WO2015098498A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2015098498A1
WO2015098498A1 PCT/JP2014/082569 JP2014082569W WO2015098498A1 WO 2015098498 A1 WO2015098498 A1 WO 2015098498A1 JP 2014082569 W JP2014082569 W JP 2014082569W WO 2015098498 A1 WO2015098498 A1 WO 2015098498A1
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WO
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metal plate
heat
insulating substrate
heat dissipation
fastening
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/082569
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Inventor
公教 尾崎
隆宏 郡司
Original Assignee
株式会社 豊田自動織機
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device.
  • Patent Document 1 discloses a heat dissipation structure for a heating element in a conventional electronic device.
  • a printed circuit board 102 on which a heat generating electronic component 101 is mounted is housed in a case 103 made of aluminum or the like.
  • the printed circuit board 102 includes an insulating substrate 102a and a heat dissipation pattern 104 made of copper foil or the like formed on the insulating substrate 102a.
  • the heat generating electronic component 101 is fixed to the heat radiation pattern 104.
  • a cylindrical boss portion 105 is formed on the case 103.
  • a radiating nut 106 made of aluminum or the like having good heat conduction efficiency is embedded in the boss portion 105 by insert molding.
  • the heat radiating nut 106 has a protruding portion 106a and an exposed portion 106b.
  • the protruding portion 106a protrudes toward the insulating substrate 102a from the end of the boss portion 105 facing the insulating substrate 102a.
  • the exposed portion 106 b is exposed outside the case 103.
  • a screw 107 is screwed to the heat radiating nut 106 in a state where the heat radiating pattern 104 and the protruding portion 106a are in contact with each other. Thereby, the printed circuit board 102 is supported by the heat radiating nut 106. According to this configuration, heat generated from the heat generating electronic component 101 can be released from the heat radiation pattern 104 to the outside of the case 103 via the heat radiation nut 106.
  • the printed circuit board 102 warps against the heat radiation nut 106 due to heat from the heat generating electronic component 101.
  • the contact area between the heat radiation pattern 104 and the protrusion 106a is reduced. For this reason, it becomes difficult to release the heat from the heat generating electronic component 101 to the outside of the case 103 from the heat radiation pattern 104 via the heat radiation nut 106.
  • An object of the present invention is to provide an electronic device that can efficiently dissipate heat from a heating element.
  • an electronic device having a circuit board and a heat dissipation member.
  • the circuit board has an insulating substrate and a metal plate that is bonded to the insulating substrate and on which a heating element is mounted.
  • the heat dissipation member is thermally coupled to the metal plate.
  • the metal plate is fixed to the heat dissipation member using at least three fastening members.
  • the region surrounded by the fastening member in the metal plate includes at least a part of the mounting portion on which the heating element in the metal plate is mounted.
  • the linear expansion coefficient of the insulating substrate is different from the linear expansion coefficient of the metal plate. It may warp against it.
  • the heat transfer path between the metal plate and the heat radiating member is only a fastening portion between the metal plate and the heat radiating member by one fastening member.
  • the circuit board may warp against the heat radiating member due to the heat from the heating element.
  • the metal plate is fixed to the heat dissipation member using at least three fastening members.
  • region enclosed by the fastening member in a metal plate contains at least one part of the mounting part in which the heat generating body in a metal plate is mounted. According to this configuration, even if the circuit board is warped against the heat radiating member due to heat from the heating element, in the region surrounded by the fastening member in the metal plate, the circuit board is It does not warp against the heat dissipation member. Therefore, the area
  • region enclosed by the fastening member in a metal plate contains at least one part of the mounting part in which a heat generating body is mounted. For this reason, a heat generating body is efficiently thermally radiated with respect to a heat radiating member through the area
  • the insulating substrate has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a through hole, and the metal plate is bonded to the first surface of the insulating substrate.
  • a bonding portion and a protruding portion having a mounting portion that protrudes from the second surface of the insulating substrate through the through hole of the insulating substrate, and a wiring pattern is bonded to the second surface of the insulating substrate;
  • the metal plate is preferably thermally coupled to the heat radiating member without using an insulating substrate.
  • the heat from the heating element can be efficiently released from the metal plate to the heat dissipation member.
  • a heat transfer portion is interposed between the metal plate and the heat dissipation member.
  • the heat transfer from the heating element to the metal plate and the heat radiating member can be promoted by the heat transfer section. For this reason, a heat generating body can be thermally radiated still more efficiently.
  • the heat transfer section is preferably heat dissipation grease. According to this configuration, compared to the case where a heat transfer plate is interposed between the metal plate and the heat radiating member, the gap between the metal plate and the heat radiating member can be easily filled, so that the heat generator is radiated more efficiently. be able to.
  • the metal plate is preferably fixed to the heat dissipation member using three fastening members.
  • FIG. 1 is a top view of an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. The longitudinal cross-sectional view of the conventional electronic device.
  • the electronic device 10 includes a circuit board 10a.
  • the circuit board 10a includes a metal plate 20 on which four electronic components 11 as heating elements are mounted, an insulating substrate 30 laminated on a part of the upper surface of the metal plate 20, and a wiring pattern laminated on the upper surface of the insulating substrate 30. 31 and a fixed plate 32.
  • the electronic device 10 further includes a heat dissipation member 12 that is thermally coupled to the metal plate 20.
  • the heat radiating member 12 is made of aluminum which is a different material from the metal plate 20 and is connected to the ground.
  • the metal plate 20 is laminated on the upper surface of the heat dissipation member 12.
  • the metal plate 20 is made of a flat copper plate having a thickness of 0.5 mm.
  • the metal plate 20 is formed by patterning a copper plate into a predetermined shape and bending a part of the patterned copper plate. Specifically, the metal plate 20 is bent upward with the first folding line P1 as the center, bent downward with the second folding line P2 as the center, and bent downward with the third folding line P3 as the center. , And is bent upward about the fourth folding line P4.
  • the metal plate 20 has a protruding portion 21, a first outer peripheral portion 22, a first bent portion 23, a second outer peripheral portion 24, and a second bent portion 25.
  • the protrusion 21 is formed between the second fold line P2 and the third fold line P3.
  • the first outer peripheral portion 22 extends from the first folding line P1 to the side opposite to the second folding line P2.
  • the first bent portion 23 is a portion that connects the first outer peripheral portion 22 and the protruding portion 21.
  • the second outer peripheral portion 24 extends from the fourth folding line P4 to the side opposite to the third folding line P3.
  • the second bent portion 25 is a portion that connects the second outer peripheral portion 24 and the protruding portion 21.
  • the protrusion part 21, the 1st outer peripheral part 22, and the 2nd outer peripheral part 24 are mutually arrange
  • the first outer peripheral portion 22 is formed with a pair of extending portions 22 a and 22 b.
  • the extending portions 22 a and 22 b are formed in an L shape in plan view and are disposed below the protruding portion 21 on both sides of the protruding portion 21.
  • the second outer peripheral portion 24 is formed with a pair of extending portions 24a and 24b.
  • the extending portions 24 a and 24 b are also formed in an L shape in plan view and are disposed below the protruding portion 21 on both sides of the protruding portion 21.
  • the distal end portion of the extending portion 22a is opposed to the distal end portion of the extending portion 24a, and the distal end portion of the extending portion 22b is opposed to the distal end portion of the extending portion 24b.
  • a flat insulating substrate 30 is laminated and bonded to the upper surfaces of the first outer peripheral portion 22 and the second outer peripheral portion 24. Therefore, the first outer peripheral portion 22 and the second outer peripheral portion 24 form an adhesion portion that is bonded to the lower surface of the insulating substrate 30 in the metal plate 20.
  • a through hole 30 h through which the protruding portion 21 of the metal plate 20 can pass is formed in the central portion of the insulating substrate 30.
  • the upper surface of the protrusion 21 passes through the through hole 30 h and protrudes from the upper surface of the insulating substrate 30.
  • the lower surface of the insulating substrate 30 is defined as the first surface.
  • the upper surface of the insulating substrate 30 is a surface opposite to the first surface of the insulating substrate 30 and is defined as a second surface.
  • a wiring pattern 31 is laminated and bonded to the upper surface of the insulating substrate 30.
  • the wiring pattern 31 is made of a flat copper plate having a thickness of 0.5 mm.
  • the wiring pattern 31 is patterned into a predetermined shape.
  • the wiring pattern 31 is disposed at a position overlapping the first outer peripheral portion 22, the extending portions 22 a and 24 a and the second outer peripheral portion 24 of the metal plate 20. That is, the wiring pattern 31 does not overlap the extending portions 22b and 24b.
  • the insulating substrate 30 insulates the metal plate 20 and the wiring pattern 31 from each other.
  • a fixing plate 32 is laminated and bonded to the upper surface of the insulating substrate 30.
  • the fixed plate 32 is made of a flat copper plate having a thickness of 0.5 mm.
  • the fixed plate 32 is disposed at a position overlapping the extending portions 22 b and 24 b of the metal plate 20.
  • the upper surface of the protrusion 21, the upper surface of the wiring pattern 31, and the upper surface of the fixing plate 32 are located on the same plane.
  • the wiring pattern 31 is separated from the fixed plate 32 and is not electrically connected to the fixed plate 32.
  • An adhesive (not shown) is applied to the upper surfaces of the first outer peripheral portion 22 and the second outer peripheral portion 24 of the metal plate 20, and an insulating substrate 30 is laminated. Further, an adhesive is applied to the upper surface of the insulating substrate 30 and a wiring pattern 31 and a fixing plate 32 are laminated. The wiring pattern 31 and the fixing plate 32 stacked on the insulating substrate 30 are pressed using a flat pressing tool (not shown) spreading on the upper surface of the wiring pattern 31 and the upper surface of the fixing plate 32. Thereby, the first outer peripheral portion 22 and the second outer peripheral portion 24 and the insulating substrate 30 are bonded, the insulating substrate 30 and the wiring pattern 31 are bonded, the insulating substrate 30 and the fixing plate 32 are bonded, and the circuit board. 10a is formed.
  • the four electronic components 11 are mounted in the vicinity of the extending portions 22b and 24b on the upper surface of the protruding portion 21. Accordingly, the protruding portion 21 has four mounting portions 26 on which the electronic component 11 is mounted.
  • the mounting portion 26 is a portion that contacts the electronic component 11 in the protruding portion 21 and is a portion that is thermally coupled to the electronic component 11.
  • Each electronic component 11 has a lead 11a.
  • Each electronic component 11 is electrically connected to the wiring pattern 31 via the lead 11a.
  • the metal plate 20 is fixed on the heat radiating member 12 using three fastening members 41, 42 and 43.
  • the fastening members 41, 42, and 43 are bolts.
  • the fastening member 41 is disposed in the vicinity of the extending portions 22 a and 24 a in the protruding portion 21.
  • the fastening member 41 penetrates the protruding portion 21 and is screwed into the heat radiating member 12.
  • the fastening member 42 is arrange
  • the fastening member 42 passes through the fixing plate 32, the insulating substrate 30, and the extending portion 22 b and is screwed into the heat radiating member 12.
  • the fastening member 43 is arrange
  • the fastening member 43 passes through the fixing plate 32, the insulating substrate 30, and the extending portion 24 b and is screwed into the heat radiating member 12.
  • a region Z1 shown in FIG. 1 indicates a region surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20.
  • the region Z1 includes at least a part of the mounting portion 26 on which the electronic components 11 on the metal plate 20 are mounted.
  • the region Z1 has a triangular shape in plan view surrounded by three straight lines connecting the fastening members 41, 42, and 43.
  • heat radiation grease 27 as a heat transfer portion is interposed between the metal plate 20 and the heat radiation member 12.
  • silicon grease is used for the heat dissipation grease 27.
  • a seat portion 12 a is protruded at a position overlapping the protruding portion 21 on the upper surface of the heat radiating member 12.
  • an annular groove 12b is formed on the upper surface of the heat radiating member 12 so as to surround the seat 12a.
  • the operation of the electronic device 10 will be described.
  • the case where the metal plate 20 is fixed to the heat radiating member 12 using one fastening member will be described.
  • the circuit board 10 a since the linear expansion coefficient of the insulating substrate 30 is different from the linear expansion coefficient of the metal plate 20, the circuit board 10 a may warp against the heat radiating member 12 due to heat from each electronic component 11. For this reason, there exists a possibility that the heat transfer path
  • the circuit board 10 a may warp against the heat dissipation member 12 due to heat from each electronic component 11. For this reason, the heat transfer path between the metal plate 20 and the heat radiating member 12 is only on the fastening part between the metal plate 20 and the heat radiating member 12 by the two fastening members and the line connecting the two fastening parts. There is a fear.
  • the heat transfer path between the metal plate 20 and the heat radiating member 12 is only the fastening portion between the metal plate 20 and the heat radiating member 12 by one fastening member, or the metal plate 20 by two fastening members. Since it is only on the line which connects between the fastening part with the heat radiating member 12 and two fastening parts, each electronic component 11 cannot be thermally radiated efficiently.
  • the metal plate 20 is fixed to the heat dissipation member 12 using the three fastening members 41, 42, and 43.
  • a region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20 includes at least a part of the mounting portion 26 on which each electronic component 11 is mounted. According to this configuration, even when the circuit board 10a is warped against the heat radiating member 12 by the heat from each electronic component 11, the circuit board 10a is clamped by the fastening members 41, 42, and 43 in the region Z1. Is pressed to the heat radiating member 12 side. Thereby, the circuit board 10a does not warp against the heat radiating member 12. Therefore, the region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20 functions as a heat transfer path between the metal plate 20 and the heat dissipation member 12.
  • the region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20 includes at least a part of the mounting portion 26 on which each electronic component 11 is mounted. Furthermore, by fastening the fastening members 41, 42, and 43, the region Z ⁇ b> 1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the protruding portion 21 and the upper surface of the heat radiating member 12 overlapping the protruding portion 21 are interposed via the heat radiating grease 27. Are in surface contact. For this reason, each electronic component 11 is efficiently radiated to the heat radiating member 12 through the region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the protruding portion 21 and the heat radiating grease 27.
  • the metal plate 20 is fixed to the heat dissipation member 12 using the three fastening members 41, 42, and 43. Further, a region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20 includes at least a part of the mounting portion 26 on which each electronic component 11 is mounted. According to this configuration, even if the circuit board 10a is warped against the heat radiating member 12 by the heat from each electronic component 11, the circuit board is provided in the region Z1 by the fastening members 41, 42, and 43. 10 a does not warp against the heat radiating member 12.
  • a region Z1 surrounded by the fastening members 41, 42, and 43 in the metal plate 20 becomes a heat transfer path between the metal plate 20 and the heat dissipation member 12. For this reason, each electronic component 11 is efficiently radiated with respect to the heat radiating member 12 through the region Z ⁇ b> 1 surrounded by the fastening members 41, 42 and 43 in the metal plate 20.
  • the electronic device 10 may have a configuration in which a metal plate and a wiring pattern are fixed to the upper surface of the insulating substrate 30 and the heat dissipation member 12 is fixed to the lower surface of the insulating substrate 30.
  • the electronic component 11 is mounted on a metal plate, the leads 11a of the electronic component 11 are electrically connected to the wiring pattern, and the metal plate and the wiring pattern are each patterned into a predetermined shape. According to this configuration, since the insulating substrate 30 is interposed between the metal plate and the heat radiating member 12, the electronic component 11 is not easily radiated to the heat radiating member 12.
  • the metal plate 20 is thermally coupled to the heat dissipation member 12 without the insulating substrate 30 interposed therebetween. For this reason, heat from the electronic component 11 can be efficiently released from the metal plate 20 to the heat dissipation member 12 as compared with the above configuration in which the insulating substrate 30 is interposed between the metal plate 20 and the heat dissipation member 12.
  • the heat radiation grease 27 is interposed between the metal plate 20 and the heat radiation member 12. According to this configuration, the heat transfer from the electronic component 11 to the metal plate 20 and the heat dissipation member 12 can be promoted by the heat dissipation grease 27. For this reason, the electronic component 11 can be radiated more efficiently.
  • the heat radiation grease 27 is applied between the metal plate 20 and the heat radiating member 12 to dissipate heat from the metal plate 20. It is easy to fill a gap between the members 12. Therefore, the electronic component 11 can be radiated more efficiently.
  • the first outer peripheral portion 22 and the second outer periphery 22 of the metal plate 20 can be simply pressed against the wiring pattern 31 and the fixing plate 32 using only a flat plate-shaped pressing tool spreading on the upper surface of the wiring pattern 31 and the upper surface of the fixing plate 32.
  • the outer peripheral portion 24 and the insulating substrate 30 are bonded. Therefore, the manufacture of the circuit board 10a can be simplified.
  • the above embodiment may be modified as follows.
  • at least three fastening members 41, 42, 43 may be used.
  • the metal plate 20 may be fixed to the heat dissipation member 12 using four or more fastening members.
  • Three fastening members 41, 42, 43 may penetrate the protrusion 21 and be screwed into the heat radiating member 12.
  • the fastening member 41 is disposed in the vicinity of the extending portions 22a and 24a of the protruding portion 21
  • the fastening member 42 is disposed on the side edge in the vicinity of the extending portion 22b of the protruding portion 21, and the fastening member 43 is protruded. You may arrange
  • the fixing plate 32 may not be stacked on the upper surface of the insulating substrate 30.
  • a heat transfer plate as a heat transfer unit may be interposed between the metal plate 20 and the heat dissipation member 12. -The heat dissipation grease 27 between the metal plate 20 and the heat dissipation member 12 may be omitted, and the metal plate 20 and the heat dissipation member 12 may be in direct contact with each other.
  • the electronic device 10 may have a configuration in which a metal plate and a wiring pattern are fixed to the upper surface of the insulating substrate 30 and the heat dissipation member 12 is fixed to the lower surface of the insulating substrate 30.
  • the thickness, material, etc. of the metal plate 20, the wiring pattern 31, and the fixing plate 32 are not particularly limited.
  • the metal plate 20, the wiring pattern 31, and the fixing plate 32 may be formed of a conductive metal material such as aluminum.
  • thermo radiation grease which contains a liquid metal, a ceramic, etc. as a main component as a heat-transfer part.
  • thermal radiation member 12 may form the thermal radiation member 12 with electroconductive materials other than aluminum.
  • the fastening members 41, 42, and 43 may be members other than bolts as long as the metal plate 20 and the heat dissipation member 12 can be fastened. -The number of the electronic components 11 is not specifically limited.

Abstract

　金属板は、３つの締結部材を用いて、放熱部材に固定されている。また、金属板における締結部材によって囲まれた領域は、金属板における電子部品が搭載される搭載部の少なくとも一部分を含む。この構成によれば、電子部品からの熱によって回路基板が放熱部材に対して反る力が作用しても、金属板における各締結部材によって囲まれた領域では、各締結部材の締結によって、回路基板が放熱部材に対して反らなくなる。よって、金属板における締結部材によって囲まれた領域は、金属板と放熱部材との間の熱伝達経路として機能することができる。

Description

電子機器
　本発明は、電子機器に関する。
　従来の電子機器における発熱体の放熱構造が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、図４に示すように、発熱電子部品１０１を搭載したプリント基板１０２が、アルミニウム等からなるケース１０３内に収納されている。プリント基板１０２は、絶縁基板１０２ａと、絶縁基板１０２ａ上に形成された銅箔等からなる放熱用パターン１０４とを備えている。発熱電子部品１０１は、放熱用パターン１０４に固定されている。ケース１０３には、筒状のボス部１０５が形成されている。ボス部１０５には、インサート成形により、熱伝導効率の良いアルミニウム等からなる放熱ナット１０６が埋め込まれている。放熱ナット１０６は、突出部１０６ａと露出部１０６ｂとを有している。突出部１０６ａは、絶縁基板１０２ａに面するボス部１０５の端部から、絶縁基板１０２ａに向けて突出している。露出部１０６ｂは、ケース１０３の外側に露出している。ケース１０３内では、放熱用パターン１０４と突出部１０６ａとを接触させた状態で、ビス１０７が放熱ナット１０６に螺着されている。これにより、プリント基板１０２が、放熱ナット１０６によって支持されている。この構成によれば、発熱電子部品１０１から発せられる熱を、放熱用パターン１０４から放熱ナット１０６を介してケース１０３の外側へ逃がすことができる。
　しかしながら、上記構成によれば、絶縁基板１０２ａの線膨脹係数と放熱用パターン１０４の線膨張係数とが異なるため、発熱電子部品１０１からの熱によって、プリント基板１０２が放熱ナット１０６に対して反ることがある。この場合、放熱用パターン１０４と突出部１０６ａとの接触面積が小さくなる。このため、発熱電子部品１０１からの熱を、放熱用パターン１０４から放熱ナット１０６を介してケース１０３の外側へ逃がすことが難しくなる。
特開平９－３２１４６７号公報
　本発明の目的は、発熱体を効率良く放熱することのできる電子機器を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、回路基板と放熱部材とを有する電子機器が提供される。回路基板は、絶縁基板と、絶縁基板に接着されると共に発熱体が搭載される金属板とを有している。放熱部材は、金属板と熱的に結合されている。金属板は、少なくとも３つの締結部材を用いて、放熱部材に固定されている。金属板における締結部材によって囲まれた領域は、金属板における発熱体が搭載された搭載部の少なくとも一部分を含む。
　例えば、１つの締結部材を用いて金属板を放熱部材に固定した場合、絶縁基板の線膨脹係数と金属板の線膨張係数とが異なるため、発熱体からの熱によって、回路基板が放熱部材に対して反ることがある。この場合、金属板と放熱部材との間の熱伝達経路が、１つの締結部材による金属板と放熱部材との締結部位のみになる虞がある。また、２つの締結部材を用いて金属板を放熱部材に固定した場合も、発熱体からの熱によって、回路基板が放熱部材に対して反ることがある。この場合、金属板と放熱部材との間の熱伝達経路が、２つの締結部材による金属板と放熱部材との締結部位、及び２箇所の締結部位間を結ぶ線上のみになる虞がある。これらの場合、発熱体を効率良く放熱させることができない。
　この点、本発明によれば、少なくとも３つの締結部材を用いて、金属板が放熱部材に固定されている。また、金属板における締結部材によって囲まれた領域は、金属板における発熱体が搭載される搭載部の少なくとも一部分を含む。この構成によれば、発熱体からの熱によって回路基板が放熱部材に対して反る力が作用しても、金属板における締結部材によって囲まれた領域では、締結部材の締結によって、回路基板が放熱部材に対して反らなくなる。よって、金属板における締結部材によって囲まれた領域は、金属板と放熱部材との間の熱伝達経路として機能することができる。また、金属板における締結部材によって囲まれた領域は、発熱体が搭載される搭載部の少なくとも一部分を含む。このため、発熱体は、金属板における締結部材によって囲まれた領域を介し、放熱部材に対して効率良く放熱される。
　上記電子機器において、絶縁基板は、第１面と、第１面と反対側の面である第２面と、貫通孔とを有し、金属板は、絶縁基板の第１面に接着される接着部位と、絶縁基板の貫通孔を通過して絶縁基板の第２面よりも突出すると共に搭載部を有する突出部とを有し、絶縁基板の第２面には、配線パターンが接着され、金属板は、絶縁基板を介することなく、放熱部材に対して熱的に結合されていることが好ましい。
　この構成によれば、金属板と放熱部材との間に絶縁基板が介在される場合に比べ、発熱体からの熱を、金属板から放熱部材へと効率良く逃がすことができる。
　上記電子機器において、金属板と放熱部材との間には、伝熱部が介在されていることが好ましい。
　この構成によれば、発熱体から金属板及び放熱部材へと伝達される熱の伝達を、伝熱部によって促進させることができる。このため、発熱体を更に効率良く放熱することができる。
　上記電子機器において、伝熱部は、放熱グリスであることが好ましい。
　この構成によれば、金属板と放熱部材との間に伝熱板が介在される場合に比べ、金属板と放熱部材との間の隙間が埋め易くなるため、発熱体を更に効率良く放熱することができる。
　上記電子機器において、金属板は、３つの締結部材を用いて、放熱部材に固定されていることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る電子機器の上面図。 図１の２－２線に沿った断面図。 図１の３－３線に沿った断面図。 従来の電子機器の縦断面図。
　以下、本発明の電子機器を具体化した一実施形態について図１～図３を参照して説明する。
　図１及び図２に示すように、電子機器１０は、回路基板１０ａを有している。回路基板１０ａは、発熱体としての４つの電子部品１１を搭載した金属板２０と、金属板２０の上面の一部に積層される絶縁基板３０と、絶縁基板３０の上面に積層される配線パターン３１及び固定板３２とを有している。電子機器１０は、更に、金属板２０と熱的に結合された放熱部材１２を有している。放熱部材１２は、金属板２０と異なる材料であるアルミニウムにより形成されると共に、グランドに接続されている。
　金属板２０は、放熱部材１２の上面に積層されている。金属板２０は、厚さ０．５ｍｍの平板状の銅板からなる。金属板２０は、銅板を所定の形状にパターニングすると共にパターニングされた銅板の一部を折り曲げて形成されている。具体的には、金属板２０は、第１折曲線Ｐ１を中心に上側に折り曲げられ、第２折曲線Ｐ２を中心に下側に折り曲げられ、第３折曲線Ｐ３を中心に下側に折り曲げられ、第４折曲線Ｐ４を中心に上側に折り曲げられている。
　金属板２０は、突出部２１、第１外周部２２、第１屈曲部２３、第２外周部２４、第２屈曲部２５を有している。突出部２１は、第２折曲線Ｐ２と第３折曲線Ｐ３との間に形成されている。第１外周部２２は、第１折曲線Ｐ１から第２折曲線Ｐ２と反対側に延びている。第１屈曲部２３は、第１外周部２２と突出部２１とを繋ぐ部分である。第２外周部２４は、第４折曲線Ｐ４から第３折曲線Ｐ３と反対側に延びている。第２屈曲部２５は、第２外周部２４と突出部２１とを繋ぐ部分である。突出部２１、第１外周部２２及び第２外周部２４は、互いに平行に配置されている。
　図１に破線で示すように、第１外周部２２には、一対の延在部２２ａ，２２ｂが形成されている。延在部２２ａ，２２ｂは、平面視Ｌ字状に形成されると共に、突出部２１の両側において突出部２１よりも下方に配置されている。第２外周部２４には、一対の延在部２４ａ，２４ｂが形成されている。延在部２４ａ，２４ｂも、平面視Ｌ字状に形成されると共に、突出部２１の両側において突出部２１よりも下方に配置されている。延在部２２ａの先端部は、延在部２４ａの先端部と対向し、延在部２２ｂの先端部は、延在部２４ｂの先端部と対向している。
　図２に示すように、第１外周部２２及び第２外周部２４の上面には、平板状の絶縁基板３０が積層されて接着されている。よって、第１外周部２２及び第２外周部２４は、金属板２０において絶縁基板３０の下面に接着される接着部位を形成している。絶縁基板３０の中央部には、金属板２０の突出部２１が通過可能な貫通孔３０ｈが形成されている。突出部２１の上面は、貫通孔３０ｈを通過すると共に、絶縁基板３０の上面よりも突出している。絶縁基板３０の下面は、第１面として定義されている。また、絶縁基板３０の上面は、絶縁基板３０の第１面と反対側の面であり、第２面として定義されている。
　図１に示すように、絶縁基板３０の上面には、配線パターン３１が積層されて接着されている。配線パターン３１は、厚さ０．５ｍｍの平板状の銅板からなる。配線パターン３１は、所定の形状にパターニングされている。配線パターン３１は、金属板２０の第１外周部２２、延在部２２ａ，２４ａ及び第２外周部２４と重なり合う位置に配置されている。つまり、配線パターン３１は、延在部２２ｂ，２４ｂと重なり合っていない。絶縁基板３０は、金属板２０と配線パターン３１とを絶縁している。
　さらに、絶縁基板３０の上面には、固定板３２が積層されて接着されている。固定板３２は、厚さ０．５ｍｍの平板状の銅板からなる。固定板３２は、金属板２０の延在部２２ｂ，２４ｂと重なり合う位置に配置されている。突出部２１の上面、配線パターン３１の上面、及び固定板３２の上面は、同一平面上に位置している。配線パターン３１は、固定板３２から離間し、固定板３２と電気的に接続されていない。
　金属板２０の第１外周部２２及び第２外周部２４の上面には、図示しない接着剤が塗布されると共に、絶縁基板３０が積層されている。さらに、絶縁基板３０の上面には、接着剤が塗布されると共に、配線パターン３１及び固定板３２が積層されている。配線パターン３１の上面及び固定板３２の上面に広がる図示しない平板状の押圧具を用いて、絶縁基板３０上に積層された配線パターン３１及び固定板３２が押し付けられる。これにより、第１外周部２２及び第２外周部２４と絶縁基板３０とが接着され、絶縁基板３０と配線パターン３１とが接着され、絶縁基板３０と固定板３２とが接着されて、回路基板１０ａが形成される。
　４つの電子部品１１は、突出部２１の上面において各延在部２２ｂ，２４ｂ近傍に搭載されている。よって、突出部２１は、電子部品１１が搭載される４つの搭載部２６を有している。搭載部２６は、突出部２１における電子部品１１と接触する部位であり、電子部品１１と熱的に結合される部位である。各電子部品１１は、リード１１ａを有している。各電子部品１１は、リード１１ａを介し配線パターン３１に対して電気的に接続されている。
　金属板２０は、３つの締結部材４１，４２，４３を用いて、放熱部材１２上に固定されている。締結部材４１，４２，４３は、ボルトである。締結部材４１は、突出部２１において延在部２２ａ，２４ａ近傍に配置されている。締結部材４１は、突出部２１を貫通し、放熱部材１２にねじ込まれている。締結部材４２は、延在部２２ｂの角部に配置されている。締結部材４２は、固定板３２、絶縁基板３０及び延在部２２ｂを貫通し、放熱部材１２にねじ込まれている。締結部材４３は、延在部２４ｂの角部に配置されている。締結部材４３は、固定板３２、絶縁基板３０及び延在部２４ｂを貫通し、放熱部材１２にねじ込まれている。
　図１に示す領域Ｚ１は、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域を示している。領域Ｚ１は、金属板２０における各電子部品１１が搭載される搭載部２６の少なくとも一部分を含む。領域Ｚ１は、締結部材４１，４２，４３を結ぶ３本の直線によって囲まれた平面視三角形状を有している。
　図２及び図３に示すように、金属板２０と放熱部材１２との間には、伝熱部としての放熱グリス２７が介在されている。放熱グリス２７には、例えば、シリコングリスが用いられる。図３に示すように、放熱部材１２の上面において突出部２１と重なり合う位置に、座部１２ａが突設されている。さらに、放熱部材１２の上面には、座部１２ａを囲むように、環状溝１２ｂが形成されている。金属板２０と放熱部材１２との間に放熱グリス２７が塗布されると、放熱グリス２７が環状溝１２ｂに流れ込むため、金属板２０と座部１２ａとの間には放熱グリス２７が介在されない。このため、締結部材４１が放熱部材１２にねじ込まれると、金属板２０が座部１２ａと直接接触する。
　配線パターン３１を流れる電流、例えば１２０Ａの電流は、放熱部材１２に対して電気的に接続される図示しない負荷に供給される。このため、放熱部材１２、座部１２ａ、金属板２０の突出部２１、電子部品１１、配線パターン３１、負荷を流れて放熱部材１２へ還流する電流の電流経路が形成される。
　次に、上記の電子機器１０の作用について説明する。
　まず、１つの締結部材を用いて、金属板２０を放熱部材１２に固定した場合について説明する。この場合、絶縁基板３０の線膨脹係数と金属板２０の線膨張係数とが異なるため、各電子部品１１からの熱によって、回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反ることがある。このため、金属板２０と放熱部材１２との間の熱伝達経路が、１つの締結部材による金属板２０と放熱部材１２との締結部位のみになる虞がある。
　次に、２つの締結部材を用いて金属板２０を放熱部材１２に固定した場合について説明する。この場合も、各電子部品１１からの熱によって、回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反ることがある。このため、金属板２０と放熱部材１２との間の熱伝達経路が、２つの各締結部材による金属板２０と放熱部材１２との締結部位、及び２箇所の締結部位間を結ぶ線上のみになる虞がある。
　これらの場合、金属板２０と放熱部材１２との間の熱伝達経路が、１つの締結部材による金属板２０と放熱部材１２との締結部位のみになるか、２つの締結部材による金属板２０と放熱部材１２との締結部位及び２箇所の締結部位間を結ぶ線上のみになるため、各電子部品１１を効率良く放熱させることができない。
　この点、本実施形態では、３つの締結部材４１，４２，４３を用いて、金属板２０が放熱部材１２に固定されている。また、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１は、各電子部品１１が搭載される搭載部２６の少なくとも一部分を含む。この構成によれば、各電子部品１１からの熱によって回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反る力が作用しても、上記の領域Ｚ１では、締結部材４１，４２，４３によって回路基板１０ａが放熱部材１２側へ押し付けられている。これにより、回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反らなくなる。よって、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１は、金属板２０と放熱部材１２との間の熱伝達経路として機能する。
　また、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１は、各電子部品１１が搭載される搭載部２６の少なくとも一部分を含む。更に、締結部材４１，４２，４３の締結によって、突出部２１における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１と、突出部２１と重なり合う放熱部材１２の上面とが、放熱グリス２７を介して面接触している。このため、各電子部品１１は、突出部２１における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１及び放熱グリス２７を介し、放熱部材１２に対して効率良く放熱される。
　従って、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
　（１）３つの締結部材４１，４２，４３を用いて、金属板２０が放熱部材１２に固定されている。また、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１は、各電子部品１１が搭載される搭載部２６の少なくとも一部分を含む。この構成によれば、各電子部品１１からの熱によって回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反る力が作用しても、上記の領域Ｚ１では、締結部材４１，４２，４３によって、回路基板１０ａが放熱部材１２に対して反らなくなる。よって、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１は、金属板２０と放熱部材１２との間の熱伝達経路となる。このため、各電子部品１１は、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１を介し、放熱部材１２に対して効率良く放熱される。
　（２）例えば、電子機器１０としては、絶縁基板３０の上面に金属板と配線パターンとを固定し、絶縁基板３０の下面に放熱部材１２を固定した構成も考えられる。この場合、電子部品１１が金属板上に搭載され、電子部品１１のリード１１ａが配線パターンに対して電気的に接続され、金属板及び配線パターンがそれぞれ所定の形状にパターニングされている。この構成によれば、金属板と放熱部材１２との間に絶縁基板３０が介在されているため、電子部品１１が放熱部材１２に対して放熱され難い。この点、本実施形態によれば、金属板２０は、絶縁基板３０を介することなく、放熱部材１２に対して熱的に結合されている。このため、金属板２０と放熱部材１２との間に絶縁基板３０が介在される上記構成に比べ、電子部品１１からの熱を、金属板２０から放熱部材１２へと効率良く逃がすことができる。
　（３）金属板２０と放熱部材１２との間には、放熱グリス２７が介在されている。この構成によれば、電子部品１１から金属板２０及び放熱部材１２へと伝達される熱の伝達を、放熱グリス２７によって促進させることができる。このため、電子部品１１を更に効率良く放熱することができる。
　（４）金属板２０と放熱部材１２との間に伝熱板が介在される場合に比べ、金属板２０と放熱部材１２との間に放熱グリス２７を塗布する方が、金属板２０と放熱部材１２との間の隙間を埋め易い。よって、電子部品１１を更に効率良く放熱することができる。
　（５）絶縁基板３０の上面に固定板３２を積層することで、絶縁基板３０の上面に固定板３２を積層しない場合よりも、回路基板１０ａの強度が確保し易くなる。
　（６）絶縁基板３０の上面に固定板３２を積層することで、回路基板１０ａの延在部２２ｂ，２４ｂ側の積層方向の厚みと、回路基板１０ａの延在部２２ａ，２４ａ側の積層方向の厚みとが同じになる。このため、配線パターン３１の上面及び固定板３２の上面に広がる平板状の押圧具のみを用いて、配線パターン３１及び固定板３２を押し付けるだけで、金属板２０の第１外周部２２及び第２外周部２４と絶縁基板３０とが接着される。よって、回路基板１０ａの製造を簡素化することができる。
　上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
　・放熱部材１２に対して金属板２０を固定するのに、少なくとも３つの締結部材４１，４２，４３を用いればよい。例えば、４つ以上の締結部材を用いて、金属板２０を放熱部材１２に固定してもよい。
　・３つの締結部材４１，４２，４３が、突出部２１を貫通して放熱部材１２にねじ込まれてもよい。例えば、締結部材４１を、突出部２１の各延在部２２ａ，２４ａ近傍に配置し、締結部材４２を、突出部２１の延在部２２ｂ近傍の側縁に配置し、締結部材４３を、突出部２１の延在部２４ｂ近傍の側縁に配置してもよい。この場合、各締結部材４１，４２，４３の締結によって、突出部２１と、突出部２１に重なり合う放熱部材１２の上面とが、放熱グリス２７を介して面接触し易くなる。よって、各電子部品１１は、金属板２０における締結部材４１，４２，４３によって囲まれた領域Ｚ１を介し、放熱部材１２に対して効率良く放熱される。
　・絶縁基板３０の上面に、固定板３２を積層しなくてもよい。
　・金属板２０と放熱部材１２との間に、伝熱部としての伝熱板を介在させてもよい。
　・金属板２０と放熱部材１２との間の放熱グリス２７を省略し、金属板２０と放熱部材１２とを直接接触させてもよい。
　・電子機器１０は、絶縁基板３０の上面に金属板と配線パターンとを固定し、絶縁基板３０の下面に放熱部材１２を固定した構成であってもよい。
　・金属板２０、配線パターン３１及び固定板３２の厚みや材質等は、特に限定されない。金属板２０、配線パターン３１及び固定板３２を、アルミニウム等の導電性金属材料により形成してもよい。
　・伝熱部として、液体金属やセラミック等を主成分として含む放熱グリスを用いてもよい。
　・放熱部材１２を、アルミニウム以外の導電性材料により形成してもよい。
　・締結部材４１，４２，４３は、金属板２０と放熱部材１２とを締結できるのであれば、ボルト以外の部材であってもよい。
　・電子部品１１の数は、特に限定されない。

Claims (5)

  1. 回路基板と放熱部材とを有する電子機器であって、前記回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板に接着されると共に発熱体が搭載される金属板とを有し、前記放熱部材は、前記金属板と熱的に結合される電子機器において、
    　前記金属板は、少なくとも３つの締結部材を用いて、前記放熱部材に固定され、
    　前記金属板における前記締結部材によって囲まれた領域は、前記金属板における前記発熱体が搭載された搭載部の少なくとも一部分を含むことを特徴とする電子機器。
  2. 請求項１に記載の電子機器において、
    　前記絶縁基板は、第１面と、前記第１面と反対側の面である第２面と、貫通孔とを有し、
    　前記金属板は、前記絶縁基板の第１面に接着される接着部位と、前記絶縁基板の貫通孔を通過して前記絶縁基板の第２面よりも突出すると共に前記搭載部を有する突出部とを有し、
    　前記絶縁基板の第２面には、配線パターンが接着され、
    　前記金属板は、前記絶縁基板を介することなく、前記放熱部材に対して熱的に結合されていることを特徴とする電子機器。
  3. 請求項２に記載の電子機器において、
    　前記金属板と前記放熱部材との間には、伝熱部が介在されていることを特徴とする電子機器。
  4. 請求項３に記載の電子機器において、
    　前記伝熱部は、放熱グリスであることを特徴とする電子機器。
  5. 請求項１～４のうちいずれか一項に記載の電子機器において、
    　前記金属板は、３つの締結部材を用いて、前記放熱部材に固定されていることを特徴とする電子機器。
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