JP2007115901A

JP2007115901A - 高周波機器

Info

Publication number: JP2007115901A
Application number: JP2005305928A
Authority: JP
Inventors: Masato Sato; 正人佐藤
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】発熱量が大きい高周波電力増幅素子を使用しても十分な放熱効果を得ることの可能な高周波電力増幅素子の放熱構造を備えた高周波機器を提供する。
【解決手段】放熱フィン３ｂと本体３ａとからなる高周波電力増幅素子３を実装した回路基板２と、この回路基板２を収納する筐体１と、回路基板２に被着するシールドカバー６とからなり、高周波電力増幅素子３が発生する熱を放熱フィン３ｂの裏面から筐体１に放熱させるとともに、更に十分な放熱効果を得るために、本体３ａに接触しないように形成され、放熱フィン３ｂの表面に装着する伝熱カバー４と、この伝熱カバー４とシールドカバー６を熱的に接続する熱伝導体８とを設け、伝熱カバー４及び熱伝導体８を介して高周波電力増幅素子３が発生する熱をシールドカバー６に放熱させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーアンプ用ＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit ：モノリシックマイクロ波集積回路）、ＧａＡｓＦＥＴ（ガリウムヒ素ＦＥＴ）などの高周波電力増幅素子の放熱構造を備えた高周波機器に関し、熱伝導性を良好にするとともに、高周波特性の維持及び修理や交換が容易にできるようにしたものに関する。

パワーアンプ用ＭＭＩＣなどの高周波電力増幅素子の放熱構造としては、例えば、図６（Ａ）に示すようなものがある。これは放熱フィン３ｂと本体（素子部）３ａとからなる高周波電力増幅素子３を実装した回路基板２と、同回路基板２を収納する筐体（ケース）１と、回路基板２に被着するシールドカバー６とからなり、放熱フィン３ｂはネジ１０で筐体１に固定され、回路基板２はネジ９の締めつけによりシールドカバー６の先端部で押さえるようになっており、高周波電力増幅素子３が発生する熱はその放熱フィン３ｂの裏面から筐体１に放熱させるようになっているが、パワーアンプが高出力のものでは発熱量が大きいために、筐体１の大きさに制約がある場合は、上記の構造では十分な放熱が行えないという問題があった。

上記の問題点を解消する方法としては、図６（Ａ）の筐体１に加え、シールドカバー６側にも高周波電力増幅素子３が発生する熱を放熱することが考えられる。シールドカバー６側に放熱するものとしては、例えば、図６（Ｂ）に示すようなものがある。これは、パワーアンプ等の発熱部品１２ａを搭載した回路基板１２と、同回路基板１２を収納する筐体（ケース）１３（図６（Ａ）のシールドカバー６に相当。）とからなり、発熱部品１２ａを回路基板１２上に熱良導体よりなる樹脂１４によってモールドする一方、筐体（ケース）１３の内面に先端を樹脂１４に接触する接触片１５を設け、発熱部品１２ａから発生した熱を樹脂１４、接触片１５および筐体（ケース）１３を介して放熱するように構成（例えば、特許文献１参照）したものである。

しかしながら、マイクロストリップラインのような平面回路で構成した高周波回路基板に、例えば、パワーアンプ用ＭＭＩＣなどの高周波電力増幅素子を実装した場合、同高周波電力増幅素子に上記の例のように樹脂１４でモールドを施すと、樹脂１４が高周波電力増幅素子の端子や信号線パターンに付着し高周波特性に悪影響を及ぼすことがあるという問題がある。また、前記ＭＭＩＣが壊れたり、高周波特性のバラツキにより交換が必要になったりした場合に修理、交換が出来ないという問題もある。また、筐体（ケース）１３に形成された接触片１５を樹脂１４に当接させるようになっているが、組立時の寸法精度のバラツキ等により、熱伝導が不十分になり、高周波電力増幅素子の破損につながる恐れがある。

特開平８ー２２７９５２号公報（第２頁、図１）

本発明は、上記問題点に鑑み、例えばパワーアンプ用ＭＭＩＣなどの高周波電力増幅素子を実装した高周波回路基板において、その高周波特性に悪影響を与えたり、高周波電力増幅素子の修理、交換を不可能にしたりするような樹脂モールドを行わず、また、高周波電力増幅素子に機械的ストレスを加えることもなく、高周波電力増幅素子の発生する熱が大きい場合にも（限られた大きさの筐体でも）十分な放熱効果を得ることを可能にし、これによって部品等の信頼性を低下させることのない高周波電力増幅素子の放熱構造を備えた高周波機器を提供することを目的としている。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、第１の手段として、放熱フィンと本体とからなる高周波電力増幅素子を実装した回路基板と、同回路基板を収納する筐体と、前記回路基板または前記筐体に被着するシールドカバーとからなり、前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記放熱フィンの裏面から前記筐体に放熱させるとともに、前記本体に接触しないように形成され、前記放熱フィンの表面に装着する伝熱カバーと、前記伝熱カバーと前記シールドカバーを熱的に接続する熱伝導手段とを設け、前記伝熱カバー及び前記熱伝導手段を介して前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記シールドカバーに放熱させる構成とする。

第２の手段として、放熱フィンと本体とからなる高周波電力増幅素子を実装した回路基板と、同回路基板を収納する筐体と、前記回路基板または前記筐体に被着するシールドカバーと、前記筐体に被着して前記シールドカバーを覆う外装カバーとからなり、前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記放熱フィンの裏面から前記筐体に放熱させるとともに、前記本体に接触しないように形成され、前記放熱フィンの表面に装着する伝熱カバーと、前記伝熱カバーと前記外装カバーを熱的に接続する熱伝導手段とを設け、前記伝熱カバー及び前記熱伝導手段を介して前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記外装カバーに放熱させる構成とする。

なお、前記第１または第２の手段において、前記熱伝導手段を前記シールドカバーと一体に形成してなる構成とする。

また、前記第１または第２の手段において、前記熱伝導手段を前記シールドカバーと別体に形成してなる構成とする。

本発明による高周波電力増幅素子の放熱構造を備えた高周波機器であれば、高周波電力増幅素子を筐体または回路基板に固定するとき、同高周波電力増幅素子に機械的ストレスを加えないように形成した伝熱カバーを被せ、両者を筐体に一体に固定する一方、前記伝熱カバーと同伝熱カバーの上部に位置するシールドカバーまたは外装カバーを熱的に接続する熱伝導手段を設ける構成になっているので、前記高周波電力増幅素子からの熱を同高周波電力増幅素子を固定した筐体側だけでなく、前記高周波電力増幅素子の上方に位置するシールドカバーまたは外装カバーにも放熱することが可能となる。従って前記高周波電力増幅素子を樹脂でモールドせずに済むので、樹脂による高周波特性への悪影響がなく、また、高周波電力増幅素子の修理、交換が容易に可能となる。更に、発熱量の大きい高周波電力増幅素子であっても十分な放熱効果が得られるため、用いる高周波電力増幅素子の発熱量に応じて放熱構造を変更でき、限られた大きさの共通の筐体で出力の異なる（発熱量の異なる）高周波電力増幅素子に対する最適な放熱構造を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。
なお、図６（Ａ）と同一構成については同一符号を付して説明する。

図１は高周波機器の第１の実施の形態を示す側断面図、図２は同高周波機器の分解斜視図である。図において、１は熱伝導性の良い金属からなる筐体（ケース）、２は放熱フィン３ｂと本体３ａとからなる高周波電力増幅素子３を実装した回路基板、４は高周波電力増幅素子３の本体３ａに接触しないように形成した伝熱カバー、５は高周波電力増幅素子３の本体３ａと伝熱カバー４間にできた空隙、６は回路基板２に被着したシールドカバー、８はシールドカバー６と一体に形成した熱伝導体でこれは伝熱カバー４からシールドカバー６への熱伝導手段として作用するものである。
なお、筐体１とシールドカバー６には、例えば、丈夫で熱伝導率の良いアルミダイキャストを利用し、伝熱カバー４には熱伝導率が良くて、加工が容易なアルミニウムや真鍮等を利用する。

上記の構成部材は図２に示すような形態になっており、筐体１にはその底面側に高周波電力増幅素子３の放熱フィン３ｂをネジ止めするための複数のネジ穴１ａと、シールドカバー６と共に回路基板２を固定するための複数のネジ穴１ｂが設けられている。

回路基板２には高周波電力増幅素子３の放熱フィン３ｂに対応した方形状の孔２ａが中央部に、また、シールドカバー６の取付ネジ９を通すための複数の孔２ｂが四隅に設けられている。

伝熱カバー４は前後が開放されていて、左右の取付面（フランジ）の前後に取付ネジ１０を通すための孔４ａが設けられている。この伝熱カバー４は高周波電力増幅素子３の本体３ａ上部から被せ、取付ネジ１０を用いて筐体１の底面に放熱フィン３ｂと共締めにより固定されるが、本体３ａと伝熱カバー４との間には図１に示すような空隙５が形成され、高周波電力増幅素子３の本体３ａを機械的な外圧から保護するようになっている。

シールドカバー６は底面を開放した箱状になっていて、天井部に円柱状の熱伝導体８が一体に設けられ、四隅に取付ネジ９を通す孔６ｂが設けられており、筐体１内に挿入したとき熱伝導体８が伝熱カバー４の上面に当接し、側壁の下端部が回路基板２と接触し、取付ネジ９の締めつけでシールドカバー６と回路基板２とを筐体１に固定するようになっている。

図３は高周波機器の第２の実施の形態を示す側断面図、図４は同高周波機器の分解斜視図で、実施例１との相違点は高周波の漏れをより少なくするためや防水性を保つためなどに対応して筐体１の上部にシールドカバー６を覆う外装カバー７を被着するようにしたことである。この外装カバー７には、例えば、丈夫で熱伝導率の良いアルミダイキャストが利用されている。
以下、実施例１と共通の部材については説明を省略し、相違点について説明する。

構成部材は図４に示すような形態になっており、筐体１にはその底面側に高周波電力増幅素子３の放熱フィン３ｂをネジ止めするための複数のネジ穴１ａと、シールドカバー６と共に回路基板２を固定するための複数のネジ穴１ｂが設けられ、上部には外装カバー７を載置してネジ止めするための段差部１ｃと複数のネジ穴１ｄが設けられている。

シールドカバー６は底面を開放した箱状になっていて、天井部に熱伝導体８を通す孔６ａが設けられ、四隅に取付ネジ９を通す孔６ｂが設けられており、筐体１内に挿入したとき側壁の下端部で回路基板２を押さえ、取付ネジ９の締めつけでシールドカバー６と回路基板２とを筐体１に固定するようになっている。

外装カバー７には取付ネジ１１を通す複数の孔７ａが設けられ、取付ネジ１１を通してケース１に固定するようになっている。
なお、伝熱カバー４とケースカバー７との間に設けられる熱伝導体８はその上部をより大きな径にして外装カバー７との接触面積を増やすようになっている。
さらに、実施例１または実施例２の高周波電力増幅素子３の放熱構造を備えた高周波機器として例えば、高周波電力増幅素子３とともに、ミキサなどの電子部品を実装したトランスミッタなどの機器である。

以上説明したように、本発明による高周波電力増幅素子の放熱構造を備えた高周波機器であれば、高周波電力増幅素子３を筐体１に固定するとき、同高周波電力増幅素子３に機械的ストレスを加えないように形成した伝熱カバー４を被せ、両者を筐体１に一体に固定する一方、伝熱カバー４と同伝熱カバー４の上部に位置するシールドカバー６または外装カバー７を熱的に接続する熱伝導体８を設ける構成になっているので、高周波電力増幅素子３が発生する熱を同高周波電力増幅素子３を固定した筐体１側だけでなく、伝熱カバー４、熱伝導体８を介して高周波電力増幅素子３の上方に位置するシールドカバー６または外装カバー７にも放熱することができ、また、高周波電力増幅素子３の修理、交換等も容易に行うことが出来る。

続いて、図５について説明する。図５は本発明の他の実施の形態を示したものであり、（Ａ）に示すものでは、熱伝導体８を単純な円柱状にする一方、伝熱カバー４と外装カバー７の双方に熱伝導体８を保持（立設）する円形の凹部４ｂ、７ｂを設けてなる構成とし、凹部７ｂには熱伝導性を良くするために導電性グリースを塗布する。
このような構成にすれば熱伝導体８をより安価に提供できる。

（Ｂ）に示すものでは、外装カバー７と熱伝導体８とを一体に形成したものであり、このように両者が一体化されたものであれば伝熱カバー４を介して伝達された熱を外装カバー７に確実に伝達させることができる。

（Ｃ）、（Ｄ）に示すものは、両方ともシールドカバー６と熱伝導体８とを一体に形成したものであり、（Ｄ）のものでは外装カバー７との接触面積をより大きくしたものになっている。このようにシールドカバー６と熱伝導体８が一体化されたものであれば高周波漏れに対するシールドカバー６の信頼性をより高めることができる。

（Ｅ）に示すものは、熱伝導体８をネジ状に形成する一方、外装カバー７の所定位置に雌ネジ部７ｃを形成して伝熱カバー４と熱伝導体８との接触状態を調節可能にしたもので、シールドカバー６にはこの熱伝導体８を通す孔６ａが形成されている。

以上、説明したように、熱伝導体８との係わりが深い伝熱カバー４、シールドカバー６、外装カバー７等の一部形態は図１〜図４に示すものに限定するものではなく、図５の各図に示すような構成であってもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す高周波機器の側断面図である。本発明の第１の実施の形態を示す高周波機器の分解斜視図である。本発明の第２の実施の形態を示す高周波機器の側断面図である。本発明の第２の実施の形態を示す高周波機器の分解斜視図である。本発明の他の実施の形態を示す要部断面図で、（Ａ）は熱伝導体の形状を単純化したもの、（Ｂ）は熱伝導体と外装カバーを一体化したもの、（Ｃ）及び（Ｄ）熱伝導体とシールドカバーを一体化したもの、（Ｅ）は熱伝導体をネジ状にしたものである。従来例を示す高周波電力増幅素子の放熱構造の側断面図で、（Ａ）は放熱フィンと本体が一体の高周波電力増幅素子の放熱構造の一例を、（Ｂ）はパワー素子等の発熱部品がモールドされている一例を示したものである。

符号の説明

１筐体
２回路基板
３高周波電力増幅素子
３ａ本体
３ｂ放熱フィン
４伝熱カバー
５空隙
６シールドカバー
６ａ孔
７外装カバー
８熱伝導体

Claims

放熱フィンと本体とからなる高周波電力増幅素子を実装した回路基板と、同回路基板を収納する筐体と、前記回路基板または前記筐体に被着するシールドカバーとからなり、前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記放熱フィンの裏面から前記筐体に放熱させるとともに、前記本体に接触しないように形成され、前記放熱フィンの表面に装着する伝熱カバーと、同伝熱カバーと前記シールドカバーを熱的に接続する熱伝導手段とを設け、前記伝熱カバー及び前記熱伝導手段を介して前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記シールドカバーに放熱させることを特徴とする高周波機器。
放熱フィンと本体とからなる高周波電力増幅素子を実装した回路基板と、同回路基板を収納する筐体と、前記回路基板または前記筐体に被着するシールドカバーと、前記筐体に被着して前記シールドカバーを覆う外装カバーとからなり、前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記放熱フィンの裏面から前記筐体に放熱させるとともに、前記本体に接触しないように形成され、前記放熱フィンの表面に装着する伝熱カバーと、同伝熱カバーと前記外装カバーを熱的に接続する熱伝導手段とを設け、前記伝熱カバー及び前記熱伝導手段を介して前記高周波電力増幅素子が発生する熱を前記外装カバーに放熱させることを特徴とする高周波機器。
前記熱伝導手段を前記シールドカバーと一体に形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波機器。
前記熱伝導手段を前記シールドカバーと別体に形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波機器。