(57)【要約】【課題】ポリゴンミラースキャナモータにおいて、間欠運転時の起動電流により、駆動ＩＣが異常に高温となることを解決し、信頼性を高めることを目的とする。【解決手段】駆動ＩＣ１３の側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面１３ｂと駆動ＩＣ底面１３ｃとの高さが略０．１ｍｍ以下であり、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板１３ａに対向したはんだランド１５には、はんだランド１５中心から外方向に延びたレジスト帯１６が設けられることにより、はんだつけ作業時に駆動ＩＣの底面の放熱板１３ａと金属基板１４との間のはんだ材料１２からガスが発生しても、レジスト帯１６を通ってガスが外周部に排出されるため、ボイドの発生を防止することが出来る。また、駆動ＩＣの底面の放熱板１３ａと金属基板１４とのはんだ量が確保でき、過渡熱抵抗の増加を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とロータマグネットを有しポリゴンミラーが固定されたロータボスと、前記ロータマグネットと対向して電磁トルクを発生するステータ巻線と、前記回転軸を軸支する軸受が固定される金属基板と、底面に放熱板を有し前記金属基板表面にはんだ実装された駆動ＩＣとを備え、前記駆動ＩＣの側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面と前記駆動ＩＣ底面との高さＨが略０．１ｍｍ以下であり、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板に対向したはんだランドには、中心から外方向に延びたレジスト帯が設けられたポリゴンミラースキャナモータ。
【請求項２】
前記レジスト帯の幅は、前記駆動ＩＣ底面の高さＨの２倍以上であり、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板に対向したはんだランドの有効面積は、前記放熱板の面積の５０％以上とした請求項１に記載のポリゴンミラースキャナモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザビームプリンタなどに用いられ、レーザ光のスキャニングに利用されるポリゴンミラースキャナモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機では、高速化と高精細化の要求が高まってきている。この、高速化と高精細化のためには、レーザ光のスキャンを高速化する必要があり、ポリゴンミラースキャナモータの高速回転化が求められる。この高速回転のために、モータ駆動電流が大きくなり、この駆動電流を制御する駆動ＩＣの発熱対策が課題となる。
【０００３】
さらに、省電力化の要求により、モータの使用状態は連続回転から、間欠運転が重要となっており、起動時の起動電流による駆動ＩＣの発熱対策が求められている。
【０００４】
また、ポリゴンミラースキャナモータが収容されているレーザスキャナユニットは、小型化や軽量化による樹脂化が進み、熱がこもり易く、駆動ＩＣ周辺の温度が上昇し、信頼性を著しく低下する場合がある。また、上記のような問題を解決するため、レーザスキャナユニットを金属ケースにしたり、近傍に冷却ファンを設けると、非常にコストアップとなる。
【０００５】
近年、放熱板を底面に有した駆動ＩＣを、金属基板にはんだ実装し、駆動ＩＣで発生する熱を、この金属基板から放出する構成が一般に知られている。この構成は、簡易に、熱を放出できるので、良好である。しかし、駆動ＩＣの放熱板と金属基板の間のはんだ部に気泡が発生すると、放熱効果が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
このような問題に対して、駆動ＩＣ及び駆動ＩＣをはんだ実装する金属基板に、アルミニウム合金等の放熱フィンを設けることが開示されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図４に従来のポリゴンミラースキャナモータの構造を示す。図４において、１は回転軸で、ポリゴンミラー２とロータマグネット３とロータフレーム４とが固定されるロータボス５が焼きバメ等の方法で固定され、ロータ組立を構成している。ロータマグネット３と磁路を構成する磁性体を積層したステータコア６と、ロータマグネット３と対向して磁気トルクを発生するステータ巻線７と、回転軸１を軸支する軸受８が固定される金属基板９と、ステータ巻線７に流れる電流を制御する駆動ＩＣ１０が金属基板９に実装され、ステータ組立を構成している。ここで、駆動ＩＣ１０の底面に設けた放熱板１０ａと金属基板９がはんだ１２実装され、さらに、金属基板９の裏面にアルミニウム合金からなる放熱フィン１１が取付られ、駆動ＩＣ１０で発生する熱を、金属基板９を介し、放熱フィン１１から放出する構成となっている。
【特許文献１】特開平６−２３０３０６号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、熱伝導率の良いアルミニウム合金からなる放熱フィン１１はコスト高となり、取付工数もかかる。また、ポリゴンミラースキャナモータに要求される間欠運転での信頼性を高めるためには、起動時の急激な熱対策である過渡熱抵抗の低減が必要となる。過渡熱抵抗は、駆動ＩＣ１０と金属基板９間の熱抵抗が支配的であり、放熱フィン１１の効果が少ないという課題があった。
【０００９】
さらに、駆動ＩＣ１０の底面の放熱板１０ａと金属基板９との間のはんだ実装状態について配慮されていないため、はんだ実装作業時にこの放熱板１０ａと金属基板９のランドとの間にあるクリームはんだ材料１２に含まれる揮発成分のガスにより、このはんだ部分にガス溜りのボイドが発生する。また、揮発成分がガス化することにより、駆動ＩＣ１０の底面の放熱板１０ａと金属基板９の間のはんだ量が減少し、さらに、ボイドが発生する。
このボイドにより過渡熱抵抗が高くなるため、間欠運転時の起動電流により駆動ＩＣ１０が異常に高温となり、ポリゴンミラースキャナモータの信頼性が悪化するという課題があった。
【００１０】
図３は、このボイドにより、放熱板１０ａと金属基板９の間のはんだ実装面積が減少し、過渡熱抵抗が増加する割合を示している。図３の横軸は、駆動ＩＣの放熱板１０ａの面積と実際のはんだ実装面積の比である有効はんだ実装割合を示すもので、ボイドの無い状態を有効はんだ実装割合１００％とし、放熱板の底面にはんだが無い状態を０％とした。評価実験より、有効はんだ実装割合が５０％以上であれば、ボイドの無い理想的な状態に対して、過渡熱抵抗の増加率は１０％以下であることが確認できた。さらに、有効はんだ実装割合が５０％より低下すると、過渡熱抵抗が急激に増加することもわかる。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、特別な放熱フィンを設けることなく、低コストで、駆動ＩＣの放熱を容易に行うポリゴンミラースキャナモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、金属基板表面にはんだ実装された駆動ＩＣと、この駆動ＩＣの側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面と前記駆動ＩＣ底面との高さＨが略０．１ｍｍ以下であり、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板に対向したはんだランドには、中心から外方向に延びたレジスト帯が設けられた構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、回転軸とロータマグネットを有しポリゴンミラーが固定されたロータと、前記ロータマグネットと対向して電磁トルクを発生するステータ巻線と、前記回転軸を軸支する軸受が固定される金属基板と、下面に放熱板を有し前記金属基板表面にはんだ実装された駆動ＩＣとを備え、前記駆動ＩＣの側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面と前記駆動ＩＣ底面との高さが略０．１ｍｍ以下であり、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板に対向したはんだランドには、中心から外方向に延びたレジスト帯が設けられたものであり、はんだ実装時に、駆動ＩＣの底面の放熱板と金属基板のランド間のはんだ材料から、ガスが発生しても、はんだランドの中心から外方向に延びたレジスト帯を通って、ガスが外周部に排出されるため、ボイドの発生を防止することが出来る。
【００１４】
また、通常、クリームはんだは、金属基板に０．１５ｍｍから０．２ｍｍの厚みで塗布されており、揮発成分がガス化することにより、有効はんだは略５０％となる。したがって、この駆動ＩＣの側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面と前記駆動ＩＣ底面との高さＨを略０．１ｍｍ以下とすることによって、駆動ＩＣの底面の放熱板と金属基板のランド間のはんだ量が確保でき、過渡熱抵抗を低減することができるという有利な効果が得られる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記レジスト帯の幅を、前記駆動ＩＣ底面の高さＨの２倍以上とし、かつ、前記駆動ＩＣの放熱板に対向したはんだランドの有効面積を、前記放熱板
の面積の５０％以上としたものであり、クリームはんだ高さに対し、レジスト帯の幅を広くすることにより、はんだに含まれる揮発成分のガスを効率的に外部へ排出できるという効果がある。同時に、有効はんだ実装割合を５０％以上とすることにより、過渡熱抵抗の増加を抑えることができるという作用を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明のより具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明のポリゴンミラースキャナモータを示す断面図であり、図１（ｂ）はこの詳細断面図である。図１において１は回転軸で、ポリゴンミラー２とロータマグネット３とロータフレーム４とが固定されるロータボス５が焼きバメにより固定され、ロータ組立を構成している。磁性体を積層したステータコア６と、磁気トルクを発生するステータ巻線７と、回転軸１を軸支する軸受８が固定される金属基板１４と、ステータ巻線７に流れる電流を制御する駆動ＩＣ１３が金属基板１４に実装され、ステータ組立を構成している。駆動ＩＣ１３は底面に放熱板１３ａを有し、側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面１３ｂと前記駆動ＩＣ底面１３ｃとの高さＨが略０．１ｍｍ以下としている。さらに、駆動ＩＣ１３の放熱板１３ａに対向したはんだランド１５には、中心から外方向に延びたレジスト帯１６が複数本設けられている。
【００１８】
一般に、駆動ＩＣ１３のはんだ実装時には、金属基板１４上にクリームはんだ１２が０．１５ｍｍから０．２ｍｍの厚みで塗布されるが、はんだ実装時には、このクリームはんだの中の揮発成分がガス化し、はんだ量は、略半分となる。そこで、駆動ＩＣ１３の側面より突出しガルウイング形状に形成されたアウターリード部端面１３ｂと前記駆動ＩＣ底面１３ｃとの高さＨが略０．１ｍｍ以下であるので、十分なはんだ量を確保できる。
【００１９】
また、はんだ実装時に、駆動ＩＣ１３の底面の放熱板１３ａと金属基板のランド１５間のはんだ材料から、ガスが発生しても、はんだランド１５の中心から外方向に延びたレジスト帯１６を通って、ガスが外周部に排出されるので、ボイドの発生を抑止するので、過渡熱抵抗の増加を抑えることができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図２（ａ）は本発明の駆動ＩＣ１３の上面図で、図２（ｂ）は本発明の金属基板１４の上面図である。図２において、駆動ＩＣ１３の底面には、ｘ１×ｙ１の面積を有する放熱板１３ａが設けられている。この放熱板１３ａに対向した、金属基板上のはんだランド１５は、面積がｘ２×ｙ２で、中心から外方向に延びたレジスト帯１６が２本設けられている。このレジスト帯１６の幅ｗ１およびｗ２は、駆動ＩＣ底面の高さＨの２倍以上である。さらに、駆動ＩＣの放熱板１３ａに対向したはんだランド１５の有効面積（ｘ２−ｗ１）×（ｙ２−ｗ２）を、前記放熱板１３ａの面積の５０％以上とした。これを、数式で表すと以下のとおりである。
ｗ１≧（２×Ｈ）・・・（式１）
ｗ２≧（２×Ｈ）・・・（式２）
かつ
（ｘ２−ｗ１）×（ｙ２−ｗ２）≧０．５×（ｘ１×ｙ１）・・・（式３）
となる。
はんだ実装時には、クリームはんだ１２の中の揮発成分がガス化し、はんだ量は、略半分となるため、金属基板１４上のクリームはんだ１２はアウターリード部端面１３ｂと前記駆動ＩＣ底面１３ｃとの高さＨの略２倍の厚みで塗布される。したがって、レジスト帯１６の幅ｗ１、ｗ２をクリームはんだ高さ（２×Ｈ）以上にすることにより、発生したガスが、このレジスト帯１６に沿って、確実に外部へ排出ができる。同時に、駆動ＩＣの放熱
板１３ａに対向したはんだランド１５の有効面積を５０％以上確保することにより、過渡熱抵抗の増加を抑えることができるという作用を有する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係るポリゴンミラースキャナモータは、はんだ実装時に、駆動ＩＣの底面の放熱板と金属基板のランド間のはんだ材料から、ガスが発生しても、はんだランドの中心から外方向に延びたレジスト帯を通って、ガスが外周部に排出されるため、ボイドの発生を防止することが出来るという有利な効果を有し、デジタル複写機、レーザビームプリンタなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるポリゴンミラースキャナモータを示す断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１におけるポリゴンミラースキャナモータの詳細説明のための詳細断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における駆動ＩＣの詳細上面図、（ｂ）本発明の実施の形態２における金属基板の詳細上面図
【図３】本発明の実施の形態における有効はんだ実装割合と過渡熱抵抗の関係を示すグラフ
【図４】従来のポリゴンミラースキャナモータの断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  回転軸
２  ポリゴンミラー
３  ロータマグネット
４  ロータフレーム
５  ロータボス
６  ステータコア
７  ステータ巻線
８  軸受
９、１４  金属基板
１０、１３  駆動ＩＣ
１０ａ、１３ａ  駆動ＩＣの放熱板
１１  放熱フィン
１２  クリームはんだ
１３ｂ  アウターリード部端面
１３ｃ  駆動ＩＣの底面
１５  放熱板に対向したランド
１６  レジスト帯
Ｈ  アウターリード部端面と駆動ＩＣ底面との高さ
ｗ１、ｗ２  レジスト帯の幅
ｘ１、ｙ１  放熱板の幅
ｘ２、ｙ２  はんだランドの幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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