JP2916628B2

JP2916628B2 - サーモカプラ

Info

Publication number: JP2916628B2
Application number: JP30313190A
Authority: JP
Inventors: 義範脇原; 和仁山田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH04176195A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、サーモカプラに関し、特にプリント配線板
上に実装された表面実装用部品と他の電子部品とを相互
に熱結合するためのサーモカプラに関するものである。

（従来の技術）周知のように電子部品の中には、それ自身で熱を発生
するものがある。例えば、トランジスタの場合には、そ
の周辺温度が高くなると、ベース・エミッタ間の電圧Ｖ
_BEが小さくなる負の温度係数をもっているため、結果と
してコレクタ損失により当該トランジスタが発熱するの
である。従って、２個のトランジスタが対になって作動
する回路の場合には、この発熱により発熱量の多い片方
のトランジスタが動作領域から外れてしまい、当該回路
が正常に作動しないといった不具合が発生する。また、
その発熱量が多いときには、熱暴走が起こり、当該トラ
ンジスタが破損する場合もある。

そこで、従来よりこのような不具合の発生を防止する
ために、２個の電子部品（主にトランジスタ）の温度が
等しくなるように、つまり２つの電子部品を相互に熱結
合するように回路設計を行っていた。

ところが、設計段階で熱暴走等を抑えることが可能な
回路を設計するとなると、膨大な時間を必要とすると共
に、回路自身もかなりの制約を受けて設計自由度がなく
なるため、高密度実装には対応できないという問題があ
った。

そこで、昨今では、第７図又は第８図に示すようなサ
ーモカプラや、第９図に示すような金属基板が使用され
ている。

この従来のサーモカプラは、第７図に示すように、２
個のディスクリート部品の外容器自身を、熱伝導率が高
くかつ電気絶縁性のある樹脂で金属板を覆った物で接続
することにより、または、第８図に示しように、熱伝導
率が高くかつ電気絶縁のある樹脂で金属板を覆った物で
２個のディスクリート部品を挟みこれらを電気絶縁性の
あるネジで緊締することにより、両ディスクリート部品
の温度を均一にして、相互に熱結合するようになってい
る。

また、前述の金属基板は、金属コアの両面に絶縁層を
形成すると共に、この絶縁層上に回路パターンを形成し
たものであり、この金属基板上に実装されたミニモール
ドトランジスタやモールドトランジスタ等の表面実装用
部品が発する熱により金属コアが均一にあたためられる
ことを利用して、前記表面実装用部品を相互に熱結合す
るようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前述の従来のサーモカプラにあって
は、手軽ではあるが表面実装用部品に使用することは構
造上困難であり、また、金属基板を使用するとなるとコ
スト高となると共に回路設計の制約を受けて高密度実装
には対応できないという問題点があった。

そこで案出されたのが本発明であって、その目的とす
るところは、表面実装用部品を容易に熱結合できると共
に、安価でかつ回路設計の自由度を向上させることがで
きるサーモカプラを提供することにある。

（課題を解決するための手段）そして、この目的を達成するために本発明が採った手
段は、図面に示した符号を付して説明すると、「プリント配線板（90）上に実装された表面実装用部
品（80）と他の電子部品（80）とを相互に熱結合するた
めのサーモカプラ（100）であって、前記表面実装用部品（80）を収納する凹部（11）と当
該表面実装用部品（80）からの発熱を伝導する熱伝導部
（12）とを有する収納層（10）と、前記熱伝導部（12）と熱的に接続されると共に前記表
面実装用部品（80）と他の電子部品（80）とを相互に熱
結合するための接続端子（21）を有する端子層（20）
と、前記収納層（10）と前記端子層（20）との間に介在さ
れて、熱結合されるべき前記表面実装用部品（80）と他
の電子部品（80）とを電気的に絶縁する絶縁層（30）と
からなることを特徴とするサーモカプラ（100）」をそ
の要旨とするものである。

つまり、第１図〜第６図に示すように、このサーモカ
プラ（100）は、収納層（10）と端子層（20）と絶縁層
（30）とを積層して形成したものであり、これをミニモ
ールドトランジスタやモールドトランジスタ等の表面実
装用部品（80）にかぶせるようにプリント配線板（90）
上に接着すると共に、端子層（20）上にある接続端子
（21）と、他の電子部品（80）とを接続して、これらを
相互に熱結合するようにしたのである。

なお、接続端子（21）と他の電子部品（80）との接続
は、第４図に示すように太いジャンパー線（60）による
接続のほか、第５図及び第６図に示すように、他の電子
部品（80）にもこのサーモカプラ（100）をかぶせて接
着し、これらのサーモカプラ（100）の接続端子（21）
同士をジャンパー線（60）により接続しても良く、さら
には、第１図及び第２図に示すように、このサーモカプ
ラ（100）を、熱結合すべき二つの表面実装用部品（8
0）を共に収納するように一体的に形成すると共に、両
接続端子（21）を導体回路のベタパターン（22）で接続
して、両表面実装用部品（80）を相互に熱結合するよう
にしても良い。

また、収納層（10）における凹部（11）の形状は、こ
のサーモカプラ（100）が使用される表面実装用部品（8
0）の形状に合わせて適宜変更適用できるものであり、
また同様に熱伝導部（12）の形状や手段についても特に
限定されず、スルーホール（12）による他、金属を埋め
込んだ構成等、表面実装用部品（80）からの熱を接続端
子（21）に伝導するような構成であれば、いかなるもの
であっても良い。

（発明の作用）上記のような手段を採ることにより、本発明に係るサ
ーモカプラ（100）は、次のように作用する。即ち、先ず、収納層（10）に形成された凹部（11）により表
面実装用部品（80）を収納すると共に、この表面実装用
部品（80）からの熱をスルーホール等の熱伝導部（12）
によって外部へ伝導するのである。これは、ミニモール
ドトランジスタやモールドトランジスタ等の表面実装用
部品（80）からの熱の大部分がコレクタ損失によって発
生するからであり、この部分からの発熱を熱伝導部（1
2）によって外部へ伝導するのが効果的であるからであ
る。

次に、端子層（20）は、前記熱伝導部（12）からの熱
を外部へ取り出すよう作用し、つまり、この端子層（2
0）に形成されたスルーホール等の接続端子（21）と、
前記熱伝導部（12）とは熱的に接続されているため、表
面実装用部品（80）からの発熱をこの接続端子（21）を
介して外部へ取り出すように作用するのである。

また、絶縁層（30）は、前記収納層（10）と端子層
（20）との間に介在されており、収納層（10）に形成さ
れた熱伝導部（12）と端子層（20）に形成された接続端
子（21）とを電気的に絶縁し、表面実装用部品（80）と
熱結合される他の電子部品（80）との電気的導通を遮断
するよう作用するのである。

従って、このサーモカプラ（100）は、プリント配線
板（90）上に実装された表面実装用部品（80）からの発
熱を収納層（10）の熱伝導部（12）を介して端子層（2
0）の接続端子（21）に伝導し、この接続端子（21）に
接続されたジャンパー線（60）や導体回路（22）を介し
て他の電子部品（80）に熱を伝導することにより、ある
いは他の電子部品（80）からの熱を表面実装用部品（8
0）に伝導することにより、発熱量の異なる表面実装用
部品（80）と他の電子部品（80）とを均一に熱結合する
ことが可能となるのである。

（実施例）次に本発明の各実施例について、図面に従って説明す
る。

実施例１第１図は本発明に係るサーモカプラ（100）の第一実
施例を示す分解斜視図であり、第２図は同断面図であ
る。

これらの図に示すように、本実施例に係るサーモカプ
ラ（100）は、隣接する２つの表面実装用部品（80）を
一体的に熱結合するためのものであって、プリント配線
板（90）上に実装された表面実装用部品（80）を収納す
る収納層（10）と、この収納層（10）の上に積層された
絶縁層（30）と、さらにこの絶縁層（30）上に積層され
た端子層（20）とから構成されている。

そして、収納層（10）は、前記二つの表面実装用部品
（80）に合った形状に切欠かれた開口（13a）を有する
樹脂板（13）と、表面実装用部品（80）、例えばミニモ
ールドトランジスタのコレクタに対応する位置に設けら
れたスルーホール（12）を有する配線板（14）とを積層
して形成されている。つまり、この収納層（10）は、表
面実装用部品（80）を収納する二つの凹部（11a）（11
b）と、これらの凹部（11a）（11b）の一部に設けられ
て表面実装用部品（80）からの発熱を伝導する熱伝導部
（12）（本実施例においてはスルーホール（12））とを
有したものとなっている。

なお、この収納層（10）は、本実施例の如く樹脂板
（13）と配線板（14）とを積層したものである必要はな
く、これらを一体的に形成したものであっても良い。ま
た、樹脂板（13）に設けられた開口（13a）の形状、つ
まり収納層（10）の凹部（11）の形状等についても特に
限定されず、例えば、第３図に示すようなものであって
も良く、この場合には、製造が容易であるという効果を
有する。

次に、絶縁層（30）は、熱伝導率の高い電気的絶縁
物、例えばマイラ板やカプトンテープ等で形成されてお
り、前記収納層（10）上に接着剤（40）を介して接着さ
れるようになっている。なお、この絶縁層（30）を収納
層（10）上に接着する際には、収納層（10）上に形成さ
れた熱伝導部（12）、つまりスルーホール（12）のラン
ド（12a）の周辺にヒートシンカー（50）等を塗布する
と、熱伝導率が高くなってより好ましいものとなる。

次に、端子層（20）は絶縁基材（23）上に形成された
ベタパターンの導体回路（22）と、この導体回路（22）
と接続されると共に前記収納層（10）上に形成されたス
ルーホール（12）（熱伝導部（12））に対応する位置に
設けられたスルーホール（24）とを有している。そし
て、この端子層（20）が前記絶縁層（30）上に接着剤
（40）を介して接着されることによって、収納層（10）
のスルーホール（12）のランド（12a）（熱伝導部（1
2））と、端子層（20）のスルーホール（24）のランド
（24a）が熱的に接続されると共に、ベタパターンの導
体回路（22）が隣接する表面実装用部品（80）を相互に
熱結合する接続端子（21）となるのである。

なお、この端子層（20）の裏面に設けられたスルーホ
ール（24）のランド（24a）についても、収納層（10）
のスルーホール（12）と同様にその周辺にヒートシンカ
ー（50）等を塗布して熱伝導率を高めておくと良い。

このように構成された本実施例に係るサーモカプラ
（100）は、第２図に示すように隣接する二つの表面実
装用部品（80）を覆うように接着剤（40）によって固着
され、両表面実装用部品（80）の熱結合を行うのであ
る。この際、収納層（10）に形成されたスルーホール
（12）のランド（12a）（熱伝導部（12））と、表面実
装用部品（80）のリード（81）との空間にヒートシンカ
ー（50）を充填し、熱伝導率を高めるようになってい
る。その意味からすると、前記名スルーホール（12）
（24）内にもヒートシンカー（50）等を充填すればさら
に熱伝導率が良くなって好適である。

以上のように、本実施例に係るサーモカプラ（100）
によれば、隣接する表面実装用部品（80）同士を熱的に
確実に結合することができると共に、端子層（20）に形
成されたベタパターンの導体回路（22）による放熱効果
も期待できるものとなる。

実施例２第４図は、本発明に係るサーモカプラ（100）の第二
実施例を示す断面図である。

この図に示すように、本実施例に係るサーモカプラ
（100）は、プリント配線板（90）上に実装された表面
実装用部品（80）と、これとは少し離れた位置に実装さ
れた他の電子部品（80）や他の表面実装用部品（80）と
をジャンパー線（60）により熱結合するためのものであ
る。

そして、このサーモカプラ（100）は、第一実施例に
示したものを丁度二分した様な形状となっている。つま
り、表面実装用部品（80）を収納する１つの凹部（11）
とこの凹部（11）の一部に設けられて表面実装用部品
（80）からの発熱を伝導する熱伝導部（12）（本実施例
においてもスルーホール（12））とを有する収納層（1
0）と、前記熱伝導部（12）（スルーホール（12））と
熱的に接続されると共に他の電子部品（80）と熱結合す
るためのジャンパー線（60）が半田（61）等により接続
される接続端子（21）を有する端子層（20）と、前記収
納層（10）と前記端子層（20）との間に介在されて熱結
合される二つの電子部品（80）を電気的に絶縁する絶縁
層（30）とを積層し、これらを接着剤（40）により固着
した構造となっているのである。

そして、このサーモカプラ（100）は、第４図に示す
ように一方の表面実装用部品（80）を覆うようにプリン
ト配線板（90）上に接着され、その端子層（20）におけ
る接続端子（21）と他の電子部品（80）とを直にジャン
パー線（60）で接続し、両者（80）を相互に熱結合する
ように使用されるのである。

また、第５図は大きさの異なる表面実装用部品（80）
同士をこのサーモカプラ（100）を使用して熱結合をす
る場合を示した断面図であり、第６図は収納層（10）に
おける凹部（11）の形状を簡単化した例を示した断面図
である。これらの図に示すように、このサーモカプラ
（100）は、プリント配線板（90）上に実装される表面
実装用部品（80）の大きさや種類等により、その使用箇
所や形状等を適宜変更して適用できるものである。

以上のように、本実施例に係るサーモカプラ（100）
によれば、離れた位置に実装された二つの表面実装用部
品（80）をジャンパー線（60）により確実かつ簡単に熱
結合できるため、回路設計段階でこれらの表面実装用部
品（80）の熱結合について考慮する必要がなくなり、回
路設計時における自由度が向上するのである。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明に係るサーモカプラは、
「プリント配線板上に実装された表面実装用部品と他の
電子部品とを相互に熱結合するためのサーモカプラであ
って、前記表面実装用部品を収納する凹部と当該表面実
装用部品からの発熱を伝導する熱伝導部とを有する収納
層と、前記熱伝導部と熱的に接続されると共に前記表面
実装用部品と他の電子部品とを相互に熱結合するための
接続端子を有する端子層と、前記収納層と前記端子層と
の間に介在されて、熱結合されるべき前記表面実装用部
品と他の電子部品とを電気的に絶縁する絶縁層とからな
ること」をその構成上の特徴としている。

従って、この発明によれば、プリント配線板上に実装
された表面実装用部品からの発熱を収納層の熱伝導部を
介して端子層の接続端子に伝導し、この接続端子に接続
されたジャンパー線や導体回路を介して他の電子部品に
熱を伝導することにより、あるいは他の電子部品からの
熱を伝導することにより発熱量の異なる表面実装用部品
と他の電子部品とを均一に熱結合することができる。

よって、従来のように、金属基板等を必要としないた
め、コスト的にも有利であり、また、回路設計上の制約
も受けないため、その自由度を向上させることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーモカプラの第一実施例を示す
分解斜視図、第２図は同断面図、第３図は第１図に示し
たサーモカプラの別の凹部形状を有する樹脂板を示す斜
視図、第４図〜第６図は本発明に係るサーモカプラの第
二実施例を示す各断面図、第７図は従来のサーモカプラ
を示す斜視図、第８図は別の従来のサーモカプラを示す
断面図、第９図は金属基板を使用した熱結合の方法を示
す断面図である。符号の説明 100……サーモカプラ、10……収納層、11,11a,11b……
凹部、12……熱伝導部（スルーホール）、12a……ラン
ド、13……樹脂板、13a……開口、14……配線板、20…
…端子層、21……接続端子、22……導体回路、23……絶
縁基材、24……スルーホール、24a……ランド、30……
絶縁層、40……接着剤、50……ヒートシンカー、60……
ジャンパー線、61……半田、80……表面実装用部品（電
子部品）、81……リード、90……プリント配線板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板上に実装された表面実装用
部品と他の電子部品とを相互に熱結合するためのサーモ
カプラであって、前記表面実装用部品を収納する凹部と当該表面実装用部
品からの発熱を伝導する熱伝導部とを有する収納層と、前記熱伝導部と熱的に接続されると共に前記表面実装用
部品と他の電子部品とを相互に熱結合するための接続端
子を有する端子層と、前記収納層と前記端子層との間に介在されて、熱結合さ
れるべき前記表面実装用部品と他の電子部品とを電気的
に絶縁する絶縁層とからなることを特徴とするサーモカ
プラ。