JP2019075511A - 電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路基板の放熱を行いつつ、小型化する技術を提供する。【解決手段】電子装置1は、回路基板20と、筐体10とを備える。回路基板は、電子部品が実装される実装部21と、スルーホール25とを有する。筐体は、回路基板を収容し、スルーホールを挟んで一方に通気口12と他方にファンFが取り付けられる。また、回路基板は、実装部とスルーホールとを接続する伝熱部材23aを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、電子装置に関する。
従来、例えば、車両の制御を行う回路基板を備えた電子装置がある。かかる電子装置では、回路基板で生じた熱を放熱するヒートシンクを備える(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来技術では、ヒートシンクを備える分だけ、電子装置の小型化が困難であった。特に、電子装置が車両に搭載される場合、搭載スペースに限りがあるため、小型化が求められる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路基板の放熱を行いつつ、小型化することができる電子装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態に係る電子装置は、回路基板と、筐体とを備える。前記回路基板は、電子部品が実装される実装部と、スルーホールとを有する。前記筐体は、前記回路基板を収容し、前記スルーホールを挟んで一方に通気口と他方にファンが取り付けられる。また、前記回路基板は、前記実装部と前記スルーホールとを接続する伝熱部材を有する。
本発明によれば、回路基板の放熱を行いつつ、小型化することができる。
以下、添付図面を参照して実施形態に係る電子装置について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、図1を用いて実施形態に係る電子装置1の概要について説明する。図1は、電子装置1の概要を示す図である。なお、図1では、説明を簡単にするために、鉛直方向上向きを正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。また、図1は、電子装置1のX軸に沿った断面模式図を示す。
電子装置1は、例えば、車両のナビゲーション装置やオーディオを制御する制御装置である。しかしながら、これに限定されず、電子装置1は、その他の制御装置に適用することが可能である。
図1に示すように、電子装置1は、筐体10と、回路基板20と、ファンFとを備える。筐体10は、回路基板20を収容し、上面にファンFが取り付けられる取付部11と、下面に通気口12とを有する。
ファンFは、筐体10内部から筐体10外部へ空気を排気する排気ファンであり、通気口12を介して筐体10内部へ空気を取り込み、かかる空気を筐体10外部へ排気する。図1において、空気の流れを白抜き矢印で示している。なお、ファンFは、排気ファンに限られず、筐体10内部へ空気を吸気する吸気ファンであってもよい。
筐体10は、例えば、導電性を有する金属製のケースであり、後述する回路基板20のグランドとしても機能する。なお、筐体10は、樹脂等のプラスチック部材で構成されることにしてもよい。
回路基板20は、電子部品Ecが実装される実装部21と、レジスト22と、第1伝熱部材23aと、第2伝熱部材23bと、絶縁層24と、スルーホール25とを備える。なお、図1に示すように、本実施形態では、回路基板20が、両面に電子部品Ecが実装される両面基板である場合について説明するが、回路基板20は、片面基板や多層基板であってもよい。
実装部21は、実装パッドであり、かかる実装パッド上に、はんだ21bを介して電子部品Ecが実装される。電子部品Ecは、例えば、集積回路、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ等を含む。
レジスト22は、回路基板20の表面および不図示の配線パターンを保護するための保護膜であり、例えば、感光性樹脂や熱硬化性樹脂等の絶縁材料によって形成される。
第1伝熱部材23aは、例えば、銅めっきがスパッタ蒸着またはメッキ法により形成される。第1伝熱部材23aは、電子部品Ecに対する信号配線や、グランド配線等のプリント配線であってもよいし、あるいは、プリント配線とは別に設けることにしてもよい。
第1伝熱部材23aは、スルーホール25まで延伸するとともに、スルーホール25を覆っている。つまり、スルーホール25は、銅めっきで被膜されためっきスルーホールである。
第2伝熱部材23bは、例えば、絶縁性を有する伝熱シートであり、セラミックやシリコンなどにより形成される。第1伝熱部材23aおよび第2伝熱部材23bは、実装部21とスルーホール25とを熱的に接続する。
絶縁層24は、例えば、絶縁性を有する樹脂である。上述のように、回路基板20が、両面基板であるため、絶縁層24の主面の両面には、第1伝熱部材23a,第2伝熱部材23bがそれぞれ配置される。なお、絶縁層24自体も伝熱性が高い部材を用いることも可能であり、このようにすれば更に効率的に熱を伝えることが可能となる。
スルーホール25は、回路基板20を貫通して設けられ、例えば、回路基板20の各層を導通させる。
ところで、電子部品Ecは、動作時に発熱するため、適正に動作させるためには放熱を行う必要がある。例えば、従来技術では、ヒートシンクを用いて電子部品の放熱を行っていた。しかしながら、ヒートシンクを用いると、部品点数の増加により、コストの上昇や、電子装置の小型化が困難になる。
そこで、実施形態に係る電子装置1では、電子部品Ecから放出される熱のおよそ9割がプリント配線に伝わることに着目し、電子装置1の小型化を図ることとした。
具体的には、実施形態に係る電子装置1では、スルーホール25を挟んで一方にファンFを設け、他方に通気口12を有する。これにより、スルーホール25に気流を強制的に通過させることが可能となる。
そして、電子部品Ecの熱を第1伝熱部材23aおよび第2伝熱部材23bを介してスルーホール25へ集約し、スルーホール25を上記の気流によって冷却する。
スルーホール25が冷却されると、スルーホール25と電子部品Ecとの温度勾配により、再び電子部品Ecから第1伝熱部材23aおよび第2伝熱部材23bを介して熱がスルーホール25へ導かれる。
つまり、実施形態に係る電子装置1は、スルーホール25に電子部品Ecの熱を集約し、スルーホール25を局所的に冷却することで、電子部品Ecを効率よく冷却することが可能となる。
この際に、実施形態に係る電子装置1は、従来技術のようにヒートシンクを必要としないため、部品点数の増加を要しない。また、実施形態に係る電子装置1では、ファンFがスルーホール25に対して局所的に気流を発生させればよいので、回路基板20全体を冷却する場合に比べて小型なファンFを用いることが可能となる。
これらのことより、実施形態に係る電子装置1は、回路基板20の放熱を行いつつ、小型化することが可能となる。
次に、図2を用いて電子装置1が複数の回路基板20を備える場合について説明する。図2は、電子装置1の断面模式図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明では、回路基板20を簡略化し、取付部11等を省略して示す。
図2に示すように、筐体10は、柱部15aと、梁部15bとを備える。柱部15aは、2つの回路基板20を固定するとともに、筐体10を内部から垂直方向に支える。
また、柱部15aは、電子部品Ecと、スルーホール25との空間を回路基板20の主面と交差する向きに仕切る。言い換えれば、柱部15aは、通気口12およびファンF間における気流の流路を限定する役割を担う。
仮に、柱部15aによって上記の流路が限定されていない場合、通気口12を通過後に気流が筐体10内部で滞留し、スルーホール25を十分に冷却できないおそれがある。
つまり、柱部15aにより、気流の流路を限定することで、通気口12を通過後の気流をスルーホール25に効率よく集約することが可能となる。これにより、集約された気流によりスルーホール25を効率よく冷却することができる。
梁部15bは、回路基板20の主面に沿う向きから柱部15aを支える面状の部材である。つまり、電子部品Ecおよびスルーホール25は、柱部15aと梁部15bとによってそれぞれ区切られた空間に配置される。
また、梁部15bは、柱部15aによって仕切られたスルーホール25側の空間に貫通孔16を有する。すなわち、通気口12を通過した気流は、スルーホール25および貫通孔16を介してファンFへ導かれる。
ここで、図3および図4を用いて貫通孔16の詳細について説明する。図3は、スルーホール25と貫通孔16の相対的な位置関係を示す図である。
図3に示すように、貫通孔16は、例えば、スルーホール25の軸方向に沿って略直線上に配置される。好適には、図3に示すように、例えば、スルーホール25の中心25aと、貫通孔16の中心16aとがスルーホール25の軸上(Z軸上)に配置されることが好ましい。
これにより、貫通孔16からスルーホール25へ流速を損なうことなく、気流を導くことが可能となる。つまり、スルーホール25を効率よく冷却することが可能となる。
なお、貫通孔16は、必ずしも中心16aが中心25aと軸方向に一致する必要はなく、所定範囲L(例えば、半径5mm)内に中心16aが位置していればよい。また、貫通孔16およびスルーホール25がそれぞれ複数存在する場合、少なくとも一つの貫通孔16が、中心25aに対して略直線上に配置されていればよい。
次に、図4を用いて貫通孔16の形状について説明する。図4は、貫通孔16の断面形状を示す図である。図4に示すように、貫通孔16は、気流を通過する向きに先細りしたテーパ状に形成される。
本実施形態において、ファンFが排気ファンであるため、貫通孔16をZ軸負方向側から正方向側へ気流が通過する。このため、貫通孔16は、下面開口d2から上面開口d1に向けて先細りした形状である。
このようにすることで、貫通孔16を通過する気流は、下面開口d2から上面開口d1に向かって流路が徐々に限定される。これにより、貫通孔16を通過する際に、気流の流速を加速させることが可能となる。
したがって、スルーホール25を通過する気流の単位時間当たりの流量が増えるので、スルーホール25を効率よく冷却することが可能となる。なお、この際に、スルーホール25を貫通孔16と同様にテーパ状に形成することにしてもよい。
このように、梁部15bに貫通孔16を設けることで、スルーホール25を通過する気流の単位時間当たりの量を制御することが可能となる。
上述したように、実施形態に係る電子装置1は、回路基板20と、筐体10とを備える。回路基板20は、電子部品Ecが実装される実装部21と、スルーホール25とを有する。筐体10は、回路基板20を収容し、スルーホール25を挟んで一方に通気口12と他方にファンFが取り付けられる。また、回路基板20は、実装部21とスルーホール25を接続する伝熱部材(第1伝熱部材23a、第2伝熱部材23b)を有する。したがって、実施形態に係る電子装置1によれば、回路基板20の放熱を行いつつ、小型化することが可能となる。
次に、図5および図6を用いて変形例に係る電子装置1A、1Bについて説明する。図5および図6は、それぞれ変形例に係る電子装置1A、1Bを示す図である。
まず、図5を用いて第1の変形例に係る電子装置1Aについて説明する。図5に示すように、電子装置1Aは、図2に示した電子装置1が2つのファンFを備えていたのに対して1つのファンFを備える。
図5に示すファンFは、2つの流路を通過した気流を集約して筐体10外部に放出する。上述したように、電子装置1(電子装置1A)では、スルーホール25を局所的に冷却すればよく、各流路が柱部15aによって限定されるため、ファンFが1つであっても十分にスルーホール25を冷却することが可能となる。また、電子装置1Aでは、電子装置1に比べてファンFの数を省略した分だけ、コストの削減および小型化が可能となる。
次に、図6を用いて第2の変形例に係る電子装置1Bについて説明する。図6に示す電子装置1Bは、筐体10内部へ筐体10外部から空気を吸気する吸気ファンFbを備える点で上述の電子装置1、1Aと異なる。
図6に示すように、電子装置1Bでは、吸気ファンFbからファンFまでの気流の経路がひとつなぎに形成される。すなわち、電子装置1Bでは、吸気ファンFbとファンFとによって、吸気ファンFbから筐体10内部へ空気を取り込み、かかる空気をファンFから排気する。
つまり、電子装置1Bでは、吸気ファンFbおよびファンFの双方によって、スルーホール25に気流を通過させる。これにより、かかる気流が吸気ファンFbおよびファンFの双方によって加速されるため、スルーホール25を効率よく冷却することが可能である。なお、同図に示すように、吸気ファンFbは、通気口12としても機能する。
ところで、上述した実施形態では、通気口12が筐体10の上面または下面に形成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、通気口12を筐体10の側面に形成するなど、スルーホール25を挟んでファンFの他方に配置されていれば、位置は問わない。
また、上述した実施形態では、スルーホール25が、回路基板20の導通用のスルーホールである場合について説明したが、スルーホール25を冷却用に設けることにしてもよい。かかる場合に、スルーホール25の径を導通用のスルーホールの径よりも大きくすることにしてもよい。これにより、スルーホール25によって冷却する面積が増えるため、より効率よく冷却することが可能となる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1、1A、1B 電子装置
10 筐体
11 取付部
12 通気口
15a 柱部
15b 梁部
16 貫通孔
20 回路基板
21 実装部
23a 第1伝熱部材
23b 第2伝熱部材
25 スルーホール
10 筐体
11 取付部
12 通気口
15a 柱部
15b 梁部
16 貫通孔
20 回路基板
21 実装部
23a 第1伝熱部材
23b 第2伝熱部材
25 スルーホール
Claims (5)
- 電子部品が実装される実装部と、スルーホールとを有する回路基板と、
前記回路基板を収容し、前記スルーホールを挟んで一方に通気口と他方にファンが取り付けられる筐体と
を備え、
前記回路基板は、
前記実装部と前記スルーホールとを接続する伝熱部材を有すること
を特徴とする電子装置。 - 前記筐体は、
前記実装部と、前記スルーホールとの空間を前記回路基板の主面と交差する向きに仕切る柱部
をさらに備えること
を特徴とする請求項1に記載の電子装置。 - 前記筐体は、
前記回路基板の主面に沿う向きから前記柱部を支える面状の梁部
をさらに備え、
前記梁部は、
前記柱部によって仕切られた前記スルーホール側の空間に貫通孔を有すること
を特徴とする請求項2に記載の電子装置。 - 前記貫通孔は、
前記ファンが排気ファンである場合に、前記ファンに向かって先細りしたテーパ状であること
を特徴とする請求項3に記載の電子装置。 - 前記貫通孔は、
前記スルーホールの軸方向に沿って略直線上に配置されること
を特徴とする請求項3または4に記載の電子装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017202170A JP2019075511A (ja) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017202170A JP2019075511A (ja) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 電子装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019075511A true JP2019075511A (ja) | 2019-05-16 |
Family
ID=66544286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017202170A Pending JP2019075511A (ja) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 電子装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019075511A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021166447A1 (ja) * | 2020-02-17 | 2021-08-26 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
-
2017
- 2017-10-18 JP JP2017202170A patent/JP2019075511A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021166447A1 (ja) * | 2020-02-17 | 2021-08-26 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
JP2021129068A (ja) * | 2020-02-17 | 2021-09-02 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
JP7249297B2 (ja) | 2020-02-17 | 2023-03-30 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
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