电子部件单元的制作方法

本发明涉及一种用于激光装置等的电子部件单元。

背景技术：

以往，在材料的切断、焊接等中使用激光。输出激光的激光装置包括电源单元、ld(激光二极管)组件、激光腔等。在这些各部分中，设有发热性高的电子部件(以下，也称为“发热部件”)。例如，在电源单元中，具有整流电路用的二极管、开关电路的fet和二极管、平滑电路中的线圈等发热部件。以往，作为用于冷却这些发热部件的冷却装置，提出一种配置于两个印刷基板之间，冷却安装于各个印刷基板的发热部件的电子部件冷却装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2000-292492号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述的激光装置中，谋求更高效地冷却设置于电源单元等电子部件单元的发热性高的电子部件。

本发明的目的在于，提供一种能够更高效地冷却发热性高的电子部件的电子部件单元。

用于解决问题的方案

(1)本发明涉及一种电子部件单元(例如，后述的电源单元6)，其包括：多个第1电子部件(例如，后述的第1冷却部件12)，其无需利用冷却板冷却；多个第2电子部件(例如，后述的第2冷却部件13)，其利用冷却板冷却；第1电路基板(例如，后述的一侧的印刷基板11)，所述第1电子部件安装于所述第1电路基板的第1面(例如，后述的第1面11a)，所述第2电子部件安装于所述第1电路基板的与所述第1面相反侧的第2面(例如，后述的第2面11b)；第2电路基板(例如，后述的另一侧的印刷基板11)，所述第1电子部件安装于所述第2电路基板的第1面，所述第2电子部件安装于所述第2电路基板的与所述第1面相反侧的第2面；以及一个冷却板(例如，后述的冷却板20)，其具有第1冷却面(例如，后述的冷却面f1)和位于与所述第1冷却面相反侧的第2冷却面(例如，后述的冷却面f2)，安装于所述第1电路基板的所述第2面的所述第2电子部件通过与所述冷却板的所述第1冷却面接触来冷却，安装于所述第2电路基板的所述第2面的所述第2电子部件通过与所述冷却板的所述第2冷却面接触来冷却。

(2)根据(1)的电子部件单元，也可以是如下结构，所述冷却板包括：第1导热部(例如，后述的第1散热件25)，其设置于所述第1冷却面和所述第1电路基板的所述第2面之间；以及第2导热部(例如，后述的第2散热件26)，其设置于第2冷却面和所述第2电路基板的所述第2面之间。

(3)根据(2)的电子部件单元，也可以是如下结构，构成为：所述第1导热部在与所述冷却板的所述第1冷却面大致正交的方向(例如，后述的z方向)上延伸，所述第2导热部在与所述冷却板的所述第2冷却面大致正交的方向上延伸，多个所述第2电子部件中的一部分电子部件安装于所述冷却板的所述第1冷却面以及所述第2冷却面，多个所述第2电子部件中的其他的电子部件配置于所述第1导热部以及所述第2导热部，并分别与所述第1电路基板的所述第2面以及所述第2电路基板的所述第2面电连接。

(4)在(1)～(3)中任一项的电子部件单元中，也可以是如下结构：该电子部件单元具有用于支承所述冷却板的至少一处的冷却板支承部(例如，后述的冷却板支承部30)。

发明的效果

根据本发明，可以提供能够高效地冷却发热性高的电子部件的电子部件单元。

附图说明

图1是表示第1实施方式中的激光装置1的功能性的结构的框图。

图2是表示电源主体部10的结构的立体图。

图3是表示第1实施方式中的电源单元6的整体结构的侧视图。

图4是表示第2实施方式中的电源单元6a的整体结构的侧视图。

图5是表示第3实施方式中的电源单元6b的整体结构的侧视图。

附图标记说明

1、激光装置；6、6a、6b、电源单元(电子部件单元)；10、电源主体部；11、印刷基板(第1电路基板、第2电路基板)；12、第1冷却部件(第1电子部件)；13、13a、第2冷却部件(第2电子部件)；15、16、支承板；20、冷却板；24、冷却板主体；25、第1散热件(第1导热部)；26、第2散热件(第2导热部)；30、冷却板支承部；f1、冷却面(第1冷却面)；f2、冷却面(第2冷却面)。

具体实施方式

以下，说明本发明涉及的电子部件单元的实施方式。另外，在本说明书中附加的附图均为示意图，考虑到理解的容易性等，将各部分的形状、比例尺、纵横的尺寸比等自实物进行了变更或者放大。此外，在附图中，适当地省略了表示构件的剖面的剖面线。

在本说明书等中，对于指定形状、几何学的条件以及这些的程度的用语，例如，对于“正交”、“方向”等用语，除了该用语的严格的意义之外，也包含视为大致正交的程度的范围、视为大致该方向的范围。

第1实施方式

图1是表示第1实施方式中的激光装置1的功能性的结构的框图。在图1中，实线的箭头表示电缆(信号、电力等的线缆)。虚线的箭头表示光纤线缆。另外，第1实施方式中的激光装置1的整体结构与后述的其他的实施方式通用。

第1实施方式的激光装置1是向激光加工装置5供给激光的装置。激光装置1构成为光纤激光装置。光纤激光装置是利用光纤线缆将光放大的方式的激光装置。

如图1所示，激光装置1包括lc单元2、光束合成器3、作为电子部件单元的电源单元6、激光控制部7。

lc单元2是产生激光的装置(激光腔单元)。本实施方式的激光装置1具有两个相同结构的lc单元2。lc单元2包括ld组件、激光腔(均未图示)等。

ld组件包括多个激光二极管。这些激光二极管产生与自电源单元6供给的电流相对应的强度的激光。在各激光二极管产生的激光向激光腔送出。

激光腔是将自ld组件送出的激光放大的装置。在各激光二极管产生的激光利用激光腔放大，并借助光纤线缆向光束合成器3送出。

光束合成器3是将自两个lc单元2送出的激光结合的装置。利用光束合成器3结合的激光借助光纤线缆向激光加工装置5送出。

激光加工装置5是使自激光装置1(光束合成器3)输出的激光从加工头(未图示)射出而加工工件的装置。

电源单元6是将用于产生激光的电流向两个lc单元2的各个lc单元2供给的电源装置。由主电源8向电源单元6供电。电源单元6按照自激光控制部7送出的控制信号向各lc单元2供给电流或者停止该供给。如后所述，电源单元6具有两个电源主体部10以及一个冷却板20(参照图3)。两个电源主体部10分别向相对应的lc单元2供给电流。各电源主体部10具有整流电路用的二极管、开关电路的fet和二极管、平滑电路的线圈等(均未图示)作为发热部件。

另外，虽然未在图1中示出，在激光装置1设有能够切断自电源单元6向lc单元2的电流的供给的动力切断部。动力切断部是具有例如熔断器、断路器等电气部件的电路。动力切断部例如根据在紧急时自激光控制部7送出的控制信号来切断自电源单元6向lc单元2的电流的供给。

激光控制部7是控制来自激光装置1的激光的输出的电路。激光控制部7根据借助信号线缆送出的控制信号来控制电源单元6的动作。激光控制部7借助信号线缆与cnc9连接。

cnc9是控制激光装置1的动作的数值控制装置。激光控制部7按照自cnc9送出的控制信号来控制电源单元6等的动作。

接着，说明第1实施方式中的电源单元6的结构。

首先，说明构成电源单元6的电源主体部10。图2是表示电源主体部10的结构的立体图。

另外，在以下的说明中，在图2所示的配置下，将俯视观察电源主体部10时的一边设为x(x1-x2)方向，将在平面上与x方向正交的方向设为y(y1-y2)方向。此外，将与x-y平面正交的厚度方向设为z(z1-z2)方向。此坐标系对于后述的冷却板20、电源单元6也相同。

电源主体部10是与冷却板20一起构成电源单元6的电源电路的组装体。如上所述，本实施方式的电源单元6具有两个电源主体部10。由于两个电源主体部10实质上结构相同，因此，在此对于一个电源主体部10说明其结构。

如图2所示，电源主体部10包括印刷基板11、作为第1电子部件的第1冷却部件12以及作为第2电子部件的第2冷却部件13。在图2以及后述的图3～图5中示意性地示出了各部分的形状、配置。

另外，在本说明书等中，所谓“安装”是电子部件(例如，第1冷却部件12)配置于印刷基板11，并且，与印刷基板11上的布线图案电连接的状态。

印刷基板11(第1电路基板、第2电路基板)是供后述的第1冷却部件12以及第2冷却部件13安装的板状的绝缘构件。在印刷基板11的表面形成有利用导体而成的布线图案(未图示)。配置于z1侧的印刷基板11和配置于z2侧的印刷基板11隔着冷却板20为相似形状。因此，在以下的说明中，主要以配置于图3的z1侧的印刷基板11为例说明结构。括号内示出了配置于z2侧的印刷基板11的情况。

印刷基板11包括第1面11a以及第2面11b。第1面11a是在印刷基板11的厚度方向(z方向)上位于z1侧(z2侧)的面。第2面11b是在印刷基板11的厚度方向(z方向)上位于z2侧(z1侧)的面。

第1冷却部件12是无需利用冷却板20冷却的电子部件(发热部件)。作为第1冷却部件12，能够列举例如ic、电容器、线圈(例如，平滑电路)等。在第1冷却部件12的工作中产生的热的一部分向空气中放出。由此，第1冷却部件12保持在适当的温度范围。第1冷却部件12安装于印刷基板11的第1面11a。另外，第1冷却部件12既可以利用空气的对流来冷却，也可以利用风扇等的强制的空气的流通来冷却。

第2冷却部件13是利用冷却板20冷却的电子部件(发热部件)。作为第2冷却部件13，能够列举例如整流电路用的二极管、开关电路的fet和二极管等。在第2冷却部件13的工作中产生的热量的一部分向冷却板20(后述)放出。由此，第2冷却部件13保持在适当的温度范围。第2冷却部件13安装于印刷基板11的第2面11b。另外，在图2中，虽然示出了一个第2冷却部件13安装于印刷基板11的第2面11b的结构，但是实际上安装有多个第2冷却部件13。

冷却板20是具有冷却面f1(第1冷却面)以及冷却面f2(第2冷却面)的板状的部件。在以下的说明中，也将冷却面f1和冷却面f2的任一者或者两者仅称为“冷却面”。“板状”意味着作为整体是板状，不限定于等厚度，也可以是厚度不均等。此外，冷却板20既可以将液体等作为冷却介质，也就是所谓液冷，也可以将其他的物质作为冷却介质。例如，冷却板20也可以是利用空气冷却的空冷散热件。

接着，说明第1实施方式中的电源单元6的整体结构。图3是表示第1实施方式中的电源单元6的整体结构的侧视图。

如图3所示，在第1实施方式的电源单元6中，以将冷却板20夹于中间的方式在厚度方向的两侧(z1侧以及z2侧)分别配置有电源主体部10。另外，由电源主体部10、冷却板20等组装的电源单元6收纳于壳体(未图示)内。

在电源单元6中，配置于与冷却面f1相向的一侧(z1侧)的电源主体部10的第2冷却部件13抵接于冷却板20的冷却面f1。此外，同样配置于z1侧的电源主体部10的第2冷却部件13a配置于冷却板20的冷却面f1。虽然第2冷却部件13a与第2冷却部件13同样是利用冷却板20冷却的电子部件，但是第2冷却部件13a未配置于配置在z1侧的电源主体部10的印刷基板11。由于第2冷却部件13a与第2冷却部件13相比高度(在图3的配置下的z方向)较小，即使配置于印刷基板11的第2面11b也不能够利用冷却板20冷却，因此直接配置于冷却板20的冷却面f1。第2冷却部件13a和印刷基板11(布线图案)之间利用布线14连接。

另一方面，配置于与冷却面f2相向的一侧(z2侧)的电源主体部10的第2冷却部件13抵接于冷却板20的冷却面f2。此外，同样配置于z2侧的电源主体部10的第2冷却部件13a配置于冷却板20的冷却面f2。第2冷却部件13a和印刷基板11之间利用导线14连接。

因此，在配置于z1侧的电源主体部10中，安装于印刷基板11(第1电路基板)的第2冷却部件13以及配置于冷却板20的冷却面f1的第2冷却部件13a通过与冷却板20的冷却面f1接触来冷却。此外，在配置于z2侧的电源主体部10中，安装于印刷基板11(第2电路基板)的第2冷却部件13以及配置于冷却板20的冷却面f2的第2冷却部件13a通过与冷却板20的冷却面f2接触来冷却。

接着，说明电源单元6中的电源主体部10的支承构造。如图3所示，支承板15以及16分别组装于各电源主体部10的x方向的两端部。

支承板15是设置在两个印刷基板11(电源主体部10)之间的构件。支承板15形成为大致凹形。支承板15利用例如螺纹紧固件(未图示)组装于两个印刷基板11各自的第2面11b。通过将两个支承板15于冷却板20的x方向的两侧组装在两个印刷基板11之间来规定电源单元6的厚度方向(z方向)的间隔。此外，通过组装两个支承板15，能够对各印刷基板11和冷却板20之间进行加强。

支承板16是配置于支承板15和冷却板20的x方向(x1侧、x2侧)的侧面之间的构件。支承板16的一侧的端部16a利用例如螺纹紧固件(未图示)组装于支承板15。支承板16的中央部16b与冷却板20的x方向的侧面抵接。此外，支承板16的端部16c与冷却板20的厚度方向(z方向)的侧面抵接。因此，通过将两个支承板16组装于各个支承板15来限制冷却板20的向x方向以及z方向的移动。

根据上述的第1实施方式的电源单元6，能够在一个冷却板20的两面(冷却面f1以及f2)冷却安装于两个电源主体部10的印刷基板11的第2冷却部件13，因此与针对每个印刷基板11设置冷却板20的结构相比，能够更高效地冷却作为发热性高的电子部件的第2冷却部件13。换言之，虽然在如以往那样只将冷却板的单面作为冷却面的情况下，相反侧的冷却面变得浪费(未有效地利用)，但是在本实施方式的电源单元6中，由于冷却板20的两面为冷却面，因此能够更有效地利用冷却板20的冷却面。

根据第1实施方式的电源单元6，能够用一个冷却板20冷却两个电源主体部10，因此与将冷却板20设置于两个电源主体部10的各个电源主体部10的情况相比，能够使电源单元6的厚度(z方向)更薄。由此，由于能够使电源单元6变得更紧凑且轻量，因此能够使激光装置1(参照图1)内的电源单元6的设置空间更小。

此外，根据第1实施方式的电源单元6，能够用一个冷却板20冷却两个电源主体部10，因此与将冷却板20设置于两个电源主体部10的各个电源主体部10的情况相比，能够使部件成本以及制造成本降低。

另外，上述的第1实施方式中的电源单元6的效果也与后述的第2实施方式的电源单元6a以及第3实施方式的电源单元6b共通。

第2实施方式

图4是表示第2实施方式中的电源单元6a的整体结构的侧视图。第2实施方式的电源单元6a的冷却板20的结构与第1实施方式不同。在第2实施方式的电源单元6a中，其他的结构与第1实施方式相同。因此，在图4中，仅图示电源单元6a，而省略激光装置1的整体的图示。此外，在第2实施方式的说明以及附图中，对与第1实施方式同等的构件等附上与第1实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。

如图4所示，第2实施方式的冷却板20包括：冷却板主体24(相当于第1实施方式的冷却板20)；设置于冷却板主体24的冷却面f1的第1散热件25(第1导热部)；以及设置于冷却板主体24的冷却面f2的第2散热件26(第2导热部)。

第1散热件25是能够传递冷却板主体24的冷却面f1的热的构件。在图4所示的配置下，第1散热件25分别设置于x1侧以及x2侧的端部。以下说明的第1散热件25的结构与设置于x1侧以及x2侧的端部的各个第1散热件25共通。

第1散热件25构成为在与冷却板主体24的冷却面f1正交的方向(z方向)上延伸。第1散热件25的z2侧的端部接合于冷却板主体24的冷却面f1。第1散热件25的z2侧的端部利用例如硬钎焊、导热性的粘接剂、螺纹紧固等手法接合于冷却面f1。此外，第1散热件25的z1侧的端部接合于同样配置于z1侧的电源主体部10的印刷基板11。第1散热件25的z1侧的端部利用例如螺纹紧固等手法接合于印刷基板11。这样一来，第1散热件25将冷却板20的冷却面f1与配置于z1侧的电源主体部10的印刷基板11之间连结。

此外，在图4所示的配置下，在第1散热件25的x1侧的面以及x2侧的面分别配置有第2冷却部件13a。第2冷却部件13a和配置于z1侧的电源主体部10的印刷基板11(布线图案)之间利用导线14连接。

第2散热件26是能够传递冷却板主体24的冷却面f2的热量的构件。在图4所示的配置下，第2散热件26分别设置于x1侧以及x2侧的端部。以下说明的第2散热件26的结构与设置于x1侧以及x2侧的端部的各个第2散热件26共通。

第2散热件26构成为在与冷却板主体24的冷却面f2正交的方向(z方向)上延伸。第2散热件26的z1侧的端部接合于冷却板主体24的冷却面f2。第2散热件26的z1侧的端部利用与第1散热件25的z2侧的端部同样的手法接合于冷却板主体24。此外，第2散热件26的z2侧的端部接合于同样配置于z2侧的电源主体部10的印刷基板11。第2散热件26的z2侧的端部利用与第1散热件25的z1侧的端部同样的手法接合于印刷基板11。这样一来，第2散热件26将冷却板主体24的冷却面f2与配置于z2侧的电源主体部10的印刷基板11之间连结。

此外，在图4所示的配置下，在第2散热件26的x1侧的面以及x2侧的面分别配置有第2冷却部件13a。第2冷却部件13a和配置于z2侧的电源主体部10的印刷基板11(布线图案)之间利用导线14连接。

另外，在本实施方式中，虽然说明了各散热件的两端部分别接合于冷却板主体24和电源主体部10的印刷基板11的例子，但是也可以构成为使作为印刷基板11侧的散热件的一侧的端部不接合于印刷基板11，而抵接于印刷基板11。

上述的第2实施方式的电源单元6a在冷却板20的冷却板主体24的冷却面f1、f2和印刷基板11(电源主体部10)之间具有第1散热件25以及第2散热件26。因此，能够在不增大z方向上的冷却板20的尺寸的情况下增加第2冷却部件的冷却面积。因此，在第2实施方式的电源单元6a中，能够冷却更多的第2冷却部件。

在第2实施方式的电源单元6a中，第1散热件25以及第2散热件26构成为在与冷却板20的冷却板主体24的冷却面f1以及f2正交的方向上延伸。因此，在第2实施方式的电源单元6a中，能够在不安装支承板等的情况下规定电源单元6a的厚度方向(z方向)的间隔，并且对各印刷基板11和冷却板20之间进行加强。

第3实施方式

图5是表示第3实施方式中的电源单元6b的整体结构的侧视图。第3实施方式的电源单元6b在具有冷却板20的冷却板支承部30这一点与第2实施方式不同。在第3实施方式的电源单元6b中，其他的结构与第2实施方式相同。因此，在图5中，仅图示电源单元6b，而省略激光装置1的整体的图示。此外，在第3实施方式的说明以及附图中，对与第2实施方式同等的构件等标注与第2实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。另外，在图5中，仅对在实施方式的说明中必要的部分标注附图标记，适当地省略构成电源单元6b的各部分的附图标记。

如图5所示，第3实施方式的电源单元6b在x1侧的端部具有冷却板支承部30。在图5所示的配置下，x方向相当于例如铅垂方向。换言之，x1侧为下侧，x2侧为上侧。冷却板支承部30设置于作为该铅垂方向的下侧的x1侧。冷却板支承部30是用于支承冷却板20的构件。冷却板支承部30以支承冷却板20的x1侧的侧面20a(后述)的方式构成。

冷却板支承部30包括冷却板压紧部31以及基座部32。在图5所示的配置下，冷却板压紧部31是以与冷却板20的x1侧的侧面20a卡合的方式形成为大致凹形的部分。冷却板20的x1侧的侧面20a安装于在冷却板压紧部31的中央形成的凹陷部31a。冷却板20的侧面20a也可以利用例如螺纹紧固件(未图示)接合于凹陷部31a。

基座部32是用于支承冷却板压紧部31的部分。基座部32设置于收纳电源单元6b的壳体(未图示)。在本实施方式中，冷却板压紧部31和基座部32形成为一体。冷却板支承部30由例如铝合金、不锈钢、钢等金属材料、塑料等树脂材料形成。另外，在冷却板支承部30中，也可以将冷却板压紧部31和基座部32分体地形成。该情况下的冷却板压紧部31以及基座部32的材质可以相同，也可以不同。

上述的第3实施方式的电源单元6b具有用于支承冷却板20的x1侧的侧面20a的冷却板支承部30。因此，能够在不怎么对刚性低于冷却板20的印刷基板11施加负担的情况下更加稳定地保持电源单元6b。此外，能够在振动、冲击等施加于比电源主体部10重量大的冷却板20的情况下，更有效地抑制电源单元6b的错位等。

以上，虽然说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定于前述的各实施方式，如后述的变形方式那样地能够进行各种的变形、变更，这些也在本发明的技术范围内。此外，在实施方式中记载的效果不过是列举了由本发明产生的最合适的效果，不限定于在实施方式中记载的效果。另外，前述的实施方式以及后述的变形方式也能够适当地组合，但是省略详细的说明。

变形方式

在第1～第3实施方式中，印刷基板11可以是相同结构，也可以分别是不同结构。另外，在将印刷基板11设为相同结构的情况下，与将两组电源主体部10和冷却板20的组合排列的结构相比能够减少一张冷却板20。由此，能够使冷却板20的冷却面高效使用、节约空间、降低成本。

虽然在第1～第3实施方式中说明了将激光装置1构成为光纤激光装置的例子，但是不限于此，也可以构成为例如将由半导体激光装置产生的激光利用光学系统放大的方式的激光装置。

虽然在第1～第3实施方式中说明了将电子部件单元构成为电源单元6的例子，但是不限于此，只要作为电子部件具有发热部件，可以适用于任何装置。

在第1～第3实施方式中，也可以在第2冷却部件13与冷却板20(冷却面f1以及f2)相接侧的面上设置散热片。散热片是将第2冷却部件13产生的热量扩散的板状的金属构件。通过在第2冷却部件13和冷却板20之间设置散热片，能够更高效地冷却第2冷却部件13。

在第2以及第3实施方式中，可以设为将第2冷却部件13a配置于第1散热件25以及第2散热件26的任意一侧的面(x1侧的面或者x2侧的面)的结构，也可以设为在任意面都不配置第2冷却部件13a的结构。即使在该情况下，也能够利用第1散热件25以及第2散热件26来规定电源单元6a、6b的厚度方向(z方向)的间隔，并且对各印刷基板11和冷却板20的冷却板主体24之间进行加强。此外，通过将第1散热件25以及第2散热件26以包围安装于印刷基板11的第2冷却部件13的周围的方式配置，能够更高效地冷却第2冷却部件13。

在第3实施方式中，也可以将冷却板支承部30设为支承冷却板20的两处以上的结构。在第3实施方式中，冷却板支承部30的构造只要能够稳定地保持冷却板20，不限于图5所示的例子，能够采用各种的构造。

在第3实施方式中，也可以延长印刷基板11(电源主体部10)的x1侧的端部，使其与冷却板支承部30的基座部32抵接。通过设为这样的结构，能够使各电源主体部10更稳定。