JP2007258539A - プリント基板用の放熱部品 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱面積が広く、裏面に配線パターンがある場合でも放熱特性を確保できるとともに、放熱部品の実装時の自立性がよく、はんだ付け性が良好なプリント基板用の放熱部品を得るものである。
【解決手段】対向する２つの側板部と、この側板部の一方の端部に形成された突起部と、２つの側板部の突起部が形成された端部と反対側の端部同士を接続する連結部とを備えたプリント基板用の放熱部材であり、対向する２つの側板部と連結部とで十分な放熱面積を確保することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、大電流が流れるプリント基板の配線パターンの放熱性を向上させる放熱部品に関するものである。

従来の大電流が流れるプリント基板の配線パターンに接続される放熱部品としては、配線パターンに熱的に結合した金属製の突起部があった（例えば、特許文献１参照）。また、さらに放熱性を向上させる放熱部品としては、放熱面積を拡大するために放熱フィンを用いたものがあった（例えば、特許文献２参照）。

実開平４−８４８９号公報（１頁、第１図） 実開平３−１０４７９３号公報（１頁、図−１）

しかしながら、従来の金属製の突起部を用いた放熱部品においては、放熱部品の面積が小さいために放熱性が十分でないとともに、放熱部品の実装時の自立性に乏しく、組立性が悪いという問題があった。また、放熱フィンを用いた放熱部品においては、プリント基板の裏面側に配線パターンがある場合には絶縁基板を介して間接的に放熱フィンと配線パターンが接触するため、配線パターンからの熱を十分に放熱することができず、さらには放熱部品の熱容量が大きく、はんだ付けする部分の配線パターンと放熱部品との接触面積が大きいために、はんだ付け時のはんだの温度が拡散しやすく、実装時のはんだ付け性が悪いという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、放熱面積が広く、裏面に配線パターンがある場合でも良好な放熱特性を確保できるとともに、放熱部品の実装時の自立性がよく、はんだ付け性が良好なプリント基板用の放熱部品を得るものである。

この発明に係るプリント基板用の放熱部品においては、対向する２つの側板部と、この側板部の一方の端部に形成された突起部と、２つの側板部の突起部が形成された端部た反対側の端部同士を接続する連結部とを備えたものである。

この発明は、対向する２つの側板部と連結部とで十分な放熱面積を確保することができる。また、２つ以上の突起部を、プリント基板の配線部に形成された挿入孔に挿入して放熱部品を固定することができるので、プリント基板の裏面に配線パターンがある場合でも配線パターンと放熱部品との間に直接熱的な結合を取ることができるとともに、放熱部品の実装時の自立性がよくなる。さらには、放熱部品を固定するために突起部の部分ではんだ付けするので、はんだ付け時のはんだの温度が拡散しにくく、はんだ付け性が良好になる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるプリント基板用の放熱部品の模式図である。放熱部品１は、対向する２つの側板部２と、側板部２の上端部を接続する平板状の連結部３と、２つの側板部２の下端部にそれぞれ形成された４つの突起部４とで構成されている。この放熱部品１は、例えば厚さ約１ｍｍの黄銅の板を打ち抜き加工などにより所定の形状に加工したのち、２ヵ所を折り曲げて作製することができる。

図２は、図１に示した放熱部品１をプリント基板５に取り付けた場合の模式図である。図２において、プリント基板５の裏面に銅箔で形成された配線パターン６に放熱部品１を熱的に結合している。配線パターン６は、電気部品７の端子部と電気的に接続されており、配線パターン６には大電流が流れる。図３は、図２における放熱部品１が配線パターン６に固定されている部分の断面拡大図である。プリント基板５には、例えばエポキシ系樹脂で構成される絶縁基板８の裏側に配線パターン６が形成されており、放熱部品１の突起部４を挿入するための絶縁基板８と配線パターン６とを貫通する挿入孔９が形成されている。この挿入孔９に突起部４を挿入し、突起部４と配線パターン６とをはんだ付けして放熱部品１と配線パターン６とを直接熱的および電気的に結合している。

このように構成されたプリント基板においては、放熱部品１に対して裏面に形成された配線パターン６を大電流が流れるときに、この配線パターン６が自己発熱するがこの熱が突起部４を経由して放熱部品１に熱伝導し、放熱部品１の側板部２および連結部３から外部に熱放出することで、配線パターン６の温度上昇を抑えることができる。また、放熱部品１は複数の突起部４で挿入孔９に挿入されているので、放熱部品１の自立性がよいとともに放熱部品１は、突起部４と配線パターン６とをはんだ付けして固定するので、はんだ付け時のはんだの温度が拡散しにくく、はんだ付け性が良好になる。

図１において、放熱部品１の熱伝導率および温度上昇をそれぞれα（Ｗ／ｍ^２・Ｋ）および△Ｔ（Ｋ）、側板部２の下端部の幅をＨ（ｍ）、側板部２の高さをＬ（ｍ）、連結部３の幅をＤ（ｍ）とすると、放熱部材１の熱輸送量Ｐ（Ｗ）は、
Ｐ＝（４×Ｈ×Ｌ＋２×Ｄ×Ｌ）×△Ｔ×α （１）
となる。
放熱部材１の熱輸送量Ｐが大きいほど、配線パターン６で発生した熱が速やかに放熱部材１に熱伝導して周囲の空気で冷却されるため、配線パターン６の温度上昇を抑えることができる。したがって、熱輸送量Ｐが極力大きいことが望ましい。図２において、配線パターン６の幅は電気部品７の端子部の間隔などで制限があるため、放熱部品１の平面部３の幅Ｄは必要以上に大きくすることはできない。そのため、熱輸送量Ｐを大きくするためには、放熱部品１の側板部２の幅Ｈおよび高さＬを大きくすることが必要となる。本実施の形態においては、例えば、Ｄ＝８ｍｍ、Ｈ＝１０ｍｍ、Ｌ＝１５ｍｍとして、Ｈ／ＤおよびＬ／Ｄが１以上になるように構成した。

ここで、温度境界層として、配線パターン６の発熱によってプリント基板５の表面に形成される周囲よりも温度の高い空気層であり、空気の対流がない場合には、プリント基板５の表面から数ｍｍの高さまでの空気層を定義する。配線パターン６および電気部品７からの発熱によってプリント基板５の表面に形成される温度境界層よりも側板部２の高さＬを高くすることにより、突起部４の近傍と側板部２の上部との間に大きな温度勾配ができるので、放熱部材１の下部で暖められた空気に対して側板部２に沿って上昇する自然対流を促し（壁面効果）、放熱部材１の放熱効果を向上させることができる。

また、側板部２を対向させてその高さＬを大きくすることで、放熱部材１の下部で暖められた空気に対して側板部２に挟まれた空間を上昇する自然対流を促し（煙突効果）、放熱部材１の放熱効果をさらに向上させることができる。

なお、熱輸送量Ｐを大きくする別の方法として、放熱部品１の熱伝導率αを大きくする方法が考えられる。本実施の形態においては、放熱部材として厚さ１ｍｍの黄銅の板を用いたが、黄銅の熱伝導率１０６Ｗ／ｍ^２・Ｋよりも熱伝導率の大きい、例えば銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍ^２・Ｋ）などを用いることもできる。

さらには、より軽量化のためアルミニウムの板を用い配線パターンとかしめ結合をしてもよい。

また、本実施の形態においては、４つの突起部をもつ例を示したが、２つ以上の突起部をもてば実装時の放熱部品の自立性が保てるので、突起部の数は２つ以上であればよい。また、本実施の形態においては、の平板状の連結部をもつ例を示したが、必ずしも平板状である必要はなく、湾曲した形状や、側板部の端部同士を直接接続して連結部を形成してもよい。

この発明の実施の形態１におけるプリント基板用の放熱部品の模式図である。 この発明の実施の形態１における放熱部品をプリント基５に取り付けた場合の模式図である。 この発明の実施の形態１における放熱部品とプリント基との断面拡大図である。

符号の説明

１ 放熱部品
２ 側板部
３ 連結部
４ 突起部
５ プリント基板
６ 配線パターン
７ 電気部品
８ 絶縁基板
９ 挿入孔
１０ はんだ

Claims (3)

1. 対向する２つの側板部と、
   この側板部の一方の端部に形成された突起部と、
   前記２つの側板部の前記突起部が形成された端部と反対側の端部同士を接続する連結部とを備えたことを特徴とするプリント基板用の放熱部品。
2. 突起部から連結部までの長さが、対向する２つの側板部の間隔より広いことを特徴とする請求項１記載のプリント基板用の放熱部品。
3. 突起部が形成された端部の幅が、対向する２つの側板部の間隔より広いことを特徴とする請求項１記載のプリント基板用の放熱部品。

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