JP2012023166A - Flexible printed wiring board and heater element radiation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブルプリント配線板及び該フレキシブルプリント配線板を備えてなる発熱素子の放熱構造に関する。 The present invention relates to a flexible printed wiring board and a heat dissipation structure for a heating element including the flexible printed wiring board.
動作に際して発熱を伴う半導体素子(以下、発熱素子とする。)は、その駆動時に発熱が生じる。その熱は、発熱素子の種類によって異なるが、温度上昇に伴い発熱素子性能は低下する傾向にある。近年、発熱素子自体の性能を改善することで発熱量を低減させる方法も開発されているが、並行して発熱を如何に取り除くかという放熱手法についても多くの方法が開発されている。
放熱は、固体内での熱の移動である熱伝導と、固体から流体(液体や気体)への熱の移動である熱伝達とにより広がるが、発熱素子は比較的小さいため、その表面積も小さいことから、熱伝達により十分な放熱は難しく、まずは表面積の大きい搭載基板等への熱伝導により放熱を開始する場合がほとんどである。
例えば半導体レーザ等では、熱伝導率の高い窒化アルミニウム基板に搭載し、それを金属パッケージ等に搭載することが多い。またCPU等は熱伝導率が高いシリコン等に対してボールグリッドアレイ方式で接続した後、ガラスエポキシ基板等の回路基板に搭載されるが、それだけでは放熱が不十分なため、素子の上に放熱フィンを搭載する方法が用いられる。また最近の薄型モバイルPCにおいては、ヒートパイプで熱を別の箇所の筐体に誘導する方法等も見受けられる。
このような発熱素子の放熱構造を示すものとして、例えば下記特許文献1〜3がある。
A semiconductor element that generates heat during operation (hereinafter referred to as a heating element) generates heat when driven. Although the heat varies depending on the type of the heat generating element, the performance of the heat generating element tends to decrease as the temperature rises. In recent years, a method for reducing the amount of heat generated by improving the performance of the heat generating element itself has been developed. However, many methods have been developed as a heat dissipation method for removing heat generation in parallel.
Heat dissipation spreads by heat conduction, which is the movement of heat within a solid, and heat transfer, which is the movement of heat from a solid to a fluid (liquid or gas), but the heating element is relatively small and its surface area is also small. For this reason, it is difficult to sufficiently dissipate heat by heat transfer. In most cases, heat radiation is started by heat conduction to a mounting substrate having a large surface area.
For example, a semiconductor laser or the like is often mounted on an aluminum nitride substrate having high thermal conductivity and mounted on a metal package or the like. In addition, CPU is connected to silicon with high thermal conductivity by ball grid array method and then mounted on circuit board such as glass epoxy board. A method of mounting fins is used. In recent thin mobile PCs, a method of inducing heat to a housing at another location with a heat pipe can be seen.
For example,
上記特許文献1は、半導体素子の放熱器に関する発明で、部品点数が少なく、簡易な構成で安価に製造することができるメリットがある。
また上記特許文献2は、半導体素子の放熱構造に関する発明で、半導体素子からの熱を放熱面、放熱スペーサ等を介し直接シャーシに放熱させることができ、従来の放熱方法より放熱効率が良くなるメリットがある。
また上記特許文献3は、半導体素子の冷却構造に関する発明で、各半導体素子からの発熱を簡易な手段により効率良く放散させ、半導体素子を冷却することができるメリットがある。
しかし上記特許文献1、2においては、放熱フィン20や放熱スペーサ8を設ける構成であることから、小型化が進む電子機器においては、放熱フィン20や放熱スペーサ8を設けることが困難であるという問題があった。
また上記特許文献3においては、はんだボール6により、プリント基板1と半導体素子3との電気的接続を行うと共に、半導体素子3の上面から板バネ5を介して放熱板4へ熱伝導経路を形成する構成である。このような、はんだボールを用いる構成においては、半導体素子の下側からの放熱パスが限られるため、半導体素子の上側から熱を筐体等に逃がすパスが形成されるものが一般的であるところ、上記特許文献3においては、板バネ5を介して伝導される熱は、あくまで半導体素子3の近傍に伝導される構成であることから、はんだボール6を介して半導体素子3の下側から逃がす熱と相まって筐体温度が上昇し、放熱効果が低下するという問題があった。
The above-mentioned
However, in the above-mentioned
In
そこで本発明は上記従来技術における問題点を解消し、簡易な構成で放熱特性を向上させることができるフレキシブルプリント配線板及び該フレキシブルプリント配線板を備えてなる発熱素子の放熱構造の提供を課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a flexible printed wiring board capable of solving the above-described problems in the prior art and improving heat dissipation characteristics with a simple configuration, and a heat dissipation structure for a heating element including the flexible printed wiring board. To do.
本発明のフレキシブルプリント配線板は、発熱素子と組み合わされるフレキシブルプリント配線板であって、筐体に取り付けられるものにおいて、前記発熱素子と外部配線との電気接続を行うための回路領域を設けてあると共に、少なくとも前記発熱素子から前記回路領域までの領域よりも外側の領域に、放熱のみを行う、放熱専用拡張領域を設けてあることを第1の特徴としている。 The flexible printed wiring board of the present invention is a flexible printed wiring board combined with a heating element, and is attached to a housing, and is provided with a circuit region for electrical connection between the heating element and external wiring. At the same time, the first feature is that an expansion region dedicated to heat dissipation is provided at least in a region outside the region from the heating element to the circuit region.
上記本発明の第1の特徴によれば、発熱素子と組み合わされるフレキシブルプリント配線板であって、筐体に取り付けられるものにおいて、前記発熱素子と外部配線との電気接続を行うための回路領域を設けてあると共に、少なくとも前記発熱素子から前記回路領域までの領域よりも外側の領域に、放熱のみを行う、放熱専用拡張領域を設けてあることから、電気接続を行う機能に加えて、発熱素子で発生した熱を効果的に放熱させる機能を備えたフレキシブルプリント配線板とすることができる。よって筐体に取り付けられた際、簡易な構成で放熱特性を向上させることができるフレキシブルプリント配線板とすることができる。 According to the first feature of the present invention, a flexible printed wiring board combined with a heating element, which is attached to a housing, has a circuit area for electrical connection between the heating element and external wiring. In addition to the function of performing electrical connection, the heating element is provided at least in the area outside the area from the heating element to the circuit area. It is possible to provide a flexible printed wiring board having a function of effectively dissipating the heat generated in. Therefore, when attached to a housing, it is possible to provide a flexible printed wiring board that can improve heat dissipation characteristics with a simple configuration.
また本発明のフレキシブルプリント配線板は、上記本発明の第1の特徴に加えて、前記放熱専用拡張領域の少なくとも先端部に、該先端部を屈曲させてなる広表面積領域を設けてあることを第2の特徴としている。 In addition to the first feature of the present invention, the flexible printed wiring board of the present invention is provided with a large surface area region formed by bending the tip portion at least at the tip portion of the heat dissipation expansion region. This is the second feature.
上記本発明の第2の特徴によれば、上記本発明の第1の特徴による作用効果に加えて、前記放熱専用拡張領域の少なくとも先端部に、該先端部を屈曲させてなる広表面積領域を設けてあることから、放熱専用拡張領域の表面積を増やすことができる。よって放熱専用拡張領域の放熱面積を増やすことができ、発熱素子で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。 According to the second feature of the present invention, in addition to the function and effect of the first feature of the present invention, a wide surface area region formed by bending the distal end portion is provided at least at the distal end portion of the heat dissipation expansion region. Since it is provided, the surface area of the expansion region dedicated for heat dissipation can be increased. Therefore, the heat radiation area of the heat radiation-dedicated extended region can be increased, and the heat generated by the heating element can be radiated more effectively.
また本発明のフレキシブルプリント配線板は、上記本発明の第2の特徴に加えて、前記広表面積領域は、蛇腹状に屈曲されてなることを第3の特徴としている。 In addition to the second feature of the present invention, the flexible printed wiring board of the present invention has a third feature that the large surface area is bent in a bellows shape.
上記本発明の第3の特徴によれば、上記本発明の第2の特徴による作用効果に加えて、前記広表面積領域は、蛇腹状に屈曲されてなることから、簡易な構成で放熱専用拡張領域の表面積を増やすことができる。 According to the third feature of the present invention, in addition to the function and effect of the second feature of the present invention, the large surface area is bent in a bellows shape, so that the heat radiation expansion can be performed with a simple configuration. The surface area of the region can be increased.
また本発明のフレキシブルプリント配線板は、上記本発明の第2の特徴に加えて、前記広表面積領域は、渦巻き状に屈曲されてなることを第4の特徴としている。 In addition to the second feature of the present invention, the flexible printed wiring board of the present invention has a fourth feature that the large surface area is bent in a spiral shape.
上記本発明の第4の特徴によれば、上記本発明の第2の特徴による作用効果に加えて、前記広表面積領域は、渦巻き状に屈曲されてなることから、簡易な構成で放熱専用拡張領域の表面積を増やすことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the function and effect of the second aspect of the present invention, the large surface area is bent in a spiral shape. The surface area of the region can be increased.
また本発明のフレキシブルプリント配線板は、上記本発明の第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記放熱専用拡張領域の一部に、前記筐体と接面する筐体接面領域を設けてあることを第5の特徴としている。 Moreover, the flexible printed wiring board of this invention is a housing | casing contact surface which contacts the said housing | casing in a part of said expansion area only for heat dissipation in addition to any one of the said 1st-4th characteristics of this invention. The fifth feature is that an area is provided.
上記本発明の第5の特徴によれば、上記本発明の第1〜第4の何れか1つの特徴による作用効果に加えて、前記放熱専用拡張領域の一部に、前記筐体と接面する筐体接面領域を設けてあることから、フレキシブルプリント配線板を、発熱素子で発生した熱を筐体へと伝熱させる伝熱パスとして利用することができる。よって発熱素子で発生した熱をより冷たい部分に優先的に伝熱させることができる。従って発熱素子で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the function and effect of any one of the first to fourth aspects of the present invention, a part of the heat dissipation-extended expansion region is provided with the housing and the contact surface. Since the housing contact surface area is provided, the flexible printed wiring board can be used as a heat transfer path for transferring heat generated by the heat generating element to the housing. Therefore, heat generated by the heating element can be preferentially transferred to a cooler portion. Therefore, the heat generated by the heating element can be radiated more effectively.
また本発明の発熱素子の放熱構造は、請求項1〜5の何れか1項に記載のフレキシブルプリント配線板と、発熱素子と、導電性金属からなる筐体と、前記フレキシブルプリント配線板の基台となって前記筐体に接地される基台部と、からなる発熱素子の放熱構造であって、前記基台部を、前記フレキシブルプリント配線板の一部でのみ接触させてあることで、前記フレキシブルプリント配線板と前記筐体との間に空間が生じるように構成してあることを第6の特徴としている。
A heat dissipation structure for a heating element according to the present invention includes a flexible printed wiring board according to any one of
上記本発明の第6の特徴によれば、発熱素子の放熱構造は、請求項1〜5の何れか1項に記載のフレキシブルプリント配線板と、発熱素子と、導電性金属からなる筐体と、前記フレキシブルプリント配線板の基台となって前記筐体に接地される基台部と、からなる発熱素子の放熱構造であって、前記基台部を、前記フレキシブルプリント配線板の一部でのみ接触させてあることで、前記フレキシブルプリント配線板と前記筐体との間に空間が生じるように構成してあることから、簡易な構成で放熱面積を増加させることができ、放熱特性を向上させることができる。よって発熱素子で発生した熱を効果的に放熱させることができる。また発熱素子近傍に余剰空間がない場合であっても、余剰空間までフレキシブルプリント配線板を引き回した上で、発熱素子で発生した熱を放熱させることができる。またフレキシブルプリント配線板を、発熱素子で発生した熱を筐体へと伝熱させる伝熱パスとして利用することができる。よって発熱素子で発生した熱をより冷たい部分に優先的に伝熱させることができる。従って発熱素子で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the heat dissipating structure of the heat generating element includes the flexible printed wiring board according to any one of
本発明のフレキシブルプリント配線板によれば、簡易な構成で放熱特性を向上させることができる。また本発明の発熱素子の放熱構造によれば、簡易な構成で放熱特性を向上させることができる。 According to the flexible printed wiring board of the present invention, heat dissipation characteristics can be improved with a simple configuration. Moreover, according to the heat dissipation structure of the heat generating element of the present invention, the heat dissipation characteristics can be improved with a simple configuration.
以下の図面を参照して、本発明に係る発熱素子の放熱構造についての実施形態を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。 With reference to the following drawings, an embodiment of a heat dissipating structure of a heat generating element according to the present invention will be described for understanding of the present invention. However, the following description is an embodiment of the present invention, and does not limit the contents described in the claims.
まず図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る発熱素子の放熱構造を説明する。
本発明の第1の実施形態に係る発熱素子の放熱構造1は、携帯電話やプロジェクタ、テレビ等の電子機器に配設されるものであり、図1に示すように、発熱素子100と、基台部200と、フレキシブルプリント配線板300と、筐体400と、外部配線500とから構成される。
First, with reference to FIGS. 1-3, the thermal radiation structure of the heat generating element which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
A heat-dissipating
前記発熱素子100は、動作時に発熱を伴う半導体素子である。
半導体素子としては、例えばレーザーダイオードを用いることができる。勿論、レーザーダイオードに限るものではなく、発光ダイオード等、動作時に発熱を伴う半導体素子であれば如何なるものであってもよい。
なお発熱素子100には、基台部200と電気接続される図示しない電極が形成されており、半田を介して基台部200の上面に載置されている。
The
For example, a laser diode can be used as the semiconductor element. Of course, it is not limited to a laser diode, and any semiconductor element that generates heat during operation, such as a light emitting diode, may be used.
The
前記基台部200は、図1、図2に示すように、発熱素子100及びフレキシブルプリント配線板300の基台となって筐体400に接地されると共に、フレキシブルプリント配線板300に発熱素子100を結線するための電気回路を構成するセラミック基板である。
なおセラミック基板を形成する材料としては、例えば窒化アルミニウムを用いることができる。勿論、窒化アルミニウムに限るものではなく、セラミック基板を形成する材料として通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
また基台部200には、発熱素子100の電極及びボンディングワイヤーWと電気接続される、図示しない電気回路が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As a material for forming the ceramic substrate, for example, aluminum nitride can be used. Of course, the material is not limited to aluminum nitride, and any material can be used as long as it is normally used as a material for forming the ceramic substrate.
In addition, an electric circuit (not shown) that is electrically connected to the electrode of the
前記フレキシブルプリント配線板300は、片面にのみ電気回路を設けてある、いわゆる片面フレキシブルプリント配線板であり、基台部200を介して発熱素子100を結線することで、発熱素子100と外部配線500との電気接続を行うと共に、発熱素子100の駆動時に発生する熱を放熱させるためのものである。
このフレキシブルプリント配線板300は、図2(b)に示すように、基材層310と、回路層320と、放熱層330と、カバーレイ層340とから構成される。
また図1に示すように、本実施形態においては、フレキシブルプリント配線板300は、その外形を平面視略コ字状とし、発熱素子100をよけた状態で、基台部200の上面に半田H(図2参照)を介して載置されることで、発熱素子100と組み合わされ、筐体400に取り付けられている。
The flexible printed
As shown in FIG. 2B, the flexible printed
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the flexible printed
前記基材層310は、フレキシブルプリント配線板300の基台となるものであり、絶縁性の樹脂フィルムで形成されている。
樹脂フィルムとしては、柔軟性に優れた樹脂材料からなるものが使用される。例えばポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等のフレキシブルプリント配線板を形成する樹脂フィルムとして通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
また特に、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有しているものが望ましい。例えばポリアミド系の樹脂フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂フィルムや、ポリエチレンナフタレートを好適に用いることができる。
また耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等、フレキシブルプリント配線板を形成する耐熱性樹脂として通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
なお基材層310の厚みは、5〜100μm程度とすることが望ましい。
The
As a resin film, what consists of a resin material excellent in the softness | flexibility is used. For example, any resin film may be used as long as it is normally used as a resin film for forming a flexible printed wiring board such as a polyimide film or a polyester film.
In particular, those having high heat resistance in addition to flexibility are desirable. For example, polyamide resin films, polyimide resin films such as polyimide and polyamideimide, and polyethylene naphthalate can be preferably used.
The heat-resistant resin may be any resin as long as it is normally used as a heat-resistant resin for forming a flexible printed wiring board, such as a polyimide resin or an epoxy resin.
The
前記回路層320は、基台部200を介して発熱素子100と外部配線500との電気接続を行うための電気回路が形成される層であり、図2(b)に示すように、基材層310の下面側に導電性金属箔を積層することで形成される。
この回路層320は、基材層310に積層した導電性金属箔をエッチングする等の公知の形成方法を用いて形成される。
また本実施形態においては、図1、図2に示すように、フレキシブルプリント配線板300において、回路層320が形成されている領域を回路領域Cとしてある。
なお導電性金属箔としては、例えば銅を用いることができる。勿論、銅に限るものではなく、フレキシブルプリント配線板300の電気回路を形成する導電性金属箔として通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。
また回路層320の厚みは、15〜110μm程度とすることが望ましい。
なお図2(b)に示すように、回路層320に形成される電気回路は、基台部200に形成される電気回路と、スルーホール350を介して半田Hにより電気接続されている。
The
The
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, an area where the
As the conductive metal foil, for example, copper can be used. Of course, the material is not limited to copper, and any material may be used as long as it is normally used as a conductive metal foil for forming the electric circuit of the flexible printed
The thickness of the
As shown in FIG. 2B, the electric circuit formed in the
前記放熱層330は、発熱素子100の駆動時に発生する熱を放熱させるための層であり、図2(b)に示すように、基材層310の上面側に導電性金属箔を積層することで形成される。
本実施形態においては、図2(b)で一部を示すように、フレキシブルプリント配線板300における基材層310の上面側の全面に導電性金属箔を積層することで、電気回路を構成することのない放熱層330を、フレキシブルプリント配線板300の全長に渡って設けてある。
このような構成とすることで、図1、図2に示すように、特に発熱素子100から回路領域Cまでの領域よりも外側の領域に、電気回路を構成することなく、放熱のみを行う放熱専用拡張領域Rを形成することができる。
なおここで「発熱素子100から回路領域Cまでの領域よりも外側の領域」とは、発熱素子100から回路領域Cまでを囲む領域よりも、フレキシブルプリント配線板300の短手方向及び長手方向に向かって外側となる領域を意味するものとする。
The heat dissipation layer 330 is a layer for dissipating heat generated when the
In this embodiment, as shown in part in FIG. 2B, an electric circuit is configured by laminating a conductive metal foil on the entire upper surface of the
By adopting such a configuration, as shown in FIGS. 1 and 2, heat dissipation that performs only heat dissipation without forming an electric circuit in a region outside the region from the
Here, the “region outside the region from the
更に図1、図2(a)に示すように、筐体400に接地される基台部200を、フレキシブルプリント配線板300の一部でのみ接触させ、フレキシブルプリント配線板300と筐体400との間に空間が生じるような構成としてある。
より具体的には、図1、図2に示すように、基台部200の大きさを、フレキシブルプリント配線板300の中央部分のみを載置させることができる大きさとし、フレキシブルプリント配線板300の中央部分のみを、発熱素子100をよけた状態で、基台部200の上面に可能な限り広い面積で接するように、半田Hを介して載置させる構成としてある。
このような構成とすることで、発熱素子100で発生した熱を、基台部200を介して、フレキシブルプリント配線板300から筐体400内の空気中へ熱伝達により放熱させることができると共に、筐体400内の空気と接するフレキシブルプリント配線板300の表面積を増加させることができ、放熱量を増加させることができる。
また同時に発熱素子100で発生した熱を迅速に基台部200へも熱伝導させ、筐体400から放熱させることができる。
従って簡易な構成で放熱特性を向上させることができるフレキシブルプリント配線板300及び放熱構造1とすることができる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2A, the base 200 that is grounded to the
More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the size of the
With such a configuration, the heat generated in the
At the same time, the heat generated in the
Therefore, the flexible printed
つまり図2(a)に白抜き矢印で示すように、発熱素子100で発生し、基台部200に伝熱した熱を、後述する導電性金属からなる筐体400から放熱させることに加えて、基台部200を介してフレキシブルプリント配線板300の全長に渡って伝熱させ、フレキシブルプリント配線板300の上面及び下面からも筐体400内の空気中に熱伝達により放熱させることができる。
また特に電気回路を構成することなく、放熱のみを行う放熱専用拡張領域Rを形成することで、筐体400内の空間を有効に利用して発熱素子100で発生した熱を放熱させることができる。
従ってフレキシブルプリント配線板300を、基台部200を介して発熱素子100と外部配線500との電気接続を行う機能と、発熱素子100で発生した熱を効果的に放熱させると共に、基台部200を冷やす機能とを同時に備えたフレキシブルプリント配線板とすることができる。
またフレキシブルプリント配線板300における基材層310の上面側の全面に導電性金属箔からなる放熱層330を積層する構成とすることで、簡易な構成で放熱専用拡張領域Rを含む放熱層330を形成することができる。
That is, as shown by the white arrow in FIG. 2A, in addition to radiating the heat generated in the
In addition, by forming the heat dissipation-only extended region R that performs only heat dissipation without configuring an electric circuit, the heat generated in the
Therefore, the flexible printed
In addition, by disposing the heat dissipation layer 330 made of a conductive metal foil on the entire upper surface of the
なお導電性金属箔としては、例えば銅を用いることができる。勿論、銅に限るものではなく、熱伝導率の高い導電性金属箔であれば如何なるものを用いてもよい。
また放熱層330の厚みは、10〜300μm程度とすることが望ましい。
As the conductive metal foil, for example, copper can be used. Of course, it is not limited to copper, and any conductive metal foil having a high thermal conductivity may be used.
The thickness of the heat dissipation layer 330 is preferably about 10 to 300 μm.
つまり従来の発熱素子の放熱構造は、図3(a)に示すように、発熱素子100で発生した熱を基台部200を介して、筐体400に伝熱させて放熱させる構成を備える発熱素子の放熱構造2や、図3(b)に示すように、発熱素子100で発生した熱を放熱フィン600で放熱させると共に、半田ボール700を介して筐体400に伝熱させて放熱させる構成を備える発熱素子の放熱構造3といったものが一般的であった。
That is, as shown in FIG. 3A, the heat dissipation structure of the conventional heat generating element has a configuration in which heat generated in the
しかし発熱素子の放熱構造2においては、筐体400からの放熱のみでは放熱量が不十分であるという問題があった。
また発熱素子の放熱構造3においては、放熱フィン600を設けることで、放熱面積を増加させることができるものの、小型化が進む近年の電子機器では、放熱フィン600を設けるスペースがなく、設置が困難であると共に、発熱素子100の下側からの放熱パスが半田ボール700の大きさに限られるため、依然として放熱量が不十分であるという問題があった。
また図3(a)に示すように、発熱素子100からワイヤーボンディングで結線する従来のフレキシブルプリント配線板300は、筐体400に載置されると共に、発熱素子100を載置する基台部200とボンディングワイヤーWで電気接続されるものが一般的であった。またそのようなフレキシブルプリント配線板300は、発熱素子100と外部配線500との電気接続を行う機能を主として担うものが一般的であったことから、電気回路を構成する領域(本実施形態における回路領域C)以外に、導電性金属箔からなる領域を備えないものが一般的であった。
つまり電気回路を全く構成することなく、放熱のみを行う、導電性金属箔からなる放熱専用拡張領域を設けることで、放熱機能を主たる機能として備えるフレキシブルプリント配線板は一般的なものではなかった。
なお従来の発熱素子の放熱構造2、3において、本実施形態における発熱素子の放熱構造1と同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号を付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
However, the
Further, in the
As shown in FIG. 3A, a conventional flexible printed
That is, a flexible printed wiring board provided with a heat radiation function as a main function by providing a heat radiation-extended expansion region made of a conductive metal foil that performs only heat radiation without constituting an electric circuit at all has been uncommon.
In addition, in the conventional heat-dissipating element
これに対して本実施形態の構成、例えば図2(a)のように、特に電気回路を構成することなく、放熱のみを行う放熱専用拡張領域Rを設ける構成とすることで、小型化が進む近年の電子機器においても、発熱素子100で発生した熱を効果的に放熱させるための放熱面積を容易に増加させることができると共に、筐体400内の空間を有効に利用して発熱素子100で発生した熱を放熱させることができる。つまり簡易な構成で放熱特性を向上させることができるフレキシブルプリント配線板300及び放熱構造1とすることができる。
On the other hand, the configuration of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2A, is provided with a heat dissipation-only extended region R that performs only heat dissipation without particularly configuring an electric circuit, thereby reducing the size. Also in recent electronic devices, the heat dissipation area for effectively radiating the heat generated in the
前記カバーレイ層340は、フレキシブルプリント配線板300の絶縁層を形成する層である。
なおカバーレイ層340としては、ポリイミドフィルム、感光性レジスト、液状レジスト等を用いることができる。
またカバーレイ層340の厚みは、20〜150μm程度とすることが望ましい。
なおカバーレイ層340は、図示しない熱硬化性接着剤等の接着剤を介して基材層310、回路層320、放熱層330に貼り付けられている。
The
As the
The thickness of the
The
前記筐体400は、携帯電話等の電子機器の外形を構成すると共に、発熱素子等の各種電子部品を内部に収容するためのものである。
この筐体400は、熱伝導率の高い導電性金属で形成されている。
なお導電性金属としては、例えば銅、銀等を用いることができる。
また筐体400の構成、形状、大きさ等は、本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
例えば筐体400として、上蓋を備える構成とすることができる。但しこの場合は、フレキシブルプリント配線板300から筐体400内の空気中に放熱させた熱を筐体400外へ放出させることができるように、筐体400の内外の空気間で対流が生じるような構造を同時に備えることが望ましい。このような構成とすることで、上蓋を備える筐体においても、放熱効率の良い放熱構造1とすることができる。
The
The
As the conductive metal, for example, copper, silver or the like can be used.
Further, the configuration, shape, size, and the like of the
For example, the
前記外部配線500は、発熱素子100の駆動回路を構成する2本の導線である。
この外部配線500は、図2(b)に簡略化して示すように、フレキシブルプリント配線板300に設けられるスルーホール350を介して回路層320と電気接続されている。勿論、外部配線500と回路層320との電気接続はこのようなものに限るものではなく、外部配線500と回路層320とを電気接続できるものであれば、如何なる構成を用いてもよい。
The
The
なお本発明の第1の実施形態においては、基材層310の上面側の全面に導電性金属箔を積層することで、回路層320とは別の層として、電気回路を構成することのない放熱層330を、フレキシブルプリント配線板300の全長に渡って設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。
例えば回路層320と同じ層で、且つ回路領域C以外の領域に、電気回路を構成することのない導電性金属箔を設けることで、回路層320と放熱層330とを同じ層に設ける構成とすることができる。このような構成とすることで、フレキシブルプリント配線板300を薄肉なものとすることができる。
In the first embodiment of the present invention, the conductive metal foil is laminated on the entire upper surface of the
For example, by providing a conductive metal foil that does not constitute an electric circuit in a region other than the circuit region C in the same layer as the
また本発明の第1の実施形態においては、フレキシブルプリント配線板300の中央部分を、発熱素子100をよけた状態で、基台部200に載置させる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、フレキシブルプリント配線板300における基台部200への載置位置は適宜変更可能である。
例えばフレキシブルプリント配線板300の長手方向の何れかの端部を、基台部200に載置させる構成とすることができる。
またフレキシブルプリント配線板300の形状、大きさも本実施形態の構成に限るものではなく、適宜変更可能である。但し、少なくとも基台部200との接面部分は、放熱性を考慮して、発熱素子100をよけて、可能な限り広い面積で基台部200と接面させることができる形状、大きさとすることが望ましい。
また筐体400への基台部200の載置位置も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
また本実施形態においては、フレキシブルプリント配線板300を、いわゆる片面フレキシブルプリント配線板とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、少なくとも発熱素子100から回路領域Cまでの領域よりも外側の領域に、電気回路を構成することなく、放熱のみを行う、放熱専用拡張領域Rを設ける構成とするものであれば、フレキシブルプリント配線板300を、両面に電気回路を設けてある、いわゆる両面フレキシブルプリント配線板とする構成としてもよい。
Further, in the first embodiment of the present invention, the central portion of the flexible printed
For example, the flexible printed
The shape and size of the flexible printed
Further, the mounting position of the
In this embodiment, the flexible printed
次に図2を参照して、発熱素子の放熱構造1の形成方法を説明する。
まず基台部200に発熱素子100を半田Hを介して載置させる。この際、発熱素子100の電極と基台部200の電気回路とをボンディングワイヤーWで電気接続させる。
そして発熱素子100を載置させた基台部200を筐体400に貼りつける。
そしてフレキシブルプリント配線板300を基台部200に半田を介して載置させる。
この際、基台部200の電気回路とフレキシブルプリント配線板300の電気回路とを半田を介して電気接続させる。
そして外部配線500をフレキシブルプリント配線板300の電気回路に電気接続させる。
以上の工程を経ることで、発熱素子の放熱構造1が形成される。
勿論、発熱素子の放熱構造1の形成方法は、このような構成に限るものではなく、適宜変更可能である。
Next, with reference to FIG. 2, the formation method of the
First, the
Then, the
And the flexible printed
At this time, the electrical circuit of the
Then, the
Through the above steps, the
Of course, the method of forming the
次に図4〜図6を参照して、本発明の第1の実施形態の変形例を説明する。 Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず図4を参照して、本発明の第1の実施形態の変形例1を説明する。
本変形例1は、本発明の第1の実施形態における放熱専用拡張領域Rの構成を変化させたものである。
その他の構成については、既述した本発明の第1の実施形態と同一であることから、同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号を付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
First, with reference to FIG. 4, the
In the first modification, the configuration of the heat dissipation-only extended region R in the first embodiment of the present invention is changed.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention described above, the same members and the same functions are denoted by the same reference numerals, and the following detailed description is omitted. And
図4に示すように、本変形例1においては、放熱専用拡張領域Rの少なくとも先端部に、該先端部を屈曲させてなる広表面積領域R1を設けてある。
より具体的には、発熱素子100より図面上右側においては、放熱専用拡張領域Rの全てを蛇腹状に屈曲させることで、広表面積領域R1を設けてある。また発熱素子100より図面上左側においては、フレキシブルプリント配線板300の形状を平面視略コ字状とすることで、二股に分かれている放熱専用拡張領域Rの先端部を、共に蛇腹状に屈曲させることで、広表面積領域R1を設けてある。
なお、ここで「広表面積領域」とは、少なくとも投影平面積比1.2倍以上の表面積を持つ領域のことを指すものとする。
As shown in FIG. 4, in the first modification, a large surface area region R <b> 1 formed by bending the distal end portion is provided at least at the distal end portion of the heat dissipation dedicated expansion region R.
More specifically, on the right side of the
Here, the “large surface area region” refers to a region having a surface area of at least a projected plane area ratio of 1.2 times or more.
このような構成とすることで、放熱専用拡張領域Rを直線状に設ける場合に比べて、放熱専用拡張領域Rの表面積を増加させることができる。よって放熱専用拡張領域Rの放熱面積を増やすことができ、発熱素子100で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。
またフレキシブルプリント配線板300は、柔軟性を有することから、放熱専用拡張領域Rの先端部を容易に蛇腹状に屈曲させることができる。よって簡易な構成で放熱専用拡張領域Rの表面積を増やすことができる。
By setting it as such a structure, the surface area of the expansion area | region R only for heat radiation can be increased compared with the case where the expansion area | region R only for heat radiation is provided in linear form. Therefore, the heat dissipation area of the heat dissipation dedicated expansion region R can be increased, and the heat generated in the
Moreover, since the flexible printed
次に図5を参照して、本発明の第1の実施形態の変形例2を説明する。
本変形例2は、既述した本発明の第1の実施形態における放熱専用拡張領域Rの構成を変化させたものである。
その他の構成については、既述した本発明の第1の実施形態と同一であることから、同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号を付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
Next, with reference to FIG. 5, the
In the second modification, the configuration of the heat dissipation-only extended region R in the first embodiment of the present invention described above is changed.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention described above, the same members and the same functions are denoted by the same reference numerals, and the following detailed description is omitted. And
図5に示すように、本変形例2においては、放熱専用拡張領域Rの少なくとも先端部に、該先端部を屈曲させてなる広表面積領域R1を設けてある。
より具体的には、発熱素子100より図面上右側においては、放熱専用拡張領域Rの全てを渦巻き状に屈曲させることで、広表面積領域R1を設けてある。また発熱素子100より図面上左側においては、フレキシブルプリント配線板300の形状を平面視略コ字状とすることで、二股に分かれている放熱専用拡張領域Rの先端部を、共に蛇腹状に屈曲させることで、広表面積領域R1を設けてある。
As shown in FIG. 5, in the second modification, a large surface area region R1 formed by bending the distal end portion is provided at least at the distal end portion of the heat dissipation dedicated expansion region R.
More specifically, on the right side of the
このような構成とすることで、放熱専用拡張領域Rを直線状に設ける場合に比べて、放熱専用拡張領域Rの表面積を増加させることができる。よって放熱専用拡張領域Rの放熱面積を増やすことができ、発熱素子100で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。
またフレキシブルプリント配線板300は、柔軟性を有することから、放熱専用拡張領域Rの先端部を容易に蛇腹状及び渦巻き状に屈曲させることができる。よって簡易な構成で放熱専用拡張領域Rの表面積を増やすことができる。
By setting it as such a structure, the surface area of the expansion area | region R only for heat radiation can be increased compared with the case where the expansion area | region R only for heat radiation is provided in linear form. Therefore, the heat dissipation area of the heat dissipation dedicated expansion region R can be increased, and the heat generated in the
Moreover, since the flexible printed
次に図6を参照して、本発明の第1の実施形態の変形例3を説明する。
本変形例3は、既述した本発明の第1の実施形態における放熱専用拡張領域R及び筐体400の構成を変化させたものである。
その他の構成については、既述した本発明の第1の実施形態と同一であることから、同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号を付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
Next, with reference to FIG. 6, the
In the third modification, the configurations of the heat-extended extended region R and the
Since other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention described above, the same members and the same functions are denoted by the same reference numerals, and the following detailed description is omitted. And
図6に示すように、本変形例3においては、放熱専用拡張領域Rの少なくとも先端部に、該先端部を屈曲させてなる広表面積領域R1を設けてあると共に、放熱専用拡張領域Rの一部に、筐体400と接面する筐体接面領域R2を設けてある。
より具体的には、発熱素子100より図面上右側においては、放熱専用拡張領域Rの全てを蛇腹状に屈曲させることで、広表面積領域R1を設けてある。
また発熱素子100より図面上左側においては、フレキシブルプリント配線板300の形状を平面視略コ字状とすることで、二股に分かれている放熱専用拡張領域Rの先端部を、共に蛇腹状に屈曲させることで広表面積領域R1を設けてあると共に、発熱素子100から広表面積領域R1までの放熱専用拡張領域Rの一部を、共に筐体接面領域R2とし、図示しないグリスを介して筐体400の上蓋410に接面させてある。
また筐体400は、上蓋410を備える構成としてある。
なお図6に示すように、筐体400には、フレキシブルプリント配線板300から筐体400内の空気中に放熱させた熱を筐体400外へ放出させることができるように、筐体400の内外の空気間で対流が生じるような隙間Sを設けてある。勿論、筐体400の内外の空気間で対流が生じるようにする構造は、このような構成に限るものではなく、適宜変更可能である。
As shown in FIG. 6, in the third modification, at least the distal end portion of the heat dissipation dedicated expansion region R is provided with a large surface area region R1 formed by bending the tip portion, and In this part, a housing contact surface region R2 that is in contact with the
More specifically, on the right side of the
Further, on the left side of the drawing from the
The
As shown in FIG. 6, the
このように広表面積領域R1を設けることで、放熱専用拡張領域Rを直線状に設ける場合に比べて、放熱専用拡張領域Rの表面積を増加させることができる。よって放熱専用拡張領域Rの放熱面積を増やすことができ、発熱素子100で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。
更に筐体接面領域R2を設け、筐体400と接面させることで、フレキシブルプリント配線板300を、発熱素子100で発生した熱を筐体400へと伝熱させる伝熱パスとしても利用することができる。
よって基台部200と接地することがないことから、放熱への寄与率が低く、比較的冷たい状態にある上蓋410へ、発熱素子100で発生した熱を優先的に伝熱させて放熱させることができる。
従って上蓋410も放熱面積として加算させることができ、発熱素子100で発生した熱を一段と効果的に放熱させることができる。
またフレキシブルプリント配線板300は、柔軟性を有することから、放熱専用拡張領域Rの先端部を容易に蛇腹状に屈曲させることができると共に、上蓋410へと誘導させることができる。よって簡易な構成で放熱専用拡張領域Rの表面積を増やすことができると共に、上蓋410を放熱面積として利用することができる。
By providing the large surface area R1 in this way, the surface area of the heat dissipation dedicated expansion region R can be increased as compared with the case where the heat dissipation dedicated expansion region R is provided in a straight line. Therefore, the heat dissipation area of the heat dissipation dedicated expansion region R can be increased, and the heat generated in the
Further, the housing contact surface region R <b> 2 is provided, and the flexible printed
Therefore, since the
Therefore, the
In addition, since the flexible printed
なお本発明の第1の実施形態の変形例1〜3においては、広表面積領域R1の形状を、蛇腹状若しくは/及び渦巻き状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、放熱専用拡張領域Rの先端部を屈曲させることで、放熱専用拡張領域Rの表面積を増加させることができる形状であれば、適宜変更可能である。また屈曲回数も本変形例1〜3のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
また放熱専用拡張領域Rの少なくとも先端部に、放熱専用拡張領域Rを屈曲させてなる広表面積領域R1を設ける構成とするものであれば、広表面積領域R1の形成位置も本変形例1〜3の構成に限るものではなく、適宜変更可能である。
また本変形例1〜3においては、発熱素子100の右側及び左側の両側に、広表面積領域R1若しくは/及び筐体接面領域R2を設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、発熱素子100の右側及び左側の何れかに、広表面積領域R1若しくは/及び筐体接面領域R2を設ける構成としてもよい。
またフレキシブルプリント配線板300における筐体接面領域R2の形成位置も本発明の第1の実施形態の変形例3におけるものに限るものではなく、適宜変更可能である。より好適には、放熱性を考慮して、発熱素子100の近傍領域以外で上蓋410と接面させることができる位置に形成することが望ましい。
なお、ここで「発熱素子100の近傍領域」とは、発熱素子100から上蓋までの直線距離が1〜100mmの範囲内である領域を意味するものとする。
In the first to third modifications of the first embodiment of the present invention, the shape of the large surface area region R1 is a bellows shape or / and a spiral shape, but is not necessarily limited to such a configuration. As long as the surface area of the heat dissipation dedicated expansion region R can be increased by bending the tip of the heat dissipation dedicated expansion region R, the shape can be changed as appropriate. Further, the number of bendings is not limited to those of the first to third modifications, and can be changed as appropriate.
In addition, if the wide surface area R1 formed by bending the heat dissipation expansion area R is provided at least at the tip of the heat dissipation expansion area R, the position where the wide surface area R1 is formed is also the first to third modifications. The configuration is not limited to the above, and can be changed as appropriate.
In the first to third modifications, the large surface area R1 and / or the housing contact surface area R2 are provided on both the right and left sides of the
The formation position of the housing contact surface region R2 on the flexible printed
Here, the “region in the vicinity of the
次に図7を参照して本発明の第2の実施形態に係る発熱素子の放熱構造を説明する。
本発明の第2の実施形態に係る発熱素子の放熱構造4は、本発明の第1の実施形態に係る発熱素子の放熱構造1に対して、発熱素子の載置構成及びフレキシブルプリント配線板の形状を変化させたものである。
その他の構成については、既述した本発明の第1の実施形態と同一であることから、同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号を付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
Next, a heat dissipation structure for a heat generating element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The heat-dissipating structure 4 for the heat generating element according to the second embodiment of the present invention is different from the heat-dissipating
Since other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention described above, the same members and the same functions are denoted by the same reference numerals, and the following detailed description is omitted. And
図7に示すように、本発明の第2の実施形態に係る発熱素子の放熱構造4においては、発熱素子100を、フレキシブルプリント配線板300の上面に載置させ、該フレキシブルプリント配線板300を、筐体400に接地させてある基台部200の上面に載置させてある。また発熱素子100と、フレキシブルプリント配線板300の図示しない電気回路とをボンディングワイヤーWで電気接続することで、フレキシブルプリント配線板300に発熱素子100を搭載し、ワイヤーボンディングで結線してある。更に図7には詳しく図示していないが、フレキシブルプリント配線板300の形状を、平面視略コ字状とせず、平板状としてある。
このような構成とすることで、発熱素子100で発生した熱を直接フレキシブルプリント配線板300に伝熱させ、放熱させることができる。よって簡易な構成で放熱特性を向上させることができる。
従ってフレキシブルプリント配線板300を、発熱素子100と外部配線500との電気接続を行う機能と、発熱素子100で発生した熱を効果的に放熱させ、発熱素子100を冷やす機能とを同時に備えたフレキシブルプリント配線板とすることができる。
As shown in FIG. 7, in the heat-dissipating structure 4 for a heat generating element according to the second embodiment of the present invention, the
By setting it as such a structure, the heat which generate | occur | produced in the
Accordingly, the flexible printed
なお本発明の第2の実施形態においても、既述した本発明の第1の実施形態と同様に、放熱専用拡張領域Rを回路層320と同じ層に形成する構成としてもよい。
また既述した本発明の第1の実施形態と同様に、フレキシブルプリント配線板300における基台部200への載置位置も適宜変更可能である。
また既述した本発明の第1の実施形態と同様に、フレキシブルプリント配線板300をいわゆる両面フレキシブルプリント配線板とする構成としてもよい。
また既述した本発明の第1の実施形態と同様に、フレキシブルプリント配線板300の大きさも適宜変更可能である。
また既述した本発明の第1の実施形態と同様に、筐体400への基台部200の載置位置も適宜変更可能である。
また既述した本発明の第1の実施形態と同様に、筐体400の構成、形状、大きさ等も適宜変更可能である。
また既述した本発明の第1の実施形態の変形例1〜3と同様な、広表面積領域R若しくは/及び筐体接面領域R2を設ける構成としてもよい。
Note that, in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment of the present invention described above, the heat dissipation-only extended region R may be formed in the same layer as the
Further, as in the first embodiment of the present invention described above, the placement position of the flexible printed
Further, as in the first embodiment of the present invention described above, the flexible printed
Further, as in the first embodiment of the present invention described above, the size of the flexible printed
In addition, as in the first embodiment of the present invention described above, the mounting position of the
Further, as in the first embodiment of the present invention described above, the configuration, shape, size, and the like of the
Moreover, it is good also as a structure which provides the large surface area area | region R or / and housing | casing contact surface area | region R2 similar to the modifications 1-3 of the 1st Embodiment of the present invention mentioned above.
本発明によれば、発熱素子と組み合わされるフレキシブルプリント配線板の分野における産業上の利用性がある。またフレキシブルプリント配線板を備えてなる発熱素子の放熱構造の分野における産業上の利用性が高い。 The present invention has industrial applicability in the field of flexible printed wiring boards combined with heating elements. Moreover, the industrial applicability in the field of the heat dissipation structure of the heat generating element provided with the flexible printed wiring board is high.
1、4 発熱素子の放熱構造
100 発熱素子
200 基台部
300 フレキシブルプリント配線板
310 基材層
320 回路層
330 放熱層
340 カバーレイ層
350 スルーホール
400 筐体
410 上蓋
500 外部配線
600 放熱フィン
700 半田ボール
C 回路領域
H 半田
R 放熱専用拡張領域
R1 広表面積領域
R2 筐体接面領域
S 隙間
W ボンディングワイヤー
1, 4 Heat-dissipating structure of heat-generating
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010159283A JP2012023166A (en) | 2010-07-14 | 2010-07-14 | Flexible printed wiring board and heater element radiation structure |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11122840B2 (en) | 2016-01-26 | 2021-09-21 | Haydale Graphene Industries Plc | Heatable garment, fabrics for such garments, and methods of manufacture |
US11622441B2 (en) | 2018-10-26 | 2023-04-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device comprising ground reinforcement structure |
-
2010
- 2010-07-14 JP JP2010159283A patent/JP2012023166A/en active Pending
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