JP7234657B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本開示は、対象物に対してねじ締めによって固定される被固定部材、及び被固定部材を含む電子装置に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、アルミニウムなどからなるカバーが、ねじによってケースに固定される電子装置がある。

また、このケースは、実装基板の裏面に実装された発熱素子との対向部位に、内面から突出する台座部が設けられている。そして、電子装置は、台座上のゲルなどの放熱部材を介して、発熱素子からケースへ放熱できるようになっている。

特開２０１５－１６２６２４号公報

しかしながら、上記のようなカバーは、ねじ締め時に印加される圧力によって、ねじに対向する部分がケースに接し、二つのねじ穴で挟まれる領域がケースから離れるように変形してしまう。よって、カバーは、ケースとの接触面積が小さくなり、接触熱抵抗が増加するという問題がある。

また、電子装置は、カバーとケースとの接触面積が小さいため、発熱素子からの熱がケースに伝熱されるものの、ケースからカバーへは伝熱されにくい。このため、電子装置は、放熱性が低下するという問題がある。

本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、放熱性を向上できる電子装置を提供することを目的とする。

また、上記目的を達成するさらなる特徴は、
第１部材と、
ねじでねじ締めされることで、第１部材と固定される第２部材と、
第２部材に熱を伝達する発熱部品と、を備え、
第１部材と第２部材の一方は、表面が他方側に突出した湾曲形状であり、ねじが挿入される貫通穴であり、間隔をあけて配置された二つのねじ穴が形成され、他方は、表面が平坦面形状であり、各ねじ穴に対向する位置に雌ねじが形成されており、
第１部材と第２部材は、ねじ締めによって固定された状態で、二つのねじ穴間において、湾曲形状の表面と平坦面形状の表面の一部が接触し、第２部材から第１部材に伝熱がされ、
第１部材は、金属を主成分として構成される。

これによって、電子装置は、発熱部品から発せられた熱が第２部材だけでなく、第２部材から第１部材にも伝熱がされる。このため、電子装置は、発熱部材から発せられた熱が第２部材と、第１部材とで放熱される。従って、電子装置は、第２部材のみから放熱される場合よりも放熱性を向上できる。

なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態における電子装置の概略構成を示す斜視図である。 第１実施形態における電子装置の概略構成を示す分解斜視図である。 第１実施形態におけるベースの概略構成を示す斜視図である。 図１のＩＶ‐ＩＶ線に沿う断面図である。 接触熱抵抗を測定する実験に用いた構成を示す図面である。 温度差、熱流束、接触熱抵抗の各実験結果を示すグラフである。 うねりをかえた場合の接触熱抵抗の各実験結果を示すグラフである。 第２実施形態における電子装置の概略構成を示す断面図である。 第３実施形態における電子装置の概略構成を示す斜視図である。 第４実施形態における電子装置の概略構成を示す拡大断面図である。

以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。なお、以下においては、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と示す。また、Ｚ方向は、厚さ方向と一致する。Ｘ方向とＹ方向とで規定される平面は、ＸＹ平面と言うことができ、配線基板３１の表面やベース側表面Ｓ１と平行する面である。

（第１実施形態）
図１～図７を用いて、第１実施形態に関して説明する。本実施形態では、被固定部材としてカバー２０を採用し、電子装置として電子装置１００を採用する。電子装置１００は、ベース１０とカバー２０とを含む筐体と、一部が筐体に収容された実装基板３０と、を含んでいる。この電子装置１００は、ブラケット２００を介して車体３００に取り付けられる。本実施形態では、対象物及び第２部材としてベース１０を採用し、被固定部材及び第１部材としてカバー２０を採用している。なお、図１では、ベース１０とカバー２０とで、実装基板３０の一部を収容した状態で、ベース１０とカバー２０とが組み付けられた状態を示している。また、図１では、ベース１０とカバー２０とがねじ４０でねじ締めされる前の状態を示している。

ベース１０は、アルミニウムなどの金属を主成分として形成されている。ベース１０は、例えば、ダイカストなどの製法によって製造することができる。ベース１０は、ベースフランジ部１１、雌ねじ１２、固定部１３、ベースねじ穴１４、凸部１５などを含んでいる。図２、図３などに示すように、ベース１０は、実装基板３０が搭載される。そして、図１に示すように、ベース１０は、実装基板３０が搭載された状態で、カバー２０が組み付けられる。言い換えると、ベース１０は、実装基板３０が搭載された状態で、ねじ締めによってカバー２０と固定される。

図２に示すように、ベース１０は、例えば、コネクタ３３が配置される部位を除く三辺が、突出した枠部として形成されている。そして、ベース１０は、コネクタ３３が配置される部位と枠部とで囲まれた領域が枠部よりも凹んで設けられている。この凹んだ部位は、底部とも言える。

図１、図２、図３に示すように、ベース１０は、Ｙ方向における両側にベースフランジ部１１が設けられている。本実施形態では、二箇所にベースフランジ部１１が設けられている。二つのベースフランジ部１１は、枠部における対向する位置関係にある二つの部位に相当する。なお、図１などでは、一方のベースフランジ部１１のみが図示されている。

ベースフランジ部１１は、ベース１０とカバー２０とがねじ４０によって固定された状態で、カバー２０のカバーフランジ部２１が直接接触する部位である。ベースフランジ部１１は、カバーフランジ部２１と対向する面が平坦面である。図４のベース側表面Ｓ１は、ベースフランジ部１１における平坦面を示している。また、ベース側表面Ｓ１は、ＸＹ平面に沿う平坦面である。よって、ベースフランジ部１１は、少なくともカバー側表面Ｓ２と直接接触することになる。

図２に示すように、各ベースフランジ部１１には、二つの雌ねじ１２が設けられている。よって、本実施形態では、四箇所に雌ねじ１２が設けられていることになる。本実施形態では、各ベースフランジ部１１のＸ方向における両端に雌ねじ１２が設けられている。つまり、各ベースフランジ部１１には、間隔をあけて雌ねじ１２が設けられていると言える。この雌ねじ１２は、カバー２０のねじ穴２２を貫通したねじ４０の一部が螺合される。よって、各雌ねじ１２は、ベース１０上にカバー２０が配置された状態で、カバー２０の各ねじ穴２２に対向する位置に設けられている。

また、ベース１０は、各ベースフランジ部１１の二箇所から固定部１３が突出して設けられている。固定部１３は、各ベースフランジ部１１からＹ方向に突出した部位である。つまり、ベース１０は、四箇所に固定部１３が設けられている。固定部１３は、電子装置１００を取り付け対象に固定するための部位である。各固定部１３には、固定部１３の厚さ方向に貫通するベースねじ穴１４が設けられている。なお、ベースねじ穴１４は、ベース１０に設けられているため、カバー２０に設けられたねじ穴２２と区別するために、ベースねじ穴と言うこともできる。

図２に示すように、ベース１０は、底部に凸部１５が設けられている。凸部１５は、周辺よりも突出した部位である。凸部１５上には、放熱部材５０を介して実装基板３０が配置される。つまり、電子装置１００は、ベース１０とカバー２０とが固定された状態で、実装基板３０と放熱部材５０とが接し、且つ、凸部１５と放熱部材５０とが接している。放熱部材５０は、高熱伝導性の部材であり、放熱シートや放熱ゲルなどを採用することができる。

凸部１５及び放熱部材５０は、実装基板３０から発せられた熱をベース１０に伝熱して、ベース１０を介して放熱するために設けられている。なお、実装基板３０から発せられた熱は、主に、発熱素子としての回路素子３２から発せられた熱である。本開示は、これに限定されず、凸部１５や放熱部材５０を備えていなくてもよい。

カバー２０は、ベース１０と同様に、アルミニウムなどの金属を主成分として形成されている。カバー２０は、例えば、ダイカストなどの製法によって製造することができる。カバー２０は、カバーフランジ部２１、接触凸部２１１、ねじ穴２２、コネクタ収容部２３、放熱フィン２４などを含んでいる。カバー２０は、ベース１０に固定された状態で、実装基板３０を収容することが可能な空間が設けられている。

図１、図２に示すように、カバー２０は、Ｙ方向における両側にカバーフランジ部２１が設けられている。本実施形態では、二箇所にカバーフランジ部２１が設けられている。なお、図１などでは、一方のカバーフランジ部２１のみが図示されている。

カバーフランジ部２１は、上記のように、ベースフランジ部１１と直接接触する部位である。カバーフランジ部２１は、少なくとも二つのねじ穴２２の間において、ねじ締めによってベース１０に直接接触する部位であり、ねじ穴２２のベース１０側の開口端よりもベース１０側に突出した一つの接触凸部２１１が設けられている。

本実施形態では、一例として、一方のねじ穴２２と他方のねじ穴２２との間に頂点を有する曲面形状をなしている接触凸部２１１を採用している。詳述すると、接触凸部２１１は、一方のねじ穴２２と他方のねじ穴２２との間に一つの頂点を有する曲面形状をなしている。さらに、本実施形態では、一例として、一方のねじ穴２２と他方のねじ穴２２との間の中間地点に頂点が形成された曲面形状を採用している。また、接触凸部２１１は、ベース１０とカバー２０とがねじ４０によって固定される前の状態で曲面形状をなしている。

また、接触凸部２１１は、各ねじ穴２２の開口端から頂点側へいくにつれて徐々に開口端を基準とした高さが高くなる曲面形状をなしているとも言える。よって、接触凸部２１１は、一方のねじ穴２２の開口端から頂点側へいくにつれて徐々に開口端を基準とした高さが高くなり、且つ、頂点側から他方のねじ穴２２の開口端へいくにつれて開口端を基準とした高さが低くなる曲面形状をなしているとも言える。従って、接触凸部２１１は、少なくとも、一方のねじ穴２２の開口端から他方のねじ穴２２の開口端にわたって設けられている、と言える。つまり、接触凸部２１１は、一方のねじ穴２２の開口端と、他方のねじ穴２２の開口端との間のほぼ全域が平坦で、一部分だけに設けられた突起とは異なる。

なお、頂点とは、カバー側表面Ｓ２において、ねじ穴２２に対して最も突出した部位である。また、言い換えると、頂点とは、ねじ穴２２の開口端を基準とした高さが最も高い部位である。この頂点は、点であってもよいし、所定の面積を有した領域であってもよい。よって、頂点は、頂部と言い換えることもできる。また、カバー２０は、ベース１０側に突出したうねりΔが形成されている、とも言い換えることができる。図４に示すように、うねりΔは、カバーフランジ部２１の最端部における、ベース側表面Ｓ１との間隔に相当する。最端部は、ベース側表面Ｓ１と、ベースフランジ部１１の側壁とのエッジとみなすことができる。

このように、カバーフランジ部２１は、ベースフランジ部１１と対向する面が、ベース１０とカバー２０とがねじ４０によって固定される前の状態で曲面形状をなしている。図４のカバー側表面Ｓ２は、カバーフランジ部２１における曲面を示している。また、カバー側表面Ｓ２は、ＸＹ平面に対して、Ｚ方向に突出した曲面である。

さらに、カバーフランジ部２１は、接触凸部２１１の反対面におけるねじ穴２２の周囲は、平坦面形状をなしていると好ましい。図４に示すように、カバーフランジ部２１は、ねじ４０がねじ穴２２に挿入された状態で、ねじ４０をねじ締めすることでベース１０に固定される。平坦面形状をなした部位は、ねじ４０のねじ頭が接触する部位である。カバーフランジ部２１は、このように平坦面形状をなしている部位を有することで、ねじ４０のねじ頭との接触面積が確保しやすい。よって、カバーフランジ部２１は、接触凸部２１１を備えつつ、ねじ４０による固定状態を強固にすることができる。つまり、カバーフランジ部２１は、接触凸部２１１の反対面が曲面形状をなしている場合よりも、ねじ４０による固定状態を強固にすることができる。

カバー２０は、ダイキャストのような鋳物の場合、金型の形状を変えることで、上記のような曲面形状とすることができる。よって、カバー２０は、コストアップを抑制しつつ、曲面形状とすることができる。

図２に示すように、各カバーフランジ部２１には、二つのねじ穴２２が設けられている。よって、本実施形態では、四箇所にねじ穴２２が設けられていることになる。このねじ穴２２は、ねじ４０が挿入される貫通穴である。つまり、ねじ穴２２は、カバーフランジ部２１を厚み方向に貫通している穴と言える。ねじ穴２２には、ベース１０とカバー２０とがねじ４０で固定された状態で、ねじ４０における雄ねじの一部が配置される。

本実施形態では、各カバーフランジ部２１のＸ方向における両端にねじ穴２２が設けられている。つまり、各カバーフランジ部２１には、間隔をあけてねじ穴２２が設けられていると言える。

上記のように、本実施形態では、Ｙ方向の両端にベースフランジ部１１とカバーフランジ部２１とを備えた例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、Ｙ方向の両端に加えて、Ｘ方向の少なくとも一方の端部にベースフランジ部１１とカバーフランジ部２１とを備えていてもよい。つまり、カバー２０は、ＸＹ平面視で矩形状である場合、接触凸部２１１が形成されたカバーフランジ部２１を三辺もしくは四辺に備えていてもよい。そして、ベース１０は、組み付けられるカバー２０に対応してベースフランジ部１１を三辺もしくは四辺に備えていてもよい。

なお、本実施形態では、コネクタ３３が配置される部位である、ベースフランジ部１１よりも突出したコネクタ収容部２３が設けられたカバー２０を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、コネクタ収容部２３が設けられていないカバー２０であっても採用できる。

また、本実施形態では、放熱フィン２４が設けられたカバー２０を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、放熱フィン２４が設けられていないカバー２０であっても採用できる。

図２、図３に示すように、実装基板３０は、配線基板３１と、配線基板３１の表面に実装された回路素子３２とコネクタ３３とを含んでいる。配線基板３１は、絶縁基材に導電性の配線が形成されている。回路素子３２とコネクタ３３は、配線と電気的に接続された状態で配線基板３１に実装されている。また、回路素子３２は、配線基板３１の配線を介して、コネクタ３３と電気的に接続されている。実装基板３０は、複数の回路素子３２が実装されている。回路素子３２は、動作することで熱を発する発熱素子を含んでいる。発熱素子としての回路素子３２は、ベース１０に熱を伝達する発熱部品に相当する。コネクタ３３は、例えば、導電性の端子と、端子を囲うコネクタカバーとを含んでいる。よって、ベース１０とカバー２０とは、発熱部品を収容する筐体に相当する。

実装基板３０は、コネクタカバーの少なくとも一部と、端子の一部とが筐体から露出された状態で、筐体に取り付けられている。つまり、実装基板３０は、配線基板３１と回路素子３２とが筐体で覆われており、筐体で保護されている。

なお、実装基板３０は、ベース１０とカバー２０とがねじ締めによって固定される際に、ベース１０とカバー２０とで挟み込まれて応力が印加されることで、筐体に保持される。また、実装基板３０は、ねじ止めや接着剤などによってベース１０に固定されてもよい。

ねじ４０は、ねじ頭と、ねじ頭が突出して設けられた雄ねじとを含んでいる。ねじ４０は、ベース１０とカバー２０とを固定するための固定部材である。ねじ４０は、雄ねじの一部がねじ穴２２に挿入された状態で、雄ねじの他の部位がカバー２０から突出し、雌ねじ１２と螺合できるように構成されている。詳述すると、ねじ４０は、カバー２０におけるベース１０との対向面の反対側から雄ねじが挿入されて、雄ねじの一部がねじ穴２２内に配置され、且つ雄ねじの他の部位がベース１０との対向面側に突出するように構成されている。そして、ねじ４０は、ねじ締めされることで、ねじ頭がカバー２０におけるベース１０との対向面の反対側に接し、雄ねじにおける対向面側に突出した部位が雌ねじ１２に螺合される。

このように、電子装置１００は、ベース１０とカバー２０とで形成される内部空間に実装基板３０の一部を収容した状態で、ベース１０とカバー２０とがねじ４０で固定されている。このとき、電子装置１００は、実装基板３０と放熱部材５０とが接し、且つ、凸部１５と放熱部材５０とが接している。よって、電子装置１００は、実装基板３０から発せられた熱がベース１０に伝熱される。

また、電子装置１００は、ベース１０とカバー２０とがねじ締めによって固定された状態で、二つのねじ穴２２間の全体が直接接触している。つまり、少なくともベース側表面Ｓ１と接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２とは、全域が直接接触した状態となる。また、カバー２０は、ねじ締めによって、ねじ４０のねじ頭に対向する部位のカバー側表面Ｓ２においても、ベース側表面Ｓ１と直接接触した状態となる。以下においては、ねじ４０のねじ頭に対向する部位のカバー側表面Ｓ２を単にねじ頭対向部とも称する。

このため、ベース１０とカバー２０とは、ベース側表面Ｓ１と接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２の全体及びねじ頭対向部とが直接接触して伝熱経路の一部となっている、と言える。よって、電子装置１００は、ベース側表面Ｓ１と接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２が部分的に接触している場合に比べて、ＸＹ平面における伝熱経路を広くすることができる。

これによって、電子装置１００は、実装基板３０から発せられた熱がベース１０に伝熱され、且つ、ベース１０からカバー２０へと伝熱される。また、電子装置１００は、実装基板３０から発せられた熱がベース１０からカバー２０へと逃げやすくなる、とも言える。そして、電子装置１００は、カバー２０に伝熱された熱が放熱フィン２４から放熱される。つまり、電子装置１００は、実装基板３０から発せられた熱がベース１０と、カバー２０とで放熱される。

従って、電子装置１００は、ベース１０のみから放熱される場合よりも放熱性を向上できる。なお、電子装置１００は、放熱フィン２４を備えていない場合であっても、回路素子３２から発せられた熱がベース１０だけでなくカバー２０にも伝熱されるため、放熱性を向上できる。

さらに、電子装置１００は、接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２の全域やねじ頭対向部がベース側表面Ｓ１と接触している。このため、電子装置１００は、ベース側表面Ｓ１と接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２とが部分的に接触している場合よりも、ベース１０とカバー２０との接触熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］を小さくすることができる。よって、電子装置１００は、ベース側表面Ｓ１と接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２とが部分的に接触している場合よりも、ベース１０からカバー２０への伝熱が良好に行われ、放熱性を向上できる。

また、電子装置１００は、Ｙ方向の両端に加えて、Ｘ方向の少なくとも一方の端部にベースフランジ部１１とカバーフランジ部２１とを備えていた場合、より一層放熱性を向上できる。

なお、本実施形態では、ブラケット２００を介して、車体３００に固定される電子装置１００を採用している。ブラケット２００は、ベース１０のベースねじ穴１４に対向する位置に雌ねじが設けられている。そして、電子装置１００は、ベースねじ穴１４が、ブラケット２００の雌ねじに対向するように配置され、ねじをベースねじ穴１４に挿入しつつブラケット２００の雌ねじに螺合することで、ブラケット２００に固定される。また、ブラケット２００と車体３００とは、同様に、ねじによって固定される。

ここで、ベース１０とカバー２０の固定構造に関して詳しく説明する。上記のように、ベースフランジ部１１の表面であるベース側表面Ｓ１が平坦面であるのに対して、カバーフランジ部２１の表面は、接触凸部２１１が形成された曲面形状をなしている。このため、図４に示すように、カバー２０は、ベース上に配置されただけの状態では、頂点がベース側表面Ｓ１と接しているのに対して、両端がベース側表面Ｓ１と離間している。

カバー２０は、ねじ４０によってねじ締めされる際に、ねじ４０から圧力が印加される。詳述すると、カバーフランジ部２１は、接触凸部２１１の頂点がベースフランジ部１１に接触した状態で、ねじ４０によってねじ締めが開始される。このとき、カバーフランジ部２１は、曲面形状をなしているため、接触凸部２１１の周辺はベースフランジ部１１とは接触していない。

そして、カバーフランジ部２１は、ねじ締めによって、接触凸部２１１の頂点がベースフランジ部１１に接触した状態で、ねじ４０のねじ頭から圧力が両端に印加される。つまり、カバー２０は、図４における、中央付近を頂点として、両端付近に圧力（荷重ｆ）が印加されることになる。

カバーフランジ部２１は、ねじ４０のねじ頭からの圧力によって、接触凸部２１１の頂点がベースフランジ部１１に接触した状態で、頂点から両端におけるカバー側表面Ｓ２が、ベース側表面Ｓ１に近づくように変形する。そして、カバーフランジ部２１は、ねじ締めをすすめていくことで、少なくとも接触凸部２１１におけるカバー側表面Ｓ２の全域とねじ頭対向部とがベース側表面Ｓ１に接触する。つまり、カバーフランジ部２１は、ねじ締めする前にベースフランジ部１１と接触している領域に加えて、ねじ締めする前にベースフランジ部１１と接触していない領域が、ねじ締めによって直接接触する。

これに対して、カバー側表面Ｓ２が平坦面である場合、カバーフランジ部２１は、上記のように、ねじ締めされると、ねじ穴２２付近に圧力が印加されることになる。この場合、カバーフランジ部２１は、ねじ穴２２付近を起点として、頂点などがベース側表面Ｓ１から浮き上があるように変形する。このため、カバー側表面Ｓ２が平坦面であるカバーフランジ部２１は、ねじ締めされた状態で、ねじ穴２２間において、ベースフランジ部１１と接触していない部分が生じてしまう。つまり、カバー２０は、ねじ締めされていない状態でカバー側表面Ｓ２が平坦面である場合、ねじ締めした状態でカバー側表面Ｓ２とベース側表面Ｓ１との間に隙間が生じる。

以上のように、カバー２０は、ねじ締めする前の状態でカバー側表面Ｓ２が平坦面である場合、つまり、接触凸部２１１が設けられていない場合よりも、ベース１０との接触面積を広くすることができる。また、カバー２０は、ベース１０とともに、発熱部品としての回路素子３２を収容する筐体をなしている。よって、カバー２０は、上記のように、ベース１０との接触熱抵抗Ｒを低減することができるため放熱性を向上できる。

この効果は、接触熱抵抗Ｒを測定する実験によっても確認できた。ここで、図５～図７を用いて、接触熱抵抗Ｒを測定する実験に関して説明する。なお、図５では、ベースフランジ部１１に相当する銅プレートに符号１１を付与し、カバーフランジ部２１に相当する試験片に符号２１を付与している。

本実験では、図５に示す銅プレート１１と試験片２１とを用いて行った。また、本実験では、銅プレート１１が配置されるコールドプレートと、ねじ４０から印加される圧力に相当する荷重ｆを印加する加圧部とを備えた実験装置を用いた。さらに、本実験では、接触熱抵抗Ｒを測定するために、複数の熱電対１ａ～９ａ、１ｂ～９ｂと、複数の熱流束センサ１ｃ～９ｃを用いた。各熱流束センサ１ｃ～９ｃは、熱流束に応じた電気信号を出力する。熱流束センサは、熱流センサと言い換える事ができる。

図５に示すように、銅プレート１１は、ベースフランジ部１１と同様に、試験片２１と対向する面が平坦面である。一方、試験片２１は、カバーフランジ部２１と同様に、銅プレートと対向する面が曲面形状をなしている。

試験片２１には、一例として、Ｘ方向に複数の熱電対１ａ～９ａを設けている。各熱電対１ａ～９ａは、ほぼ等しい間隔となるように設けている。同様に、銅プレート１１には、試験片２１に設けられた複数の熱電対１ａ～９ａに対応して、Ｘ方向に複数の熱電対１ｂ～９ｂを設けている。つまり、銅プレート１１と試験片２１には、Ｘ方向において９等分され、各領域に熱電対１ｂ～９ｂのそれぞれ、及び熱電対１ａ～９ａのそれぞれを設けている。

さらに、銅プレート１１には、試験片２１との対向面の反対面に、複数の熱流束センサ１ｃ～９ｃが設けられている。つまり、銅プレート１１には、各領域に熱流束センサ１ｃ～９ｃのそれぞれが設けられている。そして、銅プレート１１は、熱流束センサ１ｃ～９ｃがコールドプレートと対向するように、コールドプレートに配置される。

なお、例えば、熱電対１ａと熱電対１ｂとは、同じ領域に設けられているため対応する熱電対と言える。また、熱流束センサ１ｃは、熱電対１ａ及び熱電対１ｂと同じ領域に設けられているため、熱電対１ａ及び熱電対１ｂと対応する熱流束センサと言える。他の熱電対２ａ～９ａ、熱電対２ｂ～９ｂ、熱流束センサ２ｃ～９ｃに関しても同様である。

試験片２１は、銅プレート１１上に配置された状態で、ねじ穴２２が設けられた位置に、ねじ４０から印加される圧力に相当する荷重ｆが印加される。本実験では、全荷重２ｆとして、２００ｋｇ、４００ｋｇ、６００ｋｇを個別に印加して実験を行った。

また、本実験では、一例として、荷重ｆを印加する二箇所の間隔を８０ｍｍとしている。つまり、本実験では、二つのねじ穴２２の間隔が８０ｍｍと想定している。なお、本実験では、カバーフランジ部２１の試験片２１のＸ方向の長さが９０ｍｍと想定して、試験片２１のＸ方向の長さを９０ｍｍとしている。

本実験では、うねりがΔ０μｍ、Δ２００μｍ、Δ３００μｍのそれぞれ場合に、全荷重ｆを２００ｋｇ、４００ｋｇ、６００ｋｇとかえて接触熱抵抗Ｒを測定した。接触熱抵抗Ｒは、接触面間の温度差／通過熱流量＝温度差Ｔ／Ｑで求めることができる。

図６、図７に、この実験結果を示す。なお、図６、図７における９点の値は、図５の左端を０ｍｍとした場合における各領域における値である。図５における領域間の境界を示す破線は、１０ｍｍ間隔で引いている。

うねりΔ０μｍの場合、図６（ａ）は、例えば、一番左の値が熱電対１ａと熱電対１ｂの検出値に基づいた接触面間の温度差を示す値であり、一番右の値が熱電対９ａと熱電対９ｂの検出値に基づいた接触面間の温度差を示す値である。この図６（ａ）からわかるように、温度差は、荷重ｆを印加した二点の中間で高くなる。

また、図６（ｂ）は、例えば、一番左の値が熱流束センサ１ｃの検出値である熱流束から得られた通過熱量を示す値であり、一番右の値が熱流束センサ９ｃの検出値である熱流束を示す値である。この図６（ｂ）からわかるように、通過熱量は、荷重ｆを印加した二点の中間で低くなっている。

そして、図６（ｃ）は、例えば、一番左の値が熱電対１ａと熱電対１ｂの検出値に基づいた温度差と、熱流束センサ１ｃの通過熱量とから算出した接触熱抵抗Ｒを示す値である。また、一番右の値が熱電対９ａと熱電対９ｂの検出値に基づいた温度差と、熱流束センサ９ｃの通過熱量とから算出した接触熱抵抗Ｒを示す値である。

図７（ａ）と図７（ｂ）からわかるように、うねりΔ０μｍの場合よりも、うねりΔ２００μｍの方が、接触熱抵抗Ｒが下がっている。さらに、図７（ｂ）と図７（ｃ）からわかるように、うねりΔ２００μｍの場合よりも、うねりΔ３００μｍの方が、接触熱抵抗Ｒが下がっている。

なお、既存の固体１と固体２との間の接触熱抵抗予測式としては、例えば、数１に示す佐野川の式がある。この佐野川の式は、橘の式の考え方を補充した式であり、δに微細粗さによる熱流の縮小と拡大の効果として、実験による補正値２．３×１０^－５ｍを追加した式となる。

Ｃ：接触熱コンダクタンス［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］
δ：接触面の最大粗さ［ｍ］
λ：固体熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
λ_ｆ：流体熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
Ｐｍ：平均接触圧力［ＭＰａ］
Ｈｍｉｎ：軟らかい方のビッカース硬度［Ｈｖ］
このように、佐野川の式には、本開示における、うねりΔに関する概念が含まれていない。よって、この予測式では、正確な接触熱抵抗を予測することができない。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第２～第３実施形態に関して説明する。上記実施形態及び第２～第３実施形態は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

（第２実施形態）
図８を用いて、第２実施形態におけるカバー２０ａ、及びカバー２０ａを含む電子装置１００に関して説明する。本実施形態では、上記実施形態と同様に、対象物及び第２部材としてベース１０を採用し、被固定部材及び第１部材としてカバー２０を採用している。なお、本実施形態では、便宜的に、電子装置の符号を上記実施形態と同じ１００としている。本実施形態は、カバー２０ａの形状が上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同様である。このため、以下においては、異なる点を中心に説明する。また、同様である点に関しては、上記実施形態を参照して採用することができる。

電子装置１００は、ベース１０ａとカバー２０ａとを含む筐体と、一部が筐体に収容された実装基板３０と、を含んでいる。電子装置１００は、ベース１０ａとカバー２０ａとで形成される内部空間に実装基板３０の一部を収容した状態で、ベース１０ａとカバー２０ａとがねじ４０で固定されている。

ベース１０ａは、ベースフランジ部１１ａを含んでいる。ベース１０ａとベースフランジ部１１ａは、上記実施形態と符号が異なるが、上記実施形態と同様である。

カバー２０ａは、カバーフランジ部２１ａを含んでいる。カバーフランジ部２１ａは、カバーフランジ部２１と同様にねじ穴２２ａが設けられている。カバーフランジ部２１ａは、ねじ穴２２ａの開口端に連続的に設けられ、ねじ穴２２ａよりも開口面積が広い凹部２５が設けられている。

凹部２５は、ねじ穴２２ａの開口の周辺に設けられており、開口周辺部に相当する。凹部２５は、カバー側表面Ｓ２に対して凹んだ窪みである。そして、カバーフランジ部２１ａは、凹部２５の底にねじ穴２２ａが設けられている。このように、カバーフランジ部２１ａは、ねじ穴２２ａと凹部２５とが設けられているため、段差を有した貫通穴が設けられていることになる。なお、本実施形態では、一例として、円形の開口を有し、側壁と底部との角が直角である凹部２５を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。

さらに、カバーフランジ部２１ａは、一方の凹部２５と他方の凹部２５との間が平坦面形状の接触凸部２１１ａが設けられている。カバーフランジ部２１ａは、凹部２５の周辺の全域が平坦面となっている。つまり、カバー側表面Ｓ２は、平坦面である。

このように、カバーフランジ部２１ａは、凹部２５が設けられている点、及び接触凸部２１１ａの形状がカバーフランジ部２１と異なる。

本実施形態の電子装置１００は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、カバー２０ａは、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、凹部２５における側壁と底側の角部が直角である例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、凹部２５における底側の角部が曲面であってもよい。つまり、凹部２５は、ねじ穴２２ａの開口端からカバー側表面Ｓ２に行くにつれて、徐々に開口面積が広くなる形状であってもよい。これによって、カバーフランジ部２１ａは、カバー側表面Ｓ２と凹部２５との角部において、ベース側表面Ｓ１と非接触になることを抑制できる。

（第３実施形態）
ここで、図９を用いて、第３実施形態における電子装置１００ａに関して説明する。本実施形態では、対象物及び第２部材として車体３００ａを採用し、被固定部材及び第１部材としてブラケット２００ａを採用している。

なお、本実施形態は、カバー２０ｂとブラケット２００ａが上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同様である。このため、以下においては、異なる点を中心に説明する。また、同様である点に関しては、上記実施形態を参照して採用することができる。

カバー２０ｂは、天井部２４ａに放熱フィンが設けられていない点がカバー２０と異なり、その他の点はカバー２０と同様である。よって、ベース１０とカバー２０ｂとは、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。このため、電子装置１００ａは、実装基板３０から発せられた熱がベース１０に伝熱され、且つ、ベース１０からカバー２０ｂへと伝熱される。

ブラケット２００ａは、押さえ部２０２ａ、第１フランジ部２０３ａ、第１ねじ穴２０４ａ、第２フランジ部２０５ａ、第２ねじ穴２０６ａを含んでいる。ブラケット２００ａは、アルミニウムなどの金属を主成分として形成されている。よって、電子装置１００ａは、実装基板３０から発せられた熱がベース１０、カバー２０ｂへと伝熱され、且つカバー２０ｂからブラケット２００ａに伝熱される。

各第１フランジ部２０３ａは、ベース１０と固定される部位である。各第１フランジ部２０３ａは、ねじが挿入される貫通穴であり、間隔をあけて配置された二つの第１ねじ穴２０４ａが設けられている。なお、ベース１０の縁部は、第１ねじ穴２０４ａに対向する位置に、雌ねじが設けられている。ベース１０とブラケット２００ａは、第１ねじ穴２０４ａに挿入されるねじによって固定されている。

また、ブラケット２００ａは、各第１フランジ部２０３ａの一方の端部に繋ぎを介して第２フランジ部２０５ａが設けられている。つまり、ブラケット２００ａは、両端に第２フランジ部２０５ａが設けられている。各第１フランジ部２０３ａと各第２フランジ部２０５ａは、Ｚ方向の位置が、ベース１０の厚みに相当する程度異なる。

各第２フランジ部２０５ａは、車体３００ａと固定される部位である。各第２フランジ部２０５ａは、ねじが挿入される貫通穴であり、間隔をあけて配置された二つの第２ねじ穴２０６ａが設けられている。なお、車体３００ａは、第２ねじ穴２０６ａに対向する位置に、雌ねじが設けられている。車体３００ａとブラケット２００ａは、第２ねじ穴２０６ａに挿入されるねじによって固定されている。

さらに、各第２フランジ部２０５ａは、カバーフランジ部２１と同様に、車体３００ａと対向する側に接触凸部が設けられている。つまり、各第２フランジ部２０５ａは、二つの第２ねじ穴２０６ａの間に設けられており、ねじ締めによって車体３００ａに接触する部位であり、第２ねじ穴２０６ａの車体側の開口端よりも車体３００ａ側に突出した一つの接触凸部が設けられている。なお、車体３００ａは、第２フランジ部２０５ａと対向する部位が平坦面となっている。

このため、ブラケット２００ａは、上記実施形態のカバー２０と同様な作用によって、車体３００ａとの接触熱抵抗Ｒを低減することができるため放熱性を向上できる。さらに、ブラケット２００ａと車体３００ａとは、上記実施形態のベース１０とカバー２０と同様な作用によって、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。本実施形態では、実装基板３０から発せられた熱がベース１０、カバー２０ｂ、ブラケット２００ａへと伝熱されて、さらに、ブラケット２００ａの第２フランジ部２０５ａから車体３００ａへと伝熱される。このように、本実施形態では、ブラケット２００ａのみから放熱される場合よりも放熱性を向上できる。なお、電子装置１００ａは、ベース１０、カバー２０ｂ、実装基板３０に加えて、ブラケット２００ａ、車体３００ａを含んでいるとみなすことができる。

電子装置１００ａは、対象物及び第２部材としてベース１０を採用し、被固定部材及び第１部材としてブラケット２００ａを採用してもよい。この場合、第１フランジ部２０３ａの第１ねじ穴２０４ａは、特許請求の範囲におけるねじ穴に相当する。さらに、第１フランジ部２０３ａは、カバーフランジ部２１と同様に、ベース１０と対向する側に接触凸部が設けられている。なお、ベース１０は、第１フランジ部２０３ａに対向する部位が平坦面となっている。

このようにすることで、電子装置１００ａは、上記実施形態のベース１０とカバー２０と同様な作用によって、ベース１０とブラケット２００ａとの間において上記と同様の効果を奏することができる。また、ブラケット２００ａは、上記実施形態のカバー２０と同様な作用によって、ベース１０との接触熱抵抗Ｒを低減することができるため放熱性を向上できる。なお、ブラケット２００ａは、対象物とすることもできる。

（第４実施形態）
ここで、図１０を用いて、第４実施形態における電子装置に関して説明する。本実施形態は、ベース１０にカバー２０が固定された状態における、カバーフランジ部２１の形状が第１実施形態と異なる。なお、本実施形態では、便宜的に、上記実施形態と同じ符号を用いる。

カバーフランジ部２１は、ベースフランジ部１１に固定された状態で、接触凸部２１１が一方のねじ穴２２と他方のねじ穴２２との間に一つの頂点を有する曲面形状をなしている。接触凸部２１１の表面は、ベースフランジ部１１側に突出した湾曲形状である。一方、ベースフランジ部１１は、表面が平坦面形状である。

ベース１０とカバー２０は、ねじ締めによって固定された状態で、二つのねじ穴２２間において、カバーフランジ部２１とベースフランジ部１１が部分的に接触している。つまり、電子装置は、二つのねじ穴２２間において、カバーフランジ部２１における湾曲形状の表面とベースフランジ部１１における平坦面形状の表面の一部が接触している。言い換えると、電子装置は、二つのねじ穴２２間において、カバーフランジ部２１とベースフランジ部１１との対向面間の一部が離間している。詳述すると、カバーフランジ部２１は、二つのねじ穴２２間の中央部付近においてベースフランジ部１１と接触し、二つのねじ穴２２付近においてベースフランジ部１１と離間している。

電子装置は、カバーフランジ部２１とベースフランジ部１１が部分的に接触し、実装基板３０から発せられた熱がベース１０に伝熱され、且つ、ベース１０からカバー２０へと伝熱される。このような構成であっても、電子装置は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

１０、１０ａ…ベース、１１、１１ａ…ベースフランジ部、１２…雌ねじ、１３…固定部、１４…ベースねじ穴、１５…凸部、２０、２０ａ、２０ｂ…カバー、２１、２１ａ…カバーフランジ部、２１１、２１１ａ…接触凸部、２２、２２ａ…ねじ穴、２３…コネクタ収容部、２４…放熱フィン、２４ａ…天井部、２５…凹部、３０…実装基板、３１…配線基板、３２…回路素子、３３…コネクタ、４０…ねじ、５０…放熱部材、１００、１００ａ…電子装置、２００、２００ａ…ブラケット、２０２ａ…押さえ部、２０３ａ…第１フランジ部、２０４ａ…第１ねじ穴、２０５ａ…第２フランジ部、２０６ａ…第２ねじ穴、３００、３００ａ…車体、Ｓ１…ベース側表面、Ｓ２…カバー側表面

Claims (4)

1. 第１部材と、
   ねじでねじ締めされることで、前記第１部材と固定される第２部材と、
   前記第２部材に熱を伝達する発熱部品と、を備え、
   前記第１部材と前記第２部材の一方は、表面が他方側に突出した湾曲形状であり、前記ねじが挿入される貫通穴であり、間隔をあけて配置された二つのねじ穴が形成され、他方は、表面が平坦面形状であり、各ねじ穴に対向する位置に雌ねじが形成されており、
   前記第１部材と前記第２部材は、前記ねじ締めによって固定された状態で、前記二つのねじ穴間において、前記湾曲形状の表面と前記平坦面形状の表面の一部が接触し、前記第２部材から前記第１部材に伝熱がされ、
   前記第１部材は、金属を主成分として構成される電子装置。
2. 前記第１部材と前記第２部材は、前記発熱部品を収容する筐体である請求項１に記載の電子装置。
3. 前記第１部材は、前記発熱部品を収容する筐体の一部であり前記雌ねじが形成されており、
   前記第２部材は、前記第１部材を被取付体に取り付けるためのブラケットであり前記ねじ穴が形成されている請求項１に記載の電子装置。
4. 前記第１部材は、前記発熱部品を収容する筐体に固定されたブラケットであり前記ねじ穴が形成されており、
   前記第２部材は、前記第１部材を取り付ける被取付体であり前記雌ねじが形成されている請求項１に記載の電子装置。

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