(57)【要約】      （修正有）【課題】特にスイッチング機能を有する発熱部品の実装用基板の特性に着目し、簡易な構造を通じて適切な放熱効果が得られるようにした発熱部品の放熱構造を提供する。【解決手段】スイッチング機能を複数備えた発熱部品であるＦＥＴ１〜４を用いたＨブリッジ回路５が組み込まれる積層基板６の構造、すなわち、ノイズを外に出さないための絶縁層６６等を有する積層構造に着目して、各発熱部品に対して共通となる絶縁層６６の少なくとも複数個所を表層に露出させ、これを絶縁シートとして代用してそこに共通の放熱部材である放熱板７を直付けするようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング機能を有する発熱部品が実装される配線板導体と、この配線板導体に重合状態で貼り合わされる絶縁層とを具備する積層基板に適用されるものであって、前記配線板導体に複数の発熱部品を実装するにあたり、各発熱部品に対して共通となる絶縁層の少なくとも複数個所を積層基板の表層に露出させ、それらの露出部に共通の放熱部材の対応個所を直付けしたことを特徴とする発熱部品の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈブリッジ回路等において発熱部品の放熱を簡易かつ適切に行い得るようにした発熱部品の放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱部品をプリント配線板に実装する際は、プリント配線板とは別に放熱部材（フィン）を設けて、発熱部品の放熱部を放熱部材に取り付けることが一般に行われている。しかしながら、発熱部品は絶縁物を介してフィンに取り付ける必要があり、プリント配線板との間でリードフォーミング加工を施す必要もあるなど、手間やコストが掛かる。
【０００３】
そこで、実装コストを考えた場合、発熱部品をプリント配線板に面実装することが有効となり、この場合、面実装で発熱部の熱をどのように放熱するかを併せて解決する必要がある。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１に示すように配線パターンにフィンを実装する手法や、それ以外に、パターン幅を大きくして（或いは放熱専用のパターンを設けて）放熱部をパターンに直付けする手法、さらには発熱部品にフィンをマウントして直接放熱する手法などが有効な手段として考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３２１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の手法では、プリント配線板に別途にフィンを実装することになり、間に絶縁シート等も必要になるため、工数やコストが掛かり、実装面のスペースファクタの低下や、実装基板全体が嵩高くなり部品の大型化にもつながる。一方、パターン幅を大きくしたのでは（或いは放熱専用パターンを設けたのでは）基板が大きくなる不具合があり、ブスバー等を別途に設けることも避けたいところである。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、特にスイッチング機能を有する発熱部品の実装用基板の特性に着目し、簡易な構造を通じて適切な放熱効果が得られるようにした発熱部品の放熱構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る発熱部品の放熱構造は、スイッチング機能を有する発熱部品が実装される配線板導体と、この配線板導体に重合状態で貼り合わされる絶縁層とを具備する積層基板に適用されるものであって、前記絶縁層を少なくとも積層基板の表層に露出させ、その露出部に放熱部材を直付けしたことを特徴とする。
【００１０】
そもそも、Ｈブリッジ等のスイッチング機能を有するものは、ｄｖ／ｄｔやｄｉ／ｄｔが大きく、電気的なノイズを発生させ易いため、ノイズを外に出さないために基板は樹脂による絶縁層と配線板導体との積層構造が採用されるのが通例である。そして、この種の部品は、スイッチング損失による発熱の大きいものである。
【００１１】
そこで本発明は、そのうちの絶縁層を基板表層に露出させ、これを絶縁シートとして代用してそこに放熱部材を直付けするようにしたものである。このようにすれば、別途に絶縁シートやブスバー等を用いずとも放熱部材を取り付けることができ、絶縁層は配線パターンに貼り合わされていて配線パターン全体に熱の汲み出し効果が及ぶために放熱効率が上がり、更に実装面のパターン幅やパターン数に変更をもたらさないため、実装に悪影響が及ぶことも有効に回避することができる。
【００１２】
そして、複数の発熱部品が配線パターンに実装されていても、各発熱部品が共通の絶縁層によって互いに電気的に縁が切れている状態にすることによって、共通の放熱部材を前記絶縁層の複数個所に直付けすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上説明した構成であるから、以下の効果が奏される。
【００１４】
すなわち、本発明の放熱構造によれば、発熱部品を有したＨブリッジ等のスイッチング回路構成において、ブスバー等の特殊な配線部品を用いなくてもノイズ伝播無しに放熱効果を得ることが可能になる。また、発熱部品を実装した基板に放熱部材を直付けするため、発熱部品を別個の放熱部品に取り付けるためのリードフォーミング加工等が不要になって、実装工数の低減を図ることができ、取付自由度から部品選択の幅も広げることができる。さらに、基板に放熱部材を当てておくだけで放熱させるので、特殊な配線板や、ヒートシンクとなる筐体の準備が必ずしも必要でなくなる。さらにまた、絶縁層の露出した部位に放熱部品を直接取り付けるため、絶縁シートの必要性も無くしてコストダウンを図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る放熱構造が適用される発熱部品を備えたＨブリッジ回路の構成図。
【図２】同放熱構造に係る放熱板を取り付けた基板の模式的な断面図。
【図３】図２の部分平面図。
【図４】本発明の変形例を示す図２に対応した断面図。
【図５】同放熱板が車への取付部品を兼ねることを示す模式的な斜視図。
【図６】本発明の他の変形例を示す図２に対応した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
この実施形態は、図１に示すように、発熱部品であるＦＥＴ１〜４を発熱部品として、当該ＦＥＴ１〜４を４つ使ってＨブリッジ回路５を構成したモータ制御装置に本発明の放熱構造を適用したものである。
【００１８】
Ｈブリッジ回路５は、周知のように、モータ等の負荷Ｗの両端にＦＥＴ１〜４を全体がＨ状をなすように配列した構造、換言すれば、電源Ｅに接続される並列回路の各々の分岐路Ｌ１、Ｌ２に一対のＦＥＴ１，２、ＦＥＴ３，４をそれぞれ直列に配置して、各々の分岐路Ｌ１、Ｌ２におけるハイサイドＦＥＴ１，３のソースＳとローサイドＦＥＴ２，４のドレインＤとの間に負荷Ｗを接続した構造をなし、ゲートＧに流れる電流を制御して負荷Ｗに対するスイッチング動作を行うものである。
【００１９】
このようなＨブリッジ回路５を積層基板に作り込む際の具体例としては、ハイサイドＦＥＴ１，３のドレインＤとローサイドＦＥＴ２，４のソースＳは各々電位が安定しているので、図２に示すように積層基板６の表層に配線パターンを形成する配線用導体６１を設けてこれに所要箇所を接続し、ハイサイドＦＥＴ１，３のソースＳとローサイドＦＥＴ２，４のドレインＤは例えば０Ｖから１２Ｖの間でスイッチング動作を行うなど電位や電流が激しく変動するので、積層基板６の内層に配線パターンを形成する配線用導体６２、６３等を設けてこれに所要箇所を接続することが好ましい。各配線用導体６１、６２、６３間は、間に絶縁層６４、６５を介在させた状態で相互に貼り合わせ、さらにｄｖ／ｄｔ、ｄｉ／ｄｔに起因したノイズの放出を防ぐために、もう一方の表層である裏面側にも絶縁層６６を貼り合わせてノイズを遮断する構造を採用している。ＦＥＴ１〜４は表面側の表層に取り付けられて、所要箇所は配線用導体６１に面実装によって電気的に接続され、他の所要箇所は内層の配線用導体６２、６３にスルーホール等を介して電気的に接続される。
【００２０】
そして本実施形態は、かかるハイサイドＦＥＴ１，３のソースＳとローサイドＦＥＴ２，４のドレインＤとの接続部分を始めとして発熱の大きい部位を中心にＦＥＴ１〜４およびその他の発熱部品からの熱を放熱するために、積層基板６の裏面側に露出する絶縁層６６に、放熱部材である熱伝導率の高い金属やセラミック等の素材からなる放熱板７を直付けして、図２に矢印で示すように絶縁層越しに配線用導体の熱を放熱するようにしている。勿論、裏面側の表層に絶縁層が露出しておらず図３に示すように何らかの配線用導体６０で覆われている場合には、その配線用導体６０の一部を切り欠く等してその一部（配線禁止部分）に絶縁層６６が直接露出した領域を確保して、その露出部に放熱板７を直付けするようにしてもよい。
【００２１】
本実施形態では、発熱部品である図１及び図２のＦＥＴ１〜４が積層基板６の表面側に４つ実装されるが、絶縁層６４、６５、６６は各ＦＥＴ１〜４に対して共通のノイズ遮断層として働くべく積層基板６の平面方向ほぼ全領域に亘って存在していることから、放熱部材７を取り付ける箇所となる露出部を平面方向のどの部位に設定しても、各ＦＥＴ１〜４に対する放熱効果につながる。放熱板７が平板であれば全体を均等に貼り付け（べた貼り）してもよいが、図４に示すように放熱板７を構成する平板部７１の複数個所に厚肉な立ち上がり部７２を設け、その立ち上がり部７２を積層基板６の裏面を構成する絶縁層６６の対応部位に突き当てて、ネジ８によって積層基盤６を放熱板７に止着してもよい。
【００２２】
何れにせよ、上記のようにすることで、内層に設けられた発熱の大きい配線板導体６２、６３に生じる熱は絶縁層６５、６６の樹脂越しに放熱板７に汲み出されて、配線板導体６２、６３により構成される配線パターン全体の熱が放熱されることになる。
【００２３】
表層側の配線板導体６１は自ら空中に放熱し得るが、ハイサイドＦＥＴ１，３のドレインＤとローサイドＦＥＴ２，４のソースＳは各々電位が安定しており、ネジ８の貫通孔８ａを配線用導体６２、６３に対して電気的に絶縁しておけば、表面側の表層に配置された配線用導体６４により構成される配線パターンのパターン幅を大きくするいわゆるべたパターンにして、ネジ８を介して裏面側の放熱板７に熱的に接続する構造を採用してもよい。
【００２４】
この実施形態においては、図５に示すように放熱板７に積層基板６を取り付けた後、板金製の蓋９によって積層基板６を発熱部品等とともに封止し、放熱板７をそのまま車への取付部品として用いるものであり、積層基板６に設けたねじ挿通孔６ｘや放熱板７に設けたねじ孔７ｘを利用したねじ止め箇所は、積層基板６の振動による脱落防止の役割を兼ねる。放熱板７は車のシャーシ等に熱的に接続されることから、ヒートシンクに熱を汲み出す上でも有効となる。勿論、積層基板６と放熱板７とは凹凸係合等で取り付けても構わない。さらに、車のシャーシ等から放熱板７を熱的に切り離した状態で取り付けても、放熱板７の放熱面からの熱の輻射や伝導によって自ら放熱効果を完結する構造も採用可能である。シャーシが他のバッテリ等との共通グランドである場合にも、ＦＥＴ１〜４からのスイッチングノイズは絶縁層６６等を介してカットされるため、バッテリ等への悪影響も低減ないし排除することが可能である。
【００２５】
以上のように本実施形態は、スイッチング機能を備えた発熱部品であるＦＥＴ１〜４を用いたＨブリッジ回路５が組み込まれる積層基板６の構造、すなわち、ノイズを外に出さないための絶縁層６６等を有する積層構造に着目して、その絶縁層６６を表層に露出させ、これを絶縁シートとして代用してそこに放熱部材である放熱板７を直付けするようにしたので、別途に絶縁シート等を用いずとも放熱部材を取り付けることができ、絶縁層６６は配線パターンを形成する配線用導体６２、６３等に貼り合わされて配線パターン全体に亘って熱の汲み出し効果が期待できるため放熱効率が上がり、更に実装面のパターン幅やパターン数に変更をもたらしたりブスバーを新たに取り付けるといったことも不要であるために積層基板６に改変を加えることなく、ＦＥＴ１〜４等の発熱部品から発生する熱の放熱を有効に行って、所定のスイッチング機能を確保、維持することが可能になる。
【００２６】
しかも、発熱部品である４つのＦＥＴ１〜４に対して、絶縁層６６等は共通であり、その絶縁層６６の複数個所ないし全体を箇所表層に露出させて、それらの露出部に共通の放熱板７の対応個所を直付けすることができるので、放熱板７の取り付け自由度が高く、放熱効率等を考慮した設計の最適化も図ることが可能になる。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００２８】
例えば、実装面に余裕があれば、図６に示すように、積層基板６の表面側に近い位置にある絶縁層６４を表面側に露出させて放熱部材１０７を直付けしてもよいし、同図のように裏面側にも放熱部材７を併用して積層基板６に対する放熱効果を相乗的に高めるようにしてもよい。
【００２９】
また、本発明は基本的には積層基板を構成しない絶縁シート等の絶縁層を新たに設けることを不要にするものであるが、このような絶縁層を別途に貼り付けて更に放熱効果を高めることを妨げるものではない。
【００３０】
さらに、配線板と放熱部品の密着度を高めるために、間にシリコングリス等を塗布しても構わない。
【００３１】
さらにまた、一層の放熱効果が要求される場合には、ローサイドＦＥＴのドレイン側配線をブスバー化し、表層を絶縁処理し、それを放熱要金属部品に取り付けて放熱させること等も妨げない。
【００３２】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１〜４…発熱部品（ＦＥＴ）
６…積層基板
７、１０７…放熱部材（放熱板）
６４、６５、６６…絶縁層
【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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