(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性が良い金属を押し出し加工することにより形成された冷却フィンと、
この冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、
前記冷却フィンに取り付けられ、被取付部品に取り付けるためのものであって樹脂で形成された取付部材とを備え、
前記取付部材に、前記パワー素子の本体部を嵌合させる開口部を形成すると共に、
前記開口部の縁部に、前記パワー素子の本体部から突設されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するように平板部を形成したことを特徴とするパワー素子の冷却装置。
【請求項２】
熱伝導性が良い金属を押し出し加工することにより形成された冷却フィンと、
この冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、
前記冷却フィンに取り付けられ、被取付部品に取り付けるためのものであって樹脂で形成された取付部材と、
前記パワー素子の近傍に配置されると共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、
前記取付部材に、前記温度ヒューズの本体部を嵌合させる開口部を形成すると共に、
前記開口部の縁部に、前記温度ヒューズの本体部から突設されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するように平板部を形成したことを特徴とするパワー素子の冷却装置。
【請求項３】
前記パワー素子のリードを半田付けするプリント配線基板を備え、
前記取付部材に、前記プリント配線基板を取り付ける取付部を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の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】
【従来の技術】
この種のパワー素子の冷却装置の一例として、実開昭６３−１５３５４２号公報に記載された装置がある。この公報の装置においては、図１１及び図１２に示すような形状のヒートシンク１を形成し、このヒートシンク１の底壁２の図１２中の下面にパワートランジスタ３を取り付けている。上記ヒートシンク１には、多数の放熱体４が一体に設けられていると共に、被取付部品に取り付けるためのフランジ部５が一体に設けられ、更に、プリント配線基板６を収容固定するケース７が一体に設けられている。上記プリント配線基板６には、パワートランジスタ３のリード３ａが半田付けされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成のヒートシンク１は、かなり複雑な形状であり、通常、アルミダイカストにより形成されている。そして、アルミダイカストに用いる金型の形状も、かなり複雑な形状となるため、金型の製造コストが高くなり、ヒートシンク１の製造コストが高くなるという欠点がある。また、金型内での湯回りを良くしたり、融点を下げるために、アルミに種々の金属（ＣｕやＦｅ等）を添加する。このため、製造されたヒートシンク１の材質は、種々の金属が混じったアルミ合金となるので、純アルミに比べて熱伝導性が低下するという不具合もある。
【０００４】
更に、上記公報の装置において、プリント配線基板６にパワートランジスタ３のリード３ａを半田付けする場合、図１２に示す構成を上下反対にした状態で半田付けを実行する。このとき、半田たれが発生すると、たれた半田がパワートランジスタ３のリード３ａとヒートシンク１の底壁２とに掛かり、両者の間が短絡してしまうことがあった。
【０００５】
この対策としては、パワートランジスタ３のリード３ａに絶縁チューブを被せるという対策が実行されてきた。この対策によれば、半田付け時に半田たれが発生しても、短絡を防止できる。しかし、上記対策の場合、リード３ａに絶縁チューブを被せるという作業が増えると共に、部品点数が多くなるので、やはり製造コストが高くなるという欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、金型の製造コストを安くすることができると共に、冷却フィンの熱伝導性を向上させることができ、また、半田たれが発生しても、短絡を防止することができ、しかも、絶縁チューブを不要にし得るパワー素子の冷却装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、熱伝導性が良い金属を押し出し加工することにより形成された冷却フィンと、この冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、前記冷却フィンに取り付けられ被取付部品に取り付けるためのものであって樹脂で形成された取付部材とを備え、前記取付部材に、前記パワー素子の本体部を嵌合させる開口部を形成すると共に、この開口部の縁部に、前記パワー素子の本体部から突設されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するように平板部を形成するように構成した。この構成によれば、パワー素子のリードの半田付け時に半田たれが発生したとしても、たれた半田を平板部で受けることができるから、短絡を防止できる。この結果、絶縁チューブを不要にし得る。
【０００９】
請求項２の発明においては、前記パワー素子の近傍に配置されると共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を備え、そして、前記取付部材に、前記温度ヒューズの本体部を嵌合させる開口部を形成すると共に、この開口部の縁部に、前記温度ヒューズの本体部から突設されたリードと前記冷却フィンとの間に位置するように平板部を形成した。この構成によれば、温度ヒューズのリードの半田付け時に半田たれが発生したとしても、たれた半田を平板部で受けることができるから、短絡を防止できる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、前記取付部材に、前記パワー素子のリードを半田付けするプリント配線基板を取り付ける取付部を形成したので、プリント配線基板を容易に取り付けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について、図１ないし図１０を参照しながら説明する。本実施例は、例えば自動車用空気調和装置（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パワートランジスタの冷却装置である。まず、図１は、本実施例のパワートランジスタの冷却装置の縦断面構造を示す図である。この図１に示すように、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付部材１３とから構成されている。
【００１２】
上記冷却フィン１２は、図２及び図３にも示すように、ほぼ平板状の基盤部１４と、この基盤部１４の図３中の下面に一体に多数突設されたほぼ短冊状のフィン部１５とから構成されている。この冷却フィン１２は、熱伝導性が良い金属、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等が所定量添加されたアルミ）に比べて、純度が高い程度のアルミである。
【００１３】
上記冷却フィン１２の基盤部１４は、図３中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に示すように、パワートランジスタ（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、もって、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。
【００１４】
この構成の場合、パワートランジスタ１６は、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。上記パワートランジスタ１６のパッケージ部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。
【００１５】
また、取付部材１３は、全体としてほぼ矩形平板状の取付基板１８と、この取付基板１８の上面を覆うカバー１９とから構成されている。上記取付基板１８は樹脂である例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）で形成され、上記カバー１９は樹脂である例えばＡＢＳで形成されている。
【００１６】
そして、取付基板１８の中央部分には、図４及び図５に示すように、前記パワートランジスタ１６のパッケージ部１６ａを嵌合させるためのほぼ矩形状の開口部２０が形成されている。取付基板１８の図５中の下面には、矩形状の浅底の凹部２１が形成されており、この凹部２１内に前記冷却フィン１２の基盤部１４の図１中の上部を嵌合させるように構成されている。そして、取付基板１８は、冷却フィン１２の基盤部１４に例えば接着されている。この場合、取付基板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で示すように、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。そして、上記接着部分は、防水性能を有している。
【００１７】
また、取付基板１８の左右の端部には、図４及び図５に示すように、外部の被取付部品に取り付けるための取付孔２２、２２が貫通するように形成されている。尚、上記外部の被取付部品は、例えば自動車の空気調和装置の送風ダクトなどである。そして、上記取付基板１８の左右の端部には、図４に示すように、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）を係合させるための４個の係合部２４が形成されている。
【００１８】
更に、取付基板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ないし図６にも示すように、３本のリード１６ｂを互いに仕切る仕切り壁部２５ａ、２５ａが突設されている。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共に、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。即ち、上記底部２５ｂが本発明の平板部を構成している。
【００１９】
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）に半田付けするときに、半田たれが発生した場合、そのたれた半田を上記底部２５ｂで受ける（受けて溜める）ことが可能なように構成されている。
【００２０】
また、取付基板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が上方へ向けて突設されている。これら４個の支持凸部２７の上に、上記プリント配線基板２６が載置される構成となっている。更に、取付基板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を押える押え爪部２８、２８が対向するように上方へ向けて突設されている。
【００２１】
この構成の場合、２個の押え爪部２８、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ように構成されている。上記２個の押え爪部２８、２８と上記４個の支持凸部２７から、本発明の取付部が構成されている。尚、プリント配線基板２６を上方から押え爪部２８、２８間に挿入するときには、押え爪部２８、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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、取付基板１８の開口部２０の図４中左端には、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。この開口部２９内に、温度ヒューズ３０の本体部３０ａが嵌合されるように構成されている（図１及び図１０参照）。上記温度ヒューズ３０は、冷却フィン１２の基盤部１４の上面に当接するように配置されている。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字形のリード３０ｂ、３０ｂが突設されている。
【００２４】
これらリード３０ｂ、３０ｂは、前記プリント配線基板２６に半田付けされている。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。上記構成の場合、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）に半田付けするときに、半田たれが発生した場合に、そのたれた半田を上記平板部２９ａで受けることが可能な構成となっている。
【００２５】
尚、取付基板１８の上面には、図４に示すように、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、１８ｂが形成されている。
【００２６】
一方、カバー１９は、図７ないし図９に示すように、外形形状が取付基板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。上記平板部３１の左右の端部には、図７に示すように、外部の被取付部品に取り付けるための取付孔３３、３３が貫通するように形成されている。これら取付孔３３は、取付基板１８の取付孔２２と同じ大きさの孔であり、平板部３１を取付基板１８上に載置したときに、取付孔３３の位置と取付基板１８の取付孔２２とが一致するように構成されている。
【００２７】
そして、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に示すように、取付基板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。この構成の場合、平板部３１を取付基板１８上に載置すると共に、平板部３１の４個の係合爪２３を取付基板１８の４個の係合部２４に係合すると、平板部３１、即ち、カバー１９が取付基板１８に固着されるように構成されている。
【００２８】
尚、平板部３１の下面には、前記取付基板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８及び図９参照）。
【００２９】
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。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。そして、上記プリント配線基板２６には、図１に示すように、コネクタ用の端子３５が突設されており、これら端子３５は、上記コネクタ部３４の底壁部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。上記コネクタ部３４と上記端子３５からコネクタが構成されている。
【００３０】
このような構成の本実施例によれば、純アルミを押し出し加工することにより形成された冷却フィン１２を備え、この冷却フィン１２に当接するようにパワートランジスタ１６を設け、そして、冷却フィン１２に取り付けられ被取付部品に取り付けるためのものであって樹脂で形成された取付部材１３を備えるように構成した。この構成の場合、押し出し加工の金型は、アルミダイカストの金型よりも製造コストが安いので、冷却フィン１２の製造コストを安くできる。そして、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ので、アルミダイカストに比べて、冷却フィン１２の熱伝導性を向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施例においては、取付部材１３の取付基板１８に、パワートランジスタ１６のパッケージ部１６ａを嵌合させる開口部２０を形成すると共に、この開口部２０の縁部に、パワートランジスタ１６のリード１６ｂと冷却フィン１２との間に位置するように底部２５ｂを形成した。この構成によれば、パワートランジスタ１６のリード１６ｂの半田付け時に半田たれが発生しても、該たれた半田を底部２５ｂで受けることができるから、短絡を防止できる。この結果、絶縁チューブを不要にすることができる。
【００３２】
更に、上記実施例においては、パワートランジスタ１６の近傍に配置されると共に冷却フィン１２に当接するように温度ヒューズ３０を設け、そして、取付部材１３の取付基板１８に、温度ヒューズ３０の本体部３０ａを嵌合させる開口部２９を形成すると共に、この開口部２９の縁部に、温度ヒューズ３０のリード３０ｂと冷却フィン１２との間に位置するように平板部３１を形成した。この構成によれば、温度ヒューズ３０のリード３０ｂの半田付け時に半田たれが発生しても、該たれた半田を上記平板部３１で受けることができるから、短絡を防止できる。
【００３３】
更にまた、上記実施例によれば、取付部材１３の取付基板１８に、パワートランジスタ１６や温度ヒューズ３０などを半田付けするプリント配線基板２６を取り付ける取付部として、４個の支持凸部２７及び２個の押え爪部２８を一体に形成したので、プリント配線基板２６を取付基板１８に容易且つ確実に取り付けることができる。
【００３４】
尚、上記実施例では、取付部材１３の取付基板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等のかしめ、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。
【００３５】
また、上記実施例の冷却フィン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の形状を上記実施例と同じ形状に構成しておけば、取付部材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。また、上記実施例の取付部材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（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。
【００３６】
更に、上記実施例では、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等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。更にまた、上記実施例では、本発明をパワトランジスタ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すパワートランジスタの冷却装置の縦断面図
【図２】冷却フィンの上面図
【図３】冷却フィンの側面図
【図４】取付基板の上面図
【図５】取付基板の図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】取付基板の図４中ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
【図７】カバーの上面図
【図８】カバーの正面図
【図９】カバーの側面図
【図１０】温度ヒューズ周辺の縦断側面図
【図１１】従来構成を示すパワートランジスタの冷却装置の斜視図
【図１２】パワートランジスタの冷却装置の縦断面図
【符号の説明】
１１はパワートランジスタの冷却装置、１２は冷却フィン、１３は取付部材、１４は基盤部、１５はフィン部、１６はパワートランジスタ（パワー素子）、１６ａはパッケージ部（本体部）、１６ｂはリード、１７はねじ、１８は取付基板、１９はカバー、２０は開口部、２１は凹部、２２は取付孔、２３は係合爪、２４は係合部、２５ｂは底部（平板部）、２６はプリント配線基板、２７は支持凸部、２８は押え爪部、２９は開口部、２９ａは平板部、３０は温度ヒューズ、３０ａは本体部、３０ｂはリード、３３は取付孔、３４はコネクタ部、３５は端子を示す。
【図１】
0004218180.tif 000002
【図２】
0004218180.tif 000003
【図３】
0004218180.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004218180.tif 000008
【図８】
0004218180.tif 000009
【図９】
0004218180.tif 000010
【図１０】
0004218180.tif 000011
【図１１】
0004218180.tif 000012
【図１２】
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