JPH05102685A - 回路モジユール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路基板に実装した要冷却部品を、冷気噴流
をあてて冷却させる回路モジュール構造に関し、他の部
品には影響を与えずに、冷却部品を強力且つ効率良く冷
却することができる回路モジュール構造を提供すること
を目的とする。 【構成】 回路基板11上にワイヤボンディングする個別
部品３を搭載実装し、冷却部品４は上面41が放熱面とな
るように実装し、前記冷却部品４の上面41に天板81の裏
面を接し、上面41よりはみ出ないように開口82を穿設、
又は開口82を設けずに同位置に放熱フィン７を伝熱性良
く固着させ、回路基板11の実装面全面を覆う金属板のカ
バー８を備え、内部を封止するようにカバー８を固着さ
せ、カバー８の上方から天板81に冷気噴流を衝突させて
冷却部品４を冷却させるように構成したり、更に、カバ
ーの天板81の冷却部品４が実装されない領域対応部分に
縁部に通じる樋状凹部83を設けるようにも構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回路基板に実装した要冷
却部品を、冷気噴流をあてて冷却させる回路モジュール
構造に関する。

【０００２】近年、ＩＳＤＮ交換機などの通信システム
で、デバイス、実装技術に対する高速化、高密度実装化
の要求が激しい。この要求に対応するため、特に実装技
術において新技術の導入検討が行われており、集積度を
上げたＬＳＩを小形の回路基板に高密度に実装し、全体
を封止して回路モジュールを構成させ、このモジュール
を大形回路基板に複数個実装して生産性と実装密度の向
上を図っている。

【０００３】しかし、高密度実装に伴う発熱処理の冷却
問題を欠かすことはできない。

【０００４】

【従来の技術】図４は従来の一例を示し、(a) は回路モ
ジュール、(b) は回路ユニットの冷却構造である。

【０００５】図４の(a) に示すように、回路モジュール
15は、アルミナ磁器材等の絶縁基材に導体層を形成しパ
ターン作成にて複数層に配線を形成させた回路基板16
に、抵抗やコンデンサ等の部品で、同一面に接続端子を
設けた部品２と、接続端子の接続面を異にする部品３、
及びトランジスタやＩＣ、ＬＳＩ等の発熱して冷却を要
する冷却部品４を搭載実装して、モジュール回路を構成
し、外部接続は回路基板16の周縁部に接続端子５を片面
側に所定ピッチに立設してある。

【０００６】ここで、部品３は片面の接続端子は回路基
板16の表面に導通固着させるが、他面の接続端子と回路
基板16の表面配線とは細導線31をワイヤボンディングし
て接続させる。又、冷却部品４はその放熱面に放熱フィ
ン７を固着させ、空冷にて冷却させている。

【０００７】この回路モジュール15を、図４の(b) に示
すように、プリント配線板91上に集合実装して、回路ユ
ニット95を構成させ、この回路ユニット95が取扱の単位
となり、図示省略する架筐体のシェルフにプラグイン実
装されて、装置を構成する。

【０００８】この回路ユニット95の冷却は、図示の如
く、回路モジュール15の実装域の上方に、噴流孔96とス
カート部97を設けたエアダクト94が取付けられ、これに
より、ファン93から送られた冷気は、エアダクト94を通
り、各回路モジュール15の直上の噴流孔96から噴出さ
れ、スカート部97で垂直方向に整流され、最高風速20 m
/s位で回路基板16に垂直に吹きつけ、放熱フィン７を強
制冷却し、冷却部品４を所定温度以下に冷却している。

【０００９】ここでは、回路ユニット95での発熱量が多
く、今までのエアダクト分の空間を空けて回路ユニット
95を実装し、その空間に一括送風して強制空冷する方法
では、精々風速が２〜３ m/sであり、冷却能力を格段に
高めることは無理であり、このために上記のような、高
速の風速とし、且つ、直接に全冷却部品４に衝突状態に
吹きつける方法が採用された。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 回路モジュール15の実装部品で高周波の雑音除去に
使用するチップコンデンサは、接続端子が同一面に無い
部品３であり、一方の端子を回路基板16に半田付けした
後、他方の端子を細導線31にてワイヤボンディングして
回路基板16の回路に接続させている。 一例として、小さいチップには細導線31には25μm
φの金線を用いており、この場合のボンディング強度は
一般に数ｇ程度となり、極めてか弱い。 従って、回路モジュール15に吹きかかる高速の冷却
エアが、冷却部品４以外の実装した部品2,3 にも同じに
吹きかかり、特に細導線31にてワイヤボンディングした
部位では、接続の信頼性に悪影響を与え破断発生の恐れ
があり、延いては回路モジュール15の電気特性に支障を
来すことになる。 又、回路モジュール15の取扱上にて実装部品３に触
れることもあり、ワイヤボンディング部分に前記と同等
の悪影響を与え、接続の信頼性が損なわれる。 等の問題点があった。

【００１１】本発明は、かかる問題点に鑑みて、他の部
品には影響を与えずに、冷却部品を強力且つ効率良く冷
却することができる回路モジュール構造を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、図１及び図
２に示す如く、 [1] 回路基板11上にワイヤボンディングする個別部品３
を搭載実装し、冷却部品４は上面41が放熱面となるよう
に実装し、前記冷却部品４の上面41に天板81の裏面を接
し、上面41よりはみ出ないように開口82を穿設、又は開
口82を設けずに同位置に放熱フィン７を伝熱性良く固着
させ、回路基板11の実装面全面を覆う金属板のカバー８
を備え、内部を封止するようにカバー８を固着させ、カ
バー８の上方から天板81に冷気噴流を衝突させて冷却部
品４を冷却させる、本発明の回路モジュール１の構造に
より達成される。 [2] 更に、カバー８の天板81の冷却部品４が実装されな
い領域対応部分に縁部に通じる樋状凹部83を設けた、本
発明の回路モジュール１の構造によっても適えられる。

【００１３】

【作用】即ち、冷却部品４の放熱面に接触する天板81を
有するカバー８にて、回路基板11の実装面が封止される
ので、内部に実装された他の部品2,3 はカバーされるの
で、冷却噴流が天板81に吹きつけられても、部品2,3 に
吹きかかることは無くなるので、高速噴流によるワイヤ
ボンディングした部品３の細導線31に影響を与えること
は無くなる。又、回路モジュール１の取扱上でも、カバ
ー８により保護されるので問題は無くなる。

【００１４】更に、カバー８の天板81に設けた樋状凹部
83により、垂直噴流の衝突による乱流の発生を抑圧する
効果があり、冷却効果の向上に寄与できる。冷却部品４
に対しては、カバー８に開口82が設けられるので、放熱
面に直接に冷却噴流が吹き当てられて冷却させると共
に、接触するカバー８にも伝熱されカバー８も冷却され
て相乗効果を奏する。

【００１５】しかし、多量に発熱する冷却部品４には、
開口82をあけずに上面41と接触した部位に放熱フィン７
を熱伝導良く固着させることにより、直接上面41に放熱
フィン７を取付けたものと略同じとなり、冷却噴流が吹
きつけられた放熱フィン７を介して強力に冷却させるこ
とができる。

【００１６】かくして、本発明により、他の部品には影
響を与えずに、冷却部品を強力且つ効率良く冷却するこ
とができる回路モジュール構造を提供することが可能と
なる。

【００１７】

【実施例】以下図面に示す実施例によって本発明を具体
的に説明する。全図を通し同一符号は同一対象物を示
す。図１は本発明の一実施例の回路モジュールを示し、
(a)は構成斜視図、(b) は側断面図であり、図２は本発
明の他の実施例のカバー、図３は本発明の実施例の回路
ユニット部分拡大図である。

【００１８】図１の(a)(b)に示す如く、回路モジュール
１は回路基板11と実装部品2,3 及び冷却部品４とカバー
８とから構成しており、回路基板11は、10×10cmのアル
ミナ磁器基材から成る多層配線基板であり、一面に表面
実装型の部品2,3 及び冷却部品４を搭載実装し、裏面の
周縁部には外部との接続端子５が所定ピッチに配設して
ある。

【００１９】部品２は同一面に接続端子を配置した部品
であり、回路基板11の表面に両端子が半田付けされる。
部品３は、前述のチップコンデンサであり、異なる面に
接続端子が設けられており、一方の端子は直接に回路基
板11の表面に半田付けされ、他の端子には細導線31によ
るワイヤボンディングにて回路基板11に接続させる。

【００２０】冷却部品４はトランジスタやＩＣ、ＬＳＩ
等で冷却を要するものであり、放熱面を上面41として回
路基板11に搭載実装される。カバー８は、薄鋼板を絞り
加工成型した10×10×1.5 cmの一面開放のカバーで、天
板81は内面が冷却部品４の上面に接触する状態に取付け
られる。若し、上面81の高さが複数種あればその冷却部
品４の高さに合わせて天板81の対応位置を部分的に凹凸
形成させる。

【００２１】更に、放熱フィン７を必要とする冷却部品
４に対しては、その接触位置に放熱フィン７を、導電性
の接着材６により熱伝導良く接着させる。又、放熱フィ
ン７を特に必要としない冷却部品４に対しては、上面41
に接触する天板81の部分に上面41よりはみ出ないように
開口82を穿設し、接触面に接着材６を塗布して上面41に
封止接着させる。

【００２２】更に、回路基板11の周縁と、これを囲むカ
バー８の内壁とを接着材６にて封止接着して固着させ
る。これにより、冷却部品４の放熱面である上面41はカ
バー８の開口にて露出し、又は放熱フィン７が取付いた
と同様となり、十分に冷却噴流が吹き当てられて強制冷
却される。

【００２３】しかし内部はカバー８にて封止され、部品
2,3 はこの高速の噴流とは無縁状態となり、ワイヤボン
ディングの細導線31や固定部に悪影響を与えることは無
い。他の実施例のカバー８は、図２に示すように、天板
81の冷却部品４が実装されない領域対応部分に縁部に通
じる樋状凹部83を設けており、この樋状凹部83に冷却噴
流が流れ込み周縁にスムースに排出され、乱流の発生が
抑制され、冷却効率の向上に寄与できる。図中の矢印が
冷却噴流の流れを示す。

【００２４】尚、樋状凹部83は、天板81の中央部から周
縁に向けて下り傾斜を設けたり、凹断面形状も図示の四
角形の他、三角、長円、楕円等の任意形状でも差支えな
い。かような回路モジュール１を、図３のように、プリ
ント配線板91に集合実装して回路ユニット９に構成す
る。

【００２５】回路ユニット９では、図示省略したが図４
の(b) と同様に、上部にエアダクトを備え、回路モジュ
ール１毎に冷却噴流を天板81に吹きつけ、開口82に露出
した冷却部品４の放熱の上面41や、固着された放熱フィ
ン７、及びカバー８自体を冷却するが、この天板81に衝
突時に生じる乱流は、樋状凹部83をスムースに流れる噴
流により抑制され、周縁に流出して行き、更に回路モジ
ュール１の隣接間隔によりできる溝状部に流入し、回路
ユニット９から排出される。

【００２６】上記実施例は一例を示したもので、各部の
形状、寸法、材料は上記のものに限定するものではな
い。カバー８の固着は、上記の他に、部品を実装した回
路基板11を回路ユニット９に実装し、その各々の回路基
板11にカバー８を被せ、冷却部品４とは接着材６にて封
止接着し、且つプリント配線板91との突き当て縁部も全
周にわたり封止接着して固着させることもできる。

【００２７】尚、接着の代わりに半田付けによる固着も
可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の如く、本発明の回路モジュール構
造により、他の部品には影響を与えずに、冷却部品を強
力且つ効率良く冷却することができ、装置の小形化、高
性能化、高信頼性に寄与すること大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の回路モジュール (a) 構成斜視図 (b) 側断面図

【図２】 本発明の他の実施例のカバー

【図３】 本発明の実施例の回路ユニット部分拡大図

【図４】 従来の一例 (a) 回路モジュール (b) 回路ユニットの冷却構造

【符号の説明】

1,15 回路モジュール 2,3 部品 ４
冷却部品 ５ 接続端子 ６ 接着材 ７
放熱フィン ８ カバー 9,95 回路ユニット 1
1,16 回路基板 31 細導線 41 上面 81
天板 82 開口 83 樋状凹部 91
プリント配線板 93 ファン 94 エアダクト 96
噴流孔 97 スカート部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板(11)上にワイヤボンディングす
   る個別部品(3) を搭載実装し、冷却部品(4) は上面(41)
   が放熱面となるように実装し、 前記冷却部品(4) の上面(41)に天板(81)の裏面を接し、
   該上面(41)よりはみ出ないように開口(82)を穿設、又は
   該開口(82)を設けずに同位置に放熱フィン(7)を伝熱性
   良く固着させ、該回路基板(11)の実装面全面を覆う金属
   板のカバー(8)を備え、 内部を封止するように該カバー(8) を固着させ、該カバ
   ー(8)の上方から天板(81)に冷気噴流を衝突させて該冷
   却部品(4)を冷却させることを特徴とする回路モジュー
   ル構造。
2. 【請求項２】 カバー(8) の天板(81)の冷却部品(4) が
   実装されない領域対応部分に縁部に通じる樋状凹部(83)
   を設けたことを特徴とする、請求項１記載の回路モジュ
   ール構造。