JP2008192657A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ振動に強い電子機器を提供すること。
【解決手段】回路基板１と、回路基板１の主面１ａに対向して配置される放熱器２と、回路基板１と放熱器２との間に設けられて放熱器２を支持する第１放熱部材３と、回路基板１と放熱器２との間に設けられて放熱器２を支持する第２放熱部材１３と、回路基板１に実装されると共に第１放熱部材３及び第２放熱部材１３にそれぞれ固定される複数の電子部品４とを備え、第１放熱部材３が、回路基板１から放熱器２まで延びる板状の本体部３ａを有し、第２放熱部材１３が、回路基板１から放熱器２まで延びる板状の第２本体部１３ａを有し、本体部３ａの回路基板１の主面１ａに沿った延び方向と、本体部１３ａの回路基板１の主面１ａに沿った延び方向とが直角状に交差している電子機器１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電子機器においては、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor；ＦＥＴ）等のスイッチング素子や整流用ダイオードなどの電子部品がプリント基板の表面上に実装されている。これらの電子部品は動作時に発熱し、その熱によりダメージを受けるおそれがある。

このため、このような発熱性の電子部品を備えた電子機器においては、電子部品に発生する熱を逃がすために、各種電子部品の熱を放出する放熱板がプリント基板に略垂直に設けられ、この放熱板にさらに放熱器がプリント基板に対向して設置されることがある（例えば特許文献１及び２）。特許文献１では、プリント基板の主面に対向する放熱器としての板状対向片が、プリント基板に略垂直に設けられて対向片の一端部と接続された板状当接片と、当接片に平行に設けられて対向片の他端部と接続される板状の対向片支持脚とにより支持されている。ここで、電子部品はプリント基板に実装されるとともに当接片に固定されている。特許文献２では、プリント基板の主面に対向する放熱器が１つの板状の放熱金具により支持されている。ここで、電子部品はプリント基板に実装されるとともに放熱金具に固定されている。
特開平１０−７５０８０号公報 実公平７−３７３５７号公報

しかしながら、前述した特許文献１及び特許文献２に記載の電子機器は以下に示す問題点を有していた。

即ち特許文献１に記載の電子機器では、対向片を支持する当接片及び対向片支持脚が互いに平行に配置されている。このため、当接片及び対向片支持脚の厚さ方向では放熱板の強度が小さく、当接片及び対向片支持脚の厚さ方向に直交する方向であってプリント基板の主面に沿った方向では放熱板の強度が大きい。従って、電子機器が外部から振動を受けた場合には、放熱板が当接片及び対向片支持脚の厚さ方向に激しく揺らされ、それに伴って電子部品の持つ端子がストレスがかかるおそれがある。つまり、特許文献１に記載の電子機器は振動に弱いものとなっている。

また、特許文献２に記載の電子機器では、放熱器が１つの板状の放熱金具により支持されているため、放熱金具の厚さ方向で共振が起こった場合には、特許文献１の場合よりもなおさら、電子部品の端子にストレスがかかるおそれがある。

そして、上記のような現象は、特に、電子機器が、外部から振動を受けやすい自動車等に用いられる場合には無視できないものとなる。この様な振動の影響を抑えることとして、前記の当接片や対向片支持脚を肉厚化、大型化することも考えられるが、これでは電子機器の大型化を招いてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化を抑制しつつ振動に強い電子機器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、回路基板と、前記回路基板の主面に対向して配置される放熱器と、前記回路基板と前記放熱器との間に設けられて前記放熱器を支持する第１放熱部材と、前記回路基板と前記放熱器との間に設けられて前記放熱器を支持する第２放熱部材と、前記回路基板に実装されると共に前記第１放熱部材及び前記第２放熱部材にそれぞれ固定される少なくとも１つの電子部品とを備えており、前記第１放熱部材が、前記回路基板から前記放熱器まで延びる板状の第１本体部を有し、前記第２放熱部材が、前記回路基板から前記放熱器まで延びる板状の第２本体部を有しており、前記第１本体部における前記回路基板の前記主面に沿った延び方向と、前記第２本体部における前記回路基板の前記主面に沿った延び方向とが直角状に交差している電子機器である。

本発明の電子機器によれば、当該電子機器が、第１本体部における回路基板の主面に沿った延び方向の振動を受けた場合、第１本体部の方が第２本体部よりもその方向の強度が大きく、第２本体部における回路基板の主面に沿った延び方向の振動を受けた場合、第２本体部の方が第１本体部よりもその方向の強度が大きくなっている。即ち第１放熱部材において強度の弱い方向の振動に対しては第２放熱部材がその強度の弱さを補完し、第２放熱部材において強度の弱い方向の振動に対しては第１放熱部材がその強度の弱さを補完している。このため、電子機器に対し、任意の方向から振動が加えられても、第１放熱部材及び第２放熱部材の揺れが十分に抑制される。従って、第１放熱部材及び第２放熱部材に固定される電子部品は安定に支持されることになる。

上記電子機器において、前記第１放熱部材が、前記第２本体部における前記回路基板の前記主面に沿った方向の両端部間に対向して配置されていることが好ましい。この場合、電子機器が振動を受けても、第１放熱部材が、第２放熱部材の第２本体部における回路基板の主面に沿った方向の両端部に対向して配置される場合に比べて、放熱器をより安定に支持することが可能となる。このため、電子機器が振動を受け続けている間でも、放熱器の揺れがより抑制され、電子部品が発熱しても第１及び第２放熱部材から放熱器を経てその熱が放出される。

上記電子機器が、前記回路基板および前記放熱器を包囲する金属製の筺体をさらに備えており、前記放熱器が金属で構成され、前記放熱器と前記筺体とが離間して配置されていることが好ましい。

この場合、放熱器と筺体との絶縁が確保される。

本発明によれば、振動に強い電子機器が提供される。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明を明確に説明する関係上、図面の各スケールは誇張して書いている場合がある。

図１は、本発明に係る電子機器の好適な実施形態を示す分解斜視図、図２は、本実施形態の電子機器を示す断面図である。本実施形態の電子機器はＤＣ−ＤＣコンバータである。図１及び図２に示すように、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、回路基板１と、回路基板１の主面１ａに対向して配置される放熱器２と、回路基板１と放熱器２との間に設けられて放熱器２を支持する第１放熱部材３と、回路基板１と放熱器２との間に設けられて放熱器２を支持する第２放熱部材１３と、回路基板１に実装される複数の発熱性の電子部品４と、回路基板１及び放熱器２を包囲する筺体５とを備えている。その他の電子部品に関しては、省略してある。

電子部品４は、動作時に発熱するものであり、このような電子部品４としては、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子や整流用ダイオードなどが挙げられる。図２に示すように、電子部品４は、第１放熱部材３又は第２放熱部材１３に固定される部品本体部４ａと、部品本体部４ａから延びる複数本の端子４ｂとで構成されている。具体的には、部品本体部４ａは、第１放熱部材３又は第２放熱部材１３に取り付けられる取付面４ｃを有している。この取付面４ｃで電子部品４が第１放熱部材３及び第２放熱部材１３に取り付けられている。そして、取付面４ｃに隣接し且つ回路基板１の主面１ａに対向する基板対向面４ｄからは３本の端子４ｂが延びており、この端子４ｂが回路基板１に固定されることによって電子部品４が回路基板１に実装されている。

放熱器２は、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３からの熱を大気中に逃がすためのものである。従って、放熱器２は、放熱性を高めるために、例えば金属で構成されている。放熱器２は、平板状の本体部２ａを有し、本体部２ａのうち回路基板１と反対側の主面２ｂには、大気との接触面積を増大させるために、複数の板状のフィン２ｃが互いに平行に設けられている。そして、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１００では、フィン２ｃの延び方向（図１のＸ方向）に沿って送風するファン（図示せず）が設けられている。

筺体５は金属製であり、放熱器２と離間して配置されている（図２参照）。これにより、筺体５は、放熱器２との絶縁を確保している。

第１放熱部材３は、回路基板１の主面１ａから放熱器２まで延びる平板状の本体部３ａと、本体部３ａの回路基板１側の端部から回路基板１の主面１ａに沿って延びる板状の固定部３ｂとを有している。ここで、固定部３ｂにねじ（図示せず）を通して回路基板１に係合させることにより、第１放熱部材３が回路基板１に固定される。また本体部３ａは、固定部３ｂと反対側に、電子部品４が固定される電子部品固定面３ｃを有し、この電子部品固定面３ｃに複数の電子部品４が固定されている。具体的には、電子部品固定面３ｃに熱伝導性の良好な接着剤や、第１放熱部材３に設けられた板バネなどの支持具で電子部品４の取付面４ｃが接触されることにより、電子部品４が第１放熱部材３の本体部３ａに固定されている。

一方、第２放熱部材１３は、回路基板１の主面１ａから放熱器２まで延びる平板状の本体部１３ａと、本体部１３ａの回路基板１側の端部から回路基板１の主面１ａに沿って延びる板状の固定部１３ｂとを有している。ここで、固定部１３ｂにねじ（図示せず）を通して回路基板１に係合させることにより、第２放熱部材１３が回路基板１に固定される。本体部１３ａは、固定部１３ｂと反対側に、電子部品４が固定される電子部品固定面１３ｃを有し、この電子部品固定面１３ｃに複数の電子部品４が固定されている。具体的には、電子部品固定面１３ｃに熱伝導性の良好な接着剤や、第１放熱部材３に設けられた板バネなどの支持具で電子部品４の取付面４ｃが接触されることにより、電子部品４が第２放熱部材１３の本体部１３ａに固定されている。

また、第１放熱部材３のうち放熱器２に対向する先端面３ｄにはねじ孔３ｅが形成され、第２放熱部材１３のうち放熱器２に対向する先端面１３ｄにはねじ孔１３ｅが形成されている。ここで、第１放熱部材３のねじ孔３ｅ及び第２放熱部材１３のねじ孔１３ｅは、放熱器２に形成された貫通孔２ｄに対応する位置に形成されている。そして、貫通孔２ｄを通してねじ６がねじ孔３ｅ，１３ｅに係合されることにより、放熱器２が第１放熱部材３及び第２放熱部材１３に固定されている。

さらに、第１放熱部材３と第２放熱部材１３とは互いに離間して配置されている。これは、第１放熱部材３と第２放熱部材１３とにより放熱器２をバランスよく支持するためである。ここで、第２放熱部材１３の本体部１３ａは、第１放熱部材３の本体部３ａの主面１ａに沿った方向の両端部間に対向して配置されている。即ち、第１放熱部材３と第２放熱部材１３とがＴ字状に配置されている。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が外部から振動を受けても、第１放熱部材３が、第２放熱部材１３の本体部１３ａにおける回路基板１の主面１ａに沿った方向の端部に対向して配置される場合、即ち第１放熱部材３及び第２放熱部材１３がＬ字状に配置されている場合に比べて、放熱器２をより安定に支持することが可能となる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が外部から振動を受け続けている間でも、放熱器２の揺れが十分に抑制され、電子部品４が発熱しても第１放熱部材３及び第２放熱部材１３から放熱器２を経てその熱が十分に放出される。

そして、本体部３ａにおける回路基板１の主面１ａに沿った延び方向（図１のＸ方向）と、本体部１３ａにおける回路基板１の主面１ａに沿った延び方向（図１のＹ方向）とが直角状に交差している。

従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００によれば、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ１００が、本体部３ａにおける回路基板１の主面１ａに沿った延び方向の振動を外部から受けた場合、本体部３ａの方が本体部１３ａよりもその方向の強度が大きく、本体部１３ａにおける回路基板１の主面１ａに沿った延び方向の振動を外部から受けた場合、本体部１３ａの方が本体部３ａよりもその方向の強度が大きくなっている。即ち第１放熱部材３において強度の弱い方向の振動に対しては放熱部材１３がその強度の弱さを補完し、第２放熱部材１３の強度の弱い方向の振動に対しては第１放熱部材３がその強度の弱さを補完している。このように各放熱部材の大型化をすることなく、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３の配置により強度を確保している。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００に対し、任意の方向から振動が加えられても、放熱器２の揺れが十分に抑制される。従って、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３に固定される電子部品４は安定に支持されることになる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３の端部からそれぞれ、固定部３ｂ及び固定部１３ｂが延びているが、これらは必ずしも設ける必要はない。即ち第１放熱部材及び第２放熱部材はそれぞれ本体部のみで構成されていてもよい。この場合、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３を回路基板１に固定するには、第１放熱部材３及び第２放熱部材１３に貫通孔を形成し、その貫通孔及び放熱器２の貫通孔２ｄにねじを通して回路基板１と係合させればよい。

また上記実施形態では、第１放熱部材３と第２放熱部材１３とが離間して配置されているが、第１放熱部材３と第２放熱部材１３とは接触していてもよい。

また上記実施形態では、第１放熱部材と第２放熱部材とがＴ字状に配置されているが、これらは互いに交差することによって十字状に配置されていてもよい。

さらに上記実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、放熱部材として第１放熱部材３及び第２放熱部材１３のみを有しているが、さらに１つ以上の放熱部材を有してもよい。この場合、この放熱部材にも、回路基板１に実装される電子部品４が固定される。

また、上記実施形態では、電子部品４は、部品本体部４ａおよび固定部４ｂとで構成されているが、図４に示すように、電子部品は、部品本体部４ａおよび固定部４ｂのほか、部品本体部４ａに固定される補助放熱具７をさらに有してもよい。この場合、ねじ８を、補助放熱具７に通して第１放熱部材３又は第２放熱部材１３に係合させることにより、電子部品が第１放熱部材３又は第２放熱部材１３に固定される。

さらに、上記実施形態では、放熱器２と筐体５とが互いに離間して配置されているが、放熱器２と筐体５とは互いに接触していてもよい。

さらにまた、上記実施形態では、電子機器としてＤＣ−ＤＣコンバータ１００が用いられているが、本発明は、発熱性を有する電子部品を備えた電子機器であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外の電子機器（例えばインバータ、アンプ）であっても適用可能である。本発明は、特に小型化が求められ振動を受ける製品用の電子機器に有用であり、例えばノートパソコンなどのポータブル電子製品に使用される電子機器に対しても適用可能である。

本発明に係る電子機器の好適な実施形態を示す分解斜視図である。 図１の電子機器を示す断面図である。 図１の電子機器の一部を概略的に示す平面図である。 本発明に係る電子機器の他の実施形態を示す部分側面図である。

符号の説明

１…回路基板、１ａ…主面、２…放熱器、３…第１放熱部材、３ａ…本体部（第１本体部）、４…電子部品、５…筺体、１３…第２放熱部材、１３ａ…本体部（第２本体部）、１００…ＤＣ−ＤＣコンバータ（電子機器）。

Claims (3)

1. 回路基板と、
   前記回路基板の主面に対向して配置される放熱器と、
   前記回路基板と前記放熱器との間に設けられて前記放熱器を支持する第１放熱部材と、
   前記回路基板と前記放熱器との間に設けられて前記放熱器を支持する第２放熱部材と、
   前記回路基板に実装されると共に前記第１放熱部材及び前記第２放熱部材にそれぞれ固定される少なくとも１つの電子部品とを備えており、
   前記第１放熱部材が、前記回路基板から前記放熱器まで延びる板状の第１本体部を有し、前記第２放熱部材が、前記回路基板から前記放熱器まで延びる板状の第２本体部を有しており、
   前記第１本体部における前記回路基板の前記主面に沿った延び方向と、前記第２本体部における前記回路基板の前記主面に沿った延び方向とが直角状に交差している、電子機器。
2. 前記第１放熱部材が、前記第２本体部における前記回路基板の前記主面に沿った方向の両端部間に対向して配置されている、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記回路基板及び前記放熱器を包囲する金属製の筺体をさらに備えており、前記放熱器が金属で構成され、前記放熱器と前記筺体とが離間して配置されている、請求項１又は２に記載の電子機器。

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