JP4360404B2 - モジュールの放熱構造を用いた制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の技術分野】
本発明はモジュールの放熱構造を用いた制御装置に関わる。
【0002】
【従来の技術】
従来のモジュールの放熱構造を日本国特開2002−111250号公報によって説明する。該公報によれば、制御装置は、プリント基板と、前記プリント基板上に搭載するモジュールと、前記モジュールの発する熱を放熱するための放熱フィンと前記モジュールとを固定するネジと、板状で爪が設けてある形状で、前記プリント基板と前記モジュールの間に挿入して、爪で前記プリント基板と固定され、さらに、前記プリント基板と前記モジュールを固定できるものがある。
【0003】
かかるモジュールの放熱構造によれば、実装効率の向上などの理由からモジュールをプリント基板から浮かして搭載する場合、モジュールとプリント基板の間に板状の固定筒部材を挟んでプリント基板に搭載することによって、ネジによって固定された放熱板、モジュールの一体品をモジュールのリード部分の半田接着部分のみでなく、板状の固定筒部材全体でモジュールと放熱板の一体品を支えることができる。したがって、より重量の重い放熱板などが搭載されていてもその重量を固定筒部材全体に分散でき、半田接着部分にかかる重量を低減できるために、半田の亀裂の大幅低減が可能になる。その結果、品質向上が図れるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、制御装置内部の高密度化に伴い上記モジュールの取付構造は、モジュールからの下面からの発熱により、プリント基板の熱膨張による変形等を抑制しにくいという問題点があった。
【0005】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、モジュールの下面からの発熱により、プリント基板の熱膨張による変形等を抑制すると共に、モジュールの天面から発生した熱を、熱伝導により放熱フィンによって外気に放散させるモジュールの放熱構造及びこれを用いた制御装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、プリント基板に固定されると共に、第1本体部の下に配置されたチップ部品を備え、遮熱部材には、チップ部品を遊挿するスリット又は凹部が設けられている、ことを特徴とするものである。
【0007】
第2の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、モジュールの駆動源となる電源部品と、プリント基板、モジュール、電源部品、遮熱部材を収納すると共に、前記モジュールの上面が開放された開放孔とを有するケースを備えたモジュールの放熱構造を用いた制御装置であって、前記ケースには、前記放熱フィン及び前記モジュールと前記電源部品とを隔離する仕切り部を有している、ことを特徴とするものである。
【0008】
第3の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置における前記仕切り部は、前記ケースに設けられると共に、前記放熱フィンの側面に沿って設けられた第1の仕切り部と、前記遮熱部材に設けられると共に、該第1の仕切り部に当接又は近接した第2仕切り部とを備え、前記第2仕切り部は、略U形状である、ことを特徴とするものである。
【0009】
第4の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置におけるケースは、樹脂から成っており、前記ケースの開放孔は、第1本体部よりも僅かに大きく形成されており、前記ケースには、前記開放孔の周囲に放熱フィンの底面と近接して対向する天部を設けた、ことを特徴とするものである。
【0010】
第5の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、プリント基板と、前記プリント基板にリード部が固定されると共に、長方形体状で立設された第2本体部を有し、発熱するスタックと、前記スタックの第2本体部を突出させる孔を有すると共に、ひだ部を有する放熱フィンと、前記ひだ部と前記第2本体部とを接触すると共に、開閉方向に弾性を有するクリップ部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
第6の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、遮熱部材には、スタックの第2本体部を挿通する孔が設けられると共に、該孔の長手方向に該第2本体部を支持する隆起部が設けられている、ことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本発明の一実施例を図1乃至図3によって説明する。図1は本発明の一実施例によるモジュールの放熱構造を用いた制御装置の分解斜視図、図2は図1に示す制御装置の内部結線図、図3は図1に示すモジュールの放熱構造の分解斜視図である。図1において、モジュールの放熱構造を用いた制御装置1は、プリント基板3と、該プリント基板3に実装されるチップ部品11及び電解コンデンサ15と、遮熱部材9を介してプリント基板3に固定されると共に、発熱するトランジスタが封入されたパワーモジュール5と、パワーモジュール5の熱を放散させる放熱フィン7と、電解コンデンサ15、チップ部品11、遮熱部材9を収納する二段の階段状に形成されたカバー22と底板24とから成るケース20とを有している。
【0013】
そして、制御装置1の結線は図2に示すように、入力された交流電圧を直流電圧に変換するダイオードスタック25の直流側に電解コンデンサ15が接続され、上記直流電圧を任意の周波数を有する交流電圧に変換し得るインバータを成すパワーモジュール5が接続されており、該パワーモジュール5を駆動するチップ部品11を有する駆動部12が接続されている。
【0014】
図3において、モジュールの放熱構造は、平板状のプリント基板3と、第1本体部5aと該プリント基板3に半田付けして接続されるリード部としてのリード線5Lとを有すると共に、略板状の第1本体部5aに設けられた固定孔5e,5eを有し発熱するパワーモジュール5と、第1本体部5aの上面(天面)に取付けられ、モジュール5の発熱を放散するための板状のひだ7bを有すると共に、ネジ孔7eが設けられた放熱フィン7と、プリント基板3と第1本体部5aとの間に介挿されると共に、板状の樹脂製で且つ絶縁性の遮熱部材9と、パワーモジュール5と放熱フィン7とを固定する固定部材としてのネジ13とを備えている。
【0015】
遮熱部材9には、リード線5Lを挿通させる貫通されたスリット状のリード孔9L,9Lと、ネジ13を貫通させる第1固定用孔9e,9eと、チップ部品11を収納する凹状の窪み9kが設けられており、その厚さは、パワーモジュール5の底面からの発熱を抑制すると共に、リード線5Lの鉛直方向の長さに、プリント基板3の厚さを差し引いた厚さよりも薄く形成されている。ここで、チップ部品11を収納するには窪み9kではなく、貫通孔でも良いが、窪み9kしたのはパワーモジュール5の底面からの発熱が多数のチップ部品11及び、該底面に位置するプリント基板3に放射されることを防止するためである。プリント基板3には、ネジ13を貫通させる第2固定用孔3e,3eとが設けられている。
【0016】
このように構成されたモジュールの放熱構造はプリント基板3に実装されたチップ部品11の上に、窪み9kが位置するように遮熱部材9を載せて、遮熱部材9のリード孔9L,9Lにパワーモジュール5のリード線5Lを通し、リード線5Lをプリント基板3のスルホール(図示せず)に通して半田付けした後、パワーモジュール5の天面に放熱フィン7の下面を重ねて、ネジ13,13をプリント基板3の第2固定用孔3e,3e、遮熱部材9の第1固定用孔9e,9e、パワーモジュール5の固定孔5e,5eを通して放熱フィン7のネジ孔7e,7eに螺合して得られる。
【0017】
そして、制御装置1が駆動されると、パワーモジュール5が動作してパワーモジュール5が発熱する。そうすると、該発熱がパワーモジュール5の本体部5aの天面から放熱フィン7に伝導されて放熱フィン7の表面から放散される。一方、パワーモジュール5の本体部5aの底面から発生した放射熱が遮熱部材9により遮蔽される。これにより、パワーモジュール5の本体部5aからの発熱のほとんどが伝導されて放熱フィン7によって外気に放散すると共に、遮蔽部材9によりチップ部品11、プリント基板3に放射される熱が低減される。よってプリント基板3の熱変形が緩和されることとなる。
【0018】
実施の形態2.
本発明の他の実施例を図1、図4及び図5によって説明する。図4は、図1に示す制御装置の横断面図(a)、遮熱部材,プリント基板,電解コンデンサを組み立てたユニットの斜視図(b)、図5は、図4に示す制御装置の底面から見た分解斜視図である。図4及び図5中図1乃至図3と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
【0019】
図1、図4及び図5において、制御装置は、ケース20内に発熱が比較的すくない電解コンデンサ15等を収納した非発熱部と、パワーモジュール5のように発熱が電解コンデンサ15に比べて大きい発熱部とに分離されていることを特徴としている。そして発熱部と非発熱部との分離はケース20の第1段部から第2段部との立ち上がり部となるカバー22の側壁22tと、遮熱部材111の突起片111tとにより形成された仕切り部が形成されている。ここで、仕切り部はカバー22の側壁22t又は突起片111tのいずれかにより形成しても良い。
なお、放熱フィン7には、パワーモジュール5の底面と密着する凸面部7fとを有している。
【0020】
ケース20は平板状の底板24と、カバー22とより成っており、底板24には、縁部の全体に亘って四角状に立設された立設片24が設けられている。カバー22は、一段部22aと二段部22cとを有する階段状で、放熱フィン7のひだ部7bを突出させるために、一段部の天面が開放され開放孔22eを有し、底面が開放され、天面に多数のスリット孔22sが設けられている。
【0021】
遮熱部材111には、パワーモジュール5のリード線5Lを挿通させる貫通されたスリット状のリード孔111L,111Lと、ネジ13を貫通させる第1固定用孔111e,111eと、縁部に立設された突起111t,111tとが設けられている。ここで、該突起111tは二つ設けてあるが、カバー22の側壁22tとの近傍側の突起だけでも良い。これにより上記仕切り部が形成されるからである。
【0022】
このような制御装置によれば、ケース20内部で仕切り部により発熱部と非発熱部とが区切られることにより、発熱部内のパワーモジュール5で発生した放射熱が非発熱部内の電解コンデンサ15に伝わりにくくなる。
【0023】
また、図6に示すように、遮熱部材111の一方の縁部に逆U部111uを設けることにより発熱部と非発熱部とをより熱的に分離されている。すなわち、遮熱部材111の逆U部111u内部に隙間gを設けることにより発熱部と非発熱部とが一層分離されるものである。
【0024】
さらに、ケース220は、図7に示すように樹脂から成っており、ケース220の開放孔220eがパワーモジュール5の第1本体部5aよりも僅かに大きく形成されており、開放孔220eの周囲に放熱フィン7の底面と近接して対向する天部220dを設けている。
【0025】
このようなケース220を用いた制御装置によれば、パワーモジュール5から伝導した熱により放熱フィン7が発熱し、該発熱に伴う放射熱がモジュール5などに照射されにくくなる。
【0026】
実施の形態3.
本発明の他の実施例を図8及び図9によって説明する。図8は、他の実施例による制御装置の斜視図、図9はダイオードスタック、モジュール、遮熱部材、プリント基板から成るユニットの斜視図(a)、遮熱部材の斜視図(b)である。図8及び図9中、図4乃至図5と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
【0027】
図8及び図9において、制御装置は、プリント基板3と、プリント基板3にリード部としてのリード線25Lが固定されると共に、長方形体状で立設された第2本体部25hを有し、発熱するダイオードスタック25と、ダイオードスタック25の第2本体部25hを突出させる孔7hを有すると共に、ひだ部7bを有する放熱フィン7と、ひだ部7bとダイオードスタック25の第2本体部25hとを接触すると共に、開閉方向に弾性を有するクリップ部材301とを備えている。
【0028】
遮熱部材211には、ダイオードスタック25の第2本体部25hを挿通する孔211fが設けられると共に、該孔211fの長手方向に該第2本体部25hを支持する隆起部211t,211tが設けられている。
【0029】
このような制御装置によれば、開閉方向に弾性を有するクリップ部材301により放熱フィン7のひだ部7bとダイオードスタック25の第2本体部25hとを接触するので、ダイオードスタック25及びパワーモジュール5の放熱フィン7を共用できると共に、クリップ部材301によりダイオードスタック25の第2本体部25hの発熱を放熱フィン7により放散できる。
【0030】
さらに、ダイオードスタック25をプリント基板3に固定する際に、パワーモジュール5を、遮熱部材9を介してプリント基板3に固定した後、遮熱部材211の孔211fにダイオードスタック25のリード線25Lを通し、第2本体部25hを遮熱部材211の隆起部211t,211tに挟持しながら、該リード線25Lをプリント基板3に固定する。したがって、遮熱部材211の隆起部211t,211tによりダイオードスタック25の本体部25hを保持できるので、プリント基板3にダイオードスタック25を固定する際に、ダイオードスタック25の本体部25hが曲がりにくくなる。
【0031】
【発明の効果】
第1の発明によれば、遮熱部材には、チップ部品を遊挿するスリット又は凹部が設けたので、遮熱部材内部にチップ部品を収納できる。したがって、モジュールからの下面からの放射熱を抑制しながら省スペース化を図ることができるという効果がある。
【0032】
第2の発明によれば、ケースには、放熱フィン及びモジュールと電源部品とを隔離する仕切り部を備えたので、放熱フィン及びモジュールの発生した放射熱が仕切り部により遮蔽される。よって、放熱フィン及びモジュールの放射熱が電源部品に伝播しにくいという効果がある。
【0033】
第3の発明によれば、仕切り部が簡易に形成できると共に、第2仕切り部が略U形状であるので、モジュールから発生した放射熱が第2仕切り部によって遮蔽される。よって、該放射熱が電源部品に伝わりにくいという効果がある。
【0034】
第4の発明によれば、放熱フィンからの発熱がケースの天部によって遮蔽できるので、放熱フィンからモジュールへの熱放射が軽減する。したがって、モジュールの放熱が促進できるという効果がある。
【0035】
第5の発明によれば、モジュールとスタックとの放熱フィンを共用にできると共に、簡易に放熱フィンにスタックを熱的に結合できるという効果がある。
【0036】
第6の発明によれば、スタックの第2本体部を挿通する孔が設けられると共に、該孔の長手方向に該第2本体部を支持する隆起部を設けたので、スタックを該隆起部により支持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるモジュールの放熱構造を用いた制御装置の分解斜視図である。
【図2】図1に示す制御装置の内部結線図である。
【図3】図1に示すモジュールの放熱構造の分解斜視図(a)、遮熱部材の底面図(b)である。
【図4】図1に示す制御装置の横断面図(a)、遮熱部材,プリント基板,電解コンデンサを組み立てたユニットの斜視図(b)である。
【図5】図4に示す制御装置の底面から見た分解斜視図である。
【図6】本発明の他の実施例による遮熱部材の斜視図である。
【図7】本発明の他の実施例による制御装置の底面から見た分解斜視図である。
【図8】本発明の他の実施例による制御装置の斜視図である。
【図9】ダイオードスタック、モジュール、遮熱部材、プリント基板から成るユニットの斜視図(a)、遮熱部材の斜視図(b)である。
【符号の説明】
1 制御装置、3 プリント基板、5 パワーモジュール、7 放熱フィン、9 遮熱部材、11 チップ部品、12 駆動部、13 ネジ、15 電解コンデンサ、20 ケース、22 カバー、24 底板、25 ダイオードスタック
Claims (6)
- プリント基板と、
第1本体部と該プリント基板に接続されるリード部とを有すると共に、前記第1本体部に設けられた固定孔を有し発熱するモジュールと、
前記第1本体部の上面に取付けられると共に、前記モジュールの発熱を放散するための放熱フィンと、
前記プリント基板と前記第1本体部との間に介挿されると共に、樹脂製の絶縁性の遮熱部材と、
該遮熱部材と前記モジュールと前記放熱フィンとを固定する固定部材とを備え、
前記遮熱部材には、前記リード部を挿通させるリード孔と、前記固定部材を貫通させる第1固定用孔とが設けられ、
プリント基板には、前記固定部材を貫通させる第2固定用孔が設けられたモジュールの放熱構造を用いた制御装置において、
前記プリント基板に固定されると共に、前記第1本体部の下に配置されたチップ部品を備え、
前記遮熱部材には、前記チップ部品を遊挿するスリット又は凹部が設けられている、
ことを特徴とするモジュールの放熱構造を用いた制御装置。 - プリント基板と、
第1本体部と該プリント基板に接続されるリード部とを有すると共に、前記第1本体部に設けられた固定孔を有し発熱するモジュールと、
前記第1本体部の上面に取付けられると共に、前記モジュールの発熱を放散するための放熱フィンと、
前記プリント基板と前記第1本体部との間に介挿されると共に、樹脂製の絶縁性の遮熱部材と、
該遮熱部材と前記モジュールと前記放熱フィンとを固定する固定部材とを備え、
前記遮熱部材には、前記リード部を挿通させるリード孔と、前記固定部材を貫通させる第1固定用孔とが設けられ、
プリント基板には、前記固定部材を貫通させる第2固定用孔が設けられたモジュールの放熱構造を用いた制御装置において、
前記モジュールの駆動源となる電源部品と、
前記プリント基板、前記モジュール、前記電源部品、前記遮熱部材を収納すると共に、前記モジュールの上面が開放された開放孔を有するケースとを備えた制御装置であって、
前記ケースには、前記放熱フィン及び前記モジュールと前記電源部品とを隔離する仕切り部を有している、
ことを特徴とするモジュールの放熱構造を用いた制御装置。 - 前記仕切り部は、前記ケースに設けられると共に、前記放熱フィンの側面に沿って設けられた第1の仕切り部と、前記遮熱部材に設けられると共に、該第1の仕切り部に当接又は近接した第2仕切り部とを備え、
前記第2仕切り部は、略U形状である、
ことを特徴とする請求の範囲2に記載のモジュールの放熱構造を用いた制御装置。 - 前記ケースは、樹脂から成っており、
前記ケースの前記開放孔は、前記第1本体部よりも僅かに大きく形成されており、
前記ケースには、前記開放孔の周囲に前記放熱フィンの底面と近接して対向する天部を設けた、
ことを特徴とする請求の範囲3に記載のモジュールの放熱構造を用いた制御装置。 - プリント基板と、
第1本体部と該プリント基板に接続されるリード部とを有すると共に、前記第1本体部に設けられた固定孔を有し発熱するモジュールと、
前記第1本体部の上面に取付けられると共に、前記モジュールの発熱を放散するための放熱フィンと、
前記プリント基板と前記第1本体部との間に介挿されると共に、樹脂製の絶縁性の遮熱部材と、
該遮熱部材と前記モジュールと前記放熱フィンとを固定する固定部材とを備え、
前記遮熱部材には、前記リード部を挿通させるリード孔と、前記固定部材を貫通させる第1固定用孔とが設けられ、
プリント基板には、前記固定部材を貫通させる第2固定用孔が設けられたモジュールの放熱構造を用いた制御装置において、
前記プリント基板にリード部が固定されると共に、長方形体状で立設された第2本体部を有し、発熱するスタックと、
前記スタックの第2本体部を突出させる孔を有すると共に、ひだ部を有する放熱フィンと、
前記ひだ部と前記第2本体部とを接触すると共に、開閉方向に弾性を有するクリップ部材と、
を備えたことを特徴とする制御装置。 - 前記遮熱部材には、前記スタックの前記第2本体部を挿通する孔が設けられると共に、該孔の長手方向に該第2本体部を支持する隆起部が設けられている、
ことを特徴とする請求の範囲5に記載のモジュールの放熱構造を用いた制御装置。
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