JP2010239047A

JP2010239047A - 電子回路装置

Info

Publication number: JP2010239047A
Application number: JP2009087523A
Authority: JP
Inventors: Toshio Funaki; 利夫舟木
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】半田クラックの発生を防止させ且つ電子部品の放熱効率を好適化させ得る電子回路装置を提供する。
【解決手段】電子回路装置１は、リード端子３２及び放熱板３４を具備する電子部品３０と、受熱面が形成されたヒートシンク４０と、受熱面及び放熱面の当接部での接触状態を維持させる係着部材（５０、２４ａ）と、電子部品３０を位置決めさせる電子部品収納部２４及びリード端子３２を挿通させる開口部が形成されたケース体と、スルーホールが形成され且つリード端子３２及びスルーホールを半田で固着させた回路基板とを備える。かかる電子回路装置１は、電子部品３０がケース体２０に装着されてから半田工程へ導入されるので、リード端子３２の半田固定される部位では電子部品の重量に伴う応力が緩和され、これにより、半田クラックの発生が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子回路装置に関し、特に、半田クラックの発生を防止させ且つ電子部品の放熱効率を好適化させる際に用いて好適のものである。

従来より、所定の装置を電気的に制御させる電子回路装置が用いられている。当該電子回路装置は、家電製品又はＯＡ機器の制御装置、車両へ搭載されるＥＣＵ（Engine Control Unit）、ＰＣ（Personal Computer）等の演算処理装置、この他、電気的な制御を必要とする場面で広く用いられている。

かかる電子回路装置では、半導体を内蔵させた電子部品が搭載されており、当該電子部品の機能を利用して、適宜な制御作用を実現させている。ここで、電子部品は、電力の供給を受けると熱量を発生させるため、電子回路装置には、当該電子部品の熱量を開放させる種々の工夫が施されている。

例えば、特開２００２−１３４９６７号公報（特許文献１）では、スイッチング電源（特許請求の範囲における電子回路装置）に施される放熱構造の一例が紹介されている。かかるスイッチング電源は、図６に示す如く、ケース体２０’の内部にプリント基板１０（特許請求の範囲における回路基板）が固定されている。また、かかるプリント基板１０には、スルーホール１０ｅが設けられ、発熱部品３０（特許請求の範囲における電子部品）のリード端子３２が当該スルーホール１０ｅにて半田接合される。更に、発熱部品３０は、ケース体２０’に形成された開口部Ｈの内部へ収容され、当該発熱部品３０の放熱板３４がケース体２０’の外部へ臨むように配置される。そして、発熱部品３０は、金属製のフレーム４０（特許請求の範囲におけるヒートシンク）に当接され、ビスナット５０、５１によって、放熱板３４がフレーム４０に接触するように係止される。

また、実開平４−０４４１９０号公報（特許文献２）では、電子装置（特許請求の範囲における電子回路装置）に施される放熱構造の他の一例が紹介されている。当該電子装置は、上述同様、回路基板と電子部品収容体（特許請求の範囲におけるケース体）と電子部品と金属板（特許請求の範囲におけるヒートシンク）とから構成される。電子部品収容体には、開口部及び押え部から成る電子部品収納部が形成されており、当該電子部品が当該電子部品収納部の内部へ配置される。ここで、電子部品は、電子部品収納部へ金属板が固定されると、金属板からの押込み寸法に応じて押え部から付勢力が働き、当該電子部品の放熱板が金属板に接触することとなる。

特開２００２−１３４９６７号公報実開平４−０４４１９０号公報

しかし、特許文献１の技術では、ケース体２０’の構成に電子部品を固定させる手段が無いので、回路基板１０へ電子部品３０のリード端子３２を半田接合させてから、回路基板１０をケース体２０’へ固定させ、その後、ヒートシンク４０と電子部品３０とを係止させなければならない。従って、図７（ａ）に示す如く、半田１０ｄには、電子部品３０の自重に伴う応力が発生し、クラックを生じさせてしまうとの問題が生じる。また、図７（ｂ）に示す如く、電子部品３０は、リード端子３２によって支持されるため、当該電子部品３０の孔位置が安定しなくなる。即ち、ヒートシンク４０に電子部品３０をビス５０で固定させる際の作業性が低下し、場合によっては、ヒートシンク４０と電子部品３０の放熱板３４とを接触できなくなるとの問題も懸念される。

また、特許文献２の技術では、電子部品３０のパッケージ部の板厚が薄く変更されると、電子部品収納部に形成された押え部からの付勢力が減少し、これによって、ヒートシンク４０と電子部品３０の放熱板３４との接触面積が低下すると、電子部品で発生した熱量が適切に放熱されなくなり、当該電子部品の損傷を招く惧れがある。

本発明は上記課題に鑑み、特に、半田クラックの発生を防止させ且つ電子部品の放熱効率を好適化させ得る電子回路装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のような電子回路装置の構成とする。即ち、リード端子及び放熱板を具備する電子部品と、受熱面が形成されたヒートシンクと、前記受熱面及び前記放熱面の当接部での接触状態を維持させる係着部材と、前記電子部品を位置決めさせる電子部品収納部及び前記リード端子を挿通させる開口部が形成されたケース体と、スルーホールが形成され且つ前記リード端子及び前記スルーホールを半田で固着させた回路基板とを備えることとする。

かかる発明の場合、前記電子部品及び前記ヒートシンクは、当該電子部品及び前記ヒートシンクの双方に穿孔部が形成され、前記係着部材は、雄ネジ部材と雌ネジ部材とから成り、前記穿孔部の双方に前記雄ネジ部材又は前記雌ネジ部材の何れか一方が挿通され、前記雄ネジ部材と前記雌ネジ部材とが互いに係螺されることとするのが好ましい。

また、上述した発明の他、次のような電子回路装置の構成としても良い。即ち、リード端子及び放熱板を具備する電子部品と、受熱面が形成されたヒートシンクと、前記放熱板を前記受熱面へ付勢させる付勢部材と、前記電子部品を位置決めさせる電子部品収納部及び前記リード端子を挿通させる開口部が形成されたケース体と、前記ヒートシンク及び前記付勢部材を係着させる係着部材と、スルーホールが形成され且つ前記リード端子及び前記スルーホールを半田で固着させた回路基板とを備えることとするのが好ましい。

かかる発明の場合、前記付勢部材及び前記ヒートシンクは、当該付勢部材及び前記ヒートシンクの双方に穿孔部が形成され、前記係着部材は、雄ネジ部材と雌ネジ部材とから成り、前記穿孔部の双方に前記雄ネジ部材又は前記雌ネジ部材の何れか一方が挿通され、前記雄ネジ部材と前記雌ネジ部材とが互いに係螺されることとするのが好ましい。

本発明に係る電子回路装置によると、電子部品がケース体の電子部品収容部で位置決め及び固定されるので、半田クラックの発生が防止され、且つ、ヒートシンクと電子部品の放熱板との接触状態が確実に維持される。

実施例１に係る電子回路装置の構成を示す図実施例１に係る電子部品の装着状態を示す図実施例１に係る電子回路装置の断面図実施例２に係る電子回路装置の断面図他の変更例に係る電子回路装置の断面図従来例に係る電子回路装置の断面図従来例に係る電子回路装置の組立工程を示す図

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して説明する。図１に示す如く、電子回路装置１は、回路基板１０とケース体２０と電子部品３０とヒートシンク４０と係着部材とから構成される。

回路基板１０は、紙フェノール又はガラスエポキシ等から組成される基板であって、適宜なプリント配線が施されている。かかる回路基板１０にあっては、片面基板、両面基板、多層基板の形態を問うものではない。図示の如く、回路基板１０は、コンデンサ１１、抵抗１２、ダイオード１３、ＩＣ回路１４等が適宜に実装されている。また、電子部品３０のリード端子３２を挿通させるためのスルーホール１０ｂが複数個所に形成されている。更に、当該回路基板１０には、コーナー部に固定孔１０ａが適宜に穿孔されている。

電子部品３０は、パッケージ３１とリード端子３２と放熱板３４とから構成される。パッケージ３１の内部では、放熱板３４に積層されたトランジスタ等の半導体素子を内蔵させ、適宜の位置でリード端子３２とワイヤーボンディングされている。そして、パッケージ３１及び放熱板３４によって半導体素子の筐体を構成している。また、当該筐体には、絶縁性のエポキシ樹脂等が内部の隙間に含浸されており、更に、穿孔部３３が図示の如く形成されている。

ケース体２０は、絶縁性の樹脂製材料から組成され、略矩形状の直方体を成している。当該ケース体２０には、開口部２３を具備する底部２１が設けられている。ケース体２０の底部２１には、雌ネジタップが形成された固定台２２を具備し、開口部２３の縁部近傍には電子部品収容部２４が一体的に形成されている。

電子部品収納部２４は、底部を有する殻状体を呈している。当該電子部品収納部２４には、開口部２４ａが形成され、インサートナット２４ｂが設けられている。当該電子部品収納部２４は、同図の矢線方向に電子部品３０が挿入されると、図２に示す如く、電子部品３０のリード端子３２が開口部２４ａへ挿通される。また、当該電子部品収納部２４は、電子部品３０が挿入されると、当該電子部品３０のパッケージ３１を適宜に位置決めさせる。このとき、電子部品３０は、図示の如く、放熱板３４が露出された状態にて配置される。

図１に戻り、ヒートシンク４０は、アルミダイキャスト等の熱伝導率の高い材料が用いられ、受熱面が形成された底板４１に複数のフィン４２が一体的に形成されている。当該底板４１には、電子部品３０を係止させるための穿孔部４１ａが形成されている。

係着部材は、本実施例では、ビス５０とインサートナット２４ｂとから構成される。ここで、ビス５０は、電子部品３０の穿孔部３３とヒートシンク４０の穿孔部４１ａとの双方に挿通され、当該ビス５０のタップ部がインサートナット２４ｂに係螺されることにより、ヒートシンク４０の受熱面と電子部品３０の放熱板３４との接触状態を維持させる。尚、係着の語意は、何らかの手段によって挟持した部材を固定させる様を指し、係螺の語意は、雄ネジ及び雌ネジが互いに係わることにより、挟持した部材を固定させる様を指す。

図３には、電子回路装置を図２のＡ−Ａ矢線方向に観察した場合の断面図が示されている。図示の如く、回路基板１０は、ケース体２０の固定台２２に固定されている。また、コンデンサ等の電気的素子が適宜に実装されている。この他、回路基板１０には、ＰＦＣ回路等の半導体モジュール１５が搭載され、当該モジュールの放熱板１５ａは、ケース体３０の開口部２３にレイアウトされる。

電子部品３０は、電子部品収納部２４へ位置決めされつつ収納される。このとき、リード端子３２は、開口部２４ａを経てスルーホール１０ｅに挿通され、パッケージの穿孔部３３は、インサートナット２４ｂの孔位置と一致するように配置される。また、電子部品３０の放熱板３４は、ヒートシンク側に向けて配置される。

ヒートシンク４０は、受熱面が電子部品３０の放熱板３４に当接するように積層される。このとき、当該受熱面には、半導体モジュール１５の放熱板１５ａも、同時に当接される。かかるヒートシンク４０は、ケース体２０に固定される際、当該ケース体に一体的に固定された縁部２５によって位置決めされ、これにより、電子部品側の穿孔部とヒートシンク側の穿孔部４１ａとの孔位置が一致する。尚、穿孔部の語意は、キリ孔及びネジ孔を含むものとする。ここで、特許請求の範囲における当接部の語意は、ヒートシンクの受熱面と電子部品の放熱面とが当接して重なり合う領域を指す。

ビス５０は、タップ部がヒートシンク側から挿通される。このとき、ヒートシンクの穿孔部及び電子部品の穿孔部及びインサートナット２４ｂの雌ネジ部は全て一致しているので、ビス５０による固定作業が容易となり、確実に、ヒートシンク４０と放熱板３４とを当接させることが可能となる。

また、本実施例では、係着部材がビス５０−ナット２４ｂによって係螺させるので、当該係着部材の間で挟持されるヒートシンク４０及び放熱板３４の当接部には、当該ビス５０−ナット２４ｂによって接触圧力が発生し、これにより、ヒートシンク４０及び放熱板３４の当接部での接触状態が維持される。

一方、電子部品３０のリード端子３２は、上述の如く、スルーホール１０ｅへ挿通される。その後、当該スルーホール１０ｅにはスポット半田１０ｄが施され、これにより、当該スルーホール１０ｅと電子部品３０のリード端子３２とが固着され、電気的に接続される。そして、同図に示される如く、下面から蓋体６０が被せられ、電子回路装置１が完成する。

即ち、かかる電子回路装置１は、電子部品３０がケース体２０の電子部品収納部２４で固定されるので、リード端子３２の半田固定される部位では電子部品の重量に伴う応力が低減され、これにより、半田クラックの発生を抑制させる。

図４には、実施例１に係る電子回路部品１の変更例が示されている。以下、図３における同一部分については同一符号を付し、其の説明を省略する。

同図に示す如く、電子回路装置１は、付勢部材７０が新たに追加されている。また、電子部品３０の穿孔部は、省略されても良く、形成されていても良い。

付勢部材７０は、適宜に折り曲げられた板状部と舌片部とから成る。このうち、板状部は、電子部品３０のパッケージと電子部品収納部２４の底面との間に介挿され、電子部品３０の放熱面３４をヒートシンク４０へ付勢させる。また、舌片部には、ビスを挿通させるための穿孔部が形成されている。

ケース体２０は、付勢部７０の穿孔部と一致するように当該ケース体側の穿孔部が形成され、その端部には、インサートナット２４ｂが埋め込まれている。

ヒートシンク４０には、インサートナットの孔位置と一致するように当該ヒートシンク側の穿孔部が形成されている。

かかる電子回路装置１は、電子部品収納部２４に付勢部材７０をセットしてから電子部品３０を挿入させ、当該電子部品３０を適宜なポジションへ配置させる。ビス５０は、各部品に形成された穿孔部に挿通され、インサートナット２４ｂによって係螺され、これにより、ヒートシンク４０とケース体２０とを固定させる。このとき、付勢部材７０では電子部品３０に対して付勢力を与えるため、ヒートシンク４０と電子部品の放熱板３４とは接触状態が維持されることとなる。

かかる後、実施例１と同様に、回路基板１０のスルーホール１０ｅにはスポット半田１０ｄが施され、これにより、当該スルーホール１０ｅと電子部品３０のリード端子３２とが固着され、電気的に接続される。そして、同図に示される如く、下面から蓋体６０が被せられ、電子回路装置１が完成する。

上述の如く、本実施例に係る電子回路装置１にあっても、電子部品３０がケース体２０の電子部品収納部２４で固定されるので、リード端子３２の固定部では電子部品の重量に伴う応力が低減され、これにより、半田クラックの発生を抑制させる。

尚、本実施の形態ではビス５０をヒートシンク側から挿通させることとしているが、本発明に係る電子回路装置は、かかる構成に限定されるものではない。例えば、図５に示す如く、ビス５０を回路基板側から挿通させ、ヒートシンク側に突出したビスの端部をナット２４ｐで係止させても良い。また、当該ナット２４ｐを用いる替わりに、ヒートシンクの底板４１へ雌ネジタップを加工させても良い。

かかる構成の電子回路装置は、以下の手順で製造される。先ず、ケース体２０には回路基板１０が取付けられる。その後、電子部品３０が電子部品収納部２４へ装着され、当該電子部品３０は、ビス用の穴位置と一致する状態で位置決めされる。次に、ヒートシンク４０がケース体４０に固定され、かかる後に、ビス５０の雄ネジ部は、ビス穴へ挿通され、当該ビス５０とナット２４ｐとが係螺される。そして、スポット半田装置によってリード端子３２とスルーホールとが半田付けされ、図示の如く、蓋部６０がケース体２０の開口部に取付けられる。

かかる構成の電子回路装置にあっても、電子部品３０がケース体２０に装着されてから半田工程へ導入されるので、リード端子３２の固定部では電子部品の重量に伴う応力が緩和され、これにより、半田クラックの発生が抑制される。

１電子回路装置
１０回路基板
２０ケース体
３０電子部品
４０ヒートシンク
５０係着部材

Claims

リード端子及び放熱板を具備する電子部品と、受熱面が形成されたヒートシンクと、前記受熱面及び前記放熱面の当接部での接触状態を維持させる係着部材と、前記電子部品を位置決めさせる電子部品収納部及び前記リード端子を挿通させる開口部が形成されたケース体と、スルーホールが形成され且つ前記リード端子及び前記スルーホールを半田で固着させた回路基板とを備えることを特徴とする電子回路装置。
前記電子部品及び前記ヒートシンクは、当該電子部品及び前記ヒートシンクの双方に穿孔部が形成され、
前記係着部材は、雄ネジ部材と雌ネジ部材とから成り、前記穿孔部の双方に前記雄ネジ部材が挿通され、前記雄ネジ部材と前記雌ネジ部材とが互いに係螺されることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
リード端子及び放熱板を具備する電子部品と、受熱面が形成されたヒートシンクと、前記放熱板を前記受熱面へ付勢させる付勢部材と、前記電子部品を位置決めさせる電子部品収納部及び前記リード端子を挿通させる開口部が形成されたケース体と、前記ヒートシンク及び前記付勢部材を係着させる係着部材と、スルーホールが形成され且つ前記リード端子及び前記スルーホールを半田で固着させた回路基板とを備えることを特徴とする電子回路装置。
前記付勢部材及び前記ヒートシンク及びケース体は、各々に穿孔部が形成され、
前記係着部材は、雄ネジ部材と雌ネジ部材とから成り、前記穿孔部の各々に前記雄ネジ部材が挿通され、前記雄ネジ部材と前記雌ネジ部材とが互いに係螺されることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。