JP2012204514A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体部品の十分な放熱を図り、且つ、半導体部品から回路基板までのリード線の長さを短くすること。
【解決手段】放熱台１０１と回路基板１０３とが所定間隔を開けて配置される。放熱台１０１には、回路基板１０３側へ突出した台座部１０２が設けられる。台座部１０２は、回路基板１０３の基板面に対して斜めにされた傾斜面Ｓ１を有する。半導体部品１０５の本体部１０６が台座部１０２の傾斜面Ｓ１に固定され、半導体部品１０５のリード線１０７が回路基板１０３に接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体部品が実装される回路基板と放熱台とを備える電子回路装置に関する。

従来、比較的に大きな電流を流して発熱を伴うパワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードなどの半導体部品が搭載された電子回路装置がある。このような半導体部品は、一般に、半導体素子を樹脂でモールドしてなるブロック形状の本体部と、半導体素子の端子を外部に導くリード線とから構成され、リード線が本体部の一端側から外部に導出されて構成される。

また、以前より、回路基板に対向させて放熱部材を配置し、回路基板にリード線を介して接続される半導体部品を放熱部材に接触させて冷却する構成も知られている（例えば特許文献１の準発熱部品５の放熱構造を参照）。

特開平１１−２９８１７６号公報

回路基板の一方の面には、様々な形状の回路部品が実装されていたり、他面側に実装された回路部品のリード線がスルーホールを通って突出されていたりする。そのため、回路基板に対向させて放熱部材を配置する場合、放熱部材は基板面から一定の間隔を開けて配置する必要がある。

そのため、回路基板に対向させて放熱部材を配置する構成において、冷却を要する半導体部品を実装する場合、次のような課題が生じると考えられた。すなわち、十分な放熱作用を得るには半導体部品の本体部の広い面を放熱部材に接触させる必要がある。本体部の広い面を放熱部材に接触させた場合、本体部から導出されるリード線は途中で曲げて放熱部材と回路基板との間隙をわたって回路基板まで到達させることになる。この構成では、半導体部品の本体部から回路基板の配線パッドまでわたるリード線が長くなる。配線パッドまでのリード線が長くなると、リード線のインダクタンスが大きくなるので、半導体部品がスイッチングした際に発生するにサージ電圧に対する耐圧（以下、サージ耐圧）が低くなるという課題が生じる。

本発明の目的は、放熱台に対向させて回路基板が配置される構成において、半導体部品から回路基板までのリード線の長さを短くすることができ、且つ、半導体部品の十分な放熱を図ることのできる電子回路装置を提供することにある。

本発明の電子回路装置は、熱を放散させる放熱台と、この放熱台と所定間隔を開けて配置される回路基板と、前記放熱台から前記回路基板側へ突出させて設けられ前記回路基板の基板面に対して斜めにされた傾斜面を有する素子固定部と、半導体素子を内蔵した本体部および当該半導体素子の端子を外部に導くリード線を有する半導体部品とを備え、前記半導体部品の前記本体部が前記素子固定部の前記傾斜面に固定され、且つ、前記リード線が前記本体部の前記回路基板に近い側から導出されて前記回路基板上の配線に接続されている構成を採る。

本発明に従うと、放熱台から突出して設けられた傾斜面を有する素子固定部に半導体部品の本体部が固定されるので、半導体部品の十分な放熱を図りつつ、半導体部品の本体部から回路基板までのリード線の長さを短くすることができる。

本発明の実施の形態に係る電子回路装置の要部の断面図 本発明の実施の形態に係る電子回路装置の要部の分解斜視図 本発明の実施の形態に係る電子回路装置の第１の変形例の要部の断面図 本発明の実施の形態に係る電子回路装置の第２の変形例の要部の断面図

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子回路装置１００の要部の断面図、図２は、電子回路装置１００の要部の分解斜視図である。

電子回路装置１００は、放熱台１０１、素子固定部としての台座部１０２、回路基板１０３、回路素子１０４、半導体部品１０５、固定ネジ１０８、および、スペーサ１１０等を備えている。

放熱台１０１は高い熱伝導性を有する部材からなり、熱を放散させる作用を有する。放熱台１０１は、図２に示すように、面状に広がりを有する形状をしている。

台座部１０２は、放熱台１０１の一方の面に回路基板１０３の側へ突出するように設けられ、回路基板１０３の基板面に対して斜めにされた平面状の傾斜面Ｓ１を有している。傾斜面Ｓ１には固定ネジ１０８と螺合するネジ穴Ｈ３が設けられている。この台座部１０２は、放熱台１０１と一体形成され、それにより放熱台１０１との間で高い熱伝導性が得られている。

回路基板１０３には、基板上に実装される回路素子１０４や半導体部品１０５と電気的に接続される配線、ならびに、半導体部品１０５のリード線１０７を通すスルーホールＵ１等が設けられている。図１，図２では省略しているが、回路基板１０３には、さまざまな回路素子が実装され、例えば駆動系の装置に比較的に大きな電流を出力するパワー制御回路が設けられている。

回路基板１０３は、その基板面が放熱台１０１の一面と所定間隔を開けて略平行な配置になるように、スペーサ１１０を介して放熱台１０１に固定されている。また、この回路基板１０３には、半導体部品１０５を台座部１０２にネジ止めする際にドライバーが通すことが可能な貫通孔Ｈ１が設けられている。

半導体部品１０５は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードなど、比較的に大きな駆動系の電流が流れて、発熱の伴う半導体モジュールである。半導体部品１０５は、半導体素子を樹脂でモールドしてなる本体部１０６と、半導体素子の端子を外部に導くリード線１０７等から構成される。本体部１０６は、一方の幅が狭いブロック形状をしており、広い面から他方の面へネジを通す挿通穴Ｈ２が設けられている。

リード線１０７は本体部１０６の幅の狭い側から外部に導出されている。リード線１０７は、本体部１０６からまっすぐ（すなわち傾斜面Ｓ１と平行な方向）に導出された第１部分Ｌ１と、途中で曲げられて回路基板１０３の基板面に対して垂直な方向に向いた第２部分Ｌ２とを有する。

図１と図２に示すように、半導体部品１０５は、リード線１０７の第２部分Ｌ２が回路基板１０３のスルーホールＵ１に通され配線パッドに半田付けされている。また、本体部１０６が傾斜面Ｓ１に面接触するように固定ネジ１０８によって固定されている。固定ネジ１０８は、回路基板１０３の貫通孔Ｈ１からドライバーを通して止着することができる。

このような電子回路装置１００においては、放熱台１０１に設けられた台座部１０２の傾斜面Ｓ１によって、半導体部品１０５のリード線１０７が回路基板１０３に近くなる配置で半導体部品１０５を固定することができる。その際、半導体部品１０５の本体部１０６の広い面を台座部１０２に面接触させることができる。したがって、回路基板１０３と放熱台１０１とを一定の距離離す必要があっても、この距離に関係なく半導体部品１０５のリード線１０７を短くすることができる。詳細には、半導体部品１０５の本体部１０６から回路基板１０３の配線パッドに至るまでのリード線１０７の長さを短くすることができる。この長さを短くできることから半導体部品１０５のサージ耐圧の低下を回避することができる。

また、リード線１０７は、傾斜面Ｓ１と平行な第１部分Ｌ１と、回路基板１０３の基板面に対して垂直な第２部分Ｌ２とを有している。それゆえ、半導体部品１０５の仕様上、リード線１０７を本体部１０６から一定長まっすぐに伸ばしたままにしなければならない場合でも、第１部分Ｌ１によりこの要求を満たすことができる。さらに、この第１部分Ｌ１と途中で曲がった第２部分Ｌ２とがあるため、このリード線１０７の曲がりによって本体部１０６の固定位置の誤差を吸収することができる。

図３には、本発明の実施の形態に係る電子回路装置１００の第１の変形例の要部の断面図を示す。

台座部１０２は、図３に示すように、回路基板１０３の縁近くに配置するようにしても良い。図３の例において、台座部１０２は、そのネジ穴Ｈ３の軸線上に回路基板１０３が重ならない配置にされている。

詳細には、傾斜面Ｓ１の傾斜角度θ、回路基板１０３と放熱台１０１との距離ａ５、ネジ穴Ｈ３の開口端までの高さａ６、回路基板１０３の端部からネジ穴Ｈ３の開口端までの水平方向の距離ａ４が、次式（１）の関係となる配置である。
ａ４ ≦ （ａ５−ａ６）・ｔａｎθ ・・・ （１）

このような配置とすることで、半導体部品１０５を固定ネジ１０８により固定する際、回路基板１０３の縁側からドライバーを差し込むことができるため、回路基板１０３にドライバーを挿通するためのスルーホールを設ける必要がなくなる。

図４には、本発明の実施の形態に係る電子回路装置１００の第２の変形例の要部の断面図を示す。

台座部１０２への半導体部品１０５の固定方法は、図４に示すように、バネ材１２０を利用した固定方法としても良い。

このバネ材１２０は、板バネ或いは線状のバネより構成され、一方の部分がリベット１２１等により放熱台１０１に固定され、他方の部分が半導体部品１０５の本体部１０６を押圧して傾斜面Ｓ１に押し付けている。バネ材１２０の先端側には、折曲部Ｍ１が設けられている。この折曲部Ｍ１は、回路基板１０３へ近づくに従って、傾斜面Ｓ１との間隔が開いていく向きにされている。この折曲部Ｍ１により、半導体部品１０５の実装された回路基板１０３が放熱台１０１に固定される際、半導体部品１０５が傾斜面Ｓ１に沿って押し込まれることで、半導体部品１０５の本体部１０６を傾斜面Ｓ１とバネ材１２０との間に通しやすくなっている。

このようにバネ材１２０を用いて半導体部品１０５を台座部１０２に固定するようにしても、半導体部品１０５の本体部１０６を高い熱伝導を有した状態で傾斜面Ｓ１に面接触させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明に係る回路基板に設けられる回路は、比較的に大きな電流が流れて冷却を要する半導体部品を有する回路であれば、どのような回路でも適用可能である。

また、台座部１０２は、放熱台１０１と別体に形成して、所定の熱伝導性が得られるように台座部１０２に固着するようにしてもよい。また、台座部１０２は、図１〜図３に示したようなブロック形状とせず、傾斜面Ｓ１を有する平たい形状としても良い。また、放熱台が金属板である場合に、その一部を折り曲げて台座部を形成しても良い。

また、回路基板１０３は放熱台１０１に固定される構成に限られず、例えば装置のフレーム等に回路基板１０３と放熱台１０１とが一定間隔を開けて別々に固定される構成としても良い。

本発明は、駆動系の装置に駆動電流を出力するパワー制御装置、電源を生成して別の回路へ供給する電源装置、充電装置等の電子回路装置に利用可能である。

１００ 電子回路装置
１０１ 放熱台
１０２ 台座部
１０３ 回路基板
１０４ 回路素子
１０５ 半導体部品
１０６ 本体部
１０７ リード線
Ｌ１ 第１部分
Ｌ２ 第２部分
１０８ 固定ネジ
１２０ バネ材

Claims (7)

1. 熱を放散させる放熱台と、
   この放熱台と所定間隔を開けて配置される回路基板と、
   前記放熱台から前記回路基板側へ突出させて設けられ前記回路基板の基板面に対して斜めにされた傾斜面を有する素子固定部と、
   半導体素子を内蔵した本体部および当該半導体素子の端子を外部に導くリード線を有する半導体部品と、
   を備え、
   前記半導体部品の前記本体部が前記素子固定部の前記傾斜面に固定され、且つ、前記リード線が前記本体部の前記回路基板に近い側から導出されて前記回路基板上の配線に接続されている、
   ことを特徴とする電子回路装置。
2. 前記回路基板は、
   前記放熱台の一面と略平行に前記放熱台にスペーサを介して固定され、
   前記素子固定部は、
   前記放熱台と一体形成または前記放熱台と熱伝導性を有するように固着されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
3. 前記リード線は、
   前記傾斜面と略平行にされて前記半導体部品の前記本体部から導出される第１部分と、
   前記回路基板の基板面に対して略垂直にされて前記回路基板上の配線に接続される第２部分と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
4. 固定ネジと、
   前記半導体部品の本体部に設けられ前記固定ネジを通す挿通孔と、
   前記傾斜面に設けられたネジ穴と、
   を有し、
   前記固定ネジが前記挿通孔に通されて前記ネジ穴に螺合されることで前記半導体部品の前記本体部が前記傾斜面に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
5. 前記ネジ穴の軸線上に前記回路基板および前記放熱台が重ならないように前記素子固定部が配置されている、ことを特徴とする請求項４記載の電子回路装置。
6. 前記半導体部品の本体部を前記素子固定部の前記傾斜面に押し付けるバネ材を備え、
   前記バネ材により前記半導体部品が前記傾斜面に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
7. 前記半導体部品はパワー半導体である、
   ことを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
   
   
   

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