JP3931543B2

JP3931543B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP3931543B2
Application number: JP2000256823A
Authority: JP
Inventors: 祐造松下; 正志五十棲
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-08-28
Also published as: JP2002076661A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱部品を備えた基板をケーシングに組込んだ、電源装置、温度調節装置、等の各種の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記電子機器の一例である電源装置としては、例えば、特開平８−３７３８６号公報で開示されたものが知られている。図１９は、この電源装置の要部の断面図であり、同図において、５０，５１はプリント基板であり、各基板５０，５１には、ＩＣ５２，ダイオード５３およびその他の電子部品が実装されている。プリント基板５０の上方および両側方には、天板部５４および両側板部５５，５６からなる熱伝導率が良好な熱伝導部材５７が配設されている。発熱部品である前記ＩＣ５２およびダイオード５３が、各側板部５６，５５に弾性部材５８，５９の弾性力で面接合されてその発熱を側板部５６，５７側へ伝導して放熱させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造においては、プリント基板５０，５１に挿入実装される挿入実装型の発熱部品は、放熱板としての側板部５５，５６に面接合して効率よく直接放熱させることができるのであるが、側板部５５，５６に接合させることができない表面実装型の発熱部品については直接放熱することができないものであった。
【０００４】
本発明は、表面実装型の発熱部品の放熱性を高めることができる電子機器を提供することを主たる目的とし、さらには、挿入実装型の発熱部品の放熱性も高めることができる電子機器を提供し、また、その電子機器の小型化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、本発明の電子機器は、樹脂基板と金属基板とを収容したケーシングの隣接する２つの壁を、Ｌ形に屈折形成された板状の金属製の放熱体で構成し、前記放熱体の一方の壁の内面に前記金属基板を面接合するとともに、前記放熱体の他方の壁の内面に面対向して前記樹脂基板を配置し、前記樹脂基板には、電子部品が挿入実装され、前記金属基板には、発熱部品を含む電子部品が表面実装されるものである。
【０００７】
ここで、ケーシングとは、樹脂基板と金属基板とを収容するものであり、筺体、ハウンジング等の用語を用いて表現することもできる。
【０００８】
また、面接合とは、放熱体と金属基板とが面でつながっていることをいい、直接面接触している状態はもとより、他の熱伝導部材等を介して間接的に面接触している状態を含むものである。
【０００９】
本発明によると、金属基板に装着された表面実装型の発熱部品から発生した熱は金属基板から放熱体に伝導され、放熱体の大きい放熱面から機外に効率よく放熱される。しかも、金属基板の裏面側を直接放熱体に面接合して発熱部品から発生した熱を、効率よく機外に放熱できる。また、Ｌ形に屈折形成された放熱体は強度の高いものとなり、ケーシング全体の剛性が高まるとともに、放熱面積が大きなものとなる。更に、樹脂基板と放熱体の内面との間隙における熱が広い面積で放熱体に伝達され、機外に放熱される。また、Ｌ形に屈折された放熱体の他方の壁に面対向する樹脂基板に電解コンデンサやトランスなどの背の高い部品を搭載する一方、その高さが占有するスペースを利用して樹脂基板に直交するように金属基板を配置することができ、ケーシング内の容積を有効に利用してスペース効率の高い部品搭載を行うことができ、これによって、電子機器の小型化を図ることができる。
【００１７】
本発明の他の実施態様においては、前記ケーシングが箱形であり、前記Ｌ形に屈折された前記放熱体によって構成される２つ壁面が、ケーシングにおける背壁面と側壁面である。
【００１８】
本発明によると、放熱体によって形成される背壁面と側壁面以外のケーシング部分を樹脂成形して、その上壁面や下壁面に多数のスリットを形成することができ、換気放熱の良好なケーシングとすることができる。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様においては、前記背壁面が、当該電子機器の支持レールへの取り付け面側となるものであって、前記背壁面の面積が、前記側壁面の面積よりも小さいものである。
【００２０】
この実施態様によると、箱形のケーシングの側壁面と背壁面とを、板状のＬ形の放熱体で構成し、当該電子機器の支持レールに対する取り付け面側となる背壁面の面積を、側壁面の面積よりも小さくしているので、左右の横幅が薄く奥行きが大きい外形形状の電子機器とすることができ、配電盤や制御盤などの限られたスペース内に並列設置する際に便利に使用できる、利便性の高い電子機器を得ることができる。
【００２３】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記放熱体の一部を内方に切り起し、この切起し片に、前記樹脂基板に挿入実装された発熱部品を面接合させている。
【００２４】
本発明によると、樹脂基板の任意の箇所に実装する発熱部品の熱を、切起し片を介して放熱体から効率よく機外に放熱することができる。
【００２５】
本発明の好ましい実施態様においては、前記樹脂基板に挿入実装された発熱部品と前記放熱体の切り起し片とをクランプ金具で弾性挟持あるいはネジ連結して、発熱部品を切起し片に面接合させている。
【００２６】
本発明によると、発熱部品と切起し片とを確実に密着させて効率的な放熱を図ることができる。
【００２７】
本発明の他の実施態様においては、前記放熱体の外面に支持レールへの取付け機構を装着している。
【００２８】
本発明によると、金属製の強度の高い放熱体の任意の箇所に取付け機構を装着することが可能となり、支持レールに対する取り付け方向の自由度が高まる。
【００２９】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記取付け機構を金属材で構成している。
【００３０】
本発明によると、放熱体に伝えられた熱は取付け機構を介して金属製の支持レールに伝えられ、一層放熱性を高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電源装置に適用した実施態様を図面に基づいて説明する。図１に本発明に係る電子機器の一例である電源装置Ａを前方から見た全体の斜視図が、また、図２にその背部から見た全体の斜視図が、また、図３にその縦断側面図が、さらに、図４にその横断平面図がそれぞれ示されている。
【００３２】
この電源装置Ａは、例えば、左右の横幅が数十ｍｍ、奥行き幅が１００数十ｍｍ、高さが１００数十ｍｍ程度の大きさに構成された横幅の薄い箱形のケーシング１の内部に、樹脂基板２とアルミ板からなる金属基板３とが組込まれ、樹脂基板２に挿入実装型の所要の電子部品４群、金属基板３に表面実装型の所要の電子部品５群がそれぞれ装着されて、図１８に示す入力フィルタ部、整流部、アクティブフィルタ部、ＤＣ／ＤＣ部、出力平滑部および出力制御部を有する電源装置が構成されている。なお、図１８の回路図中の各部品に付記した記号（ｄ）は挿入実装型、（ｓ）は表面実装型であることを示す。
【００３３】
ケーシング１の前端上部と下部に、外部配線接続用の端子台６，７が露出して配備されている。なお、樹脂基板２と金属基板３との回路の接続には、図５に示される樹脂基板２に挿入されてハンダ付けされるピン８ａと金属基板３の回路パターンにハンダ付けされる接続片８ｂを備えたピン端子８群が利用されている。
【００３４】
ケーシング１は、前壁面、上壁面、下壁面、および、右側壁面を一体形成した樹脂製のケーシング本体１１（図８参照）と、アルミ板をＬ形に屈曲して背壁面と左側壁面を一体形成した放熱体としてのシャーシ１２（図６参照）とから構成されて、図２に示すように、ケーシング本体１１における上壁面および下壁面の端辺から延出した取付け片１１ａを介してケーシング本体１１がシャーシ１２に４本のネジ１３で結合されている。そして、ケーシング本体１１の上壁面、下壁面、および、右側壁面には多数のスリット１４が形成されて、ケーシング内の換気放熱が行われるとともに、シャーシ１２はそれ自体が大きい放熱面を有する放熱板として機能する。
【００３５】
挿入実装型の電子部品４群を装着した樹脂基板２は、図７にも示されるようにシャーシ１２における左側壁面に、小間隔をもって面対向するようにスペーサ１５を介してネジ１６で連結固定されており、この樹脂基板２の上下の前端角部に端子台６，７が装着支持されている。
【００３６】
絶縁処理およびプリント配線された内表面に面実装型の電子部品５群を搭載した金属基板３は、金属面が露出された外面がシャーシ１２における背壁面の内面に全面的に面接合されるようにネジ１７によって連結され、面実装型の電子部品群から発生した熱が金属基板３を介してシャーシ１２に直接に伝導され、広い面積のシャーシ１２全体から機外に効率よく放散されるようになっている。
【００３７】
また、シャーシ１２における背壁面の一部を切り起こして形成した切起し片２１が、左側壁面からケーシング内方に向けて片持ち状に突出され、樹脂基板２の部品装着面側に貫通突出されている。そして、樹脂基板２に装着された発熱部品の一つであるアクティブフィルタ部のＩＣ素子２２が切起し片２１の表面に沿って配置されるとともに、ばね板材からなるＵ形のクランプ金具２３で切り起し片１４とＩＣ素子２２とが弾性挟持されることで両者２１，２２が密着して面接合されている。これによって、ＩＣ素子２２から発生した熱が切起し片２１に直接に伝導されるとともに、シャーシ１２を介して機外に効率よく放散されるようになっている。
【００３８】
本発明に係る電子機器の一例である電源装置Ａの本体は以上のように構成されており、配電盤や制御盤への装着形態を以下に説明する。
【００３９】
図９、図１０、および、図１１に示すように、シャーシ１２における背壁面の外面には、汎用的なディンレール用の取付け機構３０が装着固定されている。この取付け機構３０は、配電盤や制御盤に横架固定された支持レールとしてのディンレール３１の上向きフランジ３１ａに上方から係合する溝部３２ａを備えた板金製の本体３２と、ディンレール３１の下向きフランジ３１ｂに下方から係合する爪部３３ａを上端に備えた板金製のスライド係合片３３と、このスライド係合片３３を上方にスライド付勢するバネ３４から構成されており、本体３２がネジ３５によってシャーシ１２に締付け固定されている。
【００４０】
このようにケーシング１の背面に取付け機構３０を装備した場合、図１２に示すように、複数台の電源装置Ａを横方向スペース少なくディンレール３１に並べて装着することができる。
【００４１】
なお、ディンレール３１に対する電源装置Ａの脱着は以下のように行う。装着に際しては、先ず、電源装置Ａをディンレール３１に対してやや前上がり傾斜姿勢で接近させて、溝部３２ａを上向きフランジ３１ａに上方から係合させる。次に、電源装置Ａを振り下げるようにディンレール３１に押し付けることで、スライド係合片３３が下向きフランジ３１ｂに当接して一旦押し下げられた後、上方に付勢スライドして、爪部３３ａが下向きフランジ３１ｂに乗り越え係合することになり、これで電源装置Ａをディンレール３１の任意の位置に装着固定できる。また、電源装置Ａを取り外す場合は、ケーシング１より下方に突出しているスライド係合片３３の下端に形成した操作孔３６に、ドライバ−等を差し入れてスライド係合片３３をバネ３４に抗して引き下げ、下向きフランジ３１ｂに対する係合を解除した後、上記手順と逆の操作を行えばよい。
【００４２】
前記取付け機構は、図１３に示すように、シャーシ１２における左側壁面の外面にネジ止め装着することもできる。この場合は、図１４に示すように、電源装置Ａをその右側壁面が前面となる状態でディンレール３１に並列装着することができる。
【００４３】
図１５および図１６は、電源装置Ａを配電盤や制御盤、あるいは、その他の設備のフレームや壁面に直接ネジ止めできるようにした例であり、強度の高いシャーシ１２の上辺および下辺に取付け座１２ａを突設し、ネジ３７およびスペーサ３８を用いて所望の箇所に設置することができる。
【００４４】
なお、本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
（１）樹脂基板２と金属基板３との回路の接続には、上記のようにピン端子８を利用する他に、図１７中に示すように、屈曲形成したバラピン３９を利用することもできる。
（２）図１７中に示すように、金属基板３をシャーシ１２に面接合する簡易な手段として、ばね板材からなるＵ形のクランプ金具４０で両者３，１２を弾性挟持するもよい。
（３）切起し片２１に発熱部品をネジ連結して両者を面接合させてもよい。
（４）樹脂成形部材で構成した取付け機構を装着して実施することもできる。
（５）上述の実施の形態では、挿入実装型の発熱部品を、シャーシの切り起こし片に面接合させたけれども、Ｌ形のシャーシの金属基板が面接合されている壁面の内、金属基板が面接合されていない領域に、挿入実装型の発熱部品を、直接あるいは伝熱部材を介して面接合させてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、金属基板に搭載した表面実装型の発熱部品の発熱を、大きい放熱面を有する放熱体を介して効率よく放熱することができるようになった。
【００４６】
また、本発明によれば、Ｌ形に屈曲した放熱体は大きい放熱面を有するとともに、ケーシングの剛性を高める機能をも発揮し、放熱性に優れ、かつ、耐久性の高い電子機器を構成することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、樹脂基板と金属基板とを直交状態に配備でき、背の高い部品をケーシング内に無駄なく収容でき、スペース効率の高いコンパクトな電子機器を構成する上で有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電源装置の前面側から見た斜視図である。
【図２】本発明に係る電源装置の背面側から見た斜視図である。
【図３】電源装置全体の縦断側面図である。
【図４】電源装置全体の横断平面図である。
【図５】内部構造の一部を示す斜視図である。
【図６】シャーシ単体の斜視図である。
【図７】基板を装着したシャーシの斜視図である。
【図８】ケーシング本体の斜視図である。
【図９】背面に取付け機構を備えた電源装置の斜視図である。
【図１０】背面に取付け機構を備えた電源装置の背面図である。
【図１１】背面に取付け機構を備えた電源装置の取付け状態を示す側面図である。
【図１２】背面に取付け機構を備えた電源装置のディンレール取付け例を示す斜視図である。
【図１３】側面に取付け機構を備えた電源装置の斜視図である。
【図１４】側面に取付け機構を備えた電源装置のディンレール取付け例を示す斜視図である。
【図１５】他の取付け手段を備えた電源装置の背面側から見た斜視図である。
【図１６】他の取付け手段を備えた電源装置の背面側から見た斜視図である。
【図１７】別実施形態における内部構造の一部を示す斜視図である。
【図１８】電源装置の回路図である。
【図１９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２樹脂基板
３金属基板
１２シャーシ
２１切起し片
２３クランプ金具
３０取付け機構
３１ディンレール

Claims

樹脂基板と金属基板とを収容したケーシングの隣接する２つの壁を、Ｌ形に屈折形成された板状の金属製の放熱体で構成し、前記放熱体の一方の壁の内面に前記金属基板を面接合するとともに、前記放熱体の他方の壁の内面に面対向して前記樹脂基板を配置し、前記樹脂基板には、電子部品が挿入実装され、前記金属基板には、発熱部品を含む電子部品が表面実装されることを特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器であって、
前記ケーシングが箱形であり、前記Ｌ形に屈折された前記放熱体によって構成される２つ壁面が、ケーシングにおける背壁面と側壁面であることを特徴とする電子機器。
請求項２に記載の電子機器であって、
前記背壁面が、当該電子機器の支持レールへの取り付け面側となるものであって、前記背壁面の面積が、前記側壁面の面積よりも小さいことを特徴とする電子機器。
請求項１ないし３のいずれか記載の電子機器であって、
前記放熱体の一部を内方に切り起し、この切起し片に、前記樹脂基板に挿入実装された発熱部品を面接合させてあることを特徴とする電子機器。
請求項４に記載の電子機器であって、
前記樹脂基板に挿入実装された発熱部品と前記放熱体の切り起し片とをクランプ金具で弾性挟持あるいはネジ連結して、発熱部品を切起し片に面接合させてあることを特徴とする電子機器。
請求項１ないし５のいずれかに記載の電子機器であって、
前記放熱体の外面に支持レールへの取付け機構を装着してあることを特徴とする電子機器。
請求項６に記載の電子機器であって、
前記取付け機構を金属材で構成してあることを特徴とする電子機器。