JP2006049501A - 電子装置の放熱構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 発熱する電子部品の配置に係わらず、放熱部材の移動を抑制できる電子装置の放熱構造を提供すること。
【解決手段】 放熱材料からなる筐体10と、筐体10内に設けられ、少なくとも発熱素子22aを含む電子部品22が実装された回路基板20と、発熱素子22aに対応して、筐体10と発熱素子22aとの間、及び、筐体10と回路基板20における発熱素子実装部位の裏面部位との間、の少なくとも一方に設けられ、柔軟性を有する放熱部材30とを有し、発熱素子22aにより生じた熱を、放熱部材30及び筐体10を介して外部に放出するようにした電子装置100の放熱構造であって、筐体10の放熱部材30と接する面に、少なくとも回路基板20における発熱素子配置可能領域に対応して、発熱素子22aの実装位置に係わらず、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制する移動抑制手段13(14)を設けた。
【選択図】 図2

Description

本発明は、発熱する電子部品が搭載された電子装置の放熱構造に関し、特に柔軟性を有する放熱部材を適用した放熱構造に関するものである。
従来、車両等に搭載される電子装置は、筐体内に電子部品が実装された回路基板を収容することにより構成されており、この電子部品の中には、例えばパワートランジスタのように発熱が大きい部品が含まれている。従って、電子部品から発生する熱を外部へ放熱する必要があり、例えば回路基板を収容する筐体を放熱板として利用し、電子部品が搭載された回路基板を、放熱部材を介して筐体へ熱的に接続する放熱構造が提案されている。
その際、放熱部材として柔軟性を有する(粘弾性が低い)ものを適用すると、筐体と回路基板、若しくは、筐体と電子部品とを、放熱部材を介して確実に密着させることができる。すなわち、放熱性を向上することができる。また、柔軟性を有するので、筐体と回路基板、若しくは、筐体と電子部品との間隔が一定でなくとも、電子部品の局部に応力が集中し、破損が生じるのを防ぐことができる。さらには、接着剤のように硬化しないため、電子部品に熱応力が加わることもない。
しかしながら、放熱部材が柔軟性、すなわち、完全な固体ではなく流動性を有する場合、振動や温度変化等によって所定の介在位置から放熱部材が移動しやすいので、所望の放熱性を発揮できなくなる恐れがある。
そこで本出願人は、先に特許文献1に示す放熱構造(電子制御装置)を開示している。特許文献1においては、筐体(カバー)の底部から電子部品の搭載位置に向けて突出する突出部を設け、突出部の先端面と、電子部品の搭載位置に対応する回路基板(プリント基板)の反搭載面との間に、柔軟性を有する半固体の放熱部材(熱伝導材)を配置する構成としている。そして、突出部の先端面に、凸状の移動防止部(枠部)を設けている。従って、放熱部材を電子部品に対応して配置できるので製造コストを低減できるとともに、周囲に流出して放熱性が低下するのを防止することができる。
特開2003−289191号公報
しかしながら、上記放熱構造の場合、例えば設計変更により回路基板における電子部品の実装位置を変える際には、筐体も再度設計変更しなければならない。また、上記放熱構造における筐体は、発熱する電子部品の実装位置が異なる回路基板や、発熱する電子部品の個数が異なる回路基板にも適用することができない。すなわち、回路基板の種類ごとに各回路基板に対応した筐体を設ける必要があるので、型費が増加し、製造コストが増加する。
本発明は上記問題点に鑑み、発熱する電子部品の配置に係わらず、放熱部材の移動を抑制できる電子装置の放熱構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に、請求項1〜12に記載の発明は、放熱材料からなる筐体と、筐体内に設けられ、発熱する電子部品が実装された回路基板と、電子部品に対応して、筐体と電子部品との間、及び、筐体と回路基板における電子部品実装部位の裏面部位との間、の少なくとも一方に設けられ、柔軟性を有する放熱部材とを有し、電子部品により生じた熱を、放熱部材及び筐体を介して外部に放出するようにした電子装置の放熱構造に関するものである。
請求項1に記載のように、筐体には、放熱部材と接する面に、少なくとも回路基板における電子部品を配置可能な領域に対応して、電子部品の実装位置に係わらず、放熱部材の移動を抑制する移動抑制手段が設けられていることを特徴とする。
このように本発明によると、少なくとも回路基板における電子部品を配置可能な領域に対応して、電子部品の実装位置に係わらず放熱部材の移動を抑制する移動抑制手段を筐体に設けている。従って、発熱する電子部品の配置に係わらず、回路基板の平面方向における放熱部材の移動を抑制することができる。すなわち、放熱性を向上できる。
また、電子装置の発熱性能評価後に、設計変更により回路基板における電子部品の実装位置を変える場合であっても、筐体を設計変更しなくとも良い。電子部品の実装位置が異なる回路基板や、電子部品の実装個数が異なる回路基板であっても、同一の筐体を適用することができる。従って、製造コストを低減することができる。尚、請求項2に記載のように、移動抑制手段を、回路基板の電子部品実装面の全域に対応して設けても良い。
具体的には、筐体に設けられる移動抑制手段を、請求項3に記載のように、所定の高さを有する突起部として構成しても良いし、請求項4に記載のように、所定の深さを有する溝部として構成しても良い。さらには、請求項5に記載のように、所定の高さを有する突起部と所定の深さを有する溝部の両方により構成しても良い。このように構成すると放熱部材と筐体との接触面積が増加するとともに、アンカー効果によって、放熱部材の移動を抑制することができる。
特に溝部は、溝内に放熱部材の一部が配置される場合、同じ放熱部材であれば突起部よりも放熱部材の厚さを薄くすることができる。従って、放熱性を向上することができる。また、溝部によって構成すると、筐体の衝突強度を低下させることができる。例えば車両に適用する場合、人に与える衝撃を低減することができる。さらには、溝部を形成すると、放熱方向を溝部によって限定(溝部間の垂直方向)することができるので、放熱部材と接する筐体の表面から深部方向に熱を拡散することができる。すなわち、放熱性を向上することができる。
筐体に対する移動抑制手段の設置形状は、放熱部材の移動を抑制できれば特に限定されるものではない。例えば請求項6に記載のように、所定の多角形状となるように環状に形成され、且つ、複数個の環状多角形状が隣接して設けられた構成とすると良い。1つの多角形によって周囲と区画されている形状を適用したほうが、回路基板の平面方向における放熱部材の移動をより確実に抑制することができる。
具体的には、例えば請求項7に記載のように、格子状に設けると良い。このような構成とすると、形状が単純でありながら、回路基板の平面方向における放熱部材の移動を抑制することができる。また、形状が単純であるので、例えば切削加工の場合には、加工費を削減することができ、型成形(プレス成形、ダイカスト成形、樹脂成形等)の場合には型費を削減することができる。また、筐体上に放熱部材を配置する際に、所定の位置に放熱部材が配置されているかどうかを目視で判定することができる。尚、移動抑制手段の形状としては、上記格子状以外にも、ハニカム状や、複数の三角形を繋げた形状等を適用することができる。また、複数の多角形を連続的に配置してなる形状以外にも、T字型形状、螺旋状、渦巻き状等を適用することができる。
移動抑制手段を格子状に設ける場合、請求項8に記載のように、移動抑制手段の格子間ピッチを、電子部品の最小寸法以下に設定することが好ましい。放熱部材は、放熱性を向上するために、通常1つの電子部品と略同等の大きさをもって配置されるか、複数の電子部品分、まとめて配置される。従って、このように構成すると、放熱部材に対して移動抑制手段を接触させるか、悪くとも1つの格子によって取り囲むことができる。従って、放熱部材の移動をより確実に抑制することができる。
また、移動抑制手段の断面形状も特に限定されるものではない。請求項9に記載のように、移動抑制手段の断面形状が例えば三角の場合、放熱部材に外力が印加された際に、当該外力に基づく放熱部材と筐体とのせん断応力が、筐体に対する放熱部材の付着力よりも小さく、且つ、放熱部材の凝集破壊強度よりも小さくなるように、断面形状の斜面勾配が設定されつつ、電子部品が所定の温度以下となるべき放熱部材の放熱性能に基づいて、その高さ若しくは深さが設定されれば良い。
このように移動抑制手段の断面形状を設定すると、回路基板の平面方向に放熱部材を移動させようとする外力が印加されても、当該外力を、断面形状の斜面勾配に沿った放熱部材と筐体とのせん断応力と、斜面勾配に直交する方向に働く放熱部材を筐体に押し付ける力に分散することができる。すなわち、三角形の断面の場合、放熱部材の移動を抑制するには、付着力(界面破壊強度:接着力もしくは静止摩擦力)及び凝集破壊強度が、印加外力より小さなせん断応力よりも大きければよく、これにより放熱部材の移動を抑制できる斜面勾配を決定する。また、斜面勾配が決定しても、高さ若しくは深さによっては、放熱部材の厚さが変化するので、放熱性が異なってくる。従って、例えば発熱試験の結果に基づいて、電子部品が所定の温度以下(例えば110℃以下)となるように、高さ若しくは深さを決定する。このように、本発明によると、放熱部材の移動及び放熱部材自体の破断を抑制でき、放熱部材を介して、電子部品の熱を効率よく放熱することができる断面形状を設定することができる。尚、放熱部材に印加される外力は、実際にはその上限値が製品仕様(製品保証)から決定されるので、製品仕様に基づく外力によって、断面形状を設定すれば良い。
また、断面形状は三角以外にも、半円や、矩形等とすることができる。しかしながら三角とすると、上記に基づいて形状設計がしやすく、筐体形成時の型抜き性も良いという利点がある。
請求項10に記載のように、移動抑制手段、及び、移動抑制手段と筐体平面との境界部位において、放熱部材と接する角部を、面取り形状とすると良い。このように構成すると、放熱部材に移動負荷が掛かる際に、角部によって放熱部材に生じる応力を低減できる。
請求項1〜10のいずれかに記載の放熱部材としては、請求項11に記載のように、粘度が200Pa・sec以上1500Pa・sec以下に調整されたものを適用すると良い。この粘度範囲にある放熱部材に対して、本発明の放熱構造が特に効果的である。尚、柔軟性を有する放熱部材としては、例えば請求項12に記載のように、放熱ゲル若しくは放熱グリスを適用することができる。
また、請求項1〜12のいずれかに記載の発明は、請求項13に記載のように、車両に搭載された電子装置に適用しても良い。車両に搭載される電子装置、特にエンジンルーム等に搭載される電子装置は、温度等の使用条件が厳しいため、本発明の放熱構造を適用することにより、放熱性が向上し、より好適なものとなる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本実施形態における電子装置の概略構成を説明するための、組み付け前の状態を示す分解図である。尚、図1においては、便宜上、1箇所だけに放熱部材を図示している。尚、本実施形態に示す電子装置は、車両のエンジンECU(Electric Control Unit)として用いられる。
図1に示すように、電子装置100は、筐体10と、当該筐体10内に収容される回路基板20と、放熱部材30とにより構成される。
筐体10は、例えばアルミニウム等からなり、一方が開放された箱状のケース11と、ケース11の開放面を閉塞する略矩形板状の底の浅いカバー12とにより構成される。そして、ケース11とカバー12とを、例えば図示されない螺子等によって締結することで、回路基板20及び放熱部材30を収容する内部空間を構成する。
回路基板20は、図示されない配線パターンや配線パターン間を接続するビアホール等が形成されてなる基板21に、マイコン、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等の電子部品22を実装してなるものである。本実施形態においては、基板21として、例えばエポキシ樹脂からなる基板を用いている。基板21としては、上記構成に限定されるものではなく、それ以外の樹脂基板や、セラミック基板を適用することができる。
また、電子部品22には、例えばパワートランジスタといった動作によって過度に発熱する発熱素子22aが含まれている。この発熱素子22aが、特許請求の範囲で示す発熱する電子部品である。尚、符号23は、基板21に実装された外部接続端子としてのコネクタであり、当該コネクタ23は、ケース11とカバー12を締結した状態で、一端が筐体10外に露出するように構成されている。
放熱部材30は、発熱素子22aにより生じた熱を、筐体10を介して外部に放出するように、発熱素子22aに対応して、筐体10と発熱素子22aとの間、及び、筐体10と回路基板20における発熱素子22aの実装部位の裏面部位との間、の少なくとも一方に配置される。本実施形態においては、発熱素子22aと筐体10としてのカバー12との間に配置される。
また、放熱部材30としては、柔軟性、すなわち、完全な固体ではなく流動性を有するものを適用することができる。本実施形態においては、粘度が200Pa・sec以上1500Pa・sec以下の範囲内で調整された(例えば800Pa・sec)放熱ゲルを適用している。この粘度範囲にあると、後述する移動抑制手段としての溝部に配置しやすく、外力が印加された際にその移動を抑制しやすい。この放熱ゲルは、シリコンをベースとし、金属酸化物を添加(例えば酸化亜鉛を60〜90wt%)することにより、熱伝導率を向上したものである。
このように放熱部材30として柔軟性を有する(粘弾性が低い)ものを適用すると、発熱素子22aとカバー12とを、放熱部材30を介して確実に密着させることができる。すなわち、放熱性を向上することができる。また、柔軟性を有するので、発熱素子22aとカバー12との間隔が一定でなくとも、発熱素子22aの局部に応力が集中し、破損が生じるのを防ぐことができる。さらには、接着剤のように硬化しないため、発熱素子22aに熱応力が加わることもない。尚、放熱部材30としては、上記放熱ゲル以外にも、例えば放熱グリスを適用することができる。
次に、発熱素子22aにて生じた熱をカバー12に放出する電子装置100の放熱構造の詳細について、図2を用いて説明する。図2は、組み付け後の電子装置100の概略構成を示す拡大断面図である。図2においては、便宜上、発熱素子22aの周辺部分のみを図示し、ケース11及び回路基板20の配線パターンやビアホール等を省略している。
図2に示すような電子装置100の放熱構造を形成するためには、例えばはんだ24を介して発熱素子22aを回路基板20上に実装し、この発熱素子22aが実装された回路基板20を、放熱部材30を介して、筐体10に取り付ける。その際、カバー12の発熱素子22aの対向面に、放熱部材30を例えばディスペンサによって塗布しておく。その際塗布面積は、当接する発熱素子22aの一面と略同等とする。そして、発熱素子22aによって放熱部材30を押さえ付けた状態で、回路基板20を例えば接着や螺子締結によってカバー12に固定し、回路基板20を収容するように、カバー12にケース11を組み付けて構成される。従って、電子装置100は、発熱素子22aにより生じた熱を、放熱部材30及び筐体10としてのカバー12を介して外部に放出することができる。
また、カバー12には、移動抑制手段としての溝部13が形成されている。ここで、本実施形態の特徴点である溝部13の詳細について、図2〜図4を用いて説明する。図3は、カバー12における溝部13の形成領域及び配置形状を示す図である。図4は、溝部13の断面形状の設定方法を説明するための図である。尚、図3においては、格子間ピッチの大きさを示すために、比較として発熱素子22aを重ねて図示している。
図2に示すように、放熱部材30と接するカバー12の表面に、溝部13が形成されており、当該溝部13内に放熱部材30の一部が配置されている。従って、放熱部材30とカバー12との接触面積が増加するとともに、アンカー効果によって、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制することができる。
アンカー効果によって放熱部材30の移動を抑制する移動抑制手段としては、上記溝部13に限定されるものではない。しかしながら、溝部13の場合、溝内に放熱部材30の一部を配置することができるので、同じ塗布量の放熱部材30を用いた場合に、発熱素子22aとカバー12との間の放熱部材30の厚さを薄くすることができる。従って、放熱性を向上することができる。
また、移動抑制手段を溝部13によって構成すると、筐体10の衝突強度を低下させることができる。従って、本実施形態に示すように電子装置100を車両のエンジンECUとして適用する場合、人に与える衝撃を低減することができる。
さらには、溝部13を形成すると、放熱部材30と接するカバー12の表面付近において、発熱素子22aからカバー12への放熱方向を、溝部13によって溝部13間の垂直方向(図2中における矢印方向)に限定することができる。すなわち、カバー12の深部方向により多くの熱を拡散することができる。従って、放熱性を向上することができる。
また、本実施形態における溝部13は、図3に示すように、回路基板20における電子部品22の配置可能領域(すなわち発熱素子22aの配置可能領域)に対応する(対向する)カバー12の領域12aにおいて、発熱素子22aの実装位置に係わらず、放熱部材30の移動を抑制ように、格子状に設けられている。尚、図3中において、符号12bは回路基板20におけるコネクタ23の配置領域に対応するカバー12の領域である。
具体的には、格子間ピッチIaが、回路基板20に実装された発熱素子22a(本実施形態においては図3に示すように複数)のうち、その最小寸法(矩形状の発熱素子22aであれば短い辺の寸法)以下となるように設定されている。特に、本実施形態においては、格子間ピッチIaを最も小さい発熱素子22aの最小寸法よりも小さく設定(例えば0.5mm×0.5mmの格子)することで、放熱部材30が確実に溝部13内に配置されるように構成している。尚、図2中に示した符号Iaも格子間ピッチを示している。
このように本実施形態においては、少なくとも回路基板20における発熱素子22aを配置可能な領域に対応して、カバー12に格子状の溝部13を設けているので、発熱素子22aの配置に係わらず、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制することができる。すなわち、放熱性を向上できる。従って、電子装置100の発熱性能評価後に、設計変更により回路基板20における発熱素子22aの実装位置を変える場合であっても、筐体10(カバー12)を設計変更しなくとも良い。また、発熱素子22aの実装位置が異なる回路基板や、発熱素子22aの実装個数が異なる回路基板であっても、同一の筐体10(カバー12)を適用することができる。従って、製造コストを低減することができる。尚、溝部13を、回路基板20におけるコネクタ23の配置領域に対応するカバー12の領域12bにも設けても良い。
また、カバー12に対する溝部13の設置形状を、形状が単純な格子状としているので、例えば切削加工によって溝部13を形成する場合には、その加工費を削減することができる。型成形(プレス成形、ダイカスト成形、樹脂成形等)によってカバー12とともに一括して溝部13を形成する場合には、その型費を削減することができる。また、カバー12上に放熱部材30を塗布した際に、所定の位置に放熱部材30が塗布されているかどうかを目視で判定することができる。
尚、放熱部材30は、放熱性を向上するために、組み付けた状態で、通常発熱素子22aの当接面全面と接触するように、若しくは、複数の発熱素子22aの当接面全面と接触するように、カバー12に塗布される。従って、格子状に設けられた溝部13の格子間ピッチIaを、発熱素子22aの最小寸法以下に設定すると、溝部13内に放熱部材30の一部を配置できるか、悪くとも溝部13による1つの格子によって放熱部材30を取り囲むことができる。従って、放熱部材30の移動をより確実に抑制することができる。
尚、溝部13の断面形状は特に限定されるものではない。溝部13内に放熱部材30を配置した状態で、放熱部材30の移動を抑制するだけのアンカー効果を発揮でき、放熱性に優れた形状であれば良い。図2に示すように、断面形状を三角とすると、形状設計がしやすく、筐体形成時の型抜き性も良いという利点がある。以下に、溝部13の断面形状設計の一例について、図4を用いて説明する。
図4に示すように、放熱部材30に振動、温度変化による応力、重力等の外力F0が印加された場合、外力F0に基づいて、溝部13の斜面に沿う方向に、溝部13を乗り越えようとするせん断応力F1と、溝部13の斜面と直交する方向に、放熱部材30をカバー12に押し付けようとする力F2が生じる。
従って、放熱部材30の移動を抑制するためには、外力F0の分散力であるせん断応力F1が、カバー12に対する放熱部材30の付着力(界面破壊強度)よりも小さく、且つ、放熱部材30の凝集破壊強度よりも小さくなるように、三角形の断面形状の斜面勾配を設定すれば良い。
また、斜面勾配が設定されても、溝部13の深さによっては、放熱部材30の厚さが変化するので、放熱性が異なってくる。従って、発熱性能評価時に、発熱素子22aが所定の温度以下(例えば110℃以下)となり、放熱部材30が溝部13の深部まで入り込むように深さt1を決定すれば良い。尚、斜面勾配及び深さt1により、溝部13の幅d1も設定される。
このように溝部13の断面形状を設定すると、外力F0が印加されても、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動及び放熱部材30自体の破断を抑制でき、放熱部材30を介して、発熱素子22aの熱を効率よく放熱することができる。尚、放熱部材30に印加される外力F0は、実際にはその上限値が製品仕様(製品保証)から決定されるので、製品仕様に基づく外力F0によって、断面形状を設定すれば良い。
その際、溝部13、及び、溝部13とカバー12の放熱部材30との接触面との境界部位において、放熱部材30と接する角部を、面取り形状とすると良い。このように構成すると、放熱部材30に移動負荷が掛かる際に、角部によって放熱部材30に生じる応力を低減できる。
尚、本実施形態においては、溝部13の格子間ピッチIaを、最も小さい発熱素子22aの最小寸法よりも小さく設定する例を示した。しかしながら、格子間ピッチIaは、回路基板20に実装された発熱素子22aのうち、その最小寸法以下となるように設定されれば良い。従って、図5に示すように、溝部13によって構成された1つの格子内に放熱部材30が配置された構成としても良い。この場合、外力F0が印加されると、放熱部材30は溝部13までは移動するものの、溝部13におけるアンカー効果によってそれ以上の移動を抑制することができる。すなわち、放熱部材30を発熱素子22aに対応して配置できるので、製造コストを低減できるとともに、放熱部材30が拾遺に流出して放熱性が低下するのを防止することができる。図5は、溝部13の変形例を示す図である。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は、組み付け後の電子装置100の概略構成を示す拡大断面図であり、第1の実施形態における図2に対応している。
第2の実施形態における電子装置100の放熱構造は、第1の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
第2の実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、移動抑制手段が突起部である点である。
図6に示すように、放熱部材30と接するカバー12の表面に、移動抑制手段としての突起部14が形成されており、当該突起部14が放熱部材30と接している。従って、放熱部材30とカバー12との接触面積が増加するとともに、アンカー効果によって、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制することができる。
また、本実施形態における突起部14も、第1の実施形態で示した溝部13同様、回路基板20における発熱素子22aの配置可能領域に対応するカバー12の領域12aにおいて、格子状に設けられている。そして、その格子間ピッチIbが、回路基板20に実装された発熱素子22aのうち、その最小寸法以下となるように設定(本実施形態においては最も小さい発熱素子22aの最小寸法よりも小さく設定)されている。
従って、本実施形態における電子装置100の放熱構造においても、少なくとも回路基板20における発熱素子22aを配置可能な領域に対応して、カバー12に格子状の突起部14を設けているので、発熱素子22aの配置に係わらず、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制することができる。すなわち、放熱性を向上できる。従って、電子装置100の発熱性能評価後に、設計変更により回路基板20における発熱素子22aの実装位置を変える場合であっても、筐体10(カバー12)を設計変更しなくとも良い。また、発熱素子22aの実装位置が異なる回路基板や、発熱素子22aの実装個数が異なる回路基板であっても、同一の筐体10(カバー12)を適用することができる。従って、製造コストを低減することができる。
また、カバー12に対する溝部13の設置形状を、形状が単純な格子状としているので、例えば型成形(プレス成形、ダイカスト成形、樹脂成形等)によってカバー12とともに一括して突起部14を形成する場合には、その型費を削減することができる。
尚、突起部14の断面形状は特に限定されるものではない。放熱部材30の移動を抑制するだけのアンカー効果を発揮でき、放熱性に優れた形状であれば良い。本実施形態においては、第1の実施形態に示した溝部13同様、形状設計がしやすく、筐体形成時の型抜き性も良い三角としている。以下に、突起部14の断面形状設計の一例について、図7を用いて説明する。図7は、突起部の断面形状の設定方法を説明するための図であり、第1の実施形態における図4に対応している。
図7に示すように、放熱部材30に振動、温度変化による応力、重力等の外力F0が印加された場合、外力F0に基づいて、突起部14の斜面に沿う方向に、突起部14を乗り越えようとするせん断応力F1と、突起部14の斜面と直交する方向に、放熱部材30をカバー12に押し付けようとする力F2が生じる。
従って、放熱部材30の移動を抑制するためには、外力F0の分散力であるせん断応力F1が、カバー12に対する放熱部材30の付着力(界面破壊強度)よりも小さく、且つ、放熱部材30の凝集破壊強度よりも小さくなるように、三角形の断面形状の斜面勾配を設定すれば良い。
また、斜面勾配が設定されても、突起部14の高さによっては、放熱部材30の厚さが変化するので、放熱性が異なってくる。従って、発熱性能評価時に、発熱素子22aが所定の温度以下(例えば110℃以下)となるように、高さt2を決定すれば良い。尚、斜面勾配及び高さt2により、突起部14の幅d2も設定される。
このように突起部14の断面形状を設定すると、外力F0が印加されても、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動及び放熱部材30自体の破断を抑制でき、放熱部材30を介して、発熱素子22aの熱を効率よく放熱することができる。尚、放熱部材30に印加される外力F0は、実際にはその上限値が製品仕様(製品保証)から決定されるので、製品仕様に基づく外力F0によって、断面形状を設定すれば良い。
尚、本実施形態においては、突起部14の格子間ピッチIbを、最も小さい発熱素子22aの最小寸法よりも小さく設定する例を示した。しかしながら、格子間ピッチIbは、回路基板20に実装された発熱素子22aのうち、その最小寸法以下となるように設定されれば良い。従って、図8に示すように、突起部14によって構成された1つの格子内に放熱部材30が配置された構成としても良い。特に突起部14の場合には枡状の格子となるので、突起部14自体が壁となって、放熱部材30の移動を抑制することができる。
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。
本実施形態においては、発熱素子22aと筐体10としてのカバー12との間に、放熱部材30を配置し、発熱素子22aに生じた熱を、放熱部材30及びカバー12を介して、外部に放出する構成例を示した。しかしながら、図9(a),(b)に示すように、回路基板20の発熱素子22aが実装された部位の裏面部位と筐体10(カバー12)との間に、放熱部材30を配置し、発熱素子22aに生じた熱を、回路基板20、放熱部材30、及びカバー12を介して、外部に放出しても良い。この構成の場合も、カバー12に移動抑制手段(溝部13、突起部14)を設けておけば、放熱部材30の移動を抑制することができる。尚、図9は放熱構造の変形例を示す図であり、(a)は溝部13を有し、(b)は突起部14を有する構成である。
また、本実施形態においては、筐体10としてのカバー12に移動抑制手段としての溝部13や突起部14を設けられた例を示した。しかしながら、ケース11とカバー12の少なくとも一方に、移動抑制手段としての溝部13や突起部14を設けられていれば良い。
また、本実施形態においては、筐体10としてのカバー12に、移動抑制手段として、溝部13又は突起部14が設けられた例を示した。しかしながら、溝部13及び突起部14が共に設けられた構成としても良い。例えば図10に示すように、溝部13と突起部14を交互に配置することで格子状としても良い。図10は、移動抑制手段の変形例を示す図である。
また、本実施形態においては、移動抑制手段としての溝部13と突起部14の断面形状が、ともに三角である例を示した。しかしながら、放熱部材30の移動を抑制できる形状であれば特に限定されるものではない。例えば、図11(a)に示すように、断面形状が矩形であっても良いし、図11(b)に示すように、断面形状が半円であっても良い。
また、本実施形態においては、溝部13(突起部14)が、カバー12の放熱部材30との接触面に格子状に設けられた例を示した。しかしながら、カバー12表面に対する溝部13(突起部14)の設置形状は、上記例に限定されるものではない。例えば、図12(a)に示すように複数の三角形を連続的に配置した形状や、図12(b)に示すように、所謂ハニカム形状としても良い。この場合も、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動を抑制することができる。このように、溝部13(突起部14)を所定の多角形状となるように環状に形成し、且つ、複数個の環状多角形状が隣接して設けると良い(本実施形態に示した格子状もこの形態に含まれる)。1つの多角形によって周囲と区画されている形状を適用したほうが、回路基板20の平面方向における放熱部材30の移動をより確実に抑制することができる。しかしながら、複数個の環状多角形状が隣接して設けた形状以外にも、例えば図12(c)に示すようにT字形状を連続した形状や、螺旋形状、渦巻き形状等を適用することもできる。
本発明の第1の実施形態における電子装置の概略構成を説明するための、組み付け前の状態を示す分解図である。 組み付け後の電子装置の概略構成を示す拡大断面図である。 カバーにおける溝部の形成領域及び配置形状を示す図である。 溝部の断面形状の設定方法を説明するための図である。 溝部の変形例を示す図である。 第2の実施形態における組み付け後の電子装置の概略構成を示す拡大断面図である。 突起部の断面形状の設定方法を説明するための図である。 突起部の変形例を示す図である。 放熱構造の変形例を示す図であり、(a)は溝部を有し、(b)は突起部を有する構成である。 移動抑制手段の変形例を示す図である。 (a),(b)ともに、移動抑制手段の断面形状の変形例を示す図である。 (a),(b),(c)ともに、筐体に対する移動抑制手段の設置形状の変形例を示す図である。
符号の説明
10・・・筐体
11・・・ケース
12・・・カバー
13・・・溝部(移動抑制手段)
14・・・突起部(移動抑制手段)
20・・・回路基板
22・・・電子部品
22a・・・発熱素子(発熱する電子部品)
30・・・放熱部材
100・・・電子装置

Claims (13)

  1. 放熱材料からなる筐体と、
    前記筐体内に設けられ、発熱する電子部品が実装された回路基板と、
    前記電子部品に対応して、前記筐体と前記電子部品との間、及び、前記筐体と前記回路基板における前記電子部品実装部位の裏面部位との間、の少なくとも一方に設けられ、柔軟性を有する放熱部材とを有し、
    前記電子部品により生じた熱を、前記放熱部材及び前記筐体を介して外部に放出するようにした電子装置の放熱構造であって、
    前記筐体には、前記放熱部材と接する面に、少なくとも前記回路基板における前記電子部品を配置可能な領域に対応して、前記電子部品の実装位置に係わらず、前記放熱部材の移動を抑制する移動抑制手段が設けられていることを特徴とする電子装置の放熱構造。
  2. 前記移動抑制手段は、前記回路基板の電子部品実装面の全域に対応して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置の放熱構造。
  3. 前記移動抑制手段は、所定の高さを有する突起部として、前記筐体に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子装置の放熱構造。
  4. 前記移動抑制手段は、所定の深さを有する溝部として、前記筐体に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子装置の放熱構造。
  5. 前記移動抑制手段は、所定の高さを有する突起部及び所定の深さを有する溝部として、前記筐体に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子装置の放熱構造。
  6. 前記移動抑制手段は、所定の多角形状となるように環状に形成され、且つ、複数個の環状多角形状が隣接して設けられていることを特徴とする請求項3〜5いずれか1項に記載の電子装置の放熱構造。
  7. 前記移動抑制手段は、格子状に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の電子装置の放熱構造。
  8. 前記移動抑制手段の格子間ピッチは、前記電子部品の最小寸法以下に設定されていることを特徴とする請求項7に記載の電子装置の放熱構造。
  9. 前記移動抑制手段は、その断面形状が三角であり、
    前記放熱部材に外力が印加された際に、当該外力に基づく前記放熱部材と前記筐体とのせん断応力が、前記筐体に対する前記放熱部材の付着力よりも小さく、且つ、前記放熱部材の凝集破壊強度よりも小さくなるように、断面形状の斜面勾配が設定されつつ、前記放熱部材の放熱性能に基づいて、その高さ若しくは深さが設定されていることを特徴とする請求項3〜8いずれか1項に記載の電子装置の筐体構造。
  10. 前記移動抑制手段、及び、前記移動抑制手段と前記筐体平面との境界部位において、前記放熱部材と接する角部を、面取り形状としたことを特徴とする請求項3〜9いずれか1項に記載の電子装置の放熱構造
  11. 前記放熱部材は、その粘度が200Pa・sec以上1500Pa・sec以下に調整されたものであることを特徴とする請求項1〜10いずれか1項に記載の電子装置の放熱構造。
  12. 前記放熱部材は、放熱ゲル若しくは放熱グリスであることを特徴とする請求項11に記載の電子装置の放熱構造。
  13. 車両に搭載された電子装置に適用されることを特徴とする請求項1〜12いずれか1項に記載の電子装置の放熱構造。
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