JP2006041199A

JP2006041199A - 電子装置

Info

Publication number: JP2006041199A
Application number: JP2004219332A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sasada; 伸一笹田; Shojiro Kido; 正二郎木戸; Hideki Nakai; 秀樹中井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】器体を介した発熱部品及び発熱部の放熱を可能としつつも、プリント配線板の面積を確保する必要がなく、かつ器体の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい電子装置を提供する。
【解決手段】それぞれプリント配線板２に実装された発熱部品１１と熱伝導部品１２とを、プリント配線板２に形成された導電パターン４ａを介して熱的に結合するとともに、熱伝導部品１２を器体３の内面に近接配置した。発熱部品１１と器体３とが熱伝導部品１２を介して熱的に結合されるから、器体３を介した発熱部品１１の放熱が可能となる。また、放熱用の部品を追加したり導電パターン４ａに放熱用の部位を設ける必要がないから、プリント配線板２の面積を確保する必要がない。さらに、熱伝導部品１２として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体３の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的に発熱量の多い発熱部や発熱部品を有する電子装置に関するものである。

従来から、図６に示すように導電パターン４を有し複数の電子部品１０が実装されたプリント配線板２を備え、比較的に発熱量の多い発熱部品が電子部品１０に含まれる放電灯点灯装置のような電子装置が提供されている。また、近年は、電子部品１０の高密度化に伴って導電パターン４も細くなっており、電源投入直後などの過渡状態で発熱量が比較的に多くなる発熱部が導電パターン４に生じることもある。電子部品１０は温度によって特性が変化するうえに高温では概して劣化が促進されるため、この種の電子装置では上記の発熱部品や発熱部の放熱が重要となる。

発熱部品や導電パターン４の発熱部の放熱の手段として、従来は、放熱のための部品を追加したり（例えば、特許文献１参照）、図６に示すように放熱用に面積を広くした放熱部４１を導電パターン４に設けたり、プリント配線板２を収納する器体（図示せず）の内面に発熱部品を近接配置し器体を介して発熱部品を放熱したりしていた。
特開平１０−４１６５６号公報

しかし、放熱のための部品を追加したり放熱部４１を導電パターン４に設けるとプリント配線板２の面積を確保しなければならないから小型化が難しくなる。また、発熱部品を器体の内面に近接配置しようとすると、器体の形状や発熱部品の配置に制限が加わって自由度が損なわれる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、器体を介した発熱部品及び発熱部の放熱を可能としつつも、プリント配線板の面積を確保する必要がなく、かつ器体の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい電子装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発熱量が比較的に多い発熱部品と、熱伝導率が比較的に高い材料からなる熱伝導部品とが実装されたプリント配線板と、金属からなりプリント配線板が収納された器体とを備える電子装置において、発熱部品と器体とを、プリント配線板に設けられた導電パターンと熱伝導部品とを介して熱的に接続したことを特徴とする。

この発明によれば、器体を介した発熱部品の放熱が可能である。また、熱伝導部品としては電子部品を用いることができ、放熱用の部品を追加したり導電パターンに放熱用の部位を設ける必要がないからプリント配線板の面積を確保する必要がない。さらに、熱伝導部品として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、プリント配線板はスルーホールを有し、導電パターンはスルーホールを通じてプリント配線板の両面に跨って設けられ、導電パターンにおいてスルーホールに設けられた部位を、熱伝導部品とともに発熱部品と器体との間の熱的な接続に用いることを特徴とする。

この発明によれば、発熱部品から器体への伝熱経路をプリント配線板の両面に跨って形成することができるから、器体の形状や電子部品の配置の自由度が向上する。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、発熱部品はリード線端子部品であって、熱伝導部品は、発熱部品とプリント配線板との間に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、発熱部品がプリント配線板から離れるリード線端子部品である場合でも、プリント配線板の導電パターンを伝熱経路として用いた放熱が可能となる。

請求項４の発明は、発熱量が比較的に多い発熱部を有する導電パターンが設けられたプリント配線板と、熱伝導率が比較的に高い材料からなりプリント配線板に実装された熱伝導部品と、金属からなりプリント配線板が収納された器体とを備える電子装置において、導電パターンの発熱部と器体とを、熱伝導部品を介して熱的に接続したことを特徴とする。

この発明によれば、器体を介した発熱部の放熱が可能となる。また、熱伝導部品としては電子部品を用いることができ、放熱用の部品を追加したり導電パターンに放熱用の部位を設ける必要がないからプリント配線板の面積を確保する必要がない。さらに、熱伝導部品として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、プリント配線板はスルーホールを有し、導電パターンはスルーホールを通じてプリント配線板の両面に跨って設けられ、導電パターンにおいてスルーホールに設けられた部位を、熱伝導部品とともに導電パターンの発熱部と器体との間の熱的な接続に用いることを特徴とする。

この発明によれば、発熱部から器体への伝熱経路をプリント配線板の両面に跨って形成することができるから、器体の形状や電子部品の配置の自由度が向上する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの発明において、熱伝導率の高い材料からなる充填材を器体に充填したことを特徴とする。

この発明によれば、充填材を介した伝熱が可能となるから、さらに放熱性が向上する。

本発明によれば、発熱部品又は導電パターンの発熱部と器体とが熱伝導部品を介して熱的に結合されるから、器体を介した発熱部の放熱が可能となる。また、熱伝導部品としては電子部品を用いることができ、放熱用の部品を追加したり導電パターンに放熱用の部位を設ける必要がないからプリント配線板の面積を確保する必要がない。さらに、熱伝導部品として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、比較的に発熱量の多い発熱部品１１と、熱伝導率の高い材料からなる熱伝導部品１２とがそれぞれ実装されたプリント配線板２と、プリント配線板２を収納した金属製の器体３とを備える。発熱部品１１は、本発明を例えばハーフブリッジ回路によって放電灯用の高周波電源を生成する周知の放電灯点灯装置に適用する場合には、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子や、該スイッチング素子を駆動するＩＣである。熱伝導部品１２は、例えばセラミック製のチップ抵抗や、金属製のパッケージを有するサージ保護素子である。なお、実際にはプリント配線板２には発熱部品１１や熱伝導部品１２の他にも電子部品が実装されるが、簡単のために他の電子部品の図示は省略し、代わりに発熱部品１１や熱伝導部品１２を大きく描いている。

器体３は、収納凹部３１ａを有する本体部３１と、本体部３１に結合して収納凹部３１ａを閉塞する蓋部３２とからなる。プリント配線板２は、発熱部品１１や熱伝導部品１２が実装された面を収納凹部３１ａの開口へ向けて収納凹部３１ａに収納されている。

また、発熱部品１１と熱伝導部品１２とは、それぞれ共通の導電パターン４ａを跨ぐようにして前記共通の導電パターン４ａの両側の導電パターン４ｂ，４ｃに実装されている。すなわち、発熱部品１１と熱伝導部品１２とは、それぞれ前記共通の導電パターン４ａに近接配置されることにより、前記共通の導電パターン４ａに対して電気的に絶縁されながらも熱的に結合されている。また、器体３の蓋部３２の下面において熱伝導部品１２に近接する位置には、器体３の内側へ突出する凸部３３を設けてある。すなわち、熱伝導部品１２は器体３の内面に近接配置されている。

上記構成によれば、図１（ｂ）に矢印で示すように、発熱部品１１、導電パターン４ａ、熱伝導部品１２、器体３の凸部３３、の経路で発熱部品１１の熱が器体３に伝わるから、器体３を介した発熱部品１１の放熱が可能となる。また、熱伝導部品１２としては電子部品を用いることができ、放熱用の部品を追加したり導電パターン４ａに放熱用の部位を設ける必要がないからプリント配線板２の面積を確保する必要がないので、小型化が可能である。さらに、熱伝導部品１２として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体３の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。

ここで、熱伝導部品１２の温度変化に伴う体積の変化は、熱伝導部品１２のサイズに応じて大きくなる。そして、熱伝導部品１２の温度変化に伴う体積変化が、熱伝導部品１２の実装に用いられたはんだの許容範囲を超えると、前記はんだが破損することが考えられる。したがって、はんだの破損を防ぐためには、熱伝導部品１２としてはなるべくサイズの小さい電子部品を用いることが望ましい。

なお、図２に示すように、プリント配線板２にスルーホール２１を貫設し、スルーホール２１を通じて導電パターン４ａをプリント配線板２の両面に跨って形成するとともに、熱伝導部品１２をプリント配線板２において収納凹部３１ａの底面側の面に実装してもよい。この場合、器体３の凸部３３は収納凹部３１ａの底面において熱伝導部品１２に近接する位置で器体３の内側へ突設され、熱伝導部品１２は器体３の内面に近接する。また、図２の例では発熱部品１１及び熱伝導部品１２をそれぞれスルーホール２１に近接配置している。発熱部品１１の熱は、矢印で示すように、導電パターン４ａのスルーホール２１に形成された部位を介して熱伝導部品１２に伝わり、さらに熱伝導部品１２から器体３の凸部３３へ伝わる。この構成を採用すれば、プリント配線板２の厚さ方向から見て発熱部品１１と熱伝導部品１２とを重ねて配置することもできるから、器体３の形状や電子部品の配置の自由度が向上する。

ここで、発熱部品１１はノイズ源であることが多いが、本実施形態では発熱部品１１と伝熱経路となっている導電パターン４ａとの間並びに前記導電パターン４ａと熱伝導部品１２との間は互いに絶縁されていることにより、発熱部品１１から導電パターン４ａや熱伝導部品１２にノイズが直接伝わることはない。

（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、発熱部品１１がラジアルリード線端子部品であって、熱伝導部品１２は発熱部品１１とプリント配線板２との間に実装されている。また、熱伝導部品１２は、スルーホール２１を通じてプリント配線版２の両面に跨って形成された導電パターン４ａに近接配置されている。さらに、器体３の凸部３３は収納凹部３１ａの底面において前記スルーホール２１に近接する位置で器体３の内側へ突設されており、スルーホール２１は器体３の内面に近接配置されている。また、図３（ａ）（ｂ）の例では熱伝導部品１２はスルーホール２１の近傍に配置されており、図３（ａ）において破線で囲んだ範囲は、発熱部品１１によって覆われる。

上記構成によれば、発熱部品１１がプリント配線板２から離れるリード線端子部品であるにも関わらず、図３（ｂ）に矢印で示すように、発熱部品１１、熱伝導部品１２、導電パターン４ａ、器体３の凸部３３、の経路で発熱部品１１の熱が器体３に伝わるから、実施形態１と同様の効果が得られる。

（実施形態３）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態は、比較的に発熱量が多くなる発熱部（図示せず）を導電パターン４ａに有する。また、熱伝導部品１２は、発熱部を含む導電パターン４ａを跨ぐようにして、発熱部の両側の導電パターン４ｃにそれぞれ接続されている。すなわち、熱伝導部品１２は、発熱部を含む導電パターン４ａに近接することにより、導電パターン４ａの発熱部に熱的に接続されている。その他の構成は、実施形態１と共通である。

上記構成によれば、図４（ｂ）に矢印で示すように、発熱部を有する導電パターン４ａ、熱伝導部品１２、器体３の蓋部３２、の経路で発熱部の熱が器体３に伝わるから、器体３を介した発熱部の放熱が可能となる。また、熱伝導部品１２としては電子部品を用いることができ、放熱用の部品を追加したり導電パターン４ａに放熱用の部位を設ける必要がないからプリント配線板２の面積を確保する必要がないので、小型化が可能である。さらに、熱伝導部品１２として用いる電子部品はある程度任意に選ぶことができるから、器体３の形状や電子部品の配置の自由度が損なわれにくい。

なお、図５に示すように、プリント配線板２にスルーホール２１を貫設し、発熱部を含む導電パターン４ａをスルーホール２１を通じてプリント配線板２の両面に跨って形成するとともに、熱伝導部品１２をプリント配線板２において収納凹部３１ａの底面側へ向けられる面に実装してもよい。この場合、器体３の凸部３３を収納凹部３１ａの底面において熱伝導部品１２に近接する位置で器体３の内側へ突設することにより、熱伝導部品１２を器体３の内面に近接配置する。また、図５の例では、熱伝導部品１２をスルーホール２１に近接配置している。プリント配線板２の図５における上面側の発熱部の熱は、矢印で示すように、導電パターン４ａのスルーホール２１に形成された部位を介して熱伝導部品１２に伝わり、さらに熱伝導部品１２から器体３の凸部３３へ伝わる。この構成を採用すれば、プリント配線板２の厚さ方向から見て発熱部と熱伝導部品１２とを重ねて配置することもできるから、器体３の形状や電子部品の配置の自由度が向上する。

また、実施形態１乃至３において、発熱部品１１と熱伝導部品１２、発熱部品１１と導電パターン４ａ、熱伝導部品１２と導電パターン４ａ、熱伝導部品１２と器体３、導電パターン４ａと器体３、を相互に熱的に接続する方法としては、単に近接配置するだけでなく、直接接触させる方法や、熱伝導率の高い材料からなる伝熱体（図示せず）を間に挟む方法を採用してもよい。

さらに、実施形態１乃至３において、例えばシリコングリスのような熱伝導率の高い材料からなる充填材（図示せず）を器体３に充填してもよい。この構成を採用すれば、充填材を介した放熱が可能となるから、放熱性をさらに向上することができる。

本発明の実施形態１を示す図であり、（ａ）はプリント配線板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を含む断面図である。同上の別の形態を示す断面図である。本発明の実施形態２を示す図であり、（ａ）はプリント配線板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を含む断面図である。本発明の実施形態３を示す図であり、（ａ）はプリント配線板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面を含む断面図である。同上の別の形態を示す断面図である。従来例のプリント配線板を示す平面図である。

符号の説明

２プリント配線板
３器体
４ａ導電パターン
１１発熱部品
１２熱伝導部品

Claims

発熱量が比較的に多い発熱部品と、熱伝導率が比較的に高い材料からなる熱伝導部品とが実装されたプリント配線板と、金属からなりプリント配線板が収納された器体とを備える電子装置において、
発熱部品と器体とを、プリント配線板に設けられた導電パターンと熱伝導部品とを介して熱的に接続したことを特徴とする電子装置。
プリント配線板はスルーホールを有し、導電パターンはスルーホールを通じてプリント配線板の両面に跨って設けられ、導電パターンにおいてスルーホールに設けられた部位を、熱伝導部品とともに発熱部品と器体との間の熱的な接続に用いることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
発熱部品はリード線端子部品であって、熱伝導部品は、発熱部品とプリント配線板との間に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子装置。
発熱量が比較的に多い発熱部を有する導電パターンが設けられたプリント配線板と、熱伝導率が比較的に高い材料からなりプリント配線板に実装された熱伝導部品と、金属からなりプリント配線板が収納された器体とを備える電子装置において、
導電パターンの発熱部と器体とを、熱伝導部品を介して熱的に接続したことを特徴とする電子装置。
プリント配線板はスルーホールを有し、導電パターンはスルーホールを通じてプリント配線板の両面に跨って設けられ、導電パターンにおいてスルーホールに設けられた部位を、熱伝導部品とともに導電パターンの発熱部と器体との間の熱的な接続に用いることを特徴とする請求項４記載の電子装置。
熱伝導率の高い材料からなる充填材を器体に充填したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の電子装置。