JP3680349B2

JP3680349B2 - Heat dissipation structure

Info

Publication number: JP3680349B2
Application number: JP12866495A
Authority: JP
Inventors: 幸男山中; 直景岸本; 淳上岡; 勝信濱本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JPH08321694A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリント基板上に実装された電子部品（特にトランスやチョーク等の発熱部品）と周囲のケースの間に放熱用ゴムを挿入して、電子部品の熱を周囲のケース等に放熱させるための放熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電灯点灯装置においては、軽薄短小の要望が強く、その結果として、点灯装置の内部温度が高くなり、使用される電子部品等の温度も高くなり、寿命や信頼性に悪影響を与えるという問題があった。その対策として、図２０に示すように、トランスのような温度の高い部品１を、放熱用ゴム２等を通じて、金属のケース蓋３ａやケース本体３ｂに放熱する手法が一般的である。図中、４はプリント基板、５は半田部、１０はリード部である。
【０００３】
しかしながら、このような従来例においては、次のような問題があった。
▲１▼放熱を良くするために、放熱用ゴム２の厚みをケース蓋３ａとトランス１の間の距離Ｌよりも十分に大きくして、ケース蓋３ａを閉めることにより、放熱用ゴム２を収縮させて、トランス１を押さえた場合に、結果として、トランス１を通じてプリント基板４を押さえ付けることになり、リード部１０とプリント基板４の接続箇所の半田部５に応力がかかり、図２１に示すように、半田はずれや、プリント基板４の銅箔剥離等が生じやすくなる。
【０００４】
▲２▼一方、上記の問題点を考慮して、放熱用ゴム２の厚みを、ケース蓋３ａとトランス１の間の距離Ｌ近傍とした場合には、トランス１の高さのばらつきや、ケース蓋３ａとケース本体３ｂの嵌合のばらつきにより、図２２に示すように、放熱用ゴム２の厚みよりも、ケース蓋３ａとトランス１の空間距離の方が広くなり、ほとんど放熱しないような場合が生じてしまう。
【０００５】
▲３▼上記▲１▼，▲２▼の問題を解決するために、放熱用ゴム２として、スポンジ状のタイプを使うことも考えられるが、スポンジ状の物では熱伝導率が悪く、十分に放熱するという効果が得られないだけでなく、ゴムをスポンジ状にすることにより、ゴム自体が熱に弱くなり、長期間の高温環境に対しての信頼性の問題も生じる。
【０００６】
上述のように、プリント基板上に実装された、温度の高い部品を放熱用ゴム等を通じて、金属のケース蓋やケース本体に放熱する構造は従来からある。このプリント基板の裏面には、図２３に示すように、一般的に半田部５、部品６、リード部１０などが露出しているので、プリント基板４をケース本体３ｂに直付けせず、治具７ａ，７ｂを用いて浮かせて固定される。
【０００７】
このような構造においては、製造上、部品のばらつきは避けられないので、通常、部品のばらつきを考慮し、放熱用ゴム２と発熱部品１の密着性が最も悪くなる組み合わせ、図２３では、ケース蓋３ａとケース本体３ｂの間隔をＴ、発熱部品１の厚みをｔ₁、放熱用ゴム２の厚みをｔ₂、部品１のプリント基板４からの浮きをｔ₃、プリント基板４の厚みをｔ₄、プリント基板４とケース本体３ｂの間隔をｔ₅とした場合、Ｔ（ｍａｘ）とｔ₁（ｍｉｎ）、ｔ₂（ｍｉｎ）、ｔ₃（ｍｉｎ）、ｔ₄（ｍｉｎ）、ｔ₅（ｍｉｎ）の組み合わせのときに、発熱部品１の温度を所望する温度以下にするように設定する。ただし、（ｍａｘ）は最大値、（ｍｉｎ）は最小値を意味する。
【０００８】
このような設定をした場合、放熱用ゴム２と発熱部品１の密着性が最も良くなる組み合わせ、図２３では、Ｔ（ｍｉｎ）とｔ₁（ｍａｘ）、ｔ₂（ｍａｘ）、ｔ₃（ｍａｘ）、ｔ₄（ｍａｘ）、ｔ₅（ｍａｘ）のときに、発熱部品１を通じてプリント基板４を押さえ付けることになり、リード部１０と半田部５に応力がかかり、半田はずれや、プリント基板４の銅箔剥離などが生じやすくなる。
【０００９】
このような現象は、図２３のように、応力のかかる半田部５と治具７ａが近接している場合や、図２４、図２５のように、治具７ａ，７ｂを結ぶ線上に半田部５が乗った場合には、最大の応力緩和手段であるプリント基板４の撓み量が小さいため、生じ易くなる。
他方、放熱用ゴムを用いないで放熱効果を上げる従来例として、例えば特開平５−３２７２４９号に開示された放熱構造がある。これは、図２６に示すように、概略中央部に開口部４０を設けたプリント基板４の裏面に放熱板８を固着し、この開口部４０内に発熱部品１を配することにより、放熱効果を高めようというものである。この従来例では、既に述べたように、放熱用ゴムを用いていないし、放熱板８に発熱部品１を固着するため、先述の銅箔剥離などの問題は生じない。
【００１０】
また、ケース本体に発熱部品を押圧して放熱効果を上げる従来例として、例えば実開平４−５６８５号に開示された放熱構造がある。これは、図２７に示すように、発熱部品１のリード１０ａ，１０ｂの中央部に弾性部を形成し、その弾性で発熱部品１をケース本体３ｂに押圧して放熱効果を高めるものであるが、発熱部品１とケース本体３ｂの固定には取り付けばね９を用いており、また、発熱部品１はプリント基板４の任意の位置で良く、その位置に関する記述は無い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、電子部品等を周囲のケースに放熱するのに、プリント基板やリード部の半田の応力が少なく、かつ十分な放熱効果が得られるような放熱構造を提供することを目的とするものである。また、少なくとも２つ以上の治具を用いてプリント基板をケースから浮かして固定し、放熱用ゴムにより放熱される電子部品がプリント基板に配された放熱構造において、電子部品と半田部にかかる応力を低減するような電子部品の配置を提案するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１〜図４に示すように、電子部品１を半田部５によりプリント基板４に接続され、その電子部品１と周囲のケース３の間に、放熱用ゴム２を介挿させた放熱構造において、放熱用ゴム２は少なくとも二層以上で形成されており、少なくとも一層２ａは密の放熱用ゴム、少なくとも一層２ｂは疎の放熱用ゴムで形成されていることを特徴とするものである。ここで、請求項２の発明のように、密の放熱用ゴム２ａの厚みは、疎の放熱用ゴム２ｂの厚みよりも厚くすることが好ましい。
【００１３】
また、請求項３の発明では、図５又は図７に示すように、電子部品１を半田部５によりプリント基板４に接続され、その電子部品１と周囲のケース３の間に、放熱用ゴム２を介挿させた放熱構造において、放熱用ゴム２は単一層で形成されており、且つ、応力を緩和するための形状を有することを特徴とするものである。ここで、請求項４の発明のように、応力を緩和する形状のゴムの厚みは、その他の部分の厚みよりも薄くすることが好ましい。
【００１４】
次に、請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、図１１に示すように、プリント基板４を少なくとも２箇所以上の固定治具７ａ，７ｂにより支持して、プリント基板４を浮かした構造で、プリント基板４上の電子部品１を放熱するために電子部品１と周囲のケース３との間に放熱用ゴム２を介挿させた放熱構造であって、前記固定治具７ａ，７ｂの隣り合う２箇所の略中央部に前記電子部品１を配したことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、電子部品を半田によりプリント基板に接続され、その電子部品と周囲のケースの間に、放熱用ゴムを介挿させた放熱構造において、放熱用ゴムの一部に応力を緩和する箇所を設けて、放熱効果をあまり損なうことなく、応力を低減することにより、プリント基板や半田の信頼性を向上させるものである。特に、請求項１の発明によれば、放熱用ゴムは少なくとも二層以上で形成されており、少なくとも一層は密の放熱用ゴム、少なくとも一層は疎の放熱用ゴムで形成されているので、疎の放熱用ゴム層により応力を緩和し、密の放熱用ゴム層により高い放熱効果が得られる。また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、密の放熱用ゴム層の厚みを、疎の放熱用ゴム層の厚みよりも厚くしたので、放熱効果を高く維持することができる。次に、請求項３の発明によれば、放熱用ゴムは単一層で形成されており、且つ、応力を緩和するための形状を有するので、簡単な構成で応力を緩和できる。また、請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、応力を緩和する形状のゴムの厚みを、その他の部分の厚みよりも薄くしたので、放熱効果を高く維持することができる。
【００１６】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、少なくとも２つ以上の治具を用いてプリント基板を浮かして固定し、放熱用ゴムを用いて放熱する電子部品を治具の隣り合った２箇所の中間部に配することにより、プリント基板の撓みを大きくすることができ、電子部品のリード部、半田部に加わる応力を低減でき、プリント基板、半田の信頼性を向上できる。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例であり、放熱用ゴム２を密の部分２ａと疎の部分２ｂの二層で構成したものである。つまり、放熱効果が大きいが収縮しにくい密の部分２ａと、放熱効果は小さいが収縮しやすい疎の部分２ｂとで放熱用ゴム２が構成されており、特に疎の部分２ｂは、トランス１の上面とケース蓋３ａの間の空間距離のばらつき（図２０の距離Ｌのばらつき）を吸収できる程度の体積とし、残りは放熱効果の優れた密の部分２ａで構成する。例えば、トランス１の上面とケース蓋３ａの間の空間距離がＬ±△Ｌのとき、疎の部分２ｂの厚みを２×△Ｌ、密の部分の厚み２ａをＬ−△Ｌとすることにより、
（Ａ）空間距離がＬ＋△Ｌ（最大）のとき、（２×△Ｌ）＋（Ｌ−△Ｌ）＝Ｌ＋△Ｌとなり、ぴったりと密着することになる。また、
（Ｂ）空間距離がＬ−△Ｌ（最小）のとき、（２×△Ｌ）＋（Ｌ−△Ｌ）＝Ｌ＋△Ｌ＞Ｌ−△Ｌとなり、放熱用ゴム２が２×△Ｌだけ大きいことになるが、大半が疎の部分２ｂの収縮により緩和されるため、プリント基板４等への応力は少なくなる。
【００１８】
つまり、放熱するための密の部分２ａと、応力を緩和するための疎の部分２ｂとで放熱用ゴム２を構成し、疎の部分２ｂは応力が緩和できる程度の厚みにして、放熱効果をあまり損なわないようにしている。もちろん、図２に示すように、ケース蓋３ａの側に密の部分２ａを配置し、トランス１の側に疎の部分２ｂを配置した構成であっても良い。さらに、図３や図４に示すように、疎−密−疎あるいは、密−疎−密の三層構成であっても良い。すなわち、図３の構造では、疎の部分２ｂ、密の部分２ａ、疎の部分２ｂの三層構成であり、図４の構造では、密の部分２ａ、疎の部分２ｂ、密の部分２ａの三層構成である。
【００１９】
図６、図８、図１０は単一の密の部分だけで構成される放熱用ゴム２で、応力を緩和するための特殊な形状を設けたものである。つまり、図６の構造では、刷毛（ハケ）状の応力緩和部２Ａを設け、図５に示すように、刷毛（ハケ）状の部分２Ａが折れ曲がることにより、応力を緩和するものである。また、図８の構造では、放熱用ゴム２の上面にスリット部２Ｂを設け、上部の先端を半円状とすることにより、ケース蓋３ａに接触したときに、図７及び図９に示すように、先の半円状の部分が押し潰された形で、応力を緩和するものである。また、図１０の構造では、放熱用ゴム２の上面に鋸（のこぎり）形の部分２Ｃを作り、この部分で応力の緩和を行うものである。応力を緩和するための形状は、上述の構造だけに限らず、種々の形状が考えられるが、要は単一性の放熱用のゴムに、応力を吸収するための形状を設けたものである。
【００２０】
なお、本発明の応用例を、放電灯点灯装置のトランス等で説明しているが、もちろん、トランジスタ、ＩＣ、ダイオード等の電子部品であっても良いし、放電灯点灯装置に限ったものでないことは、言うまでもない。
図１１は、請求項５の発明の基本構成であり、電子部品１を治具７ａ，７ｂの中間部に配したものである。このような構造にすることにより、図１２に示すように、プリント基板４は良く撓むようになる。このため、電子部品１にかかる応力は、放熱用ゴム２と発熱部品１の密着性が最も良くなる組み合わせになっても撓み量δが大きいため、それだけ、電子部品１のリード部１０と半田部５に加わる応力が低減される。これに対して、従来の図２３や図２４に示されるような部品の配置では、撓み量δが小さく、特に、図２４に示されるような配置では、撓み量δはほとんど零であり、応力の低減がなされない。
【００２１】
１つの例として、以下の条件に仮定された場合の応力を求める。まず、ケース蓋３ａ、ケース本体３ｂ、治具７ａ，７ｂ、放熱用ゴム２、電子部品１は剛体とする。また、図１３に示すように、半田部は一箇所のみとする。応力Ｐは垂直方向から加わるものとする。ばらつきを考慮して、密着性が最も良い場合、Ｔ（ｍｉｎ）＋δ＝ｔ₁（ｍａｘ）＋ｔ₂（ｍａｘ）＋ｔ₃（ｍａｘ）＋ｔ₄（ｍａｘ）＋ｔ₅（ｍａｘ）とする。ここで、Ｔはケース蓋３ａとケース本体３ｂの間隔、ｔ₁は発熱部品１の厚み、ｔ₂は放熱用ゴム２の厚み、ｔ₃は部品１のプリント基板４からの浮き、ｔ₄はプリント基板４の厚み、ｔ₅はプリント基板４とケース本体３ｂの間隔であり、（ｍａｘ）は最大値、（ｍｉｎ）は最小値である。その他の条件としては、治具７Ａ，７Ｂの間隔Ｗ＝１００ｍｍ、プリント基板の厚みｔ₄＝１．６ｍｍ、プリント基板の幅Ｂ＝４０ｍｍ、プリント基板のヤング率Ｅ＝７３５０Ｎ／ｍｍ²、プリント基板の撓み量δ＝１ｍｍとすると、プリント基板に加わる応力は、Ｐ＝δ・４Ｅ・Ｂ・（ｔ₄／Ｗ）³＝１ｍｍ・４・７３５０Ｎ／ｍｍ²・４０ｍｍ・（１．６ｍｍ）³／（１００ｍｍ）³＝４．９Ｎとなり、リード部１０、半田部５には４．９Ｎしか応力がかからない。
【００２２】
一方、同じ仮定で、図２４に示されたような構造であれば、プリント基板４は殆ど撓まないため、ケース蓋３ａは閉まらない。無理に閉めようとすると、最も弱い部分、すなわち、リード部１０、半田部５に応力が加わり、必ず、半田はずれ、銅箔剥離が生じ、最悪の場合には、プリント基板４の割れが生じる。
上述の条件では、治具７ａ，７ｂ、放熱用ゴム２、電子部品１等を剛体と仮定したが、実際には剛体でなく、圧縮により歪みを生じる。本発明は、垂直方向からの応力により、放熱用ゴム２、電子部品１、治具７ａ，７ｂが圧縮される歪み量δ１とプリント基板の撓み量δ２の関係がδ１＜δ２であるときは特に効果的である。
【００２３】
なお、図１１に示されるように、治具７ａ，７ｂのちょうど中央部に電子部品１を配さなくても構わない。半田付け部の強度Ｆは、図１４に示すフィレット高さｈにおける半田断面積と半田クリープ強さの積で決まる。半田クリープ強さは、一般の半田付けで７．８Ｎ、はとめを使用したとき８．８Ｎ、追い半田をしたとき１９．８Ｎ、菊割はとめを使用した場合２７．４Ｎとなる。そこで、一般の半田付けの場合、電子部品の１本のピンについて、７．８Ｎ未満の応力までならば許容できる。例えば１０本足の電子部品においては、７８Ｎの応力までは許容できる。このように、電子部品が治具の中央部からずれていても、治具の中間部に電子部品を配し、電子部品のピン１本あたりに加わる応力が半田付け部の強度未満になっていればよいわけである。
【００２４】
なお、説明で使った治具は２個であるが、要は２個以上であれば良く、図１５に示すように、３個の治具７ａ，７ｂ，７ｃを用いても構わないし、特に図示しないが、４個以上でも構わない。要するに、隣り合う治具の中間部に放熱用ゴムを用いる電子部品を配せば良いわけである。
また、治具も螺子止めの場合でも、プリント基板サポータであっても、プリント基板背面に貼り付けられたシリコンゴムでも、リブであっても、その種類は特に問わないものとする。図１６は螺子７Ａ、図１７はプリント基板サポータ７Ｂ、図１８はシリコンゴム７Ｃ、図１９はリブ７Ｄをプリント基板の固定治具として用いた構造を示している。
【００２５】
また、放熱用ゴム２は応力を吸収するための形状（図６、図８、図１０参照）を設けたものでも良いし、あるいは、単一性の放熱用ゴムでなく、２層以上で形成され、少なくとも一層が密の放熱用ゴム、少なくとも一層が疎の放熱用ゴムで形成されたもの（図１、図２参照）でも良く、これにより、リード部１０、半田部５の応力が更に低減でき、効果的である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１〜４の発明によれば、電子部品を半田によりプリント基板に接続され、その電子部品と周囲のケースの間に、放熱用ゴムを介挿させた放熱構造において、放熱用ゴムの一部に応力を緩和する箇所を設けて、放熱効果をあまり損なうことなく、応力を低減することにより、プリント基板や半田の信頼性を向上させることができる。特に、請求項１の発明によれば、放熱用ゴムは少なくとも二層以上で形成されており、少なくとも一層は密の放熱用ゴム、少なくとも一層は疎の放熱用ゴムで形成されているので、疎の放熱用ゴム層により応力を緩和し、密の放熱用ゴム層により高い放熱効果が得られるものである。また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、密の放熱用ゴム層の厚みは、疎の放熱用ゴム層の厚みよりも厚くしたので、放熱効果を高く維持することができる。次に、請求項３の発明によれば、放熱用ゴムは単一層で形成されており、且つ、応力を緩和するための形状を有するので、簡単な構成で応力を緩和できるという効果がある。また、請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、応力を緩和する形状のゴムの厚みは、その他の部分の厚みよりも薄くしたので、放熱効果を高く維持することができる。
【００２７】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、少なくとも２つ以上の治具を用いてプリント基板を浮かして固定し、放熱用ゴムを用いて放熱する電子部品を治具の隣り合った２つの中間部に配することにより、プリント基板の撓みを大きくすることができ、電子部品のリード部、半田部に加わる応力を低減でき、プリント基板、半田の信頼性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の第１実施例の断面図である。
【図２】請求項１の発明の第２実施例の断面図である。
【図３】請求項１の発明の第３実施例の断面図である。
【図４】請求項１の発明の第４実施例の断面図である。
【図５】請求項３の発明の第１実施例の断面図である。
【図６】請求項３の発明の第１実施例に用いる放熱用ゴムの側面図である。
【図７】請求項３の発明の第２実施例の断面図である。
【図８】請求項３の発明の第２実施例に用いる放熱用ゴムの側面図である。
【図９】請求項３の発明の第２実施例の要部構成を示す断面図である。
【図１０】請求項３の発明の第３実施例に用いる放熱用ゴムの側面図である。
【図１１】請求項５の発明の基本構成を示す断面図である。
【図１２】請求項５の発明の作用説明のための断面図である。
【図１３】請求項５の発明の応力計算法を説明するための説明図である。
【図１４】請求項５の発明の半田強度を説明するための説明図である。
【図１５】請求項５の発明の他の構成を示す断面図である。
【図１６】請求項５の発明に用いる治具の第１実施例を示す断面図である。
【図１７】請求項５の発明に用いる治具の第２実施例を示す断面図である。
【図１８】請求項５の発明に用いる治具の第３実施例を示す断面図である。
【図１９】請求項５の発明に用いる治具の第４実施例を示す断面図である。
【図２０】第１の従来例の構成を示す断面図である。
【図２１】第２の従来例の構成を示す断面図である。
【図２２】第３の従来例の構成を示す断面図である。
【図２３】第４の従来例の構成を示す断面図である。
【図２４】第５の従来例の構成を示す断面図である。
【図２５】図２４のＡ−Ａ’線についての断面構造を示す断面図である。
【図２６】第６の従来例の要部構成を示す断面図である。
【図２７】第７の従来例の要部構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１電子部品
２放熱用ゴム
３ケース
４プリント基板[0001]
[Industrial application fields]
The present invention inserts a heat-dissipating rubber between an electronic component (especially a heat-generating component such as a transformer or a choke) mounted on a printed circuit board and a surrounding case to dissipate the heat of the electronic component to the surrounding case or the like. It is related with the heat dissipation structure for this.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a discharge lamp lighting device, there is a strong demand for light, thin and small, and as a result, the internal temperature of the lighting device is increased, the temperature of the electronic components used is also increased, and the life and reliability are adversely affected. There was a problem. As a countermeasure against this, as shown in FIG. 20, a method of dissipating heat from a high-temperature component 1 such as a transformer to the metal case lid 3a or the case body 3b through the heat-dissipating rubber 2 or the like is common. In the figure, 4 is a printed circuit board, 5 is a solder part, and 10 is a lead part.
[0003]
However, such a conventional example has the following problems.
(1) In order to improve heat dissipation, the heat dissipation rubber 2 is contracted by making the thickness of the heat dissipation rubber 2 sufficiently larger than the distance L between the case lid 3a and the transformer 1 and closing the case lid 3a. When the transformer 1 is pressed, as a result, the printed circuit board 4 is pressed through the transformer 1, and stress is applied to the solder part 5 at the connection portion between the lead part 10 and the printed circuit board 4, as shown in FIG. As described above, the solder is likely to be detached or the copper foil is peeled off from the printed circuit board 4.
[0004]
(2) On the other hand, when the thickness of the heat radiation rubber 2 is set in the vicinity of the distance L between the case lid 3a and the transformer 1 in consideration of the above problems, the height variation of the transformer 1 and the case Due to variation in fitting between the lid 3a and the case body 3b, as shown in FIG. 22, the space distance between the case lid 3a and the transformer 1 becomes larger than the thickness of the heat radiating rubber 2 and hardly radiates heat. Will occur.
[0005]
(3) In order to solve the problems (1) and (2) above, it is conceivable to use a sponge type as the heat radiating rubber 2, but the sponge type has a poor thermal conductivity and is sufficiently Not only is the effect of radiating heat not obtained, but by making the rubber sponge-like, the rubber itself becomes weak against heat, and there is a problem of reliability in a long-term high temperature environment.
[0006]
As described above, there has conventionally been a structure in which a high-temperature component mounted on a printed circuit board is radiated to a metal case lid or case body through a heat radiation rubber or the like. As shown in FIG. 23, since the solder part 5, the component 6, the lead part 10 and the like are generally exposed on the back surface of the printed board, the printed board 4 is not directly attached to the case main body 3b, but is cured. It is floated and fixed using the tools 7a and 7b.
[0007]
In such a structure, since variations in parts are unavoidable in manufacturing, the combination in which the adhesion between the heat-dissipating rubber 2 and the heat-generating component 1 becomes the worst in consideration of the variations in the components is shown in FIG. T spacing lid 3a and the case main body 3b, t ₁ the thickness of the heat generating component 1, t ₂ and the thickness of the radiating rubber 2, float the t ₃ from the printed circuit board 4 of the component 1, the thickness of the printed circuit board 4 t _4, if the distance between the printed circuit board 4 and the case main body 3b has a t _5, T (max) and _{_{t 1 (min), t 2}} (min), t 3 (min), t 4 (min), t 5 ( min), the temperature of the heat generating component 1 is set to be equal to or lower than a desired temperature. However, (max) means the maximum value and (min) means the minimum value.
[0008]
In such a setting, the combination that provides the best adhesion between the heat-dissipating rubber 2 and the heat-generating component 1, in FIG. 23, T (min), t ₁ (max), t ₂ (max), t ₃ (max ), T ₄ (max), t ₅ (max), the printed circuit board 4 is pressed through the heat-generating component 1, and stress is applied to the lead part 10 and the solder part 5. The copper foil is easily peeled off.
[0009]
Such a phenomenon occurs when the stressed solder part 5 and the jig 7a are close to each other as shown in FIG. 23, or on the line connecting the jigs 7a and 7b as shown in FIGS. When 5 is carried, the amount of bending of the printed circuit board 4 which is the maximum stress relaxation means is small, and thus it is likely to occur.
On the other hand, as a conventional example for improving the heat dissipation effect without using a heat dissipation rubber, there is a heat dissipation structure disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-327249. As shown in FIG. 26, the heat radiation effect is achieved by fixing the heat radiating plate 8 to the back surface of the printed circuit board 4 provided with the opening 40 in the approximate center and arranging the heat generating component 1 in the opening 40. Is to increase In this conventional example, as already described, no heat-dissipating rubber is used, and the heat-generating component 1 is fixed to the heat-dissipating plate 8, so that the above-described problems such as peeling of the copper foil do not occur.
[0010]
Further, as a conventional example for increasing the heat dissipation effect by pressing a heat generating component against the case body, there is a heat dissipation structure disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-5585. As shown in FIG. 27, an elastic portion is formed at the center of the leads 10a and 10b of the heat generating component 1, and the heat generating component 1 is pressed against the case main body 3b by its elasticity to enhance the heat dissipation effect. The fixing spring 9 is used to fix the heat generating component 1 and the case body 3b, and the heat generating component 1 may be at an arbitrary position on the printed circuit board 4, and there is no description regarding the position.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In order to dissipate heat from an electronic component or the like to the surrounding case, the printed circuit board or the lead portion has less solder stress and a sufficient heat radiation effect is obtained. An object of the present invention is to provide such a heat dissipation structure. In addition, the stress applied to the electronic component and the solder part in a heat dissipation structure in which the printed circuit board is floated and fixed from the case using at least two jigs and the electronic component that is dissipated by the heat dissipation rubber is disposed on the printed circuit board. This is to propose an arrangement of electronic components that reduces the above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the electronic component 1 is connected to the printed circuit board 4 by the solder portion 5 as shown in FIGS. In the heat radiating structure in which the heat radiating rubber 2 is inserted between the cases 3, the heat radiating rubber 2 is formed of at least two layers, at least one layer 2a is dense heat radiating rubber, and at least one layer 2b is sparse. It is characterized by being made of a heat radiation rubber. Here, as in the invention of claim 2, the thickness of the dense heat-dissipating rubber 2a is preferably larger than the thickness of the sparse heat-dissipating rubber 2b.
[0013]
Further, in the invention of claim 3, as shown in FIG. 5 or FIG. 7, the electronic component 1 is connected to the printed circuit board 4 by the solder portion 5, and the heat radiation rubber is provided between the electronic component 1 and the surrounding case 3. In the heat dissipating structure in which 2 is inserted, the heat dissipating rubber 2 is formed of a single layer and has a shape for relieving stress. Here, as in the invention of claim 4, it is preferable that the thickness of the rubber that relieves stress is thinner than the thickness of the other portions.
[0014]
Next, in the invention of claim 5, in the invention of any one of claims 1 to 4 , the printed circuit board 4 is supported by at least two fixing jigs 7a and 7b as shown in FIG. A heat dissipation structure in which a heat dissipation rubber 2 is interposed between the electronic component 1 and the surrounding case 3 in order to dissipate the electronic component 1 on the printed circuit board 4 in a structure in which the printed circuit board 4 is floated. The electronic component 1 is arranged at substantially the center of two adjacent places of the fixing jigs 7a and 7b .
[0015]
[Action]
According to the present invention, in a heat dissipation structure in which an electronic component is connected to a printed circuit board by soldering and the heat dissipation rubber is interposed between the electronic component and the surrounding case, stress is relieved on a part of the heat dissipation rubber. Therefore, the reliability of the printed circuit board and the solder is improved by reducing the stress without significantly degrading the heat dissipation effect. In particular, according to the invention of claim 1, the heat radiating rubber is formed of at least two layers, and at least one layer is formed of dense heat radiating rubber and at least one layer is formed of sparse heat radiating rubber. The heat dissipation rubber layer relieves stress, and the dense heat dissipation rubber layer provides a high heat dissipation effect. According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, since the thickness of the dense heat-dissipating rubber layer is made larger than the thickness of the sparse heat-dissipating rubber layer, the heat dissipation effect can be maintained high. it can. According to the invention of claim 3, since the heat radiation rubber is formed of a single layer and has a shape for relaxing the stress, the stress can be relaxed with a simple configuration. According to the invention of claim 4, in the invention of claim 3, since the thickness of the rubber having a shape for relaxing the stress is made thinner than the thickness of the other portions, the heat radiation effect can be kept high.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the printed circuit board is floated and fixed using at least two or more jigs, and heat radiation is performed using heat radiation rubber. By arranging the electronic parts to be placed in the two adjacent middle parts of the jig, the bending of the printed circuit board can be increased, the stress applied to the lead parts and solder parts of the electronic parts can be reduced, the printed circuit board, The reliability of solder can be improved .
[0017]
【Example】
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which a heat-dissipating rubber 2 is composed of two layers, a dense portion 2a and a sparse portion 2b. That is, the heat-dissipating rubber 2 is composed of a dense portion 2a that has a large heat dissipation effect but is difficult to contract, and a sparse portion 2b that has a small heat dissipation effect but is easily contracted. The volume is sufficient to absorb the variation in the spatial distance between the upper surface and the case lid 3a (the variation in the distance L in FIG. 20), and the remainder is composed of the dense portion 2a having an excellent heat dissipation effect. For example, when the spatial distance between the upper surface of the transformer 1 and the case lid 3a is L ± ΔL, the thickness of the sparse portion 2b is 2 × ΔL and the thickness 2a of the dense portion is L−ΔL. ,
(A) When the spatial distance is L + ΔL (maximum), (2 × ΔL) + (L−ΔL) = L + ΔL, so that the close contact is made. Also,
(B) When the spatial distance is L−ΔL (minimum), (2 × ΔL) + (L−ΔL) = L + ΔL> L−ΔL, and the heat radiation rubber 2 is only 2 × ΔL. Although it is large, most of the stress is relieved by the contraction of the sparse portion 2b, so that the stress on the printed circuit board 4 is reduced.
[0018]
That is, the heat-dissipating rubber 2 is composed of the dense portion 2a for radiating heat and the sparse portion 2b for relieving stress, and the sparse portion 2b is made thick enough to relieve the stress, so that the heat radiating effect is achieved. I try not to lose much. Of course, as shown in FIG. 2, a configuration in which the dense portion 2a is disposed on the case lid 3a side and the sparse portion 2b is disposed on the transformer 1 side may be employed. Further, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, a three-layer configuration of sparse-dense-sparse or dense-sparse-dense may be used. That is, the structure of FIG. 3 has a three-layer configuration of a sparse portion 2b, a dense portion 2a, and a sparse portion 2b. In the structure of FIG. 4, the dense portion 2a, the sparse portion 2b, and the dense portion 2a. It has a three-layer structure.
[0019]
6, 8, and 10 are a heat-dissipating rubber 2 composed of only a single dense portion, which is provided with a special shape for relieving stress. That is, in the structure of FIG. 6, a brush (brush) -like stress relaxation portion 2A is provided, and as shown in FIG. 5, the brush (brush) -like portion 2A is bent to relieve the stress. Further, in the structure of FIG. 8, when the slit 2B is provided on the upper surface of the heat radiation rubber 2 and the tip of the upper part is formed in a semicircular shape, as shown in FIGS. 7 and 9 when contacting the case lid 3a. In addition, the stress is relieved in the form in which the previous semicircular portion is crushed. Further, in the structure of FIG. 10, a saw-shaped portion 2C is formed on the upper surface of the heat radiation rubber 2, and stress is relieved at this portion. The shape for relieving the stress is not limited to the above-described structure, but various shapes are conceivable. In short, a unitary heat radiation rubber is provided with a shape for absorbing stress. .
[0020]
In addition, although the application example of this invention is demonstrated with the transformer etc. of a discharge lamp lighting device, of course, electronic parts, such as a transistor, IC, a diode, may be sufficient and it is not restricted to a discharge lamp lighting device. Needless to say.
FIG. 11 shows a basic configuration of the invention of claim 5, in which the electronic component 1 is arranged in an intermediate portion between the jigs 7 a and 7 b. By adopting such a structure, the printed circuit board 4 bends well as shown in FIG. For this reason, the stress applied to the electronic component 1 has a large deflection amount δ even when the heat radiation component 2 and the heat generating component 1 have the best adhesiveness. The stress applied to 5 is reduced. On the other hand, in the conventional arrangement of parts as shown in FIG. 23 and FIG. 24, the amount of deflection δ is small. In particular, in the arrangement as shown in FIG. Is not reduced.
[0021]
As one example, the stress when the following conditions are assumed is obtained. First, the case lid 3a, the case body 3b, the jigs 7a and 7b, the heat radiation rubber 2, and the electronic component 1 are rigid bodies. Further, as shown in FIG. 13, there is only one solder part. The stress P is applied from the vertical direction. In consideration of the variation, when the adhesion is the best, T (min) + δ = t ₁ (max) + t ₂ (max) + t ₃ (max) + t ₄ (max) + t ₅ (max). Here, T is the distance between the case lid 3a and the case body 3b, t ₁ is the thickness of the heat generating component 1, t ₂ is the thickness of the heat radiation rubber 2, t ₃ is the floating of the component 1 from the printed circuit board 4, and t ₄ is The thickness of the printed circuit board 4, t ₅ is the distance between the printed circuit board 4 and the case body 3 b, (max) is the maximum value, and (min) is the minimum value. As other conditions, the distance W between the jigs 7A and 7B = 100 mm, the thickness t _{4 of the} printed board t = 1.6 mm, the width B of the printed board B = 40 mm, the Young's modulus E = 7350 N / mm ^{2 of} the printed board, Assuming that the amount of bending δ is 1 mm, the stress applied to the printed circuit board is P = δ · 4E · B · (t ₄ / W) ³ = 1 mm · 4 · 7350 N / mm ² · 40 mm · (1.6 mm) ³ / (100 mm) ³ = 4.9 N, and only 4.9 N of stress is applied to the lead portion 10 and the solder portion 5.
[0022]
On the other hand, under the same assumption, if the structure is as shown in FIG. 24, the printed circuit board 4 hardly bends, and the case lid 3a is not closed. If it is forcibly closed, stress is applied to the weakest part, that is, the lead part 10 and the solder part 5, and the solder is surely detached and the copper foil is peeled off. In the worst case, the printed board 4 is cracked.
Under the above-described conditions, the jigs 7a and 7b, the heat radiation rubber 2, the electronic component 1 and the like are assumed to be rigid bodies. The present invention is particularly effective when the relationship between the amount of strain δ1 that compresses the heat-dissipating rubber 2, the electronic component 1, and the jigs 7a and 7b by the stress from the vertical direction and the amount of deflection δ2 of the printed circuit board is δ1 <δ2. It is effective.
[0023]
As shown in FIG. 11, the electronic component 1 does not have to be arranged at the center of the jigs 7a and 7b. The strength F of the soldering portion is determined by the product of the solder cross-sectional area and the solder creep strength at the fillet height h shown in FIG. The solder creep strength is 7.8 N for general soldering, 8.8 N when using a fitting, 19.8 N when additional soldering is used, and 27.4 N when using a Kikuwara fitting. Therefore, in the case of general soldering, a stress of less than 7.8 N is acceptable for one pin of an electronic component. For example, in a 10-legged electronic component, a stress of up to 78N is acceptable. Thus, even if the electronic component is displaced from the center portion of the jig, the electronic component is arranged in the middle portion of the jig, and the stress applied to each pin of the electronic component is less than the strength of the soldering portion. That's why.
[0024]
Note that the number of jigs used in the description is two, but the number of the jigs may be two or more, and three jigs 7a, 7b, and 7c may be used as shown in FIG. Although not shown, four or more may be used. In short, it is only necessary to arrange an electronic component using a heat-dissipating rubber at an intermediate portion between adjacent jigs.
In addition, the type of the jig is not particularly limited regardless of whether the jig is screwed, a printed board supporter, silicon rubber attached to the back of the printed board, or a rib. 16 shows a screw 7A, FIG. 17 shows a printed circuit board supporter 7B, FIG. 18 shows a silicon rubber 7C, and FIG. 19 shows a structure using a rib 7D as a fixing jig for the printed circuit board.
[0025]
Further, the heat radiation rubber 2 may have a shape for absorbing stress (see FIGS. 6, 8, and 10), or may be formed of two or more layers instead of a single heat radiation rubber. It is also possible to use at least one layer of heat dissipation rubber and at least one layer of sparse heat dissipation rubber (see FIGS. 1 and 2), thereby further reducing the stress of the lead portion 10 and the solder portion 5. Can and is effective.
[0026]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, in the heat dissipation structure in which the electronic component is connected to the printed circuit board by soldering and the heat dissipation rubber is interposed between the electronic component and the surrounding case, one of the heat dissipation rubbers is provided. By reducing the stress without damaging the heat dissipation effect by providing a portion for relaxing the stress in the part, the reliability of the printed circuit board or solder can be improved. In particular, according to the invention of claim 1, the heat radiating rubber is formed of at least two layers, and at least one layer is formed of dense heat radiating rubber and at least one layer is formed of sparse heat radiating rubber. The heat dissipation rubber layer relieves stress, and the dense heat dissipation rubber layer provides a high heat dissipation effect. According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the dense heat-dissipating rubber layer is thicker than the sparse heat-dissipating rubber layer, so that the heat dissipating effect can be kept high. it can. Next, according to the invention of claim 3, since the heat radiation rubber is formed of a single layer and has a shape for relieving stress, there is an effect that stress can be relieved with a simple configuration. According to the invention of claim 4, in the invention of claim 3, the thickness of the rubber that relieves stress is made thinner than the thickness of the other portions, so that the heat dissipation effect can be kept high.
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the printed circuit board is floated and fixed using at least two or more jigs, and heat radiation is performed using heat radiation rubber. By placing the electronic parts to be placed on the two adjacent middle parts of the jig, the printed circuit board can be flexed greatly, the stress applied to the lead parts and solder parts of the electronic parts can be reduced, and the printed circuit board, solder There is an effect that the reliability of the can be improved .
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the invention of claim 1;
FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the invention of claim 1;
FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of the invention of claim 1;
FIG. 4 is a sectional view of a fourth embodiment of the first aspect of the present invention.
5 is a sectional view of a first embodiment of the invention of claim 3. FIG.
6 is a side view of a heat radiation rubber used in the first embodiment of the invention of claim 3. FIG.
7 is a sectional view of a second embodiment of the invention of claim 3. FIG.
FIG. 8 is a side view of a heat radiation rubber used in a second embodiment of the invention of claim 3;
FIG. 9 is a sectional view showing the structure of the main part of a second embodiment of the invention of claim 3;
FIG. 10 is a side view of a heat radiation rubber used in a third embodiment of the invention of claim 3;
FIG. 11 is a sectional view showing the basic structure of the invention of claim 5;
12 is a sectional view for explaining the operation of the invention of claim 5. FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a stress calculation method according to a fifth aspect of the present invention.
14 is an explanatory view for explaining the solder strength of the invention of claim 5. FIG.
15 is a cross-sectional view showing another configuration of the invention of claim 5. FIG.
16 is a sectional view showing a first embodiment of a jig used in the invention of claim 5. FIG.
17 is a sectional view showing a second embodiment of the jig used in the invention of claim 5. FIG.
FIG. 18 is a sectional view showing a third embodiment of the jig used in the invention of claim 5;
FIG. 19 is a sectional view showing a fourth embodiment of the jig used in the invention of claim 5;
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a first conventional example.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of a second conventional example.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a third conventional example.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration of a fourth conventional example.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a configuration of a fifth conventional example.
25 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along line AA ′ of FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the main configuration of a sixth conventional example.
FIG. 27 is a perspective view showing the main configuration of a seventh conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Electronic component 2 Heat radiation rubber 3 Case 4 Printed circuit board

Claims

In a heat dissipation structure in which an electronic component is connected to a printed circuit board by soldering, and a heat dissipation rubber is interposed between the electronic component and a surrounding case, the heat dissipation rubber is formed of at least two layers, at least one layer Is a heat-dissipating structure characterized in that it is formed of a dense heat-dissipating rubber, and at least one layer of a sparse heat-dissipating rubber.

The heat dissipation structure according to claim 1, wherein the dense heat dissipation rubber is thicker than the sparse heat dissipation rubber.

In a heat dissipation structure in which an electronic component is connected to a printed circuit board by soldering, and a heat dissipation rubber is interposed between the electronic component and the surrounding case, the heat dissipation rubber is formed of a single layer, and stress is applied. A heat dissipation structure having a shape for relaxing.

4. The heat dissipation structure according to claim 3, wherein the thickness of the rubber having a shape that relieves stress is thinner than the thickness of other portions.

The printed circuit board is supported by at least two fixing parts and the printed circuit board is floated, and the heat radiation rubber is disposed between the electronic component and a surrounding case in order to dissipate the electronic component on the printed circuit board. The heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat dissipation structure is interposed, and the electronic component is arranged at approximately two central portions adjacent to each other of the fixing portion.