JP4457895B2

JP4457895B2 - 電源装置、並びにそれに適用可能な放熱部材固定構造及び回路基板

Info

Publication number: JP4457895B2
Application number: JP2005007744A
Authority: JP
Inventors: 佳英谷本
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: US20060158859A1; US7580264B2; JP2006196755A

Description

本発明は、電子機器の電源装置、並びにそれに適用可能な回路基板及び該基板に実装された電子部品を放熱するための放熱部材を固定する放熱部材固定構造に関するものである。

画像形成装置等の電子機器の各部に電力を供給するための電源装置においては、比較的大きな電力を安定して供給する必要があるため、回路を構成する電子部品の発熱が大きい。そこで、電源装置の回路基板には、上記電子部品で発生した熱を放熱し、電子部品を熱から保護するため放熱部材が設けられている。

図５乃至図７は、従来の電源装置の回路基板に用いられている放熱部材とその固定構造を示している。この電源装置は、配線パターンが形成された回路基板１０１と、回路基板１０１に起立姿勢で実装された電子部品１０２と、回路基板１０１に対して起立姿勢で装着された放熱部材１０３と、回路基板１０１のアースラインと放熱部材１０３とを導通させるための導通部材１２０等を備えている。放熱部材１０３は、アルミニウム製の板材を略コの字状の形状に折り曲げることにより形成されており、互いに対向する面のうち、一方の部品装着面１０５には電子部品１０２が密着するように装着されている。また、部品装着面１０５に対向する他方の背面１０６には鉄製の導通部材１２０が装着されている。そして、部品装着面１０５と背面１０６とを連結する底面１０７が回路基板１０１に当接されている。

電子部品１０２は、放熱部材１０３の略中央部において、ねじ１０８によって装着されている。放熱部材１０３の部品装着面１０５は、電子部品１０２の端子との干渉を避けるために、端子の周縁部分が切り欠かれている。また、放熱部材１０３の背面１０６には、導通部材１２０の先端が当接される凸部１２１が設けられていると共に、凸部１２１と底面１０７との間に、導通部材１２０の軸部を支持するための軸支持部１２２が設けられている。凸部１２１及び軸支持部１２２は、例えば、プレス加工により形成される。また、部品装着面１０５及び背面１０６において、1組の対向する角部の下端には、放熱部材１０３を回路基板１０１に固定するためのフック状に突出した固定部１２３が設けられている。固定部１２３は、回路基板１０１に設けられている角穴１２４に挿入された後、ディッピング工程の前にペンチ等の工具により把持されて捩じ曲げられることにより、角穴１２４の周縁部と係合し、放熱部材１０３を回路基板１０１に固定する。なお、図５は固定部１２３が角穴１２４に挿入された状態、図７は固定部１２３が捩じ曲げられて、角穴１２４の周縁部と係合している状態をそれぞれ示している。

導通部材１２０は、先端が凸部１２１と当接され、他方の先端が回路基板１に設けられている貫通孔１２５を貫通し、回路基板１０１に設けられているランド部１１１にはんだ付けされている。ランド部１１１は回路基板１０１のアースラインに接続されており、放熱部材１０３は、導通部材１２０を介して回路基板１０１のアースラインに電気的に接続されている。なお、導通部材１２０のはんだ付けは、溶融はんだ槽に浸漬されることにより電子部品１０２のはんだ付けと同時に行われる。

このような従来の電源装置においては、捩じ曲げられた固定部１２３を角穴１２４の周縁部に係合させることにより放熱部材１０３を回路基板１０１に固定する構造を採っている。ところが、アルミニウム製の放熱部材１０３を直接回路基板１０１に対してはんだ付けにより固定することはできないので、放熱部材１０３を回路基板１０１に対して完全に固定できない場合がある。また、放熱部材１０３はアルミニウム製の板材によって形成されているので、変形し易く、何らかの事情により放熱部材１０３に衝撃や振動が加えられたとき、固定部１２３と角穴１２４の周縁部との間にガタが生じてくる場合がある。このような場合にあっては、導通部材１２０と放熱部材１０３との接触状態が安定しなくなり、導通不良が発生して電源装置の動作が不安定となる。さらに、導通部材１２０と凸部１２１とを確実に当接させながら放熱部材１０３の底面１０７を回路基板１０１に密着させ、固定部１２３をペンチ等で把持して捩じ曲げる工程は、熟練を必要とし作業者に負担となっている。

また、特許文献１には、上記図５乃至図７に示した電源装置における導通部材１２０と同等の機能を有する接地金具が示されている。しかしながら、この接地金具によっても、上述した問題を解決することができない。なお、特許文献２には、ボールグリッドアレイの放熱構造が示されている。
実開平６−４１１９２号公報特開２００３−４６０２７号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作業者に熟練や過度の負担を強いることのない簡素な工程で、放熱部材を回路基板のアースラインに確実に接続でき、安定した動作が得られる電源装置及びそれに用いられる放熱部材固定構造を安価に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、配線パターンが形成された回路基板と、この回路基板に起立姿勢で実装された電子部品と、この電子部品の熱を放熱するために該電子部品に密着するように、回路基板に対して起立姿勢で装着されたアルミニウム製の放熱部材とを備えた画像形成装置用の電源装置において、放熱部材を回路基板に固定するための鉄製のリベットをさらに備え、放熱部材は、断面がコの字状の形状を有しており、互いに対向する面のうちいずれかの面に、電子部品が固定されると共に、互いに対向する面同士を連結する底面において、回路基板に当接されており、放熱部材の底面は、リベットの先端が挿入される第1のリベット挿入孔を有し、回路基板は、放熱部材の第1のリベット挿入孔に対応する位置に設けられた第２のリベット挿入孔と、この第２のリベット挿入孔から挿入されたリベットのフランジ端部に当接するように、該第２のリベット挿入孔の周縁部に設けられたランド部を有し、ランド部は、回路基板のアースラインに接続されており、その直径がフランジ端部の径と同等以上に設定されており、放熱部材は、電子部品が固定される面において該電子部品の端子の周縁部分が切り欠かれ、第２のリベット挿入孔から挿入されたリベットによって回路基板上に固定され、かつランド部とリベットのフランジ端部とは、両者の隙間及び周縁部にディッピングされたはんだによって確実に導通され、回路基板のアースラインと放熱部材との導通がリベットを介して確保されているものである。

配線パターンが形成された回路基板と、この回路基板に起立姿勢で実装された電子部品と、この電子部品の熱を放熱するために該電子部品に密着するように、回路基板に対して起立姿勢で装着された放熱部材とを備えた放熱部材固定構造において、放熱部材を回路基板に固定するためのはんだ付け可能な材質によって成るリベットをさらに備え、放熱部材は、電子部品を固定するための部品固定面と、この部品固定面に直交し、回路基板に当接される基板当接面とを有しており、放熱部材の基板当接面は、リベットの先端が挿入される第1のリベット挿入孔を有し、回路基板は、放熱部材の第1のリベット挿入孔に対応する位置に設けられた第２のリベット挿入孔と、この第２のリベット挿入孔から挿入されたリベットのフランジ端部に当接するように、該第２のリベット挿入孔の周縁部に設けられたランド部を有し、ランド部は、回路基板のアースラインに接続されており、その直径がフランジ端部の径と同等以上に設定されており、放熱部材は、部品固定面において該電子部品の端子の周縁部分が切り欠かれ、第２のリベット挿入孔から挿入されたリベットによって回路基板上に固定され、ランド部とリベットのフランジ端部とは、両者の隙間及び周縁部にディッピングされたはんだによって確実に導通され、回路基板のアースラインと放熱部材との導通がリベットを介して確保されているものである。

請求項１の発明によれば、放熱部材がはんだ付けが可能な鉄製のリベットによって回路基板に極めて強固に固定されているので、リベットと放熱部材との導通状態を安定させることができる。また、リベットとランド部とは、リベットの締結力とディッピングされたはんだによって確実に導通されているので、リベットとランド部との導通状態も確保することができる。その結果、放熱部材をアースラインに確実に導通させることができ、電源装置の動作を安定させることができる。さらに、油圧等で駆動されるリベッタを用いることによって放熱部材を回路基板に密着させた状態で容易に固定できるので、従来の固定部をペンチ等で把持して捩じ曲げる工程よりも作業者の負担を低減することができ、電源装置の生産性を高めることができる。また、ランド部の直径がフランジ端部の径と同等以上に設定されているので、ランド部とリベットのフランジ端部とを確実に当接できるようになる。また、放熱部材は、電子部品が固定される面において該電子部品の端子の周縁部分が切り欠かれているので、電子部品の端子との干渉を回避することができる。

請求項２の発明によれば、放熱部材固定構造において、請求項１と同等の効果を得ることができる。

本発明を実施するための最良の実施形態による電源装置について図面を参照して説明する。図１乃至図４は、電源装置の回路基板に用いられている放熱部材とその固定構造を示している。電源装置は、配線パターンが形成された回路基板１と、回路基板１に起立姿勢で実装された電子部品２と、回路基板１に対して起立姿勢で装着された放熱部材３と、放熱部材３を回路基板１に固定するためのリベット４等を備えている。

放熱部材３は、アルミニウム製の板材を略コの字状の形状に折り曲げることによって、又は、断面がコの字状のアルミニウム製の押し出し部材を所定寸法に切断することによって形成されており、互いに対向する面のうち、一方の部品装着面５には電子部品２が密着するように装着されている。そして、部品装着面５と他方の背面６を連結する底面（基板当接面）７が回路基板１に当接されている。

電子部品２は、放熱部材３の略中央部において、ねじ８によって装着されている。放熱部材３の部品装着面５は、電子部品２の端子との干渉を避けるために、端子の周縁部分が切り欠かれている。また、底面７の両端近傍には、リベット４の先端が挿入される第１のリベット挿入孔９が形成されている。

一方、回路基板１において、第1のリベット挿入孔９に対応する位置には、第２のリベット挿入孔１０が設けられており、その周縁部には回路基板１のアースラインに接続されているランド部１１が設けられている。ランド部１１の直径は、リベット４のフランジ端部１２と確実に当接できるように、フランジ端部１２の径と同等かそれより僅かに大きく設定されている。

本実施の形態においては、リベット４として母材の片側から締結が可能な、鉄製のいわゆるブラインドリベットが用いられている。リベット４の締結には、油圧又は圧縮空気等で駆動されるブラインドリベッタが用いられる。すなわち、リベット４は、先端部が第２のリベット挿入孔１０及び第1のリベット挿入孔９に挿入された状態で、回路基板１の側から操作されたブラインドリベッタによってその先端部がかしめられる。これによって生じた先端かしめ部１３とフランジ端部１２とによって回路基板１と放熱部材３の底面７が挟み込まれて締結される。一般的に、リベット４を用いて回路基板１と放熱部材３を締結した場合、図７に示したような従来の放熱部材１０３の固定部１２３を曲げ加工する構造と比較すると、その締結力は飛躍的に大きくなる。さらに、本実施の形態においては、鉄製のリベット４を適用しているので、アルミニウム製のリベットを用いた場合よりも、締結がより一層強固なものとなる。これにより、リベット４の先端かしめ部１３と放熱部材３の底面７、及びリベット４のフランジ端部１２と回路基板１のランド部１１が強固に結合され、その接触状態すなわち電気的な導通状態が安定する。

また、リベット４を締結した後、他の電子部品が搭載された回路基板１は、ディッピング工程に移行され、溶融はんだ槽に浸漬される。ここで、本実施の形態においては、リベット４として鉄製のものを使用しているので、このディッピング工程において、ランド部１１とリベット４のフランジ端部１２の隙間及び周縁部には溶融したはんだ１４が浸透し、両者の電気的な導通がさらに確実なものとなる。なお、リベット４を締結するブラインドリベッタは、油圧等で駆動されるので、従来の固定部１２３をペンチ等で把持して捩じ曲げる工程よりも作業者の負担を低減することができる。

以上のように、本実施形態の電源装置によれば、放熱部材３が鉄製のリベット４によって回路基板１に極めて強固に固定されているので、リベット４と放熱部材３との導通状態を安定させることができる。また、リベット４とランド部１１とは、リベット４の締結力とディッピングされたはんだ１４によって確実に導通されているので、リベット４とランド部１１との導通状態も確保することができる。その結果、放熱部材３をアースラインに確実に導通させることができ、電源装置の動作を安定させることができる。さらに、油圧等で駆動されるブラインドリベッタを用いることによって、放熱部材３を回路基板１に密着させた状態で容易に固定することができるので、従来の固定部１２３をペンチ等で把持して捩じ曲げる工程よりも作業者の負担を低減することができ、電源装置の生産性を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、放熱部材がはんだ付け可能な材質から成るリベットで回路基板に固定され、リベットが回路基板上のアースラインにはんだ付けされていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、上述した放熱部材３の固定構造は、画像形成装置の電源装置等に実装されている電子部品２に用いて好適な構造であるが、発熱の大きく放熱が必要な電子部品であれば他の装置の回路基板に実装される電子部品にも広く適用することができる。また、放熱部材３は、図１乃至図４に示した形状に限られることなく、例えば、部品装着面５と底面７とによって略Ｌ字状に形成されているものであってもよい。

本発明の一実施形態による電源装置の回路基板に用いられている放熱部材及びその固定構造を示す斜視図。同放熱部材及び固定構造を示す正面図。同放熱部材を示す平面図。同放熱部材及び固定構造を示す側面図。従来の電源装置の回路基板に用いられている放熱部材及びその固定構造を示す正面図。従来の放熱部材を示す平面図。従来の放熱部材及び固定構造を示す側面図。

符号の説明

１回路基板
２電子部品
３放熱部材
４リベット
５部品装着面
７底面（基板当接面）
９第1のリベット挿入孔
１０第２のリベット挿入孔
１１ランド部
１２フランジ端部
１４はんだ

Claims

配線パターンが形成された回路基板と、この回路基板に起立姿勢で実装された電子部品と、この電子部品の熱を放熱するために該電子部品に密着するように、前記回路基板に対して起立姿勢で装着されたアルミニウム製の放熱部材とを備えた画像形成装置用の電源装置において、
前記放熱部材を前記回路基板に固定するための鉄製のリベットをさらに備え、
前記放熱部材は、断面がコの字状の形状を有しており、互いに対向する面のうちいずれかの面に、前記電子部品が固定されると共に、前記互いに対向する面同士を連結する底面において、前記回路基板に当接されており、
前記放熱部材の底面は、前記リベットの先端が挿入される第1のリベット挿入孔を有し、
前記回路基板は、前記放熱部材の第1のリベット挿入孔に対応する位置に設けられた第２のリベット挿入孔と、この第２のリベット挿入孔から挿入された前記リベットのフランジ端部に当接するように、該第２のリベット挿入孔の周縁部に設けられたランド部を有し、
前記ランド部は、前記回路基板のアースラインに接続されており、その直径がフランジ端部の径と同等以上に設定されており、
前記放熱部材は、前記電子部品が固定される面において該電子部品の端子の周縁部分が切り欠かれ、前記第２のリベット挿入孔から挿入された前記リベットによって前記回路基板上に固定され、かつランド部とリベットのフランジ端部とは、両者の隙間及び周縁部にディッピングされたはんだによって確実に導通され、前記回路基板のアースラインと前記放熱部材との導通が前記リベットを介して確保されていることを特徴とする電源装置。
配線パターンが形成された回路基板と、この回路基板に起立姿勢で実装された電子部品と、この電子部品の熱を放熱するために該電子部品に密着するように、前記回路基板に対して起立姿勢で装着された放熱部材とを備えた放熱部材固定構造において、
前記放熱部材を前記回路基板に固定するためのはんだ付け可能な材質によって成るリベットをさらに備え、
前記放熱部材は、前記電子部品を固定するための部品固定面と、この部品固定面に直交し、回路基板に当接される基板当接面とを有しており、
前記放熱部材の基板当接面は、前記リベットの先端が挿入される第1のリベット挿入孔を有し、
前記回路基板は、前記放熱部材の第1のリベット挿入孔に対応する位置に設けられた第２のリベット挿入孔と、この第２のリベット挿入孔から挿入された前記リベットのフランジ端部に当接するように、該第２のリベット挿入孔の周縁部に設けられたランド部を有し、
前記ランド部は、前記回路基板のアースラインに接続されており、その直径がフランジ端部の径と同等以上に設定されており、
前記放熱部材は、前記部品固定面において該電子部品の端子の周縁部分が切り欠かれ、
前記第２のリベット挿入孔から挿入された前記リベットによって前記回路基板上に固定され、前記ランド部と前記リベットのフランジ端部とは、両者の隙間及び周縁部にディッピングされたはんだによって確実に導通され、前記回路基板のアースラインと前記放熱部材との導通が前記リベットを介して確保されていることを特徴とする放熱部材固定構造。