JP5423005B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、放熱構造を有する電子機器に関する。

例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子機器においては、トランスの出力電力を整流するダイオード等の電子部品が用いられる。ダイオードは、通電によって発熱するため、この熱を放熱するための放熱構造が必要となる。特に、ハイブリッド車や電気自動車に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータは大出力となるため、ダイオードの発熱量は大きくなり、放熱を確実に行う必要がある。

このため、特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータは、ダイオードを放熱プレートの上にはんだによって固定することで、ダイオードの熱を放熱プレートへの当接面を介して放熱する構造としている。また、ダイオードの接続端子にはバスバーがねじによって締結され、トランス等の外部回路と接続している。

特開２００５−３１８６８６号公報

上記の構成によると、ダイオード等の電子部品で発生した熱は、主に放熱プレートとの当接面を介して放熱されるが、大出力のＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子機器においては放熱が不十分となることが懸念される。電子部品の熱が十分に放熱されない場合、その電子部品の本来の性能を発揮できないだけでなく、最悪の場合破損に至る可能性もある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、電子部品の放熱を十分に行うことで信頼性を向上できる電子機器の提供にある。

（請求項１の発明）
本発明は、電子部品と、電子部品の端子に接続される導電部材と、電子部品が発する熱を放熱する放熱プレートと、を備える電子機器において、電子部品の底面が放熱プレートに当接するとともに、導電部材が放熱プレートに当接しており、放熱プレートは、導電部材を支持する支持部を有し、放熱プレートは、電子部品を収容する凹部を有し、電子部品は、凹部の底面に当接して配置され、導電部材は、凹部の周辺に設けられた支持部に当接しており、導電部材と放熱プレートとの間には、絶縁シートが介在しており、導電部材は、放熱プレートと押さえ部材とによって挟設されており、電子部品はダイオードであって、上部からアノード端子とカソード端子が突出しており、アノード端子に接続される導電部材と、カソード端子に接続される導電部材は、ダイオードから見て異なる方向に位置しているとともに、ダイオードは、ダイオードの底部からアノード端子及びカソード端子までのダイオードの外周を、凹部に覆われるように配置されており、アノード端子に接続される導電部材と、カソード端子に接続される導電部材とは、アノード端子、及びカソード端子から直線方向に延設されて支持部と当接されていることを特徴とする。

電子部品の端子に接続される導電部材が放熱プレートに当接することで、電子部品の熱は導電部材を介して放熱プレートへ放熱される。即ち、電子部品の発熱は、放熱プレートへの当接面と導電部材の２つの経路で放熱されるため、放熱効率が向上する。これによって、電子部品が本来の性能を発揮することができ、また、熱によって破損することを防ぐことができる。

これによって、導電部材を、電子部品の端子に接続すると同時に支持部に当接させるにあたり、導電部材を曲げるなどの加工を施す必要がなく、電子機器の製造が容易になる。

放熱プレートの凹部に電子部品を固定することで、電子部品の底部は凹部の底面に当接し、電子部品の上部は端子を介して導電部材に接続するため、電子部品が発する熱を、電子部品の上部と底面の両側から放熱プレートへ放熱することができる。

これによって、放熱プレートと導電部材は絶縁されるので、導電性の放熱プレートを用いた場合でも放熱プレートを介して導電部材同士が短絡することない。

導電部材が放熱プレートの上端面と押さえ部材とによって狭設されることで、導電部材と放熱プレートの密着性が良くなり、電子部品の放熱効率が一層向上する。
（請求項２の発明）
請求項１に記載の電子機器において、押さえ部材と放熱プレートとの間には、絶縁シー
トが介在することを特徴とする。

これによって、押さえ部材と導電部材は絶縁されるので、押さえ部材が導電性を有し、且つ、放熱プレートが導電性を有する場合でも、導電部材同士が押さえ部材と放熱プレートを介して短絡することがない。
（請求項３の発明）
請求項１又は２に記載の何れかの電子機器において、導電部材は、電子部品と通電により発熱する電気部品とを電気的に接続することを特徴とする。

導電部材は電子部品と電気部品とを導通させると共に、電気部品が発する熱を放熱プレートへ放熱する経路となる。これによって、電気部品の放熱効率を向上することができる。

実施例１のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるダイオード周辺の上面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 実施例１の組み付け方法を示した説明図である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の実施例にかかるＤＣ／ＤＣコンバータ１（本発明の電子機器）につき、図１〜図３を用いて説明する。

本例のＤＣ／ＤＣコンバータ１は、図１に示す様に、ダイオード２（本発明の電子部品）と、ダイオード２の端子２ａ、２ｂに接続されるバスバー３、４（本発明の導電部材）と、ダイオード２の発する熱を放熱する放熱プレート５と、を備える。

ダイオード２は、図２に示す様に、半導体素子を樹脂パッケージした角型の電子部品である。ダイオード２の上部２ｇからはアノード端子２ａとカソード端子２ｂが突出しており、その端部は垂直に曲折することでダイオード２の上部２ｇの端面に対して平行になっている。またその端部には、図３に示す様に、ビス６を挿通するビス挿通穴２ｃ、２ｄが設けられている。そして、ダイオード２の上部２ｇであって、ビス挿通穴２ｃ、２ｄの下側にはナット２ｅ、２ｆが備えられている。ダイオード２は、電流をアノード端子２ａからカソード端子２ｂへ一方向にしか流さない整流作用を有するが、通電によるジュール損失により熱を発する。

バスバー３、４は、例えば銅や鉄などの材料からなる導電性の平角材で、トランス（本発明の電気部品）の構成する2次コイルの一部であり（図示せず）、ダイオード２とトランスを電気的に接続している。図２に示す様に、アノード端子２ａへ接続されるバスバーを入力側バスバー３とし、カソード端子２ｂに接続されるバスバーを出力側バスバー４とする。各バスバー３、４の端部には、図３に示すように、ビス挿通穴３ｂ、４ｂが設けられている。そして、ビス６が、バスバー３、４のビス挿通穴３ｂ、４ｂとダイオード２のビス挿通穴２ｃ、２ｄを介して、ナット２ｅ、２ｆに螺合する。このようにして、両バスバー３、４は、両端子２ａ、２ｂにそれぞれ締結され、電気的に接続されている。また、バスバー３、４には、その一部が突出した放熱部３ａ、４ａがそれぞれ設けられている。

放熱プレート５は、熱伝導率の大きい金属で、例えばアルミニウムや鉄などの材料からなる。放熱プレート５には、図３に示す様に、ダイオード２を収容する凹部５ａが設けられており、この凹部５ａの底面５ｃにダイオード２の底部２ｈが当接する。ダイオード２は、ビス８によって凹部５ａの底面５ｃに固定されるフランジ７によって、放熱プレート５に固定される。また、凹部５ａの両脇にはバスバー３、４を支持する支持部５ｂが設けられており、この支持部５ｂの上面に放熱部３ａ、４ａが当接している。そして、支持部５ｂには雌ねじ部が形成されたボス部５ｄが形成されている。

以上の構成からなるＤＣ／ＤＣコンバータ１において、図２に示す様に、バスバー３、４の放熱部３ａ、４ａの片面は、絶縁シート９を介して放熱プレート５の支持部５ｂに当接している。また、放熱部３ａ、４ａの他面は、絶縁シート１１を介して押さえ部材１０と当接している。即ち、放熱部３ａ、４ａは、絶縁シート９、１１を介して放熱プレート５の支持部５ｂと押さえ部材１０に狭接されている。押さえ部材１０には、その対角線上にビス挿通穴１０ａが設けられている。そして、押さえ部材１０は、ビス１２が、このビス挿通穴１０ａを介して放熱プレート５のボス部５ｄに形成された雌ねじ部に螺合することにより固定される。ここで、押さえ部材１０は、熱伝導率の大きい金属で、例えばアルミニウムや鉄などの材料からなる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１には、上記の構成部品以外にもトランスなどの電気機器（図示せず）が内蔵されており、ダイオード２はバスバー３、４を通じて、他の機器と電気的に接続している。
（実施例１の効果）
ダイオード２の底部２ｈが放熱プレート５に当接することにより、ダイオード２の発する熱は、この当接面を介して放熱される。一方、ダイオード２の端子２ａ、２ｂに接続されるバスバー３、４が放熱プレート５の支持部５ｂに当接することで、ダイオード２が発する熱はバスバー３、４を介しても放熱される。即ち、ダイオード２の熱は、ダイオード２の底部２ｈと放熱プレート５との当接面を介する経路と、バスバー３、４を介する経路の２つの経路で放熱されることとなり、放熱効率が向上する。これによって、ダイオード２自身が発する熱により性能が低下したり、破損したりすることを抑制できる。
そして、放熱プレート５に当接するバスバー３、４は、トランスを構成する2次コイルの一部であるため、トランスが発する熱を放熱プレート５へ放熱する働きも有する。これによって、トランスの放熱効率が向上する。そして、放熱プレート５に支持部５ｂを設けることで、バスバー３、４をダイオード２の端子２ａ、２ｂに接続し、且つ、支持部５ｂに当接させるように取り付けるにあたり、導電部材を曲げるなどの加工を施す必要がなく、製造が容易になる。

また、放熱プレート５の凹部５ａにダイオード２を固定することで、ダイオード２の底部２ｈは凹部５ａの底面５ｃに当接し、ダイオード２の上部２ｅは端子２ａ、２ｂを介してバスバー３，４に接続するため、ダイオード２が発する熱を、ダイオード２の上部２ｅと底面２ｆの両側から放熱プレート５へ放熱することができる。これによって、放熱性がより向上する。

バスバー３、４の放熱部を放熱プレート５の支持部５ｂに当接させるにあたり、放熱効率の観点から密着性を良くする必要がある。そこで、バスバー３、４の放熱部３ａ、４ａは、放熱プレート５と押さえ部材１０によって狭設されるため、放熱部３ａ、４ａと放熱プレート５との密着性が良くなり、ダイオード２の放熱効率が一層向上する。

ここで、バスバー３，４と放熱プレート５の支持部５ｂとの間、及び、バスバー３、４と押さえ部材１０との間にそれぞれ絶縁シート９、１１が介在することで、放熱プレート５が導電性であっても、入力側バスバー３と出力側バスバー４が放熱プレート５を介して短絡することはない。
（変形例）
実施例１においては、図１に示す様に、押さえ部１０を設けることによって導電部材３、４と放熱プレート５の支持部５ｂとの密着性を良くすることで放熱性を向上させたが、押さえ部１０がない構成としても、導電部材３、４は支持部５ｂに当接するため、放熱効果を得られる。

また、実施例１においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１におけるダイオード２の放熱構造の例を示したが、他の発熱部品の放熱構造としても本発明は有用である。

１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（本発明の電子機器）
２ ダイオード（本発明の電子部品）
３ 入力側バスバー（本発明の導電部材）
４ 出力側バスバー（本発明の導電部材）
５ 放熱プレート
５ａ 凹部
５ｂ 支持部
５ｃ 底面
９ 絶縁シート
１０ 押さえ部材
１２ 絶縁シート

Claims (3)

1. 電子部品と、
   前記電子部品の端子に接続される導電部材と、
   前記電子部品が発する熱を放熱する放熱プレートと、を備える電子機器において、
   前記電子部品の底面が前記放熱プレートに当接するとともに、前記導電部材が前記放熱プレートに当接しており、
   前記放熱プレートは、前記導電部材を支持する支持部を有し、
   前記放熱プレートは、前記電子部品を収容する凹部を有し、
   前記電子部品は、前記凹部の底面に当接して配置され、
   前記導電部材は、前記凹部の周辺に設けられた支持部に当接しており、
   前記導電部材と前記放熱プレートとの間には、絶縁シートが介在しており、
   前記導電部材は、前記放熱プレートと押さえ部材とによって挟設されており、
   前記電子部品はダイオードであって、上部からアノード端子とカソード端子が突出しており、
   前記アノード端子に接続される前記導電部材と、前記カソード端子に接続される前記導電部材は、前記ダイオードから見て異なる方向に位置しているとともに、
   前記ダイオードは、前記ダイオードの底部から前記アノード端子及び前記カソード端子までの前記ダイオードの外周を、前記凹部に覆われるように配置されており、
   前記アノード端子に接続される前記導電部材と、前記カソード端子に接続される前記導電部材とは、前記アノード端子、及び前記カソード端子から直線方向に延設されて前記支持部と当接されていることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記押さえ部材と前記放熱プレートとの間には、絶縁シートが介在することを特徴とする電子機器。
3. 請求項１又は２に記載の何れかの電子機器において、
   前記導電部材は、前記電子部品と通電により発熱する電気部品とを電気的に接続することを特徴とする電子機器。
   

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