JP2004274018A - 配線基板収容装置及び放電灯点灯装置 - Google Patents

配線基板収容装置及び放電灯点灯装置 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱材の使用量を抑制しつつ発熱の大きい電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置を提供することにある。
【解決手段】配線基板3と、金属製収容部材4と、絶縁シート5と、発泡性放熱材8とを備える。配線基板3に、発熱量の大きい電子部品1や発熱量の小さい電子部品2等各種の電子部品を配置する。収容部材4に配線基板3を収容する。絶縁シート5は、収容部材4の内面に配置されて配線基板3を収容部材4に対して絶縁する。絶縁シート5には、発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に対応する部位に凹部7を形成する。発泡性放熱材8を凹部7内で発泡させて充填する。凹部7により発泡性放熱材8の使用量を制限し、かつ、この発泡性放熱材8を発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に密着させて収容部材4への放熱をおこなう。
【選択図】 図1

Description

本発明は、各種の電子部品が実装された配線基板を有する配線基板収容装置、及びこの装置を備えて蛍光灯等の放電灯を点灯させるのに使用される放電灯点灯装置に関する。
従来、発熱素子を実装したプリント基板をケース内部に収容し、発熱素子から発生する熱を放熱させるために、発熱素子とケースとの間に、発熱素子及びケースの双方に接触する放熱シートを配置したものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この他に、プリント基板に実装された発熱量が多い電子部品の放熱を少ない樹脂材料で行えるようにするために、プリント基板の一面と、このプリント基板を収容した外郭の底面との間にブリッジ手段を介設し、このブリッジ手段で囲まれた室内に樹脂材料を充填したものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献2の技術では、前記室内に放熱用の樹脂材料を充填してから、電子部品が実装されたプリント基板を、発熱量の多い電子部品が樹脂材料で被われるようにしながら外郭に収容して組立てられている。
特開2002−280776号公報(段落0002、段落0033、図7、図9) 特開2002−203425号公報(段落0017−0030、段落0047−0051、図1−図3、図7)
特許文献1の技術では、プリント基板の裏面側に表側から貫通した電子部品のリードの先端が半田付けされて盛り上がった部分があるため、放熱シートをこのプリント基板の裏面側に貼り付けた場合、プリント基板と放熱シートとの間に隙間ができる可能性が高く、この場合には十分な放熱効果を得られない。
特許文献2の技術では、放熱用の樹脂材料にウレタン又はシリコンが使用され、この樹脂材料を未硬化の液状状態でブリッジ手段で囲まれた室内に充填してから、電子部品が実装されたプリント基板で前記室を閉じるようにしているので、樹脂材料とプリント基板との間に空気層が発生することがある。この場合には、樹脂材料への放熱が空気層により抑制されるので、十分な放熱効果が得られない。
本発明が、解決しようとする課題は、放熱材の使用量を抑制しつつ発熱の大きい電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置及び放電灯点灯装置を提供することにある。
本発明の配線基板収容装置は、各種の電子部品が実装された配線基板と、この配線基板を収容する金属製の収容部材と、この収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートと、前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材とを備えたことを特徴としている。
この発明の配線基板収容装置においては、配線基板を収容する収容部材内に配置された絶縁シートと、配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面との間に、放熱材を発泡させて充填させているので、配線基板における発熱量の大きい電子部品が実装された部位に発泡された放熱材を密着させることができるとともに、放熱材は発泡性であるのでその使用量が少なくて済む。
本発明の配線基板収容装置の好ましい形態では、配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する絶縁シートの部位を囲むように前記絶縁シートに凸部を形成し、その凸部で囲まれる凹部と配線基板の前記部位との間に発泡性放熱材を充填したことを特徴としている。
この発明では、絶縁シートに形成した凸部を利用して発泡性放熱材が充填される領域を制限したので、更に発泡性放熱材の使用量を少なくできる。
本発明の配線基板収容装置の好ましい形態では、配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する絶縁シートの部位を囲むように収容部材に凸部を形成し、その凸部で囲まれる凹部と配線基板の前記部位との間に発泡性放熱材を充填したことを特徴としている。
この発明では、収容部材に形成した凸部を利用して発泡性放熱材が充填される領域を制限したので、更に発泡性放熱材の使用量を少なくできる。
本発明の配線基板収容装置の好ましい形態では、収容部材と絶縁シートに、凹部と連通する発泡性放熱材注入用の貫通孔を形成したことを特徴としている。
この発明では、配線基板で凹部を被った状態に収容部材に配線基板を収容した組立を行ってから、発泡性放熱材を貫通孔に通して充填させることができる。
本発明の放電灯点灯装置は、放電灯点灯制御用の電子部品が実装された配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、この収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シート、及び前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴としている。
この発明の放電灯点灯装置においては、前記発明の配線基板収容装置を備えているので、放電灯点灯制御用の電子部品の内で発熱量の大きい電子部品が実装された配線基板の部位に発泡された放熱材を密着させることができるとともに、放熱材は発泡性であるのでその使用量が少なくて済む。
又、本発明の配線基板収容装置は、各種の電子部品が実装されると共に、これら電子部品の内で発熱する電子部品の近傍に貫通孔が設けられた配線基板と、この配線基板を収容する金属製の収容部材と、前記発熱量の大きい電子部品及び貫通孔が設けられた部位を囲むように前記配線基板の裏面とこの裏面に略平行な前記収容部材の内面との間に挟設された仕切り部材と、この仕切り部材で仕切られた空間と前記部位との間に前記貫通孔から注入して充填された放熱材と、を備えたことを特徴としている。
この発明では、配線基板とこれを収容した収容部材との間に挟設された仕切り部材により、放熱材が充填される領域を制限したので、放熱材の使用量を少なくできるとともに、仕切り部材で仕切られた空間を配線基板で被った状態に収容部材に配線基板を収容した組立てを行ってから、前記空間に配線基板の貫通孔を通して、この貫通孔を空気抜き孔として機能させながら放熱材を充填させることができる。
又、本発明の放電灯点灯装置は、放電灯点灯制御用の電子部品が実装されると共に、これら電子部品の内で発熱量の大きい電子部品の近傍に貫通孔が設けられた配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、前記発熱する電子部品及び貫通孔が設けられた部位を囲むように前記配線基板の裏面とこの裏面に略平行な前記収容部材の内面との間に挟設された仕切り部材、この仕切り部材で仕切られた空間と前記部位との間に前記貫通孔から注入して充填された放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴としている。
この発明の放電灯点灯装置においては、前記発明の配線基板収容装置を備えているので、放電灯点灯制御用の電子部品の内で発熱量の大きい電子部品が実装された配線基板の部位に放熱材を密着させることができるとともに、放熱材は仕切り部材で仕切られた空間に充填されるので、その使用量が少なくて済む。
請求項1の発明によれば、発熱量の大きい電子部品が配置されている発熱部分に対して発泡性の放熱材を密着させたので、放熱性能を向上できるとともに、放熱材の使用量を少なくできる配線基板収容装置を提供できる。
請求項2、3の発明によれば、絶縁シート又は収容部材に設けた凸部により、発泡性放熱材の使用量をより少なく制限できる配線基板収容装置を提供できる。
請求項4の発明によれば、装置を組立てた後に発泡性放熱材を注入できるので、この発泡性放熱材を発熱量の大きい電子部品を配置した配線基板の裏面に密着させることができる配線基板収容装置を提供できる。
請求項5の発明によれば、発泡性放熱材の使用量を少なくしつつ発熱量の大きい放電灯点灯制御用の電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置を備えた放電灯点灯装置を提供できる。
請求項6の発明によれば、装置を組立てた後に配線基板の貫通孔を通して放熱材を注入できるので、この発泡性放熱材を発熱量の大きい電子部品を配置した配線基板の裏面に密着させて放熱性能を向上できるとともに、放熱材の充填量を仕切り部材により制限するので、充填材の使用量を少なくできる配線基板収容装置を提供できる。
請求項7の発明によれば、仕切り部材により発泡性放熱材の使用量を少なくしつつ、充填材を配線基板の裏面に密着させて発熱量の大きい放電灯点灯制御用の電子部品からの放熱性能を向上できる配線基板収容装置を備えた放電灯点灯装置を提供できる。
(実施例1)
図1〜図4を参照して本発明の実施例1を説明する。
図1及び図2に示すように、発熱量の大きい電子部品1や発熱量の小さい電子部品2等各種の電子部品を長方形状の配線基板3に実装している。各電子部品1,2は、配線基板3の所定の位置に配置されている。配線基板3を表側から裏側に貫通するリードを有した電子部品は、そのリードの先端を配線基板3の裏面に半田により固定している。
配線基板3は、この配線基板3より長く横断面がコ字形をなす金属製の収容部材4に収容されている。この収容部材4の配線基板3と略平行なベース壁4aとこのベース壁4aの幅方向両側から直角に曲げられた両側壁とにわたる内面に沿って電気絶縁材料からなる絶縁シート5が配置されている。絶縁シート5には熱プレス等によって環状の凸部6が形成されている。凸部6は、図3に示すように発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に対応する絶縁シート5の部位を囲むように設けられている。この凸部6で囲まれるバスタブ状の凹部7とこの凹部7の開口を被った配線基板3との間には発泡性放熱材8が充填されている。発泡性放熱材8としては、例えば、ウレタン樹脂やシリコン樹脂などの電気絶縁性の合成樹脂発泡材を使用する。また、凹部7の平面形状は対象となる発熱部品の形状に合わせて、四角、三角、楕円など各種の環形形状にすることができる。
発泡性放熱材8は、内部に細かい気泡がある泡立てたクリーム状に発泡させられて、時間経過と共に発泡状態を維持して固形化されたものである。収容部材4の上部開口部は、この収容部材4に組合わされた例えば横断面がコ字形をなす金属製の蓋部材9によって被われている。収容部材4と蓋部材9とはケースを形成している。
このような構成を有した配線基板収容装置においては、凹部7とこの開口を被った配線基板3との間に、発泡性放熱材8が発泡して充填される。このため、配線基板3の発熱部分、すなわち、発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面、特に裏面にある半田フィレット1f(図3参照)に発泡性放熱材8を密着させることができるとともに、発泡した放熱材8によって絶縁シート5の凹部7を収容部材4に密接させることができる。従って、配線基板3の熱は発泡性放熱材8に効率よく放熱されるとともに、放熱材8の熱はさらに絶縁シート5を介して収容部材4に放出される。
発泡性放熱材8は未硬化の発泡状態では泡立ったクリーム状であるため、凹部7に対してその開口部から注入する場合にスムーズに注入することができ、作業性に優れている。この場合、ディスペンサーを使用して注入を自動化することも容易にできる。また、放熱材8はその発泡の密度が小さく使用量は少なくてよい。さらに、放熱材8はこれを圧縮すれば厚さを薄くすることも容易にできる。
発泡性放熱材8は発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に対向する絶縁シート5の部位のみに凹部7により制限されて充填されるので、全体としての使用量も少ない。しかも、発泡性放熱材8は、熱収縮によるストレスを低減でき、信頼性を高めることができる。
このような配線基板収容装置は、電力変換装置、例えば、放電灯点灯装置が備える配線基板収容装置にも適用できる。図4は放電灯点灯装置に実装される配線基板収容装置の配線基板11を示すもので、この配線基板11には、放電灯を高周波点灯するための電子部品、例えば、インバータトランス12、スイッチングトランジスタ13、インダクタ14、インバータをスイッチング制御するコントロール部15、平滑コンデンサ16、その他抵抗等が配置されている。
この各電子部品のうち、インバータトランス12やインダクタ14などの巻線類、スイッチングトランジスタ13、抵抗などは発熱量の大きな部品となる。従って、この発熱量の大きな電子部品の裏面側に絶縁シート5に凸部で囲まれる凹部を形成し、この凹部と配線基板11との間に発泡性放熱材8を発泡させて充填する。これにより、放熱性に優れた放電灯点灯装置を構成することができる。
なお、実施例1では、絶縁シート5に凸部6を形成し、その凸部6で囲まれるバスタブ状の凹部7に発泡性放熱材8を充填するものについて述べたが必ずしもこれに限定するものではない。
(実施例2)
例えば、図5に示すように、発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に対応する収容部材4の部位を囲むように収容部材4の一部を内面に突出するように加工して例えば環状の凸部20を形成する。更に、収容部材4の内面を被った絶縁シート5に、凸部20を貫通させる孔21を設ける。そして、凸部20で囲まれるバスタブ状の凹部20aとこの開口を被った配線基板3との間に、電気絶縁性を有する発泡性放熱材22を発泡させて充填する。このように、収容部材4で凹部20aを形成しても前述した実施例1と同様の作用効果が得られるものである。しかも、発泡性放熱材22が絶縁シート5を介することなく収容部材4に直接密着されるので、放熱材22から収容部材4への放熱性能を向上できる。なお、以上説明した事項以外は、図5に示されない部分を含めて実施例1と同じである。
(実施例3)
前述した実施例1、2は、絶縁シート5又は収容部材4に形成した凹部にその開口部から発泡性放熱材を充填するものについて述べたが必ずしもこれに限定されない。
例えば、図6に示すように、凹部7の底面に収容部材4及び絶縁シート5に、これらを貫通しかつ互いに連通する貫通孔23を凹部7に連通して設ける。内面に絶縁シート5を配した収容部材4に配線基板3を収容し、さらに蓋部材9を被せた後に、前記貫通孔23から電気絶縁性を有する未硬化の発泡性放熱材22を注入して、凹部7内で発泡させて、凹部7とコノ開口を被った配線基板3との間に発泡性放熱材22を充填させてもよい。このようにすれば、配線基板収容装置を組立てた後に発泡性放熱材22を注入でき、発泡性放熱材22を発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に容易に密着させることができる。なお、以上説明した事項以外は、図6に示されない部分を含めて実施例1と同じである。
なお、前述した各実施例では、発熱量の大きい電子部品1を配置した配線基板3の裏面に対向する絶縁シート5の部位に凹部7を形成し、その凹部7に発泡性放熱材を8充填するようにしたが、必ずしもこれに限定するものではなく、発熱量の大きい電子部品を配置した配線基板の裏面に発泡性放熱材を直接塗布するようにしてもよい。発泡性放熱材8は発泡性であるので密度が小さく塗布する場合に延ばし易く作業性がよい。また、発泡性放熱材8を万遍なく分布させることができ塗布むらを削減できる。
(実施例4)
図7及び図8を参照して本発明の実施例4を説明する。
配線基板3の表面には、発熱量の大きい電子部品1及び発熱量の小さい電子部品2等の各種の電子部品が実装されているとともに、配線基板3の裏面にも、発熱量の大きな電子部品1a及び発熱量の小さい電子部品2a等の各種の電子部品が実装されている。電子部品1a、2aは表面実装部品である。発熱量の大きい電子部品1、1aは、配線基板3の一部からなる所定領域内に配置され、発熱量の小さい電子部品2、2aの殆どは前記所定領域外に配置されている。配線基板3には、電子部品1、1aの近傍に位置して放熱材注入用の貫通孔31が1以上例えば複数開けられている。これらの貫通孔31は前記所定領域内に設けられている。なお、貫通孔31を1個とする場合には、その孔径を大きくしたり長くしたりするとよい。
この配線基板3と、これを収容した収容部材4の配線基板3に略平行なベース壁4aとの間には、これらに挟まれて仕切り部材32が設けられている。仕切り部材32は、電気絶縁材料からなり、切れ目なく連続して環状例えば四角環状をなしている。この仕切り部材32は前記所定領域を囲んで配置されて、その一端は配線基板3の裏面に当接され、他端はベース壁4aに当接されている。なお、収容部材4の内面は必要に応じて既述の絶縁シートで被ってもよい。又、仕切り部材32は、円形や四角形状以外の多角形状であってもよく、発熱量が大きい電子部品の配置構造に対応させた形状にすることができる。
配線基板3と、ベース壁4aと、仕切り部材32とで囲まれる空間には、放熱材33が充填されている。放熱材33には、電気絶縁性の樹脂、例えばシリコンを含有する合成樹脂材料を好適に使用できる。この放熱材33の前記空間への充填は、収容部材4に、仕切り部材32を収容するとともに、この仕切り部材32の内側空間に電子部品1の半田フィレット1f及び電子部品1aが位置されるように配線基板3を収容した組立てを行った後に、前記空間に連通している貫通孔31を通して、未硬化の樹脂製放熱材33を前記空間に注入することによりなされる。
この充填において、貫通孔31は、放熱材33の注入孔として用いられる他に、この注入に伴い前記空間内の空気をこの空間外に排出するための空気抜き孔としても用いられる。これにより、前記空間に注入された放熱材33と配線基板3との間に空気層が残されることを防止しつつ放熱材33を充填できるので、放熱材33と配線基板3の発熱部分の裏面とを密着させることができる。なお、貫通孔31が複数設けられている場合には、複数の貫通孔31からの放熱材注入が可能であるとともに、注入に使用しない貫通孔が残されている場合には、この貫通孔を空気抜き孔専用として用いることができるので、これらの場合には、樹脂注入の作業性が良く均一に充填し易い点で優れている。
注入された未硬化の放熱材33は時間の経過とともに硬化する。硬化した放熱材33は、配線基板3の発熱部分と収容部材4のベース壁4aとに密着して、配線基板3とベース壁4aとを熱的に接続する。このため、電子部品1、電子部品1aが発熱する熱を、効率よく放熱材33を介して収容部材4に放出させて、電子部品1、電子部品1aの温度上昇を抑制できる。又、熱伝導経路をなす放熱材33は仕切り部材32で囲まれた空間に制限して用いられているので、その使用量が少なくて済む。なお、以上説明した事項以外は、図7、図8に示されない部分を含めて実施例1と実質的に同じである。
(実施例5)
図9及び図10を参照して本発明の実施例5を説明する。
この実施例5では、仕切り部材32が、環状ではなく、図10に例示するように平面視コの字状をなし、その両端は収容部材4の一方の側壁4bに当接されている。このため、配線基板3と、ベース壁4aと、一方の側壁4bと、仕切り部材32とで囲まれた空間が形成され、この空間に樹脂製の放熱材33が、配線基板3の貫通孔31を通して充填されている。なお、以上説明した事項以外は、図9、図10に示されない部分を含めて実施例4と実質的に同じであるが、放熱材33が収容部材4の側壁4bに密着しているので、収容部材4への熱放出がよい点で優れている。
(実施例6)
図11及び図12を参照して本発明の実施例6を説明する。
この実施例6では、仕切り部材32が環状又は平面視コの字状ではなく、例えば2枚の仕切り部材32が収容部材4の長手方向に延びて平行に設けられている。これら2枚の仕切り部材32の長手方向両端は、収容部材4が有する長手方向両端壁(図示しない)に当接されている。このため、配線基板3と、ベース壁4aと、2枚の仕切り部材32とで囲まれた空間が形成され、この空間に樹脂製の放熱材33が、配線基板3の複数の貫通孔31を通して充填されている。なお、以上説明した事項以外は、図11、図12に示されない部分を含めて実施例4と実質的に同じである
本発明の実施例1に係る配線基板収容装置の一部を示す断面図。 図1中A−A線に沿って示す断面図。 図1中B部分を拡大して示す断面図。 図1の配線基板収容装置を放電灯点灯装置に適用した場合の配線基板に対する電子部品の配置状態を示す部分平面図。 本発明の実施例2を示す図3相当の断面図。 本発明の実施例3を示す図3相当の断面図。 本発明の実施例4に係る放電灯点灯装置を図8中D−D線に沿って示す断面図。 実施例4に係る放電灯点灯装置を図7中C−C線に沿って示す断面図。 本発明の実施例5に係る放電灯点灯装置を図10中F−F線に沿って示す断面図。 実施例5に係る放電灯点灯装置を図9中E−E線に沿って示す断面図。 本発明の実施例6に係る放電灯点灯装置を図12中H−H線に沿って示す断面図。 実施例6に係る放電灯点灯装置を図11中G−G線に沿って示す断面図。
符号の説明
1,1a…発熱量の大きい電子部品、2…発熱量の小さい電子部品、3…配線基板、4…収容部材、5…絶縁シート、6,20…凸部、7…凹部、8,22…発泡性放熱材、23…貫通孔、31…配線基板の貫通孔、32…仕切り部材、33…放熱材

Claims (7)

  1. 各種の電子部品が実装された配線基板と、
    この配線基板を収容する金属製の収容部材と、
    この収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シートと、
    前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材と
    を備えたことを特徴とする配線基板収容装置。
  2. 配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する絶縁シートの部位を囲むように前記絶縁シートに凸部を形成し、その凸部で囲まれる凹部と配線基板の前記部位との間に発泡性放熱材を充填したことを特徴とする請求項1記載の配線基板収容装置。
  3. 配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面に対応する絶縁シートの部位を囲むように収容部材に凸部を形成し、その凸部で囲まれる凹部と配線基板の前記部位との間に発泡性放熱材を充填したことを特徴とする請求項1記載の配線基板収容装置。
  4. 収容部材と絶縁シートに、凹部に連通する発泡性放熱材注入用の貫通孔を形成したことを特徴とする請求項2又は3記載の配線基板収容装置。
  5. 放電灯点灯制御用の電子部品が実装された配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、この収容部材の前記配線基板と略平行な内面に沿って配置され、前記収容部材と配線基板とを絶縁する絶縁シート、及び前記配線基板における発熱量の大きい電子部品が配置された部位の裏面と前記絶縁シートとの間に充填された発泡性放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
  6. 各種の電子部品が実装されると共に、これら電子部品の内で発熱量の大きい電子部品の近傍に貫通孔が設けられた配線基板と、
    この配線基板を収容する金属製の収容部材と、
    前記発熱量の大きい電子部品及び貫通孔が設けられた部位を囲むように前記配線基板の裏面とこの裏面に略平行な前記収容部材の内面との間に挟設された仕切り部材と、
    この仕切り部材で仕切られた空間と前記部位との間に前記貫通孔から注入して充填された放熱材と、
    を備えたことを特徴とする配線基板収容装置。
  7. 放電灯点灯制御用の電子部品が実装されると共に、これら電子部品の内で発熱量の大きい電子部品の近傍に貫通孔が設けられた配線基板、この配線基板を収容する金属製の収容部材、前記発熱する電子部品及び貫通孔が設けられた部位を囲むように前記配線基板の裏面とこの裏面に略平行な前記収容部材の内面との間に挟設された仕切り部材、及びこの仕切り部材で仕切られた空間と前記部位との間に前記貫通孔から注入して充填された放熱材を有する配線基板収容装置を、備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
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