JP5142690B2 - 電子部品の熱伝達構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の熱伝達構造に関し、より詳しくは、電子部品をヒータで加熱して昇温させる一方、ヒートシンクから電子部品の放熱を行うようにした電子部品の熱伝達構造に関する。

電子回路基板に実装された電子部品（発熱部品）にヒートシンクを接触させ、電子部品を効率的に放熱させるようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２４３４３９号公報

ところで、極低温の環境下で電子機器を起動する場合、当該電子機器に搭載された電子部品が所定温度（安定した動作が保証される温度。以下「動作保証温度」という）まで昇温するのに時間を要するため、起動時間が長くなる。従って、極低温下における電子機器の起動時間を短縮するためには、電子部品を動作保証温度まで迅速に昇温させる必要がある。一方、電子部品が動作保証温度まで昇温した後は、動作保証温度の上限を越えないように放熱する必要があり、昇温とは相反する機能が要求される。

従って、本発明の目的は上記した課題を解決し、電子部品の昇温と放熱を両立させることが可能な電子部品の熱伝達構造を提供することにある。

上記した課題を解決するため、本発明に係る電子部品の熱伝達構造にあっては、電子回路基板の一方の面に実装された電子部品の熱が伝達されるヒートシンクと、前記電子回路基板の他方の面に取り付けられ、前記電子回路基板を介して前記電子部品に熱を供給するヒータとを備えることように構成した。

さらに、本発明に係る電子部品の放熱構造にあっては、電子回路基板の他方の面とヒータとの間に配置されて前記ヒータの熱を前記電子回路基板の他方の面に伝達する熱伝導プレートを備えると共に、前記熱伝導プレートは、電子部品の実装位置に対向して突出する凸部を有し、前記ヒータの熱が前記凸部から前記電子回路基板の他方の面に伝達されるように構成した。

本発明に係る電子部品の熱伝達構造にあっては、電子回路基板の一方の面に実装された電子部品の熱が伝達されるヒートシンクと、前記電子回路基板の他方の面に取付けられ、前記電子回路基板を介して前記電子部品に熱を供給するヒータとを備えるように構成したので、ヒータで加熱して電子部品を昇温させることができると共に、昇温後はヒートシンクから電子部品の放熱を行うことができる。また、上記構成によれば、電子部品がヒータからヒートシンクに至るまでの熱伝達経路の途中に位置することになるため、ヒータの熱が効率良く電子部品の加熱に供され、電子部品を効果的に昇温させることができる。

さらに、本発明に係る電子部品の熱伝達構造にあっては、電子回路基板の他方の面とヒータとの間に配置されて前記ヒータの熱を前記電子回路基板の他方の面に伝達する熱伝導プレートを備えると共に、前記熱伝導プレートは、電子部品の実装位置に対向して突出する凸部を有し、前記ヒータの熱が前記凸部から前記電子回路基板の他方の面に伝達されるように構成したので、ヒータの熱を特定の（昇温が必要な）電子部品に対してのみ伝達することができ、昇温が必要な電子部品をより一層効率良く加熱することができると共に、熱に弱い電子部品をヒータの熱から保護することができる。

以下、本発明に係る電子部品の熱伝達構造を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電子部品の熱伝達構造を示す上面図であり、図２は、図１に示すII−II線断面図である。両図で符号１は、電子回路基板を示す。電子回路基板１は、図示しない電子機器に搭載される。

電子回路基板１の一方の面１ａには、複数の電子部品が実装される。面１ａに実装された電子部品のうち、動作温度が電子機器の起動時間に影響を与える電子部品（換言すれば、電子機器の起動時に加熱して昇温させる必要がある電子部品）のみ図示し、符合２を付す。尚、電子回路基板１の面１ａのみならず、その裏面（後述する面１ｂ）にも電子部品を実装してもよい。

電子部品２は発熱部品であり、その上面には熱伝導シート３を介してヒートシンク４が取り付けられる。即ち、電子部品２が発した熱は、熱伝導シート３を介してヒートシンク４に伝達される。

電子回路基板１の他方の面、即ち面１ａの裏面である面１ｂには、ヒータ５が取り付けられる。ヒータ５と電子回路基板１の面１ｂとの間には、熱伝導プレート６と熱伝導シート７が配置される。即ち、ヒータ５が発した熱は、熱伝導プレート６と熱伝導シート７を介して電子回路基板１の面１ｂに伝達され、さらに電子回路基板１を介して電子部品２に供給される。

熱伝導プレート６はアルミニウムなどの金属材からなり、その面（電子回路基板１と対向する面）６ａには、電子部品２の実装位置に対向して突出する凸部６ｂが形成される。図１に示すように、例えば電子部品２が４個実装されている場合、凸部６ｂも各電子部品２に対応した位置及び形状で４個形成される。尚、電子部品２が近接して配置される場合には、それらに対応する凸部６ｂを一体に形成してもよい。

熱伝導プレート６の凸部６ｂは、上述した熱伝導シート７を介して電子回路基板１の面１ｂに取り付けられる。尚、凸部６ｂと電子回路基板１の面１ｂとの間に熱伝導シート７を介挿することなく、凸部６ｂと面１ｂを直接接触させるようにしてもよい。同様に、電子部品２とヒートシンク４を直接接触させるようにしてもよい。

ヒータ５は、熱伝導プレート６の面（面６ａの裏面）６ｃとほぼ同形状のシート状を呈し、接着などの適宜な固定手段を用いて面６ｃに取り付けられる。また、ヒータ５は図示しない制御回路に電気的に接続され、そこで通電制御が行われて温度が調節される。尚、ヒータ５を熱伝導プレート６や熱伝導シート７を介すことなく、電子回路基板１の面１ｂに直接取り付けるようにしてもよい。

次いで、上述した構造における熱の伝達について説明する。

ヒータ５は、電子回路基板１が搭載される電子機器の起動時に通電されて発熱する。ヒータ５が発した熱は、図１に矢印で示すように熱伝導プレート６に伝達される。熱伝達プレート６に伝達された熱は、凸部６ｂから熱伝導シート７を介して電子回路基板１の面１ｂに伝達され、さらに電子回路基板１を介して電子部品２に供給される。これにより、電子部品２は加熱され、動作保証温度まで短時間に昇温させられる。尚、ヒータ５への通電は電子部品２の温度、外気温、あるいは電子機器の内部温度等に応じて制御されるが、その手法については本発明の主旨と直接の関係を有しないため、詳細な説明は省略する。

電子部品２が発した熱は、熱伝導シート３を介してヒートシンク４に伝達され、外部に放出される。即ち、電子部品２が動作保証温度まで昇温してヒータ５による加熱が終了した後は、電子部品２はヒートシンク７を介して放熱され、その温度が動作保証温度の範囲に維持される。

このように、本発明にあっては、電子回路基板１の一方の面１ａに実装された電子部品２の熱が伝達されるヒートシンク４と、電子回路基板１の他方の面１ｂに取り付けられ、電子回路基板１を介して電子部品２に熱を供給するヒータ５とを備えるように構成したので、ヒータ５の熱によって電子部品２を昇温させることができるができると共に、昇温後はヒートシンク４によって電子部品２の放熱を行うことができる。

尚、電子部品の加熱と放熱の双方を効率良く行うには、電子部品をヒータとヒートシンクの両方に熱伝達可能とする必要がある。しかしながら、電子部品をヒータとヒートシンクの両方に熱伝達可能にする場合、熱伝達の経路を適切に設計しないと、ヒータの熱が電子部品の加熱に供されることなくヒートシンクから放出され、加熱効率が低下するおそれがある。そこで本発明にあっては、電子回路基板１において、電子部品２が実装される一方の面１ａの裏面である面１ｂにヒータ５を配置することで、電子部品２をヒータ５からヒートシンク４に至るまでの熱伝達経路の途中に位置させるようにした。これにより、ヒータが発した熱が電子部品の加熱に供されることなくヒートシンクから放出されてしまうことを防止でき、電子部品をより効果的に昇温させることができる。

さらに、本発明にあっては、ヒータ５の熱を電子回路基板１の他方の面１ａに伝達する熱伝導プレート６を備えると共に、当該熱伝導プレート６が、電子回路基板１の一方の面１ａに実装された電子部品のうち加熱が必要な電子部品２の実装位置に対向して突出する凸部６ｂを有し、ヒータ５の熱を当該凸部６ｂから電子回路基板１の他方の面１ｂに伝達するように構成したので、ヒータの熱を特定の（昇温が必要な）電子部品に対してのみ伝達することができる。そのため、昇温が必要な電子部品をより一層効率良く加熱することができると共に、熱に弱い電子部品をヒータの熱から保護することができる。

本発明に係る熱伝達構造を示す上面図である。 図１のII−II線断面図である。

符号の説明

１：電子回路基板
１ａ：電子回路基板の一方の面
１ｂ：電子回路基板の他方の面
２：電子部品
４：ヒートシンク
５：ヒータ
６：熱伝導プレート
６ｂ：熱伝導プレートの凸部

Claims (1)

1. 電子回路基板の一方の面に実装された電子部品の熱が伝達されるヒートシンクと、
   前記電子回路基板の他方の面に取り付けられ、前記電子回路基板を介して前記電子部品に熱を供給するヒータと、
   前記電子回路基板の他方の面と前記ヒータとの間に配置されて前記ヒータの熱を前記電子回路基板の他方の面に伝達する熱伝導プレートと、を備え、
   前記熱伝導プレートは、前記電子部品の実装位置に対向して突出する凸部を有し、前記ヒータの熱が前記凸部から前記電子回路基板の他方の面に伝達されることを特徴とする電子部品の熱伝達構造。
   
   

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