JP2915468B2 - プリント基板の冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ヒートパイプを利用したプリント基板の冷
却構造に関するものである。

「従来技術及び発明が解決しようとする課題」 最近装置の小型化や高性能化（高密度実装）により、
プリント基板の導体パターンの密度、及びプリント基板
に搭載されたIC,LSI等の電子素子の発熱密度が増大して
いるので、プリント基板には搭載された電子素子が所定
温度以上にならないような冷却手段が必要である。

プリント基板の冷却のために、絶縁基板に細径のヒー
トパイプを取り付けることが考慮されているが、具体的
には、ヒートパイプと絶縁基板との接合部における接触
熱抵抗や、放熱手段に困難さがあってほとんど実用化さ
れるに至っていない。

例えば、丸管状のコンテナを使用した細径のヒートパ
イプを絶縁基板の裏面へ銅箔等の吸熱層を介して定着さ
せ、基板全体の均熱化を図ろうとしても、ヒートパイプ
と吸熱層表面とは線接触状態になるので十分な伝熱面が
得られない。

したがって、プリント基板の冷却構造に使用されるヒ
ートパイプには、断面が長楕円形又は長方形等の偏平管
状のコンテナを使用するのが望ましいが、このように偏
平な細径のコンテナは成形上コスト高になるとともに、
減圧封止等のヒートパイプ化が困難である。

種々の条件を考慮すると、封止部分を丸管に成形し他
の部分を偏平管に成形したコンテナを使用するのが最も
好ましいが、そのような形状の管は前記のように全長が
偏平な管より成形が一層困難である。

本発明の目的は、ヒートパイプを使用したプリント基
板の冷却構造において、発熱源とヒートパイプとの間の
伝熱効果がより高く、しかも低コストでよりコンパクト
に製造することができる冷却構造を提供することにあ
る。

「課題を解決するための手段」 本発明に係るプリント基板の冷却構造は、前途の目的
を達成するため、絶縁基板１の裏面に吸熱板３を介して
接着剤層４を設け、前記接着剤層４には一本又は数本の
ヒートパイプ５を埋め込み状に設置し、前記ヒートパイ
プ５の接着剤層４に設置されている部分を偏平に成形
し、当該偏平部50の一面を前記吸熱板３へ熱的に接合さ
せたことを特徴としている。

このような冷却構造は、例えば、先ず絶縁基板１の裏
面（導体パターンが形成されない面）に、接着剤を介し
て吸熱板３、肉厚内に円筒状のコンテナからなる適数の
ヒートパイプ５を埋め込み状に有する接着剤層４を順に
積層することによって、積層板を製造し、前記ヒートパ
イプ５が偏平状に変形してその一面が前記吸熱板３の面
と熱的に接合されるまで、前記積層板を加熱しながら加
圧することによって容易に製造することができる。

前記ヒートパイプ５の一部には、前記絶縁基板１の端
部より側方に突出した放熱部51が形成され、この放熱部
51は前記偏平部50とは断面形状を異にしているのが好ま
しい。

前記放熱部51は、機器のシャーシ７に設けられたコネ
クタ6,6によりサンドイッチ状に挟ませてあるのが好ま
しい。

「作用」 本発明に係るプリント基板の冷却構造によれば、絶縁
基板１の表面のパターンの部分に搭載された電子素子等
の熱は、吸熱板３を介して前記発熱部近傍のヒートパイ
プ５に伝わり、ヒートパイプ５の当該部分内の作動液を
蒸発させ、その蒸気が当該ヒートパイプ５の高熱になっ
ていない他の部分に移動して凝縮することにより、基板
全体が均熱化され、基板の特定部分のみが高熱になるの
を防止することができる。

ヒートパイプ５の前記接着剤層４に埋め込み状に設置
されている部分は偏平に成形され、その偏平部50の一面
は前記吸熱板３の面へ熱的に接合されているのでヒート
パイプ５と吸熱板３との接触熱抵抗は小さい。

ヒートパイプ５の端部が基板の端部から側方に突出し
て放熱部51を構成しているものにあっては、前記発熱部
の熱は吸熱板３を介してヒートパイプ５の偏平部50に伝
わり、当該部分内の作動液を蒸発させ、その蒸気が前記
放熱部51で凝縮することにより放熱される。前記放熱部
51はヒートパイプ５の前記偏平部50とは異なる断面形
状、すなわち偏平ではないためより丈夫である。

前記放熱部が機器のシャーシ７に設けられたコネクタ
6,6に支持されている場合には、前記熱はシャーシ７及
びコネクタ6,6を通じてより効率的に放熱される。

「実施例」 第１図及び第２図は、本発明の実施例に係る冷却構造
を有するプリント基板の製造工程を順に示す断面図であ
る。

第１図のように、一辺が100mm,肉厚0.1mmのガラス・
エポキシ樹脂積層板からなる絶縁基板１の裏面に、厚み
0.07mm程度の接着剤層２及び肉厚0.3mmの銅板からなる
吸熱板３を介して接着剤層４を重ね、総肉厚Ｔがほぼ4m
m程度の積層板ａを製造する。

接着剤層４の厚み内には、外径＝3mm,長さ＝103mm程
度の銅製丸管をコンテナとする適数のヒートパイプ５
を、同方向の一端部が30mm程度側方に突出する状態で、
間隔ｌ＝20mmになるように埋め込み状に設けておく。

次いて、第１図の積層板ａを160〜180℃程度に加熱し
ながら肉厚方向に沿ってプレスし、第２図のように総肉
厚ｔが2mm程度になるまで加圧してプリント基板ａ′を
製造する。絶縁基板１の表面には、図示しない導体パタ
ーン（回路パターン）がプリントされている。

第１図の積層板ａを第２図の状態に加熱・プレスする
ことにより、各ヒートパイプ５の接着剤層４に埋め込ま
れている部分は、短外径（図２におけ４る上下方向の厚
み）＝1.5mm,長外形（図２における左右方向の幅）＝4m
m程度の偏平部50になる。また、当該偏平部50の一面は
吸熱板３とほぼ面接触状態で熱的に接合される。

同時に、ヒートパイプ５の絶縁基板１の端部から側方
に突出してくる部分（30mm）は、丸管又はやや楕円状に
変形した丸管状断面の放熱部51になる。

前記ヒートパイプ５の放熱部51は、第３図のように、
機器のシャーシ７に適当な手段で固定された二つ割り型
のコネクタ6,6により、サンドイッチ状に挟まれた状態
で支持させる。

二つ割り型のコネクタ6,6の相対する面には溝61が形
成され、この溝61へ前記ヒートパイプ５の放熱部51を案
内して挟むことにより、材料の弾性を利用して、コネク
タ6,6が前記放熱部51へより密着してこれを保持するよ
うに構成されている。

この実施例の冷却構造によれば、ヒートパイプ５の偏
平部50は吸熱部を構成しており、プリント基板ａ′に実
装された発熱部品の熱は、吸熱板３を介してヒートパイ
プ５の偏平部50に伝わり、当該偏平部50内の作動液を蒸
発させる。その蒸気が前記偏平部50よりも低温の放熱部
51へ運ばれて凝縮することにより、コネクタ6,6及びシ
ャーシ７を通じて放熱される。

前記実施例によれば、ヒートパイプ５の接着剤層４に
埋め込み状に設置されている部分は偏平に成形され、当
該偏平部50の一面が前記吸熱板３へ熱的に接合されてい
るので、ヒートパイプ５と吸熱板３との伝熱面積は大き
く、接触熱抵抗は小さい。

また、絶縁基板１の裏面へ吸熱板３を接着させ、その
裏面に、丸管状のコンテナを使用したヒートパイプ５を
適数並べて埋め込み状にした接着剤層４を積層し、この
積層板を加熱状態でプレスすることより、前記ヒートパ
イプ５が細径であっても、その前記接着剤層４に設置さ
れた部分を容易に偏平に成形すると同時に、当該偏平部
50の一面を吸熱板３の面へ熱的に接合させることができ
る。したがって、前記実施例の冷却構造は、これをコン
パクトにかつより低コストぜ提供することができる。

本発明による冷却構造は、個々の丸管からなるヒート
パイプ５の所要部分をあらかじめつぶしてある程度偏平
な変形させておき、絶縁基板１の裏面へ接着剤により吸
熱板３を積層するとともに、前記ヒートパイプ５を肉厚
内へ埋め込み状に有する接着剤層４を前記吸熱板３の裏
面に形成し、この積層板全体を加熱状態でプレスするこ
とによっても製造することができる。

「発明の効果」 本発明に係るプリント基板の冷却構造によれば、ヒー
トパイプ５の偏平部50の一面と吸熱板３とが熱的に接合
されているので、絶縁基板１上の発熱源とヒートパイプ
５との熱抵抗はより小さく、両者間の伝熱効率は高い。

本発明に係る冷却構造は、絶縁基板１、吸熱板３、ヒ
ートパイプ５が埋め込み状に設置された接着剤層４を積
層し、この積層板を加熱プレスすることによって、小型
であっても容易にかつ低コストで製造することができ
る。

請求項２の冷却構造によれば、ヒートパイプ５の絶縁
基板１の側方へ突出した放熱部51が前記偏平部50とは異
なる断面形状、すなわち偏平ではないためより丈夫であ
る。

請求項３の冷却構造によれば、前記放熱部51が機器の
シャーシ７に設けられたコネクタ6,6に支持されている
ので、プリント基板の発熱部の熱がコネクタ６及びシャ
ーシ７を通じてより効果的に放熱される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の冷却構造を有するプリン
ト基板を製造するための最初の工程を示す部分拡大断面
図、第２図は図１の積層板を加熱プレスした状態の部分
拡大断面図、第３図は本発明に係る冷却構造の一例を示
す部分断面図、第４図は第３図の矢印Ａ−Ａに沿った部
分断面図である。 主要図中符号の説明 １は絶縁板、２は接着剤層、３は吸熱板、４は接着剤
層、５はヒートパイプ、50は偏平部、51は放熱部、ａは
積層板、ａ′はプリント基板である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 中嶋 清 審判官 清水 英雄 審判官 中村 朝幸 (56)参考文献 特開 昭54−124257（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−167566（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板１の裏面には吸熱板３を介して接
   着剤層４が積層され、前記接着剤層４には一本又は数本
   のヒートパイプ５が埋め込み状に設置され、前記ヒート
   パイプ５の接着剤層４に設置されている部分は偏平に成
   形され、当該偏平部50の一面は前記吸熱板３へ熱的に接
   合されていることを特徴とする、プリント基板の冷却構
   造。
2. 【請求項２】前記ヒートパイプ５の一部には前記絶縁基
   板１の端部より側方に突出した放熱部51が形成され、こ
   の放熱部51は前記偏平部50とは断面形状を異にしてい
   る、請求項１に記載のプリント基板の冷却構造。
3. 【請求項３】前記放熱部51は、機器のシャーシ７に設け
   られたコネクタ6,6によりサンドイッチ状に挟まれてい
   ることを特徴とする、請求項２に記載のプリント基板の
   冷却構造。