JP2000142597A - 電子素子の熱制御構造およびこれを用いた展開アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 宇宙用構造物に配置された電子素子を効率よ
く熱制御でき、軽量でコスト低減を図れる電子素子の熱
制御構造およびその熱制御構造を備えた展開アンテナを
得る。 【解決手段】 電気回路と一体化されたベースメタル３
がパッケージ１に覆われた被覆部３ａとパッケージから
露出した露出部３ｂとを有し、ベースメタル３の露出部
３ｂの張り出し部３ｄに電気回路の温度を制御する温度
制御手段である白色塗料１０４が層状に塗布されてい
る。温度制御手段は、ベースメタル３の表側に、放熱、
加熱用のものをそれぞれ設けてもよく、ベースメタル３
の裏側に一方を設けてもよい。また、温度制御手段がＯ
ＳＲ、ヒーター、ペルチェ素子、発熱する電気回路であ
ってもよい。この電子素子の熱制御構造を展開アンテナ
に適用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器の熱制
御構造に関わり、特に人工衛星、宇宙ステーション、宇
宙船本体などの宇宙用構造物の表面もしくは内部、また
はこれらに付随した宇宙用展開構造物の表面等に搭載さ
れた電子素子、例えば集積回路やその他の温度管理が必
要な電気回路用電子素子の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器を構成し、電子機器に任意の動
作をさせるための電子素子、例えば集積回路やその他の
電気回路用素子を正常に機能させるためには、設計仕様
に適応した温度制御が非常に重要である。また、宇宙環
境に存在する宇宙用構造物には、輻射による太陽からの
受熱や宇宙空間への放熱が作用し、時間の経過と共に大
きな温度変化を生じる。このため、従来より人工衛星、
宇宙ステーション、宇宙船等の構造物においては、白色
あるいは黒色塗料の輻射特性の違いを利用して、これら
を温度制御手段である熱制御材として表面に塗布するこ
とにより熱制御がなされている。また、白色あるいは黒
色塗料のほかの熱制御材として、構造物表面に貼り付け
るものとして、ガラスの表面に銀（Ａｇ）を蒸着したＯ
ＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏ
ｒ）、またはテフロン膜に銀（Ａｇ）あるいはアルミニ
ウム（Ａｌ）を蒸着したシルバーテフロン等が広く用い
られている。

【０００３】従来の電子素子の熱制御構造の第１の例と
して、輻射による熱制御材を用いた特開平６−４８３９
９号公報に係る熱制御膜の構造が知られている。図１２
乃至１５にその熱制御構造を示す。図１２は、電子素子
の熱制御構造を示す図であり、図１２（ａ）は上面図
を、図１２（ｂ）は断面図を示す。図において、１は電
気回路を覆う保護あるいは絶縁用のパッケージ、２は電
子素子を構成する電気回路からなる内部素子、３は内部
素子２に接続配置され、電子素子を電気的に接地し、基
準電圧値を提供するためのベースメタル、４はパッケー
ジ１の表面に塗布あるいは貼り付けられた熱制御材であ
る熱制御膜、５は内部素子２に電源を供給するための電
源入力部である。

【０００４】図１３は、熱制御膜４の構造を示す断面図
である。パッケージ１の表面に、接着剤４６により金属
箔４１が貼付されている。金属箔４１の外面に白色塗料
４２（あるいは黒色塗料）を塗布する。さらに、輻射熱
を透過する性質を有する酸化物被膜４３をこの塗料を覆
うように形成することで宇宙環境での熱制御膜４の劣化
防止を図っている。一般には白色塗料は、電子素子が放
熱したい時に、黒色塗料は受熱したい時に用いられる。

【０００５】図１４は、内部素子２近傍の詳細を示す断
面図である。図において、ベースメタル３上には、内部
素子２および内部素子電源入力部２７をベースメタル３
から絶縁するための絶縁体２８が設けられている。絶縁
体２８上には、内部素子２が設けられ、電源入力部５と
接続した内部素子電源入力部２７を介して電流が供給さ
れる。また、ベースメタル３と内部素子２との間には、
内部素子接地部２９が設けられ、内部素子２の基準電圧
を内部素子２に提供する。なお、絶縁体２８は電気的な
不導体で例えばセラミック等がしばしば用いられる。ま
た、電気的な良導体が必要なベースメタル３、内部素子
電源入力部２７および内部素子接地部２９はアルミや銅
およびそれらの合金がよく使用され、ベースメタル３と
内部素子接地部２９との間は、例えば蒸着や溶着などの
方法によって、電気抵抗が極力抑えられる構造となって
いる。

【０００６】次にこの電子素子の熱制御構造の動作につ
いて説明する。電源入力部５に任意の電圧を加えること
で、電子素子は所定の電気的な動作をする。なお、電子
素子の正確な動作には、変動の少ない基準電圧（０Ｖ）
が必要であるが、ベースメタル３での電圧値を基準電圧
とすることで、ベースメタル３に電気的に接地されてい
る全ての内部素子２の基準電圧を一定値とすることがで
きる。この動作に伴い、内部素子２には発熱が生じる。
一般に電子素子は一定の温度範囲でしか動作できないた
め、内部素子２の温度を動作保障温度に保つ必要があ
る。内部素子２で生じた熱は、熱伝導によりパッケージ
１の内部を通してパッケージ１の表面まで伝わり、表面
に塗布された白色塗料４２あるいは貼り付けられたＯＳ
Ｒなどの熱制御材を介して、輻射により宇宙環境に放熱
される。図１５は第１の従来例に係わる他の熱制御構造
を示した断面図である。電子素子のベースメタル３に金
属からなる放熱板１２を接着剤８を介して取り付け、さ
らに、放熱板１２表面に熱制御膜４を貼り付けてある。
内部素子２での発熱は接着剤８を通って放熱板１２に伝
わり、熱伝導によって熱制御膜４から宇宙空間に放熱さ
れる。

【０００７】また、従来の電子素子の熱制御構造の第２
の例として、ヒートパイプを用いた特開平６−４８３９
９号公報に係るものが知られており、図１６にその熱制
御構造を示す。これは輻射を利用しない熱制御構造であ
り、特に発熱量が大きい場合にしばしば用いられる。ヒ
ートパイプを熱制御すべき部分に取り付けることによ
り、大量の熱の制御を行う。図１６は、第２の例である
アルミハニカムサンドイッチパネルを取り付けた電子素
子の断面図であり、アルミハニカムパネルにヒートパイ
プが埋め込まれているところを示している。図におい
て、電気回路を覆う保護あるいは絶縁用のパッケージ１
に、接着剤８によりアルミハニカムサンドイッチパネル
が取り付けられている。圧延加工した２枚のフェースシ
ート３２に、押し出し成形したヒートパイプ３１とアル
ミ合金からなる薄いフォイルからなるハニカムコア３３
が挟持されフィルム状接着剤３４により結合されてい
る。ヒートパイプ３１の四隅にはヒートパイプ３１と一
体のフィン３６が形成されている。

【０００８】次にこの電子素子の熱制御構造の動作につ
いて説明する。ヒートパイプ３１は、人工衛星などの本
体に置かれたラジエーターなどの冷却部からハニカムコ
ア３３などの構造材の表面あるいは内部を経由して電子
素子まで引き回されて配置されている。ヒートパイプ３
１内に蒸発温度が低い作動流体を注入することで、電子
素子の発熱によって液体の状態から蒸発した作動流体は
蒸気となって冷却部まで輸送され、冷却部で凝縮する。
一般に液体は蒸発時には熱を奪い、凝縮時には熱を発生
する。したがって、このような蒸発、凝縮現象を利用す
ることで電子素子から大量の熱を放熱し熱制御を行うこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電子素子を正常に動作
させるためには、電子素子を動作保障温度に保つ必要が
ある。人工衛星、宇宙ステーション、宇宙船本体などの
宇宙用構造物の表面あるいは内部、またはこれらに付随
した宇宙用展開構造物、例えばフェーズドアレイアンテ
ナ表面あるいは内部に配置された電子素子の熱制御を行
うために、第１の従来例に係る熱制御構造を用いた場合
には、白色塗料あるいは黒色塗料などの熱制御材を電子
素子のパッケージ表面に直接塗布することでパッケージ
表面から放熱、あるいはパッケージ表面への受熱を行う
が、一般に絶縁物であるパッケージの材料の熱伝導率
は、金属に比べて低く、パッケージ内の内部素子の熱を
パッケージ表面まで伝え難く、内部素子の発熱量が大き
い場合には十分熱制御することができない。

【００１０】また、放熱面積を拡大するために電子素子
表面に新たに放熱板を設けた場合には、放熱板を接着剤
などで貼り付けねばならないが、宇宙空間では真空中で
あるため、接触部の熱抵抗が増大し、さらに放熱量は接
着剤の熱伝導率と厚さとに依存して悪化してしまうとい
う問題があった。その上、材料と製造工程が増えるた
め、コストアップにつながり、重量が重くなるという問
題もあった。

【００１１】一方、第２の従来例に係る熱制御構造を宇
宙用構造物上に配置された電子素子の熱制御に用いた場
合には、ヒートパイプは耐圧構造を採っているので重量
が重いため、宇宙用構造物全体の重量が重くなり、しか
も、高価であるため、宇宙用構造物全体の大きなコスト
アップにもつながるという問題がある。また、宇宙用展
開構造物、例えばフェーズドアレイアンテナのような展
開アンテナに用いた場合には、電子素子が配置された展
開構造物面内にヒートパイプを這わせることで熱制御を
行う。しかしながら、例えば電子素子から熱を放熱する
場合には、ヒートパイプを宇宙用構造物本体あるいは宇
宙用構造物の任意の位置に配置された冷却器まで延長す
る必要がある。この際、展開構造物の展開時に折れ曲が
る動作をするヒンジ部に、剛体からなるヒートパイプを
這わせることができない。さらに展開構造物上に複数配
置されたすべての電子素子に対してヒートパイプを配置
すると、やはり重量が非常に重くなるという欠点があ
り、大きなコストアップにもつながることになる。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、宇宙用構造物に配置された電子素
子を効率よく熱制御でき、軽量でコスト低減を図れる電
子素子の熱制御構造およびその熱制御構造を備えた展開
アンテナを得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子素子
の熱制御構造は、宇宙用構造物に搭載される電子機器を
構成し、電気回路と、電気回路を覆う保護あるいは絶縁
用のパッケージと、電気回路と一体化されパッケージに
覆われた被覆部およびパッケージから露出した露出部と
を有し、電気回路に基準電圧値を供給するベースメタル
とを備えた電子素子の熱制御構造において、ベースメタ
ルの露出部に電気回路の温度を制御する温度制御手段を
備えたものである。

【００１４】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、ベースメタルの露出部が被覆部から延出した張り
出し部を備え、温度制御手段がこの張り出し部に設けら
れたことを特徴とするものである。

【００１５】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、ベースメタルの被覆部が、ベースメタルの表側の
みに設けられ、温度制御手段がベースメタルの裏側に設
けられたことを特徴とするものである。

【００１６】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段が、ベースメタル上に層を形成して
いることを特徴とするものである。

【００１７】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段がベースメタルの被覆部内に設けら
れたことを特徴とするものである。

【００１８】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段が塗料であることを特徴とするもの
である。

【００１９】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段がＯＳＲであることを特徴とするも
のである。

【００２０】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段がヒーターであることを特徴とする
ものである。

【００２１】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段がペルチェ素子であることを特徴と
するものである。

【００２２】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造は、温度制御手段が、発熱する加熱用電気回路である
ことを特徴とするものである。

【００２３】また、この発明に係る展開アンテナは、上
述の発明に係る電子素子の熱制御構造を備えた展開アン
テナである。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態である電子素子１００の熱制御構造を示す
ものであり、図１（ａ）は、電子素子１００の上面図で
あり、図１（ｂ）は、電子素子１００の断面図である。
図２は、電子素子１００を構成する内部素子２近傍の詳
細構造を示す断面図である。図１および２において、温
度制御手段である熱制御材の取付位置が図１２と異な
る。以降図１乃至１１において、従来例である図１２乃
至１６と同一もしくは同等の部材および部位には、同一
符号を付し、重複する説明は省略する。

【００２５】図１において、電子素子１００を構成する
電気回路からなる内部素子２は、電子素子１００を電気
的に接地することで、基準電圧値を提供するベースメタ
ル３に接続して配置されている。ベースメタル３の表側
である表側面３ｃの一部には、電気回路からなる内部素
子２を覆い、電気回路を保護および絶縁するプラスチッ
クスでできたパッケージ１が形成されている。したがっ
て、ベースメタル３は、内部素子２を備え、表側面３ｃ
の中央部に形成されたパッケージ１に覆われた被覆部３
ａおよびパッケージ１から露出した露出部３ｂとを有す
る。露出部３ｂは、被覆部３ａから延出した張り出し部
３ｄを備えている。

【００２６】この張り出し部３ｄには、電気回路の温度
を制御する温度制御手段である熱制御材として、白色塗
料１０４がベースメタル３の表面に塗布され、ベースメ
タル３上に一定の厚さを備えた層を形成している。白色
塗料１０４は、太陽光が持つ波長における、輻射率は小
さいが、宇宙空間への輻射波長における輻射率が大きい
という性質をもっているので、白色塗料１０４を塗布し
た部分が外部に対し熱を放出する放熱部２０となる。ま
た、内部素子２に電源を供給するための電源入力部５
が、内部素子２と電気的に接続された状態で、一部をパ
ッケージ１から露出して設けられている。

【００２７】図２において、ベースメタル３上には、電
源入力部５と接続され、内部素子２に電源を供給する内
部素子電源入力部２７および内部素子２をベースメタル
３から絶縁するための絶縁体２８である、例えばセラミ
ックなどの不導体が設けられている。ベースメタル３と
内部素子２とは、内部素子接地部２９により接続されて
おり電気回路を含む内部素子２がベースメタル３と一体
化される。ベースメタル３と内部素子接地部２９との接
続部は、例えば蒸着あるいは溶着などの方法によって、
電気抵抗および熱抵抗が極力抑えられる構造となってい
る。

【００２８】ベースメタル３、内部素子電源入力部２７
および内部素子接地部２９の材料は、例えばアルミや銅
およびそれらの合金など電気良導体であればどのような
ものであってもよい。これらの材料からなるベースメタ
ル３や内部素子接地部２９は、熱の伝導率も高く、絶縁
体２８に使用されるセラミックスの数十倍、パッケージ
１に使用されるプラスチックスの約千倍の熱伝導率を持
っている。ベースメタル３や内部素子接地部２９の厚さ
は、例えば、あまり重くならず、かつ強度的にも耐えら
れることを考慮して、約０．５ｍｍ程度である。

【００２９】なお、温度制御手段として、白色塗料１０
４を用いたが、放熱量によって、例えば、従来から放熱
時に使用されるＯＳＲをベースメタル３に接着剤により
貼り付けてもよい。ＯＳＲは、白色塗料に比べ、太陽光
の反射率が高いため冷却能力に優れる。白色塗料１０４
およびＯＳＲは、塗布あるいは貼り付けられるが、ベー
スメタル３を介しての熱制御が良好に行われる構造であ
ればどのような固定方法でも良い。例えば、ベースメタ
ル３の表面に蒸着やスパッタなどの手法を用いて、白色
塗料１０４、ＯＳＲ、シルバーテフロンの層を形成して
もよい。さらに、この層の上に、輻射熱を透過する性質
を有する酸化物被膜を形成し、温度制御手段の劣化を防
止してもよい。また、絶縁体２８は電気を通しにくい材
料であれば、どのような材料であってもよい。

【００３０】次に動作について説明する。このような熱
制御構造を有する電子素子１００が表面あるいは内部に
配置された宇宙用構造物が、宇宙空間に打ち上げられた
場合、この構造物が軌道上を巡回することによって、輻
射による太陽や地球からの受熱、宇宙空間への放熱など
の各種の熱の移動を受ける。さらに、環境による外的な
要因以外にも電子素子１００を構成する内部素子２の電
気的な動作に起因した発熱も生じる。これら各種の熱の
移動を制御し、内部素子２の温度を一定の範囲に保つこ
とで、電子素子１００を正常に動作させることができ
る。

【００３１】この発明の実施の形態である電子素子１０
０の熱制御構造は、内部素子２の自己発熱量が宇宙空間
への放熱量より多い場合、すなわち内部素子２を冷却す
る必要がある場合の例を示すものである。なお、内部素
子２をどの程度冷却すべきか、あるいは加熱すべきか
は、発熱量など電子素子の設計仕様および宇宙用構造物
の巡回軌道によって、宇宙への打ち上げ前に熱計算によ
って決定される。図２において、宇宙空間に打ち上げら
れた宇宙用構造物表面あるいは内部に配置された電子素
子は、自己の発熱によって内部素子２の温度が上昇す
る。この熱を宇宙空間に放熱する必要があるが、内部素
子２を覆うパッケージ１は電気的に絶縁物とする必要が
あるため、一般にプラスチックス等の熱伝導率が低い材
料が使用される。このため、発生した熱がパッケージ１
表面まで伝導し難く、パッケージ１表面からの放熱量は
少ない。

【００３２】しかしながら、この発明の実施の形態であ
る電子素子１００の熱制御構造では、熱伝導性の高いベ
ースメタル３が内部素子２に内部素子接地部２９を介し
て接触し、配置されているため、発生した熱は熱伝導率
が低い材料を介さず、ベースメタル３の面内を放熱部２
０に向けてすばやく熱伝導する。パッケージ１の張り出
し部３ｄに放熱部２０として形成された白色塗料１０４
により内部素子２から伝えられた熱は宇宙空間に輻射に
よって放熱される。白色塗料１０４、ＯＳＲなどは、太
陽光が持つ波長における、輻射率は小さいが、宇宙空間
への輻射波長における輻射率が大きいという性質をもっ
ているので、太陽や地球からの受熱量を極力小さくし、
宇宙空間への放熱量を大きくすることができる。また、
パッケージ１の面積より大きいベースメタル３自体も放
熱作用があり、この面積は、予め熱解析を実施すること
で電子素子１００の動作温度、発熱量および打ち上げ軌
道、熱制御材の輻射特性から決定される。

【００３３】図３は、この実施形態における電子素子１
００の熱制御構造の効果を求めたシミュレーション結果
を示すグラフである。ここでは、太陽から受熱されなが
ら軌道上を周回する電子素子１００を構成する内部素子
２の温度変化を示してある。軌道周回によって太陽など
からの受熱量が変化するため、内部素子２の温度は変動
する。なお、このシミュレーションにおいては、白色塗
料１０４の太陽光が持つ波長における輻射率を０．２
５、宇宙空間への輻射波長における輻射率を０．８７と
した。ここでは、１Ｗの発熱が生じる電子素子のパッケ
ージ１の表面に白色塗料１０４を塗布した従来例および
５０ｍｍ角のベースメタル３のベースメタル３の張り出
し部３ｄの表面に白色塗料１０４を塗布したこの発明の
実施形態について対比している。従来例では内部素子２
の温度が高温となり、熱制御できていないのに対し、こ
の発明の実施形態の電子素子１００の熱制御構造を使用
した場合には、内部素子２の温度は内部素子２の動作保
障温度範囲に収まっており、電子素子１００を正常に動
作させることができる。

【００３４】この発明の実施形態の電子素子の熱制御構
造では、以上のように構成されているので、ベースメタ
ル３の熱伝導率はパッケージ１などの絶縁物に比べて非
常に大きいため、内部素子２で発生した熱はベースメタ
ル３を通じて伝導される。したがって発熱体である内部
素子２から放熱部である温度制御手段である白色塗料ま
での熱抵抗を極力小さくでき、放熱が促進される。

【００３５】実施の形態２．図４は、この発明の別の実
施の形態である電子素子２００の熱制御構造を示すもの
であり、図４（ａ）は、電子素子２００の上面図であ
り、図４（ｂ）は、電子素子２００の断面図である。こ
の実施形態では、図１と異なり、内部素子２の発熱量が
小さく、宇宙空間への放熱量が内部素子２の発熱量を上
回る場合に用いられる熱制御構造を示す。すなわち内部
素子２を加熱する必要がある場合の例である。図４にお
いて、放熱部２０として設けた白色塗料１０４の代わり
に加熱部２１としてヒータ２０６を貼り付けている点が
図１と異なる。図４において、ベースメタル３上に温度
制御手段としてヒータ２０６を接着剤を用いて層状に貼
付し、加熱部２１が形成されている。

【００３６】次に動作について説明する。宇宙空間に打
ち上げられた宇宙用構造物表面あるいは内部に配置され
た電子素子は、内包する内部素子２が自己発熱する。こ
の発熱量と比較して宇宙空間への放熱量が多い場合には
内部素子２の温度は動作温度以下に低下してしまうの
で、内部素子２を加熱する必要がある。しかし、内部素
子２を覆うパッケージ１には熱伝導率が低い材料が使用
されるため、パッケージ１にヒーター２０６などの加熱
手段となっている温度制御手段を直接貼り付けた場合、
内部素子２が受ける熱量は少ない。一方、この実施形態
の発明では、ヒーター２０６が熱伝導率の高いベースメ
タル３上に貼付され、ベースメタル３が内部素子２に接
触して配置されているので、ヒーター２０６から発生し
た熱は熱伝導率が低い材料を介さず、熱伝導率の高いベ
ースメタル３の面内を内部素子２の方向へ向けてすばや
く伝えられる。この熱はベースメタル３と接続配置され
た内部素子２に効率よく伝えることができるため、内部
素子２を加熱し、任意温度にすることができる。

【００３７】図５は、この実施形態の変形例を示した電
子素子２１０の熱制御構造を示すものであり、図５
（ａ）は、電子素子２１０の上面図であり、図５（ｂ）
は、電子素子２１０の断面図である。図５において、図
４におけるヒータ２０６に代わり、発熱を伴う薄板状の
加熱用電気回路２１５をベースメタル３上に直接形成し
ている。電流を加熱用電気回路２１５に流すことで、加
熱用電気回路２１５が発熱し、ヒーター２０６と同様の
作用を及ぼす。このベースメタル３上に直接、発熱を伴
う加熱用電気回路２１５を形成する場合、接着剤による
熱抵抗の増加もなく、内部素子２までさらに効率よく熱
伝導できる。また、ベースメタル３上に直接、発熱を伴
う加熱用電気回路を形成する場合、接着剤による熱抵抗
の増加もなく、内部素子２までさらに効率よく熱伝導で
きる。

【００３８】なお、ヒータ２０６の代わりにペルチェ素
子を接着剤を用いて貼付してもよい。ヒータ２０６、ペ
ルチェ素子はベースメタル３の表面に貼付されているが
蒸着やスパッタなどの手法で形成してもよい。すなわ
ち、ベースメタル３上に形成される温度制御手段は、ベ
ースメタル３を介して、内部素子２の熱制御を良好に行
われる構造であればどのような構造であってもよい。

【００３９】実施の形態３．図６は、この発明の別の実
施の形態である電子素子３００の熱制御構造を示すもの
であり、図６（ａ）は、電子素子３００の上面図であ
り、図６（ｂ）は、電子素子３００の断面図である。こ
の実施形態では、熱環境の時間変化に対応して冷却およ
び加熱を内部素子２に対して繰り返さねばならない場合
に温度制御手段として冷却手段と加熱手段とを併用した
例である。

【００４０】図６において、ベースメタル３の張り出し
部３ｄに放熱部２０として設けた白色塗料３０４と加熱
部２１として設けたヒーター３０６が同一面上に塗布あ
るいは貼付されている。

【００４１】次に動作について説明する。宇宙空間に打
ち上げられた宇宙用構造物表面あるいは内部に配置され
た電子素子は、内包する内部素子２の自己発熱によって
温度が上昇する。この熱を宇宙空間に放熱する必要があ
る。また、電子素子の発熱量が少なく、さらに展開構造
物が軌道を周回することによって展開構造物と太陽との
間に地球が入るなどして太陽光が到達しなくなる場合に
は、逆に電子素子を加熱する必要がある。しかし、内部
素子２を覆うパッケージ１には熱伝導率が低い材料が使
用されるため、パッケージ１表面に加熱や放熱する温度
制御手段を設けても、熱伝導が悪く内部素子２の温度制
御を効率的かつ迅速に行うことができない。一方、この
実施形態の発明では、ヒーター３０６および白色塗料３
０４が熱伝導率の高いベースメタル３上に貼付あるいは
塗布されている。ベースメタル３は内部素子２に接触し
て配置されているので、内部素子２から発生した熱はベ
ースメタル３の面内を放熱部２０に向けてすばやく伝え
られ、放熱部２０から宇宙空間に輻射により放熱され
る。また、加熱部２１で加熱された熱は、ベースメタル
３の面内を内部素子２に向けてすばやく伝えられる。

【００４２】この発明の実施形態の電子素子の熱制御構
造では、以上のように構成されているので、熱環境の時
間変化に対応して冷却および加熱を内部素子２に対して
繰り返さねばならない場合にも良好に熱制御を行うこと
ができる。

【００４３】図７は、この実施形態の変形例を示した電
子素子３１０の熱制御構造を示す断面図である。図にお
いて、白色塗料３１４およびヒータ３１６のベースメタ
ル３上の配置が図６と異なる。ベースメタル３の表側面
３ｃのみに被覆部３ａが設けられ、ベースメタル３の裏
面３ｅには、温度制御手段であるヒータ２０６が貼付さ
れている。また、被覆部３ａが設けられている表側面の
ベースメタル３の張り出し部３ｄには、白色塗料１０４
が露出部３ｂの一面に塗布されている。

【００４４】この発明の実施形態の電子素子の熱制御構
造では、以上のように構成されているので、放熱部２０
および加熱部２１の面積を十分大きくすることができ、
迅速な放熱あるいは加熱が促進され、内部素子２の温度
制御性能が向上する。

【００４５】なお、図７のヒータ３１６の代わりに、ベ
ースメタル３の裏面３ｅに発熱を伴う薄板状の加熱用電
気回路３２５をベースメタル３上に直接形成してもよ
く、図８にこのような熱制御構造をもつ電子素子３２０
の断面図を示す。

【００４６】図９は、この実施形態の別の変形例を示し
た電子素子３３０の熱制御構造を示す断面図である。パ
ッケージ１内部であって、ベースメタル３の被覆部３ａ
に温度制御手段である加熱用電気回路３２５が形成され
ている。加熱用電気回路３２５が、熱伝導率の低いパッ
ケージ１に覆われ、かつ、ベースメタル上に直接形成さ
れているので、加熱用電気回路３２５で発生した熱をベ
ースメタル３以外の部分に放熱しにくく、ベースメタル
３を介して内部素子２に効率的に伝導できる。

【００４７】実施の形態４．図１０は、この発明に係る
電子素子を、宇宙用構造物であり、展開構造物である展
開アンテナの一種であるフェーズドアレイアンテナに適
用した実施形態で示す図であり、図１０（ａ）は、フェ
ーズドアレイアンテナ４００の上面図であり、図１０
（ｂ）は、フェーズドアレイアンテナ４００の断面図で
ある。また、図１１は図１０のＡ部の詳細を示した断面
図である。図１１に示すように、フェーズドアレイアン
テナ４００は、フェーズドアレイアンテナパネルの構造
材７の開口部７ａに、ベースメタル３の裏面３ｅの全面
に白色塗料４１４を塗布した上述した実施形態に係る電
子素子４１０が、裏面３ｅを構造材７の外側に向かせて
挿入され、構造材７に接着剤８を用いて固定されてい
る。構造材７の電子素子４１０を取り付けた面と反対側
の面にはフェーズドアレイアンテナ用のパッチアンテナ
９が設けられ、電気配線１０により、パッチアンテナ９
と電子素子４１０とが結ばれている。また、図１０に示
すように、フェーズドアレイアンテナ４００には、構造
材７を展開するためのヒンジ１１が設けられている。

【００４８】次に動作について説明する。フェーズドア
レイアンテナ４００はパッチアンテナ９で電波の授受を
し、電気配線１０を通して電子素子４１０によって電波
に各種の処理がなされ、受信、送信を行うことができ
る。この処理時に、フェーズドアレイアンテナ４００の
構造材７に埋め込まれる形で取り付けられたアンテナ用
の電子素子４１０内の内部素子２は、自己の発熱によっ
て温度が上昇する。この熱を宇宙空間に向かって輻射に
より放熱する必要があるが、電子素子４１０のベースメ
タル３の裏面３ｅに白色塗料１０４を塗布してあり、放
熱部が形成されている。これにより、内部素子２から放
熱部までには熱伝導率が低い材料を介さないため、単純
な構造であるにもかかわらず、良好な放熱特性を得るこ
とができる。なお、フェーズドアレイアンテナ４００に
用いる電子素子は上述したいずれの実施形態の電子素子
でもよく、外部環境に応じた温度制御を行えばよい。

【００４９】

【発明の効果】この発明に係る電子素子の熱制御構造に
よれば、宇宙用構造物に搭載される電子機器を構成し、
電気回路と、電気回路を覆う保護あるいは絶縁用のパッ
ケージと、電気回路と一体化されパッケージに覆われた
被覆部およびパッケージから露出した露出部とを有し、
電気回路に基準電圧値を供給するベースメタルとを備え
た電子素子の熱制御構造において、ベースメタルの露出
部に電気回路の温度を制御する温度制御手段を備えてい
るので、宇宙用構造物に配置された電子素子を効率よく
熱制御でき、軽量かつ低コストの電子素子を提供でき
る。

【００５０】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、ベースメタルの露出部が被覆部から延出し
た張り出し部を備え、温度制御手段がこの張り出し部に
設けられているので、ベースメタルが放熱、加熱される
ので、別個に放熱板等を設ける必要がない。

【００５１】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、ベースメタルの被覆部が、ベースメタルの
表側のみに設けられ、温度制御手段がベースメタルの裏
側に設けられているので、ベースメタルのより広い面積
を放熱、加熱に利用できる。また、ベースメタルの表、
裏側にそれぞれ温度制御手段を設けることができる。

【００５２】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段が、ベースメタル上に層を形
成しているので、温度制御手段をコンパクトなスペース
で電子素子に形成できる。

【００５３】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段がベースメタルの被覆部内に
設けられているので、温度制御手段を設けるスペースを
被覆部の外部に別個に設ける必要がない。また、温度制
御手段が熱伝導率の低いパッケージに覆われ、かつ、ベ
ースメタル上に直接形成されることになるので、温度制
御手段で発生した熱をベースメタル以外の部分に放熱し
にくく、ベースメタルを介して内部素子に効率的に伝導
できる。

【００５４】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段が塗料であるので、簡単な構
造で、かつ低コストな電子素子を提供できる。

【００５５】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段がＯＳＲであるので、白色塗
料に比べ、太陽光の反射率が高いため冷却能力をさらに
高められる。

【００５６】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段がヒーターであるので、単純
な構造で加熱能力を高めることができる。

【００５７】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段がペルチェ素子であるので、
単純な構造で加熱、冷却のいずれも行うことができる。

【００５８】また、この発明に係る電子素子の熱制御構
造によれば、温度制御手段が、発熱する加熱用電気回路
であるので、ベースメタル上に直接形成することがで
き、熱抵抗をさらに少なくできる。

【００５９】また、この発明に係る展開アンテナによれ
ば、上述の発明に係る電子素子の熱制御構造を備えてい
るので、効率よく熱制御された、軽量で低コストな展開
アンテナを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態１の電子素子の熱制御構
造を示すものであり、図１（ａ）は電子素子の上面図で
あり、図１（ｂ）は電子素子の断面図である。

【図２】 この発明の実施形態１の電子素子の熱制御構
造を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施形態１の電子素子の熱制御構
造に係る内部素子の温度変化のシミュレーション結果を
示すグラフである。

【図４】 この発明の実施形態２の電子素子の熱制御構
造を示すものであり、図４（ａ）は電子素子の上面図で
あり、図４（ｂ）は電子素子の断面図である。

【図５】 この発明の実施形態２の電子素子の熱制御構
造の変形例を示すものであり、図５（ａ）は電子素子の
上面図であり、図５（ｂ）は電子素子の断面図である。

【図６】 この発明の実施形態３の電子素子の熱制御構
造を示すものであり、図６（ａ）は電子素子の上面図で
あり、図６（ｂ）は電子素子の断面図である。

【図７】 この発明の実施形態３の電子素子の熱制御構
造の変形例を示す電子素子の断面図である。

【図８】 この発明の実施形態３の電子素子の熱制御構
造の変形例を示す電子素子の断面図である。

【図９】 この発明の実施形態３の電子素子の熱制御構
造の変形例を示す電子素子の断面図である。

【図１０】 この発明の実施形態４の展開アンテナを示
すものであり、図１０（ａ）は電子素子の上面図であ
り、図１０（ｂ）は電子素子の断面図である。

【図１１】 図１０（ｂ）のＡ部詳細を示す断面図であ
る。

【図１２】 第１の従来例である電子素子の熱制御構造
に係る熱制御材の断面図である。

【図１３】 第１の従来例である電子素子の熱制御構造
の断面図である。

【図１４】 第１の従来例である電子素子の熱制御構造
の詳細を示す断面図である。

【図１５】 第１の従来例である電子素子の熱制御構造
の別の実施形態を示す断面図である。

【図１６】 第２の従来例である電子素子の熱制御構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ パッケージ、２ 内部素子、３ ベースメタル、３
ａ 被覆部、３ｂ 露出部、３ｄ 張り出し部、３ｅ
裏面、１００、２００、２１０、３００、３１０、３２
０、４１０ 電子素子、１０４、３０４，４１４ 白色
塗料（温度制御手段）、２０６、３０６，３１６ ヒー
ター（温度制御手段）、２１５、３２５、３３５ 加熱
用電気回路（温度制御手段）、４００ フェーズドアレ
ーアンテナ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 宇宙用構造物に搭載される電子機器を構
   成し、電気回路と、前記電気回路を覆う保護あるいは絶
   縁用のパッケージと、前記電気回路と一体化され、前記
   パッケージに覆われた被覆部および前記パッケージから
   露出した露出部とを有し、前記電気回路に基準電圧値を
   供給するベースメタルとを備えた電子素子の熱制御構造
   において、 前記ベースメタルの前記露出部に前記電気回路の温度を
   制御する温度制御手段を備えたことを特徴とする電子素
   子の熱制御構造。
2. 【請求項２】 前記ベースメタルの露出部が前記被覆部
   から延出した張り出し部を備え、前記温度制御手段が前
   記張り出し部に設けられたことを特徴とする請求項１記
   載の電子素子の熱制御構造。
3. 【請求項３】 前記ベースメタルの被覆部が、前記ベー
   スメタルの表側のみに設けられ、前記温度制御手段が前
   記ベースメタルの裏側に設けられたことを特徴とする請
   求項１あるいは２記載の電子素子の熱制御構造。
4. 【請求項４】 前記温度制御手段が、前記ベースメタル
   上に層を形成していることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか記載の電子素子の熱制御構造。
5. 【請求項５】 前記温度制御手段が前記ベースメタルの
   前記被覆部内に設けられたことを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか記載の電子素子の熱制御構造。
6. 【請求項６】 前記温度制御手段が塗料であることを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の電子素子の熱
   制御構造。
7. 【請求項７】 前記温度制御手段がＯＳＲであることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の電子素子の
   熱制御構造。
8. 【請求項８】 前記温度制御手段がヒーターであること
   を特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の電子素子の
   熱制御構造。
9. 【請求項９】 前記温度制御手段がペルチェ素子である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の電子
   素子の熱制御構造。
10. 【請求項１０】 前記温度制御手段が、発熱する加熱用
    電気回路であることを特徴とする請求項１乃至５のいず
    れか記載の電子素子の熱制御構造。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか記載の上
    記電子素子の熱制御構造を備えた展開アンテナ。