JP2020155502A - Substrate module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板モジュールに関する。 The present invention relates to a substrate module.
従来から、基板に実装された半導体部品等の熱源を冷却する方法としてヒートシンクにより冷却させる方法が提案されている。例えば、特許文献1には、横型半導体チップの非電極面に当接させたヒートシンクを含むパワーモジュールが開示されている。このヒートシンクは、銅からなり、横型半導体チップよりも大きい長方形状に形成される。また、ヒートシンクは、横型半導体チップの非電極面と、熱伝導性接合部材を介して接合されており、熱的に接続されている。
Conventionally, a method of cooling by a heat sink has been proposed as a method of cooling a heat source such as a semiconductor component mounted on a substrate. For example,
しかしながら、ヒートシンクを大きくした場合、実装部品や外部電波等からノイズを受信して、回路上の電路にノイズを伝搬させてしまうことが想定される。一方で、ヒートシンクを小さくすると熱源の冷却を十分に行えない場合がある。 However, when the heat sink is enlarged, it is assumed that noise is received from mounting components, external radio waves, etc., and the noise is propagated to the electric circuit on the circuit. On the other hand, if the heat sink is made smaller, the heat source may not be sufficiently cooled.
本発明は、以上の点に鑑み、放熱効果を向上させた基板モジュールを提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a substrate module having an improved heat dissipation effect.
本発明の基板モジュールは、一方の面側に部品が実装された基板と、前記基板の前記一方の面側に、前記部品に対応し、熱接続される接続平坦部が形成された矩形状の本体部と、前記矩形状の本体部の長手方向の両端部側に設けられ前記基板と締結される第一被固定部と、前記矩形状の本体部の短手方向の端部側に設けられ前記基板に実装されて接地電路と導通する導通部材に電気接続される被接続部と、を含む放熱部材と、を備えることを特徴とする。 The substrate module of the present invention has a rectangular shape in which a substrate on which a component is mounted on one surface side and a connection flat portion corresponding to the component and thermally connected are formed on the one surface side of the substrate. The main body, the first fixed portion provided on both ends in the longitudinal direction of the rectangular main body and fastened to the substrate, and the end side of the rectangular main body in the lateral direction are provided. It is characterized by including a heat-dissipating member including a connected portion mounted on the substrate and electrically connected to a conductive member that conducts with the grounding electric circuit.
本発明によれば、放熱効果を向上させた基板モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate module having an improved heat dissipation effect.
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図1及び図2は、それぞれ本実施形態の基板モジュール1の正面側から見た斜視図及び背面側から見た斜視図である。基板モジュール1は、回路基板2と、回路基板2上に固定された放熱部材3とを備える。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. 1 and 2 are a perspective view seen from the front side and a perspective view seen from the back side of the
回路基板2は、全体が長方形の平板状に形成される。回路基板2は、例えば両面実装基板として形成され、放熱部材3が配置される第一面2a側やその反対側である第二面2b側に、回路の目的に応じた大小様々な電子部品等が実装されている。回路基板2は多層基板として形成してもよい。
The
本実施形態の回路基板2の第一面2a側には、主な熱源部品である電子部品21が実装されている(図3及び図4の各断面図も参照)。電子部品21は例えばCPUやDSP等の処理部とすることができ、全体が略矩形平板状に形成される。電子部品21は、例えば、電子部品21の外周側から側方へ延設された複数のワイヤ端子により回路基板2の電路と電気的に接続される。また、回路基板2の第一面2a側には、電子部品21よりも高く形成された略直方体状の電子部品22や、導通部材23が実装されている。
An
本実施形態の導通部材23は、回路基板2に形成された電気回路内の接地電路、すなわち接地点(GND点)と短絡導通されたEMI(Electro Magnetic Interference,電磁妨害)対策用のオンボードクリップである。導通部材23は、図3等に示すように、金属等の導電性のある平板部材を屈曲させて形成することができる。導通部材23は、回路基板2の第一面2aと略面当接するように回路基板2に固定された板状の固定部231と、固定部231の両端側から弾発可能に二股に形成された板状の接続部232とを有する。この弾発性を有する両接続部232の先端側には、互いに内向き方向に屈曲して、回路基板2側へ延設された当接部232aが形成される。当接部232aの先端側は、接続部232の基端部側から僅かに離間している。当接部232aは、一部が幅狭となるように対向面同士が突出して屈曲している。本実施形態の導通部材23は、回路基板2の平面視において、電子部品21を挟んだ回路基板2の両側端部側に複数配置される(図1及び図2参照)。回路基板2には、図示はしないがその他にも様々な電子部品、端子類及び締結部材等を実装配置させることができる。
The
放熱部材3は、熱伝導性及び導電性を有する金属等により形成される。放熱部材3は、長矩形平板状に形成された本体部31と、電子部品21と熱接続される接続平坦部である凹部32と、回路基板2に対して固定される第一被固定部33と、導通部材23に挟持されて電気的に接続される被接続部34とを備える。本体部31は、回路基板2と略平行となるように配置される。
The
凹部32は、絞り加工等により本体部31から略長矩形状に窪むように形成される。凹部32の底板部321は、長矩形平板状に形成される(図4も参照)。底板部321と本体部31とは略同じ厚みで形成される。また、凹部32の長尺方向は本体部31の長尺方向と略一致する向きに形成される。図3及び図4に示すように、電子部品21と、凹部32の下面との間には、熱伝導部材4が配置される。熱伝導部材4は、例えば、シリコーンゴム製品によって形成されているパテ状のサーコン(登録商標)等の可撓性及び熱伝導性を有する矩形平板状のシート部材を用いることができる。熱伝導部材4は凹部32と電子部品21との間に例えば20%程度狭圧されて密接している。したがって、凹部32は、熱伝導部材4を介して電子部品21と熱接続される。電子部品21で発生した熱は、熱伝導部材4及び凹部32を介して本体部31に伝導される。本体部31に移動した熱は本体部31に接する空気を介して放熱される。
The
凹部32は、電子部品21及び熱伝導部材4よりも、図3の長手方向及び図4の短手方向において幅広に形成される。また熱伝導部材4は、電子部品21よりも、図3の長手方向及び図4の短手方向において幅広に形成される。
The
第一被固定部33は、放熱部材3の平面視において、凹部32を挟んだ本体部31の長手方向の両側端部側の二箇所に設けられる。そのため、第一被固定部33は、回路基板2に対し放熱部材3を安定して固定することができる。第一被固定部33は、本体部31から回路基板2側へ略直角に屈曲して延設された垂下部331と、垂下部331から回路基板2の第一面2aと略平行となるように更に延設された当接部332とを有する。当接部332は凹部32に対して遠方方向へ延設される。当接部332には、板厚方向に貫通した固定孔332a(第一の孔部)が形成される(図3参照)。この固定孔332aは、回路基板2側に板厚方向に貫通するように形成された固定孔2c(第二の孔部,第二被固定部)と対応するように配置される。したがって、放熱部材3及び回路基板2に設けられた固定孔332a,2cに螺子5を挿入して、放熱部材3は第一被固定部33により回路基板2とともに図示しない装置の筐体等に共締め固定することができる。第一被固定部33を本体部31の長手方向に設けたことにより、放熱部材3は、回路基板2に対する搖動を防止して、回路基板2とともに安定して固定させることができる。
The first fixed
図1に示すように、本体部31の短手方向の両側端部には、略矩形状の切欠部311(311a,311b)が形成される。切欠部311の内縁からは、長矩形平板状の被接続部34が下方に屈曲するように延設される。被接続部34は、平面視において凹部32を挟むように、本体部31の短手方向の両側端部側の二箇所に配置される。なお、図1に示す放熱部材3では、二つの切欠部311a,311bが異なる切欠深さとなるように形成されている。切欠部311の切欠深さは被接続部34と接続される導通部材23の実装位置に応じて適宜設定することができる。
As shown in FIG. 1, substantially rectangular notches 311 (311a, 311b) are formed at both side ends of the
被接続部34は、図3に示すように、接続部232によって両面側から挟持される。よって、放熱部材3は、回路基板2に対して挟持方向である短手方向に搖動しないように支持される。また、被接続部34は、回路基板2の接地電路と接続された導通部材23と電気接続される。そのため、被接続部34が回路基板2上の電子部品や外部から受信したノイズを接地電路に逃がして、回路内へノイズが伝搬することを防ぐことができる。
As shown in FIG. 3, the connected
以上のように基板モジュール1を構成すると、回路基板2と放熱部材3との間において電子部品等が実装される内部空間S1は、回路基板2と放熱部材3との外周側縁に沿って形成された第一被固定部33や被接続部34との開口部S2を介して、外部空間と接続されることとなる。したがって、第一被固定部33や被接続部34の大きさや数を増加させて開口部S2の開口面積を小さくすることにより、内部空間S1において第一面2a側に実装される電子部品や回路が外部ノイズを遮蔽し易くなりシールドとしての機能を向上させることができる。また、被接続部34と導通部材23との接続箇所を増やすことで、放熱部材3と回路内の接地電路との経路が増えてノイズの影響を低減できる。
When the
例えば、第一被固定部33及び被接続部34をそれぞれ三箇所以上の複数設けてもよい。これにより、放熱部材3と回路基板2との接続をさらに安定させるとともに、内部空間S1に配置された電子部品や回路へのノイズの影響を低減することができる。このとき、被接続部及び導通部材23は、放熱部材3の長手方向の側端部に配置してもよい。
For example, a plurality of first fixed
また、放熱部材3には凹部32を設けたため、電子部品21と熱接続させる際に熱伝導部材4の厚みを薄くして、熱伝導部材4における熱伝導も効率良く行うことができる。熱伝導部材4を薄く形成することにより熱伝導部材4のコストも安くすることができる。
Further, since the
また、熱源部品である電子部品21の外周部では、回路基板2と放熱部材3との間の内部空間S1を広くすることができるため、高さのある電子部品(例えば図4等に示す電子部品22)を配置した場合であっても、放熱部材3が干渉することを防ぐことができる。また、EMI対策として、放熱部材3は導通部材23と電気接続させたため、回路基板2に形成した回路をノイズから保護することができる。したがって、放熱部材3の板面を広くすることも容易であり、熱源部品の放熱効果を向上させることができる。
Further, in the outer peripheral portion of the
次に、図5を参照して導通部材23の変形例1及び変形例2について説明する。変形例1に係る図5(a)及び変形例2に係る図5(b)は、それぞれ導通部材23A及び導通部材23Bを適用させた場合における、図3のIII−III断面位置に相当する導通部材23A,23B周辺の拡大図である。
Next, a
図5(a)に示す導通部材23Aは、回路基板2の第一面2aと略当接するように固定された固定部231と、固定部231の一端側から上方に延設された後、第一面2aと略平行に屈曲して形成された板状の接続部232Aとを有する。接続部232Aは、片持ちの板バネ状に形成される。被接続部34の先端は、接続部232Aの上面と弾発力を受けながら接触して、導通部材23Aと電気的に接続することができる。
The
変形例1では、導通部材23Aの構成を簡易にすることができる。また、接続部232Aは放熱部材3側へ弾発可能であるため、接続部232Aと被接続部34とを容易に接続させることができる。
In the first modification, the configuration of the
図5(b)に示す導通部材23Bは、回路基板2の第一面2aと略当接するように固定された固定部231と、固定部231の一端側から上方に延設された後、放熱部材3側へ突出するように屈曲形成された接続部232Bとを有する。接続部232Bは、接続部232Bの上端の屈曲部が放熱部材3と当接可能となるように、高く形成される。また、接続部232Bも、片持ちの板バネ状に形成することができる。
The
変形例2では、回路基板2から接続部232Bの上端までを高く形成したため、放熱部材3には本体部31から垂下させるように延設させた被接続部を設けなくてもよい。すなわち、放熱部材3は導通部材23Bとの被接続部34Bを、本体部31の一部として形成することができる。導通部材23Bを用いることにより、放熱部材3の構成を簡易にすることができる。
In the second modification, since the
なお、以上示した放熱部材3は回路基板2に対して第一面2a側及び第二面2b側の両面に配置してもよい。第二面2b側に配置した放熱部材3も、熱伝導部材4を介して第二面2b側の熱源部品である電子部品等を放熱させることができる。このように、両面に形成された熱源部品をそれぞれ冷却することができる。
The
以上、各実施形態で説明した放熱部材3及び基板モジュール1では、矩形状に形成された本体部31と、本体部31に対して窪んで回路基板2に実装された熱源部品と熱接続される凹部32と、本体部の長手方向の両側端部側に設けられ、回路基板2に固定される第一被固定部33と、本体部31の短手方向の側端部側に設けられ、回路基板2に実装されて接地電路と接続された導通部材23に電気接続される被接続部34と、を備える構成とした。これにより、回路基板2上の必要な領域に放熱対策を施すとともに、放熱対策の必要がない領域には空間を広く確保して様々な部品を干渉することなく実装することができる。即ち、基板の実装面には、高さの異なる様々な電子部品が複数実装されることがある。しかし、本体部31に凹部32が形成されているので、本体部31が様々な電子部品と干渉するのを防ぐことができる。また、被接続部34と導通部材23とを電気接続させたため回路基板2へのノイズの影響も低減できる。このように、放熱部材3を大きく形成するとともに内部空間S1を広くして、熱源部品の放熱を効果的に行うことができる。
In the
なお、回路基板2の一方の面側に、電子部品21と熱接続される凹部32(接続平坦部)が形成された矩形状の本体部31を有しているとしたが、この構成に限らない。例えば、矩形状の本体部31の電子部品21と対応した位置に、凸部が形成されていても良い。或いは、矩形状の本体部31の電子部品21と対応した位置に、別の板状部材が貼り付けられた構成であっても良い。このように、接続平坦部によって、平面部である本体部31の剛性が高くなる構成であれば、本体部31が熱伝導部材4と確実に接触できるため、凹部32に限らない。
It is assumed that a rectangular
また、回路基板2は第一被固定部33と対応する位置に第二被固定部を有し、放熱部材3は第一被固定部33及び第二被固定部によって回路基板2とともに筐体に対して共締めされる構成とした。これにより、放熱部材3を簡易な構成で回路基板2とともに固定することができる。なお、放熱部材3と、装置の筐体等とは共締めの際に適宜の螺子5等を介して電気的に接続させることができ、放熱部材3が受信等したノイズを接地させる構成とすることができる。螺子5は放熱部材3を介して回路基板2の接地電路と導通されるため、該接地電路と装置の筐体等を共通電位とすることができる。
Further, the
なお、被接続部34が形成される位置は、電子部品21と対応する位置であると尚良い。このような構成にすることで、電子部品21を遮蔽し易くなりシールドとしての機能を向上させることができる。
The position where the connected
また、導通部材23は二股に形成された弾発可能な接続部232を有し、被接続部34は平板状に形成されて接続部232によって挟持される放熱部材3は、回路基板2に対して容易に着脱可能であり、回路基板2の短手方向に安定して固定させることができる。
Further, the
また、本体部31は平板状に形成され、第一被固定部33は本体部31から延設された垂下部331と垂下部331から更に延設されて締結孔が形成された当接部332とを有する放熱部材3は、第一被固定部33を回路基板2に対して安定して当接させて固定させることができる。
Further, the
また、第一被固定部33は平面視において凹部32を挟んだ両側端部側に複数配置され、被接続部34は平面視において凹部32を挟んだ両端側に複数配置される構成とした。そのため、放熱部材3は短手方向の一端側及び他端側の両側縁において導通部材23と接続させることができ、放熱部材3を回路基板2に対して安定して支持させることができる。
Further, a plurality of first fixed
なお、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 It should be noted that the embodiments described above are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 一方の面側に部品が実装された基板と、
前記基板の前記一方の面側に、前記部品に対応し、熱接続される接続平坦部が形成された矩形状の本体部と、前記矩形状の本体部の長手方向の両端部側に設けられ前記基板と締結される第一被固定部と、前記矩形状の本体部の短手方向の端部側に設けられ前記基板に実装されて接地電路と導通する導通部材に電気接続される被接続部と、を含む放熱部材と、
を備えることを特徴とする基板モジュール。
[2] 前記放熱部材の前記第一被固定部は、孔部が形成され、
前記基板は、前記第一被固定部の前記孔部と対応する位置に孔部が形成され、
前記第一被固定部の前記孔部及び前記基板の前記孔部に螺子を挿入して、前記放熱部材は前記第一被固定部によって前記基板とともに筐体に対して共締め固定されることを特徴とする前記[1]に記載の基板モジュール。
[3] 前記導通部材は、二股に形成された弾発性を有する接続部を含み、
前記被接続部は、平板状に形成されて前記接続部によって挟持される、
ことを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の基板モジュール。
[4] 前記本体部は、平板状に形成され、
前記第一被固定部は、前記本体部から延設された垂下部と、前記垂下部から更に延設されて締結孔が形成された当接部とを有する、
ことを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れかに記載の基板モジュール。
[5] 前記放熱部材の前記本体部に形成された前記接続平坦部と、前記部品と、の間に熱伝導部材が設けられ、
前記熱伝導部材は狭圧されて密接していることを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れかに記載の基板モジュール。
[6] 前記接続平坦部は、凹部または凸部であることを特徴とする前記[1]乃至前記[5]の何れかに記載の基板モジュール。
[7] 前記第一被固定部は、平面視において前記接続平坦部を挟んだ両側端部側に複数配置され、
前記被接続部は、平面視において前記接続平坦部を挟んだ両側端部側に複数配置される、
ことを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れかに記載の基板モジュール。
The inventions described in the first claims of the present application are described below.
[1] A board on which components are mounted on one side,
A rectangular main body portion in which a connection flat portion corresponding to the component and to be thermally connected is formed on the one surface side of the substrate, and both ends of the rectangular main body portion in the longitudinal direction are provided. A connected portion that is electrically connected to a first fixed portion that is fastened to the substrate and a conductive member that is provided on the end side of the rectangular main body portion in the lateral direction and is mounted on the substrate and conducts with a grounding electric circuit. The heat dissipation member including the part,
A board module characterized by being provided with.
[2] A hole is formed in the first fixed portion of the heat radiating member.
In the substrate, a hole is formed at a position corresponding to the hole of the first fixed portion.
A screw is inserted into the hole of the first fixed portion and the hole of the substrate so that the heat radiating member is fastened and fixed to the housing together with the substrate by the first fixed portion. The substrate module according to the above [1].
[3] The conductive member includes a bifurcated elastic connecting portion.
The connected portion is formed in a flat plate shape and is sandwiched by the connecting portion.
The substrate module according to the above [1] or the above [2].
[4] The main body is formed in a flat plate shape.
The first fixed portion has a hanging portion extending from the main body portion and a contact portion extending further from the hanging portion to form a fastening hole.
The substrate module according to any one of the above [1] to the above [3].
[5] A heat conductive member is provided between the connecting flat portion formed on the main body of the heat radiating member and the component.
The substrate module according to any one of the above [1] to [4], wherein the heat conductive member is pressed tightly and is in close contact with each other.
[6] The substrate module according to any one of the above [1] to [5], wherein the connection flat portion is a concave portion or a convex portion.
[7] A plurality of the first fixed portions are arranged on both side end sides of the connecting flat portion in a plan view.
A plurality of the connected portions are arranged on both side end portions side of the connected flat portion in a plan view.
The substrate module according to any one of the above [1] to the above [6].
1 基板モジュール 2 回路基板
2a 第一面 2b 第二面
2c 固定孔 3 放熱部材
4 熱伝導部材 5 螺子
21 電子部品 22 電子部品
23 導通部材 23A 導通部材
23B 導通部材 31 本体部
32 凹部(接続平坦部) 33 第一被固定部
34 被接続部 34B 被接続部
231 固定部 232 接続部
232A 接続部 232B 接続部
232a 当接部 311 切欠部
311a 切欠部 311b 切欠部
321 底板部 331 垂下部
332 当接部 332a 固定孔
S1 内部空間 S2 間隙
1
Claims (7)
前記基板の前記一方の面側に、前記部品に対応し、熱接続される接続平坦部が形成された矩形状の本体部と、前記矩形状の本体部の長手方向の両端部側に設けられ前記基板と締結される第一被固定部と、前記矩形状の本体部の短手方向の端部側に設けられ前記基板に実装されて接地電路と導通する導通部材に電気接続される被接続部と、を含む放熱部材と、
を備えることを特徴とする基板モジュール。 A board with components mounted on one side,
A rectangular main body portion in which a connection flat portion corresponding to the component and to be thermally connected is formed on the one surface side of the substrate, and both ends of the rectangular main body portion in the longitudinal direction are provided. A connected portion that is electrically connected to a first fixed portion that is fastened to the substrate and a conductive member that is provided on the end side of the rectangular main body portion in the lateral direction and is mounted on the substrate and conducts with a grounding electric circuit. The heat dissipation member including the part,
A board module characterized by being provided with.
前記基板は、前記第一被固定部の前記孔部と対応する位置に孔部が形成され、
前記第一被固定部の前記孔部及び前記基板の前記孔部に螺子を挿入して、前記放熱部材は前記第一被固定部によって前記基板とともに筐体に対して共締め固定されることを特徴とする請求項1に記載の基板モジュール。 A hole is formed in the first fixed portion of the heat radiating member.
In the substrate, a hole is formed at a position corresponding to the hole of the first fixed portion.
A screw is inserted into the hole of the first fixed portion and the hole of the substrate so that the heat radiating member is fastened and fixed to the housing together with the substrate by the first fixed portion. The substrate module according to claim 1.
前記被接続部は、平板状に形成されて前記接続部によって挟持される、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の基板モジュール。 The conductive member includes a bifurcated elastic connection.
The connected portion is formed in a flat plate shape and is sandwiched by the connecting portion.
The board module according to claim 1 or 2.
前記第一被固定部は、前記本体部から延設された垂下部と、前記垂下部から更に延設されて締結孔が形成された当接部とを有する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の基板モジュール。 The main body is formed in a flat plate shape.
The first fixed portion has a hanging portion extending from the main body portion and a contact portion extending further from the hanging portion to form a fastening hole.
The substrate module according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate module is characterized in that.
前記熱伝導部材は狭圧されて密接していることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の基板モジュール。 A heat conductive member is provided between the connecting flat portion formed on the main body portion of the heat radiating member and the component.
The substrate module according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat conductive member is compressed and brought into close contact with each other.
前記被接続部は、平面視において前記接続平坦部を挟んだ両側端部側に複数配置される、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の基板モジュール。 A plurality of the first fixed portions are arranged on both side end portions sides of the connecting flat portion in a plan view.
A plurality of the connected portions are arranged on both side end portions sides of the connected flat portion in a plan view.
The substrate module according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate module is characterized in that.
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