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JP2013153065A - Heat radiation structure of heater element and air conditioner including the same - Google Patents

Heat radiation structure of heater element and air conditioner including the same Download PDF

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JP2013153065A
JP2013153065A JP2012013193A JP2012013193A JP2013153065A JP 2013153065 A JP2013153065 A JP 2013153065A JP 2012013193 A JP2012013193 A JP 2012013193A JP 2012013193 A JP2012013193 A JP 2012013193A JP 2013153065 A JP2013153065 A JP 2013153065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
substrate
heat dissipation
metal cover
switching element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012013193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Watanabe
雅治 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2012013193A priority Critical patent/JP2013153065A/en
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Abstract

【課題】放熱性及び生産性を向上させることができる発熱素子の放熱構造及びそれを備えた空気調和機の室外機を提供することを目的とする。
【解決手段】スイッチング素子13(発熱素子)を実装面12bに実装する基板12と、基板12の実装面12bに対して反対側の反対面12cを覆う金属カバー16と、スイッチング素子13の一方の面13aに接するヒートシンク11と、基板12に設けた貫通孔12aに挿通してスイッチング素子13の他面13bと金属カバー16とに接する放熱シート15aからなる伝熱部15とを備えた。
【選択図】図2
An object of the present invention is to provide a heat-dissipating structure for a heating element that can improve heat dissipation and productivity, and an outdoor unit for an air conditioner including the same.
A substrate 12 on which a switching element 13 (heat generating element) is mounted on a mounting surface 12b, a metal cover 16 covering an opposite surface 12c opposite to the mounting surface 12b of the substrate 12, and one of the switching elements 13 A heat sink 11 in contact with the surface 13 a and a heat transfer section 15 including a heat radiating sheet 15 a in contact with the other surface 13 b of the switching element 13 and the metal cover 16 through the through hole 12 a provided in the substrate 12 were provided.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、基板上に実装された発熱素子の放熱構造及びそれを備えた空気調和機に関する。   The present invention relates to a heat dissipation structure for a heating element mounted on a substrate and an air conditioner including the same.

基板上に実装された発熱素子の放熱構造は特許文献1に開示されている。この放熱構造は基板と発熱素子と放熱ブロックとを備えている。発熱素子は基板の実装面に実装されている。放熱ブロックは実装面に対して反対側の面(反対面)に取り付けられている。基板には実装面から反対面へ貫通する貫通孔が設けられている。貫通孔には半田が充填されている。発熱素子及び放熱ブロックは貫通孔内の半田に接するように設けられている。   A heat dissipating structure for a heat generating element mounted on a substrate is disclosed in Patent Document 1. This heat dissipation structure includes a substrate, a heat generating element, and a heat dissipation block. The heating element is mounted on the mounting surface of the substrate. The heat dissipating block is attached to the surface opposite to the mounting surface (opposite surface). The substrate is provided with a through hole penetrating from the mounting surface to the opposite surface. The through hole is filled with solder. The heat generating element and the heat radiating block are provided in contact with the solder in the through hole.

発熱素子に通電すると発熱素子から熱が発生する。発熱素子で発生した熱は貫通孔内の半田を介して放熱ブロックに伝導する。これにより、発熱素子の熱は放熱ブロックから放熱される。   When the heating element is energized, heat is generated from the heating element. The heat generated in the heating element is conducted to the heat dissipation block via the solder in the through hole. Thereby, the heat of the heating element is radiated from the heat dissipation block.

特許文献2には、基板と発熱素子と金属ケースとを備えた放熱構造が開示されている。発熱素子は基板の実装面に実装され、金属ケースは実装面を覆っている。金属ケースは熱伝導性を有する導電性接着剤により発熱素子に接着されている。これにより、発熱素子の熱は熱伝導性を有する導電性接着剤を介して金属ケースに伝導する。これにより、発熱素子の熱は金属ケースから放熱される。   Patent Document 2 discloses a heat dissipation structure including a substrate, a heating element, and a metal case. The heating element is mounted on the mounting surface of the substrate, and the metal case covers the mounting surface. The metal case is bonded to the heat generating element with a conductive adhesive having thermal conductivity. Thereby, the heat of the heating element is conducted to the metal case through the conductive adhesive having thermal conductivity. Thereby, the heat of the heating element is radiated from the metal case.

特開2000−332171号公報(第3頁、図1)JP 2000-332171 A (page 3, FIG. 1) 特開2011−9522号公報(第4頁、第5頁、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2011-9522 (page 4, page 5, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に記載の発熱素子の放熱構造では、貫通孔内に充填された半田を硬化させることが必要となる。このため、硬化時間を要し、生産性が低下するという問題があった。また、貫通孔内に半田が十分に充填されず、空隙が形成される場合がある。このため、放熱性が低下するという問題があった。   However, in the heat dissipation structure for the heat generating element described in Patent Document 1, it is necessary to cure the solder filled in the through hole. For this reason, there existed a problem that a hardening time was required and productivity fell. In addition, the solder may not be sufficiently filled in the through hole, and a void may be formed. For this reason, there existed a problem that heat dissipation fell.

特に、例えば空気調和機に使用される大型のスイッチング素子(発熱素子)を基板に実装した場合、貫通孔の開口を大きくしたり数を増やしたりする必要がある。そのため、貫通孔内に充填する半田の量が大幅に増加する。その結果、半田の硬化時間が一層長くなり、生産性の低下が著しくなる。また、貫通孔内への半田の充填が一層不十分になりやすくなり、放熱性の低下が著しくなる。   In particular, for example, when a large switching element (heating element) used in an air conditioner is mounted on a substrate, it is necessary to increase the number of openings or increase the number of through holes. Therefore, the amount of solder that fills the through hole is greatly increased. As a result, the hardening time of the solder becomes longer and the productivity is significantly reduced. In addition, the filling of the solder into the through-hole is likely to be insufficient, and the heat dissipation is significantly reduced.

また、特許文献2に記載の発熱素子の放熱構造では、発熱素子と金属ケースとを接着する導電性接着剤の硬化時間を要する。そのため、生産性が低下する。   Moreover, in the heat dissipation structure of the heat generating element described in Patent Document 2, the curing time of the conductive adhesive that bonds the heat generating element and the metal case is required. Therefore, productivity is reduced.

本発明は、放熱性及び生産性を向上させることができる発熱素子の放熱構造及びそれを備えた空気調和機を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the heat dissipation structure of the heat generating element which can improve heat dissipation and productivity, and an air conditioner provided with the same.

上記目的を達成するために本発明の発熱素子の放熱構造は、発熱素子を実装面に実装する基板と、前記基板の実装面に対して反対側の面を覆う金属カバーと、前記発熱素子の一方の面に接するヒートシンクと、前記基板に設けた貫通孔に挿通して前記発熱素子の他面と前記金属カバーとに接する放熱シートからなる伝熱部とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a heat dissipation structure for a heating element according to the present invention includes a substrate on which a heating element is mounted on a mounting surface, a metal cover that covers a surface opposite to the mounting surface of the substrate, It is characterized by comprising a heat sink in contact with one surface, and a heat transfer section made of a heat dissipation sheet that is inserted into a through-hole provided in the substrate and contacts the other surface of the heating element and the metal cover.

この構成によると、発熱素子に通電すると発熱素子から熱が発生する。発熱素子の熱はヒートシンクに伝導するとともに、放熱シートからなる伝熱部を介して金属カバーに伝導する。これにより、発熱素子の熱はヒートシンク及び金属カバーから放熱される。   According to this configuration, when the heating element is energized, heat is generated from the heating element. The heat of the heat generating element is conducted to the heat sink and is conducted to the metal cover through the heat transfer portion made of the heat radiating sheet. Thereby, the heat of the heating element is radiated from the heat sink and the metal cover.

また本発明は、上記構成の発熱素子の放熱構造において、前記伝熱部が複数の前記放熱シートを前記基板に垂直な方向に積層して形成されるとより好ましい。   In the heat dissipation structure for a heat generating element having the above configuration, it is more preferable that the heat transfer portion is formed by laminating a plurality of the heat dissipation sheets in a direction perpendicular to the substrate.

また本発明は、上記構成の発熱素子の放熱構造において、前記基板に平行な方向の前記伝熱部の断面積を、前記貫通孔内に対して前記基板と前記金属カバーとの間で大きくするとより好ましい。   In the heat dissipation structure of the heat generating element configured as described above, the cross-sectional area of the heat transfer portion in a direction parallel to the substrate may be increased between the substrate and the metal cover with respect to the through hole. More preferred.

また本発明は、上記構成の発熱素子の放熱構造において、前記金属カバーにより前記基板の前記実装面を覆うとより好ましい。   In the heat dissipation structure for a heat generating element having the above-described configuration, it is more preferable that the mounting surface of the substrate is covered with the metal cover.

また本発明は、上記構成の発熱素子の放熱構造において、前記発熱素子はスイッチング素子であると好ましい。   According to the present invention, in the heat dissipation structure for a heat generating element having the above configuration, the heat generating element is preferably a switching element.

また本発明の空気調和機は、上記構成の発熱素子の放熱構造と、送風機とを筐体内に備えたことを特徴としている。この構成によると、送風機から送出された気流によりヒートシンク及び金属カバーが冷却される。   The air conditioner of the present invention is characterized in that the heat dissipation structure for the heat generating element having the above-described configuration and a blower are provided in the housing. According to this configuration, the heat sink and the metal cover are cooled by the airflow sent from the blower.

本発明によると、基板に実装した発熱素子の一方の面にヒートシンクが接し、基板の貫通孔に挿通した放熱シートにより形成される伝熱部が発熱素子の他面と金属カバーとに接する。これにより、発熱素子の熱はヒートシンク及び金属カバーから放熱される。従って、放熱性を向上させることができる。また、貫通孔内に半田を充填しないので、半田の硬化時間が不要となる。従って、生産性を向上させることができる。   According to the present invention, the heat sink is in contact with one surface of the heating element mounted on the substrate, and the heat transfer portion formed by the heat dissipation sheet inserted through the through hole of the substrate is in contact with the other surface of the heating element and the metal cover. Thereby, the heat of the heating element is radiated from the heat sink and the metal cover. Therefore, heat dissipation can be improved. Moreover, since the solder is not filled in the through hole, the time for hardening the solder becomes unnecessary. Therefore, productivity can be improved.

本発明の第1実施形態の空気調和機の室外機を示す正面断面図Front sectional drawing which shows the outdoor unit of the air conditioner of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の空気調和機の電装組品の側面断面図Side surface sectional drawing of the electrical equipment assembly of the air conditioner of 1st Embodiment of this invention 本発明の第1実施形態の空気調和機の電装組品の平面図The top view of the electrical equipment assembly of the air conditioner of 1st Embodiment of this invention 本発明の第2実施形態の空気調和機の電装組品の側面断面図Side surface sectional drawing of the electrical equipment assembly of the air conditioner of 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2実施形態の空気調和機の電装組品の平面図The top view of the electrical equipment assembly of the air conditioner of 2nd Embodiment of this invention

以下に本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。図1は第1実施形態の空気調和機の室外機の正面断面図を示している。室外機1は室外に配され、筐体4により外装が形成される。筐体4は底板5上に側板6a、6b、前面板(不図示)及び背面板8を立設し、上面を天板7により被嵌して形成される。底板5、側板6a、6b、前面板、背面板8及び天板7は鋼板等の金属により形成される。   A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1: has shown front sectional drawing of the outdoor unit of the air conditioner of 1st Embodiment. The outdoor unit 1 is arranged outside and an exterior is formed by the housing 4. The housing 4 is formed by standing side plates 6 a and 6 b, a front plate (not shown) and a back plate 8 on a bottom plate 5 and fitting the top surface with a top plate 7. The bottom plate 5, the side plates 6a and 6b, the front plate, the back plate 8 and the top plate 7 are formed of a metal such as a steel plate.

筐体4の底板5上には、仕切壁9が立設されている。仕切壁9は機械室20と送風機室30とを区画する。仕切壁9の上端と天板7との間には後述の電装組品10を配置するための空間が設けられる。機械室20には冷凍サイクルを運転する圧縮機2が配置される。送風機室30には送風機3及び熱交換器(不図示)が配置される。熱交換器は冷凍サイクルを構成し、外気と熱交換する。送風機3は熱交換器の前面側に配され、熱交換器に外気を供給する。   A partition wall 9 is erected on the bottom plate 5 of the housing 4. The partition wall 9 partitions the machine room 20 and the blower room 30. Between the upper end of the partition wall 9 and the top plate 7, a space for arranging an electrical component assembly 10 to be described later is provided. In the machine room 20, the compressor 2 that operates the refrigeration cycle is disposed. A blower 3 and a heat exchanger (not shown) are arranged in the blower chamber 30. The heat exchanger constitutes a refrigeration cycle and exchanges heat with the outside air. The blower 3 is disposed on the front side of the heat exchanger and supplies outside air to the heat exchanger.

仕切壁9の上端には電装組品10が設けられる。電装組品10は仕切壁9の上端部に設けられた凹部(不図示)に嵌合されて機械室20と送風機室30とを跨ぐように設けられる。   An electrical component assembly 10 is provided at the upper end of the partition wall 9. The electrical component assembly 10 is fitted in a recess (not shown) provided at the upper end portion of the partition wall 9 so as to straddle the machine room 20 and the blower room 30.

図2、図3は電装組品10の側面断面図及び平面図を示している。なお、図2ではネジ19の図示を省略し、図3では金属カバー16及び箱体41の図示を省略している。電装組品10は基板12、スイッチング素子13(発熱素子)、ヒートシンク11、放熱シート15aからなる伝熱部15、及びこれらを収納する直方体状の電装ボックス40から成る。電装ボックス40は箱体41と金属カバー16とを備える。箱体41は金属により形成され、上面が開口している。金属カバー16は箱体41に接して箱体41の上面を覆っている。電装組品10はヒートシンク11、伝熱部15、及び金属カバー16によってスイッチング素子13の発熱を放熱する放熱構造を構成する。なお、箱体41は樹脂成形品により形成してもよい。また、電装ボックス40の形状に特に限定はなく、立方体等でもよい。   2 and 3 show a side sectional view and a plan view of the electrical component assembly 10. 2, illustration of the screw 19 is omitted, and illustration of the metal cover 16 and the box 41 is omitted in FIG. The electrical assembly 10 includes a substrate 12, a switching element 13 (heating element), a heat sink 11, a heat transfer portion 15 including a heat radiating sheet 15a, and a rectangular parallelepiped electrical box 40 that accommodates these. The electrical box 40 includes a box 41 and a metal cover 16. The box 41 is made of metal and has an upper surface opened. The metal cover 16 is in contact with the box body 41 and covers the upper surface of the box body 41. The electrical component assembly 10 constitutes a heat dissipation structure that dissipates heat generated by the switching element 13 by the heat sink 11, the heat transfer unit 15, and the metal cover 16. The box body 41 may be formed of a resin molded product. Moreover, there is no limitation in particular in the shape of the electrical equipment box 40, A cube etc. may be sufficient.

基板12の実装面12bにはコンデンサ(不図示)やスイッチング素子13が実装されている。コンデンサは機械室20(図1参照)側に配置され、スイッチング素子13は送風機室30(図1参照)側に配置される。   A capacitor (not shown) and a switching element 13 are mounted on the mounting surface 12 b of the substrate 12. The capacitor is disposed on the machine room 20 (see FIG. 1) side, and the switching element 13 is disposed on the blower room 30 (see FIG. 1) side.

スイッチング素子13は例えばパワートランジスタモジュール等により形成される。スイッチング素子13からは複数の端子リード18が延出される。端子リード18は基板12に設けた貫通穴(不図示)を介して実装面12bに対して反対側の反対面12cに引き出される。そして、端子リード18の一端は反対面12c上の配線パターン(不図示)に半田17で固定される。なお、基板12については特に限定はなく、例えばガラスエポキシ基板上に銅箔などの導電体で回路配線を構成したプリント回路基板などを用いることができる。   The switching element 13 is formed by, for example, a power transistor module. A plurality of terminal leads 18 extend from the switching element 13. The terminal lead 18 is pulled out to the opposite surface 12c opposite to the mounting surface 12b through a through hole (not shown) provided in the substrate 12. Then, one end of the terminal lead 18 is fixed to the wiring pattern (not shown) on the opposite surface 12c with the solder 17. The substrate 12 is not particularly limited, and for example, a printed circuit board in which circuit wiring is configured with a conductor such as copper foil on a glass epoxy board can be used.

スイッチング素子13の一方の面13aには熱伝導性の良いグリス14が塗布される。グリス14は厚さ100μm〜200μmで均一に塗布される。スイッチング素子13はグリス14を介してヒートシンク11に接している。グリス14によりスイッチング素子13からヒートシンク11への熱伝導性を向上させることができる。なお、グリス14に特に限定はなく、例えばシリコングリスを用いることができる。   Grease 14 having good thermal conductivity is applied to one surface 13a of switching element 13. The grease 14 is uniformly applied with a thickness of 100 μm to 200 μm. The switching element 13 is in contact with the heat sink 11 via the grease 14. The grease 14 can improve the thermal conductivity from the switching element 13 to the heat sink 11. The grease 14 is not particularly limited, and for example, silicon grease can be used.

ヒートシンク11は2つのネジ19によってスイッチング素子13に固定される。なお、バネ等によりヒートシンク11をスイッチング素子13に取り付けてもよい。また、ヒートシンク11は本体部11bから箱体41の外部に向けて突出する複数のフィン11aを有している。これにより、表面積が増大して放熱性が向上する。ヒートシンク11は熱伝導率の高い金属により形成され、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等により形成される。   The heat sink 11 is fixed to the switching element 13 by two screws 19. The heat sink 11 may be attached to the switching element 13 with a spring or the like. The heat sink 11 has a plurality of fins 11 a that protrude from the main body portion 11 b toward the outside of the box body 41. Thereby, a surface area increases and heat dissipation improves. The heat sink 11 is formed of a metal having high thermal conductivity, and is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy.

ヒートシンク11の本体部11bは平面視矩形の板状に形成される。また、本体部11bの基板12に平行な方向の断面積は、スイッチング素子13の基板12に平行な方向の断面積よりも大きくなっている。これにより、放熱性を向上させることができる。なお、本体部11bの形状に特に限定はなく、例えば円形状や正方形状などでもよい。   The main body 11b of the heat sink 11 is formed in a plate shape having a rectangular shape in plan view. Further, the cross-sectional area of the main body portion 11 b in the direction parallel to the substrate 12 is larger than the cross-sectional area of the switching element 13 in the direction parallel to the substrate 12. Thereby, heat dissipation can be improved. The shape of the main body 11b is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape or a square shape.

金属カバー16は基板12の実装面12bに対して反対側の反対面12cを覆う。これにより、半田17が保護され、ショートを防止することができる。金属カバー16は熱伝導率の高い金属により形成され、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等により形成される。   The metal cover 16 covers the opposite surface 12 c opposite to the mounting surface 12 b of the substrate 12. Thereby, the solder 17 is protected and a short circuit can be prevented. The metal cover 16 is made of a metal having high thermal conductivity, and is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.

また、箱体41により基板12の実装面12bを覆っている。箱体41の底面には開口部16aが設けられる。開口部16aを介してヒートシンク11はスイッチング素子13に取り付けられる。このとき、ヒートシンク11は箱体41の外側に配される。   Further, the mounting surface 12 b of the substrate 12 is covered by the box 41. An opening 16 a is provided on the bottom surface of the box body 41. The heat sink 11 is attached to the switching element 13 through the opening 16a. At this time, the heat sink 11 is disposed outside the box 41.

基板12にはスイッチング素子13に面した貫通孔12aが設けられる。貫通孔12aは実装面12bから反対面12cへ貫通している。貫通孔12aには複数の放熱シート15aが挿通されている。複数の放熱シート15aはスイッチング素子13の他面13bから金属カバー16に至るまで基板12に垂直な方向に積層されている。   The substrate 12 is provided with a through hole 12 a facing the switching element 13. The through hole 12a penetrates from the mounting surface 12b to the opposite surface 12c. A plurality of heat dissipation sheets 15a are inserted through the through holes 12a. The plurality of heat dissipation sheets 15 a are stacked in a direction perpendicular to the substrate 12 from the other surface 13 b of the switching element 13 to the metal cover 16.

複数の放熱シート15aを積層することにより伝熱部15が構成される。これにより、伝熱部15はスイッチング素子13の他面13bと金属カバー16とに接する。なお、スイッチング素子13の他面13bと金属カバー16とに接する1枚の放熱シート15aにより伝熱部15を構成してもよい。この場合、1枚の放熱シート15aの厚みがスイッチング素子13の他面13bと金属カバー16との間の距離と同じであってもよい。   The heat transfer unit 15 is configured by stacking a plurality of heat dissipation sheets 15a. Thereby, the heat transfer part 15 contacts the other surface 13 b of the switching element 13 and the metal cover 16. In addition, you may comprise the heat-transfer part 15 with the one heat dissipation sheet 15a which contact | connects the other surface 13b of the switching element 13, and the metal cover 16. FIG. In this case, the thickness of one heat radiating sheet 15 a may be the same as the distance between the other surface 13 b of the switching element 13 and the metal cover 16.

放熱シート15aの一方の面には粘着剤(不図示)が配され、フィルム材(不図示)で覆われている。フィルム材を剥がし、放熱シート15aをスイッチング素子13の他面13bに貼り付ける。順次、放熱シート15aを貼り付けることにより積層する。なお、放熱シート15aの両面に粘着剤を配してもよい。   An adhesive (not shown) is disposed on one surface of the heat dissipation sheet 15a and is covered with a film material (not shown). The film material is peeled off, and the heat dissipation sheet 15a is attached to the other surface 13b of the switching element 13. Sequentially, the heat-dissipating sheets 15a are laminated to be stacked. In addition, you may arrange | position an adhesive on both surfaces of the thermal radiation sheet 15a.

放熱シート15aは絶縁性及び熱伝導性を有する。これにより、スイッチング素子13で発生した熱は伝導部15を介して金属カバー16に容易に伝導できる。また、放熱シート15aは例えばシリコン樹脂により形成される。なお、放熱シート15aをアクリル系樹脂により形成してもよい。   The heat dissipation sheet 15a has insulation and thermal conductivity. Thereby, the heat generated in the switching element 13 can be easily conducted to the metal cover 16 through the conductive portion 15. Further, the heat dissipation sheet 15a is formed of, for example, silicon resin. In addition, you may form the thermal radiation sheet 15a with an acrylic resin.

上記構成の空気調和機の室外機1において、圧縮機2により冷凍サイクルが運転されると、熱交換器が冷凍サイクルの低温側または高温側となる。送風機3の駆動によって室外機1の背面板8及び側板6aに設けた開口部(不図示)を介して外気が取り込まれ、熱交換器に向けて外気が供給される。これにより、熱交換器が外気と熱交換する。熱交換器を通過した外気は室外機1の前面板に設けた開口部(不図示)から排気される。   In the outdoor unit 1 of the air conditioner configured as described above, when the refrigeration cycle is operated by the compressor 2, the heat exchanger becomes the low temperature side or the high temperature side of the refrigeration cycle. External air is taken in through the opening (not shown) provided in the back plate 8 and the side plate 6a of the outdoor unit 1 by driving the blower 3, and the external air is supplied toward the heat exchanger. As a result, the heat exchanger exchanges heat with the outside air. The outside air that has passed through the heat exchanger is exhausted from an opening (not shown) provided in the front plate of the outdoor unit 1.

このとき、スイッチング素子13から熱が発生する。スイッチング素子13で発生した熱はヒートシンク11に伝導するとともに、伝熱部15を介して金属カバー16に伝導する。これにより、スイッチング素子13の熱はヒートシンク11及び金属カバー16から放熱される。また、送風機3から送出された気流によってヒートシンク11及び金属カバー16が冷却される。これにより、スイッチング素子13の温度を確実に低下させることができる。   At this time, heat is generated from the switching element 13. The heat generated in the switching element 13 is conducted to the heat sink 11 and is conducted to the metal cover 16 through the heat transfer unit 15. Thereby, the heat of the switching element 13 is radiated from the heat sink 11 and the metal cover 16. Further, the heat sink 11 and the metal cover 16 are cooled by the airflow sent from the blower 3. Thereby, the temperature of the switching element 13 can be reduced reliably.

本実施形態によると、スイッチング素子13(発熱素子)を実装面12bに実装する基板12と、基板12の実装面12bに対して反対側の反対面12cを覆う金属カバー16と、スイッチング素子13の一方の面13aに接するヒートシンク11と、基板12に設けた貫通孔12aに挿通してスイッチング素子13の他面13bと金属カバー16とに接する放熱シート15aからなる伝熱部15とを備えている。これにより、スイッチング素子13の熱はヒートシンク11に伝導するとともに放熱シート15aからなる伝熱部15を介して金属カバー16にも伝導し、ヒートシンク11及び金属カバー16から放熱される。従って、放熱性を向上させることができる。   According to the present embodiment, the substrate 12 on which the switching element 13 (heat generating element) is mounted on the mounting surface 12b, the metal cover 16 that covers the opposite surface 12c on the opposite side of the mounting surface 12b of the substrate 12, and the switching element 13 The heat sink 11 is in contact with one surface 13a, and the heat transfer section 15 is formed of a heat radiation sheet 15a that is inserted into a through hole 12a provided in the substrate 12 and is in contact with the other surface 13b of the switching element 13 and the metal cover 16. . Thereby, the heat of the switching element 13 is conducted to the heat sink 11 and is also conducted to the metal cover 16 through the heat transfer portion 15 including the heat radiating sheet 15 a and is radiated from the heat sink 11 and the metal cover 16. Therefore, heat dissipation can be improved.

また、貫通孔12aに半田等の金属材料を充填して硬化させる必要がない。そのため、硬化時間が不要になり、電装組品10の生産性を向上させることができる。また、貫通孔内に半田を充填する際に生じやすい空隙が形成されないので、放熱性を向上させることができる。   Further, it is not necessary to fill the through hole 12a with a metal material such as solder and cure it. Therefore, the curing time becomes unnecessary, and the productivity of the electrical component assembly 10 can be improved. In addition, since the voids that are likely to occur when the solder is filled in the through holes are not formed, the heat dissipation can be improved.

また、伝熱部15が複数の放熱シート15aを基板12に垂直な方向に積層して形成されているので、伝熱部15の厚さ(基板12に垂直な方向の厚さ)を簡単に調節できる。   Further, since the heat transfer section 15 is formed by laminating a plurality of heat radiation sheets 15a in the direction perpendicular to the substrate 12, the thickness of the heat transfer section 15 (thickness in the direction perpendicular to the substrate 12) can be easily set. Can be adjusted.

また、金属カバー16が金属製の箱体41に接するため、スイッチング素子13で発生した熱は金属カバー16を介して箱体41へ伝導することができる。従って、箱体41によって基板12の実装面12bも覆うことにより、反対面12cのみを覆う場合と比較して放熱面積を増やすことができ、放熱性をより向上させることができる。   Further, since the metal cover 16 is in contact with the metal box 41, the heat generated by the switching element 13 can be conducted to the box 41 via the metal cover 16. Therefore, by covering the mounting surface 12b of the substrate 12 with the box 41, the heat radiation area can be increased as compared with the case where only the opposite surface 12c is covered, and the heat dissipation can be further improved.

また、空気調和機の室外機1は上記のスイッチング素子13の放熱構造と、送風機3とを筐体4内に備えているので、送風機3から送出された気流によりスイッチング素子13の温度を迅速かつ確実に低下させることができる。従って、スイッチング素子13の寿命を長くすることができ、空気調和機の信頼性を向上させることができる。   Moreover, since the outdoor unit 1 of the air conditioner includes the above-described heat dissipation structure of the switching element 13 and the blower 3 in the housing 4, the temperature of the switching element 13 is quickly and easily controlled by the airflow sent from the blower 3. It can be reliably lowered. Therefore, the lifetime of the switching element 13 can be extended and the reliability of the air conditioner can be improved.

空気調和機のパワーアップに伴って電流が増大する場合や省エネルギー運転時にスイッチング周波数が増大する場合には、スイッチング素子13の発熱が大きくなる。また、室外機1の小型化に伴ってヒートシンク11の大きさが制限される場合がある。本実施形態によれば、スイッチング素子13の熱をヒートシンク11のみならず金属カバー16からも放熱できるので、これらの場合でも放熱性を確実に向上させることができる。   When the current increases with power-up of the air conditioner or when the switching frequency increases during energy saving operation, the switching element 13 generates more heat. Moreover, the size of the heat sink 11 may be limited with the downsizing of the outdoor unit 1. According to the present embodiment, the heat of the switching element 13 can be dissipated not only from the heat sink 11 but also from the metal cover 16, so that the heat dissipation can be reliably improved even in these cases.

また、貫通孔12aに半田等の金属を充填すると、基板パターン及び部品リード部の異極間で絶縁距離を十分に確保できない。このため、電装組品10の誤作動を招くおそれがある。本実施形態によると、貫通孔12a内に配されるのは絶縁性の放熱シート15aであるため、基板パターン及び部品リード部の異極間で絶縁距離を十分に確保することができる。そのため、絶縁距離が短いことに起因する電装組品10の誤作動のおそれを防止することもできる。   In addition, if the through hole 12a is filled with a metal such as solder, it is not possible to secure a sufficient insulation distance between the different polarities of the substrate pattern and the component lead portion. For this reason, there is a possibility of causing malfunction of the electrical component assembly 10. According to the present embodiment, since the insulating heat radiation sheet 15a is disposed in the through hole 12a, a sufficient insulation distance can be secured between the different polarities of the substrate pattern and the component lead portion. Therefore, the possibility of malfunction of the electrical component assembly 10 due to the short insulation distance can be prevented.

次に第2実施形態について説明する。図4、図5は本実施形態のスイッチング素子13(発熱素子)の放熱構造の側面断面図及び平面図を示している。説明の便宜上、前述の図1〜図3に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は伝熱部15の構成が第1実施形態と異なっている。その他の部分は第1実施形態と同様である。   Next, a second embodiment will be described. 4 and 5 show a side sectional view and a plan view of the heat dissipation structure of the switching element 13 (heat generating element) of this embodiment. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. In the present embodiment, the configuration of the heat transfer section 15 is different from that of the first embodiment. Other parts are the same as those in the first embodiment.

基板12の反対面12cと金属カバー16との間に積層される放熱シート15aの面積は、貫通孔12a内に積層される放熱シート15aの面積よりも大きくなっている。すなわち、基板12に平行な方向の伝熱部15の断面積は、貫通孔12a内に対して基板12と金属カバー16との間で大きくなっている。   The area of the heat dissipation sheet 15a laminated between the opposite surface 12c of the substrate 12 and the metal cover 16 is larger than the area of the heat dissipation sheet 15a laminated in the through hole 12a. That is, the cross-sectional area of the heat transfer portion 15 in the direction parallel to the substrate 12 is larger between the substrate 12 and the metal cover 16 than in the through hole 12a.

これにより、貫通孔12を大きく開口することなく、スイッチング素子13の放熱速度を上昇させることができる。従って、基板12の強度を保持しつつ放熱性を向上させることができる。   Thereby, the heat dissipation rate of the switching element 13 can be increased without greatly opening the through hole 12. Therefore, heat dissipation can be improved while maintaining the strength of the substrate 12.

なお、反対面12cと金属カバー16とに接する1枚の放熱シートを設けるとともに、この放熱シートとスイッチング素子13とに接する1枚の放熱シートを設けて伝熱部15を構成してもよい。   The heat transfer section 15 may be configured by providing one heat radiating sheet in contact with the opposite surface 12 c and the metal cover 16 and providing one heat radiating sheet in contact with the heat radiating sheet and the switching element 13.

本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、基板12に平行な方向の伝熱部15の断面積を、貫通孔12a内に対して基板12と金属カバー16との間で大きくしている。これにより、貫通孔12を大きく開口することなく、スイッチング素子13の放熱速度を上昇させることができる。従って、基板12の強度を保持しつつ放熱性を一層向上させることができる。   According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the cross-sectional area of the heat transfer portion 15 in the direction parallel to the substrate 12 is increased between the substrate 12 and the metal cover 16 with respect to the inside of the through hole 12a. Thereby, the heat dissipation rate of the switching element 13 can be increased without greatly opening the through hole 12. Therefore, heat dissipation can be further improved while maintaining the strength of the substrate 12.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

例えば、第1、第2実施形態において、スイッチング素子13を発熱素子の例として説明したが、これに限定されない。発熱素子は比較的大きな熱量を発生する電子部品であればよく、例えば電流測定用に回路に挿入されるシャント抵抗器であってもよい。   For example, in the first and second embodiments, the switching element 13 has been described as an example of a heating element, but the present invention is not limited to this. The heating element may be an electronic component that generates a relatively large amount of heat, and may be, for example, a shunt resistor inserted into a circuit for current measurement.

また、空気調和機の室外機1を例として説明したが、発熱素子の放熱構造を空気調和機以外の電気機器に設けてもよい。   Moreover, although the outdoor unit 1 of the air conditioner has been described as an example, the heat dissipation structure of the heat generating element may be provided in an electric device other than the air conditioner.

また、金属カバー16により反対面12cを覆えば放熱性を向上させることができるので、箱体41で実装面12bを覆わなくともよい。ただし、放熱面積を増やすことができ、放熱性をより向上させることができるので、箱体41により基板12の実装面12bを覆うほうが望ましい。   Further, if the opposite surface 12 c is covered with the metal cover 16, the heat dissipation can be improved. Therefore, the mounting surface 12 b need not be covered with the box 41. However, since the heat radiation area can be increased and the heat radiation performance can be further improved, it is preferable to cover the mounting surface 12b of the substrate 12 with the box body 41.

また、電装ボックス40の箱体41を樹脂成形品により形成した場合、金属カバー16により箱体41の上面のほかに箱体41の4つの側面を覆ってもよい。または、金属カバー16により箱体41の上面のほかに箱体41の底面と3つの側面とを覆ってもよい。これにより、放熱面積が増えるため、放熱性を向上させることができる。なお、箱体41に用いる樹脂としては例えばポリスチレン樹脂を用いることができる。   Further, when the box 41 of the electrical box 40 is formed of a resin molded product, the metal cover 16 may cover the four side surfaces of the box 41 in addition to the upper surface of the box 41. Alternatively, the metal cover 16 may cover the bottom surface and the three side surfaces of the box body 41 in addition to the top surface of the box body 41. Thereby, since a heat dissipation area increases, heat dissipation can be improved. In addition, as resin used for the box 41, a polystyrene resin can be used, for example.

また、貫通孔12aを複数設けてもよい。これにより、放熱性を一層向上させることができる。基板12の強度を保持するとともに放熱シート15aの貼り付けの手間を省くことができることから貫通孔12aは1つであるほうが望ましい。   A plurality of through holes 12a may be provided. Thereby, heat dissipation can be improved further. It is desirable that the number of the through holes 12a is one because the strength of the substrate 12 can be maintained and the labor of attaching the heat radiation sheet 15a can be saved.

本発明は、基板上に実装された発熱素子の放熱構造及びそれを備えた空気調和機に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a heat dissipation structure for a heating element mounted on a substrate and an air conditioner including the heat dissipation structure.

1 室外機
2 圧縮機
3 送風機
4 筐体
5 底板
6a、6b 側板
7 天板
8 背面板
9 仕切壁
10 電装組品
11 ヒートシンク
11a フィン
12 基板
12a 貫通孔
12b 実装面
12c 反対面
13 スイッチング素子(発熱素子)
13a 一方の面
13b 他面
14 グリス
15 伝熱部
15a 放熱シート
16 金属カバー
17 半田
18 端子リード
19 ネジ
20 機械室
30 送風機室
40 電装ボックス
41 箱体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outdoor unit 2 Compressor 3 Blower 4 Case 5 Bottom plate 6a, 6b Side plate 7 Top plate 8 Back plate 9 Partition wall 10 Electrical assembly 11 Heat sink 11a Fin 12 Substrate 12a Through hole 12b Mounting surface 12c Opposite surface 13 Switching element element)
13a One side 13b The other side 14 Grease 15 Heat transfer part 15a Heat dissipation sheet 16 Metal cover 17 Solder 18 Terminal lead 19 Screw 20 Machine room 30 Blower room 40 Electrical box 41 Box

Claims (6)

発熱素子を実装面に実装する基板と、前記基板の実装面に対して反対側の面を覆う金属カバーと、前記発熱素子の一方の面に接するヒートシンクと、前記基板に設けた貫通孔に挿通して前記発熱素子の他面と前記金属カバーとに接する放熱シートからなる伝熱部とを備えたことを特徴とする発熱素子の放熱構造。   A substrate that mounts the heating element on the mounting surface, a metal cover that covers a surface opposite to the mounting surface of the substrate, a heat sink that is in contact with one surface of the heating element, and a through hole provided in the substrate A heat dissipation structure for a heat generating element, comprising: a heat transfer portion made of a heat dissipation sheet in contact with the other surface of the heat generating element and the metal cover. 前記伝熱部が複数の前記放熱シートを前記基板に垂直な方向に積層して形成されることを特徴とする請求項1に記載の発熱素子の放熱構造。   The heat-radiating structure for a heating element according to claim 1, wherein the heat transfer section is formed by laminating a plurality of the heat-dissipating sheets in a direction perpendicular to the substrate. 前記基板に平行な方向の前記伝熱部の断面積を、前記貫通孔内に対して前記基板と前記金属カバーとの間で大きくしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発熱素子の放熱構造。   The cross-sectional area of the heat transfer portion in a direction parallel to the substrate is increased between the substrate and the metal cover with respect to the inside of the through hole. Heat dissipation structure of the heating element. 前記金属カバーにより前記基板の前記実装面を覆ったことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の発熱素子の放熱構造。   The heat dissipation structure for a heat generating element according to any one of claims 1 to 3, wherein the mounting surface of the substrate is covered with the metal cover. 前記発熱素子はスイッチング素子であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の発熱素子の放熱構造。   5. The heat dissipation structure for a heating element according to claim 1, wherein the heating element is a switching element. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の発熱素子の放熱構造と、送風機とを筐体内に備えたことを特徴とする空気調和機。   An air conditioner comprising the heat dissipating structure for a heat generating element according to any one of claims 1 to 5 and a blower in a casing.
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