(57)【要約】【課題】電子部品が発生した熱を迅速に放熱部材に伝えて効果的に放熱できる回路装置を提供する。【解決手段】回路装置は、プリント基板１と、プリント基板１の表面上に搭載されたヒートシンク２と、プリント基板１の表面上に搭載され、ヒートシンク２に熱的に接触するトランジスタ３と、プリント基板１の裏面に設けられ、銅からなるコレクタ端子用銅箔パターンとを備える。プリント基板１は、ヒートシンク２下に設けられ、プリント基板１を厚さ方向に貫通するスルーホールと、スルーホール内に設けられ、ヒートシンク２とコレクタ端子用銅箔パターンとを熱的に接続する伝熱体と、トランジスタ３下に設けられ、プリント基板１を厚さ方向に貫通する挿通穴１０１とを有する。トランジスタ３のコレクタ端子３０２は挿通穴１０１に挿通されてコレクタ端子用銅箔パターンに熱的に接続されている。【選択図】図１
2014049728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板の表面上に搭載された放熱部材と、
上記基板の表面上に搭載され、上記放熱部材に熱的に接触する電子部品と、
上記基板の裏面に設けられ、導体からなる第１導体パターンと
を備え、
上記基板は、
上記放熱部材下に設けられ、上記基板を厚さ方向に貫通するスルーホールと、
上記スルーホール内に設けられ、上記放熱部材と上記第１導体パターンとを熱的に接続する伝熱体と、
上記電子部品下に設けられ、上記基板を厚さ方向に貫通する挿通穴と
を有し、
上記電子部品の一部は上記挿通穴に挿通されて上記第１導体パターンに熱的に接続されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回路装置において、
上記第１導体パターンには、上記基板側とは反対側に突出する突出部が設けられていることを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回路装置において、
上記放熱部材において上記電子部品と熱的に接触する部分と、上記放熱部材において上記伝熱体と熱的に接触する部分との間は、他の部分よりも熱抵抗が高いことを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の回路装置において、
上記基板の表面に設けられ、導体からなる第２導体パターンを備え、
上記第２導体パターンは上記放熱部材および上記伝熱体に熱的に接続されていることを特徴とする回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインバータ回路基板などの回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路装置としては、基板に厚さ方向に貫通するスルーホールを設けると共に、そのスルーホール内に銅チップを埋め込んだものがある(例えば特開２０１０−１０９０３６号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
上記銅チップの厚さ方向の一端は、基板の表面に設けられた配線パターンに接続されている。この配線パターン上には電子部品が搭載されて、銅チップが上記配線パターンを介して電子部品に熱的に接続されている。
【０００４】
一方、上記銅チップの厚さ方向の他端は、基板の裏面に設けられた配線パターンに接続されている。この配線パターンには熱伝導性シートを介して放熱部材が接続されている。
【０００５】
すなわち、上記従来の回路装置では、電子部品の熱が、基板の表面の配線パターン、銅チップ、基板の裏面の配線パターン、熱伝導性シートを介して、放熱部材に伝わるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の回路装置では、電子部品と放熱部材の間に、基板の表面の配線パターン、銅チップ、基板の裏面の配線パターンおよび熱伝導性シートが存在するため、放熱経路が長くなっている。
【０００８】
したがって、上記従来の回路装置には、電子部品の熱を放熱部材に迅速に伝えて効果的に放熱できないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、電子部品が発生した熱を迅速に放熱部材に伝えて効果的に放熱できる回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の回路装置は、
基板と、
上記基板の表面上に搭載された放熱部材と、
上記基板の表面上に搭載され、上記放熱部材に熱的に接触する電子部品と、
上記基板の裏面に設けられ、導体からなる第１導体パターンと
を備え、
上記基板は、
上記放熱部材下に設けられ、上記基板を厚さ方向に貫通するスルーホールと、
上記スルーホール内に設けられ、上記放熱部材と上記第１導体パターンとを熱的に接続する伝熱体と、
上記電子部品下に設けられ、上記基板を厚さ方向に貫通する挿通穴と
を有し、
上記電子部品の一部は上記挿通穴に挿通されて上記第１導体パターンに熱的に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、上記基板の表面上では電子部品と放熱部材が互いに熱的に接触するので、電子部品から放熱部材までの放熱経路を短くすることができる。したがって、上記電子部品が発生した熱を迅速に放熱部材に伝えて効果的に放熱できる。
【００１２】
また、上記電子部品の一部は基板の挿通穴に挿通されて第１導体パターンに熱的に接続されているので、電子部品が発生した熱を第１導体パターンに伝えて、電子部品の冷却効果を高めることができる。
【００１３】
また、上記第１導体パターンはスルーホール内の伝熱体を介して放熱部材に熱的に接続されているので、電子部品から第１導体パターンに伝わった熱は第１導体パターンのみならず放熱部材からも周囲に放出できる。したがって、上記第１導体パターンのいわゆるパターン面積を大きくしなくても、つまり、基板の表面と平行な方向に第１導体パターンを大きく広げなくても、電子部品の温度を下げることができる。
【００１４】
また、上記第１導体パターンはスルーホール内の伝熱体を介して放熱部材に熱的に接続されていることによって、電子部品から第１導体パターンに伝わった熱をスルーホール内の伝熱体を介して放熱部材に伝えることができるので、第１導体パターンにおいて電子部品の一部が接続される部分の温度上昇を抑えることができる。
【００１５】
一実施形態の回路装置では、
上記第１導体パターンには、上記基板側とは反対側に突出する突出部が設けられている。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記第１導体パターンに、基板側とは反対側に突出する突出部を設けることにより、基板の表面と平行な方向に第１導体パターンを大きく広げなくても、第１導体パターンの放熱能力を高めることができる。
【００１７】
一実施形態の回路装置では、
上記放熱部材において上記電子部品と熱的に接触する部分と、上記放熱部材において上記伝熱体と熱的に接触する部分との間は、他の部分よりも熱抵抗が高い。
【００１８】
上記実施形態によれば、上記放熱部材において電子部品と熱的に接触する部分と、放熱部材において伝熱体と熱的に接触する部分との間は、他の部分よりも熱抵抗が高いので、基板の表面上において電子部品から放熱部材に伝わった熱と、電子部品から第１導体パターンおよび伝熱体を介して放熱部材に伝わった熱とが、放熱部材で互いに入り交じるのを防ぐことができる。したがって、上記基板の表面上において電子部品から放熱部材に伝わった熱と、電子部品から第１導体パターンおよび伝熱体を介して放熱部材に伝わった熱とを、放熱部材から周囲に効率良く放出できる。
【００１９】
一実施形態の回路装置では、
上記基板の表面に設けられ、導体からなる第２導体パターンを備え、
上記第２導体パターンは上記放熱部材および上記伝熱体に熱的に接続されている。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記第２導体パターンは放熱部材および伝熱体に熱的に接続されているので、第１導体パターンから放熱部材への熱の伝達効率を上げることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の回路装置は、基板と、この基板の表面上に搭載された放熱部材と、この基板の表面上に搭載され、放熱部材に熱的に接触する電子部品とを備えることによって、基板の表面上で電子部品と放熱部材が互いに熱的に接触するので、電子部品から放熱部材までの放熱経路を短くすることができる。したがって、上記電子部品が発生した熱を迅速に放熱部材に伝えて効果的に放熱できる。
【００２２】
また、上記基板は、電子部品下に設けられ、基板を厚さ方向に貫通する挿通穴を有し、電子部品の一部は上記挿通穴に挿通されて第１導体パターンに熱的に接続されているので、電子部品が発生した熱を第１導体パターンに伝えて、電子部品の冷却効果を高めることができる。
【００２３】
また、上記基板は、放熱部材下に設けられ、基板を厚さ方向に貫通するスルーホールと、スルーホール内に設けられ、放熱部材と第１導体パターンとを熱的に接続する伝熱体とを有するので、電子部品から第１導体パターンに伝わった熱を第１導体パターンおよび放熱部材で放熱できる。したがって、上記基板の表面と平行な方向に第１導体パターンを大きく広げなくても、電子部品の温度を下げることができる。
【００２４】
また、上記第１導体パターンはスルーホール内の伝熱体を介して放熱部材に熱的に接続されていることによって、電子部品から第１導体パターンに伝わった熱をスルーホール内の伝熱体を介して放熱部材に伝えることができるので、第１導体パターンにおいて電子部品の一部が接続される部分の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の一実施形態の回路装置の模式斜視図である。
【図２】図２は図１のII−II線矢視の模式断面図である。
【図３】図３は上記回路装置のプリント基板の要部の模式上面図である。
【図４】図４は図２の要部の模式拡大図である。
【図５】図５は上記プリント基板の要部の模式下面図である。
【図６】図６は図３のVI−VI線矢視の模式断面図である。
【図７】図７は上記回路装置の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の回路装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態の回路装置の要部を斜め上方から見た模式斜視図である。また、図２は、図１のII−II線から見た模式断面図である。
【００２８】
上記回路装置は、図１，図２に示すように、プリント基板１と、このプリント基板１の表面上に搭載され、例えばアルミまたは銅からなるヒートシンク２と、このプリント基板１の表面上に、ヒートシンク２と隣り合うように搭載されたトランジスタ３とを備えている。なお、プリント基板１は基板の一例であり、ヒートシンク２は放熱部材の一例であり、トランジスタ３は電子部品の一例である。
【００２９】
上記プリント基板１は、ヒートシンク２の近傍に設けられ、プリント基板１を厚さ方向に貫通する３個の挿通穴１０１を有している。この各挿通穴１０１には、コレクタ端子３０２、エミッタ端子３０３およびベース端子３０４のうちの１つが挿通される。
【００３０】
上記ヒートシンク２は、プリント基板１の表面に対して略垂直な方向に延びる基部２０１を有している。この基部２０１からは、プリント基板１の表面に対して略平行な方向であってトランジスタ３側とは反対側の方向に向かって、３つのフィン部２０２が延びている。
【００３１】
上記トランジスタ３は、トランジスタ本体３０１、コレクタ端子３０２、エミッタ端子３０３およびベース端子３０４を有している。
【００３２】
上記トランジスタ本体３０１は、耐熱樹脂からなって、トランジスタチップ(図示せず)を封止している。また、トランジスタ本体３０１は、挿通穴１０１上に位置して、ヒートシンク２に熱的に接触している。
【００３３】
上記コレクタ端子３０２、エミッタ端子３０３およびベース端子３０４は、それぞれ、上記トランジスタチップに電気的に接続されていると共に、トランジスタ本体３０１の下端からプリント基板１に向かって延びている。また、エミッタ端子３０３はコレクタ端子３０２の一側方に配置されている一方、ベース端子３０４はコレクタ端子３０２の他側方に配置されている。
【００３４】
図３は、上記プリント基板１の表面においてヒートシンク２が搭載される部分およびその周辺部を上方から見た模式上面図である。なお、図３では、ヒートシンク２は一点鎖線で図示しているが、トランジスタ３は図示を省略している。
【００３５】
上記プリント基板１は、ヒートシンク２下に位置するように設けられ、プリント基板１を厚さ方向に貫通する１５個のスルーホール１０２を有している。この各スルーホール１０２内には、ヒートシンク２とコレクタ端子用銅箔パターン４とを熱的に接続する伝熱体１０３を設けている。また、コレクタ端子用銅箔パターン４には、挿通穴１０１に挿通されたコレクタ端子３０２が熱的に接続される。なお、コレクタ端子用銅箔パターン４は第１導体パターンの一例である。
【００３６】
また、上記１５個のスルーホール１０２のうち、９個のスルーホール１０２が、コレクタ端子３０２が挿通される挿通穴１０１の近傍に設けられている。すなわち、複数のスルーホール１０２のうちの大部分がコレクタ端子３０２の近傍に位置している。
【００３７】
また、上記９個のスルーホール１０２の一側方には他の３個のスルーホール１０２が位置している。また、上記９個のスルーホール１０２の他側方にも他の３個のスルーホール１０２が位置している。すなわち、コレクタ端子３０２の近傍に位置するスルーホール１０２が他のスルーホール１０２で挟まれている。ここで、コレクタ端子３０２の近傍に位置するスルーホール１０２の一側方に位置するスルーホール１０２の数は、コレクタ端子３０２の近傍に位置するスルーホール１０２の他側方に位置するスルーホール１０２の数と同じにしている。
【００３８】
図４は、図３のスルーホール１０２およびその周辺部を拡大した模式拡大図である。
【００３９】
上記伝熱体１０３は、ヒートシンク２と熱的に接触する環状のランド部１３１を有している。この伝熱体１０３は、熱抵抗が小さい銅を用いて、コレクタ端子用銅箔パターン４と一体に形成されている。
【００４０】
図５は、上記プリント基板１の裏面においてヒートシンク２と重なる部分およびその周辺部を下方から見た模式下面図である。なお、図５では、ヒートシンク２は点線で図示しているが、トランジスタ３は図示を省略している。
【００４１】
上記プリント基板１の裏面には、導体の一例としての銅からなるコレクタ端子用銅箔パターン４を設けている。この銅箔パターン４は、下方からみた形状が略Ｔ形状となる部分を有している。より詳しくは、銅箔パターン４は、ヒートシンク２下に位置する矩形状の第１パターン部４０１と、この第１パターン部４０１に連なる線状の第２パターン部４０２とを有している。
【００４２】
上記第１パターン部４０１には、プリント基板１側とは反対側に突出する複数の突出部７が設けられている。この突出部７は、レジストパターン(図示せず)を用いて半田で形成されて、下方から見た形状が略楕円形状となっている。また、第１パターン部４０１にはスルーホール１０２が接続されている。
【００４３】
上記第２パターン部４０２には、コレクタ端子３０２が挿通される挿通穴１０１が接続されている。この挿通穴１０１の下端の近傍には半田(図示せず)を塗布し、コレクタ端子３０２をプリント基板１に半田固定する。これにより、コレクタ端子３０２が第２パターン部４０２に電気的かつ熱的に接続される。
【００４４】
また、上記プリント基板１の裏面には、エミッタ端子用銅箔パターン５およびベース端子用銅箔パターン６も設けている。エミッタ端子用銅箔パターン５には、半田固定により、トランジスタ３のエミッタ端子３０２が電気的かつ熱的に接続される。一方、ベース端子用銅箔パターン６には、半田固定により、トランジスタ３のベース端子３０４が電気的かつ熱的に接続される。
【００４５】
図６は、図３のVI−VI線から見た模式断面図である。
【００４６】
上記伝熱体１０３は、スルーホール１０２の壁面を覆う筒状の接続部１３２を有している。この接続部１３２の上端部はランド部１３１の内周縁部に連なっている。また、接続部１３２内は空間になっている。
【００４７】
上記突出部７をプリント基板１の裏面に略垂直な面で切ると、この突出部７の断面は略半楕円形状を呈する。
【００４８】
上記構成の回路装置によれば、プリント基板１の表面上ではトランジスタ３とヒートシンク２が互いに熱的に接触させて、トランジスタ３からヒートシンク２までの放熱経路を短くしている。したがって、トランジスタ３が発生した熱を迅速にヒートシンク２に伝えて効果的に放熱できる。その結果、トランジスタ本体３０１の温度を１４０℃よりも下げることができる。
【００４９】
また、上記トランジスタ３のコレクタ端子３０２はプリント基板１の挿通穴１０１に挿通されてコレクタ端子用銅箔パターン４に熱的に接続されているので、トランジスタ３が発生した熱をコレクタ端子用銅箔パターン４に伝えて、トランジスタ３の冷却効果を高めることができる。
【００５０】
また、上記コレクタ端子用銅箔パターン４はスルーホール１０２内の伝熱体１０３を介してヒートシンク２に熱的に接続されているので、トランジスタ３からコレクタ端子用銅箔パターン４に伝わった熱はコレクタ端子用銅箔パターン４のみならずヒートシンク２からも周囲に放出できる。したがって、コレクタ端子用銅箔パターン４のいわゆるパターン面積を大きくしなくても、つまり、プリント基板１の表面と平行な方向にコレクタ端子用銅箔パターン４を大きく広げなくても、トランジスタ３の温度を下げることができる。
【００５１】
また、上記コレクタ端子用銅箔パターン４はスルーホール１０２内の伝熱体１０３を介してヒートシンク２に熱的に接続されていることによって、トランジスタ３からコレクタ端子用銅箔パターン４に伝わった熱をスルーホール１０２内の伝熱体１０３を介してヒートシンク２に伝えることができるので、コレクタ端子用銅箔パターン４の第２パターン部４０２においてコレクタ端子３０２が接続される部分の温度上昇を抑えることができる。具体的には、コレクタ端子用銅箔パターン４の第２パターン部４０２においてコレクタ端子３０２が接続される部分の温度を９０℃以下に保つことができる。その結果、コレクタ端子用銅箔パターン４の第２パターン部４０２においてコレクタ端子３０２が接続される部分の経年劣化が進むのを防ぐことができる。
【００５２】
また、上記コレクタ端子用銅箔パターン４に、プリント基板１側とは反対側に突出する突出部７を複数設けているので、プリント基板１の表面と平行な方向にコレクタ端子用銅箔パターン４を大きく広げなくても、コレクタ端子用銅箔パターン４の放熱能力を高めることができる。
【００５３】
上記実施形態において、ヒートシンク２のトランジスタ３と熱的に接触する部分と、ヒートシンク２の伝熱体１０３と熱的に接触する部分との間を、他の部分よりも熱抵抗が高くなるようにしてもよい。このようにする方法としては、例えば、ヒートシンク２のトランジスタ３と熱的に接触する部分と、ヒートシンク２の伝熱体１０３と熱的に接触する部分との間の部分を、熱抵抗が比較的低い材料で形成する共に、他の部分を、熱抵抗が比較的高い材料で形成する方法がある。
【００５４】
上記ヒートシンク２のトランジスタ３と熱的に接触する部分と、ヒートシンク２の伝熱体１０３と熱的に接触する部分との間を、他の部分よりも熱抵抗が高くなるようにした場合、プリント基板１の表面上においてトランジスタ３からヒートシンク２に伝わった熱と、トランジスタ３からコレクタ端子用銅箔パターン４および伝熱体１０３を介してヒートシンク２に伝わった熱とが、ヒートシンク２で互いに入り交じるのを防ぐことができる。したがって、プリント基板１の表面上においてトランジスタ３からヒートシンク２に伝わった熱と、トランジスタ３からコレクタ端子用銅箔パターン４および伝熱体１０３を介してヒートシンク２に伝わった熱とを、ヒートシンク２から周囲に効率良く放出できる。
【００５５】
上記実施形態において、図７に示すように、プリント基板１の表面に、導体の一例としての銅からなる銅箔パターン８を設けて、この銅箔パターン８がヒートシンク２およびランド部１３１と熱的に接続されるようにしてもよい。このようにした場合、コレクタ端子用銅箔パターン４からヒートシンク２への熱の伝達効率を上げることができる。なお、銅箔パターン８は第２導体パターンの一例である。
【００５６】
上記実施形態では、３つのフィン部２０２を有するヒートシンク２を用いていたが、２つまたは４つ以上のフィン部を有するヒートシンクを用いてもよい。
【００５７】
上記実施形態では、挿通穴１０１の数は３個であったが、１個にしてもよいし、３個以外の複数個にしてもよい。
【００５８】
上記実施形態では、プリント基板１に、１５個のスルーホール１０２を設けていたが、１個のスルーホールを設けたり、あるいは、１５個以外の複数個のスルーホールを設けたりしてもよい。このようにする場合、伝熱体の数はスルーホールの数と同じにしてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、コレクタ端子用銅箔パターン４を第１導体パターンの一例として用いていたが、銅以外の導体(例えば金またはアルミ)からなる導体パターンを第１導体パターンの一例として用いてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、伝熱体１０３の材料は銅であったが、例えば金またはアルミにしてもよい。すなわち、伝熱体１０３の材料は、コレクタ端子用銅箔パターン４の熱をヒートシンク２に伝えることができる材料であればどのようなものであってもよい。
【００６１】
上記実施形態において、接続部１３２内の空間に例えば半田を充填してもよい。
【００６２】
上記実施形態では、突出部７を、半田で形成していが、例えば銅で形成してもよい。
【００６３】
本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態と上述の変形例とを適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。また、本発明は、トランジスタ以外の電子部品(例えば発光ダイオード、スイッチまたは抵抗)の冷却に使用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１  プリント基板
２  ヒートシンク
３  トランジスタ
４  コレクタ端子用銅箔パターン
５  エミッタ端子用銅箔パターン
６  ベース端子用銅箔パターン
７  突出部
８  銅箔パターン
１０１  挿通穴
１０２  スルーホール
１０３  伝熱体
１３１  ランド部
１３２  接続部
３０２  コレクタ端子
３０３  エミッタ端子
３０４  ベース端子
４０１  第１パターン部
４０２  第２パターン部
【図１】
2014049728.tif 000003
【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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