JP2018073957A - 発熱体収容モジュール、撮像装置、及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体収容モジュールから熱をよりよく放出させる。【解決手段】発熱体収容モジュール１は、発熱体５と、発熱体５が実装された第１の面９と、該第１の面９の裏側に位置する第２の面、第１の面９及び第２の面を貫通する少なくとも１つの貫通孔１０を画定する孔壁１１を有する基板６と、本体１２と、貫通孔１０に対向する位置において本体１２から離れるに応じて細径化し且つ貫通孔１０内に位置し、且つ基板６と異なる硬度の突起１３とを有する第１のケース７と、熱伝導性部材を含んでおり、発熱体５又は基板６に接触し且つ突起１３を孔壁１１に圧接させるように第１のケースとともに基板６を固定する第２のケース８と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、発熱体収容モジュール、撮像装置、及び移動体に関する。

従来、基板に実装される電子部品等の発熱体を収容する発熱体収容モジュールが知られている。

このような発熱体収容モジュールでは、発熱体である電子部品によって構成される電子回路ユニットの性能を確保するために、発熱体の温度上昇を抑制することが望ましい。このため、例えば、特許文献１には、電子部品から発生した熱を放熱シート及びヒートシンク等の熱伝導性部材を介して放出する電子制御ユニットが記載されている。

特開２０１０−２４５１７４号公報

ところで、発熱体収容モジュールに含まれる、発熱体、基板を支持する部材、及び発熱体を基板に実装させるための半田のような部材の大きさに製造により発生した誤差がある場合、発熱体又は基板を熱伝導性部材に密接させることができないことがある。これにより、発熱体から発生した熱は効率よく熱伝導性部材に伝導されず、この結果、熱が発熱体収容モジュールから十分には放出されないことがある。

本開示は、発熱体又は基板の大きさに製造誤差があっても、発熱体から発生する熱を効率的に熱伝導部材に伝導させることを可能とする発熱体収容モジュール、撮像装置、及び移動体を提供することを目的とする。

本開示の発熱体収容モジュールは、発熱体と、前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁１１に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定する第２のケースと、を備える。

本開示の撮像装置は、光学系と、発熱体と、前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁１１に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定する第２のケースと、を含む発熱体収容モジュールと、を備える。

本開示の移動体は、光学系と、発熱体と、前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁１１に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定する第２のケースと、を有する発熱体収容モジュールと、を含む撮像装置を備える。

本開示の一実施形態によれば、発熱体又は基板の大きさに製造誤差があっても、発熱体から発生する熱を効率的に熱伝導部材に伝導させることができる発熱体収容モジュール、撮像装置、及び移動体を提供することが可能となる。

第１の実施形態に係る発熱体収容モジュールを含む撮像装置を取り付けた移動体の概略図である。 図１に示す発熱体収容モジュールの第２のケース側から見た分解斜視図である。 図１に示す発熱体収容モジュールの第１のケース側から見た分解斜視図である。 図２に示す発熱体収容モジュールの組み立て工程におけるIV−IV線での拡大断面図であり、図４（ａ）は、突起１３が貫通孔１０に挿入されており、孔壁１１に当接していない状態を示す図であり、図４（ｂ）は、突起１３が孔壁１１の最も第１のケース側に当接している状態を示す図であり、図４（ｃ）は、第１のケースと第２のケースとが係合し、突起１３と孔壁１１が互いに圧接している状態を示す図である。 他の例における孔壁及び突起の概略図である。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

図１に示すように、発熱体収容モジュール１を含む撮像装置２は移動体３に取り付けられる。図１に示す例では、撮像装置２は移動体３の後方を撮像するように取り付けられているが、これに限られず、移動体３の例えば、前方又は側方を撮像するように取り付けられてもよい。

本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車、鉄道車両、産業車両、及び生活車両を含むが、これに限られない。例えば車両には、滑走路を走行する飛行機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。軌道車両は、機関車、貨車、客車、路面電車、案内軌道鉄道、ロープウエー、ケーブルカー、リニアモーターカー、及びモノレールを含むがこれに限られず、軌道に沿って進む他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。生活車両には、自転車、車いす、乳母車、手押し車、及び電動立ち乗り二輪車を含むが、これに限られない。車両の動力機関は、ディーゼル機関、ガソリン機関、及び水素機関を含む内燃機関、並びにモーターを含む電気機関を含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。

また、発熱体収容モジュール１は、携帯電話機、コンピュータ等の電子部品を搭載して動作する各種の電子機器に搭載されてもよい。

撮像装置２は、発熱体収容モジュール１と、光学系４とを含む。光学系４は、発熱体収容モジュール１に含まれる、後述する第１のケース７の開口に固定される。

図２に示すように、発熱体収容モジュール１は、発熱体５と、基板６と、第１のケース７と、第２のケース８を含んで構成される。第１のケース７と第２のケース８とが互いに係合し、内部に空間を形成する。第１のケース７と第２のケース８とが、この空間に、発熱体５を実装した基板６の第１の面９が挟持方向に対して垂直となるように、基板６を挟持する。挟持方向とは、第１のケース７が、発熱体５を挟持して固定するために第２のケース８を押圧する方向である。

発熱体５は、電気を熱に変換する物質により形成される物体であり、例えば、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、及びこれらの素子を含む集積回路のような電子部品を含む。

基板６は、板状の部材である。基板６は、発熱体５、及び撮像素子等の電子部品を実装する。基板６は、紙フェノール、ガラス布エポキシ、紙エポキシ、ポリイミドフィルム、アルミニウム、鉄、銅、アルミナ、セラミック、テフロン（登録商標）等により形成することができる。

基板６は、第１の面９と、第１の面９の裏側に位置する第２の面２２と、第１の面９及び第２の面２２を有する板状の部材である。基板６は、該基板６の第１の面９が挟持方向に垂直となるように配置される。基板６には、第１の面９を垂直に貫通する１つ以上の貫通孔１０をそれぞれ画定する孔壁１１が形成されている。貫通孔１０の径は、発熱体５、基板６、突起１３、枠壁１７、及び半田２０の設計上の大きさとの関係によって定められる大きさであり、詳細については後述する。

第１のケース７は、本体１２と、突起１３と、係合部１４とを含んで構成される。

図３に示すように、本体１２は、外部と内部とを連通する開口を画定する開口壁１５を有し、当該開口において光学系４を固定する。このとき、本体１２は、光学系４の、基板６または他の部材との位置関係を規定するように光学系４を保持してもよい。また、光学系４は単一のレンズであってもよいし、レンズを含む複数の光学素子を含んでもよい。

図２に示したように、突起１３は、挟持方向に沿って、本体１２から第２のケース８の方に延出する形状を有する。また、突起１３は、本体１２から挟持方向に離れるに応じて細径化する。また、突起１３は、本体１２における第２のケース８に対向する側で、基板６の貫通孔１０に対向する位置に設けられている。突起１３は、本体１２と一体となって形成される。突起１３は、本体１２に接合されて形成されてもよい。

また、突起１３はクラッシュリブを有してもよい。すなわち、突起１３は、該突起１３が貫通孔１０に挿入されている状態で、外縁の一部のみが２ヶ所以上で孔壁１１に当接するような形状である。例えば、第２のケース８側から見た突起１３の断面形状は十字の形状である。また、突起１３の硬度は、基板６の硬度と異なる。例えば、突起１３の硬度は基板６の硬度より低い。例えば、突起１３は、樹脂により形成することができる。

係合部１４は、本体１２と一体となって、又は本体１２に接合して設けられる。係合部１４は、第２のケース８の、後述する係合部１９と互いに係合する。係合部１４は、例えば、嵌合爪とすることができる。係合部１４は、第１のケース７と第２のケース８とが接合したときに、係合部１９と係合する。係合部１４が、係合部１９と係合することによって、第１のケース７と第２のケース８とは、挟持方向に互いに固定される。

図３に示したように、第２のケース８は、放熱板部１６と、枠壁１７と、ヒートシンク１８と、係合部１９とを含んで構成される。

放熱板部１６は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等の熱伝導性部材により形成される板状の部材である。

枠壁１７は、放熱板部１６を囲う。枠壁１７は、例えば、４つの壁面によって構成される角筒形状である。４つの壁面はそれぞれ、放熱板部１６の第１の板面の端部から、該板面から離れる方向に向かって、放熱板部１６の板面の法線に平行に延在する。放熱板部１６の板面の法線方向から見た枠壁１７の断面形状は矩形である。枠壁１７の４つの壁面のうち、隣り合う２つの壁面の法線は互いに直交する。

ヒートシンク１８は、放熱板部１６と同じく熱伝導部材を含んでいる。また、ヒートシンク１８は、放熱板部１６と一体となって、又は放熱板部１６と接合されて設けられる。また、ヒートシンク１８は、枠壁１７が延在している方向とは反対側の方向に延在している。また、該ヒートシンク１８の一部は、発熱体収容モジュール１の外部に露出する。

係合部１９は、枠壁１７に設けられる。上述のように、係合部１９は、第１のケース７と、第２のケース８とが接合したときに、係合部１４と係合する。係合部１４が、係合部１９と係合することによって、第１のケース７と第２のケース８とは、挟持方向に互いに固定される。上述のように係合部１４が嵌合爪である場合、係合部１９は係合部１４を形成する嵌合爪と互いに嵌合する嵌合爪である。

ここで、発熱体収容モジュール１の詳細について説明する。

図４（ｃ）に示すように、基板６は、少なくとも第１の面９に半田２０を介して発熱体５を実装する。本実施形態において、基板６が発熱体５を実装する第１の面９は、放熱板部１６に対向する側の第１の面９に定められている。発熱体５を実装した基板６は、第１のケース７の突起１３によって挟持方向に押圧される。また、発熱体５は、第２のケース８の放熱板部１６によって、挟持方向の反対方向に押圧される。これにより、第１のケース７と第２のケース８とは、発熱体５を介して基板６を挟持する。

枠壁１７は、放熱板部１６が設けられている端部とは反対側の端部で、第１のケース７の本体１２と接合する。このとき、上述のように、係合部１４と係合部１９とが互いに係合する。これにより、第１のケース７と第２のケース８とは挟持方向に互いに固定される。また、ヒートシンク１８は、放熱板部１６の、第１のケース７に対向する側とは反対側に延在することになる。

また、第１のケース７と第２のケース８とが互いに固定されている状態で、放熱板部１６は、基板６に実装された発熱体５に当接する。このとき、突起１３は、基板６の貫通孔１０に挿入され、孔壁１１と圧接し合う。したがって、発熱体５が、基板６とは反対側で第２のケース８の放熱板部１６と当接状態が維持されながら、突起１３と孔壁１１とが互いに圧接し合う状態が維持される。

ここで、図４に示す例を用いて発熱体収容モジュール１を組み立てる方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第１のケース７の突起１３の一部が基板６の貫通孔１０に挿入される。このとき、放熱板部１６が発熱体５に対向し、係合部１４及び係合部１９は挟持方向に沿って対向するように配置される。

次に、図４（ｂ）に示すように、突起１３の外縁の少なくとも一部が基板６の孔壁１１の最も第１のケース７側に当接する位置まで突起１３が挿入される。

続いて、図４（ｃ）に示すように、第１のケース７の係合部１４と第２のケース８の係合部１９とが互いに係合する。このとき、突起１３は孔壁１１を押圧するとともに、孔壁１１から押圧されて、該突起１３の表面近傍を変形させながら、第２のケース８に近づくように、孔壁１１と係合する。また、第１のケース７と第２のケース８とに挟持されて、発熱体５と放熱板部１６とは互いに圧接する。

ここで、図４（ｃ）を参照して貫通孔１０の径について詳細に説明する。この説明では、設計上における、発熱体５の挟持方向の長さをａ、基板６の挟持方向の長さをｂ、枠壁１７の挟持方向の長さをｃ、放熱板部１６の挟持方向の長さをｄ、半田２０の挟持方向の長さをｅとする。

このとき、設計どおりの大きさによって製造された各部材を用いて発熱体収容モジュール１が組み立てられた状態においては、基板６の、本体１２に対向する側の面から本体１２までの距離ｆは、ｆ＝ｃ−（ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ）となる。すなわち、距離ｆは、設計上の各部材の挟持方向の長さａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅによって定められる。また、突起１３の細径化の度合い、すなわち、突起１３における本体１２からの距離と、該距離での突起１３の径の関係は、あらかじめ設計により定められている。設計においては、第１のケース７と第２のケース８とが固定された状態で、貫通孔１０の径ｇは、本体１２からの距離ｆにおける突起１３の径ｈ、すなわち、孔壁１１の最も第１のケース７側に当接する位置における突起１３の径ｈより小さいように定められる。

このため、図４（ｂ）に示す、突起１３における孔壁１１の最も第１のケース７側で当接している部分は、図４（ｃ）に示すように、第１のケース７と第２のケース８とが互いに固定されると、第１のケース７に近い方の孔壁１１と圧接し合う。これに伴い、第１のケース７と第２のケース８とが固定する前には貫通孔１０の外部に位置していた、突起１３における、貫通孔１０の径より大きい径を有する部分は、貫通孔１０に押し込まれる。これにより、突起１３は、孔壁１１の径と略同一の径となるよう変形して孔壁１１を圧接する。「突起１３の部分が変形する」とは、製造時の突起１３の一部が削られたり、圧縮されたりすることを含む。

本実施形態によれば、発熱体収容モジュール１は、熱伝導性部材の第２のケース８が発熱体５へ接触し、第１のケース７の本体１２から離れるに応じて細径化する、基板６と異なる硬度の突起１３が基板６の孔壁１１に圧接する。より具体的には、第２のケース８は発熱体５への接触を介して基板６を第１のケース７側へ押圧することにより突起１３を孔壁１１に圧接させる。このため、発熱体５が第２のケース８に密接する状態が維持される。これにより、特に、発熱体収容モジュール１が、移動体３に搭載される等の振動が発生する環境で用いられる場合も、発熱体５が第２のケース８から離れにくくなる。したがって、発熱体５から発せられる熱は放熱板部１６に効率よく伝導され、発熱体収容モジュール１から熱をよりよく放出させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、発熱体収容モジュール１に収容される発熱体５、基板６、及び半田２０の挟持方向の長さにばらつきがあっても、突起１３が変形しながら、挟持方向におけるいずれかの位置で孔壁１１を圧接する。したがって、第１のケース７と第２のケース８とが発熱体５及び放熱板部１６を適切な位置で挟持して押圧することになり、発熱体５と放熱板部１６との圧接状態を実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、突起１３の外縁は孔壁１１の少なくとも一部に当接する。すなわち、突起１３の外縁と孔壁１１の一部には間隙が形成されている。このため、突起１３が孔壁１１に圧接されて潰れて変形した場合、変形した部分が間隙を通って突起１３の外縁と孔壁１１との間へ排出される。したがって、変形した部分が突起１３の外縁と孔壁１１との間に挟まり、突起１３の外縁の孔壁１１への圧接が妨げられるのを防ぐことが可能となる。

また、本実施形態によれば、係合部１４及び係合部１９とが、互いに係合することによって、第１のケース７と第２のケース８とは挟持方向に固定される。このため、基板６は、第１のケース７及び第２のケース８にネジを用いて締結される必要がない。したがって、基板６にネジが締結されるための、ネジきり孔、ネジ座面等のスペースを設ける必要がなく、基板６の大型化を回避することが可能となる。

また、本実施形態によれば、基板６は複数の孔壁１１を有し、且つ１のケース７は、複数の孔壁１１にそれぞれ対応する複数の突起１３を有する。このため、基板６が第１のケース７に対して基板６の面内での変位を防ぐことが可能となる。

上述の実施形態及び実施例は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態及び実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

（他の実施形態）
また、上述の実施形態において、突起１３はクラッシュリブを有するとしたが、これに限られず、クラッシュリブを有さなくてもよい。また、突起１３がクラッシュリブを有さない場合において、図５に示すように、孔壁１１は突起部２１を有してもよい。これにより、突起１３が孔壁１１との圧接により潰れて変形した場合、変形した部分が、突起部２１によって形成される孔壁１１と突起１３との間隙を通って排出される。したがって、変形した部分が突起１３と孔壁１１との間に挟まり、突起１３の孔壁１１への圧接が妨げられるのを防ぐことが可能となる。

また、孔壁１１が突起部２１を有する場合であって、突起１３の硬度が孔壁１１の硬度より高い場合、孔壁１１と突起１３との圧接により突起部２１が変形しやすい。これにより、第１のケース７と第２のケース８とが押圧し合って、基板６と放熱板部１６とを当接させる状態にすることが容易となる。

また、上述の実施形態において、突起１３の硬度が基板６の硬度より低いとしたが、これに限られない。突起１３の硬度が基板６の硬度より高くてもよい。この場合、突起１３が貫通孔１０に挿入される過程で、突起１３と圧接する基板６における孔壁１１の表面近傍の部分が変形しながら、突起１３と基板６とが係合して圧接状態を維持する。

１ 発熱体収容モジュール
２ 撮像装置
３ 移動体
４ 光学系
５ 発熱体
６ 基板
７ 第１のケース
８ 第２のケース
９ 板面
１０ 貫通孔
１１ 孔壁
１２ 本体
１３ 突起
１４ 係合部
１５ 開口壁
１６ 放熱板部
１７ 枠壁
１８ ヒートシンク
１９ 係合部
２０ 半田
２１ 突起部
２２ 第２の面

Claims (8)

1. 発熱体と、
   前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、
   本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、
   熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定する第２のケースと、
   を備える発熱体収容モジュール。
2. 前記第２のケースは前記発熱体への接触を介して前記基板を前記第１のケースの前記突起の根元側へ押圧することにより前記突起を前記孔壁に圧接させる請求項１に記載の発熱体収容モジュール。
3. 前記突起の外縁が、前記基板における前記孔壁の少なくとも一部に当接する請求項１又は２に記載の発熱体収容モジュール。
4. 前記第１のケースの一部と前記第２のケースの一部とが互いに係合することによって、前記第２のケースが前記第１のケースとともに前記基板を挟持する請求項１から３のいずれか一項に記載の発熱体収容モジュール。
5. 前記第１のケースの一部と前記第２のケースの一部とは、嵌合爪で嵌合することによって互いに係合する請求項４に記載の発熱体収容モジュール。
6. 前記基板は複数の前記孔壁を有し、前記第１のケースは、複数の前記孔壁に対応する複数の前記突起を有する請求項１〜５のいずれか一項に発熱体収容モジュール。
7. 光学系と、
   発熱体と、前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定するする第２のケースと、を含む発熱体収容モジュールと、
   を備える撮像装置。
8. 光学系と、
   発熱体と、前記発熱体が実装された第１の面と、該第１の面の裏側に位置する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を貫通する少なくとも1つの貫通孔を画定する孔壁を有する基板と、本体と、前記貫通孔に対向する位置において前記本体から離れるに応じて細径化し且つ前記貫通孔内に位置し、且つ前記基板と異なる硬度の突起とを有する第１のケースと、熱伝導性部材を含んでおり、前記発熱体又は前記基板に接触し且つ前記突起を前記孔壁に圧接させるように前記第１のケースとともに前記基板を固定する第２のケースと、を有する発熱体収容モジュールと、
   を含む撮像装置を備える移動体。