JP2005142349A - 電子部品の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品に過大な押圧力が加わることを防止しつつ、ケースへの伝熱性を確保できる電子部品の放熱構造を提供する。
【解決手段】 ケース１内に収容された電子部品３とケース１との間にヒートシンク５を介在させ、電子部品３に生じた発熱をヒートシンク５を介してケース１に伝達して放熱するようにした電子部品３の放熱構造であって、上記ケース１にその内部に収容されたヒートシンク５の位置に合わせて窓部７を設け、該窓部７にヒートシンク５を接触させつつ挿通させたもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケース内に収容された電子部品に生じた発熱を、ヒートシンクを介してケースに伝達して放熱するようにした放熱構造に係り、特に、電子部品に過大なストレスが加わらないようにした電子部品の放熱構造に関する。

図６に示すように、金属製のケース１の内部に収容された基板２に装着された電子部品（ＩＣ等）３の放熱構造として、電子部品３の上面にグリス４を介してヒートシンク５を載置し、ヒートシンク５の上面をグリス６を介してケース１の天井面１ｘに押圧させ、電子部品３を基板２側に多少押し付けるようにしたものが知られている。

かかる放熱構造によれば、電子部品３に生じた発熱は、ヒートシンク５を介してケース１に伝達され、放熱される。ここで、電子部品３を基板２側に多少押し付けることで、グリス４、６内の気泡を押し出し、電子部品３とヒートシンク５、並びにヒートシンク５とケース天井面１ｘとの密着性及び伝熱性を高めている。

特開２００２−２６７３７６号公報 特開２００２−２９９８７０号公報

ところで、上記放熱構造では、ヒートシンク５によって電子部品３を基板２側に押し付けているが、その押付量は、電子部品３と基板２との取付公差、基板２とケース１との取付公差及び各部品の製造公差の範囲で個々の製品毎に多少のばらつきが生じ、精度よく管理することが困難である。

よって、熱伝達性を高めるべく確実に密着させようとすると、電子部品３に過大な押圧力が生じて電子部品３に好ましくなく、他方、電子部品３に過大な力が加わらないように考慮すると、密着性が不十分となって伝熱性・放熱性が低下してしまう。また、ヒートシンク５が電子部品３の発熱によって熱膨張すると、その膨脹量によっては電子部品３に過大な押圧力が生じて電子部品３に好ましくない。従って、上記熱膨張及び公差を共に考慮しつつ、十分な放熱特性を有する電子部品の構造を設計することは困難であった。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、電子部品に過大な押圧力が加わることを防止しつつ、ケースへの伝熱性を確保できる電子部品の放熱構造を提供することにある。また、電子部品の放熱構造の設計を容易にすることである。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ケース内に収容された電子部品とケースとの間にヒートシンクを介在させ、電子部品に生じた発熱をヒートシンクを介してケースに伝達して放熱するようにした電子部品の放熱構造であって、上記ケースにその内部に収容されたヒートシンクの位置に合わせて窓部を設け、該窓部にヒートシンクを接触させつつ挿通させたものである。

上記窓部は、その開口面積を可変とすべく上記ケースに移動可能に装着された可動部材を有することが好ましい。上記可動部材をヒートシンクに押し付けた状態でケースに固定する固定具を備えることが好ましい。上記可動部材をヒートシンクに押し付ける方向に付勢するバネ手段を備えていてもよい。

本発明によれば、ヒートシンクをケースに形成された窓部に接触させつつ挿通させたので、各部品の組付公差・製造公差やヒートシンクの熱膨張を吸収でき、且つ、ヒートシンクが窓部に接触されているので、ケースへの伝熱性を確保できる。よって、電子部品の放熱構造の設計が容易になる。

また、窓部がヒートシンクの支持部材としても機能するので、基板にヒートシンクを支持するための支持部材を別途設ける必要がなくなる。よって、基板にヒートシンクを支持・固定するための支持部材の取付スペースを確保する必要がなく、基板の実装面積をより有効に利用できる。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、ＩＣ等の電子部品３を収容する金属製のケース１は、上蓋１ａと下蓋１ｂとを上下に最中状に接合して構成されている。ケース１の内部には、上蓋１ａと下蓋１ｂとの間に挟持させて、基板２が収容されている。基板２には、電子部品（ＩＣ等）３が装着されている。

電子部品３の上面には、グリス４を介してヒートシンク５が載置されている。ヒートシンク５は、図例では略直方体形状のタイプが用いられているが、この形状に限られない。

ケース上蓋１ａには、ヒートシンク５の上方の位置に合わせて窓部７が形成されている。窓部７の大きさは、ヒートシンク５がスライド可能に挿通でき、ヒートシンク５の側面５ｘが窓部７の内周面７ｘに接触する大きさに形成されている。窓部７とヒートシンク５との嵌合公差は、緩み嵌め又は中間嵌めとなっている。

図例では、四角形状の窓部７の四辺にヒートシンク５の四辺の側面５ｘが接触するようになっているが、一辺の接触、二辺の接触又は三辺の接触でもよい。なお、二辺の接触の場合、電子部品３にコジリが生じないようにするため、対向する二辺の接触が好ましい。

また、図例では、ヒートシンク５の頂面５ｙがケース上蓋１ａの頂面１ｙと略面一となっているが、ヒートシンク５の頂面５ｙがケース上蓋１ａ頂面１ｙより上方に突出していてもよく、下方に没入していてもよい。後者の場合、ヒートシンク５からケース上蓋１ａへの伝熱面積が小さくなるが、所定の伝熱面積（接触面積）が確保されていれば問題ない。

以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。

本実施形態によれば、ヒートシンク５をその上方のケース上蓋１ａに形成された窓部７に接触させつつスライド可能に挿通させたので、電子部品３と基板２との取付公差、基板２とケース１（上蓋１ａ、下蓋１ｂ）との取付公差及び各部品の製造公差の範囲で個々の製品毎に上下方向に多少のばらつきが生じていても、そのばらつきを吸収でき、電子部品３に過大な押圧力が加わることを防止できる。

また、ヒートシンク５の高さ方向（上下方向）の熱膨張が生じた場合、ヒートシンク５の側面５ｘが窓部７の内周面７ｘと摺動し、その熱膨張が吸収される。よって、電子部品３に過大な押圧力が加わることはない。

また、ヒートシンク５の側面５ｘが窓部７の内周面７ｘに接触されているので、ケース１への伝熱性を確保できる。よって、ケース１全体を確実に電子部品３の放熱部材として利用できる。

また、窓部７がヒートシンク５の支持部材としても機能するので、基板２にヒートシンク５を支持するための専用の支持部材を別途設ける必要がなくなる。すなわち、窓部７がヒートシンク５の伝熱部材と支持部材とを兼用するので、基盤２にヒートシンク５を支持・固定するための金具等の支持部材の取付スペースを確保する必要はなく、基板２の実装面積をより有効に利用できる。

なお、窓部７の内周面７ｘとヒートシンク５の側面５ｘとの間に、グリス等を介在させて熱伝達するようにしてもよい。この場合、窓部７とヒートシンク５との嵌合公差は、緩み嵌めとする。

変形例を図２に示す。

図示するように、この変形例は、基本的な構成は前実施形態と同様であり、窓部７の構成のみが異なっているので、前実施形態と同様の部品には同一の符号を付して説明を省略し、相違点（窓部７Ａ）を説明する。

この変形例の窓部７Ａは、ヒートシンク５の断面の大きさよりも一回り大きく形成された挿通穴８と、挿通穴８にその開口面積を可変とすべく左右方向（水平方向）にスライド可能に装着された可動部材９とを有する。可動部材９は、板状に形成されてその一辺にヒートシンク５の側面５ｘに当接される厚板部１０を有し、ケース上蓋１ａに左右方向に形成された溝１１内にスライド自在に収容されている。

可動部材９は、図例では、ヒートシンク５を挟んでその左右に（図面の左右方向に）一対配置されているが、更に図面の裏表方向に一対配置してもよい。ヒートシンク５を挟んで配置する理由は、可動部材９をヒートシンク５の側面５ｘに押し付けたとき電子部品３にコジリが生じないようにするためである。

また、窓部７Ａは、可動部材９をヒートシンク５に押し付けた状態でケース１に固定する固定具１２を有する。固定具１２は、ケース上蓋１ａにその頂面１ｙから溝１１内に貫通形成されたネジ穴１３と、ネジ穴１３に螺合されたボルト１４とからなる。この固定具１２によれば、溝１１に収容された可動部材９をヒートシンク５の側面５ｘに押し付けた状態でボルト１４を締め込むことで、可動部材９をヒートシンク５に押し付けた状態でケース上蓋１ａに固定することができる。

この変形例によれば、前実施形態と同様に各部品の上下方向の取付公差及び製造公差にばらつきが生じている場合、ヒートシンク５の側面５ｘが可動部材９の厚板部１０に対して上下方向に摺接しつつ移動自在となっているため、ヒートシンク５の側面５ｘの可動部材９の厚板部１０に対する上下方向の摺接位置が各製品毎に自動的に調節され、放熱性を損なうことなく吸収できる。また、各部品の左右方向の取付公差及び製造公差にばらつきが生じていても、各可動部材９を溝１１内にて各製品毎に水平方向にスライドさせることで、放熱性を損なうことなく吸収できる。

また、ヒートシンク５の高さ方向（上下方向）の熱膨張も、ヒートシンク５が可動部材９の厚板部１０に摺接することで、吸収できる。なお、厚板部１０によって、可動部材９とヒートシンク５との接触面積（熱伝達面積）を稼ぐことができるので、放熱性を高めることができる。

別の変形例を図３に示す。

図示するように、この変形例は、窓部７Ｂの構成のみが上記実施形態と異なっている。すなわち、上記固定具１２の代わりに、可動部材９をヒートシンク５に押し付ける方向に付勢するバネ手段１５を設けている。バネ手段１５は、溝１１内に収容されたスプリングからなる。

この変形例によれば、図２に示す変形例と同様の作用効果を奏することができ、更に、ヒートシンク５の左右方向の熱膨張も、可動部材９が溝１１内を左右方向にスライドすることで、吸収できる。

別の変形例を図４に示す。

図示するように、この変形例は、窓部７Ｃの構成のみが上記実施形態と異なっている。すなわち、ケース上蓋１ａに形成される挿通穴８は、ヒートシンク５の断面の大きさよりも左右方向に大きく長方形状に形成されている。そして、挿通穴８の開口面積を可変とする可動部材９は、挿通穴８に嵌め込まれる厚板部１６と、その両側に形成されケース上蓋１ａの頂面１ｙに載置される薄板部１７とを有し、厚板部１６が挿通穴８に嵌め込まれた状態でヒートシンク５との間で左右方向にスライド可能となっている。

薄板部１７には、左右方向に沿って長穴１８が形成されており、ケース上蓋１ａの頂面１ｙには、長穴１８に挿通されたボルト１９が螺合されるネジ穴２０が形成されている。この構成によれば、可動部材９をヒートシンク５の側面５ｘに押し付けた状態でボルト１９を締め込むことで、可動部材９をヒートシンク５に押し付けた状態でケース上蓋１ａに固定することができる。この変形例は、図２に示す変形例と同様の作用効果を奏する。

別の変形例を図５に示す。

図示するように、この変形例は、窓部７Ｄのケース１に対する形成位置が上記各実施形態と異なっている。すなわち、上記実施形態の各窓部７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、ヒートシンク５の上方のケース１の上面に形成されていたが、この変形例における窓部７Ｄはケース１の側面に形成されている。そして、この窓部７Ｄにヒートシンク５の側部５Ｄを接触させつつスライド可能に挿通させて支持させているのである。

この変形例においては、電子部品３と基板２との取付公差、基板２とケース１との取付公差、及び各部品の製造公差の範囲で個々の製品毎に水平方向（左右方向）に多少のばらつきが生じていても、ヒートシンク５の側部５Ｄが窓部７Ｄに対して摺接しつつ左右方向に移動自在となっているため、ヒートシンク５の側部５Ｄの窓部７Ｄに対する左右方向の摺接位置が各製品毎に自動的に調節され、放熱性を損なうことなく吸収できる。よって、電子部品３に過大な押圧力が加わることを防止できる。

また、ヒートシンク５に左右方向の熱膨張が生じた場合も、ヒートシンク５の側部５Ｄが窓部７Ｄに摺接しつつ左右方向にスライド移動することで、そのばらつきを吸収でき、電子部品３に過大な押圧力が加わることを防止できる。また、このときヒートシンク５の側部が窓部７Ｄに摺接するため、ケース１の全体を確実に電子部品３の放熱部材として利用できる。

また、窓部７Ｄがヒートシンク５の支持部材としても機能するので、基板２にヒートシンク５を支持するための支持部材を別途設ける必要がなくなり、基板２の実装面積を有効に利用できる。

本発明の好適実施形態に係る電子部品の放熱構造の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。 変形例を示す電子部品の放熱構造の側断面図である。 変形例を示す電子部品の放熱構造の側断面図である。 変形例を示す電子部品の放熱構造の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はｂ−ｂ線断面図、（ｃ）はｃ−ｃ線断面図である。 変形例を示す電子部品の放熱構造の側断面図である。 従来例を示す電子部品の放熱構造の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。

符号の説明

１ ケース
２ 基板
３ 電子部品
４ グリス
５ ヒートシンク
７ 窓部
７Ａ 窓部
７Ｂ 窓部
７Ｃ 窓部
７Ｄ 窓部
９ 可動部材
１２ 固定具
１５ バネ手段

Claims (4)

1. ケース内に収容された電子部品とケースとの間にヒートシンクを介在させ、電子部品に生じた発熱をヒートシンクを介してケースに伝達して放熱するようにした電子部品の放熱構造であって、上記ケースにその内部に収容されたヒートシンクの位置に合わせて窓部を設け、該窓部にヒートシンクを接触させつつ挿通させたことを特徴とする電子部品の放熱構造。
2. 上記窓部は、その開口面積を可変とすべく上記ケースに移動可能に装着された可動部材を有する請求項１記載の電子部品の放熱構造。
3. 上記可動部材をヒートシンクに押し付けた状態でケースに固定する固定具を備えた請求項２記載の電子部品の放熱構造。
4. 上記可動部材をヒートシンクに押し付ける方向に付勢するバネ手段を備えた請求項２記載の電子部品の放熱構造。
   

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