JP2001068887A - プリント基板の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリント基板上への電子部品組立後の構造上の
応力を電子部品に直接かけないことにより、断線を防止
し、さらに、軽量で安価な冷却構造を提供する。 【解決手段】プリント基板４上に実装された複数の電子
デバイス５の上方に各電子デバイス５と冷却プレート２
とが対になるように配置する。スペーサ３を介して各電
子デバイス５と一定の隙間を有するように、冷却プレー
ト２を設置する。電子デバイス５と冷却プレート２との
間の隙間には、熱伝導性グリス６を充填する。冷却プレ
ート２の上面には、塑性変形可能な冷却パイプ１を電子
デバイス５の直上に位置するように接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の冷
却構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】次に、従来のプリント基板の冷却構造
を、図５により説明する。冷却管３４はパイプ３２とブ
ロック３３で構成される。ブロック３３の側面にパイプ
３２が接合される。ブロック３３の他側面にねじ穴３５
が形成される。伝熱板３７のフランジ部に長穴４２を形
成し、凸部に座ぐり穴４３を形成する。伝熱板３８はね
じ穴３９を有する。伝熱板３８は熱伝導性接着剤４０で
ＩＣ３６と接着される。伝熱板３７と伝熱板３８との
間、伝熱板３７とブロック３３との間は熱伝導性グリス
４１を入れている。伝熱板３７はねじ４４でブロック３
３に固定される。伝熱板３８はねじ４５で伝熱板３７に
固定される。図６は組立状態図である。図５に戻り、IC
３６の実装高さは長穴４２でばらつきを吸収する。一
方、ねじ４５のねじ径より、座ぐり穴４３の径が大きく
形成されているので、伝熱板３８はIC３６のパッケージ
平面上に微小移動できる。図６の構造において、パイプ
３２に冷媒を流動させると複数のIC３６を冷却できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造はIC３６の
実装高さや平面上の組立調整が容易である。しかし、組
立後のプリント基板３１のひずみや熱による応力の吸収
が不十分であり、ＩＣ３６のリード４７部に負荷がかか
ると、リード４７がプリント基板３１から分離する可能
性がある。また、ブロック３３を含む冷却管が銅材を使
用しているので、プリント基板全体として重量であると
いう問題がある。

【０００４】本発明は、プリント基板上への電子部品組
立後の構造上の応力を電子部品に直接かけないことによ
り、断線を防止する冷却構造を提供することを目的とす
る。さらに、軽量で、安価な冷却構造を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、複数
の電子部品（例えば電子デバイス５）を実装したプリン
ト基板(４)上に、冷媒通路（例えば冷却パイプ１）を有
する冷却部材（例えば冷却プレート２）を固定し、電子
部品上に冷却部材を熱的接続して、電子部品を冷却する
構造であって、冷却部材と電子部品間に熱伝導性弾性部
材（例えば熱伝導性グリス６）を介設すること、を特徴
としている。

【０００６】ここで、熱伝導性弾性部材として、熱伝導
性に優れたゲルやグリス、ばね等が挙げられる。

【０００７】以上のように、請求項１記載の発明によれ
ば、冷媒通路を有しプリント基板上に固定された冷却部
材と電子部品との間に、熱伝導性弾性部材を設けたこと
により、プリント基板や電子部品の反りや熱による応力
は、熱伝導性弾性部材に吸収されるので、電子部品のリ
ードとプリント基板との接合部に負荷を与えることがな
く、分離を抑制することができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のプ
リント基板の冷却構造であって、熱伝導性弾性部材はグ
リス（６）であること、を特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載のプ
リント基板の冷却構造であって、例えば図３に示すよう
に、冷媒通路を形成する冷却パイプ（１）に冷却部材を
結合し、プリント基板上にスペーサ（３）を介して所定
高さに冷却部材をねじ止めすること、を特徴としてい
る。

【００１０】このように、請求項３記載の発明によれ
ば、冷却パイプに結合した冷却部材をスペーサを介して
プリント基板上の所定高さにねじ止めすることにより、
プリント基板上の電子部品に冷却部材が当接しないの
で、プリント基板や電子部品に生じた反りや応力を、冷
却部材に伝わらないようにすることができる。また、ス
ペーサの長さを変えることにより、様々な高さの電子部
品に適用することができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３記載のプ
リント基板の冷却構造であって、例えば図２に示すよう
に、複数の電子部品の各々にそれぞれ対応する複数の冷
却部材が冷却パイプに連設すること、を特徴としてい
る。

【００１２】このように、請求項４記載の発明によれ
ば、電子部品にそれぞれ対応する冷却部材が冷却パイプ
に連設しているので、それぞれの電子部品の高さに合せ
て冷却部材を設置することができ、各電子部品を均一に
冷却することが可能である。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載のプ
リント基板の冷却構造であって、例えば図４に示すよう
に、冷却パイプは塑性変形可能な金属製であること、を
特徴としている。

【００１４】このように、請求項５記載の発明によれ
ば、冷却パイプを塑性変形可能な金属製としたことによ
り、それぞれの電子部品の高さに合せて設置した冷却部
材に、冷却パイプを塑性変形により追従させることがで
き、各冷却部材と冷却パイプの距離を一定に保つことが
できる。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１記載のプ
リント基板の冷却構造であって、例えば図３に示すよう
に、電子部品の直上に冷媒通路を配置すること、を特徴
としている。

【００１６】このように、請求項６記載の発明によれ
ば、電子部品の直上に冷媒通路を配置することにより、
熱が伝導する距離を最小とすることができるので、効率
よく電子部品を冷却できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るプリント基
板冷却構造の実施の形態例を図１から図４に基づいて説
明する。図１はプリント基板の冷却構造を示す分解斜視
図であり、図２は図１におけるプリント基板の冷却構造
を組み立てた状態を示す斜視図である。本発明のプリン
ト基板の冷却構造は、冷却パイプ１、冷却プレート２、
スペーサ３で、概略構成されている。冷却プレート２
は、プリント基板４上に実装された電子デバイス５の上
方に、一定の隙間を有して位置するよう、スペーサ３を
介してプリント基板４上に設置されている。ここで、個
々の電子デバイス５に対し、冷却プレート２は一つずつ
設けられている。電子デバイス５の外対角に当たる位置
に、２つの穴７が設けられている。冷却プレート２に
も、前記２つの穴７のピッチに合せた穴８が設けられて
いる。プリント基板４上の穴７にスペーサ３の雄ねじを
入れ、スペーサ３上に冷却プレート２の穴８を合せて載
せる。冷却プレート２の上方から、穴８にねじ９を螺入
して、冷却プレート２を固定する。図２は図１における
構成品を組み立てた状態である。また、図３に示すよう
に、電子デバイス５の直上に冷却パイプ１が位置するよ
うに、冷却プレート２の上面に冷却パイプ１をカシメ接
合する。冷却パイプ１に複数の冷却プレート２が連設さ
れている。冷却プレート２と電子デバイス５との間の隙
間には、熱伝導性弾性部材として熱伝導性グリス６が充
填されている（図３参照）。電子デバイス５の高さに合
せて、スペーサ３は様々な長さのものを適宜用いるもの
とする。また、冷却パイプ１は、塑性変形可能な金属、
例えば銅のなまし材等で形成されているものとし、塑性
変形することによって、様々な高さに設置された複数の
冷却プレート２に追従する（図４参照）。

【００１８】次に、上記冷却構造を用いた、プリント基
板の冷却方法を説明する。プリント基板４上に複数実装
された電子デバイス５に、冷却プレート２が対になるよ
うに、プリント基板の冷却構造を複数設置する。ここ
で、各冷却プレート２を支持する各スペーサ３の長さ
は、個々の電子デバイス５の高さに合せる。各冷却プレ
ート２と電子デバイス５との間の隙間を一定（例えば、
０．１〜０．０５ｍｍ）にするものとする。冷却パイプ
１内に冷媒を流通させると、冷媒の熱は冷却パイプ１か
ら冷却プレート２に伝わる。冷却プレート２に伝わった
熱は、熱伝導性グリス６を介して、電子デバイス５に伝
わり、電子デバイス５を冷却する。

【００１９】プリント基板６あるいは電子デバイス５
に、反りや熱による応力が生じた場合、この反りや応力
を熱伝導性グリス６が吸収し、電子デバイス５のパッケ
ージ上面が冷却プレート２に当接しないようになる。

【００２０】このように、上記実施の形態のプリント基
板の冷却構造によれば、冷却プレート２をスペーサ３を
用いて電気デバイス５の上方に一定の隙間を有して固定
し、この隙間に熱伝導性グリス６を充填したことによ
り、プリント基板４あるいは電気デバイス５に生じた反
りや応力を熱伝導性グリス６が吸収し、冷却プレート２
に電気デバイス５が当接するのを避けている。したがっ
て、プリント基板４あるいは電気デバイス５に反り等が
生じても、電気デバイス５のリードとプリント基板４と
の接合部分に負荷がかかることが少なく、剥離が生じる
のを抑制できる。また、熱伝導性弾性部材として熱伝導
性グリス６を用いたことにより、冷却プレート２と電子
デバイス５との隙間に隙間なくに充填することができ、
電気デバイス５等に反り等が生じても常に熱的接続を保
つことができる。複数の電子デバイス５にそれぞれ対応
する冷却プレート２を備え、冷却プレート２とプリント
基板４との間に介在させるスペーサ３の長さを変えるこ
とができることにより、様々な高さの電気デバイス５に
適用することができる。さらに、冷却パイプ１を塑性変
形可能として、冷却プレート２に追従させることによ
り、各冷却プレート２と冷却パイプ１の距離を一定に保
つことができるので、各電子デバイスを均一に冷却でき
る。また、冷却パイプ１を電子デバイス５の直上になる
ように配置したことにより、熱の伝導距離を最小にする
ことができ、冷却効率を向上できる。さらに、冷却部材
として、冷却プレート２を用いたことにより、プリント
基板の冷却構造を薄く軽量で、安価なものにすることが
できる。

【００２１】なお、以上の実施の形態例においては、冷
却パイプを形成する素材として銅のなまし材を用いた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、塑性変形
可能であり、熱を伝達しやすいものであれば良い。ま
た、冷却プレートの形状や、プリント基板への固定方法
等も任意であり、その他、具体的な細部構造等について
も適宜に変更可能であることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
るプリント基板の冷却構造によれば、冷媒通路を有しプ
リント基板上に固定された冷却部材と電子部品との間に
設けた熱伝導性弾性部材が、プリント基板や電子部品に
生じる反りや熱による応力を吸収するので、電気部品と
プリント基板との接合部に負荷が加わることによって生
じる断線を抑制できる。

【００２３】請求項３記載の発明に係るプリント基板の
冷却構造によれば、冷却パイプに結合した冷却部材を、
スペーサを介してプリント基板上に固定し、電子部品と
冷却部材とが当接しないようにすることにより、プリン
ト基板や電子部品に生じた反りや応力が、冷却部材に伝
わらない。また、スペーサの長さを変えることにより、
様々な高さの電子部品に適用できる。

【００２４】請求項４記載の発明に係るプリント基板の
冷却構造によれば、電子部品にそれぞれ対応する冷却部
材を備え、それぞれの電子部品の高さに合せて対応する
冷却部材を設置することにより、各電子部品と冷却部材
との距離を一定にすることができ、各電子部品を均一に
冷却することができる。

【００２５】請求項５記載の発明に係るプリント基板の
冷却構造によれば、冷却パイプは塑性変形が可能である
ので、高さの異なる電子部品に合せて、様々な高さに設
置された冷却部材に追従することができ、各冷却部材と
冷却パイプの距離を一定に保つことができる。

【００２６】請求項６記載の発明に係るプリント基板の
冷却構造によれば、冷媒通路を電子部品の直上に配置し
て、冷媒の熱が伝導する距離を最小とすることにより、
電子部品を効率よく冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としてのプリント基板冷
却構造を示す分解斜視図である。

【図２】図１におけるプリント基板冷却構造を組み立て
た状態を示す斜視図である。

【図３】図２におけるプリント基板冷却構造の断面図で
ある。

【図４】図２におけるプリント基板冷却構造の側面図で
あり、高さの異なる電子デバイスに適用した場合の、冷
却パイプの状態を示している。

【図５】従来のプリント基板冷却構造を示す分解斜視図
である。

【図６】図５におけるプリント基板冷却構造を組み立て
た状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 冷却パイプ ２ 冷却プレート ３ スペーサ ４ プリント基板 ５ 電子デバイス ６ 熱伝導性グリス ７ 穴 ８ 穴 ９ ねじ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電子部品を実装したプリント基板上
   に、冷媒通路を有する冷却部材を固定し、電子部品上に
   冷却部材を熱的接続して、電子部品を冷却する構造であ
   って、 冷却部材と電子部品間に熱伝導性弾性部材を介設するこ
   と、を特徴とするプリント基板の冷却構造。
2. 【請求項２】熱伝導性弾性部材はグリスであること、 を特徴とする請求項１記載のプリント基板の冷却構造。
3. 【請求項３】冷媒通路を形成する冷却パイプに冷却部材
   を結合し、 プリント基板上にスペーサを介して所定高さに冷却部材
   をねじ止めすること、を特徴とする請求項１記載のプリ
   ント基板の冷却構造。
4. 【請求項４】複数の電子部品の各々にそれぞれ対応する
   複数の冷却部材が冷却パイプに連設すること、を特徴と
   する請求項３記載のプリント基板の冷却構造。
5. 【請求項５】冷却パイプは塑性変形可能な金属製である
   こと、を特徴とする請求項４記載のプリント基板の冷却
   構造。
6. 【請求項６】電子部品の直上に冷媒通路を配置するこ
   と、を特徴とする請求項１記載のプリント基板の冷却構
   造。