JP2015080059A - 熱伝導部品、熱伝導構造体、電子部品モジュール、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体の被接触面が凹凸形状であっても発熱体からの熱を伝導させることができる熱伝導部品を提供する。
【解決手段】 発熱体である第１基板１１または第２基板１２からの熱が伝導される熱伝導部品１である。ここで、熱伝導部品１は、発熱体である第１基板１１または第２基板１２と面接触する接触面２を有し、接触面２は、接触面２と対向する発熱体である第１基板１１または第２基板１２の被接触面に載置される電子部品の凹凸形状に応じた凹凸形状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱伝導部品と、その熱伝導部品を有する熱伝導構造体と、その熱伝導構造体を有する電子部品モジュールと、その電子部品を有する電子機器とに関するものである。

近年、電子機器の一例である車載用の撮像装置は、車両の走行中の画像を保存するドライブレコーダ用や、障害物や他の車両を検知・測位して運転を支援するアクティブセーフティ用など、様々な用途に用いられている。

ここで、撮像装置において、撮像素子やＦＰＧＡ（Field-Programmable
Gate Array）等のＩＣ（Integrated Circuit）からの発熱は画質劣化や撮像素子の寿命を短くしてしまう原因となっている。

特に、画像認識技術により測位を行うには、撮像装置に更なる高画質化や多量の情報処理が求められる。このため、撮像装置においては、撮像素子やＦＰＧＡ等の発熱量が大きくなってしまうことが知られている。

一方、撮像装置において、撮像素子とレンズとの距離は、極めて厳格な寸法管理が必要である。

したがって、車載用の撮像装置では、発熱源の撮像素子に負荷をかけることなく、確実に放熱部材などの他の部品に熱伝導することができるような熱伝導構造をとる必要がある。

なお、電子機器の熱伝導構造の例としては、放熱シリコーンゲル等の熱伝導部材を介して回路基板が放熱部材に取り付けられているものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電子機器の熱伝導構造の別の例としては、ＣＣＤ（Charge
Coupled Device）の熱が背面から熱伝導ゴム部材を介して受熱板に伝導されるものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、電子部品からの熱を熱伝導部品に効率よく伝導させるためには、発熱体である電子部品と熱伝導部品とを広い面積で確実に接触させる（密着させる）ことが必要である。

一方、電子部品と熱伝導部品とを密着させようとすると、熱伝導部品を介して電子部品や電子部品が実装される基板に押圧力が加わり、電子部品や基板の変形、あるいは、電子部品の位置ずれなどが生じるおそれがある。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、放熱シリコーンゲルによる基板の凹凸形状への接触度合いは、放熱シリコーンゲルが変形しやすいという性質に依存している。

つまり、特許文献１に開示されている技術では、熱伝導部品が基板の凹凸形状に応じた形状をしていないため、発熱体である電子部品から効率よく熱を伝導させることができない。

また、特許文献２に開示されている技術では、熱伝導ゴム部材の形状が電子部品の凹凸形状に応じていないため、発熱体である電子部品から効率よく熱を伝導させることができない。

本発明は、発熱体の被接触面が凹凸形状であっても発熱体からの熱を伝導させることができる熱伝導部品を提供することを目的とする。

本発明は、発熱体からの熱が伝導される熱伝導部品であって、発熱体と面接触する接触面を有し、接触面は、接触面と対向する発熱体の被接触面の凹凸形状に応じた凹凸形状に形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、発熱体の被接触面が凹凸形状であっても発熱体からの熱を伝導させることができる。

本発明に係る電子機器の実施の形態の撮像装置を示す斜視図である。 上記撮像装置の断面斜視図である。 本発明に係る電子部品モジュールの実施の形態を示す分解斜視図である。 上記電子部品モジュールを裏面から見た分解斜視図である。 上記電子部品モジュールの斜視図である。 上記電子部品モジュールの断面斜視図である。 本発明に係る電子部品モジュールの別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図７の電子部品モジュールの分解斜視図である。 図７の電子部品モジュールに第１基板と第２基板を取り付ける様子を示す斜視図である。 図７の電子部品モジュールのホルダの斜視図である。 図７の電子部品モジュールのホルダの斜視図である。 図７の電子部品モジュールに第２基板を取り付ける様子を示す斜視図である。 図７の電子部品モジュールにおいて第１基板とホルダとをホルダ固定ネジで締着した状態を示す断面図である。 図７の電子部品モジュールの断面図である。 本発明に係る電子部品モジュールのさらに別の実施の形態を示す斜視図である。 図１５の電子部品モジュールにおいて接続部材を取り付ける前の状態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の別の実施の形態を示す撮像装置の断面斜視図である。 第２接続部の固定前の図１５の電子部品モジュールと上記撮像装置のフロントケースとを示す斜視図である。 図１８の断面斜視図である。 プレート取り付け後の図１５の電子部品モジュールと上記撮像装置のフロントケースとを示す斜視図である。 図２０の断面斜視図である。 第２接続部の固定後の図１５の電子部品モジュールと上記撮像装置のフロントケースとを示す斜視図である。 図２２の断面斜視図である。

以下、本発明に係る熱伝導部品と熱伝導構造体と電子部品モジュールと電子機器との実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

●撮像装置（１）●
まず、本発明に係る電子機器の実施の形態について、撮像装置を例に説明する。

図１は、本発明に係る電子機器の実施の形態の撮像装置を示す斜視図である。同図に示すように、撮像装置１００は、レンズ１０１と、フロントケース１０２と、リアケース１０３と、ケーブル１０４とを有してなる。

レンズ１０１は、不図示の被写体からの被写体光が不図示の撮像素子に向けて通過し、被写体光の入射方向や入射角などを制御する。

フロントケース１０２とリアケース１０３は、熱伝導率の高い金属や熱伝導率の高い樹脂によって構成される。つまり、フロントケース１０２とリアケース１０３とは、放熱性が高いため、放熱部材として機能する。ここで、フロントケース１０２とリアケース１０３は、撮像装置１００の筐体を構成する。

ケーブル１０４は、撮像装置１００への給電や撮像装置１００と不図示の他の電子機器との情報伝達などのために用いられる。

図２は、撮像装置１００の断面斜視図である。同図に示すように、撮像装置１００は、前述の構成に加えて、パッキン１０５と、ケーブル保持具１０６と、ネジ１０７と、電子部品モジュール１０とを有してなる。

パッキン１０５は、ケーブル１０４がリアケース１０３内部に挿入される挿入孔１０３ａとケーブル１０４との隙間を埋めて、リアケース１０３内部を密閉するためのものである。

ケーブル保持具１０６は、リアケース１０３に挿入されたケーブル１０４をリアケース１０３に保持させるためのものである。ここで、ケーブル保持具１０６は、ケーブル１０４を挿入孔１０３ａに挿入した後に、ネジ１０７をリアケース１０３に締着することで固定される。

電子部品モジュール１０は、本発明に係る電子部品モジュールの実施の形態であり、不図示の撮像素子などの電子部品が搭載された基板と、後述する本発明に係る熱伝導部品とを有してなる。

●電子部品モジュール（１）●
次に、本発明に係る電子部品モジュール１０の実施の形態について、説明する。

図３は、本発明に係る電子部品モジュールの実施の形態を示す分解斜視図である。また、図４は、電子部品モジュールを裏面から見た分解斜視図である。また、図５は、電子部品モジュールの斜視図である。

図３乃至５に示すように、電子部品モジュール１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、熱伝導部品１とを有してなる。

第１基板１１には、撮像素子１１ａの動作を制御する撮像素子制御回路などが構成されている。ここで、第１基板１１には、撮像素子１１ａの他に撮像素子制御回路などを構成する様々な電子部品１３が搭載されている。また、撮像素子１１ａと電子部品１３とは、発熱体である。

撮像素子１１ａは、レンズ１０１を介して検知対象からの被写体光を受光して撮像する。ここで、撮像素子１１ａには、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）やＣＣＤ（Charge-Coupled Device）などを用いることができる。

第２基板１２には、撮像素子１１ａなどへの電力の制御を行う電源制御回路などが構成されている。ここで、第２基板１２には、電源制御回路などを構成する様々な電子部品１３が搭載されている。第２基板１２上の電子部品１３は、第２発熱体に相当する。

第１基板１１と第２基板１２とは、実装面（表面）に搭載される撮像素子１１ａを含む電子部品１３が発熱するため、発熱体を構成する。また、第１基板１１と第２基板１２とは、熱伝導部品１を介して固定されている。

熱伝導部品１は、本発明に係る熱伝導部品の実施の形態であり、熱伝導ゴムなど高い熱伝導率を有する材料で形成される。ここで、熱伝導部品１は、発熱体の硬度よりも低硬度（変形しやすい）の部材で形成されている。

熱伝導部品１は、第１基板１１と第２基板１２それぞれの実装面と面接触する接触面２を有する。ここで、接触面２のうち、第２基板１２の実装面（第２被接触面）と面接触する面が、第２接触面である。

図６は、電子部品モジュール１０の断面斜視図である。同図に示すように、熱伝導部品１の接触面２は、対向する第１基板１１と第２基板１２との被接触面の凹凸形状、具体的には第１基板１１と第２基板１２との実装面に搭載される電子部品１３に応じた凹凸形状に形成されている。

このように構成することで、熱伝導部品１には、発熱体である第１基板１１と第２基板１２の被接触面が凹凸形状であっても第１基板１１と第２基板１２とからの熱が効率よく伝導される。

ここで、熱伝導部品１は、接触面２の形状が被接触面の凹凸形状に応じた形状であるため、熱伝導部品１と第１基板１１または第２基板１２とを押圧などすることなく広い面積で確実に接触させる（密着させる）ことができる。

よって、熱伝導部品１を有する電子部品モジュール１０によれば、発熱体である撮像素子１１ａなどの電子部品１３に変形や位置ずれを生じるような負荷（力）を与えることなく、確実に放熱部材などの不図示の他の部品に熱伝導することができる。

また、熱伝導部品１は、被接触面に応じた凹凸形状を有しているため、第１基板１１と第２基板１２との間などの空間に適用した形状に成型することができる。つまり、熱伝導部品１を有する電子部品モジュール１０によれば、熱伝導部品１の熱容量を増加させて効率よく発熱体から熱伝導させることができる。

なお、熱伝導部品１に接触する発熱体は、以上説明したように第１基板１１と第２基板１２とのように複数であってもよいし、単数であってもよい。

●電子部品モジュール（２）●
次に、本発明に係る電子部品モジュールの別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。

図７は、本発明に係る電子部品モジュールの別の実施の形態を示す斜視図である。また、図８は、図７の電子部品モジュールの分解斜視図である。図７，８に示すように、本実施の形態に係る電子部品モジュール１０Ａは、ホルダ１４と、ホルダ固定ネジ１５とを有する点が、先に説明した電子部品モジュール１０と相違する。

また、電子部品モジュール１０Ａは、ホルダ１４の形状に対応した形状を有する熱伝導部品１Ａを有する点が、先に説明した電子部品モジュール１０と相違する。

図９は、図７の電子部品モジュール１０Ａに第１基板１１と第２基板１２を取り付ける様子を示す斜視図である。同図に示すように、電子部品モジュール１０Ａでは、熱伝導部品１と第１基板１１及び第２基板１２とを接触させる際に、ホルダ１４を第１基板１１と第２基板１２との間に介在させる。

そして、電子部品モジュール１０Ａでは、ホルダ１４を第１基板１１と第２基板１２との間に介在させた後、ホルダ固定ネジ１５を第１基板１１と第２基板１２とに締着させる。このようにすることで、第１基板１１と第２基板１２とが、ホルダ１４に固定される。

図１０と図１１は、図７の電子部品モジュール１０Ａのホルダ１４の斜視図である。図１０，１１に示すように、ホルダ１４は、第１支持部１４ａと、第２支持部１４ｂと、ネジ孔１４ｃ，１４ｄと、ヒンジ部１４ｅとを有する。ホルダ１４は、例えば板状の金属材料を曲げ加工することにより構成される。

第１支持部１４ａは、熱伝導部品１Ａに接触させる第１基板１１を支持する部分であり、第１基板１１の被接触面と平行または略平行な面を有する。

第２支持部１４ｂは、熱伝導部品１Ａに接触させる第２基板１２を支持する部分であり、第２基板１２の被接触面と平行または略平行な面を有する。

ここで、第１基板１１と第２基板１２とは、それぞれ第１支持部１４ａまたは第２支持部１４ｂとの接触部分の基板表面のレジスト層が除去されていて、銅箔層が露出している。そのため、第１支持部１４ａと第２支持部１４ｂとには、第１基板１１と第２基板１２とからの熱伝導がしやすくなっている。

ネジ孔１４ｃは、第１支持部１４ａに設けられ、第１基板１１を貫通したホルダ固定ネジ１５を通過させる孔である。

ネジ孔１４ｄは、第２支持部１４ｂに設けられ、第２基板１２を貫通したホルダ固定ネジ１５を通過させる孔である。

ヒンジ部１４ｅは、第２支持部１４ｂの屈曲部分に設けられている。ヒンジ部１４ｅは、第２支持部１４ｂの両端に設けられ、２つのヒンジ部１４ｅの間には空間が設けられている。

図１２は、図７の電子部品モジュール１０Ａに第２基板１２を取り付ける様子を示す斜視図である。同図に示すように、電子部品モジュール１０Ａにおいて、ヒンジ部１４ｅを有しない第１支持部１４ａと第１基板１１とを締着する方が望ましい。

図１３は、図７の電子部品モジュール１０Ａにおいて第１基板１１とホルダ１４とをホルダ固定ネジ１５で締着した状態を示す断面図である。同図に示すように、電子部品モジュール１０Ａにおいて、第１基板１１とホルダ１４とをホルダ固定ネジ１５で締着することにより、第１基板１１とホルダ１４とを熱的に接続させることができる。

また、図１４は、図７の電子部品モジュール１０Ａの断面図である。同図に示すように、熱伝導部品１Ａの厚さが第１支持部１４ａと第２支持部１４ｂとの間隔よりも大きい。このため、第２基板１２と第２支持部１４ｂとを熱的に接続させるには、熱伝導部品１Ａを弾性変形させつつ第２基板１２とホルダ１４とをホルダ固定ネジ１５で締着する。

第２基板１２とホルダ１４とがホルダ固定ネジ１５で締着されると、ヒンジ部１４ｅが塑性変形するとともに熱伝導部品１Ａと第２基板１２とが密着する。

また、第２基板１２とホルダ１４とがホルダ固定ネジ１５で締着されると、ヒンジ部１４ｅが塑性変形するとともに不図示の第１基板１１と第２基板１２のコネクタ同士が接続する。

ヒンジ部１４ｅを有するホルダ１４によれば、第１基板１１と第２基板１２とに負荷をかけることなく熱伝導部品１Ａと発熱体とを確実に接触させることができる。

●電子部品モジュール（３）●
次に、本発明に係る電子部品モジュールのさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１５は、本発明に係る電子部品モジュールのさらに別の実施の形態を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る電子部品モジュール１０Ｂは、接続部材１６を有する点が先に説明した電子部品モジュール１０Ａと相違する。

接続部材１６は、第２基板１２，ホルダ１４，熱伝導部品１Ｂと、撮像装置の筐体やヒートシンクなど不図示の放熱部材とに固定される。

また、接続部材１６は、熱伝導部品１Ｂの接触面と第２基板１２の被接触面の表面の形状に追従性を有する熱伝導性を有する部材で形成されている。接続部材１６は、具体的には熱伝導部品１Ｂや第２基板１２よりも柔軟な熱伝導性を有する部材で形成されている。ここで、接続部材１６は、例えば銅箔シートによって形成される。

なお、形状に追従性を有するとは、熱伝導部品１Ｂの接触面や第２基板１２の被接触面（以下「被接触箇所」という。）に接触させることにより接続部材１６の形状が被接触箇所の形状に倣うように変形して密接することができる性質をいう。

図１６は、図１５の電子部品モジュール１０Ｂにおいて接続部材１６を取り付ける前の状態を示す斜視図である。同図に示すように、接続部材１６は、第１接続部１６ａと、第２接続部１６ｂと、切欠部１６ｃと、ネジ孔１６ｄとを有する。

第１接続部１６ａは、発熱体である第２基板１２と熱伝導部品１Ｂとの間に配置される。第１接続部１６ａには、切欠部１６ｃが設けられている。

第２接続部１６ｂは、第１接続部１６ａと熱的に接続している。また、第２接続部１６ｂは、ネジ孔１６ｄが設けられていて、ネジ孔１６ｄと不図示のネジにより放熱部材に固定される。

よって、電子部品モジュール１０Ｂによれば、接続部材１６は発熱体の熱を放熱部材に効率よく熱伝導させることができる。

●撮像装置（２）●
次に、本発明に係る電子機器のさらに別の実施の形態である撮像装置について、先に説明した実施の形態の撮像装置１００との相違点を中心に説明する。

図１７は、本発明に係る電子機器の別の実施の形態を示す撮像装置の断面斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る撮像装置１００Ｂは、リアケース１０３内部に、先に説明した電子部品モジュール１０Ｂが配置されている点が、先に説明した撮像装置１００と相違する。

ここで、撮像装置１００Ｂでは、電子部品モジュール１０Ｂの接続部材１６を放熱部材の一例であるフロントケース１０２に固定して、発熱体である電子部品１３の熱を放熱部材に熱伝導する。

図１８は、第２接続部１６ｂの固定前の図１５の電子部品モジュール１０Ｂとフロントケース１０２とを示す斜視図である。また、図１９は、図１８の断面斜視図である。図１８，１９に示すように、ネジ孔１６ｄにはネジが締着されていないため、第２接続部１６ｂはフロントケース１０２に固定されていない。

図２０は、プレート取り付け後の図１５の電子部品モジュール１０Ｂとフロントケース１０２とを示す斜視図である。また、図２１は、図２０の断面斜視図である。

図２０，２１に示すように、接続部材１６をフロントケース１０２に固定するには、第２接続部１６ｂの上にプレート１７を配置する。

プレート１７は、ネジの締着力を第２接続部１６ｂ全体に分散して伝達する。このため、接続部材１６とフロントケース１０２とは、より確実に熱的に接続することができる。

また、プレート１７には、ネジ孔１６ｄの形状に対応した切欠部１７ａが設けられていて、この切欠部１７ａにネジを接触させることができる。

図２２は、第２接続部１６ｂの固定後の図１５の電子部品モジュール１０Ｂとフロントケース１０２とを示す斜視図である。また、図２３は、図２２の断面斜視図である。

図２２，２３に示すように、第２接続部１６ｂは、プレート１７とネジ１８とにより、フロントケース１０２に固定される。このため、撮像装置１００Ｂによれば、第２基板１２からの熱を、熱伝導部品１Ｂのみならず放熱部材であるフロントケース１０２にも伝導することができるため、より効率よく電子部品を放熱させることができる。

１ 熱伝導部品
２ 接触面
１０ 電子部品モジュール
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 電子部品モジュール
１４ ホルダ
１５ ホルダ固定ネジ
１６ 接続部材
１７ プレート
１００ 撮像装置
１０１ レンズ
１０２ フロントケース
１０３ リアケース
１０４ ケーブル
１０５ パッキン
１０６ ケーブル保持具
１０７ ネジ

特開２０１１−１２００６５号公報 特開２００１−３１３８５２号公報

Claims (15)

1. 発熱体からの熱が伝導される熱伝導部品であって、
   前記発熱体と面接触する接触面を有し、
   前記接触面は、前記接触面と対向する前記発熱体の被接触面の凹凸形状に応じた凹凸形状に形成されている、
   ことを特徴とする熱伝導部品。
2. 前記発熱体は、前記被接触面に電子部品が配置された基板であって、
   前記接触面は、前記電子部品の凹凸形状に応じて形成されている、
   請求項１記載の熱伝導部品。
3. 第２発熱体と面接触する第２接触面を有し、
   前記第２接触面は、前記第２接触面と対向する前記第２発熱体の第２被接触面の凹凸形状に応じた凹凸形状に形成されている、
   請求項１または２記載の熱伝導部品。
4. 前記第２発熱体は、前記第２被接触面に電子部品が配置された基板であって、
   前記第２接触面は、前記第２被接触面に配置された電子部品の凹凸形状に応じて形成されている、
   請求項３記載の熱伝導部品。
5. 前記第２発熱体は、前記熱伝導部品を介して前記発熱体に固定されている、
   請求項３または４記載の熱伝導部品。
6. 前記発熱体の硬度よりも低硬度の部材で形成されている、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の熱伝導部品。
7. 前記第２発熱体の硬度よりも低硬度の部材で形成されている、
   請求項３乃至６のいずれかに記載の熱伝導部品。
8. 発熱体からの熱が伝導される熱伝導部品と、
   前記熱伝導部品と放熱部材とに固定される接続部材と、
   を有してなる熱伝導構造体であって、
   前記熱伝導部品は、請求項１乃至７のいずれかに記載の熱伝導部品である、
   ことを特徴とする熱伝導構造体。
9. 前記接続部材は、
   前記発熱体と前記熱伝導部品との間に配置される第１接続部と、
   前記放熱部材に固定される第２接続部と、
   を有する、
   請求項８記載の熱伝導構造体。
10. 前記第１接続部は、前記接触面と前記被接触面の表面の形状に追従性を有する部材で形成されている、
    請求項８または９記載の熱伝導構造体。
11. 前記第２接続部にはネジ孔が形成されていて、
    前記第２接続部は、前記ネジ孔に挿入されるネジにより前記放熱部材に固定されている、
    請求項８乃至１０のいずれかに記載の熱伝導構造体。
12. 前記接続部材は、銅箔シートである、
    請求項８乃至１１のいずれかに記載の熱伝導構造体。
13. 発熱体と、前記発熱体からの熱が伝導される熱伝導部品と、
    を有してなる電子部品モジュールであって
    前記熱伝導部品は、請求項１乃至７のいずれかに記載の熱伝導部品である、
    ことを特徴とする電子部品モジュール。
14. 発熱体と、前記発熱体からの熱が伝導される熱伝導部品と、前記熱伝導部品と放熱部材とを接続する接続部材とを備えた熱伝導構造体と、
    を有してなる電子部品モジュールであって
    前記熱伝導構造体は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の熱伝導構造体である、
    ことを特徴とする電子部品モジュール。
15. 電子部品モジュールを有してなる電子機器であって、
    前記電子部品モジュールは、請求項１３または１４記載の電子部品モジュールである、
    ことを特徴とする電子機器。

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