JP2013120912A

JP2013120912A - 電子部品ユニット及び電子部品ユニットの放熱方法

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Publication number: JP2013120912A
Application number: JP2011269477A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Noguchi; 昭一野口; Kosuke Shinohara; 孝輔篠原
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-17
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: JP5873702B2

Abstract

【課題】冷却用流体の流れと電子部品の位置とを考慮してケース内の各位置における放熱量を調整することにより、ケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体内の温度を平準化することができる電子部品ユニットを提供する。
【解決手段】第１電子部品グループＧ１と、第２電子部品グループＧ２と、ケース本体１１０と、第１電子部品取り付け部１２０と、第２電子部品取り付け部１３０とを備え、第１電子部品取り付け部１２０及び第２電子部品取り付け部１３０はケース本体１１０において互いに離間した位置に設けられ、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０から見て冷却用流体の下流側に設けられ、かつ、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０よりも大きな接触面積でケース本体１１０に接触していることを特徴とする電子部品ユニット１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品ユニット及び電子部品ユニットの放熱方法に関する。

基板に装着した電子部品を箱状のケース内に収容した電子部品ユニットが知られている。このような電子部品ユニットに収容された電子部品に電流を供給して作動させると、電子部品から熱が発生する。この熱がケース内に蓄熱されると、電子部品の誤動作や故障等の原因となる。このため、電子部品から発生した熱を効率よく放熱させることが必要であるが、加えて、ケース内の温度の偏りを少なくすることも重要であり、この点を考慮した電子部品ユニットは従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図４は、特許文献１に開示されている電子部品ユニット９００を説明するために示す図である。特許文献１に開示されている電子部品ユニット９００（以下、従来の電子部品ユニット９００という。）は、図４に示すように、基板９２０に装着された第１電子部品９３０を有する第１電子部品グループＧ１と、基板９２０に装着された第２電子部品９４０を有する第２電子部品グループＧ２と、第１電子部品グループＧ１及び第２電子部品グループＧ２を収容するケース本体９１０とを有する電子部品ユニットであって、ケース本体９１０には、各電子部品グループに対応した部品収容室９５０，９６０が形成されている。

従来の電子部品ユニット９００においては、第１電子部品グループＧ１に属する第１電子部品９３０を収容する部品収容室９５０には、放熱性樹脂９７０が充填され、第２電子部品グループＧ２に属する第２電子部品９４０を収容する部品収容室９６０には、放熱性樹脂９８０が充填されている。

従来の電子部品ユニット９００においては、第１電子部品グループＧ１に属する第１電子部品９３０は、第２電子部品グループＧ２に属する第２電子部品９４０と比較して発熱量が多いものとしている。このため、従来の電子部品ユニット９００においては、部品収納室９４０に充填されている放熱性樹脂９７０として、部品収納室９５０に充填されている放熱性樹脂９８０と比較して伝熱特性に優れたものを使用している。

従来の電子部品ユニット９００によれば、第１電子部品９３０及び第２電子部品９４０から発生した熱は、放熱性樹脂９７０，９８０を介してケース本体９１０から放熱される。このとき、各グループの発熱量に対して最適な伝熱特性を有する放熱性樹脂９７０，９８０を用いているため、ケース本体９１０内の温度の偏りを少なくすることができる。

特開２００５−２９４７０３号公報

しかしながら、この種の電子部品ユニットは、冷却用流体（例えば、冷却風、冷却水等。）によって電子部品ユニットを外部から冷却するようになっているものが多い。このような電子部品ユニットにおいては、ケース内において冷却用流体の流れの下流側（以下、冷却用流体の下流側という。）に位置する部分は、冷却用流体の流れの上流側（以下、冷却用流体の上流側という。）に位置する部分よりも冷却用流体への放熱の度合いがより小さくなってしまい、それによって、ケース内の温度の偏りが大きくなってしまうという課題がある。このことは、本発明の発明者らの研究により、冷却用流体の下流側に行くほど、ケース本体からの放熱によって冷却用流体の温度が上昇してしまうため、冷却用流体の冷却能力が低くなることが原因であることが判明した。そこで、本発明の発明者らは、更なる研究を重ねた結果、ケース内の温度の偏りを少なくするには、電子部品の発熱量の大きさだけではなく、冷却用流体の流れを考慮してケース内の各位置の放熱量を調整することが重要であることに想到し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、冷却用流体の流れと電子部品の位置とを考慮してケース内の各位置の放熱量を調整することにより、ケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体内の温度を平準化することができる電子部品ユニットを提供することを目的とする。また、そのような電子部品ユニットの放熱方法を提供することを目的とする。

［１］本発明の電子部品ユニットは、１以上の第１電子部品を有する第１電子部品グループと、１以上の第２電子部品を有する第２電子部品グループと、前記第１電子部品グループ及び前記第２電子部品グループをそれぞれの電子部品グループごとに収容するケース本体と、前記ケース本体に設けられ、前記第１電子部品が取り付けられる第１電子部品取り付け部と、前記ケース本体に設けられ、前記第２電子部品が取り付けられる第２電子部品取り付け部とを備え、前記第１電子部品取り付け部及び前記第２電子部品取り付け部は前記ケース本体において互いに離間した位置に設けられ、前記第２電子部品取り付け部は前記第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設けられ、かつ、前記第２電子部品取り付け部は前記第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積で前記ケース本体に接触していることを特徴とする。

［２］本発明の電子部品ユニットにおいては、前記第１電子部品取り付け部は、前記ケース本体の底面に立設する板状部材として形成されており、前記板状部材における板面に前記第１電子部品を取り付けるように構成され、前記第２電子部品取り付け部は、前記第２電子部品を前記ケース本体の底面に平面的に取り付けるように構成されていることが好ましい。

［３］本発明の電子部品ユニットにおいては、前記第１電子部品には、放熱シートが巻かれていることが好ましい。

［４］本発明の電子部品ユニットにおいては、前記第１電子部品取り付け部の熱伝導率は、前記第２電子部品取り付け部の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。

［５］本発明の電子部品ユニットの放熱方法は、１以上の第１電子部品を有する第１電子部品グループと、１以上の第２電子部品を有する第２電子部品グループと、前記第１電子部品グループ及び前記第２電子部品グループをそれぞれの電子部品グループごとに収容するケース本体と、前記ケース本体に設けられ、前記第１電子部品が取り付けられる第１電子部品取り付け部と、前記ケース本体に設けられ、前記第２電子部品が取り付けられる第２電子部品取り付け部とを備える電子ユニットの放熱方法であって、前記第１電子部品取り付け部及び前記第２電子部品取り付け部を前記ケース本体において互いに離間した位置に設け、前記第２電子部品取り付け部を前記第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設け、かつ、前記第２電子部品取り付け部を前記第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積で前記ケース本体に接触させることを特徴とする。

本発明の電子部品ユニットによれば、第２電子部品取り付け部は第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設けられ、かつ、第２電子部品取り付け部は第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積でケース本体に接触しているため、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループから発生する熱をケース本体を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループからの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。そのため、電子部品を収容するケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体内の温度を平準化することができる。

また、本発明の電子部品ユニットによれば、ケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることによって、冷却用流体の下流側に位置する第２電子部品の温度が上昇して動作性能が低下してしまうことを未然に防止できるという効果も得られる。

本発明の電子部品ユニットの放熱方法によれば、第２電子部品取り付け部を第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設け、かつ、第２電子部品取り付け部を第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積でケース本体に接触させることから、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループから発生する熱をケース本体を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループからの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。そのため、電子部品を収容するケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体内の温度を平準化することができる。

また、本発明の電子部品ユニットの放熱方法によれば、ケース本体内の温度の偏りをできるだけ少なくすることによって、冷却用流体の下流側に位置する第２電子部品の温度が上昇して動作性能が低下してしまうことを未然に防止できるという効果も得られる。

実施形態に係る電子部品ユニット１００を説明するために示す図である。実施形態における第１電子部品取り付け部１２０を説明するために示す図である。実施形態における第２電子部品取り付け部１３０を説明するために示す図である。従来の電子部品ユニット９００を説明するために示す図である。

以下、本発明の電子部品ユニットについて図に示す実施形態に基づいて説明する。

［実施形態］
１．実施形態に係る電子部品ユニット１００の構成
まず、実施形態に係る電子部品ユニット１００の構成を説明する。
図１は、実施形態に係る電子部品ユニット１００を説明するための図である。図１中、符号Ａで示す矢印は冷却用流体が流れていく方向を示す。図２は、実施形態における第１電子部品取り付け部１２０を説明するために示す図である。図２（ａ）は第１電子部品取り付け部１２０の正面図を示し、図２（ｂ）は第１電子部品取り付け部１２０の側面図を示す。図３は、実施形態における第２電子部品取り付け部１３０を説明するために示す図である。

実施形態に係る電子部品ユニット１００は、図１に示すように、第１電子部品グループＧ１と、第２電子部品グループＧ２と、ケース本体１１０と、第１電子部品取り付け部１２０と、第２電子部品取り付け部１３０とを備え、第１電子部品取り付け部１２０及び第２電子部品取り付け部１３０はケース本体１１０において互いに離間した位置に設けられ、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０から見て冷却用流体の下流側（図１における矢印Ａの向いている方向側）に設けられ、かつ、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０よりも大きな接触面積でケース本体１１０に接触している。

第１電子部品グループＧ１は、１以上の第１電子部品１４０を有する。第１電子部品グループＧ１を構成する第１電子部品１４０は、第１電子部品グループＧ１からの放熱量が過剰にならないように数及び種類が考慮されている。第１電子部品１４０には、放熱シート１４２が巻かれている。第１電子部品１４０としては、例えば、パワートランジスタ、ダイオード、トランス、チョークコイル等を挙げることができる。

第２電子部品グループＧ２は、１以上の第２電子部品１５０を有する。第２電子部品１５０としては、第１電子部品１４０と同様に、例えば、パワートランジスタ、ダイオード、トランス、チョークコイル等を挙げることができる。

ケース本体１１０は、第１電子部品グループＧ１及び第２電子部品グループＧ２をそれぞれの電子部品グループごとに収容する。ケース本体１１０は、電子機器を周囲の衝撃から守るとともに、内部で発生する熱の放熱等を行う。ケース本体１１０の材料としては、例えば、アルミニウムなどの金属やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのプラスチックを用いることができる。

第１電子部品取り付け部１２０は、ケース本体１１０に設けられ、図２に示すように、第１電子部品１４０が取り付けられる。第１電子部品取り付け部１２０は、ケース本体１１０の底面に立設する板状部材１２１として形成され、板状部材１２１における板面１２２に第１電子部品１４０を取り付けるように構成されている。また、第１電子部品取り付け部１２０は、複数の第１電子部品１４０が板面１２２に並べられた状態で取り付けられ、押さえプレート１２３によって複数の第１電子部品１４０が同時に固定されている。

また、第１電子部品取り付け部１２０は、第１電子部品１４０から発生した熱を第１電子部品取り付け部１２０を介してケース本体１１０へと放熱する放熱フィンとしての役割も有している。

第２電子部品取り付け部１３０は、図３に示すように、ケース本体１１０に設けられ、第２電子部品１５０が取り付けられている。第２電子部品取り付け部１３０は、第２電子部品１５０をケース本体１１０の底面に平面的に取り付けるように構成されている。本実施形態においては、第２電子部品取り付け部１３０の上方に回路基板が搭載されるため第２電子部品１５０のアウターリードは第２電子部品取り付け部１３０の上方に向かって曲げられている。

２．実施形態に係る電子部品ユニット１００の効果
実施形態に係る電子部品ユニット１００によれば、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０から見て冷却用流体の下流側に設けられ、かつ、第２電子部品取り付け部１３０は第１電子部品取り付け部１２０よりも大きな接触面積でケース本体１１０に接触しているため、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１から発生する熱をケース本体１１０を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１からの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。その結果、電子部品を収容するケース本体１１０内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体１１０内の温度を平準化することができる。

また、このように、ケース本体１１０内の温度の偏りをできるだけ少なくすることによって、冷却用流体の下流側に位置する第２電子部品１５０の温度が上昇して動作性能が低下してしまうことを未然に防止できるという効果も得られる。

また、実施形態に係る電子部品ユニット１００によれば、第１電子部品取り付け部１２０は、ケース本体１１０の底面に立設された板状部材１２１として形成されているため、第１電子部品取り付け部１２０がケース本体１１０に接触している接触面積を第２電子部品取り付け部１３０がケース本体１１０に接触している接触面積よりも小さくすることが可能となる。

また、実施形態に係る電子部品ユニット１００によれば、第１電子部品取り付け部１２０は、ケース本体１１０の底面に立設された板状部材１２１として形成されているため、第２電子部品取り付け部１３０のようにケース本体１１０に直接取り付けた場合と比較して、第１電子部品１４０を取り付ける取り付け面積を大きくすることが可能となる。

また、実施形態に係る電子部品ユニットによれば、第１電子部品１４０には、放熱シート１４２が巻かれているため、第１電子部品１４０から発生した熱を効率よく第１電子部品取り付け部１２０へと放熱させることができる。また、熱伝導度が異なる放熱シート１４２に交換することによって、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１から発生する熱をケース本体１１０を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１からの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。

また、実施形態に係る電子部品ユニットによれば、第１電子部品取り付け部１２０の熱伝導率を、第２電子部品取り付け部１３０の熱伝導率よりも小さくすることによっても、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１から発生する熱をケース本体１１０を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１からの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることをさらに防ぐことができる。その結果、電子部品を収容するケース本体１１０内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体１１０内の温度をより一層平準化することができる。

３．実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法
次に、実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法を説明する。

実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法は、１以上の第１電子部品１４０を有する第１電子部品グループＧ１と、１以上の第２電子部品１５０を有する第２電子部品グループＧ２と、第１電子部品グループＧ１及び第２電子部品グループＧ２をそれぞれの電子部品グループごとに収容するケース本体１１０と、ケース本体１１０に設けられ、第１電子部品１４０が取り付けられる第１電子部品取り付け部１２０と、ケース本体１１０に設けられ、第２電子部品１５０が取り付けられる第２電子部品取り付け部１３０とを備える電子ユニットの放熱方法であって、第１電子部品取り付け部１２０及び第２電子部品取り付け部１３０をケース本体１１０において互いに離間した位置に設け、第２電子部品取り付け部１３０を第１電子部品取り付け部１２０から見て冷却用流体の下流側に設け、かつ、第２電子部品取り付け部１３０を第１電子部品取り付け部１２０よりも大きな接触面積でケース本体１１０に接触させる放熱方法である。

従って、実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法によれば、第１電子部品グループＧ１から第２電子部品グループＧ２に向かう方向に沿って冷却用流体を流すことにより、各電子部品グループ（第１電子部品グループＧ１及び第２電子部品グループＧ２）に属する各電子部品から発生する熱を効率的に放熱することができる。

第１電子部品グループＧ１における第１電子部品１４０から発生する熱は、第１電子部品１４０と接触している第１電子部品取り付け部１２０及びケース本体１１０を介して外部へと放熱される。第２電子部品グループＧ２における第２電子部品１５０から発生する熱は、第２電子部品１５０と接触している第２電子部品取り付け部１３０及びケース本体１１０を介して外部へ放熱される。

実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法によれば、第２電子部品取り付け部１３０を第１電子部品取り付け部１２０から見て冷却用流体の下流側に設け、かつ、第２電子部品取り付け部１３０を第１電子部品取り付け部１２０よりも大きな接触面積でケース本体１１０に接触させることから、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１から発生する熱をケース本体１１０を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１からの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。そのため、電子部品を収容するケース本体１１０内の温度の偏りをできるだけ少なくすることができ、ケース本体１１０内の温度を平準化することができる。

また、実施形態に係る電子部品ユニットの放熱方法によれば、ケース本体１１０内の温度の偏りをできるだけ少なくすることによって、「冷却用流体の下流側に位置する第２電子部品１５０の温度が上昇して動作性能が低下してしまう」ということを未然に防止できるという効果も得られる。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態における各構成要素の数、位置関係、大きさは例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

（２）上記実施形態において、第１電子部品取り付け部１２０の熱伝導率は、第２電子部品取り付け部１３０の熱伝導率よりも小さくしてもよい。このような構成とすることによっても、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１から発生する熱をケース本体１１０を介して冷却用流体に放熱する放熱量を調整することができ、冷却用流体の上流側に位置する第１電子部品グループＧ１からの放熱により冷却用流体の冷却能力が低くなることを防ぐことができる。

（３）上記実施形態において、第１電子部品グループＧ１と第２電子部品グループＧ２とを有する電子部品ユニット１００を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。３以上の電子部品グループを有する電子部品ユニットを用いてもよい。この場合、ケース本体１１０内で電子部品から発生する熱が平準化されやすくなるため、ケース本体１１０内の各位置における温度差をより一層小さくすることが可能となる。その結果、冷却用流体の下流側に位置する電子部品の温度が上昇して動作性能が低下することをより一層防ぐことが可能となる。

（４）上記実施形態において、第１電子部品取り付け部１２０は、ケース本体１１０の底面に立設する板状部材１２１として形成され、板状部材１２１における板面１２２に第１電子部品１４０を取り付けるように構成される電子部品ユニットを用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ケース本体１１０の底面に平面的に配設するように構成されている第１電子部品取り付け部を有する電子部品ユニットを用いてもよい。

（５）上記実施形態において、第２電子部品取り付け部１３０は、ケース本体１１０の底面に平面的に配設するように構成されている第２電子部品取り付け部１３０を有する電子部品ユニット用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ケース本体１１０の底面に立設する板状部材として形成され、板状部材における板面に第１電子部品を取り付けるように構成される第２電子部品取り付け部を有する電子部品ユニットを用いてもよい。

１００、９００…電子部品ユニット、１１０…ケース本体、１２０…第１電子部品取り付け部、１２１…板状部材、１２２…板面、１２３…押さえプレート、１２４…ネジ、１３０…第２電子部品取り付け部、１４０…第１電子部品、１４２…放熱シート、１５０…第２電子部品

Claims

１以上の第１電子部品を有する第１電子部品グループと、
１以上の第２電子部品を有する第２電子部品グループと、
前記第１電子部品グループ及び前記第２電子部品グループをそれぞれの電子部品グループごとに収容するケース本体と、
前記ケース本体に設けられ、前記第１電子部品が取り付けられる第１電子部品取り付け部と、
前記ケース本体に設けられ、前記第２電子部品が取り付けられる第２電子部品取り付け部とを備え、
前記第１電子部品取り付け部及び前記第２電子部品取り付け部は前記ケース本体において互いに離間した位置に設けられ、前記第２電子部品取り付け部は前記第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設けられ、かつ、前記第２電子部品取り付け部は前記第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積で前記ケース本体に接触していることを特徴とする電子部品ユニット。
請求項１に記載の電子部品ユニットにおいて、
前記第１電子部品取り付け部は、前記ケース本体の底面に立設する板状部材として形成されており、前記板状部材における板面に前記第１電子部品を取り付けるように構成され、
前記第２電子部品取り付け部は、前記第２電子部品を前記ケース本体の底面に平面的に取り付けるように構成されていることを特徴とする電子部品ユニット。
請求項１又は２に記載の電子部品ユニットにおいて、
前記第１電子部品には、放熱シートが巻かれていることを特徴とする電子部品ユニット。
請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品ユニットにおいて、
前記第１電子部品取り付け部の熱伝導率は、前記第２電子部品取り付け部の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする電子部品ユニット。
１以上の第１電子部品を有する第１電子部品グループと、１以上の第２電子部品を有する第２電子部品グループと、前記第１電子部品グループ及び前記第２電子部品グループをそれぞれの電子部品グループごとに収容するケース本体と、前記ケース本体に設けられ、前記第１電子部品が取り付けられる第１電子部品取り付け部と、前記ケース本体に設けられ、前記第２電子部品が取り付けられる第２電子部品取り付け部とを備える電子ユニットの放熱方法であって、
前記第１電子部品取り付け部及び前記第２電子部品取り付け部を前記ケース本体において互いに離間した位置に設け、前記第２電子部品取り付け部を前記第１電子部品取り付け部から見て冷却用流体の下流側に設け、かつ、前記第２電子部品取り付け部を前記第１電子部品取り付け部よりも大きな接触面積で前記ケース本体に接触させることを特徴とする電子部品ユニットの放熱方法。