JPH10144834A

JPH10144834A - 電子部品用放熱装置とその組立方法

Info

Publication number: JPH10144834A
Application number: JP30320896A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Soga; 高行曽我
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】印刷配線基板上に搭載配置した各種電子部品
のうち、動作時に熱を発生する電子部品に併在させて設
ける放熱装置は、その発熱電子部品が搭載される印刷配
線基板上のスペースの制約から放熱特性の良好な放熱装
置の構造及び組立取付方法の選定が困難であった。【解決手段】本発明は、略箱型形状で発熱電子部品と
面接触する熱伝導面を有する放熱部材と、この放熱部材
を押圧する弾性部材と、前記放熱部材が摺動自在に嵌合
し、かつ前記弾性部材を係止する係止部をする有する嵌
合孔が削設され、さらに印刷配線基板に取り付け固定す
る取付脚部を有するケース部材とからなり、前記発熱電
子部品からの発熱を前記放熱部材の熱伝導面で吸収して
放熱する電子部品用放熱装置とその組立方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器装置
の電子回路を構成する電子部品の動作時に電子部品自体
から発生する熱を放出する放熱装置に関するもので、特
に印刷配線基板に前記電子部品を面実装する場合に有用
な放熱装置とその組立方法を提供する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機、ビデオ磁気記録再
生機、及び音響機器などの電子機器装置において、その
装置内には各種電子信号を処理再生するために各種電子
部品を用いた電子回路が組み込まれている。この電子回
路は、一般に抵抗素子、容量素子、及び半導体からなる
集積回路素子などの各種電子部品を印刷配線基板上に形
成した導電体による回路網と接続したり、あるいは他の
絶縁材または金属材で形成されたシャーシなどに取り付
けられた電子部品に電線などで接続されて生成されてい
る。このように生成される電子回路の中で、高い値の出
力信号または動作電力を生成する電子部品（以下、パワ
ー素子という）には、高い動作電流が供給消費されるた
めに、その電子部品自体から熱が発生する。その発生し
た熱により、パワー素子自体の素子特性が変化して、電
子回路全体の特性や性能の劣化原因となるために、パワ
ー素子の構造としては、発生した熱の放出を考慮したも
のとなっているが、素子自体による放熱構造では十分な
放熱効果が得られない場合、またはより優れた放熱効果
を得るために、熱伝導率の高い部材で形成された放熱装
置を用いることが行われている。

【０００３】その具体的例を図３の斜視図を用いて説明
する。この図は、高出力を生成するパワートランジスタ
１００用の放熱装置の例であるが、一般にパワートラン
ジスタ１００は、図示されていない半導体チップがステ
ム１０１に直接接着され、かつ金属のキャップで覆われ
ている。ステム１０１は、厚い銅版または鉄板などを用
い、半導体チップからのエミッタ端子リードＥとベース
端子リードＢが導出され、かつ後述する放熱装置に取り
付けるための取付穴１０２、１０２’が設けられてい
る。一方放熱装置１０３は、熱伝導率の高い部材である
例えばアルミニュームで形成され、略長方形状の基板の
ほぼ中央部分に前記パワートランジスタ１００の端子リ
ードＥ、Ｂが貫通する端子リード挿入孔１０４、１０
４’と前記取付穴１０２、１０２’の対向位置にネジ挿
入孔１０５、１０５’が削切されており、前記パワート
ランジスタ１００の取付位置の左右には、複数の放熱用
のフィン１０６ａ〜１０６ｆが植設されている。この放
熱装置１０３の端子リード挿入孔１０４、１０４’にパ
ワートランジスタ１００の端子リードＥ、Ｂを挿入し、
かつ取付穴１０２、１０２’とネジ挿入孔１０５、１０
５’にネジ１０７、１０７’を挿入してナット１０８、
１０８’によりパワートランジスタ１００を放熱装置１
０３に固定する。

【０００４】このようにして、パワートランジスタ１０
０と放熱装置１０３とが取り付け固定され、電子機器装
置内の所定の取付位置に取り付けられ、かつ他の電子回
路部品と接続される。このパワートランジスタ１００か
ら発生した熱は、半導体チップを登載したステムから前
記放熱装置１０３に伝達され、この放熱装置１０３のフ
ィン１０６ａ〜１０６ｆを介して、空気中に放熱され
る。

【０００５】しかしながら、近来電子部品回路の集積技
術の発展により、半導体上に多くの電子部品を集積化し
た回路素子が開発され、高出力の素子も同時に組み込ま
れた集積回路素子が電子機器装置に多用されるようにな
った。このような集積回路素子は、図４に示すようにそ
のパッケージと端子リードの形状は、図４（ａ）のよう
なデュアルインラインと称されるものと、図４（ｂ）の
ようなフラットパッケージと称されるものとがある。図
４（ａ）のデュアルインラインの集積回路素子は、多く
の各種回路素子とそれらを接続する導体からなる集積回
路を半導体基板上に形成した半導体チップを絶縁材で被
覆した矩形状の回路素子部１１０と、その回路素子部１
１０の対向する側面に前記半導体チップから導出され各
種端子に接続され、かつ等間隔に絶縁体に植設された複
数のリード端子Ｌ１〜Ｌｎが設けられ、このリード端子
Ｌ１〜Ｌｎは、図に示すように下方に約９０度折り曲げ
られ、その先端は、図示されていない印刷配線基板に設
けられた接続孔に挿入されるようになっている。印刷配
線基板に設けられたリード端子Ｌ１〜Ｌｎの接続孔の周
辺には、導体が配置されていて、その導体とリード端子
Ｌ１〜Ｌｎが半田などにより固定され、かつ電気的に接
続される。また、図４（ｂ）のフラットパッケージの集
積回路素子は、図４（ａ）と同じように半導体チップを
絶縁材で被覆した矩形状の回路素子部１１０と、その回
路素子部１１０の対向する側面に前記半導体チップから
導出した各種端子に接続され、かつ等間隔に絶縁体に植
設された複数のリード端子Ｌ１１〜Ｌｎｎが設けられ、
このリード端子Ｌ１１〜Ｌｎｎは、図に示すように一度
下方に約９０度折り曲げられ、さらに前記回路素子部１
１０の底面と平行になるように折り曲げられている。そ
の先端は、図示されていない印刷配線基板に設けられた
導体からなる接続端子網上に載置され、そのリード端子
Ｌ１〜Ｌｎｎと接続端子網を半田などで固定され、かつ
電気的に接続される。

【０００６】このような構造の集積回路素子からの発熱
を放熱する場合に、複数のリード端子の各端子間の間隔
ｌ１、及び回路素子部１１０の側面とリード端子間の間
隔ｌ２は狭小であり、また、集積回路素子を印刷配線基
板に取付固定した際の回路素子部１１０の底面と印刷配
線基板面との間隔もほとんど皆無となり、前記図３で説
明した放熱装置１０３は、この種の集積回路素子におい
ての使用は不向きであり、印刷配線基板に電子部品を取
り付け固定後に各種形状の放熱装置を取り付けるなどし
ており、電子機器装置の設計製造者は、前記集積回路素
子の高集積化と、前記集積回路素子を含む各種電子部品
を搭載する印刷配線基板の形状の縮小化と、及び前記印
刷配線基板に搭載する前記各種電子部品の多様化によ
り、印刷配線基板の限られたスペース内での発熱電子部
品用の放熱装置の形状及び取付方法の具現化に苦慮して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、印刷
配線基板上に登載配置した各種電子部品のうち、動作時
に熱を発生する電子部品に併在させて設ける放熱装置
は、その発熱電子部品が搭載される印刷配線基板上のス
ペースの制約から放熱特性の良好な放熱装置の構造及び
組立取付方法の選定が困難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、略箱型形状で
発熱電子部品と面接触する熱伝導面を有する放熱部材
と、この放熱部材を押圧する弾性部材と、前記放熱部材
が摺動自在に嵌合し、かつ前記弾性部材を係止する係止
部をする有する嵌合孔が削設され、さらに印刷配線基板
に取り付け固定する取付脚部を有するケース部材とから
なり、前記発熱電子部品からの発熱を前記放熱部材の熱
伝導面で吸収して放熱する電子部品用放熱装置とその組
立方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
電子部品用放熱装置の構造を示す斜視図である。

【００１０】本発明の放熱装置は、放熱部材１１と弾性
部材２１とケース部材３１の３つの部材からなってい
る。放熱部材１１は、熱伝導率の高いアルミニューム材
を用いて、略箱型形状を成し、底面部１２と、一対の側
面１３、１３’と、一対の側面１５、１５’とを有して
いる。底面部１２は後述する発熱電子部品と面接触する
ようになっており、一方の一対の側面１３、１３’の先
端は外方に略直角に折曲され、後述する弾性部材２１が
当接する当接部１４、１４’が形成され、両側面１３、
１３’、１５、１５’は放熱用のフインの役目を有す
る。

【００１１】弾性部材２１は、略矩形状の板バネ材から
成り、対向する一対の辺を折曲して係止片２２、２２’
を形成し、これら係止片２２と２２’の間には、複数の
押圧片２３、２３’、２４、２４’を形成している。こ
れら押圧片２３、２３’、２４、２４’は、前記放熱部
材１１の当接部１４、１４’に当接するものである。

【００１２】ケース部材３１は、鋼材等のシールド材を
用いて、略箱型形状を成し、上面３２と、一対の側面３
５、３５’と、一対の側面３９、３９’とを有してい
る。上面３２には、前記放熱部材１１が摺動自在に挿入
嵌合される嵌合孔３３が切削され、その嵌合孔３３の一
方の対向する一対の辺には、前記弾性部材２１の係止片
２２、２２’が係止される係止部３４、３４’が形成さ
れており、他方の対向する一対の辺には、放熱部材１１
の当接部１４、１４’が当接して、放熱部材１１が係止
される。ケース部材３１の対向する一方の一対の側面３
５、３５’の先端には、そのほぼ中央部分にヒネリ取付
脚部３６、３６’を形成し、この脚部３６、３６’に隣
接して脚部３７、３７’及び基板当接部３８、３８’を
形成している。脚部３７、３７’と、基板当接部３８、
３８’は対角的な位置に形成され、脚部３６、３６’と
脚部３７、３７’は印刷基板に挿入され、脚部３８、３
８’は印刷基板に当接するものである。さらに対向する
他方の一対の側面３９、３９’は単に上面３２から折曲
され、前記一方の側面３５、３５’に比して短くし、大
きな開口部を形成するような構造になっている。

【００１３】以上のような構造の３つの部材を組立使用
する際には、最初にケース部材３１の嵌合孔３３に放熱
部材１１を図示の矢印方向から挿入嵌合させ、さらに弾
性部材２１の系止片２２、２２’をケース部材３１の係
止部３４、３４’の内側に挿入する。つまり、一方の係
止片２２をケース部材３１の内側に挿入して係止部３４
に引っ掛け、次に弾性部材２１をたわませながら他方の
係止片２２’をケース部材３１の内側に挿入し、係止片
３４’に係止するものである。弾性部材２１をケース部
材３１に取り付けると、弾性部材２１の複数の片２３、
２４、２３’、２４’は放熱部材１１の当接部１４、１
４’に当接し、放熱部材１１は弾性部材２１の弾性力に
より図中下方向に押圧され、当接部１４、１４’がケー
ス部材３１の上面３２で係止された状態となる。

【００１４】このようにして組み立てられた放熱装置を
印刷配線基板に取り付ける方法について図２を併用して
説明する。なお、印刷配線基板に取り付けられる発熱電
子部品としては、図４（ｂ）で説明したフラットパッケ
ージの集積回路素子を例に説明する。また図２（ａ）は
放熱装置の上面図で、（ｂ）は側面図で一部図２（ａ）
のＡ−Ａ’線からの断面を示し、（ｃ）は側面図で一部
図２（ａ）のＢ−Ｂ’線からの断面を示している。

【００１５】印刷配線基板４１には、集積回路素子４３
のリード端子が接続される複数の導電体４２ａ〜４２ｆ
が印刷配線され、その導電体４２ａ〜４２ｆ上に集積回
路素子４３の各端子が載るように搭載され、半田により
固定接続される。また、印刷配線基板４１の集積回路素
子４３が搭載される部分の周辺には、前記ケース部材３
１のヒネリ取付脚部３６、３６’と脚部３７、３７’が
挿入される穴４４ａ〜４４ｄが設けられている。そし
て、この穴４４ａ〜４４ｄに前記ケース部材３１の各脚
部３６、３６’、３７、３７’を挿入し、挿入されたヒ
ネリ取付脚部３６、３６’を所定の治具などヒネリ固定
し、ケース部材３１の当接部３８、３８’を基板４１の
上面に当接することで、この当接部３８、３８’とヒネ
リ取付脚部３６、３６’との間に印刷配線基板４１を挟
持し、放熱装置が固定される。このようにして印刷配線
基板４１に放熱装置が取り付けられると発熱集積回路素
子４３は、放熱部材１１の熱伝導面１２と面接触状態と
なり、かつ弾性部材２１で放熱部材１１は、発熱集積回
路素子４３を押圧した状態となり、放熱部材１１と発熱
集積回路素子４３は常時密な面接触状態が維持され、発
熱集積回路素子４３の動作の際に発生する熱は、放熱部
材１１に伝導され、放熱部材１１の側面１３、１３’、
１５、１５’を介して空気中に放熱され、発熱集積回路
素子４３の温度上昇を抑制できる。

【００１６】また、発熱集積回路素子４３を印刷配線基
板４１に取り付け固定する場合、一般的には、導電体４
２ａ〜４２ｆに半田ペーストを塗布した後、集積回路素
子４３を接着剤で基板上に仮固定し、半田付け炉内に印
刷配線基板を挿入して、半田付け固定しているが、この
半田付け炉内への搬送途中の際に、従来は仮固定してい
る集積回路素子がずれたり、または導電体とリード端子
間に隙間ができ確実に半田付けができないなどの問題が
発生し、再度半田付けを行うことがなされていた。これ
に対し、本発明の放熱装置を用いることにより、集積回
路素子は、弾性部材により放熱部材を介して、印刷配線
基板４１に押圧されているので、半田付け炉内への搬送
中にずれや隙間が生ずることもなく、一回の半田付け作
業で確実な半田付けが可能となる。

【００１７】なお、上記説明ではフラットパッケージの
形式の発熱電子部品の放熱を例に述べたが、本発明の放
熱装置はデュアルインラインの形式の電子部品等の放熱
にも利用可能であることはいうまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、発熱電子
部品と面接触する放熱部材を有するために、発熱電子部
品から発生する熱を広い接触面積で吸収でき、放熱効果
の優れた放熱装置が提供できる。さらに、放熱部材と弾
性部材及びケース部材は、事前の組立が可能となり、印
刷配線基板への電子部品の取付作業の簡素化と効率向上
が可能となり、さらにまた印刷配線基板に搭載する電子
部品の仮固定段階で放熱装置の取付ができ、他の電子部
品の搭載作業や半田付け作業などの搬送中におけるずれ
や脱落が防止できるなどの利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品用放熱装置を示す分解斜
視図である。

【図２】本発明に係る電子部品用放熱装置の組立状態を
示し、（ａ）は上面図、（ｂ），（ｃ）は一部切断した
側面図である。

【図３】従来の発熱電子部品用放熱装置を示す分解斜視
図である。

【図４】電子部品の形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１…放熱部材１２…熱伝導面１３、１３’、１５、１５’…側面１４、１４’…当接部２１…弾性部材２２、２２’…係止片２３、２４、２３’、２４’…片３１…ケース部材３２…上面３３…嵌合孔３４、３４’…係止部３５、３５’、３９、３９’…側面３６、３６’…ヒネリ取付脚部３７、３７’…脚部３８、３８’…当接部４１…印刷配線基板４２ａ〜４２ｆ…導電体４３…集積回路素子４４ａ〜４４ｄ…脚部挿入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷配線基板上に搭載された電子部品
と、この電子部品に面接触する熱伝導面を有する放熱部材
と、この放熱部材の熱伝導面を前記電子部品に押圧する弾性
部材と、前記放熱部材と弾性部材を収納し、かつ前記印刷配線基
板の所定の位置に取り付け固定する脚部を有するケース
部材とを有し、前記電子部品を前記放熱部材と印刷配線
基板とで挟持し、前記電子部品の発熱を前記放熱部材を
介して放出することを特徴とした電子部品用放熱装置。
【請求項２】前記放熱部材は、熱伝導率の高い用材を
用い、略箱型形状とし、底面を前記熱伝導面とし、一方
の一対の側面部の先端部を折曲して前記弾性部材の当接
部とし、各側面部を放熱フインとしたことを特徴とする
請求項１に記載の電子部品用放熱装置。
【請求項３】前記弾性部材は、板ばね材を用材とし、
前記放熱部材の当接部を押圧する片と、前記ケース部材
に係止される係止片をからなることを特徴とする請求項
１に記載の電子部品用放熱装置。
【請求項４】前記ケース部材は、略箱型形状とし、上
面には前記放熱部材が摺動嵌合し、かつ前記弾性部材の
係止片が挿入される係止部を有する嵌合孔を設け、かつ
一方の一対の側面の先端に印刷配線基板への取付脚部を
形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品用
放熱装置。
【請求項５】前記放熱部材と弾性部材を前記ケース部
材の所定の取付位置に事前組立して放熱装置を形成する
行程と、前記印刷配線基板に前記電子部品を搭載し、仮固定する
行程と、前記電子部品が仮固定された印刷配線基板に前記事前組
立した放熱装置を取り付け固定する行程と、前記放熱装置により前記印刷配線基板に仮固定されてい
る電子部品を押圧固定の状態で半田付けを行う行程とか
らなる電子部品用放熱装置の組立方法。