JP2012064864A - 電子モジュールの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱素子を放熱プレートに搭載してなる電子モジュールを、放熱体に取り付けてなる電子モジュールにおいて、昇温時の放熱性を向上させる取付構造を提供する。
【解決手段】放熱体２の一面は、放熱体側凸部２ａと放熱体側凹部２ｂよりなる凹凸形状とされており、放熱体２の一面と放熱プレート２０の他面との間には、当該両面に接触し放熱プレート２０を支持する受け部５が介在され、受け部５を介して放熱プレート２０と放熱体２とが締結されており、放熱プレート２０の他面は、放熱プレート側凸部２１と放熱プレート側凹部２２よりなる凹凸形状をなすと共に、放熱体側凸部２ａが放熱プレート側凹部２２に入り込むことで、当該両凸部２ａ、２１が噛み合った状態とされており、線膨張係数は、受け部５＜放熱プレート２０＜放熱体２の大小関係となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱素子を放熱プレートに搭載してなる電子モジュールを、放熱体に取り付けてなる電子モジュールの取付構造に関する。

従来より、この種の電子モジュールの取付構造としては、発熱素子と一面側に発熱素子が搭載された熱伝導性を有する放熱プレートとを備える電子モジュールを、一面が放熱プレートの他面と対向するように設けられた放熱体の当該一面側に取り付けてなり、放熱プレートからの熱を放熱体に伝えるようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３４６６９号公報

しかしながら、近年、発熱素子の高パワー化などに伴い、さらなる放熱性の向上が望まれている。特に、発熱素子の発熱や環境温度の上昇などによる昇温時には、発生する熱量も大きくなるので、高い放熱性が要求される。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発熱素子を放熱プレートに搭載してなる電子モジュールを、放熱体に取り付けてなる電子モジュールの取付構造において、昇温時の放熱性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者は、まず、電子モジュールから放熱体への放熱性向上のため、電子モジュールの放熱プレートと放熱体との互いの対向面を凹凸形状とし、互いの凹凸がかみ合って接触するようにすれば、当該両面が平坦な場合に比べて、接触面積が大きくなり、放熱性が向上すると考えた。請求項１に記載の発明は、このような考えに着目して創出されたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明においては、放熱体（２）の一面（２ｃ）は、放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）に向かって突出する放熱体側凸部（２ａ）と当該放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）よりなる凹凸形状とされており、
放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）は、放熱体（２０）の一面（２ｃ）に向かって突出する放熱プレート側凸部（２１）と当該放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）よりなる凹凸形状をなすと共に、放熱体側凸部（２ａ）が放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）に入り込むことで、当該両凸部（２ａ、２１）が噛み合った状態とされており、
放熱体（２）の一面（２ｃ）のうち放熱体側凹部（２ｂ）の底面と放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）のうち放熱体側凹部（２２）の底面との間には、放熱プレート（２０）と放熱体（２）とを締結する受け部（５）が介在されており
受け部（５）の線膨張係数よりも放熱プレート（２０）の線膨張係数および放熱体（２）の線膨張係数の方が大きくなっており、
受け部（５）、放熱プレート（２０）、および放熱体（２）が熱膨張したとき、放熱プレート側凸部（２１）の先端面と前記放熱体側凹部（２ｂ）の底面との距離（ａ１）、前記放熱体側凸部（２ａ）の先端面と前記放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面との距離（ａ２）、および、前記放熱体側凸部（２ａ）と前記放熱プレート側凸部（２１）との互いに対向する側面間の距離（ａ３）が縮小されるようになっていることを特徴とする。

それによれば、互いに対向する放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）と放熱体（２）の一面（２ｃ）とを上記凹凸形状とし、放熱体側凸部（２ａ）が放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）に入り込むことで、当該両凸部（２ａ、２１）が噛み合った状態とされているから、各凸部（２ａ、２１）と相手側の凹部（２ｂ、２２）の底面との間だけでなく、互いの凸部（２ａ、２１）における対向する側面間に放熱経路が形成されるから、放熱面積を大きく取れる。

また、このように放熱プレート（２０）および放熱体（２）の互いに対向する両面（２０ｂ、２ｃ）に凹凸を設け、当該両凹凸をかみ合うようにしたとしても、放熱プレート（２０）側の凹凸と放熱体（２）側の凹凸との間には少なからず隙間が生じる。この隙間はすなわち空気の層となり、放熱性を大きく阻害する。

そこで、その点も考慮して、本発明では、受け部（５）の線膨張係数よりも放熱プレート（２０）の線膨張係数、および、放熱体（２）の線膨張係数の方を大きくすることで、これら受け部（５）、放熱プレート（２０）、および放熱体（２）が熱膨張したとき、放熱プレート側凸部（２１）の先端面と放熱体側凹部（２ｂ）の底面との距離、放熱体側凸部（２ａ）の先端面と放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面との距離、および、放熱体側凸部（２ａ）と放熱プレート側凸部（２１）との互いに対向する側面間の距離が縮小されるようにしている。

このように、本発明によれば、昇温時には当該各部が熱膨張して、放熱プレート（２０）側の凹凸と放熱体（２）側の凹凸の間の隙間が小さくなる。よって、本発明によれば、昇温時に放熱性を大きく阻害する空気の層を縮小できるので、放熱性を向上させることができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の電子モジュールの取付構造において、放熱体側凹部（２ｂ）の底面と放熱体（２）の一面（２ｃ）とは面一となっており、放熱プレート側凹部（２２）の底面と放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）とは面一となっており、受け部（５）は、放熱体側凹部（２ｂ）と面一となった放熱体（２）の一面（２ｃ）と放熱体側凹部（２２）と面一となった放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）との間に設けられているものにすれば、当該両面間に受け部（５）を設けることが容易となり、放熱体（２）と放熱プレート（２０）の締結も容易となる。

また、請求項３に記載の発明のでは、請求項１又は２に記載の電子モジュールの取付構造において、受け部（５）、放熱プレート（２０）、および放熱体（２）が熱膨張した時には、前記各距離（ａ１、ａ２、ａ３）が０となって両凹凸形状全体が接触し合うことを特徴とする。このように、両凹凸形状全体が接触することで放熱性を阻害する空気の層を無くすことができる。従って、放熱性を格段に向上させることができる。

また、上記各手段の場合、理想的には、熱膨張によって、放熱プレート側凸部（２１）の先端面が放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）の底面に接触するタイミングと、放熱体側凸部（２ａ）の先端面が放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面に接触するタイミングとが同時であることが望ましい。

しかし、上記各手段においては、熱膨張時には、線膨張係数の大きい放熱体側凸部（２ａ）の方が、線膨張係数の小さい放熱プレート側凸部（２１）よりも突出方向への膨張度合が大きい。

そこで、この点を考慮して、請求項４では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造において、放熱プレート側凸部（２１）の先端面と放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）の底面との距離（ａ１）が、放熱体側凸部（２ａ）の先端面と放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面との距離（ａ２）よりも小さいことを特徴としている。

それによれば、上記した放熱プレート側凸部（２１）の先端面が放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）の底面に接触するタイミングと、放熱体側凸部（２ａ）の先端面が放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面に接触するタイミングとを極力同時にするという点で好ましい。

ここで、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造において、発熱素子（１０）は、放熱プレート（２０）とは反対側にて、発熱素子（１０）からの信号を外部に取り出すためのコネクタ（４）と電気的に接続されており、放熱プレート（２０）は、発熱素子（１０）を覆うコネクタ（４）の蓋として構成されたものであることを特徴とする。

それによれば、コネクタ（４）に接続された発熱素子（１０）は、放熱プレート（２０）によって蓋をされるから、コネクタ（４）からの発熱素子（１０）の脱落を、放熱プレート（２０）によって防止することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造においては、発熱素子（１０）は、ヒートシンク（１１）の上に配線基板（１２）、電子部品（１３）を順次積層し、これら積層体をモールド樹脂（１４）によって封止するとともに、ヒートシンク（１１）の一部をモールド樹脂（１４）より露出してなるものであり、モールド樹脂（１４）より露出するヒートシンク（１１）の部分を、放熱プレート（２０）の一面と接触させているものにできる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造において、放熱体側凸部（２ａ）は、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされており、放熱プレート側凸部（２１）は、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされていることを特徴としている。

それによれば、昇温時、放熱体（２）と放熱プレート（２０）の熱膨張係数差から反りが発生した場合にも、互いに断面台形状の凸部（２ａ、２１）が噛み合う状態とされているから、当該互いの凸部が干渉することなく、効率的に放熱経路を確保しやすいものとできる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態に係る電子モジュールの取付構造を示す概略断面図である。 放熱体の一面および放熱プレートの他面における各凹凸を示す図であり、（ａ）は放熱体の一面の概略平面図、（ｂ）は放熱プレートの他面の概略平面図である。 放熱プレートおよび放熱体の両凹凸のかみ合い部分を拡大して示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子モジュールの取付構造の要部を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る放熱体の一面および放熱プレートの他面における各凹凸を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子モジュール１を放熱体２に取り付けてなる電子モジュール１の取付構造の概略断面構成を示す図である。本電子モジュール１は、たとえばオートマチックエンジンの車両に搭載される電子装置であり、その場合の放熱体２は、たとえば当該エンジンのバルブボディなどのブロック体となる。

電子モジュール１は、駆動時に発熱する発熱素子１０と、熱伝導性を有する金属等の材料よりなる板状の放熱プレート２０とを備え、放熱プレート２０の一面（図１中の上面）２０ａ側に発熱素子１０を搭載してなるものである。この発熱素子１０としては、たとえばパワー素子などを有するＩＣチップや、モールドＩＣなどが挙げられる。

本実施形態では、発熱素子１０はモールドＩＣであり、ヒートシンク１１の上に配線基板１２、電子部品１３を順次積層し、これらが積層されてなる積層体をモールド樹脂１４によって封止するとともに、ヒートシンク１１の一部をモールド樹脂１４より露出してなるものである。

ここで、ヒートシンク１１は、たとえばアルミニウム、銅、モリブデンなどの放熱性に優れた金属等の材料よりなる板材である。配線基板１２は、たとえばセラミック基板などであり、ヒートシンク１１上に搭載されて接着などにより固定されている。

電子部品１３は、パワートランジスタ素子などの発熱の大きい部品であり、さらに必要に応じて、抵抗やコンデンサなどの受動素子なども電子部品１３に含まれる。これら電子部品１３は、たとえばワイヤボンディングやフリップチップ、導電性接着剤、はんだなどにより、配線基板１２に電気的に接続されている。

また、この発熱素子１０は、一般的なモールドＩＣと同じく、銅などの導電性材料よりなるリード１５を備えており、リード１５はそのインナーリードがモールド樹脂１４に封止され、アウターリードがモールド樹脂１４より突出している。

ここでは、モールド樹脂１４内にてリード１５と配線基板１２とが、金やアルミニウムなどのボンディングワイヤ１６により電気的に接続されている。そして、配線基板１２からの信号は上記アウターリードにてモールド樹脂１４の外部に取りだされるようになっている。

また、モールド樹脂１４は、一般的なエポキシ樹脂などのモールド材料よりなり、たとえば、トランスファーモールド法などにより成型されるものである。そして、ヒートシンク１１における配線基板１２の搭載面とは反対側の面が、モールド樹脂１４より露出しており、このモールド樹脂１４より露出するヒートシンク１１の面は、放熱プレート２０の一面と接触している。

ここで、発熱素子１０は、ブラケット１７を介して放熱プレート２０に固定されている。具体的には、ブラケット１７は、リード１５と同様に、モールド樹脂１４により発熱素子１０の一部として一体化されており、このブラケット１７のモールド樹脂１４より突出する部位を、ネジ３を介して放熱プレート２０に締結している。

また、図１に示されるように、発熱素子１０は、放熱プレート２０とは反対側にて、コネクタ４と電気的に接続されている。このコネクタ４は、発熱素子１０からの信号を外部（たとえば車両のＥＣＵなどの外部回路）に取り出すための部材であり、ターミナル端子などを内蔵した樹脂成型品などとして構成されたものである。

ここで、発熱素子１０のリード１５におけるアウターリードが、コネクタ４の図示しないターミナル端子に対して、溶接やはんだ付けなどにより電気的に接続されている。これにより、電子モジュール１の発熱素子１０は、コネクタ４と電気的に接続され、当該発熱素子１０と外部とがコネクタ４を介して電気的に接続されている。

また、本実施形態では、放熱プレート２０は、発熱素子１０を覆うようにコネクタ４に取り付けられる当該コネクタ４の蓋として構成されている。ここで、放熱プレート２０とコネクタ４との固定については、ネジ締めや系合など周知の接合手段を採用することができる。

このように、本実施形態の電子モジュール１は、発熱素子１０と、一面２０ａ側に発熱素子１０が搭載された放熱プレート２０とを備えるものである。そして、本実施形態では、この電子モジュール１を、一面２ｃが放熱プレート２０の他面（図１中の下面）２０ａと対向するように設けられた放熱体２の当該一面側に取り付けている。

そして、発熱素子１０で発生する熱を放熱プレート２０から放熱体２に伝え、放熱するようにしている。具体的には、発熱素子１０の電子部品１３や配線基板１２に発生する熱が、ヒートシンク１１から放熱プレート２０を介して放熱体２に放熱されるようになっている。

ここで、放熱体２は、上述したように、バルブボディなどのブロック体であるが、その放熱体２の一面２ｃは、図１に示されるように、放熱プレート２０の他面２０ｂに向かって突出する放熱体側凸部２ａと当該放熱体側凸部２ａ間の放熱体側凸部２ａに比べて凹んでいる凹部２ｂよりなる凹凸形状とされている。さらに言うならば、放熱体側凸部２ａ間の凹部２ｂの底面は、放熱体側凸部２ａの根元の面に相当する。つまり、本実施形態における凹部２ｂの底面は、放熱体２の一面２ｃと面一に連続している。

また、放熱体２の一面２ｃと放熱プレート２０の他面２０ｂとの間に、受け部５が介在されている。具体的に、受け部５は、放熱体２の一面２ｃのうち放熱体側の凹部２ｂの底面と放熱プレート２０の他面２０ｂのうち後述する放熱体側の凹部２２の底面との間に介在しており、放熱プレート２０を支持するものである。そして、この受け部５を介して、放熱プレート２０と放熱体２とが締結されている。

具体的には、受け部５は円筒状のものであり、ネジ４は、上記ブラケット１７、放熱プレート２０、受け部５を貫通して放熱体２の内部まで到達するものである。ここで、受け部５の中空部および放熱体２の内部に、ネジ４とネジ結合される雌ネジを形成することにより、ネジ４を介して、これら各部が締結される。

また、本実施形態では、放熱プレート２０の他面２０ｂのうち放熱体２の一面２ｃにおける凹凸形状部分に対向する部位には、放熱体２の凹凸形状に対応した凹凸が形成されている。すなわち、この放熱プレート２０の凹凸は、放熱体２の一面２ｃに向かって突出する放熱プレート側凸部２１と当該放熱プレート側凸部２１間の放熱プレート側凸部２１に比べて凹んでいる凹部２２よりなる凹凸形状をなす。さらに言うならば、放熱プレート側凸部２１間の凹部２２の底面は、放熱プレート側凸部２１の根元の面に相当する。

つまり、本実施形態における凹部２２の底面は、放熱プレート２０の他面と面一に連続している。そして、上記受け部５は、凹部２ｂと面一となった放熱体２の一面２ｃと凹部２２と面一となった放熱プレート２０の他面２０ｂとの間に設けられている。これにより、当該両面間に受け部５を設けることが容易となり、放熱体２と放熱プレート２０の締結が容易となる。

そして、放熱体２の放熱体側凸部２ａが、放熱プレート２０における放熱プレート側凸部２１間の凹部２２に入り込んでおり、それにより、これら放熱体側凸部２ａと放熱プレート側凸部２１とが噛み合った状態とされている。

ここで、図２は、これら放熱体２の一面２ｃおよび放熱プレート２０の他面２０ｂにおける各凹凸を示す図であり、（ａ）は放熱体２の一面２ｃの概略平面図、（ｂ）は放熱プレート２０の他面２０ｂの概略平面図である。なお、これら図２では、受け部５も示しており、さらに、図２（ｂ）では、当該両凸部２ａ、２１がかみ合った状態における放熱体側凸部２ａを破線にて示してある。

図２に示されるように、本実施形態では、放熱体２の一面２ｃおよび放熱プレート２０の他面２０ｂにおいて、それぞれ直方体形状の凸部２ａ、２１が設けられている。さらに言うならば、放熱体２の一面２ｃにおいて、複数個の直方体形状の放熱体側凸部２ａが、その長手方向をそろえた状態で当該長手方向と直交する方向に配列されている。そして、各放熱体側凸部２ａ間が凹部２ｂ（以下、放熱体側凹部２ｂという）とされている。

一方、放熱プレート２０の他面２０ｂにおいて、複数個の直方体形状の放熱プレート側凸部２１が、その長手方向をそろえた状態で当該長手方向と直交する方向に配列されている。そして、各放熱プレート側凸部２１間が凹部２２（以下、放熱プレート側凹部２２という）とされている。

そして、図２（ｂ）に示されるように、この放熱プレート側凹部２２に放熱体側凸部２ａがはまり込むことで、放熱体側凸部２ａと放熱プレート側凸部２１とがかみ合った状態となる。なお、これら両凸部２ａ、２１がかみ合うように、放熱体２および放熱プレート２０に凹凸が形成されていればよく、図２に示されるような凹凸形状に限定されるものではないことはもちろんである。たとえば、不定形の島状に凹凸が形成されてもよい。

このように、本実施形態では、互いに対向する放熱プレート２０の他面２０ｂと放熱体２の一面２ｃとを上記凹凸形状とし、放熱体側凸部２ａが放熱プレート側凹部２２に入り込むことで、当該両凸部２ａ、２１が噛み合った状態とされている。

そのため、本実施形態では、各凸部２ａ、２１と相手側の凹部２ｂ、２２の底面との間だけでなく、互いの凸部２ａ、２１における対向する側面間に放熱経路が形成される。それゆえ、本実施形態では、放熱プレート２０の他面２０ｂと放熱体２の一面２ｃを平坦面とする場合に比べて、放熱面積を大きく取れ、放熱性向上に好ましい構成とされている。

このように、本実施形態では、受け部５を介して締結されている放熱プレート２０および放熱体２は、電子モジュール１で発生する熱を放熱する放熱部材２、２０として構成されているが、電子モジュール１の電気信号が流れるものではない。

ここで、本実施形態のような構成とした場合、放熱プレート２０および放熱体２の両凹凸をかみ合うようにしたとしても、放熱プレート２０側の凹凸と放熱体２側の凹凸の間には少なからず隙間が生じる。そして、この隙間はすなわち空気の層であり、放熱性を大きく阻害する。

そこで、本実施形態では、これら放熱部材２、２０および受け部５については、発生する熱量が大きくなり高い放熱性が必要とされる昇温時にて、放熱プレート２０と放熱体２との間の放熱経路を適切に確保するべく、各部２、５、２０の線膨張係数の関係を規定している。この関係について、図３も参照して、より詳細に述べる。図３は、放熱プレート２０および放熱体２の両凹凸のかみ合い部分を拡大して示す概略断面図である。

すなわち、本実施形態においては、受け部５の線膨張係数よりも放熱プレート２０の線膨張係数の方が大きく、且つ、放熱プレート２０の線膨張係数よりも放熱体２の線膨張係数の方が大きくなっている。つまり、線膨張係数については、受け部＜放熱プレート＜放熱体、という大小関係が規定されている。

このような大小関係が成立するものであれば、上記各部２、５、２０の材質は特に限定されるものではないが、たとえば、本実施形態では、受け部５を炭素鋼であるＳＰＣＣにより構成し、放熱プレート２０を銅により構成し、放熱体２をアルミニウムにより構成している。

そして、このような線膨張係数の関係によれば、昇温時すなわち上記各部２、５、２０の熱膨張時には、当該三者２、５、２０の膨張度合については、受け部５が最小、放熱プレート２０が中位、放熱体２が最大となる。たとえば、放熱体２をＡｌ（線膨脹係数α＝２３）、放熱プレート２０をＣｕ（α＝１７）、受け部５をＳＰＣＣ（α＝１１）とすることができる。

ここで、受け部５に接触している放熱体２の一面２ｃの部分および放熱プレート２０の他面２０ｂの部分は、上記締結力により固定されているので、実質的に膨張による変形は無視される。そのため、当該熱膨張時には、放熱体２と放熱プレート２０との間の放熱経路については、放熱体側凸部２ａおよび放熱プレート側凸部２１の膨張度合が支配的となる。

そして、本実施形態では、上記線膨張係数の関係より、各凸部２ａ、２１の突出方向およびそれと直交する方向において、放熱体側凸部２ａの膨張度合が、放熱プレート側凸部２１の膨張度合よりも大きくなっている。

そうすると、当該熱膨張時には、放熱プレート側凸部２１の先端面と放熱体側凹部２ｂの底面との距離ａ１、放熱体側凸部２ａの先端面と放熱プレート側凹部２２の底面との距離ａ２、および、放熱体側凸部２ａと放熱プレート側凸部２１との互いに対向する側面間の距離ａ３が縮小されることになる。なお、これら各距離ａ１、ａ２、ａ３は、図３に示されている。

このように、本実施形態の電子モジュールの取付構造によれば、電子モジュール１の放熱プレート２０と放熱体２との間の放熱面積を、上記凹凸のかみ合い構成によって大きくできるとともに、昇温時には、上記各部２、５、２０の線膨張係数の関係によって、当該凹凸間の隙間を小さくできる。よって、本実施形態によれば、昇温時の放熱性を向上させることができる。

また、図３を参照して述べるならば、本実施形態においては、理想的には、昇温時の上記各部２、５、２０の熱膨張によって、放熱プレート側凸部２１の先端面が放熱体側凹部２ｂの底面に接触するタイミングと、放熱体側凸部２ａの先端面が放熱プレート側凹部２２の底面に接触するタイミングとが同時であることが望ましい。

つまり、当該熱膨張によって、図３に示される放熱プレート側凸部２１の先端面と放熱体側凹部２ｂの底面との距離ａ１と、放熱体側凸部２ａの先端面と放熱プレート側凹部２２の底面との距離ａ２とが、同時に０となることが理想である。

しかし、本実施形態においては、熱膨張時には、線膨張係数の大きい放熱体側凸部２ａの方が、線膨張係数の小さい放熱プレート側凸部２１よりも突出方向への膨張度合が大きい。

そのため、たとえば、当該両距離ａ１、ａ２が同じの場合、熱膨張時において、線膨張係数の大きい放熱体側凸部２ａの先端の方が、線膨張係数の小さい放熱プレート側凸部２１よりも、相手側の凹部の底面に早く接触してしまう。つまり、その時点では、放熱プレート側凸部２１と放熱体側凹部２ｂの底面とは隙間が残っている状態である。その後、さらに昇温して両者が熱膨張すると、接触した放熱体側凸部２ａの先端は、放熱体２と放熱プレート２０とを離間するように放熱プレート側凹部２２の底面に押し付けられる。そのような状態で、放熱プレート側凸部２１の先端が放熱体側凹部２ｂの底面に接触するまで昇温し続けると受け部へ過大な負荷が生じてしまい好ましくない。

そこで、本実施形態では、好ましい形態として、放熱プレート側凸部２１の先端面と放熱体側凹部２ｂの底面との距離ａ１を、放熱体側凸部２ａの先端面と放熱プレート側凹部２２の底面との距離ａ２よりも小さいものとすることが望ましい。それによれば、熱膨張時において、上記した両凸部２ａ、２１が相手側凹部２ｂ、２２に接触するタイミングを極力同時にすることができる。この場合、放熱性を阻害する空気層が両先端面および底面間に存在しないから、昇温時における放熱性の格段な向上が可能となる。

また、本実施形態では、熱膨張時には、上記距離ａ１間における放熱プレート側凸部２１の先端面と放熱体側凹部２ｂの底面との接触、および、上記距離ａ２間における放熱体側凸部２ａの先端面と放熱プレート側凹部２２の底面との接触よりも、上記距離ａ３間における放熱プレート側凸部２１の側面と放熱体側凸部２ａの側面との接触が、早く実現することが好ましい。

熱膨張時には、上記各距離ａ１〜ａ３間にて各対向面がすべて同時に接触するのが理想的ではある。ここで、たとえば、上記距離ａ１間における各対向面の接触、および、上記距離ａ２間における各対向面の接触の方が、上記距離ａ３間における上記側面同士の接触よりも早い場合、上記距離ａ３間における上記側面同士を接触させようとして、さらに、上記距離ａ１および上記距離ａ２間において、上記説明したように、各凸部が相手側部材を押し上げるように膨張し、当該相手側部材にダメージを与える恐れがある。

その点、上記距離ａ３間における上記側面同士の接触の方を、上記距離ａ１およびａ２間における各対向面の接触よりも早くすることで、そのような問題を回避できる。更に、熱膨張時に上記各距離ａ１〜ａ３間にて各対向面がすべて同時に接触すれば、両凹凸間で放熱性を阻害する空気の層が存在しなくなるから、昇温時における多量の放熱要求に大きく貢献することができる。なお、このことについては、放熱プレート２０側、放熱体２側の各凹凸の突出高さ、それぞれの凸部および凹部の幅、各距離ａ１〜ａ３、さらには各線膨張係数を適宜設定することにより可能である。

また、上記図１に示される本実施形態の取付構造については、コネクタ４に発熱素子１０を取り付けるとともに、コネクタ４および発熱素子１０に放熱プレート２０を取り付けた後、この状態で、放熱プレート２０と放熱体２とを締結することで、組み付けが完成するものである。

ここで、上述したように、本実施形態では、放熱プレート２０はコネクタ４の蓋として構成されている。この場合、上記組み付け時において、コネクタ４に、発熱素子１０を取り付け、さらに放熱プレート２０を取り付けることによって、発熱素子１０は、コネクタ４内の空間にて放熱プレート２０に遮蔽される。

そのため、その後、放熱プレート２０を放熱体２に取り付けるときに、コネクタ４から発熱素子１０が脱落するのを放熱プレート２０によって防止できるから、当該取り付けにおける取り扱い性の向上などが期待される。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る電子モジュールの取付構造の要部を示す概略断面図であり、（ａ）は反りの発生前、（ｂ）は反りの発生後の状態を示している。本実施形態は、放熱体２の一面と放熱プレート２０の他面との間の両面の凹凸形状を変形したところが、上記第１実施形態との相違点であり、この相違点を中心の述べることとする。

図４に示されるように、本実施形態では、放熱体側凸部２ａは、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされており、一方、放熱プレート側凸部２１は、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされている。これら両凸部２ａ、２１は、互いに噛み合うように対応した断面台形状をなしている。

それによれば、昇温時、図４（ｂ）に示されるように、放熱体２と放熱プレート２０の熱膨張係数差から、反りが発生した場合にも、互いの凸部２ａ、２１におけるテーパ状の側面、すなわち台形の側面によって、互いの凸部２ａ、２１が干渉しにくくなり、結果、効率的に放熱経路を確保しやすくなることが期待される。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る電子モジュールの取付構造の要部を示す概略断面図である。この図５は、放熱体２の一面および放熱プレート２０の他面における各凹凸を示す図であり、（ａ）は放熱体２の一面の概略平面図、（ｂ）は放熱プレート２０の他面の概略平面図である。なお、図５では、受け部５も示しており、さらに、図５（ｂ）では、当該両凸部２ａ、２１がかみ合った状態における放熱体側凸部２ａを破線にて示してある。

放熱体２の一面および放熱プレート２０の他面における各凹凸は、上記図２に限定されるものではなく、たとえば、各凸部２ａ、２１を千鳥状に配置された柱状のものとし、その間の凸部２ａ、２１よりも凹んだ部位を凹部２ｂ、２２とするようにしたものであってもよい。さらには、これら図２、図５以外にも種々の凹凸形状が可能であることはいうまでもない。

（他の実施形態）
なお、受け部５を介した放熱プレート２０と放熱体２との締結方法としては、上記ネジ３を用いた方法に限定するものではなく、種々の周知の締結手段が可能である。

また、上記実施形態では、電子モジュール１の放熱プレート２０は、発熱素子１０を覆うコネクタ４の蓋として構成されたものであったが、当該放熱プレート２０は、コネクタ４の蓋に限定されるものではないことはもちろんである。

また、発熱素子１０としては、駆動時に発熱し、放熱を要するものであれば、上記モールドＩＣに限定されるものではなく、ベアチップや、あるいは、半導体素子以外の電子部品などであってもよい。

１ 電子モジュール
２ 放熱体
２ａ 放熱体側凸部
２ｂ 放熱体側凹部
４ コネクタ
５ 受け部
１０ 発熱素子
１１ ヒートシンク
１２ 配線基板
１３ 電子部品
１４ モールド樹脂
２０ 放熱プレート
２１ 放熱プレート側凸部
２２ 放熱プレート側凹部
ａ２ 放熱体側凸部の先端面と放熱プレート側凹部の底面との距離
ａ３ 放熱体側凸部と放熱プレート側凸部との互いに対向する側面間の距離

Claims (7)

1. 発熱素子（１０）と、一面（２０ａ）側に前記発熱素子（１０）が搭載された熱伝導性を有する放熱プレート（２０）と、を備える電子モジュール（１）を、一面（２ｃ）が前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）と対向するように設けられた放熱体（２）の当該一面（２０ａ）側に取り付けてなり、前記放熱プレート（２０）からの熱を前記放熱体（２）に伝えるようにした電子モジュールの取付構造において、
   前記放熱体（２）の一面（２ｃ）は、前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）に向かって突出する放熱体側凸部（２ａ）と当該放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）よりなる凹凸形状とされており、
   前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）は、前記放熱体（２０）の一面（２ｃ）に向かって突出する放熱プレート側凸部（２１）と当該放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）よりなる凹凸形状をなすと共に、前記放熱体側凸部（２ａ）が前記放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）に入り込むことで、当該両凸部（２ａ、２１）が噛み合った状態とされており、
   前記放熱体（２）の一面（２ｃ）のうち前記放熱体側凹部（２ｂ）の底面と前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）のうち前記放熱体側凹部（２２）の底面との間には、前記放熱プレート（２０）と前記放熱体（２）とを締結する受け部（５）が介在されており
   前記受け部（５）の線膨張係数よりも前記放熱プレート（２０）の線膨張係数および前記放熱体（２）の線膨張係数の方が大きくなっており、
   前記受け部（５）、前記放熱プレート（２０）、および前記放熱体（２）が熱膨張したとき、前記放熱プレート側凸部（２１）の先端面と前記放熱体側凹部（２ｂ）の底面との距離（ａ１）、前記放熱体側凸部（２ａ）の先端面と前記放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面との距離（ａ２）、および、前記放熱体側凸部（２ａ）と前記放熱プレート側凸部（２１）との互いに対向する側面間の距離（ａ３）が縮小されるようになっていることを特徴とする電子モジュールの取付構造。
2. （今回の新規請求項）
   前記放熱体側凹部（２ｂ）の底面と前記放熱体（２）の一面（２ｃ）とは面一となっており、
   前記放熱プレート側凹部（２２）の底面と前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）とは面一となっており、
   前記受け部（５）は、前記放熱体側凹部（２ｂ）と面一となった前記放熱体（２）の一面（２ｃ）と前記放熱体側凹部（２２）と面一となった前記放熱プレート（２０）の他面（２０ｂ）との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュールの取付構造。
3. （今回の新規請求項）
   前記受け部（５）、前記放熱プレート（２０）、および前記放熱体（２）が熱膨張した時には、前記各距離（ａ１、ａ２、ａ３）が０となって前記両凹凸形状全体が接触し合うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子モジュールの取付構造。
4. （前回の請求項４）
   前記放熱プレート（２０）の線膨張係数よりも前記放熱体（２）の線膨張係数の方が大きくなっており、
   前記放熱プレート側凸部（２１）の先端面と前記放熱体側凸部（２ａ）間の凹部（２ｂ）の底面との距離（ａ１）が、前記放熱体側凸部（２ａ）の先端面と前記放熱プレート側凸部（２１）間の凹部（２２）の底面との距離（ａ２）よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造。
5. （前回の請求項２）
   前記発熱素子（１０）は、前記放熱プレート（２０）とは反対側にて、前記発熱素子（１０）からの信号を外部に取り出すためのコネクタ（４）と電気的に接続されており、
   前記放熱プレート（２０）は、前記発熱素子（１０）を覆う前記コネクタ（４）の蓋として構成されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造。
6. （前回の請求項３）
   前記発熱素子（１０）は、ヒートシンク（１１）の上に配線基板（１２）、電子部品（１３）を順次積層し、これら積層体をモールド樹脂（１４）によって封止するとともに、前記ヒートシンク（１１）の一部を前記モールド樹脂（１４）より露出してなるものであり、
   前記モールド樹脂（１４）より露出する前記ヒートシンク（１１）の部分を、前記放熱プレート（２０）の一面（２０ａ）と接触させていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造。
7. （前回の請求項５）
   前記放熱体側凸部（２ａ）は、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされており、
   前記放熱プレート側凸部（２１）は、その突出方向に沿った断面形状が突出先端側に向かって窄まる台形状とされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子モジュールの取付構造。

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