JP2002327724A

JP2002327724A - 締結構造

Info

Publication number: JP2002327724A
Application number: JP2001131046A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ikushima; 好広幾島; Yutaka Okubo; 裕大久保; Hidetoshi Yoshikawa; 英俊吉河
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15
Also published as: US20020172009A1; US6781840B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ネジやリベットなどの締結部材を使用する回
路ユニットにおけるヒートシンクまわりの締結構造であ
って、締結部部材の軸部先端側を挿入するためのヒート
シンクの穴加工（二次加工）が不要な締結構造を提供す
る。【解決手段】ヒートシンク１１の長手方向に、タッピ
ングネジ５等の先端側を挿入して螺着又は圧着が可能な
溝１２，１３，１４を全長に渡って形成し、これら溝を
利用して、タッピングネジ５等により回路素子（ＦＥＴ
２）等をヒートシンク１１に対して締結する構造とす
る。溝１２，１３，１４は、ヒートシンクの成形工程
（例えば、押出成形）において形成でき、その後の二次
加工は不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の制
御装置を構成する回路ユニットにおける締結構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車のモータやランプなどの大
電流アクチュエータを半導体で駆動する制御装置、或い
は半導体を使用したインバータなどの回路ユニットを搭
載する車両が増加している。半導体を使用するのは、モ
ータやランプなどの大電流アクチュエータやインバータ
のスイッチング回路などをデューティ制御するため、又
は装置の寿命を向上させるため、或いは装置を軽量化す
る等の目的を達成するためである。そして、一般的にこ
のような回路ユニットでは、ユニットの表面を覆うケー
スを熱伝導性の良い材料（例えば、アルミ又はアルミ合
金）により構成し、さらにこのケースの内面に同様の材
料よりなる導熱体（いわゆるヒートシンク）を接合状態
に取り付けるとともに、この導熱体の表面に上記半導体
を接合状態に取り付けることによって、上記半導体を使
用して大電流アクチュエータ等を駆動する際に発生する
熱を、ユニット外へ放熱するようにしている。また通
常、上記導熱体を回路基板にも固定する構成（即ち、半
導体を上記導熱体を介して回路基板に固定する構成）と
して、半導体（特に、回路基板への接続部分）を機械的
ストレスから保護しつつ回路基板に頑丈に固定してい
る。

【０００３】図２は、この種の回路ユニットの構造例を
示すものである。図２（ａ）において、符号１は回路基
板、符号２は半導体トランジスタの一種であるＦＥＴ、
符号３は導熱体（ヒートシンク）、符号４はケース、符
号５は締結部材であるネジを示す。図２（ｂ）に示すよ
うに、導熱体３の正面、裏面、及び下面には、タッピン
グネジ５（或いはリベットであってもよい。以下同様）
に対応した下穴３ａが複数形成され、これを利用してＦ
ＥＴ２、ケース４、及び基板１が導熱体３に対して固定
されている。即ち、導熱体３の下面側は、基板１の上面
に接合され、基板１の裏面側（下側）から挿通され下面
側の下穴３ａにねじ込まれるネジ５によって、基板１に
対して固定されている。また図２（ｂ）に示すように、
導熱体３の正面にはＦＥＴ２が接合状態に配置され、Ｆ
ＥＴ２の正面から挿通されて正面側の下穴３ａにねじ込
まれるネジ５によって、このＦＥＴ２が導熱体３に対し
て固定されている。さらに、導熱体３の裏面側は、ケー
ス４の内側面に接合され、ケース４の外側から挿通され
て裏面側の下穴３ａにねじ込まれるネジ５によって、ケ
ース４に対して固定されている。なおＦＥＴ２は、モー
タ駆動用のブリッジ回路などを構成するために多数設け
られる場合が多く、このような場合には、導熱体３はＦ
ＥＴ２の配列方向に相当に長尺な部材となり、下穴３ａ
（特に、ＦＥＴ２を固定する正面側の下穴）が長手方向
に多数設けられた構成となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の回路ユニットは、ヒートシンクを構成する導熱体
の各面に前述した複数の下穴（断面円形の丸穴）を形成
して、ヒートシンクを中心として各部品を締結する構造
であったため、生産性が悪くコスト低減が困難であっ
た。前述の下穴は、導熱体の基本形状を成形した後に機
械加工（二次加工）によって形成しなければならず、非
常に工数がかかるからである。例えば、アルミの押出成
形によって導熱体の基本形状（下穴のない状態）を製作
した後、各面毎に穴開け用の機械に設置して多数の下穴
の加工を行わなければならず、導熱体の生産工程が１回
の工程ですまない。なお、このような締結用の穴加工に
起因する問題は、自動車の回路ユニットのみならず、ネ
ジに類する締結部材（例えば、リベットなども含む）を
利用した各種の締結構造においても同様に存在してい
る。そこで本発明は、ネジやリベットなどの締結部材
（被締結部品に対して螺着又は圧着等させる軸部を有す
るもの）を使用する締結構造であって、締結部材の軸部
先端側を挿入するための穴加工（二次加工）が不要な締
結構造を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による締結構造
は、軸部を有し、この軸部を被締結部品の一方に挿通
し、さらにこの軸部の先端側を被締結部品の他方に挿入
して固着させ、被締結部品相互を締結する締結部材を使
用した締結構造であって、前記被締結部品の他方に、前
記軸部の先端側を挿入して固着可能な溝を形成し、前記
締結部材の軸部の先端側がこの溝に挿入されて固着され
ることにより被締結部品相互が締結されるものである。
ここで、「締結部材」としては、例えば軸部先端が被締
結部品の他方に螺着されるタッピングネジや、軸部先端
が被締結部品の他方に圧着されるリベットなどがあり得
る。この発明によれば、上記溝を被締結部品の成形工程
において形成することで、従来行っていた上記締結部材
のための二次的な下穴加工が不要となるため、上記締結
構造を有する製品の生産性向上やコスト低減が可能とな
る。特に、前記被締結部品の他方を、特定方向において
断面が一様な部品とし、前記溝がその特定方向全長に渡
って形成された構成とすれば、生産性やコスト面で格段
に有利となる。この場合、上記特定方向を成形時の抜き
方向（成形用の型から成型品を相対的に分離する方向）
とすれば、上記溝を含む被締結部品の成形が容易かつ高
精度に可能となるからである。例えば、上記特定方向を
押出方向とする押出成形によって、前記被締結部品の他
方を、溝の形状も含めて一工程で精度よくかつ効率的に
製作できる。

【０００６】また、本発明の好ましい態様は、前記被締
結部品の他方が、回路ユニットのヒートシンクであり、
このヒートシンクに締結される前記被締結部品の一方
が、回路ユニットを構成する回路素子、回路基板、ケー
スのうちの一つ又は複数であるものである。なお、ここ
での「回路ユニット」としては、例えば車両に搭載され
るＡＣインバータ、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシ
ステム）、ＤＲＬ（デイタイムランニングライト）シス
テム、パワースライドドアシステム、或いはＡＢＳ（ア
ンチスキッドブレーキシステム）など、各種のシステム
の制御回路ユニットがあり得る。この場合、上記回路ユ
ニットにおいて、従来問題となっていたヒートシンクの
生産性を格段に向上し、大幅なコスト低減を図ることが
できる。回路ユニットのヒートシンクは、前述したよう
に、従来多数の締結用下穴を二次加工しており、これら
下穴の加工が不要になれば、製作工数が格段に減るから
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。なお、図２に示した従来例と同
様の構成には、同符号を付して重複する説明を省略す
る。図１（ａ）は、自動車の例えばＡＣインバータを構
成する回路ユニットの要部構成（導熱体まわりの締結構
造）を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は同回路ユニ
ットにおける半導体取付部を示す正面図であり、図１
（ｃ）は同回路ユニットの要部構成を示す縦断面図であ
る。なお、図１（ａ）におけるケース４については、図
示の便宜上、側壁部分のみを示している。図１において
符号１１で示すものが、ヒートシンクを構成する導熱体
である。なお、導熱体１１とケース４を含めてヒートシ
ンクと呼ぶこともできるが、この形態例では、導熱体１
１が本発明のヒートシンク（被締結部材の他方）に相当
している。

【０００８】導熱体１１は、例えばアルミの押出成形よ
りなるもので、押し出し方向に断面が一様で長尺な形状
となっており、この場合図１（ｂ）に示すように、７個
のＦＥＴ２が一側面に固定される。そして導熱体１１の
各面（この場合、両側面と下面）には、図１（ａ）に示
すようなタッピングネジ５（或いはリベット５ａでもよ
い。以下同様）の軸部を挿入して螺着又は圧着が可能な
溝１２，１３，１４が、押出成形工程において、長手方
向全長に渡って形成されている。これら溝１２，１３，
１４は、断面コ字状のもので、その幅寸法は、タッピン
グネジ５に対応する下穴外径と同程度以下になってい
る。そして、複数のネジ５の軸部がこれら溝１２，１
３，１４の異なる位置にそれぞれ挿入されて螺着又は圧
着され、これにより、ＦＥＴ２、ケース４、及び基板１
（被締結部材の一方）と、導熱体１１（被締結部材の他
方）との締結状態が実現されている。即ち、導熱体１１
の下面側は、基板１の上面に接合され、基板１の裏面側
（下側）から挿通され下面側の溝１２にねじ込まれるネ
ジ５によって、基板１に対して固定されている。また図
１（ｂ）に示すように、導熱体１１の正面にはＦＥＴ２
が接合状態に配置され、ＦＥＴ２の正面から挿通されて
正面側の溝１３にねじ込まれるネジ５によって、このＦ
ＥＴ２が導熱体１１に対して固定されている。さらに、
導熱体１１の裏面側は、ケース４の内側面に接合され、
ケース４の外側から挿通されて裏面側の溝１４にねじ込
まれるネジ５によって、ケース４に対して固定されてい
る。

【０００９】なお基板１は、図示省略した締結構造（例
えば、ネジ止め）によって、ケース４に対して固定さ
れ、ケース４の下面側の開口部（基板１の裏面側）に
は、図示省略したベース部材が取り付けられ、回路ユニ
ットの下面側をこのベース部材が覆う構成となってい
る。また、回路ユニットの車両等への取り付けは、この
ベース部材に設けられた取付部（ネジ用の穴）によって
行われる構成となっている。またリベット５ａは、先端
側に向かって外径が細くなるくさび形の軸部を有し、こ
の軸部が下穴側に圧入されるものであり、通常、例えば
図１（ａ）に示すような脱落防止用の爪５ｂが軸部の外
周に設けられる。タッピングネジ５の代わりにこのよう
なリベット５ａを用いると、タッピング（ネジ切り）に
よるゴミが発生しない長所がある。また発明者らは、上
述した溝１３のような単なる平坦な溝（幅寸法がタッピ
ングネジ等に対応する下穴外径と同程度のもの）に対し
て、タッピングネジやリベットが十分強固に螺着又は圧
着できることを試作品等によって確認しているが、好ま
しくは、溝１３の内面にテーパ（奥側に向かって幅が狭
くなるような傾斜）を付けて、ネジ５やリベット５ａが
より強固かつ円滑に固着可能となるようにしてもよい。

【００１０】以上説明した締結構造によれば、ヒートシ
ンク１１を成形した後の、下穴の加工（二次加工）が全
く不要になる。いいかえると、ヒートシンク１１は生産
性の良い押出成形工程だけで最終品として製作可能とな
る。このため、大幅な生産性向上やコスト低減が実現で
きる。特に本形態例の回路ユニットのように多数の締結
部材（ネジ５等）を使用する締結構造の場合、下穴の数
が非常に多く、この下穴の加工に従来非常に手間がかか
っていたが、これらが全て不要になるため、非常に効果
が大きい。

【００１１】なお、本発明は上記実施の形態の態様に限
られない。例えば、被締結部品の全ての下穴を溝にする
必要はなく、例えば特に締結信頼性を要求されるネジ等
に対してはそのための下穴を加工し、その他の下穴につ
いては溝にするようにしてもよい。この場合でも、下穴
の加工数が減るので、生産性向上やコスト低減に貢献で
きる。また、必ずしも複数の締結部材を使用する締結構
造に限られず、１個の締結部材を使用する締結構造でも
効果（１個の下穴の加工が不要になる利益）がある。ま
た上記形態例では、相互に締結しようとする被締結部品
が、１対多の場合を例示したが、例えば１対１でももち
ろんよい。また本発明の溝は、必ずしも被締結部品の全
長に渡って形成されている必要はない。また、本発明の
溝を有する被締結部品は、必ずしも押出成形によって製
作される態様に限定されない。例えば、本発明の溝を有
する被締結部品を引き抜き成形、鋳造、或いは射出成形
などによって製作するようにし、この工程において本発
明の溝を同時に成形する態様も、場合によっては可能で
ある。そして、鋳造や射出成形などの場合には、本発明
の溝を部分的に形成することも可能である。また、本発
明のヒートシンクは、必ずしも回路ユニットのケースに
接合状態に固定される態様に限定されない。例えば、ヒ
ートシンクの裏面側が回路ユニットの表面に露出し、回
路ユニットの表面を覆うケースの一部としてヒートシン
クが機能するような態様もあり得る。但し、図１に示し
たような構成であると、回路素子（ＦＥＴ２）を機械的
ストレスから保護する取付部材としてのヒートシンクの
機能を必要最小限の大きさで実現するとともに、回路素
子で発生する熱を表面積の大きなケース４に伝導して外
部に効率良く放出できる利点がある。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、被締結部品（例え
ば、回路ユニットにおけるヒートシンク）に、締結部材
の軸部先端側を挿入して固着可能な溝が形成され、前記
軸部先端側がこの溝に挿入されて固着され、これにより
被締結部品相互の締結（例えば、ヒートシンクに対する
回路素子の締結）が実現される。このため、上記溝を被
締結部品の成形工程（例えば、押出成形）において形成
することで、従来行っていた上記締結部材のための下穴
加工（二次加工）が不要となるため、この種の締結構造
を有する製品の生産性向上やコスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車載用インバータを構成する回路ユニットの締
結構造を示す図である。

【図２】従来の締結構造の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１回路基板（被締結部品の一方）２ＦＥＴ（回路素子、被締結部品の一方）４ケース（被締結部品の一方）５タッピングネジ（締結部材）５ａリベット（締結部材）１１導熱体（被締結部品の他方）１２，１３，１４溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉河英俊長野県飯田市桐林2254番地28 オムロン飯田株式会社内Ｆターム(参考） 5E322 AA03 AB01 AB05 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸部を有し、この軸部を被締結部品の一
方に挿通し、さらにこの軸部の先端側を被締結部品の他
方に挿入して固着させ、被締結部品相互を締結する締結
部材を使用した締結構造であって、前記被締結部品の他方に、前記軸部の先端側を挿入して
固着可能な溝を形成し、前記締結部材の軸部の先端側が
この溝に挿入されて固着されることにより被締結部品相
互が締結されることを特徴とする締結構造。
【請求項２】前記被締結部品の他方は、回路ユニット
のヒートシンクであり、このヒートシンクに締結される
前記被締結部品の一方は、回路ユニットを構成する回路
素子、回路基板、ケースのうちの一つ又は複数であるこ
とを特徴とする請求項１記載の締結構造。
【請求項３】前記被締結部品の他方は、特定方向にお
いて断面が一様な部品であり、前記溝がその特定方向全
長に渡って形成されていることを特徴とする請求項１又
は２記載の締結構造。