JP2014192284A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することである。
【解決手段】本発明にかかる電子機器は、電子部品１をそれぞれ実装した複数の実装基板３０と、複数の実装基板３０を実装した筐体５０と、を備える。電子部品１および実装基板３０は、それぞれ凹凸部１３、凹凸部３３を備え、電子部品１が備える凸部１４と実装基板３０が備える凸部３４は互いに対向している。複数の実装基板３０は、凹凸部３３の凸部同士が互いに対向するように筐体５０の側壁５１の周方向に配置されている。実装基板３０は、実装基板３０の裏面が筐体５０の側壁５１の内面５２と当接するように実装されている。筐体５０は実装基板３０からの熱を伝熱可能に構成され、筐体５０の側壁は周方向において連続している。
【選択図】図８Ｂ

Description

本発明は電子機器に関し、特に複数の実装基板を実装した電子機器に関する。

近年、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。また、特許文献１には、複数の回路ユニットを筐体中に収納した海底中継器ユニットに関する技術が開示されている。特許文献２には、水中に沈め得る電気設備のためのケースに関する技術が開示されている。

特開平１−２６５５９号公報 特開平２−１３８８３号公報

背景技術で説明したように、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。一方、例えば特許文献１に開示されている海底中継器ユニットのように、限られた空間に電子機器を高密度に実装した場合は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱する構造が必要となってくる。

上記課題に鑑み本発明の目的は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することである。

本発明にかかる電子機器は、電子部品をそれぞれ実装した複数の実装基板と、前記複数の実装基板を実装した筐体と、を備え、前記電子部品は、第１の端子部と、前記第１の端子部と離間して配置された第２の端子部と、前記第１の端子部と前記第２の端子部との間の少なくとも一部に形成された第１の凹凸部と、を備え、前記実装基板は、前記第１の凹凸部が備える凸部と対向している凸部を備える第２の凹凸部を備え、前記複数の実装基板は、前記第２の凹凸部の凸部同士が互いに対向するように前記筐体の側壁の周方向に配置され、且つ前記実装基板の前記筐体側の面が前記筐体の側壁の内面と当接するように実装され、前記筐体は前記実装基板からの熱を伝熱可能に構成され、前記筐体の側壁は周方向において連続している。

本発明により、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することができる。

実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの上面図である。 実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの側面図である。 図１Ｂに示すトランスの切断線ＩＣ−ＩＣにおける断面図である。 図１Ｂに示すトランスの切断線ＩＤ−ＩＤにおける断面図である。 図１Ａに示すトランスの切断線ＩＥ−ＩＥにおける断面図である。 実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の上面図である。 実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の側面図である。 トランスを実装基板に実装した状態を示す上面図である。 トランスを実装基板に実装した状態を示す側面図である。 トランスおよび実装基板の凹凸部付近の拡大図である。 トランスおよび実装基板の凹凸部付近の拡大図である。 トランスおよび実装基板の凹凸部付近の拡大図である。 実施の形態にかかる電子機器が備える筐体の側面図である。 図８Ａに示す筐体の切断線ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢにおける断面図である。 実装基板を筐体に実装した一例を示す側面図である。 実装基板を筐体に実装した一例を示す正面図である。 実装基板を筐体に実装した一例を示す図であり、実装基板を上から見た図である。 実装基板を筐体に実装した一例を示す側面図である。 実装基板を筐体に実装した他の例を示す側面図である。 実装基板を筐体に実装した他の例を示す側面図である。 実装基板を筐体に実装した他の例を示す正面図である。 実装基板を筐体に実装した他の例を示す正面図である。 実装基板を筐体に実装した他の例を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下では、電子機器が備える電子部品としてトランスを例として説明するが、本発明は高電圧で使用される電子部品であれば任意の電子部品に適用することができる。トランス以外の電子部品としては、例えばリレー、フォトカプラ、センサ等である。

また、以下では、コア部を備えるトランスについて説明するが、本発明はコア部を備えないトランスにも適用することができる。つまり、トランス本体部が備える一次側導体層と二次側導体層とを磁気的に結合することができるのであれば、必ずしもコア部を設ける必要はない。一般的にコア部を設けたほうがトランスの変換効率は高くなるが、例えば、トランスを高周波数帯で駆動する場合は、コア部を設けなくても十分な変換効率を得られる場合がある。

まず、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスについて説明する。図１Ａは、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの上面図である。図１Ｂは、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの側面図である。図１Ｃは、図１Ｂに示すトランスの切断線ＩＣ−ＩＣにおける断面図である。図１Ｄは、図１Ｂに示すトランスの切断線ＩＤ−ＩＤにおける断面図である。図１Ｅは、図１Ａに示すトランスの切断線ＩＥ−ＩＥにおける断面図である。

図１Ａ、図１Ｂに示すように、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランス１は、トランス本体部１０とコア部１２とを備える。トランス本体部１０は、基材１１、一次側導体層２１、および二次側導体層２６を備える（図１Ｃ〜図１Ｅ参照）。

基材１１はトランス本体部１０の母材となる構造体であり、絶縁材料を用いて構成することができる。基材１１は、基材１１の一次側１６の端部に第１の端子部１８を備える。また、基材１１は、基材１１の二次側１７の端部に第２の端子部１９を備える。例えば、トランス本体部１０は矩形状であり、第１の端子部１８と第２の端子部１９はトランス本体部１０の長手方向の各々の端部にそれぞれ配置されている。第１の端子部１８は一次側導体層２１と接続される端子である（図１Ｃ参照）。第２の端子部１９は二次側導体層２６と接続される端子である（図１Ｄ参照）。第１の端子部１８および第２の端子部１９は、基材１１の一次側１６および二次側１７の端部においてそれぞれ基材１１の外部に露出している。

第１の端子部１８と第２の端子部１９との間の基材１１の表面の少なくとも一部には、凹凸部１３（凸部１４および凹部１５：第１の凹凸部）が形成されている。図１Ａ、図１Ｂに示す例では、基材１１の両側の側面および上下面に凹凸部１３を形成している。換言すると、基材１１が備える面のうち、第１の端子部１８と第２の端子部１９との間に配置されている面に凹凸部１３を形成している。

図１Ｃに示すように、一次側導体層２１は基材１１内に設けられており、第１の端子部１８と電気的に接続されている。一次側導体層２１はトランスの一次巻線に対応している。例えば、一次側導体層２１は、第１の端子部１８から二次側１７の方向に向かって延び、更に基材１１の貫通孔２０に設けられたコア部１２を一周するように形成する。このとき、一次側導体層２１の一端は第１の端子部１８_１と接続し、他端は第１の端子部１８_２と接続する。一次側導体層２１は、例えば銅やアルミニウムなどの金属材料を用いて構成することができる。

なお、図１Ｅでは、トランス本体部１０が４層の一次側導体層２１を備える場合を例として示しているが、一次側導体層２１の層の数は任意に決定することができる。複数の一次側導体層２１を設けた場合、複数の一次側導体層２１は、例えばスルーホールを介して互いに電気的に接続することができる。また、複数の一次側導体層２１は、例えば複数の第１の端子部１８同士を接続することで互いに電気的に接続することができる。

図１Ｄに示すように、二次側導体層２６は基材１１内に設けられており、第２の端子部１９と電気的に接続されている。二次側導体層２６はトランスの二次巻線に対応している。例えば、二次側導体層２６は、第２の端子部１９から一次側１６の方向に向かって延び、更に基材１１の貫通孔２０に設けられたコア部１２を一周するように形成する。このとき、二次側導体層２６の一端は第２の端子部１９_１と接続し、他端は第２の端子部１９_２と接続する。二次側導体層２６は、例えば銅やアルミニウムなどの金属材料を用いて構成することができる。

なお、図１Ｅでは、トランス本体部１０が４層の二次側導体層２６を備える場合を例として示しているが、二次側導体層２６の層の数は任意に決定することができる。複数の二次側導体層２６を設けた場合、複数の二次側導体層２６は、例えばスルーホールを介して互いに電気的に接続することができる。また、複数の二次側導体層２６は、例えば複数の第２の端子部１９同士を接続することで互いに電気的に接続することができる。

図１Ｅに示すように、一次側導体層２１および二次側導体層２６は絶縁材料（基材１１）を介して互いに積層されている。図１Ｅに示す例では、複数の一次側導体層２１を積層方向の中央部付近に配置し、複数の二次側導体層２６を積層方向の端部側（上面側および下面側）に配置している。しかし、図１Ｅに示す一次側導体層２１および二次側導体層２６の配置は一例であり、一次側導体層２１および二次側導体層２６の配置は任意に決定することができる。

また、基材１１は複数の絶縁体基板を用いて構成してもよい。この場合、複数の一次側導体層２１と、複数の絶縁体基板と、複数の二次側導体層２６とを互いに積層することで、トランス本体部１０を構成することができる。基材１１を構成する絶縁体基板としては、例えばガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、紙エポキシ基板、ベークライト基板などを用いることができる。

複数の絶縁体基板を用いて基材１１を構成する場合は、基材１１を構成する各々の絶縁体基板に、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることが好ましい。同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、トランス本体部１０の振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。また、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、トランス本体部１０を構成する絶縁体基板の熱膨張係数を略等しくすることができ、トランス本体部１０の温度サイクル特性を向上させることができる。

コア部１２は、一次側導体層２１の少なくとも一部および二次側導体層２６の少なくとも一部をそれぞれ囲むように配置する。コア部１２はフェライトなどの磁性材料を用いて構成することができる。一次側導体層２１および二次側導体層２６をコア部１２で囲むことで、一次側導体層２１および二次側導体層２６を磁気的に結合することができる。図１Ａ、図１Ｂに示すように、コア部１２はトランス本体部１０の二次側１７寄りの周囲を覆うように設ける。また、図１Ｃ、図１Ｄに示すように、コア部１２の一部は、基材１１に形成された貫通孔２０に挿通されている。

ここで、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスでは、第１の端子部１８の電圧は第２の端子部１９の電圧よりも高電圧である。よってコア部１２は、電圧が低い第２の端子部１９側に設けている。換言すると、コア部１２の第１の端子部１８側の端部と第１の端子部１８との距離は、コア部１２の第２の端子部１９側の端部と第２の端子部１９との距離よりも長い。

図１Ｅに示すように、コア部１２は、断面形状がＥ型であるコア部材１２ａ、１２ｂを用いて構成することができる。そしてコア部材１２ａ、１２ｂでトランス本体部１０を挟むことで、トランス本体部１０にコア部１２を取り付けることができる。図１Ｅに示すように、一次側導体層２１および二次側導体層２６は基材１１内に埋設されているので、コア部１２と直接接触することはなく、絶縁性が保たれている。

本実施の形態にかかるトランスでは、第１の端子部１８に高電圧が印加される。ここで第１の端子部１８は基材１１の外部に露出しているため、第１の端子部１８と第２の端子部１９との間の沿面距離（コア部１２が接地されている場合は、第１の端子部１８とコア部１２との間の沿面距離）を確保する必要がある。そこで本実施の形態にかかるトランスでは、第１の端子部１８と第２の端子部１９との間の基材１１の表面の少なくとも一部に、凹凸部１３（凸部１４および凹部１５）を形成している。

また、本実施の形態では、第１の端子部１８の電圧は第２の端子部１９の電圧よりも高いので、第１の端子部１８とコア部１２との間に配置されている凸部１４および凹部１５の数は、第２の端子部１９とコア部１２との間に配置されている凸部１４および凹部１５の数よりも多くしている。

次に、トランス１を実装する実装基板について説明する。図２Ａは、本実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の上面図である。図２Ｂは、本実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の側面図である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、実装基板３０は、第３の端子部３１、第４の端子部３２、貫通孔３６、および凹凸部３３（第２の凹凸部）を備える。また、実装基板３０は、トランス１のコア部１２を接地するための端子部３９を備える。

貫通孔３６は、トランス１が配置される位置と対応する位置（つまり、コア部１２と第１の端子部１８との間の位置と対応する位置。図３Ａ参照）に形成されている。また、実装基板３０は、実装基板３０を平面視した際に貫通孔３６の両側に配置され、第３の端子部３１が配置されている側から第４の端子部３２が配置されている側へと延びる第１の領域３７および第２の領域３８を備える。

第１および第２の領域３７、３８には、凹凸部３３（凸部３４および凹部３５）がそれぞれ形成されている。例えば、凹凸部３３は、第１および第２の領域３７、３８の周囲全体に形成することができる。つまり、凹凸部３３は、第１の領域３７における、実装基板３０の表面および裏面、貫通孔３６の側面、実装基板３０の側面に形成することができる。同様に、凹凸部３３は、第２の領域３８における、実装基板３０の表面および裏面、貫通孔３６の側面、実装基板３０の側面に形成することができる。凹凸部３３は、実装するトランス１の凹凸部と対応する位置に形成する。

例えば、実装基板３０は、複数の絶縁体基板を互いに積層して構成してもよい。この場合は、実装基板３０を構成する各々の絶縁体基板に、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることが好ましい。同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、実装基板３０の振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。また、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、実装基板３０を構成する絶縁体基板の熱膨張係数を略等しくすることができ、実装基板３０の温度サイクル特性を向上させることができる。

次に、トランス１を実装基板３０に実装した場合について説明する。図３Ａは、トランスを実装基板に実装した状態を示す上面図である。図３Ｂは、トランスを実装基板に実装した状態を示す側面図である。図３Ｂに示すように、トランス１の第１の端子部１８は、リード部材２７を用いて実装基板３０の第３の端子部３１と電気的に接続されている。また、トランス１の第２の端子部１９は、リード部材２８を用いて実装基板３０の第４の端子部３２と電気的に接続されている。更に、トランス１のコア部１２は、リード部材２９を用いて接地用の端子部３９と電気的に接続されている。

ここで、リード部材２７、２８、２９は、トランス１と実装基板３０とを電気的に接続すると共に、トランス１を実装基板３０に固定する固定部材として用いてもよい。なお、リード部材２７、２８、２９とは別に固定部材を設けて、トランス１を実装基板３０に固定してもよい。トランス１で発生した熱の一部は、リード部材２７、２８、２９を介して実装基板３０に伝わる。

図３Ａ、図３Ｂに示すように、本実施の形態では、トランス１の凹凸部１３と実装基板３０の凹凸部３３とが互いに対応する位置となるように実装している。すなわち、トランス１の凸部１４が実装基板３０の凸部３４と対向するように配置している。また、トランス１の凹部１５が実装基板３０の凹部３５と対向するように配置している。換言するとトランス１の凹凸部１３の位相と実装基板３０の凹凸部３３の位相とが略同一となるように配置している。

このように凸部１４と凸部３４とを互いに対向するように配置することで、トランス１と実装基板３０とが近づいた場合であっても、トランス１の凹凸部における沿面距離と実装基板３０の凹凸部における沿面距離とが減少することを抑制することができる。したがって、トランス１および実装基板３０の絶縁性を保ちつつ、トランス１と実装基板３０とを近づけて配置することができるので、トランス１を実装基板３０にコンパクトに実装することができる。

図４は、トランス１および実装基板３０の凹凸部付近の拡大図である。図４に示すように、トランス１の凹凸部１３における沿面距離ｄ１は、凹凸部１３に沿った距離となる。また、実装基板３０の凹凸部３３における沿面距離ｄ２は、凹凸部３３に沿った距離となる。ここで、本実施の形態では、トランス１の凸部１４と、実装基板３０の凸部３４とが互いに対向するように配置している。換言すると、トランス１の凹凸部１３の位相と実装基板３０の凹凸部３３の位相とが略同一となるように構成している。

このように、凸部１４と凸部３４とを互いに対向するように配置することで、トランス１と実装基板３０とが近づいた場合であっても、トランス１の凹凸部１３における沿面距離ｄ１と実装基板３０の凹凸部３３における沿面距離ｄ２とが減少することを抑制することができる。

すなわち、図６に示すように、トランス１の凸部１４の位置と、実装基板３０の凸部３４の位置とが互いにずれていると、トランス１の凹凸部１３における沿面距離および実装基板３０の凹凸部３３における沿面距離は、沿面距離ｄ３となる。つまり、トランス１の凹凸部１３の位相と実装基板３０の凹凸部３３の位相とがずれていると、凹凸部１３、３３を通る沿面距離は、凸部１４の先端部および凸部３４の先端部を通る距離となり、凹部１５、３５の側壁や底面に沿った沿面距離は無視される。このため、凹凸部１３、３３を通る沿面距離は短くなる。

これに対して本実施の形態では、トランス１の凹凸部１３の位相と実装基板３０の凹凸部３３の位相とを略同一となるように構成している。よって、トランス１の凹凸部１３と実装基板３０の凹凸部３３とが近づいた場合であっても、トランス１の凹凸部１３における沿面距離ｄ１と実装基板３０の凹凸部３３における沿面距離ｄ２とが減少することを抑制することができる。したがって、トランス１および実装基板３０の絶縁性を保ちつつ、トランス１と実装基板３０とを近づけて配置することができ、トランス１を実装基板３０にコンパクトに実装することができる。

ここで、端子間の絶縁性は、端子間の沿面距離のうち最も沿面距離が短い箇所に依存する。このため、例えば凹部３５を凹部１５よりも深く形成したとしても、絶縁性は凹部１５を通る沿面距離によって決定される。よって、凹凸部１３が備える凹部１５の深さと凹凸部３３が備える凹部３５の深さは略同一とすることが好ましい。また、凹凸部１３が備える凸部１４の間隔と凹凸部３３が備える凸部３４の間隔も略同一とすることが好ましい。また、凹凸部１３の凸部１４間の間隔および凹凸部３３の凸部３４間の間隔が略等間隔であることが好ましい。換言すると、凹凸部１３および凹凸部３３の形状が、線対称となるように形成することが好ましい。

なお、トランス１の凹凸部１３の位相と実装基板３０の凹凸部３３の位相は若干であれば互いにずれていてもよい。具体的には、図５に示すように、凹凸部１３、３３同士の位相のずれにより生じる、ｎ番目（ｎは自然数）の凸部３４の角部４１とｎ＋１番目の凸部１４の角部４２との距離が、許容される空間距離よりも長ければ、角部４１と角部４２との間で放電が生じないので、この場合の位相のずれは許容される。一方、図６に示すように、凹凸部１３、３３同士の位相のずれにより生じる、ｎ番目（ｎは自然数）の凸部３４の角部４１とｎ＋１番目の凸部１４の角部４２との距離が、許容される空間距離よりも短い場合は、角部４１と角部４２との間で放電が生じるので、この場合の位相のずれは許容されない。

次に、本実施の形態にかかる電子機器について説明する。本実施の形態にかかる電子機器は、トランス１（電子部品）を備える複数の実装基板３０を筐体５０内に実装している（図８Ｂ参照）。まず、筐体５０について説明する。図７Ａは、本実施の形態にかかる電子機器が備える筐体５０の側面図である。図７Ｂは、図７Ａに示す筐体５０の切断線ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢにおける断面図である。図７Ａ、図７Ｂに示すように、筐体５０は、空洞が長手方向５６に延びた中空の構造体であり、筐体５０の側壁５１の内面５２に複数の実装基板３０を実装することができる。筐体５０の側壁５１は、周方向５７において連続している形状である。例えば、図７Ａ、図７Ｂに示す筐体５０は円筒形状である。筐体５０の外周における断面形状は円形であり、内周（側壁５１の内面５２）における断面形状は多角形（図７Ｂに示す場合は正十二角形）である。筐体５０は熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウムや銅等の金属材料）で構成することができる。

図８Ａは、複数の実装基板３０を筐体５０に実装した一例を示す側面図である。図８Ｂは、複数の実装基板３０を筐体５０に実装した一例を示す正面図（つまり、図８Ａの筐体５０を紙面左方向からみた図）である。なお、図８Ａでは、図面を簡略化するために、実装基板３０ａのみを図示している。また、以下では、実装基板３０ａ、３０ｂを筐体５０に実装する場合について説明するが、他の実装基板３０を筐体５０に実装する場合についても同様である。また、複数の実装基板を総称して実装基板３０と記載している。

図８Ａに示すように、実装基板３０ａは矩形状であり、実装基板３０ａはトランス１ａを実装している。このとき、トランス１ａの第１の端子部１８および第２の端子部１９は、実装基板３０ａの長手方向に配置されている（図３Ａ参照）。また、実装基板３０ａは、実装基板３０ａの長手方向が筐体５０の長手方向と一致するように筐体５０の側壁５１の内面５２に配置されている。

図９は、実装基板３０ａ、３０ｂを筐体５０に実装した一例を示す図であり、実装基板３０ａ、３０ｂを上から見た図である。図９に示すように、実装基板３０ａ、３０ｂの凹凸部３３ａ、３３ｂは、実装基板３０ａ、３０ｂの長手方向と垂直な方向の両端部にそれぞれ形成されている。実装基板３０ａ、３０ｂは、実装基板３０ａ、３０ｂの長手方向と垂直な方向の端部が各々対向するように配置されている。また、実装基板３０ａ、３０ｂは、凸部３４ａと凸部３４ｂとが互いに対向するように配置されている。換言すると、実装基板３０ａ、３０ｂの凹凸部３３ａ、３３ｂの位相が略同一となるように配置されている。よって、各々の実装基板３０ａ、３０ｂを近づけて配置した場合であっても、実装基板３０ａ、３０ｂの側面における沿面距離が減少することを抑制することができる（図４〜図６の説明を参照）。したがって、図８Ｂに示すように各々の実装基板３０間の距離を短くすることができ、複数の実装基板３０を筐体５０の側壁５１の周方向に高密度に配置することができる。各々の実装基板３０は、ネジ等の固定部材５８を用いて筐体５０に固定されている。

また、図８Ｂに示すように、実装基板３０ａ、３０ｂの筐体５０側の面（つまり、実装基板３０ａ、３０ｂの裏面）は、筐体５０の側壁５１の内面５２と当接している。よって、実装基板３０ａの熱を筐体５０に伝えることができる。また、筐体５０は実装基板３０から伝わった熱を伝熱可能に構成されている。つまり、筐体５０は熱伝導率の高い材料で構成されている。更に、筐体５０の側壁５１は周方向において連続している。よって、各々の実装基板３０から伝わった熱を、筐体５０の側壁５１の周方向および筐体５０の長手方向に分散させることができる。したがって、実装基板３０から伝わった熱を効率的に放熱することができる。

例えば、各々の実装基板３０を筐体５０の側壁５１の周方向において略等間隔に配置することで、各々の実装基板３０から伝わった熱を筐体５０において均等に分散させることができる。図８Ｂに示す場合は、筐体５０の側壁５１の内面５２における断面形状が正十二角形である。よって、各々の実装基板３０を正十二角形の各々の辺に配置することで、各々の実装基板３０を略等間隔に配置することができ、各々の実装基板３０から伝わった熱を筐体５０において均等に分散させることができる。

図１０は、実装基板３０を筐体５０に実装した一例を示す側面図であり、トランス１が配置されている箇所の拡大図である。図１０に示すように、実装基板３０の裏面５４は、筐体５０の側壁５１の内面５２と当接している。また、筐体５０の側壁５１には、トランス１の底面と対向する箇所に凹部５５を形成している。換言すると、実装基板３０を平面視した際に筐体５０とトランス１とが重畳する箇所に凹部５５を形成している。凹部５５は、筐体５０の側壁５１の内周に渡って形成してもよい。また、図１０に示すように、筐体５０の側壁５１のうち、凹部５５が形成されている箇所の外周側に絶縁部材５３を設けている。換言すると、筐体５０の側壁５１のうち、実装基板３０を平面視した際に筐体５０とトランス１とが重畳する箇所に絶縁部材５３を設けている。

このように、高電圧で使用されるトランス１の底面と対向する箇所に凹部５５を形成し、更に、凹部５５の外周側に絶縁部材５３を設けることで、トランス１から筐体５０への放電を抑制することができる。絶縁部材５３としては、複数の絶縁体基板を積層したものを用いてもよい。絶縁体基板としては、例えばガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、紙エポキシ基板、ベークライト基板などを用いることができる。また、絶縁部材５３として、例えば実装基板３０やトランス１の基材１１を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料を用いてもよい。同一の絶縁材料を用いることで、トランス１、実装基板３０、絶縁部材５３の熱膨張係数を略等しくすることができ、電子機器の温度サイクル特性を向上させることができる。

また、トランス１の底面と対向する箇所に凹部５５を形成するのみでトランス１から筐体５０への放電を抑制することができるのであれば、図１１に示すように、凹部５５が形成されている箇所の外周側に絶縁部材を設けなくてもよい。この場合は、例えば、凹部５５を深く形成することで、トランス１から筐体５０への放電を抑制することができる。

また、図１２、図１３に示すように、実装基板３０と筐体５０の側壁５１との間に、ベースプレート５９を設けてもよい。ベースプレート５９は熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウムや銅等の金属材料）を用いて構成する。ベースプレート５９を設けた場合は、実装基板３０の熱はベースプレート５９を介して筐体５１に伝わる。ベースプレート５９を設けることで、筐体５０における実装基板３０の配置を容易に調整することができる。つまり、ベースプレート５９を設けていない場合は、実装基板３０の配置（特に、高さ方向の配置）を調整する際に筐体５０の設計を変更する必要があるため、実装基板３０の配置を容易に調整することができない。これに対してベースプレート５９を設けた場合は、各々のベースプレート５９の設計を変更するのみで、各々の実装基板３０の配置を調整することができる。よって、筐体５０における実装基板３０の配置を容易に調整することができる。

また、上記では筐体５０の形状が円筒形状（つまり、断面形状が円形）の場合について説明したが、筐体５０の形状は円筒形状に限定されることはない。例えば図１４に示すように、筐体６０の断面形状が四角形であってもよい。図１４に示す場合は、筐体６０の側壁６１の内面６２の断面形状が四角形であり、この四角形の各々の辺に実装基板３０を実装している。この場合も、実装基板３０の裏面が筐体６０の側壁６１の内面６２と当接している。また、各々の実装基板３０を筐体６０の側壁６１の周方向において略等間隔に配置している。よって、各々の実装基板３０から伝わった熱を筐体６０において均等に分散させることができる。

図１５は、本実施の形態にかかる電子機器を海底に設置される機器（以下、海底ユニットと記載する）に適用した場合を説明するための図である。海底ユニット７０は、例えば地震計を備えた海底観測ユニットや海底ケーブルなどである。海底ユニット７０は海底に設置されるため、本実施の形態にかかる電子機器は密閉された耐圧容器に収容される。

図１５に示すように、実装基板３０を実装した筐体５０の外側周囲には、絶縁層７１を設けている。更に絶縁層７１の外側周囲には外部筐体７２を設けている。外部筐体７２は、所定の耐圧性を備えた耐圧容器である。例えば外部筐体７２は、金属材料を用いて形成することができる。絶縁層７１は筐体５０と外部筐体７２とを電気的に絶縁するために設けている。

図１５に示すように、各々の実装基板３０は、筐体５０の側壁５１の内面５２に配置している。このため、筐体５０の内部空間７３には、他の基板７５を配置することができる。換言すると、筐体５０の内部空間７３であって、筐体５０の側壁５１から離間した位置に他の基板７５を配置することができる。

筐体５０と外部筐体７２との間には、筐体５０と外部筐体７２とを電気的に絶縁するための絶縁層７１を設けている。絶縁層７１は熱伝導率の低い材料で構成されているため、海底ユニット７０の内部で発生した熱は外部筐体７２に伝わりにくい。また、海底ユニット７０は海底に設置するため、例えば、円筒状の外部筐体７２の両端に蓋を設けて内部空間７３を閉空間とする必要がある。このように筐体５０の外側周囲に絶縁層７１を設け、また、内部空間７３を閉空間とすると、海底ユニット７０の内部で発生した熱が放熱されにくくなる。

本実施の形態では、熱を多く発生する電子部品１（例えば、トランス等の高電圧で使用される電子部品）を実装した実装基板３０を、筐体５０の側壁５１と当接するように配置している。よって電子部品１で発生した熱を、実装基板３０を介して筐体５０に伝えることができる。筐体５０は熱伝導率の高い材料（例えば金属材料）で構成されているので、各々の実装基板３０から伝わった熱を、筐体５０の側壁５１の周方向および筐体５０の長手方向に分散させることができる。したがって、電子部品１で発生した熱を効率的に放熱することができる。

なお、本実施の形態において、複数の実装基板３０に実装された各々の電子部品（トランス等）１は、電子機器が必要とする所定の機能を各々の電子部品１で分担するように構成した電子部品とすることができる。例えば電子部品がトランス１の場合は、電子機器が必要とする所定の電力を、各々のトランス１で分担して変圧することができる。このように、複数のトランス１で分担して変圧することで、各々トランスに印加される電力を低くすることができ、トランス１の信頼性を向上させることができる。また、複数のトランス１で分担して変圧することで、トランス１で発生する熱を分散させることができる。例えば、各々のトランス１の性能が同一である場合は、各々のトランス１から放出される熱は略等しくなる。この場合は、各々のトランス１から放出された熱を筐体５０において均等に分散させることができる。

背景技術で説明したように、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。一方、例えば特許文献１に開示されている海底中継器ユニットのように、限られた空間に電子機器を高密度に実装した場合は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱する構造が必要となってくる。

そこで本実施の形態にかかる電子機器では、電子部品１を実装した実装基板３０が、筐体５０の側壁の内面と当接するように実装している。筐体５０は実装基板３０からの熱を伝熱可能に構成され、筐体５０の側壁５１は周方向において連続している。よって、各々の実装基板３０から伝わった熱を、筐体５０の側壁５１の周方向および筐体５０の長手方向に分散させることができる。したがって、実装基板３０から伝わった熱を効率的に放熱することができる。

また、複数の実装基板３０は、各々実装基板３０に形成されている凹凸部３３の凸部３４が互いに対向するように配置されている。換言すると、各々の実装基板３０の凹凸部３３の位相が略同一となるように配置している。よって、各々の実装基板３０を近づけて配置した場合であっても、各々実装基板３０の側面における沿面距離が減少することを抑制することができる。したがって、実装基板３０の絶縁性を保ちつつ各々の実装基板３０間の距離を短くすることができ、複数の実装基板３０を筐体５０の側壁５１の周方向に高密度に配置することができる。

更に、電子部品１に凹凸部１３を形成し、電子部品１の凸部１４が実装基板の凸部３４と対向するように電子部品１を実装基板３０に実装している。よって、電子部品１と実装基板３０とが近づいた場合であっても、電子部品１の凹凸部１３における沿面距離と実装基板３０の凹凸部３３における沿面距離とが減少することを抑制することができる。したがって、電子部品１および実装基板３０の絶縁性を保ちつつ、電子部品１と実装基板３０とを近づけて配置することができるので、電子部品１を実装基板３０にコンパクトに実装することができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することができる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ トランス（電子部品）
１０ トランス本体部
１１ 基材
１２ コア部
１３ 凹凸部
１４ 凸部
１５ 凹部
１６ 一次側
１７ 二次側
１８ 第１の端子部
１９ 第２の端子部
２０ 貫通孔
２１ 一次側導体層
２６ 二次側導体層
２７、２８、２９ リード部材
３０ 実装基板
３１ 第３の端子部
３２ 第４の端子部
３３ 凹凸部
３４ 凸部
３５ 凹部
３６ 貫通孔
３７ 第１の領域
３８ 第２の領域
５０、６０ 筐体
５１、６１ 側壁
５２、６２ 内面
５３ 絶縁部材
５５ 凹部
５８ 固定部材
５９ ベースプレート
７０ 海底ユニット
７１ 絶縁層
７２ 外部筐体
７３ 内部空間
７５ 基板

Claims (13)

1. 電子部品をそれぞれ実装した複数の実装基板と、
   前記複数の実装基板を実装した筐体と、を備え、
   前記電子部品は、第１の端子部と、前記第１の端子部と離間して配置された第２の端子部と、前記第１の端子部と前記第２の端子部との間の少なくとも一部に形成された第１の凹凸部と、を備え、
   前記実装基板は、前記第１の凹凸部が備える凸部と対向している凸部を備える第２の凹凸部を備え、
   前記複数の実装基板は、前記第２の凹凸部の凸部同士が互いに対向するように前記筐体の側壁の周方向に配置され、且つ前記実装基板の前記筐体側の面が前記筐体の側壁の内面と当接するように実装され、
   前記筐体は前記実装基板からの熱を伝熱可能に構成され、前記筐体の側壁は周方向において連続している、
   電子機器。
2. 前記筐体の側壁の、前記実装基板を平面視した際に前記筐体と前記電子部品とが重畳する箇所に凹部が形成されている、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記筐体の側壁のうち、前記実装基板を平面視した際に前記筐体と前記電子部品とが重畳する箇所に絶縁部材を設ける、請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記複数の実装基板は、前記筐体の側壁の周方向において略等間隔に配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子機器。
5. 前記実装基板は矩形状であり、
   前記電子部品の前記第１および第２の端子部は、前記実装基板の長手方向に配置されており、
   前記第２の凹凸部は、前記実装基板の長手方向と垂直な方向の両端部に形成されており、
   前記複数の実装基板は、前記実装基板の長手方向と垂直な方向の端部が各々対向するように配置されている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 前記筐体の側壁の内面の断面形状は多角形であり、
   前記複数の実装基板は前記多角形の各々の辺に配置されている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 前記複数の実装基板は、金属材料を含み構成されたベースプレートを介して前記筐体に実装されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子機器。
8. 前記筐体の内部空間であって、前記筐体の側壁から離間した位置に他の基板が配置されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子機器。
9. 前記筐体の内部空間は閉空間である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子機器。
10. 前記筐体の外側周囲を覆う絶縁層と、
    前記絶縁層の外側周囲を覆い、所定の耐圧性を備えた外部筐体と、
    を更に備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電子機器。
11. 前記複数の実装基板に実装された前記各々の電子部品は、前記電子機器が必要とする所定の機能を前記各々の電子部品で分担するように構成した電子部品である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電子機器。
12. 前記複数の実装基板に実装された前記各々の電子部品から放出される熱が略等しい、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電子機器。
13. 前記電子部品はトランスである、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の電子機器。

Images