WO2005091692A1 - モジュールの放熱構造及びこれを用いた制御装置 - Google Patents

Description

明 細 書 モジュールの放熱構造及ぴこれを用いた制御装置

技術分野

従来のモジュールの放熱構造を日本国特開 2 0 0 2 - 1 1 1 2 5 0号 公報によって説明する。該公報によれば、制御装置は、プリント基板と、 前記プリント基板上に搭載するモジュールと、 前記モジュールの発する 熱を放熱するための放熱フィンと前記モジュールとを固定するネジと、 板状で爪が設けてある形状で、 前記プリント基板と前記モジュールの間 に挿入して、 爪で前記プリント基板と固定され、 さらに、 前記プリント 基板と前記モジュールを固定できるものがある。

かかるモジュールの放熱構造によれば、 実装効率の向上などの理由か らモジュールをプリント基板から浮かして搭載する場合、 モジュールと プリント基板の間に板状の固定筒部材を挟んでプリント基板に搭載する ことによって、 ネジによって固定された放熱板、 モジュールの一体品を モジュールのリ一ド部分の半田接着部分のみでなく、 板状の固定筒部材 全体でモジュールと放熱板の一体品を支えることができる。したがって、 より重量の重い放熱板などが搭載されていてもその重量を固定筒部材全 体に分散でき、 半田接着部分にかかる重量を低減できるために、 半田の 亀裂の大幅低減が可能になる。その結果、品質向上が図れるものである。

しかしながら、 制御装置内部の高密度化に伴い上記モジュールの取付 構造は、 モジュールからの下面からの発熱により、 プリント基板の熱膨 張による変形等を抑制しにくいという問題点があった。

発明の開示

本発明は、 上記のような問題を解決するためになされたもので、 モジ ユールの下面からの発熱により、 プリント基板の熱膨張による変形等を 訂正された用紙 （規則 91) 抑制すると共に、 モジュールの天面から発生した熱を、 熱伝導により放 熱フィンによって外気に放散させるモジュールの放熱構造及びこれを用 いた制御装置を提供することを目的とするものである。

第 1の発明に係るモジュールの放熱構造は、 プリント基板と、 第 1本 体部と該プリント基板に接続されるリード部とを有すると共に、 前記第 1本体部に設けられた固定孔を有し発熱するモジュールと、 前記第 1本 体部の上面に取付けられると共に、 前記モジュールの発熱を放散するた めの放熱フィンと、 前記プリント基板と前記第 1本体部との間に介揷さ れると共に、 樹脂製の絶縁性の遮熱部材と、 該遮熱部材と前記モジユー ルと前記放熱フィンとを固定する固定部材とを備え、前記遮熱部材には、 前記リード部を揷通させるリード孔と、 前記固定部材を貫通させる第 1 固定用孔とが設けられ、 プリント基板には、 前記固定部材を貫通させる 第 2固定用孔が設けられている、 ことを特徴とするものである。

第 2の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、 プリン ト基板に固定されると共に、 第 1本体部の下に配置されたチップ部品を 備え、 遮熱部材には、 チップ部品を遊揷するスリット又は凹部が設けら れている、 ことを特徴とするものである。

第 3の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、 モジュ —ルの駆動源となる電源部品と、プリント基板、モジュール、電源部品、 遮熱部材を収納すると共に、 前記モジュールの上面が開放された開放孔 とを有するケースを備えたモジュールの放熱構造を用いた制御装置であ つて、 前記ケースには、 前記放熱フィン及び前記モジュールと前記電源 部品とを隔離する仕切り部を有している、ことを特徴とするものである。 第 4の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置における前 記仕切り部は、 前記ケースに設けられると共に、 前記放熱フィンの側面 に沿って設けられた第 1の仕切り部と、 前記遮熱部材に設けられると共 に、 該第 1の仕切り部に当接又は近接した第 2仕切り部とを備え、 前記 第 2仕切り部は、 略 U形状である、ことを特徴とするものである。

第 5の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置におけるケ ースは、 樹脂から成っており、 前記ケースの開放孔は、 第 1本体部より も僅かに大きく形成されており、 前記ケースには、 前記開放孔の周囲に 放熱フィンの底面と近接して対向する天部を設けた、 ことを特徴とする ものである。

第 6の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、 プリン ト基板と、 前記プリント基板にリード部が固定されると共に、 長方形体 状で立設された第 2本体部を有し、 発熱するスタックと、 前記スタック の第 2本体部を突出させる孔を有すると共に、 ひだ部を有する放熱フィ ンと、 前記ひだ部と前記第 2本体部とを接触すると共に、 開閉方向に弾 性を有するクリップ部材と、 を備えたことを特徴とするものである。 第 7の発明に係るモジュールの放熱構造を用いた制御装置は、 遮熱部 材には、 スタックの第 2本体部を揷通する孔が設けられると共に、 該孔 の長手方向に該第 2本体部を支持する隆起部が設けられている、 ことを 特徴とするものである。

第 1の発明によれば、 モジュールの本体部の下面から発生した放射熱 を遮熱部材により遮熱すると共に、 モジュールの本体部の天面から発生 した熱を伝導して放熱フィンによって外気に放熱する。 したがって、 モ ジュールからの下面からの発熱により、 プリン ト基板の熱膨張による変 形等を抑制できるという効果がある。

第 2の発明によれば、 遮熱部材には、 チップ部品を遊挿するスリット 又は凹部が設けたので、 遮熱部材内部にチップ部品を収納できる。 した がって、 モジュールからの下面からの放射熱を抑制しながら省スペース 化を図ることができるという効果がある。 第 3の発明によれば、 ケースには、 放熱フィン及びモジュールと電源 部品とを隔離する仕切り部を備えたので、 放熱フィン及びモジュールの 発生した放射熱が仕切り部により遮蔽される。 よって、 放熱フィン及び モジュールの放射熱が電源部品に伝播しにくいという効果がある。 第 4の発明によれば、 仕切り部が簡易に形成できると共に、 第 2仕切 り部が略 U形状であるので、 モジュールから発生した放射熱が第 2仕切 り部によって遮蔽される。 よって、 該放射熱が電源部品に伝わりにくい という効果がある。

第 5の発明によれば、 放熱フィンからの発熱がケースの天部によって 遮蔽できるので、 放熱フィンからモジュールへの熱放射が軽減する。 し たがって、 モジュールの放熱が促進できるという効果がある。

第 6の発明によれば、 モジュールとスタックとの放熱フィンを共用に できると共に、 簡易に放熱フィンにスタックを熱的に結合できるという 効果がある。

第 7の発明によれば、 スタックの第 2本体部を揷通する孔が設けられ ると共に、 該孔の長手方向に該第 2本体部を支持する隆起部を設けたの で、 スタックを該隆起部により支持できるという効果がある。

図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の一実施例によるモジュールの放熱構造を用いた制御 装置の分解斜視図である。

図 2は、 図 1に示す制御装置の内部結線図である。

図 3は、 図 1に示すモジュールの放熱構造の分解斜視図（a )、 遮熱部 材の底面図 (b)である。

図 4は、図 1に示す制御装置の横断面図 (a)、遮熱部材，プリント基板， 電解コンデンサを組み立てたュニットの斜視図 (b)である。

図 5は、 図 4に示す制御装置の底面から見た分解斜視図である。 図 6は、 本発明の他の実施例による遮熱部材の斜視図である。

図 7は、 本発明の他の実施例による制御装置の底面から見た分解斜視 図である。

図 8は、 本発明の他の実施例による制御装置の斜視図である。

図 9は、 ダイオードスタック、 モジュール、 遮熱部材、 プリント基板 から成るュニットの斜視図 (a)、 遮熱部材の斜視図 (b)である。

発明を実施するための最良の形態

実施例 1 .

本発明の一実施例を図 1乃至図 3によって説明する。 図 1は本発明の 一実施例によるモジュールの放熱構造を用いた制御装置の分解斜視図、 図 2は図 1に示す制御装置の内部結線図、 図 3は図 1に示すモジュール の放熱構造の分解斜視図である。 図 1において、 モジュールの放熱構造 を用いた制御装置 1は、 プリント基板 3と、 該プリント基板 3に実装さ れるチップ部品 1 1及び電解コンデンサ 1 5と、 遮熱部材 9を介してプ リント基板 3に固定されると共に、 発熱するトランジスタが封入された パワーモジュール 5と、 パワーモジュール 5の熱を放散させる放熱フィ ン 7と、 電解コンデンサ 1 5、 チップ部品 1 1、 遮熱部材 9を収納する 二段の階段状に形成されたカバ一 2 2と底板 2 4とから成るケース 2 0 とを有している。

そして、 制御装置 1の結線は図 2に示すように、 入力された交流電圧 を直流電圧に変換するダイォ一ドスタック 2 5の直流側に電解コンデン サ 1 5が接続され、 上記直流電圧を任意の周波数を有する交流電圧に変 換し得るィンバ一夕を成すパワーモジュール 5が接続されており、 該パ ヮーモジュール 5を駆動するチップ部品 1 1を有する駆動部 1 2が接続 されている。

図 3において、モジュールの放熱構造は、平板状のプリント基板 3と、 第 1本体部 5 aと該プリント基板 3に半田付けして接続されるリ一ド部 としてのリード線 5 Lとを有すると共に、 略板状の第 1本体き 15 5 aに設 けられた固定孔 5 e， 5 eを有し発熱するパヮ一モジュール 5と、 第 1 本体部 5 aの上面 (天面）に取付けられ、 モジュール 5の発熱を放散する ための板状のひだ 7 bを有すると共に、 ネジ孔 7 eが設けられた放熱フ イン 7と、プリント基板 3と第 1本体部 5 aとの間に介挿されると共に、 板状の樹脂製で且つ絶縁性の遮熱部材 9と、 パワーモジュー レ 5と放熱 フィン 7とを固定する固定部材としてのネジ 1 3とを備えている。

遮熱部材 9には、 リード線 5 Lを挿通させる貫通されたス υット状の リ一ド孔 9 L , 9 Lと、 ネジ 1 3を貫通させる第 1固定用孔 9 e， 9 e と、 チップ部品 1 1を収納する凹状の窪み 9 kが設けられて^ 3り、 その 厚さは、 パワーモジュール 5の底面からの発熱を抑制すると共に、 リー ド線 5 Lの鉛直方向の長さに、 プリント基板 3の厚さを差し引いた厚さ よりも薄く形成されている。 ここで、 チップ部品 1 1を収納するには窪 み 9 kではなく、 貫通孔でも良いが、 窪み 9 kしたのはパワーモジユー ル 5の底面からの発熱が多数のチップ部品 1 1及び、 該底面に位置する プリント基板 3に放射されることを防止するためである。 プリント基板 3には、 ネジ 1 3を貫通させる第 2固定用孔 3 e， 3 eとが設けられて いる。

このように構成されたモジュールの放熱構造はプリント基板 3に実装 されたチップ部品 1 1の上に、 窪み 9 kが位置するように遮熱部材 9を 載せて、 遮熱部材 9のリード孔 9 L， 9 Lにパワーモジユー レ 5のリー ド線 5 Lを通し、 リード線 5 Lをプリント基板 3のスルホール（図示せ ず)に通して半田付けした後、パヮ一モジュール 5の天面に放熱フィン 7 の下面を重ねて、 ネジ 1 3， 1 3をプリント基板 3の第 2固定用孔 3 e， 3 e、 遮熱部材 9の第 1固定用孔 9 e， 9 e、 パワーモジュール 5の固 定孔 5 e， 5 eを通して放熱フィン 7のネジ孔 7 e， 7 eに螺合して得 られる。

そして、 制御装置 1が駆動されると、 パヮ一モジュール 5が動作して パワーモジュール 5が発熱する。 そうすると、 該発熱がパヮ一モジユー ル 5の本体部 5 aの天面から放熱フィン 7に伝導されて放熱フィン 7の 表面から放散される。 一方、 パヮ一モジュール 5の本体部 5 aの底面か ら発生した放射熱が遮熱部材 9により遮蔽される。 これにより、 パヮ一 モジュール 5の本体部 5 aからの発熱のほとんどが伝導されて放熱フィ ン 7によって外気に放散すると共に、遮蔽部材 9によりチップ部品 1 1、 プリント基板 3に放射される熱が低減される。 よってプリント基板 3の 熱変形が緩和されることとなる。

実施例 2 .

本発明の他の実施例を図 1、図 4及び図 5によって説明する。図 4は、 図 1に示す制御装置の横断面図 (a)、 遮熱部材， プリント基板， 電解コン デンサを組み立てたユニットの斜視図 (b)、 図 5は、 図 4に示す制御装置 の底面から見た分解斜視図である。 図 4及び図 5中図 1乃至図 3と同一 符号は、 同一又は相当部分を示し説明を省略する。

図 1、 図 4及び図 5において、 制御装置は、 ケース 2 0内に発熱が比 較的すくない電解コンデンサ 1 5等を収納した非発熱咅 βと、 パワーモジ ユール 5のように発熱が電解コンデンサ 1 5に比べて大きい発熱部とに 分離されていることを特徴としている。 そして発熱部と非発熱部との分 離はケース 2 0の第 1段部から第 2段部との立ち上がり部となるカバー 2 2の側壁 2 2 tと、 遮熱部材 1 1 1の突起片 1 1 1 tとにより形成さ れた仕切り部が形成されている。 ここで、 仕切り部はカバー 2 2の側壁 2 2 t又は突起片 l i l tのいずれかにより形成しても良い。

なお、 放熱フィン 7には、 パワーモジュール 5の底面と密着する凸面 部 7 f とを有している。

ケース 2 0は平板状の底板 2 4と、 カバー 2 2とより成っており、 底 板 2 4には、 縁部の全体に亘つて四角状に立設された立設片 2 4が設け られている。 カバー 2 2は、 一段部 2 2 aと二段部 2 2 cとを有する階 段状で、 放熱フィン 7のひだ部 7 bを突出させるために、 一段部の天面 が開放され開放孔 2 2 eを有し、 底面が開放され、 天面に多数のスリツ ト孔 2 2 sが設けられている。

遮熱部材 1 1 1には、 パヮ一モジュール 5のリード線 5 Lを揷通させ る貫通されたスリット状のリ一ド孔 1 1 1 L , 1 1 1 L と、 ネジ 1 3を 貫通させる第 1固定用孔 1 1 1 e , 1 1 1 eと、 縁部に立設された突起 l i l t , l i l tとが設けられている。 ここで、 該突起 l i l tは二 つ設けてあるが、 カバ一 2 2の側壁 2 2 tとの近傍側の突起だけでも良 い。 これにより上記仕切り部が形成されるからである。

このような制御装置によれば、 ケース 2 0内部で仕切り部により発熱 部と非発熱部とが区切られることにより、 発熱部内のパワーモジュール 5で発生した放射熱が非発熱部内の電解コンデンサ 1 5 に伝わりにくく なる。

また、 図 6に示すように、 遮熱部材 Γ ΐ 1の一方の緣 こ逆 U部 1 1 1 uを設けることにより発熱部と非発熱部とをより熱的に分離されてい る。 すなわち、 遮熱部材 1 1 1の逆 U部 1 1 l u内部に隙間 gを設ける ことにより発熱部と非発熱部とがー層分離されるものである。

さらに、 ケース 2 2 0は、 図 7に示すように樹脂から成っており、 ケ —ス 2 2 0の開放孔 2 2 0 eがパワーモジュール 5の第 1本体部 5 aよ りも僅かに大きく形成されており、 開放孔 2 2 0 eの周囲に放熱フィン 7の底面と近接して対向する天部 2 2 0 dを設けている。

このようなケース 2 2 0を用いた制御装置によれば、 パワーモジユー ル 5から伝導した こより放熱フィン 7が発熱し、 該発熱に伴う放射熱 がモジユール 5などに照射されにくくなる。

実施例 3 .

本発明の他の実施例を図 8及び図 9によって説明する。 図 8は、 他の 実施例による制御装置の斜視図、 図 9はダイオードスタック、 モジュ一 ル、 遮熱部材、 プリント基板から成るユニットの斜視図 (a)、 遮熱部材の 斜視図 (b)である。 図 8及び図 9中、 図 4乃至図 5と同一符号は、 同一又 は相当部分を示し説明を省略する。

図 8及び図 9において、 制御装置は、 プリント基板 3と、 プリント基 板 3にリード部としてのリード線 2 5 Lが固定されると共に、 長方形体 状で立設された第 2本体部 2 5 hを有し、 発熱するダイォードスタック

2 5と、 ダイォ一ドスタック 2 5の第 2本体部 2 5 hを突出させる孔 7 hを有すると共に、 ひだ部 7 bを有する放熱フィン 7と、 ひだ部 7 bと ダイォードスタック 2 5の第 2本体部 2 5 hとを接触すると共に、 開閉 方向に弾性を有するクリップ部材 3 0 1とを備えている。

遮熱部材 2 1 1には、 ダイオードスタック 2 5の第 2本体部 2 5 hを 揷通する孔 2 1 1 f が設けられると共に、 該孔 2 1 1 f の長手方向に該 第 2本体部— 2 5 を支持する隆起部 2 l i t , 2 1 1 tが設けられてい る。

このような制御装置によれば、 開閉方向に弾'性を有するクリップ部材

3 0 1により放熱フィン 7のひだ部 7 bとダイ才ードスタツク 2 5の第 2本体部 2 5 hとを接触するので、 ダイォ一ドスタック 2 5及びパワー モジュール 5の放熱フィン 7を共用できると共に、 クリップ部材 3 0 1 によりダイオードスタック 2 5の第 2本体部 2 5 hの発熱を放熱フィン 7により放散できる。

さらに、 ダイォードスタック 2 5をプリント基板 3に固定する際に、 パワーモジュール 5を、 遮熱部材 9を介してプリント基板 3に固定した 後、 遮熱部材 21 1の孔 2 1 1 f にダイオードスタック 2 5のリード線 2 5 Lを通し、 第 2本体部 2 5 hを遮熱部材 2 1 1の隆起部 2 l i t , 2 1 1 tに挟持しながら、 該リード線 2 5 Lをプリント基板 3に固定す る。 したがって、 遮熱部材 2 1 1の隆起部 2 l i t , 2 1 1 tによりダ ィォードスタック 2 5の本体部 2 5 を保持できるので、 プリント基板 3にダイオードスタック 2 5を固定する際に、 ダイォ一ドスタック 2 5 の本体部 25 hが曲がりにくくなる。

産業上の利用可能性

以上のように本発明に係るモジュールの放熱構造及びこれを用いた 制御装置は、 モータ制御に適用している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . プリント基板と、

第 1本体部と該プリント基板に接続されるリード部とを有すると共に、 前記第 1本体部に設けられた固定孔を有し発熱するモジュールと、 前記第 1本体部の上面に取付けられると共に、 前記モジュールの発熱 を放散するための放熱フィンと、

前記プリント基板と前記第 1本体部どの間に介揷されると共に、 樹脂 製の絶縁性の遮熱部材と、

該遮熱部材と前記モジュールと前記放熱フィンとを固定する固定部材 とを備え、

前記遮熱部材には、 前記リード部を揷通させるリード孔と、 前記固定 部材を貫通させる第 1固定用孔とが設けられ、

プリント基板には、 前記固定部材を貫通させる第 2固定用孔が設けら れている、

ことを特徴とするモジュールの放熱構造。

2 . 前記プリント基板に固定されると共に、 前記第 1本体部の下に配置 されたチップ部品を備え、

前記遮熱部材には、 前記チップ部品を遊揷するスリット又は凹部が設 けられている、

ことを特徴とする請求の範囲 1に記載のモジュールの放熱構造を用い た制御装置。

3 . .前記モジュールの駆動源となる電源部品と、

前記プリント基板、 前記モジュール、 前記電源咅 15品、 前記遮熱部材を収 納すると共に、 前記モジュールの上面が開放された開放孔を有するケー スとを備えたモジュールの放熱構造を用いた制裤 P装置であって、 前記ケースには、 前記放熱フィン及び前記モジュールと前記電源部品 とを隔離する仕切り部を有している、

ことを特徴とする請求の範囲 1に記載のモジュールの放熱構造を用いた 制御装置。

4 . 前記仕切り部は、 前記ケースに設けられると共に、 前記放熱フィン の側面に沿って設けられた第 1の仕切り部と、 前記遮熱部材に設けられ ると共に、該第 1の仕切り部に当接又は近接した第 2仕切り部とを備え、 前記第 2仕切り部は、 略 U形状である、 .

ことを特徴とする請求の範囲 3に記載のモジュールの放熱構造を用いた 制御装置。

5 . 前記ケースは、 樹脂から成っており、

前記ケースの前記開放孔は、 前記第 1本体部よりも僅かに大きく形成さ れており、

前記ケースには、 前記開放孔の周囲に前記放熱フィンの底面と近接し て対向する天部を設けた、

ことを特徴とする請求の範囲 4に記載のモジュールの放熱構造を用い た制御装置。

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6 . 前記プリント基板にリード部が固定されると共に、 長方形体状 で立設された第 2本体部を有し、 発熱するスタックと、

前記スタックの第 2本体部を突出させる孔を有すると共に、 ひだ部を 有する放熱フィンと、

前記ひだ部と前記第 2本体部とを接触すると共に、 開閉方向に弾性を 有するクリップ部材と、

を備えたことを特徴とする請求の範囲 1に記載のモジュールの放熱構 造を用いた制御装置。

7 . 前記遮熱部材には、 前記スタックの前記第 2本体部を挿通する孔が 3 設けられると共に、 該孔の長手方向に該第 2本体部を支持する隆起部が 設けられている、

ことを特徴とする請求の範囲 6に記載のモジュールの放熱構造を用い た制御装置。

訂正された用紙 （規則 91)