JP4289073B2 - 配線基板収容装置及び放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種の電子部品が実装された配線基板を有する配線基板収容装置、及びこの装置を備えて蛍光灯等の放電灯を点灯させるのに使用される放電灯点灯装置に関する。

従来、発熱素子を実装したプリント基板をケース内部に収容し、発熱素子から発生する熱を放熱させるために、発熱素子とケースとの間に、発熱素子及びケースの双方に接触する放熱シートを配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この他に、プリント基板に実装された発熱量が多い電子部品の放熱を少ない樹脂材料で行えるようにするために、プリント基板の一面と、このプリント基板を収容した外郭の底面との間にブリッジ手段を介設し、このブリッジ手段で囲まれた室内に樹脂材料を充填したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特許文献２の技術では、前記室内に放熱用の樹脂材料を充填してから、電子部品が実装されたプリント基板を、発熱量の多い電子部品が樹脂材料で被われるようにしながら外郭に収容して組立てられている。
特開２００２−２８０７７６号公報（段落０００２、段落００３３、図７、図９） 特開２００２−２０３４２５号公報（段落００１７−００３０、段落００４７−００５１、図１−図３、図７）

特許文献１の技術では、プリント基板の裏面側に表側から貫通した電子部品のリードの先端が半田付けされて盛り上がった部分があるため、放熱シートをこのプリント基板の裏面側に貼り付けた場合、プリント基板と放熱シートとの間に隙間ができる可能性が高く、この場合には十分な放熱効果を得られない。

特許文献２の技術では、放熱用の樹脂材料にウレタン又はシリコンが使用され、この樹脂材料を未硬化の液状状態でブリッジ手段で囲まれた室内に充填してから、電子部品が実装されたプリント基板で前記室を閉じるようにしているので、樹脂材料とプリント基板との間に空気層が発生することがある。この場合には、樹脂材料への放熱が空気層により抑制されるので、十分な放熱効果が得られない。

本発明が、解決しようとする課題は、放熱材の使用量を抑制しつつ発熱の大きい電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置及び放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１に係る発明の基板収容装置は、各種の電子部品が実装された配線基板と、この配線基板を収容する金属製の収容部材と、環状に形成された凸部を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートであって、前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記絶縁シートの部位を囲むように設けられている前記絶縁シートと、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートの前記凸部で囲まれた凹部との間に充填された発泡性放熱材とを備えたことを特徴としている。

請求項１に係る発明の配線基板収容装置においては、配線基板を収容する収容部材内に配置された絶縁シートと、配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面との間に、放熱材を発泡させて充填させているので、配線基板における発熱量の大きい電子部品が実装された部位に発泡された放熱材を密着させることができる。これとともに、放熱材は発泡性であるのでその使用量が少なくて済むことに加えて、絶縁シートに形成した凸部を利用して発泡性放熱材が充填される領域を制限したので、更に発泡性放熱材の使用量を少なくできる。

請求項３に係る発明の配線基板収容装置は、各種の電子部品が実装された配線基板と、環状の凸部が形成されていて前記配線基板を収容する金属製の収容部材と、前記凸部を貫通させる孔を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートと、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材とを備え、前記収容部材の前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記収容部材の部位を囲むように設けられているとともに、前記凸部が前記絶縁シートの孔を貫通しており、この凸部で囲まれた凹部とこの凹部の開口を被った前記配線基板との間に前記発泡性充填剤が充填されていることを特徴としている。

請求項３に係る発明の配線基板収容装置においては、配線基板を収容する収容部材と、配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面との間に、放熱材を発泡させて充填させているので、配線基板における発熱量の大きい電子部品が実装された部位に発泡された放熱材を密着させることができる。これとともに、放熱材は発泡性であるのでその使用量が少なくて済むことに加えて、収容部材に形成されて絶縁シートを貫通する凸部を利用して発泡性放熱材が充填される領域を制限したので、更に発泡性放熱材の使用量を少なくできる。

請求項２に係る発明の配線基板収容装置は、請求項１の発明において、収容部材と絶縁シートに、凹部と連通する発泡性放熱材注入用の貫通孔を形成したことを特徴としている。

この発明では、配線基板で凹部を被った状態に収容部材に配線基板を収容した組立を行ってから、発泡性放熱材を貫通孔に通して充填させることができる。

請求項４に係る発明の放電灯点灯装置は、放電灯点灯制御用の電子部品が実装された配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、環状に形成された凸部を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートであって、前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記絶縁シートの部位を囲むように設けられている前記絶縁シート、及び前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートの前記凸部で囲まれた凹部との間に充填された発泡性放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴としている。

この発明の放電灯点灯装置においては、請求項１の発明の配線基板収容装置を備えているので、放電灯点灯制御用の電子部品の内で発熱量の大きい電子部品が実装された配線基板の部位に発泡された放熱材を密着させることができるとともに、放熱材の使用量が少なくて済む。

請求項１，３の発明によれば、発熱量の大きい電子部品が配置されている発熱部分に対して発泡性の放熱材を密着させたので、放熱性能を向上できるとともに、絶縁シート又は収容部材に設けた凸部により、発泡性放熱材の使用量を少なく制限できる配線基板収容装置を提供できる。

請求項２の発明によれば、装置を組立てた後に発泡性放熱材を注入できるので、この発泡性放熱材を発熱量の大きい電子部品を配置した配線基板の裏面に密着させることができる配線基板収容装置を提供できる。

請求項４の発明によれば、発泡性放熱材の使用量を少なくしつつ発熱量の大きい放電灯点灯制御用の電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置を備えた放電灯点灯装置を提供できる。

（実施例１）
図１〜図４を参照して本発明の実施例１を説明する。

図１及び図２に示すように、発熱量の大きい電子部品１や発熱量の小さい電子部品２等各種の電子部品を長方形状の配線基板３に実装している。各電子部品１，２は、配線基板３の所定の位置に配置されている。配線基板３を表側から裏側に貫通するリードを有した電子部品は、そのリードの先端を配線基板３の裏面に半田により固定している。

配線基板３は、この配線基板３より長く横断面がコ字形をなす金属製の収容部材４に収容されている。この収容部材４の配線基板３と略平行なベース壁４ａとこのベース壁４ａの幅方向両側から直角に曲げられた両側壁とにわたる内面に沿って電気絶縁材料からなる絶縁シート５が配置されている。絶縁シート５には熱プレス等によって環状の凸部６が形成されている。凸部６は、図３に示すように発熱量の大きい電子部品１を配置した配線基板３の裏面に対応する絶縁シート５の部位を囲むように設けられている。この凸部６で囲まれるバスタブ状の凹部７とこの凹部７の開口を被った配線基板３との間には発泡性放熱材８が充填されている。発泡性放熱材８としては、例えば、ウレタン樹脂やシリコン樹脂などの電気絶縁性の合成樹脂発泡材を使用する。また、凹部７の平面形状は対象となる発熱部品の形状に合わせて、四角、三角、楕円など各種の環形形状にすることができる。

発泡性放熱材８は、内部に細かい気泡がある泡立てたクリーム状に発泡させられて、時間経過と共に発泡状態を維持して固形化されたものである。収容部材４の上部開口部は、この収容部材４に組合わされた例えば横断面がコ字形をなす金属製の蓋部材９によって被われている。収容部材４と蓋部材９とはケースを形成している。

このような構成を有した配線基板収容装置においては、凹部７とこの開口を被った配線基板３との間に、発泡性放熱材８が発泡して充填される。このため、配線基板３の発熱部分、すなわち、発熱量の大きい電子部品１を配置した配線基板３の裏面、特に裏面にある半田フィレット１ｆ（図３参照）に発泡性放熱材８を密着させることができるとともに、発泡した放熱材８によって絶縁シート５の凹部７を収容部材４に密接させることができる。従って、配線基板３の熱は発泡性放熱材８に効率よく放熱されるとともに、放熱材８の熱はさらに絶縁シート５を介して収容部材４に放出される。

発泡性放熱材８は未硬化の発泡状態では泡立ったクリーム状であるため、凹部７に対してその開口部から注入する場合にスムーズに注入することができ、作業性に優れている。この場合、ディスペンサーを使用して注入を自動化することも容易にできる。また、放熱材８はその発泡の密度が小さく使用量は少なくてよい。さらに、放熱材８はこれを圧縮すれば厚さを薄くすることも容易にできる。

発泡性放熱材８は発熱量の大きい電子部品１を配置した配線基板３の裏面に対向する絶縁シート５の部位のみに凹部７により制限されて充填されるので、全体としての使用量も少ない。しかも、発泡性放熱材８は、熱収縮によるストレスを低減でき、信頼性を高めることができる。

このような配線基板収容装置は、電力変換装置、例えば、放電灯点灯装置が備える配線基板収容装置にも適用できる。図４は放電灯点灯装置に実装される配線基板収容装置の配線基板１１を示すもので、この配線基板１１には、放電灯を高周波点灯するための電子部品、例えば、インバータトランス１２、スイッチングトランジスタ１３、インダクタ１４、インバータをスイッチング制御するコントロール部１５、平滑コンデンサ１６、その他抵抗等が配置されている。

この各電子部品のうち、インバータトランス１２やインダクタ１４などの巻線類、スイッチングトランジスタ１３、抵抗などは発熱量の大きな部品となる。従って、この発熱量の大きな電子部品の裏面側に絶縁シート５に凸部で囲まれる凹部を形成し、この凹部と配線基板１１との間に発泡性放熱材８を発泡させて充填する。これにより、放熱性に優れた放電灯点灯装置を構成することができる。

なお、実施例１では、絶縁シート５に凸部６を形成し、その凸部６で囲まれるバスタブ状の凹部７に発泡性放熱材８を充填するものについて述べたが必ずしもこれに限定するものではない。

（実施例２）
例えば、図５に示すように、発熱量の大きい電子部品１を配置した配線基板３の裏面に対応する収容部材４の部位を囲むように収容部材４の一部を内面に突出するように加工して例えば環状の凸部２０を形成する。更に、収容部材４の内面を被った絶縁シート５に、凸部２０を貫通させる孔２１を設ける。そして、凸部２０で囲まれるバスタブ状の凹部２０ａとこの開口を被った配線基板３との間に、電気絶縁性を有する発泡性放熱材２２を発泡させて充填する。このように、収容部材４で凹部２０ａを形成しても前述した実施例１と同様の作用効果が得られるものである。しかも、発泡性放熱材２２が絶縁シート５を介することなく収容部材４に直接密着されるので、放熱材２２から収容部材４への放熱性能を向上できる。なお、以上説明した事項以外は、図５に示されない部分を含めて実施例１と同じである。

（実施例３）
前述した実施例１、２は、絶縁シート５又は収容部材４に形成した凹部にその開口部から発泡性放熱材を充填するものについて述べたが必ずしもこれに限定されない。

例えば、図６に示すように、凹部７の底面に収容部材４及び絶縁シート５に、これらを貫通しかつ互いに連通する貫通孔２３を凹部７に連通して設ける。内面に絶縁シート５を配した収容部材４に配線基板３を収容し、さらに蓋部材９を被せた後に、前記貫通孔２３から電気絶縁性を有する未硬化の発泡性放熱材２２を注入して、凹部７内で発泡させて、凹部７とこの開口を被った配線基板３との間に発泡性放熱材２２を充填させてもよい。このようにすれば、配線基板収容装置を組立てた後に発泡性放熱材２２を注入でき、発泡性放熱材２２を発熱量の大きい電子部品１を配置した配線基板３の裏面に容易に密着させることができる。なお、以上説明した事項以外は、図６に示されない部分を含めて実施例１と同じである。

（参考例１）
図７及び図８を参照して本発明の参考例１を説明する。

配線基板３の表面には、発熱量の大きい電子部品１及び発熱量の小さい電子部品２等の各種の電子部品が実装されているとともに、配線基板３の裏面にも、発熱量の大きな電子部品１ａ及び発熱量の小さい電子部品２ａ等の各種の電子部品が実装されている。電子部品１ａ、２ａは表面実装部品である。発熱量の大きい電子部品１、１ａは、配線基板３の一部からなる所定領域内に配置され、発熱量の小さい電子部品２、２ａの殆どは前記所定領域外に配置されている。配線基板３には、電子部品１、１ａの近傍に位置して放熱材注入用の貫通孔３１が１以上例えば複数開けられている。これらの貫通孔３１は前記所定領域内に設けられている。なお、貫通孔３１を１個とする場合には、その孔径を大きくしたり長くしたりするとよい。

この配線基板３と、これを収容した収容部材４の配線基板３に略平行なベース壁４ａとの間には、これらに挟まれて仕切り部材３２が設けられている。仕切り部材３２は、電気絶縁材料からなり、切れ目なく連続して環状例えば四角環状をなしている。この仕切り部材３２は前記所定領域を囲んで配置されて、その一端は配線基板３の裏面に当接され、他端はベース壁４ａに当接されている。なお、収容部材４の内面は必要に応じて既述の絶縁シートで被ってもよい。又、仕切り部材３２は、円形や四角形状以外の多角形状であってもよく、発熱量が大きい電子部品の配置構造に対応させた形状にすることができる。

配線基板３と、ベース壁４ａと、仕切り部材３２とで囲まれる空間には、放熱材３３が充填されている。放熱材３３には、電気絶縁性の樹脂、例えばシリコンを含有する合成樹脂材料を好適に使用できる。この放熱材３３の前記空間への充填は、収容部材４に、仕切り部材３２を収容するとともに、この仕切り部材３２の内側空間に電子部品１の半田フィレット１ｆ及び電子部品１ａが位置されるように配線基板３を収容した組立てを行った後に、前記空間に連通している貫通孔３１を通して、未硬化の樹脂製放熱材３３を前記空間に注入することによりなされる。

この充填において、貫通孔３１は、放熱材３３の注入孔として用いられる他に、この注入に伴い前記空間内の空気をこの空間外に排出するための空気抜き孔としても用いられる。これにより、前記空間に注入された放熱材３３と配線基板３との間に空気層が残されることを防止しつつ放熱材３３を充填できるので、放熱材３３と配線基板３の発熱部分の裏面とを密着させることができる。なお、貫通孔３１が複数設けられている場合には、複数の貫通孔３１からの放熱材注入が可能であるとともに、注入に使用しない貫通孔が残されている場合には、この貫通孔を空気抜き孔専用として用いることができるので、これらの場合には、樹脂注入の作業性が良く均一に充填し易い点で優れている。

注入された未硬化の放熱材３３は時間の経過とともに硬化する。硬化した放熱材３３は、配線基板３の発熱部分と収容部材４のベース壁４ａとに密着して、配線基板３とベース壁４ａとを熱的に接続する。このため、電子部品１、電子部品１ａが発熱する熱を、効率よく放熱材３３を介して収容部材４に放出させて、電子部品１、電子部品１ａの温度上昇を抑制できる。又、熱伝導経路をなす放熱材３３は仕切り部材３２で囲まれた空間に制限して用いられているので、その使用量が少なくて済む。なお、以上説明した事項以外は、図７、図８に示されない部分を含めて実施例１と実質的に同じである。

（参考例２）
図９及び図１０を参照して本発明の参考例２を説明する。

この参考例２では、仕切り部材３２が、環状ではなく、図１０に例示するように平面視コの字状をなし、その両端は収容部材４の一方の側壁４ｂに当接されている。このため、配線基板３と、ベース壁４ａと、一方の側壁４ｂと、仕切り部材３２とで囲まれた空間が形成され、この空間に樹脂製の放熱材３３が、配線基板３の貫通孔３１を通して充填されている。なお、以上説明した事項以外は、図９、図１０に示されない部分を含めて参考例１と実質的に同じであるが、放熱材３３が収容部材４の側壁４ｂに密着しているので、収容部材４への熱放出がよい点で優れている。

（参考例３）
図１１及び図１２を参照して本発明の参考例３を説明する。

この参考例３では、仕切り部材３２が環状又は平面視コの字状ではなく、例えば２枚の仕切り部材３２が収容部材４の長手方向に延びて平行に設けられている。これら２枚の仕切り部材３２の長手方向両端は、収容部材４が有する長手方向両端壁（図示しない）に当接されている。このため、配線基板３と、ベース壁４ａと、２枚の仕切り部材３２とで囲まれた空間が形成され、この空間に樹脂製の放熱材３３が、配線基板３の複数の貫通孔３１を通して充填されている。なお、以上説明した事項以外は、図１１、図１２に示されない部分を含めて参考例１と実質的に同じである

本発明の実施例１に係る配線基板収容装置の一部を示す断面図。 図１中Ａ−Ａ線に沿って示す断面図。 図１中Ｂ部分を拡大して示す断面図。 図１の配線基板収容装置を放電灯点灯装置に適用した場合の配線基板に対する電子部品の配置状態を示す部分平面図。 本発明の実施例２を示す図３相当の断面図。 本発明の実施例３を示す図３相当の断面図。 本発明の参考例１に係る放電灯点灯装置を図８中Ｄ−Ｄ線に沿って示す断面図。 参考例１に係る放電灯点灯装置を図７中Ｃ−Ｃ線に沿って示す断面図。 本発明の参考例２に係る放電灯点灯装置を図１０中Ｆ−Ｆ線に沿って示す断面図。 参考例２に係る放電灯点灯装置を図９中Ｅ−Ｅ線に沿って示す断面図。 本発明の参考例３に係る放電灯点灯装置を図１２中Ｈ−Ｈ線に沿って示す断面図。 参考例３に係る放電灯点灯装置を図１１中Ｇ−Ｇ線に沿って示す断面図。

符号の説明

１，１ａ…発熱量の大きい電子部品、２…発熱量の小さい電子部品、３…配線基板、４…収容部材、５…絶縁シート、６…絶縁シートの凸部、２０…収容部材の凸部、７，２０ａ…凹部、８,２２…発泡性放熱材、２１…絶縁シートの孔、２３…貫通孔、３１…配線基板の貫通孔、３２…仕切り部材、３３…放熱材

Claims (4)

1. 各種の電子部品が実装された配線基板と、
   この配線基板を収容する金属製の収容部材と、
   環状に形成された凸部を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートであって、前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記絶縁シートの部位を囲むように設けられている前記絶縁シートと、
   前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートの前記凸部で囲まれた凹部との間に充填された発泡性放熱材と
   を備えたことを特徴とする配線基板収容装置。
2. 収容部材と絶縁シートに、凹部に連通する発泡性放熱材注入用の貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の配線基板収容装置。
3. 各種の電子部品が実装された配線基板と、
   環状の凸部が形成されていて前記配線基板を収容する金属製の収容部材と、
   前記凸部を貫通させる孔を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートと、
   前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材と
   を備え、
   前記収容部材の前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記収容部材の部位を囲むように設けられているとともに、前記凸部が前記絶縁シートの孔を貫通しており、この凸部で囲まれた凹部とこの凹部の開口を被った前記配線基板との間に前記発泡性充填剤が充填されていることを特徴とする配線基板収容装置。
4. 放電灯点灯制御用の電子部品が実装された配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、環状に形成された凸部を有して前記収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートであって、前記凸部が、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する前記絶縁シートの部位を囲むように設けられている前記絶縁シート、及び前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートの前記凸部で囲まれた凹部との間に充填された発泡性放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。

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