JP2004221111A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図ると共に発熱性電子部品の放熱を適切に行うことができる熱伝導性材の塗布範囲を決定することができる電子機器を提供する。
【解決手段】発熱性電子部品１の放熱部材９側への取付面２３に少なくとも１以上の溝４を形成し、この溝４により発熱性電子部品１の取付面２３を複数の分割取付面２４に分割する。そして、この分割取付面２４のうち発熱性素子５の直下付近を含む分割取付面２４にオイルコンパウンド８を塗布する。すなわち、発熱性電子部品１に溝４を形成することにより、発熱性素子５の位置に応じて適切にオイルコンパウンド８の塗布範囲を決定することができる。さらに、放熱部材９には溝４を形成しないため、低コスト化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性電子部品と該発熱性電子部品が熱伝導性材を介して取り付けられる放熱部材とからなる電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等には多くの発熱性電子部品が用いられている。これらの発熱性電子部品は、例えばアルミブロックやヒートシンク等の放熱部材に取り付けることにより、発熱性電子部品の熱を放熱している。そして、放熱効果をより高めるために、発熱性電子部品の放熱部材側への取付面若しくは放熱部材の発熱性電子部品側への取付面にはオイルコンパウンド等の熱伝導性材を塗布している。すなわち、発熱性電子部品の熱は、熱伝導性材を介して放熱部材から放熱されることになる。
【０００３】
そして、従来は、発熱性電子部品の取付面と放熱部材の取付面とは、いずれも溝等が形成されていない平坦な面に形成されていたため、種々の問題が生じていた。第１の問題は、塗布したオイルコンパウンドの逃げ場がないために発熱性電子部品と放熱部材との間にオイルコンパウンドが厚く残ることである。この問題の解決策として、実開平１−１２７２９５号公報に開示されたものがある。これは、放熱部材に溝を形成することにより、オイルコンパウンドの逃げ場を形成したものである。
【０００４】
第２の問題は、塗布したオイルコンパウンドが発熱性電子部品の周縁からはみ出して作業性を低下させることである。この問題の解決策として、実開昭６３−４３４５０号公報に開示されたものがある。これは、発熱性電子部品を取り付ける放熱部材の部分の周縁に溝状の伝熱用グリス溜部を設けたものである。
【０００５】
【特許文献１】
実開平１−１２７２９５号公報
【特許文献２】
実開昭６３−４３４５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アルミブロックやヒートシンク等の放熱部材は、比較的大きなものが多い。そのため、実開平１−１２７２９５号公報や実開昭６３−４３４５０号公報に記載されたように、溝を放熱部材に形成することは高コスト化を招来することになる。さらに、溝を形成するため、汎用部品のアルミブロックやヒートシンク等を使用できないことによっても高コスト化を招来することにもなる。
【０００７】
また、上記公報のいずれも熱伝導性材の塗布は、放熱部材に行っている。すなわち、熱伝導性材の塗布範囲は、放熱部材に形成した溝により決定されている。しかし、放熱部材に形成した溝により熱伝導性材の塗布範囲を決定する場合には、取り付けられる発熱性電子部品に応じた適切な熱伝導性材の塗布範囲とはならない。例えば、発熱性電子部品の外形形状は同一であったとしても、内部に配設される発熱性素子の種類及び位置に応じて熱伝導性材の適切な塗布範囲は異なる。つまり、放熱部材に溝を形成して熱伝導性材の塗布範囲を決定した場合には、適切な放熱を行うためには不十分な範囲にしか熱伝導性材を塗布できない場合が生じたり、過剰に熱伝導性材を塗布したりすることになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、低コスト化を図ると共に、発熱性電子部品の放熱を適切に行うことができる熱伝導性材の塗布範囲を決定することができる電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、発熱性電子部品に溝を形成することを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の電子機器は、発熱性電子部品と、熱伝導性材と、放熱部材とからなる。発熱性電子部品は、発熱性素子と、該発熱性素子を載置した基板又は放熱板とを備える。熱伝導性材は、発熱性電子部品の所定範囲に塗布されるものである。放熱部材は、発熱性電子部品が熱伝導性材を介して取り付けられると共に、発熱性電子部品の熱を受熱して放熱するものである。そして、発熱性電子部品の放熱部材への取付面には、１以上の溝が形成されている。さらに、熱伝導性材が塗布される発熱性電子部品の前記所定範囲は、前記溝により前記取付面が分割された複数の分割取付面のうち、発熱性素子の直下付近に位置する少なくとも一つの分割取付面である。
【００１１】
発熱性電子部品は、上述したとおり、発熱性素子と基板又は放熱板とからなる。すなわち、発熱性素子が基板上に載置されたものや、発熱性素子が放熱板上に載置されたものや、発熱性素子が基板上に載置され該基板が放熱板上に載置されたもの等がある。そして、基板又は放熱板の上には、１以上の発熱性素子が載置されている。なお、発熱性素子とは、例えば、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーＩＣ等である。そして、発熱性電子部品の放熱部材側への取付面とは、上述した基板又は放熱板のうち、発熱性素子が載置されていない側となる。
【００１２】
そして、放熱部材は、例えば、アルミブロック、ヒートシンク等である。この放熱部材には、発熱性電子部品が取付けられる。さらに、放熱部材は、発熱性電子部品の発熱性素子が発生した熱を受熱して、その熱を外部に放熱するものである。発熱性電子部品が発生した熱は、発熱性素子から基板又は放熱板を通して放熱部材へ伝達される。そして、この伝熱をより効果的にするために、発熱性電子部品と放熱部材との間には、熱伝導性材を塗布している。この熱伝導性材とは、例えば、オイルコンパウンド等である。すなわち、発熱性電子部品が発生した熱は、発熱性部品から熱伝導性材を介して放熱部材へ伝達される。
【００１３】
そして、本発明の特徴的な構成である溝は、発熱性電子部品の放熱部材への取付面に形成されている。すなわち、この溝は、発熱性電子部品の基板又は放熱板のうち発熱性素子が載置されていない側に形成されている。そして、この溝は、少なくとも１つ形成される。もちろん、２以上の溝を形成してもよい。例えば、発熱性電子部品の基板又は放熱板が矩形形状の場合、平行に２つの溝を形成してもよいし、矩形上に４つの溝を形成してもよいし、さらに交差する溝を形成してもよい。このように形成された溝により、発熱性電子部品の前記取付面が複数の分割取付面に分割される。そして、分割取付面のうち、発熱性素子の直下付近に位置する少なくとも一つの分割取付面に熱伝導性材を塗布するようにする。発熱性素子の直下付近に位置する分割取付面は、発熱性素子から放熱部材へ放熱するのに最も適切な位置である。
【００１４】
つまり、溝により形成された分割取付面のうち、選択した分割取付面に熱伝導性材を塗布することにより、伝熱効果を適切に得ることができるようにすることができる。言い換えると、熱伝導性材を塗布して適切な伝熱効果を得るための範囲を、分割取付面に一致させるように溝を形成することができる。そして、発熱性電子部品の取付面のうちでも、発熱性素子の直下付近と発熱性素子の直下付近から離れた位置とでは、発熱量が異なる。そこで、分割取付面のうち、発熱性素子の直下付近に位置する分割取付面に熱伝導性材を塗布する。これにより、より効果的に、放熱部材へ伝熱することができる。
【００１５】
さらに、発熱性電子部品に溝を形成することにより、放熱部材に溝を形成する場合に比べて低コスト化を図ることができる。これは、発熱性電子部品は、アルミブロックやヒートシンク等の放熱部材に比べて小型であるため、溝を形成するための加工コストが低くなるからである。また、ヒートシンク等の汎用部品をそのまま使用できることによっても低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、溝の深さを深くすることにより、例えば、溝の深さを２ｍｍ以上にすることにより、以下の効果も奏する。発熱性電子部品の分割取付面に熱伝導性材を塗布した後に放熱部材へ取付けると、熱伝導性材が分割取付面からはみ出す。しかし、溝を深く形成することにより、はみ出した熱伝導性材が溝へ移動して、発熱性電子部品の外側にはみ出すことを防止できる。つまり、外観品質が向上すると共に作業性が向上する。上述したように、発熱性電子部品を放熱部材へ取り付けると熱伝導性材が溝に移動する。そして、溝に移動した熱伝導性材の量を溝から視認することにより、熱伝導性材の適切量が取付面に塗布されたことを確認することができる。さらに、発熱性電子部品を放熱部材へ取り付けた後には、取り外しが容易ではない。そこで、溝を深く形成することにより、該溝に部品取外し用工具を差込み、てこの原理により容易に発熱性電子部品を放熱部材から取り外すことができる。
【００１７】
また、前記溝は、前記発熱性素子の直下付近を除く位置に形成されるようにするとよい。上述したように、発熱性電子部品の取付面のうちでも、発熱性素子の直下付近と発熱性素子の直下から離れた位置とでは、発熱が異なる。また、溝が形成された位置には、熱伝導性材が塗布されないか、若しくは、他の位置に比べて熱伝導性材が厚く塗布される。すなわち、溝が形成された位置は、溝が形成されていない位置に比べて熱が伝達されにくくなる。そこで、発熱性素子の直下付近を除く位置に溝を形成することにより、熱伝達を行いたい位置である発熱性素子の直下付近に熱伝導性材を塗布して、効果的に放熱することができる。
【００１８】
また、前記溝は、発熱性素子の端側から前記放熱部材側に向かって所定角度広がった範囲を除く位置に形成されるようにしてもよい。一般に、熱は熱源を中心として周囲に伝達される。すなわち、発熱性素子の直下付近のみではなく、その近傍においても熱は伝達される。そこで、上述したように、発熱性素子の端側から放熱部材側に向かって所定角度広がった範囲を除く位置に溝を形成することで、より効果的に放熱することができる。なお、所定角度は、３０度以上、好ましくは４５度以上である。なお、９０度以上の所定角度は存在しないので、前記所定角度は９０度未満であればよい。
【００１９】
また、前記発熱性電子部品は前記放熱部材への取付穴が形成され、前記熱伝導性材が塗布される前記発熱性電子部品の前記所定範囲は、前記取付穴を有しない前記分割取付面であるようにするとよい。発熱性電子部品には、放熱部材へ取り付けるために取付穴が形成されている場合がある。この取付穴のある部分に熱伝導性材が塗布されると、熱伝導性材により取付穴が塞がれてしまい、放熱部材の取付穴の位置を視認することができないため取付作業性が低下することになる。しかし、取付穴を有しない分割取付面に熱伝導性材を塗布するため、取付作業性が低下することがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明を図面を参照してより詳しく説明する。本発明の電子機器は、発熱性電子部品１と、オイルコンパウンド（熱伝導性材）８と、放熱部材９とから構成される。ここで、本発明の発熱性電子部品１を図１及び図２に示す。なお、図１（ａ）は発熱性電子部品１の正面図であり、図１（ｂ）は発熱性電子部品１の底面図である。図２は、図１（ｂ）の断面図である。
【００２１】
発熱性電子部品１は、図２に示すように、発熱性素子５と、この発熱性素子を載置する基板６と、発熱性素子５及び基板６を収納する収納ケース（放熱板）２とからなる。発熱性素子５は、例えば、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーＩＣ等である。そして、基板６は、プリント基板やセラミック基板である。
【００２２】
収納ケース２は、熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属製若しくは樹脂製からなる。この収納ケース２の底面形状は、図１（ｂ）に示すように、ほぼ矩形形状からなる。また、収納ケース２の正面形状は、図１（ａ）に示すように、中央部２１が凸状に形成されている。そして、図２に示すように、収納ケース２の中央部２１の内部側に発熱性素子５及び基板（図示せず）が収納される。さらに、収納ケース２の両端部２２には後述するアルミブロック等の放熱部材９への取付穴３が２つ形成されている。なお、収納ケース２の底面側が放熱部材９への取付面２３となる。
【００２３】
さらに、この収納ケース２の底面、すなわち収納ケース２の放熱部材９側への取付面２３には、２つの溝４が形成されている。溝４は、収納ケース２の中央部２２にそれぞれ平行に形成されている。すなわち、溝４は、収納ケース２の両端部２２に形成された取付穴３の内側にそれぞれ形成されている。このように収納ケース２の取付面２３に２つの溝４を形成することにより、取付面２３は３つの分割取付面２４に分割される。
【００２４】
ここで、収納ケース２に形成された溝４と発熱性素子５との位置関係は、以下のとおりである。すなわち、図２に示すように、溝４は発熱性素子５の直下には形成されていない。さらに、溝４は、発熱性素子５の端側から取付面２３に向かって約４５度の角度広がった範囲内（図２の破線７により示す）にも形成されていない。つまり、溝４は、直下、及び発熱性素子５の端側から取付面２３に向かって約４５度の角度広がった範囲を除く位置に形成されている。なお、複数の発熱性素子５が配設される場合には、その発熱性素子５の外周端により囲まれる範囲が、上述した発熱性素子５の直下に相当するようにしてもよい。
【００２５】
そして、上述した発熱性電子部品１には、オイルコンパウンド（熱伝導性材）８（図３に示す）が塗布される。オイルコンパウンド８は、分割取付面２４のうち中央に位置する部分に塗布される。オイルコンパウンド８が塗布される分割取付面２４は、図１（ｂ）の斜線により示す部分である。すなわち、分割取付面２４のうち中央に位置する部分は、発熱性素子５の直下付近を含み、さらに発熱性素子５の端側から取付面２３に向かって４５度の角度広がった範囲内を含む範囲である。また、取付穴３を有しない部分である。
【００２６】
放熱部材９（図３に示す）は、上述した発熱性電子部品１が取り付けられる。具体的には、発熱性電子部品１の収納ケース２の取付面２３側を放熱部材９に接触させて、取付穴３を用いてボルト１０（図３に示す）により固定する。なお、発熱性電子部品１と放熱部材との間には、上述したオイルコンパウンド８が配設されている。すなわち、放熱部材９は、オイルコンパウンド８を介して発熱性電子部品１が発熱した熱を受熱して放熱するものである。なお、放熱部材９は、例えば、アルミブロックやヒートシンク等である。
【００２７】
次に、発熱性電子部品１を放熱部材９に取付けの際及び取付後における本発明の電子機器について図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、発熱性電子部品１を放熱部材９に取り付ける前に、オイルコンパウンド８を発熱性電子部品１の中央の分割取付面２４に所定厚さ塗布する。そして、図３（ｂ）に示すように、発熱性電子部品１は放熱部材９にボルト１０により締め付け固定される。このように、発熱性電子部品１は放熱部材９へ取付は、取付穴３を用いて固定するが、取付穴３を有する分割取付面２４にはオイルコンパウンド８が塗布されていないため、放熱部材９に形成された取付穴（図示せず）と発熱性電子部品１に形成された取付穴３とを容易に一致させることができ、取付性が向上する。
【００２８】
また、オイルコンパウンド８は、ボルト１０により締め付け固定する際に、塗布された分割取付面２４から外側にはみ出す。はみ出したオイルコンパウンド８の一部は、図３（ｂ）に示すように、溝４に移動する。すなわち、発熱性電子部品１の外周側にはみ出すオイルコンパウンド８の量は少なくなり、外観品質は向上する。さらに、上述したように、発熱性電子部品１を放熱部材９へ取り付けるとオイルコンパウンド８が溝４に移動する。そして、溝４に移動したオイルコンパウンド８の量を溝４から視認することにより、オイルコンパウンド８の適切量が取付面２３に塗布されたことを確認することができる。
【００２９】
また、上述したように、発熱性電子部品１は、オイルコンパウンド８を介して放熱部材９に固定されている。すなわち、発熱性電子部品１が発した熱は、オイルコンパウンド８を介して放熱部材９に伝達される。具体的には、発熱性電子部品１の発熱性素子５が発した熱が、収納ケース２を通じ、さらにオイルコンパウンド８を介して放熱部材９へ伝達される。なお、オイルコンパウンド８が塗布されていない部分からも、オイルコンパウンド８が塗布された部分に対して僅かではあるが、熱の伝達は行われる。
【００３０】
そして、オイルコンパウンド８は、中央の分割取付面２４、すなわち発熱原因である発熱性素子５の直下を含む部分に塗布されているため、より効果的に熱伝達を行うことができる。一般に、熱の伝達は、発熱原因である発熱性素子５から遠ざかるほど減少する。また、溝４が形成された部分は、溝４が形成されていない部分に比べて、熱の伝達は行われにくい。また、溝４は、発熱性素子５の直下、及び発熱性素子５の端側から取付面２３に向かって４５度の角度広がった範囲を除く位置に形成されている。そして、溝４により形成された中央の分割取付面２４にオイルコンパウンド８を塗布している。従って、発熱性素子５から放熱部材９への熱伝達を行うための適切な位置にオイルコンパウンド８が塗布されていることになる。
【００３１】
このように、オイルコンパウンド８が塗布される分割取付面２４を熱伝達のために適切な位置とすることにより、適切な伝熱効果を得ることができる。言い換えると、発熱性電子部品１の取付面２３に溝４を形成することにより、分割取付面２４を適切な範囲に形成することができ、さらに適切な範囲にオイルコンパウンド８を塗布することができる。
【００３２】
さらに、発熱性電子部品１を放熱部材９から取り外しは、溝４に取り外し用工具を挿入して、てこの原理により容易に行うことができる。なお、この場合、溝４は、取り外し用工具を挿入するためのある程度の深さを有するようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発熱性電子部品を示す図である。
【図２】発熱性電子部品の断面図である。
【図３】本発明の電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１ ・・・ 発熱性電子部品
２ ・・・ 収納ケース（放熱板）
３ ・・・ 取付穴
４ ・・・ 溝
５ ・・・ 発熱性素子
６ ・・・ 基板
８ ・・・ オイルコンパウンド（熱伝導性材）
９ ・・・ 放熱部材
２１ ・・・ 中央部
２２ ・・・ 両端部
２３ ・・・ 取付面
２４ ・・・ 分割取付面

Claims (4)

1. 発熱性素子と該発熱性素子を載置した基板又は放熱板とを備えた発熱性電子部品と、該発熱性電子部品の所定範囲に塗布される熱伝導性材と、前記発熱性電子部品が前記熱伝導性材を介して取り付けられると共に前記発熱性電子部品の熱を受熱して放熱する放熱部材とからなる電子機器において、
   前記発熱性電子部品の前記放熱部材への取付面に１以上の溝が形成され、
   前記熱伝導性材が塗布される前記発熱性電子部品の前記所定範囲は、前記溝により前記取付面が分割された複数の分割取付面のうち前記発熱性素子の直下付近に位置する少なくとも一つの前記分割取付面であることを特徴とする電子機器。
2. 前記発熱性電子部品は前記放熱部材への取付穴が形成され、
   前記熱伝導性材が塗布される前記発熱性電子部品の前記所定範囲は、前記取付穴を有しない前記分割取付面であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記溝は、前記発熱性素子の直下付近を除く位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. 前記溝は、前記発熱性素子の端側から前記放熱部材側に向かって所定角度広がった範囲を除く位置に形成されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。

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