(57)【要約】【課題】パワー半導体デバイスからの発熱を効率良く除熱できる薄型のスイッチング電源装置とその実装構造を提供することにある。【解決手段】配線基板８Ａは１次側回路領域２ａと、２次側回路領域２ｂと、その間の境界領域２ｃとに分けられる。１次側回路領域２ａの裏面側には、１次側放熱板６Ａが、２次側回路領域２ｂの裏面側に２次側放熱板６Ｂが配置されている。２次側放熱板６Ｂは配線基板８Ａの外周よりも外方に張り出している張り出し部６ｂを有している。又、１次側放熱板６Ａと２次側放熱板６Ｂとは、間隙を設けある。配線基板８Ａには、開口部９Ａ、９Ｂ、９Ｃが設けられ、発熱部品であるダイオードブリッジ１０、パワーＭＯＳＦＥＴ１１、１１、昇圧ダイオード１２、１２等を配置し、銀ペーストで１次側放熱板６Ａ、６Ｂに接着されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、
前記電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、前記配線基板を部分的にくり抜いた開口部を設け、前記配線基板の裏面に配設した放熱板と、前記発熱部品とを前記開口部で熱的に接続することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記配線基板は、１次側回路領域と２次側回路領域に分けられ、
前記放熱板は、前記１次側回路領域に含まれる前記発熱部品と前記開口部で熱的に接続された１次側放熱板と、前記２次側回路領域に含まれる前記発熱部品と前記開口部で熱的に接続された２次側放熱板とで構成され、前記１次側放熱板と前記２次側放熱板とは電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記１次側回路領域と前記２次側回路領域の境界部分に前記開口部を設け、
発熱部品であるプレーナトランスのコア部分が、前記境界部分の前記開口部に位置する様に配置され、前記裏面に配設された前記１次側放熱板と前記２次側放熱板の両方と前記コア部分が離れていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記放熱板の一部が前記配線基板の外周より外方側に張り出した張り出し部を有していることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記発熱部品を、前記放熱板の張り出し部側の配線基板の端部に実装することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、
前記電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、前記配線基板を部分的にくり抜いて前記配線基板表面側に放熱板を固定し、その上に前記発熱部品の背面を熱的に接続することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項７】
配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、
前記配線基板端部に同じ板厚の放熱板を外方側に張り出して接着し、前記電気部品、電子部品の内の発熱部品を、前記放熱板を接着された配線基板端部に実装することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項８】
配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、
前記電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、該発熱部品の背面に放熱板を熱的に接続し、前記発熱部品の前面を前記配線基板の表面に対向させて前記配線基板に実装し、
前記放熱板の両端部は、前記配線側に折り曲げて接近させた押さえ受け部を構成し、前記配線基板の表面に固定された押さえ手段にて固定されることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項９】
請求項４、請求項５又は請求項７のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置の前記外方側に張り出した放熱板が、隣接する回路基板上に実装された部品の上部を覆うように配置されることを特徴とするスイッチング電源装置の実装構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置を、その主たる部品実装面と、隣接する回路基板の主たる部品実装面とを、対向させて配置することを特徴とするスイッチング電源装置の実装構造。
【請求項１１】
配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、
前記配線基板の部品実装面と反対側に、熱伝導性が良好で、かつ電気絶縁性の放熱絶縁シートを挟んだ放熱板を配設し、前記電気部品、電子部品の内の発熱部品を前記放熱絶縁シートに接触させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置とその実装構造に関するものであり、特に薄型の放熱特性の高いスイッチング電源装置とその実装構造に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に対する小型化、高性能化、低価格化の要求は一層強くなってきており、そのためにはこれら電子機器に用いられる電子部品の小型化、高性能化、低価格化が必須である。特にノート型パソコン、液晶表示装置等の機器に用いられるスイッチング電源装置は、その主要部品であるトランスの薄型化、スイッチング電源に使用されている発熱部品からの除熱の効率化によるスイッチング電源装置の薄型化が求められている。
【０００３】
特許文献１には、プレーナトランスを用いたコンバータにおいて、トランスの薄型化により、パワーエレクトロニクス用のパワー半導体デバイスを冷却する風路を確保して除熱の効率を上げる技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７０１９９９６号明細書（Ｆｉｇ．１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、更に、スイッチング電源装置を薄くしたいという小型化、薄型化のニーズには十分応えられていなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パワー半導体デバイスからの発熱を効率良く除熱できる薄型のスイッチング電源装置とその実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、第１の発明は、配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、配線基板を部分的にくり抜いた開口部を設け、配線基板の裏面に配設した放熱板と、発熱部品とを開口部で熱的に接続することを特徴とする。
【０００８】
第１の発明によれば、配線基板の一部をくり抜いた開口部を設け、発熱部品をそこに配置し、配線基板の裏面に配設した放熱板と開口部で熱的に接続しているので、配線基板の裏面にアルミニウム板又はアルミニウム合金板の放熱板を貼り付けたアルミ実装基板を用いて、電気部品、電子部品を配線基板の表面側に実装し、発熱部品からの熱を、配線基板を介してアルミニウム板又はアルミニウム合金板から放熱するよりも効率よく熱伝導させて放熱できる。
【０００９】
又、第２の発明は、第１の発明の構成に加えて、前記配線基板は、１次側回路領域と２次側回路領域に分けられ、放熱板は、１次側回路領域に含まれる発熱部品と開口部で熱的に接続された１次側放熱板と、２次側回路領域に含まれる発熱部品と開口部で熱的に接続された２次側放熱板とで、電気的に絶縁されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明によれば、配線基板は１次側回路領域と２次側回路領域に分けられ、放熱板も１次側放熱板と２次側放熱板とに分けられており、１次側放熱板で１次側回路領域の放熱を行ない、２次側放熱板で２次側回路領域の放熱を行なう。そして、１次側放熱板と２次側放熱板も電気的に絶縁されているので、１次側回路と２次側回路との電気的絶縁、つまり、規格に基づく耐電圧が容易に得られる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明の構成に加えて、１次側回路領域と２次側回路領域の境界部分に開口部を設け、プレーナトランスのコア部分が、境界部分の開口部に位置する様に配置され、裏面に配設された１次側放熱板と２次側放熱板の両方とコア部分が離れていることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明によれば、プレーナトランスはそのコア部が裏面にも露出しているので効率的に除熱される。又、1次側回路と２次側回路を電気的に絶縁分離しているプレーナトランスのコア部が１次側放熱板及び２次側放熱板と離れているので、１次側と２次側の電気的絶縁の信頼性が高い。又、プレーナトランスの最も厚い部分であるコア部分が、配線基盤の開口部に位置しているので、配線基板の厚さ分だけスイッチング電源装置のプレーナトランスの部分を薄くできる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明の構成に加えて、放熱板の一部が配線基板の外周より外方側に張り出した張り出し部を有していることを特徴とする。
第４の発明によれば、放熱板は張り出し部で両面から放熱できるので放熱効率が向上する。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明の構成に加えて、電気部品、電子部品の内の発熱部品を、放熱板の張り出し部側の配線基板の端部に実装することを特徴とする。
第５の発明によれば、発熱部品を配線基板の端部に配し、放熱板の張り出し部と熱的に接続できるので、スイッチング電源装置の面積をより小さくできる。又、放熱板の張り出し部が両面とも空気で冷却されるので発熱部品からの熱が効率よく放熱できる。
【００１５】
第６の発明は、配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、配線基板を部分的にくり抜いて配線基板表面側に放熱板を固定し、その上に発熱部品の背面を熱的に接続することを特徴とする。
【００１６】
第６の発明によれば、電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、配線基板を部分的にくり抜いて配線基板表面側に放熱板を固定し、その上に発熱部品の背面を熱的に接続するので、前記アルミ実装基板を用いるより低コストで、より放熱効率が良いスイッチング電源装置の放熱構造を構成できる。
【００１７】
第７の発明は、配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、配線基板端部に同じ板厚の放熱板を外方側に張り出して接着し、電気部品、電子部品の内の発熱部品を、放熱板を接着された配線基板端部に実装することを特徴とする。
【００１８】
第７の発明によれば、発熱部品を配線基板の端部に配し、放熱板と熱的に接続できるので、スイッチング電源装置の面積をより小さくできる。又、放熱板の張り出した部分が両面とも空気で冷却されるので発熱部品からの熱が効率よく放熱できる。
【００１９】
第８の発明は、配線基板の表面に電気部品、電子部品を実装し、商用交流電圧を整流して、所定の電圧の直流を供給するスイッチング電源装置において、電気部品、電子部品の内の発熱部品に対しては、発熱部品の背面に放熱板を熱的に接続し、発熱部品の前面を前記配線基板の表面に対向させて前記配線基板に実装し、放熱板の両端部は、配線側に折り曲げて接近させた押さえ受け部を構成し、配線基板の表面に固定された押さえ手段にて固定されることを特徴とする。
【００２０】
第８の発明によれば、前記アルミ実装基板を用いるより低コストで、より放熱効率が良いスイッチング電源装置の放熱構造を構成できる。
【００２１】
第９の発明は、請求項４、請求項５又は請求項７のいずれか１項に記載の発明のスイッチング電源装置の外方側に張り出した放熱板が、隣接する回路基板上に実装された部品の上部を覆うように配置されることを特徴とする。
第９の発明によれば、隣接する回路基板上の部品からの発熱が少ない場合に、放熱板の面積を大きくできて放熱効率を向上できる。
【００２２】
第１０の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明のスイッチング電源装置を、その主たる部品実装面と、隣接する回路基板の主たる部品実装面とを、対向させて配置することを特徴とする。
第１０の発明によれば、配線基板の裏面に配置された放熱板を発熱部品のない側に向けることができるので、放熱板からの除熱が効率よく行なえる。
【００２３】
第１１の発明は、力率改善回路にインターリーブ方式を用いることにより、力率改善回路用のチョークコイルを２つに分けることを特徴とする。
第１１の発明によれば電力損失を低減できると共にチョークコイルを低背化できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、パワーデバイスからの発熱を効率良く除熱できる薄型のスイッチング電源装置とその実装構造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】
【００２５】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。
先ず、対象とするスイッチング電源装置２の構成例を説明する。このスイッチング電源装置２は、液晶テレビやＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の薄型化を狙ったスイッチング電源装置であり、１００Ｖや２００Ｖの商用交流電圧の入力に対して、例えば、２４Ｖの直流電圧を出力する。図１に示すように入力コネクタ２０から導入された商用交流電圧は、ダイオードブリッジ１０で整流され、その後段に並列されたＰＦＣ（Power Factor Correction）回路（力率改善回路）３Ａ、３Ｂにおいて互いに１８０度位相を変えて、３６０〜３８０Ｖの直流に昇圧される。
ＰＦＣ回路３Ａ、３Ｂは、図示しない力率改善制御回路にスイッチングを制御されるパワーＭＯＳＦＥＴ（Field-Effect Transistor）１１と、昇圧ダイオード１２と、チョークコイル１３とを含んでいる。
【００２６】
ＰＦＣ回路３Ａ、３Ｂの後段に４つの高耐圧の電解コンデンサ１４が並列に接続されている。４つの並列された電解コンデンサ１４の後段に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路が２つ接続されている。一方はメイン回路であり、他方はリモートコントロールスイッチで電源オフの状態とした場合用のスタンバイ回路である。
【００２７】
（メイン回路）
メイン回路の方はハーフブリッジ方式で、４個の電解コンデンサ１４の＋−両極の間に、直列されたパワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂが接続されている。２つのＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂの中間の接続点Ｐ１に共振コンデンサ２３と共振コイル２４が直列に接続され、それがプレーナトランス１７Ａの１次側コイルの一方の端子に接続され、プレーナトランス１７Ａの１次側コイルの他方の端子はパワーＭＯＳＦＥＴ１５Ｂのソース側に接続されている。
パワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂのゲート電位は、電源用ＩＣモジュール１６に内蔵された図示しない出力電圧一定制御回路によって制御され、２次側の直流電圧が、例えば、２４Ｖ一定になるように１次側からの供給電力が制御される。
共振コンデンサ２３と共振コイル２４は電流共振回路を構成し、メイン回路の1次側の電流を正弦波に近づける。
【００２８】
絶縁トランスであるプレーナトランス１７Ａの２次側コイルの両端子には整流ダイオード１８Ａ、１８Ｂが接続され、その整流ダイオード１８Ａ、１８Ｂのカソード側端子が並列の出力平滑コンデンサ１９Ａ、１９Ｂの＋極に接続される。プレーナトランス１７Ａの２次側コイルの中間接続点は、出力平滑コンデンサ１９Ａ、１９Ｂの−極に接続される。そして、出力平滑コンデンサ１９Ａ、１９Ｂの＋極、−極が出力コネクタ２１に接続され、メイン回路の２次側出力となる。
【００２９】
（スタンバイ回路）
スタンバイ回路の方は、部分共振方式で、４つの電解コンデンサ１４の＋極に、プレーナトランス１７Ｂの１次側コイルの一方の端子が接続され、プレーナトランス１７Ｂの１次側コイルの他方の端子には、電源用ＩＣモジュール１６が接続され、更に、電解コンデンサ１４の−極に接続される。電源用ＩＣモジュール１６と並列に、電源用ＩＣモジュール１６の内部に有するパワースイッチング素子のスイッチング損失を抑制するためにコンデンサ２５と抵抗器２６が接続される。
電源用ＩＣモジュール１６の内部に有するパワースイッチング素子としては、スタンバイ回路は小電力なので必ずしもパワーＭＯＳＦＥＴである必要はない。
【００３０】
絶縁トランスであるプレーナトランス１７Ｂの２次側コイルの一方の端子には整流ダイオード１８Ｃが接続され、そのカソード側端子が並列の出力平滑コンデンサ１９Ｃ、１９Ｄの＋極に接続される。プレーナトランス１７Ｂの２次側コイルの他方の端子は、出力平滑コンデンサ１９Ｃ、１９Ｄの−極に接続される。そして、出力平滑コンデンサ１９Ａ、１９Ｂの＋極、−極が出力コネクタ２１に接続され、スタンバイ回路の２次側出力となる。
【００３１】
（スイッチング電源装置の動作）
前記した図示しない力率改善制御回路は、入力コネクタ２０から商用交流電力が入力されて、電解コンデンサ１４が所定電圧に充電されると作動を開始して、ＰＦＣ回路３Ａ、３ＢのパワーＭＯＳＦＥＴ１１、１１のゲート電位を、１８０度位相を変えて制御し、ＰＦＣ回路３Ａ、３Ｂを電流臨界動作型のインターリーブ方式の昇圧コンバータとして制御する。そして、前記した図示しない出力電圧一定制御回路は、メイン回路の２次側の出力電圧をフィードバックしてパワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂをスイッチング制御して、２次側の出力電圧を一定に制御する。
【００３２】
このように本スイッチング電源装置２は、並列に電流臨界動作型のＰＦＣ回路３Ａ、３Ｂを設けて、インターリーブ方式の昇圧コンバータとして用いているので、インターリーブ方式ではない一相方式の電流臨界動作型のＰＦＣ回路に比べて、電解コンデンサ１４のリップル電流を４０％も減少することができ、チョークコイル１３を２個分直列につないでＰＦＣ回路を１個とした場合と比較して、高耐圧の電解コンデンサ１４の数を７個から４個に減じることができる。
ちなみに、ここで、電解コンデンサ１４を４個としたのは、高耐圧の電解コンデンサは径が大きくなるので、薄型のスイッチング電源装置２とするために、電解コンデンサの１個の径を小さくするためである。
【００３３】
そして、絶縁トランスであるプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂを境界に、図１に示すように１次側回路領域２ａと２次側回路領域２ｂに分けられる。
【００３４】
（配線基板上の部品配置と、放熱板の配置）
図２は本実施形態のスイッチング電源装置の配線基板内の電子部品又は電気部品の配置と放熱板の配置を示す配置図であり、図３はその斜視図である。
図２に示すように、配線基板８Ａは濃いドットで示された１次側回路領域２ａと、薄いドットで示された２次側回路領域２ｂと、その間の境界領域２ｃとに分けられる。１次側回路領域２ａの裏面側には、孔７に挿通される図示しないねじで固定される１次側放熱板６Ａ（図３、図４参照）が、２次側回路領域２ｂの裏面側には、孔７に挿通される図示しないねじで固定される２次側放熱板６Ｂが配置されている。
そして、２次側放熱板６Ｂはその一部が配線基板８Ａの外周よりも外方に張り出している張り出し部６ｂを有している。又、１次側放熱板６Ａと２次側放熱板６Ｂとは、境界領域２ｃに対応する部分に図３に示すように間隙を設けて、電気的絶縁を取っている。放熱板６Ａ、６Ｂは、熱伝導性が良好な材料であり、ここではアルミニウム板またはアルミニウム合金板である。
【００３５】
配線基板８Ａは、ところどころに開口部９Ａ、９Ｂ、９Ｃが設けられ、裏面側の１次側放熱板６Ａ、又は、２次側放熱板６Ｂが開口部９Ａ、９Ｂ、９Ｃから露出している。開口部９Ｄのところには放熱板６Ａ、６Ｂは設けられていない。
開口部９Ａにおいては、発熱部品であるダイオードブリッジ１０、パワーＭＯＳＦＥＴ１１、１１、昇圧ダイオード１２、１２を配置し、熱伝導性の高い接着剤、例えば、銀ペースト３１（図４参照）で１次側放熱板６Ａに接着されている。開口部９Ｂでは、発熱部品であるパワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂ、電源用ＩＣモジュール１６を配置し、熱伝導性の高い接着剤、例えば、銀ペースト３１（図４参照）で１次側放熱板６Ａに接着されている。
開口部９Ｃでは、発熱部品である整流ダイオード１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを配置し、熱伝導性の高い接着剤、例えば、銀ペースト３１（図４参照）で２次側放熱板６Ｂに接着されている。
この結果、開口部９Ａ、９Ｂ、９Ｃに配置された発熱部品からの発熱が放熱板６Ａ、又は放熱板６Ｂに効率良く熱伝導される。
【００３６】
プレーナトランス１７Ａ、１７Ｂは配線基板８Ａ上で１次側回路領域２ａと２次側回路領域の境界、つまり境界領域２ｃに配置し、そこに配線基板８Ａをくり抜いた開口部９Ｄを設ける。この配線基板８Ａの開口部９Ｄの裏面側には放熱板は設けず、その開口部９Ｄにプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部１７ａ、１７ａが位置するようにする。このようにプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂを配置することで、プレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのシートコイル積層体１７ｂ部分の下面を配線基板８Ａ上に密着させることができ、プレーナトランス１７Ａ、１７Ｂの部分のスイッチング電源装置２の厚さを薄くできる。
【００３７】
配線基板８Ａの表面上には、その他に４つの電解コンデンサ１４、出力平滑コンデンサ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、２つのチョークコイル１３、共振コンデンサ２３、共振コイル２４、コンデンサ２５、抵抗器２６、入力コネクタ２０、出力コネクタ２１が配置される。
なお、ここでいう配線基板８Ａの表面が請求項に記載の「主たる部品実装面」に対応する。
【００３８】
（発熱部品の熱的接続）
次に配線基板８Ａの開口部における発熱部品と放熱板との熱的な接続関係を説明する。
図４は図３におけるＡ−Ａ矢視部分断面図である。開口部９Ａにおいて、パワーＭＯＳＦＥＴ１１は、その背面側を銀ペースト３１で１次側放熱板６Ａに接着されている。端子１１ａは配線基板８Ａの図示しないプリント配線に接続されている。
【００３９】
（配線基板の実装状態）
図５は本実施形態のスイッチング電源装置の配線基板を液晶表示装置に実装した例（実装構造）であり、その断面図である。前面側から液晶表示装置１Ａの主要構成要素の配置を説明する。
図５において上方が前面側、下方が背面側である。
液晶パネル１２０は、第１のフレーム１３７と四角枠状の第２のフレーム１３８との間に、四角枠状の第１のゴムクッション１３１及び第２のゴムクッション１３２を介在させて挟持される。第２のフレーム１３８の背面側に、四角枠状の緩衝体１３３が配置され、更に、前面側から３枚の光学シート１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃが配置される。
光学シート１３４Ｃの背面側には第１の反射シート１３５、導光板１２１、第２の反射シート１３６、第３のフレーム１３９が配置される。
【００４０】
導光板１２１の左右両側面には、対向した１対の光源搭載基板１２３が配置される。光源搭載基板１２３上にはＲＧＢからなる光源１２４、例えば、ＬＥＤが上下方向（図５においては、紙面の手前−奥行き方向）に一列に複数個搭載される。光源搭載基板１２３の光源非搭載面、つまり、導光板１２１の側と反対側にヒートシンク１０１が配置され、熱伝導接着部材１７１、例えば、銀ペースト等を用いて光源搭載基板１２３の光源非搭載面と接着される。
【００４１】
ヒートシンク１０１は熱伝導性の優れた銅、アルミニウム等の材質からなり、液晶表示装置１Ａの左右の側端部に平行に配置されて液晶表示装置１Ａの構造部材を兼ね、略直方体の躯体部１０１ａと、背面側でＬ字型に左右内側に伸び、第３のフレーム１３９を保持するとともに、放熱用のフィン１０１ｃの基部ともなっている保持基部１０１ｂとから構成されている。
躯体部１０１ａの前面側には、固定ねじ２０１Ａに対応したねじ孔を設けてあり、その前面側に第２のフレーム１３８、第１のフレーム１３７の順に重ねて固定ねじ２０１Ａで共締めできるようになっている。
保持基部１０１ｂの前面側には、ねじ孔を設けてあり、固定ねじ２０１Ｂで第３のフレーム１３９を固定できるようになっている。
又、躯体部１０１ａの背面側には、前記した固定ねじ２０１Ａに対応したねじ孔を設けてあり、固定ねじ２０１Ａで背面カバー１２２を固定できるようになっている。
又、ヒートシンク１０１の側面外側には凹部１０１ｆが設けられ、ここにＬＥＤ駆動回路１２５が配置される。
【００４２】
背面カバー１２２はヒートシンク１０１の背面に配置される。図５に示すように、第３のフレーム１３９と背面カバー１２２の間には上下方向に連なった空間が設けられており、その空間にヒートシンク１０１の放熱部であるフィン１０１ｃが保持基部１０１ｂから多数伸びている。
第３のフレーム１３９の背面側には、液晶パネル１２０の制御回路等、スイッチング電源装置２に比較して発熱が少ない回路の集積回路５を実装した回路基板４が固定されている。又、第３のフレーム１３９には、ねじ孔を持つ支持柱２０３が背面側に複数配置され、スイッチング電源装置２の配線基板８Ａが支持柱２０３に、部品が実装された表面を前面側に向けて放熱板６Ａ、６Ｂと共に孔７に挿通されるねじで共締めされる。
なお、配線基板８Ａと放熱板６Ａ、６Ｂは、図２、図３に図示した孔７にスリーブを通してかしめて、前もって一体としておくと取扱いが容易となる。
【００４３】
図５に示すように、スイッチング電源装置２の配線基板８Ａは、放熱板６Ａ、６Ｂを背面側にし、部品が実装された表面を前面側にして、第３のフレーム１３９からも、背面カバー１２２からも距離を置いて固定されている。特に、放熱板６Ｂの配線基板８Ａから外に張り出した張り出し部６ｂは、回路基板４上の実装部品、例えば、集積回路５を覆うように配置され、放熱板６Ｂが配線基板８Ａの外方側に張り出しても、背面カバー１２２と第３のフレーム１３９の間の空間に効率よく収まるように実装してある。
この結果、放熱板６Ａ、６Ｂに伝熱された発熱部品からの熱は効率よく空気に伝熱される。又、放熱板６Ａ、６Ｂに接着する発熱部品は、配線基板８Ａをくり抜いた部分に取り付けてある分、その部分でアルミニウム実装基板を用いる場合よりもスイッチング電源装置２の厚さを薄くできる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）電気部品、電子部品を配線基板８Ａの表面側に実装し、発熱部品からの熱を、１次側放熱板６Ａ、及び２次側放熱板６Ｂに直接熱伝導させ、放熱板６Ａ、６Ｂの背面側が対流する空気によって冷却されるので、アルミ実装基板において配線基板を介してアルミニウム板やアルミニウム合金板に伝熱するよりも効率よく熱伝導させて放熱できる。
また、発熱部品に個別の放熱用のフィン付き放熱板を取り付ける場合よりも、放熱板の面積を稼いで、部品の高さも含むスイッチング電源装置２の厚さを薄くすることができる。
（２）２次側放熱板６Ｂは面積が小さいが、張り出し部６ｂを設けて、両面からの冷却が可能となり、放熱効率が向上する。
（３）一次側放熱板６Ａと２次側放熱板６Ｂとの間には間隙を設けてあるので、スイッチング電源装置２の１次側回路領域２ａと２次側回路領域２ｂの絶縁耐電圧が確保しやすい。
（４）厚みのあるプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部１７ａを開口部９Ｄに配置し、そこには放熱板６Ａ、６Ｂを位置させないので、プレーナトランス１７Ａ、１７Ｂの高さも含むスイッチング電源装置２の厚さを低減できる。
（５）又、ＰＦＣ回路３Ａ、３Ｂをインターリーブ方式とし、１つ当たりのチョークコイル１３を小さくし（低背性）とし、電解コンデンサ１４及び出力平滑コンデンサ１９Ａ〜１９Ｄも、容量の小さいものを複数並列にして部品の高さも含むスイッチング電源装置２の厚さを薄くすることができる。
以上の結果、背のあるプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂ、電解コンデンサ１４、チョークコイル１３等を低背化することができ、パワー半導体デバイスの発熱部品も配線基板８Ａに開口部９Ａ、９Ｂ、９Ｃを設けて放熱板６Ａ又は放熱板６Ｂに直付けとして低背化しているので、スイッチング電源装置２を薄くできる。
又、放熱を効率良くしたので、第３のフレーム１３９と背面カバー１２２との間隙も小さくできる、その点からも液晶表示装置１Ａを薄型にできる。
【００４５】
《第２の実施形態》
次に本発明の第２の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板と放熱板を説明する。
図６は本実施形態のスイッチング電源装置の配線基板の配置図と放熱板の配置図であり、図７はその斜視図である。
第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態における配線基板８Ｂでは、開口部９Ａを設ける代わりに１次側放熱板６Ａに張り出し部６ａを設け、そこに発熱部品であるダイオードブリッジ１０、パワーＭＯＳＦＥＴ１１、１１、昇圧ダイオード１２、１２を配置し、熱伝導性の高い接着剤、例えば、銀ペースト３１（図８参照）で１次側放熱板６Ａに接着させる。又、出力平滑コンデンサ１９Ａ〜１９Ｄを配置した部分に対応する２次側放熱板６Ｂの一部を外周から一部きり欠いた切り欠き部６ｄとし、そこの配線基板８Ｂの裏面側に、例えば、チップ抵抗器やチップコンデンサ等２７（図９参照）の発熱の小さい小部品を配置する。このようにすることにより、配線基板８Ｂの面積を小さくすることができる。
なお、ここで配線基板８Ｂの表面が請求項に記載の「主たる部品実装面」に対応する。
【００４６】
図８は図７におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。張り出し部６ａにおいて、パワーＭＯＳＦＥＴ１１は、その背面側を銀ペースト３１で１次側放熱板６Ａに接着されている。端子１１ａは配線基板８Ａの図示しないプリント配線に接続されている。
【００４７】
図９は本実施形態のスイッチング電源装置の配線基板を液晶表示装置に実装した例であり、その断面図である。本実施形態における配線基板８Ｂを実装した液晶表示装置１Ｂの主要構成要素の配置は、第１の実施形態の図５に示したものと同じであり、配線基板８Ｂが第１の実施形態と異なるだけである
図９に示すようにダイオードブリッジ１０が１次側放熱板６Ａの張り出し部６ａに配置され、２次側放熱板６Ｂの切り欠き部６ｄ（図７参照）に対応する配線基板８Ｂの裏面側にチップ抵抗器やチップコンデンサ等２７が配置されている。
このような１次側回路領域２ａ（図７参照）の部品配置と、２次側回路領域２ｂの（図７参照）の部品配置と、１次側放熱板６Ａ、２次側放熱板６Ｂの配置とすることで、第１の実施形態と比較して配線基板８Ｂの面積を小さくできる。又、放熱板６Ａの張り出し部６ａおける放熱板６Ａの両面露出面積が、開口部９Ａの場合よりも増加して放熱効率が増加する。
【００４８】
《放熱板の取り付け構造の変形例》
第１及び第２の実施形態では、放熱板６Ａ、６Ｂは配線基板８Ａ、８Ｂの主たる部品が実装される表面の反対側、つまり、裏面側に配置されるものとしたがそれに限定されない。
例えば、図１０の（ａ）の部分断面図、（ｂ）の部分平面図に示すように、第１の実施形態において配線基板８Ａの開口部９Ａにおいて放熱板６Ｃを配線基板８Ａの表面側に配線基板８Ａの外周から張り出すように固定し、その上にパワーＭＯＳＦＥＴ１１や昇圧ダイオード１２等の発熱部品の背面側を銀ペースト３１で接着し、熱的に接続する。その端子１１ａ、１２ａを配線基板８Ａのプリント配線に接続する。この場合、開口部９Ａの部分で放熱板６Ｃの両面が露出し、放熱効率が良い。
【００４９】
又、例えば、図１１の（ａ）の部分断面図、（ｂ）の部分平面図に示すように、第２の実施形態において配線基板８Ｂの外周において配線基板８Ｂと同じ厚さの放熱板６Ｄを配線基板８Ｂの外周端面に接着剤３２で固定し、その上にパワーＭＯＳＦＥＴ１１等の発熱部品の背面側を銀ペースト３１で接着し、熱的に接続する。その端子１１ａを配線基板８Ｂのプリント配線に接続する。この場合、張り出し部６ａの部分で放熱板６Ｄの両面が露出し、放熱効率が良い。なお、補強のために必要に応じて補強材２２を配線基板８Ｂと放熱板６Ｄの境界部分を跨ぐように配置して接着する。
【００５０】
更に、図１２の（ａ）に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ１１や昇圧ダイオード１２等の発熱部品の背面に当たる部分に、例えば、アルミニウム板の放熱板６Ｅを銀ペーストで貼り付け、発熱部品の前面を配線基板８Ｃの表面側に向けて取り付ける。このとき端子の付いていない方向の放熱板６Ｅの両端部を図１２の（ｂ）に示すように配線基板８Ｃ側に折り曲げた後に横に張り出すような形状の押さえ受け部６ｃとする。また、配線基板８Ｃに係止部（押さえ手段）３３Ａを半田付けして固定する。そして、発熱部品は、押さえ受け部６ｃを係止部３３Ａに引っ掛けるようにして留められる。このとき、係止部３３Ａの一方にねじ３４を取り付けて、ねじ３４の先端で一方の押さえ受け部６ｃを押さえて発熱部品に押さえ力が掛かるようにすると良い。
なお、押さえ方としては図１１の（ｃ）のように配線基板８Ｃに半田付けされた係止部３３Ａに一方の押さえ受け部６ｃを引っ掛け、配線基板８Ｃに設けた係止部３３Ｂのねじ孔に他方の押さえ受け部６ｃをねじ３４で締め付けても良い。
【００５１】
《第３の実施形態》
次に本発明の第３の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板と放熱板を説明する。
図１３は本実施形態のスイッチング電源装置の配線基板と放熱板の配置斜視図である。
第２の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態における配線基板８Ｄでは、第２の実施形態の配線基板８Ｂとは、表側の部品配置および開口部９Ｂ、９Ｃ、９Ｄを設けるのは同じである。第２の実施形態と異なる点は、放熱板６Ｆが１枚板で１次回路側領域２ａと２次回路側領域２ｂの両方ともカバーしたものである。そして、放熱板６Ｆは、回路基板８Ｄ側に対向した面に熱伝導性が良好で、かつ電気絶縁性の、厚さが０．５ｍｍ程度の放熱絶縁シート２９が密着されている点である。
【００５２】
放熱絶縁シート２９は、例えば、シリコーンとセラミックスフィラーを主原料とした樹脂材料であり、配線基板８Ｄを放熱絶縁シート２９および放熱板６Ｆとともに孔７を挿通させた図示しないねじで第３のフレーム１３９の支持柱２０３（図９参照）に固定することにより、放熱絶縁シート２９と放熱板６Ｆを互いに密着させる。
なお、放熱板６Ｆと放熱絶縁シート２９との間、また、配線基板８Ｄと放熱絶縁シート２９との間にシリコーングリースを塗布することで更に放熱効果を向上させることができる。また、配線基板８Ｄと放熱絶縁シート２９および放熱板６Ｆは、図１３に図示した孔７にスリーブを通してかしめて、前もって一体としておくと取扱いが容易となる。
【００５３】
放熱絶縁シート２９および放熱板６Ｆは、配線基板８Ｄの開口部９Ｄに対応した部位には開口部を有し、プレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部分１７ａが放熱絶縁シート２９および放熱板６Ｆと当たらないようになっている。また、放熱板６Ｆおよびプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部分１７ａの電位は、２次側回路領域２ａのグランド電位に接地する。
ちなみに、放熱板６Ｆはアルミニウムまたはアルミニウム合金板である。
【００５４】
本実施形態においても、放熱絶縁シート２９を密着した放熱板６Ｆには、張り出し部６ａを設け、そこに発熱部品であるダイオードブリッジ１０、パワーＭＯＳＦＥＴ１１、１１、昇圧ダイオード１２、１２を配置する。その上に樹脂製の押さえ板３５を置き、その押さえ板３５に設けられた孔を通して、放熱絶縁シート２９と放熱板６Ｆを貫通する図示しないねじ孔に樹脂製のねじ３６に挿通して締め付けて、前記発熱部品を放熱絶縁シート２９に密着させる（図１４の（ａ）参照）。
【００５５】
同様に回路基板８Ｄの開口部９Ｂに発熱部品であるパワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａ、１５Ｂ、電源用ＩＣモジュール１６を配置し、回路基板８Ｄの開口部９Ｃに発熱部品である整流ダイオード１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを配置し、それぞれを樹脂製の押さえ板３５と樹脂製のねじ３６により前記したように放熱絶縁シート２９に密着させる（図１４の（ｂ）参照）。
又、出力平滑コンデンサ１９Ａ〜１９Ｄを配置した部分に対応する放熱絶縁シート２９および放熱板６Ｆの一部を外周から一部きり欠いた切り欠き部６ｄとし、そこの配線基板８Ｄの裏面側に、例えば、チップ抵抗器やチップコンデンサ等２７（図９参照）の発熱の小さい小部品を配置する。このようにすることにより、配線基板８Ｄの面積を小さくすることができる。
【００５６】
図１４の（ａ）は図１３におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。張り出し部６ａにおいて、パワーＭＯＳＦＥＴ１１は、その背面側を押さえ板３５に押圧されて放熱絶縁シート２９に密着されている。端子１１ａは配線基板８Ｄの図示しないプリント配線に接続されている。
図１４の（ｂ）は図１３におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。開口部９Ｂにおいて、パワーＭＯＳＦＥＴ１５Ａは、その背面側を押さえ板３５に押圧されて放熱絶縁シート２９に密着されている。端子１５ａは配線基板８Ｄの図示しないプリント配線に接続されている。
【００５７】
このような１次側回路領域２ａの部品配置と、２次側回路領域２ｂの部品配置と、放熱板６Ｆの配置とすることで、第１の実施形態と比較して配線基板８Ｄの面積を小さくできる。又、放熱板６Ｆの張り出し部６ａおける放熱板６Ｆおよび放熱絶縁シート２９の露出面積が、第１の実施形態における開口部９Ａの場合よりも増加して放熱効率が増加する。
本実施例では、放熱絶縁シート２９により放熱板６Ｆが配線基板８Ｄに実装された電気部品または電子部品と電気的に絶縁されているので、放熱板６Ｆを１次側回路領域２ａと２次側回路領域２ｂに分離する必要が無く、１枚板とすることができる。その結果、製造コスト低減に寄与できる。
また、配線基板８Ｄの放熱板６Ｆ側の面と、放熱板６Ｆとは、放熱絶縁シート２９により電気的に絶縁されているので、配線基板８Ｄの裏面側（放熱絶縁シート２９側）に１次側回路領域２ａまたは２次側回路領域２ｂの配線パターンを引き回すこともできる。
【００５８】
放熱板６Ｆおよびプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部分１７ａの電位は、２次側回路領域２ａのグランド電位に接地されているので、放熱板６Ｆおよびプレーナトランス１７Ａ、１７Ｂのコア部分１７ａは、液晶表示装置１Ｂ（セット）（図９参照）の他の構成要素（セット側）と接触させることが可能となり、一般のスイッチング電源のように配線基板の裏面とセット側に設ける絶縁距離が不要となる。これにより、本実施形態のスイッチング電源装置を搭載したセットの薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】第１の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板上の部品の配置と放熱板の配置を示す図である。
【図３】図２の斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視部分断面図である。
【図５】第１の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板を液晶表示装置に実装した例（実装構造）であり、その断面図である。
【図６】第２の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板上の部品の配置と放熱板の配置を示す図である。
【図７】図６の斜視図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ矢視部分断面図である。
【図９】第２の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板を液晶表示装置に実装した例(実装構造)であり、その断面図である。
【図１０】放熱板の取り付け構造の変形例を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分平面図である。
【図１１】放熱板の取り付け構造の変形例を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分平面図である。
【図１２】放熱板の取り付け構造の変形例を示す図であり、（ａ）は縦方向の断面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は（ｂ）の変形例である。
【図１３】第３の実施形態のスイッチング電源装置の配線基板上の部品の配置と放熱絶縁シートおよび放熱板の配置を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は図１３におけるＣ−Ｃ矢視部分断面図であり、（ｂ）は図１３におけるＤ−Ｄ矢視部分断面図ある。
【符号の説明】
【００６０】
１Ａ、１Ｂ  液晶表示装置
２      スイッチング電源装置
２ａ    １次側回路領域
２ｂ    ２次側回路領域
２ｃ    境界領域
３Ａ、３Ｂ  ＰＦＣ回路
４      回路基板
５      集積回路
６Ａ    １次側放熱板（放熱板）
６Ｂ    ２次側放熱板（放熱板）
６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ  放熱板
６ａ、６ｂ  張り出し部
６ｃ    押さえ受け部
６ｄ    切り欠き部
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ  配線基板
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ  開口部
９Ｅ    切り欠き部
１０    ダイオードブリッジ（発熱部品）
１１、１５Ａ、１５Ｂ    パワーＭＯＳＦＥＴ（発熱部品）
１２    昇圧ダイオード（発熱部品）
１３    チョークコイル
１４    電解コンデンサ
１６    電源用ＩＣモジュール（発熱部品）
１７Ａ、１７Ｂ  プレーナトランス
１７ａ  コア部分
１７ｂ  シートコイル積層体
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ  整流ダイオード(発熱部品)
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ  出力平滑コンデンサ
２０    入力コネクタ
２１    出力コネクタ
２５    コンデンサ
２６    抵抗器
２９    放熱絶縁シート
３１    銀ペースト
３２    接着剤
３３Ａ、３３Ｂ    係止部（押さえ手段）
３４    ねじ
３５    押さえ板
３６    ねじ
１０１  ヒートシンク
１０１ａ  躯体部
１０１ｂ  保持基部
１０１ｃ  フィン
１２０  液晶パネル
１２１  導光板
１２２  背面カバー
１２３  光源搭載基板
１２４  光源
１２５  ＬＥＤ駆動回路
１３４、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ  光学シート
１３５、１３５Ｂ、１３５Ｃ  第１の反射シート
１３６  第２の反射シート
１３７  第１のフレーム
１３８  第２のフレーム
１３９  第３のフレーム
２０３  支持柱
【図１】
2008306779.tif 000003
【図２】
2008306779.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008306779.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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