JP3582638B2 - 電子回路基板装置及びその製造方法及びそれを用いた電気機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、実測基板に電子部品を実装して組品とした電子回路基板装置に関するものである。また、該電子回路基板装置を備えた電気機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は一般的な電気洗濯機の縦断面図である。該図に示すように、電気洗濯機の本体30内には電子回路基板装置20が設けられている。この電子回路基板装置20は、モータ33など電動部材(負荷)の電力供給や運転を制御するために、パワーモジュールやトランジスタなどの電子部品を実装基板に搭載した組品である。ここでは、必要な電子部品を2つの実装基板に分けて実装して電子回路基板装置20,20′を構成し、本体30内の上部前方と下部前方とに配設している。
【0003】
このような電子回路基板装置20の従来技術について説明する。図5は電子回路基板装置20の側断面図である。実装基板1には、パワーモジュール2と、トランジスタなどパワーモジュール以外の電子部品3とが半田固定されている。
【0004】
図6は該パワーモジュール2の外観斜視図である。パワーモジュール2は負荷を駆動するための電力制御半導体素子などをパッケージに内蔵したものであり、該図ではその一例としてデュアルラインパッケージによるパワーモジュールを示している。
【0005】
図5に示すように、パワーモジュール2にはアルミニウムなど熱伝導性の良好な材料から成る放熱板4が、ネジ5にて取り付けられている。この放熱板4は、図7に示すように、平板部4aと該平板部4aに立設された複数のフィン部4bから成るものである。該フィン部4bにより表面積を大きくすることで放熱効果を向上させている。
【0006】
図5において、6は難燃性樹脂から成る回路ケースである。該回路ケース6は、上回路ケース61と下回路ケース62とに分かれたものを一体に組み立てたものであり、ネジ7にて電気洗濯機の本体30に取り付けられている。
【0007】
この回路ケース6内にはパワーモジュール2及び電子部品3を実装した実装基板1が、パワーモジュール2を実装した面を下側にして取り付けられている。そして、該実装基板1は放熱板4が露出するようにウレタン樹脂などの難燃性材料でモールドされており(モールド体8)、パワーモジュール2や電子部品3が保護されている。このとき、実装基板1の下側に空間9が形成される。
【0008】
実装基板1の下側に空間9が形成されるのは、次のような理由からである。即ち、該電子回路基板装置20は電気洗濯機に設けられているので、風雨にさらされる屋外での設置、湯の使用、水飛沫などによって常に湿気の多い環境下にある。従って、回路ケース6内で実装基板1の上側に空間がある場合、該空間内で結露が発生するとその水がモールド体8の表面に滴下したり、その際に異物が付着することがある。
【0009】
モールド体8は実装基板1上のパワーモジュール2や電子部品3を保護するために設けられているが、トランスやブザーなど背の高い電子部品やモールド材が侵入すると故障するコネクタなどはモールド体8より露出している(図5中、電子部品3′)。そこで、上述した水滴や異物がこれらの電子部品に付着して故障の原因とならないように、空間が実装基板1の下側に形成されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、実装基板1はパワーモジュール2を実装した面を下側にして回路ケース6内に取り付けられていることから、放熱板4は必然的にパワーモジュール2の下側に位置する。さらに、放熱板4が回路ケース6内に収納されていることと併せると、放熱板4ではパワーモジュール2で発生した熱を十分に放出することができない。
【0011】
また、上記従来技術では回路ケース6やモールド体8に難燃性材料を用いていても、樹脂材料であることからパワーモジュール2が発火したときには類焼するおそれがある。
【0012】
そこで、本発明は上記問題にかんがみてなされたものであり、防湿性が良好で効率よく放熱がなされ、且つパワーモジュールの発火に強い電子回路基板装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、効果的な放熱を特徴とする電子回路基板装置を備えた電気機器を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、請求項1の電子回路基板装置は、上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、実装基板は回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、放熱板と回路ケースの上面との隙間にはモールド材の流出を防ぐ封止手段が設けられることを特徴とする。
【0014】
つまり、この電子回路基板装置では放熱板がパワーモジュールの上側に位置していて回路ケースから露出している。そして、パワーモジュールで発生した熱は回路ケース外の空気に放出される。また、放熱板と回路ケースの上面との隙間に設けられた封止手段によって前記隙間からのモールド材の流出を防止することができる。
【0015】
請求項2の電子回路基板装置は、上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、実装基板は回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、回路ケースの上面には放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されることを特徴とする。例えば、実装基板をモ−ルドする際、実装基板は予め回路ケース内に取り付けられており、該回路ケースを反転させた状態でモールド材を注入する。このとき、上記電子回路基板装置では前記突起部が回路ケースの脚となってこれを支持する。
【0016】
請求項3の電子回路基板装置は、請求項1又は請求項2に記載の電子回路基板装置において、回路ケース内で実装基板の下側に空間が形成されていることを特徴とする。故に、該空間内で結露が発生してもその水が実装基板やパワーモジュールに滴下しない。
【0017】
請求項4の電子回路基板装置は、請求項2に記載の電子回路基板装置において、放熱板と回路ケースの上面との隙間に封止手段が設けられたことを特徴とする。該封止手段によって、前記隙間からモールド材が流出することを防止する。
【0018】
請求項5の電子回路基板装置は、請求項1に記載の電子回路基板装置において、回路ケースの上面には放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする。回路ケースを反転させた状態でモールド材を注入する際、前記突起部が回路ケースの脚となってこれを支持する。
【0019】
請求項6の電子回路基板装置は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電子回路基板装置において、パワーモジュールの下側に感熱素子を設けたことを特徴とする。この感熱素子によってパワーモジュールの発熱状態を検知することができる。
【0020】
請求項7の電気機器は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電子回路基板装置を用いたことを特徴とする。故に、この電気機器では電子回路基板装置が湿気に強く、また効果的に放熱することができる。さらに請求項8の電子回路基板装置の製造方法によって、請求項1〜5に記載の電子回路基板装置を容易にかつ効率よく製造することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電子回路基板装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図1は電気洗濯機の本体内に取り付けられた本実施形態の電子回路基板装置の断面図である。また、図2は該電子回路基板装置を図1中矢印A方向から見た矢視図である。尚、図4乃至図6に示す従来技術と同じ部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
図1に示すように、実装基板1にはパワーモジュール2と、トランジスタなどパワーモジュール以外の電子部品3とが実装されている。該実装基板1は、パワーモジュール2を実装した面が上側となるように上回路ケース61内にネジ10にて取り付けられている。このとき、上回路ケース61の上面の中央に形成された矩形状の開口部61aに放熱板4の平板部4aが嵌入し、フィン部4bが回路ケース6から突出している。
【0023】
本実施形態の電子回路基板装置20は、電圧印加でパワーモジュール2の温度が上昇するとその熱は放熱板4に伝導して回路ケース6外の空気へ放出される。特に、この放熱板4はパワーモジュール2の上側に位置し、回路ケース6より露出していることから、効率よく放熱することができる。尚、放熱効果が十分な場合は、フィン部4bを平板部4aに一体化してもよい。
【0024】
また、放熱板4は金属性であるので、パワーモジュール2が発火してもその上側にある放熱板4に遮られて類焼しにくい。
【0025】
また、回路ケース6内では実装基板1の下側に空間9が設けられ、またモールド体8が形成されていることから、湿気によってパワーモジュール2及び電子部品3が故障するおそれはない。
【0026】
図1に示すように、上回路ケース61の開口部61aと放熱板4の平板部4aとの間には封止手段としてテープ11が張られている。ここでは、上回路ケース61の上面と平板部4aとが面一になっていることから、隙間をテープ11で簡単に封止することができる。
【0027】
また、上回路ケース61の上面には放熱板4のフィン部4bよりも高く延びる突起部12が3つ、特にそのうちの1つはリブ状に形成されている。
【0028】
上記構成の電子回路基板装置を作成するためのモールド工程について説明する。図3は、前記モールド工程の様子を示す説明図である。該図に示すように、上回路ケース61にはパワーモジュール2及び電子部品3が実装された実装基板1が予め固定されている。そして、これを反転させて作業台40の上に載置し、モールドを上回路ケース61の開口の高さまで注入している。尚、実装部品の充電部のみをモールドしてもよい。
【0029】
このとき、上回路ケース6の底面に位置している開口部61aと、放熱板4の平板部4aとの隙間はテープ11で封止されていることから、上から注入されたモールドが流れ出すおそれがない。また、上回路ケース6の突起部12は作業台40上に載置された上回路ケース61の脚となることから、上回路ケース61は安定した状態で作業される。
【0030】
この後、モールド材が硬化してから上回路ケース61に下回路ケース62が取り付けられるので、下回路ケース62内が空間9となる。そして、上下反転させネジ7にて電気洗濯機の本体30に取り付けられると(図1参照)、該空間9は実装基板1の下側に位置する。尚、テープ11はモールド材硬化後は取り除いてもよい。
【0031】
また、本実施形態では、図1に示すように発熱部であるパワーモジュール2の下方近傍に感熱素子としてサーミスタ13を設置している。このサーミスタ13の内部抵抗値の変化を監視することにより、パワーモジュール2の温度上昇を検知して異常のときは電源供給を遮断することができる。故に、焼損や破損、火災などが防止できる。また、サーミスタ13は他の電子部品と同様に取付が可能なため、リード線付きのサーミスタを放熱板4又はパワーモジュール2に固定するより安価に組立ができる。
【0032】
本実施形態の電子回路基板装置20は、従来技術で説明した図4に示す一般的な電気洗濯機に配設されるものである。該電子回路基板装置20によって、洗濯槽31内のパルセータ32のモータ33や給水弁34、排水弁35などの動作が制御される。
【0033】
尚、本実施形態の電子回路基板装置20は湿気に強いことから、上記電気洗濯機のほかにも食器乾燥機など電子回路基板装置を多湿環境下に設置する電気機器に用いると好適である。
【0034】
特に、上記電子回路基板装置20は十分に放熱することができ、故障しにくく安定した性能を有する。また、組立性がよく、発火しても類焼しにくい。従って、上記電気洗濯機や食器乾燥機などの電気機器も該電子回路基板装置20を備えることで同様の効果を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の電子回路基板装置はパワーモジュールで発生した熱が放熱板にて効果的に放出される。故に、パワーモジュールの故障や発火といった不都合が生じにくい安定した性能の電子回路基板装置となる。また、万一発火した場合でもパワーモジュールの上側に金属製の放熱板を設けていることから、可燃部品への類焼を防止できる。また、放熱板と回路ケースの上面との隙間に設けられた封止手段によって前記隙間からのモールド材の流出を防止することができる。
【0036】
請求項2及び請求項5の電子回路基板装置は、回路ケースの上面に放熱板よりも高く延びた突起部が形成されていることから、モールド材の注入などのために作業台に載置したときは脚となるので安定して作業を行うことができる。また、電子回路基板装置が落下したとき前記突起部で床に着地することから放熱板を保護できる。
【0037】
請求項3の電子回路基板装置は、回路ケース内で結露が発生してもその水が実装基板やパワーモジュールに滴下しない構成となっている。故に、多湿環境下にあっても故障しにくい。
【0038】
請求項4の電子回路基板装置は、組立の際、封止手段によって回路ケースと放熱板との隙間からモールドが流れ出すおそれがない。
【0039】
請求項6の電子回路基板装置は、感熱素子を設けることによってパワーモジュールの発熱状態を検知することができるから、パワーモジュールの焼損や破損、火災などを防止することができる。故に、安全な性能の電子回路基板装置となる。また、リード線付きのサーミスタを放熱板やパワーモジュールに取り付けるよりも安価な組立が可能となる。
【0040】
上述したように、請求項1から請求項6の電子回路基板装置は多湿環境下でも故障しにくいだけでなく、安定した性能や組立て性の良さ、発火及び類焼しにくいといった効果を有するものである。従って、このような電子回路基板装置を備えた請求項7の電気機器も同様の効果が付与されることとなる。
【0041】
さらに、請求項8の電子回路基板装置の製造方法によって、上述の電子回路基板装置を容易にかつ効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子回路基板装置の一実施形態を示す断面図。
【図2】図1中矢印A方向から見た矢視図。
【図3】本発明の電子回路基板装置のモールド工程を示す説明図。
【図4】電子回路基板装置が備えられた洗濯機の一般的な構成を示す図。
【図5】従来の電子回路基板装置の構成を示す断面図。
【図6】パワーモジュールの斜視図。
【図7】放熱板の斜視図。
【符号の説明】
1 実装基板
2 パワーモジュール
3 電子部品
4 放熱板
6 回路ケース
61 上回路ケース
62 下回路ケース
8 モールド体
9 空間
11 封止用テープ
12 突起部
13 サーミスタ
20 電子回路基板装置
30 電気洗濯機本体
Claims (8)
- 上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、前記実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、
前記実装基板は前記回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、前記放熱板と前記回路ケースの上面との隙間にはモールド材の流出を防ぐ封止手段が設けられていることを特徴とする電子回路基板装置。 - 上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、前記実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、
前記実装基板は前記回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、前記回路ケースの上面には前記放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする電子回路基板装置。 - 前記回路ケース内では前記実装基板の下側に空間が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子回路基板装置。
- 前記放熱板と前記回路ケースの上面との隙間に封止手段が設けられたことを特徴とする請求項2に記載の電子回路基板装置。
- 前記回路ケースの上面には前記放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子回路基板装置。
- 前記パワーモジュールの下側に感熱素子を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電子回路基板装置。
- 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電子回路基板装置を用いたことを特徴とする電気機器。
- 回路ケースが上回路ケースと下回路ケースとから構成され、前記上回路ケースの上面にはパワーモジュールの上面に取り付けられた金属から成る放熱板を外部に露出するための開口部と、前記放熱板よりも高く延びた複数の突起部とが形成されており、前記パワーモジュールと電子部品とが実装された実装基板を、前記放熱板が前記開口部より外部に露出するように前記上回路ケースの内部に固定し、前記開口部と前記放熱板との隙間を封止手段で封止した後、前記上回路ケースを反転させて少なくとも実装部品の充電部がモールドされるように難燃性材料から成るモールド材を注入し、硬化させた後に下回路ケースを取り付けることにより前記実装基板の下側に空間を形成するようにしたことを特徴とする電子回路基板装置の製造方法。
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