(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、前記実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、
前記実装基板は前記回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、前記放熱板と前記回路ケースの上面との隙間にはモールド材の流出を防ぐ封止手段が設けられていることを特徴とする電子回路基板装置。
【請求項２】
上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、前記実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、
前記実装基板は前記回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、前記回路ケースの上面には前記放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする電子回路基板装置。
【請求項３】
前記回路ケース内では前記実装基板の下側に空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子回路基板装置。
【請求項４】
前記放熱板と前記回路ケースの上面との隙間に封止手段が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の電子回路基板装置。
【請求項５】
前記回路ケースの上面には前記放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路基板装置。
【請求項６】
前記パワーモジュールの下側に感熱素子を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子回路基板装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子回路基板装置を用いたことを特徴とする電気機器。
【請求項８】
回路ケースが上回路ケースと下回路ケースとから構成され、前記上回路ケースの上面にはパワーモジュールの上面に取り付けられた金属から成る放熱板を外部に露出するための開口部と、前記放熱板よりも高く延びた複数の突起部とが形成されており、前記パワーモジュールと電子部品とが実装された実装基板を、前記放熱板が前記開口部より外部に露出するように前記上回路ケースの内部に固定し、前記開口部と前記放熱板との隙間を封止手段で封止した後、前記上回路ケースを反転させて少なくとも実装部品の充電部がモールドされるように難燃性材料から成るモールド材を注入し、硬化させた後に下回路ケースを取り付けることにより前記実装基板の下側に空間を形成するようにしたことを特徴とする電子回路基板装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実測基板に電子部品を実装して組品とした電子回路基板装置に関するものである。また、該電子回路基板装置を備えた電気機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は一般的な電気洗濯機の縦断面図である。該図に示すように、電気洗濯機の本体３０内には電子回路基板装置２０が設けられている。この電子回路基板装置２０は、モータ３３など電動部材（負荷）の電力供給や運転を制御するために、パワーモジュールやトランジスタなどの電子部品を実装基板に搭載した組品である。ここでは、必要な電子部品を２つの実装基板に分けて実装して電子回路基板装置２０，２０′を構成し、本体３０内の上部前方と下部前方とに配設している。
【０００３】
このような電子回路基板装置２０の従来技術について説明する。図５は電子回路基板装置２０の側断面図である。実装基板１には、パワーモジュール２と、トランジスタなどパワーモジュール以外の電子部品３とが半田固定されている。
【０００４】
図６は該パワーモジュール２の外観斜視図である。パワーモジュール２は負荷を駆動するための電力制御半導体素子などをパッケージに内蔵したものであり、該図ではその一例としてデュアルラインパッケージによるパワーモジュールを示している。
【０００５】
図５に示すように、パワーモジュール２にはアルミニウムなど熱伝導性の良好な材料から成る放熱板４が、ネジ５にて取り付けられている。この放熱板４は、図７に示すように、平板部４ａと該平板部４ａに立設された複数のフィン部４ｂから成るものである。該フィン部４ｂにより表面積を大きくすることで放熱効果を向上させている。
【０００６】
図５において、６は難燃性樹脂から成る回路ケースである。該回路ケース６は、上回路ケース６１と下回路ケース６２とに分かれたものを一体に組み立てたものであり、ネジ７にて電気洗濯機の本体３０に取り付けられている。
【０００７】
この回路ケース６内にはパワーモジュール２及び電子部品３を実装した実装基板１が、パワーモジュール２を実装した面を下側にして取り付けられている。そして、該実装基板１は放熱板４が露出するようにウレタン樹脂などの難燃性材料でモールドされており（モールド体８）、パワーモジュール２や電子部品３が保護されている。このとき、実装基板１の下側に空間９が形成される。
【０００８】
実装基板１の下側に空間９が形成されるのは、次のような理由からである。即ち、該電子回路基板装置２０は電気洗濯機に設けられているので、風雨にさらされる屋外での設置、湯の使用、水飛沫などによって常に湿気の多い環境下にある。従って、回路ケース６内で実装基板１の上側に空間がある場合、該空間内で結露が発生するとその水がモールド体８の表面に滴下したり、その際に異物が付着することがある。
【０００９】
モールド体８は実装基板１上のパワーモジュール２や電子部品３を保護するために設けられているが、トランスやブザーなど背の高い電子部品やモールド材が侵入すると故障するコネクタなどはモールド体８より露出している（図５中、電子部品３′）。そこで、上述した水滴や異物がこれらの電子部品に付着して故障の原因とならないように、空間が実装基板１の下側に形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、実装基板１はパワーモジュール２を実装した面を下側にして回路ケース６内に取り付けられていることから、放熱板４は必然的にパワーモジュール２の下側に位置する。さらに、放熱板４が回路ケース６内に収納されていることと併せると、放熱板４ではパワーモジュール２で発生した熱を十分に放出することができない。
【００１１】
また、上記従来技術では回路ケース６やモールド体８に難燃性材料を用いていても、樹脂材料であることからパワーモジュール２が発火したときには類焼するおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題にかんがみてなされたものであり、防湿性が良好で効率よく放熱がなされ、且つパワーモジュールの発火に強い電子回路基板装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、効果的な放熱を特徴とする電子回路基板装置を備えた電気機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、請求項１の電子回路基板装置は、上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、実装基板は回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、放熱板と回路ケースの上面との隙間にはモールド材の流出を防ぐ封止手段が設けられることを特徴とする。
【００１４】
つまり、この電子回路基板装置では放熱板がパワーモジュールの上側に位置していて回路ケースから露出している。そして、パワーモジュールで発生した熱は回路ケース外の空気に放出される。また、放熱板と回路ケースの上面との隙間に設けられた封止手段によって前記隙間からのモールド材の流出を防止することができる。
【００１５】
請求項２の電子回路基板装置は、上面に金属から成る放熱板が取り付けられたパワーモジュールを実装した実装基板を回路ケース内に収納し、実装基板に実装された電子部品が難燃性材料から成るモールド材によってモールドされた電子回路基板装置において、実装基板は回路ケースの上面から該放熱板が露出するように配置されており、回路ケースの上面には放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されることを特徴とする。例えば、実装基板をモ−ルドする際、実装基板は予め回路ケース内に取り付けられており、該回路ケースを反転させた状態でモールド材を注入する。このとき、上記電子回路基板装置では前記突起部が回路ケースの脚となってこれを支持する。
【００１６】
請求項３の電子回路基板装置は、請求項１又は請求項２に記載の電子回路基板装置において、回路ケース内で実装基板の下側に空間が形成されていることを特徴とする。故に、該空間内で結露が発生してもその水が実装基板やパワーモジュールに滴下しない。
【００１７】
請求項４の電子回路基板装置は、請求項２に記載の電子回路基板装置において、放熱板と回路ケースの上面との隙間に封止手段が設けられたことを特徴とする。該封止手段によって、前記隙間からモールド材が流出することを防止する。
【００１８】
請求項５の電子回路基板装置は、請求項１に記載の電子回路基板装置において、回路ケースの上面には放熱板よりも高く延びた突起部が複数形成されていることを特徴とする。回路ケースを反転させた状態でモールド材を注入する際、前記突起部が回路ケースの脚となってこれを支持する。
【００１９】
請求項６の電子回路基板装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子回路基板装置において、パワーモジュールの下側に感熱素子を設けたことを特徴とする。この感熱素子によってパワーモジュールの発熱状態を検知することができる。
【００２０】
請求項７の電気機器は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子回路基板装置を用いたことを特徴とする。故に、この電気機器では電子回路基板装置が湿気に強く、また効果的に放熱することができる。さらに請求項８の電子回路基板装置の製造方法によって、請求項１〜５に記載の電子回路基板装置を容易にかつ効率よく製造することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電子回路基板装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は電気洗濯機の本体内に取り付けられた本実施形態の電子回路基板装置の断面図である。また、図２は該電子回路基板装置を図１中矢印Ａ方向から見た矢視図である。尚、図４乃至図６に示す従来技術と同じ部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１に示すように、実装基板１にはパワーモジュール２と、トランジスタなどパワーモジュール以外の電子部品３とが実装されている。該実装基板１は、パワーモジュール２を実装した面が上側となるように上回路ケース６１内にネジ１０にて取り付けられている。このとき、上回路ケース６１の上面の中央に形成された矩形状の開口部６１ａに放熱板４の平板部４ａが嵌入し、フィン部４ｂが回路ケース６から突出している。
【００２３】
本実施形態の電子回路基板装置２０は、電圧印加でパワーモジュール２の温度が上昇するとその熱は放熱板４に伝導して回路ケース６外の空気へ放出される。特に、この放熱板４はパワーモジュール２の上側に位置し、回路ケース６より露出していることから、効率よく放熱することができる。尚、放熱効果が十分な場合は、フィン部４ｂを平板部４ａに一体化してもよい。
【００２４】
また、放熱板４は金属性であるので、パワーモジュール２が発火してもその上側にある放熱板４に遮られて類焼しにくい。
【００２５】
また、回路ケース６内では実装基板１の下側に空間９が設けられ、またモールド体８が形成されていることから、湿気によってパワーモジュール２及び電子部品３が故障するおそれはない。
【００２６】
図１に示すように、上回路ケース６１の開口部６１ａと放熱板４の平板部４ａとの間には封止手段としてテープ１１が張られている。ここでは、上回路ケース６１の上面と平板部４ａとが面一になっていることから、隙間をテープ１１で簡単に封止することができる。
【００２７】
また、上回路ケース６１の上面には放熱板４のフィン部４ｂよりも高く延びる突起部１２が３つ、特にそのうちの１つはリブ状に形成されている。
【００２８】
上記構成の電子回路基板装置を作成するためのモールド工程について説明する。図３は、前記モールド工程の様子を示す説明図である。該図に示すように、上回路ケース６１にはパワーモジュール２及び電子部品３が実装された実装基板１が予め固定されている。そして、これを反転させて作業台４０の上に載置し、モールドを上回路ケース６１の開口の高さまで注入している。尚、実装部品の充電部のみをモールドしてもよい。
【００２９】
このとき、上回路ケース６の底面に位置している開口部６１ａと、放熱板４の平板部４ａとの隙間はテープ１１で封止されていることから、上から注入されたモールドが流れ出すおそれがない。また、上回路ケース６の突起部１２は作業台４０上に載置された上回路ケース６１の脚となることから、上回路ケース６１は安定した状態で作業される。
【００３０】
この後、モールド材が硬化してから上回路ケース６１に下回路ケース６２が取り付けられるので、下回路ケース６２内が空間９となる。そして、上下反転させネジ７にて電気洗濯機の本体３０に取り付けられると（図１参照）、該空間９は実装基板１の下側に位置する。尚、テープ１１はモールド材硬化後は取り除いてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、図１に示すように発熱部であるパワーモジュール２の下方近傍に感熱素子としてサーミスタ１３を設置している。このサーミスタ１３の内部抵抗値の変化を監視することにより、パワーモジュール２の温度上昇を検知して異常のときは電源供給を遮断することができる。故に、焼損や破損、火災などが防止できる。また、サーミスタ１３は他の電子部品と同様に取付が可能なため、リード線付きのサーミスタを放熱板４又はパワーモジュール２に固定するより安価に組立ができる。
【００３２】
本実施形態の電子回路基板装置２０は、従来技術で説明した図４に示す一般的な電気洗濯機に配設されるものである。該電子回路基板装置２０によって、洗濯槽３１内のパルセータ３２のモータ３３や給水弁３４、排水弁３５などの動作が制御される。
【００３３】
尚、本実施形態の電子回路基板装置２０は湿気に強いことから、上記電気洗濯機のほかにも食器乾燥機など電子回路基板装置を多湿環境下に設置する電気機器に用いると好適である。
【００３４】
特に、上記電子回路基板装置２０は十分に放熱することができ、故障しにくく安定した性能を有する。また、組立性がよく、発火しても類焼しにくい。従って、上記電気洗濯機や食器乾燥機などの電気機器も該電子回路基板装置２０を備えることで同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の電子回路基板装置はパワーモジュールで発生した熱が放熱板にて効果的に放出される。故に、パワーモジュールの故障や発火といった不都合が生じにくい安定した性能の電子回路基板装置となる。また、万一発火した場合でもパワーモジュールの上側に金属製の放熱板を設けていることから、可燃部品への類焼を防止できる。また、放熱板と回路ケースの上面との隙間に設けられた封止手段によって前記隙間からのモールド材の流出を防止することができる。
【００３６】
請求項２及び請求項５の電子回路基板装置は、回路ケースの上面に放熱板よりも高く延びた突起部が形成されていることから、モールド材の注入などのために作業台に載置したときは脚となるので安定して作業を行うことができる。また、電子回路基板装置が落下したとき前記突起部で床に着地することから放熱板を保護できる。
【００３７】
請求項３の電子回路基板装置は、回路ケース内で結露が発生してもその水が実装基板やパワーモジュールに滴下しない構成となっている。故に、多湿環境下にあっても故障しにくい。
【００３８】
請求項４の電子回路基板装置は、組立の際、封止手段によって回路ケースと放熱板との隙間からモールドが流れ出すおそれがない。
【００３９】
請求項６の電子回路基板装置は、感熱素子を設けることによってパワーモジュールの発熱状態を検知することができるから、パワーモジュールの焼損や破損、火災などを防止することができる。故に、安全な性能の電子回路基板装置となる。また、リード線付きのサーミスタを放熱板やパワーモジュールに取り付けるよりも安価な組立が可能となる。
【００４０】
上述したように、請求項１から請求項６の電子回路基板装置は多湿環境下でも故障しにくいだけでなく、安定した性能や組立て性の良さ、発火及び類焼しにくいといった効果を有するものである。従って、このような電子回路基板装置を備えた請求項７の電気機器も同様の効果が付与されることとなる。
【００４１】
さらに、請求項８の電子回路基板装置の製造方法によって、上述の電子回路基板装置を容易にかつ効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子回路基板装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１中矢印Ａ方向から見た矢視図。
【図３】本発明の電子回路基板装置のモールド工程を示す説明図。
【図４】電子回路基板装置が備えられた洗濯機の一般的な構成を示す図。
【図５】従来の電子回路基板装置の構成を示す断面図。
【図６】パワーモジュールの斜視図。
【図７】放熱板の斜視図。
【符号の説明】
１    実装基板
２    パワーモジュール
３    電子部品
４    放熱板
６    回路ケース
６１    上回路ケース
６２    下回路ケース
８    モールド体
９    空間
１１    封止用テープ
１２    突起部
１３    サーミスタ
２０    電子回路基板装置
３０    電気洗濯機本体
【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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