JP3935100B2 - 半導体の実装構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器に搭載される比較的発熱の大きい半導体の実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平11−89248号公報
例えば、電源用の大電力の半導体は、大電流または高電圧がかかるため発熱し、高温となる。そこで、この熱を放散するために、この種の半導体には放熱器が取り付けられている。従来の放熱器は、断面形状が一定のアルミ押出し形材で形成され、例えば図5(a),(b)に示すような放熱器1があった。この放熱器1は、複数枚の放熱フィン2が一側面に設けられた板状の取付部3を備えている。そして取付部3には複数個、ここでは2個の半導体4が、ネジ5で取り付けられている。
【0003】
この他に、一対の取付部がコの字形に一体に形成された放熱器もある。この放熱器は互いに平行な取付部の外側面に、半導体が各々取り付けられているものである。この放熱器は、構造が簡単であるが、放熱フィンがないため放熱性が良くなかった。
【0004】
また、放熱性に優れ、占有スペースも小さいものとして、図6(a),(b)に示すように、放熱器1を一対設ける場合がある。一対の放熱器1は、放熱フィン2が互いに他方の放熱フィン2の隙間に挿入され、一端部でネジ6により固定されている。そして各放熱器1の取付部3に、半導体4が取り付けられている。この一対の放熱器1を組み合わせる構造によれば、占有スペースが小さくしかも放熱効果も高いものとすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、図5に示す放熱器1は、表面積が広く放熱性が良好であるが、スペースを取り、たくさんの半導体4を取り付ける構造の場合、装置が大きくなるという問題がある。また、強度上プリント基板への機械的固定が難しかった。しかも、放熱フィン2の長さは、ある程度以上長くしても熱の伝速が悪くなり、放熱効果が低くなる。このため放熱効果に限界があった。
【0006】
また、図6に示すように一対の放熱器1を設けた場合は、取付用の床面を同じにする際、一対の放熱器1の放熱フィン2が互いにぶつからないように互い違いに設ける必要があり、異形状となる。このため、部品管理が面倒であり、コストがかかる。また、放熱フィン2が互いに重ねられている部分に発熱が集中するため、熱の伝達が悪くなり、放熱効果が低くなる。また、電源回路の各半導体4は短距離で接続することがのぞましいが、放熱性を考慮して放熱フィン2を長くすると、半導体4間の距離が長くなり、不要な寄生インダクタンスや漏れインダクタンスが大きくなり、また占有スペースも大きくなる。また半導体4からの出力電流経路も大きくなり、抵抗成分が増加する。
【0007】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易であり、放熱効果が大きく、省スペースであり、抵抗損失等も少ない半導体の実装構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、放熱フィンが一側面に設けられた取付部を有するアルミ押出形材による一対の放熱器を有し、上記取付部の他方の側面に電源回路用等の半導体が各々一または複数取り付けられ、上記放熱フィンを互いに反対方向に位置させて上記取付部同士を所定間隔空けて対面させて互いに連結して成る半導体の実装構造である。
【0009】
さらに、上記一対の放熱器は、上記取付部の上記放熱フィンと反対の側面に上記放熱フィンとは反対方向に突出した固定用突起が形成され、上記固定用突起同士を重ねて連結手段で連結されている半導体の実装構造である。
【0010】
または、上記放熱器の上記取付部には、上記放熱フィンと反対の側面に断面L字形の銅板等の保持部材が取り付けられ、上記保持部材の折れ目から一方は上記取付部に重ねて取り付け固定される固定部であり、他方は上記取付部から略直角に立設される連結部であり、上記一対の保持部材の上記連結部同士が連結手段により連結されている半導体の実装構造である。さらに、上記保持部材は、銅板をL字形に折り曲げたもので、絶縁シートを介して上記放熱器に取り付けられている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1(a),(b)、図2は、この発明の第一実施形態を示すものであり、この実施形態の半導体の実装構造10は、図1に示す第一放熱器12を備えている。第一放熱器12はアルミ押出形材であり、後述する第一半導体32が取り付けられる平坦な板状の取付部14が設けられている。取付部14の一方の側面14aには、取付部14に対してほぼ直角に側方へ突出する放熱フィン16が一体に設けられている。放熱フィン16は、複数枚、ここでは5枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部14の放熱フィン16と反対側の側面14bには、第一放熱器12の上端部12aの延長上に、放熱フィン16とは反対側に突出する板状のネジ固定用突起18が設けられている。ネジ固定用突起18は、放熱フィン16とほぼ平行であり、中央に透孔20が形成されている。
【0012】
第一放熱器12に対向して第二放熱器22が設けられている。第二放熱器22は、図2に示すように、第一放熱器12と同様に取付部24と、取付部24の一方の面24aに対してほぼ直角に側方へ突出する放熱フィン26が設けられている。放熱フィン26は、複数枚、ここでは5枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部24の放熱フィン26と反対側の側面24bには、取付部24の上端部22aより少し内側に、放熱フィン26とは反対側に突出する板状のネジ固定用突起28が設けられている。ネジ固定用突起28は、放熱フィン26とほぼ平行であり、中央に雌ねじのネジ穴30が形成されている。
【0013】
第一放熱器12の取付部14のほぼ中央部にはネジ穴15が形成され、側面14bには、第一半導体32がネジ穴15にネジ34で固定されている。第二放熱器22の取付部24のほぼ中央部にはネジ穴25が形成され、側面24bにも、第二半導体36がネジ穴25にネジ38で固定されている。
【0014】
この実施形態の半導体の実装構造10の組み立ては、先ず、第一放熱器12と第二放熱器22に、各第一半導体32と第二半導体36を、ネジ34,36で各々取り付ける。そして、第一放熱器12のネジ固定用突起18と、第二放熱器22のネジ固定用突起28を重ね、透孔20とネジ穴30を一致させる。このとき、第二放熱器22のネジ固定用突起28は、取付部24の上端部24aよりも内側に位置しているため、第一放熱器12と第二放熱器22の上端12a,22aは同じ高さに位置する。そして、第一放熱器12のネジ固定用突起18の外側に、銅板で作られた出力端子40が重ねられる。出力端子40には、ネジ用の透孔42が設けられ、透孔42にネジ44を入れて、さらに透孔20を経てネジ穴30にネジ44を螺合し固定される。
【0015】
この実施形態の半導体の実装構造10によれば、一対の放熱フィン16,26が設けられ表面積が広く、互いに外側を向いているため、効率よく放熱することができる。また、第一半導体32と第二半導体36の間隔が短く、漏れインダクタンス等を押さえ電源装置としての効率が良好となる。さらに、スペースを大きく取らずに、放熱性を向上させることができ、製品の小型化にも寄与する。また、組立や機械的固定が容易である。また、回路の電流経路が短くなり、電流ラインの等価直列抵抗による電力ロスを低減することができる。回路がスイッチ動作したとき、寄生インダクタンスによるサージ電圧・電流の発生を防ぎ、ノイズ、損失を低減することができる。
【0016】
次にこの発明の第二実施形態について図3に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態の半導体の実装構造46は、第一放熱器48、第二放熱器62を備えている。第一放熱器48は、アルミ押出し形材であり、第一半導体32が取り付けられる平坦な板状の取付部50が設けられている。取付部50の一方の側面50aには、板状の放熱フィン54が複数枚、ここでは5枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部50の放熱フィン54が位置しない所定位置にはネジ穴52が設けられている。
【0017】
取付部50の、放熱フィン54と反対側の側面50bには、銅板をL字形に折り曲げた保持部材56が樹脂製の絶縁シート51を介して設けられている。保持部材56の折れ目から一方は、取付部50の側面50bに重ねて取り付けられる固定部56aである。固定部56aには、第一放熱器48の透孔52に一致する透孔58が形成されている。保持部材56の折れ目から他方は、取付部50の側面50bから略直角に立設される連結部56bである。連結面56bには、透孔60が形成されている。
【0018】
保持部材56の取付面56aの内側には第一半導体32が取り付けられている。このとき、第一半導体32にネジ61が挿し込まれてネジ61は透孔58を通過してネジ穴52に螺合され固定されている。このとき、保持部材56の連結部56bは、第一放熱器48の上端部48aよりも少し内側に位置している。
【0019】
さらに、第一放熱器48に対向して、第二放熱器62が設けられている。第二放熱器62は、第一放熱器48と同じ形状であり、取付部64と放熱フィン66が設けられている。取付部64の所定位置には、ネジ穴68が設けられている。
【0020】
取付部64の、放熱フィン66と反対側の側面64bには、銅板をL字形に折り曲げた保持部材70が樹脂製の絶縁シート71を介して設けられている。保持部材70の折れ目から一方は、取付部64の側面64bに重ねて取り付けられる固定部70aである。固定部70aには、第二放熱器62の透孔68に一致する透孔72が形成されている。保持部材70の折れ目から他方は、取付部64の側面64bから略直角に立設される連結部70bである。連結部70bには、透孔74が形成されている。
【0021】
保持部材70の固定部70aの内側には第二半導体36が取り付けられている。このとき、第二半導体36にネジ75が挿し込まれてネジ75は透孔72を通過してネジ穴68に螺合されている。このとき、保持部材70の固定部70aは、第二放熱器62の上端部46aのほぼ延長線上に設けられている。
【0022】
この実施形態の半導体の実装構造46の組み立ては、先ず、保持部材56,70に、各々第一半導体32と第二半導体36を、絶縁シート51,71を介してネジ61,75で各々取り付ける。この後、第一放熱器48の保持部材56の連結部56bと、第二放熱器62の保持部材70の連結部70bが重ねられ、透孔60,74を一致させる。このとき、第一放熱器48の保持部材56の連結部56bは、第二放熱器62の保持部材70の連結部70bよりも内側に位置しているため、第一放熱器48と第二放熱器62は同じ高さに位置する。なお、保持部材56,70を共通にしても良い。そして、第一放熱器48の保持部材56の連結部56bの内側には、銅板で作られた出力端子76が重ねられる。出力端子76には、透孔60,74に一致するネジ穴78が設けられ、透孔60,74にネジ80を入れて出力端子40のネジ穴78に螺合して、一体に固定する。
【0023】
この実施形態の半導体の実装構造46によれば、上記実施の形態と同様の効果を有するものである。第一放熱器48と第二放熱器62、及び保持部材56,70が同じ形状でも良いため、部品を共有することができ、部品管理が容易となる。また、組み立てにおいても、第一放熱器48、保持部材56及び第一半導体32を組み立て、さらに、第二放熱器62、保持部材70及び第二半導体36を組み立てた後、この組み立てたもの同士を連結部56b,70bを重ねてネジ80で固定すれば良く、機械的固定を比較的簡単に行うことができる。
【0024】
なお、この実施形態の半導体の実装構造46は、第一放熱器48、第二放熱器62と、それぞれに取り付けられる保持部56,70との各取り付け方向を、設置場所の高さの制限などに合わせて変更する事もできる。例えば、図4(a),(b)に示すように、保持部56,70の連結部56b,70bが、放熱フィン54,66の面に対してほぼ直角に位置する向きに取り付けても良い。これにより、高さを抑えた配置に組み上げることができる。
【0025】
また、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、各放熱器に取り付けられる半導体の数や種類、出力端子の素材など自由に変更可能である。放熱器の放熱フィンの数や大きさ、厚みなど、自由に変更可能である。
【0026】
【発明の効果】
この発明の半導体の実装構造によれば、放熱効果が大きく、しかも装置の小型化に寄与し、各部材の組立が容易である。また、半導体同士の間隔を狭くすることができ、等価直列抵抗による電力ロスを抑えることができる。
【0027】
従って、この実装構造を電源装置に用いた場合、電源効率を高めることができる。さらに、電源回路の寄生インダクタンスやサージ電圧・電流の発生を抑え、ノイズや損失の低減にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第一実施形態の半導体の実装構造の正面図(a)と右側面図(b)である。
【図2】 この実施形態の半導体の実装構造の放熱器の斜視図である。
【図3】 この発明の第二実施形態の半導体の実装構造の正面図(a)と右側面図(b)である。
【図4】 この実施形態の半導体の実装構造の変形例を示す上面図(a)と正面図(b)である。
【図5】 従来の技術の半導体の実装構造の正面図(a)と右側面図(b)である。
【図6】 従来の技術の半導体の実装構造の正面図(a)と右側面図(b)である。
【符号の説明】
10 半導体の実装構造
12 第一放熱器
14,24 取付部
16,26 放熱フィン
18,28 ネジ固定用突起
20 透孔
15,25,30 ネジ穴
22 第二放熱器
32 第一半導体
34,38,44 ネジ
36 第二半導体
40 出力端子
Claims (3)
- 放熱フィンが一側面に設けられた取付部を備えた一対の放熱器を有し、上記取付部の他方の側面に半導体が取り付けられ、上記放熱フィンを互いに反対方向に位置させて上記取付部同士を所定間隔空けて対面させ、上記一対の放熱器には、上記取付部の上記放熱フィンと反対の側面に上記放熱フィンとは反対方向に突出した固定用突起が形成され、上記固定用突起同士が重ねられて連結手段で連結されていることを特徴とする半導体の実装構造。
- 放熱フィンが一側面に設けられた取付部を備えた一対の放熱器を有し、上記取付部の他方の側面に半導体が取り付けられ、上記放熱フィンを互いに反対方向に位置させて上記取付部同士を所定間隔空けて対面させ、上記放熱器の上記取付部には、上記放熱フィンと反対の側面に断面L字形の保持部材が取り付けられ、上記保持部材の折れ目から一方は上記取付部に重ねて取り付け固定される固定部であり、他方は上記取付部から略直角に立設される連結部であり、上記一対の保持部材の上記連結部同士が連結手段により連結されていることを特徴とする半導体の実装構造。
- 上記保持部材は、銅板をL字形に折り曲げたもので、絶縁シートを介して上記放熱器に取り付けられていることを特徴とする請求項2記載の半導体の実装構造。
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