電子部品の放熱構造
【課題】基板に生じる歪みを低減できるとともに、基板に実装された複数の電子部品の発熱を効率的に放熱することができる電子部品の放熱構造の提供。
【解決手段】電子部品１１が表面１０ａにハンダ付けされる基板１０と、平面部２１を有するケース２０と、基板１０の裏面１０ｂとケース２０の平面部２１との間に挟みこまれ、基板１０の裏面１０ｂおよびケース２０の平面部２１と接触し、電子部品１１で発生する熱を基板１０からケース２０に伝える伝熱シート３０と、平面部２４を有するケース２３と、電子部品１１の上面１５とケース２３の平面部２４との間に挟みこまれ、電子部品１１の上面１５およびケース２３の平面部２４と接触し、電子部品１１で発生する熱を基板１０からケース２３に伝える伝熱シート３１とを備える電子部品の放熱構造であって、ケース２０の平面部２１及びケース２３の平面部２４に溝２２、溝２５が設けられる構成とした。
【解決手段】電子部品１１が表面１０ａにハンダ付けされる基板１０と、平面部２１を有するケース２０と、基板１０の裏面１０ｂとケース２０の平面部２１との間に挟みこまれ、基板１０の裏面１０ｂおよびケース２０の平面部２１と接触し、電子部品１１で発生する熱を基板１０からケース２０に伝える伝熱シート３０と、平面部２４を有するケース２３と、電子部品１１の上面１５とケース２３の平面部２４との間に挟みこまれ、電子部品１１の上面１５およびケース２３の平面部２４と接触し、電子部品１１で発生する熱を基板１０からケース２３に伝える伝熱シート３１とを備える電子部品の放熱構造であって、ケース２０の平面部２１及びケース２３の平面部２４に溝２２、溝２５が設けられる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品がハンダ付けされる基板や、基板を保持するケース等を構成要素として有する電子部品の放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の発達に伴って電子機器の小型化が進んでいる状況の中で、発熱量の多い電子部品を長時間使用する上で電子部品の特性の低下を防止するために発熱する電子部品からの効率的な放熱が必要となっている。その放熱構造として、例えば特許文献１で示すように、基板の一方の面に発熱電子部品がハンダ付けされ、基板の他方の面と対向して配置される放熱部材との間に伝熱シートを挟みこんだ放熱構造がある。伝熱シートは、基板の他方の面および放熱部材の平面部と接触し、発熱電子部品で発生した熱を基板から放熱部材に伝える。
【０００３】
しかし、特許文献１の放熱構造では、伝熱シートが基板の他方の面および放熱部材の平面部と隙間なく圧接しているため、基板の面積が大きくなるほど、基板が伝熱シートから受ける反力が大きくなって、基板に歪みが生じる可能性がある。そして、基板に歪みが生じると、基板と発熱電子部品との接合部（ハンダ付け部）に応力が作用して、この接合部における強度の低下につながる可能性がある。
【０００４】
そこで、上記問題を解決する例として、特許文献２がある。特許文献２では、表面に回路素子がハンダ付けされた基板と、基板の裏面に対向して配置されるケース（放熱部材）の平面部との間に伝熱シートを挟みこむように備え、ケースの平面部に溝が設けられた電子部品実装体がある。ケースに設けられた溝に対面する伝熱シートの部分からは基板に応力が作用しない為、基板に生じる歪みを低減できる。
【０００５】
また、その他の放熱構造として例えば特許文献３で示すように、プリント配線基板の表面に実装した電子部品の上面を放熱シートで覆い、プリント配線基板の裏面に放熱板を配置し、放熱シートを放熱板またはプリント配線基板に固定した電子機器の放熱構造がある（図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５４６９６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２８３９号公報
【特許文献３】特開２００１−２５７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２の電子部品実装体では、発熱する電子部品を多数実装した基板をケースに数箇所でねじ締めして固定する場合、基板に歪みが生じてねじを締める場所からの距離によっては基板の裏面と伝熱シートの密着性にばらつきが生じる可能性がある。このため、期待通りの放熱性能が確保できない可能性がある。
【０００８】
また、特許文献３の放熱構造では、複数の電子部品を放熱シートで覆う場合、放熱シートの歪みによって電子部品と放熱シートの密着性にばらつきが生ずる。このため、特に放熱シートが固定されている場所から離れた位置に実装された電子部品の放熱性能が確保できないことがある。また、放熱板がプリント配線基板の裏面と隙間なく圧接するため、基板の面積が大きくなるほど、基板が放熱板から受ける反力が大きくなる。このため、基板に歪みが生じ、基板と電子部品との接合部に作用する応力によって接合部の強度が低下し、接合部の剥がれが発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、基板に実装された電子部品の発熱を効率的に放熱することができる放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の課題解決手段は、電子部品が少なくとも一方の面にハンダ付けされる基板と、平面部を有する第一の放熱部材と、平面部を有し、前記基板あるいは前記第一の放熱部材に固定される第二の放熱部材と、前記基板の他方の面と前記第一の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記基板の他方の面および前記第一の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記基板から前記第一の放熱部材に伝える第一の伝熱シートと、前記電子部品と前記第二の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記電子部品および前記第二の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記第二の放熱部材に伝える第二の伝熱シートと、を備える電子部品の放熱構造であって、前記第一の放熱部材の平面部に第一の溝が設けられるものである。
【００１１】
また、本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段において、前記電子部品が前記基板上に複数設けられ、前記第一の溝が前記電子部品間に設けられるものである。
【００１２】
また、本発明の第３の課題解決手段は、第２の課題解決手段において、前記第二の放熱部材の前記平面部に第二の溝が前記電子部品間に設けられるものである。
【００１３】
また、本発明の第４の課題解決手段は、第３の課題解決手段において、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝と重なる位置において、前記基板の他方の面と対向する前記第一の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝の内側の空間に入り込む部分を有するものである。
【００１４】
また、本発明の第５の課題解決手段は、第３の課題解決手段又は第４の課題解決手段の解決手段において、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝と重なる位置において、前記基板の一方の面と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝の内側の空間に入り込む部分を有するかあるいは、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間と重なる位置において、前記第二の放熱部材の平面部と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記第二の放熱部材と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間に入り込む部分を有するものである。
【００１５】
また、本発明の第６の課題解決手段は、第１の課題解決手段乃至第５の課題解決手段のいずれか一の解決手段において、前記第一の溝がＶ字形の断面形状を有するものである。
【００１６】
また、本発明の第７の課題解決手段は、第３の課題解決手段乃至第６の課題解決手段のいずれか一の解決手段において、前記第二の溝がＶ字形の断面形状を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の解決手段によれば、電子部品と電子部品が実装される基板を第一および第二の伝熱シートを介して両側から挟み込むようにして第一および第二の放熱部材が固定される。このため、第一の伝熱シートと基板との密着性と、第二の伝熱シートと電子部品との密着性を均等に確保することができる。これにより、第一および第二の放熱部材のそれぞれに効率的に熱を伝達することができ、電子部品の発熱による特性劣化を低減することができる。
【００１８】
また、第一の放熱部材の平面部に第一の溝を設けることにより、電子部品の発熱を放熱する際あるいは基板と第一および第二の放熱部材とでねじ等によって固定する際に生じる第一の伝熱シートの応力を第一の溝部分で逃がすことができ、基板へ加わる応力を低減できる。このため、電子部品と基板との接合部の強度を確保することができる。
【００１９】
本発明の第２の解決手段によれば、複数の電子部品が基板上に設けられた際に、第一の溝を電子部品間に設けることにより、第一の放熱部材のうち電子部品の下方部分には第一の溝が設けられないので、電子部品からの第一の放熱部材への熱の伝達が妨げられることはない。
【００２０】
本発明の第３の解決手段によれば、第二の放熱部材の平面部に第二の溝を設けることにより、第二の伝熱シートの応力を電子部品の周囲の空間以外に第二の溝部分にも逃がすことができ、基板へ加わる応力をより効果的に低減できる。
【００２１】
本発明の第４の解決手段によれば、第一の伝熱シートが基板と接触しない部分を有することにより、第一の伝熱シートに加わる応力をこの部分で吸収することができ、基板へ加わる応力を低減できる。
【００２２】
本発明の第５の解決手段によれば、第二の伝熱シートが基板あるいは第二の放熱部材と接触しない部分を有することにより、第二の伝熱シートに加わる応力をこの部分で吸収することができ、電子部品へ加わる応力を低減できる。
【００２３】
本発明の第６および第７の解決手段によれば、溝の幅と深さが同じという条件下では、溝の断面積がより小さくてすみ、放熱部材の強度がより確保されやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電子部品の放熱構造の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る電子部品の放熱構造の断面図である。
【図３】溝２２、２５の他の実施形態を示す図である。
【図４】（ａ）は従来の電子機器の放熱構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る電子部品の放熱構造の分解斜視図である。図１において電子部品の放熱構造は、複数の電子部品１１と、基板１０と、２つのケース（第一の放熱部材２０、第二の放熱部材２３）と、２つの伝熱シート（第一の伝熱シート３０、第二の伝熱シート３１）からなる。基板１０は、回路を構成するための複数の電子部品１１（ＦＥＴ、トランジスタ等の発熱部品）が表面１０ａにハンダ付けによって接合されている。ケース２０（第一の放熱部材）は、熱伝導性の高い金属等で形成され、基板１０を設置するための平面部２１を有する。なお、本実施形態では、平面部２１には溝２２（第一の溝）が格子状に設けられているが、基板１０に実装される電子部品１１の形状や配置によっては、一方向のみに形成される溝も適用でき、基板１０が伝熱シート３０からの反発力を受ける接触面積を低減できれば良い。伝熱シート３０は、密着性が良く、熱伝導性が高く、かつ弾性の高い材料で形成される。伝熱シート３０として、例えば、シリコンゴムで形成されるシート（シリコンシート）を適用できる。伝熱シート３０は、基板１０の裏面１０ｂとケース２０の平面部２１との間に挟まれるようにして配設される。ケース２３（第二の放熱部材）は、ケース２０と同様に熱伝導性の高い金属等で形成され、電子部品１１上に設置するための平面部２４を有する。なお、本実施形態では、平面部２４には溝２５（第二の溝）が格子状に設けられているが、電子部品１１の形状や配置によっては、一方向のみに形成される溝も適用できる。伝熱シート３１は、伝熱シート３０と同様に、密着性が良く、熱伝導性が高く、かつ弾性の高い材料で形成される。伝熱シート３１は、基板１０の表面１０ａに実装された電子部品１１とケース２３の平面部２４との間に挟まれるようにして配設される。
【００２７】
図２は本発明に係る電子部品の放熱構造の断面図である。基板１０は、ガラスエポキシ等の絶縁材料で形成され、その表面１０ａおよび裏面１０ｂには銅箔から成るパターン１２、パターン１３がそれぞれ設けられている。スルーホール１４は、基板１０の厚み方向（図２示上下方向）に関してパターン１２、基板１０およびパターン１３を貫通している。スルーホール１４の内周面には銅等の導電性の良い材料でメッキが施され、パターン１２とパターン１３はスルーホール１４を介して電気的に接続されている。電子部品１１は、その電極あるいはパッケージングの表面がメタライズ加工された表面実装型のもので、パターン１２の所定の位置にハンダ付けされる。電子部品１１が発生する熱は、基板１０の表面１０ａのパターン１２からスルーホール１４を介して裏面１０ｂのパターン１３に伝わる。基板１０は、伝熱シート３０を介してケース２０の平面部２１に設置され、電子部品１１上に伝熱シート３１を介して設置されたケース２３とともにねじ１６を用いてケース２０に固定される。
【００２８】
伝熱シート３０は、基板１０の裏面１０ｂ（パターン１３）とケース２０の平面部２１との間に挟みこまれ、基板１０の裏面１０ｂおよびケース２０の平面部２１と接触（圧接）している。而して、電子部品１１が発生する熱は、基板１０のパターン１２からスルーホール１４、パターン１３、伝熱シート３０、ケース２０の平面部２１へと効率的に伝わり、放熱部材であるケース２０から外部に放出される。また、伝熱シート３１は、基板１０の表面１０ａに実装された電子部品１１の上面１５とケース２３の平面部２４との間に挟みこまれ、電子部品１１の上面１５およびケース２３の平面部２４と接触（圧接）している。而して、電子部品１１が発生する熱は、伝熱シート３１からケース２３の平面部２４へと効率的に伝わり、放熱部材であるケース２３から外部に放出される。
【００２９】
なお、本実施形態では、複数の電子部品１１は、基板１０の表面１０ａから電子部品１１の上面１５までの高さが同じであるが、パッケージの高さが異なる電子部品を基板１０に実装する場合においては、ケース２３の平面部２４の高さをそれぞれ実装される電子部品の高さに合わせた形状にすることにより、全ての電子部品１１の上面１５と伝熱シート３１との密着性を均等に確保することができる。また、他の方法として、伝熱シート３１の厚さをそれぞれの高さの異なる電子部品１１に合わせて変更する、例えば、一つの電子部品１１の上面１５と接触する伝熱シート３１の範囲に、別体の伝熱シートを張り合わせることにより、全ての電子部品１１の上面１５と伝熱シート３１との密着性を均等に確保することができる。なお、電子部品１１は、複数ではなく一つが基板１０に実装されている場合、あるいは基板１０の両面に実装されている場合においても本発明の放熱構造を適用することができることは明らかである。
【００３０】
ケース２０の平面部２１およびケース２３の平面部２４には、それぞれ溝２２，２５が設けられている。溝２２，２５は、基板１０の厚み方向に関して凹状に形成され、その断面形状は矩形をなしている。なお、溝２２，２５は、基板１０の厚み方向に関して凹状に形成されればよく、例えば、断面形状がＶ字形（図３参照）や半円形のものでもよい。溝２２，２５の断面形状が矩形に対してＶ字形だと、溝２２，２５の幅と深さが同じという条件下では、溝２２，２５の断面積がより小さくてすみ、ケース２０の平面部２１およびケース２３の平面部２４の強度がより確保されやすい。更に、ケース２０，２３の断面積が増えることにより、伝熱シート３０，３１から伝わる熱の外部への放熱性能が向上する。
【００３１】
溝２２は、基板１０（パターン１３）からケース２０の平面部２１に熱が伝わるのを妨げないように、平面部２１のうち、基板１０上の電子部品１１の近傍で、パターン１３の下方部分以外の部分に形成されている。つまり、溝２２が電子部品１１間に配置され、ケース２０の平面部２１のうちで電子部品１１の下方部分には溝２２が設けられない。したがって、電子部品１１からケース２０（平面部２１）への熱の伝達が妨げられることはない。同様に、溝２５は、電子部品１１の上面１５からケース２３の平面部２４に熱が伝わるのを妨げないように、平面部２４のうち、電子部品１１の近傍で上面１５の上方部分以外の部分に形成されている。つまり、溝２５が電子部品１１間に配置され、ケース２３の平面部２４のうちで電子部品１１の上方部分には溝２５が設けられない。したがって、電子部品１１からケース２３（平面部２４）への熱の伝達が妨げられることはない。
【００３２】
また、伝熱シート３０には溝２２と重なる位置において、基板１０の裏面１０ｂと対向する伝熱シート３０の面の少なくとも一部が裏面１０ｂと接触せず、溝２２の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３２が設けられている。この弛み形状部３２を設けることによって、基板１０あるいはケース２０の熱による膨張、収縮時や、基板１０とケース２０，２３をねじ固定する際に発生する伝熱シート３０へ加わる応力を弛み形状部３２が吸収することができる。同様に、伝熱シート３１には溝２５と重なる位置において、基板１０の表面１０ａと対向する伝熱シート３１の面の少なくとも一部が基板１０と接触せず、伝熱シート３１が溝２５の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられている。もしくは、伝熱シート３１には電子部品１１間の空間と重なる位置において、ケース２３の平面部と対向する伝熱シート３１の面の少なくとも一部がケース２３と接触せず、電子部品１１間の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられていてもよい。この弛み形状部３３は、弛み形状部３２と同様に伝熱シート３１へ加わる応力を吸収することができる。
【００３３】
以上説明した様に、本発明に係る電子部品の放熱構造によれば、ケース２０における伝熱シート３０と接触する平面部２１に溝２２が設けられるので、伝熱シート３０のうちで溝２２に面する部分には応力が作用しない。このため、ケース２０の平面部２１に溝２２がない場合と比べて、伝熱シート３０が基板１０の裏面１０ｂと圧接する接触面積が減り、基板１０の裏面１０ｂが伝熱シート３０から受ける反力が小さくなる。加えて、伝熱シート３０には溝２２の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３２が設けられるので、伝熱シート３０へ加わる応力を弛み形状部３２が吸収することができる。これにより、ケース２０を基板１０にねじ１６で固定する際あるいは、電子部品１１の発熱を放熱する際に、基板１０に生じる歪みを低減することができ、基板１０の表面１０ａに複数の電子部品１１を接合しているハンダが割れることや、パターン１２（１３）が基板１０から剥がれることを抑えることができる。
【００３４】
さらに、ケース２３における伝熱シート３１と接触する平面部２４に溝２５が設けられるので、伝熱シート３１のうちで溝２５に面する部分には応力が作用しない。このため、ケース２３の平面部２４に溝２５がない場合と比べて、電子部品１１の上面１５が伝熱シート３１から受ける反力が小さくなる。加えて、伝熱シート３１には溝２５の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられるので、伝熱シート３１へ加わる応力を弛み形状部３３が吸収することができる。これにより、ケース２３を基板１０にねじ１６で固定する際に、電子部品１１が受ける応力を低減することができ、電子部品１１が割れることや、電子部品１１と基板１０のパターン１２をハンダ付けによって接合しているハンダが割れること、あるいはパターン１２が基板１０から剥がれることを抑えることができる。なお、伝熱シート３１の応力は、電子部品１１の周囲の空間に逃がすこともできる。
【００３５】
また、電子部品１１が発生する熱は、基板１０のパターン１３から伝熱シート３０、ケース２０（第一の放熱部材）へ伝達するルートと、電子部品１１の上面１５から伝熱シート３１、ケース２３（第二の放熱部材）へ伝達するルートの２つのルートから外部へ放出される。加えて、電子部品１１および電子部品１１を実装した基板を両側から挟みこむようにして伝熱シート３０，３１を介してケース２０，２３が固定されるため、上記２つのルートの各構成間の密着性が確保される。このため、電子部品１１の発熱によって回路に蓄積される熱を効率的に外部へ放出することができ、電子部品あるいは回路の特性劣化を低減することができる。
【００３６】
また、基板１０が伝熱シート３０，３１から受ける反力を低減するにあたって、例えば、電子部品１１の放熱に応じた一枚の伝熱シート３０をケース２０の平面部２１と基板１０との間に挟みこみ、一枚の伝熱シート３１をケース２３の平面部２４と電子部品１１の上面１５との間に挟みこめばよい。この場合、伝熱シート３０，３１をねじ締め等で固定することなく、容易に配置することができ、伝熱シート３０，３１の組み付け性も確保される。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 基板
１０ａ 表面（一方の面）
１０ｂ 裏面（他方の面）
１１ 電子部品
２０ ケース（第一の放熱部材）
２３ ケース（第二の放熱部材）
２１，２４ 平面部
２２ 溝（第一の溝）
２５ 溝（第二の溝）
３０ 伝熱シート（第一の伝熱シート）
３１ 伝熱シート（第二の伝熱シート）
３２，３３ 弛み形状部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品がハンダ付けされる基板や、基板を保持するケース等を構成要素として有する電子部品の放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の発達に伴って電子機器の小型化が進んでいる状況の中で、発熱量の多い電子部品を長時間使用する上で電子部品の特性の低下を防止するために発熱する電子部品からの効率的な放熱が必要となっている。その放熱構造として、例えば特許文献１で示すように、基板の一方の面に発熱電子部品がハンダ付けされ、基板の他方の面と対向して配置される放熱部材との間に伝熱シートを挟みこんだ放熱構造がある。伝熱シートは、基板の他方の面および放熱部材の平面部と接触し、発熱電子部品で発生した熱を基板から放熱部材に伝える。
【０００３】
しかし、特許文献１の放熱構造では、伝熱シートが基板の他方の面および放熱部材の平面部と隙間なく圧接しているため、基板の面積が大きくなるほど、基板が伝熱シートから受ける反力が大きくなって、基板に歪みが生じる可能性がある。そして、基板に歪みが生じると、基板と発熱電子部品との接合部（ハンダ付け部）に応力が作用して、この接合部における強度の低下につながる可能性がある。
【０００４】
そこで、上記問題を解決する例として、特許文献２がある。特許文献２では、表面に回路素子がハンダ付けされた基板と、基板の裏面に対向して配置されるケース（放熱部材）の平面部との間に伝熱シートを挟みこむように備え、ケースの平面部に溝が設けられた電子部品実装体がある。ケースに設けられた溝に対面する伝熱シートの部分からは基板に応力が作用しない為、基板に生じる歪みを低減できる。
【０００５】
また、その他の放熱構造として例えば特許文献３で示すように、プリント配線基板の表面に実装した電子部品の上面を放熱シートで覆い、プリント配線基板の裏面に放熱板を配置し、放熱シートを放熱板またはプリント配線基板に固定した電子機器の放熱構造がある（図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５４６９６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２８３９号公報
【特許文献３】特開２００１−２５７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２の電子部品実装体では、発熱する電子部品を多数実装した基板をケースに数箇所でねじ締めして固定する場合、基板に歪みが生じてねじを締める場所からの距離によっては基板の裏面と伝熱シートの密着性にばらつきが生じる可能性がある。このため、期待通りの放熱性能が確保できない可能性がある。
【０００８】
また、特許文献３の放熱構造では、複数の電子部品を放熱シートで覆う場合、放熱シートの歪みによって電子部品と放熱シートの密着性にばらつきが生ずる。このため、特に放熱シートが固定されている場所から離れた位置に実装された電子部品の放熱性能が確保できないことがある。また、放熱板がプリント配線基板の裏面と隙間なく圧接するため、基板の面積が大きくなるほど、基板が放熱板から受ける反力が大きくなる。このため、基板に歪みが生じ、基板と電子部品との接合部に作用する応力によって接合部の強度が低下し、接合部の剥がれが発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、基板に実装された電子部品の発熱を効率的に放熱することができる放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の課題解決手段は、電子部品が少なくとも一方の面にハンダ付けされる基板と、平面部を有する第一の放熱部材と、平面部を有し、前記基板あるいは前記第一の放熱部材に固定される第二の放熱部材と、前記基板の他方の面と前記第一の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記基板の他方の面および前記第一の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記基板から前記第一の放熱部材に伝える第一の伝熱シートと、前記電子部品と前記第二の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記電子部品および前記第二の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記第二の放熱部材に伝える第二の伝熱シートと、を備える電子部品の放熱構造であって、前記第一の放熱部材の平面部に第一の溝が設けられるものである。
【００１１】
また、本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段において、前記電子部品が前記基板上に複数設けられ、前記第一の溝が前記電子部品間に設けられるものである。
【００１２】
また、本発明の第３の課題解決手段は、第２の課題解決手段において、前記第二の放熱部材の前記平面部に第二の溝が前記電子部品間に設けられるものである。
【００１３】
また、本発明の第４の課題解決手段は、第３の課題解決手段において、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝と重なる位置において、前記基板の他方の面と対向する前記第一の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝の内側の空間に入り込む部分を有するものである。
【００１４】
また、本発明の第５の課題解決手段は、第３の課題解決手段又は第４の課題解決手段の解決手段において、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝と重なる位置において、前記基板の一方の面と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝の内側の空間に入り込む部分を有するかあるいは、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間と重なる位置において、前記第二の放熱部材の平面部と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記第二の放熱部材と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間に入り込む部分を有するものである。
【００１５】
また、本発明の第６の課題解決手段は、第１の課題解決手段乃至第５の課題解決手段のいずれか一の解決手段において、前記第一の溝がＶ字形の断面形状を有するものである。
【００１６】
また、本発明の第７の課題解決手段は、第３の課題解決手段乃至第６の課題解決手段のいずれか一の解決手段において、前記第二の溝がＶ字形の断面形状を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の解決手段によれば、電子部品と電子部品が実装される基板を第一および第二の伝熱シートを介して両側から挟み込むようにして第一および第二の放熱部材が固定される。このため、第一の伝熱シートと基板との密着性と、第二の伝熱シートと電子部品との密着性を均等に確保することができる。これにより、第一および第二の放熱部材のそれぞれに効率的に熱を伝達することができ、電子部品の発熱による特性劣化を低減することができる。
【００１８】
また、第一の放熱部材の平面部に第一の溝を設けることにより、電子部品の発熱を放熱する際あるいは基板と第一および第二の放熱部材とでねじ等によって固定する際に生じる第一の伝熱シートの応力を第一の溝部分で逃がすことができ、基板へ加わる応力を低減できる。このため、電子部品と基板との接合部の強度を確保することができる。
【００１９】
本発明の第２の解決手段によれば、複数の電子部品が基板上に設けられた際に、第一の溝を電子部品間に設けることにより、第一の放熱部材のうち電子部品の下方部分には第一の溝が設けられないので、電子部品からの第一の放熱部材への熱の伝達が妨げられることはない。
【００２０】
本発明の第３の解決手段によれば、第二の放熱部材の平面部に第二の溝を設けることにより、第二の伝熱シートの応力を電子部品の周囲の空間以外に第二の溝部分にも逃がすことができ、基板へ加わる応力をより効果的に低減できる。
【００２１】
本発明の第４の解決手段によれば、第一の伝熱シートが基板と接触しない部分を有することにより、第一の伝熱シートに加わる応力をこの部分で吸収することができ、基板へ加わる応力を低減できる。
【００２２】
本発明の第５の解決手段によれば、第二の伝熱シートが基板あるいは第二の放熱部材と接触しない部分を有することにより、第二の伝熱シートに加わる応力をこの部分で吸収することができ、電子部品へ加わる応力を低減できる。
【００２３】
本発明の第６および第７の解決手段によれば、溝の幅と深さが同じという条件下では、溝の断面積がより小さくてすみ、放熱部材の強度がより確保されやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電子部品の放熱構造の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る電子部品の放熱構造の断面図である。
【図３】溝２２、２５の他の実施形態を示す図である。
【図４】（ａ）は従来の電子機器の放熱構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る電子部品の放熱構造の分解斜視図である。図１において電子部品の放熱構造は、複数の電子部品１１と、基板１０と、２つのケース（第一の放熱部材２０、第二の放熱部材２３）と、２つの伝熱シート（第一の伝熱シート３０、第二の伝熱シート３１）からなる。基板１０は、回路を構成するための複数の電子部品１１（ＦＥＴ、トランジスタ等の発熱部品）が表面１０ａにハンダ付けによって接合されている。ケース２０（第一の放熱部材）は、熱伝導性の高い金属等で形成され、基板１０を設置するための平面部２１を有する。なお、本実施形態では、平面部２１には溝２２（第一の溝）が格子状に設けられているが、基板１０に実装される電子部品１１の形状や配置によっては、一方向のみに形成される溝も適用でき、基板１０が伝熱シート３０からの反発力を受ける接触面積を低減できれば良い。伝熱シート３０は、密着性が良く、熱伝導性が高く、かつ弾性の高い材料で形成される。伝熱シート３０として、例えば、シリコンゴムで形成されるシート（シリコンシート）を適用できる。伝熱シート３０は、基板１０の裏面１０ｂとケース２０の平面部２１との間に挟まれるようにして配設される。ケース２３（第二の放熱部材）は、ケース２０と同様に熱伝導性の高い金属等で形成され、電子部品１１上に設置するための平面部２４を有する。なお、本実施形態では、平面部２４には溝２５（第二の溝）が格子状に設けられているが、電子部品１１の形状や配置によっては、一方向のみに形成される溝も適用できる。伝熱シート３１は、伝熱シート３０と同様に、密着性が良く、熱伝導性が高く、かつ弾性の高い材料で形成される。伝熱シート３１は、基板１０の表面１０ａに実装された電子部品１１とケース２３の平面部２４との間に挟まれるようにして配設される。
【００２７】
図２は本発明に係る電子部品の放熱構造の断面図である。基板１０は、ガラスエポキシ等の絶縁材料で形成され、その表面１０ａおよび裏面１０ｂには銅箔から成るパターン１２、パターン１３がそれぞれ設けられている。スルーホール１４は、基板１０の厚み方向（図２示上下方向）に関してパターン１２、基板１０およびパターン１３を貫通している。スルーホール１４の内周面には銅等の導電性の良い材料でメッキが施され、パターン１２とパターン１３はスルーホール１４を介して電気的に接続されている。電子部品１１は、その電極あるいはパッケージングの表面がメタライズ加工された表面実装型のもので、パターン１２の所定の位置にハンダ付けされる。電子部品１１が発生する熱は、基板１０の表面１０ａのパターン１２からスルーホール１４を介して裏面１０ｂのパターン１３に伝わる。基板１０は、伝熱シート３０を介してケース２０の平面部２１に設置され、電子部品１１上に伝熱シート３１を介して設置されたケース２３とともにねじ１６を用いてケース２０に固定される。
【００２８】
伝熱シート３０は、基板１０の裏面１０ｂ（パターン１３）とケース２０の平面部２１との間に挟みこまれ、基板１０の裏面１０ｂおよびケース２０の平面部２１と接触（圧接）している。而して、電子部品１１が発生する熱は、基板１０のパターン１２からスルーホール１４、パターン１３、伝熱シート３０、ケース２０の平面部２１へと効率的に伝わり、放熱部材であるケース２０から外部に放出される。また、伝熱シート３１は、基板１０の表面１０ａに実装された電子部品１１の上面１５とケース２３の平面部２４との間に挟みこまれ、電子部品１１の上面１５およびケース２３の平面部２４と接触（圧接）している。而して、電子部品１１が発生する熱は、伝熱シート３１からケース２３の平面部２４へと効率的に伝わり、放熱部材であるケース２３から外部に放出される。
【００２９】
なお、本実施形態では、複数の電子部品１１は、基板１０の表面１０ａから電子部品１１の上面１５までの高さが同じであるが、パッケージの高さが異なる電子部品を基板１０に実装する場合においては、ケース２３の平面部２４の高さをそれぞれ実装される電子部品の高さに合わせた形状にすることにより、全ての電子部品１１の上面１５と伝熱シート３１との密着性を均等に確保することができる。また、他の方法として、伝熱シート３１の厚さをそれぞれの高さの異なる電子部品１１に合わせて変更する、例えば、一つの電子部品１１の上面１５と接触する伝熱シート３１の範囲に、別体の伝熱シートを張り合わせることにより、全ての電子部品１１の上面１５と伝熱シート３１との密着性を均等に確保することができる。なお、電子部品１１は、複数ではなく一つが基板１０に実装されている場合、あるいは基板１０の両面に実装されている場合においても本発明の放熱構造を適用することができることは明らかである。
【００３０】
ケース２０の平面部２１およびケース２３の平面部２４には、それぞれ溝２２，２５が設けられている。溝２２，２５は、基板１０の厚み方向に関して凹状に形成され、その断面形状は矩形をなしている。なお、溝２２，２５は、基板１０の厚み方向に関して凹状に形成されればよく、例えば、断面形状がＶ字形（図３参照）や半円形のものでもよい。溝２２，２５の断面形状が矩形に対してＶ字形だと、溝２２，２５の幅と深さが同じという条件下では、溝２２，２５の断面積がより小さくてすみ、ケース２０の平面部２１およびケース２３の平面部２４の強度がより確保されやすい。更に、ケース２０，２３の断面積が増えることにより、伝熱シート３０，３１から伝わる熱の外部への放熱性能が向上する。
【００３１】
溝２２は、基板１０（パターン１３）からケース２０の平面部２１に熱が伝わるのを妨げないように、平面部２１のうち、基板１０上の電子部品１１の近傍で、パターン１３の下方部分以外の部分に形成されている。つまり、溝２２が電子部品１１間に配置され、ケース２０の平面部２１のうちで電子部品１１の下方部分には溝２２が設けられない。したがって、電子部品１１からケース２０（平面部２１）への熱の伝達が妨げられることはない。同様に、溝２５は、電子部品１１の上面１５からケース２３の平面部２４に熱が伝わるのを妨げないように、平面部２４のうち、電子部品１１の近傍で上面１５の上方部分以外の部分に形成されている。つまり、溝２５が電子部品１１間に配置され、ケース２３の平面部２４のうちで電子部品１１の上方部分には溝２５が設けられない。したがって、電子部品１１からケース２３（平面部２４）への熱の伝達が妨げられることはない。
【００３２】
また、伝熱シート３０には溝２２と重なる位置において、基板１０の裏面１０ｂと対向する伝熱シート３０の面の少なくとも一部が裏面１０ｂと接触せず、溝２２の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３２が設けられている。この弛み形状部３２を設けることによって、基板１０あるいはケース２０の熱による膨張、収縮時や、基板１０とケース２０，２３をねじ固定する際に発生する伝熱シート３０へ加わる応力を弛み形状部３２が吸収することができる。同様に、伝熱シート３１には溝２５と重なる位置において、基板１０の表面１０ａと対向する伝熱シート３１の面の少なくとも一部が基板１０と接触せず、伝熱シート３１が溝２５の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられている。もしくは、伝熱シート３１には電子部品１１間の空間と重なる位置において、ケース２３の平面部と対向する伝熱シート３１の面の少なくとも一部がケース２３と接触せず、電子部品１１間の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられていてもよい。この弛み形状部３３は、弛み形状部３２と同様に伝熱シート３１へ加わる応力を吸収することができる。
【００３３】
以上説明した様に、本発明に係る電子部品の放熱構造によれば、ケース２０における伝熱シート３０と接触する平面部２１に溝２２が設けられるので、伝熱シート３０のうちで溝２２に面する部分には応力が作用しない。このため、ケース２０の平面部２１に溝２２がない場合と比べて、伝熱シート３０が基板１０の裏面１０ｂと圧接する接触面積が減り、基板１０の裏面１０ｂが伝熱シート３０から受ける反力が小さくなる。加えて、伝熱シート３０には溝２２の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３２が設けられるので、伝熱シート３０へ加わる応力を弛み形状部３２が吸収することができる。これにより、ケース２０を基板１０にねじ１６で固定する際あるいは、電子部品１１の発熱を放熱する際に、基板１０に生じる歪みを低減することができ、基板１０の表面１０ａに複数の電子部品１１を接合しているハンダが割れることや、パターン１２（１３）が基板１０から剥がれることを抑えることができる。
【００３４】
さらに、ケース２３における伝熱シート３１と接触する平面部２４に溝２５が設けられるので、伝熱シート３１のうちで溝２５に面する部分には応力が作用しない。このため、ケース２３の平面部２４に溝２５がない場合と比べて、電子部品１１の上面１５が伝熱シート３１から受ける反力が小さくなる。加えて、伝熱シート３１には溝２５の内側の空間に入り込む部分としての弛み形状部３３が設けられるので、伝熱シート３１へ加わる応力を弛み形状部３３が吸収することができる。これにより、ケース２３を基板１０にねじ１６で固定する際に、電子部品１１が受ける応力を低減することができ、電子部品１１が割れることや、電子部品１１と基板１０のパターン１２をハンダ付けによって接合しているハンダが割れること、あるいはパターン１２が基板１０から剥がれることを抑えることができる。なお、伝熱シート３１の応力は、電子部品１１の周囲の空間に逃がすこともできる。
【００３５】
また、電子部品１１が発生する熱は、基板１０のパターン１３から伝熱シート３０、ケース２０（第一の放熱部材）へ伝達するルートと、電子部品１１の上面１５から伝熱シート３１、ケース２３（第二の放熱部材）へ伝達するルートの２つのルートから外部へ放出される。加えて、電子部品１１および電子部品１１を実装した基板を両側から挟みこむようにして伝熱シート３０，３１を介してケース２０，２３が固定されるため、上記２つのルートの各構成間の密着性が確保される。このため、電子部品１１の発熱によって回路に蓄積される熱を効率的に外部へ放出することができ、電子部品あるいは回路の特性劣化を低減することができる。
【００３６】
また、基板１０が伝熱シート３０，３１から受ける反力を低減するにあたって、例えば、電子部品１１の放熱に応じた一枚の伝熱シート３０をケース２０の平面部２１と基板１０との間に挟みこみ、一枚の伝熱シート３１をケース２３の平面部２４と電子部品１１の上面１５との間に挟みこめばよい。この場合、伝熱シート３０，３１をねじ締め等で固定することなく、容易に配置することができ、伝熱シート３０，３１の組み付け性も確保される。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 基板
１０ａ 表面（一方の面）
１０ｂ 裏面（他方の面）
１１ 電子部品
２０ ケース（第一の放熱部材）
２３ ケース（第二の放熱部材）
２１，２４ 平面部
２２ 溝（第一の溝）
２５ 溝（第二の溝）
３０ 伝熱シート（第一の伝熱シート）
３１ 伝熱シート（第二の伝熱シート）
３２，３３ 弛み形状部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が少なくとも一方の面にハンダ付けされる基板と、
平面部を有する第一の放熱部材と、
平面部を有し、前記基板あるいは前記第一の放熱部材に固定される第二の放熱部材と、
前記基板の他方の面と前記第一の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記基板の他方の面および前記第一の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記基板から前記第一の放熱部材に伝える第一の伝熱シートと、
前記電子部品と前記第二の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記電子部品および前記第二の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記第二の放熱部材に伝える第二の伝熱シートと、
を備える電子部品の放熱構造であって、
前記第一の放熱部材の平面部に第一の溝が設けられることを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項２】
前記電子部品が前記基板上に複数設けられ、前記第一の溝が前記電子部品間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項３】
前記第二の放熱部材の前記平面部に第二の溝が前記電子部品間に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項４】
前記第一の伝熱シートが前記第一の溝と重なる位置において、前記基板の他方の面と対向する前記第一の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝の内側の空間に入り込む部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項５】
前記第二の伝熱シートが前記第二の溝と重なる位置において、前記基板の一方の面と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝の内側の空間に入り込む部分を有するかあるいは、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間と重なる位置において、前記第二の放熱部材の平面部と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記第二の放熱部材と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間に入り込む部分を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項６】
前記第一の溝がＶ字形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項７】
前記第二の溝がＶ字形の断面形状を有することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１】
電子部品が少なくとも一方の面にハンダ付けされる基板と、
平面部を有する第一の放熱部材と、
平面部を有し、前記基板あるいは前記第一の放熱部材に固定される第二の放熱部材と、
前記基板の他方の面と前記第一の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記基板の他方の面および前記第一の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記基板から前記第一の放熱部材に伝える第一の伝熱シートと、
前記電子部品と前記第二の放熱部材の平面部との間に挟みこまれ、前記電子部品および前記第二の放熱部材の平面部と接触し、前記電子部品で発生する熱を前記第二の放熱部材に伝える第二の伝熱シートと、
を備える電子部品の放熱構造であって、
前記第一の放熱部材の平面部に第一の溝が設けられることを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項２】
前記電子部品が前記基板上に複数設けられ、前記第一の溝が前記電子部品間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項３】
前記第二の放熱部材の前記平面部に第二の溝が前記電子部品間に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項４】
前記第一の伝熱シートが前記第一の溝と重なる位置において、前記基板の他方の面と対向する前記第一の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第一の伝熱シートが前記第一の溝の内側の空間に入り込む部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項５】
前記第二の伝熱シートが前記第二の溝と重なる位置において、前記基板の一方の面と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記基板と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記第二の溝の内側の空間に入り込む部分を有するかあるいは、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間と重なる位置において、前記第二の放熱部材の平面部と対向する前記第二の伝熱シートの面の少なくとも一部が前記第二の放熱部材と接触せず、前記第二の伝熱シートが前記電子部品間の空間に入り込む部分を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項６】
前記第一の溝がＶ字形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項７】
前記第二の溝がＶ字形の断面形状を有することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一に記載の電子部品の放熱構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７９８１１（Ｐ２０１２−７９８１１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１６４８（Ｐ２０１０−２２１６４８）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]