JP6408217B2 - Electronic circuit device for compressor - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子等の電子部品を実装したプリント基板を収納ボックスの中に収納する構成をもち、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型電動圧縮機を駆動させるための圧縮機用電子回路装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic circuit for a compressor for driving a hermetic electric compressor used in a refrigeration apparatus or the like having a configuration in which a printed circuit board on which an electronic component such as a semiconductor element is mounted is stored in a storage box. It relates to the device.
従来、圧縮機用電子回路装置において、半導体素子等の電子部品を実装したプリント基板は、収納ボックスの開口部よりプリント基板を収納ボックス内に収納し、蓋にて収納ボックスの開口部を閉口する構成となっている。 Conventionally, in an electronic circuit device for a compressor, a printed circuit board on which electronic components such as semiconductor elements are mounted is stored in the storage box from the opening of the storage box, and the opening of the storage box is closed with a lid. It has a configuration.
このような構成の圧縮機用電子回路装置は、収納ボックス内に収納したプリント基板上の半導体素子が通電され駆動した際に発熱するため、この熱を収納ボックス外に放熱させる必要がある。 Since the electronic circuit device for a compressor having such a configuration generates heat when the semiconductor element on the printed circuit board stored in the storage box is energized and driven, it is necessary to dissipate this heat outside the storage box.
そこで出願人はこの半導体素子にヒートシンクを装着し、当該ヒートシンクを収納ボックスの開口部を閉口するアルミ板に絶縁シートを介し密接させて、前記アルミ板を介し半導体素子の熱を収納ボックス外に放熱させるものを提案している(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the applicant attaches a heat sink to the semiconductor element, and closes the heat sink to an aluminum plate that closes the opening of the storage box via an insulating sheet, and dissipates heat from the semiconductor element to the outside of the storage box via the aluminum plate. (See, for example, Patent Document 1).
図8は上記特許文献1に記載されている従来の圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。
FIG. 8 is an exploded perspective view of a conventional electronic circuit device for a compressor described in
図8において、収納ボックス101に収納されるプリント基板102はミニ基板103を取り付けてこれに半導体素子104を装着し、この半導体素子104にヒートシンク105が密接装着してある。このヒートシンク105は前記収納ボックス101の開口部を閉口するアルミ板106の内面に絶縁シート107を介して密接している。
In FIG. 8, a
これにより、この圧縮機用電子回路装置は、半導体素子104の熱をヒートシンク105、絶縁シート107を介してアルミ板106に伝え、アルミ板106を介して外部に効率よく放散することができるとともに、絶縁シート107によって絶縁されているプリント基板102の破損も防止できる、というものである。
Thereby, this electronic circuit device for a compressor can transmit the heat of the
しかしながら、上記従来の構成では、プリント基板102にミニ基板103を取り付けて当該ミニ基板103に半導体素子104を装着し、この半導体素子104を覆うような略U字状の特殊なヒートシンク105が必要となり、構成が複雑化する。そして、ミニ基板装着型の半導体素子104に合わせた特殊構造の専用ヒートシンクが必要になるなど、割高なものになる、という課題があった。
However, in the above-described conventional configuration, a
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、安価で放熱効率のよい圧縮機用電子回路装置を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an electronic circuit device for a compressor that is inexpensive and has good heat dissipation efficiency.
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機用電子回路装置は、通電によって発熱する半導体素子を実装したプリント基板と、前記プリント基板を配置した収納ボックスと、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋とを備えた圧縮機用電子回路装置であって、その蓋は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。 In order to solve the above-described conventional problems, an electronic circuit device for a compressor according to the present invention includes a printed circuit board on which a semiconductor element that generates heat when energized is mounted, a storage box in which the printed circuit board is disposed, and an opening of the storage box. The electronic circuit device for a compressor provided with a closed lid, wherein the lid is made of a metal plate having good thermal conductivity and a part thereof is in thermal contact with the semiconductor element as a heat sink It is as.
これにより、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを用いることなく半導体素子の熱を直接蓋に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができる。しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを必要とせず、かつそのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となるので、安価に提供することができる。 Accordingly, the heat of the semiconductor element can be directly conducted to the lid and diffused over the entire surface without using a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element, and can be efficiently radiated to the outside. In addition, a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element is not required, and the number of steps for attaching such a heat sink member to the semiconductor element in advance is not necessary, so that it can be provided at low cost.
本発明の圧縮機用電子回路装置は、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを介在することなくプリント基板に実装された半導体素子の発熱を収納ボックスの外へ放熱することができ、安価で放熱効率の良い圧縮機用電子回路装置とすることができる。 The electronic circuit device for a compressor according to the present invention can dissipate heat generated by a semiconductor element mounted on a printed circuit board outside a storage box without using a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element. It can be set as the electronic circuit apparatus for compressors with sufficient.
第1の発明は、通電によって発熱する半導体素子を実装したプリント基板と、前記プリント基板を配置した収納ボックスと、前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋とを備え、前記蓋は熱伝導の良い金属板にて構成するとともにその一部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。 1st invention is equipped with the printed circuit board which mounted the semiconductor element which generate | occur | produces heat by electricity supply, the storage box which has arrange | positioned the said printed circuit board, and the lid | cover which closed the opening part of the said storage box, and the said lid | cover has favorable heat conduction. A metal plate is used, and a part of the metal plate is used as a heat sink and is in thermal contact with the semiconductor element.
これにより、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを用いることなく半導体素子の熱を直接蓋に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができる。すなわち、従来例で示したような略U字状の半導体素子専用のヒートシンク部材を蓋と半導体素子との間に介在させる必要がないので、半導体素子の熱を直接蓋に効率よく伝導して外部へと放熱させることができる。しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを必要とせず、かつそのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となるので、安価に提供することができる。加えて、収納ボックスは圧縮機に直接取り付けたり、その近くに配置したりするため振動の影響を受け易く、特殊構造のヒートシンクを取り付ける場合はその取り付け用ネジ等の緩みが発生し半導体素子とヒートシンク間の接続不良を招く可能性があるが、本発明は半導体素子を直接蓋に密接させるため、放熱性能の信頼性を向上できる。 Accordingly, the heat of the semiconductor element can be directly conducted to the lid and diffused over the entire surface without using a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element, and can be efficiently radiated to the outside. That is, since there is no need to interpose a heat sink member dedicated to a substantially U-shaped semiconductor element as shown in the conventional example between the lid and the semiconductor element, the heat of the semiconductor element is efficiently conducted directly to the lid and externally provided. Can be dissipated. In addition, a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element is not required, and the number of steps for attaching such a heat sink member to the semiconductor element in advance is not necessary, so that it can be provided at low cost. In addition, since the storage box is directly attached to the compressor or placed close to it, it is easily affected by vibrations. When a heat sink with a special structure is installed, the mounting screws, etc. are loosened, and the semiconductor element and heat sink In the present invention, since the semiconductor element is directly brought into close contact with the lid, the reliability of the heat radiation performance can be improved.
第2の発明は、第1の発明において、前記蓋は半導体素子と対向する部分に半導体素子側に向かって突出する凸部を一体形成し、当該凸部をヒートシンク部として前記半導体素子に熱的に接触させた構成としてある。 According to a second invention, in the first invention, the lid is integrally formed with a convex portion projecting toward the semiconductor element side at a portion facing the semiconductor element, and the convex portion is used as a heat sink portion to thermally affect the semiconductor element. It is as the structure made to contact.
これにより、蓋自体を加工してヒートシンク部を形成しているので、構成の簡素化が図れ、安価に提供することができる。しかも、前記ヒートシンク用凸部は蓋の剛性を向上させるから、その板厚を放熱に必要最低限の薄さにしつつ圧縮機振動による微振動共振も抑制することができる。加えて、ヒートシンク用凸部の側壁面が放熱面ともなるため凸部がない場合に比べて放熱面積を拡大できるとともに、蓋を構成する金属製蓋(収納ボックス)を垂直に設置した場合に半導体素子接触部から発生する周辺空気の自然対流を側壁面で蛇行させることができ、金属製蓋から周囲空気への熱伝達量を増加させて放熱量を拡大できる。 Thereby, since the heat sink part is formed by processing the lid itself, the configuration can be simplified and can be provided at low cost. In addition, since the convex portion for the heat sink improves the rigidity of the lid, it is possible to suppress micro vibration resonance due to compressor vibration while reducing the plate thickness to the minimum necessary for heat dissipation. In addition, since the side wall surface of the heat sink convex part is also a heat radiating surface, the heat radiation area can be expanded compared to the case where there is no convex part, and when the metal lid (storage box) constituting the lid is installed vertically, the semiconductor Natural convection of ambient air generated from the element contact portion can meander on the side wall surface, and the amount of heat transfer from the metal lid to the ambient air can be increased to increase the amount of heat dissipation.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記半導体素子と当該半導体素子に熱的接触する蓋のヒートシンク部との間に絶縁シートを介在させた構成としてある。 According to a third invention, in the first or second invention, an insulating sheet is interposed between the semiconductor element and a heat sink portion of a lid that is in thermal contact with the semiconductor element.
これにより、半導体素子が強化絶縁されていないタイプのものであっても、絶縁シートによる絶縁作用が加わって手の触れる可能性のある金属製蓋の絶縁性を確実に保つことができる。 Thereby, even if the semiconductor element is of a type that is not reinforced and insulated, the insulating action of the insulating sheet is added and the insulating property of the metal lid that may be touched by the hand can be reliably maintained.
第4の発明は、第2または第3の発明において、蓋に設けたヒートシンク用凸部はその側壁部を傾斜壁とした構成としてある。 According to a fourth invention, in the second or third invention, the heat sink convex portion provided on the lid is configured such that the side wall portion is an inclined wall.
これにより、蓋を構成する金属板が熱膨張した際、当該蓋の四隅が収納ボックスにビス止め等されているような場合にはその熱膨張力が凸部に向かうが、その膨張力はヒートシンク用凸部の傾斜壁に沿って加わりヒートシンク用凸部の底を半導体素子に圧接触させるようになって、蓋温度上昇時の半導体素子熱の放熱も良好に維持でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。 As a result, when the metal plate constituting the lid is thermally expanded, if the four corners of the lid are screwed to the storage box, the thermal expansion force is directed toward the convex portion, the expansion force is Compressor with high reliability that can be applied along the sloped wall of the convex part and press the bottom of the convex part for heatsink into the semiconductor element, maintaining good heat dissipation of the semiconductor element when the lid temperature rises. Electronic circuit device.
第5の発明は、第1〜第4の発明において、プリント基板は一方の面に半導体素子以外のコイルやコンデンサ等の電子部品を装着するとともに他方の面に半導体素子を装着して構成し、かつ、前記半導体素子を装着した側の面を収納ボックスの開口部に面するように配置して、この半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部を熱的接触させた構成としてある。 According to a fifth invention, in the first to fourth inventions, the printed circuit board is configured by mounting an electronic component such as a coil or a capacitor other than a semiconductor element on one surface and mounting a semiconductor element on the other surface, In addition, the surface on which the semiconductor element is mounted is disposed so as to face the opening of the storage box, and the heat sink portion of the lid or the heat sink convex portion is in thermal contact with the semiconductor element.
これにより、半導体素子を装着した側の面には背丈の高い電子部品が位置せず半導体素子より十分背丈の低い電子部品ピン脚のみが位置する様になり、半導体素子に密接させた蓋のヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部以外の部分は当該ヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部の凸深さ寸法分だけプリント基板から離れ、プリント基板上の電子部品ピン脚等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、安全な圧縮機用電子回路装置とすることができる。しかも、半導体素子を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、ヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品をも不要として組み立て工数の削減とコストダウンを大きく推進することができる。さらに、電子部品を装着した側の面に半導体素子を装着した場合に必要となる深い凸深さ寸法を必要としないから、蓋にヒートシンク用凸部を一体形成したものの場合にはヒートシンク用凸部の形成も容易なるし、そのような凸深さ寸法を持つヒートシンク用凸部が形成できずに従来例で示したようなヒートシンクが必要となってくることもなくなって、前記第2の発明で示した効果を容易に達成することができる。 As a result, the electronic component with a high height is not positioned on the surface on which the semiconductor element is mounted, and only the electronic component pin legs that are sufficiently lower in height than the semiconductor element are positioned. The heat sink of the lid in close contact with the semiconductor element The part other than the heat sink or the heat sink convex part is separated from the printed board by the convex depth dimension of the heat sink part or the heat sink convex part, and sufficient space insulation from the charging part such as the electronic component pin leg on the printed board can be secured. , A safe electronic circuit device for a compressor can be obtained. In addition, the configuration required when the semiconductor element is mounted on the same surface as the electronic component mounting surface, that is, each electronic component is mounted by attaching the semiconductor element to the printed circuit board as shown in the conventional example. In addition, it is not necessary to employ a complicated configuration that increases the height of the semiconductor element, and it is possible to significantly reduce the number of assembling steps and reduce the cost by eliminating the need for a heat sink dedicated member as well as a mini-substrate. Further, since the deep convex depth dimension required when the semiconductor element is mounted on the surface on which the electronic component is mounted is not required, in the case where the heat sink convex portion is integrally formed on the lid, the heat sink convex portion The heat sink as shown in the conventional example is not necessary because the heat sink convex part having such a convex depth dimension cannot be formed, and the second invention is not required. The effects shown can be easily achieved.
第6の発明は、第1〜第5の発明において、半導体素子は個々の半導体素子を重ね合わせてプリント基板に装着し、この重ね合わせた半導体素子に蓋のヒートシンク部あるいは
ヒートシンク用凸部を熱的に接触させた構成としてある。
According to a sixth aspect of the invention, in the first to fifth aspects of the invention, the semiconductor element is mounted on a printed circuit board by superposing individual semiconductor elements, and the heat sink portion of the lid or the heat sink convex portion is heated on the superposed semiconductor element. It is the structure which made it contact.
これにより、半導体素子トータルの背丈が高くなって電子部品ピン脚との背丈差寸法をより大きくすることができ、その分ヒートシンク部あるいはヒートシンク用凸部の凸深さ寸法を小さくし、半導体素子に密接させた蓋のヒートシンク用凸部以外の平面部分のプリント基板からの絶縁距離を十分確保しつつ、ヒートシンク部の材料削減や、半導体素子に熱的接触させるヒートシンク用凸部の凸深さ寸法を小さくして当該ヒートシンク凸部を無理なく形成でき、深い凸部形成による残留応力のために蓋が変形して凸部と半導体素子との密接状態が低下することも抑制でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。 As a result, the total height of the semiconductor element is increased, and the height difference between the electronic component pin leg and the height can be increased. While ensuring a sufficient insulation distance from the printed circuit board on the flat part other than the heat sink convex part of the close lid, it is possible to reduce the material of the heat sink part and the convex depth dimension of the heat sink convex part to be in thermal contact with the semiconductor element The heat sink convex part can be formed without difficulty by reducing the size, and it is possible to suppress the deformation of the lid due to the residual stress due to the formation of the deep convex part, and to prevent the close contact state between the convex part and the semiconductor element, and highly reliable compression. It can be set as the electronic circuit device for machines.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における圧縮機用電子回路装置を装着した圧縮機の正面図、図2は同実施の形態1における圧縮機を圧縮機用電子回路装置取付け面側から見た側面図、図3は同実施の形態1における圧縮機用電子回路装置の断面図、図4は同実施の形態1における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a compressor equipped with an electronic circuit device for a compressor according to
図1、図2において、圧縮機1にはその外周面に本発明の対象となる圧縮機用電子回路装置2が着脱自在に装着してある。
1 and 2, the
上記圧縮機用電子回路装置2は図3、図4に示すように収納ボックス3にプリント基板4を内装して構成してある。
As shown in FIGS. 3 and 4, the compressor
収納ボックス3は変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂により射出成形され、内部にプリント基板4が収納できるように、プリント基板4の大きさに対して若干大きい開口部5を有している。
The
プリント基板4は、ガラス布・ガラス不織布エポキシ樹脂からなり、一側端縁にコネクタ(図示せず)が実装されている。
The printed
収納ボックス3にはコネクタに対向する位置が開口し、コード引出部6を形成している。
The
プリント基板4の4箇所の角部には基板取付けのための複数の基板取り付け穴が設けられており、その内の二つの基板取付け穴7aが基板固定用ネジ8により収納ボックス3に固定されている。
A plurality of board mounting holes for mounting the board are provided at four corners of the printed
収納ボックス3の底部二箇所には開口部に向かって突出した突出部3aが一体成型されて設けられており、この突出部3aには空洞部を備えた筒状のゴムブッシュ9が突出部3aをゴムブッシュ9の空洞部に嵌め込むようにそれぞれ取り付けられている。
Projecting
突出部3aの高さはゴムブッシュ9の高さよりも高く、先端がゴムブッシュ9より突出するようになっており、この突出した部分がプリント基板4の前記した残り二つの基板取付け穴7cに嵌るようになっている。また、この状態で前記ゴムブッシュ9は収納ボックス3と当該収納ボックス3にビス止めしたプリント基板4とによって挟み込まれ圧縮されている。
The height of the protruding
また、基板取付け穴7cの穴径は突出部3aが挿入された時に適度なクリアランスがあるように設計されている(たとえば突出部3aの径が3.5mmであれば基板取付け穴7cの穴径は4mm)。
Further, the hole diameter of the
プリント基板4は、圧縮機1を可変速制御するインバータ回路等の制御回路が設けられており、この実施の形態では特に一方の面にコイルやコンデンサ等の電子部品10を装着するとともに他方の面にIPM(インテリジェントパワーモジュール)等の通電によって発熱する半導体素子11を装着して構成されている。さらに上記半導体素子11は通電によって発熱する個々の半導体素子11a、11bを重ね合わせてプリント基板4に装着してある。そして、このように構成された前記プリント基板4は前記半導体素子11を装着した側の面が収納ボックス3の開口部5に面するように配置され、半導体素子11実装側が基板取付け穴7aと基板固定用ネジ8で固定された側と反対側であるゴムブッシュ9側に位置している。なお、半導体素子11aはIPM、半導体素子11bはインバータ電源の平滑回路の整流用ダイオードである。
The printed
収納ボックス3はその開口部5の4箇所の角部に取付け穴12が開けられており、ネジ13にて蓋14を収納ボックス3に固定して、開口部5を閉口できるようになっている。
The
蓋14は、プレス加工された熱伝導率の高い金属板、例えばアルミ合金製のアルミ板で構成されており(以下、実施形態の説明ではアルミ蓋板14と称す)、前記プリント基板4の半導体素子11と対向する部分に良熱伝導性のアルミ合金製平板が装着されてヒートシンク部15を一体形成されている。そして前記ヒートシンク部15が絶縁シート16を介して前記プリント基板4の半導体素子11に密接、すなわち熱的接触している。
The
絶縁シート16はアルミ蓋板14のヒートシンク部15の内面側に密着させて例えば2枚重ねでカシメ固定してあり、安全規格を満足する電気絶縁性能(たとえば1750V、1分間の絶縁耐力試験に耐える)を持っている。
The insulating
また、絶縁シート16には予め熱拡散用のコンパウンド17が塗布されており、絶縁シート16とアルミ蓋板14のヒートシンク部15の密着を良くし、絶縁シート16とアルミ蓋板14の熱伝導を良くしている。また、絶縁シート16の半導体素子11と対面する面には熱伝導性の高い接着剤(図示せず)が塗布されている。
The insulating
以上のように構成された圧縮機用電子回路装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the electronic circuit device for a compressor configured as described above will be described below.
圧縮機用電子回路装置の組み立ては、まず収納ボックス3の突出部1aにゴムブッシュ9を挿入する。次に、プリント基板4を、その半導体素子11を装着した側の面が収納ボックス3の開口部5に面するように収納ボックス3内に挿入する。
In assembling the electronic circuit device for the compressor, first, the rubber bush 9 is inserted into the protruding portion 1 a of the
この時、収納ボックス3の2箇所の突出部3aをプリント基板4にある基板取付け穴7cに挿入する。そして、プリント基板4の基板取付け穴7aを基板固定用ネジ8により収納ボックス3に固定する。
At this time, the two protruding
一方アルミ蓋板14はあらかじめヒートシンク部15を装着一体化しておき、更に絶縁シート16をカシメ固定しておく。尚、絶縁シート16のアルミ蓋板14と接する面には予め熱拡散用のコンパウンド17を塗布しておく。
On the other hand, the
このようなアルミ蓋板14のヒートシンク部表面に設けた絶縁シート16の表面に接着剤を塗布しこれが固まる前に当該アルミ蓋板14を収納ボックス3の開口部5に固定用ネ
ジ13にて取り付ける。このときアルミ蓋板14のヒートシンク部15は半導体素子11の上面を収納ボックス3内側に例えば2mm程度押し込むような形で半導体素子11に密接し、かつ、プリント基板4の下のゴムブッシュ9が垂直方向に圧縮されることになる。また、このときヒートシンク部15の絶縁シート16に塗布された接着剤も圧縮される。
An adhesive is applied to the surface of the insulating
以上のようにして組み立てられた圧縮機用電子回路装置は、通電され駆動した際に半導体素子11が発熱するが、この発熱は半導体素子11からアルミ蓋14のヒートシンク部15に直接熱伝導し、アルミ蓋板14の全面に拡散して収納ボックス3の外部へと効率よく放熱される。したがって、半導体素子11の温度が過度に上昇することはなく、半導体素子11の温度を低減し、圧縮機用電子回路装置の信頼性を向上することができる。
In the electronic circuit device for a compressor assembled as described above, the
特にこの実施の形態では、アルミ蓋板14にヒートシンク部15を設けて当該ヒートシンク部15が絶縁シート16を介して直接半導体素子11に密接(熱的に接触)しているから、アルミ蓋板14は従来例で示したような略U字状の半導体素子専用のヒートシンクを介することなく直接半導体素子11から熱を儒熱伝導することができ、その熱伝導効果が高くなって効率の良い放熱が可能となる。すなわち、ヒートシンク部15がアルミ蓋板14に設けてあって従来例で示したような略U字状の半導体素子専用のヒートシンク部材を蓋と半導体素子との間に介在させる必要がないので、半導体素子の熱を直接蓋に効率よく伝導して外部へと放熱させることができるのである。
In particular, in this embodiment, since the
しかも半導体素子専用の特殊構造のヒートシンク及びそのようなヒートシンクをあらかじめ半導体素子に装着する工数も不要となり、安価に提供することができる。 In addition, the heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element and the man-hour for attaching such a heat sink to the semiconductor element in advance are unnecessary, and can be provided at low cost.
また、収納ボックス3は圧縮機1に直接取り付けたり、その近くに配置したりするため振動の影響を受け易く、従来例で示したような特殊構造のヒートシンクを取り付けた場合はその取り付け用ネジ等の緩みが発生し半導体素子とヒートシンク間の接続不良を招く可能性があるが、本実施の形態の構造は半導体素子11を直接アルミ蓋板14のヒートシンク部15に密接させるため、常に良好な熱的接触を維持でき放熱性能の信頼性を向上させることができる。
Further, since the
また、アルミ蓋板14と半導体素子11の間には絶縁シート16が取り付けられているためアルミ蓋板14の絶縁を確保することができ、アルミ蓋板14に手が触るような環境に圧縮機用電子回路装置を設置された場合においても、より安全な圧縮機用電子回路装置を提供することができる。
Moreover, since the insulating
さらにまた、この実施の形態では、上記プリント基板4はコイルやコンデンサ等の電子部品10を装着した面と反対側の面に半導体素子11を装着して構成しているから、半導体素子11を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、特殊構造のヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品も不要となり、組み立て工数の削減とコストダウンを大きく前進させることができる。しかも、アルミ蓋板14はヒートシンク部15がそれを構成するアルミ合金製平板分だけプリント基板4側に突出した状態となっているので、半導体素子11に密接させたアルミ蓋板14のヒートシンク部15以外の部分は当該ヒートシンク部15を構成するアルミ合金製平板の板厚(凸)深さ寸法分だけプリント基板4から離れ、これにより電子部品10のピン脚10a等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、より安全な圧縮機用電子回路装置とすることができる。
Furthermore, in this embodiment, the printed
加えて、この実施の形態では、半導体素子11は個々の半導体素子11a、11bを重
ね合わせてプリント基板4に装着し、この重ね合わせた半導体素子11にヒートシンク部15を密接させる構成としてあるから、ヒートシンク部15の厚みもその分薄くできて材料費の節減を図ることができる。
In addition, in this embodiment, the
なお、この実施の形態の圧縮機用電子回路装置においては、そのプリント基板4は、収納ボックス3への取付けにおいて基板取付け穴7aの部分を基板固定用ネジ8にて二箇所のみ強固定されている仕様であり、プリント基板4と収納ボックス3の線膨張係数が異なる場合においても、基板取付け穴7aの部分に熱膨張による応力が加わることがないため、プリント基板4が破損することがなく、プリント基板4に実装された電子部品の発熱や、収納ボックス3の外部の温度上昇によって圧縮機用電子回路装置自体の温度が上昇する場合においても、圧縮機用電子回路装置の信頼性を確保することができる。
In the electronic circuit device for a compressor according to this embodiment, the printed
また、圧縮機用電子回路装置の温度が上昇した場合において、収納ボックス3が熱膨張して半導体素子11とヒートシンク部15との密接部に隙間が発生しようとするが、前記収納ボックス3の熱膨張をゴムブッシュ9が吸収して、アルミ蓋板14に設けたヒートシンク部15の絶縁シート16と半導体素子11との密着を確実に維持し、半導体素子11の発熱を確実にアルミ蓋板14に熱伝達させ、半導体素子11の過度の温度上昇を防止し、圧縮機用電子回路装置の信頼性を向上することができる。
Further, when the temperature of the electronic circuit device for the compressor rises, the
例えば、圧縮機用電子回路装置の温度が通電や周りの温度上昇によって上昇した場合、収納ボックス3は垂直方向に熱膨張するが、この収納ボックス3の線膨張係数は約7×−5/℃であるので、収納ボックス3の垂直方向の寸法がたとえば40mmである場合において、圧縮機用電子回路装置の温度が50K上昇した場合、収納ボックス3の垂直方向寸法は0.14mm程度長くなるが、ゴムブッシュ9は圧縮されていて常にプリント基板4を垂直上方向に押し上げているため、ヒートシンク部15の絶縁シート16と半導体素子11との間に隙間が発生することはない。
For example, when the temperature of the electronic circuit device for the compressor rises due to energization or an increase in the surrounding temperature, the
また、上記ゴムブッシュ9は半導体素子11を実装した側、つまり、基板取付け穴7aと基板固定用ネジ8で固定された側と反対側の非固定部側に設けてあるので、前記ゴムブッシュ9の効果を効果的に発揮させることができる。加えて、この圧縮機用電子回路装置は圧縮機に取り付けられるためその振動の影響をプリント基板4が受けやすく、特に半導体素子11がその影響を受けやすいが、この半導体素子11側にゴムブッシュ9が位置しているためこのような振動の影響も低減できる。
Further, since the rubber bush 9 is provided on the side where the
また、ゴムブッシュ9の取り付けにおいては、ゴムブッシュ9を収納ボックス3の突出部1aに差し込むだけであるため、容易に組み立てが可能で、圧縮機用電子回路装置の組み立て作業の作業性を向上することができる。
In addition, when the rubber bush 9 is attached, the rubber bush 9 is simply inserted into the protruding portion 1a of the
また、突出部3aによってプリント基板4の取り付けにおける位置決めをすると同時に、プリント基板4が水平方向に動くのを防止するという作用を持ち、圧縮機用電子回路装置の組み立て作業性を向上することができるという利点もある。
In addition, positioning in mounting the printed
また、半導体素子11はプリント基板4に平行に取り付けられていなければ、半導体素子11の表面とヒートシンク部15および絶縁シート16は面接触とならないが、組み立てバラツキにより半導体素子11がプリント基板4に傾いて取り付けられ、半導体素子11の表面とヒートシンク部15および絶縁シート16の接触が線接触または点接触となった場合においても、これら両者の間に発生する隙間を熱伝導性の高い接着剤が埋めることとなり、半導体素子11の発熱をアルミ蓋板14へ直接かつ確実に熱伝導させることができ、半導体素子11の過度の温度上昇を防止し、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置を提供することができる。
If the
さらに、絶縁シート16とアルミ蓋板14のヒートシンク部15との接触面には熱拡散用のコンパウンド17が塗布されているため、アルミ蓋板14が変形した場合においても絶縁シート16とヒートシンク部15の間に発生する隙間を熱拡散用のコンパウンド17が埋めることとなり、半導体素子11の発熱をアルミ蓋板14へ確実に熱伝導させることができ、半導体素子11の過度の温度上昇を防止し、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置を提供することができる。
Further, since the
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2における圧縮機用電子回路装置の断面図、図6は同実施の形態2における圧縮機用電子回路装置の分解斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electronic circuit device for a compressor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the electronic circuit device for the compressor according to the second embodiment.
この実施の形態は前記実施の形態1で示したアルミ蓋板14のヒートシンク部15をアルミ蓋板自体に一体形成したものであり、実施の形態1と同じ部分には同一番号を付記して説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
In this embodiment, the
図5、図6において、この実施の形態2におけるアルミ蓋板24は半導体素子11と対向する部分に半導体素子側に向かって突出するヒートシンク用凸部25が一体にブレス成型されている。そして、上記ヒートシンク用凸部25は図5、図6からも明らかなようにその側壁部が凸部底に向かってすぼまり状に傾斜する傾斜壁26としてあり、その底面27が前記実施の形態1と同様半導体素子11に絶縁シート16を介して密接している。
5 and 6, the
したがってこの構成によれば、ヒートシンク部を別部材で設けることなく半導体素子11の熱を直接アルミ蓋板14に伝導してその全面に拡散し外部へと効率よく放熱させることができ、従来例で示した半導体素子専用の特殊構造のヒートシンク部材を別途必要とせず、かつこのようなヒートシンク部材をあらかじめ半導体素子11に装着する工数も不要となる上に、実施の形態1で示したようなヒートシンク部15をアルミ蓋板14に装着する工数をも不要となり、その分さらに安価に提供することができる。
Therefore, according to this configuration, the heat of the
しかも、前記ヒートシンク用凸部25はアルミ蓋板24の剛性を向上させるから、その板厚を、放熱に必要最低限の薄さにしつつ、圧縮機振動による微振動共振も抑制することができる。特にこの実施の形態で例示したようにインバータ回路によって圧縮機1を可変速制御するようにしたものにあっては、圧縮機1の微振動が可変速領域の不特定領域で共振する傾向があってこの共振防止を設計で対応することが困難であるところから、振動による騒音防止に効果的である。
Moreover, since the heat sink
また、このアルミ蓋板24はヒートシンク用凸部25の傾斜壁26が放熱面ともなるためヒートシンク用凸部25がない場合に比べて放熱面積を拡大できるとともに、収納ボックス3を垂直に設置する場合、アルミ蓋板24も垂直となって半導体素子密接部から発生する周辺空気の自然対流を傾斜壁26面で蛇行させることができ、アルミ蓋板24から周囲空気への熱伝達量を増加させて放熱量を拡大できる。
In addition, since the
また、アルミ蓋板24が熱膨張した際、当該アルミ蓋板24の四隅が収納ボックス3にビス止め等されているためその熱膨張力がヒートシンク用凸部25に向かうが、その膨張力はヒートシンク用凸部25の傾斜壁26に沿って加わってヒートシンク用凸部25の底面27を半導体素子11に圧接触させるようになり、アルミ蓋板温度上昇時の半導体素子熱の放熱も良好に維持でき信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。
Further, when the
さらに、先の実施の形態1でも述べたことであるが、プリント基板4は一方の面に半導体素子以外のコイルやコンデンサ等の電子部品10を装着するとともに他方の面に半導体
素子11を装着して構成し、かつ、前記半導体素子11を装着した側の面を収納ボックス3の開口部5に面するように配置して、この半導体素子11に絶縁シート16を介してアルミ蓋板24のヒートシンク用凸部25を密接させる構成としてあるから、構成の簡素化と組み立て工数の削減によるコストダウンが実現できる。すなわち、半導体素子11を電子部品装着面と同じ面に装着した場合に必要となる構成、すなわち従来例でも示したようにプリント基板にミニ基板を取り付けてこれに半導体素子を装着することによって各電子部品よりも半導体素子の背丈を高くするような複雑な構成を採用する必要もなくなり、ヒートシンク専用部材はもちろんミニ基板等の部品をも不要として組み立て工数の削減とコストダウンを大きく推進することができるのである。
Further, as described in the first embodiment, the printed
また、プリント基板4に装着した電子部品10のピン脚10a等の充電部からの空間絶縁距離を十分確保できるとともに、この実施の形態の構成の場合にはヒートシンク用凸部25のプレス成形も容易になる。すなわち、上記した構成により、アルミ蓋板24はヒートシンク用凸部25がプリント基板4側に突出した状態となるので、半導体素子11に密接させたアルミ蓋板24のヒートシンク用凸部25以外の平面部分は当該ヒートシンク用凸部25の凸深さ寸法分だけプリント基板4から離れ、これにより電子部品10のピン脚10a等の充電部からの空間絶縁も十分確保でき、より安全な圧縮機用電子回路装置とすることができるのである。しかもこの実施の形態の場合は、電子部品10を装着した側の面に半導体素子11を装着した場合に必要となる深い凸深さ寸法を必要としないから、ヒートシンク用凸部25のプレス成形も容易なり、しかもそのような凸深さ寸法を持つヒートシンク用凸部25がプレス成形できずに従来例で示したようなヒートシンクが必要となってくることもなくなる。
In addition, a sufficient space insulation distance from the charging portion such as the
加えて、この実施の形態では、半導体素子11を重ね合わせた構成としたことによって、前記実施の形態1とは異なりヒートシンク用凸部25のプレス成形が無理なく容易に行えるようになると同時に、ヒートシンク用凸部25と半導体素子11との密接状態の低下を抑制することもできる。すなわち、半導体素子トータルの背丈が高くなって電子部品ピン脚との背丈差寸法をより大きくすることができるから、その分ヒートシンク用凸部25の凸深さ寸法を小さくし、半導体素子11に密接させたアルミ蓋板24のヒートシンク用凸部以外の平面部分のプリント基板4からの空間絶縁距離を十分確保しつつ、ヒートシンク用凸部25の凸深さ寸法を小さくして、無理なくヒートシンク用凸部25を形成でき、凸部形成による残留応力のためにアルミ蓋板24が変形してヒートシンク用凸部25と半導体素子11との密接状態が低下することも抑制でき、信頼性の高い圧縮機用電子回路装置とすることができる。
In addition, in this embodiment, the
以上、本発明の主な実施形態を説明したが、上記実施の形態は本発明を実施するうえでの一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although main embodiment of this invention was described, the said embodiment was shown as an example in implementing this invention, and can be variously changed within the range which achieves the objective of this invention. Needless to say.
例えば、半導体素子11の熱を放熱する蓋14はアルミ板を例にして説明したが、熱伝導率の高い金属材料であればアルミ以外の金属であってもよいものである。
For example, the
また、半導体素子11と蓋14との間の絶縁を確保するためにこれら両者間に絶縁シート16を介在させるものを例示したが、半導体素子11のパッケージの絶縁性が高い場合等には必ずしも必要とせず省略することもできる。
Moreover, in order to ensure the insulation between the
以上のように、本発明にかかる圧縮機用電子回路装置は、半導体素子専用の特殊構造のヒートシンクを介在することなくプリント基板に実装された半導体素子の発熱を収納ボックスの外へ放熱することができ、安価で放熱効率の良い圧縮機用電子回路装置とすること
ができるから、半導体素子を用いた他の電子回路装置にも適用することができる。
As described above, the electronic circuit device for a compressor according to the present invention can radiate the heat generated by the semiconductor element mounted on the printed circuit board to the outside of the storage box without using a heat sink having a special structure dedicated to the semiconductor element. In addition, since the electronic circuit device for a compressor can be inexpensive and has good heat dissipation efficiency, it can be applied to other electronic circuit devices using semiconductor elements.
1 圧縮機
2 圧縮機用電子回路装置
3 収納ボックス
4 プリント基板
5 開口部
6 コード引出部
7a、7c 基板取付け穴
8 基板固定用ネジ
9 ゴムブッシュ
10 電子部品
11、11a、11b 半導体素子
12 取付け穴
13 固定用ネジ
14、24 蓋(アルミ蓋板)
15 ヒートシンク部
16 絶縁シート
17 コンパウンド
25 ヒートシンク用凸部
26 傾斜壁
27 底面
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記プリント基板を配置した収納ボックスと、
前記収納ボックスの開口部を閉口した蓋と、を備え、
前記蓋は、熱伝導性の金属板にて構成するとともにその一部がヒートシンク部を成し、
前記プリント基板は、その一方の面には前記半導体素子以外のピン脚を有する電子部品が装着され、前記ピン脚は前記プリント基板を貫通して他方の面側へ突出しており、他方の面には前記半導体素子が装着され、かつ、前記半導体素子が装着された側の面を収納ボックスの開口部に面するように配置され、
前記蓋には、前記半導体素子と対向する部分に前記半導体素子側に向かって突出する凸部が一体成形され、当該凸部が前記ヒートシンク部として前記半導体素子に対して熱的に接触しており、
前記蓋において前記凸部以外の部分と前記プリント基板との間には、電子部品の前記ピン脚が配置され、前記プリント基板から前記凸部以外の部分までの空間絶縁距離は、前記プリント基板から前記凸部までの空間絶縁距離よりも、前記凸部の凸深さ寸法分だけ大きくなっている、
圧縮機用電子回路装置。 A printed circuit board on which a semiconductor element that generates heat when energized is mounted;
A storage box in which the printed circuit board is disposed;
A lid that closes the opening of the storage box;
The lid is composed of a heat conductive metal plate and part of it forms a heat sink part,
The printed circuit board is mounted with an electronic component having a pin leg other than the semiconductor element on one surface, the pin leg penetrates the printed circuit board and protrudes to the other surface side, Is mounted so that the semiconductor element is mounted, and the surface on which the semiconductor element is mounted faces the opening of the storage box,
Said lid, said semiconductor element portion facing the molded projections integral projecting toward the side of the semiconductor elements has been the protrusions with respect to the semiconductor device as the heat sink portion in thermal contact ,
In the lid, the pin leg of the electronic component is disposed between the printed board and a portion other than the convex portion, and a spatial insulation distance from the printed board to a portion other than the convex portion is from the printed board. It is larger than the space insulation distance to the convex part by the convex depth dimension of the convex part,
Electronic circuit device for compressors.
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