JP6303335B2 - 電子部品の放熱構造、放熱方法、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の放熱構造、及び放熱方法と、その電子部品を備える電子機器に関する。

電子機器、例えばデジタルカメラのレンズ部において、撮像素子（センサー）から発生する熱を拡散または放熱する必要がある。
その放熱手法の従来実装構造例を示す図１２から図１５において、１はカメラのレンズユニット、２はレンズユニット１のヒートシンク、３はセンサーアッシー、４はセンサープレート、５はセンサーＦＰＣ（フレキシブル基板）、６はセンサーアッシー３のヒートシンク、１１はネジ、１２は放熱クッションである。

さらに、その詳細を示す図１６から図１８において、７は撮像素子、８はＵＶ（紫外線）硬化接着剤、９はセンサー基板である。
図示のように、センサープレート４に平行に形成した一対の長孔４ａにおいて、撮像素子７が実装されたセンサー基板９の背面に、ＵＶ硬化接着剤８を塗布してＵＶ照射により硬化させる。

このように、センサーアッシー３のセンサープレート４に対する撮像素子７の接着に背面接着方式を採用しているため、センサー基板９の裏面に厚みのある大きなヒートシンクを直接貼り付けることができず、センサー基板９の背面に設けた銅箔製のヒートシンク６を介して、レンズユニット１に設けたアルミ製のヒートシンク２に熱を逃がす構造としている。
また、センサーアッシー３のヒートシンク６とレンズユニット１のヒートシンク２を密着させるため、図１５に示すように、複数枚の放熱クッション１２を貼り付け、レンズユニット１を製品に組込んだ状態で放熱クッション１２をフレームや筐体等に押し付けて密着されるような構造としている。

そして、背面接着構造として他に、特許文献１において、撮像素子が高性能・高画素化し、駆動回路が大規模化した場合でも撮像装置を大型化させること無く、且つ、撮像素子から生じる熱を効率良く放熱させ、高精細な撮像を可能にした撮像素子ユニットが提案されている。
特許文献１の撮像素子ユニットは、厚さ方向の一方に撮像面が位置する固体撮像素子と、その撮像面と反対に位置する固体撮像素子の背面に固着され、且つ、固体撮像素子ユニット全体を保持する締結部を有し、更に固体撮像素子で発生する熱を放熱する保持部材と、固体撮像素子を動作させる多層プリント基板と、固体撮像素子と多層プリント基板は保持部材を挟むように配置される固体撮像素子ユニットであって、固体撮像素子外形より内側であり、且つ、保持部材の端部の稜線形状と、保持部材の板厚、及び、固体撮像素子背面と多層プリント基板に囲われた空間を部品実装エリアとして使用する。
また、固体撮像素子ユニットは、固体撮像素子背面と多層プリント基板に囲われた空間部と同一な形状の扁平部と、その一部から延伸している腕部を備えた熱伝導シートを有し、扁平部は固体撮像素子の背面に貼り付けられ、腕部の一部が撮像装置筐体に固定される。

また、特許文献２において、撮像素子パッケージを実装した回路基板の裏面側に放熱部材を配置した構造で、撮像素子パッケージの熱を効率良く放熱部材に伝達できるようにした放熱構造が提案されている。
特許文献２の放熱構造は、撮像素子パッケージを実装した回路基板が熱伝導部材を介して放熱部材（筐体）に取り付けられている。撮像素子パッケージの裏面中央の平坦面部分には、変形可能なシート状熱伝導部材が密着した状態で伝熱性接着剤によって貼り付けられている。シート状熱伝導部材は、撮像素子パッケージの裏面中央部分から両側に突出し、撮像素子パッケージと筐体とに跨がって回路基板の外側方をバイパスするように配置され、シート状熱伝導部材の先端部分が筐体の平坦面に密着した状態で貼り付けられている。
そして、シート状熱伝導部材は、撮像素子パッケージ及び放熱部材（筐体）から両側に湾曲させて突出している。

特開２０１２−１８６５８０号公報 特開２０１１−１２００６５号公報

しかし、図示したような従来構造では、センサーアッシー３のヒートシンク６とレンズユニット１のヒートシンク２の接続箇所が発生するため、撮像素子７からの熱を十分拡散させ難く、また、部品点数も多くなるという問題があった。

また、特許文献１・２の放熱構造では、熱伝導シートまたはシート状熱伝導部材を熱容量の大きい筐体に接続する必要があった。

本発明の課題は、電子部品の熱を拡散・放熱するためのシート状のヒートシンクを省スペース化、及び構造簡略化することである。

以上の課題を解決するため、本発明は、
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクが、複数枚重なるように折り畳んだ折り畳み形状部を備え、
前記ヒートシンクは、折り畳む前の展開した状態では所定の一方向と当該一方向と略直交する方向との複数の方向へ突出する複数の面からなり、前記折り畳み形状部は、前記複数の面を複数の方向から折り畳んで重ねることによって形成されている、電子部品の放熱構造を特徴とする。

本発明によれば、電子部品の熱を拡散・放熱するためのシート状のヒートシンクの小型化及び簡略化が実現できる。

本発明を適用したカメラのレンズユニットに対するセンサーアッシーの組み込みの一実施形態の構成を示す分解斜視図である。 図１のセンサーアッシーのレンズユニットへの固定を示した図である。 図１のセンサーアッシーの拡大図である。 図３のヒートシンクの折り畳み形状部の拡大図である。 実施形態２を示すもので、レンズユニットに対するセンサーアッシーの組み込みを示す分解斜視図である。 図５のセンサーアッシーのレンズユニットへの固定を示した図である。 図５のセンサーアッシーの拡大図である。 図７のヒートシンク巻き付け形状部の拡大図である。 変形例１のヒートシンクの展開状態を示した斜視図である。 図９のヒートシンクの折り畳み状態を示した図である。 変形例２のヒートシンクの折り畳み状態を示した斜視図である。 従来のレンズユニットおよびそのヒートシンクを示す斜視図である。 図１２のレンズユニットに対するセンサーアッシーの組み込みを示した分解斜視図である。 図１３のセンサーアッシーのレンズユニットへの固定を示した図である。 図１４のレンズユニット及びセンサーアッシーに対する放熱クッションの貼り付けを示した図である。 図１３のセンサーアッシーの拡大図である。 図１６のセンサーアッシーの中央を縦断面で示した拡大図である。 図１７のセンサーアッシー中央縦断面部の拡大図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明を適用したカメラのレンズユニットに対するセンサーアッシーの組み込みの一実施形態の構成を示すもので、前述した従来実装構造例と同様、１はレンズユニット、３はセンサーアッシー、４はセンサープレート、５はセンサーＦＰＣ、８はＵＶ硬化接着剤であって、３１はシート状のヒートシンクである。

実施形態では、レンズユニット１に設ける従来のアルミ製のヒートシンク２や放熱クッション１２を廃止し、図示のように、センサーアッシー３に設ける銅箔等によるシート状のヒートシンク３１を単品のみで熱を拡散、放熱できるように、そのヒートシンク形状を工夫している。

すなわち、シート状のヒートシンク３１の単品での十分な容積を確保するために、展開状態での面積を増やし、図示のように、センサープレート４の周囲に突出して複数枚重なるように折り返して畳んだ折り畳み形状部３２・３３とすることで、省スペース化を実現する。

図示例において、ヒートシンク３１は、センサープレート４周囲からセンサーＦＰＣ５と反対側に突出した長い部分を何回も折り返して重ねた幅広の折り畳み形状部３２が形成されている。
そして、センサープレート４周囲からセンサーＦＰＣ５側に突出して左右両側方に突出した長い部分を何回も折り返して重ねた幅が狭い一対の折り畳み形状部３３が形成されている。

図２はセンサーアッシー３のレンズユニット１への固定を示したもので、センサーアッシー３は、図示のように、レンズユニット１のレンズ部上にセンサープレート４が複数本のネジ１１で固定される。

ここで、センサーアッシー３には、図３に拡大して示すように、従来実装構造例と同様、撮像素子７がセンサー基板９に設けられて、そのセンサー基板９の撮像素子７と反対側面にシート状のヒートシンク３１を介装してセンサープレート４が一対の長孔４ａでＵＶ硬化接着剤８により固着されている。

図４はヒートシンク３１の折り畳み形状部３３を拡大したもので、図示のように、幾重にも折り返して重ねた折り畳み形状部３３となっている。

以上、実施形態の撮像素子７の放熱構造及び方法によれば、撮像素子７の発熱をセンサー基板９裏面側のシート状のヒートシンク３１に設けた三箇所の折り畳み形状部３２・３３で放熱するので、センサーアッシー３を組み付けるレンズユニット１上のシート状のヒートシンク３１の小型化及び簡略化が実現できる。

（実施形態２）
図５から図８は実施形態２を示すもので、前述した実施形態１と同様、１はレンズユニット、３はセンサーアッシー、４はセンサープレート、５はセンサーＦＰＣ、７は撮像素子、８はＵＶ硬化接着剤、９はセンサー基板、１１はネジ、３１はシート状のヒートシンクである。

実施形態２は、シート状のヒートシンク３１を、前述した実施形態１のように折り畳むのではなく、図５から図８のように、複数枚重なるように巻き付けたロール形状部３４・３５とすることで、省スペースを実現する。

すなわち、図示例において、ヒートシンク３１は、センサープレート４周囲からセンサーＦＰＣ５と反対側に突出した長い部分を何重にも巻き付けた幅広のロール形状部３４が形成されている。
そして、センサープレート４周囲からセンサーＦＰＣ５側に突出して左右両側方に突出した長い部分を何重にも巻き付けた幅が狭い一対のロール形状部３５が形成されている。

このように、実施形態２によっても、撮像素子７の発熱をセンサー基板９裏面側のシート状のヒートシンク３１に設けた三箇所のロール形状部３４・３５で放熱するので、前述した実施形態１と同様、ヒートシンク３１の容積を減らすことなく、放熱効果を確保することが可能となり、また、部品点数も削減することが可能となる。

なお、ヒートシンク３１の折り畳んだ部分や巻き付けた部分の厚みが増すことを利用して、それらの部分を図示しないカメラ本体のフレームや筐体に接触させて、熱を逃がすようにしてもよい。

（変形例１）
図９は変形例１のヒートシンクの展開状態を示したもので、図示のように、ヒートシンク３１のセンサープレート４周囲に突出する折り畳み形状部３６を、延長折り返し部３７と両側方折り返し部３８を重ねて形成してもよい。

この場合、延長折り返し部３７の両隅部を折り曲げて、図１０に示すように、折り曲げ片３７ａとしておくことで、延長折り返し部３７と両側方折り返し部３８とを重ねて折り畳み形状部３６を形成した状態において、折り曲げ片３７ａの存在により折り畳み形状部３６の内部に隙間を発生させて放熱効果を上げることもできる。

なお、図９に示すように、例えば延長折り返し部３７にポンチを打つ等して突起３７ｂを形成しておいても、その突起３７ｂの存在により折り畳み形状部３６の内部に隙間を発生させて放熱効果を上げることができる。
また、折り曲げ片３７ａや突起３７ｂは、延長折り返し部３７だけでなく、両側方折り返し部３８に形成しておいてもよい。

（変形例２）
図１１は変形例２のヒートシンクの折り畳み状態を示したもので、ヒートシンク３１のセンサープレート４周囲に突出する延長部分を、図示のように、複数枚重なるように何度も山谷折りした蛇腹形状部３９としてもよい。

このように、ヒートシンク３１にセンサープレート４周囲に突出する蛇腹形状部３９を形成しても、前述した実施形態１と同様、効果的に放熱できる。

（他の変形例）
以上の実施形態においては、カメラとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラを備える携帯電話など他の電子機器であってもよい。
また、実施形態では、撮像素子としたが、ＬＳＩチップやメモリチップなど他の電子部品であってもよい。
さらに、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。
付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクが、複数枚重なるように折り畳んだ折り畳み形状部を備えることを特徴とする電子部品の放熱構造。
＜請求項２＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクが、複数枚重なるように巻き付けたロール形状部を備えることを特徴とする電子部品の放熱構造。
＜請求項３＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクが、複数枚重なるように山谷折りした蛇腹形状部を備えることを特徴とする電子部品の放熱構造。
＜請求項４＞
前記電子部品は基板に搭載された撮像素子で、
前記ヒートシンクは前記基板に対し前記撮像素子と反対側面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品の放熱構造。
＜請求項５＞
請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品の放熱構造を備えることを特徴とする電子機器。
＜請求項６＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクを、複数枚重なるように折り畳んで折り畳み形状に形成して、
前記電子部品の発熱を前記シート状のヒートシンクの前記折り畳み形状部で放熱することを特徴とする電子部品の放熱方法。
＜請求項７＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクを、複数枚重なるように巻き付けてロール形状に形成して、
前記電子部品の発熱を前記シート状のヒートシンクの前記ロール形状部で放熱することを特徴とする電子部品の放熱方法。
＜請求項８＞
電子部品に接続されるシート状のヒートシンクを、複数枚重なるように山谷折りして蛇腹形状に形成して、
前記電子部品の発熱を前記シート状のヒートシンクの前記蛇腹形状部で放熱することを特徴とする電子部品の放熱方法。
＜請求項９＞
前記電子部品として基板に搭載された撮像素子を用い、
前記撮像素子の発熱を、前記基板に対し前記撮像素子と反対側面に貼り付けられた前記シート状のヒートシンクの前記折り畳み形状部、前記ロール形状部、または前記蛇腹形状部で放熱することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の電子部品の放熱方法。

１ レンズユニット
３ センサーアッシー
４ センサープレート
４ａ 長孔
５ センサーＦＰＣ
７ 撮像素子（電子部品）
８ ＵＶ硬化接着剤
９ センサー基板
３１ シート状のヒートシンク
３２・３３ 折り畳み形状部
３４・３５ ロール形状部
３６ 折り畳み形状部
３７ａ 折り曲げ片
３７ｂ 突起
３９ 蛇腹形状部

Claims (5)

1. 電子部品に接続されるシート状のヒートシンクが、複数枚重なるように折り畳んだ折り畳み形状部を備え、
   前記ヒートシンクは、折り畳む前の展開した状態では所定の一方向と当該一方向と略直交する方向との複数の方向へ突出する複数の面からなり、前記折り畳み形状部は、前記複数の面を複数の方向から折り畳んで重ねることによって形成されていることを特徴とする電子部品の放熱構造。
2. 前記電子部品は基板に搭載された撮像素子で、
   前記ヒートシンクは前記基板に対し前記撮像素子と反対側面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱構造。
3. 請求項１または２に記載の電子部品の放熱構造を備えることを特徴とする電子機器。
4. 電子部品に接続されるシート状のヒートシンクを、複数枚重なるように折り畳んで折り畳み形状に形成して、
   前記電子部品の発熱を前記シート状のヒートシンクの前記折り畳み形状部で放熱する方法であって、
   前記ヒートシンクは、折り畳む前の展開した状態では所定の一方向と当該一方向と略直交する方向との複数の方向へ突出する複数の面からなり、前記折り畳み形状部は、前記複数の面を複数の方向から折り畳んで重ねることによって形成されていることを特徴とする電子部品の放熱方法。
5. 前記電子部品として基板に搭載された撮像素子を用い、
   前記撮像素子の発熱を、前記基板に対し前記撮像素子と反対側面に貼り付けられた前記シート状のヒートシンクの前記折り畳み形状部で放熱することを特徴とする請求項４に記載の電子部品の放熱方法。

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