JPH07221231A - パワー・トランジスタ固定構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パワー・トランジスタ１８を回路基板１０に
固定する場合に、安全規格を満す沿面距離を取ることが
できるようにする。 【構成】 基板１０上のパワー・トランジスタ１８の固
定位置には開口部１１が形成される。第１ヒートシンク
３０の圧着部３２は、開口部１１を通過してパワー・ト
ランジスタ１８の第１主面１７に圧着され、肩部３４は
開口部１１の縁部に係着される。第２ヒートシンク４０
の橋梁部４２は、パワー・トランジスタ１８の第２主面
１９に圧着され、足部４４は開口部１１の縁部に係着さ
れる。第２主面１７上に設けられた電極１６と第２ヒー
トシンク４０の間には、熱伝導性の良い絶縁シート１４
を介在させる。ボルト２０とナット２２により第１及び
第２ヒートシンク３０及び４０を互いに固定し、これに
よってパワー・トランジスタ１８を回路基板１０に固定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワー・トランジスタ
の固定構体に関し、特に高い電圧を扱い、発熱量の多い
パワー・トランジスタを固定する場合に、沿面放電の危
険を低下させることができる固定構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワー・トランジスタなどの高電力素子
を回路基板に取り付ける際には、安全性を確保するため
に種々の条件をクリアする必要がある。その一つの条件
に、大きな電位差がある電極間での放電を防止するとい
うものがある。

【０００３】図３を用いて放電の一種である沿面放電を
説明する。この図では、絶縁層３の一方の主面に板状電
極２を設け、他方の主面に小型電極１を当てている。こ
のとき両電極に交流電圧を加えると、小型電極１の接触
部から絶縁層３の面上に沿面放電が生じる。これは、放
電電流による電荷が絶縁層３の表面に蓄積し、交流電圧
の次の半波放電に寄与するからである。

【０００４】図４は、パワー・トランジスタ１８の基板
１０への従来の固定構体を示す断面図である。パワー・
トランジスタ１８は通常本体に穴が空いており、この穴
にボルト２０を通してナット２２で締めることにより回
路基板１０やヒートシンク１２に固定される。パワー・
トランジスタ１８は本体表面に電極（コレクタ電極）１
６（斜線で示す）が設けられている。これは、主にパワ
ー・トランジスタで発生する大きな熱を逃がすためであ
る。熱伝導性の良い絶縁シート１４は、電極１６とヒー
トシンク１２を絶縁すると同時に、パワー・トランジス
タ１８で発生する熱を効率的にヒートシンク１２に伝達
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ボルト２０やヒートシ
ンク１２は通常接地されており、電極１６との間には電
位差が存在する。この電位差が所定値より小さいとき
は、図４に示した固定方法でも問題がない。しかし、電
位差が所定値を越える場合には上述の沿面放電等が起き
る危険があり、種々の安全規格（ＵＬ規格など）で求め
られているように、ボルト２０等と電極１６との間の沿
面距離（電極１６が設けられた面に沿った電極１６に対
するボルト２０及びヒートシンク１２の距離）を充分に
取る必要がある。

【０００６】そこで本発明の目的は、沿面距離を充分に
取ることができ、安全性の高いパワー・トランジスタ固
定構体を提供することである。本発明の他の目的は、組
立工程が簡素なパワー・トランジスタ固定構体を提供す
ることである。本発明のさらに他の目的は、より効率的
な放熱を可能にするパワー・トランジスタ固定構体を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパワー・トラン
ジスタ固定構体は、次のように構成される。即ち、基板
１０上のパワー・トランジスタ１８の固定位置には開口
部１１が形成される。第１ヒートシンク３０は、圧着部
３２及び肩部３４を有し、圧着部３２が開口部１１を通
過してパワー・トランジスタ１８の第１主面１７に圧着
され、肩部３４が開口部１１の縁部に係着される。第２
ヒートシンク４０は、橋梁部４２及び足部４４を有し、
橋梁部４２がパワー・トランジスタ１８の第２主面１９
に圧着され、足部４４が開口部１１の縁部に係着され
る。第１又は第２主面１７又は１９上に設けられた電極
１６と第１又は第２ヒートシンク３０又は４０の間には
絶縁手段（絶縁シート）１４を介在させる。電極１６
は、周知のように主にパワー・トランジスタ１８の放熱
を助けるために設けられるので、絶縁手段１４は絶縁性
が高いと同時に熱伝導性も高いものを使用する。固定手
段２０及び２２は、第１及び第２ヒートシンク３０及び
４０を互いに固定し、これによってパワー・トランジス
タは回路基板１０に固定される。

【０００８】固定手段２０及び２２によって第１及び第
２ヒートシンク３０及び４０を互いに固定する場合に
は、特に足部４４と第１ヒートシンク３０を互いに固定
するようにして良い。つまり、従来のようにパワー・ト
ランジスタ１８本体の穴にボルト２０を通してヒートシ
ンクに固定する必要はなく、ボルト２０と電極１６との
間の沿面距離を充分に長くできる。また、絶縁手段の電
極に接する面の面積を電極の面積より広くし、電極と第
１又は第２ヒートシンクの間の上記絶縁手段の表面に沿
った沿面距離を所定値以上にしても良い。これらによっ
て種々の安全規格に適合させることができ、効果的に沿
面放電を防止できる。

【０００９】

【作用】本発明のパワー・トランジスタ固定構体では、
２つのヒートシンクをパワー・トランジスタの第１及び
第２主面に圧着させる。これによって、一方の主面にの
みヒートシンクを圧着させる場合に比較して、より効率
的に熱を逃がすことができる。よって、回路を小型化し
た場合にも発熱の問題を低減できる。またこれらと同時
に沿面距離を充分に取ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一好適実施例の分解斜視図
である。また図２は、図１の組立断面図である。なお、
図４と対応するものには同じ番号を付している。また、
図では、パワー・トランジスタが２個の場合を示してい
るが、本発明は１個について適用できる。もちろん、パ
ワー・トランジスタが２個以上の場合にも容易に拡張で
きる。

【００１１】本発明のパワー・トランジスタ固定構体で
は、ヒートシンクが２つ使用される。第１ヒートシンク
３０は圧着部３２及び肩部３４を有している。圧着部３
２は、回路基板１０に形成された開口部１１を通過でき
るように、開口部１１の形状よりやや小さく形成する。
また、圧着部３２の厚みｄは、例えば基板１０の厚みと
同じにする。ただし、パワー・トランジスタ１８の第１
主面１７との間に絶縁シート（絶縁手段）を介在させる
場合には、その厚みも考慮する。肩部３４は開口部１１
よりも大きく形成し、圧着部３２を通過させたときに開
口部１１の縁部に引っかかって係着できるようにしてい
る。なお主面という用語は、パワー・トランジスタの他
の４つの面（側面）と区別する意味で使用している。

【００１２】第２ヒートシンク４０は、橋梁部４２及び
足部４４を有している。足部４４の長さｈは、パワー・
トランジスタ１８の厚みを考慮し、足部４４を基板１０
に係着させたときにパワー・トランジスタ１８の第２主
面１９に圧着する長さにする。絶縁シート（絶縁手段）
１４を間に挟むときには、その厚みも考慮してｈを決定
する。

【００１３】図１においてパワー・トランジスタ１８の
第１主面１７は、第１ヒートシンク３０の圧着部３２を
向いて下向きに画かれている。第２主面１９上には、電
極（コレクタ電極）１６が設けられている。ただし、電
極１６は第１主面に設けても良い。絶縁シート（絶縁手
段）１４は、電極１６と第１又は第２ヒートシンク（図
１では第２ヒートシンク４０）との間に設けられる。こ
の絶縁シート１４は、絶縁性が良いと同時に熱伝導性の
良い部材を使用し、放熱を主目的とする電極１６からの
熱を効果的に伝達する。絶縁手段１４としては、ヒート
シンクと独立した絶縁シートを使用する他に、予め第１
又は第２ヒートシンクに絶縁性の層を形成しておいても
良い。例えば、第１ヒートシンク３０にこの絶縁層を形
成するならば、圧着部３４の第１主面１７に接する面に
絶縁層を形成する。第２ヒートシンク４０ならば、橋梁
部４２の第２主面１９に接する面に絶縁層を形成する。

【００１４】ヒートシンクと電極１６との間の沿面距離
が安全規格等に定める所定値以上になるように、絶縁手
段の電極１６に接する面の面積は電極１６の面積より充
分に広くする必要がある。例えば沿面距離が４ミリ・メ
ータならば、電極１６の外縁から４ミリ・メータ以上に
渡って絶縁手段が広がっている必要がある。もちろんこ
れにともなって、橋梁部４２とその両端にある足部４４
との間の距離や、開口部の大きさを設計する。

【００１５】第１及び第２ヒートシンク３０及び４０
は、固定手段であるボルト２０及びナット２２によって
基板１０に固定され、これと同時にパワー・トランジス
タ１８も固定される。ボルト２０は、例えば第２ヒート
シンク４０の足部４４に設けた穴４６と、これに位置関
係を対応させた第１ヒートシンク３０の穴３６に通され
てナット２２で締め付けられる。これによると、ボルト
２０はパワー・トランジスタ１８の電極１６と大きく離
れた位置に配置されることになり、ボルト２０と電極１
６との間の沿面距離を充分に取ることができる。つまり
固定手段は、固定するパワー・トランジスタを挟んたヒ
ートシンクの両端部に設けるのが良い。

【００１６】近年、表面実装（ＳＭＤ）によって基板の
表面に電子部品を直接半田付けすることにより、機器の
小型化が行われている。この場合、基板に応力がかかる
と部品がはがれ落ちる危険がある。また、小型であるた
めに発熱も大きな問題である。しかし本発明のパワー・
トランジスタ固定構体によれば、基板１０の他の領域に
応力が及ぶことがない。またパワー・トランジスタの発
熱についても、ヒートシンクをパワー・トランジスタの
２つの面に圧着させたことで、効果的に放熱できる。よ
って表面実装で回路基板を製造する場合に適し、機器の
小型化に寄与する。

【００１７】

【発明の効果】本発明のパワー・トランジスタ固定構体
によれば、パワー・トランジスタ本体の穴にボルトを通
して固定する必要がなく、充分な沿面距離を取ることが
できる。また、パワー・トランジスタの２つの主面を２
つのヒートシンクで圧着し、効果的に熱を逃がすことが
できる。さらの基板に応力を及ぼすことがないので、表
面実装による基板の製造にも適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一好適実施例の分解斜視図である。

【図２】図１の組立断面図である。

【図３】沿面放電を説明する図である。

【図４】パワー・トランジスタ固定構体の一従来例の断
面図である。

【符号の説明】

１０ 回路基板 １１ 開口部 １４ 絶縁シート １６ 電極 １７ 第１主面 １８ パワー・トランジスタ １９ 第２主面 ２０ ボルト ２１ ワッシャ ２２ ナット ３０ 第１ヒートシンク ３２ 圧着部 ３４ 肩部 ３６ 穴 ４０ 第２ヒートシンク ４２ 橋梁部 ４４ 足部 ４６ 穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上のパワー・トランジスタの固定位
   置に形成した開口部と、 圧着部及び肩部を有し、上記圧着部が上記開口部を通過
   して上記パワー・トランジスタの第１主面に圧着され、
   上記肩部が上記開口部の縁部に係着される第１ヒートシ
   ンクと、 橋梁部及び足部を有し、上記橋梁部が上記パワー・トラ
   ンジスタの第２主面に圧着され、上記足部が上記開口部
   の縁部に係着される第２ヒートシンクと、 上記第１又は第２主面上に設けられた電極と上記第１又
   は第２ヒートシンクの間に介在する絶縁手段と、 上記第１及び第２ヒートシンクを互いに固定する固定手
   段とを具えるパワー・トランジスタ固定構体。
2. 【請求項２】 上記固定手段によって上記足部と上記第
   １ヒートシンクを互いに固定することを特徴とする特許
   請求の範囲１記載のパワー・トランジスタ固定構体。
3. 【請求項３】 上記絶縁手段の上記電極に接する面の面
   積を上記電極の面積より広くし、上記第１又は第２ヒー
   トシンクの間の上記絶縁手段の表面に沿った沿面距離を
   所定値以上にすることを特徴とする請求項１又は２記載
   のパワー・トランジスタ固定構体。