発熱体の固定構造および固定方法

【課題】基板の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体であっても被加熱体に対して精度良く接触して固定することが可能な発熱体の固定構造および固定方法を提供する。
【解決手段】発熱体３の固定構造は、基板１と、基板１に接続して固定された足部３ｂを有し、基板１から足部３ｂを介して印加された電気信号に基づいて発熱する発熱体３とを備え、発熱体３は、基板１の一部の領域を捨て基板として取り除いた後の孔部に位置し、発熱体３の主面に接触して発熱体３を支持しつつ、基板１に固定され、発熱体３の発熱により加熱される被加熱体４をさらに備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に配設され、被加熱体に接触して固定される発熱体の固定構造および固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気製品の制御回路などを構成する際、制御回路に搭載される回路素子の発熱を制御することは、製品の性能を確保する上で極めて重要である。
【０００３】
回路素子としてレーザ素子の発光を制御する場合において、レーザ素子の制御温度は、上限だけでなく下限も設定する必要がある。従って、レーザの性能を確保するためには、高温時にはレーザ素子の発熱を冷却し、低温時にはヒータなどの発熱体をレーザ素子に近接してレーザ素子を加熱する必要がある。
【０００４】
発熱体を基板上に配設する場合には、発熱体の熱を冷却する、あるいは発熱体の熱を用いて加熱するために、発熱体の熱を受熱する被加熱体に発熱体を接触するように配設する。また、発熱体の熱を冷却するために、空気伝導によって発熱体の熱を放熱させることもある。発熱体を被加熱体に接触して配設する場合は、被加熱体との接触を保持するために精度良く配設・固定する必要があり、また、発熱体の熱を放熱する場合は、発熱体を安定して配設・固定する必要がある。
【０００５】
従来、発熱体の熱を放熱させることを目的とした、発熱体を基板に固定する構造としては、捨て基板で形成された部品支持部材によって、発熱体を基板面から浮かせた状態で保持する構造がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３１１７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、捨て基板によって発熱体を保持しているため、基板（捨て基板）の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体を保持することができないという問題があった。
【０００８】
また、例えば、特許文献１の発熱体を被加熱体に接触させる場合には、被加熱体が基板に直接固定されない部分が多くなるため、発熱体と被加熱体との位置精度が保ちにくいという問題があった。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、基板の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体であっても被加熱体に対して精度良く接触して固定することが可能な発熱体の固定構造および固定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明による発熱体の固定構造は、基板と、基板に接続して固定された足部を有し、基板から足部を介して印加された電気信号に基づいて発熱する発熱体とを備え、発熱体は、基板の一部の領域を捨て基板として取り除いた後の孔部に位置し、発熱体の主面に接触して発熱体を支持しつつ、基板に固定され、発熱体の発熱により加熱される被加熱体をさらに備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、基板と、基板に接続して固定された足部を有し、基板から足部を介して印加された電気信号に基づいて発熱する発熱体とを備え、発熱体は、基板の一部の領域を捨て基板として取り除いた後の孔部に位置し、発熱体の主面に接触して発熱体を支持しつつ、基板に固定され、発熱体の発熱により加熱される被加熱体をさらに備えるため、基板の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体であっても被加熱体に対して精度良く接触して固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による発熱体の固定構造の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による発熱体の固定構造の側面図である。
【図３】本発明の実施形態による発熱体を基板上に載置した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による発熱体の固定構造の分解構成図である。
【図５】前提技術による発熱体の固定構造の構成図である。
【図６】前提技術による発熱体の固定構造の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。なお、以下では、本実施形態による発熱体の固定構造について説明するが、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
〈前提技術〉
まず、本発明の前提となる技術（前提技術）について説明する。
【００１５】
図５は、前提技術による発熱体の固定構造の構成図であり、図６は、図５の縦断面図である。図５，６に示すように、発熱体３０の足部３０ｂは、基板１０上に半田付けして固定されている。また、発熱体３０の本体部３０ａは、部品支持部材６０によって保持されている。部品保持部材６０は、基板１０に形成された貫通孔１０ａの基板下側（裏面側）から貫通され、取付片部６０ａにて基板１０に半田付けして固定されている。また、部品支持部材６０は、捨て基板で構成され、部品受け部６０ｂにて発熱体３０の底面を支持している。
【００１６】
前提技術による発熱体３０を基板１０に固定する構造では、上述のように、基板（捨て基板）の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体を保持することができないという問題があった。また、発熱体を被加熱体に接触させる場合には、被加熱体が基板に直接固定されない部分が多くなるため、発熱体と被加熱体との位置精度が保ちにくいという問題があった。
【００１７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細を説明する。
【００１８】
〈実施形態〉
図１は、本発明の実施形態による発熱体３の固定構造の一例を示す図であり、図２は、図１の側面図である。また、図３は、発熱体３を基板１上に載置した状態を示す図であり、図４は、図１の分解構成図である。
【００１９】
図１〜４に示すように、発熱体３は、基板１に接続して固定された足部３ｂを有し、基板１から足部３ｂを介して印加された電気信号に基づいて発熱する。ブロック４（被加熱体）は、発熱体３の主面に接触して発熱体３を支持しつつ、基板１に固定され、発熱体３の発熱により加熱される。例えば、被温度制御素子としてのレーザ素子（図示せず）は、ブロック４の上に固定され、ブロック４は土台としても機能する。保持部材５は、基板１とブロック４との間に配置され、基板１上に爪形状等によって仮固定される。ネジ６は締結部品であり、発熱体３とブロック４との固定（ネジ止め）に用いられるネジ６ａと、保持部材５を介して基板１とブロック４とを固定（ネジ止め）するために用いられるネジ６ｂとがある。
【００２０】
次に、発熱体３の保持の詳細について説明する。図３に示すように、発熱体３の足部３ｂは、基板１に半田付けされる。ここで、足部３ｂのうちの、半田に接する部分を半田付け部３ｃとしている。発熱体３の本体部３ａは、基板１の一部の領域である捨て基板２上に当接して配置されているため、本体部３ａにおける面内垂直方向の位置は一定に（精度良く）保たれる。発熱体３は、基板１からの電気信号（例えば、電流）が、足部３ｂを介して本体部３ａに印加されることによって発熱する。
【００２１】
図３に示すように、基板１に対する発熱体３の半田付けが完了した後、捨て基板２のミシン目２１をニッパ等で切断して、捨て基板２を基板１から分離する。捨て基板２を分離した後の発熱体３は、図４に示すように、本体部３ａが基板１から浮遊した状態となる（すなわち、発熱体３は、捨て基板２を取り除いた後の孔部に位置している）が、発熱体３の足部３ｂが基板１に半田付けされているため、基板１に対する発熱体３の固定状態は保持される。
【００２２】
捨て基板２を基板１から分離した後、保持部材５を爪形状等によって基板１に仮固定する。仮固定した保持部材５上にブロック４を載置し、ネジ６ｂによって基板１、保持部材５、およびブロック４が固定（ネジ止め）される。このとき、発熱体３の本体部３ａは、ブロック４と当接した状態となっている。発熱体３の本体部３ａはネジ孔を有しており、ネジ６ａによって本体部３ａおよびブロック４が接触して固定（ネジ止め）される。
【００２３】
また、本来、発熱体３の足部３ｂを基板１に半田付けした後に、本体部３ａを他の部分とネジ６ａによって固定することは、半田付け部３ｃに恒久的な負荷を与えてしまうため信頼性上好ましくない。しかし、図３に示すように、発熱体３の足部３ｂの長さである寸法ｐを、通常は３〜５ｍｍ程度の長さであるのに対して、１５〜２０ｍｍ程度の充分な長さに設定している。従って、発熱体３の本体部３ａをブロック４にネジ６ａによって固定しても、半田付け部３ｃへの負荷が問題ないレベルにまで緩和され、半田付け部３ｃに不要な負荷がかからない。
【００２４】
例えば、発熱体３の足部３ｂを、本体部３ａ側を固定した片持ち梁とみなすと、半田付け部３ｃにかかる荷重（すなわち、負荷）は、図４に示す寸法ｐの３乗に反比例する。従って、寸法ｐを通常の３倍以上の長さとすれば、半田付け部３ｃにかかる負荷は２７分の１以下となって問題ないレベルとなる。すなわち、具体的には、通常の寸法ｐを３〜５ｍｍのうちの最大値である５ｍｍに対して、本実施形態では１５ｍｍ以上とすることによって半田付け部３ｃに不要な負荷がかからない。
【００２５】
上記より、発熱体３の固定構造の組み立てが完了する（図１，２参照）と、基板１の動作が可能となる。発熱体３は、基板１の制御によって発熱してブロック４を加熱する。
【００２６】
なお、実際には、熱伝導の損失を最小限にするために、発熱体３とブロック４との間にサーマルシートあるいはグリス等の熱伝導体を配設してもよいが、本実施形態では図示を省略している。
【００２７】
以上のことから、基板１に発熱体３の足部３ｂを半田付けにより固定する際に、発熱体３の本体部３ａを捨て基板２上に当接して配置されているため、本体部３ａにおける面内垂直方向の位置は一定に（精度良く）保たれ、捨て基板２の分離後であっても、発熱体３をブロック４に精度良く密接して固定させることができる。また、基板の耐熱温度以上の温度で発熱する発熱体であっても被加熱体に対して精度良く接触して固定することができる。
【００２８】
また、足部３ｂの長さ（図４の寸法ｐ）を、１５ｍｍ以上の充分な長さに設定することによって、発熱体３の本体部３ａをブロック４に固定しても、半田付け部３ｃに不要な負荷がかからない。
【００２９】
なお、本実施形態では、ブロック４を被加熱体として説明したが、ブロック４を発熱体３を冷却する冷却材として構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、基板上に配設され、被加熱体に接触して固定するよう構成される発熱体の固定構造に活用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１基板、２捨て基板、３発熱体、３ａ本体部、３ｂ足部、３ｃ半田付け部、４ブロック、５保持部材、６ネジ、１０基板、１０ａ貫通孔、２１ミシン目、３０発熱体、３０ａ本体部、３０ｂ足部、６０部品支持部材、６０ａ取付片部、６０ｂ部品受け部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に接続して固定された足部を有し、前記基板から前記足部を介して印加された電気信号に基づいて発熱する発熱体とを備え、
前記発熱体は、前記基板の一部の領域を捨て基板として取り除いた後の孔部に位置し、
前記発熱体の主面に接触して前記発熱体を支持しつつ、前記基板に固定され、前記発熱体の発熱により加熱される被加熱体をさらに備える、発熱体の固定構造。
【請求項２】
前記足部の長さが１５ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の発熱体の固定構造。
【請求項３】
前記被加熱体は、前記基板にネジ止めされ、
前記発熱体は、前記被加熱体にネジ止めされることを特徴とする、請求項１または２に記載の発熱体の固定構造。
【請求項４】
発熱体を基板に固定する方法であって、
（ａ）一部の領域に捨て基板を含む前記基板を準備する工程と、
（ｂ）前記発熱体を前記捨て基板上に配置し、前記発熱体が前記基板からの電気信号に基づいて発熱可能にするために、前記発熱体の足部を前記捨て基板以外の前記基板に接続して固定する工程と、
（ｃ）前記捨て基板を前記基板から取り除いて孔部を形成し、当該孔部に前記発熱体を位置させる工程と、
（ｄ）前記発熱体の発熱により加熱される被加熱体を、前記発熱体の主面に接触させて当該発熱体を支持させつつ、前記基板に固定する工程と、
を備える、発熱体の固定方法。
【請求項５】
前記足部の長さが１５ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項４に記載の発熱体の固定方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）において、
前記被加熱体は、前記基板にネジ止めされ、
前記発熱体は、前記被加熱体にネジ止めされることを特徴とする、請求項４または５に記載の発熱体の固定方法。

【図１】