(57)【要約】【課題】半導体素子とこの半導体素子を放熱する放熱手段を有する電子部品ユニットにおいて、半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部の応力を軽減し、樹脂ケースのクラックやリード線の半田部のクラックが出にくくし、信頼性を向上する。【解決手段】樹脂ケース１ａが基板４に垂直になるように半導体素子１を実装し、この半導体素子１を放熱するヒートシンク６にねじ７により取り付け、ヒートシンク６をねじ８により基板４に取り付ける。ヒートシンク６に取り付けた半導体素子１は、リード線２を湾曲部分３を有する形状にし、リード線２を基板４に半田付けするよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂ケースが基板に垂直になるように実装した半導体素子と、前記半導体素子を放熱する放熱手段と、前記半導体素子を前記放熱手段に取り付ける第一の締結手段と、前記放熱手段を前記基板に取り付ける第二の締結手段とを有し、前記放熱手段に取り付けた半導体素子は、リード線を湾曲部分を有する形状にし、前記リード線を前記基板に半田付けするよう構成した電子部品ユニット。
【請求項２】
基板は、金属フレームを樹脂で覆った樹脂モールド基板で構成した請求項１記載の電子部品ユニット。
【請求項３】
半導体素子は、リード線の湾曲部分の突起部を放熱手段取り付け面方向と反対方向に形成した請求項１または２記載の電子部品ユニット。
【請求項４】
半導体素子のリード線の湾曲部分と基板の間に空間を設け、この空間に部品を配置した請求項３記載の電子部品ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子部品ユニットを搭載した炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子とこの半導体素子を放熱する放熱手段を有する電子部品ユニットおよびその電子部品ユニットを備えた炊飯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子部品ユニットは、半導体素子の温度上昇を低減するために半導体素子を放熱板にねじで取り付け、さらにこの放熱板を基板上にねじで取り付けるよう構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２４９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の構成では、半導体素子のリード線を基板上にフローディップにより半田付けすると、基板面がそり、その応力をリード線が吸収できないので、半導体素子の樹脂ケースや、基板そのものに応力がかかる。また、半導体素子には大電流が流れるので、この大電流により発生する電磁力によりリード線が振動するという第１の問題がある。この大電流により半導体素子も発熱するので、リード線と樹脂ケースも温度上昇し、収縮と膨張を繰り返すという第２の問題がある。
【０００４】
この２つの問題によりリード線の半田部や樹脂ケースに応力がかかり、長期間使用すると、樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入るという問題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部の応力を軽減し、樹脂ケースのクラックやリード線の半田部のクラックが出にくくし、信頼性を向上することを第１の目的としている。
【０００６】
また、長期間使用しても電子部品ユニットを構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがないようにし、信頼性の高い炊飯器を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子部品ユニットは、上記第１の目的を達成するために、樹脂ケースが基板に垂直になるように半導体素子を実装し、この半導体素子を放熱する放熱手段に第一の締結手段により取り付け、放熱手段を第二の締結手段により基板に取り付けるよう構成し、放熱手段に取り付けた半導体素子は、リード線を湾曲部分を有する形状にし、リード線を基板に半田付けするよう構成したものである。
【０００８】
これにより、半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部の応力を軽減することができ、樹脂ケースのクラックやリード線の半田部のクラックの発生を防止することができ、信頼性を向上することができる。
【０００９】
また、本発明の炊飯器は、上記第２の目的を達成するために、上述の電子部品ユニットを搭載したものである。
【００１０】
これにより、長期間使用しても電子部品ユニットを構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがなく、信頼性の高い炊飯器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品ユニットは、半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部の応力を軽減することができ、樹脂ケースのクラックやリード線の半田部のクラックの発生を防止することができ、信頼性を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の炊飯器は、長期間使用しても電子部品ユニットを構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがなく、信頼性の高い炊飯器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明の電子部品ユニットは、樹脂ケースが基板に垂直になるように実装した半導体素子と、前記半導体素子を放熱する放熱手段と、前記半導体素子を前記放熱手段に取り付ける第一の締結手段と、前記放熱手段を前記基板に取り付ける第二の締結手段とを有し、前記放熱手段に取り付けた半導体素子は、リード線を湾曲部分を有する形状にし、前記リード線を前記基板に半田付けするよう構成したものであり、フローディップによる半田付け時に基板が反って応力が発生しても、また、使用時の半導体素子の発熱でリード線と樹脂ケースが収縮と膨張を繰り返しても、リード線に形成した湾曲部分がばねの働きをするので、この応力を吸収し、リード線の半田部、半導体素子の樹脂ケースにかかる応力を軽減することができ、リード線の半田部のクラックや樹脂ケースのクラックの発生を防止することができ、故障の少ない電子部品ユニットを提供することができる。
【００１４】
第２の発明の電子部品ユニットは、上記第１の発明において、基板は、金属フレームを樹脂で覆った樹脂モールド基板で構成したものであり、金属フレームの厚さは変更が可能なので、金属フレームを厚くすれば電流経路のフレーム幅を細くしても電流経路の断面積を同じにでき、その結果、金属フレームのうち大電流が流れる部分の実装面積を小さくできる。また、金属フレームを樹脂で覆うことができるので、短いフレーム間距離で絶縁耐圧を高くすることができ、したがって、コンパクトな電子部品ユニットを提供することができる。
【００１５】
第３の発明の電子部品ユニットは、上記第１または第２の発明において、半導体素子は、リード線の湾曲部分の突起部を放熱手段取り付け面方向と反対方向に形成したものであり、リード線の湾曲部分が放熱手段から離れる形で実装されることになり、リード線と放熱手段の空間距離を確保するために放熱手段をリード線から遠ざける必要がなく、その結果、放熱手段の大きさを確保することができ、半導体素子の温度上昇を抑えることができる。
【００１６】
第４の発明の電子部品ユニットは、上記第３の発明において、半導体素子のリード線の湾曲部分と基板の間に空間を設け、この空間に部品を配置したものであり、基板の大きさを大きくせずに、部品を実装できる面積を広げることができ、コンパクトな電子部品ユニットを提供することができる。
【００１７】
第５の発明の炊飯器は、上記第１〜４のいずれか１つの発明に記載の電子部品ユニットを搭載したものであり、長期間使用しても電子部品ユニットを構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがなく、信頼性の高い炊飯器を提供することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子部品ユニットの断面図を示すもので、図２のＡ−Ａ’線断面図を示し、図２は、同電子部品ユニットの正面図を示すものである。
【００２０】
図１に示すように、半導体素子１は、樹脂ケース１ａで外装しており、、この半導体素子１は、６０Ａを流すことができるＩＧＢＴで構成している。このＩＧＢＴは２０ｋＨｚ以上で高周波を発生することができる。半導体素子１のリード線２に湾曲部分３を設けている。
【００２１】
基板４は、ＰＰＳなどの樹脂４ａで金属フレーム５を覆った樹脂モールド基板で構成している。ＰＰＳは融点が高く、ディップフローによる半田付けに耐えられる樹脂である。基板４は、内部の金属フレーム５を用いて配線を行っており、金属フレーム５の配線は銅板をプレスして形成している。金属フレーム５の厚さは約０．３ｍｍで、通常の紙フェノール基板の銅箔の厚さ３５μｍの約８．５倍の厚さである。
【００２２】
ヒートシンク６は、半導体素子１を放熱する放熱手段を構成するもので、アルミニウムで構成し、複数のフィンを有している。このフィンを多数設けることにより、ヒートシンク６の表面積が増え、放熱性能を向上している。
【００２３】
ねじ７は第一の締結手段を構成するもので、樹脂ケース１ａに設けた穴を通してヒートシンク６に締結し、樹脂ケース１ａが基板４に垂直になるように基板４に実装した半導体素子１をヒートシンク６に取り付けている。
【００２４】
ねじ８は第二の締結手段を構成するもので、基板４に設けた穴を通してヒートシンク６に締結し、ヒートシンク６を基板４に取り付けている。なお、図２に示すように、ヒートシンク６の両側の端部に同じ形状のねじ８を締結している。抵抗９は電子部品ユニットを構成する部品の１つである。
【００２５】
半田部１０は半導体素子１のリード線２と基板４の金属フレーム５を半田付けしている。半田付けすることによりリード線２と金属フレーム５とを電気的かつ機械的に接続する。ここで、半田は、すず、銀、銅を含有し、鉛は含有していない。
【００２６】
半導体素子１のリード線２に設けた湾曲部分３は、図１に示すように、その突起部をヒートシンク６とは反対方向に形成している。こうすることにより、ヒートシンク６とリード線２間の空間距離を確保できる。
【００２７】
また、半導体素子１のリード線２の湾曲部分３と基板４の間に空間を設け、この空間に抵抗９を配置している。こうすることにより、基板４の大きさを大きくせずに、抵抗９を実装できる面積を確保できる。つまり、抵抗９を実装するために基板４を大きくする必要はない。
【００２８】
上記構成において動作、作用を説明する。図２に示すように、基板４は、その両端をヒートシンク６とねじ８で固定されている。この状態で、ディップフローによる半田付けを行う。このときの半田温度は約２５０℃である。鉛を含有している半田に比べ温度が２０度ほど高い。このため、ディップフローによる半田付け時の熱により熱膨張すると部品（図２では図示せず）の重量で下面に反った状態になる。鉛を含有しない半田（すず、銀、銅を含有する半田）は融点が鉛を含有する半田に比べ高く、半田液面から少しでも上げるとすぐ固体化するので、半導体素子１の半田付け部分は、基板４が下面に反った状態で半田付けされることになる。半田付けされた後、基板４の温度が低くなると、基板４は熱収縮し、形状をもとの状態にしようとする。しかし、半田部１０は固体化し固定されている
ために、半田部１０、基板４の樹脂４ａ、半導体素子１のリード線２と樹脂ケース１ａに応力がかかってくる。リード線２の応力は、リード線２がまっすぐな場合は、半導体素子１の樹脂ケース１ａとリード線２の接続部への応力として働く。
【００２９】
しかし、本実施の形態では、湾曲部分３がばねの作用をして、応力を吸収するので、各部にかかる応力を軽減することができる。
【００３０】
つぎに、使用時に半導体素子１に電流を流すと、この電流により半導体素子１が発熱するので、リード線２と樹脂ケース１ａも温度上昇し、収縮と膨張を繰り返す。これにより、リード線２の半田部１０や樹脂ケース１ａに応力がかかるが、湾曲部分３がばねの作用をして、応力を吸収するので、各部にかかる応力を軽減することができる。したがって、長期間使用しても、樹脂ケース１ａやリード線２の半田部１０にクラックが入ることはなくなる。
【００３１】
また、抵抗９の位置を湾曲部分３に接触しないように離して、湾曲部分３を基板４の樹脂４ａと接するように配置してもよい。こうすることで、半導体素子１の高さを規定することができる。同時に、半導体素子１の実装時の高さを抑えることができるので、高さの低い電子部品ユニットを実現することができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては、ヒートシンク６に取り付けた半導体素子１は、リード線２を湾曲部分３を有する形状にし、リード線２を基板４に半田付けするよう構成したので、フローディップによる半田付け時に基板４が反って応力が発生しても、また、使用時の半導体素子１の発熱でリード線２と樹脂ケース１ａが収縮と膨張を繰り返しても、リード線２に形成した湾曲部分３がばねの働きをするので、この応力を吸収し、リード線２の半田部１０、半導体素子１の樹脂ケース１ａにかかる応力を軽減することができ、リード線２の半田部１０のクラックや樹脂ケース１ａのクラックの発生を防止することができ、故障の少ない電子部品ユニットを提供することができる。
【００３３】
また、基板４は、金属フレーム５を樹脂４ａで覆った樹脂モールド基板で構成したので、金属フレーム５の厚さは変更が可能なので、金属フレーム５を厚くすれば電流経路のフレーム幅を細くしても電流経路の断面積を同じにでき、その結果、金属フレーム５のうち大電流が流れる部分の実装面積を小さくできる。また、金属フレーム５を樹脂４ａで覆うことができるので、短いフレーム間距離で絶縁耐圧を高くすることができ、したがって、コンパクトな電子部品ユニットを提供することができる。
【００３４】
また、半導体素子１は、リード線２の湾曲部分３の突起部をヒートシンク６の取り付け面方向と反対方向に形成したので、リード線２の湾曲部分３がヒートシンク６から離れる形で実装されることになり、リード線２とヒートシンク６の空間距離を確保するためにヒートシンク６をリード線２から遠ざける必要がなく、その結果、ヒートシンク６の大きさを確保することができ、半導体素子１の温度上昇を抑えることができる。
【００３５】
また、半導体素子１のリード線２の湾曲部分３と基板４の間に空間を設け、この空間に抵抗９を配置したので、基板４の大きさを大きくせずに、部品を実装できる面積を広げることができ、コンパクトな電子部品ユニットを提供することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電子部品ユニットを備えた炊飯器の断面図を示すものである。
【００３７】
図３に示すように、鍋３１は調理物（米及び水）が入るもので、炊飯器本体３３は鍋３
１を着脱自在に収納する有底円筒状の鍋収納部３２を有している。炊飯器本体３３に回動自在にヒンジ軸３４において蓋体３５を軸止している。蓋体３５は炊飯器の上部外観を構成しており、蓋体３５を閉成したとき、鍋３１の開口部分である上面開口部を蓋体３５により覆うよう構成している。
【００３８】
炊飯器本体３３の内部には、鍋３１を誘導加熱するための鍋加熱コイル３６を設けている。この鍋加熱コイル３６は、鍋３１の側面部分を誘導加熱する側面加熱コイルと、鍋３１の底面部分を誘導加熱する底面加熱コイルにより構成している。また、鍋収納部３２に収納された鍋３１の底部外面の略中央部分に接触するように、鍋３１の温度を検知するための鍋温度センサ３７を設けている。鍋温度センサ３７は、炊飯および保温時の鍋温度を常時検知しており、その検知データに基づいて、鍋３１内の調理物が最適な温度状態に制御される。
【００３９】
蓋体３５は、ヒンジ軸３４を介して炊飯器本体３３に回動可能に接続されており、炊飯器本体３３内の鍋３１の開閉を行うよう構成している。蓋体３５におけるヒンジ軸３４と対向する反対側の位置にはフックボタン（図示せず）を設けており、このフックボタンが炊飯器本体３３に設けた係合部（図示せず）に係止されて蓋体３５が炊飯器本体３３を閉成状態となるよう構成している。フックボタンを上方から押圧すると、係合部との係止状態が外れて、蓋体３５を開成方向に常時押圧しているばねにより蓋体３５が開成される。
【００４０】
蓋体３５において、鍋収納部３２に収納された鍋３１に対向する面（図３における下面側）には蓋放熱板３８を配設している。蓋放熱板３８の内面側（図３における上面側）には誘導加熱コイルである蓋加熱コイル３９を設けている。また、蓋体３５の内部には、蓋放熱板３８に感温部が接触する蓋温度センサ４０を設けている。蓋温度センサ４０により検知された蓋放熱板３８の温度データは、他のセンサ等からのデータと合わせて、当該炊飯器における炊飯動作の現状把握に用いられ、鍋加熱コイル３６および蓋加熱コイル３９の制御が行われる。
【００４１】
蓋体３５の上部における正面側（図３における左側）には表示部４１と操作部４２を設けている。表示部４１においては、当該炊飯器の現在の動作状況表示、設定時のコース表示、米種の表示、炊き上がり時間表示等の炊飯動作において使用者に報知すべき各種情報を液晶表示等により表示する。また、当該炊飯器には、使用者に音声や音により各種情報を報知するための報知部４３、例えば音声により炊飯状況を知らせる音声発生機構、音色の違いにより使用者に現状を知らせるブザーやメロディ発生器等の音発生機構を設けている。本実施の形態においては、使用者による操作部４２の操作により指令を受け付けたことを知らせる入力受付報知、炊飯動作の終了を知らせる炊飯動作終了報知、炊飯器における再加熱動作が終了したことを知らせる再加熱動作終了報知等のためにブザーを設けている。
【００４２】
操作部４２には使用者が当該炊飯器による炊飯動作を設定（指令）するときに用いる複数の操作スイッチを操作基板４４上に設けており、操作部４２からの使用者の指令（炊飯コース選択、炊飯予約等）や炊飯器内部に設けた各種検知手段（鍋温度センサ３７、蓋温度センサ４０）からの検知データ等は、炊飯器内部に設けたマイコン４５に入力して処理する。その処理結果に基づき、マイコン４５は当該炊飯器における適切な動作プログラムを選択して、炊飯器内の各種構成部品を制御する。
【００４３】
蓋体３５には蒸気筒５０、マグネット５１、斜面案内板５２、およびリードスイッチ５３からなるふきこぼれ検知部を設けている。蒸気筒５０は、炊飯動作中に生じるご飯からの蒸気を炊飯器外部に排出するものである。
【００４４】
ご飯からの蒸気は、蓋放熱板３８の孔を通って、蒸気筒５０の下面の進入口から蒸気筒５０の内部に入り、蒸気筒５０の上面の排気口から機器外部へ排出される。蒸気筒５０の進入口には炊飯動作中の沸騰時に生じる糊状のねばり体（おねば）が進入してくるよう構成している。
【００４５】
蒸気筒５０の内部に円柱状のマグネット５１を設けている。蒸気筒５０の底面（蓋体２が閉成状態における最下面）は斜面に形成しており、その斜面の最下位置に蒸気進入口を形成している。マグネット５１は、蒸気筒５０の斜面に張り付けた斜面案内板５２上を自由に上下に転がることができるよう配設している。蓋体３５が閉成状態におけるマグネット５１は、通常は重力により最下位置にあり、蒸気進入口の真上に所定距離を有して配置している。また、マグネット５１が最下位置（蒸気進入口の真上位置）にあることを検知するリードスイッチ５３を蓋体３５に設けている。リードスイッチ５３は、マグネット５１が最下位置（蒸気進入口の真上位置）にあるときに、マグネット５１の磁力に反応してオン状態となるよう設定されている。したがって、マグネット５１が最下位置から外れて、上方に移動したとき、リードスイッチ５３はオフ状態となり、マグネット５１の上方への移動を検知することができる。
【００４６】
電子部品ユニット６０は、上記実施の形態１に記載したものである。ファン６１は電子部品ユニット６０を冷却するものである。コードリール６２は電子部品ユニット６０に電力を供給する電源コードを収納するものである。
【００４７】
電子部品ユニット６０には、上記実施の形態１で述べたように、半導体素子とその半導体素子の温度上昇を低減するためのヒートシンクの他に半導体素子を制御するための制御手段や報知部４３を実装している。この半導体素子は底加熱コイル３６に高周波電流を流すものである。
【００４８】
高周波電流が底加熱コイル３６に流れると、高周波磁界が底加熱コイル３６に発生し、この高周波磁界により鍋３１は誘導加熱される。この高周波電流は４０Ａ以上の瞬時電流が流れるため、半導体素子は発熱する。この発熱により半導体素子の樹脂ケースや、樹脂モールド基板が発熱し、熱膨張する。また高周波電流を流さないときは発熱しないので、半導体素子の温度は低い。つまり、高周波電流を流さないときは、半導体素子の樹脂ケースや、樹脂モールド基板は熱収縮する。この熱膨張と熱収縮を繰り返すことにより、樹脂ケースや樹脂モールド基板に応力がかかるが、半導体素子のリード線に湾曲部分が設けられているため、この湾曲部分がばねの働きをして、応力を吸収することができる。したがって、応力により樹脂ケースや樹脂モールド基板とリード線の半田部にクラックが生じない信頼性の高い電子部品ユニットを備えた炊飯器を提供できる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、上記実施の形態１に記載の電子部品ユニット６０を搭載したので、長期間使用しても電子部品ユニット６０を構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがなく、信頼性の高い炊飯器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる電子部品ユニットは、半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部の応力を軽減することができ、樹脂ケースのクラックやリード線の半田部のクラックの発生を防止することができ、信頼性を向上することができ、また、本発明にかかる炊飯器は、長期間使用しても電子部品ユニットを構成する半導体素子の樹脂ケースやリード線の半田部にクラックが入ることがなく、信頼性の高い炊飯器を提供することができるので、半導体素子とこの半導体素子を放熱する放熱手段を有する電子部品ユニットおよびその電子部品ユニットを備えた炊飯器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品ユニットの断面図
【図２】同電子部品ユニットの正面図
【図３】本発明の実施の形態２における電子部品ユニットを備えた炊飯器の断面図
【符号の説明】
【００５２】
１  半導体素子
１ａ  樹脂ケース
２  リード線
３  湾曲部分
４  基板
６  ヒートシンク（放熱手段）
７  ねじ（第一の締結手段）
８  ねじ（第二の締結手段）
【図１】
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【図２】
2010010533.tif 000004
【図３】
2010010533.tif 000005