JP4410466B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、一般のモータ制御回路に使用する、熱放散媒体および断熱材を同時に備える電子装置に関する。
【０００２】
（従来技術の説明）
冷却用の密閉コンプレッサを含めて、一般のモータを制御するために使用する回路は、装置に供給するエネルギを扱うとき、発熱を引起す損失を示す電子構成部品を使用するので、今日、不要な熱を外部環境に放出するために、また、電子構成部品の損傷および／またはその耐用寿命の短縮の原因となる回路の過熱を回避するために様々な熱結合技術が使用されている。
【０００３】
熱結合がよいほど、損失が発生する電子構成部品と外部環境との間の熱伝達はよくなる。したがって、熱源（損失を有する電子構成部品）と外部環境との温度差を、伝達される熱で割った値が、ｄｅｇｒｅｅｓ Ｋｅｌｖｉｎ／Ｗａｔｔ単位で結合の尺度となる。
【０００４】
電子構成部品と外部環境との良好な熱結合をもたらすためのこうした技術の１つは、電子構成部品に熱結合した、例えば、フラップのような金属要素を取り付けることにある。この金属要素は、熱放散体の機能を有しており、周囲の空気に曝される大きな領域を備える。このようにして、電子構成部品が、損失に起因するジュール効果によって熱を放出するとき、この金属要素が、部品間に良好な熱結合をもたらし、電子構成部品の温度上昇が実質的に低減する。
【０００５】
これは、非常に効率的で、広く使用されている熱結合の方法ではあるが、例えば、ねじやクリップなどの付属手段が必要であり、したがって、電子構成部品と放散体の間で物理的な結合が生じ、装置内に相当の物理的空間を必要とする。この技術の別の欠点は、放散体の各構成部品を取り付けるために多くの労力が必要となり、この取り付け工程のコストが高くつくことである。
【０００６】
電子構成部品と外部環境の間で熱を伝達するための別の技術は、相変化により熱を伝達する冷却流体を使用するいわゆる「ヒート・チューブ」である。これは、熱を伝達するための効率的な方法ではあるが、冷却流体を収容する放散体用に特別の構造が必要となり、したがって非常に高価になる。さらに、ある幾何形状と部品を一緒に取り付けるための適切な物理的空間とが必要になる。
【０００７】
特に密閉コンプレッサに適用される技術として、電子構成部品に結合され、周囲の空気に直接接触する熱放散体を配置するような技術もある。この技術は、装置を保護するボックス内に開口が必要であり、そのため計画、製造および取り付けが複雑になり、装置内への流体の浸透を回避するための、また回路および放散体に接続された部品間の絶縁を保証するための効果的な解決策が必要であり、特に、放散体は外部から接近可能であるので、安全を脅かすリスクとなることがある。
【０００８】
国際公開ＷＯ９７２７２９号に記載されているように、電子構成部品とコンプレッサのカーカスとの結合が知られており、このカーカス領域は、蒸発装置の出口から通じる、非常に低温の冷却ガス吸入配管の近くにある。この解決策は、熱伝達が容易になるものの、効果的な絶縁に加えて、電子構成部品とコンプレッサのカーカスとの間の物理的接触が必要であり、適切な固定のための装置の使用および複雑な取り付けの解決策が必要となる。
【０００９】
米国特許第５，０６０，１１４号は、伝導効果による電子装置の熱伝達を記載している。この方法では、成形可能なシリコーン板を、電子装置を取り巻くように成形して、電子装置から発生した熱をとり除く。この構成は、電子構成部品の集合体から発生した熱を、この装置の包囲体を越えた時にしか放散しないという欠点があり、すなわち、シリコーン板は電子構成部品と直接に接触せず、電子構成部品を格納する包囲体と接触している。このようにして、構成部品と接触して熱放散を防ぐ障壁が増大する。
【００１０】
米国特許第５，２０８，７３３号は、構造要素を支持する熱放散体を備えるカプセル体を記載している。拡散体は、電子構成部品上に配置したかなりの厚さの金属板から構成されている。真空プロセスによりポリマー・フィルムの層を電子構成部品上に配置する。電子構成部品は、構造要素上に固定されたプリント回路ボード上に配置される。ゲルの形状のシリコーンから構成された物質を、金属板と構成部品の間にある空間を埋めるように包囲体に加える。しかし、この物質は、電気絶縁特性を有さないので、電子構成部品ともプリント回路ボードとも直接は接触せず、ポリマー・フィルムで画定される輪郭内に制限される。この構成は、この包囲体を製造する際に様々な関連プロセスを必要とし、多くの複合労力を必要とするのでコストが増大する。
【００１１】
別の欠点は、包囲体が、厚い金属板に加えて環境への放熱を難しくする別の保護層を有することである。この欠点を克服するために、冷却システムおよびコネクタの存在が記載されているが、コストおよび包囲体の占める物理的空間が増大する。
【００１２】
（発明の目的）
本発明の目的は、電子構成部品と外部環境の間に、外部環境に熱を伝導する役割を果たし、金属構成部品を通過させるための開口を必要としない、電気絶縁特性を有する電子装置により、良好な熱結合を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、電子構成部品を熱放散体と接触した状態に保つためのねじまたは他の手段を使用する必要をなくすことである。
【００１４】
本発明の他の目的は、構成部品の電圧を加えた部品と外部環境に曝される放散体の間に、電気絶縁のための特定の構成部品を取り付ける必要をなくすことである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、回路内で発生する熱の効率的で簡単な放散をもたらし、実質的に装置の寸法を縮小し、その構造を簡単にし、機械的精度の必要性を回避し、製造コストを下げることである。
【００１６】
（発明の簡単な説明）
本発明の目的は、閉じたチャンバとプリント回路ボードとを備える包囲体を含む電子装置によって達成され、プリント回路ボードが、放散チャンバを形成するようにチャンバ内に配置され、プリント回路ボードが、放散チャンバ内に配置された少なくとも１つの電子構成部品を備え、放散チャンバが、電子構成部品とプリント回路ボードと放散フィルムとに同時に接触する充填物を備える。
【００１７】
次に、図面に示す実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
（図の詳細な説明）
好ましい実施形態によれば、図１からわかるように、電子装置１は、包囲体２、閉じたチャンバ４、放散チャンバ４’、プリント回路ボード３、電子構成部品５ａ、５ｂ、充填物７および放散フィルム１０から形成される。
【００１９】
包囲体２は、剛性のポリマー材料から形成することが望ましく、様々な幾何形状をとることができる。ポリマー材料が、包囲体２に電気絶縁特性を与える。
【００２０】
チャンバ４は、包囲体２によって境界が定められ、装置１の内部に形成された空の空間を表す。電子構成部品５ａ、５ｂ、充填物７および放散フィルム１０を備えるプリント回路ボード３が、チャンバ４内に挿入される。
【００２１】
ボード３の第１の表面９に結合された電子構成部品５ａを備える放散チャンバ４’を形成するように、プリント回路ボード３を、装置１内部に配置する。ボード３はまた、その第１の表面９の反対側の第２の表面６に結合された電子構成部品５ｂを有する。
【００２２】
電子構成部品５ａは、電力電子構成部品であり、その特性により、回路内で放散される熱の大きな部分の原因である。この熱は、ジュール効果の結果であり、構成部品内に存在する損失のためにここに表れる。
【００２３】
構成部品５ｂに関しては、これらは、回路内でかなりの量の熱を発生するのに十分な損失を示さない。これらの構成部品は、ボード３の表面９に対向するボード３の第２の表面６に結合される。
【００２４】
放散フィルム１０は、包囲体２の内部表面上で、ボード３における第１の表面９の対向側に配置される。放散フィルムは、例えば約０．１ｍｍの薄い、好ましくは金属材料で、好ましくはアルミニウムで構成され、電子構成部品５ａの投影面積よりも大きい面積を含み、すなわち、計算によると、電子構成部品５ａが包囲体２の内部表面上に投影されるとき、放散フィルムが占める面積は、電子構成部品５ａの外部表面の面積の和より大きい。放散フィルム１０は、包囲体２の内部表面への熱伝達の原因であり、自己粘着タイプである。この場合、粘着材料の層をその表面の一方に付着させ、それによって、包囲体２の内部表面上へのこのフィルム１０の張り付けおよび固定を容易にする。
【００２５】
充填物７を、放散チャンバ４’内部に電子構成部品５ａの周囲と、ボード３の第１の表面９のうち、例えば、プリント回路フィレットやトラックなどの電子構成部品が結合されていない部分と、放散フィルム１０とに同時に接触するように配置する。充填物７と接触する電子構成部品５ｂの周囲は、電子構成部品５ａの縁部またはボード３の表面９の上にある部分を備える。
【００２６】
媒体７は電気絶縁ペーストから構成され、ポリマーでもそうでなくてもよく、熱伝導充填材を含んでいてもいなくてもよい。媒体７はまた、電圧があり発熱があるプリント回路の構成部品のトラックや端子と直接的に接触するので、電気的に絶縁であるべきである。
【００２７】
媒体７は、プリント回路ボード３、包囲体２および構成部品５ａから受ける熱膨張による寸法の変化に対応できるのに十分な弾性かつ／または可塑性をもつ。このようにして、熱を除去する必要がある構成部品５ａまたはトラックに関して、充填物媒体７の材料のひび割れまたは分離が起こること、および熱の通過を難しくする空気で満たされたクリアランスを生じることを防止する。一方、媒体７は、流れることはなく、所望の空間を埋めることができるように、あまり流動性をもつべきではない。
【００２８】
熱伝達性の充填材が存在するとき、それは、例えば、酸化アルミニウムや他の金属酸化物など、粉末状または粒状の熱伝達性で電気絶縁性の固体材料を構成する。この材料の粒状化は、充填物媒体７の製造プロセスと、媒体７に望まれる物理的安定性（より流体的か、より固体的か）とだけに依存する。この目的では、粉末形状の材料を使用することが好ましい。
【００２９】
この媒体７は、電気絶縁特性を有し、非常に効率的な方法で、動力電子構成部品５ａおよびその端子から放散した熱、ならびにトラックから放散した熱を、放散フィルム１０にまで伝導する。放散フィルム１０から、熱は包囲体２を経て外部環境に伝達される。
【００３０】
以上好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は、可能な等価物を含めて、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ限定され、他の可能な変形形態を包含することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電子装置の正面断面図である。

Claims (4)

1. 閉じたチャンバ（４）を構成する包囲体（２）と、トラックを有するプリント回路ボード（３）とを有する電子装置（１）であって、
   前記プリント回路ボード（３）が前記チャンバ（４）内に配置され、前記プリント回路ボード（３）の第１の表面（９）と前記包囲体（２）との間に放散チャンバ（４’）を形成し、
   前記プリント回路ボード（３）が、前記放散チャンバ（４’）内に配置された少なくとも１つの電子構成部品（５ａ）を備え、
   前記放散チャンバ（４’）が熱伝導性充填材（７）を含む電子装置（１）において、
   前記プリント回路ボード（３）の前記第１の表面（９）には発熱量の多い電子構成部品（５ａ）が配置され、前記第１の表面の反対側の第２の表面（６）には発熱量の少ない電子構成部品（５ｂ）が配置され、
   前記電子装置（１）が、前記包囲体（２）の前記放散チャンバ（４’）内部表面上に金属材料から構成された放散フィルム（１０）を備え、
   前記熱伝導性充填材（７）が、前記電子構成部品（５ａ）の前記プリント回路ボード（３）の前記第１の表面（９）より上にある表面と、前記電子構成部品（５ａ）の端子と、前記プリント回路ボード（３）の前記第１の表面（９）と、前記プリント回路ボード（３）の前記トラックと、前記放散フィルム（１０）とに同時に接触しており、
   前記熱伝導性充填材（７）がペーストの形の電気絶縁媒体によって形成されており、
   前記包囲体（２）が剛性の電気絶縁ポリマー材料から構成されていることを特徴とする電子装置（１）。
2. 前記放散フィルム（１０）が、前記電子構成部品（５ａ）の投影面積より大きな領域を包含することを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記放散フィルム（１０）が、少なくとも１つの表面上に粘着性材料を有していることを特徴とする、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記熱伝導性充填材（７）が、熱伝導材料の添加剤または充填材を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電子装置。

Images