JP2016122867A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の反りによる電子部品に与える影響を低減できる電子部品の実装構造の提供。
【解決手段】回路基板２と、回路基板２の一方の面２ａに実装された電子部品３Ａと、電子部品３Ａを実装した回路基板２を収容する筐体４と、を有する電子部品の実装構造１であって、電子部品３Ａは、一方の面２ａの端部９に実装されており、筐体４は、端部９以外の一方の面２ａの少なくとも一部と熱的に接触する第１の台座部１１と、第１の台座部１１よりも一方の面２ａから離間し、熱伝導部材２１を介して電子部品３Ａと熱的に接触する第２の台座部１２と、を有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の実装構造に関するものである。

下記特許文献１には、車両等に搭載される電子制御装置にかかる電子部品の実装構造が開示されている。電子制御装置は、トランジスタ、パワーＭＯＳ（電界効果トランジスタ）、ＩＣ（集積回路）等の電子部品（発熱素子）を回路基板に実装し、この回路基板を筐体に収容している。

上記従来技術では、電子部品の熱を筐体（ケーシング）に放熱して温度上昇を抑制するために、放熱シートを用いている。この放熱シートは、電子部品と筐体との間に介在し、電子部品の放熱経路を確保して、効率のよい放熱を可能とさせる。また、上記従来技術では、搭載された車両の振動による放熱シートの位置ズレ等の接触不良を防止する対策として、係止部を設けている。

特開２００２−２８０７７６号公報

ところで、回路基板は、図２に記載してあるように、組み付け時には、筐体に対しネジ止め等で固定される。上記従来技術では、熱対策が必要な電子部品を回路基板の中央部に実装しているが、当該中央部は、ネジ固定される基板端部に比べて、回路基板の反りによる変形量が大きくなる。回路基板の反りは、車両振動時や基板組み付け時等に発生し、この影響によって、電子部品に過度の荷重がかかることになる。この反りを考慮して冷却性能を確保するためには高精度の設計が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回路基板の反りによる電子部品に与える影響を低減できる電子部品の実装構造の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、回路基板と、上記回路基板の一方の面に実装された電子部品と、上記電子部品を実装した上記回路基板を収容する筐体と、を有する電子部品の実装構造であって、上記電子部品は、上記一方の面の端部に実装されており、上記筐体は、上記端部以外の上記一方の面の少なくとも一部と熱的に接触する第１の台座部と、上記第１の台座部よりも上記一方の面から離間し、熱伝導部材を介して上記電子部品と熱的に接触する第２の台座部と、を有するという構成を採用する。

また、本発明においては、上記第１の台座部は、上記一方の面と第２の熱伝導部材を介して熱的に接触するという構成を採用する。

また、本発明においては、上記回路基板の上記第２の熱伝導部材と接触する上記一方の面と反対側の他方の面には、第２の電子部品が実装されているという構成を採用する。

また、本発明においては、上記第１の台座部に用いられる上記第２の熱伝導部材の粘性は、上記第２の台座部に用いられる上記熱伝導部材の粘性よりも高いという構成を採用する。

また、本発明においては、上記第１の台座部と上記第２の台座部とは、隣り合って配置されているという構成を採用する。

本発明においては、電子部品は、回路基板の一方の面の端部に実装されている。回路基板の端部は、反りに関しては、中央部と比較して変形量の少ない部位である。このため、電子部品（ＩＣ）を端部に実装することにより、回路基板の反りによる影響を小さくすることができる。
また、本発明においては、筐体は、回路基板の端部以外の一方の面の少なくとも一部と熱的に接触する第１の台座部と、第１の台座部よりも上記一方の面から離間し、熱伝導部材を介して電子部品と熱的に接触する第２の台座部と、を有している。第２の台座部は、第１の台座部より離間して配置され、熱伝導部材を介し、熱的に電子部品と接触することによって、筐体への放熱経路を確保しつつ、反りによって電子部品に加わる衝撃や応力を緩和させる。一方、端部以外の領域（例えば中央部）は、第２の台座部よりも近接する第１の台座部によって保持され、反りによる変形が規制されるため、当該他の領域（中央部）の反りによる端部（電子部品）に与える影響を小さくすることができる。
このように、本発明によれば、高精度の設計を要することなく、回路基板の反りによる電子部品に与える影響を低減できる。

本発明の第１実施形態における電子部品の実装構造を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における筐体の構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態における電子部品の実装構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電子部品の実装構造の実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における電子部品の実装構造１を示す断面図である。図２は、本発明の第１実施形態における筐体４の構成を示す平面図である。
本実施形態の電子部品の実装構造１は、車両に搭載される電子制御装置にかかるものである。図１に示すように、電子部品の実装構造１は、回路基板２と、回路基板２に実装された電子部品３と、電子部品３を実装した回路基板２を収容する筐体４と、を有する。

回路基板２は、ガラスエポキシ材やガラスコンポジット材等の絶縁材料からなる板状のプリント配線板である。回路基板２の一方の面２ａには、電子部品（第１の電子部品）３Ａが実装されており、回路基板の他方の面２ｂには、電子部品（第２の電子部品）３Ｂが実装されている。なお、図１中、符号５で示す部材は、各電子部品３と電気的に接続するコネクタであり、回路基板２の一方の面２ａから筐体４の外部に突出して設けられている。

電子部品３Ａは、駆動時に発熱する発熱部品である。本実施形態の電子部品３Ａは、ＡＳＩＣ等の集積回路であり、発熱量も大きく、振動や応力に比較的弱い部品となっている。一方、電子部品３Ｂは、同じく駆動時には発熱するが、集積回路よりも比較的、振動や応力に強いスイッチング素子、抵抗等の発熱部品となっている。

筐体４には、蓋体６が組み合わされる。回路基板２は、図２に示すように、角部が面取りされた平面視略矩形状を呈している。筐体４は、回路基板２の４つの角部をそれぞれネジ止めするための複数のネジ孔７を有している（図２においてはその内の２つを図示している）。ネジ孔７には、図１に示すネジ部材８（押付部材）が螺入する。ネジ部材８は、回路基板２を筐体４に対して締結固定する構成となっている。

図１に示すように、電子部品３Ａは、回路基板２の一方の面２ａの端部９に実装されている。端部９は、平面視略矩形状の回路基板２の辺のうちの少なくとも一つの辺に沿う方向における端の領域である。本実施形態の端部９は、回路基板２の短辺に沿う方向（図１において紙面左右方向）に沿う方向における一方（右側）の端の所定領域となっている。換言すると、端部９は、回路基板２が締結固定されるネジ部材８の近傍の領域である。

筐体４は、高さの異なる２つの台座部（第１の台座部１１及び第２の台座部１２）を有している。具体的に、筐体４は、上記端部９以外の一方の面２ａの少なくとも一部（本実施形態では中央部１０）と熱的に接触する第１の台座部１１と、第１の台座部１１よりも一方の面２ａから離間し、熱伝導部材２１を介して電子部品３Ａと熱的に接触する第２の台座部１２と、を有する。

第２の台座部１２は、一方の面２ａの端部９（電子部品３Ａ）と対向する位置に設けられている。第２の台座部１２は、一方の面２ａに対して、電子部品３Ａの高さに対応して離間している。具体的に、第２の台座部１２は、一方の面２ａに対して、電子部品３Ａの取り付け誤差を考慮してその高さよりも若干大きく離間して設けられている。電子部品３Ａと第２の台座部１２との間には、熱伝導部材２１が介在する。

筐体４は、放熱性が高い金属部材（例えば、アルミダイキャスト等）から形成されている。熱伝導部材２１は、この放熱性の高い筐体４に電子部品３Ａの熱を伝熱する放熱経路を形成する。本実施形態の熱伝導部材２１は、柔軟性を有している。具体的に、熱伝導部材２１は、柔軟性及び所定の粘性を有する放熱グリスからなる。この放熱グリスとしては、シリコングリスを好適に用いることができる。熱伝導部材２１は、図２に示す第２の台座部１２のドットを付した領域に設けられる。

第１の台座部１１は、図１に示すように、一方の面２ａの中央部１０と対向する位置に設けられている。第１の台座部１１は、第２の台座部１２よりも一方の面２ａに対し近接して設けられている。本実施形態の第１の台座部１１は、一方の面２ａと熱伝導部材（第２の熱伝導部材）２２を介して熱的に接触する構成となっている。本実施形態の熱伝導部材２２は、放熱シートからなる。この放熱シートは、一方の面２ａと第１の台座部１１とに接着する粘着面を有する。この熱伝導部材２２は、図２に示す第１の台座部１１のドットを付した領域に設けられる。

熱伝導部材２２は、回路基板２の熱を筐体４に伝熱する放熱経路を形成する。図１に示すように、回路基板２の熱伝導部材２２と接触する一方の面２ａと反対側の他方の面２ｂには、電子部品３Ｂが実装されている。したがって、熱伝導部材２２は、他方の面２ｂに実装された電子部品３Ｂの熱を、回路基板２を介して筐体４に伝熱する放熱経路ともなる。この構成によれば、電子部品３Ａだけでなく、回路基板２自体や電子部品３Ｂの熱対策が可能となる。なお、熱伝導部材２２は、熱伝導部材２１と異なり、電子部品３と直接接触しないため、熱伝導部材２１よりも粘性の高い物質を用いることができる。なお、第２の台座部１２は、第１の台座部１１よりも一方の面２ａから離間し、凹部を形成しているため、柔軟性の高い熱伝導部材２１を用いても、熱伝導部材２１が漏れにくい形状となっている。

続いて、上記構成の電子部品の実装構造１の作用について説明する。
図１に示すように、電子部品３Ａは、回路基板２の一方の面２ａの端部９に実装されている。回路基板２の端部９は、基板の反りに関しては、中央部１０と比較して変形量の少ない部位に相当する。このため、電子部品３Ａを端部９に実装することにより、回路基板２の反りによる影響を小さくすることができる。したがって、本実施形態によれば、車両搭載後、車両走行時の振動や、回路基板２の筐体４に対する組み付け時等に発生する、回路基板２の反りに対する電子部品３Ａの耐性が高まる。

また、本実施形態においては、筐体４は、回路基板２の端部９以外の一方の面２ａの一部（中央部１０）と熱的に接触する第１の台座部１１と、第１の台座部１１よりも一方の面２ａから離間し、柔軟性を有する熱伝導部材２１を介して電子部品３Ａと熱的に接触する第２の台座部１２と、を有している。第２の台座部１２は、第１の台座部１１より離間して配置され、柔軟性を有する熱伝導部材２１を介し、熱的に電子部品３Ａと接触することによって、筐体４への放熱経路を確保する。また、第２の台座部１２は、熱伝導部材２１の柔軟性（クッション性）によって、電子部品３Ａに加わる衝撃や応力を緩和させる。

一方、回路基板２の中央部１０は、第２の台座部１２よりも近接する第１の台座部１１によって保持される。第１の台座部１１は、基板の反りに関して中央部１０を保持することにより、当該反りによる変形を規制する。第１の台座部１１による規制によって、中央部１０における変形量が小さくなると、端部９における変形量も小さくなる。端部９における変形量が小さくなると、電子部品３Ａに対する反りの影響が小さくなる。

また、本実施形態においては、電子部品３Ａを熱伝導部材２１に押し付けるネジ部材８を有する。ネジ部材８は、電子部品３Ａを熱伝導部材２１に押し付けることで両者を密着させる。このため、電子部品３Ａが振動し難くなる。また、ネジ部材８は、熱伝導部材２１の材質（粘性等）の反力による回路基板２の端部９の反りを押さえつける。このため、回路基板２の反りが小さくなる。

このように、高さの異なる第１の台座部１１と第２の台座部１２とを備えることにより組み付け時、もしくは振動時に回路基板２が反り難くなり、電子部品３Ａに対して応力が伝わり難くなる。

したがって、上述の本実施形態によれば、回路基板２と、回路基板２の一方の面２ａに実装された電子部品３Ａと、電子部品３Ａを実装した回路基板２を収容する筐体４と、を有する電子部品の実装構造１であって、電子部品３Ａは、一方の面２ａの端部９に実装されており、筐体４は、端部９以外の一方の面２ａの少なくとも一部と熱的に接触する第１の台座部１１と、第１の台座部１１よりも一方の面２ａから離間し、熱伝導部材２１を介して電子部品３Ａと熱的に接触する第２の台座部１２と、を有するという構成を採用することによって、高精度の設計を要することなく、回路基板２の反りによる電子部品３Ａに与える影響を低減できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図３は、本発明の第２実施形態における電子部品の実装構造１を示す断面図である。
図３に示すように、第２実施形態においては、第１の台座部１１が、第２の台座部１２と同じ熱伝導部材２１（放熱グリス）を介して、回路基板２の一方の面２ａと熱的に接触している。

回路基板２を筐体４に組み付ける場合には、ネジ部材８の押し付けにより熱伝導部材２１から電子部品３Ａに反力（グリス反力）が加わることとなるが、この反力は小さい方が好ましい。図２に示すように、第１の台座部１１と第２の台座部１２とが、隣り合って配置されている場合、第２の台座部１２に塗布された熱伝導部材２１のグリス余剰分は、ネジ部材８の押し付けにより、隣り合う第１の台座部１１側にはみ出る。
したがって、この第２実施形態によれば、電子部品３Ａに熱伝導部材２１のグリス反力が過剰に加わることがないようにすることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…電子部品の実装構造、２…回路基板、２ａ…一方の面、２ｂ…他方の面、３（３Ａ）…電子部品（第１の電子部品）、３（３Ｂ）…電子部品（第２の電子部品）、４…筐体、８…ネジ部材（押圧部材）、９…端部、１１…第１の台座部、１２…第２の台座部、２１…熱伝導部材、２２…熱伝導部材（第２の熱伝導部材）

図３は、本発明の第２実施形態における電子部品の実装構造１を示す断面図である。
図３に示すように、第２実施形態においては、第１の台座部１１が、第２の台座部１２と同じ熱伝導部材２１（放熱グリス）を介して、回路基板２の一方の面２ａと熱的に接触している。すなわち、第１の台座部１１は、第２の台座部１２に塗布された熱伝導部材２１と同じ熱伝導部材を介して一方の面２ａと熱的に接触しており、第１の台座部１１及び第２の台座部１２に塗布された熱伝導部材２１は、各台座部に別々に塗布されている。

Claims (5)

1. 回路基板と、前記回路基板の一方の面に実装された電子部品と、前記電子部品を実装した前記回路基板を収容する筐体と、を有する電子部品の実装構造であって、
   前記電子部品は、前記一方の面の端部に実装されており、
   前記筐体は、前記端部以外の前記一方の面の少なくとも一部と熱的に接触する第１の台座部と、前記第１の台座部よりも前記一方の面から離間し、熱伝導部材を介して前記電子部品と熱的に接触する第２の台座部と、を有することを特徴する電子部品の実装構造。
2. 前記第１の台座部は、前記一方の面と第２の熱伝導部材を介して熱的に接触することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装構造。
3. 前記回路基板の前記第２の熱伝導部材と接触する前記一方の面と反対側の他方の面には、第２の電子部品が実装されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の実装構造。
4. 前記第１の台座部に用いられる前記第２の熱伝導部材の粘性は、前記第２の台座部に用いられる前記熱伝導部材の粘性よりも高いことを特徴とする請求項２または３に記載の電子部品の実装構造。
5. 前記第１の台座部と前記第２の台座部とは、隣り合って配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造。

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