JP2021174816A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子部品として発熱部品が回路基板上に実装された電子装置に関する。 The present invention relates to an electronic device in which a heat generating component is mounted on a circuit board as an electronic component.
特許文献1は、FET等の発熱部品の熱を外部へ逃がすために、回路基板を覆うハウジング蓋体の主要部をアルミニウム合金のダイキャスト品から構成し、合成樹脂製のハウジング本体に溶着される周縁部のみを環状樹脂部材とした構成の電子装置を開示している。アルミニウム合金からなる金属製カバー部材は、回路基板の発熱部品が搭載された領域の裏面に突部を備えており、この突部が放熱グリス等を介して回路基板に接している。金属製カバー部材の周縁はレーザー加工等によって粗面化されており、この粗面化した部分が環状樹脂部材に接合されている。
In
上記従来の構成では、ハウジング蓋体の主要部はアルミニウム合金のダイキャスト品であり、電子装置の軽量化の上で好ましくなく、かつ部品コストも嵩むものとなる。また、環状樹脂部材に接合される周縁部のみにレーザー加工等による粗面加工を施すことになるので、加工を部品個々に行う必要が生じ、面倒である。 In the above-mentioned conventional configuration, the main part of the housing lid is a die-cast product of an aluminum alloy, which is not preferable in terms of weight reduction of the electronic device and also increases the cost of parts. Further, since the rough surface processing by laser processing or the like is performed only on the peripheral edge portion to be joined to the annular resin member, it is necessary to perform the processing for each part, which is troublesome.
本発明によれば、その1つの態様において、電子装置は、発熱部品を含む電子部品が第1の面に実装された回路基板と、この回路基板の上記第1の面を覆う合成樹脂製カバーを含む筐体と、を備えており、上記合成樹脂製カバーの上記第1の面に対向する壁部の中の上記発熱部品と対向する領域に、窓部が設けられているとともに、この窓部を塞ぐように金属放熱板が配設されており、上記金属放熱板は、両面において、表面よりも深部で孔が拡大した多孔表面加工が施されており、該金属放熱板の周縁部が上記窓部の開口縁部にインサート成形されている。 According to the present invention, in one aspect of the present invention, the electronic device includes a circuit board on which an electronic component including a heat generating component is mounted on a first surface, and a synthetic resin cover that covers the first surface of the circuit board. A window portion is provided in a region facing the heat generating component in the wall portion facing the first surface of the synthetic resin cover, and the window portion is provided. A metal heat-dissipating plate is arranged so as to close the portion, and the metal heat-dissipating plate is subjected to perforated surface processing in which holes are enlarged deeper than the surface on both sides, and the peripheral portion of the metal heat-dissipating plate is formed. It is insert-molded on the opening edge of the window.
上記構成では、合成樹脂製カバーの一部のみが金属放熱板を備えた窓部となっているため、発熱部品の放熱性を確保しつつ軽量化ならびに部品コスト低減が図れる。そして、金属放熱板の全面に深部で孔が拡大した多孔表面加工が施されているので、インサート成形された合成樹脂部分との接合強度が大きく得られるとともに、実質的な放熱面積(表面積)が大きくなる。 In the above configuration, since only a part of the synthetic resin cover is a window portion provided with a metal heat radiating plate, it is possible to reduce the weight and cost of the heat-generating parts while ensuring the heat radiating property. Since the entire surface of the metal heat-dissipating plate is subjected to a porous surface treatment in which the holes are enlarged in the deep part, a large bonding strength with the insert-molded synthetic resin portion can be obtained, and a substantial heat-dissipating area (surface area) can be obtained. growing.
以下、この発明の一実施例の電子装置1について、図面に基づいて詳細に説明する。
Hereinafter, the
図1は、第1実施例の電子装置1の分解斜視図、図2は、その組立状態における断面図である。この電子装置1は、例えば車両用自動変速機のコントローラとして車両の適宜位置に取り付けられるものであって、図示するように、筐体つまりハウジング2と、このハウジング2の内部に収容された回路基板3と、を備えている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
ハウジング2は、矩形状の底壁6の上面の複数箇所に部分的に厚肉としたヒートシンク部6aを有する金属製のボディ4と、底壁6の上面を覆うように膨らんだ形状をなす合成樹脂製のカバー5と、から構成されている。
The
回路基板3は、周囲の4箇所に取付孔7を備えた長方形状をなし、取付孔7を貫通するネジ8によってボディ4に固定されている。回路基板3の長手方向の一端部には、電源ラインや信号ラインをまとめて接続するための合成樹脂製コネクタ9が取り付けられている。
The circuit board 3 has a rectangular shape with
ボディ4とカバー5との間は、枠状に連続して成形されたガスケット10およびU字形をなすコネクタ用ガスケット11によってシールされている。コネクタ用ガスケット11は、コネクタ9とカバー5との間に介在している。
The
回路基板3は、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂基材や金属基材を用いた多層基板ないし両面基板であって、カバー5側へ向いた第1の面3Aと、ボディ4側へ向いた第2の面3Bと、の双方の面を部品実装面としてそれぞれの面に電子部品が表面実装されている。詳しくは、第1の面3Aには、複数のアルミ電解コンデンサ21等の相対的に大型の(換言すれば実装面からの高さが高い)電子部品およびFET等の発熱量の大きな発熱部品22が実装されており、第2の面3Bには、CPUやICチップ等の相対的に小型の(換言すれば実装面からの高さが低い)電子部品が実装されている。このような電子部品の高さの相違に対応して、カバー5の中央部分は上方へ膨らんでおり、第1の面3Aとカバー5との間にアルミ電解コンデンサ21等の電子部品と干渉しないだけの十分な間隔が確保されている。逆に、第2の面3Bは、ボディ4の底壁6に比較的小さな間隔で接近している。
The circuit board 3 is a multilayer board or a double-sided board using a resin base material such as glass epoxy resin or a metal base material, and has a
この実施例におけるFET等の発熱部品22は、偏平な矩形のパッケージを備えており、アルミ電解コンデンサ21に比較して実装面からの高さが低いものとなっている。図示例では、2個の発熱部品22を備えている。長方形状をなす回路基板3の中心を通り長手方向に延びる中心線L(図3参照)を想定すると、これらの発熱部品22は、中心線Lを挟んで一方の側に偏って位置し、かつ2個の発熱部品22が中心線Lの方向に沿って一直線上に並んで配置されている。なお、図3は、コネクタ9を備えた回路基板3を単体で示しており、発熱部品22以外の電子部品は図示省略してある。
The
ボディ4は、例えばアルミニウム合金のダイキャスト品からなる。図4は、ボディ4単体の平面図である。ボディ4は、車体への取付のための舌片状のブラケット部25,26を備えているとともに、ガスケット10が嵌合するガスケット溝27を周縁に備えている。また、ネジ8が螺合する4つのネジ孔28がガスケット溝27の内周側に形成されている。長方形状をなすボディ4の四隅には、ガスケット溝27の外周側となる位置において、カバー5を熱カシメにより取り付けるための取付孔29が形成されている。
The
ボディ4の底壁6に設けられるヒートシンク部6aは、底壁6を部分的に厚肉とすることで、回路基板3へ向かって突出した矩形の台状に形成されている。ヒートシンク部6aは、回路基板3における発熱部品22を投影した領域に設けられており、従って、図示例では、発熱部品22にそれぞれ対応する2つのヒートシンク部6aが形成されている。電子装置1の組立状態においては、ヒートシンク部6aの頂面は、回路基板3の第2の面3Bに近接しており、熱伝達グリスもしくは熱伝達シート等の柔軟性を有する熱伝達部材30(図1,図2参照)を介して第2の面3Bに接している。これにより、発熱部品22で生じた熱の一部がヒートシンク部6aへ伝わり、最終的にボディ4の外表面から放熱される。なお、熱伝達部材30を介さずにヒートシンク部6aの頂面を回路基板3の第2の面3Bに直接に接触させるようにしてもよい。
The
カバー5は、合成樹脂、例えば剛性を有する硬質熱可塑性樹脂から成形されており、3辺に一つの平面に沿ったフランジ部31を備えているとともに、残りの一辺となる長手方向の一端部に、コネクタ9の外形に対応したコネクタ収容部32が膨らんで形成されている。カバー5の四隅には、フランジ部31からボディ4側へ向けて突出したカシメピン33がそれぞれ形成されている(図1参照)。これらのカシメピン33は、それぞれボディ4の取付孔29を貫通し、かつ取付孔29から突出した先端部を加熱・加圧するいわゆる熱カシメがなされる。従って、組立状態においては、カシメピン33の先端部が取付孔29から径方向に拡がった形に潰されており、これによってカバー5とボディ4とが互いに組み付けられている。
The
3辺のフランジ部31に囲まれた中央部分は、回路基板3の第1の面3Aを覆う壁部36としてフランジ部31から膨らんだ形に形成されている。換言すれば、壁部36は、回路基板3の第1の面3Aから適宜な間隔を介して該第1の面3Aに対向している。壁部36は、回路基板3と平行な平坦面をなしている。
The central portion surrounded by the
ここで、第1実施例においては、上記壁部36が、回路基板3からの距離が相対的に大きい第1天井壁部36aと、回路基板3からの距離が相対的に小さい第2天井壁部36bと、に分かれて形成されており、両者が傾斜壁部36cでもって接続されている。傾斜壁部36cつまり第1天井壁部36aと第2天井壁部36bとの境界は、回路基板3の中心線L(図3参照)と平行に延びている。第2天井壁部36bは、第1天井壁部36aに比べて小さな範囲を占めており、回路基板3における2つの発熱部品22を覆う範囲に設けられている。第1天井壁部36aは、アルミ電解コンデンサ21等の相対的に大型の(換言すれば実装面からの高さが高い)電子部品が実装された領域を覆っている。
Here, in the first embodiment, the
換言すれば、アルミ電解コンデンサ21等の実装面からの高さが高い電子部品を覆い得る高さに設定される壁部36の中で、2つの発熱部品22の配設位置に対応した幅方向の一側部が第2天井壁部36bとして高さが低く形成されている。第1天井壁部36aと第2天井壁部36bとの間の段差の大きさ(つまり第1天井壁部36aと第2天井壁部36bの高さの差)は、回路基板3における発熱部品22のパッケージ頂面の高さを勘案して設定されている。第1天井壁部36aおよび第2天井壁部36bは、回路基板3と平行な平坦面をなしている。
In other words, in the
上記第2天井壁部36bにおいて、回路基板3における2つの発熱部品22と対向する領域に長方形をなす窓部38が形成されており、この窓部38に、該窓部38を塞ぐように金属放熱板39が配設されている。金属放熱板39は、平坦な長方形をなし、つまり単純な板状をなしている。一例として、金属放熱板39は、熱伝達性に優れたアルミニウムあるいはアルミニウムを主体としたアルミニウム合金からなり、後述するように、両面(換言すれば金属板全体)に、表面よりも深部で径が拡大した多孔表面加工が施されている。そして、この金属放熱板39の周縁部が窓部38の開口縁部にインサート成形されている。このインサート成形により、図2に示すように、両者の板厚の差異はあるものの、第2天井壁部36bと金属放熱板39とが実質的に一つの平面に沿ったものとなるようにして金属放熱板39が窓部38に固定されている。従って、金属放熱板39は、回路基板3と平行な面に沿っている。
In the second
電子装置1の組立状態においては、金属放熱板39の内側面は発熱部品22のパッケージ頂面に近接しており、熱伝達グリスもしくは熱伝達シート等の柔軟性を有する熱伝達部材40(図1,図2参照)を介して発熱部品22のパッケージ頂面に接している。これにより、発熱部品22で生じた熱の一部が金属放熱板39へ伝わり、該金属放熱板39の外表面から放熱される。なお、熱伝達部材40を介さずに金属放熱板39の内側面を発熱部品22のパッケージ頂面に直接に接触させるようにしてもよい。図2に示すように、窓部38の内側で露出する金属放熱板39の露出面は、2つの発熱部品22のパッケージ頂面を覆い得る大きさを有している。
In the assembled state of the
アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる金属放熱板39は、上述のように多孔表面加工が施されており、これにより、図5に模式的に示したような形状の細孔41が多数形成されている。細孔41は、例えばμmオーダの口径を有するとともに少なくとも10μm程度の深さを有し、表面の孔径よりも深部で孔が拡大した木枝形状ないしインクボトル形状をなしている。このような深部で孔が拡大した細孔41は、例えば特開2012−41579号公報に記載されているように、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる母材の表面に、亜鉛と他の金属とを含む金属被膜を形成した後に、エッチング溶液に浸すことによって形成される。すなわち、エッチングが縦方向のみでなく深部で横方向にも進行するので、深部で拡大した細孔41が得られる。なお、本発明における多孔表面加工は、上記公報に記載の方法に必ずしも限定されない。
The
このように表裏両面に細孔41を備えた金属放熱板39を合成樹脂製カバー5の成形時にインサート成形することにより、深部で拡大した細孔41に合成樹脂材料が入り込むことで強いアンカー作用が得られ、金属放熱板39が確実かつ堅固に窓部38に固定される。つまり、金属放熱板39の金属表面に化学的結合のための反応基がない状態で接合が可能となる。
By insert-molding the metal heat-dissipating
また、金属放熱板39の外側表面では、細孔41の形成に伴い、外気に接触する表面積が拡大し、それだけ放熱性能が向上する。同様に、金属放熱板39の内側表面では、柔軟性を有する熱伝達部材40との接触面積が細孔41の存在によって増加し、それだけ発熱部品22からの熱伝達が向上する。
Further, on the outer surface of the metal
このように、上記実施例の電子装置1においては、カバー5が合成樹脂製であることから、例えばカバー5全体をアルミニウム合金のダイキャスト品とした場合などに比較して、軽量となり、かつ部品コストも低減する。しかも、カバー5とボディ4との組付を、ネジではなくカシメピン33の熱カシメによることが可能となる。
As described above, in the
そして、発熱部品22に対しては、合成樹脂製カバー5の一部が金属放熱板39によって構成されているため、ハウジング2の外部へ熱を逃がすことができ、カバー5を金属製とした場合と同様に外気による冷却が可能である。しかも、図示例では、金属製ボディ4のヒートシンク部6aと金属放熱板39とによって発熱部品22のパッケージが熱伝達部材30,40とともに両側から挟まれた構成となっており、従って、発熱部品22が両側から効果的に冷却されるとともに、発熱部品22の熱がハウジング2内部の空間に放散されにくい。
Further, with respect to the
また、上記実施例では、金属放熱板39が単純な板状をなしているため、金属放熱板39を付加することによるコストの増加や工数の増加も最小限となる。特に、多孔表面加工をエッチングにより行う場合には、多数の金属放熱板39をまとめて処理できることから、実質的な工数の増加ないし複雑化が抑制される。
Further, in the above embodiment, since the metal
次に、図6,図7に基づいて、本発明の第2実施例を説明する。図6は、第2実施例の電子装置1の分解斜視図、図7は、その組立状態における断面図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is an exploded perspective view of the
この第2実施例においては、合成樹脂製カバー5の3辺のフランジ部31に囲まれた中央の壁部36は、全体が一定高さの平坦なものとして成形されている。つまり、第1実施例における第2天井壁部36bに相当する低い部分がない。この壁部36の中で2つの発熱部品22に対応する領域に、前述した第1実施例と同様に、長方形をなす窓部38が形成されており、この窓部38に、該窓部38を塞ぐ金属放熱板39が配設されている。
In this second embodiment, the
第2実施例における金属放熱板39は、窓部38の開口縁部にインサート成形により支持される枠状の周縁部39aと、この周縁部39aに対してハウジング2内側へと凹んだ中央部分の底壁部39bと、を備えている。周縁部39aおよび底壁部39bは、それぞれ回路基板3と平行な平面に沿っている。換言すれば、第2実施例の金属放熱板39は、いわゆる絞り加工により、上面が開口した長方形の箱状に形成され、その開口縁からフランジ状に周縁部39aが延びた形状をなしている。
The metal
電子装置1の組立状態においては、金属放熱板39の凹んだ底壁部39bは発熱部品22のパッケージ頂面に近接しており、熱伝達グリスもしくは熱伝達シート等の柔軟性を有する熱伝達部材40を介して発熱部品22のパッケージ頂面に接している。これにより、発熱部品22で生じた熱の一部が金属放熱板39へ伝わり、該金属放熱板39の外表面から放熱される。なお、熱伝達部材40を介さずに底壁部39bの表面を発熱部品22のパッケージ頂面に直接に接触させるようにしてもよい。図7に示すように、底壁部39bは、2つの発熱部品22のパッケージ頂面を覆い得る大きさを有している。
In the assembled state of the
第1実施例と同様に、金属放熱板39はアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなり、その表裏の表面には、表面よりも深部で径が拡大した細孔41を有するように多孔表面加工が施されている。この金属放熱板39は、第1実施例と同様に、周縁部39aが窓部38の開口縁部にインサート成形されることで合成樹脂製カバー5に固定されている。図7に示すように、金属放熱板39の周縁部39aが合成樹脂製カバー5の壁部36と同じ平面上に位置し、金属放熱板39の底壁部39bは、カバー5の壁部36よりも回路基板3に近付いている。
Similar to the first embodiment, the
この第2実施例においては、金属放熱板39の絞り加工が必要となるものの、合成樹脂製カバー5の壁部36の形状が単純となり、特に、発熱部品22の周囲にアルミ電解コンデンサ21のような実装面からの高さが高い電子部品が配置される場合に好適である。
In this second embodiment, although the metal
以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、発熱部品22としては、FETに限らず、CPUなどの発熱量の大きなデバイスであってもよく、また、その形状も図示例のような偏平なパッケージを有するものには限定されない。また、ボディ4が金属製ではなく合成樹脂製のものであっても、本発明は適用が可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the
以上のように、この発明の電子装置は、
発熱部品を含む電子部品が第1の面に実装された回路基板と、
この回路基板の上記第1の面を覆う合成樹脂製カバーを含む筐体と、
を備えた電子装置であって、
上記合成樹脂製カバーの上記第1の面に対向する壁部の中の上記発熱部品と対向する領域に、窓部が設けられているとともに、この窓部を塞ぐように金属放熱板が配設されており、
上記金属放熱板は、両面において、表面よりも深部で孔が拡大した多孔表面加工が施されており、該金属放熱板の周縁部が上記窓部の開口縁部にインサート成形されている。
As described above, the electronic device of the present invention
A circuit board on which electronic components including heat-generating components are mounted on the first surface,
A housing including a synthetic resin cover that covers the first surface of the circuit board,
It is an electronic device equipped with
A window portion is provided in a region of the wall portion facing the first surface of the synthetic resin cover facing the heat generating component, and a metal heat radiating plate is arranged so as to close the window portion. Has been
On both sides, the metal heat radiating plate is subjected to a porous surface treatment in which holes are enlarged deeper than the surface, and the peripheral edge portion of the metal heat radiating plate is insert-molded into the opening edge portion of the window portion.
上記金属放熱板の内側面と上記発熱部品のパッケージとの間に柔軟性を有する熱伝達部材が介在していてもよい。 A flexible heat transfer member may be interposed between the inner surface of the metal heat sink and the package of the heat generating component.
好ましい一つの態様では、上記金属放熱板が平坦な板である。 In one preferred embodiment, the metal radiator plate is a flat plate.
この場合に、一つの例では、上記壁部が、上記回路基板からの距離が相対的に大きい第1天井壁部と、上記回路基板からの距離が相対的に小さい第2天井壁部と、を含み、
上記窓部および上記金属放熱板が上記第2天井壁部に設けられている。
In this case, in one example, the wall portion has a first ceiling wall portion having a relatively large distance from the circuit board and a second ceiling wall portion having a relatively small distance from the circuit board. Including
The window portion and the metal heat radiating plate are provided on the second ceiling wall portion.
また他の一つの態様では、上記金属放熱板は、上記窓部の開口縁部に支持される上記周縁部に対して中央部分が凹んでおり、上記発熱部品に相対的に近接した底壁部を備えている。 In another aspect, the metal heat radiating plate has a central portion recessed with respect to the peripheral edge portion supported by the opening edge portion of the window portion, and the bottom wall portion relatively close to the heat generating component. It has.
好ましくは、上記筐体は、上記回路基板を上記合成樹脂製カバーとの間で収容する金属製ボディを含み、
上記金属製ボディは、上記発熱部品を投影した領域に部分的に厚肉となったヒートシンク部を有し、
このヒートシンク部の頂面が直接にあるいは柔軟性を有する熱伝達部材を介して上記回路基板の第2の面に接している。
Preferably, the housing comprises a metal body that accommodates the circuit board between it and the synthetic resin cover.
The metal body has a heat sink portion that is partially thickened in a region where the heat generating component is projected.
The top surface of the heat sink is in contact with the second surface of the circuit board directly or via a flexible heat transfer member.
一つの例では、上記金属放熱板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から形成されている。 In one example, the metal heat sink is made of aluminum or an aluminum alloy.
1…電子装置、2…ハウジング、3…回路基板、3A…第1の面、3B…第2の面、4…ボディ、5…カバー、6…底壁、6a…ヒートシンク部、9…コネクタ、22…発熱部品、30…熱伝達部材、36…壁部、36a…第1天井壁部、36b…第2天井壁部、38…窓部、39…金属放熱板、39b…底壁部、40…熱伝達部材、41…細孔。 1 ... Electronic device, 2 ... Housing, 3 ... Circuit board, 3A ... First surface, 3B ... Second surface, 4 ... Body, 5 ... Cover, 6 ... Bottom wall, 6a ... Heat sink, 9 ... Connector, 22 ... Heat generating parts, 30 ... Heat transfer member, 36 ... Wall part, 36a ... First ceiling wall part, 36b ... Second ceiling wall part, 38 ... Window part, 39 ... Metal heat sink, 39b ... Bottom wall part, 40 ... heat transfer member, 41 ... pores.
Claims (7)
この回路基板の上記第1の面を覆う合成樹脂製カバーを含む筐体と、
を備えた電子装置であって、
上記合成樹脂製カバーの上記第1の面に対向する壁部の中の上記発熱部品と対向する領域に、窓部が設けられているとともに、この窓部を塞ぐように金属放熱板が配設されており、
上記金属放熱板は、両面において、表面よりも深部で孔が拡大した多孔表面加工が施されており、該金属放熱板の周縁部が上記窓部の開口縁部にインサート成形されている、
ことを特徴とする電子装置。 A circuit board on which electronic components including heat-generating components are mounted on the first surface,
A housing including a synthetic resin cover that covers the first surface of the circuit board,
It is an electronic device equipped with
A window portion is provided in a region of the wall portion facing the first surface of the synthetic resin cover facing the heat generating component, and a metal heat radiating plate is arranged so as to close the window portion. Has been
The metal heat radiating plate is subjected to a porous surface treatment in which holes are enlarged deeper than the surface on both sides, and the peripheral edge portion of the metal heat radiating plate is insert-molded into the opening edge portion of the window portion.
An electronic device characterized by that.
上記窓部および上記金属放熱板が上記第2天井壁部に設けられている、ことを特徴とする請求項3に記載の電子装置 The wall portion includes a first ceiling wall portion having a relatively large distance from the circuit board and a second ceiling wall portion having a relatively small distance from the circuit board.
The electronic device according to claim 3, wherein the window portion and the metal heat radiating plate are provided on the second ceiling wall portion.
上記金属製ボディは、上記発熱部品を投影した領域に部分的に厚肉となったヒートシンク部を有し、
このヒートシンク部の頂面が直接にあるいは柔軟性を有する熱伝達部材を介して上記回路基板の第2の面に接している、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電子装置。 The housing includes a metal body that houses the circuit board with the synthetic resin cover.
The metal body has a heat sink portion that is partially thickened in a region where the heat generating component is projected.
The electron according to any one of claims 1 to 5, wherein the top surface of the heat sink portion is in contact with the second surface of the circuit board directly or via a flexible heat transfer member. Device.
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