(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却フィンと、前記冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、同様に前記冷却フィンに当接するように設けられた温度ヒューズとを備えたパワー素子の冷却装置において、
前記冷却フィンに固定される取り付け基板に、前記取り付け基板における前記冷却フィンとの当接面とその裏面を貫通する、前記パワー素子を配置するための開口部と、前記温度ヒューズを配置するための開口部と、がそれぞれ形成され、
前記温度ヒューズが配置される開口部における、前記温度ヒューズと対向する側壁面に突起を備えた固定部を前記温度ヒューズの周囲に設けて、前記突起により前記温度ヒューズを前記冷却フィンに当接するように固定したことを特徴とするパワー素子の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワートランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子から発生する熱を良好に放熱する機能を備えたパワー素子の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
この種のパワー素子の冷却装置の一例として、本出願人は特願２０００−１２８００８号に示すパワートランジスタの冷却装置を先に提案した。
【０００３】
このパワートランジスタの冷却装置を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。尚、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【０００４】
このパワートランジスタの冷却装置１は、アルミニウム製の冷却フィン２と、この冷却フィン２に対して、パワートランジスタ４や配線基板、コネクタ部を位置決めして取り付けるための樹脂製の取り付け部材３とから構成されている。そして、冷却フィン２の上面には、冷却フィン２に当接するようにパワートランジスタ４が取り付け部材３に設けられた開口部５を介して配置され、ねじ６により冷却フィン２に締め付け固定されている。
【０００５】
さらに、このねじ６によりパワートランジスタ３とともに板ばね７が締め付け固定されており、この板ばね７によって冷却フィン２に当接するように温度ヒューズ８を冷却フィン２に指圧固定している。
【０００６】
この温度ヒューズ８は、冷却フィン２の温度を検知するために設けられており、過度の温度上昇があった際には、パワートランジスタ４の通電を遮断して、パワートランジスタ４の熱破壊を防止するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようなパワー素子の冷却装置１において、ねじ６を締め付けることによってパワートランジスタ４及び板ばね７を締め付け固定する際に、ねじ６の回転に伴う板ばね７の回転によって温度ヒューズ８が回転してしまい、それによって、温度ヒューズ８が取り付け部材３に接触し、温度ヒューズ８が破損してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、パワートランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子から発生する熱を良好に放熱する機能を備えたパワー素子の冷却装置において、温度ヒューズの破損を抑制することのできる構造を提供することにある。
【０００９】
請求項１に記載のパワー素子の冷却装置は、冷却フィンと、冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、同様に冷却フィンに当接するように設けられた温度ヒューズとを備えたパワー素子の冷却装置において、冷却フィンに固定される取り付け基板に、取り付け基板における冷却フィンとの当接面とその裏面を貫通する、パワー素子を配置するための開口部と、温度ヒューズを配置するための開口部と、がそれぞれ形成され、温度ヒューズが配置される開口部における、温度ヒューズと対向する側壁面に突起を備えた固定部を温度ヒューズの周囲に設けて、突起により温度ヒューズを冷却フィンに当接するように固定したことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、固定部の壁面に設けられた突起によって、温度ヒューズを冷却フィンに当接するように固定しているため、従来技術において、温度ヒューズを締め付け固定するために用いていた板ばねが不要となり、ねじによる温度ヒューズの固定は不要となる。
【００１１】
それによって、ねじを締め付けることによってパワー素子を冷却フィンに締め付け固定する際に、温度ヒューズはねじの回転の影響を受けないため、ねじの回転に伴う温度ヒューズの回転を防止することができ、温度ヒューズの破損を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をパワートランジスタの冷却装置に適用した一実施形態を、図１乃至図１０を参照しながら説明する。
【００１３】
尚、本実施形態のパワートランジスタの冷却装置は、例えば、車輌用の空気調和装置（エアコン）に組み込まれたブロワモータをスイッチングするために用いられる。
【００１４】
まず、図１には、本実施形態のパワートランジスタの冷却装置の縦断面構造を示す。
【００１５】
この図１に示されるように、パワートランジスタの冷却装置１１は、アルミニウム製の冷却フィン１２と、この冷却フィン１２に取り付けられた樹脂製の取り付け部材１３とから構成されている。
【００１６】
上記冷却フィン１２は、図２及び図３にも示されるように、ほぼ平板形状の基盤部１４と、この基盤部１４の図３中の下面に一体に多数突起されるとともに、ほぼ短冊状とされたフィン部１５とから構成されている。この冷却フィン１２は、熱伝導が良い金属、例えば純アルミを押し出し加工することにより形成されている。尚、純アルミとは、アルミダイカスト用のアルミ（ＣｕやＦｅなどが所定量添加されたアルミ）に比べて、純度が高いアルミである。
【００１７】
上記冷却フィン１２の基盤部１４は、図３の中央部分の肉厚が厚く形成されている。この基盤部１４の上面におけるほぼ中央部には、図１及び図２に示されるように、パワートランジスタ（本発明でいうパワー素子）１６を取り付けるためのねじ１７を螺挿するねじ孔１４ａが形成されている。このねじ孔１４ａは、基盤部１４の厚肉部に形成されており、基盤部１４を貫通しない孔（即ち、いわゆるめくら孔）となっている。パワートランジスタ１６は、その本体部である矩形状のパッケージ部１６ａを冷却フィン１２の基盤部１４の上面に当接させるようにして、ねじ１７により締め付け固定されている。また、パッケージ部１６ａの図１中の右端部からは、３本のほぼＬ字状をなすリード１６ｂが突設されている。
【００１８】
また、取り付け部材１３は、全体としてほぼ矩形平板状の取り付け基板１８と、この取り付け基板１８の上面を覆うカバー１９とから構成されている。上記取り付け基板１８は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂により形成され、上記カバー１９は例えばＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの樹脂により形成されている。
【００１９】
そして、取り付け基板１８の中央部には、図４及び図５に示されるように、前記パワートランジスタ１６のパッケージ部１６ａを嵌合するためのほぼ矩形状の開口部２０が形成されている。
【００２０】
取り付け基板１８の図５中の下面には、矩形状の浅底の凹部２１が形成されている。そして、この凹部２１内に前記冷却フィン１２の基盤部１４の図１中の上部が嵌合され、取り付け基板１８は冷却フィン１２の基盤部１４と接着される。
この場合、取り付け基板１８の凹部２１の内底面部と、冷却フィン１２の基盤部１４の上面との間に、図１中において斜線領域Ａで示されるように、接着剤をほぼ矩形環状に塗布することにより、両者が接着されている。尚、上記斜線領域Ａで示される接着部分は、防水性能を有している。
【００２１】
取り付け基板１８の左右の端部には、図４及び図５に示されるように、外部の被取り付け部品に取り付けるための取り付け孔２２が貫通するように２個形成されている。尚、上記外部の被取り付け部品は、例えば車輌用の空気調和装置（エアコン）の送風ダクトなどである。また、上記取り付け基板１８の左右の端部には、図４に示されるように、前記カバー１９に設けられた４個の係合爪２３（図８及び図９参照）を係合させるために、４個の係合部２４が形成されている。
【００２２】
さらに、取り付け基板１８の上面における開口部２０の図４中の右端部分には、パワートランジスタ１６のリード１６ｂを囲むようにリードガイド２５が上方へ向けて突設されている。このリードガイド２５には、図４乃至図６にも示されるように、３本のリード１６ｂを互いに仕切る仕切り壁部２５ａが２個突設されている。上記リードガイド２５の底部２５ｂは、前記開口部２０の縁部を構成する部材であるとともに、リード１６ｂと前記冷却フィン１２の基盤部１４との間に位置する部材である。
【００２３】
上記構成の場合、パワートランジスタ１６のリード１６ｂをプリント配線基板２６（図１参照）にはんだ付けするときに、はんだ垂れが発生したとしても、その垂れたはんだを仕切り壁部２５ａにより各リード１６ｂ毎に上記底部２５ｂで受ける（受けて溜める）ことが可能であり、はんだ垂れに起因したリード１６ｂ間の短絡が防止できる。
【００２４】
また、取り付け基板１８の上面における開口部２０の周縁部には、４個の支持凸部２７が上方に向けて突設されている。これら４個の支持凸部２７の上には、上記プリント配線基板２６が搭載される構成となっている。さらに、取り付け基板１８の上面における開口部２０の周縁部には、２個の支持凸部２７の間にそれぞれ位置するように、プリント配線基板２６を押さえる押さえ爪部２８が対向するように上方へ向けて２個突設されている。
【００２５】
これら２個の押さえ爪部２８と４個の支持凸部２７の間に、プリント配線基板２６が挟持されて固定される。尚、プリント配線基板２６を上方から押さえ爪部２８間に挿入するときには、押さえ爪部２８が拡開変形することにより、上記挿入が可能になっている。
【００２６】
また、上記開口部２０の図４中右下隅には、パワートランジスタ１６を回り止めするための回り止め凸部２０ａが形成されている。この場合、前記ねじ１７を締め付けることによりパワートランジスタ１６が回転されるときに、パワートランジスタ１６のパッケージ部材１６ａの隅部が上記回り止め凸部２０ａに当たる。これにより、パワートランジスタ１６が回り止めされる構成となっている。
【００２７】
さらに、取り付け基板１８の開口部２０の図４中左端には、開口部２０と独立するとともに、開口部２０よりも幅狭な開口部２９が連通するように形成されている。
【００２８】
この開口部２９内に、温度ヒューズ３０が、その本体部３０ａが嵌合されるとともに（図１及び図１０参照）、冷却フィンの基盤部１４の上面に当接するように配置されている。
【００２９】
そして、温度ヒューズ３０の本体部３０ａの両端部からは、ほぼＬ字状のリード３０ｂが２個突設されており、これらリード３０ｂは、前記プリント配線基板２６にはんだ付けされている。
【００３０】
また、上記開口部２９の図４中の上下の縁部には、リード３０ｂと冷却フィン１２の基盤部１４との間に位置する平板部２９ａが設けられている。これにより、温度ヒューズ３０のリード３０ｂをプリント配線基板２６（図１参照）にはんだ付けするときに、はんだ垂れが発生した際に、その垂れたはんだを上記平板部２９ａで受け止めることが可能な構成となっている。
【００３１】
尚、取り付け基板１８の上面には、図４に示されるように、開口部２０を囲むように環状の溝部１８ａと、図４中の上下辺部に沿うように直線状の溝部１８ｂが２個形成されている。
【００３２】
一方、カバー１９は、図７乃至図９に示されるように、外形形状が取り付け基板１８とほぼ同じ形状の平板部３１と、この平板部３１の中央部分を上方へ膨出させたほぼ箱形形状のカバー部３２とから構成されている。
【００３３】
上記平板部３１の左右の端部には、図７に示されるように、外部の被取り付け部品に取り付けるための取り付け孔３３が貫通するように２個形成されている。
これら取り付け孔３３は、取り付け基板１８の取り付け孔２２と同じ大きさの孔であり、平板部３１を取り付け基板１８上に搭載したときに、取り付け孔３３の位置と取り付け基板１８の取り付け孔２２とが一致するように構成されている。
【００３４】
上記カバー１９の平板部３１の左右の端部には、図８及び図９に示されるように、取り付け基板１８の４個の係合部２４と係合する４個の係合爪２３が形成されている。平板部３１を取り付け基板１８上に搭載する際に、平板部３１の４個の係合爪２３を取り付け基板１８の４個の係合部２４に係合させて、平板部３１、即ち、カバー１９を取り付け基板１８に固着させるようになっている。
【００３５】
尚、平板部３１の下面には、前記取り付け基板１８の環状の溝部１８ａ及び直線状の溝部１８ｂに嵌合する環状の突条部３１ａ及び直線状の突条部３１ｂが突設されている（図１、図４、図８、図９参照）。
【００３６】
また、カバー１９のカバー部３２は、パワートランジスタ１６、プリント配線基板２６及びその周辺部分を覆うように構成されている。
【００３７】
図７に示されるように、上記カバー部３２の上部には、ほぼ角筒状のコネクタ部３４が一体に形成されている。即ち、上記プリント配線基板２６には、図１に示されるように、コネクタ用の端子３５が複数突設されており、これら端子３５は、上記コネクタ部３４の底固定部３４ａを貫通してコネクタ部３４内に配置されるように構成されている。尚、上記コネクタ部３４と上記端子３５とからコネクタが構成されている。
【００３８】
ここで、本実施形態では、図４及び図１０に示されるように、取り付け基板１８の開口部２９において、温度ヒューズ３０の本体部３０ａと対向する壁面に突起３６を配置し、温度ヒューズ３０の固定部３７を構成するようにしている。突起３６によって、温度ヒューズ３０の本体部３０ａは、冷却フィン１２に当接した状態に保持されて固定されることとなる。尚、本実施形態では、温度ヒューズ３０の本体部３０ａと対向する壁面に各々２個ずつの、４個の突起３６を設けて固定部３７を構成するようにしている。
【００３９】
上記固定部３７及び突起３６は、温度ヒューズ３０の本体部３０ａが固定される位置よりも高く設けられているため、冷却フィン１２と突起３６との間に温度ヒューズ３０を配設すると、突起３６によって温度ヒューズ３０の本体部３０ａを冷却フィン１２に指圧固定することができる。
【００４０】
上述のような構造にしたことにより、固定部３７の壁面に設けられた突起３６によって温度ヒューズ３０の本体部３０ａを冷却フィン１２に当接するように固定しているため、図１１に示されるような従来技術において、温度ヒューズ８を締め付け固定するために用いていた板ばね７が不要となり、ねじ６による温度ヒューズ８の固定は不要となる。
【００４１】
それによって、ねじ１７を締め付けることによってパワートランジスタ１６を冷却フィン１２に締め付け固定する際に、温度ヒューズ３０の本体部３０ａはねじ１７の回転の影響を受けないため、ねじ１７の回転に伴う温度ヒューズ３０の本体部３０ａの回転を防止することができ、温度ヒューズ３０の破損を抑制することができる。
【００４２】
さらに、上記のように板ばね７が不要になることで、部品点数及び板ばね７を組み付ける工数を低減することができ、コストの低減を図ることができる。
【００４３】
尚、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な態様に適用可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、取り付け部材１３の取り付け基板１８を冷却フィン１２の基盤部１４に接着するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、スナップフィットや熱かしめなどのかしめ、または、ねじ止めなどの固定方法を用いて固着しても良い。そして、このような固定方法は、防水性能を必要としない構成に適している。
【００４５】
また、上記実施形態の冷却フィン１２のフィン部１５の形状は、任意の形状に変更することができる。このように構成した場合も、冷却フィン１２の基盤部１４の形状を上記実施形態と同じ形状に構成しておけば、取り付け部材１３を共用することが可能である。そして、このように構成すると、種々の機種に対応させることが容易となる。
【００４６】
また、上記実施形態の取り付け部材１３と、例えば、アルミダイカストにより製造した冷却フィン１２（基盤部１４に相当する部分を有するもの）とを組み合わせてパワートランジスタの冷却装置を構成しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態では、冷却フィン１２を純アルミの押し出し加工により製造したが、これに限られるものではなく、他の熱伝導性の良い金属や合金などを用いて押し出し加工により冷却フィンを製造するように構成しても良い。
【００４８】
また、上記実施形態では、本発明をパワートランジスタ１６の冷却装置１１に適用したが、これに限られるものではなく、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴや他のパワー素子の冷却装置に適用するように構成しても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、固定部３７の壁面に突起３６を４箇所設けているが、突起３６の数はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のパワートランジスタの冷却装置の縦断面図を示す。
【図２】冷却フィンの上面図を示す。
【図３】冷却フィンの側面図を示す。
【図４】取り付け基板の上面図を示す。
【図５】取り付け基板の図４中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図を示す。
【図６】取り付け基板の図４中Ｃ−Ｃ線に沿う断面図を示す。
【図７】カバーの上面図を示す。
【図８】カバーの正面図を示す。
【図９】カバーの側面図を示す。
【図１０】温度ヒューズ周辺の縦断側面図を示す。
【図１１】従来のパワートランジスタの冷却装置の構造を示す。
【符号の説明】
１１…パワートランジスタの冷却装置、
１２…冷却フィン、
１３…取り付け部材、
１４…基盤部、
１４ａ…ねじ孔、
１５…フィン部、
１６…パワートランジスタ（パワー素子）、
１６ａ…パッケージ部、
１６ｂ…リード、
１７…ねじ、
１８…取り付け基板、
１８ａ、１８ｂ…溝部、
１９…カバー、
２０…開口部、
２０ａ…回り止め凸部、
２１…凹部、
２２…取り付け孔、
２３…係合爪、
２４…係合部、
２５…リードガイド、
２５ａ…仕切り壁部、
２５ｂ…底部、
２６…プリント配線基板、
２７…支持凸部、
２８…押さえ爪部、
２９…開口部、
２９ａ…平板部、
３０…温度ヒューズ、
３０ａ…本体部、
３０ｂ…リード、
３１…平板部、
３１ａ、３１ｂ…突条部、
３２…カバー部、
３３…取り付け孔、
３４…コネクタ部、
３４ａ…底固定部、
３５…端子、
３６…突起、
３７…固定部。
【図１】
0004569035.tif 000002
【図２】
0004569035.tif 000003
【図３】
0004569035.tif 000004
【図４】
0004569035.tif 000005
【図５】
0004569035.tif 000006
【図６】
0004569035.tif 000007
【図７】
0004569035.tif 000008
【図８】
0004569035.tif 000009
【図９】
0004569035.tif 000010
【図１０】
0004569035.tif 000011
【図１１】
0004569035.tif 000012