JP2012099708A - 固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートシンク等の装着物を電気基板に固定するに適した固定具を提供する
【解決手段】 電気基板にハンダ付けされる接合面１５Ａが設定された金属製の第１ベース部１５、及び第１ベース部１５のうち接合面１５Ａと反対側に設けられた樹脂製の第２ベース部１７を有する基台部９と、第２ベース部１７から突出し、ヒートシンク等と接触してヒートシンク等の装着位置を保持する樹脂製の位置決め部１１Ｃと、位置決め部１１Ｃの突出の向きと同一の向きに向けてヒートシンク等を押圧する付勢部１３と、ヒートシンク等を挟んで付勢部１３と反対側からヒートシンク等と接触してヒートシンク等と係止する係止部２３とを備えた固定具とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ヒートシンク等の電気基板の表面に装着される装着物を電気基板に固定するための固定具に関するものである。

例えば、特許文献１に記載の発明では、ヒートシンクを電気基板に組み付けるためのヒートシンクホルダをフロー方式にて電気基板にハンダ付けしている。

特開２００５−１６６８１５号公報

本発明は、ヒートシンク等の装着物を電気基板に固定するに適した固定具を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、電気基板（３）の表面に装着される装着物（１）を電気基板（３）に固定するための固定具であって、電気基板（３）にハンダ付けされる接合面（１５Ａ）が設定された金属製の第１ベース部（１５）、及び第１ベース部（１５）に対して接合面（１５Ａ）と反対側に設けられた樹脂製の第２ベース部（１７）を有する基台部（９）と、第２ベース部（１７）から突出し、装着物（１）と接触して装着物（１）の装着位置を保持する樹脂製の位置決め部（１１Ｃ）と、位置決め部（１１Ｃ）の突出の向きと同一の向きに向けて装着物（１）を押圧する付勢部（１３）と、装着物（１）を挟んで付勢部（１３）と反対側から装着物（１）と接触して装着物（１）と係止する係止部（２３）とを備えることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の発明では、接合面（１５Ａ）にて固定具と電気基板（３）とが面接触した状態で固定具が電気基板（３）にハンダ付けされるので、固定具（７）を強固に電気基板（３）に組み付けることができ、装着物（１）を電気基板に固定するに適した固定具を得ることができる。

また、請求項１に記載の固定具では、装着物（１）は、巨視的には付勢部（１３）と係止部（２３）とで挟まれた状態となるので、装着物（１）を強固に固定具（７）に組み付け固定することができる。

また、請求項１に記載の固定具では、金属製の第１ベース部（１５）及び樹脂製の第２ベース部（１７）にて基台部（９）が構成されているので、機械的強度を確保しつつ、温度上昇による寸法変化を金属のみで構成されているヒートシンクホルダ（特許文献１参照）に比べて小さくすることができ、装着物（１）を安定的に固定することができる。

さらに、請求項１に記載の固定具では、装着物（１）の装着位置を保持する樹脂製の位置決め部（１１Ｃ）が樹脂にて構成されているので、温度上昇による寸法変化を抑制することができ、装着物（１）を安定的に固定することができる。

請求項２に記載の発明では、第１ベース部（１５）には、第２ベース部（１７）側に折り曲げられて第２ベース部（１７）側に立ち上がった折曲片（１９）が設けられており、さらに、折曲片（１９）には、接合面（１５Ａ）と連続した滑らかな湾曲面（１９Ａ）が設けられていることを特徴とする。

これにより、請求項２に記載の発明では、接合面（１５Ａ）と連続した滑らかな湾曲面（１９Ａ）が設けられているので、固定具（７）を電気基板（３）にハンダ付けする際に、湾曲面（１９Ａ）にフィレットが形成され易い。

したがって、このフィレットの状態からハンダ付けの良否を判断することが可能となるので、ハンダ付け不良を容易に発見することが可能となり、ハンダ付け不良品が出荷されてしまうことを未然に抑制できる。

請求項３に記載の発明では、第１ベース部（１５）と第２ベース部（１７）とは、折曲片（１９）によりカシメ結合されていることを特徴とする。
これにより、請求項３に記載の発明では、カシメ結合専用のカシメ片を別途新たに設けることなく、折曲片（１９）を利用して第１ベース部（１５）と第２ベース部（１７）とをカシメ結合することができる。

請求項４に記載の発明では、第１ベース部（１５）、係止部（２３）、付勢部（１３）及び折曲片（１９）は、１枚の金属板から一体形成されていることを特徴とする。
これにより、請求項４に記載の発明では、プレス加工等により第１ベース部（１５）、係止部（２３）、付勢部（１３）及び折曲片（１９）を容易に成形することができるので、固定具（７）の生産性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、位置決め部（１１Ｃ）は、第２ベース部（１７）に一体成形された筒状の筒部（１１）の外側面に設定されており、さらに、係止部（２３）は、第１ベース部（１５）から立ち上がって筒部（１１）内を延びる帯状の板バネ部（２１）の先端側に設けられていることを特徴とする。

これにより、請求項５に記載の発明では、係止部（２３）が変位する際に板バネ部（２１）が弾性変形する構成となるが、板バネ部（２１）が筒部（１１）内に収納された構成であるので、筒部（１１）の内壁に板バネ部（２１）が接触することにより、板バネ部（２１）が過度に撓み変形してしまうことを防止できる。

請求項６に記載の発明では、装着物（１）は、電気基板（３）に実装された電気部品（５）で発生する熱を放熱するためのヒートシンクであることを特徴とする。
これにより、請求項６に記載の発明では、電気部品（５）からヒートシンク（１）に伝わった熱が、樹脂部分（位置決め部（１１Ｃ）や第２ベース部（１７））により断熱されるので、固定具（７）を介して電気基板３側に伝熱してしまうことを抑制できる。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手等に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る固定具７にてヒートシンク１が組み付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る固定具７にてヒートシンク１が組み付けられた状態を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る固定具７の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る固定具７の斜視図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る固定具７の上面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は第２ベース部及び突出部１１の中央断面図であり、（ｂ）は第２ベース部１７及び付勢部１３等を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る固定具７の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る固定具７の幅方向断面図である。 ヒートシンク以外の装着物を装着した例を示す図である。

本実施形態は、ヒートシンクを電気基板に組み付けるための固定具に本発明に係る固定具を適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
１．固定具の概要
ヒートシンク１は、図１に示すように、電気基板３に実装されたＣＰＵやＧＰＵ等の電気部品５（図２参照）で発生する熱を大気中に放熱させるための放熱手段であり、このヒートシンク１は、電気基板３にハンダ付けされた固定具７を介して電気基板３に組み付け装着されている。

なお、ヒートシンク１は、図２に示すように、電気部品５の放熱面（コア面）に接触して電気部品５から吸熱するプレート部１Ａ、及びプレート部１Ａに一体化されて空気との接触面積を増大させる放熱部１Ｂ等から構成されたものである。

２．固定具の詳細
固定具７は、図３及び図４に示すように、盤状の基台部９、基台部９の盤面と直交する方向に突出した突出部１１、及びプレート部１Ａに接触してヒートシンク１を押圧する付勢部１３（図２参照）等から構成されている。

なお、図２〜４等に示された上下方向等は、各図相互の関係を容易に理解するためのものであって、現実の使用状態における上下方向等を示すものではないが、以下の説明を容易にするため図２〜４等に示された上下方向等を用いて説明する。因みに、本実施形態に係る固定具７では、使用時の上下方向等は不問である。

そして、基台部９は、電気基板３にハンダ付けされる接合面１５Ａ（図４参照）が設定された金属製の第１ベース部１５、及び第１ベース部１５に対して接合面１５Ａと反対側に設けられた樹脂製の第２ベース部１７を有して構成されている。

また、突出部１１は、図３に示すように、基台部９の端部側（本実施形態では、後端側）であって、左右方向（幅方向）において略中央部に設けられている。なお、左右方向（幅方向）とは、突出部１１の突出方向と直交し、互いに直交する二方向のうち一方の方向をいい、他方の方向を前後方向という。

そして、第１ベース部１５のうち幅方向両端であって、前後方向略中央部には、第２ベース部１７側（図３では、上方側）に折り曲げられて第２ベース部１７側に立ち上がった折曲片１９が設けられており、この折曲片１９には、図４に示すように、第１ベース部１５に一体に設けられ、かつ、接合面１５Ａと連続した滑らかな湾曲面１９Ａが設けられている。

また、本実施形態に係る折曲片１９は、第２ベース部１７の幅方向端部に押し付けられるように第２ベース部１７側に折り曲げられているので、第１ベース部１５と第２ベース部１７とは、折曲片１９によりカシメ結合された構成となっている。

また、突出部１１は、図５（ｂ）に示すように、第２ベース部１７に一体成形された角筒状の筒部であり、この突出部１１内には、第１ベース部１５から第２ベース部１７側（図５（ｂ）の上方側）に立ち上がって突出部１１内の縦穴１１Ｂに沿って延びる帯状の板バネ部２１が配設されている。

そして、板バネ部２１の延び方向先端側（図５（ｂ）の上端側）には、プレート部１Ａと係合してヒートシンク１を係止する係止部２３が設けられており、この係止部２３は、図２に示すように、プレート部１Ａを挟んで付勢部１３と反対側からプレート部１Ａと接触してヒートシンク１を係止する。

なお、本実施形態に係る係止部２３は、図５（ｂ）に示すように、板バネ部２１の先端側を鉤状（三角状）に折り曲げることにより形成されており、折り曲げ形成された略くの字状の係止部２３は、突出部１１に形成された前後方向に貫通する貫通穴１１Ａの前方側から突出している。

このため、プレート部１Ａと係合する際には、係止部２３が後方側に変位するように板バネ部２１が撓み変形する。そして、プレート部１Ａが係止部２３を超えて基台部９側に到達すると、係止部２３の位置が元の位置に戻るため、プレート部１Ａが係止部２３により係止される。

因みに、本実施形態では、係止部２３の最大変位（板バネ部２１の最大撓み量）は、板バネ部２１が縦穴１１Ｂの内壁面に衝突することにより規制されるので、縦穴１１Ｂは、板バネ部２１の撓み量を規制する規制手段として機能する。

また、付勢部１３は、図２に示すように、突出部１１の突出の向きと同一の向き（図２の上向き）に向けてヒートシンク１（プレート部１Ａ）を押圧する弾性力を発揮する板バネ状のバネ手段であり、この付勢部１３、第１ベース部１５、係止部２３、及び折曲片１９は、１枚の金属板（本実施形態では、ばね用リン青銅板）からプレス加工等にて一体形成されている（図６（ｂ）参照）。

因みに、係止部２３を板バネ部２１に形成した後では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、係止部２３を突出部１１の縦穴１１Ｂに挿入することができないので、本実施形態では、係止部２３を形成する前に板バネ部２１を縦穴１１Ｂに挿入した後、貫通穴１１Ａからプレス金型にて押圧して係止部２３を形成している。

また、突出部１１の外壁のうち係止部２３（貫通穴１１Ａ）より第２ベース部１７側の部分には、図２に示すように、プレート部１Ａ（ヒートシンク１）と接触してヒートシンク１の装着位置を保持する位置決め部１１Ｃが設定されており、この位置決め部１１Ｃは、プレート部１Ａの端面と平行となる平面にて構成されている。

３．本実施形態に係る固定具の特徴
本実施形態では、接合面１５Ａにて固定具７と電気基板３とが面接触した状態で固定具７が電気基板３にハンダ付けされるので、固定具７を強固に電気基板３に組み付けることができ、ヒートシンク１を電気基板３に固定するに適した固定具を得ることができる。

また、本実施形態では、電気基板３と面接触する接合面１５Ａにてハンダ付けを行うので、リフロー方式にて容易にハンダ付けできる。
また、ヒートシンク１は、図２に示すように、巨視的には付勢部１３と係止部２３とで挟まれた状態となるので、ヒートシンク１を強固に固定具７に組み付け固定することができる。

また、本実施形態に係る固定具７では、金属製の第１ベース部１５及び樹脂製の第２ベース部１７にて基台部９が構成されているので、第１ベース部１５にて機械的強度を確保しつつ、樹脂製の第２ベース部１７にて温度上昇による寸法変化を抑制できる。

つまり、金属のみで構成された特許文献１に記載のヒートシンクホルダでは、温度変化の影響がそのまま寸法変化に繋がるのに対して、本実施形態に係る固定具７では、機械的強度を確保しつつ、温度変化による寸法変化を小さくすることができるので、ヒートシンク１を安定的に固定することができる。

また、本実施形態では、金属製の付勢部１３及び係止部２３がヒートシンク１に接触し、かつ、付勢部１３等と一体化された金属製の接合面１５Ａが電気基板３にハンダ付けされているので、ヒートシンク１と電気基板３とを同電位とすることができる。したがって、ヒートシンク１がアンテナとして機能してしまうことを防止できるので、電磁波ノイズを効果的に除去・抑制することができる。

また、ヒートシンク１の装着位置を保持する樹脂製の位置決め部１１Ｃが樹脂にて構成されているので、温度変化による寸法変化を抑制することができ、ヒートシンク１を安定的に固定することができる。

また、本実施形態では、第２ベース部１７側に折り曲げられて第２ベース部１７側に立ち上がった折曲片１９に、接合面１５Ａと連続した滑らかな湾曲面１９Ａが設けられているので、固定具７を電気基板３にハンダ付けする際に、湾曲面１９Ａにフィレットが形成され易い。

したがって、このフィレットの状態からハンダ付けの良否を判断することが可能となるので、ハンダ付け不良を容易に発見することが可能となり、ハンダ付け不良品が出荷されてしまうことを未然に抑制できる。

また、本実施形態では、第１ベース部１５と第２ベース部１７とは、折曲片１９によりカシメ結合されているので、カシメ結合専用のカシメ片を別途新たに設けることなく、折曲片１９を利用して第１ベース部１５と第２ベース部１７とをカシメ結合することができる。

また、本実施形態では、第１ベース部１５、係止部２３、付勢部１３及び折曲片１９は、１枚の金属板から一体形成されているので、プレス加工等により第１ベース部１５、係止部２３、付勢部１３及び折曲片１９を容易に成形することができ、固定具７の生産性を向上させることができる。

また、本実施形態では、係止部２３が変位する際に板バネ部２１が弾性変形する構成となるが、板バネ部２１が突出部１１内に収納された構成であるので、突出部１１の内壁に板バネ部２１が接触することにより、板バネ部２１が過度に撓み変形してしまうことを防止できる。

ところで、ヒートシンク１は、電気部品５で発生した熱を大気中に放出するためのものであるが、仮に、固定具７が金属のみで構成されていると、電気部品５からヒートシンク１に伝わった熱が、固定具７を介して電気基板３側に伝熱されてしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る固定具７は、ヒートシンク１と接触して位置決めを行う位置決め部１１Ｃ等が樹脂製であるので、電気部品５からヒートシンク１に伝わった熱が、樹脂部分（位置決め部１１Ｃや第２ベース部１７）により断熱され、固定具７を介して電気基板３側に伝熱してしまうことが抑制される。

また、本実施形態に係る固定具７は、ヒートシンク１に比べて小さく、かつ、軽量であるので、例えば付勢部１３や第２ベース部１７に設けられた平面部分を真空吸着することにより、容易に固定具７を電気基板３上に自動実装することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、付勢部１３が第１ベース部１５と一体形成された板バネ状であったが、本実施形態は、図７に示すように、コイルバネにて付勢部１３を構成するとともに、樹脂製の突出部１１に係止部２３を一体形成したものである。

そして、付勢部１３（コイルバネ）は、図８に示すように、第１ベース部１５に設けられた円柱突起状のボス部１５Ｂに嵌め込まれた状態で、第１ベース部１５と第２ベース部１７とで挟み込まれて基台部９に固定されている。

なお、付勢部１３（コイルバネ）のうち第１ベース部１５側は円錐ばね状に構成され、かつ、第２ベース部１７のうち付勢部１３（コイルバネ）が貫通する穴部１７Ａも円錐テーパ状に構成されている。このため、第１ベース部１５と第２ベース部１７とのカシメ結合が外れない限り、付勢部１３（コイルバネ）が基台部９から外れることはない。

因みに、本実施形態では、突出部１１に係止部２３が一体形成されているので、突出部１１全体が板バネ部２１相当の機能を有する。
（第３実施形態）
上述の実施形態では、装着物としてヒートシンク１を例に本願発明を説明したが、本実施形態は、図９に示すように、第２の電気基板３Ａを装着物とした例である。

そして、本実施形態に係る固定具７は、第１実施形態に係る固定具７と同一の固定具であるので、第２の電気基板３Ａと第１の電気基板３とを付勢部１３及び接合面１５Ａを介して電気的に接続することができる。

したがって、第２の電気基板３Ａと第１の電気基板３とを電気的に接続しながら、第２の電気基板３Ａを第１の電気基板３に対して容易に組み付けることができる。
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、装着物としてヒートシンク１や電気基板３Ａを例に本願発明を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば電気部品５を覆う金属製のシールドボックスであってもよい。このとき、突出部１１にてシールドボックスと係止部２３との接触部分を覆うことにより、その接触部で発生した「メッキの削れ片や表面の削れカス」等が散乱してしまうことを抑制できる。

また、上述の実施形態では、折曲片１９に接合面１５Ａと連続した滑らかな湾曲面１９Ａを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば湾曲面１９Ａを設けることなく折曲片１９を単純にＬ字状に曲げた形状としてもよい。

また、上述の実施形態では、板バネ部２１が縦穴１１Ｂ内に収納されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば縦穴１１Ｂを廃止し、板バネ２１の後方側が露出するように開放された構成としてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１…ヒートシンク、１Ａ…プレート部、３…電気基板、５…電気部品、
７…固定具、９…基台部、１１…突出部、１１Ａ…貫通穴、１１Ｂ…縦穴、
１１Ｃ…位置決め部、１３…付勢部、１５…第１ベース部、１５Ａ…接合面、
１７…第２ベース部、１７Ａ…穴部、１９…折曲片、１９Ａ…湾曲面、
２１…板バネ部、２３…係止部。

Claims (6)

1. 電気基板の表面に装着される装着物を前記電気基板に固定するための固定具であって、
   前記電気基板にハンダ付けされる接合面が設定された金属製の第１ベース部、及び前記第１ベース部に対して前記接合面と反対側に設けられた樹脂製の第２ベース部を有する基台部と、
   前記第２ベース部から突出し、前記装着物と接触して前記装着物の装着位置を保持する樹脂製の位置決め部と、
   前記位置決め部の突出の向きと同一の向きに向けて前記装着物を押圧する付勢部と、
   前記装着物を挟んで前記付勢部と反対側から前記装着物と接触して前記装着物と係止する係止部と
   を備えることを特徴とする固定具。
2. 前記第１ベース部には、前記第２ベース部側に折り曲げられて前記第２ベース部側に立ち上がった折曲片が設けられており、
   さらに、前記折曲片には、前記接合面と連続した滑らかな湾曲面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固定具。
3. 前記第１ベース部と前記第２ベース部とは、前記折曲片によりカシメ結合されていることを特徴とする請求項２に記載の固定具。
4. 前記第１ベース部、前記係止部、前記付勢部及び前記折曲片は、１枚の金属板から一体形成されていることを特徴とする請求項３に記載の固定具。
5. 前記位置決め部は、前記第２ベース部に一体成形された筒状の筒部の外側面に設定されており、
   さらに、前記係止部は、前記第１ベース部から立ち上がって前記筒部内を延びる帯状の板バネ部の先端側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の固定具。
6. 前記装着物は、前記電気基板に実装された電気部品で発生する熱を放熱するためのヒートシンクであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の固定具。

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