JP2005142379A - 電子機器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品を効率的に冷却し、電子機器装置全体を支持できる構造である電子機器装置を提供する。
【解決手段】 放熱体１３と電子部品１５とファン１４とがプリント基板１２の同一実装面側に設置され、ベースプレート１７ａとカバー１７ｂとからなる筐体１７に組み込まれた電子機器装置１１において、発熱量の多い電子部品１５は放熱体１３に当接配置され、ネジ１６により放熱体１３とプリント基板１２とが固定され、またネジ１８により放熱体１３とカバー１７ｂとが固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器装置に係り、電子部品が設置されたプリント基板を内蔵する電子機器装置に関するものである。

従来の電子機器装置は、個々の電子部品にヒートシンクを固定させ、電子部品の発熱をヒートシンクから放熱させ、その放熱した熱をファンで強制空冷していた。自動車に搭載する電力変換器等の電子機器装置の場合、種々の電子部品が装着されたプリント基板は、ホコリ等の異物や他の電子機器からの放射ノイズから保護するため、図示しない筐体の内部に組み込まれ使用される。一般に筐体は、上下に２分割された箱状のケースが使用される。

図５は従来の電子機器装置の内部を示すもので、筐体に組み込む前のものである。電子部品３１はヒートシンク３２が取付けられると共にプリント基板３３に実装されている。ファン３４はプリント基板３３の端部中央に配置されている。プリント基板３３は、図示しない筐体に組み付けられている。従って、ヒートシンク３２により加熱された空気は、ファン３４により筐体の外側へ排気される。ところが、電力の高出力化に伴い電子部品３１の発熱量は増加し、ヒートシンク３２の放熱面積が不足するという問題があった。

特許文献１には、機器内部の熱による空気の流れを制御し、電子部品を効率的に冷却する放熱構造が提案されている。この放熱構造は、電子部品、筒状の放熱器、およびファンがプリント基板に設置され、箱状の筐体の内部に組み付けられている。電子部品は放熱器に固着されると共にプリント基板に実装されている。ファンは放熱器の内部方向に空気を送り放熱器を冷却する。従って、電子部品は高温となることなく特性が劣化しない。
特開２００２−３５３６７７（明細書の段落［０００９］〜［００１２］、図１、図２）

しかしながら、従来の電子機器装置および特許文献１に開示された放熱構造においては、装置全体を支持する構造体は、筐体だけである。筐体は箱状のケースであるため、それだけでは構造体としての強度が不足する。その為、電子機器装置に外力が加わると、筐体が変形するおそれがある。また自動車に搭載された場合、筐体に振動が伝わるとプリント基板３３は共振しやすくなり、プリント基板３３と電子部品３１との接続にクラック等が生ずるおそれがあった。

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電子部品３１を効率的に冷却し、電子機器装置全体を支持できる構造である電子機器装置を提供するものである。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、放熱体と電子部品とファンとがプリント基板の同一実装面側に設置され、筐体に組み込まれた電子機器装置である。前記電子部品は前記放熱体に当接配置され、第１の固定手段により前記放熱体と前記プリント基板とが固定され、第２の固定手段により前記放熱体と前記筐体とが固定されている。従って、この発明では、放熱面積を確保することが容易になり、電子部品を効率的に冷却することができる。また放熱体がプリント基板と筐体とを構造的に支持するため、電子機器装置全体を支持できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記放熱体の断面は略コ字状に形成され、前記放熱体の略コ字開口側を前記プリント基板に向けて固定している。従って、この発明では放熱体の略コ字開口側のプリント基板上に電子部品を設置することができ、放熱体取付けのためにプリント基板を大きくする必要がない。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ファンは、前記放熱体の略コ字状断面に垂直方向延長線上に配置され、前記ファンは前記放熱体に対して反対側に向けて空気を送ることを特徴とする。従って、放熱体によって加熱された空気をファンによって選択的に排気することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記放熱体はフィンを有している。従って、放熱体の表面積が増え、放熱体の放熱効率がより向上する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記プリント基板と前記筐体との間に座を設けた。従って、プリント基板に生ずる共振現象が軽減される。

以上詳述したように、請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、電子機器装置の電子部品を効率的に冷却し、電子機器装置全体を支持できる。

以下、本発明を電子機器装置１１に具体化した一実施形態を図１及び図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。

図１は電子機器装置１１の内部を示したものである。プリント基板１２の実装面側に放熱体１３、ファン１４、電子部品１５とが設置されている。放熱体１３は、プリント基板１２に略垂直に配置され互いに対向する一対の垂直片１３ａ、１３ｂと、その一対の垂直片１３ａ、１３ｂを連結してプリント基板１２に平行に配置される水平片１３ｃとを備えて、断面が略コ字状に形成されている。放熱体１３は、プリント基板１２の一辺の長さからファン１４の厚さを差し引いた長さとほぼ同じ長さで、プリント基板１２のほぼ中央に配置されている。また放熱体１３の一対の垂直片１３ａ、１３ｂの先端には、略コ字開口側にそれぞれ一対の取付脚１３ｄが設けられている。放熱体１３は、その４つの取付脚１３ｄでプリント基板１２に第１の固定手段であるネジ１６によって固定されている。ファン１４は、放熱体１３の略コ字状断面に垂直方向延長線上に、かつ放熱体１３に隣接するように配置されている。ファン１４の配置は、空気を放熱体１３の内側（垂直片１３ａ、１３ｂと、水平片１３ｃと、プリント基板１２とに囲まれた部分）からファン１４を経由して電子機器装置１１外に向かって送り出すようにされている。またプリント基板１２に実装された電子部品１５のうち発熱量が多い電子部品１５は、放熱体１３に当接配置されている。

筐体１７は、ベースプレート１７ａとカバー１７ｂとに分割可能で、それぞれ金属製の薄板を所定の形状に加工することによって形成されている。カバー１７ｂはプリント基板１２に実装される部品の形状や大きさに応じた形状に形成され、ファン１４と対応する位置に排気孔（図示せず）が形成されている。ベースプレート１７ａにはプリント基板１２がネジ１８により固定され、プリント基板１２を覆うようにカバー１７ｂが取付けられている。ベースプレート１７ａとカバー１７ｂとは、ネジ１９により固定され筐体１７を構成している。これにより、図２（ｂ）に示すように、各種の部品が実装されたプリント基板１２は、筐体１７に組み付けられた状態となる。放熱体１３とカバー１７ｂは、水平片１３ｃのプリント基板１２に対して反対側の面と、カバー１７ｂのプリント基板１２側の一面とが接し合うようになっており、その接し合う面において第２の固定手段であるネジ２０によって固定されている。車載用のブラケット２１は、OLE_LINK1水平片１３ｃとカバー１７ｂとが重なり合う部分でネジ２２により放熱体１３に固定されているOLE_LINK1。この実施例では、ネジ２２がカバー１７ｂを貫通して、ブラケット２１と放熱体１３とを固定している。

次に前記のように構成された電子機器装置１１を使用して、自動車用の電源装置を構成する手順を説明する。まず、プリント基板１２上に、トランス、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等の各種電子部品１５、および各種端子等を実装し、ファン１４と放熱体１３を装着する。各種端子等とは、電源端子、出力端子、信号端子等をいう。そして、ベースプレート１７ａ上にプリント基板１３をネジ１８により固定し、カバー１７ｂを取付けネジ１９により固定して、ブラケット２１をネジ２２により取付けると電子機器装置１１が完成する。

前記のように構成された電子機器装置１１は、ブラケット２１を介して自動車内の所定の位置に装着される。そして、電源端子は車載バッテリ（図示せず）へ、出力端子は電子機器（図示せず）へ、信号端子はＥＣＵ(図示せず)へ接続されることにより使用可能な状態となる。

この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）放熱体１３を、一対の垂直片１３ａ、１３ｂと一体で形成された水平片１３ｃとを有した略コ字状の断面形状としたため、放熱体１３の放熱面積が確保しやすく、その放熱体１３に当接する電子部品１５を効率的に冷却することができる。
（２）放熱体１３の略コ字開口側をプリント基板１２に向けて配置したため、放熱体１３の内側において、プリント基板１２上に電子部品１５を設置することができる。従って、放熱体１３取付けのためにプリント基板１２を大きくする必要がない。
（３）ファン１４は、放熱体１３の略コ字状断面に垂直方向の延長線上に、かつ放熱体１３に隣接するように配置されている。放熱体１３の内側の空気は、放熱体１３の内側表面と、放熱体１３の内側に設置された電子部品とからの放熱により熱せられる。そして熱せられた空気は、ファン１４により電子機器装置１１外へ向かって送られる。従って、放熱体１３の内側と放熱体１３の内側に設置された電子部品１５とを選択的に冷却できる。
（４）放熱体１３は、４つの取付脚１３ｄでプリント基板１２にネジ１６によって固定されている。従って、プリント基板１２に外力が加えられても、放熱体１３によりプリント基板１２を支持しているため、プリント基板１２が破損しにくく、かつ共振しにくい。また、プリント基板１２と電子部品１５との接続にクラック等が生じにくい。
（５）放熱体１３と筐体１７のカバー１７ｂとはネジ２０により固定されている。従って、電子機器装置１１の構造体としての強度が上がる。
（６）車載用のブラケット２１は、ネジ２２がカバー１７ｂを貫通して、ブラケット２１と放熱体１３とが固定されるようにされている。ブラケット２１を介して筐体１７にかかる外力を放熱体１３で支持できるため、放熱体１３がないときと比較して強度が上がる。

なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成しても良い。

○ 放熱体１３の垂直片１３ａ、１３ｂとプリント基板１２との間に隙間が設けられていても良い。この場合、放熱体１３の外側かつ垂直片１３ａ、１３ｂ付近の電子部品１５を効率的に冷却することができる。

○ 放熱体１３は、プリント基板１２のほぼ中央に配置されているが、プリント基板１２の実装面内ならば配置場所は限定しない。

○ ファン１４は電子機器装置１１の外側からファン１４を経由して放熱体１３の内側に向かって空気を送り出すように配置しても良い。

○ 電子部品１５は放熱体１３に当接配置されているが、電子部品１５と放熱体１３との間に、放熱シート等の伝熱材を挟みこむように配置しても良い。この場合、電子部品１５で発生した熱を効率良く放熱体１３に伝えることができる。

○ 第１の固定手段１６および第２の固定手段２０は、ネジであるが、例えばリベットのような締結手段でもよい。

○ 筐体１７は金属製の薄板を加工した成形品に限らず、プラスチック製の成形品でも良い。

○ ブラケット２１の取付け位置は、水平片１３ｃとカバー１７ｂとが重なり合う面に限らない。放熱体１３により筐体１７を支持しているので、筐体１７に直接に取付けても良い。

○ 電子機器装置１１はブラケット２１を介して自動車内の所定の位置に装着されているが、ブラケット２１を介さないで装着されても良い。

○ 図３に示すように、放熱体１３はフィン２３を有しているものでもよい。従って、放熱体１３の表面積が増え、放熱体１３の放熱能力が向上する。

○ 前記フィン２３は放熱体１３の内側かつ、垂直片１３ａ，１３ｂおよび水平片１３ｃの少なくとも１つ以上の面に設けると良い。この場合、放熱体１３の内側はファン１４により選択的に冷却されるので、放熱体１３の放熱効率がより向上する。

○ プリント基板１２とベースプレート１７ａとの固定部がベースプレート１７ａの端部にある場合は、ベースプレート１７ａの中央部において、図４に示すように、プリント基板１２と筐体１７のベースプレート１７ａとの間に座２４を設けてもよい。従って、プリント基板１２に生ずる共振現象が、より軽減される。

○ 前記座２４は伸縮性のある材料でもよく、例えばゴム、不織布、フエルト、発泡樹脂等の材料でも良い。

一実施形態の電子機器装置の内部斜視図。 一実施形態の電子機器装置の（ａ）上面図と（ｂ）Ａ−Ａ線における側面断面図。 別の実施形態の電子部品装置の断面図。 別の実施形態の電子部品装置の断面図。 従来例を示す電子機器装置の内部斜視図。

符号の説明

１１…電子機器装置、１２…プリント基板、１３…放熱体、１４…ファン、１５…電子部品、１６…ネジ、１７…筐体、１８…ネジ、２０…ネジ。

Claims (5)

1. 放熱体と電子部品とファンとがプリント基板の同一実装面側に設置され、筐体に組み込まれた電子機器装置であって、
   前記電子部品は前記放熱体に当接配置され、第１の固定手段により前記放熱体と前記プリント基板とが固定され、第２の固定手段により前記放熱体と前記筐体とが固定されたことを特徴とする電子機器装置。
2. 前記放熱体の断面は略コ字状に形成され、前記放熱体の略コ字開口側を前記プリント基板に向けて固定したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器装置。
3. 前記ファンは、前記放熱体の略コ字状断面に垂直方向延長線上に配置され、前記ファンは前記放熱体に対して反対側に向けて空気を送ることを特徴とする請求項２に記載の電子機器装置。
4. 前記放熱体はフィンを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機器装置。
5. 前記プリント基板と前記筐体との間に座を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子機器装置。

Images