JP2010212612A

JP2010212612A - 基地局装置の放熱構造

Info

Publication number: JP2010212612A
Application number: JP2009059803A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Miyamoto; 力宮本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】基地局装置における回路からの熱を効率良く外方に放散させることができる放熱構造を提供する。
【解決手段】配線基板１に搭載された集積回路２の上面に接触された状態で配線基板１に取り付けられた板状の熱伝導板３と、熱伝導板３の上面に形成された熱伝導性シート４と、熱伝導性シート４の上端に接触されたヒートシンク５を備える。熱伝導板３は、少なくとも集積回路２の上面よりも大きな面積で形成され、熱伝導板３あるいは熱伝導シート４のいずれか一方が絶縁性を有するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局装置の回路構成における放熱構造に関する。

通信の高速大容量化にともない、基地局装置内部に内蔵された集積回路（ＩＣ：ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）が演算処理の過程で極めて高温化する傾向にある。このため、集積回路からの熱を効果的に放熱する構造が望まれている。従来の集積回路の放熱構造としては、例えば、モバイル用パーソナルコンピュータにおいて、ＩＣチップが搭載された基板全体（ＩＣパッケージ）を、ゴム弾性を有する熱伝導性シートで覆い、その上面にヒートシンクを接触させるものが知られていて、ＩＣパッケージからの熱が熱伝導性シートを介してヒートシンクに伝わり、ヒートシンクから放熱されるようになっている（特許文献１の図６参照）。

特開２００１−２４４３９４号公報

無線通信システムの基地局装置は、モバイル用パーソナルコンピュータよりも大型であり、演算量も膨大であるため、回路規模が大きい。このため、前述した放熱構造を基地局装置に採用しようとしても熱伝導性シートが厚手化する、といったように放熱構造自体が大規模になるだけであり、その分、集積回路からの高温の熱を効率良く熱伝導性シートに伝え、ヒートシンクから放熱させることができないという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基地局装置における回路からの熱を効率良く外方に放散させることができる基地局装置の放熱構造を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明の基地局装置の放熱構造は、基板に配された回路の上面に接触された状態で、前記基板に取り付けられた板状の熱伝導体と、前記熱伝導体の上面に形成された熱伝導層と、前記熱伝導層の上端に接触されたヒートシンクとを備え、前記熱伝導体が、少なくとも前記回路の上面部よりも大きくなるように形成され、前記熱伝導体あるいは熱伝導層のいずれか一方が絶縁性を有するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の基地局装置の放熱構造は、前記ヒートシンクにおける前記熱伝導層と接触する部分、および／または、前記熱伝導体における前記熱伝導層と接触する部分に凹凸部を形成し、かつ、前記凹凸部を前記熱伝導層に食い込むように構成することが好ましい。また、前記凹凸部は、山形の凸部と谷形の凹部とが連続するように形成されたものであることが好ましく、さらに、前記凹凸部は、ベースとなる面に複数の錐状の突起部を形成することにより構成されたものであることが好ましい。

本発明の基地局装置の放熱構造は、発熱する回路の上面よりも大きな面積で形成された、熱伝導率の高い厚みのある熱伝導板を、発熱する回路に密着させるので、基地局装置の回路構成において発生する熱を効率良く放散させることができる。

基地局装置の回路構成における本発明の放熱構造の一部断面図である。本発明の基地局装置の放熱構造の他の例を示す放熱構造の一部断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、基地局装置の回路構成における本発明の放熱構造の一部断面図である。図１に示す放熱構造は、配線基板１と、配線基板１に搭載された基地局装置の各種機能を実行する集積回路２（回路）と、集積回路２の上面に接触された状態で、配線基板１に取り付けられた板状の熱伝導板３（熱伝導体）と、熱伝導板３の上面に形成された熱伝導性シート４（熱伝導層）と、熱伝導性シート４の上端に接触されたヒートシンク５により構成されている。

配線基板１に搭載される集積回路（ＩＣチップ）２の寸法は、例えば、高さ約０．８ｍｍ、幅約１１ｍｍ、奥行き約９ｍｍである。熱伝導板３の厚さＴ_１は、２〜３ｍｍであり、熱伝導性シート４の厚さＴ_２は、３〜６ｍｍである。

熱伝導板３には、銅（熱伝導率約４００Ｗ／ｍＫ）またはアルミニウム（熱伝導率約２００Ｗ／ｍＫ）が用いられる。熱伝導板３は、集積回路２の上面よりも大きな面積で形成され、集積回路２の伝熱面積の４〜９倍の大きさであることが好ましい。また、熱伝導板３は、集積回路２に密着させるために、集積回路２を間に挟んで、ネジ６によって配線基板１に固定されている。熱伝導板３は、銅またはアルミニウムが好ましいが、絶縁性を有する窒化アルミニウムや窒化ケイ素などの熱伝導率の高いセラミック部材でもよい。

熱伝導性シート４は、柔軟性を有し、圧力により弾性変形することによって、熱伝導板３およびヒートシンク５との密着性、熱伝導性を良好している。熱伝導性シート４としては、例えば、シリコンゴム、シリコンゲルなどを主な材料とした熱伝導性、弾性に富むシートが挙げられる。熱伝導率は約６Ｗ／ｍＫである。
また、熱伝導性シート４には、導電性あるいは絶縁性のものが用いられ、熱伝導板３あるいは熱伝導性シート４のいずれか一方が絶縁性を有するように構成される。

ヒートシンク５には、銅またはアルミニウムが用いられる。ヒートシンク５は、集積回路２が発生する熱を、熱伝導板３および熱伝導性シート４を介して受け取り、ヒートシンク５に備えるフィンやファン等の冷却手段（図示せず）によって、受け取った熱を空気中に放出している。

また、集積回路２の上面と熱伝導板３との間、および熱伝導板３と熱伝導性シート４との間、および熱伝導性シート４とヒートシンク５との間には、接触を確実にして熱伝導性を良好にするために熱伝導性グリス（図示せず）が塗布されている。熱伝導性グリスの厚さは、１００μｍ以下が好ましい。熱伝導性グリスとしては、例えば、酸化アルミニウム等を配合したシリコングリスが挙げられる。

上述のように、図１に示す放熱構造では、集積回路２の上面部よりも大きくなるように形成された、熱伝導率が高く厚みのある熱伝導板３を、集積回路２に取り付けることで、集積回路２において発生する熱を効率良く放散させることができる。

図２は、本発明の基地局装置の放熱構造の他の例を示す放熱構造の一部断面図である。図２に示す放熱構造は、配線基板１と、配線基板１に搭載された集積回路２（回路）と、集積回路２の上面に接触された状態で配線基板１に取り付けられた板状の熱伝導板７と、熱伝導板７の上面に形成された熱伝導性シート４（熱伝導層）と、熱伝導性シート４の上端に接触されたヒートシンク５により構成されている。

熱伝導板７は、熱伝導性シート４と接触する部分に凹凸部が形成されており、かつ、凹凸部が熱伝導性シート４に食い込むように構成されている。凹凸部は、山形の凸部と谷形の凹部が連続するように形成されている。
熱伝導板７以外は、図１の放熱構造と同様であるので、熱伝導性シート４、ヒートシンク５の説明は省略する。

熱伝導板７の凹凸部は、ヒートシンク５と対向する面側に頂部を突出させて、熱伝導板７のベースとなる面に複数の錐状の突起部８を形成することにより構成される。この突起部８は、熱伝導板７の全面に渡って形成されており、この突起部８が熱伝導性シート４に食い込むことにより熱伝導板７と熱伝導性シート４との接触面積を拡大させることができる。図２において、突起部８の底面部の長さＴ_３は、約２〜３ｍｍである。

突起部８の形状は、四角錐が好ましいが、三角錐もしくは四角錐以上の多角錐もしくは円錐でもよい。また、突起部８は、錐状の頂部を滑らかにした山形としてもよい。熱伝導板７が滑らかな山形の突起部を有する場合には、熱伝導性シート４との密着性が、より確実になり、接触熱抵抗の低減に有効である。
なお、熱伝導板７の凹凸部の態様として、錐状をした突起部８を例に説明したが、このような態様以外に、次のような態様も挙げられる。例えば、図２において波形に示された凹凸形状を断面形状とした複数の溝によって凹凸部を構成してもよい。

上述のように、図２に示す放熱構造では、熱伝導板７に凹凸形状を形成して熱伝導板７と熱伝導性シート４との接触面積を拡大させているので、接合の熱抵抗が減少し、集積回路２において発生する熱を更に効率良く放散させることができる。
また、熱伝導板７に凹凸形状が形成されているので、外力により揺すられたり、振動等があっても熱伝導性シートのズレがなくすことができる。

なお、図２では、熱伝導板７と熱伝導性シート４が接触する部分に凹凸形状を形成したが、ヒートシンク５と熱伝導性シート４が接触する部分に凹凸形状を形成してもよい。また、熱伝導板７と熱伝導性シート４が接触する部分と、ヒートシンク５と熱伝導性シート４が接触する部分の両方に凹凸形状を形成してもよい。両方に凹凸形状を形成した場合は、更に効率良く熱を放散させることができ、熱伝導性シート４のズレを更に確実に防止することができる。

また、図１および図２では、熱伝導板３（７）、熱伝導性シート４、ヒートシンク５を、１つの集積回路を覆うように構成して、１つの集積回路の熱を放散させる場合について示したが、本発明の基地局装置の放熱構造は、熱伝導板３（７）、熱伝導性シート４、ヒートシンク５を、配線基板１に搭載された複数個の集積回路の全てまたは一部を覆うように構成して、全てのまたは一部の集積回路の熱を放散させるものである。

上述のように、本発明の基地局装置の放熱構造は、発熱する回路の上面よりも大きな面積で形成された、熱伝導率が高く厚みのある熱伝導板を、発熱する回路に密着させるので、基地局装置の回路構成において発生する熱を効率良く放散させることができる。
また、熱伝導板および／またはヒートシンクに凹凸形状を形成した場合は、外力により揺すられたり、振動等があっても熱伝導性シートのズレがなくなり、熱伝導性能が安定化する。

１配線基板
２集積回路
３，７熱伝導板
４熱伝導性シート
５ヒートシンク
６ネジ
８突起部

Claims

基板に配された回路の上面に接触された状態で、前記基板に取り付けられた板状の熱伝導体と、前記熱伝導体の上面に形成された熱伝導層と、前記熱伝導層の上端に接触されたヒートシンクと、を備え、
前記熱伝導体は、少なくとも前記回路の上面部よりも大きくなるように形成され、
前記熱伝導体あるいは熱伝導層のいずれか一方が絶縁性を有するように構成されている、ことを特徴とする基地局装置の放熱構造。
前記ヒートシンクにおける前記熱伝導層と接触する部分、および／または、前記熱伝導体における前記熱伝導層と接触する部分に凹凸部を形成し、かつ、前記凹凸部を前記熱伝導層に食い込むように構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置の放熱構造。
前記凹凸部は、山形の凸部と谷形の凹部とが連続するように形成されたものである、ことを特徴とする請求項２に記載の基地局装置の放熱構造。
前記凹凸部は、ベースとなる面に複数の錐状の突起部を形成することにより構成されたものである、ことを特徴とする請求項３に記載の基地局装置の放熱構造。