JP3576431B2 - 電子回路基板の冷却構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はIH炊飯ジャーなどの電気製品に組込まれた発熱性素子を有する電子回路基板の冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、IH炊飯ジャーでは、高周波電流の制御などのために、一般に、電子回路基板(以下回路基板と記す)には、ダイオードブリッジやスイッチング用トランジスタなど、高温になる発熱性素子が搭載されている。この発熱性素子を冷却するために、ヒートシンクが用いられる。
【0003】
図5(a)は一例として、IH炊飯ジャーに用いられている従来の回路基板セットを示したもので、その回路基板31には、ダイオードブリッジなどの発熱性素子32、33及びその他の各種電子部品34が搭載されている。発熱性素子32、33は回路基板31上に取付けられたヒートシンク35に密着されている。
【0004】
上記の発熱性素子32、33はその電極端子36、37を屈曲して回路基板31に平行になっている。ヒートシンク35は、図5(b)に示すように、フィン38の底部のヒートシンク基部39に形成された凹部に上記の発熱性素子32、33を収めて、回路基板31にビス40によって取付けられている。発熱性素子32、33とヒートシンク35は、その間にシリコーングリース41等の熱伝達媒体を介して密着されている。
【0005】
ヒートシンク35は所定の放熱能力を発揮するため、多数の広幅の放熱用フィンを有する構造であることから、回路基板31上で最も大型の部品であるにもかかわらず、従来は回路基板セットの組立て時に他の小型の部品と同様に回路基板31上に取付けられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒートシンク35を回路基板セットの組立て時に他の部品と同様に回路基板に取付ける構造では、回路基板31にヒートシンク35を取付けるスペースが必要なために回路基板31の小型化の妨げとなり、また、回路基板セットの組立て時の自動化率が低下する問題があった。さらに、回路基板セットが大型化することにより梱包箱内でのデッドスペースが増大して運搬効率が低下し、また、運搬過程でヒートシンク35が他の部材と接触するなどして不良発生率が増加するなど問題があった。
【0007】
そこで、この発明は、上記のような問題点に鑑み、ヒートシンクによる冷却効果を損なうことなく、回路基板を小型化することにより、回路基板セットの組立て効率を向上させ、かつ、回路基板の運搬効率の向上及び不良率の低減を図ることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、発熱性素子を有する電子回路基板を電気製品に組入れ、上記発熱性素子を冷却用のヒートシンクに接触させ、上記発熱性素子から上記ヒートシンクへ熱伝達を行う電子回路基板の冷却構造において、上記ヒートシンクを上記電子回路基板と別体に形成し、かつ、上記電気製品の内部に上記電子回路基板に接近して取付け、上記発熱性素子の電極端子を上記ヒートシンク側に屈曲して上記発熱性素子を上記電子回路基板の外方に突き出し、上記発熱性素子を偏平形状に形成し、上記ヒートシンクに上下両端が開放した扁平形状のポケット部を設け、上記ポケット部の上部に該発熱性素子の位置決め用のブロックを嵌着し、上記ポケット部の下端から上記発熱性素子を差込んで該発熱性素子を上記ヒートシンクに実質的に接触させ、上記ブロックにより該ポケット部下面と発熱性素子の上記電極端子の間に所定の絶縁距離を確保した構成を採用したのである。
【0009】
ここで、実質的な接触とは、上記発熱性素子と上記ヒートシンクとが直接的に接触している状態及び熱伝達媒体を介して間接的に接触している状態を含む概念である。
【0010】
上記の構造によれば、回路基板セットの組立時にヒートシンクを他の部品と同様に回路基板セットに取付ける必要がなくなるので、回路基板の小型化が実現でき、回路基板セットの組立て効率が向上し、運搬上の問題点が解消される。
【0013】
上記の構成によれば、上記発熱性素子と上記ヒートシンクとは両面で接触することになり、熱伝達性が向上する。
【0014】
上記ヒートシンクの上記ポケット部の内面と上記発熱性素子との空隙部に熱伝達媒体を充填又は挿入した構成をとることができる。
【0015】
上記の構成によれば、この熱伝達媒体を通じて、発熱性素子からヒートシンクへより効果的に熱伝達されて所望の冷却効果が得られる。また、上記ヒートシンクと上記電子回路基板との組立て誤差を吸収できて製品組み立て効率が向上し、かつ、発熱性素子の電極端子への負荷がかかり難くなり、回路基板上のランドの半田にクラックを誘発する危険性もなくなる。
【0016】
上記の課題を解決するために、この発明は、発熱性素子を有する電子回路基板を電気製品に組入れ、上記発熱性素子を冷却用のヒートシンクに接触させ、上記発熱性素子から上記ヒートシンクへ熱伝達を行う電子回路基板の冷却構造において、上記ヒートシンクを上記電子回路基板と別体に形成し、かつ、上記電気製品の内部に上記電子回路基板に接近して取付け、上記発熱性素子を有する上記複数の電子回路基板を上記電気製品に組入れ、上記ヒートシンクの上記ポケット部の対向する面にそれぞれ開口を設け、上記の各発熱性素子を上記の各開口からそれぞれ上記ポケット部に挿入し、上記発熱性素子を上記ヒートシンクに実質的に接触させた構成をとることができる。
【0017】
上記の構成によれば、複数の回路基板を1つのヒートシンクで冷却することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0019】
図1(a)、(b)は、電気製品の一例としてIH炊飯ジャーを示す。図示のようにIH炊飯ジャーは、ジャー本体1とこれに取付けられた蓋2から成っており、ジャー本体1には釜3が取出し可能に収容されている。ジャー本体1を構成する肩部材4に設けられた一対の取付け用つめ5、5’にヒートシンク6が支持される。ジャー本体1の底面に設けられた一対の支持部材10によって回路基板11が上記のヒートシンク6と接近して釜3の前面側に縦向きに取付けられている。
【0020】
上記の回路基板11には、図2(a)に示すように、各種の電子部品16が搭載されている。それらの電子部品16の中で、ダイオードブリッジやスイッチングトランジスタなどの発熱性素子12、13は偏平に形成され、回路基板11のヒートシンク6に近い端部、すなわち、回路基板11の上端部に、その電極端子14、15を上向きに屈曲して、回路基板11に平行に、かつ、その上端縁よりも外方へ突き出し、ヒートシンク6に向くように取付けられる。
【0021】
ヒートシンク6はアルミニウム又はアルミニウム合金から成り、放熱能力を発揮するため、多数の広幅のフィン7をヒートシンク基部8に設け、ヒートシンク基部8のフィン7と反対側に上下両端が開口した偏平形状のポケット部9を設けている。そのポケット部9に発熱性素子12、13が差込まれる。
【0022】
ヒートシンク6のポケット部9の幅は、図2(b)に示すように、発熱性素子12、13を所要の空隙をもって差込み得る大きさに形成される。
【0023】
ポケット部9の下面と発熱性素子12、13の電極端子14、15とは所定の絶縁距離Lを確保する必要があるため、図2(b)に示すように、ポケット部9の上部に位置決め用の合成樹脂製のブロック17が嵌着されている。ポケット部9の内部には熱伝導が良好なシリコーングリース19が充填され、その中に上記の発熱性素子12、13が差込まれる(図1(b)参照)。
【0024】
熱伝達媒体としてはシリコーンシートを用い、上記の空隙部に隙間なく差込めるように発熱性素子12、13表面に所要の厚さに貼り、これを上記のポケット部9に挿入するようにしてもよい。
【0025】
なお、発熱性素子12、13とヒートシンクの組付け精度が十分高い場合には、上記のシリコーングリース等の熱伝達媒体を省略し、発熱性素子12、13の両面をヒートシンク6のポケット部9の内面に、直接接触させる。また、ヒートシンク6のポケット部9を省略し、そのヒートシンク基部8に発熱性素子12、13の片面を実質的に接触させる場合もある。
【0026】
この発明の実施形態は以上のような構成であり、次にその作用について説明する。
【0027】
発熱性素子12、13に生じた熱は、ポケット部9の内面と発熱性素子12、13との空隙部に充填されたシリコーングリース19を経てヒートシンク6へ熱伝達して放熱される(図1(b)、図2(b)参照)。ヒートシンク6のフィン7は、ジャー本体1の内部に取付けられたファン20によって強制空冷され、温度上昇した空気はジャー本体1の底面に設けられた排気口21から排気される(図1(a)参照)。
【0028】
発熱性素子12、13とヒートシンク6とは、ポケット部9において、熱伝達に支障を来さない程度の大きさの空隙部に充填されたシリコーングリースを介して対向しているため(図1(b)、図2(b)参照)、熱伝達性能を損なうことがない。また、上記の空隙部の存在により、組付けが容易であり、このため、発熱性素子12、13の電極端子14、15へ負荷がかかり難いために、回路基板11のランド18(図2(b)参照)にクラックを誘発する危険性もなくなる。
【0029】
次に、この発明の他の実施形態を図3及び図4に基づいて説明する。
【0030】
図3(a)に示したものは、ヒートシンク6がジャー本体1の底面に設けられた取付け用つめ5によって支持される。回路基板11は釜3の前面側に支持部材22により縦向きに取付けられる。その発熱素子12、13の電極端子14、15を下向きに屈曲させて回路基板11と平行に、かつ、その下端縁よりも下方へ突き出すように取付け、ヒートシンク6のポケット部9に差込んでいる。また、図3(b)に示すように、シートシンク6及び回路基板11は、図3(a)と同様の構造で釜3の後面側に取付けてもよい。
【0031】
図3(c)に示したものは、ヒートシンク6が図3(a)、(b)の場合と同様にジャー本体1の底面に取付けられ、回路基板11は釜3の前面側に支持部材23により横向きに取付けられる。また、図3(d)に示すように、ヒートシンク6及び回路基板11は、図3(c)と同様の構造で、釜3の後面側に取付けてもよい。
【0032】
さらに、ヒートシンク6の冷却効果を増大する必要がある場合には、図4(a)に示すように、2つのヒートシンク基部8、8’を対向させてその間にポケット部9を形成するように連結し、各ヒートシンク基部8、8’にフィン7、7’を形成する構造としてもよい。
【0033】
また、図4(b)に示すように、それぞれに発熱性素子24、25を搭載した2枚の回路基板11、11’を用いる場合には、ヒートシンク6のポケット部9に仕切り板26を設けて、各回路基板11、11’の発熱性素子24、25をそれぞれをポケット部9の両側の開口から挿入することにより、1つのヒートシンク6を2枚の回路基板11、11’で共用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、発熱性素子の冷却用ヒートシンクを回路基板上に取付ける必要がないため、回路基板を小型化することができ、回路基板セットの組立て効率が向上し、かつ、梱包箱でのデッドスペースが小さくなって運搬効率が向上し、運搬過程でヒートシンクが他の部材に接触することなどによる回路基板不良率を低減でき、運搬上の問題点を解消することができる。
【0035】
また、発熱性素子をヒートシンクの偏平形状のポケット部に差込むことにより冷却構造を構成したので、発熱性素子とヒートシンクとは両面で実質的に接触することになり、熱伝達性が向上する効果を発揮する。これにより、ヒートシンクと回路基板との組付け誤差を吸収することができて製品組み立て効率が向上し、且つ、発熱性素子の電極端子へ負荷がかかり難くなるので、回路基板のランドの半田にクラックを誘発する危険性もなくなる。
【0036】
そのほか、回路基板が2枚に別れている場合に、それらの発熱性素子をヒートシンクのポケット部の両側の開口から差込む構成をとることにより、1つのヒートシンクを2枚の回路基板で共用することができる。これにより、ヒートシンクの数を低減し、取付けスペースを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)実施形態の縦断側面図
(b)同上の冷却構造の一部斜視図
【図2】(a)同上の冷却構造の一部拡大分解斜視図
(b)同上の冷却構造の一部断面図
【図3】(a)他の実施形態の一部縦断側面図
(b)同上
(c)同上
(d)同上
【図4】(a)他の実施形態の冷却構造の一部拡大分解斜視図
(b)同上
【図5】(a)従来例の回路基板セットの斜視図
(b)同上の一部断面図
【符号の説明】
1 ジャー本体
2 蓋
3 釜
4 肩部材
5、5’ 取付け用つめ
6 ヒートシンク
7、7’ フィン
8、8’ ヒートシンク基部
9 ポケット部
10 支持部材
11、11’ 回路基板
12 発熱性素子
13 発熱性素子
14 電極端子
15 電極端子
16 電子部品
17 ブロック
18 ランド
19 シリコーングリース
20 ファン
21 排気口
22 支持部材
23 支持部材
24 発熱性素子
25 発熱性素子
26 仕切り板
31 回路基板
32 発熱性素子
33 発熱性素子
34 電子部品
35 ヒートシンク
36 電極端子
37 電極端子
38 フィン
39 ヒートシンク基部
40 ビス
41 シリコーングリース

Claims (2)

  1. 発熱性素子を有する電子回路基板を電気製品に組入れ、上記発熱性素子を冷却用のヒートシンクに接触させ、上記発熱性素子から上記ヒートシンクへ熱伝達を行う電子回路基板の冷却構造において、上記ヒートシンクを上記電子回路基板と別体に形成し、かつ、上記電気製品の内部に上記電子回路基板に接近して取付け、上記発熱性素子の電極端子を上記ヒートシンク側に屈曲して上記発熱性素子を上記電子回路基板の外方に突き出し、上記発熱性素子を偏平形状に形成し、上記ヒートシンクに上下両端が開放した扁平形状のポケット部を設け、上記ポケット部の上部に該発熱性素子の位置決め用のブロックを嵌着し、上記ポケット部の下端から上記発熱性素子を差込んで該発熱性素子を上記ヒートシンクに実質的に接触させ、上記ブロックにより該ポケット部下面と発熱性素子の上記電極端子の間に所定の絶縁距離を確保したことを特徴とする電子回路基板の冷却構造。
  2. 発熱性素子を有する2枚の電子回路基板を電気製品に組入れ、上記発熱性素子を冷却用のヒートシンクに接触させ、上記発熱性素子から上記ヒートシンクへ熱伝達を行う電子回路基板の冷却構造において、上記ヒートシンクを上記2枚の電子回路基板と別体に形成し、かつ、上記電気製品の内部に上記2枚の電子回路基板に接近して取付け、上記発熱性素子を有する上記2枚の電子回路基板を上記電気製品に組入れ、上記ヒートシンクの扁平形状で内部に仕切り板を設けた上記ポケット部の対向する面にそれぞれ開口を設け、扁平形状に形成した上記の各発熱性素子を上記の各開口からそれぞれ上記ポケット部に挿入し、上記発熱性素子を上記ヒートシンクに実質的に接触させたことを特徴とする電子回路基板の冷却構造。
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