JP5448072B2

JP5448072B2 - 電装品取付構造

Info

Publication number: JP5448072B2
Application number: JP2010000118A
Authority: JP
Inventors: 三博田中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-01-04
Also published as: JP2011139002A

Description

この発明は、プリント配線板に実装されたパワーモジュールに放熱器を取り付ける電装品取付構造に関するものである。

図１０は、特開平１０−２６７３２６号公報に記載された、従来の電装品取付構造である。パワートランジスタモジュール１０２は、DIP(Dual-Inline-Package)タイプであり、プリント配線板１０１に実装される。放熱用ヒートシンク１０５はパワートランジスタモジュール１０２の一方の面に設けた放熱用ベースプレート１０３上に配置される。ボルト１０４がパワートランジスタモジュール１０２の有する螺子孔に挿入され、放熱用ヒートシンク１０５に対して螺合されることによって、放熱用ヒートシンク１０５とパワートランジスタモジュール１０２が固定される。この際、プリント配線板１０１に孔を設けて、パワートランジスタモジュール１０２の有する螺子孔にボルト１０４を挿入している。

図１１は、特開平８−８６４７３号公報に記載された、他の従来の電装品取付構造である。SIP(Single-Inline-Package)タイプであるパワートランジスタモジュール１０６が、プリント配線板１０７の電気部品の実装面に対して直立した姿勢をもって配置され、ヒートシンク取付面に放熱用ヒートシンク１０８が配置される。パワートランジスタモジュール１０６に放熱用ヒートシンク１０８が取り付けられると、その重量を一列のリードピン１０９だけでは支えることができずに、パワートランジスタモジュール１０６のリードピン１０９が変形、座屈しないよう、プリント配線板１０７に螺子止めされた支持具１１０にパワートランジスタモジュール１０６と放熱用ヒートシンク１０８とがそれぞれ螺子止めされる。

特開平１０−２６７３２６号公報特開平８−８６４７３号公報

上記特開平１０−２６７３２６号公報に示されている電装品取付構造は、ボルト１０４をパワートランジスタモジュール１０２の有する螺子孔に挿入するために、プリント配線板１０１に孔を設ける必要がある。この際、パワートランジスタモジュール１０２が有する螺子孔の数、螺子の寸法、及び取付工程において必要な寸法に適した孔を設ける必要がある。このため、プリント配線板上の配線スペースが減少するという問題がある。

また、上記特開平８−８６４７３号公報に示されている電装品取付構造は、パワーモジュール１０８を支持するためにプリント配線板１０７に螺子止めされた支持具１１０が必要である。このため、プリント配線板１０７に螺子孔１１１を設ける必要があり、上記特開平１０−２６７３２６号公報と同様にプリント配線板上の配線スペースが減少するという問題がある。

この発明は、上述の問題に着目し、プリント配線板に孔を設けることなく放熱器の脱着ができる電装品取付構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の電装品取付構造は、プリント配線板に実装されたパワーモジュールと、前記パワーモジュールの熱を放熱するために、該パワーモジュールの放熱面上に配置される放熱器と、前記パワーモジュールに対する位置決め手段を有し、該パワーモジュールに前記放熱器を取り付ける取付部材と、前記パワーモジュールを前記取付部材と前記放熱器との間に挟持する挟持手段とを備え、取付部材が前記プリント配線板と前記パワーモジュールとの間に介在するものである。

請求項２に係る発明の電装品取付構造は、上記請求項１に係る発明の電装品取付構造において、前記狭持手段が、螺子と、前記取付部材に設けられた螺子孔と、前記放熱器に設けられた螺子挿通孔とからなり、前記螺子が前記螺子挿通孔より挿入され、前記パワーモジュールを介して、前記螺子孔に螺合されるものである。

請求項３に係る発明の電装品取付構造は、上記請求項１に係る発明の電装品取付構造において、前記挟持手段が、前記取付部材から突設した係止爪と、前記放熱器に形成された係合部とからなり、前記係止爪が、前記パワーモジュールを介して、前記係合部に係合されるものである。

請求項４に係る発明の電装品取付構造は、上記請求項１−３に係る発明の電装品取付構造において、前記位置決め手段が、前記取付部材に、前記パワーモジュールの側面に沿って形成された少なくとも１つの突条部からなり、前記パワーモジュールが、前記突条部に当接され位置決めされるものである。

上記請求項１の電装品取付構造は、挟持手段が、放熱器、パワーモジュール及び取付部材を挟持することによって、放熱器とパワーモジュールとを熱的に良好に接触する取付構造であるため、放熱器を固定するために必要な孔をプリント配線板に設ける必要がなく、配線スペースが制限されない。

上記請求項２の電装品取付構造は、螺子が放熱器の螺子挿通孔から挿入され、パワーモジュールを介して、取付部材の螺子孔に螺合されることによって、放熱器とパワーモジュールとが熱的に良好に接触される取付構造であるため、放熱器を固定するために必要な孔をプリント配線板に設ける必要がなく、配線スペースが制限されることがない。また、螺子を放熱器側から脱着できるため、放熱器以外の電装品がアルミ等からなる電装品箱に収容されている場合には、電装品箱を分解せずとも放熱器を脱着できる。また、放熱板を使用せずとも、冷媒ジャケットの取り付けが可能となり、製品コストの削減となる。

上記請求項３の電装品取付構造は、パワーモジュールを介して、取付部材の係止爪と放熱器の係合部が係合することによって、放熱器とパワーモジュールとが熱的に良好に接触される取付構造であるため、放熱器を固定するために必要な孔をプリント配線板に設ける必要がなく、配線レイアウトが制限されることがない。また、係止爪を放熱器側から操作することができるため、放熱器以外の電装品がアルミ等からなる電装品箱に収容されている場合には、電装品箱を分解せずとも放熱器の脱着ができる。また、放熱板を使用せずとも、冷媒ジャケットの取り付けが可能となり、製品コストの削減となる。

上記請求項４の電装品取付構造は、取付部材が少なくとも１つの突条の位置決め手段を備えることによって、製造工程における取付部材とパワーモジュールの組み付けが容易かつ正確に行うことができ、製造の効率化につながる。

この発明による電装品取付構造の実施の形態１を示す組立斜視図である。この発明による電装品取付構造の実施の形態１の断面図である。この発明による電装品取付構造の実施の形態２を示す組立斜視図である。この発明による電装品取付構造の実施の形態２の断面図である。この発明による電装品取付構造の他の取付部材を示す斜視図である。この発明による電装品取付構造の他の取付部材を示す斜視図である。この発明による電装品取付構造の実施の形態３を示す組立斜視図である。この発明による電装品取付構造の他の取付部材を示す斜視図である。この発明による電装品取付構造の実施の形態４を示す組立斜視図である。従来における電装品取付構造を示す断面図である。従来における電装品取付構造を示す組立斜視図である。

以下、この発明の電子部品の取付構造を図示の実施の形態により詳細に説明する。パワーモジュールは、空調機等に使用されるインバータ装置用のダイオードモジュール、ＩＰＭ等であり、ＤＩＰタイプである。パワーモジュールのリード端子はプリント配線板にスルーホール実装される。放熱器は、パワーモジュールの発熱を放熱するために用いられるヒートシンクであり、パワーモジュールの放熱面と接触するように設置される。放熱器は冷媒ジャケットであってもよい。また、プリント配線板には図示しない電子回路（配線等）が形成されている。

図１及び図２は、この発明による電装品取付構造の実施の形態１であり、１はプリント配線板、１１は取付部材、１４はパワーモジュール、１６は放熱器、１８は螺子である。

取付部材１１は、板状体であり、螺子孔１２及び位置決め手段１３を備える。取付部材１１の材質はアルミ合金、ステンレス等の金属製のものであり、パワーモジュール１４の側面に沿って折り曲げて位置決め手段１３を形成する。取付部材１１の材質はＰＰ、ＡＢＳ等の樹脂製のものであってもよく、耐熱性の高いものが好ましい。この場合、位置決め手段１３はパワーモジュール１４の側面に沿うように成型された突条や突起からなる。螺子孔１２の位置及び大きさはパワーモジュール１４の有する螺子支持手段１５に適した位置及び大きさに形成される。

取付部材１１はプリント配線板１とパワーモジュール１４との間に配置される。放熱器１６はパワーモジュール１４の放熱面１９に配置される。螺子１８は放熱器１６に設けられた螺子挿通孔１７に挿入され、パワーモジュール１４を介して、取付部材１１に設けられた螺子孔１２に螺合される。

なお、この実施の形態１の組み立て工程は、（１）パワーモジュール１４が有する螺子支持手段１５と取付部材１１に設けた螺子孔１２の位置が一致するように、かつ、パワーモジュール１４の側面を取付部材１１に設けられた位置決め手段１３に内接するように組み合わせる。あらかじめ接着剤等によって、パワーモジュール１４と取付部材１１を接着してもよい。（２）取付部材１１にパワーモジュール１４を組み合わせた状態で、パワーモジュール１４をプリント配線板１へ実装する。取付部材１１が金属製である場合は、取付部材１１がプリント配線板１と接触することのないよう実装を行う。（３）放熱器１６をパワーモジュール１４の放熱面１９に配置する。（４）螺子１８を放熱器１６に設けた螺子挿通孔１７に挿入し、螺子孔１２に螺合する、という順で行われる。また、パワーモジュール１４をプリント配線板１に実装した後に、パワーモジュール１４とプリント配線板１との間に取付部材１１を挿入して配置してもよい。

この実施の形態１による電装品取付構造は、プリント配線板１に放熱器固定用の螺子１８を通過させる孔を設けずとも、螺子１８が放熱器１６に設けられた螺子挿通孔１７に挿入され、パワーモジュール１４を介して取付部材１１の螺子孔１２に螺合されることにより、パワーモジュール１４、放熱器１６及び取付部材１１が挟持され、パワーモジュール１４と放熱器１６が熱的に接触することができる。よって、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。また、取付部材１１に設けられた位置決め手段１３に当接するように取付部材１１の位置を決めることができるため、取付部材１１とパワーモジュール１４の組み付けが容易に行う事ができ、螺子孔１２と螺子支持手段１５との位置合わせ及び螺子孔１２への螺合を容易に行う事ができる。

図３及び図４は、この発明による電装品取付構造の実施の形態２であり、２１は取付部材、２７は放熱器である。

取付部材２１は材質がＰＰ，ＡＢＳ等の樹脂製である板状体であり、その両端に係止爪２２及び位置決め手段２３を備える。係止爪２２はパワーモジュール１４のリード端子を備えない側面に内接するように、取付部材２１に対して垂直に成型される。位置決め手段２３はパワーモジュール１４が備える螺子支持手段１５と嵌合するように突設される。放熱器２６は係止爪２２と係合する係合部２７を備える。

取付部材２１はプリント配線板１とパワーモジュール１４との間に配置され、放熱器１６はパワーモジュール１４の放熱面１９に配置される。係止爪２２がパワーモジュール１４を介して放熱器２６に備える係合部２７と係合される。

ここで、取付部材２１の係止爪２２と放熱器２６の係合部２７の部品寸法の誤差によって、パワーモジュール１４と放熱器２６に隙間が生じ、これによって熱伝導率が低下する場合には、パワーモジュール１４の放熱面１９に放熱グリスを塗布することによって、その隙間を満たし、熱伝導率の低下が改善される。

この実施の形態２の組み立て工程は、（１）パワーモジュール１４を取付部材２１と組み合わせる。この際に、パワーモジュール１４が有する螺子支持手段１５が取付部材２１の備える位置決め手段２３に嵌合するように組み合わせる。（２）取付部材２１にパワーモジュール１４を組み合わせた状態で、パワーモジュール１４をプリント配線板１へ実装する。（３）取付部材２１に備える係止爪２２を放熱器２６に備える係合部２７に係合させるように、パワーモジュール１４の放熱面１９上に放熱器２６を配置する、という順で行われる。

取付部材２１に設けられた係止爪２２がパワーモジュール１４を介して、放熱器２６の備える係合部２７と係合し、パワーモジュール１４、放熱器２６及び取付部材２１を挟持することにより、パワーモジュール１４と放熱器２６が熱的に接触することができる。よって、放熱器２６を固定する孔をプリント配線板１に設ける必要はなく、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。取付部材２１に設けられた位置決め手段２３によって、取付部材２１がパワーモジュール１４に対して所定の方向及び位置に保持され、これにより、取付部材２１と係合した放熱器２６の方向及び位置も保持されることとなり、放熱器２６のがたつきを防止することができる。また、位置決め手段２３により、取付部材２１とパワーモジュール１４との組み付け、及び放熱器２６との係合の作業が容易となり、生産の効率化につながる。

この取付部材２１は、例えば図５に示された係止爪５２を備える取付部材５１であってもよい。取付部材５１は材質がＰＰ，ＡＢＳ等の樹脂製である板状体であり、その両端に位置決め手段５３及び２つの係止爪５２を備える。係止爪５２はパワーモジュール１４のリード端子を備えない側面に内接するように、取付部材５１に対して垂直に成型される。位置決め手段５３はパワーモジュール１４が備える螺子支持手段１５と嵌合するように成型される。

係止爪５２がパワーモジュール１４を介して放熱器２６の備える係合部２７と係合し、パワーモジュール１４、放熱器２６及び取付部材５１を挟持することにより、パワーモジュール１４と放熱器２６が熱的に接触することができる。よって、放熱器２６を固定する孔をプリント配線板１に設ける必要はなく、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。位置決め手段５３によって取付部材５１のパワーモジュール１４に対する方向及び位置が保持されることにより、取付部材５１と係合した放熱器２６の方向及び位置が保持され、放熱器２６のがたつきを防止することができる。また、位置決め手段５３により、取付部材５１とパワーモジュール１４との組み付け、及び放熱器２６との係合の作業が容易となり、生産の効率化につながる。

また、実施の形態２に示された取付部材２１は、例えば図６に示された係止爪４２と位置決め手段４３を備える取付部材４１であってもよい。取付部材４１は材質がＰＰ，ＡＢＳ等の樹脂製である板状体であり、その両端に係止爪４２を備える。係止爪４２はパワーモジュール１４のリード端子を備えない側面に内接するように、取付部材４１に対して垂直に成型される。位置決め手段４３はパワーモジュール１４の四隅に沿うように突設した突条部からなるものである。

係止爪４２がパワーモジュール１４を介して放熱器２６の備える係合部２７と係合し、パワーモジュール１４、放熱器２６及び取付部材４１を挟持することにより、パワーモジュール１４と放熱器２６とが熱的に接触することとなる。よって、放熱器２６を固定する孔をプリント配線板１に設ける必要はなく、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。位置決め手段４３によって取付部材４１のパワーモジュール１４に対する方向及び位置が保持されることにより、取付部材４１と係合した放熱器２６の方向及び位置が保持され、放熱器２６のがたつきを防止することができる。また、位置決め手段４３により、取付部材４１とパワーモジュール１４との組み付け、及び放熱器２６との係合の作業が容易となり、生産の効率化につながる。

図７は、この発明による電装品取付構造の実施の形態３であり、位置決め手段３３を備えた取付部材３１を使用した電装品取付構造である。

取付部材３１は、板状体であり、螺子孔３２及び位置決め手段３３を備える。取付部材３１の材質はアルミ合金、ステンレス等の金属製のものであり、位置決め手段３３は挿入される取付部材３１の終端部に折り曲げて形成される。また取付部材３１の材質はＰＰ、ＡＢＳ等の樹脂製のものであってもよく、突条に成型された位置決め手段３３であってもよい。

取付部材３１はプリント配線板１とこれに実装されたパワーモジュール１４との間に挿入され、放熱器１６はパワーモジュール１４の放熱面１９に配置される。螺子１８は放熱器１６に設けられた螺子挿通孔１７に挿入され、パワーモジュール１４を介して、取付部材１１に設けられた螺子孔１２に螺合される。

この実施の形態３の組み立て工程は、（１）パワーモジュール１４をプリント配線板１に実装する。この際、プリント配線板１とパワーモジュール１４との間に取付部材３１を挿入することができる隙間を設ける。（２）当該隙間に取付部材３１の位置決め手段３３がパワーモジュール１４の側面に当接するように挿入する。（３）放熱器１６をパワーモジュール１４の放熱面１９に配置し、螺子１８を取付部材３１の螺子孔３２に螺合する、という順で行われる。

この実施の形態３による電装品取付構造は、プリント配線板１に放熱器固定用の螺子１８を通過させる孔を設けずとも、螺子１８が放熱器１６に設けられた螺子挿通孔１７に挿入され、パワーモジュール１４を介して取付部材３１に設けられた螺子孔３２に螺合されることにより、パワーモジュール１４、放熱器１６及び取付部材３１が挟持され、パワーモジュール１４と放熱器１６が熱的に接触することができる。よって、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。また、取付部材３１の位置決め手段３３を備えない端を始端部として挿入すると、スムーズに挿入することができ、終端部に備えた位置決め手段３３がパワーモジュール１４の側面に当接するように挿入することで、取付部材３１のパワーモジュール１４に対する方向及び位置を決めることができる。また、パワーモジュール１４をプリント配線板１に実装した後に取付部材３１を組み付けるため、パワーモジュール１４を実装する際に、熱による取付部材３１の破損や変形を回避することができる。

前述の図３に示す取付部材２１は例えば図８に示された他の形態の取付部材７１であってもよい。取付部材７１は材質がＰＰである板状体であり、その両端に係止爪７０、７２及び位置決め手段７３を備えるものである。一方の係止爪７２は、パワーモジュール１４のリード端子を備えない側面に内接するように、取付部材７１に対して垂直に成型される。他方の係止爪７０は取付部材７１に対して水平に突出し、インテグラルヒンジ構造７４によって取付部材７１と接続される。インテグラルヒンジ構造７４は、この部分の厚みが周囲の部分よりも薄く成型されたものであって、係止爪７０を取付部材７１に対して垂直となるように折り曲げることができる。位置決め手段７３はパワーモジュール１４の螺子支持手段１５に嵌合するものである。また、係止爪７０に位置決め手段７５を備えてもよい。

この取付部材７１を用いた電装品取付構造の組み立て工程は、（１）パワーモジュール１４をプリント配線板１に実装する。（２）この際、プリント配線板１とパワーモジュール１４との間に取付部材を挿入することができる隙間を設ける。（３）当該隙間に取付部材７１の位置決め手段７３がパワーモジュール１４の有する螺子支持手段１５に嵌合するように挿入する。（４）インテグラルヒンジ構造７４を備えた係止爪７０がパワーモジュール１４の側面に当接するまで折り曲げる。（５）係止爪７０を折り曲げた状態で、放熱器２６の備える係合部２７に係止爪７２が係合するように、放熱器２６をパワーモジュール１４の放熱面１９に設置する、という順で行われる。

係止爪７０、７２がパワーモジュール１４を介して放熱器２６の備える係合部２７と係合し、パワーモジュール１４、放熱器２６及び取付部材７１を挟持することにより、パワーモジュール１４と放熱器２６とが熱的に接触することとなる。よって、放熱器２６を固定する孔をプリント配線板１に設ける必要はなく、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。また、位置決め手段７３により、取付部材７１とパワーモジュール１４との組み付け、及び放熱器との係合の作業が容易となり、生産の効率化につながる。また、インテグラルヒンジ構造７４を備えることで、パワーモジュール１４をプリント配線板１に実装した後に取付部材７１を組み付けるため、パワーモジュール１４を実装する際に、熱による取付部材７１の破損や変形を回避することができる。

図９は、この発明による電装品取付構造の実施の形態４であり、他の構造のパワーモジュールを備えた電装品取付構造である。

６４は他のＤＩＰタイプのパワーモジュールである。パワーモジュール６４はそのほぼ中央に螺子支持孔６５を有し、プリント配線板１上にスルーホール実装される。取付部材６１は位置決め手段６３及びタップ加工された螺子孔６２を備える。放熱器６６は図示しない螺子挿通孔を備える。

取付部材６１はプリント配線板１とパワーモジュール６４との間に配置される。放熱器６６はパワーモジュール６４の放熱面６９に配置される。螺子１８は放熱器６６に設けられた螺子挿通孔に挿入され、パワーモジュール６４を介して、取付部材６１に設けられた螺子孔６２に螺合される。

なお、この実施の形態４の組み立て工程は、（１）パワーモジュール６４が有する螺子支持手段６５と取付部材６１に設けた螺子孔６２の位置が一致するように、かつ、パワーモジュール６４の側面を取付部材６１に設けられた位置決め手段６３に内接するように組み合わせる。あらかじめ接着剤によって、パワーモジュール６４と取付部材６１を接着してもよい。（２）取付部材６１にパワーモジュール６４を組み合わせた状態で、パワーモジュール６４をプリント配線板１へ実装する。取付部材６１が金属製である場合は、取付部材６１がプリント配線板１と接触することのないよう実装を行う。（３）放熱器６６をパワーモジュール６４の放熱面６９に配置する。（４）螺子１８を放熱器６６に設けた螺子挿通孔に挿入し、螺子孔６２に螺合する、という順で行われる。パワーモジュール６４をプリント配線板１に実装した後に、パワーモジュール６４とプリント配線板１との間に取付部材６１を挿入して配置してもよい。

この実施の形態４による電装品取付構造は、プリント配線板１に放熱器固定用の螺子１８を通過させる孔を設けずとも、螺子１８が放熱器６６に設けられた図示しない螺子挿通孔に挿入され、パワーモジュール６４を介して取付部材６１に設けられた螺子孔６２に螺合されることにより、パワーモジュール６４、放熱器６６及び取付部材６１が挟持され、パワーモジュール６４と放熱器１６が熱的に接触することができる。よって、プリント配線板１の配線スペースが制限されることはない。また、取付部材６１に設けられた位置決め手段６３に当接するように取付部材６１の位置を決めることができるため、取付部材６１とパワーモジュール６４の組み付けが容易に行う事ができ、螺子孔６２と螺子支持手段６５との位置合わせ及び螺子孔６２への螺合を容易に行う事ができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１、１０１、１０７…プリント配線板、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１…取付部材、１２、３２、６２…螺子孔、１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３…位置決め手段、１４、６４、１０２、１０６…パワーモジュール、１５、６５…螺子支持手段、１６、２６、６６、１０５、１０８…放熱器、１７…螺子挿通孔、１８…螺子、１９、６９…放熱面、２２、４２、５２、７０、７２…係止爪、２７…係合部、７４…インテグラルヒンジ構造、１０３…放熱用ベースプレート、１０４…ボルト、１０９…リードピン、１１０…支持具

Claims

プリント配線板に実装されるパワーモジュールと、
前記パワーモジュールの放熱面に配置される放熱器と、
前記パワーモジュールに対する位置決め手段を有し、前記プリント配線板と前記パワーモジュールとの間に配置される取付部材と、
前記パワーモジュールを前記取付部材と前記放熱器との間に挟持する挟持手段と、
を備え、
前記位置決め手段は、前記パワーモジュールの側面に沿って前記取付部材に形成された少なくとも１つの突条部からなり、
前記パワーモジュールが、前記突条部に当接され位置決めされることを特徴とする電装品取付構造。
前記狭持手段が、
螺子と、
前記取付部材に設けられた螺子孔と、
前記放熱器に設けられた螺子挿通孔と
からなり、
前記螺子が前記螺子挿通孔より挿入され、前記パワーモジュールを介して、前記螺子孔に螺合されることを特徴とする請求項１に記載の電装品取付構造。
前記挟持手段が、
前記放熱器に形成された係合部と、
前記取付部材に形成され、前記係合部に係合される係止爪と、
を備えた請求項１に記載の電装品取付構造。