JP6679414B2 - 電子部品の固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の固定構造に関する。

従来、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のスイッチング電源装置では、スイッチング素子としてＭＯＳ−ＦＥＴ等の電界効果トランジスタが利用されている。このような電子部品は、動作中に発熱して高温になることから、固定金具によりヒートシンク（放熱部材）等に固定される構造がとられている。

例えば、特許文献１では、筐体上に一方向に配列された複数の電子部品に対して、個別に形成された押圧部により押圧する固定金具が開示されている。

特開２０１５−１１８９８５号公報

しかしながら、上記特許文献１では、複数の電子部品を１つの固定金具により押圧すると、当該固定金具の固定部間で捩れ等が生じやすく、さらなる改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、複数の電子部品を固定する固定金具の固定部間で生じる捩れを低減することができる電子部品の固定構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子部品の固定構造は、複数の電子部品が直線状に配置された板状部材と、前記複数の電子部品を前記板状部材に固定する固定金具とを備え、前記固定金具は、前記複数の電子部品の配置方向に沿って延在する基部と、前記基部と一体に形成され、前記板状部材に固定される固定部と、前記基部から前記配置方向と直交する直交方向に延在し、前記固定部が固定された状態で、前記複数の電子部品を弾性力により前記板状部材側に押圧する押圧部とで構成され、前記板状部材は、前記配置方向に沿って形成されると共に、前記直交方向に低くなる段差を有し、前記基部は、前記固定部が固定された状態で、前記板状部材側の端部と前記段差の前記電子部品側の側面とが前記直交方向に対向する位置にあって、前記端部が少なくとも前記側面に当接することを特徴とする。

上記電子部品の固定構造において、前記段差は、前記配置方向に沿って形成された凹状の溝部であることが好ましい。

上記電子部品の固定構造において、前記押圧部は、前記板状部材側と反対方向に湾曲するように形成され、一方の端部が前記複数の電子部品に当接される当接部を有し、他方の端部が前記基部に接続されることが好ましい。

本発明に係る電子部品の固定構造は、複数の電子部品の配置方向に沿って延在する固定金具の基部の端部が、当該配置方向に沿って板状部材に形成された段差の側面と直交方向に対向し、当該端部が当該段差の側面に当接することにより、複数の電子部品を押圧したときの反力で生じる固定金具の捩れを規制して、固定金具の固定部間で生じる捩れを低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電子部品の固定構造が適用される電子部品ユニットの概略構成を表す斜視図である。 図２は、電子部品ユニットの部分分解斜視図である。 図３は、電子部品ユニットの板状部材の斜視図である。 図４は、電子部品ユニットの固定金具の側面図である。 図５は、図１に示すＡ−Ａの縦断面図である。 図６は、図１に示すＢ−Ｂの縦断面図である。 図７は、電子部品ユニットの板状部材の変形例を表す斜視図である。 図８は、電子部品ユニットの固定金具の変形例を表す平面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電子部品の固定構造を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る電子部品の固定構造が適用される電子部品ユニットの概略構成を表す斜視図である。図２は、電子部品ユニットの部分分解斜視図である。図３は、電子部品ユニットの板状部材の斜視図である。図４は、電子部品ユニットの固定金具の側面図である。図５は、図１に示すＡ−Ａの縦断面図である。図６は、図１に示すＢ−Ｂの縦断面図である。図７は、電子部品ユニットの板状部材の変形例を表す斜視図である。図８は、電子部品ユニットの固定金具の変形例を表す平面図である。

以下の説明において、各図の矢印Ｘ方向を、板状部材上に配置される複数の電子部品の配置方向（以下、単に「配置方向」とも呼ぶ）とする。各図の矢印Ｙ方向を、配置方向に直交する直交方向（以下、単に「直交方向」とも呼ぶ）とする。各図の矢印Ｚ方向を鉛直方向（Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向）とする。

本実施形態に係る電子部品の固定構造は、図１および図２に示すように、電子部品ユニット１に適用される。電子部品ユニット１は、例えば、自動車等の車両に搭載されるスイッチング電源装置を構成する。このスイッチング電源装置は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ等であり、入力された直流の電力を、所定の電圧を有する直流電力に変換する機能を有する。なお、スイッチング電源装置を構成する電子部品ユニット１以外の構成要素については、それらの説明を省略する。

電子部品ユニット１は、板状部材１０と、固定金具２０と、複数の電子部品（図示例では４つ）３０と、絶縁シート４０と、複数の固定ねじ（図示例では２つ）５０とで構成される。

板状部材１０は、複数の電子部品３０が配置される板状部材である。板状部材１０は、複数の電子部品３０の発熱による誤動作を防止するために、放熱を促進する放熱部材（ヒートシンク）として機能する。板状部材１０は、加工がしやすく、熱伝導性および放熱性が高いアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料から成る。板状部材１０は、上面（Ｚ１方向の面）に、凸部１１と、凹部１２と、溝部１３と、ねじ穴１４とを備える。凸部１１は、配置方向の両端部にそれぞれ形成されている。凹部１２は、２つの凸部１１の間に形成されている。溝部１３は、電子部品３０側の第一側面１３ａと対向する位置にある第一側面１３ａと、当該第一側面１３ａに隣接し、配置方向に向かって互いに対向する位置にある第二側面１３ｂと、第一側面１３ａおよび第二側面１３ｂの下方向の端部に接続される底面１３ｃとで構成される。溝部１３は、板状部材１０の凹部１２に配置方向に沿って形成されると共に、電子部品３０側から直交方向に遠ざかるにつれて低くなるように形成される段差、すなわち、電子部品３０側の第一側面１３ａと、配置方向に沿って延在する底面１３ｃとで構成される段差を有する。ねじ穴１４は、固定金具２０を固定ねじ５０により板状部材１０の凹部１２に固定するための一対のねじ穴であり、板状部材１０の凹部１２に配置方向に沿って設けられている。

複数の電子部品３０は、図３に示すように、板状部材１０の凹部１２に、溝部１３に沿って一定の間隔を置いて直線状に配置される。各電子部品３０は、本体部３０ａと、端子部３０ｂとで構成される。各電子部品３０は、端子部３０ｂの反対側にある本体部３０ａが溝部１３側を向くように位置決めされている。

電子部品３０は、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ等の電界効果トランジスタであり、スイッチング電源装置におけるスイッチング素子として機能する。電子部品３０は、動作時に発熱して本体部３０ａの表面温度が上昇する。そこで、電子部品３０を冷却するために、固定金具２０により本体部３０ａが板状部材１０に密着するように固定される。固定金具２０により本体部３０ａが板状部材１０に押圧されることで、本体部３０ａと板状部材１０とが密着し、本体部３０ａから板状部材１０へ熱が伝わって放熱効果が得られる。複数の電子部品３０の各本体部３０ａと板状部材１０との間には、矩形状の絶縁シート４０が挿入されている。

絶縁シート４０は、絶縁性および熱伝導性を有する材料をシート状に延ばしたものである。絶縁シート４０は、矩形の長手方向が溝部１３に沿うように、板状部材１０の凹部１２に貼付され、当該絶縁シート４０上に電子部品３０が配置される。

固定金具２０は、複数の電子部品３０を板状部材１０の凹部１２に固定するための金具である。固定金具２０は、伝熱性および放熱性を有する金属材料により構成され、例えば、ステンレス製の金属板を打ち抜いて折り曲げ加工等をすることにより成形される。固定金具２０は、図１、図２および図３に示すように、基部２１と、一対の固定部２２と、当該基部２１に接続された押圧部２３すなわち当該基部２１と一体に形成された押圧部２３とで構成される。

基部２１は、固定部２２間において、配置方向に沿って延在する部分である。基部２１は、配置方向の両端部に延設された突出部２１ａと、下方向（Ｚ２方向）に延設された端部２１ｂとを備える。突出部２１ａはそれぞれ、下方向の端部から直交方向に固定部２２が延設されている。端部２１ｂは、図６に示すように、固定金具２０により板状部材１０の凹部１２に複数の電子部品３０を固定するとき、溝部１３に挿入される部分である。

固定部２２は、基部２１と一体に形成され、板状部材１０に固定される部分である。図４に示すように、固定金具２０を配置方向からみた場合、固定部２２は、突出部２１ａから同一方向の略直角に折り曲げることで形成される。固定部２２には、固定ねじ５０が挿入される貫通孔２２ａがそれぞれ形成されている。

押圧部２３は、基部２１と一体に形成されると共に、当該基部２１から直交方向に複数の電子部品３０に向けて延在し、板状部材１０側に押圧する部分である。押圧部２３は、一方の端部に当接部２４を有し、他方の端部が基部２１に接続される。当接部２４と基部２１との間の押圧部２３は、板状部材１０側と反対方向（Ｚ１方向）に湾曲するように形成される。

当接部２４は、板状部材１０の凹部１２に配置される複数の電子部品３０に当接する部分である。当接部２４は、配置方向に沿って延在し、複数の電子部品３０の本体部３０ａの上面（Ｚ１方向の面）を跨ぐように当接する当接面２４ａを有する。典型的には、押圧部２３は、固定部２２が固定された状態で、当接部２４の当接面２４ａに当接された複数の電子部品３０を弾性力により板状部材１０側に押圧する。

上記構成を有する電子部品ユニット１において、固定部２２の貫通孔２２ａを介して固定ねじ５０が板状部材１０上のねじ穴１４に螺合することにより、図５に示すように、固定部２２が板状部材１０に固定され、固定金具２０が板状部材１０に固定される。固定部２２が板状部材１０に固定された場合、基部２１は、板状部材１０の凹部１２に複数の電子部品３０が配置されているか否かにかかわらず、板状部材１０側の端部２１ｂと溝部１３の第一側面１３ａのうち電子部品３０側の第一側面１３ａとが直交方向に対向する位置になり、当該端部２１ｂが当該第一側面１３ａに当接する。板状部材１０の凹部１２に複数の電子部品１０が直線状に配置されていた場合、当接部２４の当接面２４ａが複数の電子部品３０を跨ぐように当接する。そして、押圧部２３は、上述したように、板状部材１０側と反対方向すなわち上方向に向かって湾曲する形状を有することから、板状部材１０側に向かう方向（Ｚ２方向）に弾性力が付勢して、複数の電子部品３０を押圧する。

以上説明したように、電子部品ユニット１は、複数の電子部品３０が直線状に配置された板状部材１０と、複数の電子部品３０を板状部材１０に固定する固定金具２０とを備える。固定金具２０は、複数の電子部品３０の配置方向に沿って延在する基部２１と、基部２１と一体に形成され、板状部材１０に固定される固定部２２と、基部２１から配置方向と直交する直交方向に延在し、複数の電子部品３０を弾性力により板状部材１０側に押圧する押圧部２３とで構成される。板状部材１０は、配置方向に沿って形成される溝部１３を有し、基部２１は、固定部２２が固定された状態で、板状部材１０側の端部２１ｂと溝部１３の電子部品３０側の第一側面１３ａとが直交方向に対向する位置にあって、当該端部２１ｂが当該第一側面１３ａに当接する。

上記構成を有する電子部品ユニット１によれば、複数の電子部品３０の配置方向に沿って延在する固定金具２０の基部２１の端部２１ｂが、当該配置方向に沿って板状部材１０に形成された溝部１３の第一側面１３ａと直交方向に対向し、当該端部２１ｂが当該溝部１３の第一側面１３ａに当接することにより、複数の電子部品３０を押圧したときの反力で生じる固定金具２０の捩れを規制して、固定金具２０の固定部２２間で生じる捩れを低減することができ、複数の電子部品３０に対して固定金具２０全体で均一に押圧することが可能となる。

また、従来技術のように筐体や固定金具を複雑な形状にすることなく、複数の電子部品３０に対して固定金具２０全体で均一に押圧することが可能となることから、板状部材１０の形状および固定金具２０の形状を簡素化することができ、板状部材１０および固定金具２０に要する金型費や製造費等を低減することが可能となる。

また、固定部２２間で生じる捩れを低減することで、電子部品３０への押圧力を高めることができるので、複数の電子部品３０と板状部材１０との間の浮きを低減し、複数の電子部品３０から板状部材１０へ熱移動を高めて放熱効果を向上させることができる。

また、電子部品３０の配置数が増えて、固定金具２０が配置方向に長くなった場合でも、固定金具２０における基部２１の端部２１ｂが、配置方向に延設される溝部１３の第一側面１３ａに当接するので、上述した効果を奏することが可能となる。

また、板状部材１０に固定部２２が固定された状態で、基部２１の端部２１ｂが溝部１３に挿入されるので、溝部１３が固定金具２０の位置決めとなり、固定金具２０の板状部材１０への取り付けを容易に行うが可能となる。

［実施形態の変形例］
上述した板状部材１０は、図示例に限定されるものではない。例えば、図７に示す板状部材７０のように、上述した板状部材１０の凹部１２に形成された溝部１３に代えて、段差１５が形成されていてもよい。段差１５は、電子部品３０側の第一側面１５ａと、当該第一側面１５ａに隣接し、配置方向に向かって互いに対向する位置にある第二側面１５ｂと、板状部材７０の直交方向の端部まで延設された底面１５ｃとで構成される。段差１５は、板状部材７０の凹部１２に配置方向に沿って形成されると共に、電子部品３０側から直交方向に遠ざかるにつれて低くなるように形成される段差、すなわち、電子部品３０側の第一側面１５ａと、配置方向に沿って延在する底面１５ｃとで構成される段差である。

上記構成を有する電子部品ユニット１において、基部２１は、固定部２２が固定された状態で、板状部材７０側の端部２１ｂと段差１５の第一側面１５ａとが直交方向に対向するようになる。このとき、端部２１ｂは、段差１５の第一側面１５ａに当接する。

また、上述した固定金具２０は、図示例に限定されるものではない。例えば、図８に示す固定金具８０のように、基部２１から複数の電子部品３０に向かって延びる押圧部２３を、複数の電子部品３０の数に応じて個別に分けて形成するようにしてもよい。つまり、押圧部２３は、配置方向に一定の間隔を置いて、基部２１から直交方向に当接部２４に向かうスリット８１を有する。スリット８１間の押圧部２３は、板状部材１０の凹部１２に配置された複数の電子部品３０間を跨ることなく、複数の電子部品３０を個別に押圧する。

このように、固定金具２０の押圧部２３が複数の電子部品３０を個別に押圧するので、板状部材１０の凹部１２に配置される電子部品３０間で鉛直方向の高さが異なる場合でも、押圧部２３により複数の電子部品３０を均一に押圧することが可能となる。

なお、上記実施形態では、電子部品ユニット１をスイッチング電源装置の構成要素としたが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、板状部材１０の凹部１２上に４つの電子部品が配置される場合について説明したが、当該電子部品の配置数が４つに限定されるものではない。また、板状部材１０の凹部１２上に配置される電子部品の形状については、図示例に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、配置方向の両端部に凸部１１を有し、これらの凸部１１の間に凹部１２が形成された板状部材１０について説明したが、これに限定されるものではなく、凸部１１および凹部１２を有していない形状の板状部材１０であってもよい。

また、上記実施形態、実施形態の変形例における固定金具２０，８０は、ステンレス等の金属材料に限定されず、伝熱性および放熱性がよく、加工がしやすい材料であればどのような材料であってもよい。

また、上記実施形態における絶縁シート４０は、弾力性に富むものが好ましい。複数の電子部品３０には、絶縁シート４０の弾性力がＺ１方向に向けて働き、固定金具２０における押圧部２３の弾性力がＺ２方向に向けて働く。そのため、複数の電子部品３０は、本体部３０ａのＺ方向の高さにばらつきがあっても、一定の力で板状部材１０と固定金具２０により挟持される。

また、上記実施形態、実施形態の変形例では、固定部２２が固定された状態で、基部２１の端部２１ｂが、溝部１３の電子部品３０側の第一側面１３ａまたは段差１５の電子部品３０側の第一側面１５ａに当接する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、端部２１ｂが、第一側面１３ａまたは第一側面１５ａに当接する状態で、当該端部２１ｂの下方向の先端が溝部１３の底面１３ｃまたは段差１５の底面１５ｃに当接するように構成してもよい。このとき、端部２１ｂの鉛直方向の長さを、第一側面１３ａまたは第一側面１５ａの鉛直方向の長さ（高さ）と略同一にすることが好ましい。

また、上記実施形態、実施形態の変形例において、固定部２２が板状部材１０，７０に固定された固定状態で、かつ固定金具２０，８０により複数の電子部品３０を押圧していない非押圧状態の場合に、端部２１ｂが第一側面１３ａまたは第一側面１５ａに当接せずに、固定状態で、かつ固定金具２０，８０により複数の電子部品３０を押圧する押圧状態の場合に、端部２１ｂが第一側面１３ａまたは第一側面１５ａに当接する構成であってもよい。

１０ 板状部材
１３ 溝部
２０ 固定金具
２１ 基部
２２ 固定部
２３ 押圧部
２４ 当接部
３０ 電子部品
４０ 絶縁シート
５０ 固定ねじ

Claims (3)

1. 複数の電子部品が直線状に配置された板状部材と、
   前記複数の電子部品を前記板状部材に固定する固定金具とを備え、
   前記固定金具は、前記複数の電子部品の配置方向に沿って延在する基部と、前記基部と一体に形成され、前記板状部材に固定される固定部と、前記基部から前記配置方向と直交する直交方向に延在し、前記固定部が固定された状態で、前記複数の電子部品を弾性力により前記板状部材側に押圧する押圧部とで構成され、
   前記板状部材は、前記配置方向に沿って形成されると共に、前記直交方向に低くなる段差を有し、
   前記基部は、前記固定部が固定された状態で、前記板状部材側の端部と前記段差の前記電子部品側の側面とが前記直交方向に対向する位置にあって、前記端部が少なくとも前記側面に当接することを特徴とする電子部品の固定構造。
2. 前記段差は、前記配置方向に沿って形成された凹状の溝部であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の固定構造。
3. 前記押圧部は、前記板状部材側と反対方向に湾曲するように形成され、一方の端部に前記複数の電子部品に当接される当接部を有し、他方の端部が前記基部に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の固定構造。

Images