| 【発明の名称】 |
放熱板のプリント回路基板への取り付け構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】水野 史章
|
| 【要約】 |
【課題】ＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワーデバイスの放熱用の放熱板を有するプリント回路基板において、リサイクルの際の放熱板の取り外しを容易にする。
【解決手段】プリント回路基板２０に第１係合溝２３を形成し、第１係合溝２３に放熱板１０の脚部１１を貫通させた状態で平行移動させ、脚部１１に形成した第２係合溝１４とプリント回路基板２０とを係合させる。また、プリント回路基板２０の裏面２２で、かつ第１係合溝２３に隣接する部分に形成されたはんだ付けランド２５に脚部１１をはんだ付けする。プリント回路基板２０のリサイクル時には、第１係合溝２３及びその長手方向の延長線上に形成した割穴２４を挟んでその両側から曲げ力を加えてプリント回路基板２０を破断し、放熱板１０の脚部１１とプリント回路基板２０のはんだ付け部分を露出させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 放熱板にプリント回路基板表面に略直交する少なくとも１つの脚部を形成し、前記プリント回路基板に前記放熱板の脚部の少なくとも一部分が貫通する第１係合溝を形成し、前記プリント回路基板の少なくともいずれか一方の面で、かつ前記第１係合溝に隣接する部分にはんだ付けランドを形成し、前記放熱板の脚部の少なくとも一部分を前記第１係合溝に貫通させた状態で前記脚部と前記はんだ付けランドとをはんだ付けすることを特徴とする放熱板のプリント回路基板への取り付け構造。
【請求項２】 前記放熱板の脚部に前記プリント回路基板表面に平行な第２係合溝を形成し、前記第２係合溝と前記プリント回路基板とを係合させた状態で前記脚部と前記はんだ付けランドとをはんだ付けすることを特徴とする請求項１記載の放熱板のプリント回路基板への取り付け構造。
【請求項３】 前記プリント回路基板の第１係合溝の長手方向の延長線上に少なくとも１つの割穴を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の放熱板のプリント回路基板への取り付け構造。
【請求項４】 前記放熱板は少なくとも２つの脚部間にプリント回路基板表面と平行な天井部を有し、発熱素子を放熱板の天井部内側に取り付け、発熱素子への電力の供給を前記プリント回路基板から前記放熱板を介して行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の放熱板のプリント回路基板への取り付け構造。
【請求項５】 前記放熱板の材料として、銅、アルミニウム、及び少なくとも銅又はアルミニウムを含む合金から選択されたいずれかを用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放熱板のプリント回路基板への取り付け構造。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱量の大きなパワーデバイスを設けたプリント回路基板におけるリサイクルが容易な放熱板の固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の廃棄物の増加に伴い、プリント回路基板からの有価金属の回収やはんだ中の鉛等の有害物質の処理の要求が高まってきている。例えば、「部品実装プリント基板リサイクルシステムの開発」（横山他、電子技術１９９７年１１月号、２４〜２７頁）に記載されたリサイクル装置では、プリント回路基板を過熱し、はんだを溶融した状態で、基板上の部品類に外力を加え、部品類と基板とを分離すると共に、基板表面のはんだを表面研磨及び熱衝撃により除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放熱板はＦＥＴ(Field Effect Transistor)やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワーデバイスに密着させる必要があるため、従来はプリント回路基板にねじ止めされていた。そのため、上記リサイクル装置によっては放熱板やパワーデバイス等を完全に分離することができず、ねじ外し作業を必要としたり、あるいは、強力な剪断力によりこれらの部品類と基板とを強制的に分離することが行われていた。
【０００４】本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、放熱板とその他の部品類とを区別することなく、同様の処理によりリサイクル可能な放熱板のプリント回路基板への取り付け構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の放熱板のプリント回路基板への取り付け構造は、放熱板にプリント回路基板表面に略直交する少なくとも１つの脚部を形成し、プリント回路基板に放熱板の脚部の少なくとも一部分が貫通する第１係合溝を形成し、プリント回路基板の少なくともいずれか一方の面で、かつ第１係合溝に隣接する部分にはんだ付けランドを形成し、放熱板の脚部の少なくとも一部分を第１係合溝に貫通させた状態で脚部とはんだ付けランドとをはんだ付けする。このような構成により、放熱板とプリント回路基板とがはんだ付けにより固定されるので、上記リサイクル装置により放熱板とプリント回路基板とを分離することが可能となる。
【０００６】上記構成において、放熱板の脚部にプリント回路基板表面に平行な第２係合溝を形成し、第２係合溝とプリント回路基板とを係合させた状態で脚部とはんだ付けランドとをはんだ付けするように構成しても良い。このような構成により、放熱板の脚部の第２係合溝とプリント基板とが係合しているため、固定強度が向上する。
【０００７】また、上記構成において、プリント回路基板の第１係合溝の長手方向の延長線上に少なくとも１つの割穴を形成しても良い。このような構成により、リサイクル時に、第１係合溝及び割穴を挟んでその両側からプリント回路基板に曲げ応力を加えることにより、第１係合溝及び割穴を結ぶ線に沿ってプリント回路基板を破断することが可能となる。その結果、放熱板の脚部とプリント回路基板のはんだ付け部分が最も外側に位置するので、この状態で加熱してはんだを溶融し、外力を加えることにより、放熱板とプリント回路基板とを容易に分離することが可能となる。
【０００８】また、上記構成において、放熱板は少なくとも２つの脚部間にプリント回路基板表面と平行な天井部を有し、発熱素子を放熱板の天井部内側に取り付け、発熱素子への電力の供給をプリント回路基板から放熱板を介して行うように構成しても良い。このような構成により、放熱板による電磁遮蔽効果により、発熱素子が発生する電磁ノイズによる影響を低減することが可能となる。
【０００９】また、上記構成において、放熱板の材料として、銅、アルミニウム、及び少なくとも銅又はアルミニウムを含む合金から選択されたいずれかを用いても良い。これらの材料は電気伝導性及び熱伝導性が優れているので、放熱板としての放熱特性を向上させることが可能であると共に、発熱素子への電力供給の際の電気抵抗を小さくすることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は第１の実施形態の構成を示す分解斜視図であり、図２はその取り付け工程を示す図である。
【００１１】図１に示すように、放熱板１０は、プリント回路基板２０の表面２１に対して略直交するように取り付けられる２つの脚部１１と、２つの脚部１１間で、脚部１１に対して略直交する、すなわち、プリント回路基板２０に取り付けられた状態で表面２１に対して略平行となる天井部１２を有している。天井部１２には、脚部１１とは反対側に突出するように、複数の放熱フィン１３が形成されている。また、各脚部１１には、それぞれプリント回路基板２０と係合するための第２係合溝１４が形成されている。第２係合溝１４の方向は、放熱板１１がプリント回路基板２０に取り付けられた状態で、プリント回路基板２０の表面２１（又は裏面２２）に略平行となる方向である。なお、第２係合溝１４の幅Ｇ１はプリント回路基板２０の板の厚さに配線パターンの導体の厚さを加えた寸法よりも所定の寸法だけ大きくなるように設定されていることは言うまでもない。
【００１２】プリント回路基板２０には、放熱板１１の脚部１１がそれぞれ貫通しうる２つの第１係合溝２３が形成されている。第１係合溝２３の幅Ｗ１及び長さＬ１は、脚部１１の幅Ｗ２及び長さＬ２よりもそれぞれ所定の寸法だけ大きく設定されていることは言うまでもない。各第１係合溝２３の長さＬ１方向の延長線上には、それぞれ複数の割穴２４が形成されている。図では、割穴２４は略円形であり、一定間隔で描いてあるが、これに限定されるものではなく、矩形溝や小判穴等であっても良い。また、割穴２４の形状及び間隔は一定である必要はなく、プリント回路基板２０の表面２１の配線パターンを避けるように、形状及び大きさを適宜選択すればよい。
【００１３】プリント回路基板２０の裏面で、かつ各第１係合溝２３の近傍、特に、放熱板１０の脚部１１の第２係合溝１４が係合される部分には、それぞれ放熱板１０の脚部をはんだ付けするためのはんだ付けランド２５が形成されている。なお、はんだ付けランド２５はプリント回路基板２０の裏面２２ではなく表面２１に形成しても良いし、表面２１と裏面２２の両方に形成しても良い。
【００１４】プリント回路基板２０の表面２１及び裏面２２には、それぞれ配線パターンが形成されており、抵抗体やＩＣ等の発熱量の少ない素子３１は、プリント回路基板２０に直接はんだ付けされる。一方、第１の実施形態では、ＦＥＴやＩＧＢＴ等の発熱量の多いパワーデバイス（発熱素子）３２を放熱板１０の天井部１２の内側に取り付ける。そして、パワーデバイス３２に電力を供給するための配線の内、少なくとも１つのラインを、プリント回路基板２０の配線パターン２６、はんだ付けランド２５、放熱板１０及びパワーで場いる３２のいずれかの端子３３の順に接続する。このように、パワーデバイス３２を放熱板１０の天井部１２の内側に取り付けることにより、放熱板１０が電磁シールドとして機能する。そのため、放熱板１０による電磁遮蔽効果により、パワーデバイス３２が発生する電磁ノイズによる影響を低減することが可能となる。
【００１５】なお、放熱板１０は、上記のように電力供給ラインとしても使用されるので、放熱板１０の材料としては熱伝導性及び電気伝導性が共に優れたものである必要がある。放熱板１０の具体的な材料として、例えば銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、銅及びアルミニウムを含む合金等を用いることが好ましい。
【００１６】次に、第１の実施形態の組立手順を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、放熱板１０の脚部１１をプリント回路基板２０の表面２１に対してほぼ直交するように保持し、図２（ｂ）に示すように脚部１１の先端部分を第１係合溝２３に貫通させ、放熱板１０の脚部１１の第２係合溝１４がプリント回路基板２０と係合可能な位置で停止させる。次に、図２（ｃ）に示すように、放熱板１０を図中右方向に平行移動させ、はんだ付けランド２５と放熱板１０の脚部１１とをはんだ付けする（はんだ付け部を４０とする）。
【００１７】このように、第１の実施形態によれば、放熱板１０とプリント回路基板２０とをはんだ付けにより固定されるので、従来例で説明したリサイクル装置等を用いて放熱板１０とプリント回路基板２０とを分離することが可能となる。また、放熱板１０の脚部１１にプリント回路基板２０表面に平行な第２係合溝１４を形成し、第２係合溝１４とプリント回路基板２０とを係合させた状態で、脚部１１とはんだ付けランド２５とをはんだ付けするので、放熱板１０の脚部１１の第２係合溝１４とプリント基板２０とが係合しているため、充分な固定強度を確保することが可能となる。
【００１８】次に、上記プリント回路基板２０をリサイクルする際の、分解手順について説明する。図１に示すように、プリント回路基板２０には、第１係合溝２３の長さＬ１方向（長手方向）の延長線上に複数の割穴２４が形成されている。そのため、図中矢印Ａ及びＢで示す箇所に力を加えると、各割穴２４の間及び割穴２４と第１係合溝２３との間の部分に応力が集中し、応力がプリント回路基板２０の強度を上回った時点でプリント回路基板２０が破断する。プリント回路基板２０が破断すると、放熱板１０の脚部１１とプリント回路基板２０のはんだ付けランド２５とのはんだ付け部分が、プリント回路基板２０の破断面に露出するので、その状態ではんだの溶融温度以上に加熱し、放熱板１０に外力を加えることにより、放熱板１０とプリント回路基板２０とを分離することが可能となる。
【００１９】なお、放熱板１０とプリント回路基板２０の分離をさらに容易にするために、割穴２４を第１係合溝の幅Ｗ１方向の中心の延長線上よりも内側、例えば第１係合溝２３の端面の内、放熱板１０の脚部１１の内側端面１１ａに対向する側の延長線上等に形成しても良い。
【００２０】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照しつつ説明する。図３は第２の実施形態の構成を及びその取り付け工程を示す図である。なお、図３では割穴２４を省略している。
【００２１】第２の実施形態では、放熱板１０の脚部１１にプリント回路基板２０側に突出した複数の係合部１５を設け、各係合部１５に第２係合溝１４を形成したものである。換言すれば、脚部１１に略Ｌ状の係合部１５を形成したものである。
【００２２】第１の実施形態と同様に、図３（ａ）に示すように、放熱板１０の脚部１１をプリント回路基板２０の表面２１に対してほぼ直交するように保持し、図３（ｂ）に示すように脚部１１の係合部１５を第１係合溝２３に貫通させ、放熱板１０を図中右方向に平行移動させ、はんだ付けランド２５と放熱板１０の脚部１１とをはんだ付けする（はんだ付け部を４０とする）。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００２３】第２の実施形態によれば、脚部１１の形状が複雑になるものの、放熱板１０をプリント回路基板２０の表面２１に対して平行移動させる距離が短くなり、プリント回路基板２０の実相密度を向上させることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放熱板にプリント回路基板表面に略直交する少なくとも１つの脚部を形成し、プリント回路基板に放熱板の脚部の少なくとも一部分が貫通する第１係合溝を形成し、プリント回路基板の少なくともいずれか一方の面で、かつ第１係合溝に隣接する部分にはんだ付けランドを形成し、放熱板の脚部の少なくとも一部分を第１係合溝に貫通させた状態で脚部とはんだ付けランドとをはんだ付けするので、放熱板とプリント回路基板とがはんだ付けにより固定されるので、リサイクル装置により放熱板とプリント回路基板とを分離することが可能となる。
【００２５】また、放熱板の脚部にプリント回路基板表面に平行な第２係合溝を形成し、第２係合溝とプリント回路基板とを係合させた状態で脚部とはんだ付けランドとをはんだ付けすることにより、固定強度を向上させることが可能となる。
【００２６】また、プリント回路基板の第１係合溝の長手方向の延長線上に少なくとも１つの割穴を形成することにより、リサイクル時に、第１係合溝及び割穴を挟んでその両側からプリント回路基板に曲げ応力を加えることにより、第１係合溝及び割穴を結ぶ線に沿ってプリント回路基板を破断することが可能となる。その結果、放熱板の脚部とプリント回路基板のはんだ付け部分が最も外側に位置するので、この状態で加熱してはんだを溶融し、外力を加えることにより、放熱板とプリント回路基板とを容易に分離することが可能となる。
【００２７】また、放熱板に少なくとも２つの脚部間でプリント回路基板表面と平行な天井部を形成し、発熱素子を放熱板の天井部内側に取り付け、発熱素子への電力の供給をプリント回路基板から放熱板を介して行うことにより、放熱板による電磁遮蔽効果により、発熱素子が発生する電磁ノイズによる影響を低減することが可能となる。
【００２８】また、放熱板の材料として、銅、アルミニウム、及び少なくとも銅又はアルミニウムを含む合金から選択されたいずれかを用いることにより、放熱板としての放熱特性を向上させることが可能であると共に、発熱素子への電力供給の際の電気抵抗を小さくすることが可能となる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】３９５０１１６６５
【氏名又は名称】株式会社ハーネス総合技術研究所
【識別番号】０００１８３４０６
【氏名又は名称】住友電装株式会社
【識別番号】０００００２１３０
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２２０２７７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）８月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１７５１２ |
|