JP2006339246A - 放熱冷却構造を備えたプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易構成でありながら極めて秀れた放熱冷却機能を発揮でき、更に製作も容易な画期的で実用性に秀れた放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
【解決手段】 配線パターン６を有する基板１上に電子部品７を実装し電子回路を構成した配線板本体Ａを放熱冷却する放熱冷却構造を備えたプリント配線板において、放熱体２に棒状の挿入部２ａを設け、この挿入部２ａを、前記基板１に予め形成された，若しくは前記基板１の所定位置に形成した差込孔３に差し込んで前記放熱体２と基板１とを連結し、前記基板１の熱をこの基板１に連結した放熱体２を介して放熱することにより前記配線板本体Ａを放熱冷却し得るように構成した放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放熱冷却構造を備えたプリント配線板に関するものである。

一般的なプリント配線板は、例えば、基材に絶縁性樹脂を含有して構成した絶縁性の基板の両面全面に銅箔などの導電体をメッキした後、この基板から不要な銅箔だけを取り除いて基板上に所望の配線パターンを設けると共に、この基板上に予め形成された実装用の穴を利用して集積回路や抵抗器などの電子部品を実装し電子回路を構成したものである。

このようなプリント配線板は、実動作時に基板や基板に実装した電子部品が発熱する為、この発熱による温度上昇を低減できるような熱対策が必須である。即ち、プリント配線板の基板に実装する電子部品に使用される半導体素子のジャンクション温度（半導体素子の機能や性能，動作の信頼性が保証される許容温度）の定格値を超えて基板や電子部品が温度上昇すると、電子部品の故障や異常作動が生じてしまう。

そこで、従来から、プリント配線板の基板の熱を放熱する放熱冷却構造が備えられたプリント配線板が種々提案されている。

このプリント配線板の放熱冷却構造は、例えば、基板や、基板に実装した電子部品に放熱フィンや放熱板などを取り付けて放熱冷却する構成である。また、この放熱フィンや放熱板に基板や電子部品の熱を良好に伝えられるように、基板自体の熱伝導率も向上（例えば、熱伝導率の秀れる銅箔で構成されている配線パターンを広範囲に設ける，銅箔を厚塗りにする，基板の基材材質を熱伝導率の秀れた材質とするなど）した構成である。

このように放熱冷却構造を備えたプリント配線板は、放熱フィンや放熱板などによる放熱冷却により、基板や電子部品の温度上昇を低減でき、プリント配線板の故障や異常作動を阻止できるものである。

しかしながら、従来の放熱冷却構造を備えたプリント配線板は、上記の放熱フィンや放熱板を取り付ける際、ハンダ付けやネジ止めなどの面倒な作業で、放熱フィンや放熱板を一体づつ取り付けなければならず、製作が非常に厄介で生産性が悪いという問題を有した。また、ハンダ付けやネジ止めなどの厄介な作業によってそれだけ製作工数や製作時間を多く要し、コストアップの問題を有した。

また、放熱フィンや放熱板を取り付ける為にそれだけ広い取付スペースを確保する必要がある為、プリント配線板の小型化を妨げる原因となるという問題を有した。更に、仮にこの放熱冷却構造を備えたプリント配線板を組み立てた後に問題（実作動時に放熱が間に合わずジャンクション温度の規定値を超えて温度上昇するなど）が発覚した場合、放熱フィンや放熱板を簡単に追加することができず（新たに取付スペースを確保しなければならない）、場合によってはこのプリント配線板の設計を最初から見直さなければならないなどの製作上の困難性を有した。

本発明は、上記問題点を解決したもので、基板や電子部品などにハンダ付けやネジ止めによって放熱フィンや放熱板などを設けて放熱冷却するのではなく、放熱体に設けた棒状の挿入部を基板上に予め形成された，若しくは基板の所定位置に形成した差込孔に差し込んでこの放熱体と基板とを連結し、この放熱体を介して基板の熱を放熱するように構成することによって、簡単な構成でありながら基板の熱を効率良く放熱することで基板や電子部品を良好に放熱冷却できる上に、放熱体の取り付けが極めて簡単に行えるから簡易製作が可能で生産性に秀れ、更に、基板上の既存の穴を差込孔として使用するか、若しくは基板に小径の穴を穿設できる僅かなスペースを確保するによって、取付スペースを殆ど要さずに限られた基板上スペースに良好に放熱体を設けることができる利便性を有するなど、画期的で実用性に秀れた放熱冷却構造を備えたプリント配線板を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

配線パターン６を有する基板１上に電子部品７を実装し電子回路を構成した配線板本体Ａを放熱冷却する放熱冷却構造を備えたプリント配線板において、放熱体２に棒状の挿入部２ａを設け、この挿入部２ａを、前記基板１に予め形成された，若しくは前記基板１の所定位置に形成した差込孔３に差し込んで前記放熱体２と基板１とを連結し、前記基板１の熱をこの基板１に連結した放熱体２を介して放熱することにより前記配線板本体Ａを放熱冷却し得るように構成したことを特徴とする放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

また、前記放熱体２は、少なくとも棒状の放熱部２ｂに棒状の挿入部２ａを連設した構成としたことを特徴とする請求項１記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

また、前記放熱体２の挿入部２ａは、前記基板１に予め形成された，若しくは前記基板１の所定位置に形成した差込孔３内に挿入係止される形状に形成して構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

また、前記放熱体２の挿入部２ａは、前記差込孔３に圧入することでこの差込孔３内に弾圧当接する圧入部４を有する構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

また、前記放熱体２は、前記基板１の差込孔３に突出状態に差込連結すると共に、この差込孔３から突出した放熱体２を前記基板１に対して沿設方向に屈曲可能に構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

また、前記放熱体２は、放熱部２ａとして放熱フィンや放熱板などの放熱を促進する構造の放熱補助具５を備えた構成としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、単に基板に予め形成された，若しくは基板の所定位置に形成した差込孔に、放熱体の棒状の挿入部を差し込むだけの極めて簡易な作業で基板と放熱体とを連結することができる。

また、このように基板に放熱体を差し込んで連結した際には、この放熱体を介して基板の熱を放熱することで効率良く基板を放熱させることができ、配線板本体を良好に放熱冷却できるため、本発明品の実作動時の基板や電子部品の温度上昇を低減し、電子部品の半導体素子の故障や異常作動を良好に阻止できる。

よって、本発明は、上記の通り放熱体を介した効率良い放熱によって配線板本体を良好に放熱冷却できる秀れた放熱冷却機能を有する構成でありながら、この秀れた放熱冷却機能を発揮する前記放熱体を、単に前記基板の差込孔に放熱体の棒状の挿入部を差し込むだけの簡単な作業で基板に連結でき、簡易生産が可能にして量産性に秀れ、更に基板の限られた僅かなスペースに良好に放熱体を設けられる為、温度上昇が顕著な箇所、即ち、電子部品が密集した基板の中枢部などの狭い箇所にも放熱体を良好に設けることができ、また、放熱体を僅かなスペースに設けられる分、装置の小型化も図り得、更に、放熱体を設置する為に別段広いスペースを基板に確保する必要がないので配線板本体の電子回路の設計や改良を容易に行えるなど、極めて実用性に秀れた画期的な放熱冷却構造を備えたプリント配線板となる。

また、請求項２記載の発明においては、前記放熱体は、棒状の放熱部に棒状の挿入部を連設しただけの、ただの棒状の構成とすることができ、放熱体の成形が極めて容易となり、また、ただの棒状のもの（放熱体）を孔（差込孔）に差し込むだけの極めて簡単な作業で基板に放熱冷却構造を設けることができ、簡易製作可能にして上記秀れた放熱冷却機能を発揮し得る、生産性と実用性とを兼ね備えた秀れた放熱冷却構造を備えたプリント配線板となる。

また、請求項３記載の発明においては、放熱体の棒状の挿入部を差込孔に差し込むだけでこの挿入部を差込孔内に挿入係止でき、よって、ネジ止めやハンダ付けなどの面倒な作業を不要とし作業性に秀れる上に、ネジの自然緩みやハンダ不良などの接触不良による熱伝導性の劣化が生じ得ず、放熱体に、上記秀れた放熱冷却機能を確実に発揮させることができるなど、この点においても実用性に秀れる。

また、請求項４記載の発明においては、放熱体の挿入部が、差込孔に圧入することでこの差込孔と弾圧当接することとなるため、この放熱体と基板とを確実に接触した状態に、即ち、熱を良好に伝えられる状態に連結できる。また、この放熱体の挿入部は、この挿入部より小径にしてこの挿入部を圧入し得る径を有する差込孔であれば、孔径サイズの多少の大小差に関わらずこの放熱体を圧入し差込孔に対して挿通係止（弾圧当接）状態に連結することができ、所定サイズの放熱体で、複数種類の孔径サイズの差込孔に対応できるためそれだけ生産性に一層秀れる。

また、請求項５記載の発明においては、放熱体の高さが邪魔になることも阻止でき、また、基板上の邪魔にならない適宜な方向に屈曲することで、限られた基板のスペースに一層邪魔にならないように良好に放熱体を配設できるなど、一層実用性に秀れる。

また、請求項６記載の発明においては、放熱フィンや放熱板などの放熱性能の秀れた放熱補助具を備えた放熱部を放熱体に備えることで、それだけ放熱体の放熱冷却が一層良好となり一層実用性に秀れる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

配線パターン６を有する基板１上に電子部品７を実装し電子回路を構成した配線板本体Ａの前記基板１に予め形成された差込孔３（例えば、スルーホールや電子部品７を実装する為の孔など），若しくは前記基板１の所定位置に形成した差込孔３（例えば、電子部品７の近接位置など）に、放熱体２の棒状の挿入部２ａを差し込むことによって、放熱体２と基板１とが連結される。

このように放熱体２を基板１に差し込み連結することにより、基板１の熱がこの放熱体２を介して放熱される。即ち、前記基板１の熱は、単に基板１から放熱されるだけでなく、放熱体２を介してこの放熱体２からも放熱されることとなるので、この基板１の熱は効率良く外気に放熱されることとなる。

よって、本発明は、単に基板１の差込孔３に放熱体２を差し込んで連結するだけの簡易構成でありながら、前記基板１を効率良く放熱させることで配線板本体Ａを良好に放熱冷却できることとなる。

更に、本発明は、単に基板１の差込孔３に放熱体２の挿入部２ａを差し込むだけの極めて簡単な作業で、放熱体２と基板１との連結を簡易に達成できることとなる。

よって、放熱体２を基板１に簡単に連結して製作できる簡易構成にして生産性に秀れることは勿論、単に孔（差込孔３）に棒（放熱体２の挿入部２ａ）を差し込むだけという単純な動作で放熱体２と基板１とを連結できるが故に、製作時にはこの放熱体２の取り付け作業の自動化を簡易に実現でき量産性にも秀れることとなる。

また更に、本発明は、例えば基板１のスルーホールなどの既存の孔を差込孔３として採用する場合、放熱体２を取り付けるために取付スペースを別段設ける必要なく放熱体２を基板１に連結し取り付け可能となる。また、例えば基板１の所定位置に差込孔３を形成して放熱体２を差し込み連結する場合においても、基板１に小径の孔を穿設可能な僅かなスペースを確保するだけで放熱体２を連結可能となる。従って、放熱体２の取付スペースを気にすることなく、基板１の限られた僅かなスペースに良好に放熱体２を設けられることとなる。その為、放熱体２を、例えば、邪魔にならないように基板１の隅に設けたりするのではなく、電子部品７が密集した基板１の中枢部などの狭い箇所，即ち、実作動時において高温状況となる位置にも取付スペースを気にすることなく設けることができ、それだけ効率的に基板１の熱を放熱でき、簡易構成でありながら極めて高い放熱冷却機能を発揮できることとなる。

しかも、別段広い取付スペースを設なくとも放熱体２を基板１に設けられる構成である為、装置の小型化を図り得、また、本発明品を組み立てた後に、熱的問題（許容温度以上の温度上昇など）が発覚した場合にも、基板１上に新しく放熱体２の取付スペースを設ける必要がないので配線板本体Ａの電子回路の改良設計を簡単に行え、設計を最初から見直したりする必要が無い。

よって、本発明は、放熱体２を介した効率良い放熱によって配線板本体Ａを良好に放熱冷却できる秀れた放熱冷却機能を有する構成でありながら、この秀れた放熱冷却機能を発揮する前記放熱体２を、単に前記基板１の差込孔３に放熱体２の棒状の挿入部２ａを差し込むだけの簡単な作業で基板１に連結でき、簡易生産が可能にして量産性に秀れ、更に基板１の限られた僅かなスペースに良好に放熱体２を設けられる為、温度上昇が顕著な箇所、即ち、電子部品７が密集した基板１の中枢部などの狭い箇所にも放熱体２を良好に設けることができ、また、放熱体２を僅かなスペースに設けられる分、装置の小型化も図り得、更に、放熱体２を設置する為に別段広いスペースを基板１に確保する必要がないので配線板本体Ａの電子回路の設計や改良を容易に行えるなど、極めて実用性に秀れた画期的な放熱冷却構造を備えたプリント配線板となる。

また、例えば、前記放熱体２の挿入部２ａは、前記差込孔３内に挿入係止される形状に形成して構成した場合には、この放熱体２の挿入部２ａを前記差込孔３に挿入するだけでこの挿入部２ａを差込孔３に係止させることができる為、放熱体２と基板１とを一層簡単に連結できることとなる。また、ネジ止めやハンダ付けなどの係止固定手段を用いることなく、単に放熱体２の挿入部２ａを差し込むことで差込孔３に係止する構成のため、当然、ネジの自然緩みや、ハンダ不良などといった接触不良の問題が生じ得ない。

また、例えば、この放熱体２の挿入部２ａは、前記差込孔３に圧入することでこの差込孔３内に弾圧当接する圧入部４を有する構成とした場合には、この挿入部２ａを差込孔３に差し込むだけでこの挿入部２ａが差込孔３内に弾圧当接して確実に接触した状態となり接触不良による熱伝導性の劣化を確実に阻止し得ることとなり、よって、簡易製作可能な構成にして、放熱体２に上記の秀れた放熱冷却機能を一層確実に発揮させられることとなる。

更に、前記挿入部２ａの圧入部４は、例えば、この圧入部４より小径な差込孔３内に圧入して弾圧当接する構成であるから、この圧入部４より小径な様々な孔径サイズの差込孔３内に圧入して係止状態に連結できるなど、所定のサイズの放熱体２で、孔径サイズの多少異なる差込孔３にも対応できることとなる。

また、例えば、前記放熱体２は、前記基板１の差込孔３に突出状態に差込連結すると共に、この差込孔３から突出した放熱体２を前記基板１に対して沿設方向に屈曲可能に構成した場合には、前記放熱体２の高さが邪魔になったとしてもこの放熱体２を適宜な方向に屈曲して邪魔にならないように配設でき、前記放熱体２を限られた基板１のスペースに一層良好に設けることが可能となる。

また、例えば、前記放熱体２は、放熱部２ｂとして放熱フィンや放熱板などの放熱を促進する構造の放熱補助具５を備えた構成とした場合には、前記放熱体２に備えた前記放熱補助具５によって、前記基板１の熱が一層効率良く放熱体２を介して放熱され、この放熱体２の放熱冷却機能が一層良好となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、図１に図示したように、配線パターン６を有する基板１上に電子部品７を実装し電子回路を構成した配線板本体Ａを放熱冷却する放熱冷却構造を備えたプリント配線板において、放熱体２に棒状の挿入部２ａを設け、この挿入部２ａを、前記基板１に予め形成された，若しくは前記基板１の所定位置に形成した差込孔３に差し込んで前記放熱体２と基板１とを連結し、前記基板１の熱をこの基板１に連結した放熱体２を介して放熱することにより前記配線板本体Ａを放熱冷却し得るように構成したものである。

基板１には、基材に絶縁性樹脂を含有して構成した基板１の表裏両面に導電体としての銅箔を張設すると共に不要な銅箔だけを取り除いて残余の銅箔（残銅箔）により配線パターン６を表裏両面に設けた構成である。尚、この基板１の基材は、一般的なプリント配線板の基板１の基材に用いられているＦＲ−４（ガラス布基材のエポキシ樹脂系材料）を使用しているが、これに限らず、例えば、ＦＲ−４よりも熱伝導率の秀れた他の基材を採用しても良い。

また、この基板１には、前記配線パターン６に接続状態に電子部品（例えば集積回路や抵抗器など）を実装している。

この基板１には、予めスルーホール３が形成されており、このスルーホール３を前記差込孔３として採用している。

従って、差込孔３として、基板１に予め形成されるスルーホール３を採用しているので、放熱体２を設ける為に基板１に差込孔３を形成する必要が無くそれだけ製作が容易な構成である。

また、このスルーホール３（差込孔３）は、図３に図示したように、基板１の表面側の配線パターン６と裏面側の配線パターン６とを電気的に接続する為に内面に導電体である銅箔（或いは銀箔など）がメッキされた構成のものである。

放熱体２は、前記差込孔３として、基板１に予め形成されている前記スルーホール３に差し込んで基板１と連結している。

また、放熱体２は、図１に図示したように、棒状の金属製部材で構成した構成で、棒状の放熱部２ｂに棒状の挿入部２ａが連設されて成る構成である。尚、この金属製部材は銅などの熱伝導性に秀れた金属部材を採用するのが望ましい。

また、この放熱体２は、本実施例のように単に直線的な棒状としても良いが、図３に図示したように屈曲した棒状に構成しても良く、本実施例においては、前記基板１の差込孔３に突出状態に差込連結すると共にこの差込孔３から突出した放熱体２を前記基板１に対して沿設方向に屈曲可能な構成としている。即ち、図１に図示したように直線的な棒状の構成であるが、図３に図示したように、必要に応じて適宜な方向に屈曲できる。また、放熱体２を垂直に立設した場合に比して、所定の角度に放熱体２を屈曲した場合には、単位高さ辺りの外気（周囲空気）と接する表面積が増し、さらに良好な放熱効果を望めることとなる。

このようにスルーホール３に放熱体２を差し込み連結することで、前記基板１や電子部品７の熱が、熱伝導率の秀れた銅箔で構成した配線パターン６及び銅箔がメッキされたスルーホール３を伝って放熱体２に効率良く伝えられ、この放熱体２に伝えられた熱はこの放熱体２の表面から熱伝達（主に対流）によって外気に放熱されることとなる。特に、配線パターン６と接続されたスルーホール３に放熱体２を差し込み連結することで、配線パターン６のジュール熱を良好に放熱でき前記基板１を良好に放熱冷却できることとなる。

従って、基板１は、単に基板１自体による放熱だけでなく、前記放熱体２を介して効率良く放熱され、これにより基板１や電子部品７が放熱冷却され温度が低減される。

尚、本実施例では、一枚の基板１によって配線板本体Ａを構成しているが、この配線板本体Ａは、基板１を複数枚設けた多層式の構成としても良い。特に、各層の面積は狭く、且つ、高多層数の構成とすることで、各層の電子部品７と差込孔３との距離が少なくなり電子部品７からの熱がそれだけ少ない熱抵抗で差込孔３に差し込み連結した放熱体２に到達できる構成となる為、一層良好な放熱冷却機能が望める。

尚、この放熱体２は、基板１に予め形成された既存の孔（スルーホール３）に差し込んで連結する構成としたが、既存の孔に限らず、基板１の所定位置に形成した差込孔３に放熱体２を差し込んで連結する構成としても良い。この場合は、棒状の放熱体２を差し込める小径な差込孔３を穿設できる程度の僅かな基板１の隙間に、前記差込孔３を形成し放熱体２を差し込み連結して設けることができる。尚、このように基板１の所定位置に差込孔３を形成した場合、この差込孔３内面に銅箔や銀箔などの熱伝導率の秀れた金属をメッキしても良い。

このように本実施例は、単に基板１に棒状のもの（放熱体２）を差し込むだけで放熱冷却機能を発揮させ得る構成であり、その為、差込孔３として基板１に予め形成されたスルーホール３などの既存の孔を採用する場合でも、または差込孔３として基板１の所定位置に形成した差込孔３を利用する場合でも、どちらの場合においても、単に基板１の差込孔３に棒状の放熱体２を差し込むだけで放熱冷却機能を発揮させることができる構成の為、この放熱体２を設けるための別段広い取付スペースを基板１に設ける必要が一切無く、基板１の限れた僅かなスペースに放熱体２を良好に設けることが可能な構成である。

尚、この放熱体２は、後述の圧入部４を差込孔３に圧入させて基板１に圧接固定連結する構成とする他、ネジ止めやハンダ付け，または熱伝導率の秀れた接着剤を採用した構成としても良く、どのような手段で基板１の差込孔３に固定する構成でも良い。

また、棒状の放熱体２の棒状の挿入部２ａは、前記基板１の差込孔３内に圧入係止される形状に形成している。

具体的には、図２に図示したように、挿入部２ａに、前記差込孔３に圧入することでこの差込孔３内に弾圧当接する圧入部４を有する構成としている。

この圧入部４は、図２に図示したように、正面視リング形状に形成すると共に、このリング形状が広狭自在に弾性変形し得るように構成したものである。

従って、この圧入部４をこの圧入部４よりも小径な差込孔３に差し込むと、このリング状の圧入部４が変形しながら前記差込孔３内に圧入し、この圧入部４が弾性変形した形状を戻そうとする弾性圧によりこの差込孔３に圧接固定される。即ち、図３に図示したように、単に放熱体２の挿入部２ａの圧入部４を差込孔３に圧入するだけの簡単な作業でこの放熱体２が基板１の差込孔３に圧接固定状態に差し込み連結される。

尚、この圧入部４は、本実施例のように正面視リング形状のものに限らず、例えば、図４に図示したように、平面断面視Ｍ字形状に形成すると共に弾性変形し得るように構成しても良く、他にも、この圧入部４より小径な差込孔３に良好に圧入係止し得る構成であればどのような構成でも良い。また、この放熱体２は、例えば、一般的なプレスフィットピンと同様、バネ性を有する導体金属を鋳造などの方法により、棒状体の一部にリング形状またはＭ字形状の圧入部４を一体成形し、前記差込孔３（スルーホール３）に押し込んだ場合に、前記差込孔３内面との物理的接触または固定状態が保たれるように構成したものを採用しても良い。

また、本実施例においては、前記放熱体２は、図２に図示したように、単に棒状の金属製部材によって構成した棒状の放熱部２ｂに棒状の挿入部２ａを連設した、ただの棒状に構成しているが、これに限らず、例えば、図５に図示した放熱板や、図６に図示した放熱フィンなどの、放熱を促進する構造の放熱補助具５を放熱体２の放熱部２ｂとして備えた構成としても良い。この場合は放熱体２の放熱冷却機能が一層良好となる。尚、図６に図示したように、例えば既存の放熱フィン下部に本実施例の放熱体２を垂設配設してこの放熱フィンの脚部とした場合には、この放熱フィンの脚部を基板１の差込孔３に圧入して挿入係止させることができ、この既存の放熱フィンを、基板１に極めて簡単に連結できる構成とすることができる。

本実施例は上述のように構成したから、配線板本体Ａの基板１に実装した電子部品の発熱が熱伝導により基板１に伝わり、この基板１の熱は、この基板１を伝わって前記差込孔３に差し込んで連結した放熱体２に伝えられることとなる。この放熱体２に伝えられた熱は、この放熱体２の周囲の空気などの外気に熱伝達（対流）によって効率良く放熱されることとなる。

これにより、前記配線板本体Ａの電子回路を実作動させた際に各電子部品から発生した熱を、基板１に連結した放熱体２を介して効率良く外気に放熱でき、各電子部品の発熱による温度上昇を良好に低減できることとなる。

また、基板１に棒状のもの（放熱体２）を差し込むだけで放熱冷却機能を発揮させる構成の為、基板１の限られた僅かなスペースに邪魔になることなく良好に放熱体２を設けることができ、配線板本体Ａの小型化を図り得、また、電子部品７が密集した基板１の中枢部などの狭く、且つ、温度上昇が顕著な箇所にも放熱体２を設けられ、それだけ効果的に放熱でき、また、放熱体２は別段広い取付スペースを確保する必要がなく、既存の孔や僅かなスペースに孔を形成し差し込むだけで基板１にもうけられるので、配線板本体Ａの電子回路の設計や改良も極めて簡単に行える。

よって、本実施例は、実作動時に配線板本体Ａの基板１や、基板１に実装した各電子部品７が発熱したとしても、秀れた放熱冷却機能によって、この基板１や各電子部品７の温度上昇を低減し、電子回路の故障や異常作動を阻止できる上に、単に前記基板１の差込孔３に放熱体２の棒状の挿入部２ａを差し込むだけの簡易製作が可能な簡易構成故に量産性にも秀れ、更に基板１の限られた僅かなスペースに良好に放熱体２を設けられる為、電子部品７が密集した基板１の中枢部などに放熱体２を設け効果的に放熱冷却でき、更に、装置の小型化も図り得、配線板本体Ａの電子回路の設計や改良も簡易に行えるなど、極めて実用性に秀れた画期的な放熱冷却構造を備えたプリント配線板となる。

また、本実施例においては、放熱体２の挿入部２ａの圧入部４を基板１の差込孔３に圧入することで、この挿入部２ａが差込孔３に弾圧当接し係止状態となるように構成したから、単に放熱体２を差込孔３に差し込むだけでこの放熱体２が圧入係止されて放熱体２と基板１と極めて簡単に連結することができる。即ち、ハンダ付けやネジ止めといった面倒な作業を要さず、単に、差し込むという簡単な動作で放熱体２を基板１に連結できることとなる。

その為、ハンダ付けやネジ止めを不要とすることで製作上の作業性が向上するだけでなく、例えばハンダ付けによって放熱体２を基板１に取り付ける場合の種々の問題点、即ち、ハンダ付けした箇所（ハンダ接合部）への機械的負荷などの外力による接合力の劣化の問題があり長期にわたってこの放熱体の接合信頼性を維持できないという問題点や、この種のプリント配線板においては放熱効率向上の為に基板自体を熱伝導率の高い構成（基材の熱伝導率の向上や、配線パターン６（銅箔）を広面積に設けたり厚く設けるなど）としている為にこの基板１上に放熱体２ハンダ付けする際にハンダを融点温度まで上昇しにくくハンダ不良（接合不良）が生じ易く製作後の作動に問題が生ずる可能性を有するといった問題点や、また、例えばネジ止めによって放熱体２を基板１に取り付ける場合の種々の問題点、即ち、ネジの自然緩みによる放熱体２と基板１との接合不良など、放熱体２と基板１との接合信頼性の面での問題点が、本実施例の圧入係止による連結構造においては生じ得ず、放熱体２と基板１とを確実に接触した状態（弾圧当接状態）に連結できる。

よって、本実施例は、放熱体２を介した効率良い放熱によって配線板本体Ａの温度上昇を低減させることができることは勿論、この放熱体２は単にこの放熱体２の挿入部２ａを基板１の差込孔３に差し込むだけの簡単な動作で放熱体２を基板１に圧入係止状態に連結でき、且つ、放熱体２と基板１とを確実に接触した状態に連結できる為、製作が容易でありながら例えばネジの自然緩みやハンダのハンダ付け不良などといった接合不良（接触不良）による放熱冷却機能の劣化が生ずる心配もなく確実に前記放熱体２に上記秀れた放熱機能を発揮させることができるなど、一層簡易製作が可能にして確実に放熱冷却機能を発揮できる一層秀れた放熱冷却構造を備えたプリント配線板となる。

以下、本実施例の作用効果を更に具体的に示す実験例を示す。

（１）実測／解析のモデル寸法及び条件
ａ．５０ｍｍ×５０ｍｍの３５μｍ銅厚を張設した１０層プリント配線板（配線板本体Ａ）で、各層（各基板１表面）の銅箔の残銅率は８０％とする。

ｂ．２５ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍのセラミックヒータ（デバイス部品（電子部品７）の代替）を、微粘着タイプの熱伝導シートによって基板１の中央に貼り付ける。

ｃ．熱伝導シートのサイズは、２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍとし、熱伝導率は、５Ｗ／ｍ・Ｋとする。

ｄ．モデルで使用する差込孔３は基板１に形成されたスルーホール３を採用し、また、このスルーホール３は、前記セラミックヒータの周辺に２８個形成し、２．５ｍｍ格子に対して千鳥状に配置する。

ｅ．解析は、放射・対流・熱伝導を考慮した３次元熱流体解析による。

（２）実験及び解析結果
基板１に設けたデバイス部品（電子部品７、本実験ではセラミックヒータで代替）から差込孔３までは、主に基板１に設けた配線パターン６を介して熱伝導により熱が移動し、この差込孔３と放熱体２との間では、この差込孔３内面と、放熱体２の挿入部２ａの圧入部４との接触熱伝導により熱が移動し、放熱体２の表面から外気（空気）へは、主に対流の形態で熱が移動する。

図７は、プリント配線板（配線板本体Ａ）の基板１に放熱体２を設けた場合と、放熱体２を設けなかった場合とにおける基板１の温度の差分を示すものである。

ここで、熱源であるセラミックヒータが３．７４Ｗ出力する条件下で、外気の条件を無風（自然空冷条件），風速１ｍ／ｓ，風速２ｍ／ｓの３通りとして実験した際のセラミックヒータ中央部の温度は以下（表１）の通りである。

図７に図示したように、自然空冷条件では、放熱体２を設けた場合と設けなかった場合とで約５．０℃の温度低減が見られる。また、放熱体２による温度低減は、強制空冷（風速１ｍ／ｓ，風速２ｍ／ｓ）よりも、自然空冷条件下の方が大きな温度低減効果が得られることを示している。尚、自然空冷条件での値は、実測及び熱解析により求めたものであり、強制空冷条件（風速１ｍ／ｓ，風速２ｍ／ｓ)での値は、熱解析により求めたものである。

この数℃の温度低減により、デバイス部品（電子部品７）のジャンクション温度の定格を満足し得ることとなる。

その他、放熱体２の挿入部２ａと、差込孔３（スルーホール３）は、圧入による接続であって、ハンダ不良などの接続不良が発生し得ない。

また、放熱体２をただの棒状のもを採用した場合と、図５に図示したように放熱補助具５（放熱板）を備えた放熱体２を採用した場合とを比較するために、熱源であるセラミックヒータが３．７４Ｗ出力する条件下で、外気の条件を無風（自然空冷条件）でのセラミックヒータ中央部の温度の解析結果は以下（表２）の通りである。

棒状の放熱体２と、放熱補助具５（放熱板）を備えた放熱体２との放熱冷却効果の比較においては、約１℃以上の差が見られた（放熱体２の表面積が大きくなった分、この放熱体２の対流熱伝達率が大きくなった為である。）。

また、放熱補助具５（放熱板）を備えた放熱体２を基板１に設けた場合と、放熱体２を設けない場合との比較では、約６℃の温度差が見られた。

以上より、本実施例は、放熱体２を基板１に差し込んで連結しただけの簡易構成でありながら、基板１の熱を放熱体２を介して放熱することでこの基板１に実装した電子部品７（実験ではセラミックヒータ）を放熱冷却し確実に電子部品７の温度低減を図れるものである。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の概略斜視図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の放熱体２を示す説明図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の概略正面断面図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の放熱体２の別例を示す説明図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の放熱体２の別例を示す説明図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の放熱体２の別例を示す説明図である。 本実施例に係る放熱冷却構造を備えたプリント配線板の放熱体２の放熱冷却効果を示す説明図である。

符号の説明

１ 基板
２ 放熱体
２ａ 挿入部
２ｂ 放熱部
３ 差込孔
４ 圧入部
５ 放熱補助具
６ 配線パターン
７ 電子部品
Ａ 配線板本体

Claims (6)

1. 配線パターンを有する基板上に電子部品を実装し電子回路を構成した配線板本体を放熱冷却する放熱冷却構造を備えたプリント配線板において、放熱体に棒状の挿入部を設け、この挿入部を、前記基板に予め形成された，若しくは前記基板の所定位置に形成した差込孔に差し込んで前記放熱体と基板とを連結し、前記基板の熱をこの基板に連結した放熱体を介して放熱することにより前記配線板本体を放熱冷却し得るように構成したことを特徴とする放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
2. 前記放熱体は、少なくとも棒状の放熱部に棒状の挿入部を連設した構成としたことを特徴とする請求項１記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
3. 前記放熱体の挿入部は、前記基板に予め形成された，若しくは前記基板の所定位置に形成した差込孔内に挿入係止される形状に形成して構成したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
4. 前記放熱体の挿入部は、前記差込孔に圧入することでこの差込孔内に弾圧当接する圧入部を有する構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
5. 前記放熱体は、前記基板の差込孔に突出状態に差込連結すると共に、この差込孔から突出した放熱体を前記基板に対して沿設方向に屈曲可能に構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
6. 前記放熱体は、放熱部として放熱フィンや放熱板などの放熱を促進する構造の放熱補助具を備えた構成としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱冷却構造を備えたプリント配線板。
   

Images