JP4569035B2 - Power element cooling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワートランジスタやパワーMOSFETなどのパワー素子から発生する熱を良好に放熱する機能を備えたパワー素子の冷却装置に関する。
【0002】
【従来技術】
この種のパワー素子の冷却装置の一例として、本出願人は特願2000−128008号に示すパワートランジスタの冷却装置を先に提案した。
【0003】
このパワートランジスタの冷却装置を図11(a)、(b)に示す。尚、図11(b)は、図11(a)におけるD−D線に沿う断面図である。
【0004】
このパワートランジスタの冷却装置1は、アルミニウム製の冷却フィン2と、この冷却フィン2に対して、パワートランジスタ4や配線基板、コネクタ部を位置決めして取り付けるための樹脂製の取り付け部材3とから構成されている。そして、冷却フィン2の上面には、冷却フィン2に当接するようにパワートランジスタ4が取り付け部材3に設けられた開口部5を介して配置され、ねじ6により冷却フィン2に締め付け固定されている。
【0005】
さらに、このねじ6によりパワートランジスタ3とともに板ばね7が締め付け固定されており、この板ばね7によって冷却フィン2に当接するように温度ヒューズ8を冷却フィン2に指圧固定している。
【0006】
この温度ヒューズ8は、冷却フィン2の温度を検知するために設けられており、過度の温度上昇があった際には、パワートランジスタ4の通電を遮断して、パワートランジスタ4の熱破壊を防止するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようなパワー素子の冷却装置1において、ねじ6を締め付けることによってパワートランジスタ4及び板ばね7を締め付け固定する際に、ねじ6の回転に伴う板ばね7の回転によって温度ヒューズ8が回転してしまい、それによって、温度ヒューズ8が取り付け部材3に接触し、温度ヒューズ8が破損してしまうという問題がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、パワートランジスタやパワーMOSFETなどのパワー素子から発生する熱を良好に放熱する機能を備えたパワー素子の冷却装置において、温度ヒューズの破損を抑制することのできる構造を提供することにある。
【0009】
請求項1に記載のパワー素子の冷却装置は、冷却フィンと、冷却フィンに当接するように設けられたパワー素子と、同様に冷却フィンに当接するように設けられた温度ヒューズとを備えたパワー素子の冷却装置において、冷却フィンに固定される取り付け基板に、取り付け基板における冷却フィンとの当接面とその裏面を貫通する、パワー素子を配置するための開口部と、温度ヒューズを配置するための開口部と、がそれぞれ形成され、温度ヒューズが配置される開口部における、温度ヒューズと対向する側壁面に突起を備えた固定部を温度ヒューズの周囲に設けて、突起により温度ヒューズを冷却フィンに当接するように固定したことを特徴としている。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、固定部の壁面に設けられた突起によって、温度ヒューズを冷却フィンに当接するように固定しているため、従来技術において、温度ヒューズを締め付け固定するために用いていた板ばねが不要となり、ねじによる温度ヒューズの固定は不要となる。
【0011】
それによって、ねじを締め付けることによってパワー素子を冷却フィンに締め付け固定する際に、温度ヒューズはねじの回転の影響を受けないため、ねじの回転に伴う温度ヒューズの回転を防止することができ、温度ヒューズの破損を抑制することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をパワートランジスタの冷却装置に適用した一実施形態を、図1乃至図10を参照しながら説明する。
【0013】
尚、本実施形態のパワートランジスタの冷却装置は、例えば、車輌用の空気調和装置(エアコン)に組み込まれたブロワモータをスイッチングするために用いられる。
【0014】
まず、図1には、本実施形態のパワートランジスタの冷却装置の縦断面構造を示す。
【0015】
この図1に示されるように、パワートランジスタの冷却装置11は、アルミニウム製の冷却フィン12と、この冷却フィン12に取り付けられた樹脂製の取り付け部材13とから構成されている。
【0016】
上記冷却フィン12は、図2及び図3にも示されるように、ほぼ平板形状の基盤部14と、この基盤部14の図3中の下面に一体に多数突起されるとともに、ほぼ短冊状とされたフィン部15とから構成されている。この冷却フィン12は、熱伝導が良い金属、例えば純アルミを押し出し加工することにより形成されている。尚、純アルミとは、アルミダイカスト用のアルミ(CuやFeなどが所定量添加されたアルミ)に比べて、純度が高いアルミである。
【0017】
上記冷却フィン12の基盤部14は、図3の中央部分の肉厚が厚く形成されている。この基盤部14の上面におけるほぼ中央部には、図1及び図2に示されるように、パワートランジスタ(本発明でいうパワー素子)16を取り付けるためのねじ17を螺挿するねじ孔14aが形成されている。このねじ孔14aは、基盤部14の厚肉部に形成されており、基盤部14を貫通しない孔(即ち、いわゆるめくら孔)となっている。パワートランジスタ16は、その本体部である矩形状のパッケージ部16aを冷却フィン12の基盤部14の上面に当接させるようにして、ねじ17により締め付け固定されている。また、パッケージ部16aの図1中の右端部からは、3本のほぼL字状をなすリード16bが突設されている。
【0018】
また、取り付け部材13は、全体としてほぼ矩形平板状の取り付け基板18と、この取り付け基板18の上面を覆うカバー19とから構成されている。上記取り付け基板18は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)などの樹脂により形成され、上記カバー19は例えばABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)などの樹脂により形成されている。
【0019】
そして、取り付け基板18の中央部には、図4及び図5に示されるように、前記パワートランジスタ16のパッケージ部16aを嵌合するためのほぼ矩形状の開口部20が形成されている。
【0020】
取り付け基板18の図5中の下面には、矩形状の浅底の凹部21が形成されている。そして、この凹部21内に前記冷却フィン12の基盤部14の図1中の上部が嵌合され、取り付け基板18は冷却フィン12の基盤部14と接着される。
この場合、取り付け基板18の凹部21の内底面部と、冷却フィン12の基盤部14の上面との間に、図1中において斜線領域Aで示されるように、接着剤をほぼ矩形環状に塗布することにより、両者が接着されている。尚、上記斜線領域Aで示される接着部分は、防水性能を有している。
【0021】
取り付け基板18の左右の端部には、図4及び図5に示されるように、外部の被取り付け部品に取り付けるための取り付け孔22が貫通するように2個形成されている。尚、上記外部の被取り付け部品は、例えば車輌用の空気調和装置(エアコン)の送風ダクトなどである。また、上記取り付け基板18の左右の端部には、図4に示されるように、前記カバー19に設けられた4個の係合爪23(図8及び図9参照)を係合させるために、4個の係合部24が形成されている。
【0022】
さらに、取り付け基板18の上面における開口部20の図4中の右端部分には、パワートランジスタ16のリード16bを囲むようにリードガイド25が上方へ向けて突設されている。このリードガイド25には、図4乃至図6にも示されるように、3本のリード16bを互いに仕切る仕切り壁部25aが2個突設されている。上記リードガイド25の底部25bは、前記開口部20の縁部を構成する部材であるとともに、リード16bと前記冷却フィン12の基盤部14との間に位置する部材である。
【0023】
上記構成の場合、パワートランジスタ16のリード16bをプリント配線基板26(図1参照)にはんだ付けするときに、はんだ垂れが発生したとしても、その垂れたはんだを仕切り壁部25aにより各リード16b毎に上記底部25bで受ける(受けて溜める)ことが可能であり、はんだ垂れに起因したリード16b間の短絡が防止できる。
【0024】
また、取り付け基板18の上面における開口部20の周縁部には、4個の支持凸部27が上方に向けて突設されている。これら4個の支持凸部27の上には、上記プリント配線基板26が搭載される構成となっている。さらに、取り付け基板18の上面における開口部20の周縁部には、2個の支持凸部27の間にそれぞれ位置するように、プリント配線基板26を押さえる押さえ爪部28が対向するように上方へ向けて2個突設されている。
【0025】
これら2個の押さえ爪部28と4個の支持凸部27の間に、プリント配線基板26が挟持されて固定される。尚、プリント配線基板26を上方から押さえ爪部28間に挿入するときには、押さえ爪部28が拡開変形することにより、上記挿入が可能になっている。
【0026】
また、上記開口部20の図4中右下隅には、パワートランジスタ16を回り止めするための回り止め凸部20aが形成されている。この場合、前記ねじ17を締め付けることによりパワートランジスタ16が回転されるときに、パワートランジスタ16のパッケージ部材16aの隅部が上記回り止め凸部20aに当たる。これにより、パワートランジスタ16が回り止めされる構成となっている。
【0027】
さらに、取り付け基板18の開口部20の図4中左端には、開口部20と独立するとともに、開口部20よりも幅狭な開口部29が連通するように形成されている。
【0028】
この開口部29内に、温度ヒューズ30が、その本体部30aが嵌合されるとともに(図1及び図10参照)、冷却フィンの基盤部14の上面に当接するように配置されている。
【0029】
そして、温度ヒューズ30の本体部30aの両端部からは、ほぼL字状のリード30bが2個突設されており、これらリード30bは、前記プリント配線基板26にはんだ付けされている。
【0030】
また、上記開口部29の図4中の上下の縁部には、リード30bと冷却フィン12の基盤部14との間に位置する平板部29aが設けられている。これにより、温度ヒューズ30のリード30bをプリント配線基板26(図1参照)にはんだ付けするときに、はんだ垂れが発生した際に、その垂れたはんだを上記平板部29aで受け止めることが可能な構成となっている。
【0031】
尚、取り付け基板18の上面には、図4に示されるように、開口部20を囲むように環状の溝部18aと、図4中の上下辺部に沿うように直線状の溝部18bが2個形成されている。
【0032】
一方、カバー19は、図7乃至図9に示されるように、外形形状が取り付け基板18とほぼ同じ形状の平板部31と、この平板部31の中央部分を上方へ膨出させたほぼ箱形形状のカバー部32とから構成されている。
【0033】
上記平板部31の左右の端部には、図7に示されるように、外部の被取り付け部品に取り付けるための取り付け孔33が貫通するように2個形成されている。
これら取り付け孔33は、取り付け基板18の取り付け孔22と同じ大きさの孔であり、平板部31を取り付け基板18上に搭載したときに、取り付け孔33の位置と取り付け基板18の取り付け孔22とが一致するように構成されている。
【0034】
上記カバー19の平板部31の左右の端部には、図8及び図9に示されるように、取り付け基板18の4個の係合部24と係合する4個の係合爪23が形成されている。平板部31を取り付け基板18上に搭載する際に、平板部31の4個の係合爪23を取り付け基板18の4個の係合部24に係合させて、平板部31、即ち、カバー19を取り付け基板18に固着させるようになっている。
【0035】
尚、平板部31の下面には、前記取り付け基板18の環状の溝部18a及び直線状の溝部18bに嵌合する環状の突条部31a及び直線状の突条部31bが突設されている(図1、図4、図8、図9参照)。
【0036】
また、カバー19のカバー部32は、パワートランジスタ16、プリント配線基板26及びその周辺部分を覆うように構成されている。
【0037】
図7に示されるように、上記カバー部32の上部には、ほぼ角筒状のコネクタ部34が一体に形成されている。即ち、上記プリント配線基板26には、図1に示されるように、コネクタ用の端子35が複数突設されており、これら端子35は、上記コネクタ部34の底固定部34aを貫通してコネクタ部34内に配置されるように構成されている。尚、上記コネクタ部34と上記端子35とからコネクタが構成されている。
【0038】
ここで、本実施形態では、図4及び図10に示されるように、取り付け基板18の開口部29において、温度ヒューズ30の本体部30aと対向する壁面に突起36を配置し、温度ヒューズ30の固定部37を構成するようにしている。突起36によって、温度ヒューズ30の本体部30aは、冷却フィン12に当接した状態に保持されて固定されることとなる。尚、本実施形態では、温度ヒューズ30の本体部30aと対向する壁面に各々2個ずつの、4個の突起36を設けて固定部37を構成するようにしている。
【0039】
上記固定部37及び突起36は、温度ヒューズ30の本体部30aが固定される位置よりも高く設けられているため、冷却フィン12と突起36との間に温度ヒューズ30を配設すると、突起36によって温度ヒューズ30の本体部30aを冷却フィン12に指圧固定することができる。
【0040】
上述のような構造にしたことにより、固定部37の壁面に設けられた突起36によって温度ヒューズ30の本体部30aを冷却フィン12に当接するように固定しているため、図11に示されるような従来技術において、温度ヒューズ8を締め付け固定するために用いていた板ばね7が不要となり、ねじ6による温度ヒューズ8の固定は不要となる。
【0041】
それによって、ねじ17を締め付けることによってパワートランジスタ16を冷却フィン12に締め付け固定する際に、温度ヒューズ30の本体部30aはねじ17の回転の影響を受けないため、ねじ17の回転に伴う温度ヒューズ30の本体部30aの回転を防止することができ、温度ヒューズ30の破損を抑制することができる。
【0042】
さらに、上記のように板ばね7が不要になることで、部品点数及び板ばね7を組み付ける工数を低減することができ、コストの低減を図ることができる。
【0043】
尚、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な態様に適用可能である。
【0044】
例えば、上記実施形態では、取り付け部材13の取り付け基板18を冷却フィン12の基盤部14に接着するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、スナップフィットや熱かしめなどのかしめ、または、ねじ止めなどの固定方法を用いて固着しても良い。そして、このような固定方法は、防水性能を必要としない構成に適している。
【0045】
また、上記実施形態の冷却フィン12のフィン部15の形状は、任意の形状に変更することができる。このように構成した場合も、冷却フィン12の基盤部14の形状を上記実施形態と同じ形状に構成しておけば、取り付け部材13を共用することが可能である。そして、このように構成すると、種々の機種に対応させることが容易となる。
【0046】
また、上記実施形態の取り付け部材13と、例えば、アルミダイカストにより製造した冷却フィン12(基盤部14に相当する部分を有するもの)とを組み合わせてパワートランジスタの冷却装置を構成しても良い。
【0047】
また、上記実施形態では、冷却フィン12を純アルミの押し出し加工により製造したが、これに限られるものではなく、他の熱伝導性の良い金属や合金などを用いて押し出し加工により冷却フィンを製造するように構成しても良い。
【0048】
また、上記実施形態では、本発明をパワートランジスタ16の冷却装置11に適用したが、これに限られるものではなく、例えば、パワーMOSFETや他のパワー素子の冷却装置に適用するように構成しても良い。
【0049】
また、上記実施形態では、固定部37の壁面に突起36を4箇所設けているが、突起36の数はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のパワートランジスタの冷却装置の縦断面図を示す。
【図2】冷却フィンの上面図を示す。
【図3】冷却フィンの側面図を示す。
【図4】取り付け基板の上面図を示す。
【図5】取り付け基板の図4中B−B線に沿う断面図を示す。
【図6】取り付け基板の図4中C−C線に沿う断面図を示す。
【図7】カバーの上面図を示す。
【図8】カバーの正面図を示す。
【図9】カバーの側面図を示す。
【図10】温度ヒューズ周辺の縦断側面図を示す。
【図11】従来のパワートランジスタの冷却装置の構造を示す。
【符号の説明】
11…パワートランジスタの冷却装置、
12…冷却フィン、
13…取り付け部材、
14…基盤部、
14a…ねじ孔、
15…フィン部、
16…パワートランジスタ(パワー素子)、
16a…パッケージ部、
16b…リード、
17…ねじ、
18…取り付け基板、
18a、18b…溝部、
19…カバー、
20…開口部、
20a…回り止め凸部、
21…凹部、
22…取り付け孔、
23…係合爪、
24…係合部、
25…リードガイド、
25a…仕切り壁部、
25b…底部、
26…プリント配線基板、
27…支持凸部、
28…押さえ爪部、
29…開口部、
29a…平板部、
30…温度ヒューズ、
30a…本体部、
30b…リード、
31…平板部、
31a、31b…突条部、
32…カバー部、
33…取り付け孔、
34…コネクタ部、
34a…底固定部、
35…端子、
36…突起、
37…固定部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a power element having a function of favorably radiating heat generated from a power element such as a power transistor or a power MOSFET.
[0002]
[Prior art]
As an example of this type of power element cooling device, the present applicant has previously proposed a power transistor cooling device shown in Japanese Patent Application No. 2000-128008.
[0003]
The cooling device for this power transistor is shown in FIGS. In addition, FIG.11 (b) is sectional drawing which follows the DD line | wire in Fig.11 (a).
[0004]
The power
[0005]
Further, a
[0006]
The
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the power
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to suppress damage to a thermal fuse in a power device cooling apparatus having a function of radiating heat generated from a power device such as a power transistor or a power MOSFET. It is to provide a structure that can.
[0009]
The cooling device for a power element according to
[0010]
According to the first aspect of the present invention, since the thermal fuse is fixed so as to contact the cooling fin by the protrusion provided on the wall surface of the fixing portion, in order to clamp and fix the thermal fuse in the prior art, The used leaf spring becomes unnecessary, and fixing of the thermal fuse with a screw becomes unnecessary.
[0011]
Accordingly, when the power element is fastened and fixed to the cooling fin by tightening the screw, the thermal fuse is not affected by the rotation of the screw, and thus the rotation of the thermal fuse accompanying the rotation of the screw can be prevented. Breakage of the fuse can be suppressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a power transistor cooling apparatus will be described below with reference to FIGS.
[0013]
The power transistor cooling device of this embodiment is used for switching a blower motor incorporated in an air conditioner (air conditioner) for a vehicle, for example.
[0014]
First, FIG. 1 shows a longitudinal sectional structure of a cooling device for a power transistor of this embodiment.
[0015]
As shown in FIG. 1, the power
[0016]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
As shown in FIGS. 4 and 5, a substantially
[0020]
A rectangular
In this case, the adhesive is applied in a substantially rectangular ring shape between the inner bottom surface portion of the
[0021]
As shown in FIGS. 4 and 5, two attachment holes 22 for attaching to external attachment parts are formed in the left and right ends of the
[0022]
Further, a
[0023]
In the case of the above configuration, even if the solder dripping occurs when the lead 16b of the
[0024]
Further, four support
[0025]
The printed
[0026]
Further, a
[0027]
Further, an
[0028]
The
[0029]
Two substantially L-shaped
[0030]
Further, a
[0031]
As shown in FIG. 4, the upper surface of the mounting
[0032]
On the other hand, as shown in FIGS. 7 to 9, the
[0033]
Two left and right ends of the
These attachment holes 33 are the same size as the attachment holes 22 of the
[0034]
As shown in FIGS. 8 and 9, four
[0035]
In addition, on the lower surface of the
[0036]
Further, the
[0037]
As shown in FIG. 7, a substantially rectangular tube-shaped
[0038]
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 4 and FIG. 10, the
[0039]
Since the fixing
[0040]
Since the structure as described above is used, the
[0041]
Accordingly, when the
[0042]
Furthermore, since the
[0043]
In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, It can apply to various aspects.
[0044]
For example, in the above-described embodiment, the mounting
[0045]
Moreover, the shape of the
[0046]
In addition, the power transistor cooling device may be configured by combining the mounting
[0047]
In the above embodiment, the cooling
[0048]
Moreover, in the said embodiment, although this invention was applied to the
[0049]
Moreover, in the said embodiment, although the four
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a power transistor cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a top view of a cooling fin.
FIG. 3 shows a side view of a cooling fin.
FIG. 4 shows a top view of the mounting substrate.
5 shows a cross-sectional view of the mounting substrate along the line BB in FIG.
6 shows a cross-sectional view of the mounting substrate along the line CC in FIG.
FIG. 7 shows a top view of the cover.
FIG. 8 shows a front view of the cover.
FIG. 9 shows a side view of the cover.
FIG. 10 shows a longitudinal side view around a thermal fuse.
FIG. 11 shows a structure of a conventional power transistor cooling device.
[Explanation of symbols]
11 ... Cooling device for power transistor,
12 ... cooling fins,
13: Mounting member,
14 ... Base part,
14a ... screw hole,
15 ... Fin part,
16 ... power transistor (power element),
16a ... package part,
16b ... Lead
17 ... screw,
18 ... Mounting board,
18a, 18b ... groove portion,
19 ... cover,
20 ... opening,
20a ... Anti-rotation convex part,
21 ... recess,
22 ... Mounting hole,
23 ... engaging claw,
24 ... engaging portion,
25 ... Lead guide,
25a ... partition wall,
25b ... bottom,
26 ... printed circuit board,
27: Support convex part,
28 ... holding claw part,
29 ... opening,
29a ... Flat plate part,
30 ... thermal fuse,
30a ... main body,
30b ... Lead,
31 ... Flat plate part,
31a, 31b ... ridges,
32 ... cover part,
33 ... mounting hole,
34 ... Connector part,
34a ... bottom fixing part,
35 ... terminal,
36 ... protrusions,
37: Fixed part.
Claims (1)
前記冷却フィンに固定される取り付け基板に、前記取り付け基板における前記冷却フィンとの当接面とその裏面を貫通する、前記パワー素子を配置するための開口部と、前記温度ヒューズを配置するための開口部と、がそれぞれ形成され、
前記温度ヒューズが配置される開口部における、前記温度ヒューズと対向する側壁面に突起を備えた固定部を前記温度ヒューズの周囲に設けて、前記突起により前記温度ヒューズを前記冷却フィンに当接するように固定したことを特徴とするパワー素子の冷却装置。In a cooling device for a power element, comprising: a cooling fin; a power element provided to contact the cooling fin; and a temperature fuse provided to contact the cooling fin.
An opening for disposing the power element penetrating the contact surface of the mounting fin with the cooling fin and the back surface thereof on the mounting substrate fixed to the cooling fin, and for disposing the thermal fuse And an opening, respectively,
At the opening of the thermal fuse is disposed, a fixing portion having a protrusion on the side wall facing the thermal fuse is provided around the thermal fuse, so as to abut the temperature fuse to the cooling fins by the projection A cooling device for a power element, characterized by being fixed to.
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---|---|---|---|
JP2001138980A JP4569035B2 (en) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | Power element cooling device |
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---|---|
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