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JP2018032658A - 回路モジュール - Google Patents

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辰夫 齋藤
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Abstract

【課題】放熱性を高めると共に、筐体の標準化を図ることのできる回路モジュールを提供する。【解決手段】一方の面30aに少なくとも1つの発熱部品41aを含む電子部品41が実装された回路基板30と、発熱部品41aを覆うように回路基板30の一方の面30aに取り付けられたプレート部材10と、回路基板30の他方の面30bに対向するように設けられた金属製のカバー部材15と、を備え、プレート部材10は、発熱部品41aに対向して広がっている平面部10aと、平面部10aの外周から延出し回路基板30を貫通すると共に回路基板30の他方の面30b側に突出してカバー部材15と接続された脚部10cと、を有している。【選択図】図5

Description

本発明は、回路モジュールに関し、特に、発熱部品の搭載された回路モジュールに関する。
従来から、発熱部品の搭載された回路モジュールが存在する。例えば、通信機能を有する回路モジュールにおいては、通信用の集積回路が搭載されている。通信用の集積回路の場合、送信電力が必要なため消費電力が大きくなり、発熱を伴うことになる。従って、この集積回路即ち発熱部品から発熱した熱を、当該発熱部品を正常動作させるために放熱させる必要が生じる。この放熱のために様々な放熱構造が開発されており、例えば、回路基板の裏面においてカバー部材等の筐体の一部を変形させ、筐体側へ放熱させる放熱構造が知られている。
このような放熱構造を備えた電子制御装置900が特許文献1に開示されている。以下、電子制御装置900について図7を用いて説明する。
電子制御装置900において、プリント基板979は、ケース935とカバー971とによって挟まれた状態で、プリント基板979を貫くネジにより筐体に固定されている。プリント基板979は、その搭載面と反搭載面979bとプリント基板979の内部に、銅箔からなる熱伝導薄膜層が、平行に複数形成されており、それらは熱的に分離されている。カバー971には、カバー971の底部から発熱部品である電子部品925の搭載位置に向けて突出部973が設けられている。突出部973の先端面973aと、電子部品925の搭載位置(即ち電子部品925の投影領域)に対応するプリント基板979の反搭載面979bとの間に、柔軟性を有する熱伝導材975が配置されている。更に、突出部973の先端面973aの周囲には、熱伝導材975が流出することを効果的に防止する移動防止部977が設けられている。
電子制御装置900では、このような放熱構造によって、電子部品925から発熱した熱を、プリント基板979を介してカバー971に放熱させている。
特開2006−054481号公報
一般的に、発熱部品においては、表面側及び裏面側に関わらず発熱する。しかしながら、電子制御装置900のような放熱構造の場合、発熱部品の裏面側でしか放熱できないので、十分な放熱性を得ることができなかった。また、発熱部品の表面側にも同様な放熱構造を設けることも考えられるが、発熱部品の形状が異なる場合、発熱部品の形状に合わせてケース等の筐体の形状や寸法を変更する必要が生じてしまい、筐体の標準化を図ることができなくなるという問題があった。
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、放熱性を高めると共に、筐体の標準化を図ることのできる回路モジュールを提供する。
上記課題を解決するために本発明の回路モジュールは、一方の面に少なくとも1つの発熱部品を含む電子部品が実装された回路基板と、前記発熱部品を覆うように前記回路基板の一方の面に取り付けられたプレート部材と、前記回路基板の他方の面に対向するように設けられた金属製のカバー部材と、を備え、前記プレート部材は、前記発熱部品に対向して広がっている平面部と、前記平面部の外周から延出し前記回路基板を貫通すると共に前記回路基板の他方の面側に突出して前記カバー部材と接続された脚部と、を有している、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、発熱部品の表面側の熱を、プレート部材の平面部及び脚部を介してカバー部材に放熱するため、放熱性を高めることができる。また、発熱部品の形状が異なる場合、発熱部品の形状に合わせてプレート部材の各部の寸法を変更するだけで済むため、ケース等の筐体の形状や寸法の変更を伴わない。そのため、放熱性を維持しつつ筐体の標準化を図ることができる。
また、上記の構成において、前記回路基板の他方の面には、前記発熱部品と対応する位置に配置された第1パターンランドが設けられ、前記カバー部材には、前記第1パターンランドと対応する位置において前記回路基板側に突出する凸部が設けられており、前記凸部と前記第1パターンランドとの間に、第1放熱部材が配設されている、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、発熱部品の裏面側の熱を、回路基板の第1パターンランド及び第1放熱部材を介してカバー部材に放熱するため、より放熱性を高めることができる。
また、上記の構成において、前記回路基板の他方の面には、前記脚部と対応する位置に配置された第2パターンランドが設けられていると共に、前記第1パターンランドと前記第2パターンランドとが連結されていて、前記平面部と前記発熱部品との間に第2放熱部材が配設され、前記脚部は、前記第2パターンランド及び前記凸部それぞれに接続されている、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、発熱部品の表面側の熱を、第2放熱部材を介してプレート部材の平面部に伝えるため、放熱性を高めることができる。また、脚部が、カバー部材の凸部に接続されていると共に、回路基板の第2パターンランドに接続されているため、発熱部品の表面側の熱を、第2パターンランドに連結された第1パターンランド及び第1放熱部材を介してカバー部材に放熱することができる。そのため、更に放熱性を高めることができる。
また、上記の構成において、前記第1放熱部材及び前記第2放熱部材は、共にシリコングリスである、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、第1放熱部材及び第2放熱部材として、共にシリコングリスを使用しているため、回路基板とカバー部材の凸部との間の隙間や、発熱部品とプレート部材の平面部との間の隙間を埋めつつ、回路基板とカバー部材の凸部との間の距離や、発熱部品とプレート部材の平面部との間の距離を、シリコンシートを使用した場合に比べて小さくすることができる。そのため、熱をより伝え易くすることができる。
また、上記の構成において、前記平面部に開口が設けられている、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、プレート部材の平面部に開口を設けたので、この開口を介してシリコングリスを充填することができると共に、シリコングリスの塗布の確認及び塗布量の管理を行なうことが容易にできる。
また、上記の構成において、前記プレート部材は、金属によって形成されている、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、プレート部材を、金属、例えば銅や鉄等の熱伝導率の高い金属によって形成することによって、熱をより伝え易くすることができる。
また、上記の構成において、前記脚部は、前記発熱部品を取り囲むように複数個所設けられている、という特徴を有する。
このように構成された回路モジュールは、脚部を複数個所設けたので、プレート部材を安定して取り付けることができると共に、プレート部材に伝わった熱を各脚部に均等に伝えることができる。そのため、効率よく放熱させることができる。
本発明の回路モジュールは、発熱部品の表面側の熱を、プレート部材の平面部及び脚部を介してカバー部材に放熱するため、放熱性を高めることができる。また、発熱部品の形状が異なる場合、発熱部品の形状に合わせてプレート部材の各部の寸法を変更するだけで済むため、ケース等の筐体の形状や寸法の変更を伴わない。そのため、放熱性を維持しつつ筐体の標準化を図ることができる。
本発明の実施形態における回路モジュールの外観を示す斜視図である。 回路モジュールの平面図である。 回路モジュールの主要各部品を示す分解斜視図である。 回路基板の裏面の平面図である。 回路モジュールの放熱構造の外観を示す拡大斜視図である。 回路モジュールの放熱構造を示す拡大断面図である。 従来例に関わる電子制御装置の断面図である。
以下、本発明の回路モジュールについて、図面を参照しながら説明する。本発明の回路モジュールは、例えば、無線LAN(Local Area Network)やブルートゥース(登録商標)等に使用される通信回路を有する小型の回路モジュールであり、スマートフォン等の電子機器に搭載されて用いられる。本発明の回路モジュールの用途については、以下説明する実施形態に限定されるものではなく適宜変更が可能である。尚、本明細書では、各図面に対する説明の中で、右側、左側、後側、前側、上側、下側と記載している場合、これらは、それぞれ各図面内で+X側、−X側、+Y側、−Y側、+Z側、−Z側を示すものである。
[実施形態]
最初に、図1乃至図4を参照して、本発明の実施形態に係る回路モジュール100の概略の構造、及び回路モジュール100の主要各部品について説明する。図1は、回路モジュール100の外観を示す斜視図であり、図2は、回路モジュール100の平面図である。また、図3は、回路モジュール100の主要各部品を示す分解斜視図であり、図4は、回路基板30の裏面(他方の面30b)の平面図である。
回路モジュール100は、図1及び図2に示すように、一方の面30a(表面)及び他方の面30b(裏面)を有する矩形形状をした回路基板30と、回路基板30を収納する筐体となるケース17と、回路基板30の他方の面30bに対向するように設けられた金属製のカバー部材15と、を備えている。
回路基板30の一方の面30aには、少なくとも1つの発熱部品41a及び非発熱部品41bを含む電子部品41が実装されている。発熱部品41aは、例えば通信用の集積回路であり、平面視正方形形状の背の低い立方体形状をしている。尚、発熱部品41aの形状は、正方形形状に限らず、長方形形状等であっても良い。回路基板30には、配線パターン39が形成されており、配線パターン39と複数の電子部品41とによって電子回路40が形成されている。
回路基板30の一方の面30aには、更に、上述した発熱部品41aを覆うようにプレート部材10が取り付けられている。プレート部材10は、発熱部品41aから発生した熱を金属製のカバー部材15に伝えるために取り付けられている。
プレート部材10は、図3に示すように、平面視正方形形状をした発熱部品41aに対向して広がっている平面部10aと、平面部10aの周囲を囲むように形成された平面視略正方形形状の枠部10bと、平面部10aと枠部10bとを繋ぐ繋ぎ部10dと、平面部10aの外周から繋ぎ部10d及び枠部10bを介して延出した脚部10cと、を有している。また、平面部10aの中央には、平面視円形状の開口10eが形成されている。尚、枠部10bの形状は、略正方形形状に限らず、略長方形形状等であっても良い。
プレート部材10の脚部10cは、発熱部品41aを取り囲むように複数個所設けられており、下方向に延伸して形成されている。回路モジュール100において、脚部10cは、略正方形形状をした枠部10bの四辺の中央にそれぞれ1つずつ設けられている。
平面部10aの枠部10bからの高さは、発熱部品41aの上下方向の高さに対応して形成されており、枠部10bの左右方向及び前後方向の大きさは、発熱部品41aの幅及び奥行きに対応して形成されている。また、脚部10cの長さは、回路基板30の厚さ及びカバー部材15の凸部15aの厚さに対応して形成されている。即ち、プレート部材10は、発熱部品41aの大きさや回路基板30及びカバー部材15の厚さに、容易に対応して形成することができる。
プレート部材10は、金属、例えば銅や鉄等の熱伝導率が高く、打抜き加工や曲げ加工が容易で、しかも、半田付けが可能な金属によって形成されている。尚、プレート部材10は、金属以外のセラミック等の熱伝導率の高い他の材料によって形成されていても良いが、金属によって形成されることにより、脚部10cを設けるなど容易に加工することができる。
回路基板30には、プレート部材10の複数の脚部10cに対応した位置に、複数の脚部10cをそれぞれ挿入して取り付けるための複数の取付け孔35が形成されている。尚、取付け孔35は、回路基板30の一方の面30aと他方の面30bとを導通させるためのビアホール35aとしても機能するように形成されている。
回路基板30の他方の面30bには、図4に示すように、発熱部品41aと対応する位置に配置された第1パターンランド31が設けられていると共に、プレート部材10の各脚部10cと対応する位置に配置された第2パターンランド32が設けられている。また、第1パターンランド31と第2パターンランド32とは、接続用パターンランド33を介して連結されている。
第1パターンランド31は、回路基板30の他方の面30bにおいて、発熱部品41aの形状及び面積に対応して形成されている。回路モジュール100においては、発熱部品41aの形状に合わせて平面視正方形形状に形成されている。第1パターンランド31には、回路基板30の一方の面30aと他方の面30bとを導通させるための複数のビアホール37が設けられている。第1パターンランド31に複数のビアホール37を設けることによって、発熱部品41aから発生する熱を回路基板30の一方の面30aから他方の面30bへ伝えることができる。
第2パターンランド32は、上述した取付け孔35の周囲を囲むように設けられており、プレート部材10の脚部10cを、半田によって確実に取り付けることができる大きさに形成されている。
接続用パターンランド33は、第1パターンランド31と第2パターンランド32とを連結するために設けられているが、第1パターンランド31の大きさを大きく設定した場合には、接続用パターンランド33を介さず、第1パターンランド31と第2パターンランド32とが直接接するように設けられていても良い。
カバー部材15は、プレート部材10と同様に、金属、例えば銅や鉄やアルミニウム等の熱伝導率の高い金属によって形成されている。カバー部材15は、ケース17と共に筐体を形作る部材である。カバー部材15には、図3に示すように、回路基板30の第1パターンランド31と対応する位置において回路基板30側に突出する凸部15aが設けられている。凸部15aの上側の面は平坦な面となっており、回路基板30の他方の面30bに対して平行になるように形成されている。
カバー部材15の凸部15aには、複数の接続孔15bが設けられている。接続孔15bは、回路基板30に設けられている取付け孔35に対応した複数の位置(4箇所)に、プレート部材10の脚部10cをそれぞれ挿入するために形成されている。
カバー部材15の凸部15a以外の部分は、回路基板30に対して平行に形成されていると共に、図1に示すように、ケース17と同等の大きさで、回路基板30の他方の面30bを覆うように形成されている。
次に、図5及び図6を参照して、回路モジュール100における放熱構造について説明する。図5は、回路モジュール100の放熱構造の外観を示す拡大斜視図であり、図6は、回路モジュール100の、図2のA−A線から見た放熱構造を示す拡大断面図である。
回路モジュール100における発熱部品41aに対する放熱構造は、図5及び図6に示すように、プレート部材10、回路基板30、カバー部材15、第1放熱部材21及び第2放熱部材22から成る。
回路基板30の一方の面30aには発熱部品41aが搭載されている。また、プレート部材10が、発熱部品41aを覆うように回路基板30に取り付けられている。プレート部材10の平面部10aが発熱部品41aの上面に位置し、複数の脚部10cが回路基板30の取付け孔35に挿入され、回路基板30に接続されている。
プレート部材10の平面部10aの下面と発熱部品41aの上面との間には、図6に示すように、第2放熱部材22が配設されている。第2放熱部材22は、シリコングリス22aであり、プレート部材10の平面部10aの下面と発熱部品41aの上面それぞれに密着して設けられている。尚、第2放熱部材22は、シリコングリス22aでなく、シリコンシートであっても良いが、第2放熱部材22がシリコングリス22aであることによって、プレート部材10の平面部10aと発熱部品41aとの間の距離を小さくすることができ、より放熱性を高めることができる。
第2放熱部材22であるシリコングリス22aは、プレート部材10の開口10eから充填される。プレート部材10が回路基板30の一方の面30aに取り付けられる際には、プレート部材10の平面部10aと発熱部品41aの上面との間に所定間隔を有した隙間が設けられており、回路基板30への発熱部品41a及びプレート部材10の取り付け後に、当該隙間を埋めるようにシリコングリス22aがプレート部材10の開口10eから充填される。
プレート部材10の平面部10aと発熱部品41aの上面との間に第2放熱部材22であるシリコングリス22aを配設し、プレート部材10の平面部10aと発熱部品41aの上面との間の隙間を埋めることによって、発熱部品41aの上面からの熱をプレート部材10に効率良く伝えることができる。
尚、回路基板30とカバー部材15の凸部15aとの間の隙間や、発熱部品41aとプレート部材10の平面部10aとの間の隙間は、各部材の寸法ばらつきや取付け位置のばらつきを吸収するためのものであるが、これらのばらつきが非常に小さく、カバー部材15の凸部15aと回路基板30の第1パターンランド31とを密着させることができる場合には、第1放熱部材21が無くても構わない。同様に、プレート部材10の平面部10aと発熱部品41aの上面とを密着させることができる場合には、第2放熱部材22が無くても構わない。
複数の脚部10cは、図6に示す第1接続箇所S1において、回路基板30の第2パターンランド32に半田付けにより接続されている。その結果、発熱部品41aからの熱を、回路基板30の第2パターンランド32及び接続用パターンランド33を介して第1パターンランド31に伝えることができる。
図5及び図6に示すように、回路基板30の他方の面30bに対向するように金属製のカバー部材15が設けられている。また、複数の脚部10cが、回路基板30を貫通すると共に回路基板30の他方の面30b側に突出してカバー部材15の凸部15aに接続されている。
脚部10cとカバー部材15の凸部15aとの接続は、図6に示すカバー部材15の接続孔15b内の第2接続箇所S2において行われる。カバー部材15が銅や鉄等の半田付け可能な金属によって形成されている場合、脚部10cとカバー部材15との接続は、半田付けによって行われる。
一方、カバー部材15がアルミニウムによって形成されている場合、半田付けを行うことができないため、脚部10cとカバー部材15との接続は、脚部10cをカバー部材15の接続孔15bへ圧入するか、脚部10cをかしめることで、脚部10cをカバー部材15に強く接触させることによって行われる。
尚、カバー部材15が銅や鉄等の金属によって形成されている場合においても、脚部10cの接続孔15bへの圧入、又は脚部10cのかしめによって脚部10cとカバー部材15との接続を行なうようにしても良い。また、脚部10cが挿入されたカバー部材15の接続孔15bにシリコングリスを充填することによって、脚部10cとカバー部材15との接続を行なうようにしても良い。
複数の脚部10cをカバー部材15に接続することによって、発熱部品41aの上面からの熱を、プレート部材10を介して容易にカバー部材15に伝えることができる。
カバー部材15の凸部15aと回路基板30の第1パターンランド31との間には、図6に示すように、第1放熱部材21が配設されている。第1放熱部材21は、第2放熱部材22と同様に、シリコングリス21aであり、カバー部材15の凸部15aの上面と回路基板30の第1パターンランド31それぞれに密着して設けられ、カバー部材15の凸部15aと回路基板30の第1パターンランド31との間の隙間を埋めている。
尚、第1放熱部材21は、第2放熱部材22と同様に、シリコングリス21aでなく、シリコンシートであっても良いが、第1放熱部材21がシリコングリス21aであることによって、カバー部材15の凸部15aと回路基板30の第1パターンランド31との間の距離を小さくすることができ、より放熱性を高めることができる。
カバー部材15の凸部15aと回路基板30の第1パターンランド31との間に第1放熱部材21を配設することによって、発熱部品41aの下面からの回路基板30と第1パターンランド31とを介して伝わる熱、及び発熱部品41aの上面からのプレート部材10と第1パターンランド31とを介して伝わる熱を、それぞれカバー部材15に効率良く伝えることができる。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
回路モジュール100は、発熱部品41aの表面側の熱を、プレート部材10の平面部10a及び脚部10cを介してカバー部材15に放熱するため、放熱性を高めることができる。また、発熱部品41aの形状が異なる場合、発熱部品41aの形状に合わせてプレート部材10の各部の寸法を変更するだけで済むため、ケース17等の筐体の形状や寸法の変更を伴わない。そのため、放熱性を維持しつつ筐体の標準化を図ることができる。
また、発熱部品41aの裏面側の熱を、回路基板30の第1パターンランド31及び第1放熱部材21を介してカバー部材15に放熱するため、より放熱性を高めることができる。
また、発熱部品41aの表面側の熱を、第2放熱部材22を介してプレート部材10の平面部10aに伝えるため、放熱性を高めることができる。また、脚部10cが、カバー部材15の凸部15aに接続されていると共に、回路基板30の第2パターンランド32に接続されているため、発熱部品41aの表面側の熱を、第2パターンランド32に連結された第1パターンランド31及び第1放熱部材21を介してカバー部材15に放熱することができる。そのため、更に放熱性を高めることができる。
また、第1放熱部材21及び第2放熱部材22として、シリコングリス21a及びシリコングリス22aを使用しているため、回路基板30とカバー部材15の凸部15aとの間の隙間や、発熱部品41aとプレート部材10の平面部10aとの間の隙間を埋めつつ、回路基板30とカバー部材15の凸部15aとの間の距離や、発熱部品41aとプレート部材10の平面部10aとの間の距離を、シリコンシートを使用した場合に比べて小さくすることができる。そのため、熱をより伝え易くすることができる。
また、プレート部材10の平面部10aに開口10eを設けたので、この開口10eを介してシリコングリス22aを充填することができると共に、シリコングリス22aの塗布の確認及び塗布量の管理を行なうことが容易にできる。
また、プレート部材10を、金属、例えば銅や鉄等の熱伝導率の高い金属によって形成することによって、熱をより伝え易くすることができる。
また、脚部10cを複数個所設けたので、プレート部材10を安定して取り付けることができると共に、プレート部材10に伝わった熱を各脚部10cに均等に伝えることができる。そのため、効率よく放熱させることができる。
以上説明したように、本発明の回路モジュールは、発熱部品の表面側の熱を、プレート部材の平面部及び脚部を介してカバー部材に放熱するため、放熱性を高めることができる。また、発熱部品の形状が異なる場合、発熱部品の形状に合わせてプレート部材の各部の寸法を変更するだけで済むため、ケース等の筐体の形状や寸法の変更を伴わない。そのため、放熱性を維持しつつ筐体の標準化を図ることができる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。
10 プレート部材
10a 平面部
10b 枠部
10c 脚部
10d 繋ぎ部
10e 開口
15 カバー部材
15a 凸部
15b 接続孔
17 ケース
21 第1放熱部材
21a シリコングリス
22 第2放熱部材
22a シリコングリス
30 回路基板
30a 一方の面
30b 他方の面
31 第1パターンランド
32 第2パターンランド
33 接続用パターンランド
35 取付け孔
35a ビアホール
37 ビアホール
39 配線パターン
40 電子回路
41 電子部品
41a 発熱部品
41b 非発熱部品
100 回路モジュール
S1 第1接続箇所
S2 第2接続箇所

Claims (7)

  1. 一方の面に少なくとも1つの発熱部品を含む電子部品が実装された回路基板と、前記発熱部品を覆うように前記回路基板の一方の面に取り付けられたプレート部材と、前記回路基板の他方の面に対向するように設けられた金属製のカバー部材と、を備え、
    前記プレート部材は、前記発熱部品に対向して広がっている平面部と、前記平面部の外周から延出し前記回路基板を貫通すると共に前記回路基板の他方の面側に突出して前記カバー部材と接続された脚部と、を有している、
    ことを特徴とする回路モジュール。
  2. 前記回路基板の他方の面には、前記発熱部品と対応する位置に配置された第1パターンランドが設けられ、
    前記カバー部材には、前記第1パターンランドと対応する位置において前記回路基板側に突出する凸部が設けられており、
    前記凸部と前記第1パターンランドとの間に、第1放熱部材が配設されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路モジュール。
  3. 前記回路基板の他方の面には、前記脚部と対応する位置に配置された第2パターンランドが設けられていると共に、前記第1パターンランドと前記第2パターンランドとが連結されていて、
    前記平面部と前記発熱部品との間に第2放熱部材が配設され、
    前記脚部は、前記第2パターンランド及び前記凸部それぞれに接続されている、
    ことを特徴とする請求項2に記載の回路モジュール。
  4. 前記第1放熱部材及び前記第2放熱部材は、共にシリコングリスである、
    ことを特徴とする請求項3に記載の回路モジュール。
  5. 前記平面部に開口が設けられている、
    ことを特徴とする請求項4に記載の回路モジュール。
  6. 前記プレート部材は、金属によって形成されている、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の回路モジュール。
  7. 前記脚部は、前記発熱部品を取り囲むように複数個所設けられている、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の回路モジュール。
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