JP4511705B2 - ヒートシンクを備えた電子アセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシンクを備えた電子アセンブリに関する。
【０００２】
本発明は、特に自動車用ヘッドライトの放電ランプの制御モジュールに有利に使用できる。
【０００３】
【従来の技術】
自動車用ヘッドランプの放電ランプの制御モジュールのためのヒートシンクを備えたアセンブリ構造体は、特にフランス国特許願第95 14647号および同第95 12219号各明細書に既に記載されている。
【０００４】
これら特許出願に記載されているアセンブリはヒートシンクを構成する金属製ソールプレートと、例えば接合により前記ソールプレートに組み立てられたプリント回路基板とを含む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
接合部を形成するのに使用されている層はプリント回路基板とソールプレートとの間の良好な熱伝導を必ずしも可能にするものではない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、簡単な構造で、かつ低コストで、プリント回路基板とソールプレートとの間の熱交換を高めることができるアセンブリ構造体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴によれば、ヒートシンクを形成する金属製ソールプレートと、該ソールプレートによって支持されたプリント回路基板を含むアセンブリにおいて、前記ソールプレートが少なくとも２つの支持表面を有し、この支持表面が前記ソールプレートの他の部分に対して若干突出しており、この支持表面上にプリント回路基板が支持されており、更に前記支持表面がプリント回路基板の相補的手段と相互作用し、プリント回路基板をソールプレートに固定する固定手段を含み、支持表面の間の領域内に熱伝導性電気絶縁性材料が配置され、この材料が前記プリント回路基板と前記ソールプレートとの間に挟持され、プリント回路基板およびソールプレートがこの熱伝導性電気絶縁性材料に圧縮応力を加えることを特徴とするアセンブリが提供される。
【０００８】
かかるアセンブリ構造体では、プリント回路基板とソールプレートとの間に挟持された材料は前記基板および前記ソールプレートと完全に接触し、これら２つの間で優れた熱伝導を行う。
【０００９】
支持表面が存在していることにより、固定時に材料が押し潰されることが防止され、この支持表面により中間材料の熱伝導特性および電気絶縁特性を保持しながら、基板とソールプレートとの電気的な接触を防止することが可能となっている。
【００１０】
好ましくは、プリント回路基板は少なくとも１つの貫通孔を有し、この貫通孔内に前記熱伝導性電気絶縁性材料が収容されており、この貫通孔にプリント回路基板およびソールプレートが圧縮応力を加えるようになっている。
【００１１】
中間材料が流入する１つ以上の貫通孔が存在していることは熱交換を更に高めることに寄与している。
【００１２】
更に、本発明に係わるアセンブリは、好ましくは次の種々の特徴を単独で、またはそれらの技術的に可能な組み合わせに従い、補足される。
【００１３】
支持表面が有する固定手段は、プリント回路基板のクリンプリベット貫通孔と相互作用する少なくとも１つのクリンプ加工されるリベット（以下「クリンプリベット」という）を含む。
【００１４】
前記プリント回路基板のクリンプリベット貫通孔はクリンプリベットと接触する金属化された層を有し、この金属化された層は前記ソールプレートと前記プリント回路基板との間でアースを取ることができるようにしている。更にこの金属化された層はクリンプ加工される領域における前記プリント回路基板を補強している。
【００１５】
前記ソールプレートは前記プリント回路基板から前記ソールプレートに向かって突出して延びる要素の少なくとも一部を収容するための少なくとも１つのカウンターを含む。
【００１６】
前記プリント回路基板と反対の前記ソールプレートの面に対して突出するように延びる冷却フィンを前記ソールプレートが支持面に整合して支持する。
【００１７】
本発明のアセンブリは、前記プリント回路基板および中間層をカバーするようにソールプレートに固定されたシールドキャップを含む。
【００１８】
本発明のアセンブリは、金属製の分離用隔壁を含み、前記プリント回路基板は前記金属製隔壁の一方の側に、特にマイクロプロセッサを含む制御用電子回路を支持し、この隔壁の反対側に電力用電子回路を支持する。
【００１９】
前記金属製隔壁は、金属製ソールプレートまで前記プリント回路基板を貫通し、金属製ソールプレートおよびシールドキャップと共に２つのチャンバを構成しており、これら２つのチャンバは、特に電磁妨害波から互いに隔離されている。
【００２０】
本発明は、また課題を解決するための手段の最初に述べたアセンブリを含む自動車用ヘッドライトの放電ランプのための制御モジュールが提供される。
【００２１】
この説明は単に例示するためのものであり、発明を限定するものではない。添付図面を参照しながら、次に詳細に説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
各図面において、同じ符号は同じ部品を示す。図１および図２に示したアセンブリは、ヒートシンクを構成する金属製ソールプレート１と、前記ソールプレート１に実装されたプリント回路基板２とを含み、プリント回路基板２は１つ以上の表面実装部品Ｃ（ＳＭＣ部品）だけでなく、適当な場合にはマイクロプロセッサ（図１および図２には図示されず）も支持している。
【００２３】
金属製ソールプレート１は、例えばアルミニウム製である。ソールプレート１は全体が平らな形状であり、ソールプレート１の他の部分に対して若干突出する１つ以上の支持表面３を有し、この支持表面にはプリント回路基板２が支持されている。
【００２４】
このソールプレートは打ち抜き加工または加圧鋳製により製造できる。これら支持表面３は、支持表面３から突出して延びる１つ以上のリベットを有する。
【００２５】
支持表面３が有するこれらリベットはクリンプリベットであり、前記基板２が有するクリンプリベット貫通孔５を貫通している。これらリベットは更に、アースを取ることができるようにしている。
【００２６】
基板２とソールプレート１との間には、電気絶縁性熱伝導性材料から成る層６が挟持されている。この層６は支持表面３同士の間の領域まで延設されている。層６を支持表面３同士の間の領域まで延設するために、支持表面３の領域に凹部７が設けてある。
【００２７】
この層６は、例えばグラスファイバーのウェブによって補強されたシリコーンゲルから形成できる。今まで述べたアセンブリの製造は次のように実行できる。
まずソールプレート１に層６を載せ、この層６の凹部７を支持表面３上に位置決めする。
【００２８】
次にソールプレート１および層６に電子プリント回路基板２を載せ、クリンプリベット４上にクリンプリベット貫通孔５を位置決めする。基板２が支持表面３に支持されている状態で工具８を使ってクリンプリベット４を平らにすることにより、基板２をクリンプ留めする（図３ａ）。次に、図３ｂに示すようにクリンプリベット４を変形してクリンプリベット貫通孔５を充填する。
【００２９】
次に、ソールプレート１に基板２を完全に固定する。ソールプレート１と反対の基板２の面に平らにされたクリンプリベット４のヘッドにより、基板２が沿って延びている平面に対し基板２が直角に移動するのが防止されている。更に、クリンプリベット貫通孔５を充填しているクリンプリベット４の材料は基板２が延びている平面に平行な方向に基板２が移動するのを防止している。このクリンプリベット４の材料は前記基板２が前記平面に対して直角に移動することを防止するのにも寄与している。
【００３０】
更に、クリンプ加工時にクリンプリベット４に発生される応力により、熱伝導性材料から成る層６が圧縮されている。製造前のこの層６は実際には支持表面３とソールプレート１の他の部分との間の厚みよりも若干厚くなっている。
【００３１】
層６の圧縮により基板２とソールプレート１との間の熱エネルギーの伝達が促進されている。しかしながら、支持表面３は層６が圧縮にも係わらず熱伝導特性および電気絶縁特性を維持するように、この層６の最小の厚みを補償している。
【００３２】
図１および図２では、クリンプ加工前の層６の厚みはｅ１で示されており、クリンプ加工後の厚みはｅ２で示されており、支持表面３とソールプレート１の他の部分との間の厚みは符号ｅ３で示されている。これから理解できるように、ｅ３は厚みｅ２が取り得る最小の値に対応している。
【００３３】
熱伝導を促進するために、銅デポジットすることにより被覆されたオリフィス９（銅メッキされたビア）が部品Ｃに整合して基板２を横断できる。製造中、層６の材料は前記オリフィス９内に流入する。こうして前記オリフィス、すなわちビア９内に存在する材料はアセンブリの熱的挙動を良好にするのに寄与する。
【００３４】
クリンプリベットの形状はクリンプリベットに望まれる機能または配置に従って変えてもよいと理解できよう。従って、アースを取ったり、或いは係止するには、特定の形状のリベットが好ましい。
【００３５】
図４、図５および図６は考え付くことができる多様な形状のパンチ８を示す。特にクリンプリベット４のヘッドに望まれる形状に応じ、とがったタイプ（図４）のものでもよいし、平らなタイプ（図５）のものでもよいし、またはピラミッド形状（図６）のものでもよい。図４のiii）には支持アンビル８ａも示されており、このアンビルにソールプレート１が載っており、このアンビルはパンチ８がリベット４を平らにする際に前記ソールプレート１の変形を防止するように働く。
【００３６】
クリンプ加工中に基板２が移動するのを防止するよう、クリンプリベット４の近くにセンタリングリベットまたはスタッド（図には示されず）を支持表面に設けることができる。従って、支持表面３が有するクリンプリベットまたはスピゴットは、クリンプ機能、アース取り出し機能、及びセンタリング機能の３つの機能を奏し、１本のリベットまたはスピゴットは可能な場合にはこれら機能のいくつかを実行する。
【００３７】
更に、特に基板２によって支持されている重い部品およびコネクタの近くの、支持表面３の領域以外の場所にてソールプレート１上にクリンプ加工用リベットを設け、コネクタの嵌合、取り外し中に基板が振動するのを制限し、その間に生じる応力を低減できる。明らかに、これまで述べた取り付け方法はこれだけに限定されるものではない。特に、種々の要素をあらかじめ組み立てておいてもよい。
【００３８】
例えば、基板２に部品を設けた状態でプリント回路基板２と層６とをあらかじめ組み立ててもよい。同じように、ソールプレート１にあらかじめ層６を組み立ててもよい。明らかに図１および図２の例以外の変形例を考え付くこともできる。
【００３９】
特に図７〜図９に示したように、クリンプオリフィス５は前記オリフィス５内に延び、このオリフィス５のエッジ上に延びる層１０によって補強できる。このような補強部１０は絶縁性でも、導電性でもよい。補強部が導電性である場合ソールプレート１と、ソールプレート１と反対のプリント回路基板２の面との間でアースを取るのに、この補強部を利用できる。この場合、補強部は例えば銅メタライゼーション層から成る。
【００４０】
更に、このプリント回路基板２には表面実装部品以外の部品、特に貫通部品１１を実装できる。従って、貫通部品１１のラグを実装するためのスペースを形成することができるカウンター１２を貫通部分１１と整合してソールプレート１に設けることが好ましい。
【００４１】
次に、図１０に示すように、部品１１のラグと整合してソールプレート１上で延び、前記ラグと前記ソールプレート１との間のブレークダウンを防止できる層１２ａに対して対策を講じることが好ましい（前記ラグと前記ソールプレート１とは実際には異なる電位となっている）。更に別の変形例では、図１０に示したように、プリント回路基板２を両面基板とし、ソールプレート１１と直接反対の面に１つ以上のＣＭＳ部品１３をろう付けするようにすることができる。
【００４２】
次に、ソールプレート１は前記部品１３と整合してカウンター１２を設けることが好ましい。図１１に示した更に別の変形例では、ソールプレート１は支持表面３と整合して延び、プリント回路基板２と反対の、ソールプレート１の面に対して突出する冷却フィン１６を有する。図１２および図１３にはシールド要素が設けられた、図１〜図９を参照して説明したタイプのアセンブリが示されている。
【００４３】
これらシールド要素はソールプレート１に固定され、アセンブリをカバーするシールドキャップ１４を備えている。これらシールド要素は更に基板２の２つの領域を分離するよう、基板２に固定された金属製隔壁１５を備えている。この隔壁１５は前記基板２のほぼ全幅にわたって延設されている。
【００４４】
この隔壁１５はベース部分を有し、このベース部分により隔壁１５は基板２に支持されており、基板の少なくとも１つのアーストラックと電気的に接触している。更にこの隔壁１５はベース部分と反対の部分を介し、キャップ１４に接触している。前記隔壁１５に接触しているキャップ１４の部分は前記キャップをスタンプ加工した部品となっている。このタイプの隔壁１５は、例えばフランス国特許願第98 12219号に既に記載されているので、この隔壁についてはこの明細書を参考とするとよい。
【００４５】
このプリント回路基板２は隔壁１５にリンクされた、または前記基板が有するアーストラックにリンクされたアース平面を含むいくつかの層を備えた基板でよい。基板２上の金属製隔壁１５により分離された２つの部品（１７ａ、１７ｂ）は、一方で制御モジュールの電力用部品を支持し、他方で制御用部品、特に制御用マイクロプロセッサを支持している。
【００４６】
電力用部品を支持する部品はキャップ１４によって締結されたシールドケーブル１８により放電ランプまたはこの放電ランプラグに給電する他の電力用部品にリンクされている。
【００４７】
金属製隔壁１５はソールプレートおよびシールドキャップ１４と共に２つのチャンバを構成するよう、金属製ソールプレート１までプリント回路基板２を通過するよう延びている。これら２つのチャンバは、チャンバが発生する電磁妨害波から互いに隔離されている。従って、２つの別個のシールドボックス１７ａ、１７ｂが利用できる。
【００４８】
これら部品１７ａ、１７ｂから他の部品へ通過する信号はフィルタリング用に設けられたフィルタ手段（コンデンサ、ＲＣフィルタなど）により、隔壁１５の領域でフィルタリングできる。
【００４９】
アースの取り出しは、キャップ１４と前記シールドケーブル１８の間に挟持された金属製スプリング部品により、またはキャップ１４が有する弾性ラグにより、これらキャップ１４と前記シールドケーブル１８との間で行われる。このようなアースの取り出しにより制御モジュールと放電ランプとの間を電気的に連続させることができる。図１２および図１３に示された例では、キャップ１４はクリンプ加工によりソールプレート１に固定されている。これについてはフランス国特許願第98 02478号を参照することが好ましい。
【００５０】
これまで述べた技術の利点の１つは、ソールプレート１に固定孔が必要でなくなり、これにより前記ソールプレート１とキャップとによって構成されたアセンブリからの漏れがなくなるということである。このような特徴により、本アセンブリは自動車用ヘッドランプの制御モジュールに使用するのに特に適すようになっている。
【００５１】
この目的のために、ソールプレート１はそのエッジに複数の孔（図１３および図１４では符号１９によって示されている）を含むことができ、これによりソールプレートをヘッドライトアセンブリに固定することが可能となっている。図１４にはネジ２１によりヘッドライトのハウジング２０に固定された、これまで述べたアセンブリを含むレイアウトが示されている。ハウジング２０とアセンブリとの間には、ソールプレート１によって支持され、キャップ１４を囲むガスケット２２が挟持されている。
【００５２】
漏れのないアセンブリ領域は図１４内の二重矢印によって示されている領域である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クリンプ加工前の、本発明に係わる好ましい第１実施例のアセンブリを示す断面図である。
【図２】 クリンプ加工後の、本発明に係わる好ましい第１実施例のアセンブリを示す断面図である。
【図３】 前記アセンブリのソールプレートに、図１および２のアセンブリのうちの基板をクリンプ加工する状態を示し、そのうちの図３ａはクリンプ加工開始時の状態を示し、図３ｂはクリンプ加工中の状態を示す。
【図４】 リベットを成形するのに使用できるパンチの形状を示し、先の尖ったパンチを示す。
【図５】 リベットを成形するのに使用できるパンチの形状を示し、平らなパンチを示す。
【図６】 リベットを成形するのに使用できるパンチの形状を示し、ピラミッド状のパンチを示す。
【図７】 クリンプ加工前の本発明の別の好ましい実施例を示す、図１に類似した図である。
【図８】 クリンプ加工後の本発明の別の好ましい実施例を示す、図１に類似した図である。
【図９】 図７および図８のアセンブリの細部を示す平面図である。
【図１０】 本発明の更に別の実施例を示す部分断面図である。
【図１１】 本発明に係わるアセンブリのソールプレートの可能な実施例の断面図である。
【図１２】 本発明の可能な実施例に係わるアセンブリ上のシールド要素の配置を示す側断面図である。
【図１３】 本発明の可能な実施例に係わるアセンブリ上のシールド要素の配置を示す平断面図である。
【図１４】 本発明の一実施例のアセンブリをヘッドライト内に取り付ける状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ ソールプレート
２ プリント回路基板
Ｃ 表面実装部品
３ 支持表面
４ クリンプリベット
５ クリンプリベット貫通孔
６ 層
７ 凹部
８ パンチ
９ 貫通孔
１０ 層
１１ 貫通部品
１２ カウンター
１４ キャップ
１６ 冷却フィン
１７ａ、１７ｂ シールドボックス
１８ シールドケーブル
１９ 孔
２０ ハウジング
２１ ネジ

Claims (10)

1. ヒートシンクを形成する金属製ソールプレート（１）と、該ソールプレート（１）によって支持されたプリント回路基板（２）を含むアセンブリにおいて、
   前記ソールプレート（１）が、前記ソールプレート（１）から突出している少なくとも２つの支持表面（３）を有し、前記プリント回路基板（２）が支持表面（３）上に支持されており、プリント回路基板（２）がクリンプリベット貫通孔（５）を有していて、支持表面（３）が、プリント回路基板（２）のクリンプリベット貫通孔（５）を貫通しプリント回路基板（２）をソールプレート（１）に固定するクリンプ加工されるクリンプリベット（４）を含み、支持表面（３）の間の領域内に熱伝導性電気絶縁性材料（６）が配置され、熱伝導性電気絶縁性材料（６）が前記プリント回路基板（２）と前記ソールプレート（１）との間に挟持され、プリント回路基板（２）およびソールプレート（１）がこの熱伝導性電気絶縁性材料（６）に圧縮応力を加えること、
   前記プリント回路基板（２）と前記ソールプレート（１）との間に挟持された熱伝導性電気絶縁性材料（６）が前記プリント回路基板（２）及び前記ソールプレート（１）と接触し、 前記プリント回路基板（２）と前記ソールプレート（１）との間で熱伝導を行うこと、及び
   支持表面（３）により、熱伝導性電気絶縁性材料（６）が押し潰されることが防止され、熱伝導性電気絶縁性材料（６）の熱伝導特性および電気絶縁特性を保持しながら、前記プリント回路（２）と前記ソールプレート（１）との電気的な接触を防止するアセンブリ。
2. 前記プリント回路基板（２）が少なくとも１つの貫通孔（９）を有し、この貫通孔（９）内に前記熱伝導性電気絶縁性材料が収容されており、この貫通孔（９）にプリント回路基板（２）およびソールプレート（１）が圧縮応力を加えることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記プリント回路基板（２）のクリンプリベット貫通孔（５）がその内部に延びる層（１０）によって補強されていることを特徴とする請求項１又は２記載のアセンブリ。
4. 前記層（１０）が金属化された層であり、この層がクリンプリベット（４）との接触によりソールプレート（１）とプリント回路基板（２）との間のアースを取るようになっていることを特徴とする請求項３記載のアセンブリ。
5. 前記ソールプレート（１）が前記プリント回路基板（２）から前記ソールプレート（１）に向かって突出して延びる要素の少なくとも一部を収容するための少なくとも１つのカウンター（１２）を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアセンブリ。
6. 前記プリント回路基板（２）と反対の前記ソールプレート（１）の面に対して突出するように延びる冷却フィン（１６）を前記ソールプレート（１）が支持面（３）に整合して支持することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアセンブリ。
7. 前記プリント回路基板（２）および中間層をカバーするようにソールプレート（１）に固定されたシールドキャップ（１４）を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアセンブリ。
8. 金属製分離用隔壁（１５）を含み、前記プリント回路基板（２）が前記金属製隔壁の一方の側に、マイクロプロセッサを含む制御用電子回路を支持し、前記隔壁の反対側に電力用電子回路を支持することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアセンブリ。
9. 前記金属製隔壁が金属製ソールプレートまで前記プリント回路基板を貫通し、金属製ソールプレートおよびシールドキャップと共に２つのチャンバを構成しており、これら２つのチャンバが電磁妨害波から互いに隔離されていることを特徴とする請求項８記載のアセンブリ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のアセンブリを含むことを特徴とする自動車用ヘッドライトの放電ランプのための制御モジュール。

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