JP2015124740A - 圧縮機用電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の放熱効率がよく安価な圧縮機用電子回路装置の提供。
【解決手段】通電によって発熱する半導体素子１１を実装したプリント基板４と、前記プリント基板を配置した収納ボックス３と、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋１４とを備え、前記蓋１４は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部１５として前記半導体に熱的に接触させた構成としてある。これにより、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを用いることなく半導体素子の熱を直接蓋に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができ、かつ、半導体素子に装着する素子専用ヒートシンク部材を必要とせず安価に提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を実装したプリント基板を収納ボックスの中に収納する構成をもち、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型電動圧縮機を駆動させるための圧縮機用電子回路装置に関するものである。

従来、圧縮機用電子回路装置において、半導体素子等の電子部品を実装したプリント基板は、収納ボックスの開口部よりプリント基板を収納ボックス内に収納し、蓋にて収納ボックスの開口部を閉口する構成となっている。

このような構成の圧縮機用電子回路装置は、収納ボックス内に収納したプリント基板上の半導体素子が通電され駆動した際に発熱するため、この熱を収納ボックス外に放熱させる必要がある。

そこで出願人はこの半導体素子にヒートシンクを装着し、当該ヒートシンクを収納ボックスの開口部を閉口するアルミ板に絶縁シートを介し密接させて、前記アルミ板を介し半導体素子の熱を収納ボックス外に放熱させるものを提案している（例えば、特許文献１参照）。

図８は上記特許文献１に記載されている従来の圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。

図８において、収納ボックス１０１に収納されるプリント基板１０２はミニ基板１０３を取り付けてこれに半導体素子１０４を装着し、この半導体素子１０４にヒートシンク１０５が密接装着してある。このヒートシンク１０５は前記収納ボックス１０１の開口部を閉口するアルミ板１０６の内面に絶縁シート１０７を介して密接している。

これにより、この圧縮機用電子回路装置は、半導体素子１０４の熱をヒートシンク１０５、絶縁シート１０７を介してアルミ板１０６に伝え、アルミ板１０６を介して外部に効率よく放散することができるとともに、絶縁シート１０７によって絶縁されているプリント基板１０２の破損も防止できる、というものである。

特開２０１０−１８６８４６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、プリント基板１０２にミニ基板１０３を取り付けて当該ミニ基板１０３に半導体素子１０４を装着し、この半導体素子１０４を覆うような略Ｕ字状の特殊なヒートシンク１０５が必要となり、構成が複雑化する。そして、ミニ基板装着型の半導体素子１０４に合わせた特殊構造の専用ヒートシンクが必要になるなど、割高なものになる、という課題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、安価で放熱効率のよい圧縮機用電子回路装置を提供することを目的としたものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機用電子回路装置は、通電によって発熱する半導体素子を実装したプリント基板と、前記プリント基板を配置した収納ボックスと、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋とを備えた圧縮機用電子回路装置であって、その蓋は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。

これにより、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを用いることなく半導体素子の熱を直接蓋に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができる。しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを必要とせず、かつそのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となるので、安価に提供することができる。

本発明の圧縮機用電子回路装置は、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを介在することなくプリント基板に実装された半導体素子の発熱を収納ボックスの外へ放熱することができ、安価で放熱効率の良い圧縮機用電子回路装置とすることができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機用電子回路装置を装着した圧縮機の正面図 同実施の形態１における圧縮機を圧縮機用電子回路装置取付け面側から見た側面図 同実施の形態１における圧縮機用電子回路装置の断面図 同実施の形態１における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図 本発明の実施の形態２における圧縮機用電子回路装置の断面図 同実施の形態２における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図 従来の圧縮機用電子回路装置の分解斜視図

第１の発明は、通電によって発熱する半導体素子を実装したプリント基板と、前記プリント基板を配置した収納ボックスと、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋とを備え、前記蓋は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。

これにより、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを用いることなく半導体素子の熱を直接蓋に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができる。すなわち、従来例で示したような略Ｕ字状の半導体素子専用のヒートシンク部材を蓋と半導体素子との間に介在させる必要がないので、半導体素子の熱を直接蓋に効率よく伝導して外部へと放熱させることができる。しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを必要とせず、かつそのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となるので、安価に提供することができる。加えて、収納ボックスは圧縮機に直接取り付けたり、その近くに配置したりするため振動の影響を受け易く、特殊構造のヒートシンクを取り付ける場合はその取り付け用ネジ等の緩みが発生し半導体素子とヒートシンク間の接続不良を招く可能性があるが、本発明は半導体素子を直接蓋に密接させるため、放熱性能の信頼性を向上できる。

第２の発明は、第１の発明において、前記蓋は半導体素子と対向する部分に半導体素子側に向かって突出する凸部を一体形成し、当該凸部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。

これにより、蓋自体を加工してヒートシンク部を形成しているので、構成の簡素化が図れ、安価に提供することができる。しかも、前記ヒートシンク用凸部は蓋の剛性を向上させるから、その板厚を放熱に必要最低限の薄さにしつつ圧縮機振動による微振動共振も抑制することができる。加えて、ヒートシンク用凸部の側壁面が放熱面ともなるため凸部がない場合に比べて放熱面積を拡大できるとともに、蓋を構成する金属製蓋（収納ボックス）を垂直に設置した場合に半導体素子接触部から発生する周辺空気の自然対流を側壁面で蛇行させることができ、金属製蓋から周囲空気への熱伝達量を増加させて放熱量を拡大できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記半導体素子と当該半導体素子に熱的接触する蓋のヒートシンク部との間に絶縁シートを介在させた構成としてある。

これにより、半導体素子が強化絶縁されていないタイプのものであっても、絶縁シートによる絶縁作用が加わって手の触れる可能性のある金属製蓋の絶縁性を確実に保つことができる。

第４の発明は、第２または第３の発明において、蓋に設けたヒートシンク用凸部はその側壁部を傾斜壁とした構成としてある。

これにより、蓋を構成する金属板が熱膨張した際、当該蓋の四隅が収納ボックスにビス止め等されているような場合にはその熱膨張力が凸部に向かうが、その膨張力はヒートシンク用凸部の傾斜壁に沿って加わりヒートシンク用凸部の底を半導体素子に圧接触させるようになって、蓋温度上昇時の半導体素子熱の放熱も良好に維持でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、プリント基板は一方の面に半導体素子以外のコイルやコンデンサ等の電子部品を装着するとともに他方の面に半導体素子を装着して構成し、かつ、前記半導体素子を装着した側の面を収納ボックスの開口部に面するように配置して、この半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部を熱的接触させた構成としてある。

これにより、半導体素子を装着した側の面には背丈の高い電子部品が位置せず半導体素子より十分背丈の低い電子部品ピン脚のみが位置する様になり、半導体素子に密接させた蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部以外の部分は当該ヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部の凸深さ寸法分だけプリント基板から離れ、プリント基板上の電子部品ピン脚等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、安全な圧縮機用電子回路装置とすることができる。しかも、半導体素子を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、ヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品をも不要として組み立て工数の削減とコストダウンを大きく推進することができる。さらに、電子部品を装着した側の面に半導体素子を装着した場合に必要となる深い凸深さ寸法を必要としないから、蓋にヒートシンク用凸部を一体形成したものの場合にはヒートシンク用凸部の形成も容易なるし、そのような凸深さ寸法を持つヒートシンク用凸部が形成できずに従来例で示したようなヒートシンクが必要となってくることもなくなって、前記第２の発明で示した効果を容易に達成することができる。

第６の発明は、第１〜第５の発明において、半導体素子は個々の半導体素子を重ね合わせてプリント基板に装着し、この重ね合わせた半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいは
ヒートシンク用凸部を熱的に接触させた構成としてある。

これにより、半導体素子トータルの背丈が高くなって電子部品ピン脚との背丈差寸法をより大きくすることができ、その分ヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部の凸深さ寸法を小さくし、半導体素子に密接させた蓋のヒートシンク用凸部以外の平面部分のプリント基板からの絶縁距離を十分確保しつつ、ヒートシンク部の材料削減や、半導体素子に熱的接触させるヒートシンク用凸部の凸深さ寸法を小さくして当該ヒートシンク凸部を無理なく形成でき、深い凸部形成による残留応力のために蓋が変形して凸部と半導体素子との密接状態が低下することも抑制でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における圧縮機用電子回路装置を装着した圧縮機の正面図、図２は同実施の形態１における圧縮機を圧縮機用電子回路装置取付け面側から見た側面図、図３は同実施の形態１における圧縮機用電子回路装置の断面図、図４は同実施の形態１における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。

図１、図２において、圧縮機１にはその外周面に本発明の対象となる圧縮機用電子回路装置２が着脱自在に装着してある。

上記圧縮機用電子回路装置２は図３、図４に示すように収納ボックス３にプリント基板４を内装して構成してある。

収納ボックス３は変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂により射出成形され、内部にプリント基板４が収納できるように、プリント基板４の大きさに対して若干大きい開口部５を有している。

プリント基板４は、ガラス布・ガラス不織布エポキシ樹脂からなり、一側端縁にコネクタ（図示せず）が実装されている。

収納ボックス３にはコネクタに対向する位置が開口し、コード引出部６を形成している。

プリント基板４の４箇所の角部には基板取付けのための複数の基板取り付け穴が設けられており、その内の二つの基板取付け穴７ａが基板固定用ネジ８により収納ボックス３に固定されている。

収納ボックス３の底部二箇所には開口部に向かって突出した突出部３ａが一体成型されて設けられており、この突出部３ａには空洞部を備えた筒状のゴムブッシュ９が突出部３ａをゴムブッシュ９の空洞部に嵌め込むようにそれぞれ取り付けられている。

突出部３ａの高さはゴムブッシュ９の高さよりも高く、先端がゴムブッシュ９より突出するようになっており、この突出した部分がプリント基板４の前記した残り二つの基板取付け穴７ｃに嵌るようになっている。また、この状態で前記ゴムブッシュ９は収納ボックス３と当該収納ボックス３にビス止めしたプリント基板４とによって挟み込まれ圧縮されている。

また、基板取付け穴７ｃの穴径は突出部３ａが挿入された時に適度なクリアランスがあるように設計されている（たとえば突出部３ａの径が３．５ｍｍであれば基板取付け穴７ｃの穴径は４ｍｍ）。

プリント基板４は、圧縮機１を可変速制御するインバータ回路等の制御回路が設けられており、この実施の形態では特に一方の面にコイルやコンデンサ等の電子部品１０を装着するとともに他方の面にＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）等の通電によって発熱する半導体素子１１を装着して構成されている。さらに上記半導体素子１１は通電によって発熱する個々の半導体素子１１ａ、１１ｂを重ね合わせてプリント基板４に装着してある。そして、このように構成された前記プリント基板４は前記半導体素子１１を装着した側の面が収納ボックス３の開口部５に面するように配置され、半導体素子１１実装側が基板取付け穴７ａと基板固定用ネジ８で固定された側と反対側であるゴムブッシュ９側に位置している。なお、半導体素子１１ａはＩＰＭ、半導体素子１１ｂはインバータ電源の平滑回路の整流用ダイオードである。

収納ボックス３はその開口部５の４箇所の角部に取付け穴１２が開けられており、ネジ１３にて蓋１４を収納ボックス３に固定して、開口部５を閉口できるようになっている。

蓋１４は、プレス加工された熱伝導率の高い金属板、例えばアルミ合金製のアルミ板で構成されており（以下、実施形態の説明ではアルミ蓋板１４と称す）、前記プリント基板４の半導体素子１１と対向する部分に良熱伝導性のアルミ合金製平板が装着されてヒートシンク部１５を一体形成されている。そして前記ヒートシンク部１５が絶縁シート１６を介して前記プリント基板４の半導体素子１１に密接、すなわち熱的接触している。

絶縁シート１６はアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５の内面側に密着させて例えば２枚重ねでカシメ固定してあり、安全規格を満足する電気絶縁性能（たとえば１７５０Ｖ、１分間の絶縁耐力試験に耐える）を持っている。

また、絶縁シート１６には予め熱拡散用のコンパウンド１７が塗布されており、絶縁シート１６とアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５の密着を良くし、絶縁シート１６とアルミ蓋板１４の熱伝導を良くしている。また、絶縁シート１６の半導体素子１１と対面する面には熱伝導性の高い接着剤（図示せず）が塗布されている。

以上のように構成された圧縮機用電子回路装置について、以下その動作、作用を説明する。

圧縮機用電子回路装置の組み立ては、まず収納ボックス３の突出部１ａにゴムブッシュ９を挿入する。次に、プリント基板４を、その半導体素子１１を装着した側の面が収納ボックス３の開口部５に面するように収納ボックス３内に挿入する。

この時、収納ボックス３の２箇所の突出部３ａをプリント基板４にある基板取付け穴７ｃに挿入する。そして、プリント基板４の基板取付け穴７ａを基板固定用ネジ８により収納ボックス３に固定する。

一方アルミ蓋板１４はあらかじめヒートシンク部１５を装着一体化しておき、更に絶縁シート１６をカシメ固定しておく。尚、絶縁シート１６のアルミ蓋板１４と接する面には予め熱拡散用のコンパウンド１７を塗布しておく。

このようなアルミ蓋板１４のヒートシンク部表面に設けた絶縁シート１６の表面に接着剤を塗布しこれが固まる前に当該アルミ蓋板１４を収納ボックス３の開口部５に固定用ネ
ジ１３にて取り付ける。このときアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５は半導体素子１１の上面を収納ボックス３内側に例えば２ｍｍ程度押し込むような形で半導体素子１１に密接し、かつ、プリント基板４の下のゴムブッシュ９が垂直方向に圧縮されることになる。また、このときヒートシンク部１５の絶縁シート１６に塗布された接着剤も圧縮される。

以上のようにして組み立てられた圧縮機用電子回路装置は、通電され駆動した際に半導体素子１１が発熱するが、この発熱は半導体素子１１からアルミ蓋１４のヒートシンク部１５に直接熱伝導し、アルミ蓋板１４の全面に拡散して収納ボックス３の外部へと効率よく放熱される。したがって、半導体素子１１の温度が過度に上昇することはなく、半導体素子１１の温度を低減し、圧縮機用電子回路装置の信頼性を向上することができる。

特にこの実施の形態では、アルミ蓋板１４にヒートシンク部１５を設けて当該ヒートシンク部１５が絶縁シート１６を介して直接半導体素子１１に密接（熱的に接触）しているから、アルミ蓋板１４は従来例で示したような略Ｕ字状の半導体素子専用のヒートシンクを介することなく直接半導体素子１１から熱を儒熱伝導することができ、その熱伝導効果が高くなって効率の良い放熱が可能となる。すなわち、ヒートシンク部１５がアルミ蓋板１４に設けてあって従来例で示したような略Ｕ字状の半導体素子専用のヒートシンク部材を蓋と半導体素子との間に介在させる必要がないので、半導体素子の熱を直接蓋に効率よく伝導して外部へと放熱させることができるのである。

しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンク及びそのようなヒートシンクをあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となり、安価に提供することができる。

また、収納ボックス３は圧縮機１に直接取り付けたり、その近くに配置したりするため振動の影響を受け易く、従来例で示したような特殊構造のヒートシンクを取り付けた場合はその取り付け用ネジ等の緩みが発生し半導体素子とヒートシンク間の接続不良を招く可能性があるが、本実施の形態の構造は半導体素子１１を直接アルミ蓋板１４のヒートシンク部１５に密接させるため、常に良好な熱的接触を維持でき放熱性能の信頼性を向上させることができる。

また、アルミ蓋板１４と半導体素子１１の間には絶縁シート１６が取り付けられているためアルミ蓋板１４の絶縁を確保することができ、アルミ蓋板１４に手が触るような環境に圧縮機用電子回路装置を設置された場合においても、より安全な圧縮機用電子回路装置を提供することができる。

さらにまた、この実施の形態では、上記プリント基板４はコイルやコンデンサ等の電子部品１０を装着した面と反対側の面に半導体素子１１を装着して構成しているから、半導体素子１１を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、特殊構造のヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品も不要となり、組み立て工数の削減とコストダウンを大きく前進させることができる。しかも、アルミ蓋板１４はヒートシンク部１５がそれを構成するアルミ合金製平板分だけプリント基板４側に突出した状態となっているので、半導体素子１１に密接させたアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５以外の部分は当該ヒートシンク部１５を構成するアルミ合金製平板の板厚（凸）深さ寸法分だけプリント基板４から離れ、これにより電子部品１０のピン脚１０ａ等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、より安全な圧縮機用電子回路装置とすることができる。

加えて、この実施の形態では、半導体素子１１は個々の半導体素子１１ａ、１１ｂを重
ね合わせてプリント基板４に装着し、この重ね合わせた半導体素子１１にヒートシンク部１５を密接させる構成としてあるから、ヒートシンク部１５の厚みもその分薄くできて材料費の節減を図ることができる。

なお、この実施の形態の圧縮機用電子回路装置においては、そのプリント基板４は、収納ボックス３への取付けにおいて基板取付け穴７ａの部分を基板固定用ネジ８にて二箇所のみ強固定されている仕様であり、プリント基板４と収納ボックス３の線膨張係数が異なる場合においても、基板取付け穴７ａの部分に熱膨張による応力が加わることがないため、プリント基板４が破損することがなく、プリント基板４に実装された電子部品の発熱や、収納ボックス３の外部の温度上昇によって圧縮機用電子回路装置自体の温度が上昇する場合においても、圧縮機用電子回路装置の信頼性を確保することができる。

また、圧縮機用電子回路装置の温度が上昇した場合において、収納ボックス３が熱膨張して半導体素子１１とヒートシンク部１５との密接部に隙間が発生しようとするが、前記収納ボックス３の熱膨張をゴムブッシュ９が吸収して、アルミ蓋板１４に設けたヒートシンク部１５の絶縁シート１６と半導体素子１１との密着を確実に維持し、半導体素子１１の発熱を確実にアルミ蓋板１４に熱伝達させ、半導体素子１１の過度の温度上昇を防止し、圧縮機用電子回路装置の信頼性を向上することができる。

例えば、圧縮機用電子回路装置の温度が通電や周りの温度上昇によって上昇した場合、収納ボックス３は垂直方向に熱膨張するが、この収納ボックス３の線膨張係数は約７×−５／℃であるので、収納ボックス３の垂直方向の寸法がたとえば４０ｍｍである場合において、圧縮機用電子回路装置の温度が５０Ｋ上昇した場合、収納ボックス３の垂直方向寸法は０．１４ｍｍ程度長くなるが、ゴムブッシュ９は圧縮されていて常にプリント基板４を垂直上方向に押し上げているため、ヒートシンク部１５の絶縁シート１６と半導体素子１１との間に隙間が発生することはない。

また、上記ゴムブッシュ９は半導体素子１１を実装した側、つまり、基板取付け穴７ａと基板固定用ネジ８で固定された側と反対側の非固定部側に設けてあるので、前記ゴムブッシュ９の効果を効果的に発揮させることができる。加えて、この圧縮機用電子回路装置は圧縮機に取り付けられるためその振動の影響をプリント基板４が受けやすく、特に半導体素子１１がその影響を受けやすいが、この半導体素子１１側にゴムブッシュ９が位置しているためこのような振動の影響も低減できる。

また、ゴムブッシュ９の取り付けにおいては、ゴムブッシュ９を収納ボックス３の突出部１ａに差し込むだけであるため、容易に組み立てが可能で、圧縮機用電子回路装置の組み立て作業の作業性を向上することができる。

また、突出部３ａによってプリント基板４の取り付けにおける位置決めをすると同時に、プリント基板４が水平方向に動くのを防止するという作用を持ち、圧縮機用電子回路装置の組み立て作業性を向上することができるという利点もある。

また、半導体素子１１はプリント基板４に平行に取り付けられていなければ、半導体素子１１の表面とヒートシンク部１５および絶縁シート１６は面接触とならないが、組み立てバラツキにより半導体素子１１がプリント基板４に傾いて取り付けられ、半導体素子１１の表面とヒートシンク部１５および絶縁シート１６の接触が線接触または点接触となった場合においても、これら両者の間に発生する隙間を熱伝導性の高い接着剤が埋めることとなり、半導体素子１１の発熱をアルミ蓋板１４へ直接かつ確実に熱伝導させることができ、半導体素子１１の過度の温度上昇を防止し、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置を提供することができる。

さらに、絶縁シート１６とアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５との接触面には熱拡散用のコンパウンド１７が塗布されているため、アルミ蓋板１４が変形した場合においても絶縁シート１６とヒートシンク部１５の間に発生する隙間を熱拡散用のコンパウンド１７が埋めることとなり、半導体素子１１の発熱をアルミ蓋板１４へ確実に熱伝導させることができ、半導体素子１１の過度の温度上昇を防止し、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置を提供することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における圧縮機用電子回路装置の断面図、図６は同実施の形態２における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。

この実施の形態は前記実施の形態１で示したアルミ蓋板１４のヒートシンク部１５をアルミ蓋板自体に一体形成したものであり、実施の形態１と同じ部分には同一番号を付記して説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

図５、図６において、この実施の形態２におけるアルミ蓋板２４は半導体素子１１と対向する部分に半導体素子側に向かって突出するヒートシンク用凸部２５が一体にブレス成型されている。そして、上記ヒートシンク用凸部２５は図５、図６からも明らかなようにその側壁部が凸部底に向かってすぼまり状に傾斜する傾斜壁２６としてあり、その底面２７が前記実施の形態１と同様半導体素子１１に絶縁シート１６を介して密接している。

したがってこの構成によれば、ヒートシンク部を別部材で設けることなく半導体素子１１の熱を直接アルミ蓋板１４に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができ、従来例で示した半導体素子専用の特殊構造のヒートシンク部材を別途必要とせず、かつこのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子１１に装着する工数も不要となる上に、実施の形態１で示したようなヒートシンク部１５をアルミ蓋板１４に装着する工数をも不要となり、その分さらに安価に提供することができる。

しかも、前記ヒートシンク用凸部２５はアルミ蓋板２４の剛性を向上させるから、その板厚を、放熱に必要最低限の薄さにしつつ、圧縮機振動による微振動共振も抑制することができる。特にこの実施の形態で例示したようにインバータ回路によって圧縮機１を可変速制御するようにしたものにあっては、圧縮機１の微振動が可変速領域の不特定領域で共振する傾向があってこの共振防止を設計で対応することが困難であるところから、振動による騒音防止に効果的である。

また、このアルミ蓋板２４はヒートシンク用凸部２５の傾斜壁２６が放熱面ともなるためヒートシンク用凸部２５がない場合に比べて放熱面積を拡大できるとともに、収納ボックス３を垂直に設置する場合、アルミ蓋板２４も垂直となって半導体素子密接部から発生する周辺空気の自然対流を傾斜壁２６面で蛇行させることができ、アルミ蓋板２４から周囲空気への熱伝達量を増加させて放熱量を拡大できる。

また、アルミ蓋板２４が熱膨張した際、当該アルミ蓋板２４の四隅が収納ボックス３にビス止め等されているためその熱膨張力がヒートシンク用凸部２５に向かうが、その膨張力はヒートシンク用凸部２５の傾斜壁２６に沿って加わってヒートシンク用凸部２５の底面２７を半導体素子１１に圧接触させるようになり、アルミ蓋板温度上昇時の半導体素子熱の放熱も良好に維持でき信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。

さらに、先の実施の形態１でも述べたことであるが、プリント基板４は一方の面に半導体素子以外のコイルやコンデンサ等の電子部品１０を装着するとともに他方の面に半導体
素子１１を装着して構成し、かつ、前記半導体素子１１を装着した側の面を収納ボックス３の開口部５に面するように配置して、この半導体素子１１に絶縁シート１６を介してアルミ蓋板２４のヒートシンク用凸部２５を密接させる構成としてあるから、構成の簡素化と組み立て工数の削減によるコストダウンが実現できる。すなわち、半導体素子１１を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、ヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品をも不要として組み立て工数の削減とコストダウンを大きく推進することができるのである。

また、プリント基板４に装着した電子部品１０のピン脚１０ａ等の充電部からの空間絶縁距離を十分確保できるとともに、この実施の形態の構成の場合にはヒートシンク用凸部２５のプレス成形も容易になる。すなわち、上記した構成により、アルミ蓋板２４はヒートシンク用凸部２５がプリント基板４側に突出した状態となるので、半導体素子１１に密接させたアルミ蓋板２４のヒートシンク用凸部２５以外の平面部分は当該ヒートシンク用凸部２５の凸深さ寸法分だけプリント基板４から離れ、これにより電子部品１０のピン脚１０ａ等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、より安全な圧縮機用電子回路装置とすることができるのである。しかもこの実施の形態の場合は、電子部品１０を装着した側の面に半導体素子１１を装着した場合に必要となる深い凸深さ寸法を必要としないから、ヒートシンク用凸部２５のプレス成形も容易なり、しかもそのような凸深さ寸法を持つヒートシンク用凸部２５がプレス成形できずに従来例で示したようなヒートシンクが必要となってくることもなくなる。

加えて、この実施の形態では、半導体素子１１を重ね合わせた構成としたことによって、前記実施の形態１とは異なりヒートシンク用凸部２５のプレス成形が無理なく容易に行えるようになると同時に、ヒートシンク用凸部２５と半導体素子１１との密接状態の低下を抑制することもできる。すなわち、半導体素子トータルの背丈が高くなって電子部品ピン脚との背丈差寸法をより大きくすることができるから、その分ヒートシンク用凸部２５の凸深さ寸法を小さくし、半導体素子１１に密接させたアルミ蓋板２４のヒートシンク用凸部以外の平面部分のプリント基板４からの空間絶縁距離を十分確保しつつ、ヒートシンク用凸部２５の凸深さ寸法を小さくして、無理なくヒートシンク用凸部２５を形成でき、凸部形成による残留応力のためにアルミ蓋板２４が変形してヒートシンク用凸部２５と半導体素子１１との密接状態が低下することも抑制でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。

以上、本発明の主な実施形態を説明したが、上記実施の形態は本発明を実施するうえでの一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、半導体素子１１の熱を放熱する蓋１４はアルミ板を例にして説明したが、熱伝導率の高い金属材料であればアルミ以外の金属であってもよいものである。

また、半導体素子１１と蓋１４との間の絶縁を確保するためにこれら両者間に絶縁シート１６を介在させるものを例示したが、半導体素子１１のパッケージの絶縁性が高い場合等には必ずしも必要とせず省略することもできる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機用電子回路装置は、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを介在することなくプリント基板に実装された半導体素子の発熱を収納ボックスの外へ放熱することができ、安価で放熱効率の良い圧縮機用電子回路装置とすること
ができるから、半導体素子を用いた他の電子回路装置にも適用することができる。

１ 圧縮機
２ 圧縮機用電子回路装置
３ 収納ボックス
４ プリント基板
５ 開口部
６ コード引出部
７ａ、７ｃ 基板取付け穴
８ 基板固定用ネジ
９ ゴムブッシュ
１０ 電子部品
１１、１１ａ、１１ｂ 半導体素子
１２ 取付け穴
１３ 固定用ネジ
１４、２４ 蓋（アルミ蓋板）
１５ ヒートシンク部
１６ 絶縁シート
１７ コンパウンド
２５ ヒートシンク用凸部
２６ 傾斜壁
２７ 底面

Claims (6)

1. 通電によって発熱する半導体素子を実装したプリント基板と、前記プリント基板を配置した収納ボックスと、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋とを備え、前記蓋は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた圧縮機用電子回路装置。
2. 蓋は半導体素子と対向する部分に半導体素子側に向かって突出する凸部を一体形成し、当該凸部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機用電子回路装置。
3. 半導体素子と当該半導体素子に熱的接触する蓋のヒートシンク部との間に絶縁シートを介在させた請求項１または２記載の圧縮機用電子回路装置。
4. 蓋に設けたヒートシンク用凸部はその側壁部を傾斜壁とした請求項２または３に記載の圧縮機用電子回路装置。
5. プリント基板は一方の面に半導体素子以外のコイルやコンデンサ等の電子部品を装着するとともに他方の面に半導体素子を装着して構成し、かつ、前記半導体素子を装着した側の面を収納ボックスの開口部に面するように配置して、この半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部を熱的接触させた請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機用電子回路装置。
6. 半導体素子は個々の半導体素子を重ね合わせてプリント基板に装着し、この重ね合わせた半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部を熱的に接触させた請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機用電子回路装置。

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