JP2012253135A

JP2012253135A - 放熱構造

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Publication number: JP2012253135A
Application number: JP2011123475A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takahashi; 寿夫高橋; Toru Iwazumi; 徹岩住; Satoru Anada; 悟穴田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: EP2717663A1; CN103563501B; EP2717663A4; CN103563501A; US20140083994A1; US9204572B2; JP5738679B2; EP2717663B1; WO2012164756A1

Abstract

【課題】放熱効率の低下を抑制可能な放熱構造を提供する。
【解決手段】本放熱構造は、一方の面に発熱体が実装された基板と、前記発熱体の前記一方の面側とは反対側の面に熱伝導性弾性部材を介して当接する放熱部材と、前記基板及び前記放熱部材が装着された筐体と、を有し、前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内であって、かつ、前記発熱体の両側で前記筐体に固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、発熱体の発する熱を放熱部材に伝熱する放熱構造に関する。

従来から、発熱性電子部品等の発熱体を実装した基板を放熱部材（ヒートシンク）や筐体（シャーシ）に取り付けた放熱構造が提案されている。一例を示すと、発熱性電子部品等の発熱体を実装した基板を筐体内に密閉内蔵し、この発熱体を基板実装側と反対側の面を直接又は放熱部材を介して筐体の内壁に密着させたことを特徴とする放熱構造等である（例えば、特許文献１参照）。

このような放熱構造において、発熱体を実装した基板を、どのように放熱部材や筐体に取り付けるかは、放熱効率を考慮すると極めて重要である。

特開２００２−０５０８８９号公報

しかしながら、例えば特許文献１に開示された放熱構造（電子部品内蔵型筐体）では、発熱体を実装した基板を、どのように放熱部材や筐体に取り付けるかは明示されていない。従って、発熱体を実装した基板と放熱部材や筐体との取り付け状態によっては、基板の発熱体実装部分の周辺が変位し（反りが発生し）、発熱体と放熱部材との密着性が悪化して放熱効率が低下する問題があった。

例えば、基板に実装された発熱体を熱伝導性弾性部材を介して放熱部材と接触させ、基板及び放熱部材と筐体とを、それぞれの四隅のみで固定している場合には、発熱体からそれぞれの四隅までの距離が遠くなる。そのため、熱伝導性弾性部材の反発力により、基板の発熱体実装部分の周辺が放熱部材から離れる方向に変位し易くなり（反りが発生しやすくなり）、発熱体と放熱部材との密着性が悪化して放熱効率が低下する。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、放熱効率の低下を抑制可能な放熱構造を提供することを課題とする。

本放熱構造の一形態は、一方の面に発熱体が実装された基板と、前記発熱体の前記一方の面側とは反対側の面に熱伝導性弾性部材を介して当接する放熱部材と、前記基板及び前記放熱部材が装着された筐体と、を有し、前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内であって、かつ、前記発熱体の両側で前記筐体に固定されていることを要件とする。

本放熱構造の他の形態は、一方の面に発熱体が実装された基板と、前記発熱体の前記基板と反対側の面に熱伝導性弾性部材を介して当接する放熱部材と、を有し、前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内であって、かつ、前記発熱体の両側で前記放熱部材に固定されていることを要件とする。

本発明によれば、放熱効率の低下を抑制可能な放熱構造を提供できる。

第１の実施の形態に係る放熱構造を例示する分解斜視図である。第１の実施の形態に係る放熱構造を例示する断面図である。第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の例を示す図である。第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図（その１）である。第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図（その２）である。第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図（その３）である。第２の実施の形態に係る放熱構造を例示する分解斜視図である。第２の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の例を示す図である。第２の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図（その１）である。第２の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図（その２）である。第３の実施の形態に係る放熱構造を例示する断面図である。第３の実施の形態の変形例に係る放熱構造を例示する断面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る放熱構造を例示する分解斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る放熱構造を例示する断面図である。なお、図２は、図１に示す筐体２０の長手方向に直交する方向の断面を示している。図１及び図２を参照するに、放熱構造１０は、大略すると、筐体２０と、基板３０と、放熱部材４０と、熱伝導性弾性部材５０とを有する。放熱構造１０において、筐体２０内には発熱体３１が実装された基板３０が固定されており、筐体２０上には放熱部材４０が固定されている。発熱体３１と放熱部材４０とは、熱伝導性弾性部材５０を介して接している。以下、放熱構造１０の各構成要素について詳説する。

筐体２０は、基板３０や放熱部材４０等を固定するための略箱状の部材である。筐体２０は、天板２１と、天板２１から下方に略直角に折り曲げられた側板２２とを有する。筐体２０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等を含む板金により形成されている。筐体２０を鋼板により形成してもよい。筐体２０の厚さは、例えば、０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。なお、図１及び図２の例では、底板は設けていないが、側板２２の下端部等に底板を設けても構わない。又、基板３０の天板２１と反対側に、他の基板等を設ける構造としても構わない。

筐体２０の天板２１には、平面形状が略矩形状の開口部２１ａが設けられている。開口部２１ａは、発熱体３１及び熱伝導性弾性部材５０を基板３０側から放熱部材４０側に露出させるために設けられている。なお、開口部２１ａの平面形状は、係る目的を達成できれば、略矩形状には限定されず、任意の形状として構わない。

開口部２１ａの対向する部分（平面視において開口部２１ａの対向する２辺）には、天板２１から下方に略直角に折り曲げられた一対の折り曲げ部２３が設けられている。一対の折り曲げ部２３は、基板３０を筐体２０内に固定するための部分である。なお、図１及び図２の例では、一対の折り曲げ部２３の各折り曲げ部２３は、各折り曲げ部２３を結ぶ線（仮想の線、以下同様）が筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）と略一致するように設けられているが、後述するように、これに限定されることはない。

各折り曲げ部２３の下端部側は、上端部側（天板２１側）よりも細く形成されており、この部分が基板３０に設けられた貫通孔３０ａに挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している（所謂クリンチ構造）。つまり、基板３０は、クリンチ構造により、天板２１に吊り下げられた状態で筐体２０内に固定されている。

筐体２０の天板２１の外縁部の四隅には、放熱部材４０を筐体２０の天板２１上に固定するためのねじ孔２１ｂ（４カ所）が設けられている。又、天板２１の各折り曲げ部２３近傍の開口部２１ａを挟んだ両側には、放熱部材４０を筐体２０の天板２１上に固定するための一対のねじ孔２１ｃ（２カ所）が設けられている。なお、図１及び図２の例では、一対のねじ孔２１ｃの各ねじ孔２１ｃは、各ねじ孔２１ｃを結ぶ線が筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）と略一致するように設けられているが、これに限定されることはない。

基板３０は、一方の面（放熱部材４０側の面）に発熱体３１が実装された配線基板である。基板３０の一方の面に、発熱体３１以外に、抵抗、キャパシタ、インダクタ等の任意の電子部品を実装しても構わない。又、基板３０にスルーホールを設け、基板３０の他方の面（放熱部材４０の反対側の面）に電子部品を実装しても構わない。基板３０としては、例えば、ＦＲ−４基板（難燃性のガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させた銅張り積層板）等を用いることができる。基板３０として、ビルドアップ工法により製造された多層配線基板やＩＶＨ（Interstitial Via Hole）で特定の配線層を接続するＩＶＨ多層配線基板等を含む様々な配線基板を用いても構わない。

発熱体３１は、例えば、動作時の発熱量が比較的大きな半導体素子を含む電子部品である。より具体的には、発熱体３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field‐Effect Transistor)のようなスイッチング素子を含む電子部品等である。

基板３０の発熱体３１実装部分を挟んだ両側には、基板３０を貫通する一対の貫通孔３０ａが設けられている。本実施の形態では、一対の貫通孔３０ａの各貫通孔３０ａは、筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）に設けられている。前述のように、各貫通孔３０ａには、各折り曲げ部２３の下端部側が挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している。２つの貫通孔３０ａの間隔は、例えば、４０ｍｍ程度とすることができる。

放熱部材４０は、発熱体３１の駆動時に生じる発熱体３１からの熱を吸収し、外部に放熱する部材である。放熱部材４０の材料としては、熱拡散性に優れており、かつ、剛性が高く平面度の良いものが好ましく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）のような金属板を用いることができる。放熱部材４０の厚さは、例えば、５ｍｍ程度とすることができる。放熱部材４０の平面形状は、筐体２０の天板２１の平面形状と略同一とすることができる。放熱部材４０の外縁部の四隅には、天板２１のねじ孔２１ｂに連通する貫通孔４１ｂ（４カ所）が設けられている。又、放熱部材４０には、天板２１の一対のねじ孔２１ｃに連通する一対の貫通孔４１ｃが設けられている。

放熱部材４０は、貫通孔４１ｂ（４カ所）に挿入されたねじ６１、及び貫通孔４１ｃ（２カ所）に挿入されたねじ６２により筐体２０の天板２１に固定されている。例えば、ねじ６１及び６２の外壁面には雄ねじ（図示せず）が形成されており、この雄ねじ（図示せず）が、ねじ孔２１ｂ及び２１ｃの内壁面に形成された雌ねじ（図示せず）と螺合することで、放熱部材４０は筐体２０の天板２１に密着及び固定されている。

剛性が高い放熱部材４０を、ねじ孔２１ｂ（４カ所）よりも折り曲げ部２３に近いねじ孔２１ｃ（２カ所）の位置で筐体２０の天板２１に固定することにより、筐体２０の反りを矯正できるため、筐体２０に取り付けられている基板３０と放熱部材４０との距離を一定に保つことが可能となる。ねじ孔２１ｃ（２カ所）及び貫通孔４１ｃ（２カ所）の位置は折り曲げ部２３に近い方が、筐体２０の反りを矯正する効果が大きい点で好ましい。

なお、放熱部材４０の熱伝導性弾性部材５０と接していない側の面を、平面ではなく波形等とすることにより、放熱効果をより向上できる。

熱伝導性弾性部材５０は、基板３０に実装された発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との間に配置されている弾性を有する熱伝導性部材である。熱伝導性弾性部材５０は、発熱体３１と放熱部材４０との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、発熱体３１から放熱部材４０への高い熱伝導を可能とする。発熱体３１の発する熱は、熱伝導性弾性部材５０を介して、放熱部材４０へ伝導され、放熱部材４０で放熱される。熱伝導性弾性部材５０の平面形状は、発熱体３１の平面形状よりも大きくすることができる。熱伝導性弾性部材５０の材料としては、例えば、シリコーン等を用いることができる。シリコーン等に無機粉末を添加しても構わない。

発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離は、例えば、数ｍｍ程度とすることができる。熱伝導性弾性部材５０の厚さは、発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離より１〜２割程度厚くすることが好ましい。例えば、発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離が５ｍｍであれば、熱伝導性弾性部材５０の厚さを５．５〜６ｍｍ程度とし、熱伝導性弾性部材５０を０．５〜１ｍｍ程度潰した状態で取り付けることが好ましい。熱伝導性弾性部材５０を発熱体３１と放熱部材４０の両方に密着させるためである。

ここで、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）について説明する。発明者らの検討によれば、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１の外縁を構成する対向する２辺（短辺又は長辺）を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域（以降、固定領域とする）内であって、かつ、発熱体３１の両側で基板３０を筐体２０に固定することにより、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）を抑制できることが見出された。以下、図３〜図６を参照しながら、基板を筐体に固定する好適な位置の例を示す。

図３は、第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の例を示す図である。図３の例では、固定領域９０は、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１の外縁を構成する対向する短辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。図３に示すように、固定領域９０内であって、かつ、発熱体３１の両側で基板３０を筐体２０に固定することにより、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）を抑制できる。なお、図１や図２に固定領域９０は図示されていないが、本実施の形態では、図３に示すように、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）を固定領域９０内としている。

図４〜図６は、第１の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の他の例を示す図である。図３では、２つの貫通孔３０ａを結ぶ線が発熱体３１の短辺と略平行であるが、図４に示すように、２つの貫通孔３０ａを結ぶ線が発熱体３１の長辺と斜めに交差するようにしても構わない。

図５の例では、固定領域９１は、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１の外縁を構成する対向する長辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。図５に示すように、固定領域９１内であって、かつ、発熱体３１の両側で基板３０を筐体２０に固定することにより、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）を抑制できる。このように、固定領域は、発熱体３１の外縁を構成する対向する２辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域であればよく、短辺を延長しても長辺を延長してもよい。

又、図３〜図５に示したように、２つの貫通孔３０ａを結ぶ線が発熱体３１の略中心を通ること（２つの貫通孔３０ａが発熱体３１の中心に対して略点対称であること）が好ましいが、図６に示すように、２つの貫通孔３０ａを結ぶ線が発熱体３１の略中心を通らない場合でも一定の効果を奏する。なお、図５の例を図４や図６のように変形しても構わない。

又、発熱体３１が対向する２辺側のみにリード端子を備えたＩＣである場合には、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）は、固定領域９０内又は固定領域９１内のリード端子を備えていない側に設けると好適である。この理由として、リード端子がない分、発熱体３１により近い位置で基板３０を固定できるので、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）を抑制する効果をより高めることができるためである。

つまり、発熱体３１が対向する短辺側のみにリード端子を備えたＩＣである場合には、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）は、固定領域９０内であって、かつ、発熱体３１の両側で基板３０を筐体２０に固定すると好適である。又、発熱体３１が対向する長辺側のみにリード端子を備えたＩＣである場合には、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）は、固定領域９１内であって、かつ、発熱体３１の両側で基板３０を筐体２０に固定すると好適である。又、発熱体３１が対向する短辺側及び長辺側（４方向全て）にリード端子を備えたＩＣである場合には、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）は、固定領域９０内又は固定領域９１内の何れとしても構わない。なお、図４〜図６の位置に貫通孔３０ａを設けた場合に、折り曲げ部２３を対応する位置に設けることは言うまでもない。

このように、第１の実施の形態では、一方の面に発熱体３１が実装された基板３０と、発熱体３１の基板３０と反対側の面に熱伝導性弾性部材５０を介して当接する放熱部材４０と、基板３０及び放熱部材４０が装着された筐体２０とを有する放熱構造１０において、基板３０は、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１の外縁を構成する対向する２辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内（固定領域９０又は９１内）であって、かつ、発熱体３１の両側で筐体２０に固定されている。これにより、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）が抑制されるため、発熱体３１と熱伝導性弾性部材５０との密着度及び熱伝導性弾性部材５０と放熱部材５０との密着度を高度に維持することが可能となり、放熱効率の低下を抑制できる。

又、熱伝導性弾性部材５０の反力による基板３０の変位（反り）が抑制されるため、基板３０に実装された発熱体３１（発熱体３１に近接する他の実装部品がある場合には、他の実装部品も含む）にかかるストレスを低減することが可能となり、発熱体３１（発熱体３１に近接する他の実装部品がある場合には、他の実装部品も含む）の破壊を防止することができる。なお、発熱体３１の破壊には、例えば、発熱体３１と基板３０とを接合するはんだ等の破壊も含む。

又、放熱部材４０は、外縁部（貫通孔４１ｂの位置）で筐体２０に固定されており、外縁部（貫通孔４１ｂの位置）よりも基板３０を筐体２０に固定している位置（折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの位置）に近い位置（貫通孔４１ｃの位置）で更に筐体２０に固定されている。これにより、筐体２０の反りを矯正できるため、筐体２０に取り付けられている基板３０と放熱部材４０との距離を一定に保つことが可能となる。

又、放熱部材４０が放熱構造１０の最上部に露出する構造であるため、より放熱効果を高めることができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、基板に複数の発熱体が実装されている例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図７は、第２の実施の形態に係る放熱構造を例示する分解斜視図である。なお、各一対の折り曲げ部を含む断面は図２と同様であるため、断面図は省略し、図２を参照する。図２及び図７を参照するに、放熱構造１０Ａにおいて、筐体２０内には発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃが実装された基板３０が固定されており、筐体２０上には放熱部材４０が固定されている。発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃと放熱部材４０とは、それぞれ熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを介して接している。以下、放熱構造１０Ａの各構成要素について詳説する。

筐体２０の天板２１には、平面形状が略矩形状の開口部２１ｈが設けられている。開口部２１ｈは、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃ並びに熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを基板３０側から放熱部材４０側に露出させるために設けられている。なお、開口部２１ｈの平面形状は、係る目的を達成できれば、略矩形状には限定されず、任意の形状として構わない。又、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃ並びに熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを、それぞれ基板３０側から放熱部材４０側に露出させる３個の開口部を設けても構わない。

開口部２１ｈの対向する部分（平面視において開口部２１ｈの対向する２辺）には、天板２１から下方に略直角に折り曲げられた一対の折り曲げ部２３ａ、一対の折り曲げ部２３ｂ、及び一対の折り曲げ部２３ｃが設けられている。一対の折り曲げ部２３ａ、一対の折り曲げ部２３ｂ、及び一対の折り曲げ部２３ｃは、基板３０を筐体２０内に固定するための部分である。なお、図７の例では、一対の折り曲げ部２３ａは、各折り曲げ部２３ａを結ぶ線が筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）と略一致するように設けられているが、これに限定されることはない。一対の折り曲げ部２３ｂ及び２３ｃについても同様である。

一対の折り曲げ部２３ａの各折り曲げ部２３ａの下端部側は、上端部側（天板２１側）よりも細く形成されており、この部分が基板３０に設けられた一対の貫通孔３０ｘに挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している（所謂クリンチ構造）。同様に、一対の折り曲げ部２３ｂの各折り曲げ部２３ｂの下端部側は、上端部側（天板２１側）よりも細く形成されており、この部分が基板３０に設けられた一対の貫通孔３０ｙに挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している（所謂クリンチ構造）。同様に、一対の折り曲げ部２３ｃの各折り曲げ部２３ｃの下端部側は、上端部側（天板２１側）よりも細く形成されており、この部分が基板３０に設けられた一対の貫通孔３０ｚに挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している（所謂クリンチ構造）。つまり、基板３０は、クリンチ構造により、天板２１に吊り下げられた状態で筐体２０内に固定されている。

天板２１の一対の折り曲げ部２３ａの各折り曲げ部２３ａ近傍の開口部２１ｈを挟んだ両側には、放熱部材４０を筐体２０の天板２１上に固定するための一対のねじ孔２１ｘ（２カ所）が設けられている。同様に、天板２１の一対の折り曲げ部２３ｂの各折り曲げ部２３ｂ近傍の開口部２１ｈを挟んだ両側には、放熱部材４０を筐体２０の天板２１上に固定するための一対のねじ孔２１ｙ（２カ所）が設けられている。同様に、天板２１の一対の折り曲げ部２３ｃの各折り曲げ部２３ｃ近傍の開口部２１ｈを挟んだ両側には、放熱部材４０を筐体２０の天板２１上に固定するための一対のねじ孔２１ｚ（２カ所）が設けられている。なお、図７の例では、一対のねじ孔２１ｘは、各ねじ孔２１ｘを結ぶ線が筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）と略一致するように設けられているが、これに限定されることはない。一対のねじ孔２１ｙ及び２１ｚについても同様である。

発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃは、発熱体３１と同様な電子部品等である。但し、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃは、同一機能を有するものであってもよく、それぞれ異なる機能を有するものであってもよい。又、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの大きさは、同一でなくてもよい。なお、放熱構造１０Ａにおいて、基板３０には３個の発熱体（発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃ）が実装されているが、基板３０に実装される発熱体の個数は３個には限定されず、２個や４個以上であってもよい。

基板３０の発熱体３１ａ実装部分を挟んだ両側には、基板３０を貫通する一対の貫通孔３０ｘが設けられている。同様に、基板３０の発熱体３１ｂ実装部分を挟んだ両側には、基板３０を貫通する一対の貫通孔３０ｙが設けられている。同様に、基板３０の発熱体３１ｃ実装部分を挟んだ両側には、基板３０を貫通する一対の貫通孔３０ｚが設けられている。本実施の形態では、一対の貫通孔３０ｘの各貫通孔３０ｘは、筐体２０の長手方向に直交する方向（短手方向）に設けられている。前述のように、各貫通孔３０ｘには、各折り曲げ部２３ａの下端部側が挿入され、基板３０の裏側（天板２１と反対側）で折り曲げられて基板３０を筐体２０内に固定している。２つの貫通孔３０ｘの間隔は、例えば、４０ｍｍ程度とすることができる。各貫通孔３０ｙ及び３０ｚについても同様である。

放熱部材４０には、天板２１の一対のねじ孔２１ｘに連通する一対の貫通孔４１ｘ、天板２１の一対のねじ孔２１ｙに連通する一対の貫通孔４１ｙ、及び天板２１の一対のねじ孔２１ｚに連通する一対の貫通孔４１ｚが設けられている。

放熱部材４０は、貫通孔４１ｂ（４カ所）に挿入されたねじ６１、貫通孔４１ｘ（２カ所）に挿入されたねじ６２ａ、貫通孔４１ｙ（２カ所）に挿入されたねじ６２ｂ、及び貫通孔４１ｚ（２カ所）に挿入されたねじ６２ｃにより筐体２０の天板２１に固定されている。例えば、ねじ６１、ねじ６２ａ、６２ｂ、及び６２ｃの外壁面には雄ねじ（図示せず）が形成されており、この雄ねじ（図示せず）が、それぞれねじ孔２１ｂ、２１ｘ、２１ｙ、及び２１ｚの内壁面に形成された雌ねじ（図示せず）と螺合することで、放熱部材４０は筐体２０の天板２１に密着及び固定されている。

剛性が高い放熱部材４０を、ねじ孔２１ｂ（４カ所）よりも折り曲げ部２３ａ〜２３ｃに近いねじ孔２１ｘ〜２１ｚ（各２カ所）の位置で筐体２０の天板２１に固定することにより、筐体２０の反りを矯正できるため、筐体２０に取り付けられている基板３０と放熱部材４０との距離を一定に保つことが可能となる。ねじ孔２１ｘ〜２１ｚ（各２カ所）及び貫通孔４１ｘ〜４１ｚ（各２カ所）の位置は、それぞれ折り曲げ部２３ａ〜２３ｃに近い方が、筐体２０の反りを矯正する効果が大きい点で好ましい。

熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃは、それぞれ基板３０に実装された発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの一方の面（基板３０実装側と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との間に配置されている弾性を有する熱伝導性部材である。熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃは、それぞれ発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃと放熱部材４０との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃから放熱部材４０への高い熱伝導を可能とする。発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの発する熱は、それぞれ熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを介して、放熱部材４０へ伝導され、放熱部材４０で放熱される。熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの平面形状は、それぞれ発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの平面形状よりも大きくすることができる。熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの材料としては、例えば、シリコーン等を用いることができる。シリコーン等に無機粉末を添加しても構わない。

発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離は、例えば、数ｍｍ程度とすることができる。熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの厚さは、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離より１〜２割程度厚くすることが好ましい。例えば、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離が５ｍｍであれば、熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの厚さをそれぞれ５．５〜６ｍｍ程度とし、熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃをそれぞれ０．５〜１ｍｍ程度潰した状態で取り付けることが好ましい。熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃをそれぞれ発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃと放熱部材４０の両方に密着させるためである。

図８を参照しながら、基板３０を筐体２０に固定する好適な位置について説明する。図８は、第２の実施の形態において、基板を筐体に固定する好適な位置の例を示す図である。図８の例では、固定領域９０ａは、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１ａの外縁を構成する対向する短辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。同様に、固定領域９０ｂは、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１ｂの外縁を構成する対向する短辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。同様に、固定領域９０ｃは、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１ｃの外縁を構成する対向する短辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。

図８に示すように、固定領域９０ａ内であって、かつ、発熱体３１ａの両側で基板３０を筐体２０に固定し、固定領域９０ｂ内であって、かつ、発熱体３１ｂの両側で基板３０を筐体２０に固定し、更に、固定領域９０ｃ内であって、かつ、発熱体３１ｃの両側で基板３０を筐体２０に固定することにより、熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃのそれぞれの反力による基板３０の変位（反り）を抑制できる。

なお、図７に固定領域９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃは図示されていないが、本実施の形態では、図８に示すように、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３ａ〜２３ｃ及び貫通孔３０ｘ〜３０ｙの位置）を固定領域９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃ内としている。なお、基板３０を筐体２０に固定する位置（折り曲げ部２３ａ〜２３ｃ及び貫通孔３０ｘ〜３０ｙの位置）は、固定領域９０ａ、９０ｂ、及び９０ｃ内であれば、図８の例には限定されず、図４や図６のように変形してもよい。

図９に示すような固定領域９１ａ内で固定してもよい。図９において、固定領域９１ａは、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの外縁を構成するそれぞれの対向する長辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域である。図９に示すように、固定領域９１ａ内であって、かつ、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの両側で基板３０を筐体２０に固定することにより、熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃのそれぞれの反力による基板３０の変位（反り）を抑制できる。

なお、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃが所定の配列方向に直線状に実装されていない場合には、各発熱体の外縁を構成するそれぞれの対向する長辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに延長した２辺に挟まれる領域を各発熱体の固定領域とし、それぞれの固定領域内で基板３０を筐体２０に固定すればよい。又、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの外形が異なる場合にも、各発熱体の外縁を構成するそれぞれの対向する長辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに延長した２辺に挟まれる領域を各発熱体の固定領域とし、それぞれの固定領域内で基板３０を筐体２０に固定すればよい。

このように、固定領域は、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの外縁を構成する対向する２辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域であればよく、短辺を延長しても長辺を延長してもよい。但し、図９の場合には、開口部２１ｈに代えて発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃをそれぞれ露出する３個の開口部を設け、筐体２０の隣接する開口部間に折り曲げ部２３ａの一方及び折り曲げ部２３ｃの一方を設ける必要がある。後述の図１０についても同様である。

発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃが所定の配列方向に直線状に近接して実装されている場合には、図１０に示すように、隣接する発熱体間において1カ所ずつ基板３０を筐体２０に固定するようにし、貫通孔及び折り曲げ部の数を減らしてもよい。すなわち、貫通孔３０ｘの一方を発熱体３１ａと発熱体３１ｂとの間に配置し、貫通孔３０ｚの一方を発熱体３１ｂと発熱体３１ｃとの間に配置する。これにより、貫通孔３０ｘの一方及び貫通孔３０ｚの一方が貫通孔３０ｙを兼用できるため、貫通孔３０ｙを削除可能となり、貫通孔の数を６個（図９参照）から４個に低減できる。又、これに伴い、折り曲げ部の数も６個から４個に低減できる。

このように、第２の実施の形態では、一方の面に発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃが実装された基板３０と、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃの基板３０と反対側の面にそれぞれ熱伝導性弾性部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを介して当接する放熱部材４０と、基板３０及び放熱部材４０が装着された筐体２０とを有する放熱構造１０Ａにおいて、基板３０は、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）の垂直方向から視て、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの外縁を構成する対向する２辺を基板３０の一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内（固定領域９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９１ａ内）であって、かつ、発熱体３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃのそれぞれの両側で筐体２０に固定されている。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、基板３０と放熱部材４０とを、筐体２０を介さずに固定する例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図１１は、第３の実施の形態に係る放熱構造を例示する断面図である。図１１を参照するに、放熱構造１０Ｂにおいて、筐体２０の天板２１には、平面形状が略矩形状の開口部２１ｋが設けられている。開口部２１ｋは、貫通孔３０ａ、発熱体３１、及び熱伝導性弾性部材５０を基板３０側から放熱部材４０側に露出させるために設けられている。開口部２１ｋには、折り曲げ部２３は設けられていない。なお、開口部２１ｋの平面形状は、係る目的を達成できれば、略矩形状には限定されず、任意の形状として構わない。図１１では図示されていないが、第１の実施の形態と同様に、放熱部材４０の外縁部の四隅は筐体２０の天板２１に固定さている。

基板３０と放熱部材４０とは、スペーサ２４（間隔保持部材）を介して固定されている。なお、スペーサ２４を設ける位置は、第１の実施の形態で示した固定領域９０内である。スペーサ２４は、柱状部２４ａの一端に柱状突起部２４ｂが設けられ、他端に穴部２４ｃが設けられた構造である。例えば、柱状部２４ａは貫通孔３０ａ及び４１ｃよりも大径の円柱形状であり、柱状突起部２４ｂは貫通孔３０ａよりも小径の円柱形状であり、両者は同心的に形成されている。柱状突起部２４ｂの外壁面には例えば雄ねじ（図示せず）が形成されており、穴部２４ｃの内壁面には例えば雌ねじ（図示せず）が形成されている。

柱状突起部２４ｂは、基板３０の一方の面（放熱部材４０側の面）側から貫通孔３０ａに挿入され、先端部近傍が基板３０の他方の面（放熱部材４０の反対側の面）側から突出し、柱状部２４ａの一端の柱状突起部２４ｂを除く部分は、基板３０の一方の面に接している。柱状突起部２４ｂの先端部近傍は、基板３０の他方の面側でナット２５と螺合している。柱状部２４ａの他端は、放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）と接しており、貫通孔４１ｃと穴部２４ｃとは連通している。貫通孔４１ｃにはねじ６２が挿入され、ねじ６２の先端部近傍は穴部２４ｃに達し、穴部２４ｃと螺合している。

柱状部２４ａの高さは、例えば、数ｍｍ程度とすることができる。柱状部２４ａの発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）からの高さを例えば５ｍｍとし、熱伝導性弾性部材５０の厚さをそれより１〜２割程度厚い５．５〜６ｍｍ程度とすると、発熱体３１と放熱部材４０とは熱伝導性弾性部材５０を０．５〜１ｍｍ程度潰した状態で密着し、発熱体３１の一方の面（基板３０と反対側の面）と放熱部材４０の一方の面（天板２１側の面）との距離は５ｍｍに保たれる。

なお、第３の実施の形態に係る放熱構造１０Ｂを図１２の放熱構造１０Ｃのように変形してもよい。図１２は、第３の実施の形態の変形例に係る放熱構造を例示する断面図である。図１２を参照するに、放熱構造１０Ｃにおいて、放熱部材４０の外縁部を下方に略直角に折り曲げ、側板としている。このようにすれば、筐体２０を削除することが可能となり、構造を簡略化できる。このように、放熱部材４０は、筐体２０と一体化されてもよい。言い換えれば、放熱部材４０に筐体２０の機能を持たせることにより、筐体２０を削除してもよい。

このように、第３の実施の形態及びその変形例では、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、基板３０と放熱部材４０とを筐体２０を介さずに固定しているため、筐体２０の反りにより基板３０と放熱部材４０との距離が変位する虞を完全に排除できる。又、放熱部材４０に筐体２０の機能を持たせることにより、筐体２０を削除できる。

なお、複数個の発熱体が基板に実装されている場合には、第２の実施の形態で示した各折り曲げ部の位置にスペーサを設けることにより、基板と放熱部材とを筐体を介さずに固定できる。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、第１の実施の形態では、基板３０を筐体２０に固定するための折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａを各２個ずつ設ける例を示したが、折り曲げ部２３及び貫通孔３０ａの数を更に増やしても構わない。

１０、１０Ａ、１０Ｂ放熱構造
２０筐体
２１天板
２１ａ、２１ｈ、２１ｋ開口部
２１ｂ、２１ｃ、２１ｘ、２１ｙ、２１ｚねじ孔
２２側板
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ折り曲げ部
２４スペーサ
２４ａ柱状部
２４ｂ柱状突起部
２４ｃ穴部
２５ナット
３０基板
３０ａ、３０ｘ、３０ｙ、３０ｚ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｘ、４１ｙ、４１ｚ貫通孔
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ発熱体
４０放熱部材
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ熱伝導性弾性部材
６１、６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃねじ
９０、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９１、９１ａ固定領域

Claims

一方の面に発熱体が実装された基板と、
前記発熱体の前記一方の面側とは反対側の面に熱伝導性弾性部材を介して当接する放熱部材と、
前記基板及び前記放熱部材が装着された筐体と、を有し、
前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内であって、かつ、前記発熱体の両側で前記筐体に固定されている放熱構造。
前記基板が前記筐体に固定されている位置は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の中心に対して点対称である請求項１記載の放熱構造。
前記基板には複数の発熱体が実装され、
前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、各発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる各領域内であって、かつ、前記各発熱体の両側で前記筐体に固定されている請求項１又は２記載の放熱構造。
前記複数の発熱体は所定の配列方向に直線状に実装され、
前記延長した２辺は前記配列方向に平行な２辺であり、
隣接する前記発熱体間において、1カ所ずつ前記基板が前記筐体に固定されている請求項３記載の放熱構造。
前記放熱部材は、外縁部で前記筐体に固定されており、
前記放熱部材は、前記外縁部よりも前記発熱体が前記筐体に固定されている位置に近い位置で更に前記筐体に固定されている請求項１乃至４の何れか一項記載の放熱構造。
一方の面に発熱体が実装された基板と、
前記発熱体の前記基板と反対側の面に熱伝導性弾性部材を介して当接する放熱部材と、を有し、
前記基板は、前記一方の面の垂直方向から視て、前記発熱体の外縁を構成する対向する２辺を前記一方の面の外縁まで延長したときに、延長した２辺に挟まれる領域内であって、かつ、前記発熱体の両側で前記放熱部材に固定されている放熱構造。
更に筐体を有し
前記放熱部材は、前記発熱体が前記放熱部材に固定されている位置よりも外縁側で前記筐体に固定されている請求項６記載の放熱構造。