JP4489112B2 - 電子基板の取付構造 - Google Patents
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Description
例えば、多数のスルーホールメッキで連通した回路基板の表裏の銅箔パターンの一方に発熱部品を固定し、他方の銅箔パターンは熱伝導シートを介して放熱板に接触固定するようにした電子部品の冷却装置が開示されている(特許文献1参照)。
また、カバーの環状周壁部と伝熱性ベース部とで挟持された電子基板であって、電子基板に搭載された発熱部品の発生熱が、伝熱性の軟質絶縁層を介してベースに伝熱されるようにした車載電子機器の筐体構造が開示されている(特許文献2参照)。
また、特許文献2による筐体構造では、伝熱性の軟質絶縁層を介して伝熱させているが、軟質絶縁層の厚みを規制する手段がなく、各部品寸法の製造バラツキによって不確定な厚さとなり、伝熱特性が安定しない場合が起こるという問題点があった。
第2の伝熱パターンの領域内で且つ半田接続面の外部に設けられ、ベース部材は、第2の伝熱パターンと対向する部位に、反搭載面と接触する離隔用突起部が形成された対向面を有する伝熱台座部を備え、離隔用突起部によって対向面と第2の伝熱パターンとの間に形成された間隙に熱伝導性接着材が充填され、カバー部材とベース部材とは、接合部に防水シール材が充填されて、電子基板を挟持した状態で結合ねじによって締め付けられているものである。
また、熱伝導性接着材を用いたので、伝熱シート材とその貼付作業が不要となり作業性が向上する。
また、伝熱用貫通孔を半田接続面の外部に設けたことにより、簡易な手段で第1,第2の伝熱パターン間の伝熱接続ができると共に、伝熱用貫通孔に半田が流入して突起部を生
成し伝熱台座部と接触導通したり、微小な間隙が維持できなくなったりすることを回避でき、安定した間隙部を確保することができる。
図1は、この発明の実施の形態1による電子基板の取付構造を示す平面図である。図2は図1のII−II線の断面図、図3は図2の主要部の拡大断面図、図4は図1のIV−IV線の断面図である。
ベース部材1と組み合わされて筐体を構成するカバー部材2は、樹脂成形品からなり、天蓋部2aと環状の周壁部2bと周壁部2bに一体成形された一対のコネクタハウジング2cとからなっている。図1では上半分の天蓋部2aを破断して内部が見える状態で図示している。
ベース部材1の4隅には結合ねじ3が挿入される抜穴1dが設けられており、対応するカバー部材2側には埋金ナット(図示せず)が埋設されている。図の背面側から抜穴1dに挿入された4本の結合ねじ3を埋金ナットに螺入することにより、ベース部材1とカバー部材2とが締め付けられるようになっている。
また、電子基板5の外周部には複数の切欠部5aが設けられている。この用途は後述する。
図2に示すように、ベース部材1は、周壁部1bの内周側に設けた段差部で電子基板5を棚受けすると共に、電子基板5に搭載された発熱部品4からの発熱を伝熱させる伝熱台座部6が、発熱部品4の搭載位置に対応して設けられている。
一方、伝熱台座部6は、第2の伝熱パターン14と対向する部位に設けられており、その第2の伝熱パターン14との対向面には、電子基板5の反搭載面と当接する離隔用突起部6aが複数個形成されている。ベース部材1がアルミダイキャスト製の場合には、離隔用突起部6aを含む伝熱台座部6をベース部材1と一体に製作すればよい。
このような構成により、発熱部品4から発生した熱が後述の経路で伝熱台座部側に伝熱するようになっている。
図5及び図6は、発熱部品4として、表面実装部品4aを使用した場合を示している。図5は表面実装部品の取付部の横断面図、図6は縦断面図である。また、図7(a)は搭載面側の基板面構成図、図7(b)は反搭載面側の基板面構成図を示している。
また、電子基板5の表面実装部品4aが搭載される搭載面には、第1の伝熱パターン13が形成され、反搭載面には第2の伝熱パターン14が形成されている。
なお、伝熱用貫通孔16は、両伝熱パターン13,14間の伝熱を目的としたものであるが、実態としては電気的にも導通している。
複数の伝熱用貫通孔15は、第1の伝熱パターン13内にあって、半田接続面17より外側の、半田ペーストが塗布されていない領域に設けられている。そして、この領域には、半田レジスト膜18が塗布されている(図5,図6参照)。
また、第1の伝熱パターン13の外側に、信号電極用ランド19が設けられ、この信号電極用ランド19にも半田ペーストが塗布されており、ここに表面実装部品4aの表面接続電極12が半田付けされるようになっている。
また、この第2の伝熱パターン14には、先に説明した伝熱台座部6の複数の離隔用突起部6aと対応し離隔用突起部6aが当接する位置に、複数の窓穴20が設けられている。この窓穴20は、銅箔パターンを切除し樹脂基材を露出させて形成される空白窓である。そして、窓穴20を含む第2の伝熱パターン14の表面全体には、半田レジスト膜18が施され、離隔用突起部6aは半田レジスト膜18を介して樹脂基材と当接するようになっている(図5,図6参照)。こうすることで、第2の伝熱パターン14と伝熱台座部6とは電気的に絶縁されることになる。
まず、図示しない多数の電子部品や発熱部品4を搭載した電子基板5をカバー部材2の開口端に仮止めして、L形接続ピン11の半田付けを行なった後、カバー部材2の天蓋部2aを下面にして治具内に設置し、カバー部材2の周壁部2bの係合凹部に防水シール材10を充填すると共に、電子基板5の第2の伝熱パターン14の、伝熱台座部6と対向する部位に熱伝導性接着材8を塗布する。
続いて、ベース部材1の周壁部1bに設けた係合凸部をカバー部材2側の係合凹部に合わせて装着し、4隅を結合ねじ3によって締め付けて固定する。
離隔用突起部6aを設けたことによって、電子基板5の第2の伝熱パターン14と伝熱台座部6の対向面との間隙(離隔寸法)を一定に保つことができる。離隔用突起部6aの高さを適度に選定することにより、通常使用されている熱伝導シートの厚さ寸法より小さい間隙とすることも可能であり、熱伝導性接着材8の厚さを最小限度のものにすることが可能となる。
また、単位面積当たりの発熱量があまり大きくない発熱部品4である場合には、防水シール材10と熱伝導性接着材8は同一の常温乾燥型の液状シリコン樹脂材を使用することができる。
更に、熱伝導性接着材8にも強力な接着能力は必要なく、防水シール材10と同質の常温乾燥型の液状シリコン樹脂材を使用することができる。望ましくは、高熱伝導性の絶縁性フィラーを混ぜたものを使用すれば、より効果的である。
但し、放熱電極4がグランド電極の場合でも、伝熱台座部6との接触が好ましくない場合には、窓穴20や半田レジスト膜18を設けておけばよい。
また、熱伝導性接着材を用いたので、伝熱シート材やその貼付作業が不要となり作業性が向上する。
以下、この発明の実施の形態2による電子基板の取付構造を図に基づいて説明する。全体の構成は、実施の形態1で説明した図1〜図4と同等なので、図示及び説明は省略する。図8は実施の形態2の電子基板の取付構造における発熱部品の詳細を示す横断面図、図9はその縦断面図である。また、図10(a)は第1の伝熱パターンを主体とした搭載面側の基板面構成図、図10(b)は第2の伝熱パターンを主体とした反搭載面側の基板面構成図を示すものである。図8〜図10において、図5〜図7と同等部分は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施の形態1との相違点は、発熱部品4として、電子基板5の接続用貫通孔21に貫通接続されるリード端子22を有するリード部品4bを使用している点である。
リード部品4bの搭載面の基板面には、第1の伝熱パターン23が設けられ、その反搭載面側には第2の伝熱パターン24が設けられている。伝熱パターン23,24の詳細については後述する。また、間隙7には、熱伝導性接着材8が充填されている。
また、基板面には複数の接続用貫通孔21が設けられており、内周面には同じくメッキ層16が形成されている。そして、この接続用貫通孔21に、リード部品4bのリード端子22が貫通挿入されて半田付けされるようになっている。
図10(a)において、第1の伝熱パターン23は、電子基板5の搭載面に設けられた銅箔パターンによって生成され、そのうちにリード部品4bの放熱電極9bと対向する位置には半田ペーストが塗布された半田接続面25となっており、ここにリード部品4bの放熱電極9bが半田接続される。
第1の伝熱パターン23内にあって半田接続面25の外側の領域には、多数の伝熱用貫通孔15が設けられており、更に、この領域、すなわち第1の伝熱パターン23上で半田接続面25以外の領域には半田レジスト膜18が塗布されている(図8,図9参照)。
また、リード部品4bのリード端子22を接続する接続用貫通孔21は、第1の伝熱パターン23の領域の外部に設けられている。当然、第2の伝熱パターン24の領域の外部でもある。
複数の窓穴20は離隔用突起部6aが当接する位置に対応し、銅箔パターンを切除し樹脂基材を露出させて形成した空白窓である。窓穴20を含む第2の伝熱パターン24の全体表面には半田レジスト膜18が施され、離隔用突起部6aは半田レジスト膜18を介して樹脂基材と接触するようになっている(図8,図9参照)。
但し、放熱電極9bがグランド電極の場合でも、伝熱台座部6との接触が好ましくない場合には、窓穴20や半田レジスト膜18を設けておけばよい。
更に、以上の説明では、ベース部材1はアルミダイキャストによる成形品としたが、プレス加工によって生成される板金材であっても良く、この場合の離隔用突起部は板金の裏面からピンで打ち出されたダボによって形成すればよい。
1b 周壁部 1c 取付足
1d 抜穴 2 カバー部材
2a 天蓋部 2b 周壁部
2c コネクタハウジング 3 結合ねじ
4 発熱部品 4a 表面実装部品(発熱部品)
4b リード部品(発熱部品) 5 電子基板
5a 切欠部 6 伝熱台座部
6a離隔用突起部 7 間隙
8 熱伝導性接着材 9 放熱電極
9a放熱電極(表面実装部品用) 9b 放熱電極(リード部品用)
10 防水シール材 11 L形接続ピン
12 表面接続電極 13 第1の伝熱パターン
14 第2の伝熱パターン 15 伝熱用貫通孔
16 メッキ層 17 半田接続面
18 半田レジスト膜 19 信号電極用ランド
20 窓穴 21 接続用貫通孔
22 リード端子 23 第1の伝熱パターン
24 第2の伝熱パターン 25 半田接続面。
Claims (6)
- 発熱部品を搭載した電子基板が、熱伝導性材料からなるベース部材と前記ベース部材を覆うカバー部材とで構成される筐体の内部に収容され、前記電子基板の外周部が前記ベース部材と前記カバー部材との周壁部で挟持されて保持される電子基板の取付構造において、
前記電子基板には、前記発熱部品の搭載面に前記発熱部品の放熱電極が半田付けされる半田接続面を有する第1の伝熱パターンが形成され、反搭載面に複数の伝熱用貫通孔によって前記第1の伝熱パターンと伝熱接続された第2の伝熱パターンが形成され、
前記伝熱用貫通孔の内面には伝熱用のメッキ層が施されていると共に、前記伝熱用貫通孔は前記第1及び第2の伝熱パターンの領域内で且つ前記半田接続面の外部に設けられ、
前記ベース部材は、前記第2の伝熱パターンと対向する部位に、前記反搭載面と接触する離隔用突起部が形成された対向面を有する伝熱台座部を備え、
前記離隔用突起部によって前記対向面と前記第2の伝熱パターンとの間に形成された間隙に熱伝導性接着材が充填され、
前記カバー部材と前記ベース部材とは、接合部に防水シール材が充填されて、前記電子基板を挟持した状態で結合ねじによって締め付けられていることを特徴とする電子基板の取付構造。 - 請求項1記載の電子基板の取付構造において、前記第2の伝熱パターンには、前記離隔用突起部と対向する部位にパターンが除外された窓穴が設けられ、前記第2の伝熱パターンと前記離隔用突起部とは電気的に絶縁されていることを特徴とする電子基板の取付構造。
- 請求項1記載の電子基板の取付構造において、前記発熱部品の前記放熱電極はグランド電極であり、前記伝熱台座部及び前記ベース部材は導電性金属材料で構成され、前記第2の伝熱パターンと前記離隔用突起部とは電気的に接続されていることを特徴とする電子基板の取付構造。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電子基板の取付構造において、前記電子基板の前記外周部には、前記電子基板を前記ベース部材から分離するための工具を挿入可能
な切欠部が設けられていることを特徴とする電子基板の取付構造。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電子基板の取付構造において、前記防水シール材と前記熱伝導性接着材は、常温乾燥型液状シリコン樹脂材であることを特徴とする電子基板の取付構造。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電子基板の取付構造において、前記発熱部品は複数のリード端子を有するリード部品であり、前記電子基板には、前記第1及び第2の伝熱パターンの領域の外部に接続用貫通孔が設けられ、前記リード端子は前記接続用貫通孔に挿入されて半田付けされていることを特徴とする電子基板の取付構造。
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