(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-10
(45)【発行日】2024-09-19
(54)【発明の名称】電子部品組立体
(51)【国際特許分類】
H05K 1/18 20060101AFI20240911BHJP
H01L 23/40 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
H05K1/18 D
H01L23/40 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021525824
(86)(22)【出願日】2019-10-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 KR2019014077
(87)【国際公開番号】W WO2020101214
(87)【国際公開日】2020-05-22
【審査請求日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】10-2018-0139798
(32)【優先日】2018-11-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】517099982
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100117019
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100108903
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 和広
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(72)【発明者】
【氏名】チョン チェ フ
【審査官】ゆずりは 広行
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－０８６９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２１４７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２８０７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１５０１２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００９９２８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－０９５６９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ １／１８
Ｈ０１Ｌ ２３／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、前記ハウジング内で前記ハウジングの上面に配置される発熱素子と、
前記発熱素子上に配置される基板と、
前記発熱素子と前記基板との間に配置されるスペーサと、を有し、
前記基板は、前記スペーサと結合する第１ホールを有し、
前記発熱素子は、第２ホールが形成された第１ボディと、前記基板と連結される連結部と、を有し、
前記スペーサは、前記第１ホールと結合する第１突起と、前記第２ホールと結合する第２突起と、前記第１突起と前記第２突起との間に配置された第２ボディと、を含み、
前記スペーサの第２ボディは、前記第１突起の径より大きい径を持つストッパを含み、
前記ストッパの少なくとも一部は、前記基板と接触し、
前記ハウジングは、金属材質であり、内部に冷却のための冷媒が循環する冷却チャンネルを含み、
前記基板は、前記ハウジングに結合され、
前記スペーサは、弾性素材で形成され、前記発熱素子を前記ハウジングの上面方向に加圧し、
前記第２ボディは、前記ストッパと連結される延長部を含み、
前記基板と前記発熱素子との間のギャップは、前記スペーサから前記第１突起と前記第２突起を除く前記延長部と前記ストッパの厚さの合計に対応し、
前記ストッパは、前記延長部の両端に一つずつ配置され、
前記発熱素子は、前記冷却チャンネルが形成された前記ハウジングの表面と熱伝導部材を通して接着され、
前記基板と向き合う前記ハウジングの表面には前記基板が装着されるベースが配置される、電子部品組立体。
【請求項2】
前記発熱素子は、前記ハウジングの一面上に配置されて、前記スペーサと接触する上面を有する、請求項１に記載の電子部品組立体。
【請求項3】
前記基板は、複数の第１ホールを有し、前記スペーサは、複数の第１突起を有する、請求項１に記載の電子部品組立体。
【請求項4】
前記発熱素子の数は、複数であり、
複数の前記発熱素子は、同一間隔で離隔して配置される、請求項１に記載の電子部品組立体。
【請求項5】
ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、冷媒が循環する冷却チャンネルと、
前記ハウジング内で前記ハウジングの上面に配置される発熱素子と、
前記発熱素子上に配置される基板と、
前記発熱素子と前記基板との間に配置されるスペーサと、を有し、
前記基板は、前記スペーサと結合する第１ホールを有し、
前記発熱素子は、第２ホールが形成された第１ボディと、前記基板と連結される連結部と、を有し、
前記スペーサは、前記第１ホールと結合する第１突起と、前記第２ホールと結合する第２突起と、前記第１突起と前記第２突起との間に配置された第２ボディと、を含み、
前記スペーサの第２ボディは、前記第１突起の径より大きい径を持つストッパを含み、
前記ストッパの少なくとも一部は、前記基板と接触し、
前記ハウジングは、金属材質であり、内部に冷却のための冷媒が循環する冷却チャンネルを含み、
前記基板は、前記ハウジングに結合され、
前記スペーサは、弾性素材で形成され、前記発熱素子を前記ハウジングの上面方向に加圧し、
前記第２ボディは、前記ストッパと連結される延長部を含み、
前記基板と前記発熱素子との間のギャップは、前記スペーサから前記第１突起と前記第２突起を除く前記延長部と前記ストッパの厚さの合計に対応し、
前記ストッパは、前記延長部の両端に一つずつ配置され、
前記発熱素子は、前記冷却チャンネルが形成された前記ハウジングの表面と熱伝導部材を通して接着され、
前記基板と向き合う前記ハウジングの表面には前記基板が装着されるベースが配置される、コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施例は、電子部品組立体に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の電気装置としては、エンジン電気装置（始動装置、点火装置、充電装置）および照明装置が一般的であるが、近年車両がより電子制御化されることによってシャーシ電気装置を含む多くのシステムが電気電子化されている傾向である。
【0003】
自動車に設置されるランプ、オーデイオ、ヒータ、エアコンなどの各種電装品は、自動車停止時にはバッテリから電源の供給を受けて、走行時には発電機から電源の供給を受けるようになっているが、この際、通常の電源電圧で１４Ｖ系電源システムの発電容量が使われている。
【0004】
近年、情報技術産業の発達と共に自動車の便宜性増大を目的とする様々な新技術（モータ式パワーステアリング、インターネツトなど）が車両に接目されて、今後も現自動車システムを最大限利用できる新技術の開発が続くと見込まれる。
【0005】
ソフトまたはハードタイプの区分なくハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）は、電場負荷（１２Ｖ）供給のためのＤＣ－ＤＣコンバータ（Low Voltage DC-DC Converter）が設置されている。さらに、通常のガソリン車両の発電機（オルタネータ）の役割をするディーシーディーシーコンバータは、メインバッテリ（通常１４４Ｖ以上の高電圧バッテリ）の高電圧をダウンさせて電場負荷用電圧１２Ｖを供給している。
【0006】
ディーシーディーシーコンバータ（DC-DC Converter）とは、ある電圧の直流電源から他の電圧の直流電源に変換する電子回路装置のことをいい、テレビ受像機、自動車の電装品など様々な領域で使われている。
【0007】
一方、上記のようなディーシーディーシーコンバータに適用される電子部品組立体の場合、小型化傾向により、パワー部品の空間を最小にする形態で開発されている。特に、ディーシーディーシーコンバータのパワーモジュール中高パワー（high power）側電子部品組立体の場合、高発熱特性の発熱素子（ＦＥＴ）は、放熱のために基板の外部に本体部が位置して、基板とはリードを介して連結される形態で製造されて、基板の空間活用度の側面で不利な短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、前記のような短所を克服するために案出されたもので、スイッチング素子などの発熱素子から発生する熱を迅速に排出すると同時に発熱素子本体を基板の内側に配置して基板の空間活用度が高い電子部品組立体を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために本実施例に係る電子部品組立体は、ハウジングと、ハウジング内に配置される発熱素子と、発熱素子上に配置される基板と、発熱素子と基板との間に配置されるスペーサと、を有し、基板は、スペーサと結合する第１ホールを有し、発熱素子は、第２ホールが形成された第１ボディと、基板と連結される連結部と、を有し、スペーサは、第１ホールと結合する第１突起と、第２ホールと結合する第２突起と、第１突起と第２突起との間に配置された第２ボディと、を有する。
【0010】
好ましくは、発熱素子は、ハウジングの一面上に配置されて、スペーサと接触する上面を有する。
【0011】
好ましくは、基板は、複数の第１ホールを有し、スペーサは、複数の第１突起を有する。
【0012】
好ましくは、発熱素子は、複数であり、スペーサの第２ボディは、複数の第２突起を有し、複数の第２突起の各々は、複数の発熱素子の各々の第２ホールに結合する。
【0013】
好ましくは、ハウジングは、金属材質であり、内部に冷却のための冷媒が循環する冷却チャンネルを有する。
【0014】
好ましくは、発熱素子とハウジングとの間の接触面には、熱伝導部材が配置される。
【0015】
好ましくは、複数の発熱素子は、同一間隔で離隔して配置される。
【0016】
好ましくは、スペーサは、弾性素材またはプラスチック素材で形成される。
【0017】
好ましくは、スペーサの第２ボディは、第１突起より大きい径を持つストッパと、ストッパと連結される延長部と、を有し、ストッパの一部は、基板と接触する。
【0018】
さらに好ましくは、スペーサは、複数の発熱素子と全部接触する第２ボディを有し、ストッパは、延長部の両側に配置される第１ストッパおよび第２ストッパを有し、基板と発熱素子の第１ボディとの間の間隔は、ストッパと延長部との厚さの合計と同じである。
【0019】
好ましくは、複数の第２突起は、同一間隔で離隔して配置される。
【0020】
さらに、本実施例に係る電子部品組立体は、ベースを有するハウジングと、ベース上に配置される基板と、基板とベースとの間に配置される発熱素子と、発熱素子と基板との間に配置されるスペーサと、を有し、発熱素子は、スペーサによってベースに固定されて基板と離隔する。
【発明の効果】
【0021】
本実施例は、発熱特性が高い発熱素子を基板下面で一定距離離隔して同じ方向に配置して、上記発熱素子と基板との間にはスペーサを配置して、基板がケース内部に取り付けられる場合、冷却チャンネルが形成されたハウジングと適切な圧力で接触して、発熱素子の基板部位も他の部品を実装することができて、高い空間活用度を提供する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【0024】
ただし、本発明の技術思想は、説明される一部の実施例に限定されず、各々異なる様々な形態で具現されてもよく、本発明の技術思想範囲内でなら、実施例間のその構成要素中の一つまたは複数を選択的に結合または置き換えて使うことができる。
【0025】
さらに、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）は、明白に特に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解できる意味と解釈され、予め定義された用語と共に一般的に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができるはずである。
【0026】
さらに、本発明の実施例で使われた用語は、実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。
【0027】
本明細書において、単数形は、文面で特に言及しない限り、複数形も含み、“Ａ、Ｂおよび（と）Ｃの少なくとも一つ（または一つもしくは複数）”と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができるすべての組み合わせ中の一つまたは複数を含むことができる。
【0028】
また、本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使うことができる。このような用語は、その構成要素を別の構成要素と区別するためであり、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などで限定されない。
【0029】
なお、ある構成要素が別の構成要素に‘連結’、‘結合’、または‘接続’されると記載された場合、その構成要素がその別の構成要素に直接‘連結’、‘結合’、または‘接続’される場合だけでなく、その構成要素とその別の構成要素との間にあるさらに別の構成要素によって‘連結’、‘連結’、または‘接続’される場合も含むことができる。
【0030】
さらに、各構成要素の“上（上に）”または“下（下に）”に形成または配置されると記載される場合、“上（上に）”または“下（下に）”は、２つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、一つまたは複数のさらに別の構成要素が２つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。さらに、“上（上に）”または“下（下に）”で表現される場合、一つの構成要素を基準に上側方向だけでなく下側方向の意味も含まれることができる。
【0031】
本実施例に係る電子部品組立体は、あらゆる電子装置に適用されるが、好ましくはコンバータ（convert）に適用されて、さらに好ましくは、ディーシーディーシーコンバータに適用される。上記ディーシーディーシーコンバータは、自動車、エアコンなどに備えられる電装品として、ある電圧の電源で別の電圧の電源に変換を行う電子回路装置をいう。
【0032】
本発明の実施例に係る電子部品組立体１００は、図１に示したように、基板１、上記基板１の下端に一定距離離隔して実装される複数の発熱特性を持つ発熱素子１０、上記発熱素子１０と上記基板１との間に配置されて、各発熱素子１０の間の距離と、発熱素子１０と基板１との間の離隔距離と、を維持するスペーサ３０を含む。
【0033】
上記基板１は、様々な電子部品が実装されていて、上記スペーサ３０との結合のための複数の第１ホール５を含む。
【0034】
尚、上記発熱素子１０は、ＦＥＴなどのように動作中発熱特性が高い電子部品を意味して、本発明では、４個が一つの組をなして上記基板１に実装されるが、その数は制限されない。
【0035】
一方、図２は、一つの発熱素子１０を図示した斜視図で、上記図面に示したように、上記発熱素子１０は、第１ボディ１１と、３個の連結部１２と、第１ボディ１１に形成された第２ホール１３と、を含み構成される。
【0036】
ここで、上記発熱素子１０の第１ボディ１１は、基板１下部に水平に配置されて、このとき、上記連結部１２は、角度９０度で折れて上記基板１に結合した後、上部でソルダリングされる形態で上記基板１と電気的に連結される。
【0037】
すなわち、上記発熱素子１０の第１ボディ１１は、上記基板１と同じ方向の水平に一定距離離隔して配置される。
【0038】
一方、上記発熱素子１０と基板１との間には、上記発熱素子１０の間の間隔維持と、基板１と発熱素子１０との間の間隔維持と、のためにスペーサ３０が配置される。
【0039】
図３は、上記スペース（スペーサ）３０の構成を示す斜視図である。上記スペース３０は、上記図３に示したように、延長部３１および複数のストッパ３３（３４）を含む第２ボディ３５と、上記ストッパ３４の上端に形成される第１突起３３と、上記延長部３１の下端に形成される複数の第２突起３２と、を含む。
【0040】
ここで、上記延長部３１は、平板形態で構成されることが好ましいが、その形状は制限されない。
【0041】
一方、上記第１突起３３は、上記ストッパ３３の上端に形成されて、基板１に形成された第１ホール５に結合されてスペーサ３０自体を基板１に固定する役割をする。
【0042】
もちろん上記第１突起３３の径は、上記ストッパ３３の幅または径より小さく形成しなければならない。
【0043】
尚、上記ストッパ３３は、基板１と延長部３１との間の距離を維持する役割をするもので、上記延長部３１の両終端側に各々一つずつ形成することが好ましく、上記第１突起３４（３３）も上記ストッパ３３の数と同じ数で形成することが好ましい。
【0044】
上記第２突起３２は、発熱素子１０に形成された第２ホール１３に挿入されるもので、単一基板１に配置される発熱素子１０の数だけ形成して、また、一定間隔に配置されるのが好ましい。
【0045】
上記基板１と上記発熱素子１０の第１ボディ１１との間の間隔は、上記ストッパ３３の高さおよび上記延長部３１の厚さと同じである。
【0046】
すなわち、スペーサ３０で突起３２、３３を除いた高さが基板１と発熱素子１０との間の間隔を決めるので、実際のスペーサ３０の設計時には基板１と発熱素子１０との間に必要な間隔をまず算定した後、上記延長部３１およびストッパ３３の高さを追加で決めることが好ましい。
【0047】
一方、図４は、本発明の一実施例に係る電子部品組立体１００の断面図である。上記図面に示したように、上記スペーサ３０は、基板１と発熱素子１０との間に配置されて、上記発熱素子１０の下面は、冷却チャンネル３が形成されたハウジング２の上面と熱伝導接着剤を媒介として接触する。
【0048】
ここで、上記ハウジング２は、金属材質で構成されて、内部に冷却チャンネル３が形成されていて、ヒートシンク（ヒットシンク）の役割およびケース構造物の役割をする。そして、上記冷却チャンネル３には、全ハウジング２の冷却のための冷媒が循環する。
【0049】
また、上記ハウジング２の上面には、平面形態のベースを含んで構成されて、上記ベースに基板１などが取り付けられる。
【0050】
尚、上記スペーサ３０が、適切な弾性特性を持つ合成樹脂材質で構成される場合、上記基板１が、ケースまたはベースに取り付けられる場合、上記発熱素子１０を上記ハウジング２の上面方向に加圧する効果があって、放熱的側面で相当有利な長所がある。
【0051】
すなわち、上記スペーサ３０は、上記発熱素子１０とハウジング２の上面との間の結合力を持続的に維持する効果がある。
【0052】
以上で、本発明の実施例を構成するすべての構成要素が一つに結合したり結合して動作すると説明したとしても、本発明は、必ずしもこのような実施例に限定されない。すなわち、本発明の目的範囲の中でなら、そのすべての構成要素が一つまたは複数で選択的に結合して動作することもできる。さらに、以上で記載された‘含む’、‘構成する’または‘持つ’などの用語は、特に反対となる記載がない限り、該当構成要素が内在してもよいことを意味するので、別の構成要素を除くのではなく、別の構成要素をさらに包含できると解釈されなければならない。技術的や科学的な用語を含むすべての用語は、異なるように定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味がある。予め定義された用語と共に一般的に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致すると解釈されるべきで、本発明で明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味で解釈されない。
【0053】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者ならば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能であろう。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく説明するためのもので、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲は限定されない。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきで、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】