JP2010225547A - 電子機器および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子に発生した熱が放熱板を介して放熱される電子機器およびこの電子機器を配設している照明器具を提供する。
【解決手段】電子機器１は、本体部６、本体部６の側部６ａに設けられたフィン７および本体部６から導出されたリード線８を有する半導体素子２と、半導体素子２のフィン７をパット１０にはんだ付けして前面３ａ側に半導体素子２を固定している放熱板３と、半導体素子２のリード線８をはんだ付けしている回路基板４と、回路基板４を底板部１２に対向して配設し、側板部１３に放熱板３の背面３ｂ側を熱伝導性の接着材１４により固着しているケース５とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子に発生した熱が放熱板を介して放熱される電子機器およびこの電子機器を配設している照明器具に関する。

例えば放電ランプ用点灯装置において、半導体素子であって発熱部品であるスイッチング素子は、Ｌ形に折曲された放熱板に固定され、その放熱板およびその放熱板を取り付けているケースから放熱されている（例えば特許文献１参照。）。この放熱板構造において、放熱板は、ケースの側壁にねじ止めされている取付片およびスイッチング素子をその孔に挿通させたネジで固定している固定片からなっている。そして、固定部は、取付片に対してＬ形に折曲されているので、固定部および取付片の境界部分は、Ｒ部（屈曲部）となっている。この結果、スイッチング素子を取付片に接触または接近して取り付けると、スイッチング素子は、Ｒ部（屈曲部）側に位置する部分が固定部より浮き上がるようになり、固定部との密接性（密着性）が低下し、放熱板への伝熱性（放熱性）が低下する。したがって、スイッチング素子は、取付片から離間した固定部の部位に取り付けられている。

また、基板にスイッチング素子を起立して実装し、このスイッチング素子に放熱板を取り付け、さらに放熱板を取付台（ケース）に直接固定している放電灯点灯装置の放熱構造が提案されている（特許文献２参照。）。この放電灯点灯装置の放熱構造は、スイッチング素子が起立した状態で自己に設けられた孔に挿通されたねじにより放熱板に固定されている。

実開平５−８９９０号明細書（第３−４頁、第１図） 特開平８−５５５１１号公報（第２頁、第１図）

特許文献１の放熱板構造は、スイッチング素子が放熱板の取付片から離間して固定部に取り付けられるので、スイッチング素子とケースの側壁との伝熱距離が大きくなり、スイッチング素子に発生した熱がケースに迅速に伝熱されにくいという欠点を有する。また、固定部には、スイッチング素子の孔に対応するねじ孔が形成されるので、そのねじ孔の形成に手間を要するという欠点を有する。

また、特許文献２の放電灯点灯装置の放熱構造は、放熱板および取付台（ケース）にそれぞれスイッチング素子の孔に対応する孔およびねじ孔が形成されるので、その孔およびねじ孔の製造工程を要し、放電灯点灯装置のコストが上昇するという欠点を有する。また、放熱板および取付台が反っていると、スイッチング素子がねじ止めされたときに、スイッチング素子と放熱板との密着性（接触性）が低下し、スイッチング素子に発生した熱が迅速に伝熱されにくいという欠点を有する。

本発明は、簡素な構成により半導体素子と放熱板との密着性が向上し得る電子機器およびこの電子機器を具備する照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の電子機器の発明は、本体部、この本体部の側部に設けられたフィンおよび前記本体部から導出されたリード線を有する半導体素子と；絶縁性および熱伝導性を有してなり、前面および背面が平坦状であって、その前面側にパットが形成され、前記半導体素子のフィンを前記パットにはんだ付けして前記前面側に前記半導体素子を固定している放熱板と；前記半導体素子のリード線をはんだ付けしている回路基板と；この回路基板を収容しているケースと；を具備していることを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

半導体素子は、例えばサイリスタや電界効果トランジスタなどのスイッチング素子であり、通電によって自己発熱し、その発熱量が比較的大きい素子である。

半導体素子のフィンは、本体部の内部で、本体部から導出されたリード線のうちの一つに電気接続されているものであり、リード線としても利用可能である。この半導体素子としては、例えば東芝製のＴＯ−２２０ＦＬパッケージ、ＴＯ−２２０ＡＢパッケージやＴＯ−３Ｐパッケージなどが挙げられる。

放熱板は、セラミック板又はアルミニウム（Ａｌ）などの金属で形成することができる。金属の場合、放熱板の少なくとも背面側には、ケースと絶縁させるための絶縁層や絶縁部材などの絶縁手段が設けられる。当該絶縁手段は、ケースに放熱板の背面側を固着する接着材により行ってもよい。

放熱板は、その背面側から外部空間に放熱するように配設されてもよく、ケースに伝熱させて放熱するように配設されてもよい。

回路基板は、例えば、ケースの底板部や側板部に設けられた支持部や支持部材などに支持されて、ケースの底面部から離間して配設される。

本発明によれば、半導体素子は、そのフィンを放熱板のパッドにはんだ付けするときに、平坦状の前面側に密接される。この状態で、半導体素子のリード線を回路基板に実装することにより、半導体素子の前面への密接状態が維持される。そして、半導体素子に発生した熱は、放熱板を介して外部に放出される。ここで、放熱板は、熱伝導性を有するので、半導体素子に発生した熱を迅速に伝熱させて放熱させる。これにより、半導体素子の温度上昇が抑制される。半導体素子は、その制御動作に対する信頼性が向上するとともに長寿命化される。そして、半導体素子は、そのフィンの放熱板のパッドへのはんだ付けにより放熱板に固定されるので、半導体素子を放熱板およびケースなどに固定するための孔やねじ孔が形成されない簡素な構成となり、製造工数が削減される。

請求項２に記載の電子機器の発明は、請求項１に記載の電子機器の発明において、前記ケースは、平坦状の底板部および側板部を有し、前記回路基板を前記底板部に対向して配設し、前記側板部に前記放熱板の背面側を固着していることを特徴とする。

放熱板は、例えば熱伝導性を有する接着材を用いてケースの側板部に貼り付けることによりケースに固着することができる。この他、押圧や挟み込みなどにより固着してもよい。

本発明によれば、半導体素子に発生した熱は、放熱板からケースの側板部に伝熱されて、ケースの外部に放出される。

請求項３に記載の照明器具の発明は、放電ランプと；この放電ランプを点灯させるように構成された請求項１または２記載の電子機器と；前記放電ランプおよび前記電子機器を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする。

ケースは、例えばベースケースおよびカバーケースに形成される。そして、ベースケースに例えば長方形状の底板部が形成され、この底板部の長手方向の両側に一対の側板部が形成される。そして、回路基板は、一対の側板部間で底板部に対向して配設され、放熱板の背面側は、一対の側板部の一方に固定される。

本発明によれば、請求項１または２記載の電子機器により放電ランプが点灯される放電ランプ用点灯装置が構成された照明器具が提供される。

請求項１の発明によれば、半導体素子は、そのフィンの放熱板のパッドへのはんだ付けにより熱伝導性を有する放熱板に密接して固定されるので、簡素な構成およびその製造により電子機器のコスト上昇を抑制することができるとともに、半導体素子に発生した熱を迅速に外部に放出することができて、半導体素子の温度上昇を抑制することができ、半導体素子を長寿命化することができる。

請求項２の発明によれば、放熱板は、ケースの側板部に固着されるので、半導体素子に発生した熱を迅速にケースに伝熱させケースからケース外に放出することができて、半導体素子の温度上昇を抑制することができ、半導体素子を長寿命化することができる。

請求項３の発明によれば、半導体素子が長寿命化されるとともに、コスト上昇が抑制される請求項１または２記載の電子機器を具備するので、信頼性の向上した電子機器を有する安価に形成可能な照明器具を提供することができる。

本発明の実施例１を示す電子機器の一部概略縦断面図。 同じく、電子機器の一部概略横断面図。 本発明の実施例２を示す照明器具の概略斜視図。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明は、放熱板の前面側に設けたパットに半導体素子のフィンをはんだ付けして半導体素子を放熱板の前面側に固定し、半導体素子の背面側を例えば熱伝導性の接着材によりケースの側壁部に固着し、半導体素子に発生した熱を放熱板からケースに伝熱させてケース外に放出させるものである。

図１は、本発明の実施例１を示す電子機器の一部概略縦断面図、図２は、同じく電子機器の一部概略横断面図である。

図１において、電子機器１は、放電ランプ用点灯装置であり、半導体素子としての電界効果トランジスタ２、放熱板３、回路基板４および金属製のケース５を有して構成されている。電界効果トランジスタ２は、オンオフ動作することにより発熱し、その発熱量が比較的大きい発熱部品である。電界効果トランジスタ２に発生した熱は、放熱板３に伝熱され、さらにケース５に伝熱され、放熱板３およびケース５から放熱される。

電界効果トランジスタ２は、本体部６、フィン７およびリード線８を有して形成されている。本体部６は、その外側が例えばエポキシ樹脂からなり、回路素子を収納している。フィン７は、本体部６の側部としての一端側６ａから突出する突出片として設けられ、本体部６内でリード線８の一つに接続されている。すなわち、フィン７は、リード線８としても利用可能なものである。リード線８は、リードとも呼ばれるものであり、本体部６の他端側６ｂから導出された３本からなっている。リード線８は、例えば錫メッキされた銅（Ｃｕ）からなり、回路基板４にはんだ付けされる。

放熱板３は、高熱伝導性を有する金属例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり、前面３ａおよび背面３ｂが平坦状の直方体に形成され、その肉厚は、適宜の肉厚に設定され、例えば２ｍｍである。そして、前面３ａおよび背面３ｂには、それぞれ絶縁層９ａ，９ｂが形成されている。絶縁層９ａ，９ｂは、例えばガラスクロスとエポキシなどの樹脂からなるプリプレグであり、その貼着性により、前面３ａおよび背面３ｂのそれぞれの全域に押圧により貼り付けられている。すなわち、放熱板３は、金属基材からなる放熱板本体３Ａおよび絶縁層９ａ，９ｂからなり、絶縁層９ａ，９ｂにより絶縁性を有するものである。

そして、放熱板３の前面３ａに設けられた絶縁層９ａの表面には、図２に示すように、銅箔からなるパット１０が形成されている。パット１０は、電界効果トランジスタ２のフィン７よりも大きい長方形状に形成されている。そして、電界効果トランジスタ２の本体部６が放熱板３の前面３ａ側（絶縁層９ａ）に密接するようにして、フィン７がパット１０に図示しないはんだによりはんだ付けされている。電界効果トランジスタ２は、そのフィン７がパット１０にはんだ付けされることにより、放熱板３に固定されている。

回路基板４は、例えばガラスエポキシ材や紙フェノール材などからなり、長方形状に形成されている。そして、回路基板４は、電界効果トランジスタ２の３本のリード線８がそれぞれ挿入されて挿通される３個の挿通孔１１がリード線８に対応して形成されている。各リード線８は、挿通孔１１に挿入できるように前もって加工されており、それぞれ対応している挿通孔１１に挿通されて、回路基板４の下面４ａではんだ付けされている。また、回路基板４は、放電ランプ用点灯装置１を構成するその他の電子部品や部材を実装している。そして、回路基板４は、ケース５に収容されている。

ケース５は、ベースケースであり、図示
しないカバーケースが被嵌されるものである。ケース５は、図１に示すように、例えば１枚の金属製の平板を折り曲げて、底板部１２および一対の側板部１３，１３に形成されている。金属としては、例えば鋼板やアルミニウム（Ａｌ）である。すなわち、底板部１２は、細長い長方形状に形成されている。一対の側板部１３，１３は、底板部１２の長手方向に沿う両側から上方に折り曲げられ、底板部１２とほぼ直交し互いに対向している。なお、図１においては、底板部１２の一端側１２ａから上方に折り曲げて形成された一方の側板部１３のみを示している。

回路基板４は、その下面４ａが底板部１２に対向するようにして、一対の側板部１３，１３間に収容され、一対の側板部１３，１３にそれぞれ形成された図示しない基板支持段部および係止爪に支持、固定されている。すなわち、ケース５は、回路基板４およびケース５の底板部１２が所定の絶縁距離を有するように、回路基板４を底板部１２と離間させて配設している。

そして、ケース５の側板部１３には、放熱板３の背面３ｂ側が熱伝導性の接着材１４により固着されている。すなわち、回路基板４は、基板支持段部および係止爪により固定される前に、ケース５の幅方向で幾分移動可能となっている。放熱板３の背面３ｂに形成された絶縁層９の表面には、前もって、接着材１４が塗布されている。そして、ケース５内に回路基板４を収容するときに、接着材１４とケース５の側板部１３の内面が接触しないようにし、回路基板４が基板支持段部に支持されたときに、回路基板４をケース５の側板部１３側に移動させ、接着材１４を側板部１３の内面に接着させる。そして、接着材１４が固化することにより、放熱板３の背面３ｂ側がケース５の側板部１３に固着されるものである。接着材１４は、例えばシリコーン樹脂である。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

回路基板４が給電されると、半導体素子としての電界効果トランジスタ２は、動作し、発熱する。そして、その発熱量は、他の回路部品と比較しても、比較的大きいものである。電界効果トランジスタ２は、その本体部６が放熱板３の前面３ａ側に密接した状態で、そのフィン７が放熱板３のパットにはんだ付けされて放熱板３に固定されている。

電界効果トランジスタ２に発生した熱は、高熱伝導性を有する絶縁層９ａ、放熱板本体３Ａおよび絶縁層９ｂに伝熱され、さらに高熱伝導性を有する接着材１４からケース５の側板部１３に伝熱される。そして、当該側板部１３からケース５の外部に放出される。ここで、電界効果トランジス２の本体部６は、放熱板３に密接し、絶縁層９ａ、放熱板本体３Ａ、絶縁層９ｂおよび接着材１４は、それぞれ高熱伝導性を有するので、電界効果トランジスタ２に発生した熱は、迅速にケース５に伝熱されてケース５外に放出される。これにより、電界効果トランジスタ２の温度上昇が抑制され、電界効果トランジスタ２は、その制御動作に対する信頼性が向上するとともに、長寿命化される。この結果、電子機器１に対する品質や信頼性などが向上する。

そして、電界効果トランジスタ２は、そのフィン７が放熱板３の前面３ａ側に設けられたパット１０にはんだ付けされることにより放熱板３に固定され、放熱板３は、接着材１４によりケース５の側板部１３に固着されている。すなわち、電界効果トランジスタ２をねじ止めするものでなく、放熱板３およびケース５の側板部１３に孔やねじ孔が形成されない簡素な構成となっている。したがって、当該孔やねじ孔を形成する製造工程を削減することができ、これにより、電子機器１のコスト上昇を抑制することができる。

なお、放熱板３の前面３ａ側には、配線パターンを形成し、他の回路部品を実装してもよい。また、配線パターンにより、電界効果トランジスタ２のフィン同士を電気接続してもよい。また、放熱板３に設けられる配線パターンが回路基板４に実装された回路部品同士を電気接続するものであってもよい。

図３は、本発明の実施例２を示す照明器具の概略斜視図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図３に示す照明器具１５は、天井面等に直付けされる直付け照明器具であり、略枠状の器具本体１６の両端に一対のランプソケット１７，１７が設けられている。そして、ランプソケット１７，１７に放電ランプとしての直管形蛍光ランプ１８を装着している。また、器具本体１６は、蛍光ランプ１８と対向して断面略皿状の反射板１９を取り付けている。反射板１９の表面１９ａは、反射面に形成されている。

また、器具本体１６は、反射板１９の内側で、図１に示す電子機器としての放電ランプ用点灯装置１を図示しないねじにより固定している。そして、放電ランプ用点灯装置１が給電されることにより、蛍光ランプ１８が点灯する。

照明器具１５は、半導体素子としての電界効果トランジスタ２が長寿命化されるとともに、コスト上昇が抑制される電子機器１を具備している。したがって、信頼性の向上した電子機器１を有する安価に形成可能な照明器具を提供することができる。

本発明の電子機器は、放電ランプ用点灯装置に限らず、モータを駆動する駆動装置、直流電圧を出力する電源装置など、電気工作物を付勢する各種の電気装置に構成することができる。また、本発明の照明器具は、一般用照明器具の他、各種色光を放射する産業用照明器具に利用可能である。

１…電子機器としての放電ランプ用点灯装置、 ２…半導体素子としての電界効果トランジスタ、 ３…放熱板、 ４…回路基板、 ５…ケース、 ６…本体部、 ７…フィン、 ８…リード線、 １２…底板部、 １３…側板部、 １５…照明器具、 １６…器具本体、 １８…放電ランプとしての直管形蛍光ランプ

Claims (3)

1. 本体部、この本体部の側部に設けられたフィンおよび前記本体部から導出されたリード線を有する半導体素子と； 絶縁性および熱伝導性を有してなり、前面および背面が平坦状であって、その前面側にパットが形成され、前記半導体素子のフィンを前記パットにはんだ付けして前記前面側に前記半導体素子を固定している放熱板と； 前記半導体素子のリード線をはんだ付けしている回路基板と； この回路基板を収容しているケースと；を具備していることを特徴とする電子機器。
2. 前記ケースは、平坦状の底板部および側板部を有し、前記回路基板を前記底板部に対向して配設し、前記側板部に前記放熱板の背面側を固着していることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 放電ランプと； この放電ランプを点灯させるように構成された請求項１または２記載の電子機器と； 前記放電ランプおよび前記電子機器を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする照明器具。

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