JP3927689B2

JP3927689B2 - マイクロ波通信機器

Info

Publication number: JP3927689B2
Application number: JP17195998A
Authority: JP
Inventors: 哲雄長屋
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: JP2000013063A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信用のマイクロ波通信機器に関し、特に良好な放熱性をもつ構造を安価に構成できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に衛星通信用のマイクロ波通信機器は、図３に示すように、パラボラアンテナ１１とその焦点に配置されたホーンアンテナ１２、その後段に接続されたコンバーター１３、そして、そのコンバーター１３の後段にケーブル１４にて接続されたモデム１５からなる。
【０００３】
コンバーター１３は、マイクロ波通信機器が送信機の場合には送信周波数を高周波に変換するアップコンバーターとなり、受信機の場合は、受信周波数を中間周波数に落とすダウンコンバーターとなる。
【０００４】
また、コンバーター１３とホーンアンテナ１２の組立体は、屋内配置のモデム１５とは対照的に屋外配置となるため、アウトドアユニット（ＯＤＵ）と呼ばれる。
【０００５】
一般的に高周波部品は電力変換効率の良くないものが多く、特にＯＤＵに搭載されるものは高出力であるので、多量の熱が放出される。その中でも特にハイパワーアンプ等のハイパワーデバイスにあっては、その発熱量がＯＤＵ全体の発熱量の約５０〜６０％の割合を占めるまでになる。
【０００６】
そこで、従来より図４及び図５に示すような構造が採用されていた。図４は図３に示したコンバーター１３の断面図を、図５は図４に示したＡ部の部分拡大図をそれぞれ示す。これらの図において１は筐体、１ａは筐体１に設けられた放熱フィン、２は筐体１を被蓋する外蓋、２ａは外蓋２に設けられた放熱フィン、３は筐体１と外蓋２で囲まれた空間に配置され、基板６とともに筐体１にネジ固定されたシールド枠、３ａはシールド枠３に設けられた隔壁、４は筐体１に固定され、構成部品中、最も高温になるハイパワーアンプ（ＨＰＡ）等のハイパワーデバイス、６はテフロンやガラスエポキシ等の板の表面に銅箔のパターニングが施された基板、７は筐体１と外蓋２の間に挟まれた防水用のＯリング、９ａ〜９ｃは締結用のネジを示す。
【０００７】
図示のように、筐体１にはハイパワーデバイス４や基板６が搭載され、それらの搭載面の裏面に放熱フィン１ａが形成されている。この放熱フィン１ａは、筐体１に貼り付けたり、一体的に加工（成型）することによって形成されており、筐体１にハイパワーデバイス４のパッケージの裏面を密着させることで、マイクロ波回路としてのＧＮＤをとると共に、放熱フィン１ａへの放熱を可能としている。
【０００８】
また、シールド枠３は、筐体１に固着されたハイパワーデバイス４を被蓋し、その隔壁３ａによってハイパワーデバイス４を取り囲むキャビティーを形成している。これによりハイパワーデバイス周辺の空間電界を独立させ、他回路への干渉を防いでいる。
【０００９】
また、外蓋２は主に防水を目的としたもので、シールド枠３を被蓋し、通常、筐体１との間にＯリング７を挟む。その表面にはフィン２ａが形成され、筐体１から伝わる熱を放散する。
【００１０】
なお、筐体１、外蓋２、シールド枠３は主にアルミの鋳塊から切削して得たものや、アルミダイカスト等で鋳造して得たものが使用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構造では、近年、特に送信機においてハイパワー化の要求が高まる中で、放熱に伴う問題が顕在化してきた。
【００１２】
即ち、ハイパワー化に伴い、熱として消費される電力が増大するが、従来の構造を採用する限り、放熱を高めるためには放熱フィンの数を増やすか、または放熱フィンを長くするしか方法がなかった。このような放熱フィンの大型化に伴い、筐体が大きく重いものとなってしてしまい、ＯＤＵとしての製品の魅力を損なう虞がある。その上、一体成型の場合、放熱フィンを長くするのは容易ではなく、高度な金型制作技術や鋳造技術が必要となるという問題もある。
【００１３】
一方、このような問題に対処すべく、ハイパワーデバイス等の搭載部品の表面とこれを被蓋する蓋等の空間に例えばフロリナートリキッドヒートシンク（商標名、住友スリーエム社製）等の冷却剤の入ったパックを介在させる方法がある。これによると、ハイパワーデバイスの熱を筐体との接触面から放熱フィンに逃がす経路の他にそれとは反対側の蓋側へ熱を逃がすことができるので、放熱フィンをそれほど大きくする必要はなくなる。
【００１４】
しかし、このような冷却剤入りパックは高価であり、しかも大きさを自由に選択できるものではなく、特にＯＤＵのように高密度実装や省ペースを図ったものに採用するにはその製品用に特別な大きさに作らなければならないので、更なるコストアップが余儀なくされる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明のマイクロ波通信機器は、ハイパワーデバイスが搭載され、該ハイパワーデバイス搭載面の裏面に複数の放熱フィンが形成された筐体と、該筐体に固着され前記ハイパワーデバイスを被蓋するシールド枠と、表面に複数の放熱フィンが形成され前記筐体に固着されると共に前記シールド枠を被蓋し筐体内の気密性を保つ外蓋とを具備するマイクロ波通信機器において、前記ハイパワーデバイスと前記シールド枠は弾性を有し熱伝達をするシート材を介して接触し、前記シールド枠と前記外蓋は該シールド枠または該外蓋に形成した凸部を介して接触し、前記シールド枠と前記外蓋の接触面に挟まれた防水用Ｏリングと、前記シールド枠と前記外蓋を締結するネジとを具備し、前記ネジは前記外蓋を貫通し前記シールド枠に螺入され、該螺入部が前記Ｏリングの円内であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、複数の図面にわたり同一または相当するものには同一の符号を付し、説明の重複を避けた。
【００１９】
図１及び図２は本発明の実施の形態を示す図であり、図１にコンバーターの断面図を、図２に図１Ｂ部の部分拡大図をそれぞれ示した。これらの図において、５はハイパワーデバイス４とシールド枠３の間に挟まれたシート材を示し、８はニトリルゴムやシリコンゴム等からなる防水用のＯリングを示す。
【００２０】
図１に示すように、ハイパワーデバイス４とシールド枠３の間にはシート材５が挟まれ、このシート材５を介してハイパワーデバイス４の熱がシールド枠３に伝わるようになっている。シート材５はシールド枠３とハイパワーデバイス４の間隙に高い寸法精度を必要としないよう、弾性を有し、容易に変形するものが良く、ハイパワーデバイスの発熱に適度に耐えるものが良い。その一例としてシリコンゴムを挙げることができる。シリコンゴムはそのままでもハイパワーデバイス４とシールド枠３との密着性を良くし、両者間の熱伝達をするが、さらに熱良導体とするためカーボン粉等のフィラーを混入させたものとしてもよい。
【００２１】
また、図２から判るように、シールド枠３の上面には凸部３ｂが形成され、これが外蓋２に接触し、シールド枠３の熱を外蓋２に伝わるようになっている。因みに、凸部３ｂはシールド枠３の他の部分と共にアルミダイキャストで形成することができ、ハイパワーデバイス４に重畳する部分に形成している。凸部３ｂと外蓋２はネジ１０によって締結されて密着し、その凸部３ｂの外蓋２との接触面にはＯリング溝が形成され、そこにＯリング８が挿入されている。このＯリングは凸部３ｂと外蓋２との間で挟まれて潰され、防水性を発揮している。
【００２２】
図のように構成するためには、まず、筐体１に基板６を固定した後、ハイパワーデバイス４をネジ９ａにより固定する。シールド枠３は、基板６を挟んでネジ９ｂにより筐体１に共締めする。その際、ハイパワーデバイス４とシールド枠３との間にシート材５を挟む。次に筐体１とシールド枠３にそれぞれＯリング７、８を挟み、外蓋２をネジ９ｃで固定する。次にネジ１０を外蓋２に設けた貫通穴（図示せず）を通してシールド枠３内に螺入させる。この際、シールド枠３へのネジ１０の螺入部はＯリング８の円内にする。
【００２３】
このような構造により、ハイパワーデバイスの熱がシート材５とシールド枠３を介して最短距離で外蓋２に伝導するので、外蓋２の放熱フィンにより速やかに放熱され、全体として放熱効率が向上する。しかも、ネジ１０によって外蓋２とシールド枠３の密着性を良くできる。
【００２４】
即ち、シールド枠３にマイクロ波のシールドと放熱用のバイパスという２つの機能を持たせることができ、前述した冷却剤入りパックのような特別な放熱材を使用せずとも、安価に効率の良い放熱をすることができる。
【００２５】
また、外蓋２とシールド枠３を凸部３ｂで接触させることで、外蓋２に凸部３ｂと筐体１を同時に接触させても、これら凸部３ｂや筐体１との接触部以外の部分で外蓋２が適度に変形するため、その接触部における凸部３ｂや筐体１の寸法誤差による隙間が発生しない。これがもし外蓋２とシールド枠３が凸部を介さずに全面的に接触していた場合、シールド枠３の厚みが予定寸法よりも大きかったら、外蓋２と筐体１の間にネジ９ｃをいくら締めても無くすことができない隙間が発生する可能性が大きい。これはまた、外蓋２とシールド枠３を一体成型した場合にも同様のことが言える。
【００２６】
また、外蓋２にネジ１０を挿通するための貫通穴があっても、シールド枠３へのネジ１０の螺入箇所がＯリング８の円内であるため、そこで水の侵入がくい止められる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限らず種々の変更が可能である。例えば、上記シールド枠３の材質にはアルミでなく、より熱伝導率が高い銅等の金属を採用してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態では、シールド枠に凸部を形成したが、外蓋に凸部を形成しても良い。但し、シールド枠と外蓋間の熱伝導が十分行われる為には、この凸部は少なくとも熱源であるハイパワーデバイスと重畳する位置に形成することが望ましい。なお、凸部の大きさは通常行われている熱解析や実験等を通して適宜に選択する。凸部の形成は上記したような一体成型でも可能であるが、ブロック状の金属片の固着でも可能である。但し、金属片の固着による場合は、固着面における接触不良が発生しないよう注意を要する。
【００２９】
また、シート材５は一般的にシールド枠に貼り付けて使用する電波吸収体を流用でき、シールド枠３に装着するＯリング８はＯＤＵとホーンアンテナの結合部に使用するものを流用できる。従って工程の大幅な変更や材料費の大幅なアップを伴わないので、安価に放熱構造を得ることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の放熱経路に加えて外蓋方向へダイレクトに熱伝導する放熱経路を設けることができ、マイクロ波通信機器の熱放散性を更に良くすることができる。
【００３１】
また、ハイパワーデバイスとシールド枠との間にシート材を挟み、シールド枠と外蓋をこれらのどちらかに形成した凸部を介して接触させることによって簡単に筐体内の機密性を損なうことなく放熱経路を増やすことができ、ハイパワーデバイスで発熱した熱が効率よく放熱される。
【００３２】
更に、シールド枠と外蓋の接触面にＯリングを挟み、外蓋にネジを貫通させてこれをシールド枠に螺入することでシールド枠と外蓋をネジ締結し、ネジの螺入部をＯリングの円内とすることによって、機密性を損なうことなく外蓋とシールド枠の密着性を良好にし、より熱伝導し易くできる。
【００３３】
総じて、マイクロ波通信機器をハイパワー化しても、放熱フィンの大型化を抑制することができ、しかも構成するのに高価な部品を使わなくて済むので、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】マイクロ波通信機器を示す図である。
【図４】従来例を示す図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【符号の説明】
１筐体
１ａ、２ａ放熱フィン
２外蓋
３シールド枠
３ｂ凸部
４ハイパワーデバイス
５シート材
６基板
７、８Ｏリング
９ａ〜９ｃ、１０ネジ

Claims

ハイパワーデバイスが搭載され、該ハイパワーデバイス搭載面の裏面に複数の放熱フィンが形成された筐体と、該筐体に固着され前記ハイパワーデバイスを被蓋するシールド枠と、表面に複数の放熱フィンが形成され前記筐体に固着されると共に前記シールド枠を被蓋し筐体内の気密性を保つ外蓋とを具備するマイクロ波通信機器において、
前記ハイパワーデバイスと前記シールド枠は弾性を有し熱伝達をするシート材を介して接触し、前記シールド枠と前記外蓋は該シールド枠または該外蓋に形成した凸部を介して接触し、前記シールド枠と前記外蓋の接触面に挟まれた防水用Ｏリングと、前記シールド枠と前記外蓋を締結するネジとを具備し、前記ネジは前記外蓋を貫通し前記シールド枠に螺入され、該螺入部が前記Ｏリングの円内であることを特徴とするマイクロ波通信機器。