JP2003289118A - ヒートシンクを有する基板への実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の変更や設計変更に対応できる、ヒート
シンクを有する実装構造を提供する。 【解決手段】 裏面にシートシンク１を設ける基板２へ
トランジスタ３を実装する構造において、基板２の裏面
に出るトランジスタ３のフランジ部４を収容する穴９を
有する板材５を基板２とヒートシンク１との間に設け、
フランジ部４の底面４ａがヒートシンク１に接触するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクを有
する基板にトランジスタ等の回路部品を実装する構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に発熱部品を実装する場合には基板
の裏面にヒートシンクを設け、発熱部品をヒートシンク
に接触させることにより放熱を図るようにしている。

【０００３】図６（ａ）（ｂ）に、発熱部品の一例とし
てトランジスタを示す。トランジスタチップを内蔵する
パッケージ部５１の下部に放熱用のフランジ部５２が設
けられている。パッケージ部５１の両側から端子５３、
５４が張り出し、これらが基板上のパターンに半田付け
される。このようなトランジスタ５５を、裏面にヒート
シンクを備えた基板に実装する場合、基板には、フラン
ジ部５２の底面がヒートシンクに接するようにフランジ
部５２を通す穴があけられる。このような構造は、例え
ば特開昭６３−３１０１４４号公報、特許第２６６５１
９８号公報などに開示されている。

【０００４】しかし、フランジ部５２の厚さが基板の厚
さより厚い場合には、ヒートシンクにフランジ部５２を
収容するための窪みが形成される。そのような実装構造
を図７に示す。

【０００５】基板６１の裏面にはヒートシンク６２が設
けられ、ネジ６３で結合されている。トランジスタ５５
のフランジ部５２の厚さが基板６１の厚さより厚い場合
には、端子５３、５４を基板６１上のパターンに乗せ、
かつフランジ部５２の底面５２ａをヒートシンク６２の
表面と接触させるため、図７に示すようにヒートシンク
６２の表面に窪み６４が設けられる。つまり、ヒートシ
ンク６２の表面に、トランジスタ５５のフランジ部５２
が基板６１の底面からはみ出す分の高さに相当する深さ
の窪み６４が加工されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ヒートシン
クは、型を使用して一体成形される。一種の型では一種
のヒートシンクしか製造できない。したがって、トラン
ジスタの配置やフランジ部の大きさが異なる場合には、
その回路構造ごとに型を用意しておかなければならな
い。また、トランジスタの実装位置やフランジ部の面
積、高さのいずれかが変更になった場合には、それらに
合った窪みを有する型を新たに製作しなければならな
い。しかし、型の製作には膨大な費用及び長期の開発時
間を必要とする。これらの理由により、トランジスタ自
体の変更や取り付け位置の変更等の設計変更が容易では
なかった。

【０００７】また、上述のようにヒートシンクは型によ
り一体成形されるのであるから、同一素材しか使用でき
ず、軽量化が困難であった。

【０００８】本発明の目的は、複数の型の製作による開
発期間の長期化、また複数の型を製作することにより費
用の増加という問題点を解決し、ヒートシンクの変更な
しに、回路部品の変更や設計変更に容易に対応でき、か
つ共通のヒートシンクを使用して複数種の回路構造に対
応できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る構成は、基板の裏面にシートシンクを設けた実
装構造において、当該回路部品の底部を前記基板とで収
容する板材又は当該板材と少なくとも一つの金属製の板
材とを前記基板と前記シートシンクとの間に設けたこと
を特徴とする。

【００１０】ヒートシンクはその表面が平坦なものであ
る。回路部品の底部の基板からはみ出す部分の高さ（厚
さ）に相当する厚さの板材を基板とヒートシンクの間に
設ける。基板には、回路部品の底部を収容する（貫通さ
せる）穴が設けられる。板材には、回路部品の底部を収
容する貫通穴が設けられる。回路部品の底部は板材の貫
通穴を通してヒートシンクの表面に接触する。

【００１１】複数の回路部品の底部の高さが異なる場合
には、基板とシートシンクとの間に複数の板材を設け
る。底部の高さが最も低い底部が基板からはみ出す分の
厚さに相当する厚さの第１の板材を基板のすぐ裏面に設
ける。この第１の板材には、底部の最も低い回路部品の
前記底部を収容する（貫通させる）貫通穴を設ける。こ
の第１の板材とヒートシンクとの間に、他の回路部品の
底部が基板及び前記第１の板材からはみ出す分の厚さに
相当する厚さの第２の板材を設けるが、この第２の板材
は熱伝導性の高い金属製のものとする。第１及び第２の
板材には、他の回路部品の底部を収容する貫通穴を設け
る。この他の回路部品の底部は第１の板材の穴を貫通
し、かつ及び第２の板材の貫通穴内に収まり、底部はヒ
ートシンクの表面に接触する。底部の高さが低い回路部
品の底部は金属製の第２の板材に接触する。従って、底
部の高さが低い回路部品の発熱は底部より第２の板材を
介してヒートシンクより放出されることになる。

【００１２】回路部品がトランジスタであれば、放熱用
のフランジ部が基板からはみ出す分の厚さに相当する厚
さの板材が用いられ、基板に設けた貫通穴及び板材に設
けた貫通穴を通してフランジ部の底面はヒートシンクの
表面に接触される。フランジ部の厚さが異なる複数のト
ランジスタが実装される場合には、フランジ部の厚さが
最も小さいトランジスタのフランジ部が基板からはみ出
す分の厚さに相当する厚さを有する第１の板材が基板の
裏側に設けられ、フランジ部が厚いトランジスタのフラ
ンジ部が前記基板及び板材の合わせた厚さからはみ出す
分の厚さに相当する厚さを有する金属製の第２の板材が
第１の板材の裏側に設けられる。更に、フランジ部の厚
さが異なる他の回路部品がある場合には、同様にして第
３、第４の金属製の板材が設けられる。

【００１３】また、前述の課題を解決する本発明に係る
実装構造は、前記板材がハニカム構造、エンボッシング
構造であることを特徴とする。ハニカム構造又はエンボ
ッシング構造であることにより板材が軽量となり、回路
構造自体が軽量となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の実施の一形態
に係る実装構造の断面を示す。この実施の形態は、回路
部品としてトランジスタを実装するものであり、トラン
ジスタのフランジ部及び他の回路部品の底部は同じ高さ
を有するものである。

【００１５】ヒートシンク１としては、表面１ａが平坦
なものが使われ、表面１ａに溝などを加工する必要はな
い。表面にパターンを構成してある基板２の裏面２ａと
ヒートシンク１の平坦な表面１ａとの間には、基板２に
実装されるトランジスタ３のフランジ部４が基板２から
はみ出す分の厚さに相当する厚さの板材５が介装され
る。つまり、板材５の板厚は、基板２の板厚と合計する
ことにより、トランジスタ３のフランジ部４の底面４ａ
から端子６、７の高さと同一となる厚さを有している。
この板材５の材料としては、金属などのように熱伝導性
が高いものでもよいが、その必要はない。

【００１６】基板２には、トランジスタ３のフランジ部
４を通すための、フランジ部４とほぼ同一面積の貫通穴
８が設けられている。板材５にも、図２に示すように、
トランジスタ３のフランジ部４を通すための、フランジ
部４とほぼ同一面積の貫通穴９が設けられている。基板
２と板材５とヒートシンク１とは取り付けネジ１０によ
り結合される。なお、ヒートシンク１の裏面側には、放
熱性を高めるため多数のフィン１１が形成されている。

【００１７】トランジスタ３は、そのフランジ部４を基
板２の貫通穴８及び板材５の貫通穴９に通して基板２上
に搭載される。トランジスタ３を基板２に搭載すると、
フランジ部４の底面４ａはシートシンク１の表面１ａに
接触する。なお、端子６、７は基板２のパターン上に載
る。

【００１８】トランジスタ３の発熱は、フランジ部４を
介してヒートシンク１に伝わり、放熱される。

【００１９】図３には他の実施形態に係る実装構造を示
す。この実装構造は、大きさ、形状が異なる二種類のト
ランジスタ２１、２２を実装するものである。トランジ
スタ２１（以下、第１トランジスタと呼ぶ）のフランジ
部２３はもう一つのトランジスタ２２（以下、第２トラ
ンジスタと呼ぶ）のフランジ部２４より厚さが薄くなっ
ている。第２トランジスタ２２のフランジ部２４の面積
は第１トランジスタ２１のフランジ部２３より小さくな
っている。

【００２０】ヒートシンクとしては、その表面１ａが平
坦な前述と同じヒートシンク１が使われる。つまり、実
装するトランジスタのフランジ部の大きさにかかわら
ず、同じシートシンクを使うのである。表面にパターン
を構成してある基板２５の裏面２５ａとヒートシンク１
の平坦な表面１ａとの間には、二種類の板材（第１の板
材２６、第２の板材２７）が介装される。

【００２１】第１の板材２６は、基板２５のすぐ裏側に
設けられる。第１の板材２６は、基板２５に実装される
第１トランジスタ２１のフランジ部２３が基板２５から
はみ出す分の厚さに相当する厚さを有する。つまり、第
１の板材２６の板厚は、基板２５の板厚と合計すること
により、第１トランジスタ２１のフランジ部２３の底面
２３ａから端子２８、２９までの高さと同一となる厚さ
を有している。この第１の板材２６は金属などのように
熱伝導性が高いものである必要はない。

【００２２】第２の板材２７は、第１の板材２６とヒー
トシンク１の表面１ａとの間に設けられる。第２の板材
２７は、基板２５に実装される第２トランジスタ２２の
フランジ部２４が基板２５及び第１の板材２６からはみ
出す分の厚さに相当する厚さを有する。つまり、第２の
板材２７の板厚は、基板２５の板厚及び第１の板材２６
の板厚と合計することにより、第２トランジスタ２２の
フランジ部２４の底面２４ａから端子３０、３１までの
高さと同一となる厚さを有している。

【００２３】基板２５には、第１、第２のトランジスタ
２１、２２のフランジ部２３、２４を通すための、フラ
ンジ部２３、２４とほぼ同一面積の貫通穴３２、３３が
設けられている。第１の板材２６にも、第１、第２のト
ランジスタ２１、２２のフランジ部２３、２４を通すた
めの、フランジ部２３、２４とほぼ同一面積の貫通穴３
４、３５が前記基板２５の貫通穴３２、３３につながる
ように設けられている。第２の板材２７には、第２トラ
ンジスタ２２のフランジ部２４を収容するための、フラ
ンジ部２４とほぼ同一の面積の貫通穴３６が前記貫通穴
３５につながるように設けられている。なお、基板２
５、第１の板材２６、第２の板材２７及びヒートシンク
１は取り付けネジ３７により一体的に結合される。

【００２４】第１の板材２６は必ずしも熱伝導性の高い
材料である必要はないが、第２の板材２７は熱伝導性の
高い材料、つまり金属製であることが必要である。第２
の板材２７の材料としては、銀、銅、アルミニウム、そ
の合金等が使われる。

【００２５】第１トランジスタ２１は、そのフランジ部
２３を基板２５の貫通穴３２及び第１の板材２６の貫通
穴３４を通すことにより、基板２５に搭載される。第１
トランジスタ２１を基板２５に搭載すると、フランジ部
２３の底面２３ａは第２の板材２７の表面に接触する。
なお、端子２８、２９は基板２５のパターン上に載る。
第２トランジスタ２２は、そのフランジ部２４を基板２
５の貫通穴３３、第１の板材２６の貫通穴３５及び第２
の板材２７の貫通穴３６を通すことにより、基板２５に
搭載される。第２トランジスタ２２を基板２５に搭載す
ると、フランジ部２４の底面２４ａは直接ヒートシンク
１の表面１ａに接触する。なお、端子３０、３１は基板
２５のパターン上に載る。

【００２６】第１トランジスタ２１の発熱は、そのフラ
ンジ部２３より金属製の第２の板材２７を介してヒート
シンク１に伝わり、放熱される。第２トランジスタ２２
の発熱は、そのフランジ部２４を介して直接ヒートシン
ク１に伝わり、放熱される。

【００２７】トランジスタ等の回路部品のフランジ部等
の底部の厚さが三種以上に異なる場合には、更に板材の
数を増やすことにより対応できる。基板のすぐ裏側に配
される第１の板材以外は、金属製とされることは言うま
でもない。

【００２８】板材として金属板を用いる場合には、図
１、３に示したように平板状でなく、ハニカム構造とし
たり、エンボッシング構造としたりすることもできる。
図４にはハニカム構造とした板材４１を示す。金属にハ
ニカム構造４２を構成し、トランジスタのフランジ部を
通す貫通穴４３を設けた構成となっている。図５に示す
ものはエンボッシング構造とした板材４４で、板材の表
面にエンボス加工により多数の凹部４５を形成した構造
となっている。板材をハニカム構造、エンボッシング構
造とすることにより、重量を軽減することができる。そ
の場合、勿論、効果的な熱伝導が保たれるように、板材
同士及び板材とヒートシンクとの接触状態は当然工夫さ
れる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る実装構造によれば、基板の
裏面にシートシンクが設けた実装構造において、前記基
板の表面に配される回路部品の底面を前記シートシンク
に接触させるべく、当該回路部品の底部を前記基板とで
収容する板材又は当該板材と少なくとも一つの金属板と
を前記基板と前記シートシンクとの間に設けて、前記板
材又は板材と金属板とにより回路部品の底部を収容し、
回路部品の底面を直接又は間接的にヒートシンクにつな
ぐようにしたので、回路部品の発熱を底部よりシートシ
ンクに伝えて放熱することができ、回路部品の底部の大
きさにかかわらず、シートシンクを表面が平坦な単一種
のものとすることができる。

【００３０】また、本発明に係る実装構造によれば、前
記金属板をハニカム構造又はエンボシック構造とするこ
とにより、回路構造自体の軽量化を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る実装構造の断面図で
ある。

【図２】板材の一例の斜視図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る実装構造の断面図
である。

【図４】板材の例を示す斜視図である。

【図５】板材の更に他の例の断面図である。

【図６】トランジスタの一例の構成を示し、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は側面図である。

【図７】従来のヒートシンクを備えた基板への実装構造
の断面図である。

【符号の説明】

１・・・ヒートシンク、１ａ・・・ヒートシンクの表
面、 ２、２５・・・基板、３、２１、２２・・・トランジス
タ、 ４、２３、２４・・・トランジスタのフランジ部、 ４ａ、２３ａ、２４ａ・・・トランジスタのフランジ部
の底面、 ５、２６、２７・・・板材、８、３２、３３・・・基板
に設けた貫通穴、 ９、３４、３５、３６・・・板材に設けた貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB01 AB07 5F036 AA01 BA04 BA23 BB05 BB21 BC31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の裏面にシートシンクを設けた実装
   構造において、前記基板の表面に配される回路部品の底
   面を前記シートシンクに接触させるべく、当該回路部品
   の底部を前記基板とで収容する板材又は当該板材と少な
   くとも一つの金属製の板材とを前記基板と前記シートシ
   ンクとの間に設けたことを特徴とする実装構造。
2. 【請求項２】 前記板材、金属製の板材のいずれか一方
   又は双方がハニカム構造又はエンボシック構造であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の実装構造。