JP4565422B2

JP4565422B2 - 電子部品の放熱板

Info

Publication number: JP4565422B2
Application number: JP2001088686A
Authority: JP
Inventors: 達也松本
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002290084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばユニット化された電源装置などの内部に組み込まれるプリント基板上に設けられる電子部品の放熱板に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ユニット電源などの各種電子機器においては、プリント基板に立設してパワートランジスタや整流ダイオードなどの発熱する電子部品が実装されており、こうした電子部品の温度上昇を抑制するために、熱伝導性に優れた例えばアルミニウムなどの放熱板を電子部品の背面に熱接続して用いている。
【０００３】
図６および図７は、従来の放熱板の構造を示す正面図と底面図をそれぞれ示している。これらの各図において、１は絶縁層の片面または両面に導電パターンを形成してなるプリント基板、２はこのプリント基板１の表面すなわち部品実装面上に設けられる特に発熱量の大きい電子部品で、これらの電子部品２は部品本体３の下端に延設する導電性のリード４が、プリント基板１の所定位置に形成したメッキスルーホール（図示せず）に挿通し、そこで半田付け接続されるようになっている。
【０００４】
11はアルミニウムなどの導電性に優れた部材で構成される放熱板で、これはプリント基板１に略直交する放熱部としての垂直部12と、この垂直部12よりＵ字状に折り返された部品取付け部13とにより概ね構成される。プリント基板１の部品実装面に当接する部品取付け部13の底面部には、基板取付け用のタップ孔14が複数開口形成されており、プリント基板１の裏面すなわち半田面より止着部材であるねじ15をタップ孔14に螺着することにより、放熱板11をプリント基板１の部品実装面側に取付け固定することができる。なお、このプリント基板１に対向するタップ孔14は、部品取付け部13を形成していない部位にある水平部16にも設けられている。また、垂直部12と平行な位置にある部品取付け部13の側面部には、部品取付け用の別のタップ孔18が開口形成され、部品本体３の正面側より別の止着部材であるねじ19をタップ孔18に螺着することにより、電子部品２を放熱板11の部品取付け部13に密着固定させることができる。その他に前記放熱板11には、部品取付け部13の側面部や、これに対向する垂直部12の適所に、放熱板11を通して空気の流通性を高めるための風穴21が開口形成される。また放熱板11は、部品実装面側から見て矩形状をなすプリント基板１の長手方向両側に沿って設けられている。
【０００５】
そして、電子部品２の温度上昇に伴ないこの電子部品２が発熱すると、放熱板11の部品取付け部13に熱が直接伝導し、部品取付け部13とは反対側の垂直部12からその周辺にある空気と熱交換して放熱される。また、風穴21から取り込んだ空気を電子部品２に導いて、電子部品２と熱交換を行なうことで、放熱板11に依らず間接的に電子部品２から熱を奪うようにしている。
【０００６】
しかし、上記従来の構成においては、次のような問題がある。先ず、部品取付け部13の底面部に基板取付け用のタップ孔14が直接開口形成されるため、放熱板11をプリント基板１の部品実装面上に取付け固定した場合に、プリント基板１と部品取付け部13との空間がなく、電子部品２が温度上昇して発熱したときに、この電子部品２側の周辺にある空気がこもりやすい。これを改善するには、部品取付け部13の底面部に切欠き部を形成して、放熱板11の板厚分に相当する通気孔を部品取付け部13の下端に形成することが考えられるが、これでは通気孔を通しての放熱効果が十分に発揮されない上に、この切欠き部が部品取付け部13とは反対側の放熱部としての垂直部12への熱の伝導を妨げる。特に、矩形状のプリント基板１の長手方向両側に放熱板11を設けた構造では、放熱板11があたかも空気の流通を妨げる壁となるため、放熱板11とプリント基板１とにより囲まれた電子部品２の実装空間に熱がこもりやすくなって、部品取付け部13からの放熱効果が十分に発揮されない。したがって、電子部品２の温度上昇をさらに引き起こす要因となっていた。
【０００７】
また電源装置の分野では、全体寸法の小形化が年々市場で要求されてきており、プリント基板１上に実装する電子部品２間の距離も十分に取れないため、部品取付け部13に風穴21を広く形成することが難しい。加えて、垂直部12に風穴21を広く形成すると、その分だけ放熱板11の放熱面積が減少して、放熱板11による放熱効果が期待できなくなる。にも拘らず、発熱部品２のディレーティングを満たすためには、放熱効果をより改善せざるを得なかった。
【０００８】
このような問題を解決するには、プリント基板１に風穴を設け、プリント基板１の半田面側から空気を取り込むことが考えられる。しかし、この場合も発熱部品２の配置上、風穴としての十分な開口面積を確保することができず、所望の放熱効果が期待できない。
【０００９】
本発明は、上記の課題に着目して成されたものであって、放熱板による直接の放熱効果を損なうことなく、放熱板の外側から発熱部品に空気を効果的に取り入れることができる電子部品の放熱板を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明における電子部品の放熱板は、プリント基板に立設した電子部品に当接する部品取付け部と、前記部品取付け部と平行な位置にある放熱部と、前記放熱部より下方に延設し、前記プリント基板に当接する基板取付け部とからなる電子部品の放熱板であって、前記部品取付け部は前記基板取付け部の下端よりも上方で、前記放熱部よりＵ字状に折り返され、前記部品取付け部の底面部全体に渡って前記プリント基板との間に、前記放熱板の外側から前記電子部品側に冷風を送り込む空気取入れ口を形成したことを特徴とする。
【００１１】
電子部品が発熱すると、放熱板の部品取付け部に熱が直接伝導し、この部品取付け部とＵ字状に折り返した反対側の放熱部から、その周辺にある空気と熱交換して放熱される。また、電子部品の発熱に伴ない、その周辺にある熱を帯びた空気が上昇することで、部品取付け部の底面部全体とプリント基板との空間に放熱板の外側から冷風が発熱部品側に取り込まれる。これにより放熱板の外側から発熱部品側に絶えず冷風を送り込み、電子部品の温度上昇を抑制する。
【００１２】
このように、基板取付部の下端よりも上方で部品取付け部をＵ字状に折り返すことで、部品取付け部の底面部とプリント基板との空間を任意の大きさに形成でき、この空間を介して冷風を効果的に発熱部品側に取入れることが可能になる。また、プリント基板と部品取付け部との空間を確保するのに、部品取付け部の底面部にわざわざ切欠き部を形成する必要がないので、部品取付け部の底面部を通して放熱部に十分熱を伝えることができる。このため、電子部品間の距離が十分取れない状況でも、放熱板による直接の放熱効果を損なうことなく、放熱板の外側から発熱部品に空気を効果的に取り入れることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましい実施態様について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、前記従来例で示した図６および図７と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の詳細な説明は重複するため省略する。
【００１４】
本発明の一実施例を示す図１〜図５において、本実施例では部品取付け部13の底面部に基板取付け用のタップ孔14を設けない代わりに、放熱板11を構成する垂直部12より下方に基板取付け部としての複数の脚部31を延設すると共に、この脚部31の下端にあってプリント基板１の部品実装面に当接する折曲げ片32に、基板取付用のタップ孔14をバーリング加工により開口形成している。また部品取付け部13は脚部31とは別に形成され、脚部31の下端にある折曲げ片32よりも上方でＵ字状に折り返されており、部品取付け部13の底面部全体に渡って、この底面部とプリント基板１との間には、発熱部品２側に冷風を取り入れるための空気取入れ口33が形成される。つまり、この空気取入れ口33は、脚部31を下方に延ばすことにより、その開口面積をいくらでも簡単に広げることができる。なお、その他の各部の構成は従来例と共通している。
【００１５】
そして、脚部31の折曲げ片32をプリント基板１の部品実装面に載せた状態で、反対側の半田面側からタップ孔14に止着部材であるねじ15を螺着させることで、予め電子部品２を実装したプリント基板１に放熱板11が取付け固定される。また、部品本体３の正面側より別の止着部材であるねじ19をタップ孔18に螺着することにより、電子部品２を放熱板11の部品取付け部13に密着固定することができる。
【００１６】
部品取付け部13の側面部に密着固定される電子部品２は、各電子部品２のディレーティングが満たされる範囲で、幾つ取付けても可能である。例えば，図１〜図４に示す放熱板11は、３個の電子部品２を取付けることができるが、図５に示す放熱板11では、一方に３個の電子部品２を取付け、他方に４個の電子部品２を取付けている。図５は電源装置に適用した例を示しているが、ここでは略矩形状をなすプリント基板１の長手方向両側に沿って、放熱板11がそれぞれ設けられている。そして、一方の放熱板11には、主トランス41に入力電圧を断続的に印加する主スイッチング素子としてのＭＯＳ型ＦＥＴ42と、主トランス42の二次巻線に発生した電圧を整流する出力ダイオード43，44が、電子部品２として密着固定される。また、他方の放熱板11には、交流入力の電圧波形と電流波形を近付ける力率改善回路を構成する別のＭＯＳ型ＦＥＴ45などが、電子部品２として密着固定される。双方の放熱板11の内側には、その他に出力電圧を制御する磁気増幅器46，47などの発熱部品がプリント基板１上に実装される。なお、図５において斜線となっているものが発熱部品である。
【００１７】
そして、電子部品２の温度上昇に伴ないこの電子部品２が発熱すると、放熱板11の部品取付け部13に熱が直接伝導し、この部品取付け部13と反対側の垂直部12からその周辺にある空気と熱交換して放熱される。その際、従来の放熱板11の改良構造では、プリント基板１と部品取付け部13との空間を確保するために、部品取付け部13の底面部に部分的に切欠き部を形成しているが、これでは切欠き部が熱の伝導を妨げて、部品取付け部13の底面部から垂直部12に十分熱を伝えることができない。この点、本実施例では、プリント基板１と部品取付け部13との空間を確保するのに、部品取付け部13の底面部にわざわざ切欠き部を形成する必要がないので、部品取付け部13の底面部から反対側の垂直部12に十分熱を伝えることができる。
【００１８】
一方、電子部品２の発熱に伴ない、その周辺にある熱を帯びた空気Ａ１（図４参照）が上昇するため、この熱を帯びた空気Ａ１の下方から、垂直部12の外側周囲にある冷風Ａ２が、空気取入れ口33を通過して発熱部品２側に取り込まれる。そして、発熱部品２自体に冷風Ａ２が導かれ、電子部品２と熱交換を行なうことで、熱を帯びた空気Ａ１が再度上昇し、空気取入れ口33から新たな冷気Ａ２が導入される。これを繰り返すことで、放熱板11の外側から発熱部品２側に絶えず風の流動性が生じ、電子部品２の温度上昇が抑制される。それと共に、電子部品２の周辺にある他のプリント基板１に実装された発熱部品（例えばトランス41や磁気増幅器46，47）に対しても、この空気取入れ口33を通過する空気の流動性を利用して、熱のこもりを防止することが可能になる。
【００１９】
特に空気取入れ口33は、脚部31の下端にある折曲げ片32より上方で部品取付け部13をＵ字状に折り返すことで、少なくとも放熱板11の板厚分よりも広く形成することができるので、この空気取入れ口33を介して冷風Ａ２を効果的に発熱部品２側に取入れることが可能になる。また、図５に示すように、矩形状のプリント基板１の長手方向両側に放熱板11を設けた電源装置においては、放熱板11の下部にある空気取入れ口33より空気の流動性が促進され、放熱板11とプリント基板１とにより囲まれた電子部品２の実装空間にある熱を速やかに上方へ放散させることが可能になる。
【００２０】
また本実施例では、風穴21を垂直部12や部品取付け部13に開口形成することにより、垂直部12と部品取付け部13との間に冷風を取り込んで、放熱板11の冷却効果を高めることができる他に、この風穴21を通して電子部品２側にも冷風Ａ２を導くことができるので、電子部品２やその周辺にある発熱部品の放熱効果を更に高めることができる。
【００２１】
次の表１は、図５の電源装置において、従来の図６や図７に示す放熱板11（従来技術）と、本実施例に基づく放熱板（改良品）との温度比較データである。測定点は、プリント基板１に実装されたＭＯＳ型ＦＥＴ42，45と、出力ダイオード43，44と、磁気増幅器46，47である。
【００２２】
【表１】

上記比較結果からも明らかなように、特に温度上昇の著しい電子部品２に関し、双方の温度差が大きいことが判る。
【００２３】
ちなみに、同じプリント基板１の配置構造ではないが、従来技術における放熱板11において、プリント基板１に風穴を開けていない場合（基板穴無し）と、風穴を設けた場合（基板穴）との温度比較データを表２に示す。なお、風穴は主トランス下部に２箇所（直径５ミリ）設けられている。
【００２４】
【表２】

このように、風穴を設けた周辺の狭い空間内では、比較的効果があるものの、取り込める風量が少ないため、他の部位ではさほど温度差が現れない。よって、プリント基板１に風穴を設けただけでは、放熱板11に取付けた電子部品２の全体の放熱効果を高めることができない。
【００２５】
以上のように本実施例では、プリント基板１に立設した電子部品２に当接する部品取付け部13と、部品取付け部13と平行な位置にある放熱部である垂直部12と、垂直部12より下方に延設し、プリント基板１に当接する基板取付け部としての脚部31とからなる電子部品の放熱板11であって、部品取付け部13は脚部31の下端よりも上方でＵ字状に折り返され、部品取付け部13の底面部全体に渡ってプリント基板１との間に、放熱板11の外側から電子部品２側に冷風を送り込む空気取入れ口33を形成したことを特徴とする。
【００２６】
この場合、電子部品２が発熱すると、放熱板11の部品取付け部13に熱が直接伝導し、Ｕ字状に折り返した反対側の放熱部（垂直部12）から、その周辺にある空気と熱交換して放熱される。また、電子部品２の発熱に伴ない、その周辺にある熱を帯びた空気Ａ１が上昇することで、部品取付け部13の底面部とプリント基板１との空間（空気取入れ口33）から冷風Ａ２が発熱部品２側に取り込まれる。これにより放熱板11の外側から発熱部品２側に絶えず冷風Ａ２を送り込み、電子部品２の温度上昇を抑制する。
【００２７】
このように、脚部31の下端にある折曲げ片32より上方で部品取付け部13をＵ字状に折り返すことで、部品取付け部13の底面部とプリント基板１との空間を任意の大きさに形成できるので、この空気取入れ口33を介して冷風Ａ２を効果的に発熱部品２側に取入れることが可能になる。また、プリント基板１と部品取付け部13との空間を確保するのに、部品取付け部13の底面部にわざわざ切欠き部を形成する必要がないので、部品取付け部13の底面部を通して放熱部である垂直部12に十分熱を伝えることができる。このため、電子部品２間の距離が十分取れない状況でも、放熱板11による直接の放熱効果を損なうことなく、放熱板11の外側から発熱部品２に空気を効果的に取り入れることが可能になる。
【００２８】
以上、前記実施例に基づき、電源装置に適用される電子部品の放熱板について説明してきたが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、電源装置以外の各種電子機器における電子部品の放熱構造としても、適用が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明における電子部品の放熱板によれば、放熱板による直接の放熱効果を損なうことなく、放熱板の外側から発熱部品に空気を効果的に取り入れることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における放熱板を取付けた状態の正面図である。
【図２】同上放熱板の底面図である。
【図３】同上放熱板の背面図である。
【図４】同上放熱板を取付けた状態の側面図である。
【図５】同上電源装置全体の平面図である。
【図６】従来の放熱板を取付けた状態の正面図である。
【図７】従来の放熱板の底面図であるシャーシグランドに取付けた状態の要部の断面図である。
【符号の説明】
１プリント基板
２電子部品
11 放熱板
12 垂直部（放熱部）
13 部品取付け部
31 脚部（基板取付け部）
33 空気取入れ口

Claims

プリント基板に立設した電子部品に当接する部品取付け部と、前記部品取付け部と平行な位置にある放熱部と、前記放熱部より下方に延設し、前記プリント基板に当接する基板取付け部とからなる電子部品の放熱板であって、
前記部品取付け部は前記基板取付け部の下端よりも上方で、前記放熱部よりＵ字状に折り返され、前記部品取付け部の底面部全体に渡って前記プリント基板との間に、前記放熱板の外側から前記電子部品側に冷風を送り込む空気取入れ口を形成したことを特徴とする電子部品の放熱板。