JP2020043042A

JP2020043042A - 端子構造

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Publication number: JP2020043042A
Application number: JP2018181005A
Authority: JP
Inventors: 昌治片桐; Masaharu Katagiri; 元宮下; Hajime Miyashita; 和希岡島; Kazuki Okajima
Original assignee: NANSHIN SEIKI SEISAKUSHO KK; Nanshin Seiki Seisakusho KK
Current assignee: NANSHIN SEIKI SEISAKUSHO KK; Nanshin Seiki Seisakusho KK
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: JP6909958B2

Abstract

【課題】簡易な構成により、端子をヒートシンクの内部に端子ブロックを作業性良く嵌挿固定することができ、しかも、端子の変形を防止することができる端子構造を提供する。【解決手段】端子構造は、熱伝導性を有するヒートシンク１の受熱面１ｂに配線基板３が接合され、配線基板３に一端を接続した金属製の端子４をヒートシンク１の内部に埋設して他端が外部に導出した端子構造である。端子４は電気的絶縁性を有する端子ブロック５に端子４の先他端と後端が突出するように埋設され、端子ブロック５の両側面に弾性を有する各々ロック爪５ａが突設され、ヒートシンク１には端子ブロック５を嵌挿固定する透孔１ｃが形成され、透孔１ｃの内部には、ロック爪５ａに係止する係止部１ｄが形成され、端子ブロック５をヒートシンク１の透孔に嵌挿したとき、ロック爪５ａをヒートシンク１の係止部１ｄに係止している。【選択図】図１

Description

本発明は、導電性を有するヒートシンクの内部に埋設する金属製の端子構造に関する。

従来から、半導体パワーデバイスやＬＥＤ等の素子を冷却するためにヒートシンクが用いられている。一般的なヒートシンクは、純アルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属材料を用いて、ダイカストなどで平板状の受熱面に複数のフィンを列設した形状に作製されている。一方、近年は、電子機器や自動車でも軽量化に対する要請から、ヒートシンクにおいても熱放散特性を維持しつつ軽量化を図るために、特開２００９−１６４１５号公報（特許文献１）、或いは、特開２０１１−６１１５７号公報（特許文献２）に示されるような熱伝導性樹脂からなるヒートシンクが使用されるようになった。そして、ヒートシンクの受熱面の上に、素子を配置した配線基板が接合され、素子から発生する熱をヒートシンクに伝達するようにしている。

特開２００９−１６４１５号公報特開２０１１−６１１５７号公報

ヒートシンクの受熱面には配線基板が接合され、この配線基板には、外部から電源や信号を与える端子部が設けられ、この端子部に外部機器と電気的に接続するための複数の端子の一端が接続されている。これらの端子はヒートシンクの内部に埋設されて他端が外部に導出されている。ところが、ヒートシンクが熱伝導性樹脂によって作製されている場合には、端子が導電性の金属を使用しているので、端子同士が電気的に短絡してしまう問題がある。このため、少なくともヒートシンクの内部に埋設される端子部分に絶縁処理を行う必要がある。しかしながら、端子は細線が使用されていることもあり、絶縁処理が困難であり、また、強度が不足することから、端子の他端側に接続される接続機器のコネクターを接続する際に強度が不足して変形する問題もあり、作業性を阻害する要因となっていた。

そこで、本発明の課題は、簡易な構成により、導電金属製の端子を導電性を有するヒートシンクの内部に端子ブロックを作業性良く嵌挿固定することができ、しかも、端子の変形を防止することができる端子構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による端子構造は、導電性を有するヒートシンクの受熱面に配線基板が接合され、前記配線基板に一端を接続した金属製の端子を前記ヒートシンクの内部に埋設して他端が外部に導出した端子構造であって、前記端子は電気的絶縁性を有する端子ブロックに前記端子の先他端と後端が突出するように埋設され、前記端子ブロックの両側面に弾性を有する各々ロック爪が突設され、前記ヒートシンクには前記端子ブロックを嵌挿固定する透孔が形成され、前記透孔の内部には、前記ロック爪に係止する係止部が形成され、前記端子ブロックを前記ヒートシンクの透孔に嵌挿したとき、前記ロック爪を前記ヒートシンクの係止部に係止したことを要旨としている。

また、ヒートシンクは、熱伝導性樹脂により形成されている。

本発明の端子構造によれば、複数の端子が電気的絶縁性を有する端子ブロックに埋設され、この端子ブロックを熱伝導性樹脂によって形成されたヒートシンクの透孔に嵌挿固定することにより、ヒートシンクが導電性を有していても、電気的絶縁性を有する端子ブロックによって絶縁されるので、端子同士の短絡を防止することができる。さらに、端子ブロックをヒートシンクの透孔に嵌挿するだけで、端子ブロックのロック爪がヒートシンクの係止部に係止されるので、容易に固定することができる。しかも、端子ブロックをヒートシンクの透孔に嵌挿するだけの作業で固定できるので、作業性を向上させることが可能となる。

また、ヒートシンクは、熱伝導性樹脂により形成することにより、ヒートシンクが樹脂成形によって形成出来るので、複雑かつ任意の構造とすることが可能となり、広範な顧客ニーズや用途に対応させることが可能となる。

本発明に関わる端子構造の実施例を示す断面図である。図１に示す端子構造の横断面図である。配線基板の配設状態を示す平面図である。端子ブロックを示す断面図である。ヒートシンクに端子ブロックに嵌挿する状態を示す状態図である。

本発明による端子構造は、導電性を有するヒートシンクの受熱面に配線基板が接合され、前記配線基板に一端を接続した金属製の端子を前記ヒートシンクの内部に埋設して他端が外部に導出している。前記端子は電気的絶縁性を有する端子ブロックに前記端子の先他端と後端が突出するように埋設され、前記端子ブロックの両側面に弾性を有する各々ロック爪が突設され、前記ヒートシンクには前記端子ブロックを嵌挿固定する透孔が形成され、前記透孔の内部には、前記ロック爪に係止する係止部が形成され、前記端子ブロックを前記ヒートシンクの透孔に嵌挿したとき、前記ロック爪を前記ヒートシンクの係止部に係止している。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説明する。図１、図２は、本発明による端子構造の実施例を示す断面図であり、図示のヒートシンク１は、熱伝導性樹脂により形成されている。このヒートシンク１の図示下方側には、効率良く放熱を行うために複数のフィンによって構成された放熱部１ａが突出形成されている。また、ヒートシンク１の図示上方側には、平坦な受熱面１ｂが形成されている。さらに、受熱面１ｂの上面には熱伝達板２が面接合されている、さらに、熱伝達板２の上面には、配線基板３が熱伝達板２と接合するように載置固定されている。図示の実施例は、配線基板３が熱伝達板２を介してヒートシンク１の受熱面１ｂに接合させているが、配線基板３をヒートシンク１の受熱面１ｂに直接接合させるようにしても良い。

ヒートシンク１を形成する熱伝導性樹脂は、熱可塑性樹脂をマトリックス成分とし、カーボン繊維、グラファイト等の熱伝導率が高い素材から選ばれた１種又は２種以上の充填材を含有している。成形性とリサイクル性の観点から熱可塑性樹脂をマトリックス成分とすることが好ましく、このような熱伝導性樹脂の熱伝導率は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上としている。このように、熱伝導性樹脂にカーボン繊維、グラファイト等の素材を充填していることから、ヒートシンク１は導電性を有している。

配線基板３には、図示しない発熱する電子部品などの素子が配設され、図３に示すように端子部３ａが設けられている。この端子部３ａには、導電性を有する金属製の３本の端子４の一端が図１、図２に示すように各々挿入されて電気的に接続されている。これらの端子４の中間部は、後述する端子ブロック５に埋設され、他端が端子ブロック５の下方から外部に導出している。そして、ヒートシンク１には、端子ブロック５を嵌挿固定するための透孔１ｃが形成されている。この透孔１ｃは、端子ブロック５の嵌挿を許容する大きさに形成され、内面に両側には係止部１ｄが形成されている。

端子ブロック５は、電気的絶縁性及び弾性を有する樹脂によって、図４に示すように、略角柱状に形成され、内部に３本の端子４の中間部を埋設している。そして、端子ブロック５の両側面には各々ロック爪５ａが突設されている。このロック爪５ａは、図示下方の基端が端子ブロック５の側面に接続され、上方に向けて突出した先端側が弾性変形するようになっている。また、ロック爪５ａの先端には爪が外方に向けて突出している。

このように構成された端子ブロック５は、図１、図２に示すように、ヒートシンク１に形成されている透孔１ｃに嵌挿固定される。端子ブロック５を嵌挿するには、図５に示すように、ヒートシンク１の透孔１ｃの図示下方から、端子ブロック５のロック爪５ａの先端を上方に挿入する。このとき、図５に示すように、両側面に突設したロック爪５ａの先端側が弾性変形して爪が互いに中央方向に寄せられ、その幅が透孔１ｃの幅になって挿通を許容する。端子ブロック５をさらに押し込むと、ロック爪５ａの爪が透孔１ｃの内面両側に形成された係止部１ｄの上面に到達する。このとき、弾性変形していたロック爪５ａが開放されて、ロック爪５ａの爪が係止部１ｄに係止され、端子ブロック５の下方への移動が阻止される。また、この端子ブロック５を嵌挿するとき、配線基板３の端子部３ａには、端子ブロック５の３本の端子４の先端が挿通される。このようにしてヒートシンク１に端子ブロック５が嵌挿固定される。

このように、ヒートシンク１に端子ブロック５を嵌挿固定すると、金属製の３本の端子４の他端が端子ブロック５の下方から外部に導出され、この他端の位置はヒートシンク１の透孔１ｃ内となっている。透孔１ｃは、外部機器等と電気的に接続するためのコネクタ６が挿入できるように形成することが望ましく、図１及び図２の二点鎖線出示すように、コネクタ６を挿入したときに、図示しないコネクタの端子と端子ブロック５の端子４の他端とを接続することができる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例において、ヒートシンクは、導電性を有する熱伝導性樹脂によって形成されていたが、熱伝導性を有する金属製のヒートシンクであっても良い。また、端子等の形状は、使用用途に応じて適宜に変更しても良い。

１ヒートシンク
１ａ放熱部
１ｂ受熱面
１ｃ透孔
１ｄ係止部
４端子
５端子ブロック
５ａロック爪

Claims

導電性を有するヒートシンクの受熱面に配線基板が接合され、前記配線基板に一端を接続した導電金属製の端子を前記ヒートシンクの内部に埋設して他端が外部に導出した端子構造であって、
前記端子は電気的絶縁性を有する端子ブロックに前記端子の先他端と後端が突出するように埋設され、
前記端子ブロックの両側面に弾性を有する各々ロック爪が突設され、
前記ヒートシンクには前記端子ブロックを嵌挿固定する透孔が形成され、前記透孔の内部には、前記ロック爪に係止する係止部が形成され、
前記端子ブロックを前記ヒートシンクの透孔に嵌挿したとき、前記ロック爪を前記ヒートシンクの係止部に係止したことを特徴とする放熱装置の端子構造。
前記ヒートシンクは、熱伝導性樹脂により形成された請求項１に記載の放熱装置の端子構造。