JP5728865B2 - 放熱機構、及び放熱板の支え金具 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に搭載される発熱の大きい半導体部品の熱対策として用いられる放熱機構に係り、特に、プリント基板において放熱板を支持する支え金具を有する放熱機構に関するものである。

従来、電源装置に搭載される電子部品において、特に発熱の大きい半導体部品には、熱対策のためにアルミニウム、銅、鉄などを素材にして作られた放熱板が組み付けられ、さらに放熱板の取付けは、プリント基板に対してネジ止めやリベット、支え金具部の手曲げ等の方法により行われている。

ここで、半導体部品を取り付けた放熱板をプリント基板に取り付ける何種類かの方法について説明する。

第１に、プリント基板のはんだ面からネジ止めにより放熱板の取付けを行う方法がある。この方法は、固定力が強く確実であるが、電源装置の組立工程においては、プリント基板に放熱板を取り付けた後、放熱板が落ちないように固定する専用治具を用いてプリント基板を反転させて、はんだ面を上方に向けてからはんだ付けを行わなければならない。この場合、放熱板に取り付けられた部品は手付けはんだとなり、作業性としては最も効率の悪い方法である。

また、はんだが付着する表面処理を成したネジを採用すれば、放熱板とプリント基板との電気的接続も強くなるが、このようなネジは、通常のメッキ処理のネジと比較すると高額になる。

電源組立工程として、自動挿入可能な部品の実装後、手挿入の必要な部品を実装して、ディップ（はんだ槽）によりプリント基板に部品のはんだ付けを行った後、放熱板を取り付けるためにプリント基板を反転して、手付けはんだによる処理を行う。

第２に、リベットによりプリント基板と放熱板とを組み付ける方法がある。この方法も固定力が強く確実であり、電源装置の組立工程において、放熱板の取付け及びはんだ付けの作業量としては前述したネジ止めによる方法より楽である。

しかし、専用設備（リベットマシン）が必要であること、また消耗品の維持費用が高額であること、さらに消耗品の劣化度合いによっては、リベットマシンの一部が上方に打ち出されて、稀ではあるが作業者に怪我を負わせる等の可能性がある。

電源組立工程として、自動挿入可能な部品の実装後、放熱板を取り付けるために手挿入してリベット打ちにより組み付け、さらに手挿入の必要な部品を実装し、ディップ（はんだ槽）によりプリント基板に、放熱板及び部品のはんだ付けを行う。

第３に、放熱板または放熱板に取り付けられた支え金具の突出する部分を手曲げにより組み付ける方法がある。この方法の場合、放熱板の両端にプリント基板のはんだ面より下方に飛び出た部分の突出形状を設けるか、又は支え金具等を取り付けて放熱板をプリント基板に挿入後に、プリント基板のはんだ面から下方に飛び出た部分を手曲げするため、固定力が確保でき、ディップ（はんだ槽）による部品のはんだ付けが可能である。

しかし、この第３の方法も、第１の方法と同じく、専用治具により放熱板を取り付けて、プリント基板のはんだ面を上方に向けて手作業による手曲げ固定が必要となる。この第３の方法では、手付けはんだによる作業がなくなり、ネジ止めの方法よりは楽になる。

電源組立工程として、自動挿入可能な部品の実装後、放熱板を取り付けるためにプリント基板を反転させて手曲げ固定し、さらに手挿入の必要な部品を実装し、ディップ（はんだ槽）によりプリント基板に、放熱板及び部品のはんだ付けを行う。

第４に、放熱板をクランク形状にしたもの、または放熱板の両側に取り付ける支え金具をＬ字型にして、放熱板を自立可能としプリント基板に組み付ける方法がある。この方法の場合、プリント基板の反転作業や、第３の方法における支え部分の手曲げ作業を省略すべくある程度、自立するように放熱板の形状を工夫したものである。

しかしながら、はんだ槽でのコンベア移動時の振動等により、放熱板が斜めに傾いた状態、または放熱板がプリント基板より浮いた状態ではんだ付けされるものがあり、その後の扱いで放熱板を押してパタン剥離させてしまうことや、振動・衝撃によるはんだクラックを発生させてしまう確率の高い組み付け状態となる。

電源装置の組立工程として、自動挿入可能な部品の実装後、放熱板を取り付けて、さらに手挿入の必要な部品を実装し、ディップ（はんだ槽）によりプリント基板に、放熱板及び部品のはんだ付けを行う。

以上のように、従来では、第１〜第４の方法などによって、放熱板が電源装置のプリント基板に取り付けられている。

また、特許文献１には、放熱板に電子部品を取り付ける際にネジを使わず、バネ性の強い形状のクリップを用いて電子部品を挟み取り付けることが提案されている。この固定方法によって、放熱板に電子部品に取付け用のネジ穴が不要となり、電子部品を配置するための設計自由度が高くなり、さらに放熱板の共通使用が可能となる。

ここで、放熱板をプリント基板に取り付ける従来例について、放熱板組立部品の具体例を示し説明する。

図８は、電源装置のプリント基板に用いられる放熱板組立部品であり、一般的な放熱板と支え金具の形状を示す図である。図８に示すように、電源装置には、発熱が大きい半導体部品（ＦＥＴやダイオード等の素子）が用いられているが、その熱対策のために、プリント基板２は、アルミニウム、銅、又は鉄からなる放熱板１を備えている。この放熱板１には、半導体部品４がネジ４ｃでネジ止めされ、さらに、２箇所以上に支え金具３が設けられている。

図８においては、放熱板１として厚さ１〜３ｍｍ程度のアルミニウムが採用され、プリント基板２に自立できるようにＬ字型を成している（図８ではＬ字型であるが、コの字型、Ｚ字型等の形状であってもよい）。放熱板１の端部、及び曲がり角付近（Ｌ字型の角部付近）には、図９に示す半抜き加工で作られた小円筒形の支え金具取付凸部３ａが上下２個ずつ設けられている。これら凸部３ａに、支え金具３に形成された２個の穴３ｃ（図１０参照）を通すことにより、放熱板１上に支え金具３が取り付けられる。支え金具３の穴３ｃから飛び出た円筒部分の凸部３ａは、プレス加工により押しつぶされて、支え金具３の穴３ｃを塞ぎ、支え金具３が放熱板１に強固に固定される。

また、半導体部品４は、半導体取付穴４ａにネジ４ｃで直接ネジ止めされ（または押さえ金具等により）、放熱板１に取り付けられている。放熱板１は、支え金具３と半導体部品４が組み付けられた状態で、プリント基板２に実装される。

図１０は、支え金具３とプリント基板２の角穴の形状を示す図である。支え金具３は、板厚保ｔ１＝０.３ｍｍ位の薄いリン青銅、銅等の比較的柔らかい材質で形成され、その表面は、はんだメッキ処理されている。支え金具３のプリント基板２への差込部分は、二股のフォーク状に分かれ、その先端部はテーパ形状（テーパ部３ｆ）になっており、プリント基板２の角穴５に差し込んだ際に内側へ変形し、その後プリント基板２の下面に掛かるようロック爪３ｂを有している。

支え金具３が入るプリント基板２の角穴５の形状は、支え金具３の先端部に対して、Ａ（ロック爪３ｂの幅）＞Ｃ（角穴５の長辺長さ）＞Ｂ（ロック爪３ｂを除く先端部の幅）となっている。プリント基板２の角穴５は、全周に銅箔パタンが現れるようにエッチング処理されたパタン銅箔部２ｂを有しており、プリント基板２の下面より出た支え金具３の先端部（ロック爪３ｂを含む先端部）は、全周をはんだによってプリント基板２に接続・固定される。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、プリント基板２に取り付ける際の支え金具３の先端部形状の変化を示した図であり、図１１（Ａ）は、支え金具３を、その先端部のテーパ部３ｆがプリント基板２の角穴５に当接する所まで差し込んだ状態であり、先端部の形状に変化はない。

図１１（Ｂ）は、支え金具３を更に差し込んで、支え金具３の先端部がプリント基板２の角穴５の中に入りこんだ状態であり、プリント基板２の角穴５内の両壁に押されて、支え金具３の先端部のロック爪３ｂが狭まっている。支え金具３の板厚は０.３ｍｍ程度で比較的柔らかい材質であるため、上記のように容易に変形し、これを取り付けた放熱板１の差し込みは大きな力を必要とせず楽に手差しすることができる。

図１１（Ｃ）は、プリント基板２の下面（はんだ面）に支え金具３の先端部のロック爪３ｂが、抜き出た状態であるが、支え金具３は矢印Ｄ及びＤ’方向には、弾性がないため先端部形状は元に戻らず、プリント基板２の角穴５の幅Ｃよりも狭まった状態のままになっている。

このように、プリント基板２と支え金具３は物理的にロックされている訳ではないので、プリント基板２全体を手で軽く揺すると、放熱板１は容易に倒れてしまう。放熱板１が手で揺する程度で倒れると、はんだ槽でのコンベア搬送でも傾き／倒れが発生することになる。強度確保のためには放熱板１の差し込み後に、プリント基板２を上下引っ繰り返して、支え金具３の二股に分かれた先端部の両方または片方を手曲げする必要がある（図８参照）。

図１２は、図１０に示した支え金具３とは別の支え金具を用いた放熱板組立部品を示す図である。

図１２において、放熱板１１は板厚２〜３ｍｍ程度のアルミニウムであり、平板状を成している（Ｌ字型、コ字型に曲げ加工されていない）。すなわち、放熱板１１は単体では自立することのない構造になっている（図１３参照）。

放熱板１１の両端には、断面Ｌ字型をした支え金具１３がネジ１３ａで取り付けられている。半導体部品４はネジ４ｃにより放熱板１１に組み付けられている。放熱板１１は、支え金具１３が取り付けられた状態では、上方からみるとコの字型になり、プリント基板２に実装されると、ある程度自立できるようになっている。

図１４は、支え金具１３と、プリント基板２に形成された角穴５の形状を示す図である。支え金具１３は、板厚ｔ２＝０.８ｍｍ程度のはんだ接続可能な電気亜鉛メッキ鋼鈑で作られている。これは、支え金具１３の強度確保と、図１５（Ａ）に示すネジ１３ａによって、支え金具１３が放熱板１１に直接取り付けられるようにするためである。

プリント基板２の下面に出る支え金具１３の先端部は、片側のみテーパ形状（テーパ部１３ｃ）を有し、さらにプリント基板２の裏面（はんだ面）にかけるロック爪１３ｂを１箇所のみ備えている。また、プリント基板２に形成された角穴５は、その長辺長さＣが、支え金具１３の先端部のロック爪１３ｂの長さＡよりも０.１〜０.２ｍｍ程度長い寸法に形成されている（Ｃ＝Ａ＋０.１〜０.２）。

支え金具１３の板厚ｔ２＝０.８ｍｍに対して、プリント基板２の角穴５の幅（短辺長さ）は１.６ｍｍ程度である。また、角穴５の全周にパタン銅箔部２ｂが形成され、支え金具１３の先端部全周がプリント基板２とはんだにより接続される。

プリント基板２には、半導体部品４のリード４ｂが挿通される穴２ｃが形成され、この穴２ｃは、支え金具１３のロック爪１３ｂが、プリント基板２の角穴５の端に掛かるようにＥ＋αでオフセットされた位置にレイアウトされている。

図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、緩み防止のためのスプリングワッシャ及び平ワッシャを有するネジを示している。図１５（Ａ）に示すように、ネジ１３ａにはスプリングワッシャ６ａ及び平ワッシャ６ｂが設けられ、これらスプリングワッシャ６ａ及び平ワッシャ６ｂがある部分は、ネジを切れない不完全ネジ部と呼ばれる部分がある。

このため、支え金具１３をネジで放熱板１１に取り付ける場合、ネジ部が放熱板１１の厚みに全て掛かる訳ではなく、図１５（Ｂ）のように、ネジ部の一部分が掛かることになる。

ネジ部が放熱板１１の内部にかかる寸法は、支え金具１３と放熱板１１の厚みが薄い程少なくなる。よって、ネジ止めを行うためには、ある程度厚さのある材質を支え金具１３に用いることになり、支え金具１３自体の強度は増すが、弾性は少なくなりプリント基板２への組み付け易さは損なわれることになる。

図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、図１４の支え金具１３をプリント基板２に取り付ける際、支え金具１３の先端部と半導体部品４のリード４ｂの位置変化を示す図である。

図１６（Ａ）では、オフセットされたプリント基板２の穴２ｃに半導体部品４のリード４ｂを挿入しながら、支え金具１３の先端部もプリント基板２の角穴５に差し込んでいくため、半導体部品４のリード４ｂには曲げの力が加わることになる。

図１６（Ｂ）では、支え金具１３の先端部のロック爪１３ｂがプリント基板２の角穴５の中へ入った際の図である。図１４に示すように、ロック爪１３ｂを含む支え金具１３の先端全長Ａは、プリント基板２の角穴５の長さＣよりも、０.１〜０.２ｍｍ短くしてある（図１４参照）ため、支え金具１３の先端部は、ロック爪１３ｂが角穴５の内壁に引っ掛かりながら、差し込まれる。そして、更に差し込まれると、半導体部品４のリード４ｂの曲がりは大きくなり、リード４ｂに加わる曲げの力も増大していく。

図１６（Ｃ）では、支え金具１３の先端のロック爪１３ｂがプリント基板２の裏面（はんだ面）より下に到達した状態を示している。ロック爪１３ｂが裏面（はんだ面）より下側に抜けると、半導体部品４のリード４ｂに加わっていた曲げの力が解除され、リード４ｂは自身の復元力により、矢印Ｙ１のように元の形状に戻ろうとする。このリード４ｂが元の形状に戻ろうとすることにより、半導体部品４がネジ止めされている放熱板１１及び支え金具１３が矢印Ｙ２方向（矢印Ｙ１と反対方向）へ移動し、支え金具１３の先端部のロック爪１３ｂが、プリント基板２の裏面に掛かり固定される。

この固定方法では、図１６（Ｃ）に示す左側に放熱板１１が倒れることはないが、右側へは確実な固定がなされていないため、傾き・浮きが一方方向へ発生する（図１４参照）。

このような電源装置におけるプリント基板への放熱板の組み付けにおいては、放熱板の組み付けるときの作業性、固定専用治具や専用設備等の起工・維持費用、はんだ工程のさらなる増加、及びはんだ処理後の放熱板実装形態（傾き、浮き等）やはんだ強度等の課題があった。

また、放熱板とプリント基板の接続部をはんだ付けにより固定する場合、はんだ接続の面積が大きいことと、放熱板に熱を吸い取られるために、電源装置の組立工程内で修理する際、放熱板は取り外しが大変困難となるという問題があった。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するために成されたものであり、電源装置のプリント基板に放熱板を取り付ける際、他の手挿入部品と同様にプリント基板に挿す作業のみであり、放熱板の実装時に生じる傾斜を抑制して、はんだ槽による一括はんだを行っても、実使用上問題のないはんだ強度を確保することができ、また、電源装置の製造工程内での修理時に、プリント基板を破壊することなく、放熱板を容易に取り外すことができる放熱機構、及び放熱板の支え金具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に記載の発明は、半導体部品が実装されるプリント基板と、前記半導体部品に取り付けられ該半導体部品が発する熱を放熱させる放熱板と、前記放熱板の左右にそれぞれ密着して取り付けられ、前記プリント基板に設けられた穴部を介して前記放熱板を前記プリント基板に固定する支え金具と、を有する放熱機構であって、前記支え金具は、略直交する２つの平面を有して水平方向断面がＬ字形状を成し、各平面の下方に前記プリント基板の前記穴部に挿入され、Ｌ字形状の内外方向に弾性変形可能な先端部が設けられるとともに、該先端部にＬ字形状の外側に向かって突出したロック爪が形成され、前記先端部が、Ｌ字形状の内側に向けて弾性変形することにより前記プリント基板の前記穴部に挿入され、挿入された後に弾性によりＬ字形状の外側に向けて元の形状に戻ることにより、前記ロック爪が前記プリント基板の裏面に引っ掛かる一方、前記支え金具の前記平面それぞれには、前記放熱板との締結を行うために、押出加工によりＬ字形状の外側に向かって突出するように形成された台座形状のネジ取付部が備えられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記プリント基板の前記穴部は長方形状の角穴であり、前記ロック爪が該角穴の一辺に掛止することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記プリント基板の裏面における前記穴部の周囲には、前記ロック爪が掛止する前記一辺の周囲にのみパタン銅箔部が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記放熱板に取り付けられた前記支え金具の前記先端部が前記プリント基板の前記穴部に挿入された後に、前記プリント基板の裏面側から前記先端部がはんだ付けされることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、プリント基板に実装された半導体部品の放熱板を該プリント基板に取り付ける放熱板の支え金具であって、はんだ付け可能に表面処理を施された金属板が水平方向断面Ｌ字型形状に曲げ加工されて略直交する２つの平面を有し、各平面の前記プリント基板側の一側縁部の一部分が折り曲げ線に沿って延設されて弾性変形可能な先端部を成し、該先端部に、Ｌ字形状の外側に前記先端部が弾性変形する方向に向かって突出したロック爪が設けられ、前記支え金具の前記平面それぞれには、前記放熱板との締結を行うために、押出加工によりＬ字形状の外側に向かって突出するように形成された台座形状のネジ取付部が備えられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は電源装置に関する発明であり、請求項１〜４のいずれか一項に記載の放熱機構を備えたことを特徴とする。

この構成よって、手挿入によって放熱板組立部品がプリント基板に容易に取り付けられ、４箇所の支え金具のロック爪がプリント基板の角穴に掛かった、放熱板の傾き／浮きを防止しつつ、一括はんだを可能とする固定力を確保でき、また、支え金具のロック爪を掛止する辺に対向する角穴の辺で逃げがある方向へ、支え金具を曲げながらはんだ除去でき、はんだ残りが少なく容易に放熱板組立部品の取り外しができる。

本発明によれば、放熱板の手挿入を必要とする部品として、プリント基板に取り付けた後、はんだ槽による一括はんだを行い、はんだ付け後の放熱板の傾き／浮きを防止しつつ、放熱板の固定力を確保することができ、さらに、修理時における放熱板の取り外しの際にも、はんだ吸取機によりプリント基板のパタンを破壊することなく容易に取り外しを行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る放熱機構を示しており、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は一部を断面で示した正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は一部を断面で示した右側面図である。 放熱板を示しており、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は右側面図である。 支え金具を示しており、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ａ）のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図、（Ｅ）は（Ａ）のＳＤ−ＳＤ線に沿った断面図である。 （Ａ）はスプリングワッシャ及び平ワッシャを有するネジを示す図、（Ｂ）はそのネジを用いて支え金具を放熱板に固定した様子を示す図である。 支え金具の先端部がプリント基板の角穴に挿入された様子を示しており、（Ａ）はその正面図及び底面図、（Ｂ）は（Ａ）のＳ部の拡大図、（Ｃ）は放熱板が取り付けられたプリント基板の底面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は支え金具をプリント基板に取り付ける際の支え金具の先端部の変化を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は支え金具周りの全周がはんだ付けされた際のはんだ除去作業の手順を示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は支え金具の一方の面だけがはんだ付けされた際のはんだ除去作業の手順を示す図である。 従来の放熱機構を示しており、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は一部を断面で示した正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は一部を断面で示した右側面図である。 従来技術における放熱板を示しており、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は右側面図である。 （Ａ）は図８の放熱板を支持するための支え金具の正面図、及び支え金具の先端部が挿入する角穴を有するプリント基板の底面図、（Ｂ）は支え金具の右側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はプリント基板に取り付ける際の支え金具の先端部形状の変化を示す図である。 従来の別の支え金具が用いられた放熱機構を示しており、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は一部を断面で示した正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は一部を断面で示した右側面図である。 図１２の放熱板を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。 （Ａ）は図１２の放熱板を支持する支え金具とプリント基板の角穴を示す図、（Ｂ）は（Ａ）におけるプリント基板の底面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図とプリント基板の底面図である。 （Ａ）はスプリングワッシャ及び平ワッシャを有するネジを示す図、（Ｂ）はそのネジを用いて支え金具を放熱板に固定した様子を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は支え金具をプリント基板に取り付ける際、支え金具の先端部と半導体部品のリードの位置変化を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明に係る放熱機構を示しており、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は右側面図である。詳細には、（Ｂ）は（Ａ）のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図である。なお、図１２において説明した従来例と同一の部材については同一の符号を記すこととする。

図１において、平板状の放熱板１１の両端には、横断面Ｌ字型を成した支え金具２３が取り付けられており、この支え金具２３はネジ２３ｅによって放熱板１１に組み付けられている。また、半導体部品４もネジ４ｃによって放熱板１１に組み付けられている。

放熱板１１の両端に支え金具２３が組み付けられた状態では、上方から観察すると、放熱板１１及び支え金具２３は全体がコ字型に見え、放熱板１１は、プリント基板２に実装されたときに、自立できる形状となる。そして、支え金具２３に設けられた合計４箇所のロック爪２３ｂにより、支え金具２３がプリント基板２に引っ掛かる構造となっている。

図２は放熱板１１を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。この放熱板１１は、板厚２〜３ｍｍ程度のアルミニウム製の平板で形成されている。放熱板１１は、従来例のように、プリント基板２に対して自立させるためにＬ字型、コ字型、又はＺ字型に曲げ加工された形状とはなっていない。

放熱板１１の両端には、下方に突出した突出部１１ａが形成されている。そして、放熱板１１の両端には、各突出部１１ａの上部付近に、支え金具２３をネジにて取り付けるための支え金具取付穴２３ａがそれぞれ設けられている。これら支え金具取付穴２３ａはＭ３タップ加工によって形成される。また、放熱板１１には、中央部付近の任意の２箇所に、半導体部品４をネジにて取り付けるための半導体取付穴４ａがそれぞれ設けられている。これら半導体取付穴４ａもＭ３タップ加工によって形成される。

図３は支え金具２３を示しており、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。また、図３（Ｄ）は同図（Ａ）のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図、図３（Ｅ）は同図（Ａ）のＳＤ−ＳＤ線に沿った断面図である。

支え金具２３は、強度と弾性を確保するために、板厚ｔ３＝０.５ｍｍ程度のはんだ接続可能な電気亜鉛メッキ鋼鈑で作られている。

支え金具２３は横断面Ｌ字型に曲げられており、放熱板１１の左右に１個ずつ取り付けると、全体がコの字型となって、プリント基板２に自立できる形状となる。また、左右で同一の支え金具２３を採用できるように、１つの支え金具２３は、展開図では左右対称の形状となっている。

支え金具２３には、放熱板１１の支え金具取付穴２３ａに対応してネジ取付用穴２３ｃが形成されている。板厚ｔ３＝０.５ｍｍの支え金具２３を放熱板１１に確実に止めるため、支え金具２３には、ネジ取付用穴２３ｃが形成された部分がＬ字型形状の外側に向かって突出した円形の土台２３ｆが設けられている。この円形の土台２３ｆは、押出加工によって形成される。図３（Ｄ）は、円形の土台２３ｆが形成された部分の断面形状を示しており、押出量Ｇは０.５ｍｍとなっている。

よって、ネジ差込部（ネジ取付用穴２３ｃ付近）の見かけ上の板厚は１ｍｍ程度となって、ネジ部が放熱板１１内にかかる部分を長くして、ネジによる固定を強固なものとしている（図４参照）。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、緩み防止のためのスプリングワッシャ及び平ワッシャを有するネジを示している。図４（Ａ）に示すように、ネジ２３ｅにはスプリングワッシャ６ａ及び平ワッシャ６ｂが設けられ、これらスプリングワッシャ６ａ及び平ワッシャ６ｂがある部分は、ネジを切れない不完全ネジ部と呼ばれる部分がある。

このため、支え金具２３をネジ２３ｅで放熱板１１に取り付ける場合、ネジ部が放熱板１１の厚みに全て掛かる訳ではなく、図４（Ｂ）のように、ネジ部の一部分が掛かることになる。

ネジ部が放熱板１１の内部にかかる寸法は、支え金具２３と放熱板１１の厚みが薄い程少なくなる。よって、ネジ止めを行うためには、ある程度厚さのある材質を支え金具２３に用いることになり、支え金具２３自体の強度は増すが、弾性は少なくなりプリント基板２への組み付け易さは損なわれることになる。

しかし、本実施例では、円形の土台２３ｆが形成されているので、ネジ部が放熱板１１の内部にかかる寸法が長くなり、その結果、弾性が確保されて、プリント基板２への組み付け易さが損なわれることはない。

また、ネジ取付用穴２３ｃは内径が３.２ｍｍであり、Ｍ３ネジによって放熱板１１に取り付けした際に、±０.１ｍｍ程度の許容差で支え金具２３の位置決めがなされるように設定されている。

支え金具２３は断面Ｌ字型に曲げられ、２つの平面を有するが、該各平面の下側縁部の一部分が折り曲げ線（Ｌ字型に曲げられた際にできる折り曲げ線）に沿って下方に延設され、先端部２３ｇが形成されている。そして、その先端部２３ｇの各面に、Ｌ字型形状の外側に向かって突出したロック爪２３ｂが１つずつ設けられている。

ロック爪２３ｂは、図３（Ｅ）に示すように、支え金具２３の平面部から０.５ｍｍだけ突出しており、切り曲げ加工にて形成されている。よって、ロック爪２３ｂは支え金具２３が弾性を持つ方向へ作られている。ロック爪２３ｂの上方にある加工用穴２３ｄは、ロック爪２３ｂを切り曲げで形成する際に必要な加工上の逃げ穴である。

支え金具２３には、先端部２３ｇの両側にプリント基板２が当接するｐ面が設けられており、支え金具２３はｐ面でプリント基板の部品実装面側に支えられる。ｐ面とロック爪２３ｂの先端部の距離ｇは、プリント基板の厚さ１.６ｍｍに対して、１.６ｍｍ＋（０.２〜０）ｍｍの寸法で作られており、ｐ面とロック爪２３ｂの先端間にプリント基板が挟まるようになっている。

図５は支え金具２３の先端部２３ｇがプリント基板２の角穴５に挿入された様子を示しており、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）はＳ部の拡大図である。

支え金具２３の先端部２３ｇの幅ｑよりも、プリント基板２の角穴５の長さｒは長く、支え金具２３のｐ面の長さｕはさらに長くなっている（ｑ＜ｒ＜ｕ）。プリント基板２の角穴５に先端部２３ｇの幅ｑが確実に入り、ｐ面がプリント基板２の実装面上に確実に載るようになっている。

プリント基板２の角穴５の幅ｓは１.７〜２.０ｍｍとして、支え金具２３の板厚ｔ３＝０.５ｍｍよりも十分に大きくしており、図５（Ｃ）に示すように、支え金具２３のロック爪２３ｂが０.２〜０.３ｍｍ程度、プリント基板２の角穴５の１辺に掛かるように、プリント基板２の角穴５の位置がレイアウトされている。このため、プリント基板２の角穴５の周面において、支え金具２３のロック爪２３ｂが存在する面と逆の面には０.９〜１.３ｍｍの隙間ができる。

プリント基板２の角穴５に対してパタン銅箔部２ｂは、角穴５の全周には設けられておらず、支え金具２３のロック爪２３ｂが存在する側の面にのみ設けられている。このパタン銅箔部２ｂのパタン面と接する支え金具２３の面のみが、はんだ付けによって固定される。

図５（Ｃ）は、左右に支え金具２３を有する放熱板１１が取り付けられたプリント基板２の底面図である。１つの放熱板組立部品に対して、４箇所のロック爪２３ｂがプリント基板２に掛かり、４箇所のはんだ付けに用いるパタン銅箔部２ｂのパタン面によって、支え金具２３とプリント基板２がはんだ付けにより接合・固定されている。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、支え金具２３をプリント基板２に取り付ける際の支え金具２３の先端部２３ｇの変化を示す図である。

図６（Ａ）は、放熱板１１に取り付けられた支え金具２３の先端部２３ｇがプリント基板２の角穴５へ差し込まれている状態を示している。支え金具２３の先端部２３ｇには何の形状変化もない。

図６（Ｂ）は、支え金具２３のロック爪２３ｂがプリント基板２の角穴５内へ入った状態を示している。支え金具２３の先端部２３ｇは矢印Ｄ及びＤ’方向へ弾性があり、さらに、図６（Ａ）のように角穴５には先端部２３ｇのはんだ面（ロック爪２３ｂが存在する面と反対側の面）との間に０.９〜１.３ｍｍの隙間があるので、ロック爪２３ｂが角穴５内に入ると、支え金具２３の先端部２３ｇは矢印Ｄ方向へ曲げられる。このように支え金具２３の先端部２３ｇが曲がって逃げるため、ロック爪２３ｂとプリント基板２との接触抵抗は小さくなり、手挿入する際に大きな力を必要とせず 支え金具２３を角穴５内に容易に挿入することができる。

図６（Ｃ）は、支え金具２３のロック爪２３ｂがプリント基板２のはんだ面側へ抜けたときの状態である。支え金具２３の先端部２３ｇは弾性により元の形状に戻り、ロック爪２３ｂは０.２〜０.３ｍｍ程度、プリント基板２のはんだ面に掛かり、これによって放熱板１１とプリント基板２とが固定される。

支え金具２３のロック爪２３ｂは２箇所にあり、放熱板１１の左右に１個ずつ支え金具２３が取り付けられているので、１つの放熱板１１に対して４箇所のロック爪２３ｂによって、プリント基板２を挟み込む格好となる。その結果、電源装置の組立工程内において、必要なレベルの固定力と傾き／倒れ防止が確保することができる。

この状態でプリント基板２は、はんだ槽に流されて、一括はんだにより、プリント基板２に設けられた図５（Ｃ）に示す４箇所のパタン銅箔部２ｂと、支え金具２３とがはんだ接続され、放熱板１１と支え金具２３はプリント基板２に固定される。

図７（Ａ）〜（Ｆ）は、修理時における支え金具２３周りのはんだ除去作業を説明する図である。このうち図７（Ａ）〜（Ｄ）は、支え金具２３の全周がはんだ付けされた場合のはんだ除去作業を示している。

図７（Ａ）に示すように、支え金具２３の一方をはんだごて１５により、熱してはんだ１６を溶かしながら、反対側からはんだ吸取機１７によりはんだ１６を除去する。このとき、はんだごて１５を当てた側のはんだ１６は殆ど除去できない。

また、図７（Ｂ）に示すように、はんだ吸取機１７によりはんだ１６が除去された側では、除去処理した後に、薄いはんだ膜１６ａ及びプリント基板２と支え金具２３間において、プリント基板２と支え金具２３を結合していない状態で、除去しきれなかったはんだ残り１８が残ることが多い（稀に、綺麗に除去できる場合もある）。

除去しきれずに残ったはんだ残り１８と支え金具２３、もしくははんだ残り１８とプリント基板２の隙間はわずかにあり、かろうじて接続していないような状態である（または、除去しきれずに結合している場合も多々ある）。

図７（Ｃ）に示すように、図７（Ａ）とは反対側からはんだごて１５を当て、支え金具２３を介して図７（Ｂ）のはんだ１６を除去した部分とは逆側のはんだ１６を熱しながらはんだ吸取機１７で除去する。

図７（Ｄ）に示すように、図７（Ｃ）のはんだごて１５を当てた面に残っていたはんだ残り１８が、再はんだ１８ａとなって、支え金具２３とプリント基板２を再度結合してしまう。

この作業を何度か繰り返さなければ、支え金具２３をプリント基板２から外すことができない。また、この作業を何度か繰り返すうちに、プリント基板２のパタンを熱によって剥離させてしまうことになる。一度はんだ付けした支え金具２３をプリント基板２のパタンを損傷せずに外すことは容易ではない。

図７（Ｅ）及び（Ｆ）は、支え金具２３の一方の面だけをはんだ付け、かつはんだ付け面と逆側に隙間を持つ角穴５の形状で設計されている場合のはんだ除去作業を説明する図である。

図７（Ｅ）に示すように、支え金具２３の反対側からはんだごて１５により熱してはんだ１６を溶かしながら、反対側からはんだ吸取機１７によって、はんだ１６を除去する。プリント基板２の角穴５には左側に逃げがあるため、はんだ吸取機１７により左側に支え金具２３を押しながらはんだ１６を除去することが可能となる。

図７（Ｆ）に示すように、はんだ残り１８があってもプリント基板２と支え金具２３の間には隙間が十分あり、１回のはんだ除去作業によって、支え金具２３をプリント基板２から取り外すことができる。

なお、図７（Ａ）〜（Ｆ）においては、角穴５付近だけをプリント基板２を簡略化して示したので、当該プリント基板２が正方形であったが、実際には、図１に示したように、プリント基板２は長方形を成している。

以上のように、プリント基板に取り付けた後のはんだ槽による一括はんだを可能にし、はんだ付け後の放熱板の傾きや浮きを防止し、また放熱板の固定力を確保でき、さらに、修理時における放熱板の取り外しも、プリント基板のパタンを破壊することなく容易に取り外すことができる。

本発明に係る放熱板の支え金具は、放熱板の手挿入を必要とする部品として、プリント基板に取り付けた後、はんだ槽による一括はんだを行い、はんだ付け後の放熱板の傾き，浮きを防止しつつ、放熱板の固定力を確保することができ、さらに、修理時における放熱板の取り外しの際にも、はんだ吸取機によりプリント基板のパタンを破壊することなく容易に取り外しを行うことができ、半導体部品の熱対策に用いられる放熱板の支え金具として有用である。

１，１１ 放熱板
２ プリント基板
２ｂ パタン銅箔部
３，１３，２３ 支え金具
３ａ 支え金具取付凸部（凸部）
３ｂ，１３ｂ，２３ｂ ロック爪
４ 半導体部品
４ａ 半導体取付穴
４ｂ リード
５ 角穴
６ａ スプリングワッシャ
６ｂ 平座金
１５ はんだごて
１６ はんだ
１６ａ はんだ膜
１７ はんだ吸取機
１８ はんだ残り
１８ａ 再はんだ
２３ａ 支え金具取付穴
２３ｃ ネジ取付用穴
２３ｄ 加工用穴
２３ｇ 先端部

実開平６−３１１５３号公報

Claims (6)

1. 半導体部品が実装されるプリント基板と、
   前記半導体部品に取り付けられ該半導体部品が発する熱を放熱させる放熱板と、
   前記放熱板の左右にそれぞれ密着して取り付けられ、前記プリント基板に設けられた穴部を介して前記放熱板を前記プリント基板に固定する支え金具と、
   を有する放熱機構であって、
   前記支え金具は、略直交する２つの平面を有して水平方向断面がＬ字形状を成し、各平面の下方に前記プリント基板の前記穴部に挿入され、Ｌ字形状の内外方向に弾性変形可能な先端部が設けられるとともに、該先端部にＬ字形状の外側に向かって突出したロック爪が形成され、
   前記先端部が、Ｌ字形状の内側に向けて弾性変形することにより前記プリント基板の前記穴部に挿入され、挿入された後に弾性によりＬ字形状の外側に向けて元の形状に戻ることにより、前記ロック爪が前記プリント基板の裏面に引っ掛かる一方、
   前記支え金具の前記平面それぞれには、前記放熱板との締結を行うために、押出加工によりＬ字形状の外側に向かって突出するように形成された台座形状のネジ取付部が備えられていることを特徴とする放熱機構。
2. 前記プリント基板の前記穴部は長方形状の角穴であり、前記ロック爪が該角穴の一辺に掛止することを特徴とする請求項１に記載の放熱機構。
3. 前記プリント基板の裏面における前記穴部の周囲には、前記ロック爪が掛止する前記一辺の周囲にのみパタン銅箔部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放熱機構。
4. 前記放熱板に取り付けられた前記支え金具の前記先端部が前記プリント基板の前記穴部に挿入された後に、前記プリント基板の裏面側から前記先端部がはんだ付けされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放熱機構。
5. プリント基板に実装された半導体部品の放熱板を該プリント基板に取り付ける放熱板の支え金具であって、
   はんだ付け可能に表面処理を施された金属板が水平方向断面Ｌ字型形状に曲げ加工されて略直交する２つの平面を有し、各平面の前記プリント基板側の一側縁部の一部分が折り曲げ線に沿って延設されて弾性変形可能な先端部を成し、該先端部に、Ｌ字形状の外側に前記先端部が弾性変形する方向に向かって突出したロック爪が設けられ、
   前記支え金具の前記平面それぞれには、前記放熱板との締結を行うために、押出加工によりＬ字形状の外側に向かって突出するように形成された台座形状のネジ取付部が備えられていることを特徴とする放熱板の支え金具。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の放熱機構を備えたことを特徴とする電源装置。