JPWO2019203150A1 - 電子部品の放熱構造と、これを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

発熱を伴う電子部品へのストレスを低減できる放熱構造と、これを備えた表示装置を提供する。回路基板４に配置され、回路基板４からの高さが異なる少なくとも２個以上の熱を発生する電子部品４３，４４，４５と、電子部品４３，４４，４５から発せられる熱を放熱する放熱部材８と、電子部品４３，４４，４５と放熱部材８との間に密着配置され、熱を伝導する伝熱部材６と、を備え、電子部品４３，４４，４５と放熱部材８の間に配置される伝熱部材６の厚さは、同じ厚さである。

Description

本開示は、発熱を伴う電子部品の放熱構造とこれを備えた表示装置に関するものである。

従来、この種の構造にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の構造は、発熱を伴う電子部品（発熱素子）に当接するヒートシンクと、前記ヒートシンクに送風する送風手段を備えた送風ユニットと、を備え、前記電子部品と前記ヒートシンクとの間には一定の隙間を設け、その隙間を粘性の高いゲル状の熱伝導グリースや弾性に富む熱伝導シート等で充填するものが開示されている。

特開２００９−１３０２５８号公報

しかしながら、電子部品は高さの異なる複数個を有し、熱伝導シート及びヒートシンクを共通の部材とし、ヒートシンクの熱伝導シートの当接面が平らな面であった場合、熱伝導シートの圧縮量がそれぞれ異なり、電子部品とヒートシンクの距離が近い場合に、電子部品に過度の負荷がかかり、電子部品が破損する虞があるといった問題点があった。

そこで本開示は、以上の点に鑑みなされたものであり、発熱を伴う電子部品へのストレスを低減できる放熱構造と、これを備えた表示装置を提供することを目的とするものである。

本開示は、回路基板４と、前記回路基板４に配置され、前記回路基板４からの高さが異なる少なくとも２個以上の熱を発生する電子部品４３，４４，４５と、前記電子部品４３，４４，４５から発せられる熱を放熱する放熱部材８と、前記電子部品４３，４４，４５と前記放熱部材８との間に密着配置され、前記熱を伝導する伝熱部材６と、を備え、前記電子部品４３，４４，４５と前記放熱部材８の間に配置される前記伝熱部材６の厚さは、同じ厚さであることを特徴とする。

本開示によれば、所期の目的を達成でき、発熱を伴う電子部品へのストレスを低減できる放熱構造と、これを備えた表示装置を提供できる。

本開示の実施形態を示す表示装置の正面図。 図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図１の要部拡大図。

以下、図１乃至３に基づいて、本開示の表示装置を車両に搭載される車両用計器に適用した場合を例に挙げて説明する。

以下の説明において、「前面側」は、図１における手前側、及び図２における上側（文字板２側）であり視認者（運転者）に視認される側を意味する。「背（後）面側」は、図１における奥側、及び図２における下側（下ケース５側）を意味する。

図１において、車両用計器Ｄは、車速（車両情報）等を表示する指針式のスピードメータ（表示器）１００と、エンジン回転数（車両情報）を表示する指針式のタコメータ（表示器）２００と、走行距離や燃費消費や時刻等の各種車両情報を表示するデジタルメータ（表示器）３００とを備え、スピードメータ１００とタコメータ２００の間にデジタルメータ３００位置し、これらが並列された構成となっている。

スピードメータ１００とタコメータ２００は、図１、図２に示すように指針１と、この指針１を作動させる計器ムーブメントからなる駆動本体１１と、この駆動本体１１を導通装着してなる回路基板４と、指針１と回路基板４との間に位置し、指針１が指示する目盛や数字等の指標部２１を有する文字板２と、から主に構成され、文字板２の背後側に設けられる回路基板４には、指針１及び文字板２に対応する複数の発光素子（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４１，４２が搭載されている。

指針１は、透光性樹脂からなる指示部１２と、不透明な樹脂からなる指針キャップ１３と、を有し、駆動本体１１の回転軸に接続され、指標部２１を指示部１２にて指示する。駆動本体１１は、可動磁石式駆動本体，ステッピングモータ等からなるものであり、回路基板４の背後に装着され、回動軸が前方に突出している。

文字板２は、例えば透光性の合成樹脂等の薄板状の基材の表裏にインキが印刷されて指標部２１が形成されている。

そして、この場合、指針１は発光素子４１の点灯によりその照射光を受けて発光可能な光透過材料により形成され、また、文字板２の指標部２１は発光素子４２の点灯によりその照射光を受けて発光するよう光透過性材料により形成されている。

尚、デジタルメータ３００に対応する文字板２箇所には、デジタルメータ３００の所要部（具体的にはデジタルメータ３００に備えられる後述する表示素子９１の表示領域）を露出するための略矩形状の開口窓２２が形成されている。

回路基板４は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンを施した硬質配線基板からなり、電子部品が前記配線パターンに導通接続（配置）されている。電子部品は、例えば駆動本体１１や、発光素子４１，４２や、少なくとも２個以上の複数個のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ（第１のＩＣチップ，第２のＩＣチップ，第３のＩＣチップ）４３，４４，４５や、抵抗や，コンデンサ等がある。これらの電子部品は、電気が流れると熱を発生する。

第１のＩＣチップ４３は、薄板矩形のマイクロチップであり、回路基板４の背面側に実装される。また、第１のＩＣチップ４３は、ＧＤＣ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：描画制御コントローラ）として機能し、第２のＩＣチップ４４から出力された制御信号に基づいて、デジタルメータ３００に車両情報を表示させる。

第２のＩＣチップ４４は、薄板矩形のマイクロチップであり、回路基板４の背面側に実装される。また、第２のＩＣチップ４４は、マイコンとして機能し、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有しており、例えば、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従って所定の演算処理を実行する。

また、第２のＩＣチップ４４は、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から車速、エンジン回転数、各種車両情報、ナビゲーション情報などを、各種センサなどを介して取得し、取得した情報に基づき、駆動本体１１，発光素子４１，発光素子４２，デジタルメータ３００らを駆動・制御する。

第３のＩＣチップ４５は、薄板矩形のマイクロチップであり、回路基板４の背面側に実装される。また、第３のＩＣチップ４５は、通信におけるビット速度が高速なＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）規格に属するＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、第１のＩＣチップ４３からの大量の画像データの一時記憶として用いられる。

各ＩＣチップ（第１のＩＣチップ，第２のＩＣチップ，第３のＩＣチップ）４４，４３，４５は、回路基板４の法線方向の高さ（厚さ）がそれぞれ異なる部品である。本開示では、第１のＩＣチップ４３が一番高く、第２のＩＣチップ４４が二番目に高く、第３のＩＣチップ４５が一番低い部品である。各ＩＣチップ４３，４４，４５は、約１ｍｍから２ｍｍの高さの部品である。

また、各ＩＣチップ４３，４４，４５は、回路基板４の背面側において、後述する放熱部材８の本体部８１に対向する位置に実装されている。尚、当然ながら、各ＩＣチップ４３，４４，４５は、回路基板４の同一である平面４ａの上に実装されている。

回路基板４の前方側には、例えば白色系の合成樹脂からなる中ケース３が設けられており、この中ケース３には、発光素子４１，４２を収容し、それらの光を指針１及び文字板２側に案内する照明室が複数形成されている。尚、中ケース３は、文字板２やデジタルメータ３００を保持する保持体としての機能を有している（図２参照）。

中ケース３の前方側には、見返し部材（図示せず）が配置されており、この見返し部材は、スピードメータ１００とタコメータ２００の可視領域（つまり、指針１と指標部２１）と開口窓２２とを露出する。また、見返し部材の前方側には、例えば湾曲形状に形成された透明または半透明の透視パネル（図示せず）が配置されている。

下ケース５は、文字板２，中ケース３，回路基板４，デジタルメータ３００，放熱部材８等を収容する例えば白色の遮光性合成樹脂からなる。下ケース５は、略有底箱形状にて形成され、回路基板４と離間するように回路基板４の背後側に位置する略平板状の基部５１と、回路基板４を保持する複数個の突き当て部５２とが一体形成された構成となっている。

デジタルメータ３００は、図２に示すように表示素子９１と、この表示素子９１のソース線（信号線）を駆動するソース線駆動回路（図示せず）と、表示素子９１のゲート線（走査線）を駆動するゲート線駆動回路（図示せず）と、導光体９２と、光源９３と、複数枚の例えば拡散シートやプリズムシートからなる光学シート９４と、等から構成され、これらを収容し保持するデジタルメータ３００の外装ケースを構成する導電性材料からなるフレーム体９５と、前記ソース線駆動回路並びに前記ゲート線駆動回路のタイミングを制御する各種タイミング信号を生成するタイミングコントローラ（図示せず）等が搭載されたプリント基板９６と、を備えている。

表示素子９１は、例えば複数の画素を有するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Fｉｌｍ Tｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型の液晶表示素子（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）からなり、車両に搭載された各種センサからの検出信号に基づいて、走行距離や燃料消費等の車両情報（所定情報）を表示する。

導光体９２は、略平板状の透光性合成樹脂からなる。光源９３は、適宜色を発するＬＥＤからなる。フレーム体９５は、導電性材料からなる。プリント基板９６は、フレーム体９５の背面に適宜固定手段を用いて固定され、フレキシブル配線板９７とコネクタ９８とを介して回路基板４に接続されている。

また、回路基板４の背面側には、各ＩＣチップ４３，４４，４５を覆うように配置され、各ＩＣチップ４３，４４，４５から発せられる熱を放熱するヒートシンクである放熱部材８が配置されている。放熱部材８は、アルミ等の熱伝導率の高い金属材料からなり、表面の酸化を防止する処置として、その表面の全体に陽極酸化被膜処理が施され、陽極酸化被膜に覆われている。また、放熱部材８は、板状の略矩形に形成された本体部８１と、その背面側には下ケース５の外部にある外気（大気）と接触可能な多数の放熱フィン部８２と、を有する。

放熱フィン部８２は、下ケース５に設けられた開口部５３から外部へ複数の突出片が並んで形成されている。尚、放熱部材８は、適宜、固定手段を用いて、下ケース５に固定されている。例えば、本開示では、本体部８１の４隅にビスＶ等を用いて回路基板４側から下ケース５の基部５１に固定されている。

各ＩＣチップ４３，４４，４５と本体部８１との間には、粘着性の表面を有する熱伝導部材（伝熱部材）６が両者に密着配置（載置）されている。熱伝導部材６は、熱伝導性が良好な弾性体からなり、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）或いは熱伝導シートと称されている。このような放熱構造により、各ＩＣチップ４３，４４，４５が発した熱は、熱伝導部材６を介して放熱部材８の本体部８１に伝導し、放熱フィン部８２によって放散されることで、効率的に温度を低減することができる。

熱伝導部材６は、各ＩＣチップ４３，４４，４５と本体部８１との間に各１枚ずつ配置され、３枚とも同じ部品である。よって、当然ながら、それぞれの熱伝導部材６の厚さは同じに形成されている。尚、熱伝導部材６は、放熱部材８に貼り付けられた後、各ＩＣチップ４３，４４，４５と当接する。

放熱部材８の本体部８１は、回路基板４の平面４ａと平行に形成される一般面８３を有する。また、本体部８１は、第１のＩＣチップ４３と当接する熱伝導部材６と当接する第１の当接面８４，第２のＩＣチップ４４と当接する熱伝導部材６と当接する第２の当接面８５，第３のＩＣチップ４５と当接する熱伝導部材６と当接する第３の当接面８６を有する。

第１の当接面８４と第２の当接面８５の高さ方向（回路基板４の平面４ａの法線方向）の差は、第１のＩＣチップ４３と第２のＩＣチップ４４の高さ方向の差と同じである。また、第２の当接面８５と第３の当接面８６の高さ方向の差は、第２のＩＣチップ４４と第３のＩＣチップ４５の高さ方向の差と同じである。

第１の当接面８４は、第１の当接面８４の外周の面である一般面８３に対し、回路基板４の反対の方向に凹状に形成される凹部８１ａの底面に形成される。第２の当接面８５は、第２の当接面８５の外周の面である一般面８３に対し、回路基板４の反対の方向に凹状に形成される凹部８１ａの底面に形成される。第３の当接面８６は、第３の当接面８６の外周の面である一般面８３に対し、回路基板４の方向に凸状に形成される凸部８１ｂの天面に形成される。

尚、各当接面（第１の当接面，第２の当接面，第３の当接面）８４，８５，８６には、母材よりも熱伝導性の劣る陽極酸化被膜が取り除かれている。つまり、熱伝導部材６と各当接面８４，８５，８６との間には、陽極酸化被膜が存在しない。

第１のＩＣチップ４３と対向する第１の当接面８４との距離Ｄ１と、第２のＩＣチップ４４と対向する第２の当接面８５との距離Ｄ２と、第３のＩＣチップ４５と対向する第３の当接面８６との距離Ｄ３は、それぞれ同じ距離に設定されている。尚、この距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、熱伝導部材６の厚さの約７０％から８０％に設定されている。つまり、熱伝導部材６は、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３において、約２０％から３０％圧縮された状態で配置されている。距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、約３ｍｍに設定されている。

第３の当接面８６は、第３の当接面８６の外周を囲むように、一般面８３から回路基板４の方向に凸状に形成され、熱伝導部材６を位置決めする位置決め部８７を有する。位置決め部８７の第３の当接面８６からの突出量Ｈ１は、距離Ｄ３よりも低い突出量に形成されている。

このように形成されることにより、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３において、それらの隙間を一定にすることができるので、隙間が異なる設定により熱伝導部材６の厚さをそれぞれ異なるものを設ける場合に比べ、製造コストを低減し、低価格な表示装置を提供することができる。

また、このように形成されることにより、各熱伝導部材６の圧縮量を一定にすることができるので、熱伝導部材６の圧縮量のバラツキにより、各ＩＣチップ４３，４４，４５へそれぞれ異なる負荷がかかり、各ＩＣチップ４３，４４，４５が破損するような負荷が係ることを防止し、安全性の高い表示装置を提供することができる。

また、このように形成されることにより、各ＩＣチップ４３，４４，４５へと放熱部材８との約３ｍｍの間に弾性体からなる熱伝導部材６が配置されているため、各部品の寸法バラツキや、組立バラツキ及び、車両の振動による部品同士のガタツキ等を吸収できるので、各ＩＣチップ４３，４４，４５へ負荷が係ることを防止し、安全性の高い表示装置を提供することができる。

また、このように形成されることにより、位置決め部８７を熱伝導部材６の貼り付け目安とすることができるので、容易且つ迅速に組立を行うことができる表示装置を提供することができる。

また、凹部８１ａもまた、熱伝導部材６の貼り付け目安とすることができるので、容易且つ迅速に組立を行うことができる表示装置を提供することができる。

尚、本開示の表示装置を上述した実施形態の構成にて例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。

本実施形態の場合、放熱フィン部８２の先端部分が、下ケース５の基部５１の底面と略同一面上に位置していたが、例えば、放熱フィン部８２の先端部分を基部５１の底面から突出させてもよい。

４ 回路基板
４３ 第１のＩＣチップ（電子部品）
４４ 第２のＩＣチップ（電子部品）
４５ 第３のＩＣチップ（電子部品）
６ 熱伝導部材（伝熱部材）
８ 放熱部材
８１ａ 凹部
８１ｂ 凸部
８４ 第１の当接面（当接面）
８５ 第２の当接面（当接面）
８６ 第３の当接面（当接面）
８７ 位置決め部
Ｄ１ 第１のＩＣチップ４３と対向する第１の当接面８４との距離
Ｄ２ 第２のＩＣチップ４４と対向する第２の当接面８５との距離
Ｄ３ 第３のＩＣチップ４５と対向する第３の当接面８６との距離
Ｈ１ 前記位置決め部の前記当接面からの突出量
１００ スピードメータ（表示器）
２００ タコメータ（表示器）
３００ デジタルメータ（表示器）

Claims (7)

1. 回路基板と、
   前記回路基板に配置され、前記回路基板からの高さが異なる少なくとも２個以上の熱を発生する電子部品と、
   前記電子部品から発せられる熱を放熱する放熱部材と、
   前記電子部品と前記放熱部材との間に密着配置され、前記熱を伝導する伝熱部材と、を備え、
   前記電子部品と前記放熱部材の間に配置される前記伝熱部材の厚さは、同じ厚さであることを特徴とする放熱構造。
2. 前記放熱部材の前記伝熱部材の当接する当接面は、凹部に形成されることを特徴とする請求項１記載の放熱構造。
3. 前記放熱部材の前記伝熱部材の当接する当接面は、凸部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
4. 前記当接面の外周に、前記当接面から凸状に形成される位置決め部を有することを特徴とする請求項３に記載の放熱構造。
5. 前記放熱部材は、表面を陽極酸化被膜により覆われ、前記放熱部材の前記伝熱部材の当接する当接面は、前記陽極酸化被膜に覆われていないことを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
6. 前記電子部品と前記放熱部材の間の距離は、同じ距離であることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
7. 請求項１に記載の放熱構造において、車両情報を表示する表示器を有することを特徴とする表示装置。

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