JP3812352B2

JP3812352B2 - 電子部品ユニット

Info

Publication number: JP3812352B2
Application number: JP2001076955A
Authority: JP
Inventors: 晃人並河; 昭信安田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002280514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワートランジスタ等の発熱電子部品および温度ヒューズのリード線を電気回路基板に半田付けして構成され、発熱電子部品の異常発熱による損傷を温度ヒューズで保護するようにした電子部品ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平７−３３６８７６号公報にて、放熱フィンの表面に形成された凹部に温度ヒューズを収容し、温度ヒューズの真上に配置されたパワートランジスタを放熱フィンにネジで固定し、パワートランジスタの上方に配置されたプリント基板にパワートランジスタおよび温度ヒューズを挿入実装して構成される電子部品ユニットが提案されている。これにより、パワートランジスタの異常発熱時には温度ヒューズが溶断してパワートランジスタを保護するようになっている。
【０００３】
なお、上記公報では温度ヒューズのリード線が放熱フィンに接触しないように、温度ヒューズのリード線に絶縁チューブを被覆している。また、上記公報には記載されていないが、プリント基板から半田が下方にたれてパワートランジスタのリード線に付着することを防止するために、パワートランジスタのリード線にも絶縁チューブを被覆するようにしていた。
【０００４】
ここで、温度ヒューズの選定にあたり、量産されている既存の温度ヒューズを選定して原価低減を図ろうとすると、温度ヒューズの溶断温度が高すぎて異常発熱時にパワートランジスタを確実に保護できなくなってしまう場合や、溶断温度が低すぎて通常運転時であっても温度ヒューズが頻繁に溶断してしまう場合が生じる。そこで、このような場合には図７に示すように、温度ヒューズ４０をパワートランジスタ３０の真下からずらして配置することにより、既存の温度ヒューズ４０を選定しつつ、異常発熱時には確実に溶断し、通常運転時には溶断しないようにすることを実現させていた。
【０００５】
なお、図７の電子部品ユニットでは温度ヒューズ４０をパワートランジスタ３０の真下からずらして配置しているため、上記公報の構造のようにパワートランジスタ３０により温度ヒューズ４０を放熱フィン１０の凹部１０ｄ内に閉塞して固定させることができない。そこで、図７の電子部品ユニットではパワートランジスタ３０に板バネ８０を取り付け、この板バネ８０により温度ヒューズ４０を凹部１０ｄに押さえつけて固定するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように板バネ８０を用いて温度ヒューズ４０を固定するようにすると、板バネ８０が部品点数の増加となりコストアップとなる。また、図７の構造および上記公報の構造においてパワートランジスタ３０のリード線３３および温度ヒューズ４０のリード線４２のそれぞれに絶縁チューブ７０、７１を被覆することも、部品点数の増加となりコストアップとなる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、温度ヒューズを発熱電子部品の真下からずらして配置するようにした電子部品ユニットにおいて、部品点数を削減してコストダウンを図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電により発熱する電子部品（３０）と、電子部品（３０）に接触して放熱する放熱部材（１０）と、放熱部材（１０）のうち電子部品（３０）との接触面からずれた位置に形成された凹部（１０ｄ）と、凹部（１０ｄ）に収容され、電子部品（３０）の異常発熱にともない放熱部材（１０）が所定温度以上に上昇したときに電子部品（３０）への通電を遮断する温度ヒューズ（４０）と、電子部品（３０）のリード線（３３）および温度ヒューズ（４０）のリード線（４２）が半田付けされる電気回路基板（５０）とから構成される電子部品ユニットにおいて、温度ヒューズ（４０）を凹部（１０ｄ）内に閉塞して固定させるとともに、電子部品（３０）および温度ヒューズ（４０）の各リード線（３３、４２）を覆う電気絶縁部材（６０）を備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、電気絶縁部材（６０）が、温度ヒューズ（４０）を凹部（１０ｄ）内に閉塞して固定させる機能と、電子部品（３０）および温度ヒューズ（４０）の各リード線（３３、４２）を電気絶縁する機能とを有するので、電子部品（３０）および温度ヒューズ（４０）の各リード線（３３、４２）のそれぞれに備えられた従来の絶縁チューブ（７０、７１）および板バネ（８０）を廃止できる。よって、絶縁チューブ（７０、７１）および板バネ（８０）からなる３点の部品を電気絶縁部材（６０）の１点にすることにより部品点数を２点削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、電子部品（３０）のリード線（３３）は、電子部品（３０）の側方から放熱部材（１０）の表面に沿って延びる延出部（３３ａ）を有し、凹部（１０ｄ）は、放熱部材（１０）のうち延出部（３３ａ）と対向する位置に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
ところで、従来の電子部品ユニットの構造では、板バネ（８０）が電子部品（３０）のリード線（３３）と干渉しないようにするために、凹部（１０ｄ）を電子部品（３０）のリード線（３３）側（図７の左側）と反対側（図７の右側）に形成している。これに対し、本発明では前述のように板バネ（８０）を廃止できるので、凹部（１０ｄ）を電子部品（３０）のリード線（３３）側に形成できる。よって、請求項２に記載の発明のように放熱部材（１０）のうち延出部（３３ａ）に対応する位置に凹部（１０ｄ）を形成することができ、これにより、電子部品ユニットを延出部（３３ａ）の延出方向に小型化することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、電気絶縁部材（６０）を延出部（３３ａ）と放熱部材（１０）とで挟んで保持させれば、電気絶縁部材（６０）を保持させる手段を別途必要とすることなく、請求項１または２に記載の発明を容易に実現できる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は、本発明の電子部品ユニットを、車両用空調装置のブロワモータの駆動を制御する電子部品ユニット（以下、モータ制御ユニットと称す）に適用した一実施形態を示す図であり、図１（ａ）は本実施形態のモータ制御ユニットの外観を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＢ矢視図、（ｄ）は（ｃ）のＣ矢視図である。
【００１５】
このモータ制御ユニットは、内部空間１０ａを有するとともに下方に延びる円柱状の放熱フィン１０ｂを複数本有する放熱部材１０を備え、内部空間１０ａに後述の各種電子部品を内蔵し、蓋部材２０により内部空間１０ａを密閉して構成されている。なお、本実施形態の放熱部材１０は内部空間１０ａを形成する部分と放熱フィン１０ｂとを一体成形（例えばアルミダイカストによる一体成形）により形成している。
【００１６】
なお、このモータ制御ユニットは、空調装置の空気通路を形成する樹脂製の空調ケース（図示せず）に組み付けられ、放熱フィン１０ｂがブロワによる送風空気により冷却されるようになっている。
【００１７】
図２（ａ）は内部空間１０ａに配置された各種電子部品を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図（電気回路基板５０は図示せず）であり、各種電子部品とはＭＯＳ電界効果型トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴと称す）３０、温度ヒューズ４０および電気回路基板５０を指す。
【００１８】
ＭＯＳＦＥＴ３０は、放熱部材１０の底面１０ｃに接触するように配置されており、締結手段（例えばネジ）３０ａにより放熱部材１０に固定されている。このＭＯＳＦＥＴ３０は通電により発熱する発熱素子３１を樹脂３２でモールディングして形成されており、発熱素子３１には並列配置された３本のリード線３３が接続されている。このリード線３３は、モールド樹脂３２の側面から放熱部材１０の底面１０ｃに沿って延びる延出部３３ａと、延出部３３ａの先端から上方に向かって延びる延出部３３ｂとからなるＬ字形状に形成されている。
【００１９】
放熱部材１０の底面１０ｃのうちリード線３３の延出部３３ａの真下部分には温度ヒューズ４０の形状に対応した収容溝（凹部）１０ｄが形成されており、温度ヒューズ４０は収容溝１０ｄ内に収容されている。この温度ヒューズ４０は、ＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３の並列方向（図２（ａ）の紙面垂直方向）に延びる感温部４１と、感温部４１の両端から延びる２本のリード線４２とから構成されている。このリード線４２はＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３と同様にＬ字形状に形成されている。
【００２０】
電気回路基板５０は、ＭＯＳＦＥＴ３０の上方に配置されており、ＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２が挿入されて半田付けされるようになっている。なお、図２（ａ）中の符号５１は半田を示している。これにより、電気回路基板５０上に形成される図示しない電気回路にＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０が接続される。そして、温度ヒューズ４０はＭＯＳＦＥＴ３０のゲート回路に接続されている。
【００２１】
また、図２中の符号６０は、電気絶縁材（例えば樹脂）により形成された樹脂スペーサ（絶縁部材）を示しており、この樹脂スペーサ６０は、温度ヒューズ４０を収容溝１０ｄ内に閉塞して固定させる機能と、ＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２相互間、および各リード線３３、４２と放熱部材１０との間を電気的に絶縁する機能とを兼ね備えている。
【００２２】
図３（ａ）は樹脂スペーサ６０単体を示す図２（ａ）のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＧ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＨ矢視図である。また、図４は、樹脂スペーサ６０にＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２が取り付けられた状態を示す図（ＭＯＳＦＥＴ３０本体部は図示せず）であり、図４（ａ）は図２（ａ）のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＩ矢視図である。なお、図５は温度ヒューズ４０単体を示す図２（ａ）のＥ矢視図である。
【００２３】
そして、図３、図４に示すように、樹脂スペーサ６０には、温度ヒューズ４０の各リード線４２を囲う２つの第１空間６１と、ＭＯＳＦＥＴ３０の各リード線３３を囲う３つの第２空間６２とが形成されている。そして、これらの第１空間６１および第２空間６２の相互間には仕切壁６３が形成されており、この仕切壁６３により各リード線３３、４２間を絶縁するようになっている。これにより、電気回路基板５０から半田が下方にたれてＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２に付着して各リード線３３、４２間を短絡させてしまうことを防止できる。
【００２４】
また、樹脂スペーサ６０の外周面を形成する外周壁６４、６５により各リード線３３、４２と放熱部材１０との間を絶縁するようになっている。これにより、各リード線３３、４２が放熱部材１０の内部空間１０ａの内面に接触して、モータ制御ユニットが誤動作してしまうことを防止できる。
【００２５】
また、樹脂スペーサ６０の外周壁６４の上部、かつ、ＭＯＳＦＥＴ３０側部分には温度ヒューズ４０のリード線４２を覆う仮固定部６６が形成されており、この仮固定部６６は、温度ヒューズ４０のリード線４２が放熱部材１０と接触するのを防ぐ機能と、電気回路基板５０を組み付けるにあたり、リード線４２を電気回路基板５０に押し入れて挿入する際の押入性を良くする機能とを有している。
【００２６】
また、樹脂スペーサ６０の外周壁６４の下部、かつ、ＭＯＳＦＥＴ３０側部分には、下方から上方に突出する突出部６７が形成されており、ＭＯＳＦＥＴ３０が樹脂スペーサ６０の所定場所に位置した状態（図２の状態）では、突出部６７は、ＭＯＳＦＥＴ３０のモールド樹脂３２の側面に対向するように位置するようになっている。これにより、後述するようにＭＯＳＦＥＴ３０をネジ３０ａで放熱部材１０に締結させる作業時に、ＭＯＳＦＥＴ３０がネジ３０ａとともに回転しようとしても、モールド樹脂３２の側面が突出部６７の側面６７ａに当接するので、突出部６７によりＭＯＳＦＥＴ３０の回転を防止できる。
【００２７】
また、突出部６７の上端部６７ｂはＭＯＳＦＥＴ３０側に傾斜するスロープ形状に形成されている。これにより、後述するようにＭＯＳＦＥＴ３０を樹脂スペーサ６０に上方から組み付ける際に、モールド樹脂３２が突出部６７の上端に当接したままＭＯＳＦＥＴ３０をネジ３０ａで締結してしまうことを防止できる。よって、モールド樹脂３２が突出部６７の上端に当接したままネジ３０ａ締めされて、ＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３側（図２（ａ）の左側）がかつがれて、モールド樹脂３２のうちリード線３３側部分と放熱部材１０の底面１０ｃとの接触性を悪化させてしまうことを防止できる。
【００２８】
次に、上記構成のモータ制御ユニットの組付け手順を図６を用いて説明する。
【００２９】
図６はモータ制御ユニットの蓋部材２０を取り外した状態の上面図であり、図６（ａ）は内部空間１０ａ内にＭＯＳＦＥＴ３０、温度ヒューズ４０および電気回路基板５０が取り付けられていない状態を示している。
【００３０】
先ず、樹脂スペーサ６０に温度ヒューズ４０を組み付けて、温度ヒューズ４０のリード線４２を樹脂スペーサ６０の第１空間６１に配置する。次に、温度ヒューズ４０が組み付けられた樹脂スペーサ６０を図６（ａ）の状態の放熱部材１０の内部空間１０ａ内に挿入し、温度ヒューズ４０の感温部４１を放熱部材１０の収容溝１０ｄに収容して図６（ｂ）の状態にする。
【００３１】
次に、ＭＯＳＦＥＴ３０を内部空間１０ａ内に挿入し、ＭＯＳＦＥＴ３０のモールド樹脂３２の底面を放熱部材１０の底面１０ｃに接触させるとともに、ＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３を樹脂スペーサ６０の第２空間６２に配置して、リード線３３の延出部３３ａを樹脂スペーサ６０の底面壁６５の上にくるように置く。そして、ネジ３０ａによりＭＯＳＦＥＴ３０を放熱部材１０に締結して図６（ｃ）の状態にする。そして、この締結により、ＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３の延出部３３ａおよびＭＯＳＦＥＴ３０のモールド樹脂３２の底面の一部が樹脂スペーサ６０の底面壁６５を塞ぐような構造になり、よって、樹脂スペーサ６０はモールド樹脂３２の底面の一部と放熱部材１０の底面１０ｃとに挟まれて出てこないようになっている。
【００３２】
次に、図２（ａ）に示すように、電気回路基板５０を内部空間１０ａ内に挿入し、ＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２を電気回路基板５０に挿入して、半田付けする。そして、蓋部材２０を放熱部材１０に取り付けて内部空間１０ａを密閉する。
【００３３】
以上に説明したように本実施形態では、樹脂スペーサ６０が、温度ヒューズ４０を収容溝１０ｄ内に固定させる機能と、ＭＯＳＦＥＴ３０および温度ヒューズ４０の各リード線３３、４２を電気絶縁する機能とを有するので、従来の絶縁チューブ７０、７１および板バネ８０を廃止できる。よって、絶縁チューブ７０、７１および板バネ８０からなる３点の部品を樹脂スペーサ６０の１点にすることにより部品点数を２点削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
また、放熱部材１０の底面１０ｃのうちＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３の延出部３３ａの真下部分に収容溝１０ｄを形成しているので、電子部品ユニットの延出部３３ａの延出方向（図２の左右方向）の長さ（Ｘ−α）を従来の長さＸに比べて短くなり、小型化を図ることができる。
【００３５】
また、樹脂スペーサ６０を延出部３３ａおよびＭＯＳＦＥＴ３０のモールド樹脂３２の底面の一部により塞ぐような構造にしているため、樹脂スペーサ６０は、モールド樹脂３２の底面の一部と放熱部材１０の底面１０ｃとに挟まれて出てこない。よって、樹脂スペーサ６０を保持させる手段を別途必要とすることなく、コストアップの抑制を図ることができる。なお、本実施形態では、温度ヒューズ４０浮きを最小にとどまるように寸法設計している。
【００３６】
ところで、車両用空調装置のブロワモータの駆動を制御する制御手段として、空調装置の制御を自動で行う場合にはＭＯＳＦＥＴ３０を有するモータ制御ユニットを用いるのに対し、手動で行う場合には周知のレジスタを用いるのが一般的である。ここで、従来のモータ制御ユニットはレジスタに対して大型となるため、手動制御の空調装置と自動制御の空調装置とにおいて、空調装置のユニットケースのうち前記制御手段を取り付ける部分の形状を共通にすることができなかった。これに対し、本実施形態では従来のモータ制御ユニットに比べて前述のように小型化を図ることができるので、空調装置のユニットケースのうち前記制御手段を取り付ける部分の形状を共通にできる。よって、空調装置のユニットケースの共用化による空調装置のコストダウンを図ることができる。
【００３７】
次に、上記の構成モータ制御ユニットの作動を説明する。
【００３８】
ＭＯＳＦＥＴ３０の作動により車両用空調装置のブロワモータの駆動が制御されており、空調装置の作動時にはブロワを常時駆動させて放熱フィン１０ｂに送風することにより、放熱部材１０を冷却し、ひいてはＭＯＳＦＥＴ３０を冷却するようにしている。このような通常作動時には温度ヒューズ４０は溶断せず、ＭＯＳＦＥＴ３０への通電が維持される。
【００３９】
一方、空調装置が作動しているにもかかわらず、ブロワモータのロック等により放熱フィン１０ｂに送風されなくなった場合には、ＭＯＳＦＥＴ３０が異常発熱し、これにともなって放熱部材１０の温度が上昇し、温度ヒューズ４０の感温部４１が所定温度（例えば１１４℃）以上に上昇すると、温度ヒューズ４０が溶断する。よって、ＭＯＳＦＥＴ３０への通電が遮断され、それ以上の温度上昇を防ぐ。これにより、ＭＯＳＦＥＴ３０の異常発熱時に、ＭＯＳＦＥＴ３０の熱による損傷を防止するようにしている。
【００４０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、収容溝１０ｄを、放熱部材１０の底面１０ｃのうちＭＯＳＦＥＴ３０のリード線３３の延出部３３ａの真下部分に形成しているが、本発明は、この真下部分に収容溝１０ｄを形成したものに限られることなく、収容溝１０ｄを、放熱部材１０のうちＭＯＳＦＥＴ３０との接触面からずれた位置に形成すればよい。例えば、真下部分よりもＭＯＳＦＥＴ３０から遠ざかる位置に収容溝１０ｄを形成するようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態の放熱部材１０は内部空間１０ａを形成する部分と放熱フィン１０ｂとを一体成形するようにしているが、別体に成形したものを結合するようにしてもよい。例えば、放熱フィンを押出成形により複数枚の帯状に形成し、ＭＯＳＦＥＴ３０を保持するケースをプレス成形し、このケースと放熱フィンのフィンとを結合して放熱部材１０を形成するようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態において、放熱部材１０の収容溝１０ｄ内に絶縁性を有する熱伝導材（例えばシリコングリス）を充填すれば、温度ヒューズ４０の感温部４１と収容溝１０ｄとの間の空隙がなくなり、熱伝導が良好となり、ＭＯＳＦＥＴ３０の異常発熱時における温度ヒューズ４０の作動を確実にできる。
【００４３】
また、上記実施形態では、放熱部材１０に収容溝１０ｄを有し、その収容溝１０ｄに温度ヒューズ４０を収容しているが、収容溝１０ｄを廃止し、放熱部材１０の底面１０ｃと同一面上に温度ヒューズ４０を設置してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、収容溝１０ｄを図２に示すような四角い形状の溝としたが、円弧状の溝でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータ制御ユニットの外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＢ矢視図、（ｄ）は（ｃ）のＣ矢視図である。
【図２】（ａ）は放熱部材の内部空間に配置された各種電子部品を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。
【図３】（ａ）は樹脂スペーサ単体を示す図２（ａ）のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＧ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＨ矢視図である。
【図４】樹脂スペーサに各リード線が取り付けられた状態を示す図であり、（ａ）は図２（ａ）のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＩ矢視図である。
【図５】温度ヒューズ単体を示す図２（ａ）のＥ矢視図である。
【図６】モータ制御ユニットの組付け手順を説明する説明図であり、（ａ）は温度ヒューズ組付前の状態を示す上面図、（ｂ）は温度ヒューズ組付後の状態を示す上面図、（ｃ）はＭＯＳＦＥＴ組付後の状態を示す上面図である。
【図７】（ａ）は従来の電子部品ユニットを示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＪ矢視図である。
【符号の説明】
１０…放熱部材、１０ｄ…収容溝、３０…ＭＯＳＦＥＴ、
３３…ＭＯＳＦＥＴのリード線、３３ａ…延出部、４０…温度ヒューズ、
４２…温度ヒューズのリード線、５０…電気回路基板、６０…樹脂スペーサ。

Claims

通電により発熱する電子部品（３０）と、
前記電子部品（３０）に接触して放熱する放熱部材（１０）と、
前記放熱部材（１０）のうち前記電子部品（３０）との接触面からずれた位置に形成された凹部（１０ｄ）と、
前記凹部（１０ｄ）に収容され、前記電子部品（３０）の異常発熱にともない前記放熱部材（１０）が所定温度以上に上昇したときに前記電子部品（３０）への通電を遮断する温度ヒューズ（４０）と、
前記電子部品（３０）のリード線（３３）および前記温度ヒューズ（４０）のリード線（４２）が半田付けされる電気回路基板（５０）とから構成される電子部品ユニットにおいて、
前記温度ヒューズ（４０）を前記凹部（１０ｄ）内に閉塞して固定させるとともに、前記電子部品（３０）および前記温度ヒューズ（４０）の各リード線（３３、４２）を覆う電気絶縁部材（６０）を備えることを特徴とする電子部品ユニット。
前記電子部品（３０）のリード線（３３）は、前記電子部品（３０）の側方から前記放熱部材（１０）の表面に沿って延びる延出部（３３ａ）を有し、
前記凹部（１０ｄ）は、前記放熱部材（１０）のうち前記延出部（３３ａ）と対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品ユニット。
前記電気絶縁部材（６０）は、前記延出部（３３ａ）と前記放熱部材（１０）とに挟まれて保持されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品ユニット。