JP2009188182A - 電子装置の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板と筐体との間に柔軟性ある放熱部材を挟み込んで電子部品の熱を筐体に伝える構成の電子装置において、放熱部材が過度に圧縮されないようにする。
【解決手段】筐体２の内底面に受け座１１を突設し、この受け座１１に凹部１３を形成し、この凹部１３から筐体２の外表面まで延びる貫通孔１４を形成する。また、受け座１１の一側部に隣接して当該受け座１１よりも高いリブ７を形成し、筐体２内に回路基板３を固定したとき当該回路基板３との間に隙間Ｇ２が生ずるようにする。受け座１１上に放熱部材１５を載せて回路基板３を固定すると、放熱部材１５は回路基板３と受け座１１との間に挟まれて、受け座１１の凹部１２，１３内に侵入し、また、受け座１１からその周りに存する空間Ｂ内に逃げ出ると共に、リブ７と回路基板３との間の隙間Ｇ２から回路基板３の側方に存する空間Ａ内に逃げ出る。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱する電子部品が実装された回路基板を筐体内に固定した電子装置において、その発熱する電子部品の熱を筐体外へ放出するための構造に関するものである。

従来、車両に搭載される電子装置は、筐体内に電子部品が実装された回路基板を固定することにより構成されており、この電子部品の中に、例えばパワートランジスタや発振素子などのように発熱量の多い電子部品を含むことが多い。この場合、その電子部品から発生する熱を外部へ放出する必要があり、例えば筐体を放熱体として利用し、電子部品が実装された回路基板を熱的に筐体に接続する放熱構造が提供されている。

この放熱構造を採用した特許文献１，２参照では、放熱性の向上のために、回路基板と筐体との間、または発熱する電子部品と筐体との間に柔軟性を有する放熱部材を挟み込むようにして、回路基板と筐体、または発熱する電子部品と筐体とが放熱部材を介して密に接するようにしている。
特開２００６−４９５０１ 特開２０００−６８６０７

回路基板と筐体との間、または発熱する電子部品と筐体との間に柔軟性を有する放熱部材を挟み込む場合、単に挟み込んだだけでは、放熱部材が当初の位置から移動して所望の放熱性を発揮できなくなる恐れがある。そこで、特許文献１では、筐体のうち、放熱部材と接する部位に凹部または凸部を設け、凹部内に放熱部材が侵入し、または凸部が放熱部材に食い込むことによって放熱部材の移動が防止されるようにしている。
しかしながら、この特許文献１の構造では、回路基板を筐体に固定するとき、放熱部材が圧縮されて回路基板、または発熱する電子部品に過度の荷重を与えるようになり、このために半田付け部分に応力が加わるという問題を生ずる。

特許文献２では、筐体の内面のうち、放熱部材と接する面の中央付近に凹部を形成し、または、放熱部材と接する面の端部を凹ませた形状とすることにより、回路基板を筐体に固定したとき、放熱部材の圧縮面積が減少するようにして回路基板に加わる荷重が減少するようにしている。
ところが、この特許文献２の構成では、筐体の内面のうち、放熱部材と接する面に凹部を形成し、或いはその接する面の端部を凹ませることにより、放熱部材と接する面積を減少させて放熱部材の圧縮面積が減少するようにしているので、回路基板や発熱する電子部品に加わる荷重は小さくできるが、半面、接触面積の低下により放熱性が低くなるという問題を生ずる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、放熱部材の筐体および回路基板に対する接触面積を確保しながら、圧縮されたとき放熱部材がはみ出す空間を確保して放熱部材が過度に圧縮されることを防止して回路基板に加わる荷重を小さくすることができる電子装置の放熱構造を提供することにある。

請求項１の発明では、筐体内に受け座を突設し、この受け座に凹部を形成し、また、受け座の周囲の一部に当該受け座よりも高い側壁を、受け座に隣接し且つ筐体内に回路基板を固定したとき当該回路基板との間に隙間が生ずるように突設したので、回路基板を固定したとき、放熱部材は回路基板と受け座との間に挟まれて、受け座の凹部内に押し込まれ、また、受け座上からその周囲に存する空間内に逃げ出ると共に、側壁と回路基板との間の隙間から回路基板の側方に存する空間内に逃げ出る。このため、放熱部材の筐体および回路基板に対する接触面積を確保しながら、放熱部材が過度に圧縮されて回路基板に大きな荷重が加わるといった問題を解消できる。

請求項２の発明では、受け座の貫通孔を形成した凹部が側壁の近傍に位置しているので、放熱部材が回路基板と受け座との間に挟み付けられたとき、側壁の止め作用によって凹部内に密に侵入できるようになる。このため、放熱部材が凹部内面と密に接触するようになって放熱性を確保できると共に、筐体の外部から貫通孔を通じて放熱部材の存在を確認し易くなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、車両に搭載されて外部の情報センタとの間で情報を送受するための通信装置（電子装置）に適用したものである。この通信装置は、例えばカーナビゲーション装置、エアバックＥＣＵ（Electronic Control Unit）、セキュリティＥＣＵなどに接続され、エアバックが開いたとき（エアバックＥＣＵが検出）、或いは車両が盗難にあったとき（セキュリティＥＣＵが検出）、事故或いは盗難をカーナビゲーション装置が検出する現在位置と共に情報センタに通報するという機能を有する。

図１は上記通信装置１の本発明適用部分の断面図である。この図１に示すように、通信装置１は、筐体２内に回路基板３を収納して構成されている。筐体２は、高熱伝導材である金属、例えばアルミニウムによって形成され、一面（図示上面）が開放されている。そして、筐体２の開放口は、金属製、例えば鉄板製の蓋４によって閉鎖されている。
図３に示すように、筐体２の内底面には、矩形状の回路基板３の４隅各部を載置するための４個の取付座５が突設されている。この取付座５には、ねじ穴６が形成されている。また、筐体２の内底面には、４個の取付座５の相互を繋ぐようにしてリブ７が突設されている。このリブ７は、回路基板３の電波シールドの機能を有しており、その４本のリブ７が囲む矩形の領域は、回路基板３よりも若干大きくなっている。一方、回路基板３には、通信機を構成する各種の電気・電子部品が実装されている。この回路基板３は、その４隅角部が４個の取付座５上に載置され、これら取付座５にねじ８によって締め付け固定されている。

上記回路基板３に実装された電気・電子部品の中には、発振素子９が含まれている。この発振素子９は、発振動作に伴って発熱するので、冷却をしないと動作に支承をきたすようになる。そこで、この発振素子（発熱する電子部品）９の冷却のために、本実施形態では、次のような冷却構造を採用している。
即ち、図４に示すように、回路基板３の両面のうち、取付座５に接する面とは反対側の面（一方の面）に、回路基板３の一隅角部近くの一側端寄りに位置して前記発振素子９が実装され、取付座５に接する面（他方の面）に、発振素子９の実装位置と反対の位置となるようにして例えば金メッキからなる集熱層１０が設けられている。これに対し、筐体２の内底面のうち、回路基板３の発振素子９を実装した部位、換言すれば集熱層１０に対向する部分には、矩形状の受け座１１が突設されている。

この受け座１１は、その一側面の一部が取付座５の一側面に連なっていると共に、他側面が隣接する一つのリブ（側壁）７に連なっている。ここで、取付座５、リブ７、受け座１１の筐体２の内底面からの突出高さ関係について述べると、取付座５（突出高さＨ１）が最も高く、次いでリブ７（突出高さＨ２）が高く、受け座１１（突出高さＨ３）が最も低くなっている。そして、この取付座５と受け座１１の突出高さ関係により、回路基板３を取付座５にねじ８により固定したとき、回路基板３と受け座１１との間には、隙間Ｇ１が形成される。また、取付座５とリブ７との突出高さ関係および４個の取付座５を繋ぐリブ７全体が囲む領域の大きさと回路基板３の大きさとの関係から、回路基板３を取付座５に固定したとき、回路基板３の側端とリブ７との間には、受け座１１の近傍において、受け座１１と回路基板３との間の隙間Ｇ１を回路基板３の側方に存する空間Ａに開放させる隙間Ｇ２が形成される。更に、受け座１１と回路基板３との間の隙間Ｇ１は、受け座１１が筐体２の内底面から突出していることにより、受け座１１の周りのうちリブ７側を除く三方に存する空間（筐体２の内底面と回路基板３との間に存する空間）Ｂに開放されている。

上記受け座１１の突出端面である受け面１１ａには、図３に示すように、取付座５側の辺およびリブ７側の辺と平行な２本の溝状の凹部１２，１３が形成されている。特に、リブ７側の辺と平行な一方の凹部１３は、リブ７側の内側面がリブ７と接するように当該リブ７に近接して形成されている。そして、受け座１１には、凹部１３から筐体２の外部表面まで延びる直線状の貫通孔１４が形成されている。

このような受け座１１と回路基板３との間には、放熱部材１５が挟み付けられている。従って、受け座１１と回路基板３との間の隙間Ｇ１は、この放熱部材１５によって占められて空間が存在しない状態となっている。上記放熱部材１５は、熱伝導率が高いほど好ましいが、本実施形態では、シリコンゴムなどの柔軟性を有する軟質材から構成され、矩形板材をなしている。なお、放熱部材１５の厚さ寸法は、回路基板３をねじ８によって取付座５に締め付け固定する前の状態では、回路基板３を取付座５に締め付け固定したときの回路基板３と受け座１１との間の間隔（隙間Ｇ１）寸法よりも大きく設定されている。

上記構成において、回路基板３を取付座５に固定する際には、図２に示すように、予め放熱部材１５を受け座１１上に載置しておく。そして、回路基板３の４隅角部を４個の取付座５上に載せてねじ８により締め付け固定する。このねじ８により回路基板３を取付座５に締め付けてゆく過程で、放熱部材１５が回路基板３から押圧力を受けて受け座１１との間に挟み付けられてゆくようになるので、放熱部材１５は、受け座１１の凹部１２，１３内に侵入すると共に、受け座１１の受け面１１ａと回路基板３の集熱層１０の双方に密に接するようになる。

また、放熱部材１５は、潰され、この潰される（薄くなる）ことによって４側面から横方向にはみ出すようになる。４側面からはみ出す放熱部材１５のうち、三側面からはみ出す部分は、受け座１１を三方から囲む周りの空間Ｂへと逃げ出るようになり、残る一側面からはみ出す部分は、リブ７により止められ、このリブ７の止め作用により放熱部材１５がより良く凹部１３内に侵入すると共に、隙間Ｇ２から回路基板３の側方の空間Ａへと逃げ出るようになる。そして、回路基板３を取付座５にねじ８によって締め付け固定した後、蓋４を筐体２に固定する。この蓋４を筐体２に固定した後、放熱部材１５が組み入れられているかを確認する場合、貫通孔１４を覗き込むようにする。すると、貫通孔１４を通じて放熱部材１５を見得るので、その存在を確認することができる。

以上の放熱構造において、発振素子９が発する熱は、回路基板３、集熱層１０、放熱部材１５を順に介して筐体２へと伝えられ、最終的には筐体２から大気中に放出される。
このように本実施形態によれば、回路基板３を固定する際に、回路基板３と受け座１１との間に挟み付けられて潰されるようになる放熱部材１５が凹部１２，１３、空間Ａ，Ｂへと逃げ出るので、放熱部材１５が過度に圧縮され、その圧縮の反力で回路基板３を過度に変形させ、発振素子９、その他の電気・電子部品の半田付け部にストレスを及ぼすといった不具合の生ずることを防止できる。

また、リブ７が放熱部材１５の横方向へのはみ出しを止めるので、放熱部材１５が凹部１２，１３、特に凹部１２と凹部１３のリブ７側の部分への侵入を促進するようになる。このため、放熱部材１５が凹部１２，１３内においてもより良好に受け座１１と接するようになるので、発振素子９の熱をより効率良く放熱部材１５を介して筐体２側へと伝えることができ、冷却性が向上する。そして、放熱部材１５が凹部１２，１３内に侵入することにより、この凹部１２，１３内への侵入部分がアンカーとなって放熱部材１５の移動を防止する。また、蓋４を筐体２に固定した後の最終検査においても、貫通孔１４内を覗き見ることによって放熱部材１５の有無をより良好に確認することができるようになる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変形が可能である。
電子装置としては、通信装置１に限られない。
発熱する電子部品としては、発振素子９に限られない。パワートランジスタのようなパワー素子であっても良い。
放熱部材１５としては、熱伝導性グリスなどの液状或いは流動性ある物質を柔軟性のある袋内に封入したものであっても良い。

本発明の一実施形態を示す要部の縦断面図 回路基板の固定前の状態で示す要部の縦断面図 筐体の要部を示す斜視図 回路基板の要部の斜視図

符号の説明

図面中、１は通信装置（電子装置）、２は筐体、３は回路基板、４は蓋、５は取付座、７はリブ（側壁）、９は発振素子（発熱する電子部品）、１１は受け座、１２，１３は凹部，１４は貫通孔、１５は放熱部材、Ａ，Ｂは空間、Ｇ１，Ｇ２は隙間である。

Claims (2)

1. 発熱する電子部品が実装された回路基板を筺体内に固定してなる電子装置であって、前記回路基板の前記発熱する電子部品が搭載された面とは反対側の面と前記筺体との間に柔軟性を有する放熱部材を挟み込んで、前記発熱する電子部品の熱を前記回路基板から前記放熱部材および前記筺体を介して外部に放出するようにした電子装置の放熱構造において、
   前記発熱する電子部品を、前記回路基板の側端寄りの部位に実装し、
   前記筐体内に、前記放熱部材を受ける受け座を、前記回路基板の前記発熱する電子部品が実装された部位に対向するように突設し、
   前記受け座の前記放熱部材を受ける面に凹部を形成すると共に、前記受け座に前記凹部から前記筺体の外部表面まで延びる貫通孔を形成し、
   更に、前記受け座の周囲の一部に当該受け座よりも高い側壁を、前記受け座に隣接し且つ前記筐体内に前記回路基板を固定したとき当該回路基板との間に隙間が生ずるように突設し、
   前記放熱部材を前記受け座と前記回路基板との間に介在させて前記回路基板を前記筐体に固定したとき、前記放熱部材が、前記受け座の前記凹部内に押し込まれ、且つ前記受け座上から周囲に存する空間および、前記側壁と前記回路基板との間の前記隙間から前記回路基板の側方に存する空間に逃げ出し得るように構成したことを特徴とする電子装置の放熱構造。
2. 前記受け座の前記貫通孔を形成した前記凹部は、前記側壁の近傍に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置の放熱構造。

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