JP2001061270A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストの低減を図りつつ、電子部品の温
度上昇を低減可能な電源装置を提供することを主目的と
する。 【解決手段】 ケーシング内部に配設された電子部品８
に生じた熱をケーシングの外表面から放熱可能に構成さ
れると共にケーシングが実装用回路基板に搭載可能に構
成された電源装置１において、ケーシングの一部が金属
製のカバー部７で構成され、電子部品８は、カバー部７
に放熱可能に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシング内部の
電子部品に生じた熱をケーシングの外表面から放熱可能
に構成され、かつマザーボードなどの実装用回路基板に
実装可能に構成されたモジュール電源およびオンボード
電源などの電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電源装置として、図６に示すモ
ジュール電源３１が従来から知られている。このモジュ
ール電源３１は、全体として箱形に形成されて図８に示
すマザーボードＰに実装可能に構成され、入力した直流
電圧を所定電圧に昇圧して出力する。また、モジュール
電源３１は、図７に示すように、電源入力用端子４ａ，
４ａ・・、電源出力用端子４ｂ，４ｂ・・および信号入
出力用端子４ｃ，４ｃ・・（以下、区別しないときには
「端子４」という）が樹脂成形時にインサートされた無
底角筒状の枠部材３２と、各端子４，４・・を挿通可能
な端子挿通用孔４１ａ，４１ａ・・，４１ｂ，４１ｂ・
・，４１ｃ，４１ｃ・・（以下、区別しないときには
「挿通用孔４１」という）が形成されると共に電子部品
５，５・・およびスイッチ素子８，８・・などが実装さ
れたプリント基板３３と、枠部材３２の上側開口部位を
閉塞するカバー部３４とを備え、枠部材３２、カバー部
３４およびプリント基板３３で形成される内部空間Ｓに
は、図８に示すように、作動時にスイッチ素子８，８・
・に生じる熱をプリント基板３３およびカバー部３４に
伝熱する樹脂３５が充填されている。

【０００３】モジュール電源３１の組立てに際しては、
各挿通用孔４１，４１・・に各端子４，４・・を挿通さ
せた後に、プリント基板３３の裏面に形成されたランド
に各端子４，４・・を半田付けする。次に、枠部材３２
にカバー部３４を接着した後に、図７に示すようにカバ
ー部３４の中央部に形成された充填用孔３４ａを介し
て、加熱して液状にした樹脂３５を内部空間Ｓに充填す
る。この後、樹脂３５が硬化するまで所定時間放置する
ことにより、図６に示すように、モジュール電源３１が
完成する。一方、モジュール電源３１のマザーボードＰ
への実装の際には、図８に示すように、端子４，４・・
をマザーボードＰの所定のスルーホールに挿入した後、
マザーボードＰの裏面側に形成されたランドに端子４，
４・・を半田付けする。これにより、モジュール電源３
１がマザーボードＰに実装される。一方、通電時には、
電源入力用端子４ａ，４ａ・・に直流が入力されると、
モジュール電源３１は、その直流を電子部品５，５・・
およびスイッチ素子８，８・・などによって昇圧して電
源出力用端子４ｂ，４ｂ・・を介してマザーボードＰ側
に出力する。この際に、スイッチ素子８，８・・がスイ
ッチング時の電力損失によって発熱し、その際の熱は、
樹脂３５を介してプリント基板３３およびカバー部３４
に伝熱されることにより、プリント基板３３およびカバ
ー部３４の外表面から大気中に放熱される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のモジ
ュール電源３１には、以下の問題点がある。すなわち、
従来のモジュール電源３１では、スイッチ素子８，８・
・に生じた熱は、内部空間Ｓに充填された樹脂３５を介
してプリント基板３３およびカバー部３４に伝熱された
後、プリント基板３３およびカバー部３４の外表面から
大気中に放熱されている。この場合、樹脂３５の熱伝導
率が空気の熱伝導率よりも良いため、内部空間Ｓに樹脂
３５が充填されずに、内部空間Ｓ内の空気を介してプリ
ント基板３３およびカバー部３４に伝熱される場合と比
較して、スイッチ素子８，８・・に生じた熱をプリント
基板３３およびカバー部３４にある程度までは効率良く
伝熱することができる。しかし、スイッチ素子８，８の
発熱量に対して、樹脂３５のを介しての放熱量が不十分
であるため、内部空間Ｓ内の樹脂３５やスイッチ素子８
などに蓄熱される。この結果、モジュール電源３１に
は、スイッチ素子８などの電子部品の放熱が不十分とな
ってしまうという問題点がある。また、モジュール電源
３１の製造時には、樹脂３５の充填作業に起因する製造
コストの高騰が問題点となっている。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、製造コストの低減を図りつつ、電子部品の
温度上昇を低減可能な電源装置を提供することを主目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の電源装置は、ケーシング内部に配設された
電子部品に生じた熱をケーシングの外表面から放熱可能
に構成されると共にケーシングが実装用回路基板に搭載
可能に構成された電源装置において、ケーシングの一部
が金属製のカバー部で構成され、電子部品は、カバー部
に放熱可能に取り付けられていることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、電子部品とカバー部との間に配設
されて電子部品に生じた熱をカバー部に拡散伝熱する伝
熱手段を備えていることを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の電源装置は、請求項２記載
の電源装置において、伝熱手段は、金属板またはセラミ
ック基板で構成されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電源装置をモジュール電源に適用した好適な発
明の実施の形態について説明する。

【００１０】最初に、本発明の実施の形態に係るモジュ
ール電源１の構成について、各図を参照して説明する。
なお、従来のモジュール電源３１と同一の構成要素につ
いては、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【００１１】モジュール電源１は、図１に示すように、
ケーシング全体として箱形に形成され、図２に示すよう
に、プリント基板２と、端子固定部３，３と、電子部品
５，５・・が実装されたプリント基板６と、スイッチ素
子８，８・・が取り付けられたカバー部７とを備えて構
成されている。この場合、プリント基板２、端子固定部
３およびカバー部７によって、本発明におけるケーシン
グが構成される。また、プリント基板２は、アルミニウ
ム製の基材に蒸着された絶縁層上に導体パターン（図示
せず）が形成され、その導体パターンに電子部品５，５
・・などが半田付けされている。また、プリント基板２
の長手方向の両端部には、端子固定部３，３が固定され
ており、この端子固定部３には、電源入力用端子４ａ，
４ａ・・、電源出力用端子４ｂ，４ｂ・・および信号入
出力用端子４ｃ，４ｃ・・が、インサート成形の際に、
その樹脂内に固定される。一方、プリント基板６には、
各端子４，４・・をそれぞれ挿通可能な端子挿通用孔１
１ａ，１１ａ・・，１１ｂ，１１ｂ・・，１１ｃ，１１
ｃ・・（以下、区別しないときには「挿通用孔１１」と
いう）と、カバー部７に取り付けられているスイッチ素
子８，８・・の接続端子８ａ，８ａ・・をそれぞれ挿通
可能なスルーホール１２，１２・・とが形成されてい
る。

【００１２】カバー部７は、鉄や銅などの金属板を断面
コ字形に折り曲げて形成され、モジュール電源１の外筐
の一部を構成する。また、カバー部７の底板７ａには、
図３に示すように、接着シートＲおよび銅板９を挟み込
むようにしてスイッチ素子８，８・・が密着固定され、
側板７ｂ，７ｂには、モジュール電源１の組立て時にプ
リント基板６が係合して固定される係合用凸部１５，１
５・・が形成されている。一方、スイッチ素子８は、本
発明における電子部品に相当し、通電状態では、スイッ
チング制御されることにより、電力損失に応じた発熱量
で発熱する。銅板９は、本発明における伝熱手段に相当
し、板状に形成されてスイッチ素子８に半田付けされ
る。また、銅板９は、スイッチ素子８の底面積よりも広
い面積に形成され、スイッチ素子８に生じた熱を極めて
効率良くカバー部７に拡散伝熱する。接着シートＲは、
例えばポリイミド樹脂で形成され、熱圧縮されることに
より、カバー部７および銅板９を相互に絶縁しつつ互い
に密着固定する。なお、接着シートＲは、銅板９および
カバー部７間の伝熱を阻害せず、かつ相互に絶縁可能な
程度の薄膜状に形成されている。

【００１３】次に、モジュール電源１の組立て方法につ
いて、各図を参照して説明する。

【００１４】まず、図３に示すように、スイッチ素子
８，８・・に銅板９，９・・を半田付けし、次いで、銅
板９，９・・をカバー部７に密着固定する。この際に、
底板７ａ上の所定位置に配置した接着シートＲ，Ｒ・・
の上に銅板９を下向きにしてスイッチ素子８を載置し、
その状態で、加熱しつつ底板７ａに押し付ける。これに
より、スイッチ素子８と一体の銅板９とカバー部７とが
相互に絶縁されつつ互いに密着固定される。次に、カバ
ー部７にプリント基板６を装着する。この際には、図４
に示すように、スイッチ素子８，８・・における接続端
子８ａ，８ａ・・の先端部をスルーホール１２，１２・
・を介してプリント基板６の表面側に突出させつつ、係
合用凸部１５にプリント基板６を係合させる。次いで、
スルーホール１２の外周に形成されたランドに各接続端
子８ａを半田付けする。続いて、プリント基板６にプリ
ント基板２を装着する。この際には、各挿通用孔１１，
１１・・に各端子４，４・・４を挿通させた後、各端子
４，４をプリント基板６の裏面側に形成されたランドに
半田付けする。これにより、図１に示すように、モジュ
ール電源１が完成する。この場合、このモジュール電源
１では、従来のモジュール電源３１とは異なり、伝熱用
の樹脂３５の充填作業が不要のため、モジュール電源１
の製作時間が短縮されている。

【００１５】一方、本発明における実装用回路基板とし
てのマザーボードＰにモジュール電源１を実装する際に
は、プリント基板２を上向きにした状態で、各端子４，
４・・をマザーボードＰの端子挿通用孔１１に挿入した
後、マザーボードＰの裏面側に突出している端子４，４
・・を、端子挿通用孔１１の外周に形成されたランドに
半田付けする。これにより、図５に示すように、モジュ
ール電源１の実装が完了する。

【００１６】通電時には、電源入力用端子４ａ，４ａ・
・に直流が入力されると、モジュール電源１は、その直
流を電子部品５，５・・およびスイッチ素子８，８・・
などによって所定電圧に昇圧して電源出力用端子４ｂ，
４ｂ・・を介してマザーボードＰ側に出力する。この際
に、スイッチ素子８，８・・がスイッチング時の電力損
失によって発熱し、その際の熱は、まず銅板９に伝熱
し、銅板９によって広範囲に拡散されつつ接着シートＲ
を介してカバー部７の底板７ａに伝熱される。この場
合、銅板９が伝熱効果の高い金属であって、かつその底
面積がスイッチ素子８の底面積よりも広いため、スイッ
チ素子８に生じた熱が銅板９に迅速に拡散しつつ伝熱さ
れる。また、銅板９とカバー部７との対向面積が広いた
め、銅板９に蓄えられた熱は、迅速にカバー部７に伝熱
する。したがって、スイッチ素子８を接着シートＲを介
してカバー部７に直接的に固着した場合と比較して、ス
イッチ素子８に生じた熱が極めて効率良くカバー部７に
伝熱される。一方、底板７ａに伝わった熱は、その一部
が底板７ａの表面側から大気中に放熱され、他の一部
は、底板７ａから側板７ｂ，７ｂに伝熱して側板７ｂ，
７ｂの表面側から大気中に放熱される。この場合、底板
７ａおよび側板７ｂが熱伝導率が非常に高く、かつ放熱
性にも優れた金属で形成されているため、スイッチ素子
８に生じた熱は、装置内部に蓄熱されずに大気中に迅速
に放熱される。

【００１７】このように、このモジュール電源１では、
非常に簡易な構成でありながらスイッチ素子８，８・・
に生じた熱を効率良く放熱することができるため、モジ
ュール電源１の作動時におけるスイッチ素子の温度上昇
を低減することができる。また、カバー部７を金属製に
したことにより、シールド板などを用いることなく、装
置外部へのノイズの輻射量を低減できると共に装置外部
からのノイズによる動作不良を防止することもできる。
さらに、スイッチ素子８などの電子部品をカバー部７の
側板７ｂに取り付けることもできるため、電子部品の取
付位置の制約を緩和することもできる。

【００１８】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、本発明における伝熱手段として銅板９を
用いた例について説明したが、伝熱手段の構成はこれに
限定されず、例えばアルミニウムや鉄などの金属、およ
びセラミックなどを用いて構成することができる。ま
た、本発明の実施の形態では、電子部品としてスイッチ
素子８を例に挙げて説明したが、トランスやＦＥＴに限
らず、ダイオードやサイリスタなどにも適用が可能であ
る。さらに、モジュール電源１では、接着シートＲを絶
縁手段としても用いる例について説明したが、絶縁が不
要の場合には、スイッチ素子８をカバー部７に直付けす
ることもできる。また、本発明における電源装置は、本
発明の実施の形態で示したＤＣ／ＤＣコンバータに限ら
ず、ＡＣ／ＤＣコンバータにも適用できるのは勿論であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の電源装置
によれば、ケーシングの一部を構成する金属製のカバー
部に電子部品を取り付けたことにより、電子部品に生じ
た熱がカバー部に伝熱されて大気中に放熱されるため、
電子部品および電源装置全体としての温度上昇を低減す
ることができる。また、伝熱用の充填剤の充填作業を不
要にすることができる結果、製造コストを低減すること
ができる。

【００２０】また、請求項２記載の電源装置によれば、
電子部品に生じた熱をカバー部に拡散伝熱する伝熱手段
を備えたことにより、電子部品に生じた熱をカバー部に
さらに効率良く伝熱することができる結果、放熱性を大
幅に向上させることができる。

【００２１】さらに、請求項３記載の電源装置によれ
ば、伝熱手段を金属板またはセラミック基板で構成した
ことにより、電子部品に生じた熱を極めて効率良くカバ
ー部に拡散伝熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るモジュール電源１の
外観斜視図である。

【図２】モジュール電源１の分解斜視図である。

【図３】カバー部７にスイッチ素子８，８・・を取り付
けている状態の斜視図である。

【図４】プリント基板６にプリント基板２を装着してい
る状態の斜視図である。

【図５】マザーボードＰに実装されている状態のモジュ
ール電源１の側面断面図である。

【図６】従来のモジュール電源３１の外観斜視図であ
る。

【図７】モジュール電源３１の分解斜視図である。

【図８】マザーボードＰに実装されている状態のモジュ
ール電源３１の側面断面図である。

【符号の説明】

１ モジュール電源 ７ カバー部 ８ スイッチ素子 ９ 銅板 Ｐ マザーボード Ｒ 接着シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 啓一 長野県長野市稲里町下氷鉋1163番地 長野 日本無線株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 CA01 CA03 CC32 HA03 HA04 HA05 HA07 5H730 AA08 BB11 BB21 DD02 DD05 ZZ01 ZZ05 ZZ07 ZZ11 ZZ12 ZZ15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内部に配設された電子部品に
   生じた熱を当該ケーシングの外表面から放熱可能に構成
   されると共に前記ケーシングが実装用回路基板に搭載可
   能に構成された電源装置において、 前記ケーシングの一部が金属製のカバー部で構成され、
   前記電子部品は、前記カバー部に放熱可能に取り付けら
   れていることを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 前記電子部品と前記カバー部との間に配
   設されて当該電子部品に生じた熱を当該記カバー部に拡
   散伝熱する伝熱手段を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 前記伝熱手段は、金属板またはセラミッ
   ク基板で構成されていることを特徴とする請求項２記載
   の電源装置。