JP2013229366A - 電子部品の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を一対の放熱部材，断面Ｌ字状の挟持部材により損傷を抑制しながら圧接固定する。
【解決手段】回路基板３に対し一直線上に実装された２以上の発熱性部品２を一対の放熱部材１，断面Ｌ字状の挟持部材４により挟持し螺子締めして圧接固定する。放熱部材１には、前記一直線方向に延在した平板状で一端面が各発熱性部品２の一側面１ａに係止し当該発熱性部品２の高さ方向側に突出した周縁部に対し前記一直線方向に延在する案内溝１１が形成された部材を用いる。挟持部材４には、前記一直線方向に延在した平板状で一端面４３ａが各発熱性部品２の背面側面２ｂに係止し当該発熱性部品２の高さ方向側に突出した周縁部を有する挟持部４３と、当該突出した周縁部から放熱部材１側方向に延在した平板状であって先端縁面４２側が前記案内溝１１に対し当該案内溝１１深さ方向の遊びを有して遊嵌される突出部４４と、を備えた断面Ｌ字状の部材を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に適用されている電子部品の固定構造に関するものであって、回路基板に実装された電子部品を固定するものである。

各種電子機器（例えば車両用コントローラ）に適用されている回路基板は、例えばアルミ電解コンデンサ等のように比較的耐熱性の低い電子部品や、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のように動作に応じて発熱する発熱性電子部品（以下、発熱性部品）が実装され、複数の筐体部材を接合して成る筐体内部の空間に収納される。このような発熱性部品が実装されている場合、その発熱性部品を熱伝導性の高い放熱部材（例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料から成るヒートシンクや筐体部材）に圧接固定する構造により、筐体内の高温化（発熱性部品の高温化等）を抑制する手法が採られている（特許文献１，２）。

比較的簡易的な固定構造として、例えば絶縁型ＦＥＴのように略直方体状のモールド部内に素子が埋設され当該モールド部の一端面から突出したピン状引出端子（ソース，ゲート，ドレイン等）を介して回路基板に実装される発熱性部品の場合、平板状の放熱部材の一端面を発熱性部品の一側面（回路基板に対して垂直なモールド部の一側面）に対して係止し、その放熱部材に対して平行に延在した挟持部材を当該発熱性部品の一側面の逆の背面側面（モールド部の背面側面）に対して係止し、それら放熱部材と挟持部材とを螺子締めすることにより、放熱部材に対し発熱性部品を圧接固定できる。

また、非絶縁型ＦＥＴのようにモールド部の一部にて電極部（平板状の電極等）が露出した構造の発熱性部品であって、例えば電極部により短絡等が起こる虞がある場合には、例えば前記の発熱性部品（モールド部）と放熱部材との間にシート状の絶縁部材を介在させたり、予めモールド部の外周側を略直方体状の絶縁ケースで包覆してから、前記のように挟持し螺子締めして圧接固定することにより、前記の短絡等を抑制できる。

挟持部材としては、平板状であって一端面が発熱性部品の背面側面に係止し当該発熱性部品の外周側（特許文献２では発熱性部品の高さ方向）に突出した周縁部を有する挟持部と、その突出した周縁部から放熱部材側方向に延在した平板状であって先端縁が当該放熱部材に当接する突出部と、を備えた断面Ｌ字状の挟持部材が適用されている。螺子締めする手法としては、発熱性部品の外周側で螺子締め、例えば挟持部材の周縁部と放熱部材とを貫通する螺子（特許文献２では発熱性部品の高さ方向側に位置する螺子）を用いた構造が知られている。

しかしながら、単に断面Ｌ字状の挟持部材を発熱性部品の外周側で螺子締めして圧接固定する場合、例えば挟持部材，発熱性部品の寸法公差等に起因して、挟持部の一端面が発熱性部品の背面側面と交差する方向に傾斜した状態で固定（背面側面と一端面とが略平行ではない状態）されたり、それら各面とが互いに離間し圧接固定すらできない虞がある。このような不具合は、回路基板に対し一直線上に実装された２以上の発熱性部品を一対の放熱部材，挟持部材により挟持して圧接固定する場合も、同様に起こり易いものと考えられる。

特開２０００−３３２４７２号公報（例えば図３参照） 特開平１１−４１９１０号公報（例えば図４，５参照）。

本願発明者は、前記のような背景技術に伴い、回路基板に対し一直線上に実装された２以上の発熱性部品を一対の放熱部材，断面Ｌ字状の挟持部材により挟持し螺子締めして圧接固定する構造において、以下に示す課題があることに着目した。すなわち、挟持部の一端面が発熱性部品の背面側面と交差する方向に傾斜することを抑制し、それら各面とが互いに離間せず圧接された状態にして、発熱性部品を圧接固定できるようにすることを課題として挙げられる。

この発明に係る電子部品の固定構造は、前記の課題を解決すべくなされた創作であり、その一態様は、それぞれ直方体状のモールド部内に素子を埋設し回路基板に対して一直線上に実装された２以上の発熱性電子部品を、一対の放熱部材と挟持部材とにより挟持し螺子締めして圧接固定する構造であって、前記放熱部材は、前記一直線方向に延在した平板状で一端面が各発熱性電子部品の一側面に係止し当該発熱性電子部品の高さ方向側に突出した周縁部に対し前記一直線方向に延在する線条状の案内溝が形成された部材であり、前記挟持部材は、前記一直線方向に延在した平板状で一端面が各発熱性部品の背面側面に係止し当該発熱性電子部品の高さ方向側に突出した周縁部を有する挟持部と、当該突出した周縁部から放熱部材側方向に延在した平板状であって先端縁が前記案内溝に対し当該案内溝深さ方向の遊びを有して遊嵌される突出部と、を備えた断面Ｌ字状の部材であり、前記放熱部材と挟持部材とを直交方向に貫通して前記各発熱性電子部品間に位置させた螺子を螺子締めしたことを特徴とする。

また、前記放熱部材の一端面と各発熱性電子部品の一側面との間に、シート状絶縁部材が介在されていても良い。さらに、前記の各発熱性電子部品は、モールド部の外周側が、絶縁ケースで包覆されていても良い。さらに、複数の筐体部材を接合して成る筐体内部に前記回路基板が収納され、前記の各筐体部材のうち少なくとも一つが前記放熱部材であっても良い。さらにまた、前記螺子を前記放熱部材の他端面側から貫通させ、前記挟持部における各発熱性電子部品間の位置に穿設された螺子孔に螺合させても良い。

前記螺子は、前記各発熱性電子部品のモールド部間に位置させても良い。また、前記の各発熱性電子部品は、モールド部の一部において電極部が露出した非絶縁型の発熱性電子部品であっても良い。さらに、前記挟持部材は、中央部に前記螺子孔が穿設された板ナットから成り、その板ナットの一方の周縁端面側の周縁部を折曲することにより断面Ｌ字状に成形して成るものでも良い。

以上示したように本発明によれば、断面Ｌ字状の挟持部材における挟持部の一端面が発熱性部品の背面側面と交差する方向に傾斜しないようにして発熱性部品の損傷を抑制し、それら各面が互いに略平行で離間せず圧接された状態にして、発熱性部品を圧接固定することが可能となる。

本実施形態における電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図（正面図）。 本実施形態における電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図（断面図）。 一般的な電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図。 一般的な電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図。 一般的な電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図。 一般的な電子部品の固定構造の一例を示す概略説明図。

本発明の実施形態に係る電子部品の固定構造は、回路基板に対し一直線上に実装された２以上の発熱性部品を一対の放熱部材，断面Ｌ字状の挟持部材により挟持し螺子締めして圧接固定するものであって、従来のように単に挟持部材を発熱性部品の外周側で螺子締めするのではなく、挟持部材の突出部の先端縁を、放熱部材に形成された線条状の案内溝に対し当該案内溝深さ方向の遊びを有して遊嵌し、前記放熱部材と挟持部とを直交方向に貫通して各発熱性部品間に位置する螺子を螺子締めする構造である。

従来の場合、例えば図３に示すように回路基板３０上に実装された２つの発熱性部品２０を平板状の放熱部材（図３中では絶縁部材１０ａを介在させた放熱部材）１０と断面Ｌ字状の挟持部材４０で挟持し、発熱性部品２０の外周側（図３中では発熱性部品の高さ方向側）に位置する螺子５０を用いて螺子締めすると、挟持部材４０の突出部４０ａが短い場合には、図４に示すように挟持部材４０が螺子締め方向に傾斜し、発熱性部品２０の外周縁の角部（後述の実施例では絶縁ケースの中空部）が挟持部４０ｂの一端面によって押し潰され、損傷する虞がある。また、突出部４０ａが長い場合には、図５に示すように挟持部材４０が螺子締め方向の逆側に傾斜し、発熱性部品２０の背面側面が挟持部４０ｂの先端縁によって押し潰され、損傷する虞がある。なお、突出部４０ａが長い場合には、発熱性部品２０の背面側面と挟持部４０ｂとが互いに離間し発熱性部品２０が圧接固定されない虞もある。また、図６に示すようにモールド部（図６中では電極部２０ｂが露出したモールド部）２０ａの高さ方向側に突設された固定用フランジ部２０ｃに螺子５０を貫通させて螺子締めした場合であっても、前記のように発熱性部品２０の一部が損傷したり、発熱性部品２０が圧接固定されない虞がある。

一方、本実施形態によれば、各発熱性部品間に位置する螺子を螺子締めするため、例えば突出部が寸法公差で短くても、螺子締め方向に傾斜することはない。また、挟持部材の先端縁（実施例では周縁端面４２側）が放熱部材の案内溝に対し、当該案内溝深さ方向の遊びを有して遊嵌されるため、例えば突出部が寸法公差で長くても、当該遊びにより、挟持部材が螺子締め方向の逆側に傾斜することはない。このため、従来と比較して、挟持部材の挟持部の一端面と発熱性部品の背面側面とが、互いに略平行な状態で圧接され易い。

また、従来のように発熱性部品の外周側で螺子締めする場合よりも、各発熱性部品を放熱部材に対してそれぞれ均一に圧接させ易くなる。すなわち、図３に示したような構造において、ｎ（ｎは１以上の自然数）＋１個の発熱性部品を放熱部材に対してそれぞれ均一に圧接させる場合、一般的には発熱性部品と同じ個数であるｎ＋１個の螺子を用いることが考えられるが、本実施形態では各発熱性部品間に位置した螺子を螺子締めするため、たとえ発熱性部品の個数よりも一つ少ない螺子（発熱性部品の個数よりも一つ少ないｎ個の螺子）を用いた場合であっても、各発熱性部品を十分均一に圧接させることが可能であり、組立て工数を減らすことも可能である。

なお、図３に示したような構造で２個の発熱性部品に対し１個の螺子を用いて固定する場合、その締め付け時に挟持部材が回転（螺子を軸にして回転）し、所望の位置から偏倚して固定される虞がある。一方、本実施形態においては、挟持部材の一部（突出部の先端縁）が線条状の案内溝に遊嵌された状態であるため、たとえ１個の螺子を用いて固定する場合であっても、挟持部材の回転が抑制されることとなる。

また、非絶縁型ＦＥＴ等のように発熱性部品において短絡が起こり得る場合には、放熱部材と各発熱性部品との間にシート状の絶縁部材を介在させたり、モールド部の外周側が絶縁ケース（例えば直方体状のケース）で包覆された発熱性部品を適用することにより、当該短絡を抑制することが可能となる。これら絶縁部材や絶縁ケースは、絶縁性の他に、放熱性や弾性を有するものを適用しても良い。前記のように弾性を有する材料（例えばシリコーンゴム）によれば、放熱部材や挟持部との界面において互いに密着し易くなる。なお、絶縁ケースにおいて、挟持部材や放熱部材等と比較して機械的強度が低い場合、前記のように挟持部材が傾斜すると押し潰されて損傷し易くなるが、本実施形態のように発熱性部品と挟持部とが互いに略平行な状態で圧接されれば、当該損傷を抑制することが可能となる。

放熱部材は、熱伝導性の高い材料（例えばアルミニウム等の金属材料）から成るものを適用することが好ましい。例えば回路基板を収納するための筐体が複数の筐体部材を接合して成り、回路基板に実装された発熱性部品側に位置する筐体部材が熱伝導性を有するものである場合、当該筐体部材を放熱部材として適用しても良い。

前記螺子は、各発熱性部品間に位置すれば良いが、モールド部間に位置させても良い。例えば図４〜図６に示したように固定用フランジ部が突設されたモールド部を絶縁ケースによって包覆して当該絶縁ケースの内部に中空部が形成されている場合には、螺子をモールド部間に位置させて螺子締めすることにより、前記の中空部が押し潰されないようにすることが可能となる。

挟持部材は、前記のように平板状であって各発熱性部品の背面側面に係止し当該発熱性部品の高さ方向側に突出した周縁部を有する挟持部と、前記の周縁部から放熱部材方向側に延在した平板状であって先端縁が当該放熱部材の案内溝に対して遊嵌される突出部と、を備えた断面Ｌ字状のものであれば、種々の形態のものを適宜適用できる。例えば、平板状で中央部に螺合孔が穿設された板ナットを用い、その板ナットの一方の周縁端面側の周縁部を折曲（周縁端面と螺子孔との間の周縁部を略直角に折曲）することにより、前記のように挟持部，突出部を備えた挟持部材を得ることができる。このような挟持部材によれば、板ナットの螺子孔に対して、放熱部材を直交方向に貫通して各発熱性部品間に位置する螺子を、螺合させることができる。板ナットにおいては、挟持部を各発熱性部品の背面側面に係止した際の各発熱性部品間の位置に対して前記の螺子孔が穿設されたものを適用する。例えば、発熱性部品がｎ＋１個実装されている場合には、前記の螺子孔がｎ個穿設されているものを適用可能である。

また、ＦＥＴ等の発熱性部品の場合、規格Ｍ３螺子締め相当の締付けトルク（もしくは力）で固定することが推奨されていることを鑑みると、板ナットにおいても規格Ｍ３等の折曲加工（タップ加工）し易いものを適用することが挙げられる。このように折曲加工し易い挟持部材であれば、加工費用を低く抑えることが可能であるが、特に挟持部において螺子の締め付け方向に対する歪を抑制することが好ましい。本実施形態の場合は、前記のように突出部が形成されているため、当該突出部が挟持部材の補強枠として機能し、単なる平板状の部材と比較して歪を抑制することが可能となる。

＜実施例＞
図１，図２において、符号２は、アルミニウム製の平板状筐体部材（放熱部材）１等を接合して成る筐体内部に収納された回路基板３に対し、互いに隣接して、ピン状引出端子２１を介して実装された非絶縁型ＦＥＴを示すものである。各ＦＥＴ２は、直方体状のモールド部２２内にＦＥＴ素子が埋設されて、そのモールド部２２の外周側がシリコーンゴム製の直方体状絶縁ケース２４によって包覆され、一側面２ａが筐体部材１の内側面１ａに係止するように、回路基板３に対し一直線上に実装されている。図１中では、モールド部２２の高さ方向側に平板状の固定用フランジ部２２ａが突設されているため、このフランジ部２２ａの存在により、絶縁ケース２４内側に中空部２４ａが形成されている。筐体部材１の内側面１ａにおけるＦＥＴ２高さ方向側に突出した周縁部には、前記の一直線方向に延在した線条状の案内溝１１が形成されている。

符号４は、平板状で中央部に螺子孔４１が穿設（図１，２中では中央部のうち回路基板３方向側に近い位置に穿設）された板ナットを用い、その板ナットにおける一方の周縁端面４２と螺子孔４１との間の周縁部を略直角に折曲することにより、前記螺子孔４１を有する挟持部４３と周縁端面４２を有する突出部４４とが形成された断面Ｌ字状の挟持部材を示すものである。前記挟持部４３は、螺子孔４１が各ＦＥＴ２のモールド部２２間に位置するように、各ＦＥＴ２の背面側面２ｂに係止する。突出部４４は、各ＦＥＴ２の高さ方向側で筐体部材１方向に延在するように位置し、周縁端面４２側が案内溝１１に対し当該案内溝１１の深さ方向の遊びを有して遊嵌される。

符号５は、筐体部材１の外側面１ｂ側から直交方向に貫通して各モールド部２２間に位置し挟持部４３の螺子孔４１と螺合する螺子を示すものである。この螺子５を螺子締めすることにより、各ＦＥＴ２の背面側面２ｂと挟持部４３の内側面４３ａとが互いに略平行な状態で圧接されて、各ＦＥＴ２が筐体部材１の内側面１ａに対して圧接固定される。

各ＦＥＴ素子の動作に応じて発生する熱は、例えばモールド部２２，絶縁ケース２４を介して筐体部材１に熱伝導し、筐体の外周側に放熱される。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

１…筐体部材（放熱部材）
１１…案内溝
２…ＦＥＴ（発熱性電子部品）
３…回路基板
４…挟持部材
４１…螺子孔
４３…挟持部
４４…突出部
５…螺子

Claims (8)

1. それぞれ直方体状のモールド部内に素子を埋設し回路基板に対して一直線上に実装された２以上の発熱性電子部品を、一対の放熱部材と挟持部材とにより挟持し螺子締めして圧接固定する構造であって、
   前記放熱部材は、前記一直線方向に延在した平板状で一端面が各発熱性電子部品の一側面に係止し当該発熱性電子部品の高さ方向側に突出した周縁部に対し前記一直線方向に延在する線条状の案内溝が形成された部材であり、
   前記挟持部材は、前記一直線方向に延在した平板状で一端面が各発熱性電子部品の背面側面に係止し当該発熱性電子部品の高さ方向側に突出した周縁部を有する挟持部と、当該突出した周縁部から放熱部材側方向に延在した平板状であって先端縁が前記案内溝に対し当該案内溝深さ方向の遊びを有して遊嵌される突出部と、を備えた断面Ｌ字状の部材であり、
   前記放熱部材と挟持部材とを直交方向に貫通して前記各発熱性電子部品間に位置させた螺子を螺子締めしたことを特徴とする電子部品の固定構造。
2. 前記放熱部材の一端面と各発熱性電子部品の一側面との間に、シート状絶縁部材が介在されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の固定構造。
3. 前記の各発熱性電子部品は、モールド部の外周側が、絶縁ケースで包覆されたことを特徴とする請求項１記載の電子部品の固定構造。
4. 複数の筐体部材を接合して成る筐体内部に前記回路基板が収納され、前記の各筐体部材のうち少なくとも一つが前記放熱部材であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の固定構造。
5. 前記螺子を前記放熱部材の他端面側から貫通させ、前記挟持部における各発熱性電子部品間の位置に穿設された螺子孔に螺合させたことを特徴とする請求項１記載の電子部品の固定構造。
6. 前記螺子は、前記各発熱性電子部品のモールド部間に位置することを特徴とする請求項１または３記載の電子部品の固定構造。
7. 前記の各発熱性電子部品は、モールド部の一部において電極部が露出した非絶縁型の発熱性電子部品であることを特徴とする請求項２または３記載の電子部品の固定構造。
8. 前記挟持部材は、中央部に前記螺子孔が穿設された板ナットから成り、その板ナットの一方の周縁端面側の周縁部を折曲することにより断面Ｌ字状に成形して成ることを特徴とする請求項５記載の電子部品の固定構造。

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