(57)【要約】【課題】電気回路基板が落下したときに生じる電気回路基板への衝撃を小さくすること。【解決手段】電気回路基板は、少なくとも一つの端子を有する電気素子と、電気素子の少なくとも一つの端子を半田付けされるプリント基板と、電気素子に固定される放熱部材とを有する。放熱部材の材質はプリント基板の材質と同じである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの端子を有する電気素子と、
前記電気素子の前記少なくとも一つの端子を半田付けされるプリント基板と、
前記電気素子に固定される放熱部材と、を有し、
前記放熱部材の材質は前記プリント基板の材質と同じであることを特徴とする電気回路基板。
【請求項２】
前記放熱部材は、
樹脂部材と、
前記樹脂部材の表面であって前記電気素子の熱放射面に対向する第一面側に設けられた第一金属膜と
を有することを特徴とする請求項１に記載の電気回路基板。
【請求項３】
前記放熱部材は、前記樹脂部材の表面であって、前記第一面の反対側に存在する第二面側に設けられた第二金属膜をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の電気回路基板。
【請求項４】
前記第一金属膜と前記第二金属膜とを接続し、前記電気素子から前記第一金属膜に伝達した熱を前記第二金属膜へ伝達する金属部材をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の電気回路基板。
【請求項５】
前記樹脂部材は、貫通孔をさらに有し、
前記金属部材は、前記貫通孔を介して、前記第一金属膜と前記第二金属膜とを接続していることを特徴とする請求項４に記載の電気回路基板。
【請求項６】
前記プリント基板と前記放熱部材とは相互に直交するように設けられていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【請求項７】
前記プリント基板と前記放熱部材との間に設けられ、前記放熱部材が倒れないように前記放熱部材を支持する支持部材をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の電気回路基板。
【請求項８】
前記放熱部材は切欠きを有し、
前記支持部材は切欠きに嵌合されていることを特徴とする請求項７に記載の電気回路基板。
【請求項９】
前記支持部材は前記第二金属膜に対して半田付けされていることを特徴とする請求項７または８に記載の電気回路基板。
【請求項１０】
前記放熱部材は、
前記電気素子を支持する支持領域と、
前記電気素子にファンからの風を導く導風領域と
を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【請求項１１】
前記電気素子は、係止ビスを挿し通される係止孔を有し、
前記係止ビスは、前記放熱部材に螺合していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【請求項１２】
前記放熱部材は、前記電気素子に半田付けされて固定されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【請求項１３】
前記電気素子は、係止ピンを挿し通される係止孔を有し、
前記係止ピンは、前記放熱部材に半田付けされていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【請求項１４】
少なくとも一つの端子を有する電気素子と、
前記電気素子の前記少なくとも一つの端子を半田付けされるプリント基板と、
前記電気素子に固定される放熱部材と、を有し、
前記放熱部材は
モールド成形された合成樹脂部材と、
前記合成樹脂部材に設けられた金属膜と
を有することを特徴とする電気回路基板。
【請求項１５】
前記放熱部材は、前記合成樹脂部材から前記電気素子に向かって突出した係止クリップを有し、
前記係止クリップは、前記電気素子の表面に引っかかることで前記電気素子に前記放熱部材を固定するロック部を有することを特徴とする請求項１４に記載の電気回路基板。
【請求項１６】
前記電気素子は、係止孔を有し、
前記ロック部は、前記係止孔を挿し通され、前記電気素子の表面であって前記係止孔の周囲にある表面に引っかかることで前記電気素子に前記放熱部材を固定することを特徴とする請求項１５に記載の電気回路基板。
【請求項１７】
前記放熱部材は、
前記電気素子を支持する支持領域と、
前記電気素子にファンからの風を導く導風領域と
を有することを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか一項に記載の電気回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路基板には電界効果トランジスタやダイオード等の電気素子が実装される。電気素子には動作可能な上限温度が存在するため、必要に応じて電気素子は冷却されなければならない。特許文献１によれば、配線基板本体に金属製の放熱板を半田付けし、かつ、配線基板本体と電力素子本体のリード線とを半田付けすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金属製の放熱板は樹脂と比較して重いため、電気回路基板を重くする。その結果、電気回路基板が落下したときに、電気回路基板への衝撃が増加する。そこで、本発明は、電気回路基板が落下したときに生じる電気回路基板への衝撃を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、たとえば、
少なくとも一つの端子を有する電気素子と、
前記電気素子の前記少なくとも一つの端子を半田付けされるプリント基板と、
前記電気素子に固定される放熱部材と、を有し、
前記放熱部材の材質は前記プリント基板の材質と同じであることを特徴とする電気回路基板が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電気回路基板が落下したときに生じる電気回路基板への衝撃を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電気回路基板を説明する図
【図２】電気回路基板と放熱板の母材を説明する図
【図３】放熱板の放熱効果を説明する図
【図４】電気回路基板を説明する図
【図５】電気回路基板を説明する図
【図６】電気回路基板を説明する図
【図７】電気回路基板を説明する図
【図８】電気回路基板を説明する図
【図９】電気回路基板を説明する図
【図１０】電気回路基板を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施例１＞
図１（Ａ）が示すように、電気回路基板１００はプリント基板１と、電気素子３と、放熱板７とを有している。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。プリント基板１は、いわゆる片面プリント基板である。プリント基板１は、プリント基板１の第一面から第二面まで貫通した貫通孔６２を有している。電気素子３の本体３０から延在するリード線３１は第一面側から貫通孔６２に挿し通されている。第二面側にはランドが設けられており、リード線３１の先端はランドに対して半田２により半田付けされている。電気素子３の本体の上部には係止孔６１が設けられている。
【０００９】
放熱板７は、片面プリント基板７０と、銅箔７１とを有している。片面プリント基板７０は、電気素子３の本体と対向する第一面と、電気素子３の本体と対向しない第二面とを有している。片面プリント基板７０の第一面側に銅箔７１が蒸着または接着されている。放熱板７は、第一面から第二面に貫通したネジ孔６５を有している。係止ビス５は、係止孔６１に挿し通され、さらに、ネジ孔６５に螺合する。これにより、電気素子３の本体の裏面と、銅箔７１とが密着する。
【００１０】
電気素子３に電力が供給されると、電気素子３が発熱する。電気素子３内で発生した熱は、放熱板７の銅箔７１に伝達し、銅箔７１の表面全体に広がる。さらに、銅箔７１の表面から空気に熱が伝達することで、銅箔７１から熱が放出される。これにより電気素子３が効果的に冷却される。
【００１１】
実施例１では、片面プリント基板７０と銅箔７１とにより放熱板７が形成されている。そのため、放熱板７の重量は、アルミニウム板や銅板、鉄板により形成された放熱部材の重量よりも、小さい（双方が同体積である場合）。よって、実施例１によれば、電気回路基板１００が落下したときに生じる衝撃が低減される。
【００１２】
図２は母材１１０から切断されて形成される放熱板７とプリント基板１とを示している。従来技術であれば、母材１１０のうち、プリント基板１を除いた部分は廃材９９ａ、９９ｂとして廃棄されていた。実施例１では、廃材９９ａ、９９ｂから複数の放熱板７が形成されるため、製造コストが低減される。とりわけ、従来であれば、放熱板７は、プリント基板１とは異なる金属板から形成されていた。これにより、放熱板７のために用意されていた金属板は不要となる。また、資源が有効に活用される。
【００１３】
図３は放熱板７の放熱効果を説明する図である。縦軸は電気素子３の温度を示している。横軸は時間を示している。Ｃ０は放熱板７が無い場合の電気素子３の温度を示している。Ｃ１は放熱板７として金属板が採用された電気素子３の温度を示している。金属板の寸法は、縦４０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍである。金属板は鉄製である。Ｃ２は実施例１の放熱板７が採用された電気素子３の温度を示している。ここでは、電気素子３として電界効果トランジスタが採用されている。電界効果トランジスタを発熱させるために１．３２Ｗの電力が供給されている。実施例１の放熱板７の寸法は、縦４０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍである。このように金属板の寸法と実施例１の放熱板７の寸法は一致している。片面プリント基板７０の素材は紙フェノール樹脂である。外気温（雰囲気温度）は２３．５℃であった。
【００１４】
Ｔ０は、放熱板を使用しない電気素子３の表面の飽和温度である。本実験では、飽和温度Ｔ０は７９℃であった。Ｔ１は、金属製の放熱板を使用した電気素子３の表面の飽和温度である。本実験では、電気素子３に電流が印加されてから５００秒程度が経過して時点で電気素子３の表面温度が飽和温度Ｔ１である５９℃に達した。よって、金属製の放熱板を採用することで、飽和温度が２０℃ほど低下する。実施例１の放熱板７を採用した電気素子３の表面の飽和温度も５９℃であった。よって、金属製の放熱板の放熱効果と、実施例１の放熱板７の放熱効果は同程度であることが分かる。このように、実施例１の放熱板７は、プリント基板１の耐衝撃性を増大させ、製造コストを低減することができる。
【００１５】
＜実施例２＞
図４（Ａ）は実施例２の電気回路基板１００を示している。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。実施例２において実施例１と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００１６】
実施例２では、実施例１と比較して、放熱板７の構成が異なる。実施例２の放熱板７は、両面プリント基板８０と、銅箔８１ａ、８１ｂ、８１ｃを有している。銅箔８１ａは、両面プリント基板８０の第一面側に設けられている。銅箔８１ｂは、両面プリント基板８０の第二面側に設けられている。放熱板７は一つ以上の熱伝達孔６３を有している。熱伝達孔６３は、両面プリント基板８０の第一面から第二面まで貫通している。熱伝達孔６３の内周面には銅箔８１ｃが設けられている。銅箔８１ｃは、銅箔８１ａ、８１ｂと接続されている。なお、プリント基板１も、両面プリント基板８０と同一の素材から形成されている。つまり、プリント基板１も両面プリント基板である。これにより製造コストが低減される。
【００１７】
電気素子３から放射された熱は銅箔８１ａに伝達される。銅箔８１ｃは、銅箔８１ａに伝達された熱を銅箔８１ｂに伝達する。よって、熱は、銅箔８１ａ、８１ｂ、８１ｃから空気中へ放射される。
【００１８】
実施例１の放熱板７の表面積と実施例２の放熱板７の表面積が同じであれば、実施例２の銅箔８１ａ、８１ｂ、８１ｃの合計面積は、実施例１の銅箔７１の面積よりも大きい。よって、実施例２の放熱板７の放熱効果は、実施例１の放熱板７の放熱効果よりも大きい。同一の放熱効果を期待するのであれば、実施例２の放熱板７のサイズは、実施例１の放熱板７のサイズより小さくすることが可能となる。あるいは、実施例２で採用可能な電気素子３の最大定格温度が、実施例１の電気素子３の最大定格温度よりも低下されてもよい。最大定格温度が低い部品は、最大定格温度が高い部品よりも安い。よって、実施例２では、より安価な電気素子３を採用可能である。
【００１９】
＜実施例３＞
図５（Ａ）は実施例３を示す。図５（Ａ）は、図５（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。実施例３において実施例１、２と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００２０】
実施例１、２では、電気素子３を放熱板７に固定するために係止ビス５を含む係止機構が採用されていた。実施例３では係止機構として、半田２１が採用されている。半田２１は、電気素子３の本体の金属部の裏面と、放熱板７の銅箔８１ａとを半田付けしている。実施例３では、係止ビス５が不要となるため、電気回路基板１００に必要となる部品の数が削減される。また、電気回路基板１００の組み立てが容易になる。実施例３では、電気素子３と放熱板７が半田２１により結合されている。半田２１を採用した係止機構の熱抵抗は、係止ビス５を採用した係止機構の熱抵抗よりも小さい。その結果、電気素子３の放熱効果が向上する。このような係止機構は、実施例１、２のみならず、以下で説明される実施例に採用されてもよい。
【００２１】
＜実施例４＞
図６（Ａ）は実施例４を示す。図６（Ａ）は、図６（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。実施例４において実施例１〜３と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００２２】
放熱板７の下部には矩形の切欠き６６が設けられている。切欠き６６には、金属製で角棒形状の倒れ防止部品１０が嵌合される。次に、倒れ防止部品１０を取り付けられた放熱板７に電気素子３が固定される。その後、放熱板７を有する電気素子３がプリント基板１に取り付けられる。ここで、倒れ防止部品１０は、プリント基板１に電気素子３を実装する際に、電気素子３が倒れてしまうことを抑制する。倒れ防止部品１０は、放熱板７の銅箔８１ｂに対して半田２２により半田付けされている。図６（Ａ）によれば倒れ防止部品１０は、両面プリント基板８０を採用する放熱板７に採用されている。しかし、倒れ防止部品１０は、片面プリント基板７０を採用する放熱板７にも採用可能である。
【００２３】
実施例４では、プリント基板１の実装時における電気素子３の倒れが抑制される。倒れ防止部品１０の断面形状は丸形状であってもよい。切欠き６６の形状は、倒れ防止部品１０の断面形状に倣っていればよい。また、複数の倒れ防止部品１０が採用されてもよい。このような倒れ防止部品１０は、実施例１〜３のみならず、以下で説明される実施例に採用されてもよい。
【００２４】
＜実施例５＞
図７（Ａ）は実施例５を示す。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。実施例５において実施例１〜４と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００２５】
係止ピン５１は金属製のピンである。係止ピン５１は、係止孔６１、６７に挿し通される。係止孔６７は、放熱板７の第一面から第二面まで貫通した貫通孔である。半田２３は、係止ピン５１を銅箔８１ｂに半田付けする。
【００２６】
このように、実施例５では、係止ピン５１が半田２３により放熱板７に半田付けされる。そのため、放熱板７の取り付けが容易になる。両面プリント基板８０にネジ孔６５を設ける必要がなくなり、組立作業が簡易化される。
【００２７】
＜実施例６＞
図８（Ａ）は実施例６を示す。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。実施例６において実施例１〜５と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００２８】
放熱板７は、非金属基台４０と、銅箔４１と、係止部４２とを有している。非金属基台４０は、たとえば、モールド成形された合成樹脂部材である。係止部４２は、非金属基台４０から突出するように、モールド成形された合成樹脂部材のクリップである。係止部４２はスナップやファスナーと呼ばれてもよい。電気素子３の本体３０に設けられた係止孔６１に対して係止部４２が嵌合する。これにより、係止部４２の先端に設けられた爪が、係止孔６１の周囲にある本体３０の表面に引っかかり、係止部４２が抜けにくくなる。このように、実施例６では係止ビス５やネジ孔６５が不要となるため、組立作業が容易になる。
【００２９】
＜実施例７＞
図９（Ａ）は実施例７を示す。図９（Ａ）は、図９（Ｂ）におけるＡ−Ａ切断線における概略断面図である。図９（Ｃ）は電気素子３と放熱板７を示す平面図である。実施例７において実施例１〜６と共通する部分には同一の参照符号が付与されており、その説明は省略されている。
【００３０】
放熱板７は、非金属基台４０と、銅箔４１と、係止部４３とを有している。非金属基台４０は、たとえば、モールド成形された合成樹脂部材である。係止部４３は、非金属基台４０から突出するように、モールド成形された合成樹脂部材のクランプである。二つの係止部４３は、電気素子３の本体の両側面を挟持するように設けられている。係止部４２の先端に設けられた爪が、本体３０の表面に引っかかるため、係止部４３から本体３０が抜けにくくなる。このように、実施例７では係止ビス５やネジ孔６５が不要となるため、組立作業が容易になる。
【００３１】
＜実施例８＞
図１０（Ａ）は実施例８の電気回路基板１００を示す平面図である。図１０（Ｂ）は電気回路基板１００の正面図である。非金属基台４０の面積は、銅箔４１の面積よりも大きい。非金属基台４０は電気素子３にファン１１からの風１３を導く導風領域９１と、電気素子３を支持する支持領域９２とを有している。導風領域９１は金属板で構成されてもよい。しかし、金属板で構成された導風領域９１は、合成樹脂材料でモールド形成された導風領域９１と比較して重くなる。よって、モールド成形された合成樹脂部材を採用するなど、樹脂で形成された導風領域９１は、金属板で構成された導風領域９１と比較して、電気回路基板１００の耐衝撃性の観点から有利であろう。実施例８では、放熱板７がファンダクトとしても機能するため、専用のファンダクトが不要となる。よって、部品点数が削減される。このように、放熱板７の非金属基台４０は合成樹脂材料で成型されるため、形状の自由度が高く、複雑なダクト形状にも対応できる。
【００３２】
＜まとめ＞
図１などが示すように、電気素子３は少なくとも一つの端子（例：リード線３１）を有する電気素子の一例である。プリント基板１は電気素子３の少なくとも一つの端子を半田付けされるプリント基板の一例である。放熱板７は電気素子３に固定される放熱部材の一例である。図２などが示すように、放熱部材の材質はプリント基板の材質と同じである。つまり、放熱部材は、金属製の放熱板と比較して軽い。これにより、電気回路基板が落下したときに生じる電気回路基板への衝撃を小さくすることが可能となる。
【００３３】
図１などが示すように、放熱部材は、樹脂部材と、樹脂部材の表面であって電気素子の熱放射面に対向する第一面側に設けられた第一金属膜とを有する。片面プリント基板７０や両面プリント基板８０、非金属基台４０は、樹脂部材の一例である。銅箔７１、８１ａ、４１は第一金属膜の一例である。樹脂部材は、たとえば、紙フェノール樹脂、紙エポキシ樹脂、紙・ガラス布・エポキシ樹脂、ガラス不織布・エポキシ樹脂、ガラス織布・エポキシ樹脂、ガラス繊維・ポリイミド樹脂などであってもよい。
【００３４】
図４などが示すように、放熱部材は、樹脂部材の表面であって、第一面の反対側に存在する第二面側に設けられた第二金属膜（例：銅箔８１ｂ）をさらに有してもよい。これにより、放熱面積が増加するため、放熱効果も増加する。
【００３５】
図４などが示すように、第一金属膜と第二金属膜とを接続し、電気素子から第一金属膜に伝達した熱を第二金属膜へ伝達する金属部材（例：銅箔８１ｃ）が採用されてもよい。これにより、効率よく熱が第一金属膜から第二金属膜に伝搬するため、放熱効果がさらに増加する。
【００３６】
図４などが示すように、樹脂部材は、貫通孔（例：熱伝達孔６３）をさらに有してもよい。金属部材は、貫通孔を介して、第一金属膜と第二金属膜とを接続していてもよい。これにより、効率よく熱が第一金属膜から第二金属膜に伝搬するため、放熱効果がさらに増加する。
【００３７】
図６などが示すように、プリント基板１と放熱部材とは相互に直交するように設けられていてもよい。倒れ防止部品１０はプリント基板１と放熱部材との間に設けられ、放熱部材が倒れないように放熱部材を支持する支持部材の一例である。これにより、プリント基板１に電気素子３および放熱板７を実装する際に、放熱板７が倒れにくくなろう。放熱部材は切欠き６６を有してもよい。支持部材は切欠き６６に嵌合されていてもよい。これにより、比較的に簡易な構成で、放熱板７が倒れにくくなろう。図６が示すように、支持部材（例：倒れ防止部品１０）は第二金属膜（例：銅箔８１ｂ）に対して半田付けされていてもよい。これにより、倒れ防止部品１０は強固に放熱板７を支持することが可能となる。
【００３８】
図１０が示すように、放熱板７は、電気素子３を支持する支持領域９２と、電気素子３にファン１１からの風を導く導風領域９１とを有してもよい。これにより、放熱板７の導風領域９１がダクトとして機能するため、部品点数が削減される。
【００３９】
図１などが示すように、電気素子３は、係止ビス５を挿し通される係止孔６１を有してもよい。係止ビス５は、放熱板７に螺合していてもよい。図５などが示すように、放熱板７は、電気素子３に半田付けされて固定されていてもよい。図７が示すように、電気素子３は、係止ピン５１を挿し通される係止孔６１を有してもよい。係止ピン５１は、放熱部材に半田付けされていてもよい。このような係止機構が採用されることで、電気素子３を放熱板７に密着させることが可能となり、放熱効果が増加しよう。
【００４０】
図８などが示すように、非金属基台４０は、モールド成形された合成樹脂部材の一例である。銅箔４１は、合成樹脂部材に設けられた金属膜の一例である。つまり、放熱部材は、金属製の放熱板と比較して軽い。これにより、電気回路基板が落下したときに生じる電気回路基板への衝撃を小さくすることが可能となる。
【００４１】
図８が示すように、係止部４２、４３は、合成樹脂部材から電気素子３に向かって突出した係止クリップの一例である。係止部４２、４３は、電気素子３の表面に引っかかることで電気素子３に放熱部材を固定するロック部（例：係止部４２の先端に設けられた爪）を有してもよい。これにより、係止ビスや係止ピンが不要となる。また、組立作業が簡易化される。
【００４２】
図８が示すように、電気素子３は係止孔６１を有する。係止部４２のロック部（例：爪）は、係止孔６１を挿し通され、電気素子３の表面であって係止孔６１の周囲にある表面に引っかかることで電気素子３に放熱部材を固定してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１００…電気回路基板、１…プリント基板、３…電気素子、７…放熱板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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