プリント回路基板に搭載された半導体装置の放熱機構
【課題】 熱起電力や電子ドリフトの発生を抑え、点検や検査を簡単に行う。
【解決手段】 金属から構成される冷却板３の一面側には、水冷冷却用のパイプ２が配置される。冷却板３の他面側には、熱伝導性が良好なゴム状の板８を介在させてプリント回路基板７が配置される。プリント回路基板７には、熱の影響を受け易い又は熱を発生し易いＬＳＩ９が搭載される。プリント回路基板７上には、プリント回路基板７上のＬＳＩ９を密閉する金属製のボックス４が配置される。ボックス４及びプリント回路基板７は、ビスなどの固定部材１２により、冷却板３に圧着、固定される。
【解決手段】 金属から構成される冷却板３の一面側には、水冷冷却用のパイプ２が配置される。冷却板３の他面側には、熱伝導性が良好なゴム状の板８を介在させてプリント回路基板７が配置される。プリント回路基板７には、熱の影響を受け易い又は熱を発生し易いＬＳＩ９が搭載される。プリント回路基板７上には、プリント回路基板７上のＬＳＩ９を密閉する金属製のボックス４が配置される。ボックス４及びプリント回路基板７は、ビスなどの固定部材１２により、冷却板３に圧着、固定される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板に搭載された半導体装置の放熱機構に関し、特に、定電流電源装置に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント回路基板に搭載された半導体装置において発生する熱は、異種金属間で熱起電力（ゼ−ベック効果）を生じさせ、信号中の雑音の原因となると共に、電子のドリフトを生じさせ、信号に乱れ（誤差）を発生させる。
【０００３】熱起電力は、例えば、ＬＳＩのリ−ドとプリント回路基板の配線との接続部などの異種金属間で温度差が生じ易い部分に発生する。そこで、従来は、プリント回路基板上のＬＳＩのリ−ドの全体及びプリント回路基板上の配線の全体を樹脂で覆い、ＬＳＩのリ−ドとプリント回路基板上の配線との間の温度差を少なくし、雑音の発生を抑制している。
【０００４】しかし、この場合、ＬＳＩのリ−ドの全体及びプリント回路基板上の配線の全体が樹脂で覆われることになるため、ＬＳＩを個別に点検、修理することができず、点検及び修理が困難となる欠点がある。
【０００５】また、電子のドリフトによる信号の乱れは、プリント回路基板を恒温槽内に配置し、かつ、恒温槽内部の温度を外部の温度よりも高く設定することにより回避することができる。
【０００６】しかし、全てのプリント回路基板を恒温槽内に配置させることは、恒温槽の大規模化を招き、コストを増大させる欠点がある。また、恒温槽の大規模化は、恒温槽内部の温度分布にむらを発生させるため、熱起電力や電子ドリフトなどの現象に対して十分な改善策とはならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を解決すべくなされたもので、その目的は、ＬＳＩなどの半導体装置内で発生する熱を効率よく半導体装置外部へ放出でき、かつ、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止でき、かつ、点検や検査を簡単に行うことができる放熱機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の放熱機構は、金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置とを備える。
【０００９】前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記プリント回路基板は、前記冷却板に圧着、固定されている。本発明の放熱機構は、金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置と、前記プリント回路基板を覆い、前記複数の半導体装置を密閉するボックスとを備える。
【００１０】前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記ボックス及び前記プリント回路基板は、固定部材により、前記冷却板に圧着、固定されている。また、前記ボックスは、金属から構成されている。
【００１１】前記複数の半導体装置は、互いに熱的な性質が近似しているもの、例えば、温度変化による特性の変動を受け易い性質を有するもの、又は熱を放出し易い性質を有するものである。
【００１２】本発明の放熱機構は、さらに、前記冷却板の他面側に配置され、前記冷却板を冷却するための冷却手段、例えば、水冷冷却用のパイプ、ヒ−トパイプ、電子冷凍素子などを備える。
【００１３】前記冷却板の端部を前記冷却板の他面側に折り曲げ、前記冷却板の他面側に、前記冷却板の端部に接触するプリント回路基板を設けてもよい。本発明の放熱機構は、前記冷却板、前記絶縁体、前記プリント回路基板、前記ボックス、前記冷却手段などの要素を覆うユニットケ−スを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明の放熱機構について詳細に説明する。図１は、本発明の放熱機構の全体構成を示している。ユニットケ−ス１は、上部１Ａ及び下部１Ｂから構成され、上部１Ａ及び下部１Ｂは、互いに結合、分離が自由に行えるようになっている。上部１Ａと下部１Ｂが結合されたとき、ユニットケ−ス１は、箱状となり、その内部は、密閉される。ユニットケ−ス１は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属から構成され、冷却用パイプ２のための穴が設けられている。
【００１５】ユニットケ−ス１内には、冷却用パイプ２、冷却板３、ボックス４，５及びプリント回路基板６がそれぞれ配置されている。冷却用パイプ２は、例えば、液体を循環させる水冷冷却用パイプであり、銅などの金属から構成される。冷却板３は、アルミニウムやアルミニウム合金などから構成される。冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側に配置される。冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側を全てカバ−するように、冷却板３の一面側において蛇行して配置されている。
【００１６】冷却板３の対向する２つの端部は、冷却用パイプ２側に折り曲げられている。この場合、ユニットケ−ス１内において冷却板３が安定化すると共に、冷却板３の一面側にプリント回路基板６を搭載することが可能になる。
【００１７】冷却板３の一面側にプリント回路基板６を搭載する場合、プリント回路基板６には、温度変化による影響を受け難く、かつ、自ら熱を放出することがないようなデジタル回路を有するＬＳＩが搭載される。
【００１８】冷却板３の他面側には、ボックス４，５が配置されている。冷却板３の他面側の構成は、本発明の主要部である。即ち、冷却板３の他面側には、複数のボックス４，５が配置されている。ボックス４，５は、鉄などの金属から構成され、ボックス４，５内には、ＬＳＩ（半導体装置）が配置される。ボックス４，５は、ボックス４，５内部における熱対流の影響を少なくするためのものである。
【００１９】ボックスは、１つでもよいが、複数の場合には、各ボックス内には、それぞれ互いに熱的な性質が近似しているＬＳＩを配置することにより、ボックス内の温度の均一化に貢献することができる。
【００２０】ボックス４，５内には、図２に示すように、熱伝導性の良好な絶縁体（例えば、ゴム板）８、プリント回路基板７及びこれに搭載された複数のＬＳＩ９が配置されている。なお、図２において、１０は、プリント回路基板７に搭載された外部接続端子である。
【００２１】熱伝導性の良好な絶縁体８の一面側は、冷却板３の他面側に直接接触している。また、プリント回路基板７は、熱伝導性の良好な絶縁体８の他面側に直接接触している。
【００２２】よって、ＬＳＩ９から発生する熱は、主として、ＬＳＩ９のリ−ド、熱伝導性の良好な絶縁体８をそれぞれ経由して放熱板３に導かれる。また、プリント回路基板７には、配線１１も設けられている。
【００２３】なお、熱伝導性の良好な絶縁体８がゴム板から構成される場合、耐久性、絶縁性、放熱性などを考慮すると、ゴム板の厚さは、３ｍｍ前後とするのが最も効果的である。
【００２４】ボックス４，５内には、温度変化による影響を受け易いＬＳＩや、パワ−アンプを構成するパワ−トランジスタのように、自ら多くの熱を放出する消費電力の大きなトランジスタなどが搭載される。
【００２５】図３は、図１の放熱機構のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を示している。プリント回路基板７と冷却板（金属）３との間には、熱伝導性の良好な絶縁体８が配置されている。固定部材（例えば、ビスなど）１２は、ボックス４、プリント回路基板７及び冷却板８を、それぞれ冷却板３に圧接、固定するために設けられる。熱伝導性の良好な絶縁体８にゴム板のような弾力性のあるものを使用することにより、冷却板３とプリント回路基板７が絶縁体８を介在させてより密着するため、ＬＳＩ９の熱を冷却板３に導き易くなる。
【００２６】また、冷却板３及びボックス４は、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂの内部において、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂになるべく接触しないように、宙に浮くようにして配置されている。これは、冷却板３及びボックス４が、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂの外部から熱の影響を浮け難くするためである。
【００２７】冷却板３は、ピン状の固定部材（ネジなど）１３によって、例えば、ユニットケ−スの下部１Ｂに固定されている。図４は、冷却用パイプの構成を示している。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【００２８】冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側において冷却板３の一面側の全体をカバ−するように、蛇行して配置されている。冷却用パイプ２は、例えば、冷却板３の一面側に接触して配置され、冷却板３の一面側にプリント回路基板６が搭載された場合に、ＬＳＩ９を冷却用パイプ２側に配置できるようにしてある。また、本実施の形態では、冷却部に水冷冷却用パイプを用いているが、これに変えて、ヒ−トパイプや電子冷凍素子のようなものを用いてもよい。
【００２９】上記構成の放熱機構の特徴は、第一に、プリント回路基板７を、熱伝導性の良好な絶縁体（例えば、ゴム状の板（ゴム板））８を介在させて冷却板３上に直接搭載している点にある。
【００３０】これにより、ＬＳＩ９において発生する熱は、主として、ＬＳＩ９のリ−ド、熱伝導性の良好な絶縁体８を経由して、冷却板３に放出されることになる。また、プリント回路基板７の温度を冷却板３の温度に一致させることができ、かつ、プリント回路基板７の温度の均一化にも貢献できる。
【００３１】また、プリント回路基板７が熱伝導性の良好で弾力性を有するゴム状の板を介在させて冷却板３に圧着、固定されることにより、さらにＬＳＩ９の熱を冷却板３に放出し易くなる。
【００３２】上記放熱機構の第二の特徴は、ＬＳＩが搭載されるプリント回路基板７の一面側を金属製（例えば、鉄）のボックス４，５により覆い、かつ、ボックス４，５を、熱伝導性の良好な絶縁体８を介在させて冷却板３上に搭載した点にある。
【００３３】これにより、ボックス４，５内の空間の熱は、ボックス４，５、熱伝導性の良好な絶縁体８を経由して、冷却板３に放出されることになる。また、ボックス４，５の外部、さらにはユニットケ−ス１の外部の温度の変動によって、ボックス４，５内部の温度が変動することがなくなるため、ボックス４，５内の空間の温度の均一化と共に、熱対流の影響もなくすことができる。
【００３４】また、ボックス４，５は、ビスなどの固定部材１２により冷却板３に取り付けられているため、この固定部材を取り外すことにより、容易に、プリント回路基板７上のＬＳＩ９の点検や検査を行うことが可能となる。
【００３５】上記放熱機構の第三の特徴は、熱的な性質が近似しているＬＳＩごとにブロックを構成し、例えば、熱の影響を受け易いＬＳＩからなるブロックをボックス４内に配置し、多くの熱を放出し易いＬＳＩからなるブロックをボックス５内に配置し、その他のＬＳＩからなるブロックをプリント回路基板６上に配置している点にある。
【００３６】これにより、ボックス４，５内部における熱対流を減少させることがきると共に、熱の影響を受け易いＬＳＩにおいて、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止することができる。
【００３７】以上のように、本発明の放熱機構によれば、ＬＳＩなどの半導体装置内で発生する熱を効率よく半導体装置外部へ放出でき、かつ、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止でき、かつ、点検や検査を簡単に行うことができるようになる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図６は、定電流の電源装置の回路構成を示すものである。定電流電源回路２０は、プリント回路基板上に形成され、このプリント回路基板は、本発明の放熱機構が適用された電源装置内に配置される。即ち、定電流電源回路２０を構成する素子は、熱的な性質が近似している素子からなる複数のブロックに分けられ、各々のブロックは、ボックス内のプリント回路基板又はボックス外のプリント回路基板に搭載される。
【００３９】電源２１は、本発明の放熱機構が適用された電源装置の外部（ユニットケ−スの外部）に設けられ、電源装置の内部（ユニットケ−スの内部）の定電流電源回路２０に電源端子Ｐ，Ｐ´を介して与えられる。
【００４０】負荷２２は、本発明の放熱機構が適用された電源装置の外部（ユニットケ−スの外部）に設けられ、負荷２２には、定電流電源回路２０により生成される定電流が出力端子Ｏ，Ｏ´を介して供給される。
【００４１】デジタル・アナログ変換器２３には、出力電流の値を決定するデジタル信号Ｓ，Ｓ´が入力端子Ｃ，Ｃ´を介して入力される。また、デジタル・アナログ変換器２３には、基準電圧発生器２７の基準電圧が入力される。
【００４２】デジタル・アナログ変換器２３は、基準電圧を、デジタル信号（デジタル数値）Ｓ，Ｓ´に相当するアナログ信号に変換し、このアナログ信号を誤差増幅器２４に与える。
【００４３】電流検出抵抗２５間の電圧は、電流検出バッファアンプ２８に入力される。誤差増幅器２４は、デジタル・アナログ変換器２３の出力信号と電流検出バッファアンプ２８の出力信号とを比較し、電流検出バッファアンプ２８の出力信号（電流検出抵抗２５間の電圧）がデジタル・アナログ変換器２３の出力信号に一致するように、電流パワ−アンプ２６を制御する。
【００４４】上記定電流電源回路２０において、負荷２２に供給される電流の精度は、回路素子の分解能とゲインと共に、デジタル・アナログ変換器２３、誤差増幅器２４、電流検出抵抗２５及び基準電圧発生回路２７における熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れにも影響を受ける。
【００４５】即ち、定電流電源装置における出力電流の精度を向上させるためには、デジタル・アナログ変換器２３、誤差増幅器２４、電流検出抵抗２５及び基準電圧発生回路２７における熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止する必要が大である。
【００４６】よって、本発明の放熱機構を、定電流電源装置を構成する回路素子に適用することは非常に有意義である。なお、本発明は、上記実施例に示す定電流電源装置の他、定電圧電源装置、微小な信号を増幅する回路を有する計測器、高精度を必要とする制御装置などにも適用することができる。
【００４７】また、本発明を、例えば、熱電対の信号を増幅する回路に適用すれば、従来では、ノイズに埋もれて検出することができなかったレベルの信号も、検出することができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のプリント回路基板に搭載された半導体装置の放熱機構によれば、次のような効果を奏する。まず、プリント回路基板が、熱伝導性の良好な絶縁体を介在させて冷却板上に直接搭載されているため、ＬＳＩの熱の放出を効率よく行うことができる。また、ＬＳＩが搭載されるプリント回路基板の一面側を金属製のボックスにより覆っている。これにより、ボックス内のプリント回路基板の温度は、均一化されるため、例えば、プリント回路基板上の配線とＬＳＩのリ−ドの温度差はなくなり、熱起電力による信号雑音も低減される。また、ボックス内部の温度は、ボックス外部の温度に影響を受けなくなるため、ＬＳＩにおける電子のドリフトが抑えられ、信号のゆらぎもなくなる。
【００４９】即ち、ボックス内の回路を用いれば、微小な電流の検出も可能となる。例えば、定電流電源装置の負荷に対する制御は、当該負荷量の微小な変化にも対応することができる。
【００５０】また、ボックスを、ビスなどの固定部材により冷却板に取り付ければ、この固定部材を取り外すことにより、容易に、プリント回路基板上のＬＳＩの点検や検査を行うことが可能となる。
【００５１】また、熱的な性質が近似しているＬＳＩごとに区分けし、各々のＬＳＩを異なるボックス内に配置しているため、各ボックスの内部における熱対流を減少させることができ、ボックス内のＬＳＩにおいて、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に関わる放熱機構の全体の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に関わる放熱機構の主要部を示す図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】冷却用パイプの配置を詳細に示す図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図６】本発明が適用される定電流電源装置の回路構成を示す図。
【符号の説明】
１ ：ユニットケ−ス、
２ ：冷却用パイプ、
３ ：冷却板、
４，５ ：ボックス、
６，７ ：プリント回路基板、
８ ：熱伝導性が良好な絶縁体、
９ ：ＬＳＩ、
１０ ：外部接続用端子、
１１ ：配線、
１２，１３ ：固定部材、
２０ ：定電流電源回路、
２１ ：電源、
２２ ：負荷、
２３ ：デジタル・アナログ変換器、
２４ ：誤差増幅器、
２５ ：電流検出抵抗、
２６ ：電流パワ−アンプ、
２７ ：基準電圧発生回路、
２８ ：電流検出バッファアンプ。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板に搭載された半導体装置の放熱機構に関し、特に、定電流電源装置に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント回路基板に搭載された半導体装置において発生する熱は、異種金属間で熱起電力（ゼ−ベック効果）を生じさせ、信号中の雑音の原因となると共に、電子のドリフトを生じさせ、信号に乱れ（誤差）を発生させる。
【０００３】熱起電力は、例えば、ＬＳＩのリ−ドとプリント回路基板の配線との接続部などの異種金属間で温度差が生じ易い部分に発生する。そこで、従来は、プリント回路基板上のＬＳＩのリ−ドの全体及びプリント回路基板上の配線の全体を樹脂で覆い、ＬＳＩのリ−ドとプリント回路基板上の配線との間の温度差を少なくし、雑音の発生を抑制している。
【０００４】しかし、この場合、ＬＳＩのリ−ドの全体及びプリント回路基板上の配線の全体が樹脂で覆われることになるため、ＬＳＩを個別に点検、修理することができず、点検及び修理が困難となる欠点がある。
【０００５】また、電子のドリフトによる信号の乱れは、プリント回路基板を恒温槽内に配置し、かつ、恒温槽内部の温度を外部の温度よりも高く設定することにより回避することができる。
【０００６】しかし、全てのプリント回路基板を恒温槽内に配置させることは、恒温槽の大規模化を招き、コストを増大させる欠点がある。また、恒温槽の大規模化は、恒温槽内部の温度分布にむらを発生させるため、熱起電力や電子ドリフトなどの現象に対して十分な改善策とはならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を解決すべくなされたもので、その目的は、ＬＳＩなどの半導体装置内で発生する熱を効率よく半導体装置外部へ放出でき、かつ、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止でき、かつ、点検や検査を簡単に行うことができる放熱機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の放熱機構は、金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置とを備える。
【０００９】前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記プリント回路基板は、前記冷却板に圧着、固定されている。本発明の放熱機構は、金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置と、前記プリント回路基板を覆い、前記複数の半導体装置を密閉するボックスとを備える。
【００１０】前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記ボックス及び前記プリント回路基板は、固定部材により、前記冷却板に圧着、固定されている。また、前記ボックスは、金属から構成されている。
【００１１】前記複数の半導体装置は、互いに熱的な性質が近似しているもの、例えば、温度変化による特性の変動を受け易い性質を有するもの、又は熱を放出し易い性質を有するものである。
【００１２】本発明の放熱機構は、さらに、前記冷却板の他面側に配置され、前記冷却板を冷却するための冷却手段、例えば、水冷冷却用のパイプ、ヒ−トパイプ、電子冷凍素子などを備える。
【００１３】前記冷却板の端部を前記冷却板の他面側に折り曲げ、前記冷却板の他面側に、前記冷却板の端部に接触するプリント回路基板を設けてもよい。本発明の放熱機構は、前記冷却板、前記絶縁体、前記プリント回路基板、前記ボックス、前記冷却手段などの要素を覆うユニットケ−スを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明の放熱機構について詳細に説明する。図１は、本発明の放熱機構の全体構成を示している。ユニットケ−ス１は、上部１Ａ及び下部１Ｂから構成され、上部１Ａ及び下部１Ｂは、互いに結合、分離が自由に行えるようになっている。上部１Ａと下部１Ｂが結合されたとき、ユニットケ−ス１は、箱状となり、その内部は、密閉される。ユニットケ−ス１は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属から構成され、冷却用パイプ２のための穴が設けられている。
【００１５】ユニットケ−ス１内には、冷却用パイプ２、冷却板３、ボックス４，５及びプリント回路基板６がそれぞれ配置されている。冷却用パイプ２は、例えば、液体を循環させる水冷冷却用パイプであり、銅などの金属から構成される。冷却板３は、アルミニウムやアルミニウム合金などから構成される。冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側に配置される。冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側を全てカバ−するように、冷却板３の一面側において蛇行して配置されている。
【００１６】冷却板３の対向する２つの端部は、冷却用パイプ２側に折り曲げられている。この場合、ユニットケ−ス１内において冷却板３が安定化すると共に、冷却板３の一面側にプリント回路基板６を搭載することが可能になる。
【００１７】冷却板３の一面側にプリント回路基板６を搭載する場合、プリント回路基板６には、温度変化による影響を受け難く、かつ、自ら熱を放出することがないようなデジタル回路を有するＬＳＩが搭載される。
【００１８】冷却板３の他面側には、ボックス４，５が配置されている。冷却板３の他面側の構成は、本発明の主要部である。即ち、冷却板３の他面側には、複数のボックス４，５が配置されている。ボックス４，５は、鉄などの金属から構成され、ボックス４，５内には、ＬＳＩ（半導体装置）が配置される。ボックス４，５は、ボックス４，５内部における熱対流の影響を少なくするためのものである。
【００１９】ボックスは、１つでもよいが、複数の場合には、各ボックス内には、それぞれ互いに熱的な性質が近似しているＬＳＩを配置することにより、ボックス内の温度の均一化に貢献することができる。
【００２０】ボックス４，５内には、図２に示すように、熱伝導性の良好な絶縁体（例えば、ゴム板）８、プリント回路基板７及びこれに搭載された複数のＬＳＩ９が配置されている。なお、図２において、１０は、プリント回路基板７に搭載された外部接続端子である。
【００２１】熱伝導性の良好な絶縁体８の一面側は、冷却板３の他面側に直接接触している。また、プリント回路基板７は、熱伝導性の良好な絶縁体８の他面側に直接接触している。
【００２２】よって、ＬＳＩ９から発生する熱は、主として、ＬＳＩ９のリ−ド、熱伝導性の良好な絶縁体８をそれぞれ経由して放熱板３に導かれる。また、プリント回路基板７には、配線１１も設けられている。
【００２３】なお、熱伝導性の良好な絶縁体８がゴム板から構成される場合、耐久性、絶縁性、放熱性などを考慮すると、ゴム板の厚さは、３ｍｍ前後とするのが最も効果的である。
【００２４】ボックス４，５内には、温度変化による影響を受け易いＬＳＩや、パワ−アンプを構成するパワ−トランジスタのように、自ら多くの熱を放出する消費電力の大きなトランジスタなどが搭載される。
【００２５】図３は、図１の放熱機構のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を示している。プリント回路基板７と冷却板（金属）３との間には、熱伝導性の良好な絶縁体８が配置されている。固定部材（例えば、ビスなど）１２は、ボックス４、プリント回路基板７及び冷却板８を、それぞれ冷却板３に圧接、固定するために設けられる。熱伝導性の良好な絶縁体８にゴム板のような弾力性のあるものを使用することにより、冷却板３とプリント回路基板７が絶縁体８を介在させてより密着するため、ＬＳＩ９の熱を冷却板３に導き易くなる。
【００２６】また、冷却板３及びボックス４は、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂの内部において、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂになるべく接触しないように、宙に浮くようにして配置されている。これは、冷却板３及びボックス４が、ユニットケ−ス１Ａ，１Ｂの外部から熱の影響を浮け難くするためである。
【００２７】冷却板３は、ピン状の固定部材（ネジなど）１３によって、例えば、ユニットケ−スの下部１Ｂに固定されている。図４は、冷却用パイプの構成を示している。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【００２８】冷却用パイプ２は、冷却板３の一面側において冷却板３の一面側の全体をカバ−するように、蛇行して配置されている。冷却用パイプ２は、例えば、冷却板３の一面側に接触して配置され、冷却板３の一面側にプリント回路基板６が搭載された場合に、ＬＳＩ９を冷却用パイプ２側に配置できるようにしてある。また、本実施の形態では、冷却部に水冷冷却用パイプを用いているが、これに変えて、ヒ−トパイプや電子冷凍素子のようなものを用いてもよい。
【００２９】上記構成の放熱機構の特徴は、第一に、プリント回路基板７を、熱伝導性の良好な絶縁体（例えば、ゴム状の板（ゴム板））８を介在させて冷却板３上に直接搭載している点にある。
【００３０】これにより、ＬＳＩ９において発生する熱は、主として、ＬＳＩ９のリ−ド、熱伝導性の良好な絶縁体８を経由して、冷却板３に放出されることになる。また、プリント回路基板７の温度を冷却板３の温度に一致させることができ、かつ、プリント回路基板７の温度の均一化にも貢献できる。
【００３１】また、プリント回路基板７が熱伝導性の良好で弾力性を有するゴム状の板を介在させて冷却板３に圧着、固定されることにより、さらにＬＳＩ９の熱を冷却板３に放出し易くなる。
【００３２】上記放熱機構の第二の特徴は、ＬＳＩが搭載されるプリント回路基板７の一面側を金属製（例えば、鉄）のボックス４，５により覆い、かつ、ボックス４，５を、熱伝導性の良好な絶縁体８を介在させて冷却板３上に搭載した点にある。
【００３３】これにより、ボックス４，５内の空間の熱は、ボックス４，５、熱伝導性の良好な絶縁体８を経由して、冷却板３に放出されることになる。また、ボックス４，５の外部、さらにはユニットケ−ス１の外部の温度の変動によって、ボックス４，５内部の温度が変動することがなくなるため、ボックス４，５内の空間の温度の均一化と共に、熱対流の影響もなくすことができる。
【００３４】また、ボックス４，５は、ビスなどの固定部材１２により冷却板３に取り付けられているため、この固定部材を取り外すことにより、容易に、プリント回路基板７上のＬＳＩ９の点検や検査を行うことが可能となる。
【００３５】上記放熱機構の第三の特徴は、熱的な性質が近似しているＬＳＩごとにブロックを構成し、例えば、熱の影響を受け易いＬＳＩからなるブロックをボックス４内に配置し、多くの熱を放出し易いＬＳＩからなるブロックをボックス５内に配置し、その他のＬＳＩからなるブロックをプリント回路基板６上に配置している点にある。
【００３６】これにより、ボックス４，５内部における熱対流を減少させることがきると共に、熱の影響を受け易いＬＳＩにおいて、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止することができる。
【００３７】以上のように、本発明の放熱機構によれば、ＬＳＩなどの半導体装置内で発生する熱を効率よく半導体装置外部へ放出でき、かつ、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止でき、かつ、点検や検査を簡単に行うことができるようになる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図６は、定電流の電源装置の回路構成を示すものである。定電流電源回路２０は、プリント回路基板上に形成され、このプリント回路基板は、本発明の放熱機構が適用された電源装置内に配置される。即ち、定電流電源回路２０を構成する素子は、熱的な性質が近似している素子からなる複数のブロックに分けられ、各々のブロックは、ボックス内のプリント回路基板又はボックス外のプリント回路基板に搭載される。
【００３９】電源２１は、本発明の放熱機構が適用された電源装置の外部（ユニットケ−スの外部）に設けられ、電源装置の内部（ユニットケ−スの内部）の定電流電源回路２０に電源端子Ｐ，Ｐ´を介して与えられる。
【００４０】負荷２２は、本発明の放熱機構が適用された電源装置の外部（ユニットケ−スの外部）に設けられ、負荷２２には、定電流電源回路２０により生成される定電流が出力端子Ｏ，Ｏ´を介して供給される。
【００４１】デジタル・アナログ変換器２３には、出力電流の値を決定するデジタル信号Ｓ，Ｓ´が入力端子Ｃ，Ｃ´を介して入力される。また、デジタル・アナログ変換器２３には、基準電圧発生器２７の基準電圧が入力される。
【００４２】デジタル・アナログ変換器２３は、基準電圧を、デジタル信号（デジタル数値）Ｓ，Ｓ´に相当するアナログ信号に変換し、このアナログ信号を誤差増幅器２４に与える。
【００４３】電流検出抵抗２５間の電圧は、電流検出バッファアンプ２８に入力される。誤差増幅器２４は、デジタル・アナログ変換器２３の出力信号と電流検出バッファアンプ２８の出力信号とを比較し、電流検出バッファアンプ２８の出力信号（電流検出抵抗２５間の電圧）がデジタル・アナログ変換器２３の出力信号に一致するように、電流パワ−アンプ２６を制御する。
【００４４】上記定電流電源回路２０において、負荷２２に供給される電流の精度は、回路素子の分解能とゲインと共に、デジタル・アナログ変換器２３、誤差増幅器２４、電流検出抵抗２５及び基準電圧発生回路２７における熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れにも影響を受ける。
【００４５】即ち、定電流電源装置における出力電流の精度を向上させるためには、デジタル・アナログ変換器２３、誤差増幅器２４、電流検出抵抗２５及び基準電圧発生回路２７における熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止する必要が大である。
【００４６】よって、本発明の放熱機構を、定電流電源装置を構成する回路素子に適用することは非常に有意義である。なお、本発明は、上記実施例に示す定電流電源装置の他、定電圧電源装置、微小な信号を増幅する回路を有する計測器、高精度を必要とする制御装置などにも適用することができる。
【００４７】また、本発明を、例えば、熱電対の信号を増幅する回路に適用すれば、従来では、ノイズに埋もれて検出することができなかったレベルの信号も、検出することができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のプリント回路基板に搭載された半導体装置の放熱機構によれば、次のような効果を奏する。まず、プリント回路基板が、熱伝導性の良好な絶縁体を介在させて冷却板上に直接搭載されているため、ＬＳＩの熱の放出を効率よく行うことができる。また、ＬＳＩが搭載されるプリント回路基板の一面側を金属製のボックスにより覆っている。これにより、ボックス内のプリント回路基板の温度は、均一化されるため、例えば、プリント回路基板上の配線とＬＳＩのリ−ドの温度差はなくなり、熱起電力による信号雑音も低減される。また、ボックス内部の温度は、ボックス外部の温度に影響を受けなくなるため、ＬＳＩにおける電子のドリフトが抑えられ、信号のゆらぎもなくなる。
【００４９】即ち、ボックス内の回路を用いれば、微小な電流の検出も可能となる。例えば、定電流電源装置の負荷に対する制御は、当該負荷量の微小な変化にも対応することができる。
【００５０】また、ボックスを、ビスなどの固定部材により冷却板に取り付ければ、この固定部材を取り外すことにより、容易に、プリント回路基板上のＬＳＩの点検や検査を行うことが可能となる。
【００５１】また、熱的な性質が近似しているＬＳＩごとに区分けし、各々のＬＳＩを異なるボックス内に配置しているため、各ボックスの内部における熱対流を減少させることができ、ボックス内のＬＳＩにおいて、熱起電力による信号雑音や電子ドリフトによる信号の乱れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に関わる放熱機構の全体の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に関わる放熱機構の主要部を示す図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】冷却用パイプの配置を詳細に示す図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図６】本発明が適用される定電流電源装置の回路構成を示す図。
【符号の説明】
１ ：ユニットケ−ス、
２ ：冷却用パイプ、
３ ：冷却板、
４，５ ：ボックス、
６，７ ：プリント回路基板、
８ ：熱伝導性が良好な絶縁体、
９ ：ＬＳＩ、
１０ ：外部接続用端子、
１１ ：配線、
１２，１３ ：固定部材、
２０ ：定電流電源回路、
２１ ：電源、
２２ ：負荷、
２３ ：デジタル・アナログ変換器、
２４ ：誤差増幅器、
２５ ：電流検出抵抗、
２６ ：電流パワ−アンプ、
２７ ：基準電圧発生回路、
２８ ：電流検出バッファアンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置とを具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項２】 前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記プリント回路基板は、前記冷却板に圧着、固定されていることを特徴とする請求項１記載の放熱機構。
【請求項３】 金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置と、前記プリント回路基板を覆い、前記複数の半導体装置を密閉するボックスとを具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項４】 前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記ボックス及び前記プリント回路基板は、固定部材により、前記冷却板に圧着、固定されていることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項５】 前記ボックスは、金属から構成されていることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項６】 前記複数の半導体装置は、互いに熱的な性質が近似しているものであることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項７】 前記複数の半導体装置は、温度変化による特性の変動を受け易い性質を有するもの又は熱を放出し易い性質を有するものであることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項８】 請求項１又は３記載の放熱機構において、さらに、前記冷却板の他面側に配置され、前記冷却板を冷却するための冷却手段を具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項９】 請求項８記載の放熱機構において、前記冷却板の端部は、前記冷却板の他面側に折り曲げられ、前記冷却板の他面側に、前記冷却板の端部に接触するプリント回路基板を具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項１０】 請求項１又は３記載の放熱機構において、さらに、請求項１又は３記載の放熱機構を密閉するユニットケ−スを具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項１】 金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置とを具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項２】 前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記プリント回路基板は、前記冷却板に圧着、固定されていることを特徴とする請求項１記載の放熱機構。
【請求項３】 金属から構成される冷却板と、前記冷却板の一面側に板状の絶縁体を介在させて配置されるプリント回路基板と、前記プリント回路基板に搭載される複数の半導体装置と、前記プリント回路基板を覆い、前記複数の半導体装置を密閉するボックスとを具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項４】 前記絶縁体は、ゴム状の板から構成され、前記ボックス及び前記プリント回路基板は、固定部材により、前記冷却板に圧着、固定されていることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項５】 前記ボックスは、金属から構成されていることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項６】 前記複数の半導体装置は、互いに熱的な性質が近似しているものであることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項７】 前記複数の半導体装置は、温度変化による特性の変動を受け易い性質を有するもの又は熱を放出し易い性質を有するものであることを特徴とする請求項３記載の放熱機構。
【請求項８】 請求項１又は３記載の放熱機構において、さらに、前記冷却板の他面側に配置され、前記冷却板を冷却するための冷却手段を具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項９】 請求項８記載の放熱機構において、前記冷却板の端部は、前記冷却板の他面側に折り曲げられ、前記冷却板の他面側に、前記冷却板の端部に接触するプリント回路基板を具備することを特徴とする放熱機構。
【請求項１０】 請求項１又は３記載の放熱機構において、さらに、請求項１又は３記載の放熱機構を密閉するユニットケ−スを具備することを特徴とする放熱機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開平１０−２０９３５８
【公開日】平成１０年（１９９８）８月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−７６３６
【出願日】平成９年（１９９７）１月２０日
【出願人】（０００１０１２４８）アジアエレクトロニクス株式会社 (13)
【公開日】平成１０年（１９９８）８月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）１月２０日
【出願人】（０００１０１２４８）アジアエレクトロニクス株式会社 (13)
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