JP2002271068A

JP2002271068A - 電子装置

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Publication number: JP2002271068A
Application number: JP2001072441A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Imaizumi; 典久今泉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP4407067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱性をより向上させた電子装置を提供す
る。【解決手段】セラミック基板３の表面に発熱素子４等
が実装され、セラミック基板３からはリード５が突出さ
れている。また、マザーボード１の法線方向とセラミッ
ク基板３の法線方向とが略直角の位置関係になる様にし
て、セラミック基板３のリード５がマザーボード１の所
定位置に挿入されて電気的に接続されている。また、マ
ザーボード１とセラミック基板３とは上部ケース７と下
部ケース８との間に収容され、上部ケース７に形成され
た突出部７ａに対して、セラミック基板３の裏面が熱伝
導性のＳｉ系接着剤１０により接着されている。この接
着剤１０の厚みは１００μｍ以下となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子が実装さ
れた電子装置に関し、特に車両に搭載して好適な電子装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば車両用の電子装置は統合化
が進められており、１つの電子装置当たりの機能の増加
による実装される電子部品の数の増加と、それによる消
費電力の増加が進んでいる。そこで、電子部品の高密度
実装と放熱性を両立するために、例えば以下のような構
成の電子装置が特開平１１−１８６６８７号公報にて提
案されている。

【０００３】この公報に記載の技術では、発熱素子を含
む電子部品を、例えば機能毎に分けて放熱性の高いセラ
ミック基板の表面に各々実装し、これらのセラミック基
板をマザーボードに搭載するにあたり、これらのセラミ
ック基板を放熱フィンに接合し、セラミック基板の法線
方向とマザーボードの法線方向とが略直角になるよう
に、マザーボードの板面に対して放熱フィンを立設し、
各セラミック基板のリード端子をマザーボードに電気的
に接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、上記のようなセ
ラミック基板とマザーボードとは筐体（ケース）に収納
され、上記の放熱フィンはケース内側と係合され、熱的
に接続され、発熱素子の熱を筐体に伝達して筐体から放
熱することにより、電子装置の放熱性を確保している。

【０００５】今後、電子装置における消費電力の更なる
増加が見込まれ、更なる放熱性の向上が希求されてい
る。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑み、放熱性をよ
り向上させた電子装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、少なくとも発熱素子
（４）が表面側に実装される基板（３）と、基板が電気
的に接続されるマザーボード（１）と、基板及びマザー
ボードが収容される筐体（９）とを備え、基板の法線方
向とマザーボードの法線方向とが略直角になるように基
板とマザーボードとが配置されている電子装置におい
て、筐体には、その内面から基板に向かって突出した突
出部（７ａ）が形成されており、突出部に対して熱伝導
性の接着剤（１０）を介して基板の裏面側が接着されて
いることを特徴としている。

【０００８】本発明では、筐体から突出させることで突
出部を筐体と一体で設けているため、基板を介して突出
部に伝達された発熱素子の熱が筐体に伝達される際の熱
抵抗を小さくすることができる。また、接着剤を介して
基板を突出部に固定しているため、基板と突出部との距
離を小さくすることができ、これにより発熱素子から筐
体に伝達される熱量を大きくすることができる。従っ
て、放熱性をより向上させた電子装置を提供することが
できる。

【０００９】この場合、具体的には、請求項２に記載の
発明の様に、接着剤の厚みを１００μｍ以下にすること
ができる。

【００１０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図に示す
実施形態について説明する。図１は本発明の電子装置１
００の概略断面図である。図１に示すように、マザーボ
ード１の表裏面には制御ＩＣやチップ抵抗等の様々な電
子部品２が、半田や導電性接着剤等によって実装されて
いる。

【００１２】また、基板としてのセラミック基板３の表
面側に発熱素子４とその他の部品（図示せず）とが実装
されている。発熱素子４としては、例えばパワー素子で
ある駆動トランジスタを用いることができ、その他の部
品としてはＩＣやセラミックコンデンサ等を用いること
ができる。これらの発熱素子４とその他の部品は、セラ
ミック基板３に対して半田や導電性接着剤等によって実
装されている。また、セラミック基板３からは発熱素子
４等と電気的に接続されたリード５が突出して設けられ
ている。

【００１３】そして、マザーボード１の法線方向とセラ
ミック基板３の法線方向とが略直角になるようにしてセ
ラミック基板３がマザーボード１の表面上に配置され、
セラミック基板３のリード５が整列板６を介してマザー
ボード１の所定位置に挿入されている。そして、マザー
ボード１とリード５とが半田付されて、セラミック基板
３とマザーボード１とが電気的に接続されている。

【００１４】また、マザーボード１とセラミック基板３
とは、上部ケース７と下部ケース８とからなる筐体９に
収容されている。上部ケース７には、その内面からセラ
ミック基板３に向かって突出した突出部７ａが形成され
ている。

【００１５】この突出部７ａの壁面は平面になってお
り、この平面に対して熱伝導性の接着剤１０を介してセ
ラミック基板３の裏面側が接着されている。この熱伝導
性の接着剤１０としては熱伝導性のＳｉ系接着剤を用い
ることができる。また、この接着剤１０の厚みは１００
μｍ以下となっている。

【００１６】また、突出部７ａの先端はマザーボード１
に当接しており、突出部７ａとマザーボード１とがネジ
１１ａによって締められて固定されている。また、上部
ケース７と下部ケース８の各々の端部において、上部ケ
ース７と下部ケース８がネジ１１ｂによって締められて
固定されている。

【００１７】また、マザーボード１の一端は、上部ケー
ス７と下部ケース８に挟まれて固定されている。また、
マザーボード１の他端に対してコネクタ１２がネジ１１
ｃによって締められて固定されており、コネクタ１２の
リード１３がマザーボード１に対して半田付されて電気
的に接続されている。

【００１８】次に、上記構成の電子装置１００の製造方
法を、図１の電子装置１００の概略断面図に対応する断
面で示す工程図である図２を参照して説明する。

【００１９】〔図２（ａ）に示す工程〕突出部７ａが
形成された上部ケース７を用意する。

【００２０】〔図２（ｂ）に示す工程〕発熱素子４等
が実装され、発熱素子４等と電気的に接続されたリード
５が形成されたセラミック基板３を用意して、熱伝導性
の接着剤１０を用いてセラミック基板３の裏面を突出部
７ａに接着する。

【００２１】この際、後述の工程の様にマザーボード１
の所定位置にリード５を挿入するためには、マザーボー
ド１とセラミック基板３との相対位置を精度良く合わせ
る必要がある。従って、位置合わせ治具を用いて突出部
７ａに対して精度良くセラミック基板３を接着する。

【００２２】次に、リード５を所望の形状にフォーミン
グする。このリード５の形状は、セラミック基板３とマ
ザーボード１との位置ずれ等による応力を緩和できるよ
うな形状にすると好適である。その後、整列板６をリー
ド５の先端側に挿入する。

【００２３】〔図２（ｃ）に示す工程〕制御ＩＣやチ
ップ抵抗等の様々な電子部品２が表裏面に実装されたマ
ザーボード１を用意して、マザーボード１の所定位置に
対してセラミック基板３のリード５とコネクタ１２のリ
ード１３を挿入する。そして、突出部７ａの先端部やコ
ネクタ１２等とマザーボード１とをネジ１１ａ、１１ｃ
により締めて、上部ケース７、コネクタ１２及びマザー
ボード１を互いに固定する。

【００２４】この際、マザーボード１の所定位置にセラ
ミック基板３のリード５を挿入することにより、上部ケ
ース７におけるネジ穴の位置とマザーボード１における
ネジ穴の位置とがずれる可能性がある。そのため、マザ
ーボード１におけるネジ穴を長穴等にしてクリアランス
を設けると好ましい。

【００２５】その後、セラミック基板３のリード５とマ
ザーボード１、及びコネクタ１２のリード１３とマザー
ボード１とを、部分フロー技術を用いて半田付する。こ
の際、予め上部ケース７に対してマザーボード１とセラ
ミック基板３とが固定されており、マザーボード１とセ
ラミック基板３のリード５との相対位置が固定された後
に半田付を行っている。そのため、半田付後にリード５
が曲がる等して半田付部に応力が加わることがなく、半
田付部の接続信頼性を高めることができる。

【００２６】〔図２（ｄ）に示す工程〕下部ケース８
を用意して、マザーボード１の裏面側に下部ケース８を
配置する。そして、下部ケース８を上部ケース７に対し
てネジ１１ｂにより締めて固定する。このようにして、
本実施形態の電子装置１００が完成する。

【００２７】この様に本実施形態では、上部ケース７か
ら突出させることで突出部７ａを上部ケース７と一体で
設けているため、セラミック基板３を介して突出部７ａ
に伝達された発熱素子４の熱が上部ケース７の上方に伝
達させる際の熱抵抗を小さくすることができる。そのた
め、放熱性をより向上させた電子装置１００を提供する
ことができる。

【００２８】また、上部ケース７の突出部７ａに熱伝導
性の接着剤１０によってセラミック基板３を接着してい
るため、この熱伝導性の接着剤１０を突出部７ａ又はセ
ラミック基板３の少なくとも一方に塗布した後、両者を
貼り合わせることで、突出部７ａとセラミック基板３と
の固定が可能となる。そのため、接着剤１０の厚みを薄
くしてセラミック基板３と突出部７ａとの距離を小さく
することができる。

【００２９】ここで、一般的な熱伝達の法則について説
明する。熱伝達の式は、伝達される熱量をＱ、伝達部位
における物体の熱伝導率をλ、伝達部位における断面積
をＳ、伝達部位の厚さをｄ、伝達部位の厚さｄの両端に
おける温度差をΔＴとすると、Ｑ＝λＳ（ΔＴ／ｄ）で
表わされる。つまり、伝達部位の厚さｄを小さくする程
伝達される熱量Ｑを大きくすることができる。

【００３０】従って、本実施形態では、セラミック基板
３と突出部７ａとの距離を小さくすることができるた
め、セラミック基板３に実装された発熱素子４から突出
部７ａ（上部ケース７）に伝達される熱量を大きくする
ことができ、放熱性をより向上させた電子装置１００を
提供することができる。

【００３１】また、セラミック基板３やセラミック基板
３に実装された発熱素子４等の寸法公差がある場合は、
接着剤１０を多少厚めに塗布してセラミック基板３を軽
く突出部７ａに押し付けるようにして寸法公差を吸収す
ることができる。この場合も、必要以上にセラミック基
板３と突出部７ａとの距離を大きくすることはなく、放
熱性を損なうことはない。

【００３２】ところで、この様な突出部７ａにセラミッ
ク基板３を固定する方法として、他に、上部ケースから
２つの壁を互いに平行に突出させることで突出部を形成
し、この２つの壁の間に発熱素子等が実装されたセラミ
ック基板を配置し、２つの壁とセラミック基板との間に
熱伝導性樹脂を充填し、この熱伝導性樹脂を介してセラ
ミック基板を上部ケースに固定する方法も考えられる。

【００３３】しかし、この様な方法では、２つの壁の間
にセラミック基板を配置して熱伝導性樹脂を充填するた
め、２つの壁とセラミック基板とのクリアランスを確保
するための隙間が必要となる。

【００３４】そのため、本実施形態の電子装置１００と
比較してセラミック基板と突出部（壁）との距離が大き
くなってしまう。従って、本実施形態のように、セラミ
ック基板３と突出部７ａとを接着剤１０を介して固定す
る方が放熱性をより向上させることができる。

【００３５】また、突出部７ａにセラミック基板３を固
定する他の方法として、熱伝導性シートを介してセラミ
ック基板を突出部に固定する方法も考えられる。しか
し、この方法では、熱伝導性シートというシート状の材
料の弾性を利用して発熱素子４等の寸法公差を吸収する
効果も得るようにするため、熱伝導性シートの厚みがあ
る程度必要となってしまう。

【００３６】また、熱伝導性シートの弾性変形を利用し
て寸法公差を吸収しているため、経時的に熱伝導性シー
トの応力緩和が発生して、セラミック基板と熱伝導性シ
ート及び突出部と熱伝導性シートとの密着力が低下する
ことにより熱伝達率λが低下する恐れがある。

【００３７】それに対して、本実施形態の電子装置１０
０では、接着剤１０というペースト状の材料を用いてい
るため、接着剤１０の厚みが薄くても寸法公差を吸収す
ることができる。また、セラミック基板３と突出部７ａ
との密着力を熱伝導性シートを用いる場合よりも確保す
ることができる。

【００３８】因みに、熱伝導性シートでは０．２〜０．
５ｍｍ程度の厚みが必要であるが、接着剤では０．１ｍ
ｍ（１００μｍ）以下の厚みにすることができる。但
し、突出部７ａとセラミック基板３との接着強度を好適
に確保するために、接着剤の厚みはセラミック基板３の
反りや外形サイズにもよるが、約３０μｍ以上にすると
望ましい。

【００３９】（第２実施形態）図３は本実施形態の電子
装置１００の概略断面図である。本実施形態では、第１
実施形態と比較して下部ケース８の形状が異なるもので
ある。以下、主として第１実施形態と異なる部分につい
て説明し、図３中図１と同一部分は同一符号を付して説
明を省略する。

【００４０】図３に示すように、下部ケース８のうち上
部ケース７の突出部７ａと対向する部位において、上部
ケース７側に突出した凸部８ａが形成されている。そし
て、マザーボード１を間に挟んで上部ケース７と下部ケ
ース８の凸部８ａとがネジ１１ａにより固定されてい
る。

【００４１】この様な構成にすることにより、セラミッ
ク基板３に実装された発熱素子４から発せられる熱を下
部ケース８からも放熱することができ、第１実施形態よ
りも更に放熱性を向上させることができる。

【００４２】（第３実施形態）図４は本実施形態の電子
装置１００の概略断面図である。本実施形態では、第１
実施形態と比較して上部ケース７の形状が異なるもので
ある。以下、主として第１実施形態と異なる部分につい
て説明し、図４中図１と同一部分は同一符号を付して説
明を省略する。

【００４３】図４に示すように、上部ケース７の突出部
７ａを第１実施形態の構成よりも短くして、突出部７ａ
とマザーボード１とを直接ネジ締めしない構成にしてい
る。これにより、突出部７ａにマザーボード１をネジ締
めすることによって、ネジ締めされた部位の周辺のマザ
ーボード１に応力が加わり、この部位のマザーボード１
に電子部品２を実装することができなくなることを防ぐ
ことができる。

【００４４】また、上部ケース７のうち突出部７ａが形
成されている部位の反対側において上部ケース７の厚み
を厚くしており、図示例では上部ケース７の外側に向け
て厚くしている。この様に上部ケース７を厚くすること
により放熱性を更に向上させることができる。

【００４５】本実施形態でも、第１実施形態と同様の効
果を発揮することができる。なお、上部ケース７の内側
に向けて上部ケース７の厚みを厚くしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る電子装置の概略断面図であ
る。

【図２】第１実施形態に係る電子装置の製造方法を概略
断面図にて示す工程図である。

【図３】第２実施形態に係る電子装置の概略断面図であ
る。

【図４】第３実施形態に係る電子装置の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１…マザーボード、３…セラミック基板（基板）、４…
発熱素子、７ａ…突出部、９…筐体、１０…熱伝導性の
接着剤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも発熱素子（４）が表面側に実
装される基板（３）と、前記基板が電気的に接続される
マザーボード（１）と、前記基板及び前記マザーボード
が収容される筐体（９）とを備え、前記基板の法線方向
と前記マザーボードの法線方向とが略直角になるように
前記基板と前記マザーボードとが配置されている電子装
置において、前記筐体には、その内面から前記基板に向かって突出し
た突出部（７ａ）が形成されており、前記突出部に対し
て熱伝導性の接着剤（１０）を介して前記基板の裏面側
が接着されていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】前記接着剤の厚みが１００μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。