(57)【要約】【課題】  素子の温度上昇を抑制する放熱性能を向上できる素子の放熱構造及び方法を提供すること。【解決手段】  基板３に実装され、基板側の面に素子放熱部１２が露呈するよう設けられた素子１と、実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴３２が、素子１の素子放熱部１２を実装面の裏側に露呈させるように設けられた基板３と、貫通穴３２を貫通して素子１の素子放熱部１２に熱伝導材２を介して面接する突出部４３が設けられ、且つ放熱面積を大きくする放熱フィン４２が設けられた放熱器４を備えた。【選択図】        図１
2010141279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子の発熱を放熱手段へ伝達して、放熱を行う素子の放熱構造において、
基板に実装され、基板側の面に放熱部分が露呈するよう設けられた素子と、
実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴が、前記素子の放熱部分を実装面の裏側に露呈させるように設けられた基板と、
前記貫通穴を貫通して前記素子の放熱部分に熱伝導材を介して面接する突出部が設けられ、且つ放熱面積を大きくする放熱部が設けられた放熱手段と、
を備えた、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項２】
請求項１に記載の素子の放熱構造において、
前記基板の実装面の裏側と、前記放熱手段の上面を離間させた、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の素子の放熱構造において、
前記基板は、フレキシブル基板である、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項４】
請求項３に記載の素子の放熱構造において、
前記突出部は、前記熱伝導材と一体に形成され、
前記熱伝導材は、接着性のある部材とし、前記素子の放熱部分への前記放熱手段の固定、前記フレキシブル基板への前記放熱手段の固定を行う構造にした、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の素子の放熱構造において、
前記基板は、複数の前記貫通穴を備え、
前記放熱手段は、複数の前記突出部を備え、
複数の素子を共通の放熱手段により放熱する、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の素子の放熱構造において、
前記基板は、前記貫通穴の周囲を囲む形状に通電パターンを形成した素子固定手段を備え、
前記素子の放熱手段と前記基板の素子固定手段を接合する構造にした、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項７】
請求項６に記載の素子の放熱構造において、
前記素子固定手段は、内周側の端部を前記貫通穴の内壁まで延長した、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の素子の放熱構造において、
前記基板は、前記貫通穴の周囲を囲む形状に印刷部分を形成した素子固定手段を備え、
前記素子の前記基板から離間する方向への移動を制限するように前記素子を覆うブラケットを設けた、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項９】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の素子の放熱構造において、
前記素子の前記基板から近接する方向及び離間する方向への移動を制限するように前記素子を固定するブラケットを設けた、
ことを特徴とする素子の放熱構造。
【請求項１０】
素子の発熱を放熱手段へ伝達して、放熱を行う素子の放熱方法において、
素子の放熱部分を基板側に露呈させるように、前記素子を基板に実装し、
前記基板には、実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴を設け、実装した素子の放熱部分を基板の裏側に露呈させ、
放熱面積を大きくする放熱部が設けられた放熱手段に突出部を設け、突出部が前記貫通穴を貫通して前記素子の放熱部分に熱伝導材を介して面接するようにし、
前記素子の発熱を前記基板の貫通穴を貫通させた前記放熱手段の突起部へ伝達して放熱した、
ことを特徴とする素子の放熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子の放熱構造及び方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ＬＥＤランプを金属製の基板に実装し、絶縁性熱伝導シートを介して、放熱フィン上に載置しＬＥＤランプの放熱を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０９３２０６号公報（第２−３頁、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来にあっては、さらなる冷却の要求が強く、素子の温度上昇を抑制するには、放熱器（放熱フィン）をより低温に冷却しなければならなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、素子の温度上昇を抑制する放熱性能を向上できる素子の放熱構造及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、素子の発熱を放熱器へ伝達して、放熱を行う素子の放熱構造において、基板に実装され、基板側の面に放熱部分が露呈するよう設けられた素子と、実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴が、前記素子の放熱部分を実装面の裏側に露呈させるように設けられた基板と、前記貫通穴を貫通して前記素子の放熱部分に熱伝導材を介して面接する突出部が設けられ、且つ放熱面積を大きくする放熱部が設けられた放熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、素子の温度上昇を抑制する放熱性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
【図２】実施例１の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【図３】端子１１の傾斜部分の説明図である。
【図４】素子の放熱構造を示す説明図である。
【図５】素子の放熱構造を示す説明図である。
【図６】素子の放熱構造を示す説明図である。
【図７】実施例２の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
【図８】実施例３の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
【図９】実施例４の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
【図１０】実施例５の素子の放熱構造の説明斜視図である。
【図１１】実施例６の素子の放熱構造の説明断面図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【図１３】実施例６の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【図１４】実施例７の素子の放熱構造の説明断面図である。
【図１５】図１４の一部拡大図である。
【図１６】実施例７の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【図１７】実施例８の素子の放熱構造の説明斜視図である。
【図１８】実施例９の素子の放熱構造の説明断面図である。
【図１９】実施例９の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【図２０】実施例１０の実施例１０の素子の放熱構造の説明断面図である。
【図２１】実施例１０の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【図２２】実施例１１の素子の放熱構造の説明斜視図である。
【図２３】実施例１２の素子の放熱構造の説明斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の素子の放熱構造及び方法を実現する実施の形態を、請求項１，１０に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２，１０に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，３，１０に係る発明に対応する実施例３と、請求項１，３，４，１０に係る発明に対応する実施例４と、請求項１，２，５，１０に係る発明に対応する実施例５と、請求項１〜６，１０に係る発明に対応する実施例６と、請求項１〜７，１０に係る発明に対応する実施例７と、請求項１〜５，１０に係る発明に対応する実施例８と、請求項１〜５，８，１０に係る発明に対応する実施例９と、請求項１〜５，９，１０に係る発明に対応する実施例１０と、請求項１〜５，１０に係る発明に対応する実施例１１、実施例１２とに基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の素子の放熱構造を示す説明断面図である。図２は実施例１の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
【００１１】
実施例１の素子の放熱構造は、素子１、熱伝導材２、基板３、放熱器４、ネジ５を備えている。
素子１は、端子１１、素子放熱部１２を備え、基板３に実装される電子部品である。例えば、半導体素子、LEDなどがあり、その良好な駆動状態、あるいは長期間使用するために冷却を必要とする素子である。
端子１１は、対向する側方２箇所から斜め下方に進出した形状であり、基板３の通電パターンに電気的に接続される。例えばはんだ付けで接合される。また、この端子１１は、図１に示すように、基板３への接続部、つまり先端が傾斜させた形状になっている。
素子放熱部１２は、素子の裏側、つまり基板側に露出させた金属部分である。図１においては、説明上、基板側に厚みを持つように示す。
【００１２】
熱伝導材２は、熱効率よく熱を伝達する部材である。例えば、接着性のあるシート状のものを例として挙げておく。
基板３は、端子部３１、貫通穴３２を備え、素子１が実装されるものである。実施例１では、基板３として回路基板（PCB基板）を用いる。
端子部３１は、素子１の端子１１に対応する位置大きさで、例えば通電パターンで形成したものである。これにより基板３に形成する回路と素子１の電気的接続を行う。
【００１３】
貫通穴３２は、素子１の両側に設けられる端子１１に対応させて、基板３に２対に設けられた端子部３１の間に設ける。また、この貫通穴３２は、素子の素子放熱部１２の位置、大きさに対応させた位置と大きさで設けられる。
放熱器４は、板状部４１、放熱フィン４２、突出部４３、取付孔４４を備えている。これらは一部材として形成される。
板状部４１は、基板３の下方に重ねるように配置する板状の部分である。
放熱フィン４２は、板状部４１から下方にフィンを複数突出させたもので、周囲空気との接触面積を大きくしたものである。そのため、フィン形状は、他の形状であってよい。
【００１４】
突出部４３は、板状部４１の上面、つまり放熱フィン４２の側と反対側面から円柱状に突出させた部分である。この突出部４３は、基板３の貫通穴３２を通過できる直径で、その厚さは、基板３を貫通して、熱伝導材２を介して素子１の素子放熱部１２に接触できる厚さにする。
熱伝導材２の形状は、この突出部４３に合わせた円形とする。
取付孔４４、は、板状部４１の端を上下に貫通させた孔であり、ネジ５が貫通する。
【００１５】
次に実施例１の素子の放熱構造の実装状態について説明する。
素子１は、両側へ進出させた端子１１を基板３の端子部３１にはんだ付けで接合して、実装する。この状態では、基板３の貫通穴３２を通して、素子の素子放熱部１２が下方に露出した状態となる。
放熱器４の突出部４３の上面には、突出部４３と同じ平面形状にした熱伝導材２を取り付ける。そして、この突出部４３及び熱伝導材２を基板３の貫通穴３２に下方から上方へ貫通させ、熱伝導材２が素子１の素子放熱部１２に面接する状態にする。熱伝導材２と素子放熱部１２との面接は接着していることが好ましい。放熱器４は、ネジ５により、基板３に固定される。基板３の下面には、このネジ５を固定する固定具を備えるようにする。図示は省略する。
【００１６】
図３は端子１１の傾斜部分の説明図である。
なお、素子１の基板３への実装と放熱器４の基板への取り付け順序は、逆であってもよい。その際には、素子１は、図３に示すように、端子１１の傾斜させた先端の傾斜を平面に近づけるようにして、基板３の実装面、つまり上面から上下位置を調整する。これによりはんだ付けによる端子接合の際に、素子放熱部１２と熱伝導材２が良好に面接する状態に実装するようにしてもよい。
なお、図１、図３にははんだ付け部分を符号６で示す。
【００１７】
作用を説明する。
[素子の温度上昇を抑制する性能の向上作用]
実施例１の素子１は、その駆動により樹脂パッケージされている内部の例えば半導体や発光素子などが発熱する。この発熱は、素子１の下面に露出させた金属部分である素子放熱部１２に、素子内部で伝達される。
素子放熱部１２の熱は、基板３に設けた貫通穴３２の部分で、熱伝導材２を介して放熱器４の突出部４３に伝達され、放熱フィン４２により空気と熱交換される。
【００１８】
なお、実施例１では、素子１に一つの放熱器４が割り当てられるため、熱伝導材２が多少の電気伝導性を有しても他の電気部品や回路パターンへ電気を伝えることはない。
このように実施例１では、素子１は、熱伝導材２を介するのみで放熱器４へ伝熱するため、より直接的に放熱を行うことになる。そのため部材間の伝熱損失が省略され、素子１の温度上昇を抑制する性能が向上する。
【００１９】
実施例１の作用を明確にするために、さらに説明を加える。
図４は素子の放熱構造を示す説明図である。
実装した素子の放熱を行う構造としては、次のようなものを考えることができる。回路用基板(PCB基板）を直接冷却するものである。しかし、回路用基板(PCB基板）は樹脂製で、基板自体は熱伝導性が良好でない。そのため、図４に示すように、素子放熱部１２とはんだ部分６１で接合する回路パターンの銅箔部分３３を基板３に設ける。そして、基板３の素子と反対側の下面には、放熱器４ａとの接触面となるよう広く銅箔部分３５を設ける。
【００２０】
そして、銅箔部分３３と銅箔部分３５を電気的に接続するよう基板３に貫通させたスルーホール３４を設ける。そして、このスルーホール３４内、及び銅箔部分３３と素子放熱部１２の間をはんだ部分６１で満たすように接合することにより、基板下面の銅箔部分３５が熱伝導材２ａを介して放熱器４ａへ熱を伝導する構成である。
この構造では、素子１の素子放熱部１２からの熱は、はんだを通して銅箔部分３３へ伝導し、スルーホール３４を介して下面の銅箔部分３５へ伝導する。そして、銅箔部分３５から熱伝導材２ａを介して放熱器４ａへ伝導し、放熱器４ａが空気中に放熱する。
【００２１】
この構造では、熱を伝達する部材が多いため、部材間の熱伝達損失が多い分、放熱器４ａをより低温にしなければならない。これに対して、実施例１では、熱伝達する部材数が少なく、効率的に放熱が行える。また、実施例１では、この構造と比較して熱を基板３の裏側へ伝達する必要がないので、スルーホール３４を設ける必要がなく、片面基板を使うことができるため、コスト低減になる。
【００２２】
また、実装した素子の放熱を行う構造としては、次のようなものを考えることもできる。
図５は素子の放熱構造を示す説明図である。
図５に示す放熱構造では、回路基板をPCB基板よりも薄いフレキシブル基板３ａ（FPC基板）を用い、フレキシブル基板３ａに設けた銅箔３６と素子放熱部１２をはんだ部分６２で接合する。フレキシブル基板３ａは接着剤７により放熱器４ａへ接合される。
【００２３】
この構造では、素子１の素子放熱部１２からの熱は、はんだ部分６２、銅箔３６、フレキシブル基板３ａ、接着剤７、放熱器４ａの順に伝達する。
しかし、この構造では、フレキシブル基板３ａにおいて、熱伝導性が金属より劣るフィルム及び接着剤７を介して熱伝達を行うため、熱伝達損失が多くなり、その分、放熱器４ａをより低温にしなければならない。これに対して、実施例１では、素子放熱部１２と放熱器４の間は、熱伝導材２を介するのみであり、効率的に放熱が行える。
この構造では、フレキシブル基板３ａの基材に耐熱性が要求されるため、コストが増大することになる。
実施例１では、基板の基材へこのような要求がないため、コストは抑制される。
【００２４】
また、実装した素子の放熱を行う構造としては、次のようなものを考えることもできる。
図６は素子の放熱構造を示す説明図である。
図６に示す放熱構造では、回路基板をアルミ基板３ｂとする。アルミ基板３ｂは導電性があるため、上面に絶縁層８を設け、銅箔３６がその上に設けられる。アルミ基板３ｂと放熱器４ａは密着性、熱導電性を高めるために、熱伝導材２ａにより接合する。
【００２５】
この構造では、素子１の素子放熱部１２からの熱は、はんだ部分６２、銅箔３６、絶縁層８、アルミ基板３ｂ、熱伝導材２ａ、放熱器４ａの順に伝達する。
しかし、この構造では、熱を伝達する部材が多いため、部材間の熱伝達損失が多い分、放熱器４ａをより低温にしなければならない。これに対して、実施例１では、熱伝達する部材数が少なく、効率的に放熱が行える。
また、アルミ基板は高価であるが、実施例１ではPCB基板を用いてコストが抑制される。
このように実施例１では、熱が伝達する部材数を少なくして、より直接的に冷却を行う。また、コストに特段の増加がなく抑制されつつ行う。
【００２６】
次に、効果を説明する。
実施例１の素子の放熱構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２７】
(1)素子１の発熱を放熱器４へ伝達して、放熱を行う素子１の放熱構造において、基板３に実装され、基板側の面に素子放熱部１２が露呈するよう設けられた素子１と、実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴３２が、素子１の素子放熱部１２を実装面の裏側に露呈させるように設けられた基板３と、貫通穴３２を貫通して素子１の素子放熱部１２に熱伝導材２を介して面接する突出部４３が設けられ、且つ放熱面積を大きくする放熱フィン４２が設けられた放熱器４を備えたため、素子の温度上昇を抑制する放熱性能を向上できる。
【００２８】
(10)素子１の発熱を放熱器４へ伝達して、放熱を行う素子１の放熱方法において、素子１の素子放熱部１２を基板側に露呈させるように、素子１を基板３に実装し、基板３には、実装面と実装面の裏側とを貫通する貫通穴３２を設け、実装した素子１の素子放熱部１２を基板３の裏側に露呈させ、放熱面積を大きくする放熱フィン４２が設けられた放熱器４に突出部４３を設け、突出部４３が貫通穴３２を貫通して素子１の素子放熱部１２に熱伝導材２を介して面接するようにし、素子１の発熱を基板３の貫通穴３２を貫通させた放熱器４の突出部４３へ伝達して放熱したため、素子の温度上昇を抑制する放熱性能を向上できる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２は、基板と放熱器を接着剤で接合した例である。
構成を説明する。
図７は実施例２の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
実施例２では、基板３の下面と放熱器４の間の数箇所を接着剤９で接着する。
基板３の下面と放熱器４の間は多くの部分で間隙となる構造である。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
作用を説明する。
実施例１、実施例２の素子の放熱構造では、基板３に設けられる回路パターン（銅箔）は、放熱器４に熱を伝達しない。そのため、基板３と放熱器４は密着させる必要がない。そのため、実施例２のように、放熱器４の上面と基板３の下面の間に間隙を設け、部分的に接着する構成にしても、放熱性能に影響がない。そのため、コストが抑制する取付構造にすることができ、また、基板３と放熱器４の間に電子部品を実装することもできる。
【００３１】
効果を説明する。
実施例２の素子の放熱構造にあっては、上記(1),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(2)上記(1)において、基板３の実装面の裏側と、放熱器４の上面を離間させたため、部分的に接着剤９で接着するなど、さらにコストを抑制する構造にすることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００３２】
実施例３は基板としてフレキシブル基板を用いた例である。
構成を説明する。
図８は実施例３の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
実施例３では、基板としてフレキシブル基板３７を用いている。フレキシブル基板３７には、突出部４３を貫通させるための貫通穴３７１を設けるようにしる。そして、フレキシブル基板３７の下面は、接着剤９１により放熱器４５の上面に接着で接合する。なお、フレキシブル基板３７は基板３より薄くなるため、これに合わせて突出部４３の高さを変えるものとする。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
作用を説明する。
実施例３では、フレキシブル基板３７を用いているが、フレキシブル基板３７には熱を伝導する機能が要求されないために、フレキシブル基板３７の基材のコストを抑制する。
つまり、耐熱温度の低い基材の使用が可能となる。また、接着剤９１の耐熱温度も低いものが使用可能となり、コストが抑制する。
なお、フレキシブル基板３７と放熱器４５の固定は、空隙を空けて、部分的に接着するものであってもよい。
フレキシブル基板３７には、その配置、形状、立体的な回路構造に有利な点がある。このような条件であっても素子１の放熱を効率よく行える。
【００３４】
効果を説明する。
実施例３の素子の放熱構造にあっては、上記(1),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(3)上記(1)又は(2)において、基板はフレキシブル基板３７であるため、フレキシブル基板３７の基材の耐熱温度を低くできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【実施例４】
【００３５】
実施例４は、突出部を熱伝導材で形成した例である。
構成を説明する。
図９は実施例４の素子の放熱構造を示す説明断面図である。
実施例４では、放熱器４６の上面を、突出部を設けずに平面とする。そして、フレキシブル基板３７の下面と、放熱器４６の上面を接着性のある熱伝導材２１で接合する。そして、この熱伝導材２１の上面に、貫通穴３７１を貫通して素子１の素子放熱部１２に面接する突出部２１１を熱伝導材２１として設ける。
その他構成は、実施例３と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
作用を説明する。
実施例４では、熱伝導材２１の一部として突出部２１１を設けているので、この突出部２１１が、その接着性で素子放熱部１２に密着する。貫通穴３７１が設けられるフレキシブル基板３７は、厚みが薄いため、熱伝導材２１で突出部２１１を形成できるほうが、製造が容易となる。これによりさらにコストが抑制される。
また、素子１の素子放熱部１２と放熱器４の固定、放熱器４とフレキシブル基板３７の固定を同一部材によるものとすることができ、さらにコストが抑制される。
【００３７】
効果を説明する。実施例４の素子の放熱構造にあっては、上記(1),(3),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(4)上記(3)において、突出部２１１は、熱伝導材２１と一体に形成され、熱伝導材２１は、接着性のある部材とし、素子１の素子放熱部１２への放熱器４６の固定、フレキシブル基板３７への放熱器４６の固定を行う構造にしたため、さらにコストを抑制することができる。
その他作用効果は実施例３と同様であるので説明を省略する。
【実施例５】
【００３８】
実施例５は、複数の素子を同一の基板に設置する例である。
構成を説明する。
図１０は実施例５の素子の放熱構造の説明斜視図である。
実施例５では、基板３８に端子部３１と貫通穴３２を複数配置し、複数の素子を基板３８へ実装する。
放熱器４７は、複数の素子１の放熱を行う大きさのものにし、上面に複数の突出部４３を設ける。突出部４３の上面には、熱伝導材２を設ける。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
作用を説明する。
実施例５では、複数の素子１の熱を基板３８で放熱する。回路構成上、冷却を必要とする複数の素子１を基板３８に実装する必要がある場合には、このように共通の放熱器４７にしてもよい。共通の放熱器４７にすることで、作業が容易で、部品点数を減らすことになる。
【００４０】
効果を説明する。
実施例５の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(4),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(5)上記(1)〜(4)において、基板３８は、複数の貫通穴３２を備え、放熱器４７は、複数の突出部４３を備え、複数の素子１を共通の放熱器４７により放熱するため、作業を容易にし、部品点数を減らすことができる。
【実施例６】
【００４１】
実施例６は、環状の素子固定用銅箔部を設け、素子放熱部と接合する例である。
構成を説明する。
図１１は実施例６の素子の放熱構造の説明断面図である。図１２は図１１の一部拡大図である。図１３は実施例６の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
実施例６では、基板３の素子側の面で、貫通穴３２の周囲に、環状の素子固定用銅箔部３０１を設ける。素子固定用銅箔部３０１は、基板３に通電パターンとして設けられるものと同様の銅箔部分である。
【００４２】
なお、実施例６では、図１１〜図１３に示すように、円形の素子放熱部１２、熱伝導材２、及び放熱器４の突出部４３の径方向の大きさの関係は、素子放熱部１２の外径より、熱伝導材２及び放熱器４の突出部４３の外径を小さくする。
さらに、円形の素子放熱部１２と素子固定用銅箔部３０１の径方向の大きさの関係は、素子固定用銅箔部３０１の内径より素子放熱部１２の外径を大きくし、素子固定用銅箔部３０１の外径より素子放熱部１２の外径を小さくする。
これにより、素子放熱部１２の外周端部は、素子固定用銅箔部３０１の内径側と面が対向する構成となる。
【００４３】
そして、実施例６では、まず、放熱器４の突出部４３を基板３の貫通穴３２に挿入するようにし、図１３に示すように、ネジ５で放熱器４を基板３に固定する。次に、基板３の貫通穴３２から突出している突出部４３の端面に設けられている熱伝導材２に素子１の素子放熱部１２を貼着する。熱伝導材２は接着性のある部材であることが作業性の点から望ましい。
そして、素子１の端子１１と基板３の端子部３１、素子放熱部１２と素子固定用銅箔部３０１をはんだ接合する。素子放熱部１２と素子固定用銅箔部３０１のはんだ部分６１は、環状のはんだ部分となる組付構成である。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
作用を説明する。
実施例６では、素子１と基板３のはんだ付けは、概ね所定温度の炉内で一様に行われる。その際、素子１の下面が環状に接合されるため、素子１が安定する。これによって、素子１が傾いてはんだ接合されることが防止される。
そして、接合された素子放熱部１２と素子固定用銅箔部３０１ははんだ部分６１を介して熱伝導するため、素子の放熱性が向上する。
【００４５】
また、熱伝導材２は弾性を有するため、素子１と充分に密着させると、素子１を上方へ付勢する力、つまり素子１を基板３から離間させる力を加えることになる。これに対して、実施例６では、環状のはんだ部分６１で接合した素子固定用銅箔部３０１がこの付勢力を充分に受ける。そのため、素子１の端子１１と基板３の端子部３１とのはんだ部分６に応力が生じ、クラックやはんだ部分６及び端子部３１の剥離を生じさせることが確実に防止される。つまり、端子１１のはんだ部分６の応力を軽減する。
【００４６】
また、素子１と基板３、放熱器４等が一体となった構造の全体に振動が加わる場合、素子１は放熱器４の突出部４３から熱伝導材２を介して、素子１を上方へ付勢する力、つまり素子１を基板３から離間させる力が加わることになる。
これに対しても、環状のはんだ部分６１で接合した素子固定用銅箔部３０１がこの付勢力を充分に受ける。そのため、端子１１のはんだ部分６の応力を軽減する。
【００４７】
効果を説明する。
実施例６の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(5),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(6)上記(1)〜(5)において、基板３は、貫通穴３２の周囲を囲む形状に通電パターンを形成した素子固定用銅箔部３０１を備え、素子１の素子放熱部１２と基板３の素子固定用銅箔部３０１をはんだ部分６１で接合する構造にしたため、端子部分のはんだクラックや剥離を防止することができ、はんだ接合時に素子が傾いて接合することを防止することができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例７】
【００４８】
実施例７は、環状の素子固定用銅箔部を基板の貫通穴の内壁まで延長させた例である。
構成を説明する。
図１４は実施例７の素子の放熱構造の説明断面図である。図１５は図１４の一部拡大図である。図１６は実施例７の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
実施例７では、環状の素子固定用銅箔部３０１の内周方向の端部を、基板３の貫通穴３２の内壁となるように下方、つまり放熱器４側へ延長した形状の内壁部３０２を設ける。内壁部３０２は、素子固定用銅箔部３０１と一体で、基板３に同様の銅箔部分である。なお、内壁部３０２は円筒形状で、基板３の貫通穴３２の内壁に密着する通電パターンとして設けられる。
この内壁部３０２の下端は、図１４、図１５に示すように、貫通穴３２の内部に位置させる。
その他構成は、実施例６と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
作用を説明する。
実施例７では、基板３に設けた素子固定用銅箔部３０１を、貫通穴３２の内壁まで延長する内壁部３０２を設けている。この素子固定用銅箔部３０１及び内壁部３０２は、通電パターン同様の銅箔部分であり、基板３に固着しているので、面積を増やすことによって、素子１を基板３から離間させる方向の力を、さらに強く受けるようになる。これにより、素子１の端子１１と基板３の端子部３１とのはんだ部分６に生じる応力がさらに軽減され、クラックやはんだ部分６及び端子部３１の剥離を生じさせることがさらに確実に防止される。
【００５０】
効果を説明する。
実施例７の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(6),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(7)上記(6)において、素子固定用銅箔部３０１は、内周側の端部を貫通穴の内壁まで延長する内壁部３０２を設けたため、端子部分のはんだクラックや剥離を防止することができる。
【実施例８】
【００５１】
実施例８は、基板に複数の貫通穴と素子固定用銅箔部を設け、複数の素子を同一の基板に設置する例である。
構成を説明する。
図１７は実施例８の素子の放熱構造の説明斜視図である。
実施例８では、基板３８に端子部３１と貫通穴３２を複数配置し、貫通穴３２の周囲に、環状の素子固定用銅箔部３０１を設ける。そして、複数の素子１を基板３８へ実装する。
放熱器４７は、複数の素子１の放熱を行う大きさのものにし、上面に複数の突出部４３を設ける。突出部４３の上面には、熱伝導材２を設ける。
その他構成は、実施例６と同様であるので説明を省略する。
【００５２】
作用を説明する。
回路構成上、複数の素子１を基板３８に実装する場合に、このように共通の放熱器４７にすると、作業が容易で、部品点数を減らすことになる。そして、この共通化により放熱器４７が大きくなるが、その振動が素子１のはんだ部分６にクラックや剥離を生じさせることがないように、各素子１の素子放熱部１２と基板３の素子固定用銅箔部３０１のはんだ部分６１で応力の軽減を充分に行う。
【００５３】
効果を説明する。
実施例８の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(4),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(5)´上記(1)〜(4)において、基板３８は、複数の貫通穴３２と、貫通穴３２の周囲を囲む形状に通電パターンを形成した素子固定用銅箔部３０１を備え、素子１の放熱器４７と基板３の素子固定用銅箔部３０１をはんだ部分６１で接合する構造にし、放熱器４７は、複数の突出部４３を備え、複数の素子１を共通の放熱器４７により放熱するため、作業を容易にし、部品点数を減らすことができる。また、共通化により大きくなった放熱器４７の振動等により素子１の端子部分のはんだ部分６で生じる応力を軽減することができる。
【実施例９】
【００５４】
実施例９は、素子を支持する印刷部とブラケットを設けた例である。
構成を説明する。
図１８は実施例９の素子の放熱構造の説明断面図である。図１９は実施例９の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
実施例９では、基板３の素子側の面で、貫通穴３２の周囲に、環状の固定用シルク印刷部３０３を設ける。固定用シルク印刷部３０３は、シルク印刷によって、その上面が素子１の下面に当接して支持する高さに設けられる印刷部分である。
なお、実施例９では、図１８に示すように、円形の素子放熱部１２の径方向の大きさは、固定用シルク印刷部３０３の内径より小さくし、径方向に間隙を有する構成にする。
【００５５】
さらに、実施例９の基板３には、貫通穴３２を中央とし、一対の端子部３１を設けた方向に対して、略直交する方向にブラケット用銅箔部３０４を設ける。ブラケット用銅箔部３０４は、貫通穴３２を挟み対向する配置で設ける。ブラケット用銅箔部３０４は基板３に通電用に設けられるパターンと同様の銅箔部分である。
そして、実施例９では、ブラケット３０５を設ける。ブラケット３０５は、図１８、図１９に示すように、素子の上面に当接する平面部分と、この平面部分の両端から斜め下方に伸延する部分と、斜め下方に伸延させた部分の端からさらに伸延させて設けた平面部分３０５ａを備える形状である。そして、両端に設けた平面部分３０５ａが、基板３のブラケット用銅箔部３０４とのはんだ接合を行う部分となる。
【００５６】
そして、実施例９では、まず、放熱器４の突出部４３を基板３の貫通穴３２に挿入するようにし、図１３に示すように、ネジ５で放熱器４を基板３に固定する。次に、基板３の貫通穴３２から突出している突出部４３の端面に設けられている熱伝導材２に素子１の素子放熱部１２を貼着する。この際に素子１の下面が固定用シルク印刷部３０３に当接する。次に、ブラケット３０５を素子１に組み合わせて配置し、素子１の端子１１と基板３の端子部３１、ブラケット３０５の両端の平面部分３０５ａと基板３のブラケット用銅箔部３０４をはんだ接合する組付構成である。ブラケット３０５の両端の平面部分３０５ａと基板３のブラケット用銅箔部３０４のはんだ部分をはんだ部分６２とする。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
作用を説明する。
実施例９では、炉内等でおいて行われるはんだ付けの際に、素子１の下面で、素子放熱部１２より外周方向の部分が、固定用シルク印刷部３０３に当接し、支持されているため、素子１が安定し、素子１が傾いてはんだ接合されることが防止される。そして、金属製のブラケット３０５が素子１の上方から当接しているため、素子１の発熱がブラケット３０５にも伝達するので、放熱性が向上する。
【００５８】
また、熱伝導材２による付勢力や振動等により、素子１を基板３から離間させようとする力は、ブラケット３０５により受ける。これにより、素子１の端子１１と基板３の端子部３１とのはんだ部分６に生じる応力が軽減され、クラックやはんだ部分６及び端子部３１の剥離を生じさせることが確実に防止される。
【００５９】
効果を説明する。実施例９の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(5),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(8)上記(1)〜(5)において、基板３は、貫通穴３２の周囲を囲む形状にシルク印刷部分を形成した固定用シルク印刷部３０３を備え、素子１の基板３から離間する方向への移動を制限するように素子１を覆うブラケット３０５を設けたため、端子部分のはんだクラックや剥離を防止することができ、はんだ接合時に素子が傾いて接合することを防止することができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例１０】
【００６０】
実施例１０は、素子を支持し、且つ基板から離間する方向への移動を制限するブラケットを設ける例である。
構成を説明する。
図２０は実施例１０の実施例１０の素子の放熱構造の説明断面図である。図２１は実施例１０の素子の放熱構造を示す説明斜視図である。
実施例１０では、基板３の貫通穴３２を中央とし、一対の端子部３１を設けた方向に対して、略直交する方向にブラケット用銅箔部３０４を設け、ブラケット３０６を設ける。
【００６１】
ブラケット３０６は、図２０、図２１に示すように、対称な形状のブラケット３０６ａとブラケット３０６ｂからなり、素子１を横方向から挟むように組み付ける構造である。
ブラケット３０６ａ，３０６ｂは、図２０に示すように素子の左右方向の端部を固定する略Ｕ字状あるいは略コ字状の部分と、基板３のブラケット用銅箔部３０４とのはんだ接合を行う平面部分を備えている。なお、素子１を固定する部分の開口は素子側、つまり横方向を向く形状である。
また、素子１を固定する部分は、素子１の両端部分を支持及び覆う大きさ形状にする。素子１の中央は自由状態の部分を設ける構造にする。
【００６２】
そして実施例１０では、まず、放熱器４の突出部４３を基板３の貫通穴３２に挿入するようにし、放熱器４を基板３に固定する。次に、素子１の左右両端部をそれぞれブラケット３０６ａ，３０６ｂに差し込むように組付け、基板３の貫通穴３２から突出している突出部４３の端面に設けられている熱伝導材２に素子１の素子放熱部１２を貼着する。そして、素子１の端子１１と基板３の端子部３１、ブラケット３０６の両端の平面部分と基板３のブラケット用銅箔部３０４をはんだ接合する組付構成である。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
作用を説明する。
実施例１０では、金属製のブラケット３０６が素子１の両端部で上方、下方から当接しているため、素子１の発熱がブラケット３０６にも伝達するので、放熱性が向上する。
そして、素子１はブラケット３０６によって、基板へ近接する方向及び離間する方向に固定されるため、素子１の端子１１のはんだ接合の際に、素子１が安定し、素子１が傾いてはんだ接合されることが防止される。
【００６４】
また、熱伝導材２による付勢力や振動等により、素子１を基板３から離間させようとする力は、ブラケット３０６により受ける。これにより、素子１の端子１１と基板３の端子部３１とのはんだ部分６に生じる応力が軽減され、クラックやはんだ部分６及び端子部３１の剥離を生じさせることが確実に防止される。
【００６５】
効果を説明する。
実施例１０の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(5),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(9)素子１の基板３から近接する方向及び離間する方向への移動を制限するように素子１を固定するブラケット３０６を設けたため、端子部分のはんだクラックや剥離を防止することができ、はんだ接合時に素子が傾いて接合することを防止することができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例１１】
【００６６】
実施例１１は、基板に複数の貫通穴と固定用シルク印刷部、及びブラケット用銅箔部を設け、ブラケットを素子に組みつけて数の素子を同一の基板に設置する例である。
構成を説明する。
図２２は実施例１１の素子の放熱構造の説明斜視図である。
実施例１１では、基板３８に端子部３１と貫通穴３２を複数配置し、貫通穴３２の周囲に、環状の固定用シルク印刷部３０３を設ける。そして、素子１にブラケット３０５を組み付けて、複数の素子１を基板３８へ実装する。
放熱器４７は、複数の素子１の放熱を行う大きさのものにし、上面に複数の突出部４３を設ける。突出部４３の上面には、熱伝導材２を設ける。
その他構成は、実施例９と同様であるので説明を省略する。
【００６７】
作用を説明する。
回路構成上、複数の素子１を基板３８に実装する場合に、このように共通の放熱器４７にすると、作業が容易で、部品点数を減らすことになる。そして、この共通化により放熱器４７が大きくなるが、その振動が素子１のはんだ部分６にクラックや剥離を生じさせることがないように、ブラケット３０５で応力の軽減を充分に行う。
【００６８】
効果を説明する。
実施例１１の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(4),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(5)´上記(1)〜(4)において、基板３８は、複数の貫通穴３２と、貫通穴３２の周囲を囲む形状に印刷部分を形成した固定用シルク印刷部３０３を備え、固定用シルク印刷部３０３で素子１を支持し、ブラケット３０５で素子１の基板３から離間する方向の移動を制限する構造にし、放熱器４７は、複数の突出部４３を備え、複数の素子１を共通の放熱器４７により放熱するため、作業を容易にし、部品点数を減らすことができる。また、共通化により大きくなった放熱器４７の振動等により素子１の端子部分のはんだ部分６で生じる応力を軽減することができる。
その他作用効果は実施例９と同様であるので、説明を省略する。
【実施例１２】
【００６９】
実施例１２は、基板に複数の貫通穴と固定用シルク印刷部、及びブラケット用銅箔部を設け、複数の素子を１つブラケットに組みつけて数の素子を同一の基板に設置する例である。
構成を説明する。
図２３は実施例１２の素子の放熱構造の説明斜視図である。
実施例１２では、基板３８に端子部３１と貫通穴３２を複数配置し、貫通穴３２の周囲に、環状の固定用シルク印刷部３０３を設ける。ブラケット３０７は、間隔を空けて一列に配置した複数の素子１の上面を覆う長い平面部分と、それぞれの素子１の両側ではんだ接合する部分を備えている。
そして、複数の素子１にブラケット３０７を組み付けて、複数の素子１を基板３８へ実装する。
放熱器４７は、複数の素子１の放熱を行う大きさのものにし、上面に複数の突出部４３を設ける。突出部４３の上面には、熱伝導材２を設ける。
その他構成は、実施例９と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
作用を説明する。
回路構成上、複数の素子１を基板３８に実装する場合に、このように共通の放熱器４７にすると、作業が容易で、部品点数を減らすことになる。そして、この共通化により放熱器４７が大きくなるが、その振動が素子１のはんだ部分６にクラックや剥離を生じさせることがないように、ブラケット３０７で応力の軽減を充分に行う。
また、ブラケット３０７は複数の素子１に掛け渡すように長い平面を有するため、素子１の放熱性をさらに向上させる。
【００７１】
効果を説明する。
実施例１２の素子の放熱構造にあっては、上記(1)〜(4),(10)に加えて、以下の効果を有する。
(5)´上記(1)〜(4)において、基板３８は、複数の貫通穴３２と、貫通穴３２の周囲を囲む形状に印刷部分を形成した固定用シルク印刷部３０３を備え、複数の素子１の基板３から離間する方向への移動を制限するブラケット３０７を設け、固定用シルク印刷部３０３で素子１を支持し、ブラケット３０７で素子１の基板３から離間する方向の移動を制限する構造にし、放熱器４７は、複数の突出部４３を備え、複数の素子１を共通の放熱器４７により放熱するため、作業を容易にし、部品点数を減らすことができる。また、共通化により大きくなった放熱器４７の振動等により素子１の端子部分のはんだ部分６で生じる応力を軽減することができる。
その他作用効果は実施例９と同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
以上、本発明の素子の放熱構造及び方法を実施例１〜実施例１２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７３】
例えば、実施例では、放熱手段として、放熱器を用いたが、ユニットなどの筐体やブラケットを用いるようにしてもよい。
また例えば、実施例６〜実施例１２の基板３は、フレキシブル基板であってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１    素子
１１    端子
１２    素子放熱部
２    熱伝導材
２ａ    熱伝導材
２１    熱伝導材
２１１    突出部
３    基板
３１    端子部
３２    貫通穴
３３    銅箔部分
３４    スルーホール
３５    銅箔部分
３６    銅箔
３７    フレキシブル基板
３７１    貫通穴
３８    基板
３ａ    フレキシブル基板
３ｂ    アルミ基板
３０１    素子固定用銅箔部
３０２    内壁部
３０３    固定用シルク印刷部
３０４    ブラケット用銅箔部
３０５    ブラケット
３０５ａ    平面部分
３０６    ブラケット
３０６ａ，３０６ｂ    ブラケット
３０７    ブラケット
４    放熱器
４１    板状部
４２    放熱フィン
４３    突出部
４４    取付孔
４ａ    放熱器
４５    放熱器
４６    放熱器
４７    放熱器
５    ネジ
６    はんだ部分
６１    はんだ部分
６２    はんだ部分
７    接着剤
８    絶縁層
９    接着剤
９１    接着剤
【図１】
2010141279.tif 000003
【図２】
2010141279.tif 000004
【図３】
2010141279.tif 000005
【図４】
2010141279.tif 000006
【図５】
2010141279.tif 000007
【図６】
2010141279.tif 000008
【図７】
2010141279.tif 000009
【図８】
2010141279.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010141279.tif 000012
【図１１】
2010141279.tif 000013
【図１２】
2010141279.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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