JP6049073B2 - Electronics - Google Patents
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Description
本発明は電子機器に関し、特に複数の実装基板を実装した電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device, and more particularly to an electronic device on which a plurality of mounting boards are mounted.
近年、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。また、特許文献1には、複数の回路ユニットを筐体中に収納した海底中継器ユニットに関する技術が開示されている。特許文献2には、水中に沈め得る電気設備のためのケースに関する技術が開示されている。
In recent years, as electronic devices have become smaller in size, a technology for mounting electronic components on a mounting substrate at a high density has become important.
背景技術で説明したように、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。一方、例えば特許文献1に開示されている海底中継器ユニットのように、限られた空間に電子機器を高密度に実装した場合は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱する構造が必要となってくる。
As described in the background art, as electronic devices are miniaturized, a technology for mounting electronic components on a mounting board at a high density has become important. On the other hand, when electronic devices are mounted at a high density in a limited space, such as the submarine repeater unit disclosed in
上記課題に鑑み本発明の目的は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electronic device having a structure capable of efficiently radiating heat generated from an electronic component.
本発明にかかる電子機器は、電子部品をそれぞれ実装した複数の実装基板と、前記複数の実装基板を実装した筐体と、を備え、前記電子部品は、第1の端子部と、前記第1の端子部と離間して配置された第2の端子部と、前記第1の端子部と前記第2の端子部との間の少なくとも一部に形成された第1の凹凸部と、を備え、前記実装基板は、前記第1の凹凸部が備える凸部と対向している凸部を備える第2の凹凸部を備え、前記複数の実装基板は、前記第2の凹凸部の凸部同士が互いに対向するように前記筐体の側壁の周方向に配置され、且つ前記実装基板の前記筐体側の面が前記筐体の側壁の内面と当接するように実装され、前記筐体は前記実装基板からの熱を伝熱可能に構成され、前記筐体の側壁は周方向において連続している。 An electronic apparatus according to the present invention includes a plurality of mounting boards each mounted with an electronic component, and a housing on which the plurality of mounting boards are mounted. The electronic component includes a first terminal portion and the first terminal. A second terminal portion spaced apart from the terminal portion, and a first concavo-convex portion formed at least in part between the first terminal portion and the second terminal portion. The mounting substrate includes a second concavo-convex portion including a convex portion facing the convex portion provided in the first concavo-convex portion, and the plurality of mounting substrates include the convex portions of the second concavo-convex portion. Are arranged in the circumferential direction of the side wall of the casing so as to face each other, and the casing-side surface of the mounting substrate is mounted in contact with the inner surface of the side wall of the casing. It is configured to be able to transfer heat from the substrate, and the side wall of the casing is continuous in the circumferential direction.
本発明により、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electronic apparatus having a structure capable of efficiently radiating heat generated from an electronic component.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下では、電子機器が備える電子部品としてトランスを例として説明するが、本発明は高電圧で使用される電子部品であれば任意の電子部品に適用することができる。トランス以外の電子部品としては、例えばリレー、フォトカプラ、センサ等である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, a transformer will be described as an example of an electronic component included in the electronic device, but the present invention can be applied to any electronic component as long as the electronic component is used at a high voltage. Examples of electronic components other than the transformer include a relay, a photocoupler, and a sensor.
また、以下では、コア部を備えるトランスについて説明するが、本発明はコア部を備えないトランスにも適用することができる。つまり、トランス本体部が備える一次側導体層と二次側導体層とを磁気的に結合することができるのであれば、必ずしもコア部を設ける必要はない。一般的にコア部を設けたほうがトランスの変換効率は高くなるが、例えば、トランスを高周波数帯で駆動する場合は、コア部を設けなくても十分な変換効率を得られる場合がある。 In the following, a transformer having a core part will be described, but the present invention can also be applied to a transformer having no core part. In other words, the core portion is not necessarily provided as long as the primary side conductor layer and the secondary side conductor layer provided in the transformer main body portion can be magnetically coupled. Generally, the conversion efficiency of the transformer is higher when the core portion is provided. However, for example, when the transformer is driven in a high frequency band, sufficient conversion efficiency may be obtained without providing the core portion.
まず、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスについて説明する。図1Aは、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの上面図である。図1Bは、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスの側面図である。図1Cは、図1Bに示すトランスの切断線IC−ICにおける断面図である。図1Dは、図1Bに示すトランスの切断線ID−IDにおける断面図である。図1Eは、図1Aに示すトランスの切断線IE−IEにおける断面図である。 First, the transformer provided in the electronic device according to the present embodiment will be described. FIG. 1A is a top view of a transformer provided in the electronic apparatus according to the present embodiment. FIG. 1B is a side view of a transformer provided in the electronic apparatus according to the present embodiment. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along a cutting line IC-IC of the transformer shown in FIG. 1B. 1D is a cross-sectional view taken along section line ID-ID of the transformer shown in FIG. 1B. FIG. 1E is a cross-sectional view taken along line IE-IE of the transformer shown in FIG. 1A.
図1A、図1Bに示すように、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランス1は、トランス本体部10とコア部12とを備える。トランス本体部10は、基材11、一次側導体層21、および二次側導体層26を備える(図1C〜図1E参照)。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
基材11はトランス本体部10の母材となる構造体であり、絶縁材料を用いて構成することができる。基材11は、基材11の一次側16の端部に第1の端子部18を備える。また、基材11は、基材11の二次側17の端部に第2の端子部19を備える。例えば、トランス本体部10は矩形状であり、第1の端子部18と第2の端子部19はトランス本体部10の長手方向の各々の端部にそれぞれ配置されている。第1の端子部18は一次側導体層21と接続される端子である(図1C参照)。第2の端子部19は二次側導体層26と接続される端子である(図1D参照)。第1の端子部18および第2の端子部19は、基材11の一次側16および二次側17の端部においてそれぞれ基材11の外部に露出している。
The
第1の端子部18と第2の端子部19との間の基材11の表面の少なくとも一部には、凹凸部13(凸部14および凹部15:第1の凹凸部)が形成されている。図1A、図1Bに示す例では、基材11の両側の側面および上下面に凹凸部13を形成している。換言すると、基材11が備える面のうち、第1の端子部18と第2の端子部19との間に配置されている面に凹凸部13を形成している。
The at least part of the surface of the
図1Cに示すように、一次側導体層21は基材11内に設けられており、第1の端子部18と電気的に接続されている。一次側導体層21はトランスの一次巻線に対応している。例えば、一次側導体層21は、第1の端子部18から二次側17の方向に向かって延び、更に基材11の貫通孔20に設けられたコア部12を一周するように形成する。このとき、一次側導体層21の一端は第1の端子部18_1と接続し、他端は第1の端子部18_2と接続する。一次側導体層21は、例えば銅やアルミニウムなどの金属材料を用いて構成することができる。
As shown in FIG. 1C, the
なお、図1Eでは、トランス本体部10が4層の一次側導体層21を備える場合を例として示しているが、一次側導体層21の層の数は任意に決定することができる。複数の一次側導体層21を設けた場合、複数の一次側導体層21は、例えばスルーホールを介して互いに電気的に接続することができる。また、複数の一次側導体層21は、例えば複数の第1の端子部18同士を接続することで互いに電気的に接続することができる。
In addition, in FIG. 1E, although the case where the transformer
図1Dに示すように、二次側導体層26は基材11内に設けられており、第2の端子部19と電気的に接続されている。二次側導体層26はトランスの二次巻線に対応している。例えば、二次側導体層26は、第2の端子部19から一次側16の方向に向かって延び、更に基材11の貫通孔20に設けられたコア部12を一周するように形成する。このとき、二次側導体層26の一端は第2の端子部19_1と接続し、他端は第2の端子部19_2と接続する。二次側導体層26は、例えば銅やアルミニウムなどの金属材料を用いて構成することができる。
As shown in FIG. 1D, the
なお、図1Eでは、トランス本体部10が4層の二次側導体層26を備える場合を例として示しているが、二次側導体層26の層の数は任意に決定することができる。複数の二次側導体層26を設けた場合、複数の二次側導体層26は、例えばスルーホールを介して互いに電気的に接続することができる。また、複数の二次側導体層26は、例えば複数の第2の端子部19同士を接続することで互いに電気的に接続することができる。
1E shows a case where the transformer
図1Eに示すように、一次側導体層21および二次側導体層26は絶縁材料(基材11)を介して互いに積層されている。図1Eに示す例では、複数の一次側導体層21を積層方向の中央部付近に配置し、複数の二次側導体層26を積層方向の端部側(上面側および下面側)に配置している。しかし、図1Eに示す一次側導体層21および二次側導体層26の配置は一例であり、一次側導体層21および二次側導体層26の配置は任意に決定することができる。
As shown to FIG. 1E, the primary
また、基材11は複数の絶縁体基板を用いて構成してもよい。この場合、複数の一次側導体層21と、複数の絶縁体基板と、複数の二次側導体層26とを互いに積層することで、トランス本体部10を構成することができる。基材11を構成する絶縁体基板としては、例えばガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、紙エポキシ基板、ベークライト基板などを用いることができる。
Moreover, you may comprise the
複数の絶縁体基板を用いて基材11を構成する場合は、基材11を構成する各々の絶縁体基板に、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることが好ましい。同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、トランス本体部10の振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。また、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、トランス本体部10を構成する絶縁体基板の熱膨張係数を略等しくすることができ、トランス本体部10の温度サイクル特性を向上させることができる。
When the
コア部12は、一次側導体層21の少なくとも一部および二次側導体層26の少なくとも一部をそれぞれ囲むように配置する。コア部12はフェライトなどの磁性材料を用いて構成することができる。一次側導体層21および二次側導体層26をコア部12で囲むことで、一次側導体層21および二次側導体層26を磁気的に結合することができる。図1A、図1Bに示すように、コア部12はトランス本体部10の二次側17寄りの周囲を覆うように設ける。また、図1C、図1Dに示すように、コア部12の一部は、基材11に形成された貫通孔20に挿通されている。
The
ここで、本実施の形態にかかる電子機器が備えるトランスでは、第1の端子部18の電圧は第2の端子部19の電圧よりも高電圧である。よってコア部12は、電圧が低い第2の端子部19側に設けている。換言すると、コア部12の第1の端子部18側の端部と第1の端子部18との距離は、コア部12の第2の端子部19側の端部と第2の端子部19との距離よりも長い。
Here, in the transformer included in the electronic apparatus according to the present embodiment, the voltage of the first
図1Eに示すように、コア部12は、断面形状がE型であるコア部材12a、12bを用いて構成することができる。そしてコア部材12a、12bでトランス本体部10を挟むことで、トランス本体部10にコア部12を取り付けることができる。図1Eに示すように、一次側導体層21および二次側導体層26は基材11内に埋設されているので、コア部12と直接接触することはなく、絶縁性が保たれている。
As shown to FIG. 1E, the
本実施の形態にかかるトランスでは、第1の端子部18に高電圧が印加される。ここで第1の端子部18は基材11の外部に露出しているため、第1の端子部18と第2の端子部19との間の沿面距離(コア部12が接地されている場合は、第1の端子部18とコア部12との間の沿面距離)を確保する必要がある。そこで本実施の形態にかかるトランスでは、第1の端子部18と第2の端子部19との間の基材11の表面の少なくとも一部に、凹凸部13(凸部14および凹部15)を形成している。
In the transformer according to the present embodiment, a high voltage is applied to the first
また、本実施の形態では、第1の端子部18の電圧は第2の端子部19の電圧よりも高いので、第1の端子部18とコア部12との間に配置されている凸部14および凹部15の数は、第2の端子部19とコア部12との間に配置されている凸部14および凹部15の数よりも多くしている。
In the present embodiment, since the voltage of the first
次に、トランス1を実装する実装基板について説明する。図2Aは、本実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の上面図である。図2Bは、本実施の形態にかかる電子機器が備える実装基板の側面図である。図2A、図2Bに示すように、実装基板30は、第3の端子部31、第4の端子部32、貫通孔36、および凹凸部33(第2の凹凸部)を備える。また、実装基板30は、トランス1のコア部12を接地するための端子部39を備える。
Next, a mounting board on which the
貫通孔36は、トランス1が配置される位置と対応する位置(つまり、コア部12と第1の端子部18との間の位置と対応する位置。図3A参照)に形成されている。また、実装基板30は、実装基板30を平面視した際に貫通孔36の両側に配置され、第3の端子部31が配置されている側から第4の端子部32が配置されている側へと延びる第1の領域37および第2の領域38を備える。
The through
第1および第2の領域37、38には、凹凸部33(凸部34および凹部35)がそれぞれ形成されている。例えば、凹凸部33は、第1および第2の領域37、38の周囲全体に形成することができる。つまり、凹凸部33は、第1の領域37における、実装基板30の表面および裏面、貫通孔36の側面、実装基板30の側面に形成することができる。同様に、凹凸部33は、第2の領域38における、実装基板30の表面および裏面、貫通孔36の側面、実装基板30の側面に形成することができる。凹凸部33は、実装するトランス1の凹凸部と対応する位置に形成する。
In the first and
例えば、実装基板30は、複数の絶縁体基板を互いに積層して構成してもよい。この場合は、実装基板30を構成する各々の絶縁体基板に、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることが好ましい。同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、実装基板30の振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。また、同一の材料からなる絶縁体基板を用いることで、実装基板30を構成する絶縁体基板の熱膨張係数を略等しくすることができ、実装基板30の温度サイクル特性を向上させることができる。
For example, the mounting
次に、トランス1を実装基板30に実装した場合について説明する。図3Aは、トランスを実装基板に実装した状態を示す上面図である。図3Bは、トランスを実装基板に実装した状態を示す側面図である。図3Bに示すように、トランス1の第1の端子部18は、リード部材27を用いて実装基板30の第3の端子部31と電気的に接続されている。また、トランス1の第2の端子部19は、リード部材28を用いて実装基板30の第4の端子部32と電気的に接続されている。更に、トランス1のコア部12は、リード部材29を用いて接地用の端子部39と電気的に接続されている。
Next, a case where the
ここで、リード部材27、28、29は、トランス1と実装基板30とを電気的に接続すると共に、トランス1を実装基板30に固定する固定部材として用いてもよい。なお、リード部材27、28、29とは別に固定部材を設けて、トランス1を実装基板30に固定してもよい。トランス1で発生した熱の一部は、リード部材27、28、29を介して実装基板30に伝わる。
Here, the
図3A、図3Bに示すように、本実施の形態では、トランス1の凹凸部13と実装基板30の凹凸部33とが互いに対応する位置となるように実装している。すなわち、トランス1の凸部14が実装基板30の凸部34と対向するように配置している。また、トランス1の凹部15が実装基板30の凹部35と対向するように配置している。換言するとトランス1の凹凸部13の位相と実装基板30の凹凸部33の位相とが略同一となるように配置している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the present embodiment, the
このように凸部14と凸部34とを互いに対向するように配置することで、トランス1と実装基板30とが近づいた場合であっても、トランス1の凹凸部における沿面距離と実装基板30の凹凸部における沿面距離とが減少することを抑制することができる。したがって、トランス1および実装基板30の絶縁性を保ちつつ、トランス1と実装基板30とを近づけて配置することができるので、トランス1を実装基板30にコンパクトに実装することができる。
Thus, even if the
図4は、トランス1および実装基板30の凹凸部付近の拡大図である。図4に示すように、トランス1の凹凸部13における沿面距離d1は、凹凸部13に沿った距離となる。また、実装基板30の凹凸部33における沿面距離d2は、凹凸部33に沿った距離となる。ここで、本実施の形態では、トランス1の凸部14と、実装基板30の凸部34とが互いに対向するように配置している。換言すると、トランス1の凹凸部13の位相と実装基板30の凹凸部33の位相とが略同一となるように構成している。
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the concave and convex portions of the
このように、凸部14と凸部34とを互いに対向するように配置することで、トランス1と実装基板30とが近づいた場合であっても、トランス1の凹凸部13における沿面距離d1と実装基板30の凹凸部33における沿面距離d2とが減少することを抑制することができる。
Thus, by arranging the
すなわち、図6に示すように、トランス1の凸部14の位置と、実装基板30の凸部34の位置とが互いにずれていると、トランス1の凹凸部13における沿面距離および実装基板30の凹凸部33における沿面距離は、沿面距離d3となる。つまり、トランス1の凹凸部13の位相と実装基板30の凹凸部33の位相とがずれていると、凹凸部13、33を通る沿面距離は、凸部14の先端部および凸部34の先端部を通る距離となり、凹部15、35の側壁や底面に沿った沿面距離は無視される。このため、凹凸部13、33を通る沿面距離は短くなる。
That is, as shown in FIG. 6, when the position of the
これに対して本実施の形態では、トランス1の凹凸部13の位相と実装基板30の凹凸部33の位相とを略同一となるように構成している。よって、トランス1の凹凸部13と実装基板30の凹凸部33とが近づいた場合であっても、トランス1の凹凸部13における沿面距離d1と実装基板30の凹凸部33における沿面距離d2とが減少することを抑制することができる。したがって、トランス1および実装基板30の絶縁性を保ちつつ、トランス1と実装基板30とを近づけて配置することができ、トランス1を実装基板30にコンパクトに実装することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the phase of the concavo-
ここで、端子間の絶縁性は、端子間の沿面距離のうち最も沿面距離が短い箇所に依存する。このため、例えば凹部35を凹部15よりも深く形成したとしても、絶縁性は凹部15を通る沿面距離によって決定される。よって、凹凸部13が備える凹部15の深さと凹凸部33が備える凹部35の深さは略同一とすることが好ましい。また、凹凸部13が備える凸部14の間隔と凹凸部33が備える凸部34の間隔も略同一とすることが好ましい。また、凹凸部13の凸部14間の間隔および凹凸部33の凸部34間の間隔が略等間隔であることが好ましい。換言すると、凹凸部13および凹凸部33の形状が、線対称となるように形成することが好ましい。
Here, the insulation between terminals depends on the shortest creepage distance among the creepage distances between the terminals. For this reason, even if the
なお、トランス1の凹凸部13の位相と実装基板30の凹凸部33の位相は若干であれば互いにずれていてもよい。具体的には、図5に示すように、凹凸部13、33同士の位相のずれにより生じる、n番目(nは自然数)の凸部34の角部41とn+1番目の凸部14の角部42との距離が、許容される空間距離よりも長ければ、角部41と角部42との間で放電が生じないので、この場合の位相のずれは許容される。一方、図6に示すように、凹凸部13、33同士の位相のずれにより生じる、n番目(nは自然数)の凸部34の角部41とn+1番目の凸部14の角部42との距離が、許容される空間距離よりも短い場合は、角部41と角部42との間で放電が生じるので、この場合の位相のずれは許容されない。
Note that the phase of the concavo-
次に、本実施の形態にかかる電子機器について説明する。本実施の形態にかかる電子機器は、トランス1(電子部品)を備える複数の実装基板30を筐体50内に実装している(図8B参照)。まず、筐体50について説明する。図7Aは、本実施の形態にかかる電子機器が備える筐体50の側面図である。図7Bは、図7Aに示す筐体50の切断線VIIB−VIIBにおける断面図である。図7A、図7Bに示すように、筐体50は、空洞が長手方向56に延びた中空の構造体であり、筐体50の側壁51の内面52に複数の実装基板30を実装することができる。筐体50の側壁51は、周方向57において連続している形状である。例えば、図7A、図7Bに示す筐体50は円筒形状である。筐体50の外周における断面形状は円形であり、内周(側壁51の内面52)における断面形状は多角形(図7Bに示す場合は正十二角形)である。筐体50は熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウムや銅等の金属材料)で構成することができる。
Next, the electronic apparatus according to this embodiment will be described. In the electronic apparatus according to the present embodiment, a plurality of mounting
図8Aは、複数の実装基板30を筐体50に実装した一例を示す側面図である。図8Bは、複数の実装基板30を筐体50に実装した一例を示す正面図(つまり、図8Aの筐体50を紙面左方向からみた図)である。なお、図8Aでは、図面を簡略化するために、実装基板30aのみを図示している。また、以下では、実装基板30a、30bを筐体50に実装する場合について説明するが、他の実装基板30を筐体50に実装する場合についても同様である。また、複数の実装基板を総称して実装基板30と記載している。
FIG. 8A is a side view showing an example in which a plurality of mounting
図8Aに示すように、実装基板30aは矩形状であり、実装基板30aはトランス1aを実装している。このとき、トランス1aの第1の端子部18および第2の端子部19は、実装基板30aの長手方向に配置されている(図3A参照)。また、実装基板30aは、実装基板30aの長手方向が筐体50の長手方向と一致するように筐体50の側壁51の内面52に配置されている。
As shown in FIG. 8A, the mounting
図9は、実装基板30a、30bを筐体50に実装した一例を示す図であり、実装基板30a、30bを上から見た図である。図9に示すように、実装基板30a、30bの凹凸部33a、33bは、実装基板30a、30bの長手方向と垂直な方向の両端部にそれぞれ形成されている。実装基板30a、30bは、実装基板30a、30bの長手方向と垂直な方向の端部が各々対向するように配置されている。また、実装基板30a、30bは、凸部34aと凸部34bとが互いに対向するように配置されている。換言すると、実装基板30a、30bの凹凸部33a、33bの位相が略同一となるように配置されている。よって、各々の実装基板30a、30bを近づけて配置した場合であっても、実装基板30a、30bの側面における沿面距離が減少することを抑制することができる(図4〜図6の説明を参照)。したがって、図8Bに示すように各々の実装基板30間の距離を短くすることができ、複数の実装基板30を筐体50の側壁51の周方向に高密度に配置することができる。各々の実装基板30は、ネジ等の固定部材58を用いて筐体50に固定されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the mounting
また、図8Bに示すように、実装基板30a、30bの筐体50側の面(つまり、実装基板30a、30bの裏面)は、筐体50の側壁51の内面52と当接している。よって、実装基板30aの熱を筐体50に伝えることができる。また、筐体50は実装基板30から伝わった熱を伝熱可能に構成されている。つまり、筐体50は熱伝導率の高い材料で構成されている。更に、筐体50の側壁51は周方向において連続している。よって、各々の実装基板30から伝わった熱を、筐体50の側壁51の周方向および筐体50の長手方向に分散させることができる。したがって、実装基板30から伝わった熱を効率的に放熱することができる。
Further, as shown in FIG. 8B, the surface of the mounting
例えば、各々の実装基板30を筐体50の側壁51の周方向において略等間隔に配置することで、各々の実装基板30から伝わった熱を筐体50において均等に分散させることができる。図8Bに示す場合は、筐体50の側壁51の内面52における断面形状が正十二角形である。よって、各々の実装基板30を正十二角形の各々の辺に配置することで、各々の実装基板30を略等間隔に配置することができ、各々の実装基板30から伝わった熱を筐体50において均等に分散させることができる。
For example, by disposing each mounting
図10は、実装基板30を筐体50に実装した一例を示す側面図であり、トランス1が配置されている箇所の拡大図である。図10に示すように、実装基板30の裏面54は、筐体50の側壁51の内面52と当接している。また、筐体50の側壁51には、トランス1の底面と対向する箇所に凹部55を形成している。換言すると、実装基板30を平面視した際に筐体50とトランス1とが重畳する箇所に凹部55を形成している。凹部55は、筐体50の側壁51の内周に渡って形成してもよい。また、図10に示すように、筐体50の側壁51のうち、凹部55が形成されている箇所の外周側に絶縁部材53を設けている。換言すると、筐体50の側壁51のうち、実装基板30を平面視した際に筐体50とトランス1とが重畳する箇所に絶縁部材53を設けている。
FIG. 10 is a side view showing an example in which the mounting
このように、高電圧で使用されるトランス1の底面と対向する箇所に凹部55を形成し、更に、凹部55の外周側に絶縁部材53を設けることで、トランス1から筐体50への放電を抑制することができる。絶縁部材53としては、複数の絶縁体基板を積層したものを用いてもよい。絶縁体基板としては、例えばガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、紙エポキシ基板、ベークライト基板などを用いることができる。また、絶縁部材53として、例えば実装基板30やトランス1の基材11を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料を用いてもよい。同一の絶縁材料を用いることで、トランス1、実装基板30、絶縁部材53の熱膨張係数を略等しくすることができ、電子機器の温度サイクル特性を向上させることができる。
As described above, the
また、トランス1の底面と対向する箇所に凹部55を形成するのみでトランス1から筐体50への放電を抑制することができるのであれば、図11に示すように、凹部55が形成されている箇所の外周側に絶縁部材を設けなくてもよい。この場合は、例えば、凹部55を深く形成することで、トランス1から筐体50への放電を抑制することができる。
Further, if the discharge from the
また、図12、図13に示すように、実装基板30と筐体50の側壁51との間に、ベースプレート59を設けてもよい。ベースプレート59は熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウムや銅等の金属材料)を用いて構成する。ベースプレート59を設けた場合は、実装基板30の熱はベースプレート59を介して筐体51に伝わる。ベースプレート59を設けることで、筐体50における実装基板30の配置を容易に調整することができる。つまり、ベースプレート59を設けていない場合は、実装基板30の配置(特に、高さ方向の配置)を調整する際に筐体50の設計を変更する必要があるため、実装基板30の配置を容易に調整することができない。これに対してベースプレート59を設けた場合は、各々のベースプレート59の設計を変更するのみで、各々の実装基板30の配置を調整することができる。よって、筐体50における実装基板30の配置を容易に調整することができる。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, a
また、上記では筐体50の形状が円筒形状(つまり、断面形状が円形)の場合について説明したが、筐体50の形状は円筒形状に限定されることはない。例えば図14に示すように、筐体60の断面形状が四角形であってもよい。図14に示す場合は、筐体60の側壁61の内面62の断面形状が四角形であり、この四角形の各々の辺に実装基板30を実装している。この場合も、実装基板30の裏面が筐体60の側壁61の内面62と当接している。また、各々の実装基板30を筐体60の側壁61の周方向において略等間隔に配置している。よって、各々の実装基板30から伝わった熱を筐体60において均等に分散させることができる。
Moreover, although the case where the shape of the housing | casing 50 was cylindrical shape (namely, cross-sectional shape was circular) was demonstrated above, the shape of the housing | casing 50 is not limited to a cylindrical shape. For example, as shown in FIG. 14, the
図15は、本実施の形態にかかる電子機器を海底に設置される機器(以下、海底ユニットと記載する)に適用した場合を説明するための図である。海底ユニット70は、例えば地震計を備えた海底観測ユニットや海底ケーブルなどである。海底ユニット70は海底に設置されるため、本実施の形態にかかる電子機器は密閉された耐圧容器に収容される。
FIG. 15 is a diagram for explaining a case where the electronic device according to the present embodiment is applied to a device installed on the seabed (hereinafter referred to as a seabed unit). The
図15に示すように、実装基板30を実装した筐体50の外側周囲には、絶縁層71を設けている。更に絶縁層71の外側周囲には外部筐体72を設けている。外部筐体72は、所定の耐圧性を備えた耐圧容器である。例えば外部筐体72は、金属材料を用いて形成することができる。絶縁層71は筐体50と外部筐体72とを電気的に絶縁するために設けている。
As shown in FIG. 15, an insulating
図15に示すように、各々の実装基板30は、筐体50の側壁51の内面52に配置している。このため、筐体50の内部空間73には、他の基板75を配置することができる。換言すると、筐体50の内部空間73であって、筐体50の側壁51から離間した位置に他の基板75を配置することができる。
As shown in FIG. 15, each mounting
筐体50と外部筐体72との間には、筐体50と外部筐体72とを電気的に絶縁するための絶縁層71を設けている。絶縁層71は熱伝導率の低い材料で構成されているため、海底ユニット70の内部で発生した熱は外部筐体72に伝わりにくい。また、海底ユニット70は海底に設置するため、例えば、円筒状の外部筐体72の両端に蓋を設けて内部空間73を閉空間とする必要がある。このように筐体50の外側周囲に絶縁層71を設け、また、内部空間73を閉空間とすると、海底ユニット70の内部で発生した熱が放熱されにくくなる。
Between the
本実施の形態では、熱を多く発生する電子部品1(例えば、トランス等の高電圧で使用される電子部品)を実装した実装基板30を、筐体50の側壁51と当接するように配置している。よって電子部品1で発生した熱を、実装基板30を介して筐体50に伝えることができる。筐体50は熱伝導率の高い材料(例えば金属材料)で構成されているので、各々の実装基板30から伝わった熱を、筐体50の側壁51の周方向および筐体50の長手方向に分散させることができる。したがって、電子部品1で発生した熱を効率的に放熱することができる。
In the present embodiment, the mounting
なお、本実施の形態において、複数の実装基板30に実装された各々の電子部品(トランス等)1は、電子機器が必要とする所定の機能を各々の電子部品1で分担するように構成した電子部品とすることができる。例えば電子部品がトランス1の場合は、電子機器が必要とする所定の電力を、各々のトランス1で分担して変圧することができる。このように、複数のトランス1で分担して変圧することで、各々トランスに印加される電力を低くすることができ、トランス1の信頼性を向上させることができる。また、複数のトランス1で分担して変圧することで、トランス1で発生する熱を分散させることができる。例えば、各々のトランス1の性能が同一である場合は、各々のトランス1から放出される熱は略等しくなる。この場合は、各々のトランス1から放出された熱を筐体50において均等に分散させることができる。
In the present embodiment, each electronic component (such as a transformer) 1 mounted on a plurality of mounting
背景技術で説明したように、電子機器が小型化するにつれて、電子部品を実装基板に高密度に実装する技術が重要となってきている。一方、例えば特許文献1に開示されている海底中継器ユニットのように、限られた空間に電子機器を高密度に実装した場合は、電子部品から発生する熱を効率的に放熱する構造が必要となってくる。
As described in the background art, as electronic devices are miniaturized, a technology for mounting electronic components on a mounting board at a high density has become important. On the other hand, when electronic devices are mounted at a high density in a limited space, such as the submarine repeater unit disclosed in
そこで本実施の形態にかかる電子機器では、電子部品1を実装した実装基板30が、筐体50の側壁の内面と当接するように実装している。筐体50は実装基板30からの熱を伝熱可能に構成され、筐体50の側壁51は周方向において連続している。よって、各々の実装基板30から伝わった熱を、筐体50の側壁51の周方向および筐体50の長手方向に分散させることができる。したがって、実装基板30から伝わった熱を効率的に放熱することができる。
Therefore, in the electronic device according to the present embodiment, the mounting
また、複数の実装基板30は、各々実装基板30に形成されている凹凸部33の凸部34が互いに対向するように配置されている。換言すると、各々の実装基板30の凹凸部33の位相が略同一となるように配置している。よって、各々の実装基板30を近づけて配置した場合であっても、各々実装基板30の側面における沿面距離が減少することを抑制することができる。したがって、実装基板30の絶縁性を保ちつつ各々の実装基板30間の距離を短くすることができ、複数の実装基板30を筐体50の側壁51の周方向に高密度に配置することができる。
Further, the plurality of mounting
更に、電子部品1に凹凸部13を形成し、電子部品1の凸部14が実装基板の凸部34と対向するように電子部品1を実装基板30に実装している。よって、電子部品1と実装基板30とが近づいた場合であっても、電子部品1の凹凸部13における沿面距離と実装基板30の凹凸部33における沿面距離とが減少することを抑制することができる。したがって、電子部品1および実装基板30の絶縁性を保ちつつ、電子部品1と実装基板30とを近づけて配置することができるので、電子部品1を実装基板30にコンパクトに実装することができる。
Furthermore, the
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、電子部品から発生する熱を効率的に放熱することが可能な構造を備えた電子機器を提供することができる。 The invention according to the present embodiment described above can provide an electronic apparatus having a structure that can efficiently dissipate heat generated from an electronic component.
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and those skilled in the art within the scope of the invention of the claims of the present application claims. It goes without saying that various modifications, modifications, and combinations that can be made are included.
1 トランス(電子部品)
10 トランス本体部
11 基材
12 コア部
13 凹凸部
14 凸部
15 凹部
16 一次側
17 二次側
18 第1の端子部
19 第2の端子部
20 貫通孔
21 一次側導体層
26 二次側導体層
27、28、29 リード部材
30 実装基板
31 第3の端子部
32 第4の端子部
33 凹凸部
34 凸部
35 凹部
36 貫通孔
37 第1の領域
38 第2の領域
50、60 筐体
51、61 側壁
52、62 内面
53 絶縁部材
55 凹部
58 固定部材
59 ベースプレート
70 海底ユニット
71 絶縁層
72 外部筐体
73 内部空間
75 基板
1 transformer (electronic parts)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記複数の実装基板を実装した筐体と、を備え、
前記電子部品は、第1の端子部と、前記第1の端子部と離間して配置された第2の端子部と、前記第1の端子部と前記第2の端子部との間の少なくとも一部に形成された第1の凹凸部と、を備え、
前記実装基板は、前記第1の凹凸部が備える凸部と対向している凸部を備える第2の凹凸部を備え、
前記複数の実装基板は、前記第2の凹凸部の凸部同士が互いに対向するように前記筐体の側壁の周方向に配置され、且つ前記実装基板の前記筐体側の面が前記筐体の側壁の内面と当接するように実装され、
前記筐体は前記実装基板からの熱を伝熱可能に構成され、前記筐体の側壁は周方向において連続している、
電子機器。 A plurality of mounting boards each mounted with electronic components;
A housing on which the plurality of mounting boards are mounted,
The electronic component includes at least a first terminal portion, a second terminal portion spaced apart from the first terminal portion, and at least between the first terminal portion and the second terminal portion. A first uneven portion formed in part,
The mounting substrate includes a second concavo-convex portion including a convex portion facing the convex portion provided in the first concavo-convex portion,
The plurality of mounting boards are arranged in the circumferential direction of the side wall of the casing so that the convex portions of the second concavo-convex parts face each other, and the surface of the mounting board on the casing side of the casing It is mounted to contact the inner surface of the side wall,
The case is configured to be able to transfer heat from the mounting substrate, and the side wall of the case is continuous in the circumferential direction.
Electronics.
前記電子部品の前記第1および第2の端子部は、前記実装基板の長手方向に配置されており、
前記第2の凹凸部は、前記実装基板の長手方向と垂直な方向の両端部に形成されており、
前記複数の実装基板は、前記実装基板の長手方向と垂直な方向の端部が各々対向するように配置されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電子機器。 The mounting board is rectangular,
The first and second terminal portions of the electronic component are arranged in the longitudinal direction of the mounting substrate,
The second concavo-convex portion is formed at both ends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the mounting substrate,
The plurality of mounting boards are arranged such that end portions in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the mounting board face each other.
The electronic device as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
前記複数の実装基板は前記多角形の各々の辺に配置されている、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子機器。 The cross-sectional shape of the inner surface of the side wall of the housing is a polygon,
The plurality of mounting boards are arranged on each side of the polygon,
The electronic device as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
前記絶縁層の外側周囲を覆い、所定の耐圧性を備えた外部筐体と、
を更に備える、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電子機器。 An insulating layer covering the outer periphery of the housing;
An outer casing that covers the outer periphery of the insulating layer and has a predetermined pressure resistance;
The electronic device according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
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