JP2006173243A - プリント配線板、及びプリント回路板の放熱構造 - Google Patents

プリント配線板、及びプリント回路板の放熱構造 Download PDF

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Abstract

【課題】 搭載される電子部品間の熱干渉を抑制することができるプリント配線板を提供
すること。
【解決手段】 発熱温度に差がある抵抗器3とIC4とが近接して搭載されるプリント配
線板2であって、抵抗器3の搭載箇所とIC4の搭載箇所との間に、抵抗器3とIC4と
の間の熱干渉を抑制する熱干渉抑制穴2aを設ける。
【選択図】 図1

Description

本発明はプリント配線板、及びプリント回路板の放熱構造に関し、より詳細には、搭載
される電子部品間の熱干渉を抑制することのできるプリント配線板、及びプリント回路板
の放熱構造に関する。
従来からプリント回路板(部品搭載済基板)における電子部品の放熱対策として、発熱
温度が高い電子部品に放熱板、放熱シート、放熱ゲル、又は放熱ファン等の放熱用部品を
設置することにより、直接的に放熱性を高める方法が採用されていた。
図6は、従来のプリント回路板を模式的に示した部分平面図であり、プリント回路板1
1を構成するプリント配線板12には、使用温度範囲の上限値が高い電子部品、例えば、
抵抗器13に近接して、抵抗器13よりも使用温度範囲の上限値が低い電子部品、例えば
、IC14が配置されており、それぞれ、所定の配線パターン12aに接続されている。
このような部品配置の場合、抵抗器13が発する熱がプリント配線板12を伝わり、I
C14の温度が、抵抗器13が発する熱の影響を受けて間接的に上昇して、IC14の使
用温度範囲の上限値を越えてしまい、誤動作したり故障したりする危険性があった。この
ような部品配置箇所にも、上記した放熱用部品を設置するとなると、プリント回路板1を
含む製品の規模が大きくなってしまうとともに、部品コストが余分にかかってしまうとい
う課題があった。
また、下記の特許文献1には、放熱穴を有する立体配線基体と、前記放熱穴に装着され
る放熱フィンと、前記立体配線基体の側面に実装された電子素子とを備えた電子部品や、
さらに複数の電子素子を一体的に覆う保護キャップを備えた電子部品が開示されている。
特許文献1に記載された立体配線基体に設けられた放熱穴は、立体配線基体の表面積を増
加させて放熱を促進させるためのものであり、前記電子素子の発熱による部品間の熱干渉
を直接抑制するものではなく、発熱温度の高い電子部品に近接して配置された電子部品で
は、発熱温度が高い電子部品が発する熱の影響を依然として受けやすいという課題があっ
た。
特開2003−152342号公報
課題を解決するための手段及びその効果
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、搭載される電子部品間の熱干渉を抑制
することのできるプリント配線板、及びプリント回路板の放熱構造を提供することを目的
としている。
上記目的を達成するために本発明に係るプリント配線板(1)は、発熱温度に差がある
第1の電子部品と第2の電子部品とが近接して搭載されるプリント配線板であって、前記
第1の電子部品の搭載箇所と前記第2の電子部品の搭載箇所との間に、これら電子部品間
の熱干渉を抑制する穴(熱干渉抑制穴)が設けられていることを特徴としている。
上記プリント配線板(1)によれば、前記第1の電子部品の搭載箇所と前記第2の電子
部品の搭載箇所との間に、これら電子部品間の熱干渉を抑制する熱干渉抑制穴が設けられ
ているので、該熱干渉抑制穴により、前記プリント配線板よりも熱伝導率がはるかに小さ
な空気の層が前記第1の電子部品と前記第2の電子部品との間に形成されることになり、
前記プリント配線板を介した熱の伝導効率を低下させることができ、近接して搭載された
電子部品に熱を伝えにくくすることができ、放熱用の特別な部品を特に設置することなく
(すなわち、部品コストをかけることなく)、前記プリント配線板の構造を工夫すること
により、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉を抑制することが可能になる。
また本発明に係るプリント配線板(2)は、上記プリント配線板(1)において、前記
熱干渉抑制穴の形状が、前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の発熱特性、部品形
状、前記プリント配線板上での搭載位置関係、及び前記プリント配線板の配線構造のうち
の少なくとも一つを考慮して設計されていることを特徴としている。
上記プリント配線板(2)によれば、前記熱干渉抑制穴の形状(形や大きさなど)が、
前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の発熱特性(発熱温度や使用温度範囲の上限
値など)、部品形状(電子部品の形や大きさなど)、前記プリント配線板上での搭載位置
関係(例えば、略並列に搭載されている場合や斜め方向にずれた位置に搭載されている場
合など)、及び前記プリント配線板の配線構造(すなわち、表層や内層の配線パターンな
ど)のうちの少なくとも一つを考慮して設計されているので、搭載される電子部品やプリ
ント配線板の特性や構造に合わせて、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉の抑制効果
を高めることのできるプリント配線板とすることができる。
また本発明に係るプリント配線板(3)は、上記プリント配線板(1)又は(2)にお
いて、前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配線板よりも熱伝導率の高い部材が配設されて
いることを特徴としている。
上記プリント配線板(3)によれば、前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配線板よりも
熱伝導率の高い部材が配設されているので、該部材による放熱を促進する効果が加わるこ
ととなり、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉の抑制効果をさらに高めることができ
るプリント配線板とすることができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(1)は、発熱温度に差がある第1の電子
部品と第2の電子部品とがプリント配線板に近接して搭載されているプリント回路板の放
熱構造であって、前記プリント配線板における前記第1の電子部品の搭載箇所と前記第2
の電子部品の搭載箇所との間に、これら電子部品間の熱干渉を抑制する熱干渉抑制穴が設
けられていることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(1)によれば、前記プリント配線板における前記第1
の電子部品の搭載箇所と前記第2の電子部品の搭載箇所との間に、これら電子部品間の熱
干渉を抑制する熱干渉抑制穴が設けられているので、該熱干渉抑制穴により、前記プリン
ト配線板よりも熱伝導率がはるかに小さな空気の層が前記第1の電子部品と前記第2の電
子部品との間に形成されることになり、前記プリント配線板を介した熱の伝導効率を低下
させることができ、近接して搭載された電子部品に熱を伝えにくくすることができ、放熱
用の特別な部品を特に設置することなく(すなわち、部品コストをかけることなく)、前
記プリント配線板の構造を工夫することにより、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉
を抑制することができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(2)は、上記プリント回路板の放熱構造
(1)において、前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配線板よりも熱伝導率の高い部材が
配設されていることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(2)によれば、前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配
線板よりも熱伝導率の高い部材が配設されているので、該部材による放熱を促進する効果
が加わることとなり、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉の抑制効果をさらに高める
ことができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(3)は、上記プリント回路板の放熱構造
(2)において、前記部材が、前記プリント回路板を収容する筐体から延設されているも
のであることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(3)によれば、前記部材が、前記プリント回路板を収
容する筐体から延設されているものであるので、前記熱干渉抑制穴に伝わった熱が前記部
材から前記筐体に伝わって放熱される効果が加わることとなり、より一層発熱温度に差が
ある電子部品間の熱干渉の抑制効果を高めることができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(4)は、上記プリント回路板の放熱構造
(2)又は(3)において、前記熱干渉抑制穴に配設された部材が、前記プリント配線板
と接合剤を介して接合されていることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(4)によれば、前記熱干渉抑制穴に配設された部材が
、前記プリント配線板と接合剤を介して接合されているので、前記第1及び第2の電子部
品の熱が前記プリント配線板、前記接合剤を介して前記部材に直接に伝わって放熱が促進
されるので、前記部材による放熱効果をさらに高めることができ、発熱温度に差がある電
子部品間の熱干渉の抑制効果も一層高めることができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(5)は、上記プリント回路板の放熱構造
(2)又は(3)において、前記熱干渉抑制穴に配設された部材が、前記プリント配線板
と接続部品を介して接続されていることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(5)によれば、前記熱干渉抑制穴に配設された部材が
、前記プリント配線板と接続部品を介して接続されているので、前記第1及び第2の電子
部品の熱が前記プリント配線板、前記接続部品を介して前記部材に伝わって放熱が促進さ
れるので、前記部材による放熱効果をさらに高めることができ、発熱温度に差がある電子
部品間の熱干渉の抑制効果も一層高めることができる。
また本発明に係るプリント回路板の放熱構造(6)は、上記プリント回路板の放熱構造
(2)又は(3)において、前記熱干渉抑制穴に配設された部材と、前記プリント配線板
との間に放熱剤が充填されていることを特徴としている。
上記プリント回路板の放熱構造(6)によれば、前記熱干渉抑制穴に配設された部材と
、前記プリント配線板との間に放熱剤が充填されているので、前記第1の電子部品の熱が
前記プリント配線板、前記放熱剤を介して前記部材に伝わって放熱が促進されるので、前
記部材による放熱効果をさらに高めることができ、発熱温度に差がある電子部品間の熱干
渉の抑制効果も一層高めることができる。
以下、本発明に係るプリント配線板、及びプリント回路板の放熱構造の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1は、実施の形態(1)に係るプリント回路板の放熱構造を模
式的に示した図であり、(a)はプリント回路板を含む斜視図、(b)は(a)における
A−A線断面図である。
図中1は、プリント配線板2上に抵抗器3、IC4、及びその他の電子部品5が搭載さ
れているプリント回路板を示しており、プリント回路板1は、アルミや鉄などの金属部材
からなる収容ケース6にネジ止めされて収容されている。
使用温度範囲の上限値が高い、すなわち発熱温度が高い電子部品の一つである抵抗器3
と、使用温度範囲の上限値が抵抗器3よりも低い(すなわち、抵抗器3より発熱温度が低
い)電子部品の一つであるIC4とが、プリント配線板2上に近接して搭載されており、
プリント配線板2における抵抗器3の搭載箇所とIC4の搭載箇所との間には、抵抗器3
とIC4と間の熱干渉を抑制する熱干渉抑制穴2aが形成されている。また、抵抗器3、
IC4、及びその他の電子部品5は、対応する配線パターン2bにそれぞれ接続されてい
る。
熱干渉抑制穴2aの形状は、抵抗器3とIC4と間の熱干渉を抑制する効果が得られる
形状であれば、特に限定されるものではないが、抵抗器3及びIC4の発熱特性(例えば
、発熱温度の差や使用温度範囲の上限値の差など)、部品形状(すなわち、抵抗器3やI
C4の形や大きさなど)、プリント配線板2上での搭載位置関係(図1では、抵抗器3と
IC4とが並列に搭載されている)、及びプリント配線板2の配線構造(配線パターン2
bなど)のうちの少なくとも一つを考慮して設計されており、発熱温度が高い抵抗器3か
らプリント配線板2を介してIC4に伝わる熱が少しでも抑えられるように、例えば、プ
リント配線板2を伝わる熱の経路が少しでも長くなるように設計されており、図1に示し
たような、抵抗器3とIC4との間を分断するようなスリット形状をした穴などが適して
いる。また、別の形態では、スリット形状をした穴の他に平面視略L字形状をした穴や平
面視略コの字形状をした穴などが適用され得る。
また、熱干渉抑制穴2aは、プリント配線板2の製造過程において、プレス機械などに
より金型を使用して打ち抜き形成されるようになっており、熱干渉抑制穴2aを形成する
ように前記金型を設計するだけでよく、部品コストをかけることなく、熱干渉を抑制する
効果を有するプリント配線板2を製造することが可能となっている。
また、プレス機械による打ち抜き形成の他に、NC(Numerical Control :数値制御)
加工機であるNCルータ等を使用して熱干渉抑制穴2aを形成することも可能である。
なおプリント配線板2は、片面、両面、又は多層プリント基板のいずれでもよく、プリ
ント配線板2の材質も特に限定されるものではなく、例えば、紙フェノール、紙エポキシ
、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、ガラス変形ポリイミド、ガラスポリイミド、ガ
ラス熱硬化PRO樹脂、ガラス・フッ素樹脂、又は低誘電ポリイミドなどの材質から構成
されたものが採用され得る。
上記実施の形態(1)に係るプリント回路板1の放熱構造によれば、プリント配線板2
における抵抗器3の搭載箇所とIC4の搭載箇所との間に、抵抗器3とIC4と間の熱干
渉を抑制する熱干渉抑制穴2aが設けられているので、熱干渉抑制穴2aにより、プリン
ト配線板2の熱伝導率(約10〜15W/m・K)よりはるかに熱伝導率が小さな空気(
0.0241W/m・K)の層が抵抗器3とIC4との間に形成されることになり、プリ
ント配線板2を介して熱が伝わる効率を低下させて、抵抗器3からIC4へ熱を伝えにく
くすることができ、放熱用の特別な部品を特に設置することなく、すなわち、部品コスト
をかけることなく、プリント配線板2の構造を工夫することにより、発熱温度に差がある
電子部品間の熱干渉を抑制することができる。
また、熱干渉抑制穴2aの形状が、抵抗器3及びIC4の発熱特性、部品形状、プリン
ト配線板2上での搭載位置関係(例えば、略並列に搭載されている場合や斜め方向にずれ
た位置に搭載されている場合など)、及びプリント配線板2の配線構造のうちの少なくと
も一つを考慮して設計されているので、プリント回路板1を構成している抵抗器3やIC
4やプリント配線板2の特性や構造に合わせて、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉
の抑制効果を高めることのできるプリント配線板2とすることができる。
なお、実施の形態(1)では、抵抗器3とIC4との間に熱干渉抑制穴2aが設けられ
ている場合について説明したが、熱干渉抑制穴2aは、発熱温度に差がある各種の電子部
品の間、例えば、トランジスタとICとの間、ダイオードとICとの間などに設けること
ができる。
図2は、実施の形態(2)に係るプリント回路板の放熱構造を模式的に示した図であり
、(a)はプリント回路板の部分断面斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図で
ある。但し、図1に示したプリント回路板の放熱構造と同一機能を有する構成部品には同
一符号を付し、その説明を省略することとする。
実施の形態(2)に係るプリント回路板の放熱構造が、実施の形態(1)に係るプリン
ト回路板の放熱構造と相違する点は、プリント配線板2における抵抗器3とIC4との間
に形成された熱干渉抑制穴2aに金属部材からなる収容ケース(筐体)6から延設された
金属板6aが、プリント配線板2の裏面(図2の場合、電子部品の非搭載面)から挿入さ
れている点である。
金属板6aは、プリント配線板2に接触しないように所定の間隔を隔てて熱干渉抑制穴
2aに挿入配置されている。また、収容ケース6から延設された金属板6aの上端部6b
の高さは、抵抗器3やIC4の上面位置よりも高くなるように設計されている。したがっ
て、抵抗器3やIC4からの放射熱が遮断されるとともに、抵抗器3やIC4からの放射
熱や熱干渉抑制穴2aからの放射熱が、プリント配線板2よりも温度が低い金属板6aで
吸収され、さらに収容ケース6を伝わって効率よく放熱されるようになっている。なお、
金属板6aは、収容ケース6に一体的に形成されているものでも、収容ケース6に後から
取り付けたものであってもよい。
上記実施の形態(2)に係るプリント回路板の放熱構造によれば、熱干渉抑制穴2aに
、プリント配線板2よりも熱伝導率の高い金属板6aが配設されているので、金属板6a
よる放熱を促進する効果が加わることとなり、抵抗器3とIC4との間のような、発熱温
度に差がある電子部品間の熱干渉の抑制効果をさらに高めることができる。また、金属板
6aが、プリント回路板1を収容する収容ケース6から延設されたものであるので、抵抗
器3やIC4が発した熱が金属板6aから収容ケース6に伝わって放熱される効果が加わ
ることとなり、より一層上記熱干渉の抑制効果を高めることができる。
なお、上記実施の形態(2)では、熱干渉抑制穴2aに金属板6aが配設されている場
合について説明したが、熱干渉抑制穴2aに配設される部材は、プリント配線板2よりも
熱伝導率の高い部材であればよく、熱伝導率がプリント配線板2よりも高い樹脂製の部材
なども採用され得る。また、熱干渉抑制穴2aに配設される部材の形状は、熱干渉抑制孔
2aの形状に合わせて設計することができる。
また、上記実施の形態(2)では、金属板6aが、プリント配線板2の裏面(非部品搭
載面)から挿入配置されている場合について説明したが、別の実施の形態では、収容ケー
ス6の蓋部材や側壁部(図示せず)から金属板を延設し、すなわち表面(図2の場合、部
品搭載面)から挿入配置させるような構成とすることもできる。
図3は、実施の形態(3)に係るプリント回路板の放熱構造を模式的に示した図であり
、(a)はプリント配線板の部分断面斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図で
ある。但し、図2に示したプリント回路板の放熱構造と同一機能を有する構成部品には同
一符号を付しその説明を省略することとする。
実施の形態(3)に係るプリント回路板の放熱構造が、実施の形態(1)に係るプリン
ト回路板の放熱構造と相違する点は、プリント配線板2における抵抗器3とIC4との間
に形成された熱干渉抑制穴2aに金属部材からなる収容ケース(筐体)6から延設された
金属板6aが、プリント配線板2の裏面(図3の場合、非部品搭載面)から挿入されてい
る点と、プリント配線板2の部品搭載面における熱干渉抑制穴2aの周囲に銅箔などによ
る半田接続用パターン2cが形成され、金属板6aとプリント配線板2の半田接続用パタ
ーン2cとが、半田(接合剤)7で接合されている点である。
上記実施の形態(3)に係るプリント回路板の放熱構造によれば、熱干渉抑制穴2aに
、プリント配線板2よりも熱伝導率の高い金属板6aが配設され、金属板6aとプリント
配線板2とが半田7を介して接合されているので、上記実施の形態(2)に係るプリント
回路板の放熱構造と略同様の効果が得られるとともに、抵抗器3及びIC4が発する熱が
プリント配線板2、半田7を介して金属板6aに直接伝わって放熱が促進されるので、金
属板6aによる放熱効果をさらに高め、発熱温度に差がある電子部品間の熱干渉の抑制効
果をより一層高めることができる。
なお、上記実施の形態(3)では、接合剤として半田7を使用した場合について説明し
たが、接合剤には、熱干渉抑制穴2aに配設される部材とプリント配線板2とを接合でき
るものを適用することができる。
また、上記実施の形態(3)では、熱干渉抑制穴2aに配設された金属板6aが、プリ
ント配線板2と半田7を介して接合されるようになっているが、別の実施の形態では、図
4(a)、(b)に示すように、熱干渉抑制穴2aに配設された金属板6aにネジ穴6c
を形成し、金属板6aとプリント配線板2とがネジ8(接続部材)で接続される構成とな
っていてもよく、係る構成によっても、実施の形態(3)に係るプリント回路板の放熱構
造と略同様の効果を得ることができる。
なお、図4(a)では、金属板6aの上端部6bが、プリント配線板2の部品搭載面と
同一高さになるように設計されており、ネジ止めした際、ネジ8のネジ頭8aが、プリン
ト配線板2の部品搭載面と当接するように構成されている。また、図4(b)では、金属
板6aの上端部6bが、プリント配線板2の裏面(非部品搭載面)と当接するように、高
さと幅とが設計されており、ネジ止めした際、ネジ8のネジ頭8aが、プリント配線板2
の部品搭載面と当接するように構成されている。
さらに別の実施の形態では、図5に示すように、熱干渉抑制穴2aに配設された金属板
6aと、プリント配線板2との間に放熱剤9、例えば粘性の高いシリコングリスや放熱ゲ
ルなどが充填される構造になっていてもよく、係る構成によっても、実施の形態(3)に
係るプリント回路板の配線構造と略同様の効果を得ることができる。なお、この場合、熱
干渉抑制穴2aに放熱剤9が保持されやすいように、金属板6aが、断面視凸形状に設計
されている。
また、上記実施の形態(3)では、金属板6aが、プリント配線板2に接触しないよう
に所定の間隔を隔てて熱干渉抑制穴2aに挿入配置されて半田7で接合されている場合に
ついて説明したが、別の実施の形態では、金属板6aに代えて、熱干渉抑制穴2aに該穴
と同一形状の金属部材を嵌め込む(必要あれば接合剤(接着剤など)で接合する)構成の
プリント配線板とすることもできる。
本発明の実施の形態(1)に係るプリント回路板の配線構造を模式的に示した図であり、(a)はプリント回路板を含む斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。 実施の形態(2)に係るプリント回路板の配線構造を模式的に示した図であり、(a)はプリント回路板の部分断面斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。 実施の形態(2)に係るプリント回路板の配線構造を模式的に示した図であり、(a)はプリント回路板の部分断面斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。 (a)、(b)は、別の実施の形態に係るプリント回路板の配線構造を模式的に示した断面図である。 さらに別の実施の形態に係るプリント回路板の配線構造を模式的に示した断面図である。 従来のプリント回路板を模式的に示した部分平面図である。
符号の説明
1 プリント回路板
2 プリント配線板
2a 熱干渉抑制穴
3 抵抗器
4 IC
6 収容ケース
6a 金属板
7 半田
8 ネジ
9 放熱剤

Claims (9)

  1. 発熱温度に差がある第1の電子部品と第2の電子部品とが近接して搭載されるプリント
    配線板であって、前記第1の電子部品の搭載箇所と前記第2の電子部品の搭載箇所との間
    に、これら電子部品間の熱干渉を抑制する穴(以下、熱干渉抑制穴と記す)が設けられて
    いることを特徴とするプリント配線板。
  2. 前記熱干渉抑制穴の形状が、前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の発熱特性、
    部品形状、前記プリント配線板上での搭載位置関係、及び前記プリント配線板の配線構造
    のうちの少なくとも一つを考慮して設計されていることを特徴とする請求項1記載のプリ
    ント配線板。
  3. 前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配線板よりも熱伝導率の高い部材が配設されている
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のプリント配線板。
  4. 発熱温度に差がある第1の電子部品と第2の電子部品とがプリント配線板に近接して搭
    載されているプリント回路板(部品搭載済基板)の放熱構造であって、
    前記プリント配線板における前記第1の電子部品の搭載箇所と前記第2の電子部品の搭
    載箇所との間に、これら電子部品間の熱干渉を抑制する穴(以下、熱干渉抑制穴と記す)
    が設けられていることを特徴とするプリント回路板の放熱構造。
  5. 前記熱干渉抑制穴に、前記プリント配線板よりも熱伝導率の高い部材が配設されている
    ことを特徴とする請求項4記載のプリント回路板の放熱構造。
  6. 前記部材が、前記プリント回路板を収容する筐体から延設されているものであることを
    特徴とする請求項5記載のプリント回路板の放熱構造。
  7. 前記熱干渉抑制穴に配設された部材が、前記プリント配線板と接合剤を介して接合され
    ていることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のプリント回路板の放熱構造。
  8. 前記熱干渉抑制穴に配設された部材が、前記プリント配線板と接続部品を介して接続さ
    れていることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のプリント回路板の放熱構造。
  9. 前記熱干渉抑制穴に配設された部材と、前記プリント配線板との間に放熱剤が充填され
    ていることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のプリント回路板の放熱構造。
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