JP2007227506A - 放熱板への発熱部品取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 取付けビスやその他の余分な別部品を用いずに発熱部品を放熱板に取り付ける。
【解決手段】 配線基板３に半田付けされたリードピン１３によって自立性が付与されている発熱部品１の部品本体１２が放熱板２に重なり合っている。放熱板２の１箇所を直角に突出させることにより形成した円筒状の突起６を部品本体１２の取付ビス挿通孔１４に貫挿し、放熱板２への発熱部品１の取付箇所で、突起６の先端部を外向きに折り曲げることにより形成した環状片６１と放熱板２とによって部品本体１２を挟持させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、放熱板への発熱部品取付構造、特に、取付けビスなどの余分な部品を用いずに発熱部品を放熱板に固定するための対策を講じた放熱板への発熱部品取付構造に関する。

図６に発熱部品１の一例としてのトランジスタを正面図で示してある。この発熱部品１は、正面視矩形で後側の外面（背面）がフラットな平面に形成された部品本体１２と、この部品本体１２から同一方向に引き出された所要本数のリードピン１３とを備えていて、部品本体１２に取付けビス挿通孔１４が備わり、また、リードピン１３には、部品本体１２を自立させ得る強度ないし剛性が付与されている。

図７は、図６に示した発熱部品１を板金製の放熱板２に取り付けた従来の取付構造を示した概略斜視図である。この取付構造において、放熱板２は配線基板３に固定されて起立姿勢を保っている。また、発熱部品１は、その部品本体１２の取付けビス挿通孔１４（図６参照）に挿通した取付けビス４によって放熱板２に取り付けられていると共に、その発熱部品１のリードピン１３が配線基板３の孔部に挿通されてその配線基板２の裏面側で回路パターンのランドに半田付けされている。そして、この取付構造では、取付けビス４によって放熱板２に取り付けられている部品本体１２の平坦な背面が放熱板２の板面に重なり合っていて、発熱部品１で発生した熱が部品本体１２の背面と放熱板２の板面との重なり箇所を経て放熱板２に伝わってその板面から放熱される。

一方、取付けビスを用いずに発熱部品を放熱板に取り付けるための種々の対策が従来より提案されている（たとえば、特許文献１〜４参照）。また、従来より、半導体素子をヒートシンクに半田付けして両者を結合するための技術も研究されている（たとえば、特許文献５参照）。

これらの中で、特許文献１には、放熱板に重ね合わせた発熱部品とを固定するのに熱収縮性のチューブを用いることが記載されている。また、特許文献２には、放熱板に両端を係止させたバネ部材のコイル部で、放熱板に重ね合わせた三端子レギュレータ（発熱部品に相当する）のネジ孔（取付けビス挿通孔に相当する）の口縁を弾圧することが記載されている。さらに、特許文献３には、半導体素子（発熱部品に相当する）のネジ止め用孔（取付けビス挿通孔に相当する）に挿通させて板状の外部放熱器に係止させた棒状取付け部材で、半導体素子を外部放熱器に弾圧している板ばね部材を保持させることが記載されている。そのほか、特許文献４には、放熱板に係止させた圧着板によって、半導体素子を放熱板に押し付けることが記載されている。
特開２０００−２９４７０３号公報 実開平１−１１６４９１号公報 特開２００２−３１４０１４号公報 特開平８−８３７１号公報 特開平５−２３５２２２号公報

しかしながら、図７を参照した説明した取付構造では、部品本体１２を放熱板２にビス止めしているために、取付けビス４が余分に必要になって部品コストが高くつくという問題があったほか、発熱部品１の取付け作業工程で取付けビス４をねじ込むという煩わしい作業を行うことを余儀なくされてそれだけ作業性が低下するという問題があった。

これに対し、特許文献１〜４に記載されている技術は、取付けビスが不要になるものの、その取付けビスを用いる代わりに熱収縮性のチューブやバネ部材、棒状取付け部材などの部品を余分に用いているので、部品点数を削減して部品コストを下げるという意味の改善効果が得られない。一方、特許文献５に記載されているものは、半導体素子をヒートシンクに半田付け固定するという技術に係わるものであるので、煩わしい半田付け作業を行うことが必要であるほか、背面に半田ランドを持たない発熱部品には適用することができない。

本発明は、以上の問題や状況に鑑みてなされたものであり、取付けビスを省略することができるだけでなく、取付けビスの代わりに別部品を用いる必要性をも無くすることのできる放熱板への発熱部品取付構造を提供することを目的としている。

また、本発明は、発熱部品に自立性を付与し得る強度ないし剛性を備えているリードピンと配線基板との半田付け箇所に残留応力が生じないようにすることのできる放熱板への発熱部品取付構造を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、放熱板の放熱性能を高めることのできる放熱板への発熱部品取付構造を提供することを目的としている。

本発明に係る放熱板への発熱部品取付構造は、配線基板に半田付けされたリードピンによって自立性が付与されている発熱部品の取付けビス挿通孔を有する部品本体が、その外面を配線基板に固定された起立姿勢の放熱板の板面に重ね合わせて当該放熱板に取り付けられている。そして、上記放熱板への発熱部品の取付箇所で、上記放熱板の板面から突出されて上記発熱部品の取付ビス挿通孔に貫挿された突起の先端部を外向きに折り曲げることにより形成された環状片と上記放熱板とによって上記部品本体が挟持されている。この発明において、突起は、放熱板を板金製としてその板金の一部を加工することによっても、あるいは、放熱板と共に突起をダイキャスト成形することによっても形成することが可能である。

この発明によれば、図７を参照して説明した取付けビス４を用いずに発熱部品が放熱板に取り付けられる。しかも、放熱板側の突起を挿通させるための孔として部品本体にもともと備わっている取付けビス挿通孔を利用しており、その突起の先端部を外向きに折り曲げることにより形成した環状片と放熱板とによって部品本体を挟持させるという構成を採用して放熱板に発熱部品を取り付けてあるので、取付けビスを省略する代わりに別の取付け部品を余分に用いる必要もないという作用が発揮される。特に、上記突起が上記放熱板に一体成形されているという構成を採用することによって、この作用が確実に発揮されるようになる。また、突起の先端部を外向きに折り曲げて環状片を形成する工程は、所定形状の成形面を備えたダイスを突起の先端部に押し付けることによって迅速かつ容易に行うことができるものであるために、取付けビスを用いた場合のように取付けビスをねじ込むという煩わしい作業を行う必要がない。

本発明では、上記突起が、上記放熱板の１箇所をその板面から円筒状に突出させることにより成形されていて、その円筒状の突起の先端部が上記環状片を形作っている、という構成を採用することが望ましい。これによれば、放熱板の１箇所にバーリング加工を施すという方法で円筒状の突起を成形することが容易に可能になる。また、その円筒状の突起の内部空間を空気が流通することにより、放熱板による放熱性能が顕著に高まるという特筆すべき作用が奏される。

本発明に係る放熱板への発熱部品取付構造は、配線基板に半田付けされたリードピンによって自立性が付与されている発熱部品の取付けビス挿通孔を有する部品本体が、その外面を配線基板に固定された起立姿勢の放熱板の板面に重ね合わせて当該放熱板に取り付けられている放熱板への発熱部品取付構造において、上記放熱板の１箇所をその板面から円筒状に直角に突出させることにより形成された円筒状の突起が上記発熱部品の取付ビス挿通孔に貫挿されていると共に、上記放熱板への発熱部品の取付箇所で、上記突起の先端部を外向きに折り曲げることにより形成された環状片と上記放熱板とによって上記部品本体が挟持され、かつ、円筒状の上記突起の内部空間が通風路として形成されている、という構成を採用することによっていっそう具体化される。この発明の作用は、後述する実施形態を参照して詳細に説明する。

以上のように、本発明によれば、放熱板に発熱部品を取り付ける場合に、取付けビスやその他の余分な別部品を追加して用いる必要がなくなるので、部品点数の削減による部品コストや組立コストの低減化が可能になる。また、放熱板に発熱部品を取り付けた後で、発熱部品のリードピンを配線基板に半田付けするという手順を採用することが可能になるので、、そうすることによってリードピンと配線基板との半田付け箇所に残留応力が生じなくなって、耐用性に優れた取付構造を提供することが可能になる。

特に、発熱部品を放熱板に取り付けることに利用されている突起を円筒状に形成したものでは、その円筒状の突起の内部空間を空気が流通して放熱板の放熱性能が顕著に高められるので、発熱部品の温度上昇が効率よく抑制されて当該取付構造を採用した電気電子部品の耐久性が向上することにもなる。

図１は本発明の実施形態に係る放熱板への発熱部品取付構造を示した一部破断概略正面図、図２は突起６を有する放熱板などを示した縦断側面図、図３は取付け工程を説明するための縦断側面図、図４は本発明の実施形態に係る放熱板への発熱部品取付構造を示した縦断側面図である。また、図５は取付構造の変形例を示した部分縦断側面図である。

図１又は図４に示した放熱板２は、その放熱板２の下端縁を配線基板３に着座させ、かつ、その放熱板２に備わっている端子２１を配線基板３の孔部３１に挿通させてその裏面側の半田付けランドに半田付け５１することによって、当該配線基板３に起立姿勢で固定されている。一方、発熱部品１には、図６を参照して説明したものと同じ構成の発熱部品が採用されていて、そのリードピン１３が配線基板３の孔部３２に挿通されてその裏面側の半田付けランドに半田付け５１されている。また、リードピン１３は、発熱部品１に自立性を付与し得る強度ないし剛性を備えている。

次に、放熱板２はその上部に当該放熱板２の板面から直角に突出された突起６を備えていて、その突起６が、発熱部品１の部品本体１２に形成されている取付けビス挿通孔１４に挿通されていると共に、その突起６の先端部が外側に折り曲げられて鍔形の環状片６１を形成している。そして、放熱板２への発熱部品１の取付箇所では、放熱板２と環状片６１とによって部品本体１２が挟持されて、その部品本体１２の平坦な背面１２ａが放熱板２の板面２ａに面接触状態で重なり合っている。したがって、発熱部品１の部品本体１２で発生した熱が部品本体１２の背面１２ａと放熱板２の板面２ａとの重なり箇所を経て放熱板２に伝わり、その放熱板２の板面全体から放熱されて、部品本体１２の過度の温度上昇が抑制される。

この実施形態において、上記突起６はアルミニウム板でなる放熱板２を加工することによってその放熱板２に一体に成形されている。そのため、突起６を形成することに取付けビスやその他の別部品が用いられていない。また、部品本体１２の取付けビス挿通孔１４に突起６を挿通させてその先端部に環状片６１を形成することによって部品本体１２を放熱板２に取り付けた後の工程で、発熱部品１のリードピン１３が配線基板３の半田付けランドに半田付け５１されている。そのため、部品本体１２を放熱板２に取り付けた段階で、配線基板３の孔部３２へのリードピン１３の遊嵌状態での挿通位置が無理なく定まり、その状態でリードピン１３が配線基板３の半田付けランドに無理なく半田付け５１されていることになるので、リードピン１３の半田付け箇所に残留応力が存在せず、そのことが、半田剥離や半田付けランドの銅箔剥離の原因になるおそれをなくすることに役立っている。

また、この実施形態では、図１又は図４に見られるように、放熱板２の板面２ａから直角に突出している上記突起６が円筒状に形成されている。そのため、その円筒状の突起６の内部空間が通風路６２を形成していることになる。このように突起６を円筒状に形成してその内部空間に通風路６２を形成させておくと、この通風路６２を流通する空気流によって放熱板２の放熱性能が高められる。特に、その通風路６２を流通する空気流は、発熱源である部品本体１２を貫通して流れるので高い冷却作用を発揮し、そのことが、放熱板２の放熱性能を顕著に高めることに役立つ。

ところで、放熱板２に上記した突起６を一体に成形する方法としては、種々の手段を採用することが可能である。たとえば、アルミニウム板でなる放熱板２の１箇所にバーリング加工を施すという方法で円筒状の突起６を形成することができるほか、バーリング加工と共にそのバーリング加工によって形成された円筒状部分を薄肉化して軸長を必要長さにまで延ばすという方法によっても形成することができる。また、放熱板２をダイキャスト成形し、そのダイキャスト成形時に同時に円筒状の突起６を成形するという方法によっても形成することができる。

また、突起６の先端部に環状片６１を形成する方法としては、たとえば配線基板３に起立姿勢で固定されている放熱板２（図２参照）の突起６を、図３のように発熱部品１の部品本体１２に備わっている取付けビス挿通孔１４に嵌めてその部品本体１２を放熱板２との重なり位置に配備し、その後、部品本体１２の取付けビス挿通孔１４から突出している突起６の先端部にダイス７の成形面７１を図３矢印Ｆのように押し付けてその先端部を外向きに折り曲げるという方法を好適に採用することができる。この場合、突起６の先端部に対するダイス７の成形面７１の押付力を確実に作用させるには、図３に仮想線で示したように、放熱板２の背面にバックアップ部材８を重ね合わせて放熱板２が背方へ反り返らないようにしておくことが有益である。そして、突起６の先端部にダイス７の成形面７１を図３矢印Ｆのように押し付けてその先端部を外向きに折り曲げた状態のまま、発熱部品１のリードピン１３を配線基板３の半田付けランドに半田付けし、その後、ダイス７を撤去するという手順を採用することによって、リードピン１３の半田付け箇所の残留応力を無くすることができる。

なお、放熱板２に発熱部品１の部品本体１２を取り付けた後に、放熱板２の端子２１や発熱部品１のリードピン１３を配線基板３の孔部３１，３２にそれぞれ差し込んでそれらを半田付けするという手順を採用することも可能であり、そのようにしても、リードピン１３の半田付け箇所の残留応力を無くすることができる。

以上説明した実施形態では、突起６の先端部を外向きに折り曲げて環状片６１を形成した事例を説明したけれども、この点は、図５に示したように、突起６の先端部を外向きに折返し状に折り曲げてカールさせることによって環状片６１を形成し、その環状片６１と放熱板２とによって部品本体１２を挟持させるようにしてもよい。この場合でも、円筒状の突起６の内部空間が通風路６２として作用する。

本発明の実施形態に係る放熱板への発熱部品取付構造を示した一部破断概略正面図である。 突起を有する放熱板などを示した縦断側面図である。 取付け工程を説明するための縦断側面図である。 本発明の実施形態に係る放熱板への発熱部品取付構造を示した縦断側面図である。 取付構造の変形例を示した部分縦断側面図である。 発熱部品の正面図である。 従来例の概略斜視図である。

符号の説明

１ 発熱部品
３ 配線基板
６ 突起
１２ 部品本体
１３ リードピン
１４ 取付けビス挿通孔
６１ 環状片
６２ 通風路

Claims (4)

1. 配線基板に半田付けされたリードピンによって自立性が付与されている発熱部品の取付けビス挿通孔を有する部品本体が、その外面を配線基板に固定された起立姿勢の放熱板の板面に重ね合わせて当該放熱板に取り付けられている放熱板への発熱部品取付構造において、
   上記放熱板の１箇所をその板面から円筒状に直角に突出させることにより形成された円筒状の突起が上記発熱部品の取付ビス挿通孔に貫挿されていると共に、上記放熱板への発熱部品の取付箇所で、上記突起の先端部を外向きに折り曲げることにより形成された環状片と上記放熱板とによって上記部品本体が挟持され、かつ、円筒状の上記突起の内部空間が通風路として形成されていることを特徴とする放熱板への発熱部品取付構造。
2. 配線基板に半田付けされたリードピンによって自立性が付与されている発熱部品の取付けビス挿通孔を有する部品本体が、その外面を配線基板に固定された起立姿勢の放熱板の板面に重ね合わせて当該放熱板に取り付けられている放熱板への発熱部品取付構造において、
   上記放熱板への発熱部品の取付箇所で、上記放熱板の板面から突出されて上記発熱部品の取付ビス挿通孔に貫挿された突起の先端部を外向きに折り曲げることにより形成された環状片と上記放熱板とによって上記部品本体が挟持されていることを特徴とする放熱板への発熱部品取付構造。
3. 上記突起が上記放熱板に一体成形されている請求項２に記載した放熱板への発熱部品取付構造。
4. 上記突起が、上記放熱板の１箇所をその板面から円筒状に突出させることにより成形されていて、その円筒状の突起の先端部が上記環状片を形作っている請求項３に記載した放熱板への発熱部品取付構造。

Images