JP2010219415A

JP2010219415A - 半導体素子の取付構造

Info

Publication number: JP2010219415A
Application number: JP2009066336A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Akiyama; 宏秋山
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】半導体素子の取付構造に係り、周囲の電子部品に影響されることなく放熱フィンへの半導体素子の取付け／取り外しが容易な半導体素子の取付構造を提供する。
【解決手段】プリント基板３９に実装される放熱フィン３７の側面に取り付き、該側面に半導体素子３１の素子本体を当接させる切欠きが上部から先端側に亘って形成された側面視Ｌ字状の案内部材４５と、前記切欠き内に突設した案内部材４５側の突片に締付けネジ６３を介して取り付く楔部材４９とからなり、前記締付けネジ６３の上方からの締め付けによる楔部材の楔作用で、該楔部材と放熱フィン３７の間の切欠き内に挿入した半導体素子３１の素子本体を、放熱フィン３７の側面に押圧，保持することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱フィンへの半導体素子の取付構造に関する。

特許文献１または図１４に示すように、従来、半導体素子１は、合成樹脂製の素子本体３の下側に３本の直線状のリード端子５が同一ピッチＰで並設されており、プリント基板７への半導体素子３の取付けは、リード端子５のピッチＰに合わせてプリント基板７にスルーホール９を設け、該スルーホール９にリード端子５を差し込んで、プリント基板７の裏側からリード端子５を夫々半田付けしている。

ところで、電子機器の構造設計に於て、発熱部品の放熱が重要な課題となっており、従来では放熱対策として発熱部品を放熱フィンに取り付ける構造が広く採用されている。

そして、発熱部品としての半導体素子も、これを放熱フィンに取り付けることでその放熱が図られており、従来、半導体素子を放熱フィンに取り付ける場合、図１５に示すようにプリント基板７にネジ止めした放熱フィン１１の側面１１ａに素子本体３の背面３ａ側を当接させ乍ら、スルーホールにリード端子を差し込み、横方向から放熱フィン１１に半導体素子１をドライバーでネジ止めしている。

しかし、小型，高密度を要求される電子機器の中で、プリント基板上の半導体素子の取付け／取り外しは周囲の電子部品（周辺機器）が邪魔になってドライバーが使用できず、このため、半導体素子の取付け／取り外しに当たり、放熱フィンをプリント基板から取り外さなくてはならず多大な労力と工数を要していた。

また、特許文献２には、図１６に示すように第１の放熱板１３と第２の放熱板１５をプリント基板１７上に対向実装した実装構造に於て、第１の放熱板１３にドライバー１９が挿入可能な作業用の切欠き２１や穴２３を設けて、第２の放熱板１５に半導体素子２５を取付け／取り外しする際に、第１の放熱板１３または第２の放熱板１５を取り外すことなく半導体素子２５の取付け／取り外し作業が行える放熱板の実装構造が開示されている。

特開平８−４６１０６号公報特開２００８−７８２１６号公報

しかし乍ら、図１６の従来構造にあっては、第１の放熱板１３に切欠き２１や穴２３を設ける手間がかかり、また、切欠き２１や穴２３を設けた部位以外には半導体素子２５を取り付けることができない欠点があった。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、周囲の電子部品に影響されることなく放熱フィンへの半導体素子の取付け／取り外しが容易な半導体素子の取付構造を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る半導体素子の取付構造は、プリント基板に実装される放熱フィンの側面に取り付き、該側面に半導体素子の素子本体を当接させる切欠きが上部から先端側に亘って形成された側面視Ｌ字状の案内部材と、前記切欠き内に突設した案内部材側の突片に締付けネジを介して取り付く楔部材とからなり、前記締付けネジの上方からの締め付けによる楔部材の楔作用で、該楔部材と放熱フィンの間の切欠き内に挿入した半導体素子の素子本体を、放熱フィンの側面に押圧，保持することを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記切欠きは、前記突片の左右にガイド溝が放熱フィンの側面と直交する方向に形成され、前記楔部材は、前記突片と対向配置され、該突片に設けた締付けネジ穴に対応するネジ挿通穴が設けられた取付片と、該取付片の左右側の底部に対向配置され、前記ガイド溝の先端側端部に傾斜辺が当接する一対の側面視略三角形状のガイド溝挿入脚と、前記放熱フィンの側面と対向して前記取付片の後部側に連設された押圧片とからなり、前記締付けネジの上方からの締付けによる楔部材の楔作用で、該楔部材の押圧片と放熱フィンの間の切欠き内に挿入した半導体素子の素子本体を、放熱フィンの側面に押圧，保持することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記楔部材は、半導体素子の素子本体の上下方向の中央に圧接することを特徴とし、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記楔部材と半導体素子の素子本体との間に、素子本体に圧接するプレートが配置されていることを特徴とする。

更に、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造に於て、側面視Ｌ字状に形成された前記案内部材は、放熱フィンの側面の左右方向に長尺に形成されて、複数の前記切欠きが設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、プリント基板上に多くの電子部品が既に実装されていても、案内部材と楔部材を用いることで、上方からのドライバーの操作による楔部材の楔作用によって放熱フィンの側面への半導体素子の取付け／取り外しが容易に行え、この結果、半導体素子の取付け／取り外しに於ける従来の多大な労力と工数を軽減させることが可能となった。

そして、請求項２に係る発明によれば、楔部材は左右に設けたガイド溝挿入脚の傾斜辺がガイド溝の先端側端部に案内されるため、ドライバーの締め付けで楔部材がスムーズ且つ左右均等に力が平均化して楔作用が発生することとなる。

従って、半導体素子と放熱フィンの側面との間に隙間が発生することがなく、半導体素子の良好な放熱が図れる利点を有する。

また、請求項３に係る発明によれば、素子本体の上下方向の中央を楔部材が押圧するため、半導体素子と放熱フィンとの間に隙間が発生することがなく、半導体素子の良好な放熱が図れる利点を有し、更に、請求項４に係る発明の如く楔部材と半導体素子との間に、素子本体の表面を広く圧接するプレートを配置すれば、楔部材を介して素子本体の表面をより広い面積で押圧できるため、放熱フィンへの半導体素子の押圧，保持がより良好に図れる利点を有する。

そして、請求項５に係る発明によれば、放熱フィンの側面の左右方向に長尺に形成されて複数の前記切欠きが設けられた案内金具を放熱フィンの側面に固定しておけば、２つ以上の半導体素子を放熱フィンの側面に取り付ける際に、更に作業性が向上する利点を有する。

請求項１乃至請求項３の一実施形態に係る半導体素子の取付構造の側面図である。半導体素子の取付構造の平面図である。半導体素子の取付構造の正面図である。案内金具の全体斜視図である。案内金具の側面図である。案内金具の平面図である。楔金具の全体斜視図である楔金具の側面図である。楔金具の正面図である。半導体素子の取付方法の説明図である。半導体素子の取付方法の説明図である。半導体素子の取り外し方法の説明図である。請求項１乃至請求項３及び請求項５の一実施形態に用いる案内部材の全体斜視図である。従来の半導体素子の取付方法の説明図である。従来の半導体素子の取付構造の側面図である。従来の他の半導体素子の取付構造の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１乃至図３は、請求項１乃至請求項３の一実施形態に係る半導体素子の取付構造に係り、図に於て、３１は図１４の半導体素子１と同様、素子本体３３の下側に３本のリード端子３５が同一ピッチで並設された半導体素子、３７はプリント基板３９上に取付ネジ４１で固定された放熱フィンを示し、放熱フィン３７の側面４３に案内金具（案内部材）４５が取り付き、半導体素子３１は、案内金具４５の切欠き４７内に挿入，配置された楔金具４９（楔部材）の楔作用で放熱フィン３７の側面４３に押圧，保持されている。

図４乃至図６は案内金具４５の詳細を示し、案内金具４５は一枚の板状の鋼材を用いて側面視Ｌ字状に形成されている。そして、案内金具４５の上部から先端側に亘って切欠き４７が設けられて、案内金具４５を放熱フィン３７の側面４３にネジ止めする左右一対の取付フランジ５１が形成されており、図１乃至図３に示すように切欠き４７は、放熱フィン３７の側面４３に半導体素子３１の素子本体３３を当接させるために設けたもので、半導体素子３１が出し入れ可能な幅寸法とされている。

そして、図３及び図４に示すように、左右の取付フランジ５１に設けた取付穴（ネジ挿通穴）５３を介して、案内金具４５が放熱フィン３７の側面４３に取付ネジ５５で固定されている。

また、図４及び図６に示すように切欠き４７の先端中央（反放熱フィン側中央）に、締付けネジ穴５７が設けられた平面視矩形状の突片５９が放熱フィン３７の側面４３方向へ突設されている。そして、該突片５９の左右に、凹状のガイド溝６１が放熱フィン３７の側面４３と直交する方向、即ち、突片５９の前後方向に設けられている。

一方、図７乃至図９は、図１乃至図３に示すように締付けネジ６３を介して前記突片５９に取り付く楔金具４９の詳細を示し、図中、６５は前記締付けネジ穴５７に対応して長穴形状の取付穴（ネジ挿通穴）６７が形成された平面視矩形状の取付片で、前記突片５９への楔金具４９の取付けに当たり、取付片６５は突片５９と対向配置される。尚、前記取付穴６７は突片５９の前後方向に沿った長穴とされている。

而して、前記取付片６５は突片５９に比し左右方向及び前後方向に長尺に形成され、左右の底部に、前記ガイド溝６１内に挿入する側面視略直角三角形状のガイド溝挿入脚６９が対向配置されている。即ち、図１及び図１１に示すように左右のガイド溝挿入脚６９は、前記ガイド溝６１の先端側端部７１に夫々の傾斜辺７３が当接する左右対称な側面視略直角三角形状とされており、傾斜辺７３は下側に向かって斜め後方に傾斜している。

そして、図７乃至図９に示すように取付片６５の後部側とガイド溝挿入脚６９の後部側に、放熱フィン３７の側面４３と対向する押圧片７５が形成されて、側面視略直角三角形状の楔金具４９が形成されており、一例として取付片６５と押圧片７５は一枚の板状の鋼材を断面Ｌ字状に折曲して形成され、取付片６５の左右底部に前記ガイド溝挿入脚６９が取り付けられている。

案内金具４５と楔金具４９はこのように構成されており、次に、これらを用いた半導体素子３１の取付方法を説明する。

先ず、図１０に示すようにプリント基板３９に固定された放熱フィン３７の側面４３に案内金具４５（取付フランジ５１）を取付ネジ５５で固定し、半導体素子３１を切欠き４７内に挿入して、リード端子３５をプリント基板３９に設けたスルーホール７７に挿入させ乍ら、素子本体３３を放熱フィン３７の側面４３に当接させる。

尚、周囲に電子部品が実装されている場合には、先に案内金具４５を側面４３に取り付けて、放熱フィン３７をプリント基板３９に固定する。

次いで、前記ガイド溝挿入脚６９を切欠き４７の左右のガイド溝６１に挿入し乍ら、楔金具４９全体を素子本体３３と突片５９との間の切欠き４７内に挿入すると、左右のガイド溝挿入脚６５の傾斜辺７３が、夫々、左右のガイド溝６１の先端側端部７１に当接し乍ら、楔金具４９が自重で斜め下方へ移動して、図１１に示すように素子本体３３の上下方向の中央に押圧片７５が当接する。尚、このように楔金具４９が素子本体３３の上下方向の中央に当接するように、楔金具４９や切欠き４７，ガイド溝６１等の寸法を予め設定しておく。また、このとき、取付片６５に設けた取付穴６７と突片５９に設けた締付けネジ穴５７が同軸上に位置するように予め設定しておく。

そして、この状態で、図１に示すように前記取付穴６７に締付けネジ６３を挿通させて、締付けネジ６３を上方からドライバー７９で締付けネジ穴５７に所定のトルクで締め付ければ、左右のガイド溝６１の先端側端部７１にガイド溝挿入脚６５の傾斜辺７３が当接する楔金具４９は、ドライバー７９による締付け力が、楔作用によって素子本体３３方向（図１中、矢印方向）への押圧力となって素子本体３３の中央を押圧するため、半導体素子３１が放熱フィン３７の側面４３に押圧，保持される。

尚、図１０の如く楔金具４９を素子本体３３と突片５９との間の切欠き４７内に挿入する際に、取付穴６７に締付けネジ６３を予め挿通させておいてもよい。

この後、プリント基板３９の裏面側からリード端子３５を半田付けして、半導体素子３１の取付け作業が完了する。

一方、長期に亘る使用で半導体素子３１を交換する事態が生じた場合、周囲に電子部品が実装されていても、リード端子３５の半田を抜いた後、図１２に示すように上方からドライバー７９で締付けネジ６３を緩めれば、素子本体３３に対する楔金具４９の楔作用による押圧力が解除されるため、半導体素子３１がフリーとなって取り外しが可能となる。

従って、この状態で半導体素子３１を放熱フィン３７の側面４３（プリント基板３９）から取り外し、新たな半導体素子を既述した手順で再度放熱フィン３７の側面４３に取り付ければよい。

このように本実施形態によれば、プリント基板３９上に多くの電子部品が既に実装されていても、前記案内金具４５と楔金具４９を用いることで、上方からのドライバー７９の操作による楔金具４９の楔作用によって放熱フィン３７の側面４３への半導体素子３１の取付け／取り外しが容易に行え、この結果、半導体素子３１の取付け／取り外しに於ける従来の多大な労力と工数を軽減させることが可能となった。

また、本実施形態は、素子本体３３の上下方向の中央が楔金具４９の楔作用で押圧され、而も、楔金具４９は左右に設けたガイド溝挿入脚６５の傾斜辺７３がガイド溝６１の先端側端部７１に案内されるため、ドライバー７９の締め付けで楔金具４９がスムーズ且つ左右均等に力が平均化して楔作用が発生することとなる。

従って、半導体素子３１と放熱フィン３７の側面４３との間に隙間が発生することがなく、半導体素子３１の良好な放熱が図れる利点を有する。

尚、前記実施形態では、ガイド溝挿入脚６５を側面視略直角三角形状に形成したが、ガイド溝挿入脚を、前記ガイド溝前記傾斜辺７３を有する側面視三角形状に形成して、押圧力５とガイド溝挿入脚とが離間した構造でもよい。

また、図示しないが請求項４に係る発明の実施形態のように楔金具４９と半導体素子３１の素子本体３３との間に、素子本体３３の表面を広く圧接するプレートを配置すれば、前記実施形態に比し、楔金具４９を介して素子本体３３の表面をより広い面積で押圧できるため、放熱フィン３７の側面４３への半導体素子３１の押圧，保持がより良好に図れる利点を有する。

図１３は請求項１乃至請求項３及び請求項５に係る半導体素子の取付構造に用いる案内金具を示し、本実施形態は、側面視Ｌ字状の案内金具８１を放熱フィン３７の側面４３の左右方向に長尺に形成して、前記楔金具４９を挿入，配置させる３つの切欠き４７を等間隔に設けたもので、前記実施形態と同様、切欠き４７内には突片５９やガイド溝６１が形成されている。尚、その他の構成は前記実施形態と同様であるので、同一のものには同一符号を付してそれらの説明は省略する。

而して、前記案内金具８１を放熱フィン３７の側面４３に固定しておけば、２つ以上の半導体素子３３を放熱フィン３７の側面４３に取り付ける場合に、２以上の前記案内金具４５を側面４３に取り付けることなく１つの案内金具８１を取り付ければよいため、更に作業性が向上する利点を有する。

３１半導体素子
３３素子本体
３５リード端子
３７放熱フィン
３９プリント基板
４３放熱フィンの側面
４５案内金具（案内部材）
４７切欠き
４９楔金具（楔部材）
５１取付フランジ
５７締付けネジ穴
５９突片
６１ガイド溝
６３締付けネジ
６５取付片
６７取付穴（ネジ挿通穴）
６９ガイド溝挿入脚
７１ガイド溝の先端側端部
７３傾斜辺
７５押圧片
７７スルーホール
７９ドライバー

Claims

プリント基板に実装される放熱フィンの側面に取り付き、該側面に半導体素子の素子本体を当接させる切欠きが上部から先端側に亘って形成された側面視Ｌ字状の案内部材と、
前記切欠き内に突設した案内部材側の突片に締付けネジを介して取り付く楔部材とからなり、
前記締付けネジの上方からの締め付けによる楔部材の楔作用で、該楔部材と放熱フィンの間の切欠き内に挿入した半導体素子の素子本体を、放熱フィンの側面に押圧，保持することを特徴とする半導体素子の取付構造。
前記切欠きは、前記突片の左右にガイド溝が放熱フィンの側面と直交する方向に形成され、
前記楔部材は、前記突片と対向配置され、該突片に設けた締付けネジ穴に対応するネジ挿通穴が設けられた取付片と、該取付片の左右側の底部に対向配置され、前記ガイド溝の先端側端部に傾斜辺が当接する一対の側面視略三角形状のガイド溝挿入脚と、前記放熱フィンの側面と対向して前記取付片の後部側に連設された押圧片とからなり、
前記締付けネジの上方からの締め付けによる楔部材の楔作用で、該楔部材の押圧片と放熱フィンの間の切欠き内に挿入した半導体素子の素子本体を、放熱フィンの側面に押圧，保持することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の取付構造。
前記楔部材は、半導体素子の素子本体の上下方向の中央に圧接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の取付構造。
前記楔部材と半導体素子の素子本体との間に、素子本体に圧接するプレートが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造。
側面視Ｌ字状に形成された前記案内部材は、放熱フィンの側面の左右方向に長尺に形成されて、複数の前記切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造。