電源装置および電気装置の放熱構造

【課題】プリント基板へ半田接続する半導体素子の放熱効果改善と、半導体素子のリード端子が，製品の輸送・移動の振動により，リード端子の半田接続部で破断あるいは亀裂が発生するのを防止することである。
【解決手段】半導体素子駆動用プリント基板３において，半導体素子のリード端子５との半田接続部１３と半田接続部以外の部分１１との間にフレキシブル部８を形成し，フレキシブル部８はプリント基板の表面・裏面を構成しているガラスエポキシ材などの絶縁基材１０を実装しないことにより，銅箔９と銅箔間の絶縁物１２とで薄いフィルム状のフレキシブル性を有する状態とし，半導体素子のリード端子５にかかる歪力あるいは振動による動荷重を吸収できるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，溶接機用，めっき用などの半導体電源装置の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接機用，めっき用などの半導体電源装置は，製品をコンパクトに製作するために，半導体と半導体冷却フィンとプリント基板などを出力制御ブロック７として一体に組み，固定のための材料と配線のための材料を極力減らすような製作方法が実施されている。図３にその実施例の構造図を，図４にその回路構成のブロック図を示す。この例では，半導体素子冷却フィン２に半導体素子１，半導体素子駆動用プリント基板３，制御用基板４を取り付け，半導体素子のリード端子５を半導体素子駆動用プリント基板３に直接半田付け６して，その間の配線材料を省略し，同時に半導体素子１と半導体素子駆動用プリント基板３との相互の位置固定を行っている。
【０００３】
しかし，このようにした場合，前記構成部品は剛体あるいは硬質材料で構成されてあり，相互の固定部分には可動部が無いため，固定するための材料や各部品の寸法・角度の誤差により，あるいは組立作業上での誤差などにより，前記構成部品と配線のそれぞれに歪力が生じている。この為、半導体素子１が半導体素子駆動用プリント基板３に半田付け６をされ,制御用基板４にビスで固定された状態で, 半導体素子冷却フィン２に抑え金具１８で固定された場合, 半導体素子１が半導体素子冷却フィン２に対して浮き,放熱が正常にできず,半導体素子１が破壊する場合がある。また、この電源装置を輸送あるいは移動させる場合，相互の固定部分には，輸送・移動時の振動による動荷重が前記の歪力にプラスされて加わることになり，各構成部品を相互に固定した力のループの中で，一番機械強度が脆弱な部分で破損する場合が有る。
【０００４】
この例では，半導体素子１が半導体素子冷却フィン２から浮き, 半導体素子１の放熱が正常にできず,半導体素子１が破壊することがあった。また,半導体素子駆動用プリント基板３へ配線する，半導体素子のリード端子５の半田接続部６の断面が，例えば約１＊１ｍｍと細いため機械強度が弱く，半導体素子のリード端子５の前記半田接続部６において破断あるいは亀裂が発生することがあった。
【０００５】
半導体素子１が半導体素子冷却フィン２から浮く事の改善と,振動を伴う環境下での使用等による，部品のリード端子とプリント基板との半田接続部にかかる力を吸収する方法として，部品のリード端子とプリント基板との間にフレキシブル基板を仲介して接続することにより，半田接続部にかかる力をフレキシブル基板で吸収する方法が行われる事例が有り，従来の改善実施例として図５にその内容を示す。
【０００６】
この例では，部品１４のリード端子１５を一旦フレキシブル基板１７に接続し，フレキシブル基板１７とプリント基板１６を接続しているが，この場合，フレキシブル基板１７が新たに必要であり，フレキシブル基板１７を取り付け，配線するスペースも必要であり，又作業性も悪くなっている。
【特許文献１】実開平７−７１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は，半導体素子が半導体素子冷却フィンから浮く事で,正常な放熱ができない事で熱破壊する事と,コンパクトな電源装置を製作するために，半導体素子のリード端子をプリント基板へ直接半田接続する事で，製品の輸送・移動時の振動により，半導体素子のリード端子が半田接続部分で破断あるいは亀裂が発生する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は，半導体素子１が半導体素子冷却フィン２から浮く事の改善と,輸送・移動時の振動による半導体素子のリード端子５の破断あるいは亀裂を防ぐために，半導体素子のリード端子５を半田接続する半導体素子駆動用プリント基板３の半田接続部１３の周辺をフレキシブル性を有する材料で構成し，半導体素子のリード端子５にかかる歪力あるいは振動による動荷重を吸収できるようにする事である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は，半導体素子のリード端子５を半田接続する半導体素子駆動用プリント基板３の半田接続部１３の周辺にフレキシブル性材料を採用することにより，半導体素子１が半導体素子冷却フィン２から浮く事で熱破壊する事の改善と,半導体電源装置の輸送・移動時の振動による力を吸収し，半導体素子のリード端子５の破断あるいは亀裂の発生を防止できる。又，この発明を実施するに当たって，構成部品の基本的構造は変わらず，周辺の構造を改善前の構造と変更する必要は無く，既製の製品に対しても半導体素子駆動用プリント基板３を交換することで簡単に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
半導体素子１が半導体素子冷却フィン２から浮く事による熱破壊防止と,半導体素子のリード端子５の破断あるいは亀裂の発生を防止するという目的を，半導体素子駆動用プリント基板３の機能を損なうことなく，又他の前記の構成部品及びその相互の固定方法を何ら変更することなく，半導体駆動用プリント基板３内の前記の半田接続部１３の周辺材料をフレキシブル性を有する材料で構成することで実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の実施例であって，半導体素子駆動用プリント基板３において，前記の半導体素子のリード端子５との半田接続部１３と半田接続部以外の部分１１との間に，薄いフィルム状のフレキシブル部８を設けた。このフレキシブル部８により，半導体電源装置の輸送・移動時の振動により生じる力は吸収され，半導体素子のリード端子５の破断あるいは亀裂の発生を防止できる。
【００１２】
図２に前記のフレキシブル部８の構成を示す。前記の半田接続部１３と半田接続部以外の部分１１との間のフレキシブル部８を形成する部分は，前記のプリント基板３の表面・裏面を構成している例えばガラスエポキシ材などの絶縁基材１０を実装しないことにより，銅箔９と銅箔間の絶縁物１２と, 銅箔９を覆う絶縁物１２とで薄いフィルム状のフレキシブル部８を構成する。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
電子部品が大容量化する一方で，サイズは小型化し，プリント基板上で電力配線を行うことが増加している。この場合の配線は、銅帯が使用されることも多く，本実施例のように半導体素子のリード端子を直接配線する場合に限らず，プリント基板とプリント基板外からの剛体の配線が接続する場合はしばしば有り，このような場合にも本発明の内容は有効となる。又，前記の配線の接続方法は半田付けの場合に限らず，ビス止め，カシメ，差込などの他の接続方法である場合にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例
【図２】フレキシブル部を説明する半導体素子駆動用プリント基板の断面図
【図３】従来の実施例を説明する図
【図４】図１，図３を説明するブロック回路図
【図５】従来の改善実施例
【符号の説明】
【００１５】
１半導体素子
２半導体素子冷却フィン
３半導体素子駆動用プリント基板
４制御用基板
５半導体素子のリード端子
６半導体素子のリード端子の半導体駆動用プリント基板への半田接続部
７出力制御ブロック
８フレキシブル部
９銅箔
１０絶縁基材
１１半田接続部以外の部分
１２銅箔間の絶縁物
１３半導体素子のリード端子と半田接続する半導体素子駆動用プリント基板の半田接
続部
１４部品
１５リード端子
１６プリント基板
１７フレキシブル基板
１８抑え金具

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と半導体素子冷却フィンとプリント基板などが一体のブロック構造に組み立てられ，半導体素子駆動用プリント基板に半導体素子のリード端子が直接半田付けされている溶接機用，めっき用などの電源装置において，前記プリント基板の前記半田付け部の周辺がフレキシブル性を有する材料を用いて構成されるプリント基板にした事を特徴とする電源装置の放熱構造。
【請求項２】
請求項１の電源装置において,前記の半田付け部がフレキシブル性を有する材料を用いて構成される前記プリント基板は，半導体素子のリード端子との半田接続部と前記の半田接続部以外の部分との間を薄いフィルム状のフレキシブル部としたことを特徴とする電源装置の放熱構造。
【請求項３】
請求項２の電源装置において，前記プリント基板の半田接続部と,前記プリント基板の半田接続部以外の部分との間を薄いフィルム状のフレキシブル部とする，前記プリント基板は，その表面と裏面を構成しているガラスエポキシ材などの絶縁基材を，前記フレキシブル部とする部分には実装しないことにより，銅箔で，あるいは多層基板の場合は銅箔と銅箔間の絶縁材とで薄いフィルム状のフレキシブル部を構成することを特徴とする電源装置の放熱構造。
【請求項４】
プリント基板を内部に備え，前記プリント基板外から剛性の配線を前記プリント基板に半田接続する電気装置において，前記プリント基板の半田接続部と前記プリント基板の半田接続部以外の部分との間を薄いフィルム状のフレキシブル部とし，前記プリント基板の表面と裏面を構成しているガラスエポキシ材などの絶縁基材を，前記フレキシブル部とする部分には実装しないことにより，銅箔で，あるいは多層基板の場合は銅箔と銅箔間の絶縁材とで薄いフィルム状のフレキシブル部を構成することを特徴とする電気装置の放熱構造。
【請求項５】
プリント基板を内部に備え，前記プリント基板外から剛性の配線を前記プリント基板に接続する電気装置において，前記プリント基板の前記接続部と前記プリント基板の前記接続部以外の部分との間を薄いフィルム状のフレキシブル部とし，前記プリント基板の表面と裏面を構成しているガラスエポキシ材などの絶縁基材を，前記フレキシブル部とする部分には実装しないことにより，銅箔で，あるいは多層基板の場合は銅箔と銅箔間の絶縁材とで薄いフィルム状のフレキシブル部を構成することを特徴とする電気装置
の放熱構造。

【図１】