施の形態１１．
実施の形態１１では、フィン押さえ板５のはんだ付け性を向上させるため、フィン押さえ板５の構造を変更したものについて示す。なお、図５２〜５６に示す実施の形態１１に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図５２に示すフィン押さえ板５には、金具穴５２の周囲に保温穴５５が設けられている。この保温穴５は、フィン押さえ板５と金具３をはんだ付けする際に、はんだ６の熱がフィン押さえ板５部分から逃げることを抑制するためのものである。これにより、フィン押さえ板５と金具３とのはんだ付け性が向上する。

実施の形態１２．
実施の形態１２では、フィン押さえ板５に対するはんだ付けを省略するため、金具３をスナップフィット８に変更したものについて示す。なお、図５７〜６１に示す実施の形態１２に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図１〜６に示す実施の形態１と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図５７に示すスナップフィット８は、板状部材を折り曲げて底面８１、壁面８２および、当該壁面８２の先端側に設けられた係止片８３を有するように構成されたものであり、基板１上のＩＣ２の周囲に複数（図５７では６個）配置され、その底面８１がはんだ付けされる。また、複数のスナップフィット８は、フィン部４２の長手方向に略垂直な方向（風向に略垂直な方向）の放熱フィン４の壁面より外側において、各々の壁面８２により、放熱フィン４の各壁面に対して略直交した面を有するように配置される。

そして、図５８（ｂ）に示すように、フィン押さえ板５のフィン穴５１にフィン部４２を通して、フィン押さえ板５を下方にスライドさせる。この際、フィン押さえ板５の端部がスナップフィット８の係止片８３と当接することで、当該スナップフィット８の壁面８２が外側に弾性変形する。そして、フィン押さえ板５がスナップフィット８の係止片８３を乗り越えた後、壁面８２の弾性変形が解除され、フィン押さえ板５の端部が係止片８３と係止して基板１側に固定される。これにより、フィン押さえ板５と金具３とのはんだ付けを不要とすることができる。

実施の形態１３．
実施の形態１３では、実施の形態１２のフィン押さえ板５を不要としたものについて示す。なお、図６２〜６６に示す実施の形態１３に係る放熱フィン４の基板固定構造の基本構成・基板固定順序は、図５７〜６１に示す実施の形態１２の構成と同様であるため、異なる部分についてのみ説明を行う。

図６２に示すスナップフィット８は、フィン押さえ板５ではなく、直接、放熱フィン４のベース面４１上を係止片８３により係止することで、放熱フィン４を基板１に固定する。これにより、フィン押さえ板５が不要となり、部品コスト低減が図れる。

なお図６２〜６６では、放熱フィン４として汎用フィンを用いた場合を想定しており、スナップフィット８が風向に略垂直な放熱フィン４の壁面の内側にも配置されている（すなわち、スナップフィット８が風向を遮るような位置にも配置されている）。そこで、例えば図６７に示すようなベース面４１を延設した放熱フィン４を用い、スナップフィット８を風向に略垂直な放熱フィン４の壁面の外側に配置可能することで、放熱性が向上する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。放熱フィン４は外せなくなるが放熱フィン４とＩＣ２の間に接着剤を用いることも可能である。

１ 基板、２ ＩＣ、３ 金具、３ａ 金具ピッチ、４ 放熱フィン、５ フィン押さえ板、６ はんだ、７ 第２の金具、８ スナップフィット、３１，７１，８１ 底面、３２，７２，８２ 壁面、３３ 折り返し部、３４ 折り曲げ部、３５ はんだ付け部分、４１ ベース面、４２ フィン部、５１，５１ｂ フィン穴、５２ 金具穴、５２ａ 金具穴ピッチ、５３ 突起、５４ 折り曲げ部、５５ 保温穴、８３ 係止片、１０１ 力、１０２ 風向。

Claims (13)

1. 底面および壁面を有し、基板上のＩＣの周囲に配置されて前記底面がはんだ付けされる複数の金具と、
   ベース面上に複数のフィン部が設けられ、前記ＩＣ上に配置される放熱フィンと、
   前記フィン部が挿入可能なフィン穴および前記金具の壁面を挿入可能な金具穴が設けられ、前記フィン穴に前記フィン部を通し、かつ前記金具穴に前記金具の壁面を通すことで前記放熱フィンのベース面上に配置され、はんだ付けにより前記金具の壁面と接続されるフィン押さえ板と
   を備えた放熱フィンの基板固定構造。
2. 前記金具は、略Ｌ字型の板状部材である
   ことを特徴とする請求項１記載の放熱フィンの基板固定構造。
3. 前記金具は、前記底面が板状部材を折り返して構成された
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放熱フィンの基板固定構造。
4. 前記複数の金具は、各々の前記壁面により、前記放熱フィンの各壁面に対して略直交した面を有するように配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の放熱フィンの基板固定構造。
5. 前記金具は、略直交する２つの前記壁面を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の放熱フィンの基板固定構造。
6. 前記金具は、前記略直交する２つの壁面が一体に構成された
   ことを特徴とする請求項５記載の放熱フィンの基板固定構造。
7. 底面および壁面を有し、前記壁面の端部に係止片が設けられ、基板上のＩＣの周囲に配置されて前記底面がはんだ付けされる複数のスナップフィットと、
   ベース面上に複数のフィン部が設けられ、前記ＩＣ上に配置される放熱フィンと、
   前記フィン部が挿入可能なフィン穴が設けられ、前記フィン穴に前記フィン部を通すことで前記放熱フィンのベース面上に配置され、前記スナップフィットの係止片により端部が係止されるフィン押さえ板と
   を備えた放熱フィンの基板固定構造。
8. 前記複数のスナップフィットは、各々の前記壁面により、前記放熱フィンの各壁面に対して略直交した面を有するように配置される
   ことを特徴とする請求項７記載の放熱フィンの基板固定構造。
9. 前記フィン押さえ板は、風向に略平行な両端が前記基板側に折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記風向に略垂直な幅が前記放熱フィンの幅と略同一であり、
   底面および壁面を有し、基板上のＩＣの周囲に配置されて前記底面がはんだ付けされ、前記壁面がはんだ付けにより前記折り曲げ部と接続される複数の第２の金具を備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の放熱フィンの基板固定構造。
10. 前記フィン押さえ板は、前記放熱フィンとの接触部分の略中央を中心に、絞りまたは曲げによる突起を有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の放熱フィンの基板固定構造。
11. 前記フィン押さえ板は、前記金具穴の周囲に、はんだ付けによる熱の拡散を防止する保温穴を有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の放熱フィンの基板固定構造。
12. 底面および壁面を有し、前記壁面の端部に係止片が設けられ、基板上のＩＣの周囲に配置されて前記底面がはんだ付けされる複数のスナップフィットと、
    ベース面上に複数のフィン部が設けられ、前記ＩＣ上に配置されることで、前記スナップフィットの係止片により端部が係止される放熱フィンと
    を備えた放熱フィンの基板固定構造。
13. 前記複数のスナップフィットは、各々の前記壁面により、前記放熱フィンの各壁面に対して略直交した面を有するように配置される
    ことを特徴とする請求項１２記載の放熱フィンの基板固定構造。

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