JP2003264388A

JP2003264388A - 電気部品装置

Info

Publication number: JP2003264388A
Application number: JP2002064163A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Hiruma; 淳之蛭間
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19
Also published as: CN1444438A; CN1256010C

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の半導体素子に対する冷却効率の向上を得
ることと、半導体素子と、放熱体と、プリント基板との
組立て構造を簡素化して、作業工数の軽減を図り、コス
トの低減化に寄与する電気部品装置を提供する。【課題手段】プリント基板３と、このプリント基板に実
装される発熱量の大なる半導体素子２、たとえば整流ダ
イオードブロック２Ａやスイッチング素子たとえばトラ
ンジスタ２Ｂと、これら半導体素子の発熱を受けて放散
するヒートシンク１とを具備し、上記半導体素子は、プ
リント基板とヒートシンクとの間に介在される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば空気調和
機の室外ユニットに備えられる電気部品装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば空気調和機の室外ユニットに
は、圧縮機、室外熱交換器、四方弁、膨張弁等の冷凍サ
イクル構成部品および、送風機が配置される。さらに、
圧縮機、送風機のモータや、四方弁、膨張弁の駆動用ソ
レノイドを制御するための制御用電気部品が備えられ
る。これら制御用電気部品は、全て電気部品箱内に配置
されていて、その一部は上記送風機の送風通路上に対向
しており、上記電気部品に対する冷却を施すようになっ
ている。

【０００３】また、冷凍サイクル制御として圧縮機の周
波数制御が一般的になっていて、そのためＣＰＵ、コン
デンサ、トランスなどの他に、インバータのスイッチン
グ素子であるトランジスタ（ジャイアント・トランジス
タとも呼ばれる）、整流ダイオードブロックなどの多数
の電気部品を備える必要がある。これら電気部品のなか
でも、特に、上記スイッチング素子であるトランジスタ
や整流ダイオードブロック（以下、これらを総称して、
半導体素子と呼ぶ）は、スイッチング作用にともなって
の発熱が大である。単純に、これら半導体素子を密閉し
た電気部品箱内に収容すると、箱内が異常高温化して、
それ自体は勿論、他の制御用電気部品に熱的悪影響を与
えてしまう。そこで、上記半導体素子をヒートシンクと
呼ばれる放熱体に取付けて、効率よく放熱させるのが一
般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】具体的に、半導体素子
を放熱体に取付け固定する構成として、それぞれの半導
体素子を取付けネジを用いて放熱体に取付けている。あ
るいは、専用の固定板を用いて半導体素子を放熱体に取
付け固定している。しかしながら、半導体素子は複数必
要であり、それぞれの半導体素子を複数の取付けネジを
用いて取付け固定するには、多数の取付けネジが必要と
なってしまい、部品数が多くなり、作業工数が増加する
という欠点がある。専用の固定板を用いると、取付け固
定すべき半導体素子の数よりも少ない本数の取付けネジ
で足りるが、半導体素子の数が３個以上となると、それ
ぞれの寸法公差を吸収することができなくなる。したが
って、最大、２個の半導体素子の取付け固定に限定され
てしまい、汎用性に劣る。

【０００５】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、複数の半導体素子に
対する冷却効率の向上を得ることと、半導体素子と、放
熱体およびプリント基板との組立て構造を簡素化して、
作業工数の軽減を図り、コストの低減化に寄与する電気
部品装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電気部品装置は
上記目的を満足するためになされたものであり、プリン
ト基板と、このプリント基板に実装される発熱量の大な
る半導体素子と、この半導体素子の発熱を受けて放散す
る放熱体とを具備した電気部品装置において、上記半導
体素子は、プリント基板と放熱体との間に介在される。

【０００７】さらに、プリント基板と放熱体とを取付け
具を用いて取付け固定することによって、半導体素子は
プリント基板と放熱体との間で固定される。さらに、上
記半導体素子は、スペーサに位置決め保持され、このス
ペーサがプリント基板と放熱体との間に取付け固定され
る。さらに、上記スペーサは、半導体素子の寸法公差を
吸収するため、少なくとも一部が弾性機能を有する。さ
らに、上記スペーサは、半導体素子の寸法公差を吸収す
るため、全体が弾性材から構成される。

【０００８】さらに、上記スペーサは、半導体素子と、
プリント基板および放熱体に対する位置決め部を備え
た。さらに、上記スペーサは、プリント基板に対する密
着面に絶縁耐圧処理が施されている。さらに、上記半導
体素子と放熱体との間に、密着処理部材が介在される。
さらに、上記放熱体は、プリント基板の反りを規制する
突部を備えた。さらに、上記スペーサは、半導体素子か
ら突出する複数のリード部を互いに分離し絶縁する分離
用突部を備えた。さらに、上記放熱体は、上記プリント
基板の半田面とは反対方向に傾けた複数枚の放熱フィン
を備えた。

【０００９】さらに、プリント基板と、このプリント基
板に実装される発熱量の大なる半導体素子と、この半導
体素子の発熱を受けて放散する放熱体とを具備した電気
部品装置において、上記半導体素子はスペーサに位置決
め保持され、このスペーサがプリント基板と放熱体との
間に介在され、スペーサを介してプリント基板と放熱体
とを取付け具を用いて締結固定することによって半導体
素子はプリント基板と放熱体との間で固定され、スペー
サは弾性材から形成されるとともに、このスペーサの取
付け具介挿部に取付け具の締結時におけるスペーサの必
要以上の弾性変形を規制する金属製リングを備えた。

【００１０】さらに、上記プリント基板は、ガラスコン
ポジット素材からなる。このような課題を解決する手段
を採用することにより、複数の半導体素子に対する冷却
効率が向上し、半導体素子と、放熱体と、プリント基板
との組立て構造を簡素化して、作業工数の軽減を図り、
コストの低減化に寄与する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明するに、この電気部品装置は、たとえ
ば空気調和機の室外ユニットにおける電気部品箱内に収
容されるものである。図１は電気部品装置を分解し一部
を省略した斜視図、図２は組立てた状態の電気部品装置
の側面図、図３は組立てた状態の電気部品装置の斜視
図、図４は電気部品装置の要部の組立てを説明する図、
図５は電気部品装置を備えた空気調和機の室外ユニット
の一部を省略した斜視図である。

【００１２】上記電気部品装置は、ガラスコンポジット
素材からなるプリント基板３と、このプリント基板３に
実装される複数の半導体素子２と、これら半導体素子２
の放熱を受けて放散する放熱体（以下、ヒートシンクと
言う）１とを具備して構成される。上記半導体素子２
は、特に発熱量の大なる半導体素子のみを示していて、
プリント基板３の一側部に沿って実装される。なお、プ
リント基板３の残りのスペースには、特に図示していな
いが、ＣＰＵ、コンデンサ、トランス、整流器等の制御
用電気部品が実装されている。

【００１３】上記発熱量の大なる半導体素子２は、ここ
では１個の整流ダイオードブロック２Ａと、６個のたと
えばトランジスタなどのスイッチング素子２Ｂからな
る。合計７個の半導体素子２（すなわち、２Ａ，２Ｂで
あるが、以下、２とする）が、後述するスペーサ４によ
って位置決め保持されたうえで、プリント基板３とヒー
トシンク１との間に介在される。上記プリント基板３の
半導体素子２が実装される側部で、かつこの左右両側部
には取付け用孔５と、これら取付け用孔５の近傍部位に
位置決め孔６が、それぞれ設けられている。

【００１４】上記スペーサ４は、絶縁性を有する、たと
えば合成樹脂材を用いて成形される。平面視で横長矩形
状の板体であり、上面には半導体素子２をそれぞれ位置
保持するための複数の取付け凹部４ａが設けられてい
る。各取付け凹部４ａは、位置決め保持する半導体素子
２の種類に応じて、形状構造が異なる。このスペーサ４
の左右両側部には、取付け用孔７が設けられている。こ
れら取付け用孔７は、上記プリント基板３の左右両側部
に設けられる取付け用孔５と同一の孔径およびピッチに
設定されている。

【００１５】さらに、それぞれの取付け用孔７近傍部位
で、スペーサ４の上面に位置決めピン８ａが突設され
る。スペーサ４の下面にも後述するように位置決め用爪
１６が突設される。なお、この位置決め用爪１６とそれ
に係る構成は、図４において詳細に示し、図２では省略
している。上面側の位置決めピン８ａは、上記ヒートシ
ンク１の板厚程度の突出量があればよい。下面側の位置
決め用爪１６は、少なくとも上記プリント基板３の板厚
以上の突出量があるよう形成される。なお、位置決め用
爪１６は、プリント基板３の位置決め孔６に嵌合できる
直径で、同一のピッチに設定されている。

【００１６】上記ヒートシンク１は、伝熱性に優れたア
ルミニウム材からなり、いわゆる押し出し成形によって
得られるものである。基板１ａと、放熱フィン１ｂと、
取付け用鍔部１ｃおよび受け用突部１ｄが一体に設けら
れてなる。上記基板１ａは、プリント基板３の面方向と
は直交する垂直面の板体であり、プリント基板３の左右
幅方向長さとほぼ同一の左右幅方向寸法と、適宜な縦方
向寸法に形成される。

【００１７】上記放熱フィン１ｂは、複数枚設けられて
いて、上記基板１ａの一面側に一体に突設される。互い
に上下方向に所定間隔を存し、かつそれぞれが左右幅方
向に亘って水平に突出してなる。放熱フィン１ｂの突出
量は、上部側の複数枚が短く、下部側の複数枚が上部側
よりも長い。上記取付け用鍔部１ｃは、基板１ａの他面
側で、この下端縁から所定距離を存した位置に、基板１
ａの左右幅方向に亘って突設される。この突出量は、上
記スペーサ４における左右幅方向とは直交する前後方向
の寸法と、ほぼ同一に形成される。

【００１８】取付け用鍔部１ｃの左右幅方向の両側部に
は、位置決め孔９ａとネジ孔９ｂが近接した状態で設け
られている。これら一対の位置決め孔９ａの孔径とピッ
チは、上記スペーサ４上面に突設される位置決めピン８
ａの直径およびピッチと同一である。また、ネジ孔９ｂ
の孔径とピッチは、上記スペーサ４とプリント基板３に
設けられる取付け用孔７，５の孔径およびピッチと同一
である。上記受け用突部１ｄは、上記取付け用鍔部１ｃ
と同じ面側で、かつ下端縁に沿って突設される。この突
出量はごく僅かでよく、実質的に取付け用鍔部１ｃと並
行となる。

【００１９】このような構成部品から電気部品装置を組
立てるには、はじめに、上記スペーサ４をプリント基板
３に対して位置決めする。つぎに、各半導体素子２をス
ペーサ４の取付け凹部４ａに取付けて位置決め保持す
る。すなわち、スペーサ４の下面から突出する位置決め
用爪１６をプリント基板３の位置決め孔６に嵌め込む。
この状態で、プリント基板３の取付け用孔５と、スペー
サ４の取付け用孔７とが連通するので、位置決め用爪１
６と位置決め孔６とで位置決め部が構成されることにな
る。

【００２０】つぎに、スペーサ４の上方部位にヒートシ
ンク１の取付け用鍔部１ｃを対向させ、かつスペーサ４
上面に突出する位置決めピン８ａに取付け用鍔部１ｃの
位置決め孔９ａを嵌め込む。この状態で、プリント基板
３の取付け用孔５およびスペーサ４の取付け用孔７と、
上記取付け用鍔部１ｃのネジ孔９ｂが連通するので、位
置決めピン８ａと位置決め孔９ａとで位置決め部が構成
されることになる。

【００２１】上記プリント基板３の下面側に取付け具で
ある取付けネジ１０を用意し、取付け用孔５に挿入す
る。さらに、取付けネジ１０をスペーサ４の取付け用孔
７を介して取付け用鍔部１ｃのネジ孔９ｂに螺挿し締結
する。したがって、取付けネジ１０を用いて、ヒートシ
ンク１と、半導体素子２を位置決め保持したスペーサ４
と、プリント基板３とが一体に組立てられる。上記半導
体素子２は、プリント基板３とヒートシンク１との間に
介在固定されることになり、しかも、ヒートシンク１に
密着状態にある。

【００２２】このように、電気部品装置の組立てにあた
って、プリント基板３とヒートシンク１とを取付け固定
する取付けネジ１０は、結果として、半導体素子２をヒ
ートシンク１に密着させる。すなわち、上記取付けネジ
１０は互いの機能を兼ねることとなり、別途備える必要
がない。そして、上記半導体素子２の位置決め保持をな
すスペーサ４を備えたから、半導体素子２の位置がずれ
ることがなく、製品信頼性の向上を得られる。さらに、
ヒートシンク１と、プリント基板３および半導体素子２
を保持するスペーサ４との位置関係を一定となすため、
位置決め孔５，６，９ａおよび位置決めピン８ａ，８ｂ
からなる位置決め部を備えたから、比較的容易な構成で
精度の高い組立てをなす。

【００２３】図５のみに示すように、上記電気部品装置
は、空気調和機の室外ユニット本体３０内に配置される
電気部品箱３１内に収容される。具体的には、電気部品
箱３１の一側部が開口しており、ここに電気部品装置を
構成する上記ヒートシンク１の基板１ａが嵌め込まれ
る。そして、ヒートシンク１の放熱フィン１ｂが電気部
品箱３１の一側面から外部に突出し、プリント基板３と
半導体素子２およびスペーサ４などは全て電気部品箱３
１内に収容される。

【００２４】上記電気部品箱３１の近傍位置には、送風
機３２が配置されている。この送風機３２は、外部空気
を吸込んで室外熱交換器３３に流通させ、再びユニット
本体３０外部へ吹出すようになっている。上記放熱フィ
ン１ｂは、上記送風機３２による送風通路に位置してお
り、放熱を効率よく行えるようになっている。また、電
気部品箱３１にも冷却風を取入れる孔部が設けられてい
て、内部の冷却が確実に行われる。一方、各半導体素子
２から突出するリード部１５ａ，１５ｂを、プリント基
板３に設けられる孔部に挿入し、この裏面側から突出さ
せる。そして、後述するように、リード部１５ａ，１５
ｂをプリント基板３に半田付け処理をなす。

【００２５】上記スペーサ４が絶縁性を有していること
により、プリント基板３のスペーサ４との密着部位に配
線パターン（銅箔プリントパターン）を形成でき、プリ
ント基板３面積の有効活用が可能である。換言すれば、
上記スペーサ４は製品で要求される絶縁耐圧性を有する
素材から選択する必要がある。上記半導体素子２のヒー
トシンク１への密着性を良くするため、これらの間に、
密着処理部材を介在させることが有効である。上記密着
処理部材として、たとえばグリス状のシリコンを塗布し
たり、薄い絶縁シートであるシリコンシートあるいはマ
イカシート等がある。

【００２６】つぎに、半導体素子２のリード部１５ａ，
１５ｂをプリント基板に半田付けする処理について説明
する。図６（Ａ）は、半田付け処理工程を説明する図で
ある。半田槽２０内には加熱され溶融した半田２１が貯
溜されていて、図示しない支持機構に支持された電気部
品装置をプリント基板３下面が噴流半田の液面に接触す
る高さで保持されたまま半田槽２０の上を通過させ、そ
のあと電気部品装置を引き上げると、半田２１がプリン
ト基板３下面に付着する。すなわち、半導体素子２のリ
ード部１５ａ，１５ｂがプリント基板３に半田付けされ
る。なお、プリント基板３の縦横寸法（面積）がヒート
シンク１の取付け用鍔部１ｃ面積と比較して極めて大で
あったり、プリント基板３上に実装される電子部品の総
合重量が極めて大である場合がある。

【００２７】図６（Ｂ）は、基板１ａと放熱フィン１ｂ
および取付け用鍔部１ｃからなるヒートシンク１Ｚを備
えたときに起こり得る、電気部品装置の状態を説明する
図である。上記ヒートシンク１Ｚの取付け用鍔部１ｃと
スペーサ４については何らの変化もない。ところが、プ
リント基板３は、その両側部が取付けネジ１０を介して
スペーサ４およびヒートシンク１Ｚに取付けられるのみ
である。

【００２８】この状態で半田付け処理をなすと、高温度
による熱膨張と熱軟化による自重とにより、プリント基
板３は両側部から徐々に垂れ下がり、幅方向中央部が最
も大きく垂れ下がる反り変形をなす。そこで、上記プリ
ント基板３の変形を防止するための一つの手段として、
プリント基板３に図示しない補強治具を嵌め込んだうえ
で、プリント基板３を半田付け処理をするとよい。した
がって、補強治具がプリント基板３の変形を確実に防止
するが、新たに補強治具を作成し、かつ取付けなければ
ならず手間がかかる。

【００２９】ここでは、ヒートシンク１の下端縁に沿っ
て受け用突部１ｄが設けられている。組立て状態で、上
記受け用突部１ｄと取付け用鍔部１ｃとの間に、プリン
ト基板３とスペーサ４および、スペーサ４に位置決め保
持された半導体素子２が介在する。このような構成であ
るので、上記受け用突部１ｄが上記プリント基板３の反
り変形を確実に阻止し、見かけ上のプリント基板３の強
度を大きくすることができる。上述のような補強治具を
別途製作して取付ける必要がなく、コストの低減化に寄
与する。

【００３０】また、半田付け時のプリント基板３に生じ
る熱膨張による応力を緩和するため、１本の仮止め用ネ
ジでプリント基板３の中央部をヒートシンク１に仮止め
固定してから半田付けを行うとよい。すなわち、半田付
け時にプリント基板３が熱膨張しても、プリント基板３
は仮止め用ネジの止め部分を支点として面方向に伸張す
るのみであり、半田付けが終了すればプリント基板３が
冷えてもとの状態に戻る。結局、プリント基板３の半田
付け処理にともなう熱膨張変形を防止できる。

【００３１】上記電気部品装置を、空気調和機における
冷凍サイクル制御として、圧縮機の周波数制御に適用す
る。以下、詳細に説明する。図７は、一つの実施の形態
の電気回路図であり、図８は、他の実施の形態の電気回
路図である。それぞれに用いられる半導体素子は、先に
説明した半導体素子と全く同一のものであるが、説明の
都合上、異なる符号を付して説明する。

【００３２】図７において、商用交流電源１０１に、全
波整流回路１０２が接続されている。この全波整流回路
１０２は、４つのダイオード１０３からなる整流ダイオ
ードブロック１０４およびコンデンサ１０５により構成
されている。また、上記全波整流回路１０２の出力端に
スイッチング回路１０６が接続されている。このスイッ
チング回路１０６は、トランジスタＳ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６および、これらトランジスタに逆接続
されたダイオードＤにより構成されたスイッチングブロ
ックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６を備えてい
る。

【００３３】なお、上記整流ダイオードブロック１０４
が、先に説明した半導体素子２のうちの整流ダイオード
ブロック２Ａと同一のものである。また、上記スイッチ
ングブロックＢ１〜Ｂ６のそれぞれが、先に説明した半
導体素子２のうちの６個のスイッチング素子２Ｂに相当
する。各トランジスタＳ１〜Ｓ６のオン，オフにより、
圧縮機モータ１０７に対する駆動出力を出力する。上記
スイッチング回路１０６の駆動用として、インバータ駆
動回路１０８が設けられている。

【００３４】このようにして電気回路が構成されてい
て、圧縮機モータ１０７の回転数が回転数検出部１０９
で検出され、この検出結果が主制御部であるＭＰＵ１１
０に供給される。上記ＭＰＵ１１０は、回転数検出部１
０９で検出されている回転数が、外部から入力される回
転数指令に応じた設定回転数となるように、上記インバ
ータ駆動回路１０８によるスイッチング回路１０６の駆
動を制御する。

【００３５】以上のごとき駆動制御により、スイッチン
グ回路１０６の出力周波数が変化し、圧縮機モータ１０
７の回転数が上記設定回転数に収束する。すなわち、全
波整流の例である。図８において、商用交流電源１０１
に、倍電圧整流回路１２０が接続されている。この倍電
圧整流回路１２０は、４つのダイオード１２１からなる
整流ダイオードブロック１２２およびコンデンサ１２
３，１２４により構成されている。

【００３６】また、上記倍電圧整流回路１２０の出力端
にスイッチング回路１０６が接続されている。このスイ
ッチング回路１０６は、トランジスタＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６および、これらトランジスタに逆
接続されたダイオードＤにより構成されたスイッチング
ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６を備えて
いる。なお、上記整流ダイオードブロック１２２が、先
に説明した半導体素子２のうちの整流ダイオードブロッ
ク２Ａと同一のものである。また、上記スイッチングブ
ロックＢ１〜Ｂ６のそれぞれが、先に説明した半導体素
子２のうちの６個のスイッチング素子２Ｂに相当する。

【００３７】各トランジスタＳ１〜Ｓ６のオン，オフに
より、圧縮機モータ１０７に対する駆動出力を出力す
る。上記スイッチング回路１０６の駆動用として、イン
バータ駆動回路１０８が設けられている。このようにし
て電気回路が構成されていて、圧縮機モータ１０７の回
転数が回転数検出部１０９で検出され、この検出結果が
主制御部であるＭＰＵ１１０に供給される。

【００３８】上記ＭＰＵ１１０は、回転数検出部１０９
で検出されている回転数が、外部から入力される回転数
指令に応じた設定回転数となるように、上記インバータ
駆動回路１０８によるスイッチング回路１０６の駆動を
制御する。以上のごとき駆動制御により、スイッチング
回路１０６の出力周波数が変化し、圧縮機モータ１０７
の回転数が上記設定回転数に収束する。すなわち、倍電
圧整流の例である。

【００３９】図９は、異なる形態の電気部品装置の組立
て図である。ここでは、変形したヒートシンク１Ａが用
いられる。これ以外の構成部品は、全て先に説明したも
のと同一であるので、同番号を付して新たな説明を省略
する。

【００４０】上記ヒートシンク１Ａは、基板１ａと、こ
の基板１ａの一面側に一体に設けられる複数枚の放熱フ
ィン１ｂｂと、他面側に一体に設けられる取付け用鍔部
１ｃおよびこの下端縁に沿って設けられる受け用突部１
ｄとからなる。上記基板１ａ、取付け用鍔部１ｃ、受け
用突部１ｄは、先に説明したものと変わりがない。上記
放熱フィン１ｂｂは、上部側の複数枚の突出長さが短
く、下部側の複数枚の突出長さが長いことも同様である
が、全て基端側である基板１ａ側から先端縁に亘って上
方に傾斜している。

【００４１】すなわち、放熱フィン１ｂｂは半田付け面
とは反対側に傾いていて、傾き角度は全て同一であり、
互いに平行である。したがって、各放熱フィン１ｂｂ間
を流通する熱交換空気の流通量は何ら変わりがなく、放
熱効率を確保する。しかも、この電気部品装置を上記半
田槽２０に入れて半田付け処理する際に、ヒートシンク
１Ａの最下位にある放熱フィン１ｂｂが溶融した半田２
１に漬かることがない。これににより、先に説明した水
平に突出する放熱フィン１ｂの場合における最下位の放
熱フィン１ｂが半田２１に漬かって付着しまうという問
題が解決する。

【００４２】なお、これら電気部品装置の構成部品を組
立てた状態で、半導体素子２における発熱の全てをヒー
トシンク１へ伝熱させるには、半導体素子２上面をヒー
トシンク１の取付け用鍔部１ｃ下面に確実に密着させな
ければならない。そのため、半導体素子２を位置決め保
持する上記スペーサは、下記の要件を満たす構成が必要
である。

【００４３】形状の異なる半導体素子２を、同時
に、同様に組み付けられること。形状が同じ半導体素子２であっても、半導体素子固
有の寸法公差があるので、この寸法公差を確実に吸収で
きること。以下、以上の必要条件を充分満足できる構成のスペーサ
について説明する。

【００４４】図１０（Ａ）は、スペーサの平面図であ
り、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＢ−Ｂ矢視に沿う
断面図であり、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）のＣ−Ｃ
矢視に沿う断面図である。上記スペーサ４Ａは、その全
体が、たとえばシリコンゴムのような弾性材であり、か
つ絶縁性のある材料から構成される。その左右幅方向の
両側部に取付け用孔７が設けられ、さらに、ほぼ中央部
には同一直径の孔部１１が設けられている。

【００４５】上記取付け用孔７の近傍部位で、スペーサ
４Ａの上面側には位置決めピン８ａが一体に突設され
る。さらに、上記取付け用孔７の近傍部位で、スペーサ
４Ａの下面側には位置決めピン８ｂが一体に突設され
る。上記スペーサ４Ａの上面には、半導体素子２を位置
決め保持する取付け凹部４ａが形成される。この取付け
凹部４ａは、整流ダイオードブロック取付け凹部（以
下、第１の取付け凹部と呼ぶ）Ｗ１と、トランジスタ取
付け凹部（以下、第２の取付け凹部と呼ぶ）Ｗ２からな
る。

【００４６】上記第１の取付け凹部Ｗ１は、スペーサ４
Ａの一側部に形成される唯一のものであり、上記第２の
取付け凹部Ｗ２は残りの大部分のスペースに、スペーサ
４Ａの左右幅方向に沿い所定間隔を存して複数（６ヶ
所）設けられる。上記取付け用孔７側の側壁は、一部が
２条に分岐した裁頭状（上端部が平坦面で、周壁が傾斜
面）の突堤Ｄａであり、第２の取付け凹部Ｗ２側の側壁
は、さらに幅の狭い裁頭状の突堤Ｄｂである。

【００４７】第１の取付け凹部Ｗ１は、前後方向に亘っ
て開放され、この底面における図の上部側には上記突堤
Ｄａ，Ｄｂよりも低い高さの一対の中段部１３ａが離間
して平行に設けられ、図の下部側には中段部１３ａとは
直交する方向で、互いに平行で細かい突条が形成され
る。上記第２の取付け凹部Ｗ２は、全て前後方向の一方
側のみが開放され、他方側と左右両側部が、一部が２条
に分岐した突堤Ｄａ、もしくは幅の狭い裁頭状の突堤Ｄ
ｂによって囲まれる。

【００４８】この第２の取付け凹部Ｗ２の閉成側の底面
には、上記突堤Ｄａ，Ｄｂよりも低い高さの裁頭状の中
段部１３ｂが設けられ、ここから開放側辺部まで互いに
平行で細かい突条が形成される。第１、第２の取付け凹
部Ｗ１，Ｗ２の開放側辺部底面から、一対の分離用突部
１２が互いに所定間隔を存し、かつスペーサ４Ａ上面と
同一の高さ寸法をもって一体に突設される。

【００４９】このようにして構成されるスペーサ４Ａで
あり、上記第１の取付け凹部Ｗ１の中段部１３ａに整流
ダイオードブロック２Ａが位置決め保持され、上記第２
の取付け凹部Ｗ２の中段部１３ｂにスイッチング素子２
Ｂが位置決め保持されるようになっている。各半導体素
子２Ａ，２Ｂは、その上面がスペーサ４Ａの上面から突
出するように寸法設定されている。すなわち、上述した
スペーサ４Ａの必要要件であるうちの、形状の異なる
半導体素子２を、同時に、同様に組み付けられることを
満足できて、半導体素子２はヒートシンク１に確実に密
着する。

【００５０】さらに、第１の取付け凹部Ｗ１の左右両側
と、第２の取付け凹部Ｗ２の左右両側および前後方向の
一方が、裁頭状の突堤Ｄａ，Ｄｂによって囲まれるうえ
に、各底面は中段部１３ａ，１３ｂもしくは細かい突条
が形成される。したがって、いずれの取付け凹部Ｗ１，
Ｗ２も、それぞれに半導体素子２を嵌め込み、さらにそ
の半導体素子２を強固に押圧することにより、比較的容
易に弾性変形が可能な構成となっている。

【００５１】一方，半導体素子２である整流ダイオード
ブロック２Ａおよびスイッチング素子２Ｂは、完成品の
状態で寸法公差が存在する。この寸法公差の範囲内であ
れば、それぞれの取付け凹部Ｗ１，Ｗ２自体が弾性変形
して寸法公差を吸収でき、取付けには全く支障がない。
上述したスペーサ４Ａの必要要件であるうちの、形
状が同じ半導体素子２であっても、半導体素子固有の寸
法公差があるが、この寸法公差を確実に吸収することを
満足できて、半導体素子２はヒートシンク１に確実に密
着する。

【００５２】また、上記スペーサ４Ａの特に、第２の取
付け凹部Ｗ２にスイッチング素子２Ｂを嵌め込み位置保
持したあと、このスイッチング素子２Ｂから突出する複
数のリード部１５ｂを互いに分離したうえで、この開放
端側に設けられる分離用突部１２相互間に介挿し、かつ
スペーサ４Ａから突出させる。このことにより、スイッ
チング素子２Ｂのリード部１５ｂを互いに、確実に、絶
縁分離でき、別途、リード部１５ｂを絶縁分離するもの
が不要となる。

【００５３】なお、スペーサ４Ａ全体をシリコンゴム材
から構成することとは別に、上記取付け凹部４ａを凹凸
のない単純な形状とし、この取付け凹部４ａと半導体素
子２との間に、たとえばシリコンゴム材のような弾性材
で絶縁性のあるシートを介在させても、同様の作用効果
を得られる。そして、以上のような弾性機能を有するス
ペーサ４Ａをヒートシンク１とプリント基板３との間に
介在させたので、各構成部品に温度変化があったとき
に、各構成部品の膨張率の相違による応力等を緩和する
効果も有する。

【００５４】先に説明したように、ここで用いられる上
記プリント基板３は、ガラスコンポジット素材からなる
ことが特徴である。このガラスコンポジット素材は、従
来、プリント基板の素材として一般的に用いられている
紙フェノール樹脂積層板と比較して、硬度が高い特性を
備えている。すなわち、紙フェノール樹脂積層板からな
るプリント基板では、硬度が低く、変形し易い。ネジを
用いて直接、プリント基板とヒートシンクとの間に挟み
込んだ際に、ネジによりプリント基板が傷付いたり、撓
み変形して、安定した状態で半導体素子をヒートシンク
に密着させることができなかった。

【００５５】これに対してガラスコンポジット素材、た
とえばガラスエキシポ樹脂材からなるプリント基板３を
構成することにより、ネジによる傷が付き難く、半導体
素子２を安定してヒートシンク１に密着させることがで
きる。さらにまた、シリコンゴム材からなるスペーサ４
Ａと、ガラスコンポジット素材からなるプリント基板３
の組合せで電気部品装置を構成した場合に、これらを取
付け固定する取付けネジ１０の締め付け力を慎重に設定
しないと、たとえばプリント基板３が曲り変形を生じる
ことがある。

【００５６】上記取付けネジ１０の締め付けトルクを制
限すれば、このような問題発生の生じる余地がないが、
取付けネジ１０はごく小さいネジであるために、トルク
の設定は極めて困難である。そこで、図１１（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）に示すようなスペーサを採用することで、
以上の問題に対応できる。図１１（Ａ）は、スペーサの
平面図であり、図１１（Ｂ）は、スペーサに半導体素子
を位置決め保持した状態のスペーサの一部断面図であ
り、図１１（Ｃ）は、取付けネジをもって締め付け固定
した状態の電気部品装置の一部を拡大した断面図であ
る。

【００５７】ここでは、スペーサ４Ｂの左右両側に設け
られる取付け用孔７と中央部に設けられる孔部１１のそ
れぞれ内周面に、金属製のリング１７が嵌め込まれてい
ることが特徴であり、それ以外の構成は先に図１０で説
明したものと全く同一であるので、同番号を付して新た
な説明は省略する。なお、上記金属製のリング１７は、
その下端面がスペーサ４Ｂの下端面と同一であるけれど
も、上端面はスペーサ４Ｂの上端面よりもわずかに低い
位置に設定されている。

【００５８】このような構成のスペーサ４Ｂであり、図
１１（Ｂ）に示すように、第１の取付け凹部Ｗ１に整流
ダイオードブロック２Ａを位置決め保持し、それぞれの
第２の取付け凹部Ｗ２にスイッチング素子２Ｂを位置決
め保持する。そして、図１１（Ｃ）に示すように、スペ
ーサ４Ｂをプリント基板３とヒートシンク１の取付け用
鍔部１ｃとの間に介在させ、かつ先に述べたような位置
決めをなしたあと、取付けネジ１０で締結する。

【００５９】各半導体素子２の上端面がスペーサ４Ｂの
上端面からがわずかに突出しており、取付けネジ１０の
締結により取付け用鍔部１ｃに押圧され各半導体素子２
は沈み込もうとする。スペーサ４Ｂはシリコンゴム材等
の弾性材から構成しているので、各半導体素子２の押圧
分を弾性変形して沈み込みを吸収する。このとき、上記
取付けネジ１０に対して極めて強い締め付け力を付与し
てしまっても、取付け用孔７と孔部１１に嵌め込まれた
上記金属製のリング１７に取付け用鍔部１ｃが当たり、
それ以上のスペーサ４Ｂの沈み込みがリング１７によっ
て規制される。すなわち、上記金属製のリング１７を備
えたことにより、スペーサ４Ｂを介してプリント基板３
に必要以上の力がかからずにすみ、この変形を確実に阻
止できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の半
導体素子に対する冷却効率の向上を得ることと、半導体
素子と、放熱体と、プリント基板との組立て構造を簡素
化して、作業工数の軽減を図り、コストの低減化に寄与
するなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、電気部品装置の分
解した斜視図。

【図２】同実施の形態を示す、組立てられた電気部品装
置の側面図。

【図３】同実施の形態を示す、組立てられた電気部品装
置の斜視図。

【図４】同実施の形態を示す、電気部品装置要部の分解
図と組立て図。

【図５】同実施の形態を示す、電気部品装置を収容する
電気部品箱と、この電気部品箱を備えた空気調和機の室
外ユニットを一部切欠した斜視図。

【図６】同実施の形態を示す、電気部品装置に対する半
田工程の説明図と、電気部品装置の状態を説明する図。

【図７】同実施の形態を示す、電気部品装置を用いた電
気回路図。

【図８】異なる実施の形態を示す、電気部品装置を用い
た電気回路図。

【図９】さらに異なる実施の形態を示す、電気部品装置
の側面図。

【図１０】さらに異なる実施の形態を示す、スペーサの
平面図と、互いに異なる部位の断面図。

【図１１】さらに異なる実施の形態を示す、スペーサの
平面図と、一部の断面図および組立てられた電気部品装
置の一部を拡大した断面図。

【符号の説明】

３…プリント基板、２…半導体素子、２Ａ，１０４…整流ダイオードブロック、２Ｂ，Ｓ１〜Ｓ６…トランジスタ、１，１Ａ…ヒートシンク（放熱体）、１０…取付けネジ（取付け具）、４、４Ａ、４Ｂ…スペーサ、６…位置決め孔、８…位置決めピン、１ｄ…受け用突部、１２…分離用突部、１ｂ，１ｂｂ…放熱フィン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板と、このプリント基板に実装
される発熱量の大なる半導体素子と、この半導体素子の
発熱を受けて放散する放熱体とを具備した電気部品装置
において、上記半導体素子は、上記プリント基板と上記放熱体との
間に介在されることを特徴とする電気部品装置。
【請求項２】上記プリント基板と上記放熱体とを取付け
具を用いて取付け固定することによって、上記半導体素
子はプリント基板と放熱体との間で固定されることを特
徴とする請求項１記載の電気部品装置。
【請求項３】上記半導体素子は、スペーサに位置決め保
持され、このスペーサがプリント基板と放熱体との間に
取付け固定されることを特徴とする請求項１記載の電気
部品装置。
【請求項４】上記スペーサは、上記半導体素子の寸法公
差を吸収するため、少なくとも一部が弾性機能を有する
ことを特徴とする請求項３記載の電気部品装置。
【請求項５】上記スペーサは、上記半導体素子の寸法公
差を吸収するため、全体が弾性材から構成されることを
特徴とする請求項３記載の電気部品装置。
【請求項６】上記スペーサは、上記半導体素子と、上記
プリント基板および上記放熱体に対する位置決め部を備
えたことを特徴とする請求項３記載の電気部品装置。
【請求項７】上記スペーサは、上記プリント基板に対す
る密着面に絶縁耐圧処理が施されていることを特徴とす
る請求項３記載の電気部品装置。
【請求項８】上記半導体素子と上記放熱体との間に、密
着処理部材が介在されることを特徴とする請求項１記載
の電気部品装置。
【請求項９】上記放熱体は、上記プリント基板の反りを
規制する受け用突部を備えたことを特徴とする請求項１
記載の電気部品装置。
【請求項１０】上記スペーサは、上記半導体素子から突
出する複数のリード部を互いに分離し絶縁する分離用突
部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気部品装
置。
【請求項１１】上記放熱体は、上記プリント基板の半田
面とは反対方向に傾けた複数枚の放熱フィンを備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の電気部品装置。
【請求項１２】プリント基板と、このプリント基板に実
装される発熱量の大なる半導体素子と、この半導体素子
の発熱を受けて放散する放熱体とを具備した電気部品装
置において、上記半導体素子は、スペーサに位置決め保持され、この
スペーサがプリント基板と放熱体との間に介在され、上記スペーサを介して上記プリント基板と上記放熱体と
を取付け具を用いて締結固定することによって、上記半
導体素子はプリント基板と放熱体との間で固定され、上記スペーサは弾性材から形成されるとともに、このス
ペーサの上記取付け具介挿部に、取付け具の締結時にお
けるスペーサの必要以上の弾性変形を規制する金属製リ
ングを備えたことを特徴とする電気部品装置。
【請求項１３】上記プリント基板は、ガラスコンポジッ
ト素材からなることを特徴とする請求項１ないし請求項
１２のいずれかに記載の電気部品装置。