JP4995866B2

JP4995866B2 - 電子部品の取付構造とその取付方法

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Publication number: JP4995866B2
Application number: JP2009122111A
Authority: JP
Inventors: 宏治竹島
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010272637A

Description

この発明は、電子部品の端子間に絶縁性樹脂を取り付けた電子部品の取付構造とその取付方法に関する。

従来、パワートランジスタ等の電子部品に放熱板が取り付けられ、冷却用ファンによって外気を吹き付けて電子部品を放熱する電源装置等において、外気に含まれる塵埃等が、電子部品のリードや、リードがハンダ付けされたプリント基板上等に堆積し、湿気を吸収して導電性を有するに至ると、リード間で短絡事故を起こし故障の原因となるおそれがあった。また、金属くず等の導電性の埃が飛来して短絡するおそれもあった。

このような短絡を防止するため、従来、電子部品と放熱板が互いに取り付けられた状態で全体を絶縁性樹脂でモールドする構造がある。あるいは、電子部品を放熱板に取り付ける前に、電子部品のリードのみを絶縁性樹脂でモールドし、その後放熱板へ取り付ける方法もある。

例えば、特許文献１，２の複合半導体装置には、リードのみをモールドした後に半導体素子等の電子部品を放熱板へ取り付ける構造が開示されている。この構造は、導体パターン上に半導体チップなどの電子部品を搭載し、所定の電気回路を構成した絶縁基板と、この絶縁基板を搭載する放熱板と、この放熱板に絶縁基板を覆って被せられる絶縁ケースが設けられている。そして、絶縁ケースの側壁には、絶縁基板の導体パターンに下端が固着され、他端が絶縁ケースの外側に導出されるリードがインサートモールドされているものである。

また、別の構造としてはリードにチューブ状のスペーサを装着する構造もある。さらに特許文献３に開示された電子部品の短絡防止スペーサは、電子部品を嵌合する空間である被着部が形成され、被着部の底面には電子部品の各リードを挿通する複数の挿通口が設けられている。この短絡防止スペーサの使用方法は、電子部品をスペーサ本体の被着部に入れ、挿通口からリードを突出させる。そして電子部品を実装する基板に、スペーサから突出したリードを、ハンダ付けするものである。

その他に、電子部品全体を絶縁キャップで覆ったり、コーティング処理したりする方法もあった。

特開平１１−１７７０１７号公報特開２００３−１６８７６６号公報特開２００７−２２０９６３号公報

上記背景技術の、電子部品と放熱板の全体を絶縁性樹脂でモールドする場合は、成型のための金型が少なくとも一対必要とし、全体構造も大きくなりコストがかかるという問題がある。さらに、モールド材の体積も大きくなるため、モールド材料費が増え、重量が増すことによる余分な固定機能を付ける必要がある。また、放熱板の放熱性が悪くなり別の放熱構造が必要となる。

特許文献１，２のようにリードをモールドした後に放熱板へ取り付ける方法も、成型のための金型が複雑であり、工程も多くなるものである。さらに、リード周辺も成形する場合、そのための金型も必要であり、コストアップの原因となっている。また電子部品はモールドされた後に放熱板へ取り付けられるため、放熱板に接触する取付面に絶縁性樹脂が付着しないような精度の良い金型が必要であった。

また、絶縁性樹脂がプリント基板に密着していると、電子部品のリードをプリント基板のリード挿入穴に挿通して裏面にハンダ付けする際に、発生するガスがリード挿通穴とリードの隙間を通過することができず、プリント基板の電子部品側に抜けず、ハンダに穴あきが発生し信頼性が損なわれるという問題がある。

また、チューブ状のスペーサを装着する構造、また絶縁紙等を用いる構造では、プリント基板とスペーサまたは絶縁紙に隙間ができ、隙間をふさぐ効果が低下することが考えられる。

さらに、コーティング処理をする方法は、塗布管理が難しく、塗りむらなどが発生するおそれがある。また、コーティング処理をした部品を空冷ファン近傍に配置する場合は、風速が速いため吸い込まれた空気とともに細かい粒子あるいは水分等の影響が強く、コーティング膜が禿げてしまい、効果がなくなるという問題がある。

この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、金型の構造が簡易であり、金型コストを抑えることができ、確実に絶縁性を有しリードの短絡を防止することができる電子部品の取付構造とその取付方法を提供することを目的とする。

本発明は、矩形のケースで覆われ前記ケースからリードが外側に突出した電子部品と、前記電子部品の前記ケースの一側面に取り付けられた放熱板と、前記放熱板を成形用の金型の一部として成形されたモールド部であって、前記放熱板に取り付けられ前記放熱板の前記電子部品が取り付けられた側面に、前記リードの一部を覆う絶縁性樹脂で成形されたモールド部とを備え、前記放熱板の、前記電子部品と当接する側面には、成形用金型を前記放熱板に取り付けたときに前記絶縁性樹脂が充填される前記成形用金型の空間部に連通する貫通穴が設けられ、成形により前記絶縁性樹脂が前記貫通穴にも充填されて成り、前記モールド部から突出した前記電子部品の前記リードがプリント基板に接続されるとともに、前記モールド部が前記プリント基板に当接して成る電子部品の取付構造である。

前記電子部品の前記リードは前記モールド部の底面から外側に突出し、前記電子部品の前記リードは前記プリント基板の前記リード挿入穴に挿通されて反対側に突出しハンダ付けされ、前記モールド部の前記底面は前記プリント基板に当接し、前記モールド部の前記底面には、前記リード部が突出する部分を通過する溝部が設けられ、前記溝部は、前記モールド部の、前記放熱板及び前記プリント基板と接しないいずれかの側面に連通して、外気に開口されているものである。

また本発明は、矩形のケースで覆われ前記ケースからリードが外側に突出する電子部品を放熱板の一方の側面に固定し、前記放熱板の側面に、前記リードの一部を覆うとともに前記電子部品の少なくとも一部を覆う成形用金型を密閉して取り付け、前記成形用金型に絶縁性樹脂を注入してモールド部を成形し、この後前記放熱板と前記モールド部が取り付けられた前記電子部品のリードをプリント基板に接続する電子部品の取付方法である。

本発明の電子部品の取付構造とその取付方法は、金型の構造が簡易であり、金型コストを抑えることができ、確実に絶縁性を有しリード間の短絡を防止することができる。また、リードを確実にプリント基板にハンダ付けすることができるものである。

この発明の一実施形態の電子部品の取付構造の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）である。この実施形態の電子部品の取付構造の部分拡大正面図である。この実施形態の電子部品の取付構造を示す右側面図である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の電子部品の取付構造１０は、矩形のケース１２で覆われた電子部品１４を有し、ケース１２の底面１２ａには、複数本のリード１６が底面１２ａに対してほぼ直角に突出して設けられている。

電子部品１４の、ケース１２の底面１２ａと交差する側面１２ｂには、金属板で作られた放熱板１８が、ネジ２０で固定されている。放熱板１８は、放熱性の良い材料が使用され、例えば熱伝導性の良いアルミニウム等で作られている。放熱板１８の、電子部品１４と当接する側面１８ａには、後述する金型３６を放熱板１８に取り付けたときに、金型３６の空間部３７に連通する位置に貫通穴２２が設けられている。貫通穴２２は、放熱板１８の側面１８ａとその反対側の側面１８ｂを貫通している。

放熱板１８の、電子部品１４が取り付けられた側面１８ａには、矩形のモールド部２８が設けられている。モールド部２８は絶縁性樹脂で作られた矩形のブロック体であり、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性樹脂で成形されている。モールド部２８は、電子部品１４のリード１６側の端部付近からリードの一部を覆って取り付けられ、モールド部２８の上面２８ａから電子部品１４のケース１２の一部が突出し、モールド部２８の上面２８ａと反対側の底面２８ｂからは、リード１６が下方に突出している。底面２８ｂには、リード１６が突出する部分を通過する溝部３０が設けられている。溝部３０は、モールド部２８の、放熱板１８と接していないいずれかの側面に連通して、外気に開口されている。モールド部２８の、放熱板１８と接する側面２８ｃには放熱板１８の貫通穴２２が対向し、絶縁性樹脂が貫通穴２２に連続して充填されて放熱板１８の側面１８ｂに達し、側面１８ｂに沿ってわずかに広がり、フランジ部３２が形成されている。

電子部品１４と放熱板１８、モールド部２８は、互いに取り付けられた状態でプリント基板２４に取り付けられている。プリント基板２４の所定位置には、電子部品１４のリード１６が挿通されるリード挿入穴２６が形成されている。放熱板１８の、電子部品１４のリード１６に近い端面１８ｃがプリント基板２４に当接し、電子部品１４のリード１６は、プリント基板２４のリード挿入穴２６に挿通されてプリント基板２４の反対側に突出し、ハンダ３４で接続されている。

次に、電子部品の組み立て及び取付方法について、図３に基づいて説明する。まず、電子部品１４を放熱板１８の側面１８ａに当接し、ネジ２０で固定する。この後、放熱板１８の側面１８ａに、モールド部２８を成形する成形用金型３６を取り付ける。

ここで、成形用金型３６について説明する。成形用金型３６は、熱伝導性が良く放熱性の良いアルミニウム製であり、放熱板１８の側面１８ａを水平方向にコの字形に囲む３つの側面３６ａと、上方部を覆う上面３６ｂと、下方部を覆う底面３６ｃで形成されている。３つの側面３６ａと、上面３６ｂ、底面３６ｃで囲まれた内側は、絶縁性樹脂が充填されてモールド部２８を成形する空間部３７となる。また、側面１８ａに対面する部分は開口されている。成形用金型３６の上面３６ｂには、電子部品１４のケース１２が嵌合される凹部３８が、側面１８ａに当接する開口に連通して形成されている。成形用金型３６の底面３６ｃには、電子部品１４のリード１６が挿通される挿通口４０が形成されている。底面３６ｃの、上面３６ｂに対向する面、つまり空間部３７の内周面には、挿通口４０を含む位置に突部４２が一体に形成されている。突部４２は、モールド部２８の凹部３８のネガ形状であり、成形用金型３６の底面３６ｃを、他のいずれかの側面間を横断するように形成される。ここでは、開口部と反対側に位置する側面３６ａに達している。

次に、モールド部２８を成型する際、成形用金型３６を、他方の金型に兼用した放熱板１８の側面１８ａに当接させる。成形用金型３６の上面３６ｂの凹部３８には電子部品１４のケース１２を嵌合させ、底面３６ｃの挿通口４０には電子部品１４のリード１６を差し込む。底面３６ｃの、上面３６ｂに対向する面が、放熱板１８の端面１８ｃとほぼ面一で且つ隙間がないようにセットする。この状態で、放熱板１８の貫通穴２２は、成形用金型３６の空間部３７に連通する。

そして、放熱板１８の貫通穴２２に、側面１８ｂ側から加熱溶融した絶縁性樹脂を圧入し、空間部３７に充填し、冷却し成形する。加熱溶融した絶縁性樹脂を圧入する方法は、低圧の射出成型等である。次に、所定温度まで冷却して空間部３７の内側にモールド部２８が成形された後、成形用金型３６を外す。電子部品１４と放熱板１８、モールド部２８は、互いに取り付けられた状態で、プリント基板２４のリード挿入穴２６に電子部品１４のリード１６を挿通し、プリント基板２４の反対側から突出したリード１６をハンダ３４で固定する。このとき、ハンダ３４の熱で発生するガスはリード挿入穴２６とリード１６の隙間を通過して反対側面に抜けて溝部３０から逃がすことができる。これにより、ハンダに穴あきが発生するのを防止することができる。

この実施形態の電子部品の取付構造１０によれば、放熱板１８を金型の一方に兼用しているので、１部材の成形用金型３６で絶縁性が高いモールド部２８を成形することができ、金型コストを抑え、確実にリード１６の短絡を防止することができる。モールド部２８の底面２８ｂには、溝部３０が設けられているため、ハンダ３４の熱で発生するガスが、リード挿入穴２６とリード１６の隙間を通過して溝部３０から逃がすことができ、ハンダの穴あきを防止し、信頼性を高めることができる。そして、隣接するリード１６間は、モールド部２８の底面２８ｂがプリント基板２４に当接して電子部品１４を実装するため、確実にリード１６間の短絡を防ぐことができる。

さらに、電子部品１４を放熱板１８に取り付けた後に、モールド部２８を形成するため、電子部品１４のケース１２の、放熱板１８に取り付ける側面１２ｂに絶縁性樹脂が付着しないような管理が不要となり、作業工程が容易となり、成形用金型の精度が高くなくてもよい。モールド部２８は、放熱板１８の貫通穴２２とフランジ部３２に絶縁性樹脂が連続して一体となり、放熱板１８に確実に取り付けられ、外れることがない。

なお、この発明の電子部品の取付構造とその取付方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、放熱板に貫通穴を設けず、成形用金型側から樹脂を注入しても良い。さらに、使用する金型は、複数に分かれているものでも良い。また、モールド部等の形状や素材等適宜変更可能である。溝部の断面形状は半円形以外のいろいろな形状でもよく、溝部が通過する方向も確実に外気に開口されていればよい。絶縁性樹脂が注入される貫通穴の形状や位置も自由に変更可能であり、切り欠き状のものでもよい。

１０電子部品の取付構造
１２ケース
１４電子部品
１６リード
１８放熱板
２０ネジ
２２貫通穴
２４プリント基板
２６リード挿入穴
２８モールド部
３０溝部
３２フランジ部
３４ハンダ
３６成形用金型
３７空間部
３８凹部
４０挿通口
４２突部

Claims

矩形のケースで覆われ前記ケースからリードが外側に突出した電子部品と、前記電子部品の前記ケースの一側面に取り付けられた放熱板と、前記放熱板を成形用の金型の一部として成形されたモールド部であって、前記放熱板に取り付けられ前記放熱板の前記電子部品が取り付けられた側面に前記リードの一部を覆う絶縁性樹脂で成形されたモールド部とを備え、前記放熱板の、前記電子部品と当接する側面には、成形用金型を前記放熱板に取り付けたときに前記絶縁性樹脂が充填される前記成形用金型の空間部に連通する貫通穴が設けられ、成形により前記絶縁性樹脂が前記貫通穴にも充填されて成り、前記モールド部から突出した前記電子部品の前記リードがプリント基板に接続されるとともに、前記モールド部が前記プリント基板に当接して成ることを特徴とする電子部品の取付構造。
前記電子部品の前記リードは前記モールド部の底面から外側に突出し、前記電子部品の前記リードは前記プリント基板の前記リード挿入穴に挿通されて反対側に突出しハンダ付けされ、前記モールド部の前記底面は前記プリント基板に当接し、前記モールド部の前記底面には、前記リード部が突出する部分を通過する溝部が設けられ、前記溝部は、前記モールド部の、前記放熱板及び前記プリント基板と接しないいずれかの側面に連通して、外気に開口されている請求項１記載の電子部品の取付構造。
矩形のケースで覆われ前記ケースからリードが外側に突出する電子部品を放熱板の一方の側面に固定し、前記放熱板の側面に、前記リードの一部を覆うとともに前記電子部品の少なくとも一部を覆う成形用金型を密閉して取り付け、前記成形用金型に絶縁性樹脂を注入してモールド部を成形し、この後前記放熱板と前記モールド部が取り付けられた前記電子部品のリードを、プリント基板に接続することを特徴とする電子部品の取付方法。