JP2004146627A

JP2004146627A - 発熱部品の放熱構造

Info

Publication number: JP2004146627A
Application number: JP2002310593A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Takeda; 武田　泰樹; Hitonori Akamine; 赤嶺　仁紀; Takeo Fujimoto; 藤本　剛生; Nobuyasu Hiraoka; 平岡　誠康; Masaru Nakatsuka; 中塚　勝
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】放熱板にクランプ部材を用いて発熱部品を押圧固定する形態の放熱構造において、クランプ部材を放熱板に取り付けるねじ等の部材の先端が、放熱板の背面側に突出する等の不具合を解消する。
【解決手段】基板１に立設される放熱板４と、この放熱板４の一面に発熱部品２を押圧して固定するクランプ部材５とを含み、前記放熱板４の発熱部品固定側の面には、その一部に板厚方向に隆起した取り付け部７が一体に形成され、この取り付け部１２に、前記クランプ部材５がビス１１のような取り付け用軸体により取り付けられている。取り付け部７は、放熱板４の高さ方向全長にわたって同一横断面形状で形成されていることが望ましい。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に実装されるトランジスタなどの発熱部品で発生する熱を放熱板を介して放熱する発熱部品の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタなどの発熱部品で発生する熱を放熱するための一方法として、発熱部品を放熱板に取り付けるのであるが、種々の安全規格に適合させるためには、発熱部品と放熱板との間の絶縁性を高める必要があり、発熱部品をねじ等で直接、放熱板に取り付けることができず、従来は、発熱部品を絶縁チューブや絶縁カバーで覆った上で、これをばね板等のクランプ部材で放熱板の一面に押し付けて固定している。
【０００３】
このようにクランプ部材で発熱部品を押圧して放熱板の一面に固定するよう構成した放熱構造としては、例えば、図２０に示すように、基板１に立設した放熱板４にクランプ部材５の一端をねじ止めし、このクランプ部材５の遊端部で発熱部品２を弾性的に押圧するよう構成したものや、あるいは、放熱板に形成された孔に係止されるクランプ部材で、発熱部品を放熱板の一面に弾性的に圧接するよう構成したもの（特許文献１参照）などが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
実公平６−２２９９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図２０に示される従来手段では、放熱板４が比較的板厚の薄い板材からなるので、クランプ部材５を放熱板４に取り付けるビス１１の先端が放熱板４の背面側に突出することになり、このビス１１の突出部分により、放熱板４の背面側にデッドスペースができ、それだけ基板１を含む装置の小型化が阻害されるほか、放熱板４を含む基板１の組み付け工程などにおいて、放熱板４の背面に突出したビス１１の先端が組み込みの邪魔になることがあった。すなわち、放熱板４は、基板１の端辺近くに設置されることが多く、その場合は、この基板１を基板外形とほぼ同じ大きさのケースに収容する際、放熱板４の背面に突出したねじ１１の先端がケースに引っかかるおそれがあった。
【０００６】
これに対しては、放熱板の板厚を厚くして、ビスの先端が背面側に突出しないようにすることが考えられるが、そうすると、放熱板の材料費が嵩み、コストアップを招来する。
【０００７】
特許文献１の従来手段でも、上記と同様の問題があり、クランプ部材の係止部分が放熱板の背面側に突出し、これが放熱板の背面側にデットスペースを形成し、また、基板のケースへの組み込みの邪魔になる。
【０００８】
さらに、従来手段では、放熱板の下縁の折り曲げ縁を基板への取り付け座としているので、その製作に当たっては、放熱板の下縁の折り曲げ加工を行った上で、その折り曲げ縁にねじ孔の加工をする必要があり、加工数が多いという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、放熱板にクランプ部材を用いて発熱部品を押圧固定する形態の放熱構造における上記不具合を解消することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、基板に立設される放熱板と、この放熱板の一面に発熱部品を押圧して固定するクランプ部材とを含み、前記放熱板の発熱部品固定側の面には、その一部に板厚方向に隆起した取り付け部が一体に形成され、この取り付け部に、前記クランプ部材が取り付け用軸体により取り付けられている発熱部品の放熱構造を構成している。
【００１１】
この構成によると、クランプ部材は、放熱板に一体に設けられた厚みのある取り付け部にビスのような取り付け用軸体で取り付けられるので、例えば、ビスでクランプ部材を固定しても、ビスの先端が放熱板の背面から突出するようなことがない。したがって、放熱板の背面にデットスペースができたり、基板のケースへの組み込みに支障が生じることがない。
【００１２】
また、取り付け部は、放熱板の一部に設けられるものであるから、放熱板全体を厚くする場合のように、放熱板の基板上での設置面積が大きくなることも、また、放熱板の材料を多く必要とすることもない。また、取り付け部は放熱板から突出した分だけ放熱面積が増大することにもなる。
【００１３】
なお、上記構成において、発熱部品は、通常、絶縁チューブや絶縁カバーに覆われた状態で放熱板の前面に当てがわれ固定されるが、場合によっては、絶縁チューブ等の被覆を省略してもよい。また、上記構成における取り付け用軸体には、ビスのようなねじ部材のほか、リベットのように圧入により取り付けられる軸状の部材も含まれる。
【００１４】
このほか、上記構成における取り付け部は、放熱板の前面（発熱部品が固定される側の面）に島状に隆起するものであってもよいが、この取り付け部は、放熱板の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で形成されていることが好ましい。このような構成では、取り付け部の下端面も基板に当接することになり、放熱板の倒れを阻止する座面として有効に機能するほか、取り付け部を含む放熱板の全体を、その高さ方向を押し出し方向とする押出し成型材で構成することが可能になる。
【００１５】
放熱板がこのような押出し成型材である場合は、放熱板に前記の取り付け部ばかりでなく、他の部分、例えば、基板上に放熱板を立設固定するためのねじ部材が挿入される溝を、一度の押出し成型加工で設けることができる。また、押し出し成型された長尺の素材を、所要の長さ寸法で切断するだけで、必要な高さ寸法の放熱板を多数、容易に製作することができる。
【００１６】
上記構成の発熱部品の放熱構造において、放熱板の前面に、発熱部品の横方向の位置決めをする受け止め部が、放熱板の高さ方向に沿って一体に形成されていてもよい。この構成によると、発熱部品を放熱板に固定する際に、位置決め用の治具を用いることなく、発熱部品を所定の位置に所定の姿勢で固定することができる。また、受け止め部は放熱リブとしても機能する。受け止め部は、発熱部品の片側に一つ設けてもよいし、両側に二つ設けてもよい。
【００１７】
また、放熱板の前面の各部分のうち、発熱部品が接触する部分を含む領域、または、クランプ部材の各部分のうち、発熱部品が接触する部分を含む領域の少なくとも一方の領域に、絶縁層が形成されている構成としてもよい。このように、発熱部品が接触する個所に絶縁層があると、放熱板と発熱部品との間の絶縁性が良好となって安全性が高まり、発熱部品への絶縁チューブ等の被覆の省略が可能になる。
【００１８】
このほか、少なくとも基板上の部品を覆うケースを備えた構成とし、このケースの側壁内面を、放熱板の背面と面接触させてもよい。また、前記のケースの天板を、放熱板の上端面に接触させて、両者をねじ部材により相互に固定してもよい。この構成では、発熱部品での発生熱は、放熱板の背面や上端面からケースに伝わり、ケース全体の内外面から放熱されることになるため、放熱板単独で放熱するよりも、放熱効果が高まる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態を示すもので、図１は、第１実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図、図２は、図１の放熱構造の平面図、図３は、図１の放熱構造の分解斜視図である。これらの図において、１は基板、２はトランジスタなどの発熱部品、３は絶縁チューブ、４は放熱板、５はクランプ部材である。
【００２０】
発熱部品２は、その本体２ａの下端から延出された端子２ｂが基板１の取り付け孔６に挿入されて、基板１の下面側で導電パターン等にハンダ付けされており、本体２ａには上方から絶縁チューブ３が被せられる。
【００２１】
放熱板４は、アルミニウムもしくは銅等の熱良導性の金属からなり、高さ方向に向けて押出し成型されたものである。したがって、放熱板４の横断面形状は、高さ方向各部で一定である。この放熱板４は、通常、長尺の押出し成型材を所定の長さ毎に切断して得られる。放熱板４の前面（発熱部品２が固定される側の面）には、角リブ状に隆起した取り付け部７が高さ方向全長にわたって一体に形成されている。
【００２２】
また、放熱板４の左右両端部には、基板１上に放熱板４を立設固定するためのねじ９が挿入される溝８が、放熱板４の高さ方向全長にわたって形成されている。この溝８は、内部より開口幅が狭い形状で、図示例では、横断面形状が１８０度を越える円弧状となっている。この溝８の下部内面には雌ねじ部８ａ（図３に図示）が形成される。この溝８の雌ねじ部８ａに、基板１の下面側から取り付け孔１０を通じてねじ９を螺挿し締め付けることで、放熱板４は、基板１に対して直角に起立した形で固定される。
【００２３】
クランプ部材５はバネ板材からなり、その一端がビス１１によって放熱板４の取り付け部７に横向き片持ち状に取着されている。ここで、ビス１１の軸部の長さに対して、取り付け部７の板厚方向の厚みの方が大である。クランプ部材５の遊端部は、発熱部品２の本体２ａに弾力的に当接し、これにより、発熱部品２の本体２ａが放熱板４の前面に圧接され、発熱部品２での発生熱が絶縁チューブ３を通して放熱板４に伝導されて放散されるようになっている。
【００２４】
上記の構成において、取り付け部７は板厚方向に充分の厚みがあるので、ビス１１の先端は放熱板４の背面側に突出しない。また、取り付け部７は、放熱板４の一部に設けられるものであるから、放熱板４全体を厚くする場合のように、多くの材料を必要とせず、設置面積も小さくて済む。さらに、取り付け部７は放熱板４から突出した分だけ放熱面積が増大することにもなる。このほか、放熱板４は、基板１に対して、取り付け部７の個所で板厚方向に広い座面が形成されているので、放熱板４の倒れに対する強度は高いものとなる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
図４ないし図６は、本発明の第２実施形態を示すもので、図４は、第２実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図、図５は、図４の放熱構造の平面図、図６は、図４の放熱構造に用いる放熱板の斜視図である。
【００２６】
この第２実施形態では、放熱板４の前面に取り付け部７とともに、角リブ状の受け止め部１２が押出し成型によって放熱板４の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で一体に形成されている。受け止め部１２は、発熱部品２の横位置を規制するためのもので、この受け止め部１２に沿って発熱部品２を配置することで、発熱部品２の固定位置、姿勢の安定化を図ることができる。
【００２７】
この実施形態では、さらに、放熱板４の前面における発熱部品２の接触部分、および受け止め部１２での発熱部品２の接触部分を含む領域に、絶縁剤の塗布、もしくは絶縁シートの貼付により絶縁層１３が形成されている。また、クランプ部材５における発熱部品２の接触部分を含む領域にも、前記と同様に、絶縁層１３が形成されている。これら絶縁層１３の存在により、発熱部品２に対する絶縁性能が高められており、絶縁チューブ３の被覆等の省略が可能になる。
【００２８】
なお、前記の絶縁層１３は、放熱板４側にのみ形成してもよいし、クランプ部材５にのみ形成してもよい。また、発熱部品２の側に絶縁層を形成してもよい。第２実施形態の他の構成は、第１実施形態と変わらないので、対応する部分には、第１実施形態と同一の符号を付して、説明は省略する。
【００２９】
図７は、第２実施形態の変形例を示す斜視図である。この変形例では、取り付け部７が、発熱部品２の横位置を規制する受け止め部１２を兼ねている。
【００３０】
〔第３実施形態〕
図８ないし図１０は、本発明の第３実施形態を示すもので、図８は、第３実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図、図９は、図８の放熱構造の平面図、図１０は、図８の放熱構造に用いる放熱板の斜視図である。この実施形態では、放熱板４の前面に取り付け部７とともに、左右一対の角リブ状の受け止め部１２，１２が押出し成型によって放熱板４の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で一体に形成されている。両受け止め部１２，１２の間に発熱部品２を配置することで、発熱部品２の固定位置、姿勢の一層の安定化が図られる。
【００３１】
なお、この実施形態でも、第２実施形態と同様に、放熱板４の前面の各部分のうち、発熱部品２の接触部分を含む領域に絶縁層１３が形成され、また、クランプ部材５の各部分のうち、発熱部品２の接触部分を含む領域に絶縁層１３が形成されている。
【００３２】
〔第４実施形態〕
図１１および図１２は本発明の第４実施形態を示すもので、図１１は第４実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図、図１２は、図１１の放熱構造の平面図である。この第４実施形態では、放熱板４の前面に、鉤形の横断面形状で外向きの係止溝１４を有する左右一対の取り付け部７，７が、放熱板４の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で一体に形成されている。これに対応して、クランプ部材５は、左右両取り付け部７，７を跨ぐ横幅を有しており、その左右両端にはそれぞれ内向きのフック部５ａ，５ａが形成されている。
【００３３】
両取り付け部７，７に対して、これらを跨ぐようにクランプ部材５を押し付けると、クランプ部材５の両フック部５ａ，５ａは、左右に広がった上で、係止溝１４に係止する。このように、クランプ部材５が両取り付け部７，７に取り付けられると、その中央部が発熱部品２に接触し、これにより、発熱部品２が放熱板４の前面に圧接固定される。
【００３４】
なお、上記の構成では、クランプ部材５は取り付け部７に対して上下に動きうるが、クランプ部材５の中央部に小突起を膨出形成しておき、この小突起を、発熱部品２の本体２ａに形成されているねじ止め用孔１５に嵌入させれば、クランプ部材５自体が上下にズレ動くことが阻止される。
【００３５】
図１３および図１４は第４実施形態の変形例を示すもので、図１３は変形例に係る放熱構造の斜視図、図１４は、図１３の放熱構造の平面図である。この変形例では、放熱板４の前面に、内向きの係止溝１４を有する左右一対の取り付け部７，７が、放熱板４の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で一体に形成されている。クランプ部材５は、その左右両端にはそれぞれ外向きのフック部５ａ，５ａが形成されている。フック部５ａが係止溝１４に係止されることで、クランプ部材５の中央部が発熱部品２を放熱板４の前面に押し付けることになる。
【００３６】
〔他の実施形態〕
本発明は、図１５ないし図１９に示すような形態で実施することもできる。図１５および図１６において、放熱板４の両端に形成される溝８の径は、ねじ９より小径である。この溝８には基板１の下面側からねじ９が挿入されるが、このねじ９にはタッピングねじが用いられる。この構成によれば、溝８に雌ねじ部を形成しておく必要がなくなる。
【００３７】
また、図１５および図１６に示す例では、放熱板４の各部を比較的均一な肉厚にして押出し成型されている。この構成では、一段と放熱板４の材料が節減できるとともに、表面積を拡大して放熱効果を高めることができる。
【００３８】
図１７は、さらに他の実施形態を示すもので、この実施形態では、取り付け部７にビス１１の径より小幅の縦溝１６が形成されている。ビス１１として同径のタッピングねじを用い、これが縦溝１６の所要高さ位置にねじ込まれる。また、縦溝１６の所要高さ位置に雌ねじ部を形成し、この雌ねじ部にビス１１を螺挿するようにしてもよい。
【００３９】
図１８に示す実施形態では、放熱板４は、その背面が基板１の端辺と一致する位置に立設されている。そして、基板１の上方から、基板１の外形とほぼ同じ大きさのケース１７が被せられ、これにより、基板１と、これに設けられた放熱板４等の部品は、ケース１７の内部に収容される。基板１の端辺では、放熱板４の背面がケース１７の側壁内面に全面的に接触している。この接触状態を確実にするために、ケース１７の側壁が放熱板４の背面にねじ等の固定手段で固定されることもある。
【００４０】
また、図１８の実施形態では、放熱板４の上端面にケース１７の天板が接しており、この天板を貫通して放熱板４の溝８に挿入されるねじ１８により、ケース１７と放熱板４とは相互に固定される。この場合は、溝８の上部には雌ねじ部８ｂを形成しておく必要がある。放熱板４の基板１への取り付けは省略してもよい。前記のケース１７は、基板１の外形より小さい大きさで、基板１上の部品を覆うものであってもよい。
【００４１】
上記の構成では、発熱部品２で発生する熱は、放熱板４からその背面や上端面に接するケース１７に伝わり、ケース１７全体の内外面から放熱される。そのため、放熱板４単独で放熱するよりも、放熱効果が高まる。
【００４２】
図１９は、放熱板４に形成される溝８の他の実施形態を示すものである。この溝８は、内部より開口幅が狭い形状であればよく、図示のものでは、横断面形状が鍵穴状で、円孔部分と、この円孔部分を放熱板４の表面側に連結する連結部分とからなる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱板の一部に設けた取り付け部にクランプ部材を取り付けるようにしたので、クランプ部材をビスで取り付けても、放熱板の背面側へのビスの突出を無くすことができ、しかも、放熱板全体を厚くした場合のように、基板上での放熱板の設置面積が特に大きくなったり、放熱板材料を多く用いてコスト高になるようなことがない。
【００４４】
取り付け部が、放熱板の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で形成されている場合は、取り付け部の下端面も基板に当接することになり、放熱板の倒れを阻止する座面として有効に機能するほか、取り付け部を含む放熱板の全体を、その高さ方向を押し出し方向とする押出し成型材で構成することができる。また、放熱面積を増大することにもなり、放熱効果を高める上でも有効となる。
【００４５】
放熱板が押出し成型材からなる場合は、放熱板に取り付け部ばかりでなく、他の部分、例えば、基板上に放熱板を立設固定するためのねじ部材が挿入される溝を、一度の押出し成型加工で設けることができ、従来の放熱板を製作する場合に比べ、工程数を減らすことができる。また、押し出し成型された長尺の素材を、所要の長さ寸法で切断するだけで、必要な高さ寸法の放熱板を多数、容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図である。
【図２】図１の放熱構造の平面図である。
【図３】図１の放熱構造の分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図である。
【図５】図４の放熱構造の平面図である。
【図６】図４の放熱構造に用いる放熱板の斜視図である。
【図７】第２実施形態の変形例である放熱構造の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図である。
【図９】図８の放熱構造の平面図である。
【図１０】図８の放熱構造に用いる放熱板の斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る発熱部品の放熱構造の斜視図である。
【図１２】図１１の放熱構造の平面図である。
【図１３】第４実施形態の変形例である放熱構造の斜視図である。
【図１４】図１３の放熱構造の平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る放熱構造の一部切欠き正面図である。
【図１６】図１５の放熱構造の平面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態における放熱板とクランプ部材とを示す斜視図である。
【図１８】本発明のさらに別の実施形態に係る放熱構造の斜視図で、基板を覆うケースが含まれている。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態におけるねじ用溝を示す部分平面図である。
【図２０】従来の放熱構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　基板
２　　発熱部品
４　　放熱板
５　　クランプ部材
７　　取り付け部
８　　溝
１１　ビス（取り付け用軸体）
１２　受け止め部

Claims

基板に立設される放熱板と、この放熱板の一面に発熱部品を押圧して固定するクランプ部材とを含み、
前記放熱板の発熱部品固定側の面には、その一部に板厚方向に隆起した取り付け部が一体に形成され、この取り付け部に、前記クランプ部材が取り付け用軸体により取り付けられていることを特徴とする発熱部品の放熱構造。
請求項１に記載の発熱部品の放熱構造において、
前記取り付け部は、放熱板の高さ方向全長にわたって同一の横断面形状で形成されている発熱部品の放熱構造。
請求項２に記載の発熱部品の放熱構造において、
前記放熱板は、その高さ方向を押し出し方向とする押出し成型材で構成されている発熱部品の放熱構造。
請求項２または請求項３に記載の発熱部品の放熱構造において、
前記放熱板には、これを基板上に立設固定するためのねじ部材が挿入される溝が、放熱板の高さ方向全長にわたって形成されている発熱部品の放熱構造。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発熱部品の放熱構造において、
前記放熱板の発熱部品固定側の面に、発熱部品の横方向の位置決めをする受け止め部が放熱板の高さ方向に沿って一体に形成されている発熱部品の放熱構造。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発熱部品の放熱構造において、
前記放熱板の発熱部品固定側の面の各部分のうち、発熱部品が接触する部分を含む領域に、絶縁層が形成されている発熱部品の放熱構造。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発熱部品の放熱構造において、
前記クランプ部材の各部分のうち、発熱部品が接触する部分を含む領域に、絶縁層が形成されている発熱部品の放熱構造。
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の発熱部品の放熱構造において、
少なくとも基板上の部品を覆うケースを備え、このケースの側壁内面が、前記放熱板の発熱部品固定側とは反対の面と面接触している発熱部品の放熱構造。
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の発熱部品の放熱構造において、
少なくとも基板上の部品を覆うケースの天板が、前記放熱板の上端面とねじ部材により相互に固定されている発熱部品の放熱構造。