JP2004031854A

JP2004031854A - 放熱構造

Info

Publication number: JP2004031854A
Application number: JP2002189178A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ogasawara; 小笠原　潔; Naokage Kishimoto; 岸本　直景; Toshiya Kanja; 神舎　敏也; Hiroyuki Asano; 浅野　寛之; Yoshikazu Sumi; 角　　佳和
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】半導体部品をヒートシンクを用いずに周囲のケースに放熱することができる放熱構造を提供する。
【解決手段】面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納するものであって内面に絶縁板を設けかつ前記面実装部品に対向して前記絶縁板に開口部を形成した金属製ケースとを備え、前記開口部内で前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記金属製ケースに接触している。
開口部よりも前記放熱絶縁物の寸法を大きくすることができる。放熱絶縁物は放熱ゴムでもよい。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面実装半導体部品などの面実装部品を実装した配線基板の放熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電子回路機器の小型化に伴い基板の高密度設計化が求められている中、高効率な電子部品の放熱技術が必要不可欠である。電子機器の内部温度は電子部品の自己発熱に大きく依存しているが、その中でもとりわけ温度上昇の大きな部品として挙げられるのは半導体部品と巻線部品である。
【０００３】
半導体部品の場合、放熱用部品として従来からとヒートシンクを用いて放熱を行っており、現在最も一般的な半導体放熱用部品として用いられている。
【０００４】
一方、トランスやチョーク等の巻線部品においても半導体部品同様、放熱させる方策が必要不可欠である。しかしながらこれらの部品はその構造上、ヒートシンクを密着・接触させて放熱させることが困難であり、その方策としては従来から放熱ゴムを巻線部品とケース外郭の間に介入させて放熱する方法があり、放熱ゴムを熱伝導媒体として、外部へ放熱させている。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来例においては次のような問題点があった。まず、半導体部品についてであるが図８に示すような放熱構造においてはヒートシンク１００を用いてディスクリート半導体部品１０１を放熱させることが容易に行える。１０２はプリント基板、１０３はケース外郭である。
【０００６】
しかしながら図９に示すような構成で実装される半導体部品、例えば入力電圧を全波整流する目的で使用する面実装ダイオードのように温度上昇が非常に大きくなるような使用条件で用いられる半導体部品１０４においては、当然放熱させる必要があるが、半導体部品１０４下とケース外郭１０３の間にクリアランスがさほどないためにヒ−トシンクを半導体部品に密着させた状態でケ−スに収める事が非常に困難である。１０８はケース外郭１０３の内面の絶縁板である。
【０００７】
また、巻線部品に放熱ゴムを密着させて放熱させる場合、図１０に示すように放熱ゴム１０５で巻線部品１０６を押さえつけることにより巻線部品り一ド部と半田部１０７に応力がかかり、半田外れやプリント基板１０２の銅箔剥離などが生じやすくなる。実使用状態においては半田部１０７自体の熱膨張も加味されるので半田部１０７により大きなストレスが加わることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の課題を解決する為になされたものであり、半導体部品をヒートシンクを用いずに周囲のケースに放熱することができ、巻線部品に対してプリント基板やリード部の半田応力が少なく、かつ十分な放熱効果が得られる放熱構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放熱構造は、面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納するものであって内面に絶縁板を設けかつ前記面実装部品に対向して前記絶縁板に開口部を形成した金属製ケースとを備え、前記開口部内で前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記金属製ケースに接触したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の放熱構造によれば、ヒートシンクを用いることなく、放熱絶縁物により開口部を通して面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００１１】
請求項２記載の放熱構造は、請求項１において、前記開口部よりも前記放熱絶縁物の寸法が大きいものである。
【００１２】
請求項２記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑え、かつ絶縁板開口部とケース外郭間の絶縁性能を高めることができる。
【００１３】
請求項３記載の放熱構造は、請求項１または請求項２において、前記放熱絶縁物が放熱ゴムである。
【００１４】
請求項３記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００１５】
請求項４記載の放熱構造は、面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納するものであって内面に絶縁板を設けた金属製ケースとを備え、前記面実装部品に向けて前記絶縁板に凸部を突設し、前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記凸部に接触したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００１７】
請求項５記載の放熱構造は、面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納する金属製ケースとを備え、前記金属製ケースは前記面実装部品に向けてブリッジを突設し、前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記ブリッジに接触したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００１９】
請求項６記載の放熱構造は、部品面に巻線部品が実装された配線基板と、この配線基板の前記巻線部品と反対側の半田面に前記巻線部品のリード端子の一部または全体を覆うように接触した放熱ゴムと、前記配線基板を収納し前記放熱ゴムが接触する金属製ケースとを備えたものである。
【００２０】
請求項６記載の放熱構造によれば、巻線部品の部品温度を効率的に低減させると同時に半田部への応力をも低減させることができる。
【００２１】
請求項７記載の放熱構造は、部品面に巻線部品が実装された配線基板と、この配線基板の前記巻線部品と反対側の半田面の、前記巻線部品のリード端子の近傍に設けられた放熱ランドと、前記リード端子と接触しないように前記放熱ランドと接触した放熱ゴムと、前記配線基板を収納し前記放熱ゴムが接触する金属製ケースとを備えたものである。
【００２２】
請求項７記載の放熱構造によれば、フィルタチョークのリード端子半田部への物理的ストレスを回避しつつ、チョーク温度を基板下からケース外郭へ効率的に低減させることができる。
【００２３】
請求項８記載の放熱構造は、請求項６または請求項７において、前記巻線部品が雑音低減用フィルタチョークである。
【００２４】
請求項８記載の放熱構造によれば、フィルタチョークの部品温度を効率的に低減させることができると同時に半田部への応力をも低減させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１および図２により説明する。この放熱構造は、例えば紙フェノールやガラスエポキシなどからなる配線基板例えばプリント基板１の半田面側に面実装半導体部品２が実装され、部品面には必要に応じてトランスやチョークといった巻線部品が少なくとも１つ以上実装され、プリント基板半田面の充電部を他の金属部分と絶縁するためのポリエステルなどからなる絶縁板すなわち絶縁シート３を介して、そのプリント基板１の一部もしくは全体が金属製ケース外郭４に覆われる構造であって、絶縁シート３は金属製ケース外郭４の全体または一部に密着・接触させる構成の電子応用機器を対象としている。
【００２６】
面実装半導体部品２を放熱し部品温度を低下させるための手段として、プリント基板１に実装された面実装半導体部品２の部品高さｈ１と、プリント基板１の半田面下と絶縁シート３間のクリアランスｈ２を略同一となるようにプリント基板１とケース外郭４の設計を行うことにより、図２に示すように、面実装半導体部品２のパッケージ表面と絶縁シート３を密着・接触させ、放熱させる。
【００２７】
これにより絶縁シート３を介してケース外郭４へ熱伝導させることが可能となる。また、ｈ１≒ｈ２とすることで面実装半導体部品２がプリント基板１を支えるエンボスの役割も果たすため、基板のたわみ防止の効果もある。
【００２８】
さらにｈ１＞ｈ２とすることにより、確実に面実装半導体部品２のパッケージ表面と絶縁シート３を密着・接触させることができる。
【００２９】
一方、図１に示すように、絶縁シート３に開口部１２を設け、半導体部品２のパッケージ表面を放熱絶縁物例えば放熱ゴム１０を介してケース外郭４に密着・接触させている。この場合、面実装半導体部品２に密着・接触させた放熱ゴム１０が開口部１２の寸法と略同一となるようにし、その開口部１２を介して放熱ゴム１０を半導体部品２下のケース外郭４と密着・接触させた。したがって、放熱ゴム１０は面実装半導体部品２の放熱の役割だけでなく、絶縁シート３の役割も兼ねており、放熱効果が優れる。
【００３０】
また図３に示すように、面実装半導体部品２に密着・接触させる絶縁物すなわち放熱ゴム１０の寸法を絶縁シート３の開口部１２の寸法よりも大きくとっている。これは絶縁シート３と放熱ゴムとの接触面積をなるべく大きくして放熱効果を高めるため、および開口部１２と放熱ゴム１０とのすき間をなくし絶縁性能をより精度よく確保するためである。
【００３１】
この発明の第２の実施の形態を図４により説明する。すなわち、図２の放熱構造において、面実装半導体部品２に放熱ゴム１０が直接接続されている構成となっており、その接着手段としては放熱ゴム１０の粘着力に依存している。従って実使用状態において部品温度が上昇した場合、粘着力の低下により放熱ゴム１０の半導体部品２からの浮きが生じ、最悪外れてしまう可能性がある。
【００３２】
そこでこの課題を解決するため、絶縁シート３に面実装半導体部品２に向けて凸部すなわちエンボス６を突設する。本来、エンボス６はプリント基板１をケース外郭４に安定して組み込むための支えの役割をしているが、本発明では面実装半導体部品２と放熱ゴム１０との密着・接触性を改善するために設けている。
【００３３】
この発明の第３の実施の形態を図５により説明する。すなわち、第２の実施の形態のエンボス６に代えて、エンボス６に対応するものとしてケース外郭４に内方に面実装半導体部品２に向けて突出するブリッジ７を設けている。面実装半導体部品２に放熱ゴム１０を密着接触し、放熱ゴム１０をブリッジ７に密着接触している。
【００３４】
この手段によれば、ケース外郭４と放熱ゴム１０が直接密着・接触するため、第２の実施の形態よりも放熱効果が高い。
【００３５】
この発明の第４の実施の形態を図６により説明する。プリント基板１の部品面に実装されたディスクリート部品で比較的温度が高く、放熱させるのが困難であるチョーク類、トランス類などの巻線部品８をプリント基板１下から放熱させるものである。プリント基板１　の下側に巻線部品８のリード端子半田部１３を一部または全て覆い隠すように放熱ゴム５を装着する。このとき基板１下のスペースと放熱ゴム１０の厚みは略同一とする。これにより巻線部品８の熱をリード端子半田部１０から放熱ゴム１０を介して絶縁シート３およびケース外郭４に逃がす事が可能となる。従来例では図１０に示すように巻線部品１０６の上部に放熱ゴム１０５を密着接触させてケース外郭１０３で押さえつけていたが、本発明では放熱ゴム１０を密着させる箇所が巻線部品８のリード端子半田部１３であるので巻線部品８と放熱ゴム１０が直接接触して半田部１３の銅箔剥離や半田外れを促進させるような応力は加わらず半田部１３にかかる応力は非常に小さいと同時に、第１の実施の形態と同様、放熱ゴム１０がプリント基板１のたわみを防止する役割を果たす。
【００３６】
この発明の第５の実施の形態を図７により説明する。本発明は雑音除去低減用の巻線部品８としてフィルタチョーク９を放熱させることを目的としている。その手段としては図７に示すようにプリント基板１の半田面においてフィルタチョーク９のリード端子半田部１３の内側近傍に放熱ランド１１を合計４箇所設け、放熱ゴム１０がこの放熱ランド１１と全て密着・接触するように配置する。この時、放熱用ゴム１０はリード端子半田部１３へ接触しない様に端子内側に配置する。これは実使用状態においてリード端子半田部１３が常に放熱ゴム１０からの応力を受けながら使用環境におけるランド部１１の熱による膨張収縮を繰り返す事により、半田部１３の寿命を短くする要因となるため、それを回避するためである。本発明は上記ストレスを最小限に抑えた状態でフィルタチョーク９の放熱を行うことが可能となる。
【００３７】
なお、この発明において、面実装部品は発熱部品に限らない。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の放熱構造によれば、ヒートシンクを用いることなく、放熱絶縁物により開口部を通して面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００３９】
請求項２記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑え、かつ絶縁板開口部とケース外郭間の絶縁性能を高めることができる。
【００４０】
請求項３から請求項５記載の放熱構造によれば、面実装部品の部品温度を効率的に低減させると同時にプリント基板のたわみも抑えることができる。
【００４１】
請求項６記載の放熱構造によれば、巻線部品の部品温度を効率的に低減させると同時に半田部への応力をも低減させることができる。
【００４２】
請求項７記載の放熱構造によれば、フィルタチョークのリード端子半田部への物理的ストレスを回避しつつ、チョーク温度を基板下からケース外郭へ効率的に低減させることができる。
【００４３】
請求項８記載の放熱構造によれば、フィルタチョークの部品温度を効率的に低減させることができると同時に半田部への応力をも低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）はケース外郭を内側からみた平面図である。
【図２】面実装半導体部品をケース外郭に接触する前後を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態の変形を示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）はケース外郭を内側からみた平面図である。
【図４】第２の実施の形態を示し、（ａ）はエンボスのある状態の部分断面図、（ｂ）はエンボスのない状態の部分断面図である。
【図５】第３の実施の形態を示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）はケースの部分平面図である。
【図６】第４の実施の形態を示し、（ａ）は巻線部品の実装を示す部分断面図、（ｂ）はプリント基板の部分平面図である。
【図７】第５の実施の形態を示し、（ａ）はフィルタチョークの実装を示す部分断面図、（ｂ）はプリント基板の部分平面図である。
【図８】従来例のヒートシンクを用いた放熱構造を示す部分斜視図である。
【図９】面実装半導体部品の実装状態の部分断面図である。
【図１０】巻線部品の収納状態の概略断面図である。
【符号の説明】
１　　プリント基板
２　　面実装半導体部品
３　　絶縁シート
４　　ケース外郭
６　　エンボス
７　　ブリッジ
８　　巻線部品
９　　フィルタチョーク
１０　　放熱ゴム
１１　　放熱ランド
１２　　開口部
１３　　半田部

Claims

面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納するものであって内面に絶縁板を設けかつ前記面実装部品に対向して前記絶縁板に開口部を形成した金属製ケースとを備え、前記開口部内で前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記金属製ケースに接触したことを特徴とする放熱構造。
前記開口部よりも前記放熱絶縁物の寸法が大きい請求項１記載の放熱構造。
前記放熱絶縁物は放熱ゴムである請求項１または請求項２記載の放熱構造。
面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納するものであって内面に絶縁板を設けた金属製ケースとを備え、前記面実装部品に向けて前記絶縁板に凸部を突設し、前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記凸部に接触したことを特徴とする放熱構造。
面実装部品を実装した配線基板と、この配線基板を収納する金属製ケースとを備え、前記金属製ケースは前記面実装部品に向けてブリッジを突設し、前記面実装部品を放熱絶縁物を介して前記ブリッジに接触したことを特徴とする放熱構造。
部品面に巻線部品が実装された配線基板と、この配線基板の前記巻線部品と反対側の半田面に前記巻線部品のリード端子の一部または全体を覆うように接触した放熱ゴムと、前記配線基板を収納し前記放熱ゴムが接触する金属製ケースとを備えた放熱構造。
部品面に巻線部品が実装された配線基板と、この配線基板の前記巻線部品と反対側の半田面の、前記巻線部品のリード端子の近傍に設けられた放熱ランドと、前記リード端子と接触しないように前記放熱ランドと接触した放熱ゴムと、前記配線基板を収納し前記放熱ゴムが接触する金属製ケースとを備えた放熱構造。
前記巻線部品は雑音低減用フィルタチョークである請求項６または請求項８記載の放熱構造。