特許 6239380 ヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239380

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】ヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケット

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20171120BHJP

   H01R 33/76 20060101ALI20171120BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/40 D

   H01R33/76 503Z

   H05K7/20 E

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-268393(P2013-268393)

(22)【出願日】2013年12月26日

(65)【公開番号】特開2015-126049(P2015-126049A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】砂子田 智

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３２７７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５１０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００１４７８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７１５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１９５３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０１Ｒ ３３／７６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気部品の収容部を有するソケット本体の前記収容部側を覆うソケットカバーに取り付けられ、前記収容部に収容される電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクの取付構造であって、
前記ヒートシンクに設けられた放熱体の下部にて棒状に突出され前記電気部品の表面に当接する押付け部を前記ソケットカバーの中心孔部に挿入し、前記押付け部の下部に前記電気部品を押圧するプッシャを該押付け部に対し移動可能に組み合わせ、このプッシャと前記押付け部との間に、前記放熱体を前記ソケット本体側へ押し付けるための押付けバネと、該放熱体をソケット本体側から引き剥がすための押返しバネとを設けたことを特徴とするヒートシンクの取付構造。

【請求項2】

前記放熱体の下部とプッシャとの間に、前記プッシャを押付け部に対し移動させる操作部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの取付構造。

【請求項3】

前記押付けバネ及び押返しバネは、コイルスプリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンクの取付構造。

【請求項4】

前記押付けバネの弾性力は、前記押返しバネの弾性力よりも大きくし、押付けバネの弾性力と押返しバネの弾性力との差により前記放熱体を電気部品側へ押し付けるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシンクの取付構造。

【請求項5】

配線基板に電気的に接続される電気部品の収容部を有するソケット本体と、
前記ソケット本体に着脱可能とされ、前記収容部側を覆うソケットカバーと、
前記ソケットカバーに取り付けられ、前記収容部に収容される電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクと、を備えた電気部品用ソケットであって、
前記ヒートシンクの前記ソケットカバーへの取り付けは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシンクの取付構造により取り付けたことを特徴とする電気部品用ソケット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＣパッケージ等の電気部品の性能試験等に使用される電気部品用ソケットにおけるヒートシンクの取付構造に関し、詳しくは、電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクの姿勢を安定させ、その当接接触性を向上させるヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケットに係るものである。

【背景技術】

【0002】

従来の電気部品用ソケットにおけるヒートシンクの取付構造は、電気部品（ＬＳＩ）が収容される電気部品用ソケット（ＬＧＡソケット）を配線基板上に搭載し、この配線基板の上方に、前記電気部品用ソケットの四隅の外側に配置された複数本のボルトを介してヒートシンクを取り付け、該ヒートシンクの内部に埋め込まれた前記ボルトの頭部とヒートシンクのベース板との間に伸長方向に弾性力を発揮する弾性部材（弦巻ばね）を介装して、前記ヒートシンクのベース板を配線基板に向けて押し付けるようになっていた。このとき、前記ボルトは、配線基板の表面に直交する姿勢を確保するようになっている。これにより、電気部品用ソケットに収容された電気部品の表面にヒートシンクのベース板が押し付けられて、発熱した電気部品の放熱を行うようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】再公表ＷＯ２００９／０５４０５３号公報（特に、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載のヒートシンクの取付構造においては、前記ボルトに介装された弾性部材は、ヒートシンクのベース板を配線基板に向けて一方向にのみ押し付けるようになっていたので、電気部品用ソケットが水平状態で使用される場合は問題ないが、配線基板が水平状態から傾斜して例えば垂直状態に配設されるときは、ヒートシンク自体の重みでぐらついて、その姿勢が安定せず、電気部品への当接接触性が低下することがあった。また、電気部品用ソケットが水平状態で使用される場合でも、ヒートシンクの一側部に例えば冷却ファン等の重量部品が取り付けられているときは、そのヒートシンクの左右の重量が異なることからその姿勢が安定せず、どちらかに傾いてしまう。したがって、この場合も電気部品への当接接触性が低下することがあった。これらのことから、発熱した電気部品の放熱が十分に行えないことがあった。

【0005】

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクの姿勢を安定させ、その当接接触性を向上させるヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明によるヒートシンクの取付構造は、電気部品の収容部を有するソケット本体の前記収容部側を覆うソケットカバーに取り付けられ、前記収容部に収容される電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクの取付構造であって、前記ヒートシンクに設けられた放熱体の下部にて棒状に突出され前記電気部品の表面に当接する押付け部を前記ソケットカバーの中心孔部に挿入し、前記押付け部の下部に前記電気部品を押圧するプッシャを該押付け部に対し移動可能に組み合わせ、このプッシャと前記押付け部との間に、前記放熱体を前記ソケット本体側へ押し付けるための押付けバネと、該放熱体をソケット本体側から引き剥がすための押返しバネとを設けたものである。

【0007】

また、本発明による電気部品用ソケットは、配線基板に電気的に接続される電気部品の収容部を有するソケット本体と、前記ソケット本体に着脱可能とされ、前記収容部側を覆うソケットカバーと、前記ソケットカバーに取り付けられ、前記収容部に収容される電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクと、を備えた電気部品用ソケットであって、前記ヒートシンクの前記ソケットカバーへの取り付けは、前記手段のヒートシンクの取付構造により取り付けたものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によるヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケットによれば、ソケット本体の収容部に収容される電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクに設けられた放熱体の下部にて棒状に突出され、前記電気部品の表面に当接する押付け部をソケットカバーの中心孔部に挿入し、前記押付け部の下部に電気部品を押圧するプッシャを該押付け部に対し移動可能に組み合わせ、このプッシャと前記押付け部との間に、前記放熱体を前記ソケット本体側へ押し付けるための押付けバネと、該放熱体をソケット本体側から引き剥がすための押返しバネとを設けたことにより、押付けバネでヒートシンクの放熱体をソケット本体側へ押し付けつつ、押返しバネで該放熱体をソケット本体側から引き剥がす力を作用させることができる。したがって、ヒートシンクが傾斜して使用される場合でも、それ自体の重みでヒートシンクがぐらつくのを押返しバネの引き剥がし力で支えることができる。また、水平使用状態でヒートシンクの一側部に重量部品が取り付けられているときでも、ヒートシンクがぐらつくのを同じく支えることができる。これらのことから、電気部品の表面に当接して放熱を行うヒートシンクの姿勢を安定させ、その当接接触性を向上させることができる。したがって、発熱した電気部品の放熱を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明による電気部品用ソケットの実施形態を示す斜視図である。

【図2】前記電気部品用ソケットにおいてソケット本体からソケットカバーを外した状態を示す分解斜視図である。

【図3】前記ソケット本体を示す正面図である。

【図4】前記ソケットカバーにヒートシンクを組み合わせる取付構造を示す分解斜視図である。

【図5】前記電気部品用ソケットにおいてオープン位置の操作ハンドルより上の左半部を切除した状態を示す平面図である。

【図6】図５において操作ハンドルより上の左半部が存在する状態のＡ−Ａ線断面図である。

【図7】前記電気部品用ソケットにおいてクローズ位置の操作ハンドルより上の左半部を切除した状態を示す平面図である。

【図8】図７において操作ハンドルより上の左半部が存在する状態のＢ−Ｂ線断面図である。

【図9】図７において操作ハンドルより上の左半部が存在する状態のＣ−Ｃ線断面図であり、プッシャの下面側又は上面側に介装された押付けバネ及び押返しバネの状態を同時に示す図である。

【図10】前記押付けバネ及び押返しバネの弾性作用を説明するため、図９においてソケット本体を省略して示す要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による電気部品用ソケットの実施形態を示す斜視図であり、図２は、前記電気部品用ソケットにおいてソケット本体からソケットカバーを外した状態を示す分解斜視図であり、図３は、前記ソケット本体を示す正面図である。この電気部品用ソケット１は、ＩＣパッケージ等の電気部品についてバーンインテスト等の試験に使用されるもので、ソケット本体２と、ソケットカバー３と、ヒートシンク４とを備えている。

【0011】

ソケット本体２は、試験対象の電気部品を収容するもので、図３に示すように、配線基板Ｐ上に配設されるようになっている。そして、図２に示すように、矩形ブロック状の枠体５を有し、この枠体５の例えば上面中央部に電気部品の収容部６が形成されており、いわゆるオープントップ型と呼ばれるものである。収容部６は、図３に示す配線基板Ｐに電気的に接続される電気部品としてのＩＣパッケージ７を収容して固定するもので、そのＩＣパッケージ７の四隅部をコーナーガイド等で位置決めするようになっている。

【0012】

ソケット本体２の上面には、ソケットカバー３が着脱可能に取り付けられる。このソケットカバー３は、ソケット本体２の上面の収容部６に収容されたＩＣパッケージ７を覆うもので、図２に示すように、ソケット本体２の上方から下降又は持ち上げることにより着脱するようになっている。そして、ソケットカバー３の対向する側辺には、ソケット本体２に対してソケットカバー３を閉状態に保持するためのラッチ８が設けられている。このラッチ８は、ソケットカバー３の両側端部の支軸９に回動自在に取り付けられ、その下端部のフックがソケット本体２の対向する側辺の掛止部に引っ掛かるようになっている。

【0013】

ソケットカバー３の上面側には、ヒートシンク４が取り付けられる。このヒートシンク４は、ソケット本体２の収容部６に収容されるＩＣパッケージ７の表面に当接して放熱を行うもので、図１及び図２に示すように、全体が直方体状に形成され、周囲に多数の放熱フィン（放熱体の一部）１０が平行に並べられ、上端部には冷却ファン１１が下向きに風を流すように設けられている。なお、図１及び図２において符号１１ａは、冷却ファン１１に電力を供給したり、温度を検知したり、動作を制御するための信号線をまとめたファンコネクタを示している。

【0014】

図４は、ソケットカバー３にヒートシンク４を組み合わせる取付構造を示す分解斜視図であり、図５は、電気部品用ソケット１においてオープン位置の操作ハンドル１２より上の左半部を切除した状態を示す平面図であり、図６は、図５において操作ハンドル１２より上の左半部が存在する状態のＡ−Ａ線断面図である。

【0015】

図６において、ヒートシンク４の多数の放熱フィン１０が並べられた中心部の下部には、押付け部１３が棒状に突出している。この押付け部１３は、その下端部がＩＣパッケージ７の表面に当接して放熱体の一部となるもので、例えば円柱状に形成され、図４に示すソケットカバー３の中央部にあけられた中心孔部１４に挿入される。なお、この中心孔部１４の内周面には、雌ネジが切ってある。また、放熱フィン１０と押付け部１３とで、放熱体を構成している。

【0016】

押付け部１３の周りには、図４に示す操作ハンドル１２とスクリュー部材１５が、それらの中心部にあけられた孔部により嵌合され、その両者が結合されて操作部材１６を構成している。スクリュー部材１５の外周面には、雄ネジが切ってあり、ソケットカバー３の中心孔部１４の内周面に切られた雌ネジと螺合するようになっている。操作ハンドル１２は、リング状の円板部材の一部から外側に延びるレバー１２ａを備えており、リング状の円板部材に複数のネジ１７等を締め込んで操作ハンドル１２とスクリュー部材１５が結合されている。なお、操作ハンドル１２のレバー１２ａの先端部には、熱収縮チューブ１８が被せてある。

【0017】

図６において、押付け部１３の下部にてスクリュー部材１５の下方には、図４に示すプッシャ１９が、その間にリング状のスラストベアリング２０を介在させて組み合わされている。このプッシャ１９は、ＩＣパッケージ７を押圧して押付け部１３に熱的に接続するもので、該押付け部１３に対して移動可能に組み合わされている。その組合せ構造は、図６においてプッシャ１９の下面側から上向きに穿たれたピン穴に、図４に示す押付けバネ２１とガイドピン２２を挿入し、そのガイドピン２２の先端部の雄ネジを押付け部１３の下面に切られた雌ネジに螺合してある。前記ピン穴の上端部は穴径が細くなっており、その細くなった部分とガイドピン２２の頭部との間に押付けバネ２１が介装されている。押付けバネ２１は、前記ピン穴に伸長した状態で介装されており、放熱フィン１０と押付け部１３とから成る放熱体をソケット本体２側へ押し付ける作用をする。

【0018】

また、図４においてプッシャ１９の上面側にて、スラストベアリング２０の中心部の孔に嵌合する盛上り段部２３に下向きに穿たれたピン穴に押返しバネ２４を挿入し、図９に示すように、その押返しバネ２４の上端部を押付け部１３の下面に押し当てている。押返しバネ２４は、前記ピン穴の底部と押付け部１３の下面との間に圧縮して介装されており、放熱フィン１０と押付け部１３とから成る放熱体をソケット本体２側から引き剥がす作用をする。

【0019】

ここで、押付けバネ２１及び押返しバネ２４は、コイルスプリングから成る。図４に示すように、プッシャ１９の上側、下側に例えば４本ずつ設けられ、その設置位置が上下側で互いに４５度ずつずれている。そして、押付けバネ２１の弾性力は、押返しバネ２４の弾性力よりも大きくし、押付けバネ２１の弾性力と押返しバネ２４の弾性力との差により前述の放熱体をＩＣパッケージ７側へ押し付けるようになっている。なお、ＩＣパッケージ７側へ加えることができる圧力は制限されているので、押付けバネ２１の弾性力は従来よりも大きくし、押返しバネ２４の弾性力で引き剥がすように作用して、押付けバネ２１と押返しバネ２４の弾性力の差により制限内の圧力をＩＣパッケージ７側へ加えるようにする。

【0020】

この状態で、図４に示す操作ハンドル１２とスクリュー部材１５とから成る操作部材１６は、図６に示すように、放熱体の一部である放熱フィン１０の下部とプッシャ１９との間に設けられている。操作部材１６のスクリュー部材１５は、ソケットカバー３の中心孔部１４に切られた雌ネジと螺合しているので、操作ハンドル１２のレバー１２ａを回動操作することにより、スクリュー部材１５が回転してプッシャ１９を押付け部１３に対し上下に移動させることができる。このとき、スラストベアリング２０は、スクリュー部材１５の回転動作をプッシャ１９の上面に対して、上下方向の力に変換して伝達するものである。

【0021】

例えば、図５に示す操作ハンドル１２のレバー１２ａの位置が、反時計回りに矢印Ｄ方向に回動したオープン位置（プッシャ１９がＩＣパッケージ７に当接していない位置：図６参照）を示し、図７に示すレバー１２ａの位置が、図５の位置から時計回りに矢印Ｅ方向に回動したクローズ位置（プッシャ１９がＩＣパッケージ７に当接した位置：図８参照）を示している。このように、操作ハンドル１２のレバー１２ａは、図５に示すオープン位置と図７に示すクローズ位置との間で回動操作される。

【0022】

次に、このように構成されたヒートシンクの取付構造及び電気部品用ソケットの使用状態について、図５〜図１０を参照して説明する。まず、図４に示すソケットカバー３及びヒートシンク４並びに関連部品を組み合わせて、図２に示すように、ヒートシンク４がソケットカバー３の上面側に取り付けられているとする。この状態で、図２に示すソケット本体２の収容部６に、図３に示すようにＩＣパッケージ７を矢印Ｆのように収容する。次に、図２に示すヒートシンク４及びソケットカバー３をソケット本体２の上方から下降して組み合わせ、ソケットカバー３のラッチ８をソケット本体２の対向する側辺の掛止部に引っ掛ける。これにより、図１に示すように、ソケット本体２とソケットカバー３とヒートシンク４とが組み合わされる。

【0023】

この状態では、ヒートシンク４の放熱体（放熱フィン１０）とプッシャ１９との間に設けられた操作ハンドル１２のレバー１２ａの位置は、図５において矢印Ｄ方向に回動したオープン位置にあり、図６に示すように、プッシャ１９の下面はＩＣパッケージ７に当接していない。

【0024】

次に、操作ハンドル１２のレバー１２ａを、図５のオープン位置から時計回りに回動して、図７のクローズ位置まで矢印Ｅ方向に回動操作する。このとき、操作ハンドル１２に結合されたスクリュー部材１５が回転してプッシャ１９を押付け部１３に対し下方に移動させる。これにより、図８に示すように、プッシャ１９の下面はＩＣパッケージ７に当接する。このときの、プッシャ１９の下面側又は上面側に介装された押付けバネ２１及び押返しバネ２４の状態を同時に示すのが図９である。

【0025】

図１０は、押付けバネ２１及び押返しバネ２４の弾性作用を説明するため、図９においてＩＣパッケージ７は残してソケット本体２を省略して示す要部拡大断面図である。図７に示すように、操作ハンドル１２のレバー１２ａをクローズ位置まで回動操作すると、プッシャ１９は押付け部１３と共に下方に移動する。プッシャ１９は、図４に示すように、盛上り段部２３の中央部に矩形状の開口部２３ａが形成されており、この開口部２３ａの中に、押付け部１３の下端部に角棒状に突出した当接部１３ａが上下移動可能に嵌合されている。開口部２３ａ及び当接部１３ａは、図３に示すＩＣパッケージ７の中央部に搭載されたＩＣチップ７ａの上面に対応する位置に形成されている。

【0026】

この状態で、プッシャ１９が押付け部１３と共に下方に移動すると、押付け部１３の下端部の当接部１３ａのみが、ＩＣパッケージ７の中央部に搭載されたＩＣチップ７ａの上面に当接し、その周りのプッシャ１９の下面は、ＩＣパッケージ７の周辺部の上面に当接しようとする。このとき、ＩＣパッケージ７自体はソケット本体２の収容部６に収容されているので、その位置で固定されている。プッシャ１９が下方に移動して押付け部１３の当接部１３ａがＩＣチップ７ａの上面に当接すると、当接部１３ａはそれより下方には移動できないので、ガイドピン２２により押付け部１３との間に介装された押付けバネ２１を収縮させながら、ＩＣチップ７ａの高さ分だけ当接部１３ａを持ち上げる。この収縮された押付けバネ２１は、その反発力で伸長しようとするので、押付けバネ２１の弾性作用で押付け部１３の当接部１３ａがＩＣチップ７ａの上面に押し付けられ、確実に当接される。

【0027】

このとき、プッシャ１９の下面の開口部２３ａより外側の周辺部は、ＩＣパッケージ７の周辺部の上面に当接するまで下方に移動し、ＩＣパッケージ７の周辺部に当接したらそこで停止する。このとき、プッシャ１９の上面側にて下向きのピン穴に挿入された押返しバネ２４は、押付け部１３の下面との間に圧縮して介装されているので、その反発力で常時伸長しようとしている。したがって、押返しバネ２４の弾性作用で押付け部１３をＩＣパッケージ７及びソケット本体２側から引き剥がす力が働く。この引き剥がす力は、ヒートシンク４がソケットカバー３に対して傾こうとした際に、その傾きを復帰させる作用をする。これにより、ＩＣパッケージ７（電気部品）の表面に当接して放熱を行うヒートシンク４の姿勢を安定させると共に、その当接接触性を向上させることができる。

【0028】

なお、図４においては、押付けバネ２１及び押返しバネ２４は、プッシャ１９の上側、下側に４本ずつ設け上下側で互いに４５度ずつずれているものとしたが、これに限られず、例えば３本以上の適宜の数とし適宜の角度でずらしてもよい。また、押付けバネ２１及び押返しバネ２４はコイルスプリングとしているが、これに限られず、例えば、板バネやゴム、その他の弾発構造を有するものでもよい。

【0029】

また、以上の説明では、水平な配線基板Ｐ上でソケット本体２が水平状態で使用される場合を示したが、本発明はこれに限られず、配線基板Ｐが水平状態から傾斜して例えば垂直状態に配設されるときでも同様に適用することができる。また、ソケット本体２が水平状態で使用される場合でも、ヒートシンク４の一側部に例えば冷却ファン等の重量部品が取り付けられ、そのヒートシンク４の左右の重量が異なるときでも同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0030】

１…電気部品用ソケット
２…ソケット本体
３…ソケットカバー
４…ヒートシンク
６…収容部
７…ＩＣパッケージ（電気部品）
７ａ…ＩＣチップ
８…ラッチ
１０…放熱フィン（放熱体）
１１…冷却ファン
１２…操作ハンドル
１２ａ…操作ハンドルのレバー
１３…押付け部（放熱体）
１３ａ…押付け部の当接部
１４…中心孔部
１５…スクリュー部材
１６…操作部材
１９…プッシャ
２０…スラストベアリング
２１…押付けバネ
２２…ガイドピン
２４…押返しバネ
Ｐ…配線基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】