(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー素子を放熱板にビスで取り付ける時ビス締め付けの際の回転を防止し、パワー素子が同時に回転してしまうことのないプリント基板ユニットを提供する。【解決手段】ＩＧＢＴ１７を放熱板３０にビス３１で取り付ける時、放熱板に設けた段差３３をＩＧＢＴ１７上端にあてて、ガイドにしてまたは回転防止用のストッパー機能として使う構造とし、ＩＧＢＴ１７が、ビス締め時に回転してしまい、プリント基板３８へ挿入が出来なくなってしまうことを防止する。【選択図】図１
2007019065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱するパワー素子と、該パワー素子が取り付けられるようになっており発熱分を放熱させるための放熱板と、前記パワー素子を半田取り付けするプリント基板を有し、前記放熱板はパワー素子取り付け上端に沿って段差を設ける構造にしたプリント基板ユニット。
【請求項２】
前記放熱板には２つ以上の発熱するパワー素子が取り付けられており、該パワー素子の大きさは異なっており、段差の位置は一番背の高いすなわち大きいパワー素子の取り付け上端にあわせてある構造とした請求項１記載のプリント基板ユニット。
【請求項３】
前記２つ以上の発熱するパワー素子は背の高い方がリード端子間が５ｍｍ程度なのに対し背の低い方のリード端子間が７．５ｍｍ程度で長い請求項１、２のプリント基板ユニット。
【請求項４】
前記背の低い方のパワー素子は電源を全波整流するダイオードブリッジで、対大電流性能・取り付け強度の確保のため前記プリント基板上にとりつけたハトメを通して半田付けする構成とした請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント基板ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジなどのマグネトロンを用いたインバータ方式のマイクロ波発生装置などで、インバータのメイン回路を構成するスイッチング素子であるＩＧＢＴや電源を整流するダイオードブリッジなど発熱が大きい部品を取り付け放熱を促進する役目をもつ放熱板を有するプリント基板ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来のインバータ方式の電子レンジの制御回路図である。
【０００３】
図において、商用電源１１からの交流は整流回路素子１３によって直流に整流され、整流回路素子１３の出力側のチョークコイル１４と平滑コンデンサ１５で平滑され、共振コンデンサ１６やＩＧＢＴ１７高圧（昇圧）トランス１８で構成されるインバータによりすなわち所望の高周波（２０〜４０ｋＨｚ）の高電圧に変換される。インバータは、直流を高速でスイッチングするＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とこのＩＧＢＴを駆動制御するインバータ制御回路２９によって制御され、昇圧トランス１８の１次側を流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
【０００４】
昇圧トランス１８では１次巻線１８１に高周波電圧が加えられ、２次巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。また、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１８３が設けられマグネトロン１２のフィラメント１２１の加熱用に用いられている。昇圧トランス１８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧全波整流回路１９を備えている。倍電圧全波整流回路１９は２個の２個の高圧ダイオード１９１,１９２及び高圧コンデンサ１９３,１９４により構成される。
【０００５】
また、商用電源１１からの交流は整流回路（ダイオード）２０１,２０２によって直流に整流されセメント抵抗２１により電圧をドロップさせ直列に接続された電圧調整抵抗２２平滑用コンデンサ２３、ツェナーダイオード２４により前述インバータ制御回路２９の低電圧（電源）回路２５を構成している。
【０００６】
また、整流回路１３やＩＧＢＴ１７は電子レンジ動作時すなわちインバータ動作時、大電流が流れるので損失が大きくかなり発熱するため放熱板を必要とし、その実装方法として、１つの放熱板に整流回路とＩＧＢＴを取り付ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図３は、従来の方法による実装状態を示すもので、放熱板３０にビス３１で取り付け過発熱による温度破壊を防止している。また、熱伝導性を向上させるため、整流回路素子１３やＩＧＢＴ１７と放熱板３０の間にシリコン３２を塗布している。
【特許文献１】特開昭６３−２７１８８１号公報
【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、前記従来の構成では、整流回路１３やＩＧＢＴ１７を放熱板３０にビス３１で取り付ける時ビス３１締め付けのトルクにより第４図のようにＩＧＢＴ１７や整流回路素子１３も引きずられて回転してしまう、シリコン３１が塗布されているのでなおさら回転しやすくなっている。この後の作業としてプリント基板３８上の取り付け穴（ＩＧＢＴ１７は取り付け穴３４、整流回路素子１３は取り付け穴３５）に挿入し半田付けする
わけであるが、方向が合わないため挿入できなくなってしまう、或いは、少しだけ回転して、取り付け傾きが発生していてもプリント基板３８への挿入作業が非常にやりづらいという問題があった。
【０００９】
また、整流回路素子１３の取り付け穴３５はリード端子３９間のリード間ピッチが広くハトメ３６が付けれるくらいの大きな穴径になるので少しくらいの回転によるリード端子３９の傾きは問題なく挿入できるが特にＩＧＢＴ１７の取り付け穴３４はリード端子３７のリード間ピッチが狭く小さな穴径になるので挿入に支障が出やすい。また、ＩＧＢＴ１７のリード端子３７の長さ自体長いのでＩＧＢＴ１７取り付け時少しの回転も許されなくなりＩＧＢＴ１７のビス３１による放熱板３０取り付けもかなりの精度が必要になってしまうという問題点があった。その対策として、ビスで取り付ける際に治具で固定する方法があるが工数が掛かり、量産性が悪いと言う課題が有った。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、整流回路素子１３やＩＧＢＴ１７を放熱板３０にビス３１で取り付ける時ビス３１締め付けのトルクによりＩＧＢＴ１７や整流回路素子１３も引きずられて回転してしまい、その後のプリント基板３８上の取り付け穴への挿入作業において、方向が合わないため挿入できなくなってしまうようなことを防止する。また、少しだけ回転すなわち取り付け傾きが発生していてもプリント基板３８への挿入作業が非常にやりづらくなるということを防止する放熱板の構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、発熱するパワー素子と該パワー素子が取り付けられるようになっており発熱分を放熱させるための放熱板と前記パワー素子を半田取り付けするプリント基板を有し、前記放熱板はパワー素子取り付け上端に沿って段差を設ける構造にしたもので、段差に沿って該パワー素子を取り付けられる構造ビス止めの際に回転防止を行うことが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプリント基板ユニットによれば、発熱するパワー素子である整流回路素子やＩＧＢＴを放熱板にビスで取り付ける時放熱板に設けた段差をこれらのパワー素子上端にあててすなわちガイドにして、または回転防止用のストッパー機能として使う構造にしており、ビス締め付けのトルクによりこれらの発熱するパワー素子も引きずられて回転してしまい  その後のプリント基板上の取り付け穴への挿入作業において、方向が合わないため挿入できなくなってしまうようなことを防止できる。また、少しだけ回転すなわち取り付け傾きが発生していてもプリント基板への挿入作業が非常にやりづらくなるということを防止する放熱板の構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、発熱するパワー素子と、前記パワー素子が取り付けられるようになっており発熱分を放熱させるための放熱板と、前記パワー素子を半田取り付けするプリント基板を有し、前記放熱板はパワー素子取り付け上端に沿って段差を設ける構造にしたもので、取り付ける時放熱板に設けた段差をパワー素子の上端にあてて回転防止用のストッパー機能として使う構造としたものである。
【００１４】
第２の発明は、放熱板には２つ以上の発熱するパワー素子が取り付けられており、該パワー素子の大きさは異なっており、段差の位置は一番背の高いすなわち大きいパワー素子の取り付け上端にあわせてある構造としたものである。
【００１５】
第３の発明は、２つ以上の発熱するパワー素子は背の高い方がリード端子間が５ｍｍ程
度なのに対し背の低い方のリード端子間が７．５ｍｍ程度で長くしたものである。
【００１６】
第４の発明は、前記背の低い方のパワー素子は電源を全波整流するダイオードブリッジで、対大電流性能・取り付け強度の確保のため前記プリント基板上にとりつけたハトメを通して半田付けする構成としたものである。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のプリント基板の実装状態を示すもであり、図２は、本発明に係る電子レンジ用インバータプリント基板ユニットの制御回路図である。
【００１９】
図２において、商用電源１１からの交流は整流回路１３によって直流に整流され、整流回路１３の出力側のチョークコイル１４と平滑コンデンサ１５で平滑され、共振コンデンサ１６やＩＧＢＴ１７高圧（昇圧）トランス１８で構成されるインバータによりすなわち所望の高周波（２０〜４０ｋＨｚ）の高電圧に変換される。インバータは、直流を高速でスイッチングするＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とこのＩＧＢＴを駆動制御するインバータ制御回路２９によって制御され、昇圧トランス１８の１次側を流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
【００２０】
昇圧トランス１８では１次巻線１８１にインバータ１６の出力である高周波電圧が加えられ、２次巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。また、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１８３が設けられマグネトロン１２のフィラメント１２１の加熱用に用いられている。昇圧トランス１８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧全波整流回路１９を備えている。倍電圧全波整流回路１９は２個の高圧ダイオード１９１,１９２及び高圧コンデンサ１９３,１９４により構成される。
【００２１】
また、商用電源１１からの交流は整流回路（ダイオード）２０１,２０２によって直流に整流され２つのセメント抵抗２１２、Ｒ２１３により電圧をドロップさせ直列に接続された電圧調整抵抗２２平滑用コンデンサ２３、ツェナーダイオード２４により前述のインバータ制御回路２９の低電圧（電源）回路２５を構成している。
【００２２】
マイクロ波発振中、整流回路素子であるダイオードブリッジ１３には１４Ａ程度の大電流が流れ、ＩＧＢＴ１７はピークで８０Ａ程度の電流を、また約６００Ｖの電圧を高速でスイッチングするのでこれらの損失は大きくかなりの発熱量があり、図１のように放熱板３０にビス３１によって取り付けることにより放熱を促進し熱破壊するのを防止している。
【００２３】
また、放熱板には段差３３が設けられておりビス３１で取り付ける時この段差をＩＧＢＴ１７の上端にあてすなわちガイドにしてまたは回転防止用のストッパー機能として使うようにする。そのためビス３１締め付けのトルクによりＩＧＢＴ１７も引きずられて回転してしまい、その後のプリント基板３８上の取り付け穴への挿入作業において、方向が合わないため挿入できなくなってしまうようなことを防止できる。
【００２４】
また、少しだけ回転すなわち取り付け傾きが発生していてもプリント基板３８への挿入作業が非常にやりづらくなるということを防止できる。放熱板とＩＧＢＴ１７やダイオードブリッジ１３の間には放熱伝導効果を向上させるためシリコン３２を塗布することが多いがこのシリコン３２を塗布するとビス締め時滑りやすく回転しやすくなるがストッパーとして段差３３が効いているためこのシリコン３２を塗布している時でも問題なく効率的
なビス締め作業および精度のよい取り付けを実現することができる。
【００２５】
また、ＩＧＢＴ１７のパッケージ（外形）寸法がばらついてもＩＧＢＴ１７のビス取り付け用の穴はばらつき公差を吸収できるほどの穴径余裕があるので放熱板のビス穴位置と合わなくなるといった点は問題にならない。
【００２６】
一方、放熱板の製法としては安価にするためまた大量生産を実現するため、押し出し製法が一般的である、すなわち抜き方向に対してはすべて同じ形にしなければならないという制約を受ける、つまり図１のような押し出し方向のみの一直線段差でなにも我慢することはなく、押し出しで抜いた後に別加工を施せばＩＧＢＴやダイオードブリッジなどの外形形状に合わせて極端に言えばその形をくりぬいたような加工を施すこともできる、その方が取り付け時の作業としてやりやすいまた取り付けの精度もよい。
【００２７】
また、ＩＧＢＴ１７が背が高くダイオードブリッジ１３が比較すると背が低くなっているため、段差をつけストッパーとして段差を設けられるのはＩＧＢＴ１７だけでダイオードブリッジ１３はできないということもない。つまり、両方ストッパーまたはガイドを設けられる、しかしながら後加工をすると安価にできない、また、量産性が悪くなるという大きな欠点を持つ。電子レンジとして省エネ高効率を実現できるインバータ方式によるマイクロ波加熱を実現させるというより大きな目的においてこの欠点は大きな障害になる。
【００２８】
前述でＩＧＢＴ１７が背が高くダイオードブリッジ１３が比較すると背が低くなっているため、段差をつけストッパーとして段差を設けられるのはＩＧＢＴ１７だけでダイオードブリッジ１３はできないということを述べたが、押し出しによる抜き加工によりダイオードブリッジ１３の上端に沿った段差を設けることは可能ではありこの時ダイオードブリッジ１３取り付けの作業性や精度は向上するが、逆にＩＧＢＴ１７のボデーを横断して段差ができることになりＩＧＢＴ１７の放熱性能がはなはだ損なわれてしまう、よって背の高い部品であるＩＧＢＴ１７の上端だけに合わせ段差を設ける構成にしている、その代わりダイオードブリッジ１３は図１で見た場合ダイオードブリッジ１３の左端と放熱板３０の左端を合わせ、ビス締め作業時外部にストッパーを設けやすくするような配慮をしている。
【００２９】
また、ダイオードブリッジ１３のリード端子３９間ピッチは商用電源と電気的につながっており絶縁距離を大きくとらなければならないまた大電流であるという制約から一般的にＩＧＢＴ１７のリード端子３７のそれと較べて大きな値になっている。すなわちハトメ３６を使い強度的かつ耐電流的また耐温度上昇的に信頼性の高い構造にできるようなリード端子間ピッチになっていることが多い。今回の実施の形態においてもプリント基板３８上にハトメ３６をとりつけ強度的かつ耐電流的また耐温度上昇的に信頼性の高い構造にしている。ちなみにＩＧＢＴのリード端子間ピッチは５ｍｍでダイオードブリッジのそれは７．５ｍｍである。
【００３０】
よってダイオードブリッジ１３の取り付け穴径３５はＩＧＢＴ１７の穴径３４に較べてかなり大きい、またダイオードブリッジ１３のリード端子１９の長さはＩＧＢＴ１７のリード端子３７に較べて短いのでダイオードブリッジ１３については少々放熱板３０へのビス締め付け時  少しばかり回転してもすなわち傾いた取り付けになってもプリント基板３８への取り付け作業性に支障をきたすことにはならない。つまり背の高い方のパワー素子であるＩＧＢＴ１７の上端に抑え用のストッパーである段差があれば十分効果を発揮できる。
【００３１】
以上のように本発明によれば、発熱するパワー素子である整流回路素子やＩＧＢＴを放熱板にビスで取り付ける時放熱板に設けた段差をこれらのパワー素子上端にあててすなわ
ちガイドにしてまたは回転防止用のストッパー機能として使う構造にしており、ビス締め付けのトルクによりこれらの発熱するパワー素子も引きずられて回転してしまい  その後のプリント基板上の取り付け穴への挿入作業において、方向が合わないため挿入できなくなってしまうようなことを防止できる。また、少しだけ回転すなわち取り付け傾きが発生していてもプリント基板への挿入作業が非常にやりづらくなるということを防止する放熱板の構造を提供できる。
【００３２】
放熱板とＩＧＢＴやダイオードブリッジの間には放熱伝導効果を向上させるためのシリコンが塗布されていても問題なく効率的なビス締め作業および精度のよい取り付けを実現することができる。
【００３３】
放熱板は穴あけ切断は除いて一般的工法である押し出し製法のみを使っているので安価にできるまた大量生産を実現できる。
【００３４】
また背の高いＩＧＢＴと背が低いダイオードブリッジの組み合わせ取り付けの場合でもダイオードブリッジ側のプリント基板への取り付けをハトメを使う構成にすることにより作業性に支障をきたすことにはない、またハトメを使うことによって強度的かつ耐電流的また耐温度上昇的に信頼性の高い構造であるということはいうまでもない、つまり背の高い方のパワー素子であるＩＧＢＴの上端にひとつライン抑え用のストッパーである段差があれば作業改善を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるプリント基板によると、放熱板の段差を用いて取り付ける部品の回転防止を行うことが出来、種々の部品取り付けの際の回転防止に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１のプリント基板ユニットの実装構成図
【図２】本発明の実施の形態１のインバータの制御回路図
【図３】従来のプリント基板ユニットの実装構成図
【図４】従来のプリント基板の実装図
【符号の説明】
【００３７】
１３  ダイオードブリッジ（パワー素子）
１７  ＩＧＢＴ  （パワー素子）
２９  インバータ制御回路
３０  放熱板
３３  段差
３６  ハトメ
３８  プリント基板
【図１】
2007019065.tif 000003
【図２】
2007019065.tif 000004
【図３】
2007019065.tif 000005
【図４】
2007019065.tif 000006