(57)【要約】【課題】放熱効果が大きく、組み立てが容易であり、省スペースであるとともに抵抗損失等も少ない半導体の実装構造を提供する。【解決手段】放熱フィン１６，２４が一側面に設けられた取付部１４，２４を有する一対の放熱器１２，２２を有する。取付部１４，２４の他方の側面に電源回路用等の半導体３２，３６が各々一または複数取り付けられ、放熱フィン１６，２６を互いに反対方向に位置させて、取付部１４，２４同士を所定間隔空けて対面させ、放熱フィン１６，２６とは反対方向に突出した固定用突起１８，２８により互いに連結固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱フィンが一側面に設けられた取付部を備えた一対の放熱器を有し、上記取付部の他方の側面に半導体が取り付けられ、上記放熱フィンを互いに反対方向に位置させて上記取付部同士を所定間隔空けて対面させて互いに連結して成ることを特徴とする半導体の実装構造。
【請求項２】
上記一対の放熱器は、上記取付部の上記放熱フィンと反対の側面に上記放熱フィンとは反対方向に突出した固定用突起が形成され、上記固定用突起同士を重ねて連結手段で連結されていることを特徴とする請求項１記載の半導体の実装構造。
【請求項３】
上記放熱器の上記取付部には、上記放熱フィンと反対の側面に断面Ｌ字形の保持部材が取り付けられ、上記保持部材の折れ目から一方は上記取付部に重ねて取り付け固定される固定部であり、他方は上記取付部から略直角に立設される連結部であり、上記一対の保持部材の上記連結部同士が連結手段により連結されていることを特徴とする請求項１記載の半導体の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器に搭載される比較的発熱の大きい半導体の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−８９２４８号公報
例えば、電源用の大電力の半導体は、大電流または高電圧がかかるため発熱し、高温となる。そこで、この熱を放散するために、この種の半導体には放熱器が取り付けられている。従来の放熱器は、断面形状が一定のアルミ押出し形材で形成され、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すような放熱器１があった。この放熱器１は、複数枚の放熱フィン２が一側面に設けられた板状の取付部３を備えている。そして取付部３には、複数個ここでは２個の半導体４が、ネジ５で取り付けられている。
【０００３】
この他に、一対の取付部がコの字形に一体に形成された放熱器もある。この放熱器は互いに平行な取付部の外側面に、半導体が各々取り付けられているものである。この放熱器は、構造が簡単であるが、放熱フィンがないため放熱性が良くなかった。
【０００４】
また、放熱性に優れ、占有スペースも小さいものとして、図６（ａ），（ｂ）に示すように、放熱器１を一対設ける場合がある。一対の放熱器１は、放熱フィン２が互いに他方の放熱フィン２の隙間に挿入され、一端部でネジ６により固定されている。そして各放熱器１の取付部３に、半導体４が取り付けられている。この一対の放熱器１を組み合わせる構造によれば、占有スペースが小さくしかも放熱効果も高いものとすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、図５に示す放熱器１は、表面積が広く放熱性が良好であるが、スペースを取り、たくさんの半導体４を取り付ける構造の場合、装置が大きくなるという問題がある。また、強度上プリント基板への機械的固定が難しかった。しかも、放熱フィン２の長さは、ある程度以上長くしても熱の伝速が悪くなり、放熱効果が低くなる。このため放熱効果に限界があった。
【０００６】
また、図６に示すように一対の放熱器１を設けた場合は、取付用の床面を同じにする際、一対の放熱器１の放熱フィン２が互いにぶつからないように互い違いに設ける必要があり、異形状となる。このため、部品管理が面倒であり、コストがかかる。また、放熱フィン２が互いに重ねられている部分に発熱が集中するため、熱の伝速が悪くなり、放熱効果が低くなる。また、電源回路の各半導体４は短距離で接続することがのぞましいが、放熱性を考慮して放熱フィン２を長くすると、半導体４間の距離が長くなり、不要な寄生インダクタンスや漏れインダクタンスが大きくなり、また占有スペースも大きくなる。また半導体４からの出力電流経路も大きくなり、抵抗成分が増加する。
【０００７】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易であり、放熱効果が大きく、省スペースであり、抵抗損失等も少ない半導体の実装構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、放熱フィンが一側面に設けられた取付部を有するアルミ押出形材による一対の放熱器を有し、上記取付部の他方の側面に電源回路用等の半導体が各々一または複数取り付けられ、上記放熱フィンを互いに反対方向に位置させて上記取付部同士を所定間隔空けて対面させて互いに連結して成る半導体の実装構造である。
【０００９】
また、上記一対の放熱器は、上記取付部の上記放熱フィンと反対の側面に上記放熱フィンとは反対方向に突出した固定用突起が形成され、上記固定用突起同士を重ねて連結手段で連結されている半導体の実装構造である。
【００１０】
さらに、上記放熱器の上記取付部には、上記放熱フィンと反対の側面に断面Ｌ字形の銅板等の保持部材が取り付けられ、上記保持部材の折れ目から一方は上記取付部に重ねて取り付け固定される固定部であり、他方は上記取付部から略直角に立設される連結部であり、上記一対の保持部材の上記連結部同士が連結手段により連結されている半導体の実装構造である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１（ａ），（ｂ）、図２は、この発明の第一実施形態を示すものであり、この実施形態の半導体の実装構造１０は、図１に示す第一放熱器１２を備えている。第一放熱器１２はアルミ押出形材であり、後述する第一半導体３２が取り付けられる平坦な板状の取付部１４が設けられている。取付部１４の一方の側面１４ａには、取付部１４に対してほぼ直角に側方へ突出する放熱フィン１６が一体に設けられている。放熱フィン１６は、複数枚、ここでは５枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部１４の放熱フィン１６と反対側の側面１４ｂには、第一放熱器１２の上端部１２ａの延長上に、放熱フィン１６とは反対側に突出する板状のネジ固定用突起１８が設けられている。ネジ固定用突起１８は、放熱フィン１６とほぼ平行であり、中央に透孔２０が形成されている。
【００１２】
第一放熱器１２に対向して第二放熱器２２が設けられている。第二放熱器２２は、図２に示すように、第一放熱器１２と同様に取付部２４と、取付部２４の一方の面２４ａに対してほぼ直角に側方へ突出する放熱フィン２６が設けられている。放熱フィン２６は、複数枚、ここでは５枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部２４の放熱フィン２６と反対側の側面２４ｂには、取付部２４の上端部２２ａより少し内側に、放熱フィン２６とは反対側に突出する板状のネジ固定用突起２８が設けられている。ネジ固定用突起２８は、放熱フィン２６とほぼ平行であり、中央に雌ねじのネジ穴３０が形成されている。
【００１３】
第一放熱器１２の取付部１４のほぼ中央部にはネジ穴１５が形成され、側面１４ｂには、第一半導体３２がネジ穴１５にネジ３４で固定されている。第二放熱器２２の取付部２４のほぼ中央部にはネジ穴２５が形成され、側面２４ｂにも、第二半導体３６がネジ穴２５にネジ３８で固定されている。
【００１４】
この実施形態の半導体の実装構造１０の組み立ては、先ず、第一放熱器１２と第二放熱器２２に、各第一半導体３２と第二半導体３６を、ネジ３４，３６で各々取り付ける。そして、第一放熱器１２のネジ固定用突起１８と、第二放熱器２２のネジ固定用突起２８を重ね、透孔２０とネジ穴３０を一致させる。このとき、第二放熱器２２のネジ固定用突起２８は、取付部２４の上端部２４ａよりも内側に位置しているため、第一放熱器１２と第二放熱器２２の上端１２ａ，２２ａは同じ高さに位置する。そして、第一放熱器１２のネジ固定用突起１８の外側に、銅板で作られた出力端子４０が重ねられる。出力端子４０には、ネジ用の透孔４２が設けられ、透孔４２にネジ４４を入れて、さらに透孔２０を経てネジ穴３０にネジ４４を螺合し固定される。
【００１５】
この実施形態の半導体の実装構造１０によれば、一対の放熱フィン１６，２６が設けられ表面積が広く、互いに外側を向いているため、効率よく放熱することができる。また、第一半導体３２と第二半導体３６の間隔が短く、漏れインダクタンス等を押さえ電源装置としての効率が良好となる。さらに、スペースを大きく取らずに、放熱性を向上させることができ、製品の小型化にも寄与する。また、組立や機械的固定が容易である。また、回路の電流経路が短くなり、電流ラインの等価直列抵抗による電力ロスを低減することができる。回路がスイッチ動作したとき、寄生インダクタンスによるサージ電圧・電流の発生を防ぎ、ノイズ、損失を低減することができる。
【００１６】
次にこの発明の第二実施形態について図３に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態の半導体の実装構造４６は、第一放熱器４８、第二放熱器６２を備えている。第一放熱器４８は、アルミ押出し形材であり、第一半導体３２が取り付けられる平坦な板状の取付部５０が設けられている。取付部５０の一方の側面５０ａには、板状の放熱フィン５４が複数枚、ここでは５枚設けられ、互いに平行に位置して設けられている。取付部５０の放熱フィン５４が位置しない所定位置にはネジ穴５２が設けられている。
【００１７】
取付部５０の、放熱フィン５４と反対側の側面５０ｂには、銅板をＬ字形に折り曲げた保持部材５６が樹脂製の絶縁シート５１を介して設けられている。保持部材５６の折れ目から一方は、取付部５０の側面５０ｂに重ねて取り付けられる固定部５６ａである。固定部５６ａには、第一放熱器４８の透孔５２に一致する透孔５８が形成されている。保持部材５６の折れ目から他方は、取付部５０の側面５０ｂから略直角に立設される連結部５６ｂである。連結面５６ｂには、透孔６０が形成されている。
【００１８】
保持部材５６の取付面５６ａの内側には第一半導体３２が取り付けられている。このとき、第一半導体３２にネジ６１が挿し込まれてネジ６１は透孔５８を通過してネジ穴５２に螺合され固定されている。このとき、保持部材５６の連結部５６ｂは、第一放熱器４８の上端部４８ａよりも少し内側に位置している。
【００１９】
さらに、第一放熱器４８に対向して、第二放熱器６２が設けられている。第二放熱器６２は、第一放熱器４８と同じ形状であり、取付部６４と放熱フィン６６が設けられている。取付部６４の所定位置には、ネジ穴６８が設けられている。
【００２０】
取付部６４の、放熱フィン６６と反対側の側面６４ｂには、銅板をＬ字形に折り曲げた保持部材７０が樹脂製の絶縁シート７１を介して設けられている。保持部材７０の折れ目から一方は、取付部６４の側面６４ｂに重ねて取り付けられる固定部７０ａである。固定部７０ａには、第二放熱器６２の透孔６８に一致する透孔７２が形成されている。保持部材７０の折れ目から他方は、取付部６４の側面６４ｂから略直角に立設される連結部７０ｂである。連結部７０ｂには、透孔７４が形成されている。
【００２１】
保持部材７０の固定部７０ａの内側には第二半導体３６が取り付けられている。このとき、第二半導体３６にネジ７５が挿し込まれてネジ７５は透孔７２を通過してネジ穴６８に螺合されている。このとき、保持部材７０の固定部７０ａは、第二放熱器６２の上端部４６ａのほぼ延長線上に設けられている。
【００２２】
この実施形態の半導体の実装構造４６の組み立ては、先ず、保持部材５６，７０に、各々第一半導体３２と第二半導体３６を、絶縁シート５１，７１を介してネジ６１，７５で各々取り付ける。この後、第一放熱器４８の保持部材５６の連結部５６ｂと、第二放熱器６２の保持部材７０の連結部７０ｂが重ねられ、透孔６０，７４を一致させる。このとき、第一放熱器４８の保持部材５６の連結部５６ｂは、第二放熱器６２の保持部材７０の連結部７０ｂよりも内側に位置しているため、第一放熱器４８と第二放熱器６２は同じ高さに位置する。なお、保持部材５６，７０を共通にしても良い。そして、第一放熱器４８の保持部材５６の連結部５６ｂの内側には、銅板で作られた出力端子７６が重ねられる。出力端子７６には、透孔６０，７４に一致するネジ穴７８が設けられ、透孔６０，７４にネジ８０を入れて出力端子４０のネジ穴７８に螺合して、一体に固定する。
【００２３】
この実施形態の半導体の実装構造４６によれば、上記実施の形態と同様の効果を有するものである。第一放熱器４８と第二放熱器６２、及び保持部材５６，７０が同じ形状でも良いため、部品を共有することができ、部品管理が容易となる。また、組み立てにおいても、第一放熱器４８、保持部材５６及び第一半導体３２を組み立て、さらに、第二放熱器６２、保持部材７０及び第二半導体３６を組み立てた後、この組み立てたもの同士を連結部５６ｂ，７０ｂを重ねてネジ８０で固定するれば良く、機械的固定を比較的簡単に行うことができる。
【００２４】
なお、この実施形態の半導体の実装構造４６は、第一放熱器４８、第二放熱器６２と、それぞれに取り付けられる保持部５６，７０との各取り付け方向を、設置場所の高さの制限などに合わせて変更する事もできる。例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、保持部５６，７０の連結部５６ｂ，７０ｂが、放熱フィン５４，６６の面に対してほぼ直角に位置する向きに取り付けても良い。これにより、高さを抑えた配置に組み上げることができる。
【００２５】
また、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、各放熱器に取り付けられる半導体の数や種類、出力端子の素材など自由に変更可能である。放熱器の放熱フィンの数や大きさ、厚みなど、自由に変更可能である。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の半導体の実装構造によれば、放熱効果が大きく、しかも装置の小型化に寄与し、各部材の組立が容易である。また、半導体同士の間隔を狭くすることができ、等価直列抵抗による電力ロスを抑えることができる。
【００２７】
従って、この実装構造を電源装置に用いた場合、電源効率を高めることができる。さらに、電源回路の寄生インダクタンスやサージ電圧・電流の発生を抑え、ノイズや損失の低減にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施形態の半導体の実装構造の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）である。
【図２】この実施形態の半導体の実装構造の放熱器の斜視図である。
【図３】この発明の第二実施形態の半導体の実装構造の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）である。
【図４】この実施形態の半導体の実装構造の変形例を示す上面図（ａ）と正面図（ｂ）である。
【図５】従来の技術の半導体の実装構造の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）である。
【図６】従来の技術の半導体の実装構造の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０  半導体の実装構造
１２  第一放熱器
１４，２４  取付部
１６，２６  放熱フィン
１８，２８  ネジ固定用突起
２０  透孔
１５，２５，３０  ネジ穴
２２  第二放熱器
３２  第一半導体
３４，３８，４４  ネジ
３６  第二半導体
４０  出力端子
【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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