JP2001308236A - パワー素子の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型の製造コストを安くすると共に、冷却フ
ィンの熱伝導性を向上させる。 【解決手段】 本発明のパワー素子の冷却装置１１は、
純アルミを押し出し加工することにより形成された冷却
フィン１２を備え、この冷却フィン１２に当接するよう
に設けられたパワートランジスタ１６を備え、そして、
冷却フィン１２に取り付けられ被取付部品に取り付ける
ためのものであって樹脂で形成された取付部材１３を備
えるように構成されている。この構成の場合、押し出し
加工の金型は、アルミダイカストの金型よりも製造コス
トが安い。また、純アルミの押し出し加工により冷却フ
ィン１２を製造したので、冷却フィン１２の熱伝導性が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワートランジス
タやパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子から発生する
熱を良好に放熱する機能を備えたパワー素子の冷却装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のパワー素子の冷却装置の一例と
して、実開昭６３−１５３５４２号公報に記載された装
置がある。この公報の装置においては、図１１及び図１
２に示すような形状のヒートシンク１を形成し、このヒ
ートシンク１の底壁２の図１２中の下面にパワートラン
ジスタ３を取り付けている。上記ヒートシンク１には、
多数の放熱体４が一体に設けられていると共に、被取付
部品に取り付けるためのフランジ部５が一体に設けら
れ、更に、プリント配線基板６を収容固定するケース７
が一体に設けられている。上記プリント配線基板６に
は、パワートランジスタ３のリード３ａが半田付けされ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のヒート
シンク１は、かなり複雑な形状であり、通常、アルミダ
イカストにより形成されている。そして、アルミダイカ
ストに用いる金型の形状も、かなり複雑な形状となるた
め、金型の製造コストが高くなり、ヒートシンク１の製
造コストが高くなるという欠点がある。また、金型内で
の湯回りを良くしたり、融点を下げるために、アルミに
種々の金属（ＣｕやＦｅ等）を添加する。このため、製
造されたヒートシンク１の材質は、種々の金属が混じっ
たアルミ合金となるので、純アルミに比べて熱伝導性が
低下するという不具合もある。

【０００４】更に、上記公報の装置において、プリント
配線基板６にパワートランジスタ３のリード３ａを半田
付けする場合、図１２に示す構成を上下反対にした状態
で半田付けを実行する。このとき、半田たれが発生する
と、たれた半田がパワートランジスタ３のリード３ａと
ヒートシンク１の底壁２とに掛かり、両者の間が短絡し
てしまうことがあった。

【０００５】この対策としては、パワートランジスタ３
のリード３ａに絶縁チューブを被せるという対策が実行
されてきた。この対策によれば、半田付け時に半田たれ
が発生しても、短絡を防止できる。しかし、上記対策の
場合、リード３ａに絶縁チューブを被せるという作業が
増えると共に、部品点数が多くなるので、やはり製造コ
ストが高くなるという欠点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、金型の製造コス
トを安くすることができると共に、冷却フィンの熱伝導
性を向上させることができ、また、半田たれが発生して
も、短絡を防止することができ、しかも、絶縁チューブ
を不要にし得るパワー素子の冷却装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、熱伝導性が良い金属を押し出し加工することにより
形成された冷却フィンと、この冷却フィンに当接するよ
うに設けられたパワー素子と、前記冷却フィンに取り付
けられ被取付部品に取り付けるためのものであって樹脂
で形成された取付部材とを備えるように構成した。この
構成の場合、押し出し加工の金型は、アルミダイカスト
の金型よりも安いので、金型の製造コストを安くでき
る。そして、押し出し加工の場合、熱伝導性が良い金属
として、純アルミを使用可能であるので、熱伝導性を向
上させることができる。

【０００８】請求項２の発明においては、前記取付部材
に、前記パワー素子の本体部を嵌合させる開口部を形成
すると共に、この開口部の縁部に、前記パワー素子の本
体部から突設されたリードと前記冷却フィンとの間に位
置するように平板部を形成した。この構成によれば、パ
ワー素子のリードの半田付け時に半田たれが発生したと
しても、たれた半田を平板部で受けることができるか
ら、短絡を防止できる。この結果、絶縁チューブを不要
にし得る。

【０００９】請求項３の発明においては、前記パワー素
子の近傍に配置されると共に前記冷却フィンに当接する
ように設けられた温度ヒューズを備え、そして、前記取
付部材に、前記温度ヒューズの本体部を嵌合させる開口
部を形成すると共に、この開口部の縁部に、前記温度ヒ
ューズの本体部から突設されたリードと前記冷却フィン
との間に位置するように平板部を形成した。この構成に
よれば、温度ヒューズのリードの半田付け時に半田たれ
が発生したとしても、たれた半田を平板部で受けること
ができるから、短絡を防止できる。

【００１０】請求項４の発明によれば、前記取付部材
に、前記パワー素子のリードを半田付けするプリント配
線基板を取り付ける取付部を形成したので、プリント配
線基板を容易に取り付けることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図１ないし図１０を参照しながら説明する。本実施
例は、例えば自動車用空気調和装置（エアコン）に組み
込まれたブロワモータをスイッチングするパワートラン
ジスタの冷却装置である。まず、図１は、本実施例のパ
ワートランジスタの冷却装置の縦断面構造を示す図であ
る。この図１に示すように、パワートランジスタの冷却
装置１１は、アルミニウム製の冷却フィン１２と、この
冷却フィン１２に取り付けられた樹脂製の取付部材１３
とから構成されている。

【００１２】上記冷却フィン１２は、図２及び図３にも
示すように、ほぼ平板状の基盤部１４と、この基盤部１
４の図３中の下面に一体に多数突設されたほぼ短冊状の
フィン部１５とから構成されている。この冷却フィン１
２は、熱伝導性が良い金属、例えば純アルミを押し出し
加工することにより形成されている。尚、純アルミと
は、アルミダイカスト用のアルミ（ＣｕやＦｅ等が所定
量添加されたアルミ）に比べて、純度が高い程度のアル
ミである。

【００１３】上記冷却フィン１２の基盤部１４は、図３
中の中央部分の肉厚が厚く形成されている。この基盤部
１４の上面におけるほぼ中央部には、図１及び図２に示
すように、パワートランジスタ（パワー素子）１６を取
り付けるためのねじ１７を螺挿するねじ孔１４ａが形成
されている。このねじ孔１４ａは、基盤部１４の厚肉部
に形成されており、もって、基盤部１４を貫通しない孔
（即ち、いわゆるめくら孔）となっている。

【００１４】この構成の場合、パワートランジスタ１６
は、本体部である矩形状のパッケージ部１６ａを冷却フ
ィン１２の基盤部１４の上面に当接させるようにして、
ねじ１７により締め付け固定されている。上記パワート
ランジスタ１６のパッケージ部１６ａの図１中の右端部
からは、３本のほぼＬ字状をなすリード１６ｂが突設さ
れている。

【００１５】また、取付部材１３は、全体としてほぼ矩
形平板状の取付基板１８と、この取付基板１８の上面を
覆うカバー１９とから構成されている。上記取付基板１
８は樹脂である例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレ
ート）で形成され、上記カバー１９は樹脂である例えば
ＡＢＳで形成されている。

【００１６】そして、取付基板１８の中央部分には、図
４及び図５に示すように、前記パワートランジスタ１６
のパッケージ部１６ａを嵌合させるためのほぼ矩形状の
開口部２０が形成されている。取付基板１８の図５中の
下面には、矩形状の浅底の凹部２１が形成されており、
この凹部２１内に前記冷却フィン１２の基盤部１４の図
１中の上部を嵌合させるように構成されている。そし
て、取付基板１８は、冷却フィン１２の基盤部１４に例
えば接着されている。この場合、取付基板１８の凹部２
１の内底面部と、冷却フィン１２の基盤部１４の上面と
の間に、図１中において斜線領域Ａで示すように、接着
剤をほぼ矩形環状に塗布することにより、両者が接着さ
れている。そして、上記接着部分は、防水性能を有して
いる。

【００１７】また、取付基板１８の左右の端部には、図
４及び図５に示すように、外部の被取付部品に取り付け
るための取付孔２２、２２が貫通するように形成されて
いる。尚、上記外部の被取付部品は、例えば自動車の空
気調和装置の送風ダクトなどである。そして、上記取付
基板１８の左右の端部には、図４に示すように、前記カ
バー１９に設けられた４個の係合爪２３（図８及び図９
参照）を係合させるための４個の係合部２４が形成され
ている。

【００１８】更に、取付基板１８の上面における開口部
２０の図４中の右端部分には、パワートランジスタ１６
のリード１６ｂを囲むようにリードガイド２５が上方へ
向けて突設されている。このリードガイド２５には、図
４ないし図６にも示すように、３本のリード１６ｂを互
いに仕切る仕切り壁部２５ａ、２５ａが突設されてい
る。上記リードガイド２５の底部２５ｂは、前記開口部
２０の縁部を構成する部材であると共に、リード１６ｂ
と前記冷却フィン１２の基盤部１４との間に位置する部
材である。即ち、上記底部２５ｂが本発明の平板部を構
成している。

【００１９】上記構成の場合、パワートランジスタ１６
のリード１６ｂをプリント配線基板２６（図１参照）に
半田付けするときに、半田たれが発生した場合、そのた
れた半田を上記底部２５ｂで受ける（受けて溜める）こ
とが可能なように構成されている。

【００２０】また、取付基板１８の上面における開口部
２０の周縁部には、４個の支持凸部２７が上方へ向けて
突設されている。これら４個の支持凸部２７の上に、上
記プリント配線基板２６が載置される構成となってい
る。更に、取付基板１８の上面における開口部２０の周
縁部には、２個の支持凸部２７の間にそれぞれ位置する
ように、プリント配線基板２６を押える押え爪部２８、
２８が対向するように上方へ向けて突設されている。

【００２１】この構成の場合、２個の押え爪部２８、２
８と４個の支持凸部２７の間に、プリント配線基板２６
が挟持されて固定されるように構成されている。上記２
個の押え爪部２８、２８と上記４個の支持凸部２７か
ら、本発明の取付部が構成されている。尚、プリント配
線基板２６を上方から押え爪部２８、２８間に挿入する
ときには、押え爪部２８、２８が拡開変形することによ
り、上記挿入が可能になっている。

【００２２】また、上記開口部２０の図４中右下隅に
は、パワートランジスタ１６を回り止めするための回り
止め凸部２０ａが形成されている。この場合、前記ねじ
１７を締め付けることによりパワートランジスタ１６が
回転されるときに、パワートランジスタ１６のパッケー
ジ部１６ａの隅部が上記回り止め凸部２０ａに当たる。
これにより、パワートランジスタ１６が回り止めされる
構成となっている。

【００２３】更に、取付基板１８の開口部２０の図４中
左端には、開口部２０よりも幅狭な開口部２９が連通す
るように形成されている。この開口部２９内に、温度ヒ
ューズ３０の本体部３０ａが嵌合されるように構成され
ている（図１及び図１０参照）。上記温度ヒューズ３０
は、冷却フィン１２の基盤部１４の上面に当接するよう
に配置されている。そして、温度ヒューズ３０の本体部
３０ａの両端部からは、ほぼＬ字形のリード３０ｂ、３
０ｂが突設されている。

【００２４】これらリード３０ｂ、３０ｂは、前記プリ
ント配線基板２６に半田付けされている。また、上記開
口部２９の図４中の上下の縁部には、リード３０ｂと冷
却フィン１２の基盤部１４との間に位置する平板部２９
ａが設けられている。上記構成の場合、温度ヒューズ３
０のリード３０ｂをプリント配線基板２６（図１参照）
に半田付けするときに、半田たれが発生した場合に、そ
のたれた半田を上記平板部２９ａで受けることが可能な
構成となっている。

【００２５】尚、取付基板１８の上面には、図４に示す
ように、開口部２０を囲むように環状の溝部１８ａと、
図４中の上下辺部に沿うように直線状の溝部１８ｂ、１
８ｂが形成されている。

【００２６】一方、カバー１９は、図７ないし図９に示
すように、外形形状が取付基板１８とほぼ同じ形状の平
板部３１と、この平板部３１の中央部分を上方へ膨出さ
せたほぼ箱形形状のカバー部３２とから構成されてい
る。上記平板部３１の左右の端部には、図７に示すよう
に、外部の被取付部品に取り付けるための取付孔３３、
３３が貫通するように形成されている。これら取付孔３
３は、取付基板１８の取付孔２２と同じ大きさの孔であ
り、平板部３１を取付基板１８上に載置したときに、取
付孔３３の位置と取付基板１８の取付孔２２とが一致す
るように構成されている。

【００２７】そして、上記カバー１９の平板部３１の左
右の端部には、図８及び図９に示すように、取付基板１
８の４個の係合部２４と係合する４個の係合爪２３が形
成されている。この構成の場合、平板部３１を取付基板
１８上に載置すると共に、平板部３１の４個の係合爪２
３を取付基板１８の４個の係合部２４に係合すると、平
板部３１、即ち、カバー１９が取付基板１８に固着され
るように構成されている。

【００２８】尚、平板部３１の下面には、前記取付基板
１８の環状の溝部１８ａ及び直線状の溝部１８ｂに嵌合
する環状の突条部３１ａ及び直線状の突条部３１ｂが突
設されている（図１、図８及び図９参照）。

【００２９】また、カバー１９のカバー部３２は、パワ
ートランジスタ１６、プリント配線基板２６及びその周
辺部分を覆うように構成されている。上記カバー部３２
の上部には、ほぼ角筒状のコネクタ部３４が一体に形成
されている。そして、上記プリント配線基板２６には、
図１に示すように、コネクタ用の端子３５が突設されて
おり、これら端子３５は、上記コネクタ部３４の底壁部
３４ａを貫通してコネクタ部３４内に配置されるように
構成されている。上記コネクタ部３４と上記端子３５か
らコネクタが構成されている。

【００３０】このような構成の本実施例によれば、純ア
ルミを押し出し加工することにより形成された冷却フィ
ン１２を備え、この冷却フィン１２に当接するようにパ
ワートランジスタ１６を設け、そして、冷却フィン１２
に取り付けられ被取付部品に取り付けるためのものであ
って樹脂で形成された取付部材１３を備えるように構成
した。この構成の場合、押し出し加工の金型は、アルミ
ダイカストの金型よりも製造コストが安いので、冷却フ
ィン１２の製造コストを安くできる。そして、冷却フィ
ン１２を純アルミの押し出し加工により製造したので、
アルミダイカストに比べて、冷却フィン１２の熱伝導性
を向上させることができる。

【００３１】また、上記実施例においては、取付部材１
３の取付基板１８に、パワートランジスタ１６のパッケ
ージ部１６ａを嵌合させる開口部２０を形成すると共
に、この開口部２０の縁部に、パワートランジスタ１６
のリード１６ｂと冷却フィン１２との間に位置するよう
に底部２５ｂを形成した。この構成によれば、パワート
ランジスタ１６のリード１６ｂの半田付け時に半田たれ
が発生しても、該たれた半田を底部２５ｂで受けること
ができるから、短絡を防止できる。この結果、絶縁チュ
ーブを不要にすることができる。

【００３２】更に、上記実施例においては、パワートラ
ンジスタ１６の近傍に配置されると共に冷却フィン１２
に当接するように温度ヒューズ３０を設け、そして、取
付部材１３の取付基板１８に、温度ヒューズ３０の本体
部３０ａを嵌合させる開口部２９を形成すると共に、こ
の開口部２９の縁部に、温度ヒューズ３０のリード３０
ｂと冷却フィン１２との間に位置するように平板部３１
を形成した。この構成によれば、温度ヒューズ３０のリ
ード３０ｂの半田付け時に半田たれが発生しても、該た
れた半田を上記平板部３１で受けることができるから、
短絡を防止できる。

【００３３】更にまた、上記実施例によれば、取付部材
１３の取付基板１８に、パワートランジスタ１６や温度
ヒューズ３０などを半田付けするプリント配線基板２６
を取り付ける取付部として、４個の支持凸部２７及び２
個の押え爪部２８を一体に形成したので、プリント配線
基板２６を取付基板１８に容易且つ確実に取り付けるこ
とができる。

【００３４】尚、上記実施例では、取付部材１３の取付
基板１８を冷却フィン１２の基盤部１４に接着するよう
に構成したが、これに限られるものではなく、例えばス
ナップフィットや熱かしめ等のかしめ、または、ねじ止
めなどの固定方法を用いて固着しても良い。そして、こ
のような固定方法は、防水性能を必要としない構成に適
している。

【００３５】また、上記実施例の冷却フィン１２のフィ
ン部１５の形状は、任意の形状に変更することができ
る。このように構成した場合も、冷却フィン１２の基盤
部１４の形状を上記実施例と同じ形状に構成しておけ
ば、取付部材１３を共用することが可能である。そし
て、このように構成すると、種々の機種に対応させるこ
とが容易となる。また、上記実施例の取付部材１３と、
例えばアルミダイカストにより製造した冷却フィン（基
盤部１４に相当する部分を有するもの）とを組み合わせ
てパワートランジスタの冷却装置を構成しても良い。

【００３６】更に、上記実施例では、冷却フィン１２を
純アルミの押し出し加工により製造したが、これに限ら
れるものではなく、他の熱伝導性の良い金属や合金等を
用いて押し出し加工により冷却フィンを製造するように
構成しても良い。更にまた、上記実施例では、本発明を
パワトランジスタ１６の冷却装置１１に適用したが、こ
れに限られるものではなく、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ
や他のパワー素子の冷却装置に適用するように構成して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すパワートランジスタの
冷却装置の縦断面図

【図２】冷却フィンの上面図

【図３】冷却フィンの側面図

【図４】取付基板の上面図

【図５】取付基板の図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図

【図６】取付基板の図４中ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図

【図７】カバーの上面図

【図８】カバーの正面図

【図９】カバーの側面図

【図１０】温度ヒューズ周辺の縦断側面図

【図１１】従来構成を示すパワートランジスタの冷却装
置の斜視図

【図１２】パワートランジスタの冷却装置の縦断面図

【符号の説明】

１１はパワートランジスタの冷却装置、１２は冷却フィ
ン、１３は取付部材、１４は基盤部、１５はフィン部、
１６はパワートランジスタ（パワー素子）、１６ａはパ
ッケージ部（本体部）、１６ｂはリード、１７はねじ、
１８は取付基板、１９はカバー、２０は開口部、２１は
凹部、２２は取付孔、２３は係合爪、２４は係合部、２
５ｂは底部（平板部）、２６はプリント配線基板、２７
は支持凸部、２８は押え爪部、２９は開口部、２９ａは
平板部、３０は温度ヒューズ、３０ａは本体部、３０ｂ
はリード、３３は取付孔、３４はコネクタ部、３５は端
子を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 7/20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導性が良い金属を押し出し加工する
   ことにより形成された冷却フィンと、 この冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子
   と、 前記冷却フィンに取り付けられ、被取付部品に取り付け
   るためのものであって樹脂で形成された取付部材とを備
   えて成るパワー素子の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記取付部材に、前記パワー素子の本体
   部を嵌合させる開口部を形成すると共に、 前記開口部の縁部に、前記パワー素子の本体部から突設
   されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するように
   平板部を形成したことを特徴とする請求項１記載のパワ
   ー素子の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記パワー素子の近傍に配置されると共
   に前記冷却フィンに当接するように設けられた温度ヒュ
   ーズを備え、 前記取付部材に、前記温度ヒューズの本体部を嵌合させ
   る開口部を形成すると共に、 前記開口部の縁部に、前記温度ヒューズの本体部から突
   設されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するよう
   に平板部を形成したことを特徴とする請求項１または２
   記載のパワー素子の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記パワー素子のリードを半田付けする
   プリント配線基板を備え、 前記取付部材に、前記プリント配線基板を取り付ける取
   付部を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載のパワー素子の冷却装置。