JP5698458B2 - 電子ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ユニット本体を収容したケース内の熱を効率良く放熱することが可能な電子ユニットに関する。

従来の電子ユニットとしては、特許文献１〜３に記載された構造のものがある。特許文献１記載の電子ユニットは、半導体チップ等の発熱部品と周辺部品とを遮熱板によって隔離することにより、半導体チップの周辺部品への熱放射を抑制する構造となっている。

特許文献２記載の電子ユニットは、半導体モジュール等の発熱部品をヒートシンク（放熱部材）に配置すると共にヒートシンクに複数のフィンを設け、フィンをケースの入気孔に臨むように配置することにより、発熱部品の熱をフィンに伝熱して冷却する構造となっている。

特許文献３記載の電子ユニットは、半導体チップ等の発熱部品をヒートシンクに取り付け、このヒートシンクをコンデンサ等の低耐熱部品を配置した基板に臨むように配置し、これらをケースに収容した構造となっている。この構造では、発熱部品の熱をヒートシンクに伝熱することにより、基板上の低耐熱部品への熱影響を少なくしている。

以上の従来技術を組み合わせることにより、半導体チップ等の発熱部品及びコンデンサ等の低耐熱部品を配置した基板と、発熱部品の熱を放熱するヒートシンクとをケースの内部に配置し、ヒートシンクをケースに開口した空気孔に臨ませる構造の電子ユニットが得られる。

図８及び図９は、このような構造の従来の電子ユニット１００を示す。電子ユニット１００では、図８に示すように、ケース１１０における一のケース側壁１１１に放熱用空気孔１１５が形成されており、このケース１１０の内部にユニット本体１６０が収容される。

図９に示すように、ユニット本体１６０においては、リード部品等の発熱部品１３０と、アルミ電解コンデンサ等の低耐熱部品１４０とが基板１２０に配置されている。又、基板１２０上には、ヒートシンクからなる放熱部材１５０が複数配置されている。放熱部材１５０は、一のケース側壁１１１側、すなわち放熱用空気孔１１５側に位置するようにして基板１２０上に配置されており、これにより発熱部品１３０の熱を放熱部材１５０を介して放熱用空気孔１１５から放熱するようになっている。

特開２００８−６０４３０号公報 特開２００７−１１５８４４号公報 特開２００８−１３０８７９号公報

しかしながら、従来の電子ユニット１００においては、放熱部材１５０が放熱用空気孔１１５に臨むだけであり、放熱部材の熱が周囲に広がるため、放熱部材１５０の熱を効率良く放熱用空気孔１１５から放熱するのに限界があり、ケース内部の空気が温まって低耐熱部品１４０に熱影響を及ぼす問題がある。特に、内部容積が小さい電子ユニットでは、ケース内部の空気全体が温まり易いため、低耐熱部品１４０への熱影響が出易いものとなる。

又、従来の電子ユニット１００においては、放熱用空気孔１１５からケース１１０の内部に入り込んだ埃や塵が基板１２０に付着してショート故障や誤動作の原因となる問題がある。

そこで、本発明は、放熱部材の熱をケースの放熱用空気孔から効率良く放熱でき、しかも放熱用空気孔から入り込んだ埃や塵が基板に付着することを防止することができる電子ユニットを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、放熱用空気孔が少なくとも一壁に設けられた箱状のケースと、発熱部品と低耐熱部品と発熱部品の熱を放熱する放熱部材とが基板に設けられたユニット本体とを備え、前記ユニット本体の前記基板と共に前記発熱部品と低耐熱部品と放熱部材とが前記ケース内に収容された電子ユニットであって、前記基板と前記放熱部材との間に配置されて前記放熱部材が載置される放熱部材載置板と、該放熱部材載置板と前記放熱用空気孔が形成された前記一壁を含む前記ケース内壁とともに前記放熱部材が囲まれる放熱用空間を前記ケース内部に形成する区画壁と、からなる遮熱隔壁板を有し、前記区画壁は、前記基板上に設けられた前記発熱部品を設置する台座を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子ユニットであって、前記区画壁は、前記低耐熱部品と前記発熱部品とを区画する遮熱板を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２記載の電子ユニットであって、前記区画壁には、前記放熱用空間を形成する前記ケース内壁に当接してケース内壁を支持する支持用リブが形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、放熱部材載置板と区画壁とによって放熱部材を囲む放熱用空間がケース内部に形成され、しかも放熱用空間が放熱用空気孔に臨むため、放熱部材の熱が周囲に広がることがなく、放熱用空気孔から効率良く放熱することができる。このため、電子ユニットの内部容積であっても、良好な放熱を行うことができる。又、放熱部材載置板が基板と放熱部材との間に配置されるため、放熱用空気孔からケースの内部に入り込んだ埃や塵が基板に付着することがなく、埃や塵の付着によるショート故障や誤動作を防止することができる。また、区画壁に台座が形成され、この台座に発熱部品が設置されるため、発熱部品を載置するための台座部品が不要となり、コストダウンが可能となる。又、台座の高さを調整することにより、表面実装部品を配置できるため、電子ユニットの全体サイズを小型とすることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、遮熱板が低耐熱部品と発熱部品とを区画するため、発熱部品等の熱を遮断でき、低耐熱部品への熱影響を少なくすることができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１、請求項２記載の発明の効果に加えて、区画壁に形成された支持用リブがケース内壁に当接して支持するため、ケース内壁に放熱用空気孔が形成されていても、ケースが撓むことを防止でき、ケース内部の電子部品を保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子ユニットの内部を透視した斜視図である。 図１を縦に破断した状態を示す斜視図である。 ユニット本体の斜視図である。 ユニット本体の平面図である。 ユニット本体の縦断面図である。 ユニット本体を別の角度から示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る電子ユニットの斜視図である。 従来の電子ユニットを示す斜視図である。 従来の電子ユニットを縦に破断した状態を示す斜視図である。

以下、本発明を図示する実施形態により、具体的に説明する。なお、各実施形態において同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

［第１実施形態］
図１〜図６は、本発明の第１実施形態に係る電子ユニット１を示し、図１は、内部を透視した斜視図、図２は、図１を縦に破断した斜視図、図３は、ユニット本体２の斜視図、図４は、ユニット本体２の平面図、図５は、ユニット本体２の縦断面図、図６は、ユニット本体２を別の角度から示す斜視図である。

電子ユニット１は、ケース３と、ケース３の内部に収容されるユニット本体２とを備えている。

ケース３は、四角形のケース底壁３１と、ケース底壁３１の周囲から立ち上がる４つのケース側壁３２，３２ａ、３２ｂと、上面を覆うケース頂壁３３とによって箱状に形成されている。４つの内の少なくとも一のケース側壁（一壁；たとえば１つのケース側壁３２ａ）には、放熱用空気孔３４が形成されている。放熱用空気孔３４は、一のケース側壁３２を横切るように横長に形成されており、ケース１内の空気を外部に放出すると共に、外部の空気をケース１の内部に導入する。これにより、ケース１内の熱を放熱用空気孔３４から外部に放熱することができる。

ユニット本体２は基板２１を有している。基板２１の表面側（下面側）には、一の発熱部品としての半導体スイッチング素子からなる半導体素子２２が配置されている（図２参照）。図３〜図６に示すように、基板２１の裏面側（上面側）には、コイル等のリード部品２３、アルミ電解コンデンサ２４、ヒートシンク２５、その他の電子部品２６が配置されている。リード部品２３，アルミ電解コンデンサ２４、その他の電子部品２６が基板２１に形成された配線パターンによって接続されることにより電子ユニット１が所定の機能を行う。

リード部品２３は、高温度に発熱する部品であり、以下、リード部品２３を発熱部品２３と記載する。アルミ電解コンデンサ２４は、耐熱の小さな部品であり、以下、アルミ電解コンデンサ２４を低耐熱部品２４と記載する。

図１に示すように、ヒートシンク２５は、放熱用空気孔３４が形成された一のケース側壁３２ａ側に配置されている。ヒートシンク２５は、平板状となっており、放熱用空気孔３４からの空気の流動方向に対して複数が平行となるように設けられている。ヒートシンク２５は、発熱部品２３が発する熱を放熱する放熱部材であり、以下、ヒートシンク２５を放熱部材２５と記載する。この実施形態において、上述した低耐熱部品２４は、放熱部材２５と隣接すると共に、発熱部品２３と隣接するように基板２１に設けられている。

ケース３の内部には、遮熱隔壁板１１が設けられている。遮熱隔壁板１１は、放熱部材載置板１２と、区画壁１３とによって形成されている。

図１及び図３に示すように、放熱部材載置板１２は、基板２１上に取り付けられている。放熱部材載置板１２は、平板状の本体部１２ａと、本体部１２ａの下面から基板２１方向に延びる脚部１２ｂからなり、脚部１２ｂが基板２１のスリットに差し込まれることにより、放熱部材載置板１２が基板２１に固定される。本体部１２ａは、基板２１における放熱部材２５の配置領域を覆うように設けられるものであり、本体部１２ａの上面には、複数の放熱部材２５が平行となるように立設されている。すなわち、放熱部材載置板１２は基板２１と放熱部材２５との間に配置される。

区画壁１３は、放熱部材載置板１２から立ち上がるように放熱部材載置板１２と一体に形成されている。区画壁１３は、第１壁部１４と、第２壁部１５とを有している。

第１壁部１４は、複数の放熱部材２５の並び方向に沿って延びるように放熱部材載置板１２から立ち上がっており、第２壁部１５は、第１壁部１４の終端から直角状に屈曲された状態で放熱部材載置板１２から立ち上がっている。

区画壁１３の第１壁部１４は、放熱用空気孔３４が形成されている一のケース側壁３２ａとの間で放熱部材２５を挟むように設けられている。すなわち、第１壁部１４は、放熱用空気孔３４が形成されている一のケース側壁３２ａのケース内壁３５（図２及び図４参照）との間で放熱部材２５を挟むように設けられるものである。

又、第１壁部１４は、放熱部材２５と、発熱部品２３及び低耐熱部品２４との間に設けられており、放熱部材２５と、発熱部品２３及び低耐熱部品２４とを隔離している。第１壁部１４が低耐熱部品２４を放熱部材２５と隔離することにより、低耐熱部品２４が放熱部材２５と隣接して配置されても、第１壁部１４によって遮熱される。このため、放熱部材２５からの低耐熱部品２４への熱影響を少なくすることができる。

第２壁部１５は、第１壁部１４の端部から直角に屈曲された状態で他のケース側壁３２ｂと平行となるように形成されている。他のケース側壁３２ｂは、ユニット本体２が取り付けられる側壁であり、ユニット本体２をケース３内に挿入すると共にユニット本体２の挿入の後は、ケース３を閉じる蓋部材として機能する。第２壁部１５は、他のケース側壁３２ｂと平行となった状態で、他の側壁３２ｂと放熱部材２５とを隔離する。

以上の第１壁部１４及び第２壁部１５を有した区画壁１３は、放熱部材２５を囲む放熱用空間４をケース３の内部に形成するものである。この場合、区画壁１３が放熱部材２５配置領域の放熱部材載置板１２に立設されると共に、区画壁１３の第１壁部１４がケース内壁３５との間で放熱部材２５を挟むように設けられ、さらに第２壁部１５が放熱部材２５と他のケース側壁３２ｂとを隔離するように設けられることから、放熱用空間４は、放熱部材載置板１２と放熱用空気孔３４が形成されたケース内壁３５との間で放熱部材２５を囲む構造となる。

放熱用空気孔３４が形成されたケース内壁３５側で放熱部材２５を囲む放熱用空間３４を形成した構造では、放熱部材２５からの熱を放熱用空気孔３４から効率良く放熱できる。又、この放熱用空間３４においては、放熱部材載置板１２が基板２１上を覆っているため、放熱用空気孔３４から埃や塵が入っても基板２１上に付着することがない。従って、埃や塵の付着に起因したショート故障や誤動作を防止することができる。

図１、図３及び図６に示すように、区画壁１３は遮熱板１６を有している。遮熱板１６は、第１壁部１４に一側の端面が差し込まれることにより、放熱部材２５から離れる方向に延びるように第１壁部１４と直交した状態に基板２１から立設している。遮熱板１６は、低耐熱部品２４を発熱部品２３及び他の電子部品２６から区画するように配置されるものである。このように遮熱板１６が低耐熱部品２４を発熱部品２３等と区画する構造とすることにより、発熱部品２３の熱が遮断されるため、低耐熱部品２４への熱影響を少なくすることができる。このため、低耐熱部品２４の動作を確保することができる。

この実施形態において、図５及び図６に示すように、放熱部材載置板１２には、発熱部品２３の配置領域に延びる延設部１１ａが形成されており、この延設部１１ａに台座１７が載置されている。台座１７は、区画壁１３の一部を形成するものであり、上述した遮熱板１６は台座１７の一側に一体に立設されている。台座１７には、リード部品からなる発熱部品２３が設置される。このように、区画壁１３を延設して発熱部品２３を設置する台座１７を形成することにより、発熱部品２３を設置するための台座部材が不要となり、コストダウンが可能となる。又、台座１７の高さを調整して発熱部品２３の下方のスペースに小型の表面実装部品を配置することができるため、電子ユニット１の全体サイズを小型化することができる。

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る電子ユニット４１を示す。この実施形態においても、箱状のケース１における少なくとも一のケース側壁（一壁；たとえば１つのケース側壁３２ａ）には放熱用空気孔３４が形成され、このケース１内にユニット本体２が収容される。

ユニット本体２は、リード部品等の発熱部品２３、アルミ電解コンデンサ等の低耐熱部品２４及び複数の放熱部材２５が基板２１に配置されることにより形成されている。複数の放熱部材２５は、放熱用空気孔３４側に位置し、且つ放熱用空気孔３４からの空気の流動方向に対して平行となるように設けられている。

又、放熱部材載置板１２及び区画壁１３からなる遮熱隔壁板１１が設けられる。放熱部材載置板１２は、第１実施形態と同様に、基板２１と放熱部材２５との間に配置されている。放熱部材載置板１２は、基板２１における放熱部材２５の配置領域を覆うものであり、その上には、放熱部材２５が載置されている。

区画壁１３は、放熱部材２５の並び方向に沿って延びる第１壁部１４と、第１壁部１４の終端から直交方向に延びる第２壁部１５とを有している。第１壁部１４は、放熱用空気孔３４が形成された一の側壁３２ａとの間で放熱部材２５を挟むように設けられていると共に、放熱部材２５を発熱部品２３及び低耐熱部品２４から隔離するように設けられている。

第１壁部１４及び第２壁部１５を有した区画壁１３は、第１実施形態と同様に、放熱部材２５を囲む放熱用空間４をケース３の内部に形成するものである。かかる放熱用空間４は、第１実施形態と同様に、放熱部材載置板１２と放熱用空気孔３４が形成されたケース内壁３５との間で放熱部材２５を囲む構造となっている。従って、放熱部材２５からの熱を放熱用空気孔３４から効率良く放熱できる。この放熱用空間３４においては、放熱部材載置板１２が基板２１上を覆っているため、放熱用空気孔３４から埃や塵が入っても基板２１上に付着することがなくなる。

区画壁１３には、第１壁部１４と直交した状態で放熱部材２５から離れる方向に延びた遮熱板１６が形成されている。遮熱板１６は、低耐熱部品２４を発熱部品２３及び他の電子部品２６から区画するものであり、遮熱板１６によって発熱部品２３の熱が遮断されるため、低耐熱部品２４への熱影響を少なくすることができる。

この実施形態では、区画壁１３に支持用リブ１８が形成されている。支持用リブ１８は、放熱用空気孔３４が形成されている一のケース側壁３２ａの方向に延びるように第１壁部１４から直角に屈曲されている。この支持用リブ１８は、放熱用空気孔３４が形成された一のケース側壁３２ａのケース内壁３５に当接可能な枠形状に形成されている。枠形状に形成されることにより、支持用リブ１８は、厚さ方向が貫通状態となっている。又、支持用リブ１８は、複数が第１壁部１４の長さ方向に形成されており、それぞれが放熱部材２５の間に挿入されている。支持用リブ１８が貫通状の枠形状となっているため、放熱部材２５の間に挿入されても、支持用リブ１８の両側で隣接した放熱部材２５が支持用リブ１８によって遮断されることがない。このため、放熱部材２５の放熱機能に影響することがない。

このような支持用リブ１８は、ユニット本体２をケース３内に収容すると、放熱用空気孔３４が形成された一のケース側壁３２ａのケース内壁３５に当接してケース内壁３５を支持する。このため、放熱用空気孔３４をケース側壁３２ａに形成しても支持用リブ１８が内側から支持するため、ケース３の撓みを防止することができる。ケース３の撓みを防止できることから、ユニット本体２の発熱部品２３、低耐熱部品２４等の部品を保護することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、放熱用空気孔３４は、一の側壁３４ａに形成するだけでなく、ケース頂壁３３における放熱部材２５の配置領域に形成してもよい。

１，４１ 電子ユニット
２ ユニット本体
３ ケース
４ 放熱用空間
１１ 遮熱隔壁板
１２ 放熱部材載置板
１３ 区画壁
１６ 遮熱板
１７ 台座
１８ 支持用リブ
２１ 基板
２３ 発熱部品
２４ 低耐熱部品
２５ 放熱部材
３２ａ 一のケース側壁
３４ 放熱用空気孔

Claims (3)

1. 放熱用空気孔が少なくとも一壁に設けられた箱状のケースと、
   発熱部品と低耐熱部品と発熱部品の熱を放熱する放熱部材とが基板に設けられたユニット本体とを備え、前記ユニット本体の前記基板と共に前記発熱部品と低耐熱部品と放熱部材とが前記ケース内に収容された電子ユニットであって、
   前記基板と前記放熱部材との間に配置されて前記放熱部材が載置される放熱部材載置板と、該放熱部材載置板と前記放熱用空気孔が形成された前記一壁を含む前記ケース内壁とともに前記放熱部材が囲まれる放熱用空間を前記ケース内部に形成する区画壁と、からなる遮熱隔壁板を有し、
   前記区画壁は、前記基板上に設けられた前記発熱部品を設置する台座を有することを特徴とする電子ユニット。
2. 請求項１記載の電子ユニットであって、
   前記区画壁は、前記低耐熱部品と前記発熱部品とを区画する遮熱板を有することを特徴とする電子ユニット。
3. 請求項１または請求項２記載の電子ユニットであって、
   前記区画壁には、前記放熱用空間を形成する前記ケース内壁に当接してケース内壁を支持する支持用リブが形成されていることを特徴とする電子ユニット。

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