JP2019161154A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リード端子を保護するための落下振動対策と、大電流が流れる配線パターンの放熱対策とが同時に行え、コストダウンや生産性に優れた電子回路装置を提供する。【解決手段】電子回路装置１０は、基板１１上にパワー部品１３が搭載されている。パワー部品１３には、パワー部品１３における基板１１との対向面と反対側の面にて、放熱部材であるヒートシンク１４が固定されている。さらに、ヒートシンク１４は伝熱固定部材１５によって基板１１に固定されている。伝熱固定部材１５は、ヒートシンク１４を基板１１に固定するのみならず、パワー部品１３のリード端子１３１に接続される配線のうち、放熱対策を必要とする配線１２Ａとヒートシンク１４との間を接続する放熱経路となる。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱部材（ヒートシンク）を備えた電子回路装置に関する。

電子回路装置は、一般に、配線パターンの形成されたプリント基板上に電子部品を搭載することで構成されている。また、電子回路装置に搭載される電子部品の中に、大電流が流れるパワー部品が存在する場合、該パワー部品での発熱量が多くなるため、その放熱対策も必要となる。発熱量の多いパワー部品には、通常、放熱部材としてヒートシンクが取り付けられる。

パワー部品自体は、上述のようにヒートシンクによって放熱対策が可能である。一方で、パワー部品と接続され、大電流が流れる配線パターンにおいても温度上昇の問題はある。具体的には、大電流が流れる配線パターンでは、配線パターンとパワー部品のリード端子の半田接続部の温度が上昇することで、配線パターンとパワー部品との電気接続の安定性が損なわれる虞がある。

特許文献１には、基板と金属部材（例えばヒートシンク）との間に絶縁導電部材（例えば放熱ゴム）を配置した放熱対策が開示されている。これにより、基板に形成された配線パターンの熱を絶縁導電部材を介して金属部材に逃がすことができる。

特開２０１７−１３５３０６号公報

パワー部品およびヒートシンクを備えた電子回路装置では、ヒートシンクはパワー部品にビスにて固定され、パワー部品は基板に対してパワー部品のリード端子によって接続される。しかしながら、上記構成では、電子回路装置が落下したり電子回路装置に振動が加わったりした場合などに、ヒートシンクと基板との間で相対的な変位が生じると、特にパワー部品のリード端子に大きな負荷が掛かる。その結果、リード端子に亀裂が入ったり、リード端子が折れたりするなどの不具合が生じる虞がある。

特許文献１における絶縁導電部材は、基板からの放熱性の向上には寄与するものの、パワー部品およびヒートシンクを基板に対して固定するものではない。すなわち、電子回路装置の落下や振動からリード端子を保護する機能は有していない。

ヒートシンクを備える現状の電子回路装置では、図４に示すように、ヒートシンク１１０を基板１００に対して固定するための樹脂部材１２０を備え、この樹脂部材１２０をヒートシンク１１０に対してビス固定する構成となっている。尚、図４において、１３０はパワー部品、１４０はパワー部品１３０にリード接続される配線である。

また、図４において図示は省略しているが、配線１４０における放熱対策が必要な場合には、配線１４０の形成領域においてヒートシンク１１０と基板１００との間に放熱ゴムなどが配置される。さらに、配線１４０に対して放熱ゴムによる放熱対策を講じる場合には、実際には、基板１００においてヒートシンク１１０との対向面側に配線１４０を配置しなければ良好な放熱特性は得られず、このことは回路設計上の制限となる。

図４に示す構成では、樹脂部材１２０による落下振動対策と、放熱ゴムなどによる配線パターンの放熱対策を別々に講じる必要があり、部材点数の増加によるコストアップや、生産性の低下といった問題が生じる。また、配線１４０の外側に樹脂部材１２０の配置スペースが必要となり、電子回路装置が大型化するといった問題もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リード端子を保護するための落下振動対策と、大電流が流れる配線パターンの放熱対策とが同時に行え、コストダウンや生産性に優れた電子回路装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板上にパワー部品が搭載された電子回路装置であって、前記パワー部品における前記基板との対向面と反対側の面にて、前記パワー部品に固定されるヒートシンクと、前記ヒートシンクを前記基板に固定すると共に、前記パワー部品のリード端子に接続される配線のうち、放熱対策を必要とする配線と前記ヒートシンクとの間を接続する伝熱固定部材とを有することを特徴としている。

上記の構成によれば、伝熱固定部材によってヒートシンクが基板に固定されるため、電子回路装置の落下や振動などによりヒートシンクと基板との間で相対的な変位が生じることを防止できる。その結果、パワー部品のリード端子に大きな負荷が掛かることもなく、リード端子に亀裂が入ったり折れたりするなどの不具合を防止できる。また、放熱対策が必要な配線とヒートシンクとの間を伝熱固定部材が接続することで、配線とヒートシンクとの間に伝熱固定部材による放熱経路が形成される。これにより、配線から伝熱固定部材を介してヒートシンクへ良好に熱が逃がされ、配線の温度上昇を抑制することができる。このように、電子回路装置における伝熱固定部材は、リード端子を保護するための落下振動対策と配線の放熱対策とを同時に担うことができ、部材点数の削減によるコストダウンや、生産性の向上といった効果が得られる。

また、上記電子回路装置では、前記伝熱固定部材により前記ヒートシンクとの間が接続される配線は、前記基板の両面に積層形成されている構成とすることができる。

上記の構成によれば、放熱対策の必要な配線が積層化されて基板の両面に形成されることで、基板の面積を増加させることなく、配線の表面積を増加させ、配線の温度上昇をさらに抑制することができる。

また、上記電子回路装置は、１つの前記パワー部品に対して、前記伝熱固定部材により前記ヒートシンクとの間が接続される前記配線が複数存在し、前記ヒートシンクは互いに絶縁された複数のヒートシンク部材に分割されており、複数の前記ヒートシンク部材と複数の前記配線とが１対１で接続されている構成とすることができる。

上記の構成によれば、１つの前記パワー部品に対して、放熱対策が必要となる配線が複数存在する場合であっても、これらの配線が伝熱固定部材およびヒートシンクによって短絡することを回避できる。

本発明の電子回路装置は、伝熱固定部材がリード端子を保護するための落下振動対策と配線の放熱対策とを同時に担うことで、部材点数の削減によるコストダウンや、生産性の向上といった効果を奏する。

実施の形態１に係る電子回路装置のパワー部品搭載箇所を示す断面図である。 実施の形態２に係る電子回路装置のパワー部品搭載箇所を示す断面図である。 実施の形態３に係る電子回路装置のパワー部品搭載箇所を示す断面図である。 従来の電子回路装置のパワー部品搭載箇所を示す断面図である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る電子回路装置１０の特定箇所（パワー部品搭載箇所）を示す断面図である。尚、図１に示す特定箇所は、電子回路装置１０の中に１箇所とは限らず、複数箇所存在していてもよい。

図１に示すように、電子回路装置１０は、基板１１の上に、フォトリソグラフィや印刷などによってパターン形成された配線１２を有している。また、基板１１にはパワー部品１３が搭載されており、パワー部品１３には放熱部材としてヒートシンク１４が取り付けられている。ヒートシンク１４は、パワー部品１３における基板１１との対向面と反対側の面にて、ビス（図示せず）などによりパワー部品１３に固定されている。

パワー部品１３のリード端子１３１は基板１１を貫通して配線１２に接続されており、リード端子１３１と配線１２とは半田接続されている。尚、図１に示す電子回路装置１０では、配線１２を基板１１におけるパワー部品１３との反対面側に形成しているが、配線１２は基板１１におけるパワー部品１３との対向面側に形成されていてもよい。パワー部品１３に接続される配線１２には、大電流が流れるものであって放熱対策が必要な配線１２Ａと、小電流が流れるものであって放熱対策が必要でない配線１２Ｂとが存在している。

また、電子回路装置１０において、ヒートシンク１４は伝熱固定部材１５により基板１１に固定されている。伝熱固定部材１５は、例えば、熱伝導性の高い金属からなるネジ部材である。ヒートシンク１４を基板１１に固定するには、複数の伝熱固定部材１５の使用が好ましいが、本実施の形態１に係る電子回路装置１０では、伝熱固定部材１５のうちの少なくとも１本が、放熱対策が必要な配線１２Ａに接触する位置に配置される。すなわち、配線１２Ａに接触する伝熱固定部材１５は、配線１２Ａの形成領域において基板１１を貫通するように設けられる。一方で、すべての伝熱固定部材１５は、放熱対策が必要でない配線１２Ｂには接触しない位置に配置される。

このように、電子回路装置１０では、伝熱固定部材１５によってヒートシンク１４が基板１１に固定されるため、電子回路装置１０の落下や振動などによりヒートシンク１４と基板１１との間で相対的な変位が生じることを防止できる。その結果、パワー部品１３のリード端子１３１に大きな負荷が掛かることもなく、リード端子１３１に亀裂が入ったり折れたりするなどの不具合を防止できる。

さらに、電子回路装置１０では、放熱対策が必要な配線１２Ａが伝熱固定部材１５に接触することで、配線１２Ａとヒートシンク１４との間に伝熱固定部材１５による放熱経路が形成される。これにより、配線１２Ａから伝熱固定部材１５を介してヒートシンク１４へ良好に熱が逃がされ、配線１２Ａの温度上昇を抑制することができる。そのため、電子回路装置１０では、従来のような放熱ゴムを用いた配線パターンの放熱対策を省略できる。また、伝熱固定部材１５を放熱経路とする放熱対策は、図１に示すように、配線１２Ａが基板１１においてヒートシンク１４との対向面側に配置されていなくても、良好な放熱特性が得られる。

電子回路装置１０における伝熱固定部材１５は、リード端子１３１を保護するための落下振動対策と、配線１２Ａの放熱対策とを同時に担うことができる。このため、電子回路装置１０は、部材点数の削減によるコストダウンや、生産性の向上といった効果を得ることができる。

また、伝熱固定部材１５は、樹脂よりも剛性の高い金属製であることから図４に示す樹脂部材１２０よりも細い部材にてヒートシンク１４を固定でき、伝熱固定部材１５の配置スペースを小さくすることができる。さらには、配線１２Ａと接触する伝熱固定部材１５に関しては、配線１２Ａの形成領域上に設けられるため、伝熱固定部材１５のための特別な配置スペースを必要としない。これにより、伝熱固定部材１５の使用は、電子回路装置１０の小面積化にも寄与するものとなる。

尚、電子回路装置１０においては、伝熱固定部材１５が金属製であることから、同一材料で構成される一体のヒートシンク１４に接続できる配線１２Ａは１本のみである。これは、一体のヒートシンク１４に複数の配線１２Ａを伝熱固定部材１５によって接続した場合、ヒートシンク１４および伝熱固定部材１５を介して配線の短絡が生じるためである。一体のヒートシンク１４に接続する配線１２Ａを１本とすれば、このような短絡は生じない。通常、パワー部品１３に接続される配線１２は複数あるが、その中で放熱対策が必要な配線１２Ａは少なく、配線１２Ａが１本のみのパワー部品１３も多くある。したがって、電子回路装置１０は、一つのパワー部品１３に対して一つのヒートシンク１４を設ける構成において十分に適用可能である。

〔実施の形態２〕
図２は、本実施の形態２に係る電子回路装置２０の特定箇所（パワー部品搭載箇所）を示す断面図である。尚、電子回路装置２０において、実施の形態１の電子回路装置１０と同様の構成については同じ部材番号を付し、その説明は省略している。

実施の形態１の電子回路装置１０では、放熱対策が必要な配線１２Ａが基板１１の一方の面にのみ形成されている。これに対し、本実施の形態２の電子回路装置２０では、配線１２Ａが積層化され、基板１１の両面に形成されている。この構成では、基板１１の面積を増加させることなく、配線１２Ａの表面積を増加させ、配線１２Ａの温度上昇をさらに抑制することができる。

また、リード端子１３１を保護するための落下振動対策についても、電子回路装置２０は、実施の形態１の電子回路装置１０と同様の効果が得られる。

〔実施の形態３〕
図３は、本実施の形態３に係る電子回路装置３０の特定箇所（パワー部品搭載箇所）を示す断面図である。尚、電子回路装置３０において、実施の形態１の電子回路装置１０と同様の構成については同じ部材番号を付し、その説明は省略している。

実施の形態１の電子回路装置１０では、一体のヒートシンク１４に接続できる配線１２Ａは１本のみであり、この構成は、パワー部品１３に接続される配線１２のうち配線１２Ａが１本の場合にしか適用できない。

本実施の形態３に係る電子回路装置３０は、パワー部品１３に接続される配線１２のうち配線１２Ａが２本以上存在する場合にも適用できるものである。図３に例示される電子回路装置３０は、２本の配線１２Ａを有しており、かつ、ヒートシンク１４は２つのヒートシンク部材１４１，１４２に分割されて搭載されている。分割されたヒートシンク部材１４１，１４２は、互いに絶縁されている。２本の配線１２Ａの一方は伝熱固定部材１５を介してヒートシンク部材１４１に接続されており、２本の配線１２Ａの他方は他の伝熱固定部材１５を介してヒートシンク部材１４２に接続されている。

このような電子回路装置３０は、ヒートシンク１４がヒートシンク部材１４１，１４２に分割されていることにより、２本の配線１２Ａが伝熱固定部材１５およびヒートシンク１４によって短絡することを回避できる。無論、ヒートシンク１４の分割数を増やせば、３本以上の配線１２Ａが存在する場合でも対応可能である。この場合、分割されたヒートシンク部材と配線１２Ａとが１対１で接続される。

尚、図３では図示していないが、分割されたヒートシンク部材１４１，１４２は、例えば絶縁性の接着剤などで一体的に接着されていてもよい。ヒートシンク部材１４１，１４２が分割されたままでは、実施の形態１の電子回路装置１０に比べ、伝熱固定部材１５によるヒートシンク１４の固定が弱まり、落下振動対策の効果が低減することが懸念される。これに対し、分割されたヒートシンク部材１４１，１４２を接着して一体化すれば、電子回路装置１０と同等の落下振動対策の効果が得られる。

上述した電子回路装置１０〜３０が搭載される電子機器は、本発明において特に限定されるものではないが、好適な適用例の一つとして空気調和機の室外機が挙げられる。室外機は、コンプレッサなどの作動電流を得るためにパワー部品を必要とするものであり、また、室外機は屋外に設置されることから、搭載される電子回路装置は雨水や埃が侵入しないように封止された空間内に配置される。そのため、室外機に搭載される電子回路装置は、その周囲での空気の流れが少なくなり、パワー部品や配線パターンの温度上昇が生じ易く、本発明の適用が好適である。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０，２０，３０ 電子回路装置
１１ 基板
１２ 配線
１２Ａ 配線（放熱対策が必要な配線）
１２Ｂ 配線（放熱対策が必要でない配線）
１３ パワー部品
１３１ リード端子
１４ ヒートシンク
１４１，１４２ ヒートシンク部材
１５ 伝熱固定部材

Claims (3)

1. 基板上にパワー部品が搭載された電子回路装置であって、
   前記パワー部品における前記基板との対向面と反対側の面にて、前記パワー部品に固定されるヒートシンクと、
   前記ヒートシンクを前記基板に固定すると共に、前記パワー部品のリード端子に接続される配線のうち、放熱対策を必要とする配線と前記ヒートシンクとの間を接続する伝熱固定部材とを有することを特徴とする電子回路装置。
2. 請求項１に記載の電子回路装置であって、
   前記伝熱固定部材により前記ヒートシンクとの間が接続される配線は、前記基板の両面に積層形成されていることを特徴とする電子回路装置。
3. 請求項１または２に記載の電子回路装置であって、
   １つの前記パワー部品に対して、前記伝熱固定部材により前記ヒートシンクとの間が接続される前記配線が複数存在し、
   前記ヒートシンクは互いに絶縁された複数のヒートシンク部材に分割されており、複数の前記ヒートシンク部材と複数の前記配線とが１対１で接続されていることを特徴とする電子回路装置。

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