JP7197274B2

JP7197274B2 - 放熱筐体構造

Info

Publication number: JP7197274B2
Application number: JP2018026183A
Authority: JP
Inventors: 明弘尾関; 勇哉鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsuo Industries Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Matsuo Industries Inc
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP2019145576A

Description

本発明は、発熱素子が実装された電子基板を格納するために用いられる放熱筐体構造に関する。

特許文献１には、熱伝導性樹脂からなるケース本体に、熱伝導性樹脂より靱性が高い補強材をインサート成形した構造体が記載されている。

特開２０１６－０２５２１６号公報

熱伝導性の高い樹脂とアルミニウム等の金属板を組み合わせて電子基板の筐体を構成する場合、発熱素子から筐体への熱拡散性を向上させるために、樹脂と発熱素子との間に介在させる金属板を発熱素子の表面全体を覆うように配置することが好ましい。この場合、絞り加工により、発熱素子の表面形状に合うように金属板を加工することが考えられる。

しかしながら、近接する発熱素子の高さの違いや密集の程度によっては、絞り加工で金属板を加工することが難しい。また、絞り加工の場合、発熱素子の側面を覆う部分の金属板の肉厚が減少し、熱伝導性が悪化する。

それ故に、本発明は、様々な発熱素子の形状や配置に対応でき、効率的に放熱が可能な放熱筐体構造を提供することを目的とする。

本発明は、発熱素子が実装された基板を格納する放熱筐体構造に関するものであって、発熱素子に対応した位置に凹部を有する樹脂性の筐体と、筐体と一体化され、一部が切り込まれ、または、一部が切り欠かれ、筐体の凹部に沿って折り曲げられた金属板とを備え、筐体の金属板が設けられた面と反対側の面にフィンが設けられ、凹部は、フィンの直下に形成されているものである。

本発明に係る放熱筐体構造は、樹脂性の筐体と金属板とを一体化したものであるが、金属板は、発熱素子を収容する凹部に沿って曲げ加工されている。したがって、折り曲げ形状を工夫することにより様々な発熱素子の形状や配置に対応できる。また、曲げ加工で金属板を形成した場合、絞り加工で形成した場合と比べて、放熱樹脂の側面を覆う部分の金属板の肉厚減少が抑制されるため、熱伝導性を向上できる。

本発明によれば、様々な発熱素子の形状や配置に対応でき、効率的に放熱が可能な放熱筐体構造を提供できる。

実施形態に係る放熱筐体構造の一例を示す平面図図１に示したＡ－Ａ’線に沿う断面図図１に示したＢ－Ｂ’線に沿う断面図図１に示したＣ－Ｃ’線に沿う断面図図１に示したＤ－Ｄ’線に沿う断面図曲げ加工した金属板と絞り加工した金属板の肉厚の差を示す図

（概要）
本発明に係る放熱筐体構造は、樹脂性の筐体の発熱素子に対応する位置に凹部を設け、凹部内面に沿うように曲げ加工した金属板を筐体と一体化して構成したものである。発熱素子の熱を筐体に拡散するための金属板が、曲げ加工により形成されていることにより、絞り加工に伴う絞り形状の制約や側面部の肉厚減少を回避し、金属板から筐体への熱伝導性を向上させる。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る放熱筐体構造の一例を示す平面図であり、図２、図３、図４及び図５は、それぞれ、図１に示したＡ－Ａ’線、Ｂ－Ｂ’線、Ｃ－Ｃ’線及びＤ－Ｄ’線に沿う断面図である。

放熱筐体構造１は、表面に発熱素子１１～１４が実装された基板１０を格納するためのものである。本実施形態では、基板１０の裏面側には蓋体２が設けられ、放熱筐体構造１と蓋体２との間に形成される空間に基板１０が収容されている。また、本実施形態では、基板１０に実装された発熱素子の数を４個としているが、基板１０に実装される素子の数は特に限定されない。

放熱筐体構造１は、樹脂からなる筐体３と金属板８とを備える。

筐体３は、放熱部材となる熱伝導性の高い樹脂で形成され、同じ素材で一体成型されたフィン４を介して放熱する。筐体３の内側面（基板１０を格納する側）の発熱素子１１～１４に対応する位置には、凹部１５～１７が設けられている。

金属板８は、金属板からなり、例えばインサート成形により筐体３と一体化されている。金属板８には、コの字型の切り込みまたは切欠が形成されており、切り込みまたは切欠で囲まれた部分を折り曲げることによって折曲部５～７が形成されている。折曲部５～７は、それぞれ、筐体３の内側面に設けられた凹部１５～１７の内面に沿った状態となっている。本実施形態では、筐体３への熱伝導性を向上させるため、金属板８は、基板１０の略全面を覆うことができる寸法に形成されている。

折曲部５は、図１～図３に示すように、発熱素子１１の上面及び対向する２つの側面（図１における右側の側面及び左側の側面）に沿う形状に曲げ加工されたものである。折曲部５は、フィン４の直下において、折曲部５の長手方向とフィン４の延伸方向とが一致するように配置されている。折曲部５をこのように配置することにより、発熱素子１１から発せられた熱を効率的にフィン４へと拡散させ、放熱筐体構造１の放熱性を向上させることができる。

折曲部６は、図１及び図４に示すように、曲げ形状が図３に示した折曲部５とは異なり、発熱素子１２及び１４の上面と、発熱素子１２の１つの側面（図１における左側の側面）とを覆うように曲げ加工されている。また、折曲部６は、フィン４の直下において、折曲部６の長手方向がフィン４の延伸方向と一致するように配置されている。この折曲部６の配置により、発熱素子１２の熱を、折曲部６を介して効率的にフィン４へと拡散させることができる。図４に示した折曲部６は、発熱素子１２及び１４が基板１０の外周部分に配置されている場合や、発熱素子１２または１４に隣接して障害物がある場合に有効である。

折曲部７は、図１及び図５に示すように、折曲部７の配置が図１に示した折曲部５とは異なる。基板１０上に実装された発熱素子１３は、発熱素子１１と比べてサイズが小さく、かつ、筐体３の形状の設計上の制約により、フィン４の直下に配置することができない。

そこで、折曲部７の長手方向がフィン４の延伸方向と直交するように折曲部７を配置している。この折曲部７の配置により、発熱素子１３の熱を、折曲部７を介してフィン４へと効率的に拡散させることができる。

発熱素子１１～１４の表面と放熱筐体構造１との間は、放熱グリス等の熱伝導材９により熱的に接続され、発熱素子１１～１４から放熱筐体構造１への熱伝導が促進されている。

図６は、曲げ加工した金属板と絞り加工した金属板の肉厚の差を示す図である。図６において、実線は曲げ加工した金属板の断面形状を示し、破線は絞り加工した金属板の断面形状を示す。

図６に破線で示すように、板厚ｔの金属板を絞り加工すると、絞り部の肉厚は曲げ加工した場合の０．７５～０．８５倍に減少してしまう。本実施形態では、曲げ加工により折曲部５～７を形成しているので、折曲部５～７の肉厚減少を低減し、熱伝導性の低下を抑制することができる。

（効果等）
以上説明したように、本実施形態に係る放熱筐体構造１では、発熱素子１１～１４から筐体３への熱拡散を促進するための金属板８が筐体と一体化されており、金属板８に設けられた折曲部５～７が、筐体３の凹部１５～１７に沿うように配置されている。金属板８は折り曲げ加工により形成できるため、絞り加工により金属板を形成できないような発熱素子１１～１４の形状や配置の制約がある場合でも、曲げ形状や配置を工夫することにより、発熱素子１１～１４からの熱拡散を促進するための金属板８を形成できる。また、金属板８の折曲部５～７を曲げ加工で形成するため、絞り加工した場合に生じる肉厚減少が抑制される。したがって、本発明によれば、発熱素子の形状や配置にかかわらず、発熱素子１１～１４の熱を金属板８を介して効率的に放熱可能な放熱筐体構造１を提供できる。

また、筐体３の形状の制約からフィン４の直下に発熱素子１３を配置できない場合でも、折曲部７の配置を工夫することにより、金属板７から筐体３のフィン４へと効率的に熱を拡散させることができる。

（その他の変形例）
上記の実施形態に係る放熱筐体構造では、１枚の金属板が基板のほぼ全面を覆うように構成されているが、発熱素子の部位毎に金属板を分割して配置した放熱筐体構造を構成してもよい。また、１枚の金属板に設ける折曲部の数は任意である。

また、実施形態に係る放熱筐体構造では、切り起こしによって折曲部が形成されているが、基板上の発熱素子に対応した形状を形成することができれば、切り起こし以外の手法で金属板を曲げ加工しても良い。

また、筐体のサイズに対して発熱素子の発熱量が大きい場合は、放熱筐体構造に強制空冷ファンを設けても良い。この場合、放熱フィンに最も効果的に熱拡散できるように金属板（折曲部）の曲げ形状や配置を工夫することにより、強制空冷ファンの冷却風を用いた放熱効果を最大限活用することができる。

本発明は、発熱素子が実装された基板を格納するために用いられる放熱筐体構造として利用できる。

１放熱筐体構造
３筐体
４フィン
５、６、７折曲部
８金属板
９熱伝導材
１０基板
１１、１２、１３、１４発熱素子
１５、１６、１７凹部

Claims

発熱素子が実装された基板を格納する放熱筐体構造であって、
前記発熱素子に対応した位置に凹部を有する樹脂性の筐体と、
前記筐体と一体化され、一部が切り込まれ、または、一部が切り欠かれ、前記筐体の前記凹部に沿って折り曲げられた金属板とを備え、
前記筐体の前記金属板が設けられた面と反対側の面にフィンが設けられ、
前記凹部は、前記フィンの直下に形成されている、放熱筐体構造。
前記金属板の折曲部の長手方向と前記フィンの延伸方向が一致するように、前記折曲部が形成されている、請求項１に記載の放熱筐体構造。
前記金属板の折曲部が前記発熱素子の１つの側面を覆うように形成されている、請求項１に記載の放熱筐体構造。
発熱素子が実装された基板を格納する放熱筐体構造であって、
前記発熱素子に対応した位置に凹部を有する樹脂性の筐体と、
前記筐体と一体化され、一部が切り込まれ、または、一部が切り欠かれ、前記筐体の前記凹部に沿って折り曲げられた金属板とを備え、
前記筐体の前記金属板が設けられた面と反対側の面にフィンが設けられ、
前記発熱素子が前記フィンの直下とは異なる位置に配置され、
前記金属板の折曲部の長手方向が前記フィンの延伸方向と直交するように、前記折曲部が形成されている、放熱筐体構造。