JP3295299B2 - カード状電子部品の放熱構造 - Google Patents

カード状電子部品の放熱構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カード状電子部品の放
熱構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にカード状電子部品の実装基板への
実装は、実装基板上に固定されたソケットにカード状電
子部品をプラグイン接続して行われており、カード状電
子部品の冷却は、金属材料により形成される外皮からの
放熱により行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、カード
状電子部品の処理能力、実装効率の向上に伴って発熱量
も増加する傾向にあり、自然空冷等では十分な冷却が行
えないという問題が生じるにいたっている。
【0004】本発明は、以上の問題に対処してなされた
もので、冷却効率の高いカード状電子部品1の冷却構造
の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、カード状電子部品1の表面部の発熱を実装基板2の
放熱用ベタパターン20に伝熱し、該実装基板2から放
熱するカード状電子部品の放熱構造であって、前記実装
基板2の内層には、スルーホール3により放熱用ベタパ
ターン20に接続される吸熱用ベタパターン21が形成
されるとともに、前記吸熱用ベタパターン21は、グラ
ンド層においてグランド用ベタパターン4から分離され
て島状に形成され、かつ、グランド用ベタパターン4と
吸熱用ベタパターン21とは細幅パターン5により連結
されるカード状電子部品の放熱構造を提供することによ
り達成される。
【0006】カード状電子部品1を実装する実装基板2
には放熱用ベタパターン20が形成されており、適宜の
伝熱体7を介してカード状電子部品1の表面に接触す
る。放熱用ベタパターン20は、実装基板2全体の熱容
量を大きくするとともに、外気への露出面積を大きくし
て放熱効果を高めるために設けられ、カード状電子部品
1の実装基板2への投影面積にほぼ等しいか、あるいは
それ以上の面積に形成するのが望ましい。
【0007】したがってこの発明において、カード状電
子部品1における発熱は、直ちに実装基板2側に吸熱さ
れるとともに、該放熱用ベタパターン20から放熱され
て、カード状電子部品1の冷却が行われる。
【0008】この発明において、実装基板2の熱容量を
増加させるための構成として、実装基板2の内層には、
スルーホール3により放熱用ベタパターン20に接続さ
れる吸熱用ベタパターン21が形成される。
【0009】さらに、請求項記載の発明において、放
熱用ベタパターン20形成面と反対面には、スルーホー
ル3により放熱用ベタパターン20に層間接続される裏
面放熱用ベタパターン22が形成される。
【0010】裏面放熱用ベタパターン22の形成によ
り、実装基板2の放熱面積は倍増し、放熱用ベタパター
ン20に伝熱されたカード状電子部品1の発熱は、スル
ーホール3を経由して裏面放熱用ベタパターン22に伝
熱され、該裏面放熱用ベタパターン22からも放熱され
ることから、冷却効率が向上する。
【0011】上記スルーホール3は、放熱用ベタパター
ン20に伝熱された発熱を、吸熱用ベタパターン21、
および裏面放熱用ベタパターン22に伝熱する作用を有
しており、貫通孔の内壁に銅メッキを施した周知の層間
接続用スルーホール3と同一の構成で形成可能である。
【0012】スルーホール3の数量等は、層間の熱伝達
量が十分となるように設定されるが、好ましくは、各層
におけるベタパターンの温度上昇が均一となるように複
数を均等配置して構成される。
【0013】また、スルーホール3の径を比較的大径と
することにより、請求項4記載の発明のように、表裏面
間にはスルーホール3を経由する対流を発生することが
可能となり、該対流による熱伝導の作用による冷却効果
も期待できる。
【0014】この場合、スルーホール3の径は、対流の
発生有無を実験的に確認して決定可能である。また、
ランド層は、一般にシールドをかねてベタパターンが採
用されるが、かかるグランド層において、ベタパターン
21、22は、グランド用ベタパターン4から分離され
て島状に形成される。
【0015】ベタパターン21(22)をグランド用ベ
タパターン4から分離させることにより、グランド層に
伝熱された発熱がグランド用ベタパターン4を経由して
実装基板2上の他の実装素子に供給されることが防止さ
れ、他の実装素子の温度上昇が防がれる。
【0016】さらに、上記グランド用ベタパターン4と
ベタパターン21(22)とは細幅パターン5により連
結される。細幅パターン5は、吸熱用ベタパターン2
1、あるいは裏面放熱用ベタパターン22の電位をグラ
ンドレベルに安定させて、シールド効果を高めるために
設けられ、具体的な線幅は、上述したベタパターンから
グランド用ベタパターン4側への伝熱量等を考慮して決
定されるが、1mm程度の線幅とするのが望ましい。
【0017】請求項記載の発明において、カード状電
子部品1の他の放熱構造が提案される。すなわち、本発
明において、カード状電子部品1の表裏には、伝熱体7
を介してカード状電子部品1の実装基板2、および放熱
体6が接触しており、カード状電子部品1の発熱は、実
装基板2、および放熱体6から放熱されてカード状電子
部品1の冷却が行われる。
【0018】カード状電子部品1の表裏を実装基板2、
および放熱体6で挟み付け、表裏面への伝熱量を実装基
板2と放熱体6の双方に伝熱することにより、カード状
電子部品1の有効放熱面積を大幅に増加させることが可
能となり、冷却効率の向上が図られる。
【0019】放熱体6はカード状電子部品1の表面の熱
量が直ちに伝熱されるように熱伝導性の良好な材料によ
り形成され、実装基板2が金属製の筐体内に収納される
場合には、該金属筐体を放熱体6として利用可能である
が、より伝熱効率を向上させるためには、金属筐体との
間に、アルミニウム等の板材を介装して放熱体6として
利用するのが望ましい。
【0020】また、実装基板2側での放熱効果を高める
ためには、請求項1ないし3で提案したように、放熱用
ベタパターン20、吸熱用ベタパターン21等を備えた
実装基板2を使用するのが望ましい。
【0021】伝熱体7は、カード状電子部品1の表裏面
の熱量を実装基板2、および放熱体6に効率的に伝熱す
るために設けられ、アルミニウム等、熱伝導性の良好な
材料に形成されるが、請求項に記載されるように、該
伝熱体7をカード状電子部品1のソケットからの抜け止
め部材として転用することも可能である。
【0022】伝熱体7を抜け止め部材として流用するこ
とにより、部品点数の増加をすることなく、振動等によ
るカード状電子部品1の抜け止めも行うことができ、カ
ーナビゲーション装置、あるいは車載用オーディオ装置
等への適用が可能となる。
【0023】さらに、請求項において提案されるよう
に、カード状電子部品1と放熱体6との間に、弾性を有
する伝熱体7を介装することにより、放熱体6とカード
状電子部品1との接触状態を安定させることが可能とな
る上に、伝熱体7の弾性により振動が吸収されるため
に、振動等によるカード状電子部品1への損傷も防止で
きる。
【0024】
【発明の実施の形態】図2に本発明が適用された車載用
電子機器を示す。図2において8は装置筐体、2は装置
筐体8内に収納される実装基板であり、実装基板2上に
は、図示しないカードを挿入するためのカードコネクタ
91を始めとする電子部品90、および回路素子92が
実装される。
【0025】1は演算装置、およびその周辺回路をケー
ス内に収納して形成されてるカードプロセッサ(カード
状電子部品)であり、図1(a)に示すように、実装基
板2上に固定されたソケット23にプラグインすること
により、実装基板2と筐体8の底壁との間に実装され
る。
【0026】上記実装基板2のカードプロセッサ1実装
側の面(以下、本明細書においては、カードプロセッサ
1実装側の面を表面、その反対面を裏面とする。)には
該カードプロセッサ1に正対するように、放熱用ベタパ
ターン20が形成される。
【0027】放熱用ベタパターン20は、図3(a)に
示すように、カードプロセッサ1の実装基板2への投影
形状とほぼ同一の矩形をなしており、内線配線層には、
該放熱用ベタパターン20と同一形状の吸熱用ベタパタ
ーン21が、裏面表層配線層には、裏面放熱用ベタパタ
ーン22が各々平面視において重合する位置に形成され
る。
【0028】3は上記放熱用ベタパターン20、吸熱用
ベタパターン21、および裏面放熱用ベタパターン22
間を接続するスルーホールであり、ドリル等で穿孔され
た貫通孔内壁に銅等の導電材料をメッキして形成され
る。
【0029】スルーホール3の径は、通常の素子実装用
のスルーホールと同一径でもよく、また、これよりやや
大径として表裏面間の空気の流通量を多くしたものであ
ってもよい。
【0030】また、上記内線配線層、あるいは裏面表層
にグランド層が形成される場合には、図3(b)に示す
ように、吸熱用ベタパターン21、あるいは裏面放熱用
ベタパターン22を、グランド用ベタパターン4から島
状に隔離して設け、グランド用ベタパターン4と、ベタ
パターン層とを1mm程度の線幅の細幅パターン5によ
り数カ所で接続するのが望ましい。
【0031】上記カードプロセッサ1の発熱を速やかに
実装基板2に伝達させるために、カードプロセッサ1の
表面と実装基板2との間の間隙には、アルミニウム材に
より形成される伝熱体7、7’が挿入される。
【0032】カードプロセッサ1と実装基板2との間に
介装される伝熱体7は、図1、2に示すように、表裏面
がカードプロセッサ1、および実装基板2の放熱用ベタ
パターン20に接触する平板状の伝熱部70を有し、ビ
ス等の止着子71により実装基板2とともに筐体8に共
締めされる。
【0033】また、上記伝熱体7は、伝熱部70の端部
を下方に折曲したストッパ部72を有しており、実装基
板2に固定した際に、該ストッパ部72によりカードプ
ロセッサ1の端縁を押さえ、振動等によりカードプロセ
ッサ1が妄りにソケット23から脱離しないようにされ
ている。
【0034】一方、カードプロセッサ1の筐体8対向面
にはアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料により形成
される放熱体6が配置される。放熱体6は、筐体8との
接触面積を大きくすることにより、筐体8側への速やか
な伝熱を促し、該筐体8からの放熱効率を向上させるた
めに、板状に形成されて筐体8の底面に固定される。
【0035】また、カードプロセッサ1から放熱体6へ
の伝熱を確実にするために、カードプロセッサ1と放熱
体6との間には、弾性を有する伝熱体7’が介装され
る。かかる伝熱体7’としては、信越化学製「TC−3
00TKC」等の伝熱ゴムが使用可能であり、伝熱体
7’は、図2に示すように、放熱体6の表面に固定した
り、あるいはカードプロセッサ1側に固定される。
【0036】したがってこの実施の形態において、カー
ドプロセッサ1での発熱は、伝熱体7、7’を経由して
実装基板2、および放熱体6に伝熱されて放熱される。
なお、図1(a)においては、放熱体6として別途アル
ミニウムプレートを使用する場合を示したが、図1
(b)に示すように、筐体8自体を放熱体6として利用
することも可能である。さらに、カード状電子部品1と
しては、カードプロセッサ1以外の適用も可能である。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、カード状電子部品の発熱を速やかに実装基板
等に放熱することができるために、カード状電子部品の
発熱を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を示す図で、(a)は要部断面図、
(b)は(a)の変形例を示す図である。
【図2】本発明が適用された車載用電子機器の分解斜視
図である。
【図3】実装基板を示す図で、(a)は放熱用ベタパタ
ーンを示す平面図、(b)は(a)のB−B線断面図、
(c)はグランド層におけるベタパターンを示す図であ
る。
【符号の簡単な説明】
1 カード状電子部品 2 実装基板 20 放熱用ベタパターン 21 吸熱用ベタパターン 22 裏面放熱用ベタパターン 3 スルーホール 4 グランド用ベタパターン 5 細幅パターン 6 放熱体 7、7’ 伝熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 17/00 G06K 19/077 H01L 23/36 H05K 7/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カード状電子部品の表面部の発熱を実装基
    板の放熱用ベタパターンに伝熱し、該実装基板から放熱
    するカード状電子部品の放熱構造であって、 前記実装基板の内層には、スルーホールにより放熱用ベ
    タパターンに接続される吸熱用ベタパターンが形成され
    るとともに、 前記吸熱用ベタパターンは、グランド層においてグラン
    ド用ベタパターンから分離されて島状に形成され、 かつ、グランド用ベタパターンと吸熱用ベタパターンと
    は細幅パターンにより連結される カード状電子部品の放
    熱構造。
  2. 【請求項2】カード状電子部品の表面部の発熱を実装基
    板の放熱用ベタパターンに伝熱し、該実装基板から放熱
    するカード状電子部品の放熱構造であって、 前記放熱用ベタパターン形成面と反対面には、スルーホ
    ールにより放熱用ベタパターンに層間接続される裏面放
    熱用ベタパターンが形成されるとともに、 前記裏面放熱用ベタパターンは、グランド層においてグ
    ランド用ベタパターンから分離されて島状に形成され、 かつ、グランド用ベタパターンと裏面放熱用ベタパター
    ンとは細幅パターンにより連結される カード状電子部品
    の放熱構造。
  3. 【請求項3】前記スルーホールを経由して表裏面間の熱
    対流が可能な請求項1または2記載のカード状電子部品
    の放熱構造。
  4. 【請求項4】カード状電子部品の表裏に該カード状電子
    部品の実装基板、および放熱体を伝熱体を介して接触さ
    せ、 カード状電子部品の発熱を実装基板、および放熱体から
    放熱するカード状電子部品の放熱構造であって、 前記カード状電子部品は、カード状電子部品と実装基板
    間に介装される伝熱体により抜け止めされる カード状電
    子部品の放熱構造。
  5. 【請求項5】前記カード状電子部品と放熱体との間に
    は、弾性を有する伝熱体が介装される請求項4記載の
    ード状電子部品の放熱構造。
  6. 【請求項6】カード状電子部品の表裏に該カード状電子
    部品の実装基板、および放熱体を伝熱体を介して接触さ
    せ、 カード状電子部品の発熱を実装基板、および放熱体から
    放熱するカード状電子部品の放熱構造であって、 前記カード状電子部品と放熱体との間には、接触状態を
    安定させ、振動を吸収させる弾性を有する伝熱体が放熱
    体あるいはカード状電子部品に固定される カード状電子
    部品の放熱構造。
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