JP4255340B2 - Power supply heat dissipation structure - Google Patents

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Description

本発明は、電源装置の放熱構造に係り、特に基板上に立設される放熱基体を備えた放熱構造に関するものである。   The present invention relates to a heat dissipation structure for a power supply device, and more particularly to a heat dissipation structure provided with a heat dissipation base standing on a substrate.

電源装置は、大電流または高電圧に対応する回路を備えているものが多いので、放熱対策が大きな課題となる。例えば、特許文献１に記載の発明は、高周波加熱装置のインバータ電源の放熱構造に係るものである。この発明は、基板上の高圧トランスの１次巻き線をフェライトコアの周りに円柱状に巻き付け、円柱形状をした１次巻き線の円周面がプリント基板に対して垂直となるように高圧トランスを設置し、１次巻き線が形成する円柱形状の円周面と対向する位置に、半導体素子を貼り付けた放熱フィンを配置したものである。このように配置することによって、放熱フィンと高圧トランスとの間に空隙ができるので、冷却ファンからの冷却風の流れがスムーズになり、巻き線及び半導体素子の冷却効果を向上する。   Since many power supply devices are provided with a circuit corresponding to a large current or a high voltage, a countermeasure for heat radiation becomes a major issue. For example, the invention described in Patent Document 1 relates to a heat dissipation structure for an inverter power source of a high-frequency heating device. In the present invention, a primary winding of a high-voltage transformer on a substrate is wound around a ferrite core in a cylindrical shape, and the circumferential surface of the cylindrical primary winding is perpendicular to a printed circuit board. The heat dissipating fin with the semiconductor element attached is disposed at a position facing the cylindrical circumferential surface formed by the primary winding. By arranging in this way, a gap is formed between the radiation fin and the high-voltage transformer, so that the flow of the cooling air from the cooling fan becomes smooth, and the cooling effect of the winding and the semiconductor element is improved.

しかしながら、電源装置に対する小型化の要請は益々高まっているので、基板上の部品の配置を変更する余地は小さくなってきており、この手段によって解決することは次第に困難になっている。もちろん放熱フィンを大型化すれば放熱効果を高めることは非常に容易であるが、電源装置の小型化が求められている状況下で、放熱フィンを大型化することは極めて困難である。
特開２００１−１８５３３９号公報（第２−４頁、図１） However, since the demand for miniaturization of the power supply device is increasing, the room for changing the arrangement of components on the board is becoming smaller, and it is becoming increasingly difficult to solve this problem. Of course, it is very easy to increase the heat dissipation effect by increasing the size of the heat dissipating fins, but it is extremely difficult to increase the size of the heat dissipating fins under the circumstances where miniaturization of the power supply device is required.
JP 2001-185339 A (page 2-4, FIG. 1)

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電源装置の放熱構造において、基板上の部品の配置の変更及び放熱構造の大型化を必要とせず、かつ、電源装置の小型化の妨げにならないものを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances. In the heat dissipation structure of the power supply device, it is not necessary to change the arrangement of components on the substrate and to increase the size of the heat dissipation structure, and to prevent the power supply device from being downsized. The purpose is to provide something that does not.

上記の課題を解決するために、本発明は、基板から立ち上がるように設けられた放熱基体を備えた電源装置の放熱構造において、前記放熱基体は、その側面の基端寄りに電子部品が貼り付けられる実装用平坦面が形成され、この実装用平坦面よりも上方をその長手方向に直交する断面において末広がりの形状を呈するようになされていることを特徴とすることを特徴とするものとした。なお、末広がりの形状とは、放熱基体の先端に向かって拡がっている形状を言う。   In order to solve the above problems, the present invention provides a heat dissipation structure for a power supply device including a heat dissipation base provided so as to stand up from a substrate, and the heat dissipation base is attached with an electronic component near the base end of the side surface. The mounting flat surface is formed, and the upper surface of the mounting flat surface is formed to have a divergent shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In addition, the shape which spreads at the end means the shape which spreads toward the front-end | tip of a thermal radiation base | substrate.

したがって、電子部品から実装用平坦面を介して放熱基体内部に伝わった熱は、末広がりの形状になされた部分を拡がりながら伝導するので、放熱基体の先端方向への熱伝導性が良くなり、放熱効果が高まる。   Therefore, the heat transferred from the electronic component through the mounting flat surface to the inside of the heat radiating base is conducted while spreading through the widened portion, so that the heat conductivity toward the tip of the heat radiating base is improved, and the heat dissipation Increases effectiveness.

なお、上記の発明において、前記放熱基体は、前記実装用平坦面よりも上部の側面に放熱フィンが形成されたものにもできる。   In the above invention, the heat dissipating base may be one in which a heat dissipating fin is formed on the side surface above the mounting flat surface.

また、上記の発明において、前記放熱基体は、その上端部に放熱用平坦面が形成され、この放熱用平坦面に貼り付けられる別の放熱基体をさらに備えているものにできる。くわえて、この発明において、前記放熱基体は、前記放熱用平坦面に溝が形成され、この溝の内部に配設されるヒートパイプをさらに備えたものにもできる。   In the above invention, the heat dissipating base may further include another heat dissipating base having a heat dissipating flat surface formed on an upper end portion thereof and attached to the heat dissipating flat surface. In addition, in the present invention, the heat dissipating base body may further include a heat pipe provided with a groove formed in the flat surface for heat dissipating and disposed inside the groove.

また、上記の発明において、前記放熱基体は、その長手方向に沿って貫通孔または有底孔が形成され、この貫通孔または有底孔に配設されるヒートパイプをさらに備えたものにもできる。   In the above invention, the heat dissipation base may further include a heat pipe provided with a through hole or a bottomed hole along a longitudinal direction thereof and disposed in the through hole or the bottomed hole. .

さらに、上記の発明において、前記放熱基体は、その上下方向に沿って貫通孔または有底孔が形成され、この貫通孔または有底孔に配設されるヒートパイプをさらに備えたものにもできる。   Further, in the above invention, the heat dissipation base may further include a heat pipe provided with a through hole or a bottomed hole along the vertical direction thereof and disposed in the through hole or the bottomed hole. .

くわえて、前記放熱基体は、中空部が形成され、この中空部の内部に配設されるヒートパイプをさらに備えたものにもできる。   In addition, the heat dissipating base body may be provided with a heat pipe provided with a hollow portion and disposed inside the hollow portion.

本発明は、放熱基体の先端方向への熱伝導性が良く放熱効果が高いので、基板上の部品の配置の変更及び放熱構造の大型化を行わなくとも、電源装置の放熱性を向上させることができる。また、末広がりの形状にする、または放熱フィンを形成するのは、実装用平坦面よりも上方であり、基板表面に近い部分にはこのような変形を加えないので、部品の配置等に影響を与えない。したがって、電源装置の小型化を妨げることがない。さらに、別の放熱基体、またはヒートパイプを備えたものにすれば、放熱基体自体の容積を変更することなしに放熱構造の放熱性を格段に向上させることが可能になる。   Since the present invention has good thermal conductivity in the tip direction of the heat dissipation base and high heat dissipation effect, it is possible to improve the heat dissipation of the power supply device without changing the arrangement of components on the board and increasing the size of the heat dissipation structure. Can do. In addition, the shape of the divergent shape or the formation of the radiating fin is above the flat surface for mounting, and such deformation is not applied to the portion close to the substrate surface. Don't give. Therefore, it does not hinder downsizing of the power supply device. Further, if another heat dissipation base or a heat pipe is provided, the heat dissipation performance of the heat dissipation structure can be significantly improved without changing the volume of the heat dissipation base itself.

本発明の実施の形態においては、放熱基体の左右両面に形成した実装用平坦面よりも上方をその長手方向に直交する断面において末広がりの形状を呈するようにしたことに最大の特徴がある。そこで、各実施例の説明に先立って本発明のこの特徴点について説明する。図８は、末広がりの形状とした放熱構造の説明図である。図８において、１０は放熱基体、１４は放熱フィン、２０は基板、２５ａ，２５ｂ，５１は半導体素子、３０は仮想的半導体素子、５０はヒートシンクである。なお、図８（ｂ）及び（ｃ）においては、放熱基体１０をその端面の方向から見た状態を表している。   In the embodiment of the present invention, the greatest feature is that it has a divergent shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction above the mounting flat surfaces formed on both the left and right sides of the heat dissipation base. Therefore, this characteristic point of the present invention will be described prior to the description of each embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram of a heat dissipation structure having a divergent shape. In FIG. 8, 10 is a heat dissipation base, 14 is a heat dissipation fin, 20 is a substrate, 25a, 25b and 51 are semiconductor elements, 30 is a virtual semiconductor element, and 50 is a heat sink. 8B and 8C show a state in which the heat dissipation base 10 is viewed from the end face direction.

図８（ｂ）は、本発明を着想する基礎となった構造の説明図である。板状に形成された放熱基体１０は、基板２０から立ち上がるように設けられている。また、放熱基体１０の基板２０近くの表面には、半導体素子２５ａ及び２５ｂが貼り付けられている。本件の発明者は、研究の結果、基板上の各部品の配置を変更せず、かつ、放熱構造の大型化を避けるためには、放熱基体１０の上端寄りに放熱フィン１４を設けるという手段だけでは、放熱効率を十分に向上できないとの認識に至った。すなわち、放熱基体１０に放熱フィン１４を形成しただけでは、半導体素子２５ａ及び２５ｂから放熱基体１０に伝わった熱が放熱フィン１４まで十分に伝わらず、放熱フィン１４の放熱能力を十分に生かせないことに気づいた。放熱フィン１４を半導体素子２５ａ及び２５ｂの近くに形成すれば、一定程度の改善が可能であるが、基板２０の表面近くに放熱フィン１４を形成すると、周辺部品の配置を変更しなければならない場合があるので、好ましい解決手段とは言えない。   FIG. 8 (b) is an explanatory diagram of the structure that is the basis for the idea of the present invention. The heat dissipation base 10 formed in a plate shape is provided so as to rise from the substrate 20. Further, semiconductor elements 25 a and 25 b are attached to the surface of the heat dissipation base 10 near the substrate 20. As a result of the research, the inventor of the present invention only has a means of providing the heat radiation fins 14 near the upper end of the heat radiating base 10 in order to avoid an increase in the size of the heat radiating structure without changing the arrangement of the components on the substrate. Then, it came to recognition that the heat dissipation efficiency could not be improved sufficiently. That is, if the heat radiation fins 14 are simply formed on the heat radiation base 10, the heat transferred from the semiconductor elements 25a and 25b to the heat radiation base 10 is not sufficiently transmitted to the heat radiation fins 14, and the heat radiation capability of the heat radiation fins 14 cannot be fully utilized. I noticed. If the radiating fins 14 are formed near the semiconductor elements 25a and 25b, a certain degree of improvement is possible. However, if the radiating fins 14 are formed near the surface of the substrate 20, the arrangement of peripheral components must be changed. Therefore, it is not a preferable solution.

図８（ａ）は、本発明の前提となる事項の説明図である。１９９２年１０月２０日、日刊工業新聞社発行の「トラブルをさけるための電子機器の熱対策設計」第２６ないし２７頁には、図８（ａ）に示すように、半導体素子５１からヒートシンク５０に伝わった熱は、半導体素子の貼付面に対して左右それぞれ４５゜の拡がりを持ちながら伝わって行くと記載されている。   FIG. 8A is an explanatory diagram of matters that are the premise of the present invention. On October 20, 1992, “Thermal Design of Electronic Equipment to Avoid Problems”, pages 26 to 27, published by Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd., as shown in FIG. It is described that the heat transferred to the surface of the semiconductor element is transmitted with a 45 ° spread on the left and right with respect to the bonding surface of the semiconductor element.

図８（ｃ）は、本発明の基本構造の説明図である。発明者は、図８（ｃ）に示すように、放熱基体１０の表裏に半導体素子２５ａ及び２５ｂを貼り付けた構造において、これらの半導体素子から放熱基体１０の上端部に向けて伝わる熱は、放熱基体１０において２つの半導体素子２５ａ及び２５ｂの貼付部位のやや上方に仮想的半導体素子３０が存在し、この仮想的半導体素子３０から放熱基体１０の上端部に向けて伝わる熱に比定できることに気づいた。したがって、放熱基体１０に仮想的半導体素子３０を設けることを想定すれば、放熱基体１０の仮想的半導体素子３０よりも上方の部分において、その長手方向に直交する方向の断面を末広がりの形状すれば放熱基体１０の上端部に向けての熱導伝性を高めることが可能であるとの仮説が立てられる。   FIG. 8C is an explanatory diagram of the basic structure of the present invention. As shown in FIG. 8C, the inventor, in the structure in which the semiconductor elements 25a and 25b are attached to the front and back of the heat dissipation base 10, the heat transferred from these semiconductor elements toward the upper end of the heat dissipation base 10 is In the heat radiating base 10, there is a virtual semiconductor element 30 slightly above the part where the two semiconductor elements 25 a and 25 b are attached, and it is possible to compare the heat transmitted from the virtual semiconductor element 30 toward the upper end of the heat radiating base 10. Noticed. Therefore, assuming that the virtual semiconductor element 30 is provided on the heat radiating base 10, the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the heat radiating base 10 in a portion above the virtual semiconductor element 30 is divergent. It is hypothesized that the thermal conductivity toward the upper end of the heat dissipation base 10 can be increased.

そこで、発明者において、末広がりの形状を持つ放熱基体について研究したところ、実際にこの熱導伝性を高めることができることが分かった。さらに、当該部分が少なくとも末広がりに拡がるように傾斜していれば、図８（ｂ）のように当該部分が垂直である場合よりも改善可能であることも分かった。また、上記文献の記載から、末広がりの拡がり角度が９０゜以上にすれば熱伝導に係る能力をさらに高められると推測して研究を行った。その結果、この角度が９０゜以上あっても、熱伝導に係る能力は９０゜の場合とほとんど違いがないことが分かった。逆に、９０゜以下の場合、やはり熱伝導に係る能力が劣ることが確認できた。また、後述するように、放熱基体１０の周辺に設けられる部品の実装作業が必要となることがある。末広がりの形状を持つ部分が例えば１８０゜くらいの角度で拡がっていると、この末広がりの部分が作業の妨げとなる。したがって、さらに、以上のことを総合すれば、末広がりに拡がる角度は、１２０゜以下であって、９０゜に近いことが望ましく、最も望ましいのは９０゜であると言える。   Therefore, the inventors have studied a heat radiating base having a divergent shape, and have found that the thermal conductivity can be actually increased. Furthermore, it has been found that if the part is inclined so as to spread at least at the end, it can be improved as compared with the case where the part is vertical as shown in FIG. In addition, from the description of the above-mentioned document, the research was conducted assuming that the ability for heat conduction could be further enhanced if the divergent spread angle was 90 ° or more. As a result, it was found that even if this angle is 90 ° or more, the ability to conduct heat is almost the same as that of 90 °. On the other hand, when the angle was 90 ° or less, it was confirmed that the heat conduction ability was inferior. In addition, as will be described later, it may be necessary to mount components provided around the heat radiating base 10. For example, if the portion having a divergent shape expands at an angle of about 180 °, the divergent portion obstructs the work. Therefore, further summing up the above, it can be said that the angle of spreading toward the end is preferably 120 ° or less, preferably close to 90 °, and most preferably 90 °.

なお、本発明は、上記の特徴点にくわえて、放熱基体の末広がりの形状を持つ部分に放熱フィンを形成した点、放熱基体の上端部に放熱用平坦面を形成し、この放熱用平坦面に別の放熱基体を貼り付ける点、及び放熱基体にヒートパイプを備えた点にも特徴がある。以下に、これらの特徴を有する実施例について説明する。   In the present invention, in addition to the above feature points, a heat radiating fin is formed on the end portion of the heat radiating base, and a heat radiating flat surface is formed on the upper end of the heat radiating base. Another feature is that another heat dissipating substrate is attached to the heat dissipating substrate and a heat pipe is provided on the heat dissipating substrate. Hereinafter, examples having these characteristics will be described.

図１は、本発明の第１の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図１において、１０は放熱基体、１１は下部、１２は上部、１３ａ，１３ｂは実装用平坦面、１４は放熱フィン、１５はヒートパイプ収納凹部、１６はヒートパイプ、１８は放熱用平坦面、１９は熱伝導、２０は基板、２１は放熱板、２５ａ，２５ｂは半導体素子、２６はリード部、２７はビーズコアを示す。なお、図１において示した放熱構造は、電源装置の筐体内に収納されるものであり、また基板２０上には配線パターンが形成されると共に多数の電子部品が実装されるが、説明の便宜上、筐体、配線パターン及び本発明に関係のない電子部品はその記載を省略している。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a heat dissipation structure for a power supply device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is a heat dissipation base, 11 is a lower part, 12 is an upper part, 13a and 13b are flat surfaces for mounting, 14 is a heat dissipation fin, 15 is a heat pipe housing recess, 16 is a heat pipe, 18 is a flat surface for heat dissipation, Reference numeral 19 denotes heat conduction, 20 denotes a substrate, 21 denotes a heat sink, 25a and 25b denote semiconductor elements, 26 denotes a lead portion, and 27 denotes a bead core. The heat dissipation structure shown in FIG. 1 is housed in the casing of the power supply apparatus, and a wiring pattern is formed on the substrate 20 and a large number of electronic components are mounted. Description of the casing, the wiring pattern, and the electronic parts not related to the present invention is omitted.

図１（ａ）は、第１の実施例に係る電源装置の放熱構造の斜視図である。図１（ａ）に示すように、放熱基体１０は、基板２０上に立ち上がった状態に設けられており、さらに表裏両面に実装用平坦面１３ａ及び１３ｂが形成されている。図１（ｂ）は、放熱基体の側面図である。また、図１（ｂ）に示すように、実装用平坦面１３及び１３ｂは、放熱基体１０の下部１１に形成されており、半導体素子２５ａ，２５ｂからの熱を吸収する。また、放熱基体１０の上部１２は、上述した末広がりの形状になされており、さらにその表面には放熱フィン１４が形成されている。さらに、放熱基体１０の上端部には、放熱用平坦面１８が形成されており、この面に放熱板２１が貼り付けられている。放熱フィン１４及び放熱板２１は、放熱基体１０の上部１２に伝わった熱を放散させる役割を果たす。なお、放熱板２１に電源装置の筐体を接触させれば、筐体も放熱構造の一部となるので、さらに放熱効率を向上させることが可能になる。なお、半導体素子２５ａ，２５ｂのリード部２６には、ノイズ対策としてビーズコア２７を設けることが一般的に行われている。ビーズコア２７は、円筒状に形成されており、その内部にリード部２６を通すことによって設けられる。   FIG. 1A is a perspective view of the heat dissipation structure of the power supply device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1A, the heat radiating base 10 is provided in a state of rising on the substrate 20, and mounting flat surfaces 13a and 13b are formed on both the front and back surfaces. FIG. 1B is a side view of the heat dissipation base. As shown in FIG. 1B, the mounting flat surfaces 13 and 13b are formed in the lower portion 11 of the heat radiating base 10, and absorb heat from the semiconductor elements 25a and 25b. Moreover, the upper part 12 of the heat radiating substrate 10 is formed in the shape of the above-mentioned divergent shape, and the heat radiating fins 14 are formed on the surface thereof. Further, a heat radiating flat surface 18 is formed at the upper end of the heat radiating base 10, and a heat radiating plate 21 is attached to this surface. The heat radiating fins 14 and the heat radiating plate 21 serve to dissipate heat transmitted to the upper portion 12 of the heat radiating base 10. If the casing of the power supply device is brought into contact with the heat radiating plate 21, the casing also becomes a part of the heat dissipation structure, so that the heat dissipation efficiency can be further improved. In general, a bead core 27 is provided in the lead portion 26 of the semiconductor elements 25a and 25b as a noise countermeasure. The bead core 27 is formed in a cylindrical shape, and is provided by passing the lead part 26 through the inside.

ところで、基板２０上に設けられる電子部品の実装密度を高めるためには、多数の部品を半導体素子２５ａ，２５ｂにかなり近接した状態で設ける必要がある。それらの部品の中には、基板２０に実装した後に接着剤付けなどの作業を行うものがある。この作業は部品を目視しながら行うので、放熱基体１０の上部１２が作業対象となる部品に覆い被さるように拡がっていると、作業に支障をきたすことになる。また、拡がりの角度が大きいと、上部１と２周辺部品とが許容範囲を超えて接近することになる。したがって、放熱基体１０の上部１２の拡がりは、放熱フィン１４を設けない、あるいは放熱フィン１４を非常に短くする場合においても、１２０゜以下とすることが望ましい。さらに、放熱フィン１４と半導体素子２５ａ，２５ｂとの距離は、放熱構造周辺のエアの流れを妨げないようにする観点からも、一定程度確保することが好ましい。   By the way, in order to increase the mounting density of the electronic components provided on the substrate 20, it is necessary to provide a large number of components in a state of being quite close to the semiconductor elements 25a and 25b. Some of these components perform operations such as adhesive bonding after being mounted on the substrate 20. Since this operation is performed while visually observing the parts, if the upper portion 12 of the heat dissipating base 10 is spread so as to cover the parts to be operated, the work is hindered. Further, when the spread angle is large, the upper part 1 and the peripheral parts 2 approach each other beyond an allowable range. Therefore, the expansion of the upper portion 12 of the heat radiating base body 10 is desirably 120 ° or less even when the heat radiating fins 14 are not provided or the heat radiating fins 14 are very short. Furthermore, it is preferable to secure a certain distance between the heat radiation fin 14 and the semiconductor elements 25a and 25b from the viewpoint of not hindering the air flow around the heat radiation structure.

さらに、放熱用平坦面１８には、ヒートパイプ収納凹部１５が形成されている。くわえて、ヒートパイプ収納凹部１５には、ヒートパイプ１６が配設されている。ヒートパイプ１６は、放熱（伝熱）グリースを介してヒートパイプ収納凹部１５に密着しており、放熱基体１０からいずれかの部位に加わった熱をすばやく他の部位に導伝する機能を有する。したがって、放熱基体１０の上部１２において、水平方向（横方向）の温度の不均衡がある場合には、ヒートパイプ１６によってこの不均衡を解消することができる。   Furthermore, a heat pipe housing recess 15 is formed in the flat surface 18 for heat dissipation. In addition, a heat pipe 16 is disposed in the heat pipe housing recess 15. The heat pipe 16 is in close contact with the heat pipe housing recess 15 via heat dissipation (heat transfer) grease, and has a function of quickly conducting heat applied to any part from the heat dissipation base 10 to another part. Therefore, when there is an imbalance in temperature in the horizontal direction (lateral direction) in the upper portion 12 of the heat dissipation base 10, this imbalance can be eliminated by the heat pipe 16.

したがって、放熱基体１０が半導体素子２５ａ，２５ｂから吸収した熱は、熱伝導１９に示すように、上部１２を拡がりながら上方へ導伝して行く。上部１２へ導電した熱は、放熱フィン１４及び放熱板２１によって周辺雰囲気中へ放散される。また、放熱基体１０の水平方向の温度の不均衡は、ヒートパイプ１６によって解消される。なお、また、ヒートパイプ１６を放熱基体１０よりも十分に長いものにした場合には、ヒートパイプ１６の放熱基体１０からはみ出した部分で放熱することも可能である。また、ヒートパイプ１６は、放熱基体１０に温度の不均衡があまり生じない場合には、省略することも可能である。また、放熱フィン１４及び放熱板２１も、放熱能力があまり高くなくても良い場合には、いずれか一方または双方を省略することが可能である。   Therefore, the heat absorbed by the heat dissipation base 10 from the semiconductor elements 25 a and 25 b is conducted upward while spreading the upper portion 12, as indicated by heat conduction 19. The heat conducted to the upper portion 12 is dissipated into the surrounding atmosphere by the heat radiating fins 14 and the heat radiating plate 21. In addition, the temperature imbalance in the horizontal direction of the heat dissipation base 10 is eliminated by the heat pipe 16. In addition, when the heat pipe 16 is sufficiently longer than the heat radiating base 10, it is possible to radiate heat at a portion of the heat pipe 16 that protrudes from the heat radiating base 10. Further, the heat pipe 16 can be omitted when there is not much temperature imbalance in the heat dissipation base 10. In addition, if the heat dissipating fins 14 and the heat dissipating plate 21 do not have to have a very high heat dissipating capacity, either one or both can be omitted.

図２は、本発明の第２の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図２において、２２は外付け放熱フィン、２３はフィン先端部であり、その他の符号は図１の符号と同じものを示す。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 22 is an external radiation fin, 23 is a fin front-end | tip part, The other code | symbol shows the same thing as the code | symbol of FIG.

図２に示すように、本発明の第２の実施例に係る電源装置の放熱構造は、図１に示した放熱板２１に代えて外付け放熱フィン２２を設けたものである。つまり、本発明の第１の実施例に係るものよりもさらに放熱能力を要求される場合に適したものと言える。なお、外付け放熱フィン２２は、図２において、そのフィン先端部２３を直上に向けたものとしているが、電源装置の筐体の形状やエアの流れる方向、または各部品の配置を考慮して水平方向や斜め上方に向けても良い。なお、この実施例においても、ヒートパイプ１６を省略することが可能である。   As shown in FIG. 2, the heat dissipation structure of the power supply device according to the second embodiment of the present invention is provided with external heat dissipation fins 22 in place of the heat dissipation plate 21 shown in FIG. That is, it can be said that it is suitable for a case where heat dissipation capability is required more than that according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the external heat radiating fin 22 has its fin tip 23 facing directly upward, but in consideration of the shape of the casing of the power supply device, the direction of air flow, or the arrangement of each component. It may be directed horizontally or obliquely upward. Also in this embodiment, the heat pipe 16 can be omitted.

図３は、本発明の第３の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図３において、１０ａ，１０ｂは放熱基体片、１７ａ，１７ｂはヒートパイプ収納凹部であり、その他の符号は図１の符号と同じものを示す。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 10a and 10b are heat radiating base pieces, 17a and 17b are heat pipe housing recesses, and other reference numerals are the same as those in FIG.

図３（ａ）は、ヒートパイプの配設位置を示す側面図である。図３（ａ）に示すように、本発明の第３の実施例に係る電源装置の放熱構造は、ヒートパイプを半導体素子にさらに近づけるために、ヒートパイプを放熱基体の内部に配設したものである。すなわち、放熱基体を放熱基体片１０ａ及び１０ｂの２つに分割したものとする。また、放熱基体片１０ａ及び１０ｂの互いに対応する位置にそれぞれヒートパイプ収納凹部１７ａ，１７ｂを形成する。ヒートパイプ収納凹部１７ａ，１７ｂは、放熱基体片１０ａ及び１０ｂを一体としたときに、ヒートパイプ１６を配設する貫通孔となる。図３（ｂ）は、ヒートパイプの傾斜状態を示す断面図である。さらに、図３（ｂ）に示すように、ヒートパイプ１６を配設したときに、ヒートパイプ１６が傾斜した状態になるように、ヒートパイプ収納凹部１７ａ，１７ｂを放熱基体片１０ａ及び１０ｂに対して斜めに形成している。また、図示しないが、ヒートパイプ１６の端部は、ヒートパイプ収納凹部１７ａ，１７ｂから外へはみ出している。   Fig.3 (a) is a side view which shows the arrangement | positioning position of a heat pipe. As shown in FIG. 3 (a), the heat dissipation structure of the power supply device according to the third embodiment of the present invention is such that the heat pipe is disposed inside the heat dissipation base in order to bring the heat pipe closer to the semiconductor element. It is. That is, the heat dissipation base is divided into two heat dissipation base pieces 10a and 10b. Further, heat pipe housing recesses 17a and 17b are formed at positions corresponding to each other of the heat dissipating base pieces 10a and 10b, respectively. The heat pipe housing recesses 17a and 17b serve as through holes for disposing the heat pipe 16 when the heat dissipating base pieces 10a and 10b are integrated. FIG.3 (b) is sectional drawing which shows the inclination state of a heat pipe. Further, as shown in FIG. 3B, when the heat pipe 16 is disposed, the heat pipe housing recesses 17a and 17b are arranged with respect to the heat radiating base pieces 10a and 10b so that the heat pipe 16 is inclined. Are formed diagonally. Moreover, although not shown in figure, the edge part of the heat pipe 16 has protruded outside from the heat pipe accommodation recessed parts 17a and 17b.

なお、傾斜した状態に配設しないと熱運搬ができない種類のヒートパイプは、相対的に高い位置にある端部に向かって熱が移動するので、ヒートパイプ収納凹部１７ａ，１７ｂは、電源装置を使用している状態において、電源装置の冷却ファン側、つまり風上側がより高くなるように形成することが望ましい。これは、風上側の方が冷却ファンからのエアがより強く当たるので、逆に形成する場合よりも高い冷却効果が得られるからである。また、電源装置を使用している状態において、放熱基体片１０ａ及び１０ｂに温度差が発生する場合には、同様の理由により、相対的に温度が低くなる方をより高く形成することが望ましい。なお、相対的に温度が低くなる方をより高く形成することは、電源装置に冷却ファンを設けずに、自然空冷する場合にも有効である。   In addition, since the heat pipe of a type that cannot carry heat unless it is disposed in an inclined state moves toward the end portion at a relatively high position, the heat pipe housing recesses 17a, 17b It is desirable to form the power supply device so that the cooling fan side, that is, the windward side is higher in the state of use. This is because air from the cooling fan is more strongly applied to the windward side, so that a higher cooling effect can be obtained than the case where the air is formed in reverse. Further, when a temperature difference occurs between the heat dissipating base pieces 10a and 10b in a state where the power supply device is used, it is desirable to form a relatively higher temperature for the same reason. It should be noted that forming the higher temperature relatively lower is also effective in the case of natural air cooling without providing a cooling fan in the power supply device.

図４は、本発明の第４の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図４において用いた符号は図３の符号と同じものを示す。   FIG. 4 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the fourth embodiment of the present invention. The reference numerals used in FIG. 4 are the same as those in FIG.

図４に示すように、ヒートパイプ収納凹部１７ｂは、ヒートパイプ収納凹部１７ａと合わせた状態において貫通孔をなさないように形成されている。したがって、ヒートパイプ１６は、放熱基体片１０ａ及び１０ｂを一体としたときに、放熱基体に内蔵された状態となる。したがって、この実施例においては、ヒートパイプ１６を放熱基体からはみ出した状態に配設する余地がない場合に好適なものと言える。   As shown in FIG. 4, the heat pipe housing recess 17b is formed so as not to form a through-hole in a state combined with the heat pipe housing recess 17a. Therefore, the heat pipe 16 is in a state of being built in the heat dissipation base when the heat dissipation base pieces 10a and 10b are integrated. Therefore, it can be said that this embodiment is suitable when there is no room for disposing the heat pipe 16 in a state of protruding from the heat dissipation base.

図５は、本発明の第５の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図５において、１７ｂ１，１７ｂ２，１７ｂ３はヒートパイプ収納凹部であり、その他の符号は図３の符号と同じものを示す。   FIG. 5 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, 17b1, 17b2, and 17b3 are heat pipe housing recesses, and other reference numerals are the same as those in FIG.

図５（ａ）は、ヒートパイプを垂直に配設する場合を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、垂直に配設することが可能なヒートパイプについては、ヒートパイプ収納凹部１７ｂ１，１７ｂ２，１７ｂ３のように垂直方向に凹部を形成し、ここにヒートパイプを配設することも可能である。ヒートパイプを垂直に配設すれば、半導体素子から放熱基体に伝わった熱を上方に素早く伝導することができる。   Fig.5 (a) is sectional drawing which shows the case where a heat pipe is arrange | positioned perpendicularly. As shown in FIG. 5 (a), for heat pipes that can be arranged vertically, recesses are formed in the vertical direction like the heat pipe storage recesses 17b1, 17b2, and 17b3, and the heat pipes are arranged here. It is also possible to set up. If the heat pipe is arranged vertically, the heat transferred from the semiconductor element to the heat dissipation base can be quickly conducted upward.

図５（ｂ）は、ヒートパイプを大きく傾斜させて配設する場合を示す断面図であり、図５（ａ）に示したものの変形例である。図５（ｂ）に示すように、垂直に配設することができないヒートパイプについては、ヒートパイプ収納凹部１７ｂ１，１７ｂ２のように大きく傾斜した凹部を形成し、ここにヒートパイプを配設すれば良い。このようにすれば、図５（ｂ）のものと同様に上方に半導体素子からの熱を上方に伝導することができる。   FIG. 5B is a cross-sectional view showing a case where the heat pipe is disposed with a large inclination, and is a modification of the one shown in FIG. As shown in FIG.5 (b), about the heat pipe which cannot be arrange | positioned vertically, if the recessed part which inclined largely like the heat pipe accommodation recessed parts 17b1 and 17b2 is formed, and a heat pipe is arrange | positioned here, good. In this way, heat from the semiconductor element can be conducted upward as in the case of FIG. 5B.

図６は、本発明の第６の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図６において用いた符号は図３の符号と同じものを示す。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the sixth embodiment of the present invention. The reference numerals used in FIG. 6 are the same as those in FIG.

図６（ａ）は、フレキシブルなヒートパイプをＳ字状に配設する場合を示す断面図である。フレキシブルなヒートパイプを用いる場合には、図６（ａ）に示すように、Ｓ字状にヒートパイプ収納凹部１７ｂを形成し、かつ、ヒートパイプの上端部が放熱基体の外部に出た状態にすることも可能である。このようにすれば、放熱基体の熱をまんべんなくヒートパイプに導伝させ、放熱基体の外部へ放散させることが可能になる。   Fig.6 (a) is sectional drawing which shows the case where a flexible heat pipe is arrange | positioned in S shape. When a flexible heat pipe is used, as shown in FIG. 6A, the heat pipe housing recess 17b is formed in an S-shape, and the upper end of the heat pipe is outside the heat radiating base. It is also possible to do. In this way, the heat of the heat radiating base can be evenly conducted to the heat pipe and dissipated to the outside of the heat radiating base.

図６（ｂ）は、フレキシブルなヒートパイプをＶ字状に配設する場合を示す断面図である。電源装置を使用している状態において、放熱基体の中央付近の温度が相対的に高くなる場合には、図６（ｂ）に示すように、Ｖ字状にヒートパイプ収納凹部１７ｂを形成し、かつ、ヒートパイプの両端部が放熱基体の外部に出た状態にすることも可能である。このようにすれば、放熱基体の中央付近の熱をヒートパイプに導伝させ、放熱基体の外部へ放散させることが可能になる。なお、図６（ｂ）においては、ヒートパイプを１カ所でのみ屈曲させているが、２カ所で屈曲させれば、２つの屈曲点の近傍、及びこれらの間で発生した熱を効率よく外部へ放散させることも可能である。すなわち、放熱基体の相対的に温度が高くなる部位においてヒートパイプを屈曲させた構造にすることが望ましいと言える。   FIG.6 (b) is sectional drawing which shows the case where a flexible heat pipe is arrange | positioned in V shape. When the temperature near the center of the heat dissipating base is relatively high in the state where the power supply device is used, as shown in FIG. 6B, a heat pipe housing recess 17b is formed in a V shape, And it is also possible to make the both ends of a heat pipe have come out of the heat dissipation base. In this way, heat near the center of the heat dissipation base can be conducted to the heat pipe and dissipated outside the heat dissipation base. In FIG. 6B, the heat pipe is bent only at one place, but if it is bent at two places, the heat generated near and between the two bending points can be efficiently externalized. It is also possible to dissipate. That is, it can be said that it is desirable to have a structure in which the heat pipe is bent at a portion where the temperature of the heat dissipation base is relatively high.

図７は、本発明の第７の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。図５において、２４は第２放熱基体であり、その他の符号は図３の符号と同じものを示す。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the heat dissipation structure of the power supply device according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 5, 24 is a 2nd thermal radiation base | substrate, and another code | symbol shows the same thing as the code | symbol of FIG.

この実施例においては、ヒートパイプ１６の先端に第２放熱基体２４を設けている。半導体素子から放熱基体に伝わった熱は、ヒートパイプ１６によって第２放熱基体２４まで運搬され、第２放熱基体２４から放散される。したがって、電源装置に第２放熱基体を設ける空間的な余地がある場合には、この構造によって他の実施例の場合よりも放熱効率を高めることが可能である。   In this embodiment, a second heat dissipation base 24 is provided at the tip of the heat pipe 16. The heat transmitted from the semiconductor element to the heat dissipation base is transported to the second heat dissipation base 24 by the heat pipe 16 and is dissipated from the second heat dissipation base 24. Therefore, when there is a room for providing the second heat dissipating base in the power supply device, the heat dissipation efficiency can be enhanced by this structure as compared with the other embodiments.

以上のように、第１ないし７の実施例においては、放熱基体の上部を末広がりの形状にすることで熱伝導性を改善している。また、ヒートパイプを設けることで、電源装置の使用時における放熱基体の熱分布の不均衡を改善できる。くわえて、ヒートパイプの一部を放熱基体の外部に露出させる、さらに露出したヒートパイプに別の放熱基体を取り付けることによって、半導体素子からの熱を周辺雰囲気に放散させるという作用を発揮する。   As described above, in the first to seventh embodiments, the thermal conductivity is improved by making the upper portion of the heat dissipation base wider. Further, by providing the heat pipe, it is possible to improve the imbalance in the heat distribution of the heat dissipation base when the power supply device is used. In addition, a part of the heat pipe is exposed to the outside of the heat radiating base, and another heat radiating base is attached to the exposed heat pipe, so that the heat from the semiconductor element is dissipated to the surrounding atmosphere.

また、以上の各実施例においては、整流用ダイオード、またはＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子に対する放熱構造として説明したが、放熱の対象が、抵抗、トランスなど他のデバイスである場合においても適用可能である。また、放熱基体については、下部が板状、上部が末広がり形状の形態を持つものとして説明したが、下部の形態をＬ字状、ヨ字状など他の形態とした場合にも、上部の末広がり形状が適用可能である。また、半導体素子が片面のみに貼り付けられている場合にも、この構造が作用効果を奏することは言うまでもない。   In each of the above embodiments, the heat dissipation structure for the semiconductor element such as a rectifying diode or MOSFET has been described. However, the present invention can be applied to the case where the heat dissipation target is another device such as a resistor or a transformer. In addition, the heat radiating substrate has been described as having a plate-like shape at the bottom and a divergent shape at the upper part. Shape is applicable. Needless to say, this structure also has an effect even when the semiconductor element is attached to only one surface.

本発明の第１の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第３の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第４の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第５の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 5th Example of this invention. 本発明の第６の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 6th Example of this invention. 本発明の第７の実施例に係る電源装置の放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure of the power supply device which concerns on the 7th Example of this invention. 末広がりの形状とした放熱構造の説明図である。It is explanatory drawing of the thermal radiation structure made into the shape of the end spread.

符号の説明Explanation of symbols

１０：放熱基体
１０ａ：放熱基体片
１０ｂ：放熱基体片
１１：下部
１２：上部
１３ａ：実装用平坦面
１３ｂ：実装用平坦面
１４：放熱フィン
１５：ヒートパイプ収納凹部
１６：ヒートパイプ
１７ａ：ヒートパイプ収納凹部
１７ｂ：ヒートパイプ収納凹部
１７ｂ１：ヒートパイプ収納凹部
１７ｂ２：ヒートパイプ収納凹部
１７ｂ３：ヒートパイプ収納凹部
１８：放熱用平坦面
１９：熱伝導
２０：基板
２１：放熱板
２２：外付け放熱フィン
２３：フィン先端部
２４：第２放熱基体
２５ａ：半導体素子
２５ｂ：半導体素子
２６：リード部
２７：ビーズコア
３０：仮想的半導体素子
５０：ヒートシンク
５１：半導体素子 10: heat radiating substrate 10a: heat radiating substrate piece 10b: heat radiating substrate piece 11: lower part 12: upper part 13a: mounting flat surface 13b: mounting flat surface 14: heat radiating fin 15: heat pipe housing recess 16: heat pipe 17a: heat pipe Storage recess 17b: Heat pipe storage recess 17b1: Heat pipe storage recess 17b2: Heat pipe storage recess 17b3: Heat pipe storage recess 18: Heat radiation flat surface 19: Heat conduction 20: Substrate 21: Heat radiation plate 22: External radiation fin 23 : Fin tip 24: second heat dissipation base 25 a: semiconductor element 25 b: semiconductor element 26: lead part 27: bead core 30: virtual semiconductor element 50: heat sink 51: semiconductor element

Claims (3)

基板から立ち上がるように設けられた放熱基体を備えた電源装置の放熱構造において、
前記放熱基体は、その側面の基端寄りに電子部品が貼り付けられる実装用平坦面が形成され、この実装用平坦面よりも上部をその長手方向に直交する断面において末広がりの形状を呈するようになされ、前記放熱基体の上面に放熱板を設け、前記実装用平坦面から水平方向に複数枚の放熱フィンを形成し、これら放熱フィンの長手方向の長さが下へ向かうほど短くなるように構成してあることを特徴とする電源装置の放熱構造。 In the heat dissipation structure of the power supply device provided with the heat dissipation base provided to stand up from the substrate,
The heat dissipating base is formed with a mounting flat surface on which electronic components are affixed near the base end of the side surface, and the upper part of the mounting flat surface has a divergent shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. A heat dissipating plate is provided on the upper surface of the heat dissipating base, a plurality of heat dissipating fins are formed in a horizontal direction from the flat surface for mounting, and the length of the heat dissipating fins decreases in the longitudinal direction. radiation structure of the power supply apparatus characterized by and are. 前記放熱基体は、前記実装用平坦面よりも上方の側面に放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置の放熱構造。 2. The heat dissipation structure for a power supply device according to claim 1, wherein the heat dissipation base has a heat dissipation fin formed on a side surface above the flat surface for mounting. 前記放熱基体は、前記放熱用平坦面に溝が形成され、
この溝の内部に配設されるヒートパイプをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の電源装置の放熱構造。 The heat dissipation base has a groove formed on the flat surface for heat dissipation,
The heat dissipation structure for a power supply device according to claim 2, further comprising a heat pipe disposed inside the groove.
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