JP2013161812A

JP2013161812A - 基板及び発熱部品の放熱方法

Info

Publication number: JP2013161812A
Application number: JP2012019891A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Agari; 敦上里
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】基板に実装した発熱部品の熱を放熱する基板及び発熱部品の放熱方法で、発熱体の熱を放熱するための放熱板の配置位置が限定されない技術を提供する。
【解決手段】部品実装パッド４に実装された発熱部品２を含む部品６を実装する部品実装パッド４と、部品実装パッド４や部品実装パッド４に実装する部品６との間を接続する配線パターン５と、配線パターン５に実装され発熱部品２の熱を放熱する放熱板３とを備え、配線パターン５に実装された放熱板３が、配線パターン５を通って伝わってきた発熱部品２の熱を放熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板及び発熱部品の放熱方法に関し、基板に実装した発熱部品の熱を放熱する基板及び発熱部品の放熱方法に関する。

パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱部品をプリント基板に搭載して使用する場合、この発熱部品の熱により発熱部品自体が破損するおそれがある。また、発熱部品の周辺の回路部品が発熱部品の熱により異常動作するおそれがある。このため、発熱部品の熱を放熱し発熱部品の温度を下げる必要がある。

一般的にプリント基板に搭載された発熱部品の放熱は発熱部品に固定した放熱板により行う。放熱板は、絶縁体を挟んでネジ、ブッシング、ワッシャ、ナット等により発熱部品に固定する。又は、放熱板を発熱部品に接着剤により固定する。そして、発熱部品のリードを半田で基板に取り付ける。

しかし、放熱板を発熱部品に取り付ける場合、取り付けるための専用の装着工程が必要となる。また、材料費も掛かるといった問題がある。

このような問題を解決する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の発熱体近傍に金属コアを配置した制御装置は、図６に示すように、基板１０上に形成された銅箔１４に半田１３にて固定された発熱体１１および金属コア１２で構成される。金属コア１２は銅箔１４に半田１３にて固定するので抵抗などのチップ部品と同じ工程で設置できる。金属コア１２は発熱体１１の周辺に配置され、錫あるいはニッケルなどでメッキする。発熱体１１から発生した熱を発熱体１１自身の表面とリード部、半田１３、銅箔１４に加えて金属コア１２の表面で放熱する。

このように、特許文献１に記載の技術によると、金属コア１２は抵抗などのチップ部品と同じ工程で銅箔１４に半田１３にて設置できるので、金属コア１２を取り付けるための専用の装着工程が不要となる。また、ネジ、ナット、接着剤等の部品を使用せずに金属コア１２を取り付けることができるので材料費も掛からない。

特開２００1−６８８７８号公報

上述した特許文献１に開示された発熱体近傍に金属コアを配置した制御装置は、金属コアを発熱体の周辺に配置して発熱体の熱をこの金属コアで放熱するようにしている。したがって、発熱体の熱を放熱するためには金属コアを発熱体の周辺に配置する必要がある、すなわち配置位置が限定されるといった問題がある。また、金属コアを発熱体の周辺に配置する必要があるので、金属コアの配置数が制限されるといった問題がある。

本発明の目的は、上記課題を解決する基板及び発熱部品の放熱方法を提供することである。

本発明の基板は、発熱部品を含む部品を実装する部品実装パッドと、前記部品実装パッドや前記部品実装パッドに実装する部品との間を接続する配線パターンと、前記配線パターンに実装され前記発熱部品の熱を放熱する放熱板と、を備えている。

本発明の発熱部品の放熱方法は、部品実装パッドと前記部品実装パッド間を接続する配線パターンを有する基板の前記部品実装パッドに実装された発熱部品の放熱方法であって、前記配線パターンに放熱板を実装し、この放熱板により前記発熱部品の熱を放熱するようにしている。

このように、本発明によれば、部品実装パッドに実装された発熱部品と、配線パターンに実装された放熱板とを備え、配線パターンに実装された放熱板が、配線パターンを通って伝わってきた発熱部品の熱を放熱する。このため、放熱板を発熱部品の周辺に配置する必要がないので、放熱板を配線パターンの任意の位置に実装できる、すなわち、放熱板を配置位置に制限を受けずに実装できる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る基板に実装する放熱板の一例を示す図である。本発明の実施の形態において、一つの配線パターンに複数の放熱板を実装する一例を示す図である。本発明の実施の形態において、信号線を跨いで隣接するグラウンドパターン間を放熱板で接続する一例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る基板の一例を示す図である。関連技術における、発熱体近傍に金属コアを配置した制御装置の一例を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板の一例を示す図である。この図は、基板１を上方から見た図である。

本実施の形態に係る基板１は、部品実装パッド４と、配線パターン５と、配線パターン５に実装された放熱板３とを備えている。部品実装パッド４には発熱部品２を含む部品を実装する。配線パターン５は、部品実装パッド４と部品実装パッド４の間、部品実装パッド４に実装する部品と部品の間、又は部品実装パッド４と部品の間を接続する。発熱部品２はパワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等である。基板１は例えばプリント基板であり、部品実装パッド４、配線パターン５は、例えば銅箔である。基板１の他の部分は絶縁体である。発熱部品２は、部品実装パッド４に例えば半田等により表面実装する。放熱板３は例えば銅等の金属であり、配線パターン５に例えば半田等により表面実装する。部品６は、トランジスタ、ＩＣ等の回路部品であり、発熱部品２であっても良い。

図２に、放熱板３の（ａ）正面図、（ｂ）平面図、及び（ｃ）側面図を示す。図２の（ａ）に示すように、放熱板３の幅の間隔を置いて高さ方向に二本の角柱を建て、この二本の角柱に三本の角柱を渡し一つの門状の放熱板部品を形成する。そして、図２の（ｃ）に示すように、この放熱板部品を横に三つ並べて放熱板３を形成する。また、図２の（ａ）に示すように、高さ方向に建てた二本の角柱の下の部分はそれぞれ外側に曲がり、図２の（ｃ）に示すように、横に一体に形成してある。この部分は放熱板３の足でありこの足を配線パターン５や部品実装パッド４に半田等により接続する。

図１における、斜線で示すそれぞれの方熱板３は、方熱板３を上方から見た図を示し、それぞれが図２の平面図にあたり、例えば、配線パターン５の方向に沿って配線パターン５に半田等により接続される。

ここで、本実施の形態に係る基板１を使用するためにこの基板１に通電すると、発熱部品２が発熱する。発熱した発熱部品２の熱は、発熱部品２の実装された部品実装パッド４、及びこの部品実装パッド４に接続され発熱部品２から離れた方向に伸びる配線パターン５を通り配線パターン５に実装された放熱板３へ伝わる。放熱板３は伝わってきた発熱部品２の熱を放熱する。

このように、本発明の第１の実施の形態によれば、配線パターン５に実装された放熱板３が、配線パターン５を通って伝わってきた発熱部品２の熱を放熱する。このため、発熱部品２の熱を放熱するために放熱板３を発熱部品２の周辺に配置する必要がないので、放熱板３を配線パターン５の任意の位置に実装できる。すなわち、制限を受けずに、必要な位置に放熱板３を実装できる。このため、放熱効果を増強できる。

ここで、上記では、図１を参照して一つの配線パターン５に一つの放熱板３を実装した例を説明したが、これにこだわることなく、図３で示すように、一つの配線パターン５に複数の放熱板３を実装しても良い。図３は、一つの配線パターン５に複数の放熱板３を実装する一例を示す図である。図３における、斜線で示すそれぞれの方熱板３は、方熱板３を上方から見た図を示し、それぞれが図２の平面図にあたり、例えば、配線パターン５の方向に沿って配線パターン５に半田等により接続される。このようにすると、放熱するために放熱板３を発熱部品２の周辺に配置する必要がないことに加え、配線パターン５を通って伝わってきた発熱部品２の熱が複数の放熱板３により放熱される。このため、放熱板３を配線パターン５の任意の位置に実装でき、かつ、配線パターン５上に必要な数の放熱板３を実装できる。すなわち、制限を受けずに、必要な位置に必要な数の放熱板３を実装できる。このため、更に放熱効果を増強できる。

また、図４で示すように、信号線の配線パターン５を挟んでグラウンドパターンの配線パターン５が隣接する場合には、信号線を跨いで隣接するグラウンドパターン間に放熱板３を実装しても良い。図４は、信号線を跨いで隣接するグラウンドパターン間を放熱板で接続する一例を示す図である。この斜線で示す方熱板３は、方熱板３を上方から見た図を示し、図２の平面図にあたる。このようにすると、放熱するために放熱板３を発熱部品２の周辺に配置する必要がなくなることに加え、電気的なグラウンドが強化される。
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る基板の一例を示す図である。この図は、基板１を上方から見た図である。

第１の実施の形態とは、放熱板３が部品実装パッド４に実装されている点で異なり、他の部分は同様であるので、同様の部分は説明を省略する。

図５における、斜線で示すそれぞれの方熱板３は、方熱板３を上方から見た図を示し、それぞれが図２の平面図にあたり、例えば、部品実装パッド４の長手方向に沿って部品実装パッド４に半田等により接続される。

本実施の形態に係る基板１は、複数の部品実装パッド４と、配線パターン５と、部品実装パッド４に実装された放熱板３とを備えている。部品実装パッド４には発熱部品２を含む部品を実装する。放熱板３は、発熱部品２を実装した部品実装パッド４とは異なる部品実装パッド４に実装される。

本実施の形態に係る基板１を使用するためにこの基板１に通電すると、発熱部品２が発熱する。発熱した発熱部品２の熱は、発熱部品２の実装された部品実装パッド４及びこの部品実装パッド４に接続された複数の配線パターン５に伝わる。そして、発熱部品２の熱はこの複数の配線パターン５に接続された、複数の部品実装パッド４に実装された複数の放熱板３へ伝わる。これらの放熱板３は伝わってきた発熱部品２の熱を放熱する。

このように、本発明の第２の実施の形態によれば、発熱部品２を実装した部品実装パッド４とは異なる複数の部品実装パッド４に実装された複数の放熱板３が、配線パターン５及び部品実装パッド４を伝わってきた発熱部品２の熱を放熱する。このため、発熱部品２の熱を放熱するために放熱板３を発熱部品２の周辺に配置する必要がなく、また、放熱板３を基板１上の任意の位置の部品実装パッド４に実装できる。このため、放熱板３を基板１上の任意の位置に、かつ、必要な数の放熱板３を実装できる。すなわち、制限を受けずに、必要な位置に必要な数の放熱板３を実装できる。このため、放熱効果を増強できる。

ここで、上記では、図５を参照して、放熱板３の実装される部品実装パッド４の位置、すなわち放熱板３の実装位置については言及しなかったが、この放熱板３の実装位置を基板１上に飛び石状に分散配置するようにしても良い。すなわち、放熱板３を実装する部品実装パッド４を基板１上に飛び石状に分散配置し、発熱部品２を実装した部品実装パッド４をこの分散配置した複数の部品実装パッド４に配線パターン５により接続するようにしても良い。このようにすると、発熱部品２を放熱する放熱板３が基板１上に飛び石状に分散配置されるので、更に、発熱部品２搭載時の基板１の保有する熱量が軽減され、更に放熱効果を増強できる。

このように、本発明の基板の実施の形態によれば、部品実装パッドに実装された発熱部品と、配線パターンに実装された放熱板とを備え、配線パターンに実装された放熱板が、配線パターンを通って伝わってきた発熱部品の熱を放熱する。このため、放熱板を発熱部品の周辺に配置する必要がないので、放熱板を配線パターンの任意の位置に実装でき、かつ、配線パターン上に必要な数の放熱板を実装できる。すなわち、制限を受けずに、必要な位置に必要な数の放熱板を実装できる。このため、放熱効果を増強できる。

１基板
２発熱部品
３放熱板
４部品実装パッド
５配線パターン
６部品
１０基板
１１発熱体
１２金属コア
１３半田
１４銅箔

Claims

発熱部品を含む部品を実装する部品実装パッドと、
前記部品実装パッドや前記部品実装パッドに実装する部品との間を接続する配線パターンと、
前記配線パターンに実装され前記発熱部品の熱を放熱する放熱板と、
を備えたことを特徴とする基板。
前記放熱板を複数有し、複数の前記放熱板を前記配線パターンに分散させて実装することを特徴とする請求項１記載の基板。
前記配線パターンはグラウンドパターンと信号線を含み、前記放熱板は、前記グラウンドパターンとは異なる前記信号線を含む前記配線パターンを跨いで隣接する前記グラウンドパターン間を接続することを特徴とする請求項１記載の基板。
発熱部品を含む部品を実装する複数の部品実装パッドと、
複数の前記部品実装パッドや前記部品実装パッドに実装する部品との間を接続する配線パターンと、
前記発熱部品を実装した前記部品実装パッドとは異なる前記部品実装パッドに実装され前記発熱部品の熱を放熱する放熱板と、
を備えたことを特徴とする基板。
前記放熱板は複数有し、この複数の前記放熱板を、基板上に分散配置された複数の前記部品実装パッドに実装することを特徴とする請求項４記載の基板。
発熱部品を含む部品を実装する複数の部品実装パッドと、
複数の前記部品実装パッドや前記部品実装パッドに実装する部品との間を接続する配線パターンと、
前記配線パターンに実装され前記発熱部品の熱を放熱する放熱板と、
前記発熱部品が実装された前記部品実装パッドに実装され前記配線パターンに実装された前記放熱板とは異なる、前記発熱部品の熱を放熱する放熱板と、
を備えたことを特徴とする基板。
前記放熱板は半田にて表面実装することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基板。
部品実装パッドと前記部品実装パッド間を接続する配線パターンを有する基板の前記部品実装パッドに実装された発熱部品の放熱方法であって、
前記配線パターンに放熱板を実装し、この放熱板により前記発熱部品の熱を放熱することを特徴とする発熱部品の放熱方法。
前記放熱板を複数有し、前記配線パターンに分散させて実装することを特徴とする請求項８記載の発熱部品の放熱方法。
複数の部品実装パッドと、複数の前記部品実装パッドや前記部品実装パッドに実装する部品との間を接続する配線パターンとを有する基板の前記部品実装パッドに実装された発熱部品の放熱方法であって、
前記発熱部品を実装した前記部品実装パッドとは異なる部品実装パッドに放熱板を実装し、この放熱板により前記発熱部品の熱を放熱することを特徴とする発熱部品の放熱方法。