WO2023170893A1 - 基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造 - Google Patents

基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造 Download PDF

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board
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純一 千葉
芳樹 小島
昭二 森
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日本電気株式会社
Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a substrate cooling structure for cooling a substrate, and a substrate cooling structure.
  • a substrate cooling structure is known in which substrates are arranged on both sides (back surface) of a cooling plate (for example, see Patent Document 1).
  • the casing surrounding each board needs openings for fixing the boards to both sides of the cooling plate, which may reduce the strength of the casing.
  • An object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a substrate cooling structure and a substrate cooling structure that solves any of the above-mentioned problems.
  • One aspect of the present disclosure for achieving the above object is arranging a lower board having a lower connector on its top surface on the bottom surface of the casing having an opening formed on its side surface; inserting a cooling plate with a through hole formed therein from an opening in a side surface of the casing, and arranging the cooling plate on the lower substrate; a step of passing a plurality of support members each having a male screw thread formed at a tip thereof through the through-hole of the cooling plate, and fixing a rear end portion of the support member to the lower substrate; An upper board in which a plurality of positioning through holes are formed and an upper connector is provided on the lower surface is placed on the cooling plate, and the tip of the support member is passed through the positioning through holes in the upper board.
  • the supporting member passes through the cooling plate, the tip portion passes through a positioning through hole in the upper substrate, and a nut is screwed onto the male screw thread of the tip portion, so that the cooling plate is sandwiched between the supporting member and the lower side. drawing the board and the upper board together, causing the upper connector and the lower connector to pass through the through holes of the cooling plate and fit together; This is a substrate cooling structure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate cooling structure according to the present embodiment. It is a figure which shows the through-hole formed in the cooling plate.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state in which the upper substrate is placed on a cooling plate.
  • 3 is a flowchart showing a flow of a method for manufacturing a substrate cooling structure according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate cooling structure according to this embodiment.
  • the substrate cooling structure 1 according to the present embodiment includes a housing 2, a lower substrate 3 disposed on the bottom side of the housing 2, a plurality of support members 4 provided on the lower substrate 3, and a lower substrate 3. It includes a cooling plate 5 disposed on the substrate 3 and an upper substrate 6 disposed on the cooling plate 5.
  • the housing 2 is, for example, a box-shaped member made of metal, and has an open top surface.
  • One substantially rectangular opening 21 is formed on one side of the housing 2 .
  • a plurality of electronic components such as semiconductors are arranged on the lower substrate 3.
  • a lower connector 31 is provided on the upper surface of the lower substrate 3.
  • the support member 4 is, for example, a metal rod-shaped member.
  • a male screw thread is formed at the distal end portion 41 of the support member 4.
  • the support member 4 is fixed to the lower substrate 3.
  • the support member 4 is fixed to the lower substrate 3 by screwing a male thread formed on the rear end of the support member 4 into a female thread formed on the lower substrate 3.
  • ten supporting members 4 are provided on the lower substrate 3, but the present invention is not limited thereto.
  • the number of supporting members 4 provided on the lower substrate 3 may be arbitrary as long as the upper substrate 6 is appropriately supported with respect to the lower substrate 3.
  • the upper substrate 6 and the lower substrate 3 are arranged on both sides of the cooling plate 5, and the cooling plate 5 can simultaneously cool the upper substrate 6 and the lower substrate 3, and has excellent cooling efficiency.
  • the cooling plate 5 is inserted through the opening 21 of the housing 2 and placed on the lower substrate 3.
  • the cooling plate 5 is formed with a through hole 51 through which the support member 4, lower connector 31, and upper connector 61 pass.
  • a through hole 51 through which the support member 4, lower connector 31, and upper connector 61 pass.
  • four substantially rectangular through holes 51 are formed in the cooling plate 5, the present invention is not limited thereto.
  • the number and shape of the through holes 51 may be arbitrary as long as the support member 4, the lower connector 31, and the upper connector 61 can pass through them.
  • Cooling fins 52 are provided on the side edges of the cooling plate 5 for heat radiation. When the cooling plate 5 is inserted through the opening 21 of the housing 2, the cooling fins 52 come out from the opening 21 to the outside of the housing 2, and the heat inside the housing 2 can be radiated to the outside of the housing 2. .
  • a plurality of electronic components such as semiconductors are arranged on the upper substrate 6.
  • An upper connector 61 is provided on the lower surface of the upper substrate 6, as shown in FIG.
  • a plurality of positioning through holes 62 for positioning the upper substrate 6 by the support member 4 are formed in the upper substrate 6 .
  • the positioning through hole 62 is formed in the upper substrate 6 to correspond to the position of the support member 4.
  • the support member 4 passes through the cooling plate 5, and its tip 41 passes through the positioning through hole 62 of the upper substrate 6.
  • the upper substrate 6 is positioned with respect to the lower substrate 3 via the support member 4.
  • the nut 7 by screwing the nut 7 into the male screw thread of the tip end 41 of the support member 4, the lower substrate 3 and the upper substrate 6 are drawn toward each other with the cooling plate 5 in between.
  • the upper connector 61 and the lower connector 31 pass through the through hole 51 of the cooling plate 5 and are fitted together. Through this fitting, the upper connector 61 and the lower connector 31 are electrically connected, and the upper board 6 and the lower board 3 are electrically connected.
  • the support member 4 fixed to the lower substrate 3 passes through the cooling plate 5, and its tip 41 passes through the positioning through hole 62 of the upper substrate 6.
  • the nut 7 is screwed onto the male thread of the tip 41.
  • the upper substrate 6 and lower substrate 3 can be fixed to the cooling plate 5 at the same time by tightening the nuts 7 from one side of the cooling plate 5. Therefore, since it is sufficient to provide one opening 21 corresponding to one side of the cooling plate 5 on the side surface of the casing 2, a decrease in the strength of the casing 2 can be suppressed. Furthermore, since the number of lids provided on the casing 2 can be suppressed, cost reduction effects can also be expected due to a reduction in the number of parts.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the method for manufacturing the substrate cooling structure according to the present embodiment.
  • the lower substrate 3 is placed on the bottom surface of the housing 2 (step S101).
  • the cooling plate 5 is inserted through the opening 21 on the side surface of the housing 2, and the cooling plate 5 is placed on the lower substrate 3 (step S102).
  • a plurality of support members 4 are passed through the through holes 51 of the cooling plate 5, and the rear ends of the support members 4 are fixed to the lower substrate 3 (FIG. 2) (step S103).
  • the upper substrate 6 is placed on the cooling plate 5 (FIG. 3), and the upper substrate 6 is positioned by passing the tip 41 of the support member 4 through the corresponding positioning through hole 62 of the upper substrate 6 (step S104). ).
  • step S105 By screwing the nut 7 into the male thread of the tip 41 of the support member 4, the lower board 3 and the upper board 6 are drawn together with the cooling plate 5 in between, and the upper connector 61 and the lower connector 31 are connected to each other. and are inserted through the through holes 51 of the cooling plate 5 and fitted together (FIG. 1) (step S105).
  • the board cooling structure 1 includes a casing 2 in which an opening 21 is formed on the side surface, a lower connector 31 on the top surface, and a lower board disposed on the bottom side of the casing 2. 3, a plurality of support members 4 having male screw threads formed on the tip portion 41 and provided on the lower substrate 3, inserted from the opening 21 of the housing 2 and arranged on the lower substrate 3,
  • the cooling plate 5 includes a cooling plate 5 in which a through hole 51 is formed, and an upper substrate 6 arranged on the cooling plate 5, in which a plurality of positioning through holes 62 are formed, an upper connector 61 is provided on the lower surface.
  • the support member 4 penetrates the cooling plate 5, the tip 41 passes through the positioning through hole 62 of the upper substrate 6, and the nut 7 is screwed into the male thread of the tip 41, so that the cooling plate 5 is sandwiched.
  • the lower substrate 3 and the upper substrate 6 are drawn toward each other, and the upper connector 61 and the lower connector 31 are passed through the through hole 51 of the cooling plate 5 and fitted.
  • the upper substrate 6 and lower substrate 3 can be fixed to the cooling plate 5 at the same time by tightening the nuts 7 from one side of the cooling plate 5. Therefore, since it is sufficient to provide one opening 21 corresponding to one side of the cooling plate 5 on the side surface of the casing 2, a decrease in the strength of the casing 2 can be suppressed.
  • the substrate cooling structure 1 according to the present embodiment can be used, for example, as a cooling structure for cooling an electronic substrate used in a base station device.

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Abstract

基板冷却構造（１）の製造方法は、側面に開口部（２１）が形成された筐体（２）の底面に、上面に下側コネクタ（３１）が設けられた下側基板（３）を配置するステップと、筐体（２）の側面の開口部（２１）から、貫通孔（５１）が形成された冷却板（５）を挿入し、冷却板（５）を下側基板（３）上に配置するステップと、先端部に雄ネジ山が形成された複数の支持部材（４）を、冷却板（５）の貫通孔（５１）を貫通させ、支持部材（４）の後端部を下側基板（３）に固定するステップと、複数の位置決め貫通孔（６２）が形成され下面に上側コネクタ（６１）が設けられた上側基板（６）を、冷却板（５）上に配置し、支持部材（４）の先端部を上側基板（６）の位置決め貫通孔（６２）に貫通させることで、上側基板（６）の位置決めを行うステップと、支持部材（４）の先端部の雄ネジ山にナット（７）を螺合させることで、冷却板（５）を挟んで下側基板（３）と上側基板（６）とを相互に引き寄せて、上側コネクタ（６１）と下側コネクタ（３１）とを冷却板（５）の貫通孔（５１）を貫通させ嵌合させるステップと、を含む。

Description

基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造
　本開示は、基板を冷却するための基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造に関する。
　冷却板の両側面（裏表面）に基板が夫々配置された基板冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１１０２４５号公報
　ところで、上記基板冷却構造においては、冷却板の両側面で基板を夫々固定する必要がある。このため、各基板を囲む筐体には、冷却板の両側面に対し夫々基板を固定するための開口部が必要となり、筐体の強度が低下する虞がある。
　本開示の目的は、上述した課題のいずれかを解決する基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造を提供することにある。
　上記目的を達成するための本開示の一態様は、
　側面に開口部が形成された筐体の底面に、上面に下側コネクタが設けられた下側基板を配置するステップと、
　前記筐体の側面の開口部から、貫通孔が形成された冷却板を挿入し、該冷却板を前記下側基板上に配置するステップと、
　先端部に雄ネジ山が形成された複数の支持部材を、前記冷却板の貫通孔を貫通させ、該支持部材の後端部を前記下側基板に固定するステップと、
　複数の位置決め貫通孔が形成され下面に上側コネクタが設けられた上側基板を、前記冷却板上に配置し、前記支持部材の先端部を該上側基板の位置決め貫通孔に貫通させることで、該上側基板の位置決めを行うステップと、
　前記支持部材の先端部の雄ネジ山にナットを螺合させることで、前記冷却板を挟んで前記下側基板と前記上側基板とを相互に引き寄せて、前記上側コネクタと前記下側コネクタとを前記冷却板の貫通孔を貫通させ嵌合させるステップと、
　を含む、
　基板冷却構造の製造方法
　である。
　上記目的を達成するための本開示の一態様は、
　側面に開口部が形成された筐体と、
　上面に下側コネクタが設けられ、前記筐体の底面側に配置された下側基板と、
　先端部に雄ネジ山が形成され、前記下側基板上に設けられた複数の支持部材と、
　前記筐体の開口部から挿入され、前記下側基板上に配置され、貫通孔が形成された冷却板と、
　複数の位置決め貫通孔が形成され、下面に上側コネクタが設けられ、前記冷却板上に配置される上側基板と、を備え、
　前記支持部材は前記冷却板を貫通し、前記先端部は上側基板の位置決め貫通孔を貫通し、該先端部の雄ネジ山にナットを螺合させることで、前記冷却板を挟んで前記下側基板と前記上側基板とを相互に引き寄せて、前記上側コネクタと下側コネクタとを前記冷却板の貫通孔を貫通させ、嵌合させる、
　基板冷却構造
　である。
　本開示によれば、上述した課題のいずれかを解決する基板冷却構造の製造方法、及び基板冷却構造を提供するができる。
本実施形態に係る基板冷却構造の概略的構成を示す図である。 冷却板に形成された貫通孔を示す図である。 上側基板を冷却板上に配置した状態を示す図である。 本実施形態に係る基板冷却構造の製造方法のフローを示すフローチャートである。
　以下、発明の実施形態を通じて本実施形態を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係る基板冷却構造の概略的構成を示す図である。本実施形態に係る基板冷却構造１は、筐体２と、筐体２の底面側に配置された下側基板３と、下側基板３上に設けられた複数の支持部材４と、下側基板３上に配置された冷却板５と、冷却板５上に配置される上側基板６と、を備えている。
　筐体２は、例えば、金属製の箱状部材であり、上面が開放されている。筐体２の一方の側面に１つの略矩形状の開口部２１が形成されている。下側基板３には、半導体などの複数の電子部品が配置されている。下側基板３の上面には、下側コネクタ３１が設けられている。
　支持部材４は、例えば、金属製の棒状部材である。支持部材４の先端部４１には、雄ネジ山が形成されている。支持部材４は、下側基板３に固定される。例えば、支持部材４の後端に形成された雄ネジ山を下側基板３に形成された雌ネジ山に螺合させることで、支持部材４を下側基板３に固定する。
　本実施形態において、例えば、図２に示す如く、１０個の支持部材４が下側基板３に設けられているが、これに限定されない。下側基板３に設けられる支持部材４の数は、下側基板３に対し上側基板６が適切に支持されれば、任意でよい。
　図１に示す如く、冷却板５の両側面に上側基板６及び下側基板３が夫々配置され、冷却板５は、上側基板６及び下側基板３を同時に冷却でき、冷却効率に優れる。冷却板５は、筐体２の開口部２１から挿入され、下側基板３上に配置される。
　冷却板５には、図２に示す如く、支持部材４、下側コネクタ３１及び上側コネクタ６１が貫通するための貫通孔５１が形成されている。なお、冷却板５には、４つの略矩形状の貫通孔５１が形成されているが、これに限定されない。支持部材４、下側コネクタ３１及び上側コネクタ６１が貫通することができれば、貫通孔５１の数及び形状は任意でよい。
　冷却板５の側縁には、放熱を行うための冷却フィン５２が設けられている。冷却板５が筐体２の開口部２１から挿入されたとき、冷却フィン５２が開口部２１から筐体２の外側に出た状態となり、筐体２内の熱を筐体２外に放熱できる。
　上側基板６には、半導体などの複数の電子部品が配置されている。上側基板６の下面には、図１に示す如く、上側コネクタ６１が設けられている。上側基板６には、支持部材４により上側基板６を位置決めするための複数の位置決め貫通孔６２が形成されている。位置決め貫通孔６２は、支持部材４の位置に対応させて上側基板６に形成されている。
　支持部材４は冷却板５を貫通し、その先端部４１は上側基板６の位置決め貫通孔６２を貫通する。このとき、上側基板６は、支持部材４を介して、下側基板３に対し位置決めされる。そして、支持部材４の先端部４１の雄ネジ山にナット７を螺合させることで、冷却板５を挟んで下側基板３と上側基板６とを相互に引き寄せる。
　これにより、上側コネクタ６１と下側コネクタ３１とは冷却板５の貫通孔５１を貫通し、嵌合する。この嵌合により、上側コネクタ６１と下側コネクタ３１とが電気的に接続され、上側基板６と下側基板３とが電気的に接続される。
　ところで、筐体内において冷却板の両側面に基板が夫々配置された基板冷却構造においては、一般に、冷却板の両側面で基板を夫々固定する必要がある。このため、各基板を囲む筐体には、冷却板の両側面に対し夫々基板を固定するための開口部が必要となり、筐体の強度が低下する虞がある。
　これに対し、本実施形態においては、上述の如く、下側基板３に固定された支持部材４は冷却板５を貫通し、その先端部４１は上側基板６の位置決め貫通孔６２を貫通し、先端部４１の雄ネジ山にナット７を螺合させる。これにより、冷却板５を挟んで下側基板３と上側基板６とを相互に引き寄せて、上側コネクタ６１と下側コネクタ３１とを冷却板５の貫通孔５１を貫通させ、嵌合させる。
　このように、冷却板５の片側からのナット７の締め付けで上側基板６及び下側基板３を冷却板５に対し同時に固定することができる。したがって、筐体２の側面には、冷却板５の片側に対応した１つの開口部２１を設ければよいため、筐体２の強度低下を抑制できる。また、筐体２に設ける蓋の数も抑制できることから、部品点数削減によるコスト削減の効果も期待できる。　
　続いて、本実施形態に係る基板冷却構造１の製造方法について説明する。図４は、本実施形態に係る基板冷却構造の製造方法のフローを示すフローチャートである。
　まず、筐体２の底面に下側基板３を配置する（ステップＳ１０１）。
　次に、筐体２の側面の開口部２１から冷却板５を挿入し、冷却板５を下側基板３上に配置する（ステップＳ１０２）。
　複数の支持部材４を、冷却板５の貫通孔５１を貫通させ、支持部材４の後端部を下側基板３に固定する（図２）（ステップＳ１０３）。
　上側基板６を冷却板５上に配置し（図３）、支持部材４の先端部４１を対応する上側基板６の位置決め貫通孔６２に貫通させることで、上側基板６の位置決めを行う（ステップＳ１０４）。
　支持部材４の先端部４１の雄ネジ山にナット７を螺合させることで、冷却板５を挟んで下側基板３と上側基板６とを相互に引き寄せて、上側コネクタ６１と下側コネクタ３１とを冷却板５の貫通孔５１を貫通させ嵌合させる（図１）（ステップＳ１０５）。
　以上、本実施形態に係る基板冷却構造１は、側面に開口部２１が形成された筐体２と、上面に下側コネクタ３１が設けられ、筐体２の底面側に配置された下側基板３と、先端部４１に雄ネジ山が形成され、下側基板３上に設けられた複数の支持部材４と、筐体２の開口部２１から挿入され、下側基板３上に配置され、貫通孔５１が形成された冷却板５と、複数の位置決め貫通孔６２が形成され、下面に上側コネクタ６１が設けられ、冷却板５上に配置される上側基板６と、を備えている。支持部材４は冷却板５を貫通し、先端部４１は上側基板６の位置決め貫通孔６２を貫通し、先端部４１の雄ネジ山にナット７を螺合させることで、冷却板５を挟んで下側基板３と上側基板６とを相互に引き寄せて、上側コネクタ６１と下側コネクタ３１とを冷却板５の貫通孔５１を貫通させ、嵌合させる。
　上述の如く、冷却板５の片側からのナット７の締め付けで上側基板６及び下側基板３を冷却板５に対し同時に固定することができる。したがって、筐体２の側面には、冷却板５の片側に対応した１つの開口部２１を設ければよいため、筐体２の強度低下を抑制できる。
　なお、本実施形態に係る基板冷却構造１は、例えば、基地局装置に使用される電子基板を冷却するための冷却構造に利用可能である。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１　基板冷却構造、２　筐体、３　下側基板、４　支持部材、５　冷却板、６　上側基板、７　ナット、２１　開口部、３１　下側コネクタ、４１　先端部、５１　貫通孔、５２　冷却フィン、６１　上側コネクタ、６２　位置決め貫通孔

Claims (2)

  1. 　側面に開口部が形成された筐体の底面に、上面に下側コネクタが設けられた下側基板を配置するステップと、
    　前記筐体の側面の開口部から、貫通孔が形成された冷却板を挿入し、該冷却板を前記下側基板上に配置するステップと、
    　先端部に雄ネジ山が形成された複数の支持部材を、前記冷却板の貫通孔を貫通させ、該支持部材の後端部を前記下側基板に固定するステップと、
    　複数の位置決め貫通孔が形成され下面に上側コネクタが設けられた上側基板を、前記冷却板上に配置し、前記支持部材の先端部を該上側基板の位置決め貫通孔に貫通させることで、該上側基板の位置決めを行うステップと、
    　前記支持部材の先端部の雄ネジ山にナットを螺合させることで、前記冷却板を挟んで前記下側基板と前記上側基板とを相互に引き寄せて、前記上側コネクタと前記下側コネクタとを前記冷却板の貫通孔を貫通させ嵌合させるステップと、
    　を含む、
    　基板冷却構造の製造方法。
  2. 　側面に開口部が形成された筐体と、
    　上面に下側コネクタが設けられ、前記筐体の底面側に配置された下側基板と、
    　先端部に雄ネジ山が形成され、前記下側基板上に設けられた複数の支持部材と、
    　前記筐体の開口部から挿入され、前記下側基板上に配置され、貫通孔が形成された冷却板と、
    　複数の位置決め貫通孔が形成され、下面に上側コネクタが設けられ、前記冷却板上に配置される上側基板と、を備え、
    　前記支持部材は前記冷却板を貫通し、前記先端部は上側基板の位置決め貫通孔を貫通し、該先端部の雄ネジ山にナットを螺合させることで、前記冷却板を挟んで前記下側基板と前記上側基板とを相互に引き寄せて、前記上側コネクタと下側コネクタとを前記冷却板の貫通孔を貫通させ、嵌合させる、
    　基板冷却構造。
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