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JP5892691B2 - 電子装置 - Google Patents

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JP5892691B2
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Description

本発明は、放熱を必要とする発熱部品が実装された基板を備えた電子装置に関する。
電子装置の基板には、それぞれの用途に応じて高機能化を果たすため、多くの電子部品が実装される。電子部品には、駆動時に発熱するものがある。このような電子部品を以下、発熱部品と呼ぶこととする。
電子装置では、発熱部品の発する熱により、当該発熱部品や、その近傍に配置された素子あるいは部品の機能が正常に働かなくなることがある。そのため、発熱部品の発する熱を電子装置の外に放出するための技術が必要となる。
例えば下記特許文献1には、複数の発熱素子が搭載されたプリント基板と、上記プリント基板に複数のネジを介して固定され上記複数の発熱素子にシリコン系の熱伝導部材を介して当接する金属製のケースとを備えた電子制御装置が記載されている。また下記特許文献2には、複数の発熱素子が搭載された基板と、個々の発熱素子にネジ固定される共通の放熱板とを備えた半導体装置が記載されている。
特開2002−134970号公報 特開2009−123859号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の構成はプリント基板へのケースの固定に複数のネジを必要とし、上記特許文献2に記載の構成は放熱板への個々の素子の固定に複数のネジを必要とするため、組立て工数の増加による作業性の低下や放熱構造の複雑化を招くという問題がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、組立て工数の削減と放熱構造の簡素化を実現できる電子装置を提供することにある。
本発明の一形態に係る電子装置は、金属製のケースと、基板と、放熱面と、放熱シートと、押圧部材と、保持部とを具備する。
上記金属製のケースは、底壁部と、開口部と、第1の側壁部と、第2の側壁部と、切欠き部とを有する。上記開口部は、上記底壁部と対向する。上記第1の側壁部は、第1の位置決め部を有する。上記第2の側壁部は、第2の位置決め部を有し、上記底壁部を挟んで上記第1の側壁部と対向する。上記切欠き部は、上記第2の側壁部に形成され、上記開口部と上記第2の位置決め部との間を連絡する。
上記基板は、複数の発熱部品が実装され、上記底壁部に固定される。
上記放熱面は、上記複数の発熱部品と対向し、上記第1の側壁部と上記第2の側壁部との間に設けられる。
上記放熱シートは、上記複数の発熱部品と上記放熱面との間に配置され、弾性材料で構成される。
上記押圧部材は、第1の係合部と、第2の係合部とを有する。上記第1の係合部は、上記第1の位置決め部と係合することで上記第1の側壁部に固定される。上記第2の係合部は、上記切欠き部を通って上記第2の位置決め部に係合可能に構成される。上記押圧部材は、上記放熱シートを挟んで上記複数の発熱部品を上記放熱面に向けて押圧する。
上記保持部は、上記第2の側壁部に設けられ、上記第2の位置決め部への上記第2の係合部の係合状態を保持する。
本発明の第1の実施形態に係る電子装置の平面図である。 図1に示した電子装置のA−A’線に沿った断面図である。 図1に示した電子装置のケースの右側面図である。 図1に示した電子装置の押圧部材を示しており、(A)は正面図、(B)は右側面図、(C)は平面図である。 図1に示した電子装置の製造方法を説明する平面図及び概略側面図である。 図1に示した電子装置の製造方法を説明する平面図及び概略側面図である。 図1に示した電子装置の製造方法を説明する平面図及び概略側面図である。 比較例に係る電子装置の構成例を示す要部斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る電子装置の平面図である。 図9に示した電子装置のB−B’線に沿った断面図である。 図9に示した電子装置の押圧部材を示しており、(A)は正面図、(B)は右側面図、(C)は平面図である。 本発明の第3の実施形態に係る電子装置の平面図である。 図12に示した電子装置のC−C’線に沿った断面図である。 図12に示した電子装置の押圧部材を示しており、(A)は正面図、(B)は右側面図、(C)は平面図である。 本発明の第4の実施形態に係る電子装置を説明する概略側面図である。 本発明の第5の実施形態に係る電子装置のケースを説明する概略側面図である。 図16の電子装置を示す概略側面図である。
本発明の一実施形態に係る電子装置は、金属製のケースと、基板と、放熱面と、放熱シートと、押圧部材と、保持部とを具備する。
上記金属製のケースは、底壁部と、上記底壁部と対向する開口部と、第1の位置決め部を有する第1の側壁部と、第2の位置決め部を有し上記底壁部を挟んで上記第1の側壁部と対向する第2の側壁部と、上記第2の側壁部に形成され上記開口部と上記第2の位置決め部との間を連絡する切欠き部と、を有する。
上記基板は、複数の発熱部品が実装され、上記底壁部に固定される。
上記放熱面は、上記複数の発熱部品と対向し、上記第1の側壁部と上記第2の側壁部との間に設けられる。
上記放熱シートは、上記複数の発熱部品と上記放熱面との間に配置され、弾性材料で構成される。
上記押圧部材は、上記第1の位置決め部と係合することで上記第1の側壁部に固定される第1の係合部と、上記切欠き部を通って上記第2の位置決め部に係合可能な第2の係合部とを有し、上記放熱シートを挟んで上記複数の発熱部品を上記放熱面に向けて押圧する。
上記保持部は、上記第2の側壁部に設けられ、上記第2の位置決め部への上記第2の係合部の係合状態を保持する。
上記電子装置において押圧部材は、第1の位置決め部に第1の係合部を係合させた後、第2の位置決め部に第2の係合部を係合させることで、ケースに固定される。この際、押圧部材は、ケース内に収容された基板上の複数の発熱部品を、放熱シートを介して放熱面に押圧する。
したがって上記電子装置によれば、押圧部材をケースに組み込むだけで、複数の発熱部品が放熱面へ適切な押圧力で固定される。これにより、作業者の熟練度によらず、所望とする発熱部品の放熱特性を有する電子装置を安定して製造することが可能となる。また、単一の押圧部材をケースに組み込むだけで、すべての発熱部品を放熱面に対して一括的に固定することができるため、部品点数の削減と、作業性の向上を実現することができる。さらに、第2の側壁部に設けられた保持部によって押圧部材がケースに固定されるため、ネジ部品等の締結部材の使用個数及び組立て工数を大幅に削減でき、生産性を向上させることができる。
上記放熱面は、発熱部品と対向する位置であればどこに設けられていてもよく、ケースの一部あるいは押圧部材の一部に形成されてもよいし、ケースあるいは押圧部材に支持された別途の部材で構成されてもよい。上記放熱面が、ケースの一部あるいは押圧部材の一部に形成されることで、部品点数及び組立て工数の更なる低減を図ることができる。
上記ケースは、上記第1の側壁部と上記第2の側壁部との間に形成された、上記複数の発熱部品と対向する第3の側壁部をさらに有してもよい。この場合、上記放熱面は上記第3の側壁部に形成され、上記押圧部材は、上記第1の係合部と上記第2の係合部との間に形成され上記複数の発熱部品を上記放熱面に向けて押圧する側部押圧面をさらに有する。
上記構成は、例えば、複数の発熱部品が挿入実装型の電子部品の場合に適用可能である。上記構成によれば、放熱部材を別途必要とすることがなくなるため、電子装置の構成を簡素化することができる。
上記押圧部材は、金属材料で構成されることにより、必要な強度を容易に確保することができる。また上記押圧部材は、上記第1の係合部と上記第2の係合部との間に形成され上記複数の発熱部品を上記基板に向けて押圧する底部押圧面をさらに有してもよい。この場合、上記放熱面は、上記底部押圧面に形成される。
上記構成は、例えば、複数の発熱部品が表面実装型の電子部品の場合に適用可能である。上記構成においても、放熱部材を別途必要とすることがなくなるため、電子装置の構成を簡素化することができる。
上記ケースは、上記第1の側壁部と上記第2の側壁部との間に形成され上記第3の側壁部と対向する第4の側壁部をさらに有してもよい。この場合、上記切欠き部は、上記第4の側壁部側から上記第3の側壁部側へ向かう方向に上記第2の係合部を上記第2の位置決め部へ案内する傾斜面を有する。
これにより、押圧部材の第2の係合部を切欠き部の傾斜面に沿ってケースの第2の位置決め部に適正に係合させることができるため、組立て作業性を向上させることができる。
第2の位置決め部への第2の係合部の係合状態を保持する保持部は、例えば、第2の側壁部と押圧部材とを相互に締結する締結部材で構成することができる。この場合、単一の締結部材で上記係合状態を保持できるため、部品点数を削減でき、組立て作業性を向上させることができる。
一方、上記押圧部材は、上記第2の係合部が形成され上記第2の側壁部と対向する弾性変形可能な板部をさらに有し、上記保持部は、上記平坦部に形成され上記第2の側壁部に向かって突出する突起と、上記第2の側壁部に形成され上記突起部が嵌合する嵌合孔とを有してもよい。
これにより、第2の係合部を第2の位置決め部へ係合させると同時にその係合状態を保持することができるので、締結部材を必要とすることなく押圧部材をケースへ固定することが可能となる。
上記底部押圧面は、上記基板に対向する上記板部の端部に形成されてもよい。この場合、当該底部押圧面を、第2の側壁部に対向する基板の縁部に搭載された発熱部品の放熱面として機能させることも可能である。
上記押圧部材は、上記底部押圧面を一方の面に有する板部と、上記一方の面とは反対側の他方の面に形成された複数のフィンとをさらに有してもよい。これにより、発熱部品の放熱効果を高めることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面には相互に直交するX軸、Y軸、およびZ軸が示され、これらは各実施形態ごとに共通の軸である。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電子装置10のZ軸方向から見た平面図、図2は電子装置10の図1におけるA−A’線に沿った断面図、図3は図1に示す電子装置10の右側面図である。本実施形態の電子装置10は、例えば電動機等の各種アクチュエータの駆動を制御する基板装置1を内蔵した制御ユニットとして構成される。
[電子装置の全体構成]
電子装置10は、金属製の筐体であるケース11と、ケース11に収容された基板12と、基板12に搭載された各種発熱部品をケース11へ放熱するため押圧部材15とを備える。
本実施形態において、ケース11はアルミニウムのダイキャストで形成されている。ケース11は、アルミニウムに限られず、鉄や銅などの熱伝導性の高い他の金属材料で形成されてもよい。ケース11は、基板12を支持する底壁部11gと、底壁部11gの周囲に形成された4つの側壁部11f1,11f2,11f3,11f4とを有し、底壁部11gと対向する上面が開口部11hによって開放された略直方体形状に形成されている。なおケース11の開口部11hには図示せずとも、機器本体に固定するための適宜の取付用ブラケットが設けられている。
各側壁部11f1〜11f4は、ケース11の底壁部11gから開口部11hへ向かって外側に傾斜して形成されている。これら側壁部11f1〜11f4の垂直方向(Z軸方向)に対する傾斜角は、ケース11の金型キャビティからの抜き勾配に対応する。なお上記に限られず、ケース11は絞り加工や溶接等によって製造されてもよく、各側壁部11f1〜11f4は底壁部11gに対して直交するように形成されてもよい。
基板12は、片面実装あるいは両面実装用のプリント配線基板で構成される。基板12の絶縁層には、例えばガラスエポキシ複合材料、樹脂材料、セラミックス等が用いられている。基板12の表面には、複数の挿入実装型の部品(以下、挿し部品という。)16、複数の表面実装型の部品(以下、面実装部品という。)17,18のほか、IC部品、コネクタ部品等の図示しない複数の電子部品あるいは電気部品が搭載されており、これら基板及び搭載される各種部品を含めて基板装置1が構成される。
挿し部品16及び面実装部品17,18は、駆動時に発熱する発熱部品で構成される。発熱部品としては、例えばパワートランジスタ等の能動部品、電流検出用抵抗等の受動部品が挙げられる。
複数(本例では6つ)の挿し部品16はそれぞれ同一の部品で構成され、図2に示すように、発熱部16aと、発熱部16aに取り付けられた金属板16bと、リード端子16cとを有している。各々の挿し部品16は、同一の実装高さで、側壁部11f3に対向する基板12の縁部に沿って所定の間隔で直線的に搭載されている。各々のリード端子16cは、基板12のスルーホールに挿入され、基板12の裏面側で半田付けされる。金属板16bは、放熱シート14を挟んで側壁部11f3に接触している。挿し部品16の種類は特に限定されず、例えば、半導体製造各社が製造している挿入実装型パッケージ「TO-220」型の半導体部品等が用いられる。
面実装部品17は、挿し部品16と同様に、発熱部17bと、金属板17aと、リード端子17cとを有し、金属板17aとリード端子17cとが基板12の表面に取り付けられている。面実装部品18は、例えば基板12の表面にリード端子を介さずに直接実装される部品で構成されている。面実装部品17,18は、側壁部11f2に対向する基板12の縁部に沿って間隔をおいて配置されている。これら面実装部品17,18の種類は特に限定されず、例えば、半導体製造各社や抵抗製造各社が製造している小型表面実装型パッケージ「D2PAK」あるいは「TO-263」型の半導体部品や電力厚膜抵抗器等が用いられる。
側壁部11f1(第1の側壁部)には、第1の位置決め部11aが形成されている。底壁部11gを挟んで側壁部11f1と対向する側壁部11f2(第2の側壁部)には、第2の位置決め部11bが形成されている。第1の位置決め部11aは、押圧部材15の第1の係合部15aと係合する貫通孔で形成され(図1参照)、第2の位置決め部11bは、押圧部材15の第2の係合部15bと係合する、Y軸方向に平行な直線的な縁部で形成される(図2、図3参照)。第2の位置決め部11bは、側壁部11f2に形成された切欠き部11kの底部に形成される。切欠き部11kは、開口部11hと第2の位置決め部11bとの間を連絡する。
押圧部材15は、複数の挿し部品16をケース11の側壁部11f3(第3の側壁部)に向けてY軸方向に押圧する側部押圧面15cと、面実装部品17を基板12に向けてZ軸方向に押圧する第1の底部押圧面15d1と、面実装部品18を基板12に向けてZ軸方向に押圧する第2の底部押圧面15d2とを有する。側部押圧面15cは、6つの挿し部品16を所定の圧力で同時に押圧している。一方、第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2は、面実装部品17,18の位置や、面実装部品17,18の基板12からの高さに応じて個別に設けられ、面実装部品17,18を所定の圧力でそれぞれ押圧している。
挿し部品16の金属板16bと側壁部11f3との間には放熱シート140が設けられている。また、第1の底部押圧面15d1と面実装部品17との間には放熱シート141が設けられ、第2の底部押圧面15d2と面実装部品18との間には放熱シート142が設けられている。放熱シート140,141,142は弾性材料で形成され、本実施形態では高熱伝導性樹脂などの材料で形成された弾性変形可能なシートであり、それぞれ例えばシリコーンゴム等の耐熱性樹脂で形成される。
一般に、放熱シートは発熱部品と放熱面との間に配置され、発熱部品から放熱面への熱伝導を補助する機能を有する。典型的には、この種の放熱シートは、所定以上圧縮されることで所定の伝熱特性を発揮する。複数の挿し部品16に対向する放熱面及び面実装部品17,18に対向する放熱面はいずれも、側壁部11f1と側壁部11f2との間に設けられた適宜の部材によって形成される。本実施形態では、複数の挿し部品16に対する放熱面は、側壁部11f3(の内面)で構成され、面実装部品17,18に対する放熱面は、第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2でそれぞれ構成される。放熱シート140は、複数の挿し部品16に対して共通の1枚のシートで構成され、放熱シート141,142は面実装部品17,18に対して個別のシートで構成される。
押圧部材15は、ケース11に固定された状態で、挿し部品16と側壁部11f3との間において放熱シート140を所定量圧縮するとともに、第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2と面実装部品17,18との間において放熱シート141,142をそれぞれ所定量圧縮している。本実施形態では、各放熱シート140,141,142はその厚さ方向に40%圧縮されている。換言すると、各放熱シート140,141,142は、押圧部材15の各押圧面15c,15d1,15d2によって、押圧されていない状態の厚さの60%に圧縮されている。なお各放熱シートの圧縮量は、その種類や厚さによって適宜決定することができる。
放熱シート140は、押圧部材15の側部押圧面15cから加わる押圧力により、挿し部品16及びケース11の側壁部11f3に密着する。これにより、挿し部品16の発熱部16aが発する熱は、金属板16b及び放熱シート14を介して、放熱面としてのケース11の側壁部11f3に拡散し、ケース11に拡散された熱は、大気に放出される。
一方、放熱シート141,142は、押圧部材15の底部押圧面15d1,15d2から加わる押圧力により、底部押圧面15d1,15d2と面実装部品17,18に密着する。これにより、面実装部品17,18が発する熱は、放熱シート141,142及び放熱面としての底部押圧面15d1,15d2を介して、押圧部材15及びケース11に拡散し、ケース11に拡散された熱は、大気に放出される。
[押圧部材]
次に、押圧部材15の構成の詳細について説明する。
図4(A)はY軸方向から見た押圧部材15の正面図、図4(B)は図4(A)に示した押圧部材15の右側面図、図4(C)は図4(A)に示した押圧部材15の平面図である。押圧部材15は、適宜の形状に切り出された平らな金属板に曲げ加工を施すことにより形成されている。押圧部材15はステンレス鋼等の金属材料で構成され、発熱部品の押圧時に容易に変形しない適度な強度を確保できる材料で形成される。
押圧部材15は、X軸方向に長手方向を有し、XZ平面に平行な第1の板部151と、第1の板部151の一端部に形成され、YZ平面に平行な第2の板部152とを有する。
第1の板部151の他端部には、側壁部11f1の第1の位置決め部11aと係合する第1の係合部15aが形成されている。第1の係合部11aは、側壁部11f1に向かって突出する突起で形成される。第1の板部151の側壁部11f3に対向する面は、複数の挿し部品16を側壁部11f3側に押圧する側部押圧面15cを形成する。
第2の板部152の上端部(ケース11の開口部11h側の端部)には、側壁部11f2の第2の位置決め部11bと係合する第2の係合部15bが形成されている。第2の係合部15bは、第2の板部152から側壁部11f2に向かって突出し、Y軸方向に平行な突出片で形成される。第2の係合部15bのY軸方向に沿った長さは、第2の位置決め部11bのY軸方向に沿った長さとほぼ一致している。したがって、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bと係合したとき、第2の係合部15bのY軸方向に沿った移動は、第2の位置決め部11bによって規制されることになる。
第2の板部152の下端部(ケース11の底壁部11g側の端部)には、面実装部品17を基板12に向けて押圧する第1の底部押圧面15d1と、面実装部品18を基板12に向けて押圧する第2の底部押圧面15d2とが形成されている。第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2はそれぞれ、第2の板部152から側壁部11f2とは反対側(側壁部11f1側)に向かって突出し、XY平面に平行な突出片で形成される。
第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2はそれぞれ、所定の間隔をあけてY軸方向に沿って配列されており、図2に示すように基板12の表面からそれぞれ異なる高さ位置に形成されている。第1の底部押圧面15d1及び第2の底部押圧面15d2の基板12からの高さは、面実装部品17,18の実装高さや、放熱シート141,142の厚み等に応じて適宜設定される。
第2の板部152には更に、ネジ孔15eが形成されている。ネジ孔15eは、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bと係合した際に、ケース11の側壁部11f2に形成された貫通孔11e(図3)と整列する位置に形成されている。ネジ孔15eは、側壁部11f2の貫通孔11eと整列した状態で、側壁部11f2の外側から挿入されるネジS(締結部材)に螺合する。これにより、第2の板部152は、側壁部11f2に固定される。これら貫通孔11e、ネジ孔15e及びネジSは、第2の位置決め部11bへの第2の係合部15bの係合状態を保持する保持部を構成する。
第1の位置決め部11a及び第2の位置決め部11bは、上述した構成の押圧部材15がケース11に固定された際に、押圧部材15により放熱シート140,141,142が所定量圧縮されるように、側壁部11f1,11f2の所定位置にそれぞれ形成されている。第1の位置決め部11a及び第2の位置決め部11bに係合した押圧部材15は、ケース11に対する相対移動が規制される。一方、押圧部材15による放熱シート140の圧縮方向と、押圧部材15による放熱シート141,142の圧縮方向とはそれぞれ異なっている。そこで本実施形態では、ケース11に対する押圧部材15の組み付け時に、放熱シート140と放熱シート141,142を所定の方向へ圧縮するように押圧部材15を案内する案内部11cを備えている。
[案内部]
案内部11cは、ケース11の側壁部11f2に形成されている。案内部11cは、放熱シート140,141,142の弾性力に抗して、第1の位置決め部11aに第1の係合部15aが係合した押圧部材15の第2の係合部15bをケース11の開口部11h側から第2の位置決め部11bへ案内する機能を有する。
案内部11cは、図3に示すように、ケース11の開口部11hと第2の位置決め部11bとの間を連絡する切欠き部11kで構成される。切欠き部11kは、図3に示すように上底よりも下底が短い略台形形状を有する。第2の位置決め部11bは切欠き部11kの底面(底辺)を形成する。切欠き部11kは、ケース11の側壁部11f4(第4の側壁部)側から側壁部11f3側へ向かう方向に第2の係合部15bを第2の位置決め部11bへ案内する傾斜面11dを有する。傾斜面11dは、切欠き部11kの側壁部11f4側の一側面を形成する。なお、切欠き部11kの反対側(側壁部11f3側)の側面も傾斜面で形成されているが、これに限られず、Z軸方向に平行な垂直面で形成されてもよい。
傾斜面11dは、第2の係合部15bの基板12側への押し込み力の一部を、第2の係合部15の側壁部11f3側への押し込み力に適切に変換できる適宜の傾斜角度で形成される。これによりケース11に対する押圧部材15の組み付け時に、各放熱シート140,141,142を所定の方向へ適切に圧縮することが可能となる。
[電子装置の製造方法]
図5〜図7は、電子装置10の製造方法を説明する各工程の概略図である。図5(A)、図6(A)及び図7(A)はケース11の平面図である。図5(B)、図6(B)及び図7(B)はケース11の内部構成を示したケース11の透視右側面図である。
図5(A),(B)に示すように、まず、ケース11の底壁部11gに、挿し部品16、面実装部品17,18等の各種部品が搭載された基板12を配置する。挿し部品16は、側壁部11f3に対向する基板12の縁部に沿って配置され、面実装部品17,18は、側壁部11f2に対向する基板12の縁部に沿って配置されている。
放熱シート140は、あらかじめ側壁部11f3の内面の所定位置に貼着されるが、挿し部品16に貼着されてもよい。放熱シート141,142はそれぞれ面実装部品17,18の上面に貼着されている。
基板12は、挿し部品16を放熱シート140に押し付けるように側壁部11f3側に寄せて底壁部11gに固定される。底壁部11gへの基板12の固定には、単数又は複数のネジが用いられる。
次に、押圧部材15がケース11に装着される。ケース11に押圧部材15を装着するためには、まず、図6に示すように、押圧部材15の第1の係合部15aをケース11の第1の位置決め部11aに係合させる。このときの押圧部材15は、第1の係合部15aを支点として、Z軸方向に対して上方に傾き、かつ、X軸方向に対して挿し部品16から離間する方向に傾いた姿勢となる。また、押圧部材15は、第1の係合部15aのみがケース11に固定されているため、ケース11に対して第1の係合部15aを支点として可動な状態である。
続いて、押圧部材15の第2の係合部15bを、ケース11の開口部11h側から案内部11cへ嵌め込む。本実施形態では、案内部11cを形成する切欠き部11kの開口幅が第2の係合部15bよりY軸方向に幅広に形成されているため(図3参照)、第2の係合部15bを案内部11cに嵌め込み易くなっている。
次に、案内部11c内に嵌め込んだ押圧部材15の第2の係合部15bを、傾斜面11dに沿って下方(基板12側)に移動させる。そして、第2の係合部15bをケース11の第2の位置決め部11bに係合させる。第2の係合部15bと第2の位置決め部11bとはY軸方向にほぼ等しい幅に形成されているため、第2の係合部15bは、第2の位置決め部11bによってY軸方向に位置決めされる。また第2の係合部15bは、第2の位置決め部11bによって基板12側への更なる移動が規制される。
傾斜面11dに沿った第2の係合部11bの第2の位置決め部11bへの移動過程において、押圧部材15は側壁部11f3側及び基板12側へ接近する。挿し部品16は、押圧部材15の側部押圧面15cによって、第1の係合部15aに近いものから順に側壁部11f3側へ押圧されはじめる。そして、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bへ近づくにつれて、側部押圧面15cから挿し部品16に加わる押圧力が徐々に大きくなる。
一方、面実装部品17,18は、放熱シート141,142を介して、押圧部材15の第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2によって、基板12側へ押圧されはじめる。そして、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bへ近づくにつれて、各底部押圧面15d1,15d2から面実装部品17,18に加わる押圧力が徐々に大きくなる。
第2の係合部15bが第2の位置決め部11bに係合すると、いずれの挿し部品16も放熱シート140をその厚さの40%圧縮した状態で均一に押圧される。このように、本実施形態では、押圧部材15がケース11に装着される際に、挿し部品16に加わる押圧力が徐々に大きくなるため、挿し部品16の位置ズレが起こりにくい。
一方、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bに係合すると、いずれの面実装部品17,18も、放熱シート141,142をそれらの厚さの40%圧縮された状態で押圧される。このように、本実施形態では、押圧部材15がケース11に装着される際に、面実装部品17に加わる押圧力が徐々に大きくなるため、面実装部品17,18の位置ズレが起こりにくい。
図7は、第2の係合部15bが第2の位置決め部11bに係合した状態を示している。この状態では、押圧部材15のネジ孔15e及び側壁部11f2の貫通孔11eは、中心軸が一致するように互いに整列する。この状態を維持しつつ、貫通孔11e,15eを貫通するネジ部材Sが取り付けられることで、ケース11に押圧部材15が固定される。以上のようにして、押圧部材15がケース11に装着される。
なお、押圧部材15とケース11の側壁部11f2とを相互に締結する締結部材は、ネジ部材Sだけに限られず、止めピンやリベット、ボルト・ナット等の他の締結部材が用いられてもよい。
[電子装置の作用]
本実施形態に係る電子装置10によれば、押圧部材15をケース11の所定の位置に組み込むだけで、すべての発熱部品(挿し部品16、面実装部品17,18)を放熱面(側壁部11f3の内面、第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2)へ適切な押圧力で固定することができる。これにより、作業者の熟練度によらず、所望とする発熱部品の放熱特性を有する電子装置10を安定して製造することが可能となる。
また本実施形態によれば、単一の押圧部材15をケース11に組み込むだけで、すべての発熱部品を放熱面に対して一括的に固定することができるため、部品点数の削減と、作業性の向上を実現することができる。また、単一のネジ部材Sのみで押圧部材15をケース11に固定することができるため、ネジ部品の使用個数及びネジ締め作業工数を大幅に削減でき、生産性を更に向上させることができる。
加えて、押圧部材15を面実装部品17,18のための放熱部材として用いることができるため、面実装部品17,18のための別途の放熱面を必要とせず、電子装置10の部品点数の削減に大きく貢献することができる。
さらに、発熱部品の種類、数、実装位置等に応じて、ケースの各位置決め部の形成位置や、押圧部材の各押圧面の形状を適宜変更するだけで、放熱シートの圧縮量が規定内に設定された所期の放熱仕様を満足させることができる。これにより信頼性の高い電子装置を安定して提供することができる。
[比較例]
図8(A),(B)はそれぞれ、本実施形態の比較例として示す電子装置の概略構成図である。
図8(A)に示す電子装置では、3つの挿し部品102が、金属製のケース100の底面に取り付けられた基板101の端部に、端子を脚部として立てられた状態で並べられている。各挿し部品102は、放熱シート103を介してケース100にそれぞれネジ止めされている。図5(A)に示す電子装置では、各挿し部品102がケース100にそれぞれネジ止めされるため、挿し部品102の数が増えると、必要となるネジの本数が増加し、組立て工数も増加する。
また、図8(B)に示す電子装置では、面実装部品202が基板201に実装されている。面実装部品202上には、放熱部材204が放熱シート203を介して載置されている。放熱部材204の上部にはフィンが形成されている。図5(B)に示す電子装置では、面実装部品202の数と同数の放熱部材204が必要である。したがって、この電子装置では、面実装部品202の数が増えると、必要となる放熱部材204の数も増加する。
一方、本実施形態に係る電子装置10では、挿し部品16や面実装部品17,18の数にかかわらず、全ての挿し部品16及び面実装部品17,18が、単一の押圧部材15によって放熱面(側壁部11f3,底部押圧面15d1,15d2)に固定される。そのため、電子装置10では、図5(A),(B)に示す電子装置よりも少ない部品点数及び組立て工数で発熱部品の放熱構造を構成することが可能である。
<第2の実施形態>
図9は、本発明の第2の実施形態に係る電子装置20の平面図であり、図10は電子装置20の図9におけるB−B’線に沿った断面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態の電子装置20は、発熱部品として複数の挿し部品16のみが基板12上に搭載された基板装置2を備えている点で、上述の第1の実施形態と異なる。ケース11と、基板装置2を構成する基板12及び挿し部品16とは、上述の第1の実施形態と同様であるのでそれらの説明は省略する。
図11は、本実施形態の電子装置20を構成する押圧部材25の全体構成を示しており、図11(A)はY軸方向から見た押圧部材25の正面図、図11(B)は図11(A)に示した押圧部材25の右側面図、図11(C)は図11(A)に示した押圧部材25の平面図である。押圧部材25は、適宜の形状に切り出された平らな金属板に曲げ加工を施すことにより形成されている。押圧部材25はステンレス鋼等の金属材料で構成され、発熱部品の押圧時に容易に変形しない適度な強度を確保できる材料で形成される。
本実施形態の押圧部材25は、第1及び第2の底部押圧面15d1,15d2を有していない点で、第1の実施形態に係る押圧部材15と構成が異なる。本実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様な手順で、押圧部材25がケース11に固定される。
以上のように構成される本実施形態の電子装置20においても、上述の第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち本実施形態によれば、押圧部材25をケース11の所定の位置に組み込むだけで、すべての挿し部品16を放熱面(側壁部11f3)へ適切な押圧力で固定することができる。これにより、作業者の熟練度によらず、所望とする発熱部品の放熱特性を有する電子装置20を安定して製造することができるとともに、ネジ部品の使用個数及びネジ締め作業工数を大幅に削減して生産性を向上させることができる。
<第3の実施形態>
図12は、本発明の第3の実施形態に係る電子装置30の平面図であり、図13は電子装置30の図12におけるB−B’線に沿った断面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態の電子装置30は、発熱部品として複数の挿し部品36のみが基板12上に搭載された基板装置3を備えている点で、上述の第1の実施形態と異なる。基板装置3を構成する基板12は、上述の第1の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
ケース31は、例えばアルミニウムのダイキャストで形成されているが、これに限られず、鉄や銅などの熱伝導性の高い他の金属材料で形成されてもよい。ケース31は、基板12を支持する底壁部31gと、底壁部31gの周囲を囲む4つの側壁部31f1,31f2,31f3,31f4とを有し、底壁部31gと対向する上面が開放された略直方体形状に形成されている。
基板12には、6つの挿し部品36が実装されている。各挿し部品36は、熱を発する発熱部36bと、発熱部36bに取り付けられた金属板36aと、リード端子36cとを有している。リード端子36cは、ケース31の側壁部31f4側に折り曲げられており、発熱部36bが基板12の表面に当接した、面実装の形態を有している。各挿し部品36は、同種の部品で構成されており、X軸方向に沿って基板12上に一列に配置されている。
複数の挿し部品36の金属板36aの上面には、各挿し部品36に対して共通の所定厚みの放熱シート34が貼り付けられている。放熱シート34は、上述の第1の実施形態で説明した放熱シート140等と同一の構成を有するので、ここではその説明は省略する。
側壁部31f1(第1の側壁部)には、第1の位置決め部31aが形成されている。基板12を挟んで側壁部31f1と対向する側壁部31f2(第2の側壁部)には、第2の位置決め部11bが形成されている。第1の位置決め部31aは、押圧部材35の第1の係合部35aと係合する貫通孔で形成され(図12参照)、第2の位置決め部31bは、押圧部材35の第2の係合部35bと係合する、Y軸方向に平行な直線的な縁部で形成される(図13参照)。第2の位置決め部31bは、側壁部31f2に形成された切欠き部31kの底部に形成される。第1及び第2の位置決め部31a,31bは、基板12上の挿し部品36の配列位置に対応するように各側壁部31f1,31f2に形成されている。
図14は、本実施形態の電子装置30を構成する押圧部材35の全体構成を示しており、図14(A)はY軸方向から見た押圧部材35の正面図、図14(B)は図14(A)に示した押圧部材35の右側面図、図14(C)は図14(A)に示した押圧部材35の平面図である。押圧部材35は、適宜の形状に切り出された平らな金属板に曲げ加工を施すことにより形成されている。押圧部材35はステンレス鋼等の金属材料で構成され、発熱部品の押圧時に容易に変形しない適度な強度を確保できる材料で形成される。
押圧部材35は、X軸方向に長手方向を有し、XY平面に平行な第1の板部351と、第1の板部351の一端部に形成され、YZ平面に平行な第2の板部352とを有する。
第1の板部351の他端部には、側壁部31f1の第1の位置決め部31aと係合する第1の係合部35aが形成されている。第1の係合部35aは、側壁部31f1に向かって突出する突起で形成される。第1の板部351の基板12に対向する面は、複数の挿し部品36を基板12側に押圧する底部押圧面35dを形成する。底部押圧面35dの基板12からの高さは、挿し部品36の実装高さや、放熱シート34の厚み等に応じて適宜設定される。底部押圧面35dは、複数の挿し部品36と対向し、側壁部31f1と側壁部31f2との間に設けられた放熱面を構成する。
第1の板部351は、放熱用の複数のフィン35fをさらに有する。複数のフィン35fは、底部押圧面35dとは反対側の第1の板部351の面に形成されている。
第2の板部352の上端部には、側壁部31f2の第2の位置決め部31bと係合する第2の係合部35bが形成されている。第2の係合部35bは、第2の板部352から側壁部31f2に向かって突出し、Y軸方向に平行な突出片で形成される。第2の係合部35bのY軸方向に沿った長さは、第2の位置決め部31bのY軸方向に沿った長さとほぼ一致している。したがって、第2の係合部35bが第2の位置決め部31bと係合したとき、第2の係合部35bのY軸方向に沿った移動は、第2の位置決め部31bによって規制されることになる。
第2の板部352には更に、ネジ孔35eが形成されている。ネジ孔35eは、第2の係合部35bが第2の位置決め部31bと係合した際に、ケース31の側壁部31f2に形成されたネジ孔31e(図13)と整列する位置に形成されている。ネジ孔35eは、側壁部31f2のネジ孔31eと整列した状態で、側壁部31f2の外側から挿入されるネジSに螺合する。これにより、第2の板部352は、側壁部31f2に固定される。
第1の位置決め部31a及び第2の位置決め部31bは、上述した構成の押圧部材35がケース31に固定された際に、押圧部材35により放熱シート34が所定量圧縮されるように、側壁部31f1,31f2の所定位置にそれぞれ形成されている。
ケース31の側壁部31f2には、案内部31cが形成されている。案内部31cは、放熱シート34の弾性力に抗して、第1の位置決め部11aに第1の係合部15aが係合した押圧部材35の第2の係合部31bをケース31の開口部側から第2の位置決め部31bへ案内する機能を有する。
案内部31cは、ケース31の開口部31hと第2の位置決め部31bとの間を連絡する切欠き部31kで構成される。切欠き部31kは、図13に示すように上底よりも下底が短い略台形形状を有する。第2の位置決め部31bは切欠き部31kの底面を形成する。切欠き部31kは、ケース31の側壁部11f4(第4の側壁部)側から側壁部11f3側へ向かう方向に第2の係合部35bを第2の位置決め部31bへ案内する傾斜面31dを有する。
本実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様な手順で、押圧部材35がケース31に固定される。本実施形態の電子装置30においても、上述の第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち本実施形態によれば、押圧部材35をケース31の所定の位置に組み込むだけで、すべての挿し部品36を放熱面(底部押圧面35d)へ適切な押圧力で固定することができる。これにより、作業者の熟練度によらず、所望とする発熱部品の放熱特性を有する電子装置20を安定して製造することができるとともに、ネジ部品の使用個数及びネジ締め作業工数を大幅に削減して生産性を向上させることができる。
また本実施形態によれば、挿し部品36の放熱経路を形成する押圧部材35に放熱用の複数のフィン35fが形成されているため、放熱特性の向上を図ることができる。
<第4の実施形態>
図15は、本発明の第4の実施形態に係る電子装置40を示す概略側面図であり、図15(A)はケース11への押圧部材45の装着前の状態を示し、図15(B)はケース11への押圧部材45の装着後の状態を示している。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態の電子装置40は、押圧部材45の構成が第1の実施形態で説明した押圧部材15の構成と異なる。すなわち本実施形態の押圧部材45は、ネジ孔15e(図4(C))の形成位置に、ケース11の側壁部11f2に形成された貫通孔11eと嵌合する突起部45eが形成されている。これら貫通孔11e(嵌合孔)及び突起部45eは、第2の位置決め部11bへの第2の係合部15bの係合状態を保持する保持部を構成する。なお上記の構成に代えて、側壁部11f2側に突起部が形成され、押圧部材側に当該突起部が嵌合する嵌合孔が形成されてもよい。
突起部45eは、押圧部材45の第2の板部152から側壁部11f2に向かって突出するように形成されており、第2の位置決め部11bへ第2の位置決め部15bを係合させたきに、側壁部11f2の貫通孔11e(嵌合孔)に嵌合する。押圧部材45の第2の板部152は、突起部45eを貫通孔11eに適切に嵌合させることができるように、ケース11の内方へ若干弾性変形できるように構成される。
以上のように本実施形態によれば、ネジ部品等の締結部材を必要とすることなく、押圧部材45をケース11へ固定することができる。これにより、組立て作業性の更なる向上を図ることができる。
<第5の実施形態>
図16及び図17は、本発明の第5の実施形態を示す概略側面図であり、図16はケース51の側面図、図17(A),(B)はケース51へ押圧部材15,35を装着した後の状態を示している。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態では、ケース11の第2の側壁部11f2に、第2の位置決め部として2つの位置決め部11b1,11b2が形成されている。一方の位置決め部11b1は、第1の実施形態で説明した押圧部材15の第2の係合部11bと係合可能に構成され、他方の位置決め部11b2は、第3の実施形態で説明した押圧部材35の第2の位置決め部35bと係合可能に構成される。
これら2つの位置決め部11b1,11b2は、ケース51の側壁部11f2に形成される切欠き51kの底部を2段に分けることで形成され、一方の底部が一方の位置決め部11b1として用いられ、他方の底部が他方の位置決め部11b2として用いられる。
また、側壁部11f2には、ネジSが貫通する2つの貫通孔11e1,11e2が形成されており、一方の貫通孔11e1が押圧部材15のネジ孔15eに、他方の貫通孔が押圧部材35のネジ孔35eにそれぞれ整列するように形成される。図17(A)はケース51に押圧部材15が装着されたときの様子を示し、図17(B)はケース51に押圧部材35が装着されたときの様子を示す。
以上のように本実施形態によれば、ケース51を2種類の押圧部材15,35のいずれにも組み付け可能に構成されるため、2種類の基板装置1,3に対して共通のケース51を用いることが可能となる。これにより、単一のケース51で、第1の実施形態に係る電子装置10と第3の実施形態に係る電子装置30を構成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば以上の実施形態では、ケース11の底壁部11gの外面が平坦な面で形成されたが(図2参照)、この底壁部11gの外面に放熱用のフィンが形成されてもよい。これによりケース11の放熱効果を向上させることができる。
また、上記実施形態の電子装置では、押圧部材と基板の間で押圧される発熱素子が、挿し部品と面実装部品とのいずれか一方であったが、挿し部品と面実装部品との両方であってもよい。
さらに以上の実施形態では、ケース側壁部あるいは押圧部材の底部押圧面は発熱部品の放熱面として構成されたが、当該放熱面は、上記側壁部あるいは底部押圧面とは別部材で構成されてもよい。
10,20,30,40,50…電子装置
11,31,51…ケース
11a…第1の位置決め部
11b…第2の位置決め部
11c…案内部
11d…傾斜面
11f1,11f2,11f3,11f4…側壁部
11g…底壁部
12…基板
15,25,35,45…押圧部材
15a…第1の係合部
15b…第2の係合部
15c…側部押圧面
15d1,15d2…底部押圧面
16,36…挿し部品
17,18…面実装部品
140,141,142…放熱シート

Claims (6)

  1. 複数の発熱部品が実装された基板と、
    前記基板が固定される底壁部と、前記底壁部と対向する開口部と、第1の位置決め部を有する第1の側壁部と、第2の位置決め部を有し前記底壁部を挟んで前記第1の側壁部と対向する第2の側壁部と、前記第1の側壁部と前記第2の側壁部との間に形成され、前記複数の発熱部品と対向する第1の放熱面を含む第3の側壁部と、前記第2の側壁部に形成され前記開口部と前記第2の位置決め部との間を連絡し、前記開口部から前記第2の位置決め部に向けて幅狭になっている切欠き部と、を有する金属製のケースと
    前記複数の発熱部品と前記第1の放熱面との間に挟まれ、弾性材料で構成された第1の放熱シートと、
    前記第1の位置決め部と係合することで前記第1の側壁部に固定される第1の係合部と、前記切欠き部を通って前記第2の位置決め部に係合可能な第2の係合部と、前記第1の放熱シートとの間に前記複数の発熱部品を挟む側部押圧面と、を有する押圧部材と、
    前記第2の側壁部に設けられ、前記第2の位置決め部への前記第2の係合部の係合状態を保持する保持部と
    を具備し、
    前記切欠き部は、前記第1の放熱面側を向き、前記開口部から前記第2の位置決め部に向かうにつれて前記第1の放熱面に近接する傾斜面を有し、
    前記押圧部材は、前記第1の係合部を前記第1の位置決め部に係合させた状態で、前記第2の係合部を前記傾斜面に沿って前記開口部から前記第2の位置決め部へ移動させることにより、前記側部押圧面が前記複数の発熱部品を前記第1の放熱シートに向けて押圧するように構成されている
    子装置。
  2. 請求項に記載の電子装置であって、
    前記押圧部材は、金属材料で構成され、前記第1の係合部と前記第2の係合部との間に形成され前記複数の発熱部品を前記基板に向けて押圧する底部押圧面と、前記底部押圧面に形成された第2の放熱面と、をさらに有し、
    前記電子装置は、前記複数の発熱部品と前記第2の放熱面との間に挟まれ、弾性材料で構成された第2の放熱シートをさらに具備する
    電子装置。
  3. 請求項1又は2に記載の電子装置であって、
    前記保持部は、前記第2の側壁部と前記押圧部材とを相互に締結する締結部材を有する
    電子装置。
  4. 請求項1又は2に記載の電子装置であって、
    前記押圧部材は、前記第2の係合部が形成され前記第2の側壁部と対向する弾性変形可能な板部をさらに有し、
    前記保持部は、前記板部に形成され前記第2の側壁部に向かって突出する突起と、前記第2の側壁部に形成され前記突起部が嵌合する嵌合孔とを有する
    電子装置。
  5. 請求項に記載の電子装置であって、
    前記押圧部材は、前記第2の係合部が形成され前記第2の側壁部と対向する板部をさらに有し、
    前記底部押圧面は、前記基板に対向する前記板部の端部に形成される
    電子装置。
  6. 請求項に記載の電子装置であって、
    前記押圧部材は、前記底部押圧面を一方の面に有する板部と、前記一方の面とは反対側の他方の面に形成された複数のフィンとをさらに有する
    電子装置。
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