JPH03270295A - 放熱構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は様々な電子機器中で電気的に絶縁されている電
気部品から発生する熱を放熱板によって発散させる放熱
構造体の改良に関するものである。

〔発明の背量〕

一般に大部分の電子機器は作動中に電気エネルギーを消
費し、特に電子機器中で電力を消費する部分（部品）で
はジュール熱の発生を避けることができないので、その
発熱に対してどのように対処するか、すなわち発生した
熱をどのように逃がすかが、従来、電子機器設計上の重
要な課題となっている。

このような電子機器で消費される電力Ｐ　（Ｗ）は下記
の式、すなわち ｐ　＝　ｖ−１＝　（ＴＯ−ＴＩ　）　／　８１（式中
、■：電圧（Ｖ）、Ｉ：電流（１）、ｅｉ＋：熱抵抗（
”ｃ／ｗ）、７．−７．：温度差（℃）） で表すことができ、それによって発生する単位面積また
は単位体積当たりの熱量は、昨今における電子機器の小
型化の進行に伴って次第に増大する傾向にあるため、こ
の熱を逃すための放熱構造は近年益々重要になってきて
いる。

種々の電子機器に組み込まれて用いられるセラもツクヒ
ーター、セラミック基板上に設けられる膜抵抗ネットワ
ーク、厚膜サーマルヘッドおよび混成集積回路等の電気
部品は通電によって上記のようにかなりの熱を生し、こ
の熱はその電気部品自体またはその周辺の電気部品の温
度を異常に高くして、これらの部品を損ねたり、あるい
はそれらの正常な作動を狂わせて誤作動を起こす一因と
なるので、例えば第２図に示されるような電気部品、す
なわち電気的絶縁物として作用するセラミック基板２上
に厚膜技術等によって形成される厚膜サーマルヘッド１
のような発熱性の電気部品においては、従来、第３図の
斜視図（ａ）および縦断面図（ｂ）に示されるように、
通電によって生ずる熱を発散させるためのアルミニウム
のような金属製の放熱板３が、接着剤またはハンダから
なる接合材料４により、前記セラミック基板２に取り付
けられている。

しかしながら、このように放熱板が取り付けられた放熱
構造体Ｐ０においては、一般にセラ５ツクと金属との熱
膨張係数の間にはかなりの差があるため、これらの部材
が○Ｎ／○ＦＦ動作に伴う象、激な温度変化によって著
しい熱衝撃を受けて、セラミック基板２にクランクや割
れ、あるいは接合部分の剥がれが生し、特にこのセラミ
ック基板２が大きいほど、このような現象が顕著になる
という問題があった。

〔発明の目的および構成〕

本発明は、上記の問題に鑑みて発明されたもので、作動
、非作動の切り替えによって生ずる熱衝撃が緩和された
放熱構造体を提供することを目的とし、 セラ珈ツク基板上に設けられる発熱性の電気部品と、前
記発熱性電気部品から発生する熱を発散させるための放
熱板とが、前記セラミック基板を介して結合している放
熱構造体において、前記セラミック基板と前記放熱板と
が、１つの点状にまとまった狭い領域でこれらのセラミ
ック基板と放熱板とが互いに固着しあうことによって、
互いに結合し、かつ前記セラミック基板と前記放熱板と
の間に潤滑剤が薄膜の状態で介在していることを特徴と
する放熱構造体、 に係わるものである。

〔発明の詳細な説明］ 本発明の放熱構造体は、セラミック基板上に設けられて
、このセラミック基板が金属製の放熱板と一体に結合し
ているあらゆる電気部品を意味しており、このような電
気部品としては、例えば、セラミックヒータ−、セラミ
ック基板上に設けられる膜抵抗ネットワーク、厚膜サー
マルヘッドおよび混成集積回路等が挙げられる。

本発明の放熱構造体においては、セラミック基板と金属
製の放熱板とが１つの点状にまとまった狭い領域でしか
互いに固着しあっていないので、これらのセラミックと
金属との熱膨張係数の差が大きくて、両部材の間で、放
熱構造体の０Ｎ１ＯＦＦ動作の切り替えに伴う急激な温
度変化に基づく膨張または収縮の著しい差が生じても、
これらの部材が熱衝撃を受けるのは上記の１つの点状に
まとまった狭い領域に限られるので、残りの広い非固着
領域は互いに拘束されずに自由に膨張または収縮するこ
とができ、それによってセラミック基板と放熱板との間
で従来起こっていた大きい熱衝撃は著しく緩和される。

ここで「１つの点状にまとまった狭い領域でセラミック
基板と放熱板とが互いに固着しあう」とは、セラミック
基板と放熱板とを、例えば、１本のネジ、または互いに
近接させた複数本、好ましくは２〜３本のネジで結合さ
せるか、あるいは接着剤またはハンダのような接合材料
で両部材の狭い、すなわち平面的な広がりの少ない一個
所を互いに結合することを包含しており、前記狭い領域
はセラミック基板または放熱板の端縁部、中央部または
これらの中間部等のいずれの場所にあってもよく、また
この領域の形状は円形、楕円形または多角形あるいはこ
れらに近似した形等の任意の形状でよいが、円形または
円に近い形状が好ましい。

また、本発明の放熱構造体ではセラミック基板と放熱板
との間に潤滑剤が薄膜の状態で介在しているので、これ
らの部材が相互に及ぼし合う膨張または収縮の影響（応
力）は小さくなる上に、発生した熱が上記潤滑剤にも吸
収されるので、前記熱衝撃は一層緩和される。

この潤滑剤としては、高温に曝されても長期にわたって
変質しないで安定であり、かつ比較的熱伝導率が高くて
熱容量の大きいものが有利に用いられ、例えば種々のグ
リース、特にシリコーングリースが好ましく用いられる
。

〔実施例〕

ついで、実施例を参照して本発明を説明するが、本発明
の実施態様は勿論これに限定されない。

第１図は本発明による放熱構造体の一例として、パワー
トランジスタの実装において用いられる、厚膜サーマル
ヘッド１１が組み込まれている放熱構造体Ｐを斜視図（
ａ）および縦断面図（ロ）で示したもので、この放熱構
造体Ｐは、厚膜技術によって形成されたサーマルヘッド
１１を有する１００■−×１００−一×１１１１１のア
ルミナ基板１２と１５０＋ａｍ　Ｘ　１５０開Ｘ１ｍ＋
−のアルミニウム板１３との間にシリコーングリース１
４を塗布した後、これらのアルミナ基板１２とアル短ニ
ウム板１３とを、図示のようにこれらの角部を１本のネ
ジ１５で１点固定することによって、製造した。

このようにして製造した放熱構造体Ｐに、通常よりも高
い電流を流し、かつＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作を長時間頻繁
に繰り返す過酷な試験を施しても、アルミナ基板１２に
は全くクランクが生しなかったのに対し、この放熱構造
体Ｐにおける１本のネジによる１点固定の代わりに、セ
ラミック全周縁部の接着剤による固着を採用し、かつア
ルミナ基板とアルミニウム板との間にシリコーングリー
スを介在させないで製造した比較用の放熱構造体（図示
せず）においては上記試験によってクラックと欠けを生
じた。

なお、上記のような放熱構造体Ｐにおけるアルミナ基板
１２とアルミニウム１３板とは、例えば、前記１本のネ
ジ１５を第２図の（ａ）に示されるように３本のネジ１
６．１６．１６としたり、あるいは第２図の（ロ）に示
されるように、前記１本のネジ１５を通した位置に相当
する場所でアルミナ基板１２とアルミニウム板１３とを
接着剤１７で接着することによって、結合してもよいこ
とは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べた説明から明らかなように、本発明によると、
作動、非作動の切り替えによって急激な温度変化に曝さ
れても熱衝撃が緩和されてクランクや割れを生じない、
したがって大型化にも適した放熱構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）および（ロ）はそれぞれ本発明による放
熱構造体の一例を示す斜視図および縦断面図、第２図の
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明による放熱構造体
の２つの変更例を別々に示す部分斜視図および部分縦断
面図、そして第３図の（２）および（ロ）はそれぞれ従
来の放熱構造体を示す斜視図および縦断面図である。図
において、 １．１１・・・・・・、、、、、、、、、、２・・・・
・・セラ亀ンク基板。 ３・・・・・・放熱板、　　　　４・・・・・・接合材
料。 １２・・・・・・アル果す基板、１３・・・・・・アル
ミニウム板。 １４・・・・・・シリコーングリース、　１５．１６・
・・・・・ネジ。 １７・・・・・・接着剤、　　　Ｐ、Ｐａ・・・・・・
放熱構造体。 第１１！１ ４ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック基板上に設けられる発熱性の電気部品と、
   前記発熱性電気部品から発生する熱を発散させるための
   放熱板とが、前記セラミック基板を介して結合している
   放熱構造体において、前記セラミック基板と前記放熱板
   とが、１つの点状にまとまった狭い領域でこれらのセラ
   ミック基板と放熱板とが互いに固着しあうことによって
   、互いに結合し、かつ前記セラミック基板と前記放熱板
   との間に潤滑剤が薄膜の状態で介在していることを特徴
   とする放熱構造体。