JP5191929B2 - 半導体素子の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、放熱フィンへの半導体素子の取付構造に関する。

特許文献１または図１２に示すように、従来、半導体素子１は、合成樹脂製の素子本体３の下側に３本の直線状のリード端子５が同一ピッチＰで並設されており、プリント基板７への半導体素子３の取付けは、リード端子５のピッチＰに合わせてプリント基板７にスルーホール９を設け、該スルーホール９にリード端子５を差し込んで、プリント基板７の裏側からリード端子５を夫々半田付けしている。

ところで、電子機器の構造設計に於て、発熱部品の放熱が重要な課題となっており、従来では放熱対策として発熱部品を放熱フィンに取り付ける構造が広く採用されている。

そして、発熱部品としての半導体素子も、これを放熱フィンに取り付けることでその放熱が図られており、従来、半導体素子を放熱フィンに取り付ける場合、図１３に示すようにプリント基板７にネジ止めした放熱フィン１１の側面１１ａに素子本体３の背面３ａ側を当接させ乍ら、スルーホールにリード端子を差し込み、横方向から放熱フィン１１に半導体素子１をドライバーでネジ止めしている。

特開平８−４６１０６号公報 特開２００８−７８２１６号公報

しかし、小型，高密度を要求される電子機器の中で、プリント基板上の半導体素子の取付け／取り外しは、周囲の電子部品が邪魔になってドライバーが使用できず、このため、半導体素子の取付け／取り外しは放熱フィンをプリント基板から取り外さなくてはならず、多大な労力と工数を要していた。

また、特許文献２には、図１４に示すように第１の放熱板１３と第２の放熱板１５をプリント基板１７上に対向実装した実装構造に於て、第１の放熱板１３にドライバー１９が挿入可能な作業用の切欠き２１や穴２３を設けて、第２の放熱板１５に半導体素子２５を取付け／取り外しする際に、第１の放熱板１３または第２の放熱板１５を取り外すことなく半導体素子２５の取付け／取り外し作業が行える放熱板の実装構造が開示されている。

しかし乍ら、この従来構造にあっては、第１の放熱板１３に切欠き２１や穴２３を設ける手間がかかり、また、切欠き２１や穴２３を設けた部位に半導体素子２５を取り付けることができない欠点があった。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、周辺機器に影響されることなく放熱フィンへの半導体素子の取付け／取り外しが容易な半導体素子の取付構造を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る半導体素子の取付構造は、プリント基板上に実装された放熱フィンの側面に、断面Ｌ字状に形成された取付片を介して回転可能に取り付き、該取付片の前方突出端から放熱フィンに向かって下方へ円弧状に湾曲し、半導体素子を前記放熱フィンの側面に押圧，保持する断面略Ｊ字状の押圧片が延設された半導体素子保持部材をバネ性を有する短冊状の板材で形成すると共に、前記湾曲片の下端側に、棒状の操作部材の先端が上方から挿入可能な***を形成し、前記取付片を介して半導体素子保持部材を放熱フィンの側面に回転可能に取り付け、前記操作部材の先端を上方から前記***に挿入し、取付片の前方突出端を操作部材の支点として前記押圧片を外方へ移動させて、該押圧片と放熱フィンの側面との間に半導体素子の抜き差しが可能な隙間を形成し、且つ半導体素子保持部材を回転操作することで、放熱フィンの側面への半導体素子の取付け／取り外しを可能としたことを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記取付片の前方突出端に、前記操作部材を位置決めする支点用の切欠きを設けたことを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記切欠きは、前記***と同軸上に形成されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記***に、前記操作部材の落下を防止するストッパを設けたことを特徴とし、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記放熱フィンへの取付片の取付面を、反放熱フィン側へ湾曲させたことを特徴とする。

更に、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造に於て、前記取付片を、該取付片の板厚よりも幅広な取付片支持部が形成されたブッシュを介して、放熱フィンの側面に回転可能に取り付けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、プリント基板上に周辺機器が既に実装されていても、梃子の作用を利用した半導体素子保持部材を用いることで、上方からの棒状の操作部材の操作で放熱フィンの側面への半導体素子の取付け／取り外しが容易に行え、この結果、従来の取付け／取り外しに際しての多大な労力と工数を軽減させることが可能となった。

そして、請求項２に係る発明によれば、切欠きを取付片の前方突出端に設けたため、操作部材の操作時に操作部材を係止させることで操作部材が横方向にぶれることがなく、請求項３に係る発明によれば、***と切欠きを同軸上に配置したことで、操作部材による押圧片の外方への移動作業や回転操作も容易に行うことができる。

更に、請求項４に係る発明によれば、***に操作部材の落下を防止するストッパを設けたため、操作部材による半導体素子の取付け／取り外しを更にスムーズに行うことができ、請求項５に係る発明によれば、放熱フィンに回転可能に取り付く半導体素子保持部材の空回りが防止されるため、半導体素子保持部材による半導体素子の押圧，保持が確実に行える利点を有する。

そして、請求項６に係る発明に係るブッシュを用いることで、半導体素子保持部材を常に放熱フィンに回転可能に取り付けることができる。

請求項１乃至請求項６の一実施形態に係る半導体素子の取付構造の側面図である。 保持部材の平面図である。 保持部材の正面図である。 保持部材の底面図である。 保持部材の斜視図である。 保持部材の側面図である。 ブッシュの斜視図である。 半導体素子の取付構造の平面図である。 半導体素子の取付構造の側面図である。 半導体素子の取付構造の正面図である。 半導体素子の取付構造の正面図である。 従来の半導体素子の取付方法の説明図である。 従来の半導体素子の取付構造の側面図である。 従来の他の半導体素子の取付構造の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１乃至図１１は、請求項１乃至請求項６の一実施形態に係る半導体素子の取付構造に係り、図１に於て、３１は図１２の半導体素子１と同様、素子本体３３の下側に３本のリード端子３５が同一ピッチで並設された半導体素子、３７はプリント基板３９上に固定ネジ４１で固定された放熱フィンを示し、半導体素子３１は、放熱フィン３７の側面４３に回転可能に取り付く半導体素子保持部材４５によって放熱フィン３７に取り付けられており、素子本体３３と放熱フィン３１の側面４３との間に絶縁シート４７が介装されている。

図２乃至図６は半導体素子保持部材（以下、「保持部材」という）４５の詳細を示し、保持部材４５は断面Ｌ字状に形成された取付片４９と、該取付片４９の前方突出端５１から放熱フィン３７の側面４３に向かって下方へ円弧状に湾曲した断面略Ｊ字状の押圧片５３とからなり、これらは短冊状に裁断された一枚の板状のバネ用ステンレスを用いて一体に形成され、取付片４９と押圧片５３は同一の幅寸法とされている。

そして、保持部材４５は、図７に示す従来周知の断面Ｔ字状のブッシュ７１を用いて取付片４９が放熱フィン３７の側面４３に固定ネジ５５で回転可能に取り付けられており、取付片４９の放熱フィン３７への取付面４９ａの中央に、ブッシュ７１の筒状部（取付片支持部）７１ａが挿通する挿通孔５７が設けられている。尚、図７に示すブッシュ７１の筒状部７１ａの寸法Ｌは、取付片４９（取付面４９ａ）の板厚よりもやや長尺に形成されている。

また、図２及び図５の如く取付面４９ａは、幅方向へ若干湾曲して反放熱フィン側へ反り返った形状となっており、図１及び図８に示すように固定ネジ５５による保持部材４５の取付けの際に、取付面４９ａが側面４３に沿ってフラットに変形して、側面４３に回転可能に取り付く保持部材４５の空回りを防止するようになっている。

そして、図５に示すように前方突出端５１の幅方向の中央に、図１及び図９の如くドライバー（棒状の操作部材）５９の軸部６１が係止可能な平面視コ字状の切欠き６３が設けられている。

一方、既述したように押圧片５３は、取付片４９の前方突出端５１から放熱フィン３７の側面４３に向かって下方へ円弧状に湾曲した断面略Ｊ字状をなし、図１の如く保持部材４５を放熱フィン３７の側面４３に取り付けた際に、側面４３側へ湾曲する押圧片５３と該側面４３との最小幅は、半導体素子３１の素子本体３３の肉厚よりも短く設定されている。

従って、前記押圧片５３と放熱フィン３７の側面４３との間に半導体素子３１（素子本体３３）が挟持でき、押圧片５３の弾性力（復元力）で素子本体３３の上下方向の中央が押圧されて、半導体素子３１が放熱フィン３７の側面４３に押圧，保持されるようになっている。

更に、図５及び図６に示すように断面略Ｊ字状に形成された押圧片５３の先端側の折り返し底部６５の幅方向の中央に、ドライバー５９の軸部６１の先端が上方から挿入可能な***６７が設けられている。

前記***６７は、折り返し底部６５に平面視コ字状の切れ込みを入れてこれを下方へうち起こして形成されたもので、そのうち起こし突片６９が前方へ水平に突出して、***６７に挿入したドライバー５９の落下を防止するストッパとして機能する。そして、既述したように前記***６７と切欠き６３は、何れも幅方向の中央に形成されて同軸上に配置されており、図１の如く保持部材４５を介して半導体素子３１が放熱フィン３７の側面４３に取り付いた状態にあるとき、前記切欠き６３にドライバー５９の軸部６１を係止させて軸部６１の先端を前記***６７に挿入させると、ドライバー５９は放熱フィン３７と平行に配置されるようになっている。

そして、図１の状態から、図９の如く前記切欠き６３を支点にドライバー５９を放熱フィン３７側（図中、矢印Ａ方向）へ傾けると、梃子の作用で前記***６７が作用点となって押圧片５３が矢印Ｂ方向へ動いて（変形して）、半導体素子３１との間に隙間が形成されるようになっている。そして、保持部材４５はブッシュ７１を介して放熱フィン３７の側面４３に回転可能に取り付けられているため、図９の状態から、例えば図１０及び図１１に示すようにドライバー５９を矢印Ｃ方向へ操作すると、固定ネジ５５を中心に保持部材４５は同方向へ連動して回転する。

本実施形態に用いる保持部材４５はこのように構成されており、次に該保持部材４５を用いた半導体素子３１の取付け／取り外し方法を説明する。

先ず、半導体素子３１の取付けに当たり、固定ネジ４１を用いて放熱フィン３７をプリント基板３９に取り付ける。そして、ブッシュ７１に固定ネジ５５の軸部（図示せず）を挿通し、前記取付片４９の取付面４９ａに設けた挿通孔５７に筒状部７１ａを挿通させて、固定ネジ５５を放熱フィン３７の側面４３に設けた取付ネジ穴（図示せず）に規定トルクで螺着する。

これにより、保持部材４５は放熱フィン３７の側面４３に回転可能に取り付くが、ブッシュ７１を用いたことで、固定ネジ５５を締め付け過ぎても保持部材４５が常に回転可能に取り付くこととなる。

そして、図５の如く反放熱フィン側へ反り返った取付面４９ａが、図８に示すように固定ネジ５５の締め付けで側面４３に沿ってフラットに変形するため、取付面４９ａの左右端部の角部の食い込みにより、側面４３に回転可能に取り付く保持部材４５の空回りが防止される。そして、放熱フィン３７の側面４３に絶縁シート４７を軽く置く。

尚、プリント基板３９への放熱フィン３７の取付け前に、ブッシュ７１を用いて保持部材４５を放熱フィン３７の側面４３に予め取り付けてもよい。

そして、図１に示すように、保持部材４５の上方から切欠き６３にドライバー５９の軸部６１を係止させて軸部６１の先端を***６７に挿入させる。このとき、軸部６１の先端が起こし突片６９に当接するため、ドライバー５９の下方への落下が防止される。そして、斯かる状態から、図９に示すように切欠き６３を支点としてドライバー５９を放熱フィン３７側（図中、矢印Ａ方向）へ傾ければ、梃子の作用で***６７を作用点として押圧片５３が矢印Ｂ方向へ変形し、放熱フィン３７の側面４３との間に大きな隙間が形成される。

次いで、図１０及び図１１の如くドライバー５９を矢印Ｃ方向へ操作して保持部材４５を同方向へ回転させ、半導体素子３１の取付部位に広い空間を形成した処で、半導体素子３１のリード端子３５をプリント基板３９のスルーホール（図示せず）に挿入し乍ら、素子本体３３を放熱フィン３７の側面４３に当接させる。

そして、矢印Ｃ方向へ回転させていた保持部材４５を図１０に示す元の位置に戻し、矢印Ｂ方向へ変形させていた押圧片５３を図１に示す元の形状に戻せば、押圧片５３の弾性力（復元力）で素子本体３３の上下方向の中央が押圧されて、半導体素子３１が放熱フィン３７の側面４３に押圧，保持される。

この後、プリント基板３９の裏面側からリード端子３５を半田付けして、半導体素子３１の取付け作業が完了する。

一方、長期に亘る使用で半導体素子３１を交換する事態が生じた場合、他の周辺機器（図示せず）がプリント基板３９に実装されていても、リード端子３５の半田を抜いた後、前記ドライバー５９を用いて、既述した取付け時と同様の作業を行えばよい。

即ち、先ず、図１に示すように保持部材４５の上方から切欠き６３にドライバー５９の軸部６１を係止させて、軸部６１の先端を***６７に挿入させる。

そして、図９に示すように切欠き６３を支点としてドライバー５９を放熱フィン３７側（図中、矢印Ａ方向）へ傾け、梃子の作用で***６７を作用点として押圧片５３を矢印Ｂ方向へ変形させ乍ら、図１０及び図１１の如くドライバー５９を矢印Ｃ方向へ操作して保持部材４５を同方向へ回転させれば、半導体素子３３が露出するため、これをプリント基板３９から取り外して、新たな半導体素子を既述した手順で再度放熱フィン３７の側面４３に取り付ければよい。

このように本実施形態によれば、プリント基板３９上に周辺機器が既に実装されていても、梃子の作用を利用した前記保持部材４５を用いることで、上方からのドライバー５９（棒状の操作部材）の操作によって放熱フィン３７の側面４３への半導体素子３１の取付け／取り外しが容易に行え、この結果、半導体素子３１の取付け／取り外しに際しての従来の多大な労力と工数を軽減させることが可能となった。

また、前記切欠き６３を前方突出端５１に設けたため、ドライバー５９の操作時に軸部６１が横方向にぶれることがなく、更に軸部６１の先端が起こし突片６９に当接してドライバー５９の下方への落下が防止されるため、半導体素子３１の取付け／取り外しをスムーズに行うことができると共に、***６７と切欠き６３が保持部材４５の幅方向の中央に形成されて同軸上に配置されているため、ドライバー５９による押圧片５３の矢印Ｂ方向への変形作業及び保持部材４５の矢印Ｃ方向への回転操作も容易に行うことができる。

更に、幅方向へ若干湾曲して反放熱フィン側へ反り返った取付面４９ａが、図８に示すように固定ネジ５５の締め付けで側面４３に沿ってフラットに変形するため、取付面４９ａの左右端部の角部の食い込みにより、側面４３に回転可能に取り付く保持部材４５の空回りが防止される。

このため、保持部材４５が不用意に回転してしまうことがなくなり、半導体素子３１の押圧，保持が確実に行える利点を有する。

加えて、本実施形態は、ブッシュ７１の筒状部７１ａの寸法Ｌを取付片４９（取付面４９ａ）の板厚よりもやや長尺に形成したので、該ブッシュ７１を用いることで、固定ネジ５５を締め付け過ぎても保持部材４５を常に回転可能に取り付けることができる。

尚、前記実施形態は１個の半導体素子３１の取付け／取り外しについて説明したが、長尺な放熱フィンの側面に複数個の保持部材４５を並べて取り付けることも可能で、取り付ける半導体素子３１の数に応じて側面４３に取り付ける保持部材４５の数を適宜選択すればよい。

３１ 半導体素子
３３ 素子本体
３５ リード端子
３７ 放熱フィン
３９ プリント基板
４３ 放熱フィンの側面
４５ 保持部材
４７ 絶縁シート
４９ 取付片
４９ａ 取付面
５１ 前方突出端
５３ 押圧片
５９ ドライバー
６１ ドライバーの軸部
６３ 切欠き
６７ ***
６９ 起こし突片
７１ ブッシュ
７１ａ ブッシュの筒状部

Claims (6)

1. プリント基板上に実装された放熱フィンの側面に、断面Ｌ字状に形成された取付片を介して回転可能に取り付き、該取付片の前方突出端から放熱フィンに向かって下方へ円弧状に湾曲し、半導体素子を前記放熱フィンの側面に押圧，保持する断面略Ｊ字状の押圧片が延設された半導体素子保持部材をバネ性を有する短冊状の板材で形成すると共に、前記湾曲片の下端側に、棒状の操作部材の先端が上方から挿入可能な***を形成し、
   前記取付片を介して半導体素子保持部材を放熱フィンの側面に回転可能に取り付け、
   前記操作部材の先端を上方から前記***に挿入し、取付片の前方突出端を操作部材の支点として前記押圧片を外方へ移動させて、該押圧片と放熱フィンの側面との間に半導体素子の抜き差しが可能な隙間を形成し、且つ半導体素子保持部材を回転操作することで、放熱フィンの側面への半導体素子の取付け／取り外しを可能としたことを特徴とする半導体素子の取付構造。
2. 前記取付片の前方突出端に、前記操作部材を位置決めする支点用の切欠きを設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の取付構造。
3. 前記切欠きは、前記***と同軸上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の取付構造。
4. 前記***に、前記操作部材の落下を防止するストッパを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造。
5. 前記放熱フィンへの取付片の取付面を、反放熱フィン側へ湾曲させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造。
6. 前記取付片を、該取付片の板厚よりも幅広な取付片支持部が形成されたブッシュを介して、放熱フィンの側面に回転可能に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体素子の取付構造。
   

Images