電子部品冷却ケース

【課題】従来に比べて、電子部品の冷却効果を高めることができ、ケースの軽量化を図ることができる、電子部品冷却ケースの提供。
【解決手段】（１）発熱する電子部品５１が取付けられる基板５０が表裏一側面に配置される金属製板状部２１と、金属製板状部２１の表裏他側面に配置される樹脂製板状部２２と、で構成される壁部２０を備えており、電子部品５１を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路Ｒが、金属製板状部２１および／または樹脂製板状部２２に冷媒流路形成用凹部２３を設けることで、金属製板状部２１と樹脂製板状部２２との間に形成されている、電子部品冷却ケース１０。（２）ケース１０は、自動車の発熱部品６０の熱の影響を受ける環境に設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載され、発熱する電子部品（発熱素子）を液体の冷媒を用いて冷却する、電子部品冷却ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子部品冷却ケースの構造として、つぎの（ａ）〜（ｃ）がある。
（ａ）図１０に示すように、アルミダイカスト製のケース１の外面に、ケース１と別体に形成されてケース１にブラケット２ａ等を用いて固定される金属製パイプ４を配設し、該金属製パイプ４内に冷媒を流すことで電子部品（発熱素子）５を冷却する構造。
（ｂ）特開平１０−７０３８６号公報の図２（Ｂ）に示す構造であり、一面が開放した金属製ケースの底面部に、ケースと別体に形成されてケースに溶接される断面コ字状部を配設し、該断面コ字状部とケースの底面部とで囲まれる空間内に冷媒を流すことで電子部品（発熱素子）を冷却する構造。
（ｃ）特開平１０−７０３８６号公報の図２（Ｃ）に示す構造であり、一面が開放した金属製ケースの底面部に中空状のトンネルを形成し、このトンネルを冷媒流路とする構造。
【０００３】
しかし上記（ａ）〜（ｃ）のいずれにもつぎの問題点がある。
冷媒流路が金属製材料によってのみ形成されているため（比較的熱伝導率の高い材料のみで形成されているため）、電子部品冷却ケースが自動車の発熱部品（エンジンやモータ等の自動車の動力源であり作動時に発熱する部品）の熱の影響を受ける環境に設けられている場合、冷媒流路内を流れる冷媒がその発熱部品の熱（輻射熱）の影響を受けやすい。そのため、電子部品の冷却効果上改善の余地がある。
また、冷媒流路が金属製材料によってのみ形成されているため、電子部品冷却ケースの軽量化を図ることが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７０３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来に比べて、電子部品の冷却効果を高めることができ、ケースの軽量化を図ることができる、電子部品冷却ケースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）発熱する電子部品が取付けられる基板が表裏一側面に配置される金属製板状部と、該金属製板状部の表裏他側面に配置される樹脂製板状部と、で構成される壁部を備えており、
前記電子部品を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が、前記金属製板状部および／または前記樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで、前記金属製板状部と前記樹脂製板状部との間に形成されている、電子部品冷却ケース。
（２）自動車の発熱部品の熱の影響を受ける環境に設けられている、（１）記載の電子部品冷却ケース。
（３）前記壁部の周縁部から該壁部の面直方向に延びる側壁部を備えており、前記壁部と前記側壁部とで一面が開放された箱状とされており、該開放された一面が樹脂板または複数枚の金属板で構成されるカバーにて閉塞されており、
前記基板は前記壁部と前記側壁部と前記カバーで囲まれる空間内に位置している、（１）記載の電子部品冷却ケース。
【発明の効果】
【０００７】
上記（１）、（２）の電子部品冷却ケースによれば、電子部品を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が、金属製板状部および／または樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで、金属製板状部と樹脂製板状部との間に形成されているため、つぎの効果を得ることができる。
冷媒流路の一部を熱伝導率が金属製材料に比べて極端に低い樹脂製材料を用いて形成できる。そのため、電子部品冷却ケースが自動車の発熱部品（エンジンやモータ等の自動車の動力源であり作動時に発熱する部品）の熱の影響を受ける環境に設けられている場合であっても、従来に比べて、冷媒流路内を流れる冷媒がその発熱部品の熱（輻射熱）の影響を受けにくい。その結果、電子部品の冷却効果を従来に比べて改善できる。
また、冷媒流路の一部を金属製材料よりも軽い樹脂製材料を用いて形成できるため、従来に比べて電子部品冷却ケースの軽量化を図ることができる。
【０００８】
上記（３）の電子部品冷却ケースによれば、電子部品冷却ケースが壁部と側壁部とで一面が開放された箱状とされており、該開放された一面が樹脂板または複数枚の金属板で構成されるカバーにて閉塞されているため、つぎの効果を得ることができる。
カバーが単一の金属板で構成される場合と異なり、カバーが断熱構造を有する。そのため、電子部品冷却ケースが自動車の発熱部品の熱の影響を受ける環境に設けられている場合であっても、カバーが単一の金属板で構成される場合に比べて、壁部と側壁部とカバーとで囲まれる空間の温度（壁部と側壁部とカバーとで囲まれる空間内に位置する基板の環境温度）を低くすることができ、電子部品の冷却効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合の、カバー以外の分解斜視図である。
【図２】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、自動車の発熱部品側に壁部を向けて配置されている場合の、断面図である。なお、図面の明瞭化のために、基板と基板に取付けられる電子部品の断面表示を省略している。
【図３】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、自動車の発熱部品側にカバーを向けて配置されている場合の、断面図である。なお、図面の明瞭化のために、基板と基板に取付けられる電子部品の断面表示を省略している。
【図４】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合であって冷媒流路の横断面形状が矩形の場合の、冷媒流路とその近傍のみの断面図である。
【図５】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合であって冷媒流路の横断面形状が半円形の場合の、冷媒流路とその近傍のみの断面図である。
【図６】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が金属製板状部と樹脂製板状部の両方に互いに向かい合う冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合であって冷媒流路の横断面形状が矩形の場合の、冷媒流路とその近傍のみの断面図である。
【図７】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が金属製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合であって冷媒流路の横断面形状が矩形の場合の、冷媒流路とその近傍のみの断面図である。
【図８】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合における、冷媒流路の経路の変形例を示す樹脂製板状部の斜視図である。
【図９】本発明実施例の電子部品冷却ケースの、冷媒流路が樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで形成されている場合における、冷媒流路の経路の変形例を示す樹脂製板状部の斜視図である。
【図１０】従来の電子部品冷却ケースの、金属製パイプを配設し金属製パイプ内に冷媒を流すことで電子部品（発熱素子）を冷却する場合の、概略断面図である。なお、図面の明瞭化のために、基板と基板に取付けられる電子部品の断面表示を省略している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明実施例の電子部品冷却ケースを、図１〜図９を参照して、説明する。本発明実施例の電子部品冷却ケース（以下、端にケースともいう）１０は、図２に示すように、発熱する電子部品（発熱素子）５１が取付けられる基板（プリント基板）５０を保護するケースであり、電子部品５１を冷却する冷却構造を有するケースである。
ケース１０は、自動車（車両）に搭載されている。ケース１０は、特に限定するものではないが、たとえば、エンジン（内燃機関）やモータ等の自動車の動力源であり作動時に発熱する部品を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）のケースである。
【００１１】
ケース１０は、自動車の発熱部品６０が搭載される空間（部屋）と同じ空間（部屋）に設けられており、自動車の発熱部品６０の熱（輻射熱）の影響を直接受ける環境に設けられている（自動車の発熱部品６０の熱の影響を直接受ける環境で用いられる）。なお、自動車の発熱部品６０とは、たとえば、エンジン（内燃機関）やモータ等の自動車の動力源であり作動時に発熱する部品である。
【００１２】
基板５０は、プリント基板である。基板５０には、図示はしないが、電子部品５１だけでなくさらに種々の部品が取付けられている。電子部品５１は、基板５０の表面または裏面（表裏一側面）のみに配置されていてもよく、表裏両側面に配置されていてもよい。基板５０には、基板５０の表裏を導通させるとともに表裏一側から表裏他側に熱を伝えるためのサーマルビア（スルーホール）５２が設けられている。
【００１３】
ケース１０は、壁部（底壁部）２０と、壁部２０の周縁部から壁部２０の面直方向に延びる（立ち上がる）側壁部３０と、を備えており、壁部２０と側壁部３０とで一面のみ（一方向のみ）が開放された箱状とされている。ケース１０は、また、この開放された一面を閉塞するカバー４０を備える。
【００１４】
壁部２０は、層構造となっている。壁部２０は、基板５０が表裏一側面に固定して配置（設置）される金属製板状部２１と、金属製板状部２１の表裏他側面に固定して配置される樹脂製板状部２２と、で構成されている。ただし、壁部２０は、樹脂製板状部２２の、金属製板状部２１と反対側に、さらに別の図示略の樹脂製または金属製の板状部（層）を備えていてもよい。
【００１５】
金属製板状部２１は金属製である。金属製板状部２１は、ステンレス鋼などの高防錆性能を有する金属材料で構成されている。ただし、金属製板状部２１は、高防錆性能を有さない金属材料の表面に皮膜処理を施すことで高防錆性能を有するようにされていてもよい。金属製板状部２１は、コスト削減を図るためにプレス成形品であることが望ましく、厚み方向の熱伝導性を高めるために薄板形状とされていることが望ましい。
金属製板状部２１の表裏一側面には、電子部品５１が直接または基板５０を介して接触している。なお、電子部品５１が直接金属製板状部２１に接触している場合には電子部品５１と金属製板状部２１との接触部に、また、電子部品５１が基板５０を介して間接的に金属製板状部２１に接触している場合には基板５０の電子部品５１取付け部分の裏面と金属製板状部２１との接触部に、両者の密着性を高めることで熱抵抗を低減させて熱伝導性を向上させるために、熱伝導グリスＧ等が設けられていてもよい。
【００１６】
樹脂製板状部２２は、樹脂性である。樹脂製板状部２２は、たとえば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂材料で構成されている。
樹脂製板状部２２は、型成形品である。樹脂製板状部２２は、接着剤等を用いて、金属製板状部２１の表裏他側面に接着（固定）されている。ただし、樹脂製板状部２２は、金属製板状部２１を成形型内にインサートして成形（インサート成形）されていてもよく、金属製板状部２１に溶着（バイブレーション溶着）されていてもよい。樹脂製板状部２２の厚みは、金属製板状部２１の厚みよりも厚い。
【００１７】
金属製板状部２１と樹脂製板状部２２との間には、電子部品５１を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路Ｒが形成されている。冷媒流路Ｒを流れる冷媒は、金属製板状部２１と樹脂製板状部２２の両方に（両方のみに）接触している。冷媒は、液体であり、たとえば水である。ただし、冷媒は、水に限定されるものではなく油などであってもよい。冷媒は、図８、図９に示すように、金属製板状部２１および／または樹脂製板状部２２に設けられる導入口（導入パイプ）２４からケース１０内に（冷媒流路Ｒに）流入し、冷媒流路Ｒを流れ、金属製板状部２１および／または樹脂製板状部２２に設けられる排出口（排出パイプ）２５からケース１０外に（冷媒流路Ｒ外に）流出する。
【００１８】
冷媒流路Ｒは、金属製板状部２１および／または樹脂製板状部２２に（金属製板状部２１と樹脂製板状部２２の少なくとも一方に）冷媒流路形成用凹部２３を設けることで、形成されている。なお、図１〜図５、図８、図９は、樹脂製板状部２２のみに冷媒流路形成用凹部２３を設けることで冷媒流路Ｒが形成されている場合を示しており、図６は、金属製板状部２１と樹脂製板状部２２の両方に互いに向かい合う冷媒流路形成用凹部２３を設けることで冷媒流路Ｒが形成されている場合を示しており、図７は、金属製板状部２１のみに冷媒流路形成用凹部２３を設けることで冷媒流路Ｒが形成される場合を示している。
【００１９】
冷媒流路Ｒの横断面形状は、（ａ）図４、図６、図７に示すように矩形（略矩形を含む）であってもよく、（ｄ）図５に示すように半円形（略半円形を含む）であってもよく、（ｃ）図示はしないが、略を含んで、楕円形、半楕円形、長円形、半長円形、台形、平行四辺形、弾丸形（半弾丸形を含む）等のその他の形状であってもよい。冷媒流路Ｒの横断面形状が図４に示す矩形の場合、冷媒流路Ｒの横断面形状は、図４に示す場合よりも幅広であってもよく深底であってもよい。
冷媒流路Ｒの横断面形状は、冷媒流路Ｒの全経路において同一（相似形含む）であってもよく異なっていてもよい。
【００２０】
冷媒流路Ｒの径路は、電子部品５１に対応する位置を通っていれば、すなわち、ケース１０を壁部２０の面直方向（基板５０と金属製板状部２１と樹脂製板状部２２の積層方向）から見たときに電子部品５１と同じ位置（重なり合う位置）を通っていれば、特に限定されるものではなく、たとえば、図１に示すようであっても、図８に示すようであっても、図９に示すようであっても、その他であってもよい。なお、図８、図９における矢印は、冷媒の流れを示している。
【００２１】
冷媒流路Ｒの流路断面積が、導入口２４および排出口２５における流路断面積と略同じとされている場合、図１に示すように、冷媒流路Ｒの、電子部品５１に対応する位置にある流路部分（図１の符号Ｒ１にて示す部分）における流路断面積は、流路部分Ｒ１以外の位置にある流路部分Ｒ２における流路断面積より大とされていることが望ましい。流路部分Ｒ１における冷媒の熱容量を流路部分Ｒ２における冷媒の熱容量よりも大にすることができるからであり、低速走行を続けるなどして自動車の発熱部品６０が配置される空間（エンジンルームなど）の温度が上昇した状態でエンジンを停止し冷媒の流れが止まってしまった場合であっても、流路部分Ｒ１が流路部分Ｒ２と同じ流路断面積である場合に比べて、電子部品５１の冷却効果を高めることができるからである。
また、冷媒流路Ｒの流路断面積が導入口２４および排出口２５における流路断面積と略同じとされている場合であって、冷媒流路Ｒの経路に曲がり部（屈曲部、Ｕターン部）Ｒ３が設けられている場合には、曲がり部Ｒ３における流路断面積は、曲がり部Ｒ３における冷媒流路Ｒの流路抵抗を低減させるために、流路部分Ｒ２における流路断面積より大とされていることが望ましい。
【００２２】
側壁部３０は、壁部２０の周縁部の全体から（全周から）壁部２０の面直方向に延びる（立ち上がる）部分である。側壁部３０の立ち上がり量は、周方向で一定である。側壁部３０は、金属製であってもよく、樹脂製であってもよい。側壁部３０が金属製の場合、部品点数を削減してコストを低減させるために、側壁部３０は、図２に示すように、金属製板状部２１と一体形成されていることが望ましい。また、側壁部３０が樹脂製の場合、部品点数を削減してコストを低減させるために、側壁部３０は、図１に示すように、樹脂製板状部２２と一体形成されていることが望ましい。なお、側壁部３０が樹脂製の場合、側壁部３０が壁部２０と異なり金属板部分を有さないため、側壁部３０を構成する樹脂は、基板５０に取付けられる電子部品５１等の部品がケース１０の周囲に存在する電磁波の影響を受けることを抑制するため（電磁波ノイズ対策のため）、金属フィラー含有樹脂などであることが望ましい。
【００２３】
カバー４０は、図２に示すように、壁部２０と側壁部３０とで一面が開放された箱状とされたケース１０の、該開放された一面の一部または全部を閉塞するカバーである。壁部２０と側壁部３０とカバー４０とで囲まれる空間Ｓ内に基板５０が固定して配置されている。カバー４０は、側壁部３０と別体に形成されて側壁部３０に固定される。
【００２４】
カバー４０は、（ａ）複数枚（たとえば２枚）の金属板４１、４１で構成されていてもよく、（ｂ）図示はしないが、一枚または複数枚の樹脂板で構成されていてもよい。
上記（ａ）の場合、すなわち、カバー１０が複数枚（たとえば２枚）の金属板４１，４１で構成される場合、金属板４１，４１間には、空気層（断熱層）４２が形成されている。また、金属板４１，４１は、コスト低減のためプレス成形品とされていることが望ましい。
上記（ｂ）の場合、すなわち、カバー１０が一枚または複数枚の樹脂板で構成される場合、カバー４０が壁部２０と異なり金属板部分を有さないため、カバー４０を構成する樹脂は、基板５０に取付けられる電子部品５１等の部品がケース１０の周囲に存在する電磁波の影響を受けることを抑制するため（電磁波ノイズ対策のため）、金属フィラー含有樹脂などであることが望ましい。なお、カバー４０を構成する樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂材料である。
【００２５】
ケース１０は、図２に示すように、自動車の発熱部品６０側に壁部２０の樹脂製部材２２を向けて配置されていてもよく、図３に示すように自動車の発熱部品６０側にカバー４０を向けて配置されていてもよい。
【００２６】
次に、本発明実施例の作用、効果を説明する。
（ｉ）電子部品５１を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路Ｒが、金属製板状部２１および／または樹脂製板状部２２に冷媒流路形成用凹部２３を設けることで、金属製板状部２１と樹脂製板状部２２との間に形成されているため、つぎの作用、効果を得ることができる。
冷媒流路Ｒの一部を熱伝導率が金属製材料に比べて極端に低い樹脂製材料を用いて形成できる。そのため、ケース１０が自動車の発熱部品６０の熱の影響を受ける環境に設けられている場合であっても、従来に比べて、冷媒流路Ｒ内を流れる冷媒がその発熱部品６０の熱（輻射熱）の影響を受けにくい。その結果、電子部品５１の冷却効果を従来に比べて改善できる。
また、冷媒流路Ｒの一部を金属製材料よりも軽い樹脂製材料を用いて形成できるため、従来に比べてケース１０の軽量化を図ることができ、その結果、ケース１０が搭載される自動車の燃費向上を図ることができる。
また、樹脂製板状部２２に冷媒流路形成用凹部２３が設けられる場合には、樹脂製板状部２２を成形するための成形型を変更することにより、任意の形状（任意の経路及び任意の断面形状）の冷媒流路を形成できる。そのため、金属製材料のみで冷媒流路を形成する場合に比べて（従来に比べて）、冷媒流路Ｒの形状の自由度が高い。
【００２７】
（ｉｉ）ケース１０が壁部２０と側壁部３０とで一面が開放された箱状とされており、該開放された一面が樹脂板または複数枚の金属板４１で構成されるカバー４０にて閉塞されているため、つぎの作用、効果を得ることができる。
カバー４０が単一の金属板で構成される場合と異なり、カバー４０が断熱構造を有する。そのため、ケース１０が自動車の発熱部品６０の熱の影響を受ける環境に設けられている場合であっても、カバー４０が単一の金属板で構成される場合に比べて、壁部２０と側壁部３０とカバー４０とで囲まれる空間Ｓの温度（壁部２０と側壁部３０とカバー４０とで囲まれる空間Ｓ内に位置する基板５０の環境温度）を低くすることができ、電子部品５１の冷却効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０電子部品冷却ケース
２０壁部
２１金属製板状部
２２樹脂製板状部
２３冷媒流路形成用凹部
２４導入口
２５排出口
３０側壁部
４０カバー
４１金属板
４２空気層
５０基板
５１電子部品
５２サーマルビア（スルーホール）
６０自動車の発熱部品
Ｒ冷媒流路
Ｇ熱伝導グリス
Ｓ空間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱する電子部品が取付けられる基板が表裏一側面に配置される金属製板状部と、該金属製板状部の表裏他側面に配置される樹脂製板状部と、で構成される壁部を備えており、
前記電子部品を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が、前記金属製板状部および／または前記樹脂製板状部に冷媒流路形成用凹部を設けることで、前記金属製板状部と前記樹脂製板状部との間に形成されている、電子部品冷却ケース。
【請求項２】
自動車の発熱部品の熱の影響を受ける環境に設けられている、請求項１記載の電子部品冷却ケース。
【請求項３】
前記壁部の周縁部から該壁部の面直方向に延びる側壁部を備えており、前記壁部と前記側壁部とで一面が開放された箱状とされており、該開放された一面が樹脂板または複数枚の金属板で構成されるカバーにて閉塞されており、
前記基板は前記壁部と前記側壁部と前記カバーで囲まれる空間内に位置している、請求項１記載の電子部品冷却ケース。

【図１】