説明

発熱部品の固定方法、及び発熱部品の固定構造

【課題】発熱部材と固定金具との絶縁距離を確保できる発熱部品の固定方法及び発熱部品の固定構造を得ること。
【解決手段】発熱部品の固定方法は、基板に対して第1の方向に列を成すように取り付けられた複数の発熱部品を前記複数の発熱部品に沿って延在する放熱部材へバネ性を有する1以上の固定金具で固定する発熱部品の固定方法であって、前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記固定金具との間に板状の絶縁部材を挟んで締結する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発熱部品の固定方法、及び発熱部品の固定構造に関する。
【背景技術】
【0002】
電源装置などに用いられるパワーMOSFETなどのパワー半導体について、ヒートシンクなどの放熱部材に、熱伝導性を有する固定金具で固定される方法が提案されている。この固定方法に関しては、例えば、熱伝導性が良く且つ弾性を有する板バネ材料で作製されクリップ状を成す固定金具により固定する方法が知られている。
【0003】
特許文献1には、放熱装置において、ヒートシンクの上部に半導体素子を側面から押圧する板バネ部材がネジにて固着され、板バネ部材とヒートシンクとの間に半導体素子と絶縁性の放熱シートとを挟んで半導体素子をヒートシンクへ向けて押圧して締結することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、複数の半導体素子とヒートシンクとを板バネ部材にて締結するようにしたので、ネジなどの締結手段の数が大幅に減少し、締結作業が簡単になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−107189号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1に記載の技術では、半導体素子(発熱部材)の充電部と放熱部材(もしくは筐体などの金属部分)に取り付けられた板バネ部材(固定金具)との絶縁距離が不足する傾向にある。半導体素子(発熱部材)と板バネ部材(固定金具)との絶縁距離が不足していると、両者の間でリークが発生することなどにより半導体素子(発熱部材)が誤動作する可能性がある。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発熱部材と固定金具との絶縁距離を確保できる発熱部品の固定方法及び発熱部品の固定構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる発熱部品の固定方法は、基板に対して第1の方向に列を成すように取り付けられた複数の発熱部品を前記複数の発熱部品に沿って延在する放熱部材へバネ性を有する1以上の固定金具で固定する発熱部品の固定方法であって、前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記固定金具との間に板状の絶縁部材を挟んで締結することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、発熱部品と固定金具との間に板状の絶縁部材を介在させているので、発熱部材と固定金具との絶縁距離を確保できる。これにより、両者の間での絶縁不良を抑制できるので、発熱部材と固定金具との絶縁距離を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】図1は、実施の形態1にかかる発熱部品の固定方法を示す図である。
【図2】図2は、実施の形態1にかかる発熱部品の固定方法を示す図である。
【図3】図3は、実施の形態2にかかる発熱部品の固定方法を示す図である。
【図4】図4は、比較例にかかる発熱部品の固定方法を示す図である。
【図5】図5は、他の比較例にかかる発熱部品の固定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明にかかる発熱部品の固定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
実施の形態1.
実施の形態1にかかる発熱部品1の固定方法について説明する。
【0012】
発熱部品1は、例えばパワー半導体(例えば、パワーMOSFET)であり、例えば図1に示す電源装置100に適用される。電源装置100においては、例えば略十字形状のプリント配線基板10の各L字状縁部に、長尺の略細板状の放熱部材2−1〜2−4が取り付けられている。放熱部材2−1〜2−4は、例えば、アルミニウムの押し出し成形にて作製されたヒートシンクである。
【0013】
例えば、放熱部材2−1上には、複数の発熱部品1−1〜1−5が搭載されている。複数の発熱部品1−1〜1−5は、第1の方向(例えば、プリント配線基板10の長手方向)に沿って直線状に列を成して搭載されている。発熱部品1−1〜1−5の列においては、場所により等間隔にならぶ部分と不等間隔にならぶ部分とがある。そして、複数の発熱部品1−1〜1−5を固定して脱落を防止するために固定金具5−1が設けられている。同様に、放熱部材2−2〜2−4上に搭載された複数の発熱部品1を固定して脱落を防止するために、それぞれ、固定金具5−2〜5−4が設けられている。
【0014】
例えば、固定金具5−1は、熱伝導性を有する材料で作製され、発熱部品1−1〜1−5の列に沿って延材する固定部51と、固定部51の側縁部から複数の発熱部品1−1〜1−5に向かって櫛歯状に複数突設された押圧片53を有している。固定金具5−1は、例えば、所定の熱伝導性と所定の弾性力を有する板金材料を、プレス加工により打ち抜き、さらに折り曲げ加工をすることにより一体に作製されている。そして、押圧片53が所定の弾性を有するようにされており、この押圧片53が発熱部品1を脱落抑制方向に押圧する所定の、放熱に適した付勢力を発生するように、押圧片53を撓らせた状態で固定金具5−1が放熱部材2−1に締結されている。固定金具5−1は、固定部51に形成されたネジ穴54(図2参照)を貫通するボルト7により放熱部材2−1に固定されている。同様に、固定金具5−2〜5−4は、それぞれ、固定部51に形成されたネジ穴54(図2参照)を貫通するボルト7により放熱部材2−2〜2−4に締結されている。
【0015】
各発熱部品1は、素子が樹脂封止されてなる樹脂封止部と、この樹脂封止部から延びる端子とを有している。固定金具5の押圧片53は、発熱部品1の樹脂封止部の背面を押圧して発熱部品1を放熱部材2の上面に締結する。
【0016】
具体的には、各固定金具5は、図2に示すように発熱部品1を放熱部材2に押圧して締結する。プリント配線基板10上に等間隔、又は不等間隔に端子6を介して取り付けられた発熱部品1は、放熱部材2に放熱シート3を介して設置される。放熱シート3は、例えば、絶縁性がありクッション性がある材料で形成されている。また、発熱部品1は、発熱部品1の樹脂封止部の背面側に、板状の絶縁部材4を介して設置される。板状の絶縁部材4は、例えば、放熱シート3より硬い材質の絶縁性を持った樹脂材料で形成されている。板状の絶縁部材4は、放熱シート3より厚い。放熱部材2に固定されたバネ性を有する固定金具5により、発熱部品1を板状の絶縁部材4を通して押圧して締結する。
【0017】
すなわち、固定金具5が発熱部品1を放熱部材2に押圧して締結する際に、発熱部品1と固定金具5との間に板状の絶縁部材4を挟んで締結するとともに、発熱部品1と放熱部材2との間に絶縁性の放熱シート3を挟んで締結する。
【0018】
ここで、仮に、図4に示すように、固定金具905が発熱部品901を放熱部材902に押圧して締結する際に、固定金具905が発熱部品901に直接接して締結する場合について考える。この場合、発熱部品901(例えば、パワー半導体)の充電部と固定金具905との絶縁距離を不足する傾向にある。発熱部品901(例えば、パワー半導体)と固定金具905との絶縁距離が不足していると、両者の間で絶縁不良などによるリークが発生して発熱部品901(例えば、パワー半導体)が誤動作する可能性があるので、発熱部品901等の信頼性が低下する傾向にある。
【0019】
それに対して、実施の形態1では、発熱部品1と固定金具5との間に板状の絶縁部材4を介在させているので、発熱部材1と固定金具5との絶縁距離を確保できる。これにより、両者の間での絶縁不良を抑制できるので、発熱部品1等の信頼性を向上できる。
【0020】
あるいは、仮に、図5に示すように、固定金具805が発熱部品801を放熱部材802に押圧して締結する際に、発熱部品801と固定金具805との間に放熱シート803を挟んで締結する場合について考える。すなわち、放熱シート803は、発熱部品801と放熱部材802との間に介在させるともに、発熱部品801と固定金具805との間にも介在させるように、発熱部品801の背面、側面、及び表面を覆う。これにより、高価な放熱シート803の使用量が多くなるので、発熱部品801の固定構造の製造コストが増大する傾向にある。また、発熱部品801の背面、側面、及び表面を覆いながら固定金具805を取り付けるといった複雑な作業が発生するため、作業性が低下する。
【0021】
それに対して、実施の形態1では、発熱部品1と固定金具5との間に板状の絶縁部材4を介在させているので、板状の絶縁部材4の材料として安価な材料(例えば、絶縁性を持った樹脂材料)を採用できる。これにより、高価な放熱シート3の使用量を低減できるので、発熱部品1の固定構造の製造コストの増大を抑制できる。また、放熱シート3で発熱部品1の背面、側面、及び表面を覆いながら固定金具5を取り付けるといった複雑な作業が不要になるため、作業性を向上できる。
【0022】
また、実施の形態1では、発熱部品1に板状の絶縁部材4を密着させるため、発熱部品1の放熱面積が増えることにより発熱部品1の放熱性を向上でき、発熱部品1の温度を容易に低減でき、信頼性を向上できる。
【0023】
また、実施の形態1では、板状の絶縁部材4が、放熱シート3より硬い材質で形成されている。また、板状の絶縁部材4は、放熱シート3より厚い。これにより、発熱部品801と固定金具805との間に放熱シート803を挟んで締結する場合(図5参照)に比べて、発熱部材1と固定金具5との絶縁距離を長く確保できる。
【0024】
なお、複数の発熱部品1−1〜1−5を放熱部材2−1へ締結するのは、複数の固定金具5であってもよい。
【0025】
実施の形態2.
実施の形態2にかかる発熱部品1の固定方法について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
【0026】
各板状の絶縁部材4−1〜4−4(図1参照)は、プリント配線基板10が作成される際の不使用部分が用いられる。例えば、プリント配線基板10は、図3に一点鎖線で示す原基板10iから不使用部分10j−1、10j−2を除去して作成される。このとき、不使用部分10j−1、10j−2は、図1に示す板状の絶縁部材4−1、4−2に適した形状を有しているので、板状の絶縁部材4−1、4−2(図1参照)として使用できる。
【0027】
このように、実施の形態2では、各板状の絶縁部材4−1〜4−4(図1参照)は、原基板10iからプリント配線基板10が作成される際の不使用部分10j−1、10j−2等が用いられる。これにより、発熱部品1の固定構造の製造コストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
以上のように、本発明にかかる発熱部品の固定方法、及び発熱部品の固定構造は、パワー半導体の固定に有用である。
【符号の説明】
【0029】
1、801、901 発熱部品
2、802、902 放熱部材
3、803 放熱シート
4 絶縁部材
5、805、905 固定金具
6 端子
10 プリント配線基板
10i 原基板
10j 不使用部分
51 固定部
53 押圧片
100 電源装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に対して第1の方向に列を成すように取り付けられた複数の発熱部品を前記複数の発熱部品に沿って延在する放熱部材へバネ性を有する1以上の固定金具で固定する発熱部品の固定方法であって、
前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記固定金具との間に板状の絶縁部材を挟んで締結する
ことを特徴とする発熱部品の固定方法。
【請求項2】
前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記放熱部材との間に絶縁性の放熱シートを挟んで締結し、
前記板状の絶縁部材は、前記放熱シートより硬い材質で形成されており、
前記板状の絶縁部材は、前記放熱シートより厚い
ことを特徴とする請求項1に記載の発熱部品の固定方法。
【請求項3】
前記板状の絶縁部材は、原基板から前記基板が作成される際の不使用部分が用いられる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発熱部品の固定方法。
【請求項4】
基板と、
前記基板に対して第1の方向に列を成すように取り付けられた複数の発熱部品と、
前記複数の発熱部品に沿って延在する放熱部材と、
バネ性を有し、前記発熱部品を前記放熱部材へ固定する1以上の固定金具と、
前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記固定金具との間に介在される板状の絶縁部材と、
を備えたことを特徴とする発熱部品の固定構造。
【請求項5】
前記固定金具が前記発熱部品を前記放熱部材に押圧して締結する際に、前記発熱部品と前記放熱部材との間に介在される絶縁性の放熱シートをさらに備え、
前記板状の絶縁部材は、前記放熱シートより硬い材質で形成されており、
前記板状の絶縁部材は、前記放熱シートより厚い
ことを特徴とする請求項4に記載の発熱部品の固定構造。
【請求項6】
前記板状の絶縁部材は、原基板から前記基板が作成される際の不使用部分が用いられる
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の発熱部品の固定構造。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2012−256750(P2012−256750A)
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−129314(P2011−129314)
【出願日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】