JP2012089869A - 放熱台 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストの安い構造を有する上、該構造によりそれに搭載する電子部品から生じる熱の金属板への熱伝達が従来より良い放熱台を提供する。
【解決手段】電子部品３を搭載するための放熱台であって、その一面に、第一エリア４１１と、第二エリア４１２とが、互いに独立に形成されている金属板４と、前記第二エリアの表面のみに形成されている絶縁層５と、前記絶縁層の表面上に形成されている第一導電層６１と第二導電層６２とからなっている放熱台。
【選択図】図４
【解決手段】電子部品３を搭載するための放熱台であって、その一面に、第一エリア４１１と、第二エリア４１２とが、互いに独立に形成されている金属板４と、前記第二エリアの表面のみに形成されている絶縁層５と、前記絶縁層の表面上に形成されている第一導電層６１と第二導電層６２とからなっている放熱台。
【選択図】図４
Description
本発明は、電子部品を搭載するための放熱台に関し、特に、該電子部品から生じる熱を効率よく発散できる放熱台に関する。
作動中の電子部品は、それから生じる熱を効率的に放散することができなければ、温度がどんどん高くなるため、機能が十分に果たせないだけでなく、使用寿命も短くなる。
近年、電子部品の発展が進んでおり、その体積がますます小さくなりつつあることに反し、出力がますます大きくなりつつあり、それに、使用寿命のため、出力が大きくなるに伴って温度上昇の制止、特に、熱放散に関する技術も求められている。
例を挙げれば、今現在、非常に汎用されているＬＥＤは、半導体技術の進歩によって輝度が随分高まったが、その輝度の高まりに従ってそれに相応する熱放散技術も求められつつある。
それを説明すると、図１は、ＬＥＤ１１を搭載し、その発熱を放散する従来の放熱台１２である。
該放熱台１２は、ＬＥＤ１１の発熱を発散する金属板１２１と、金属板１２１の上面に搭載されており、且つ、それ自体の上面に導電層１２４が形成されている回路板１２２と、電気絶縁層及び粘着層として金属板１２１と回路板１２２との間に介在している樹脂層１２３と、からなっている。
このような従来の熱放散構成によると、図示のように、ＬＥＤ１１から生じる熱は、回路板１２２及び樹脂層１２３を経由して金属板１２１から大気に発散する。
しかし、この熱放散構成における回路板１２２と樹脂層１２３は、いずれも熱伝導率がかなり低いので、構成全体の熱放散に妨げとなり、熱放散効果を悪くさせる。
それに対応して色々な構造改良技術が出て来ている。特許文献１に記載の放熱台を例として挙げれば、図２に示すように、この、電子部品（図示せず）を搭載する放熱台２には、熱を発散する金属板２１と、酸化防止金属膜２２と、セラミックフィルム２３と、金属導電層（２４，２５）とが順序に積み重なっている。即ち、金属導電層（２４，２５）は、熱伝導性のより良いセラミックフィルム２３上に形成されている。
この特許技術の放熱台は、回路板や樹脂層の代わりに、熱伝導性のより良いセラミックスフィルム２３と酸化防止金属膜２２とを経由して金属板２１から電子部品の発熱を放散するが、セラミックスフィルム２３は、比較的高価なものである上、その熱伝導率もわずか約１０ｗ/ｍｋの水準にあり、やはり構成全体の熱放散に妨げとなり、現在の高出力のＬＥＤに対し、熱放散効果が十分だと言えない。
前記従来の放熱台の欠点に鑑みて、本発明は、コストの安い構造を有する上、該構造によりそれに搭載する電子部品から生じる熱の金属板への熱伝達が従来より良い放熱台の提供を目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、電子部品を搭載するための放熱台であって、その一面に、第一エリアと、第二エリアとが、互いに独立に形成されている金属板と、電気絶縁のため、前記第二エリアの表面のみに形成されている第一絶縁層と、前記第一エリアの金属面に形成されている第一導電層と、前記第一絶縁層の表面上に形成されている第二導電層と、からなっており、前記電子部品は、その両面の極性が反対になっているものが使用される上、前記両面の一つで前記第一導電層の表面と接触し、且つ、他の一つの面で前記第二導電層と接続することにより前記第一導電層と前記第二導電層との間に電気的に組み込まれると同時に、前記第一導電層に搭載され、前記第一導電層の直接下にある金属板によりその発熱を容易に放散することができることを特徴とする放熱台を提供する。
上記構成による放熱台は、その絶縁層が、その金属板とそれに搭載される電子部品との間以外の箇所に形成されているので、それに搭載される電子部品を、直接にまたは熱伝導性の良い金属接着層や導電層（第一導電層）のみを介して金属板と接触させ、電子部品から生じる熱を効率よく発散することができる。
以下、図３〜１１を参照しながら本発明の実施例１〜５を説明する。
図３と図４は、実施例１の構成を説明する図である。
図３に示すように、電子部品３を搭載する放熱台は、電子部品３が生じる熱を発散する金属板４と、該金属板４の表面に形成される絶縁層５並びに金属接着層７と、絶縁層５の表面上に形成されている導電層６とからなっている。
また、図４に示すように、金属板４の頂面４１には、電子部品３を搭載する第一エリア４１１と、該第一エリア４１１に区切られて図中の左右両部分に分けられている第二エリア４１２ａ，４１２ｂとが互いに独立に形成されている。
もっと詳しく説明すると、第一エリア４１１は、頂面４１の中央近くを横断し、且つ均一に突起してなった長尺状の平面層であり、第二エリア４１２ａと第二エリア４１２ｂとは、それぞれ左右から第一エリア４１１と間隔を空けている。
また、第二エリア４１２ａ，４１２ｂだけの表面に、電気絶縁のための絶縁層５が形成されている。
さらに、導電層６は、絶縁層５の表面上に形成される上、第二エリア４１２ａの方にある第一導電層６１と第二エリア４１２ｂの方にある第二導電層６２とに分けられている。
なお、実施例１における電子部品３は、極性のないものが使用される上、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）工程でその二つの端子３１，３２によって第一導電層６１と第二導電層６２との間に電気的に組み込まれている。
また、第一エリア４１１の表面上に金属接着層７が形成される上、熔接で電子部品３と接着している。よって、電子部品３は、金属接着層７による接着で金属板に搭載されている。
上記構成による放熱台は、絶縁層５が、金属板４と電子部品３との間以外の箇所に形成されているので、電子部品３から生じる熱は、熱伝導性の悪い絶縁層５を経由することなく、熱伝導性の良い金属接着層７だけを経由して金属板４から効率良く発散することができる。
また、図示のように、この実施例１においては、金属板４の下面４２にも、他の電子部品（図示せず）や放熱台を更に固定したりするための金属接着層７が形成されている。
更に、実施例１における導電層６とすべての金属接着層７は銅材からなっており、金属板４は銅材またはアルミ材からなっていることが好ましい。それは、銅の熱伝導率は約３８０ｗ/ｍｋであり、アルミニウムの熱伝導率は約２００ｗ/ｍｋであるので、上記材料からなった導電層６及び金属接着層７は、金属板４の熱放散に妨げとならず、電子部品から生じる熱を効率よく発散することができるからである。
また、絶縁層５は、酸化アルミニウム（Al2O3）材からなっている。
ちなみに、実施例１における絶縁層５の形成法については、金属板４の頂面４１に絶縁層を全面的に形成してから、フォトマスクを用いて露光、さらに現像、エッチングなどの工程を施し、第二エリア４１２ａ，４１２ｂの表面上のみに絶縁層５を形成する方法が挙げられる。
そして、絶縁層５の表面上にある導電層６も、同じ方法で形成され得る。
実施例２は、実施例１とほぼ同じように構成される上、電子部品３の発熱による熱エネルギーを受けて電気エネルギーに変換することができる熱電発電装置９がさらに搭載されている。
図５に示すように、金属板４の下面４２にある金属接着層７の表面上に、蓄電池と電気的に接続している熱電発電装置９が熔接で固定されている。
この熱電発電装置９は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換させるものであって、その吸熱面９１が放熱台における金属接着層７と当接し、電子部品３から生じる熱を金属板４と金属接着層７を経由して導入してから、熱エネルギーを電気エネルギーに変換して前記蓄電池を充電しながら、前記吸熱面９１から離れている側にある放熱面９２からその余熱を発散させる。
それにより、本実施例の放熱台は、電子部品３から生じる熱を効率よく発散するだけではなく、熱電発電装置９により前記熱を電気エネルギーに変換して回収利用することもできる。
図６と図７は、実施例３の構成を説明する図である。
実施例３は、実施例１のように、金属板４と、絶縁層５と、導電層６と、金属接着層７とからなっている放熱台である。
図７に示すように、金属板４の頂面４１には、電子部品３を搭載する第一エリア４１１と、第二エリア４１２とが互いに独立に形成されている。
ただし、この実施例における第一エリア４１１と第二エリア４１２との配置は、実施例１のと違い、第二エリア４１２は、図６に示すように、第一エリア４１１に完全に区切られずに第一エリア４１１の一側で互いに連続するようになっている。
もっと詳しく説明すると、第一エリア４１１も、頂面４１から均一に突起してなった平面層であるが、第二エリア４１２は、コ字形になり、第一エリア４１１は、前記コ字形の開口内に入っている長尺状のものであり、もちろん第一エリア４１１と第二エリア４１２との間には、間隔が空いている。
また、この実施例における電気絶縁のための絶縁層５は、二層あり、即ち、金属板４の頂面４１における第二エリア４１２の表面に形成されている第一絶縁層５１と、該金属板４の底面４２の表面に形成されている第二絶縁層５２とがある。
さらに、この実施例における導電層６は、第一エリア４１１の表面上に形成されている第一導電層６１と、第一絶縁層５１の表面上に形成されている第二導電層６２の二層を有する。
なお、この実施例は、特に、その両面の極性が反対になっている電子部品に適用される。図示における電子部品３は、この型の電子部品であって、前記両面の一つで第一導電層６１の表面と直接に接触し、他の一つの面で第二導電層６２とリードを介して接続することにより第一導電層６１と第二導電層６２との間に電気的に組み込まれている。
上記構成による放熱台は、絶縁層５が、金属板４と電子部品３との間以外の箇所に形成されているので、電子部品３から生じる熱は、絶縁層５を経由することなく、熱伝導性の良い第一導電層６１だけを経由して金属板４から効率良く発散することができる。
また、図示のように、この実施例における第二絶縁層５２の表面上には、他の電子部品（図示せず）や放熱台を更に固定したりするための金属接着層７が形成されている。
図８〜図１０は、実施例４の構成を説明する図である。
実施例４は、複数の電子部品３を搭載するための放熱台である。
図８及び図９に示すように、この実施例における金属板４の頂面４１から互いに平行に並ぶように突出してなった複数の長尺状の区域は、第一エリア４１１であり、それら以外の部分は第二エリア４１２である。しかし、図１０に示すように、第二エリア４１２の上面と第一エリア４１１の上面との間の高度差が絶縁層５に埋められているので、第一エリア４１１と第二エリア４１２とは互いに独立になっている。
また、この実施例における絶縁層５は、印刷回路板からなっており、第二エリア４１２だけの表面に敷設されている。
そして、この実施例における導電層６は、絶縁層５の表面に形成されている複数の第一導電層６１と複数の第二導電層６２とがある上、第一導電層６１と第二導電層６２とは、いずれも対になって各第一エリア４１１の両側に一対ずつ配置構成されている。
また、図１０に示すように、いずれの第一エリア４１１の表面上にも金属接着層７が形成され、該金属接着層７の表面に電子部品３が熔接で固定されている。よって、複数の電子部品３は、金属接着層７による接着で放熱台に搭載されている。
図示における各電子部品３は、表面実装技術でそれらの二つの端子３１，３２によって第一導電層６１と第二導電層６２との間に電気的に組み込まれている。
上記構成による放熱台は、絶縁層５が、金属板４と電子部品３との間以外の箇所に形成されているので、電子部品３から生じる熱は、熱伝導性の悪い絶縁層５を経由することなく、熱伝導性の良い金属接着層７だけを経由して金属板４から効率良く発散することができる。
図１１は、実施例５の構成を説明する図である。
実施例５は、実施例３における金属板４の表面積を大きくし、放熱効果をさらに向上させるものである。
更に詳しく説明すると、実施例５における金属板４は、図１１に示すように、その周縁から突起部４３が頂面４１の向いている方向に突起して該金属板４と共に椀状となっている。なお、図示のように、前記椀状の外周面４３１に複数の鰭板４３２が形成されている。
上記構造による放熱台は、搭載される電子部品３から生じる熱を、金属板４ばかりでなく、突起部４３をも経由して発散することができる上、金属板４と突起部４３とからなった椀状の外周面４３１に鰭板４３２が複数あるので、熱の発散面積が従来より遥かに広くなり、熱の発散効率は極めて良くなる。
叙上のように、本発明の放熱台は、搭載される電子部品が生じる熱を効率よく発散することで、該電子部品の過熱による不具合を防ぐことができ、特に、高輝度ＬＥＤなどの、作動中に高熱が発生する電子部品に有利に利用できる。
さらに、本発明の放熱台も、熱電発電装置を搭載することで、電子部品から生じる熱を電気エネルギーに変換して回収利用することができる。
３ 電子部品
３１，３２ 電子部品の端子
４ 金属板
４１ 金属板の頂面
４１１ 第一エリア
４１２（４１２ａ，４１２ｂ） 第二エリア
４２ 金属板の下面
４３ 突起部
４３１ 椀状の外周面
４３２ 鰭板
５ 絶縁層
５１ 第一絶縁層
５２ 第二絶縁層
６ 導電層
６１ 第一導電層
６２ 第二導電層
７ 金属接着層
９ 熱電発電装置
９１ 吸熱面
９２ 放熱面
３１，３２ 電子部品の端子
４ 金属板
４１ 金属板の頂面
４１１ 第一エリア
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４２ 金属板の下面
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６ 導電層
６１ 第一導電層
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９ 熱電発電装置
９１ 吸熱面
９２ 放熱面
Claims (7)
- 電子部品を搭載するための放熱台であって、
その一面に、第一エリアと、第二エリアとが、互いに独立に形成されている金属板と、
電気絶縁のため、前記第二エリアの表面のみに形成されている第一絶縁層と、
前記第一エリアの金属面に形成されている第一導電層と、
前記第一絶縁層の表面上に形成されている第二導電層と、
からなっており、
前記電子部品は、両面の極性が反対になっているものが使用される上、前記両面の一つで前記第一導電層の表面と接触し、且つ、他の一つの面で前記第二導電層と接続することにより前記第一導電層と前記第二導電層との間に電気的に組み込まれると同時に、前記第一導電層に搭載され、前記第一導電層の直接下にある金属板によりその発熱を容易に発散することができることを特徴とする放熱台。 - 電気絶縁のため、前記金属板における、前記一面の反対側にある他の一面に、第二絶縁層が更に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱台。
- 前記第二絶縁層の表面に、熱伝導性のある金属接着層が更に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放熱台。
- 前記金属板における、前記一面の反対側にある前記金属接着層の表面に、前記電子部品の発熱による熱エネルギーを受けて電気エネルギーに変換することができる熱電発電装置が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の放熱台。
- 前記金属板は、銅材及びアルミ材のいずれかからなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放熱台。
- 前記あらゆる絶縁層は、すべて酸化アルミニウム材からなっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放熱台。
- 前記金属板の周縁から突起部が前記一面の向いている方向に突起して該金属板と共に椀状となり、且つ、該椀状の外周面に複数の鰭板が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の放熱台。
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