JP2008130757A - 電気回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気部品の放熱を当該端子を経由して効率よく行う技術を提供することを目的とする。
【解決手段】電力素子４のリード線４１が基板１の孔１４に貫挿される。放熱板３の突起１３が基板１の孔１３に貫挿される。放熱板３とリード線４１とは、突起１３とは反対側で半田２によって架橋される。電力素子４での発熱は、リード線４１及び半田２を介して放熱板３に伝わり、放熱板３で放熱される。半田２は熱伝導が良好なので、放熱効率がよい。しかも本体４０へと別途に放熱機構を取り付けることを阻害しない。
【選択図】図１

Description

この発明は、放熱板を用いて電気部品を放熱する技術に関する。

電気部品が搭載された基板を放熱することは、その劣化を防止するために望ましい。基板の放熱を行うには大別して二種の放熱技術が考えられる。

第１の放熱技術として基板自身の改善が挙げられる。例えば配線層の箔厚を増大し、これに流れる電流が大きくても配線層の発熱を抑制する。あるいは基板材料として熱伝導性のよい、例えば金属を採用し、その表面に絶縁膜を設けて基板として用いる。

第２の放熱技術として、搭載される電気部品からの放熱が挙げられる。これによれば、電気部品から基板へ伝導する熱量が小さくなるからである。また、一般の電気回路装置において基板に搭載される電気部品は、その一部が基板の発熱の主たる原因となる。よって発熱量が大きい電気部品について局所的に放熱構造を採用すれば、コストパフォーマンスが高くなる。また基板材料に金属を採用した場合に基板が重くなるという事態も回避できる。

従来から電気部品についての放熱技術が紹介されている。後掲する特許文献１，２では電気部品の本体に対して放熱板が設けられている。また、電気部品自身の放熱構造については例えば非特許文献１に紹介されている。

特開平１１−４５９６６号公報 特開平１１−２５１７８０号公報 三菱電機株式会社、「三菱DIP-IPM活用の手引き」、［online］、［平成１８年１１月１日検索］、インターネット<URL:http://www.mitsubishichips.com/Japan/files/manuals/ka0370a1.pdf>

しかしながら、電気部品の本体は通常は樹脂などでモールドされており、そのこれに放熱板を設けても良好な熱伝導は得にくい。また電気部品が放熱用の金属面を露出させており、これに放熱板を取り付ける場合であっても、当該金属面自身に電流が流れるものではない。電気部品の発熱は、これに電流が流れることによって発生するので、電流が流れる電気部品の端子を効率よく放熱することが望まれる。

そこで本発明は、電気部品の放熱を当該端子を経由して効率よく行う技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる電気回路装置の第１の態様は、基板（１）に搭載され、端子（４１）を有する電気部品（４）と、前記基板（１）に搭載された放熱板（３）と、前記端子と前記放熱板とを架橋する半田（２）とを備える。

この発明にかかる電気回路装置の第２の態様は、その第１の態様であって、前記放熱板（３）は突起（３１）を有し、前記基板（１）には第１孔（１３）及び第２孔（１４）が貫通しており、前記第１孔には前記突起が、前記第２孔には前記端子（４１）が、それぞれ貫挿され、前記突起と反対側で前記放熱板と前記端子とが前記半田（２）によって架橋される。

この発明にかかる電気回路装置の第３の態様は、その第１乃至第２の態様のいずれかであって、前記放熱板（３）と前記電気部品（４）の本体（４０）とは前記基板（１）に関して相互に反対側に配置される。

この発明にかかる電気回路装置の第４の態様は、その第１の態様であって、前記放熱板（３）と前記電気部品（４）の本体（４０）とは、前記基板（１）に関して相互に反対側に配置され、前記放熱板（３）は、前記本体とは前記基板（１）に関して反対側かつ前記基板寄りに第１の突起（３２）を有し、前記第１の突起と前記端子（４１）とが前記半田（２）によって架橋される。

この発明にかかる電気回路装置の第５の態様は、その第４の態様であって、前記放熱板（３）は第２の突起（３１）を有し、前記基板（１）には貫通孔（１５）を有し、前記貫通孔には前記第２の突起が貫挿され、前記第２の突起と反対側で前記第１の突起（３２）と前記端子（４１）とが前記半田（２）によって架橋される。

この発明にかかる電気回路装置の第６の態様は、その第３乃至第５の態様のいずれかであって、前記本体（４０）は、前記基板（１）の反対側に放熱構造（４０７）を備える。

この発明にかかる電気回路装置の第７の態様は、その第６の態様であって、前記電気部品（４）は、前記端子（４１）を形成するリードフレーム（４００）と、前記リードフレームに関して前記放熱構造（４０７）と反対側で前記リードフレームに接触して設けられた電気素子（４０１）と、前記電気素子と反対側で前記放熱構造（４０７）と前記リードフレームの間に設けられたモールド樹脂（４０５）とを有する。

この発明にかかる電気回路装置の第１の態様によれば、電気部品の端子が熱伝導の良好な半田によって放熱板と架橋されるので、基板において金属箔を経由して放熱板と接続された場合と比較して、電気部品の放熱を当該端子を経由して効率よく行える。

この発明にかかる電気回路装置の第２の態様によれば、突起によって放熱板が基板に支持されるので、放熱板への半田による架橋の作業が容易である。また放熱板に対して広い領域で架橋できるので熱伝導が向上する。

この発明にかかる電気回路装置の第３の態様によれば、放熱板の面積を広く採ることができる。また電気部品の本体からの放熱を向上させる。

この発明にかかる電気回路装置の第４の態様によれば、半田の使用量を第１の突起を目処にして目算できるので、半田による架橋の作業が容易である。

この発明にかかる電気回路装置の第５の態様によれば、第２の突起によって放熱板が基板に支持されるので、第１の突起への半田による架橋の作業が容易である。

この発明にかかる電気回路装置の第６の態様によれば、電気部品は端子を経由した放熱板からの放熱のみならず、本体からの放熱も行われる。

この発明にかかる電気回路装置の第７の態様によれば、電気部品の放熱の効率が上がる。

第１の実施の形態．
図１はこの発明の第１の実施の形態にかかる電気回路装置の構成を示す断面図である。当該電気回路装置は、基板１と、いずれも基板１０に搭載され、電気部品たる電力素子４及び放熱板３とを備えている。電力素子４は電力素子本体４０及び、電流が流れる端子であるリード線４１，４２を有しており、リード線４１と放熱板３とは半田２で架橋されている。基板１は配線基板本体１０を有し、これにはリード線４１と接続されるプリント配線１２が金属箔で設けられている。同様にプリント配線１２と反対側において配線基板本体１０にはプリント配線１１が金属箔で設けられている。

このように電力素子４のリード線４１が熱伝導の良好な半田２によって放熱板３と架橋されるので、プリント配線１２を経由して放熱板３と接続された場合と比較して、電力素子４の放熱を当該リード線４１を経由して効率よく行える。

より詳細には、基板１には孔１３，１４が貫通している。そして放熱板３は突起３１を有しており、突起３１が孔１３に貫挿している。また孔１４にはリード線４１が貫挿している。但し突起３１と反対側で、放熱板３とリード線４１とが半田２によって架橋される。

このように突起３１によって放熱板３が基板１に支持されるので、放熱板３への半田２による架橋の作業が容易となる。また孔１３から覗かれる突起３１にではなく、放熱板３に対して架橋できるので、その架橋する領域が大きくなり、熱伝導が向上する。

また、より詳細には、放熱板３と電力素子４の電力素子本体４０とは基板１に関して相互に反対側に配置される。

このような配置を採用することにより、放熱板３の占有する空間が電力素子４と競合することがないので、放熱板３の面積を広く採ることができる。逆に電力素子４近傍の空間が放熱板３によって占有されることがないので、電力素子本体４０のための放熱機構を設けやすい。また電力素子４の電力素子本体４０とは基板１を隔てて放熱板３から放熱されるので、電力素子本体４０からの放熱を阻害しにくい。従って電力素子本体４０からの放熱が向上する。

第２の実施の形態．
図２はこの発明の第２の実施の形態にかかる電気回路装置の構成を示す断面図である。当該電気回路装置も第１の実施の形態と同様に、基板１と、いずれも基板１に搭載された電力素子４及び放熱板３とを備えており、リード線４１と放熱板３とは半田２で架橋されている。そして放熱板３と電力素子４の電力素子本体４０とは、基板１に関して相互に反対側に配置されている。

但し、放熱板３は、電力素子本体４０とは基板１に関して反対側で、かつ基板１寄りに突起３２を有している。そして突起３２とリード線４１とが半田２によって架橋されている。

このように突起３２を設けることにより、半田２の使用量は突起３２の高さを目処にして目算できる。これは半田２による架橋の作業を容易とする。

なお、図２に示されるように、基板１には貫通孔１５が設けられ、放熱板３には突起３１が設けられ、突起３１が貫通孔１５に貫挿することが望ましい。突起３１によって放熱板３が基板１に支持されるので、突起３２への半田による架橋の作業が容易となる。もちろん、半田２によって突起３１も基板１に固定されることが望ましい。突起３１，３２を半田フローによって一旦固定してから、突起３２へと半田２を追加して増量してもよい。

第３の実施の形態．
図３はこの発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態にかかる電気回路装置において採用される電力素子４の構成を示す断面図である。

電力素子４の本体４０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）４０１やＨＶＩＣ（高圧集積回路）４０２を備えており、これらの動作が電力素子４の機能を発揮する。本体４０は、ＩＧＢＴ４０１やＨＶＩＣ４０２を埋設するモールド樹脂４０５、及びこれを更に埋設するモールド樹脂４０６を備えている。そしてリード線４１，４２の屈曲方向とは反対側に放熱構造としてヒートシンク４０７をも備えており、その一面はモールド樹脂４０６から露出している。

よって電力素子４を基板１に搭載した場合、ヒートシンク４０７は基板１とは反対側で露出することになる。これは端子４１を経由した放熱板３からの放熱のみならず、本体４０からの放熱も行われる点で望ましい。特にヒートシンク４０７に対して更に放熱機構を追加することが容易となって望ましい。

より詳細には、端子４１はリードフレーム４００を用いて形成されており、リードフレーム４００に関してヒートシンク４０７とは反対側で、リードフレーム４００に接触してＩＧＢＴ４０１やＨＶＩＣ４０２が設けられている。但し絶縁が必要な部位については図示しない絶縁シートあるいはリードフレーム４００における分離が行われている。他方、ＩＧＢＴ４０１やＨＶＩＣ４０２へはボンディングワイヤ４０３，４０４による接続が施されている。

またＩＧＢＴ４０１やＨＶＩＣ４０２とは反対側でヒートシンク４０７とリードフレーム４００の間にはモールド樹脂４０５が存在する。

モールド樹脂４０５の存在により、ヒートシンク４０７とリードフレーム４００との絶縁性を保つことができる。またＩＧＢＴ４０１やＨＶＩＣ４０２における発熱はリードフレーム４００、リード線４１を介して放熱板３（図１、図２参照）によって効率よく放熱される。

この発明の第１の実施の形態にかかる電気回路装置の構成を示す断面図である。 この発明の第２の実施の形態にかかる電気回路装置の構成を示す断面図である。 この発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態にかかる電気回路装置において採用される電力素子の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板
１１，１２ プリント配線
１３，１４ 孔
２ 半田
３ 放熱板
３１，３２ 突起
４ 電力素子
４０ 電力素子本体
４００ リードフレーム
４０１ ＩＧＢＴ
４０２ ＨＶＩＣ
４０３，４０４ ボンディングワイヤ
４０５，４０６ モールド樹脂
４０７ ヒートシンク
４１，４２ リード線

Claims (7)

1. 基板（１）に搭載され、端子（４１）を有する電気部品（４）と、
   前記基板（１）に搭載された放熱板（３）と、
   前記端子と前記放熱板とを架橋する半田（２）と
   を備える電気回路装置。
2. 前記放熱板（３）は突起（３１）を有し、
   前記基板（１）には第１孔（１３）及び第２孔（１４）が貫通しており、
   前記第１孔には前記突起が、前記第２孔には前記端子（４１）が、それぞれ貫挿され、
   前記突起と反対側で前記放熱板と前記端子とが前記半田（２）によって架橋される、請求項１記載の電気回路装置。
3. 前記放熱板（３）と前記電気部品（４）の本体（４０）とは前記基板（１）に関して相互に反対側に配置される、請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の電気回路装置。
4. 前記放熱板（３）と前記電気部品（４）の本体（４０）とは、前記基板（１）に関して相互に反対側に配置され、
   前記放熱板（３）は、前記本体とは前記基板（１）に関して反対側かつ前記基板寄りに第１の突起（３２）を有し、
   前記第１の突起と前記端子（４１）とが前記半田（２）によって架橋される、請求項１記載の電気回路装置。
5. 前記放熱板（３）は第２の突起（３１）を有し、
   前記基板（１）には貫通孔（１５）を有し、
   前記貫通孔には前記第２の突起が貫挿され、
   前記第２の突起と反対側で前記第１の突起（３２）と前記端子（４１）とが前記半田（２）によって架橋される、請求項４記載の電気回路装置。
6. 前記本体（４０）は、前記基板（１）の反対側に放熱構造（４０７）を備える、請求項３乃至５のいずれか一つに記載の電気回路装置。
7. 前記電気部品（４）は、
   前記端子（４１）を形成するリードフレーム（４００）と、
   前記リードフレームに関して前記放熱構造（４０７）と反対側で前記リードフレームに接触して設けられた電気素子（４０１）と、
   前記電気素子と反対側で前記放熱構造（４０７）と前記リードフレームの間に設けられたモールド樹脂（４０５）と
   を有する、請求項６記載の電気回路装置。

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