JP2536657B2 - 電気装置及びその製造方法 - Google Patents

電気装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気装置及びその製造方法に係わり、特
に、電子部品を実装してなる印刷回路基板等の電気的接
続導体と電気制御部品より構成される電気装置の生産性
及び組立性向上、並びに多種類の電気制御部品の高密度
実装に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は、例えば、実開昭60−151186号公報に示され
た電気装置の回路図である。第3図は同公報に示され
た、制御部品の配置図である。第4図は、第3図のA−
A線に沿った断面図、第5図は第3図のB−B線に沿っ
た断面図である。図において、(1)は電磁接触器であ
り、電源を入り切りする。(2)はリアクトル、(3)
は制御用の変圧器であり、入力電圧を所定の電圧に変換
する。(4)はダイオードブリッジであり、入力された
交流電流を直流に変換する。(5)はダイオードブリッ
ジ(4)で変換された直流電流を平滑にする平滑コンデ
ンサ、(6)は放電トランジスタで、平滑コンデンサ
(5)の充電々流などコンデンサ充電々流を放電させ
る。(7)はトランジスタインバータで、平滑コンデン
サ(5)で平滑になった直流電流を交流に変換する。
(8)はアルミフィンであり、ダイオードブリッジ
(4)、放電トランジスタ(6)及びトランジスタイン
バータ(7)で発生した熱を伝達し放冷する。(9)は
モールド筐体で、電磁接触器(1)、リアクトル
(2)、変圧器(3)及び平滑コンデンサ(5)の各部
品を収納する。(10)はショートバーが設けられた絶縁
基板であり、電磁接触器(1)、平滑コンデンサ
(5)、インバータ(7)などの電流の大きな回路の電
気的接続導体となる。(11)は制御信号を出すプリント
板、(12)はカバー、(13)はネジ、(14)は端子部で
ある。すなわち従来例では端子部(14)の高さを個々に
調整した複数の制御部品を、基面が平坦な樹脂モールド
筐体(9)内及びフィン(8)上にねじにより固定する
ことにより設け、これにより端子部(14)の高さが同一
平面となった複数の電気制御部品の端子側に、上記制御
部品の端子部間を電気的に接続して導電路を形成するシ
ョートバーが設けられた絶縁基板(10)と、絶縁基板
(10)とは間隔をおいて上記筐体(9)上に載置される
プリント板(11)とを電気的接続するように構成し、そ
のショートバーを制御部品の端子部(14)と接触させて
配置し、上記プリント板(11)に形成した複数の穴と、
上記ショートバーの適所に設けられ絶縁基板(10)を貫
通する複数の穴を通して挿入されるネジ(13)により絶
縁基板(10)を固定し、制御部品相互間の導電路を形成
するように構成されている。なお、部品の配置では、樹
脂モールド筐体(9)に部品を内蔵して、発熱部品はア
ルミフィン(8)上に配置している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のものは以上のように構成されているので、即ち
各制御部品が樹脂モールド筐体(9)、アルミフィン
(8)上にねじ止めされて位置決めされるので、各制御
部品の位置決めが難しく、特に制御部品と接続導体とを
ねじで接続する場合、各端子高がが揃っていないと、接
続時に接続導体が変形したり、接続部で接触不良を起こ
すが、従来のものは制御部品の各端子高さを揃えるた
め、端子部を延長したり、所定厚みのスペーサを介して
基台に設置する必要があり、その高さ方向の位置決めが
難しかった。
又従来のものは、発熱量の少ない制御部品を樹脂モー
ルド筐体(9)に内蔵させ、また発熱の著しいパワー制
御部品のアルミフィン(8)上に配設しているので、ア
ルミフィン(8)と樹脂モールド筐体(9)の2つの基
台が必要となり小型化が難しかった。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたも
ので、各制御部品の位置決めを容易にでき、又小型化が
可能な電気装置及びその製造方法を提供しようとするも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
第1の発明に係る電気装置は、基台を伝熱性が良好な
材料より形成するとともに、この基台の電気部品挿入用
くぼみ部を設け、かつこのくぼみ部のうち発熱量が多い
電気部品が挿入されるくぼみ部には良伝熱材を、また発
熱量の少ない電気部品が挿入されるくぼみ部には断熱材
を設けるとともに、上記くぼみ部に電気部品を挿入した
ものである。なおまた第2の発明に係る電気装置の製造
方法は、(a)基台に電気部品挿入用くぼみ部を設ける
工程、 (b)発熱量が多い電気部品が挿入されるくぼみ部には
伝熱性の良い電気部品固着用樹脂を、また、発熱量の少
ない電気部品が挿入されるくぼみ部には断熱性の電気部
品固着用樹脂を注入する工程、 (c)上記注入工程の後、電気部品固着用樹脂が硬化す
る前に上記電気部品をこのくぼみ部に挿入する工程、 を備えるものである。
〔作用〕
第1の発明によれば、発熱量の多い電気部品の発生熱
が高熱伝導材、熱伝導性が良好な基台を通じて良好に放
熱され、また、上記発生熱は断熱材にて発熱量の少ない
電気部品に伝達されることが少ないので、発熱量の多い
電気部品と発熱量の少ない電気部品とを一つの熱伝導性
の良好な基台に配設することができる。
第2の発明によれば、くぼみ部と電気部品との間に寸
法誤差があってもその誤差が樹脂にて吸収されると共
に、電気部品が樹脂にて強固に位置決め固着される。
〔発明の実施例〕
以下この発明の一実施例を第1図を用いて説明する。
図において(20)はアルミダイキャストで製作された
基台で、一側面には、挿入される制御部品の端子部が基
台表面より突出すると共に制御部品間の端子部高さが実
質的に同一となるよう、制御部品の高さ、形状に応じて
制御部品挿入用くぼみ部(20a)が所定位置に設けられ
ており、又反対側には放熱フィン(20b)が設けられて
いる。なおこのくぼみ部(20a)及び放熱フィン(20b)
は、基台(20)をアルミダイキャストで製作するとき同
時に成形される。
(21)は導体(21a)が所定パターンで設けられた印
刷回路基板で、発熱量の多い電気部品である抵抗(2
2)、特に発熱量が多いセメント抵抗(23)、コンデン
サ(24)等が半田付け(25)されている。(26)は発熱
量が少ない電気部品である電解コンデンサ、(27)は発
熱量が多いパワートランジスタモジュールなどのパワー
モジュール、(28)はセメント抵抗(23)とくぼみ部
(20a)との間に介在された、セメント抵抗(23)の外
形状と同形状を呈する胴製カバーで、底面が基台(20)
と直接接するよう配設されている。なおこのカバー(2
8)は銅製でなくても、アルミ、鉄、亜鉛合金等の良熱
伝導材であればよい。(29)は発熱量のない抵抗(2
2)、セメント抵抗(23)、パワーモジュール(27)の
各くぼみ部(20a)に充填された高熱伝導性の樹脂であ
る。この高熱伝導性樹脂として、常温或いは加温状態で
流動性のあるエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂のうち1種或いは複数用い、フィ
ラーとして熱伝導率の良好な銅粉、アルミ粉、銀粉、金
粉、鉄粉、ステンレス粉、黄銅粉、アルミナ粉、マグネ
シア粉、結晶シリカ粉、チッ化アルミ粉、酸化ケイ素
粉、ベリリア粉、ケイ素粉、ボロンナイトライド粉、ケ
イ酸ジルコニウム粉、炭化ケイ素粉、ダイヤモンド粉な
どの一種もしくは複数種混入した樹脂を用いることがで
きる。
なおこの実施例の場合、エポキシ樹脂にアミン系の硬
化剤を配合し、フィラーとしてアルミナ粉末をエポキシ
樹脂100重量部に対し900重量部混合し、熱伝導率が約51
×10-4cal/cm・sec・℃の樹脂を用いている。
又(30)は発熱量の少ない電解コンデンサ(26)のく
ぼみ部(20a)に充填された断熱性樹脂である。この断
熱性樹脂として、常温或いは加温状態で流動性のあるエ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステ
ル樹脂のうち1種或いは複数用い、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、アルミナ、けい
砂、シリカ、ジルコニア、ガラス等の微小中空球状フィ
ラーを1種もしくは複数種混入した樹脂を用いることが
できる。なお、実施例の場合、エポキシ樹脂にアミン系
の硬化剤を配合し、シリカバルーン樹脂フィラーとして
エポキシ樹脂100重量部に対し50重量部添加し、熱伝導
率が約2×10-4cal/cm・sec・℃の樹脂を用いている。
又(31)は上記各制御部品の端子部、(32)は端子部
(31)と基板(21)の導体(21a)とを電気的接合する
ためナット、(33)は端子部(31)と基板(21)の導体
(21a)とを電気的接続するための止めねじ、(34)は
基板(21)を基台(20)上に保持する保持材である。
以上のようにこの実施例に係る電気装置は構成されて
おり、次のように組立てられる。即ち、まず基板(21)
に基板実装の部品としてコンデンサ(24)、抵抗(2
2)、セメント抵抗(23)を半田付け(25)で実装す
る。さらにその後、セメント抵抗(23)用の銅製カバー
(28)に高熱伝導性の樹脂(29)を予め所定量注入し、
このカバー(28)をセメント抵抗(23)に挿入する。一
方、金属基台(20)に成形されたパワーモジュール(2
7)用のくぼみ部、抵抗(22)用のくぼみ部、セメント
抵抗(23)用のくぼみ部にはそれぞれ所定量の高熱伝導
性の樹脂を予め充填し、電解コンデンサ(26)を充填す
るくぼみ部には断熱性樹脂(30)を予め充填する。その
後、パワーモジュール(27)及び電解コンデンサ(26)
を基台くぼみ部に配置し、さらに、抵抗(22)、セメン
ト抵抗(23)等を実装した基板(21)を基台(20)の保
持材(34)にねじで固定する。さらに充填した樹脂が硬
化する前に、パワーモジュール(27)の端子部(31)に
ネジ(33)を、又電解コンデンサー(26)の端子部(3
1)ナット(32)を締結し、樹脂を常温放置あるいは加
熱硬化により固化させる。このようにして電気装置が組
立てられる。
以上のようにこの実施例では、金属製基台(20)上に
パワーモジュール(27)、あるいは、電解コンデンサ
(26)を設置する場合に部品の高さ、外形形状に合わせ
て金属基台(20)上にくぼみ部(20a)が作られている
ため、各部品(26)(27)を対応したくぼみ部(20a)
に設置することにより、部品配置の水平方向及び垂直方
向の位置決めが確実に、かつ容易に達成される。さら
に、金属基台(20)と基板(21)との間に寸法のバラツ
キがあって、抵抗(22)、(23)等の基板(21)へのネ
ジ止め部品、ハンダづけ部品等の部品の端面が必ずしも
金属基台上に接触しないが、基台(20)と抵抗(22)
(23)等の部品の空隙に樹脂が介在するのでその寸法の
バラツキが吸収され、かつ樹脂が固化すれば強固に固着
される。さらにそれぞれの樹脂は、パワーモジュール
(27)等の発熱部品には高熱伝導性の樹脂(29)を充填
し、コンデンサ(26)等の発熱しにくい部品には断熱性
の樹脂(30)が充填してあるので、冷却性が良く、かつ
他の部品への不要な熱の流入を防止する。一方、特にセ
メント抵抗(23)のような発熱の著しい部品に対して
は、その部品の表面を金属製のカバー(28)で覆ってい
るので、部品からカバー(28)へ速やかに熱が伝達さ
れ、さらにカバー(28)と基台(20)の接触部部分から
基台(20)へ熱が伝わるので放熱フィン(20b)の効果
と併せて効率的に放熱される。なお、この実施例では、
金属製基台をアルミダイキャストについて述べたが、必
ずしも、アルミダイキャストに限定するものではなく、
熱伝導性の良好な銅、亜鉛合金、鉄などでも同様の効果
を奏することは明らかである。
〔発明の効果〕
以上のように第1の発明によれば、発熱量の多い電気
部品の発生熱が高熱伝導材、熱伝導性が良好な基台を通
して良好に放熱され、また上記発生熱は断熱材にて発熱
量の少ない電気部品に伝達されることが少ないので、発
熱量の多い電気部品と発熱量の少ない電気部品とを一つ
の熱伝導性の良好な基台に配設することができ、ひいて
は高密度実装が可能となる。
また、第2の発明によれば、くぼみ部と電気部品との
間に寸法誤差があってもその誤差が樹脂にて吸収される
と共に、樹脂が電気部品の周囲とくぼみ部との間に介在
するので、電気部品が樹脂にて強固に位置決め固着さ
れ、ひいては耐震動性が格段に向上する。さらに、発熱
量が多い電気部品の発生熱が高熱伝導材、熱伝導材が良
好な基台を通して良好に放熱され、また上記発生熱は断
熱材にて発熱量の少ない電気部品に伝達されることが少
ないので、発熱量の多い電気部品と発熱量の少ない電気
部品とを一つの熱伝導性の良好な基台に配設することが
でき、ひいては高密度実装が可能となる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による電気装置の断面図、
第2図〜第5図は従来例を示す図で、第2図は電気装置
の回路図、第3図は電気装置の平面図、第4図は第3図
のA−A断面図、第5図は第3図のB−B断面図であ
る。 (20)は金属製基台、(20a)はくぼみ部、(21)は印
刷回路基板、(27)はパワーモジュール、(26)は電解
コンデンサ、(22)は抵抗、(23)はセメント抵抗、
(28)は金属カバー、(29)は高熱伝導性樹脂、(30)
は断熱性樹脂、(21a)は印刷回路基板の導体である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印刷回路基板と基台との間に電気部品が配
    設される電気装置であって、発熱量が多い電気部品と、
    発熱量が少ない電気部品からなる複数の電気部品と、こ
    の複数の電気部品の各々の端子部と電気的接続される電
    気的接続導体と、上記複数の電気部品または電気的接続
    導体の少なくとも一方を支持する基台とを備え、上記基
    台を伝熱性が良好な材料より形成するとともに、この基
    台に電気部品挿入用くぼみ部を設け、かつこのくぼみ部
    のうち発熱量が多い電気部品が挿入されるくぼみ部には
    良伝熱材を、また発熱量の少ない電気部品が挿入される
    くぼみ部には断熱材を設けるとともに、上記くぼみ部に
    電気部品を挿入したことを特徴とする電気装置。
  2. 【請求項2】複数の電気部品と、この電気部品の端子部
    と電気的接続される電気的接続導体と、上記電気部品ま
    たは電気的接続導体の少なくとも一方を支持する基台と
    を備えてなる電気装置の製造方法において、 (a)上記基台に電気部品挿入用くぼみ部を設ける工
    程、 (b)発熱量が多い電気部品が挿入されるくぼみ部には
    伝熱性の良い電気部品固着用樹脂を、また、発熱量の少
    ない電気部品が挿入されるくぼみ部には断熱性の電気部
    品固着用樹脂を注入する工程、 (c)上記注入工程の後、電気部品固着用樹脂が硬化す
    る前に上記電気部品をこのくぼみ部に挿入する工程、 を備えてなる電気装置の製造方法。
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