JP4434055B2

JP4434055B2 - 電子機器ユニットの冷却構造

Info

Publication number: JP4434055B2
Application number: JP2005082936A
Authority: JP
Inventors: 孝幸長嶋
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP2006269576A

Description

この発明は、自然空冷の電子機器ユニットの冷却構造に関するものである。

従来の電子機器ユニットの冷却構造においては、プリント板に実装された電子デバイスを冷却するため、電子デバイスの熱を筐体に熱伝導させることがある。図５は従来の電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図を示し、１は筐体、２は筐体１の内底面上に立設された複数のボスであり、ボス２上にはプリント板３が取付ねじ４により取り付けられる。プリント板３の下面には発熱する電子デバイス５が取り付けられ、電子デバイス５と筐体１の内底面とのクリアランスＣ（寸法もＣ）には熱伝導性が良く絶縁性の熱伝導ゴム６が設けられる。熱伝導ゴム６は、筐体１の内底面及び電子デバイス５の下面とのりにより貼られる。又、プリント板３の前端上にはコネクタ７が設けられる。この場合、クリアランスＣは部品精度による誤差により一定ではないので、その誤差分を熱伝導ゴム６の圧縮により吸収する。ここで、電子デバイス５の高さＨｄ、ボス２の高さＨｂ、熱伝導ゴム６の厚さｔｒとして、熱伝導ゴム６の圧縮寸法ｔａはｔａ＝ｔｒ−Ｃとなる。但し、Ｃ＝Ｈｂ−Ｈｄである。

上記構成において、発熱する電子デバイス５の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、筐体１から大気中に放出される。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２００３−２５８４６７号公報特開２００３−２９８２６９号公報

図５に示した従来の電子機器ユニットの冷却構造においては、クリアランスＣの値は、Ｃ＝Ｈｂ−Ｈｄであり、その精度は必ずしも良くない。即ち、ボス２が単品のときは、機械加工部品であるため加工精度は良いが、筐体１は冷却性能を高めるため金属製のことが多く、ボス２の筐体１に対する取付精度が悪く、ボス２の高さＨｂの精度が悪くなる。又、電子デバイス５の高さＨｄは、プリント板３に電子デバイス５を取り付ける際にそのリードの折れ曲がり精度、半田の量、及び熱伝導ゴム６ののりの量など様々な要因の影響を受け、安定性に欠ける。このため、クリアランスＣの精度が悪くなり、熱伝導ゴム６はクリアランスＣの誤差を吸収できなくなり、プリント板３に過度の応力が加わり、破壊の原因となることがあり、あるいは熱伝導ゴム６と電子デバイス５との間に隙間が生じて熱伝導ができなくなることがあった。

又、冷却性能を上げるためには、熱伝導ゴム６の熱抵抗を下げる必要があるが、そのためには熱伝導ゴム６の厚さｔｒを薄くするかあるいは熱伝導率を高くする必要があった。しかし、熱伝導ゴム６の厚さｔｒを薄くすると、その圧縮可能寸法も小さくなり、クリアランスＣの誤差を吸収できなくなり、また熱伝導率が高い熱伝導ゴム６は堅い特性となり、やはり誤差を吸収できなくなった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、寸法誤差を吸収することができ、プリント板の破壊や熱伝導の不能を防止することができるとともに、冷却効果を上げることができる電子機器ユニットの冷却構造を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る電子機器ユニットの冷却構造は、下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に取り付けられ、プリント板の他端側を下方に押圧する板ばねとを備えたものである。

請求項２に係る電子機器ユニットの冷却構造は、下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に取り付けられ、コイルばねを介してプリント板の他端側を下方に押圧するプリント板押えとを備えたものである。

請求項３に係る電子機器ユニットの冷却構造は、下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体の内底面上に立設された第２のボスと、第２のボスに螺合されたねじと第２のボスとの間にコイルばねにより下方に押圧して支持され、プリント板の他端側を下方に押圧するプリント板押えとを備えたものである。

請求項４に係る電子機器ユニットの冷却構造は、発熱部が下方に突出した電子デバイスが下面に実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、プリント板に電子デバイスの発熱部の下面と接触するよう取り付けられた金属製のヒートスプレッダーと、ヒートスプレッダーの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に突出して設けられ、ヒートスプレッダーを下方に押圧することによりプリント板の他端側を下方に押圧するヒートスプレッダー押えとを備えたものである。

以上のようにこの発明の請求項1によれば、プリント板の一端側をねじにより第１のボスに取り付けるとともに、プリント板の他端側を筐体内に取り付けた板ばねにより下方に押圧しており、クリアランスＣの誤差を吸収することができ、電子デバイスと熱伝導ゴムとの間に隙間が生じることはなく、熱伝導を確実に行なわせることができる。又、プリント板に加わる応力を板ばねにより調整することができ、この応力が許容応力を超えることはなく、プリント板の破壊は生じない。さらに、電子デバイスと熱伝導ゴムとは押圧されるので、熱伝導性が良好となり、冷却効果を向上することができる。又、ねじの数が減少するので、組立工数が減少し、組立が簡単になり、構造も簡単になるので、安価になる。また、プリント板の電子デバイスの周囲に孔を設けないので、パターン配線上有利になる。

又、請求項２によれば、プリント板の一端側を第１のボスに固定するとともに、プリント板の他端側を筐体内に設けたプリント板押えによりコイルばねを介して下方に押圧しており、クリアランスＣの誤差を吸収することができ、請求項１と同様の効果を奏する。又、コイルばねを介してプリント板の他端側を押圧しているので、押圧面積を小さくすることができる。また、プリント板押えを樹脂製とすれば、絶縁性を向上することができる。

請求項３によれば、プリント板の一端側をねじにより第１のボスに固定するとともに、プリント板の他端側を第２のボスに螺合されたねじと第２のボスとの間にコイルばねにより下方に押圧されたプリント板押えにより下方に押圧しており、請求項１と同様な効果を奏する。又、ねじの個数は増えるが、ばね性を有するプリント板押えを異なるユニットで標準的に持つことができ、プリント板押えを樹脂製とすることにより、絶縁性を向上し、またプリント板の損傷を防止することができる。

請求項４によれば、プリント板の一端側をねじにより第１のボスに固定するとともに、電子デバイスの発熱部と接触する金属製のヒートスプレッダーを筐体内に設けられたヒートスプレッダー押えにより下方に押圧することによりプリント板の他端側を下方に押圧しており、発熱部の熱をヒートスプレッダー及び熱伝導ゴムを介して筐体に放出するとともに、ヒートスプレッダー及び熱伝導ゴムの弾性を介してクリアランスＣの誤差を吸収しており、請求項１と同様な効果を奏する。

実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ），（ｂ）はこの発明の実施最良形態１による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図及びそのプリント板取付時の縦断側面図を示し、プリント板３の前端側は筐体１の内底面上に立設された第１のボス２にねじにより取り付けられる。プリント板３の後端側の下面には発熱する電子デバイス５が実装され、電子デバイス５の下面と筐体１の内底面との間には熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムが設けられる。又、筐体１の内側面には板ばね８の一端が取り付けられ、板ばね８の他端によりプリント板３の後端側を矢印９に示すように下方に押圧する。プリント板３の取付に際しては、図１（ｂ）に示すようにプリント板３の後端側を板ばね８の下に潜り込ませ、プリント板３の前端側をねじ４により第１のボス２に螺着する。

上記構成においては、電子デバイス５の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、筐体１から大気中に放出される。

実施最良形態1においては、プリント板３の前端側をねじ４により第１のボス２に取り付けるとともに、プリント板３の後端側を筐体１の内壁に一端が取り付けられた板ばね８の他端により下方に押圧しており、誤差吸収範囲が広くなり、前述したクリアランスＣの寸法誤差を吸収することができる。このため、電子デバイス５と熱伝導ゴム６との間に隙間が生じることがなく、電子デバイス５の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、熱伝導を確実に行なうことができる。しかも、電子デバイス５と熱伝導ゴム６とは相互に押圧されるので、熱伝導性が良好となり、冷却効果を向上することができる。又、プリント板３に加わる応力を板ばね８により調整することができるので、この応力が許容応力を超えることはなく、プリント板３の破壊は生じない。又、ねじ４の本数が減少するので、組立工数が減少し、組立が簡単になり、構造も簡単になり、安価になる。また、プリント板３の電子デバイス５の周囲に孔を設けないので、パターン配線上有利になる。

実施最良形態２
図２（ａ），（ｂ）は実施最良形態２による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図及びそのＡ部拡大図を示し、１０は板ばね８に代って一端が筐体１の内側面に取り付けられたプリント板押えであり、その他端には下方に突出したばね支持部１１が設けられ、ばね支持部１１にはプリント板３の後端側を下方に押圧するコイルばね１２が支持される。その他の構成は実施最良形態１と同様である。

実施最良形態２においては、プリント板３の前端側をねじ４により第１のボス２に取り付けるとともに、プリント板３の後端側を筐体１内に一端が取り付けられたプリント板押え１０の他端によりコイルばね１２を介して矢印９に示すように下方に押圧しており、誤差吸収範囲が広くなり、クリアランスＣの寸法誤差を吸収することができる。このため、電子デバイス５と熱伝導ゴム６との間に隙間が生じることがなく、電子デバイス５の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、熱伝導を確実に行なうことができる。しかも、電子デバイス５と熱伝導ゴム６とは相互に押圧されるので、熱伝導性が良好となり、冷却効果を向上することができる。又、プリント板３に加わる応力をコイルばね１２により調整することができるので、この応力が許容応力を超えることはなく、プリント板３の破壊は生じない。又、ねじ４の本数が減少するので、組立工数が減少し、組立が簡単になり、構造も簡単になり、安価になる。また、プリント板３の電子デバイス５の周囲に孔を設けないので、パターン配線上有利になる。また、コイウルばね１２を介してプリント板３の後端側を押圧しているので、押圧面積を小さくすることができ、プリント板押え１０を樹脂製とすれば、絶縁性を向上することができる。

実施最良形態３
図３（ａ），（ｂ）は実施最良形態３による電子機器ユニットの冷却構造の縦断
側面図及びそのＢ部拡大図を示し、１３は筐体１の後部側において内底面上に立設された第２のボスであり、第２のボス１３に螺合されたねじ１４と第２のボス１３との間にコイルばね１５により下方に押圧されてプリント板押え１６が支持され、プリント板押え１６はプリント板３の後端側を矢印９に示すように下方に押圧する。その他の構成は上記各実施最良形態と同様であるが、板ばね８、プリント板押え１０等は設けられていない。

実施最良形態３においては、プリント板３の前端側をねじ４により第１のボス２に取り付けるとともに、プリント板３の後端側を第２のボス１３上にコイルばね１５により押圧されて支持されたプリント板押え１６により矢印９に示すように下方に押圧しており、誤差吸収範囲が広くなり、クリアランスＣの寸法誤差を吸収することができる。このため、電子デバイス５と熱伝導ゴム６との間に隙間が生じることがなく、電子デバイス５の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、熱伝導を確実に行なうことができる。しかも、電子デバイス５と熱伝導ゴム６とは相互に押圧されるので、熱伝導性が良好となり、冷却効果を向上することができる。又、プリント板３に加わる応力をコイルばね１５により調整することができるので、この応力が許容応力を超えることはなく、プリント板３の破壊は生じない。又、ねじ４，１４の本数が減少しないが、第２のボス１３上でコイルばね１５により押圧されたプリント板押え１６を標準的に持つことにより、これらを異なるユニットでも標準部品として使用することができる。また、プリント板３の電子デバイス５の周囲に孔を設けないので、パターン配線上有利になる。さらに、プリント板３と直接接触するプリント板押え１６を樹脂製とすれば、絶縁性を向上することができるとともに、プリント板３の損傷を防止することができる。

実施最良形態４
図４は実施最良形態４による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図であり、プリント板３の後端側の下面にはＦＣ−ＢＧＡ構造の電子デバイス１７が実装され、電子デバイス１７は下面に面積の小さい発熱部（ダイ部）１７ａが突出して形成されている。プリント板３の前端側は第１のボス２にねじ４により取り付けられ、プリント板3の下方には金属製のヒートスプレッダー１８がボス部１９及びねじ２０を介して電子デバイス１７の発熱部１７ａと接触するよう取り付けられている。ヒートスプレッダー１８の下面と筐体１の内底面との間には熱伝導ゴム６が設けられ、筐体１の内側面にはヒートスプレッダー押え２１の一端が取り付けられ、ヒートスプレッダー押え２１の他端はヒートスプレッダ１８を矢印９に示すように下方に押圧し、これによりプリント板３の後端側を下方に押圧する。

上記構成において、電子デバイス１７の発熱部１７ａの熱は金属製で熱伝導率が高いヒートスプレッダー１８及び熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、筐体１から大気中に放出される。

実施最良形態４においては、ヒートスプレッダー押え２１によりヒートスプレッダー１８を矢印９に示すように下方に押圧することによりプリント板３の後端側をヒートスプレッダー１８及び熱伝導ゴム６の弾性を利用して下方に押圧しており、誤差吸収範囲が広くなり、クリアランスＣの寸法誤差を吸収することができる。このため、電子デバイス１７と熱伝導ゴム６との間に隙間が生じることがなく、電子デバイス１７の熱は熱伝導ゴム６を介して筐体１に伝えられ、熱伝導を確実に行なうことができる。しかも、電子デバイス１７から熱伝導されたヒートスプレッダー１８と熱伝導ゴム６とは相互に押圧されるので、熱伝導性が良好となり、冷却効果を向上することができる。又、プリント板３に加わる応力はヒートスプレッダー１８及び熱伝導ゴム６の弾性により緩和されるので、この応力によりプリント板３が破壊されることはない。

この発明の実施最良形態１による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図及びプリント板取付時の縦断側面図である。実施最良形態２による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図及びそのＡ部拡大図である。実施最良形態３による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図及びそのＢ部拡大図である。実施最良形態４による電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図である。従来の電子機器ユニットの冷却構造の縦断側面図である。

符号の説明

１…筐体
２…第１のボス
３…プリント板
４，１４…ねじ
５，１７…電子デバイス
６…熱伝導ゴム
８…板ばね
１０，１６…プリント板押え
１２，１５…コイルばね
１３…第２のボス
１７ａ…発熱部
１８…ヒートスプレッダー
２１…ヒートスプレッダー押え

Claims

下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に取り付けられ、プリント板の他端側を下方に押圧する板ばねとを備えたことを特徴とする電子機器ユニットの冷却構造。
下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に取り付けられ、コイルばねを介してプリント板の他端側を下方に押圧するプリント板押えとを備えたことを特徴とする電子機器ユニットの冷却構造。
下面に電子デバイスが実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、電子デバイスの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体の内底面上に立設された第２のボスと、第２のボスに螺合されたねじと第２のボスとの間にコイルばねにより下方に押圧して支持され、プリント板の他端側を下方に押圧するプリント板押えとを備えたことを特徴とする電子機器ユニットの冷却構造。
発熱部が下方に突出した電子デバイスが下面に実装されたプリント板と、筐体の内底面上に立設され、プリント板の一端側をねじにより固定する第１のボスと、
プリント板に電子デバイスの発熱部の下面と接触するよう取り付けられた金属製のヒートスプレッダーと、ヒートスプレッダーの下面と筐体の内底面との間に設けられ、熱伝導性が良好で圧縮可能な熱伝導ゴムと、筐体内に突出して設けられ、ヒートスプレッダーを下方に押圧することによりプリント板の他端側を下方に押圧するヒートスプレッダー押えとを備えたことを特徴とする電子機器ユニットの冷却構造。