JP5533787B2 - 放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を実装するプリント基板の放熱装置に関する。

従来、プリント基板に実装されている電子部品の放熱に関し、次のような放熱構造が知られている。
放熱構造の一例では、閉塞型のケース内に配置された多層構造のプリント基板において、実装されている電子部品が位置する部分にスルーホールが設けられ、電子部品で発生した熱が基板の表面導体からスルーホールを通じて内層導体および裏面導体に伝達される。そして、これらの表面導体、内層導体および裏面導体に対してそれぞれ熱伝達可能に接続された熱伝導端子を通じて熱がケース外に放熱される（例えば特許文献１参照）。

放熱構造の他の一例では、発熱部品が実装されるプリント基板を収容する筐体に接触する接触領域と、該接触領域を支持すると共にプリント基板にプレスフィット接続される脚部とを有するプレスフィット部品が用いられる。そして、このプレスフィット部品により、発熱部品からプリント基板に伝熱された熱がプリント基板から筐体に伝熱される（例えば特許文献２参照）。

特開２００４−１７２４５９号公報 特開２０１０−１０３３７１号公報

多層構造のプリント基板として、内層を電源層とする多層プリント基板がある。このような多層プリント基板では、内層である電源層から、実装されている電子部品に電流が流れる。そのため、例えばコンプレッサのモータを駆動する電子部品等のように、流れる電流が大きい電子部品が実装されている場合には、電源層に流れる電流が大きくなり、これにより電源層に熱が発生する。この場合、発生した熱は、電源層が多層プリント基板の内層であることから、放熱され難い。そのため、その熱が例えば電子部品の動作等に悪影響を及ぼす虞がある場合には、その熱を外部に放熱する必要がある。

内層である電源層に発生した熱を外部に放熱するために、例えば、上記の放熱構造を組み合わせる方法が考えられる。この場合、より放熱効果を高めるために、電源層と上記の熱伝導端子又はプレスフィット部品とを電気的に接続させて熱伝導効果を高めるように構成する方法が考えられる。

しかしながら、この方法では、電源層と電気的に接続された熱伝導端子又はプレスフィット部品から電磁ノイズが放出され、例えば電子部品の動作等に悪影響を及ぼす虞がある。

本発明は、上記実情に鑑み、多層プリント基板の内層である電源層の放熱ができると共に、それに伴って放出され得る電磁ノイズのシールド（遮断）もできる放熱装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る放熱装置は、電子部品を実装する多層プリント基板の放熱装置であって、前記多層プリント基板の内層である電源層と熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される放熱用部材と、前記放熱用部材と熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される放熱層と前記放熱層から放出される電磁ノイズをシールドするシールド層とを有すると共に、前記放熱層と前記シールド層とが絶縁され、且つ、前記放熱用部材が前記放熱層に接続されたときに前記放熱用部材と前記シールド層とが絶縁される構造を有する放熱用多層プリント基板と、を備え、前記シールド層は、接地された筐体と電気的に接続され、前記放熱層は、絶縁体を介して前記筐体と熱伝導可能に接続される。このような構成により、多層プリント基板の内層である電源層で生じる熱を放熱することができると共に、電源層と電気的に導通する放熱用多層プリント基板の放熱層から放出され得る電磁ノイズのシールドもできる。

本発明の第２の態様に係る放熱装置は、上記第１の態様において、前記絶縁体は、前記放熱用多層プリント基板の外層である。このような構成により、放熱層から放出され得る電磁ノイズをシールドするために、別途シールドカバーを設ける等の必要がなく、組み立てが容易になる。

本発明によれば、多層プリント基板の内層である電源層の放熱ができると共に、それに伴って放出され得る電磁ノイズのシールドもできる。

本発明の一実施の形態に係る放熱装置を含む電子制御ユニットの一部を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る放熱装置を含む電子制御ユニットの一部を模式的に示す断面図である。

図１に示したように、電子制御ユニット１は、多層プリント基板２、放熱用ピン（放熱用部材の一例）３、放熱用多層プリント基板４、絶縁体５、及び筐体６を含む。
ここで、多層プリント基板２は、複数のボルト７（図１では７ａ、７ｂのみを示す）によって、筐体６から所定距離離れて固定、支持されている。放熱用多層プリント基板４は、複数のボルト８（図１では８ａ、８ｂのみを示す）によって、絶縁体５を介して筐体６に接触固定されている。放熱用ピン３は、一方側が多層プリント基板２に接続され、他方側が放熱用多層プリント基板４に接続されている。

放熱用ピン３、筐体６、ボルト７、及びボルト８は導電体である。
絶縁体５は、熱伝導に優れた絶縁体であり、例えば、熱伝導に優れ、絶縁性の高いセラミックやシリコングリス、或いは、熱伝導に優れた絶縁シート等である。

筐体６は、例えばハウジングやインバータカバー等であり、接地（アース）されている。
多層プリント基板２は、４層構造のプリント基板であり、内層の２層が電源層２ｂと接地層（グランド層）２ｃであり、外層の２層が配線層２ａ、２ｄである。配線層２ａ、２ｄには、例えばコンプレッサのモータを駆動する電子部品等を含む複数の電子部品（図１では２ｅのみを示す）が実装されている。層間は、図示しないスルーホール等の必要な位置での電気的接続を除き、絶縁体２ｆ（多層プリント基板２における斜線部分）によって、絶縁されている。また、その絶縁体２ｆによって、多層プリント基板２の側面と外部との間も絶縁されている。

多層プリント基板２において、放熱用ピン３が挿入されているスルーホール２ｇは、内周面に、例えば銅等で形成された導電部２ｈを有する。導電部２ｈは、電源層２ｂとは電気的に接続されているが、他の層２ａ、２ｃ及び２ｄとは絶縁体２ｆによって絶縁されている。そして、この導電部２ｈを介して、電源層２ｂと放熱用ピン３とが電気的に接続されていると共に熱伝導可能に接続されている。

また、複数のボルト７が挿入されている複数のボルト穴２ｉ（図１では２ｉ＿１、２ｉ＿２のみを示す）も、内周面に、例えば銅等で形成された導電部２ｊ（図１では２ｊ＿１、２ｊ＿２のみを示す）を有する。但し、導電部２ｊは、絶縁体２ｆによって、４つの層２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄの全てと絶縁されている。

放熱用多層プリント基板４は、２層構造のプリント基板であり、放熱層４ａとシールド層４ｂとを有する。放熱層４ａとシールド層４ｂは、何れも一面が例えば銅等で形成された導電体の層であり、両層の間は、絶縁体４ｃ（放熱用多層プリント基板４における斜線部分）によって絶縁されている。また、その絶縁体４ｃによって、放熱用多層プリント基板４の側面と外部との間も絶縁されている。放熱層４ａは、放熱用ピン３と、電気的に接続されていると共に熱伝導可能に接続されている。シールド層４ｂは、放熱層４ａから放出され得る電磁ノイズをシールドする層である。

放熱用多層プリント基板４において、放熱用ピン３が挿入されている穴４ｄは、放熱用ピン３とシールド層４ｂとの間が絶縁されるように、両者が接触しない大きさで形成されている。

また、複数のボルト８が挿入されている複数のボルト穴４ｅ（図１では４ｅ＿１、４ｅ＿２のみを示す）は、内周面に、例えば銅等で形成された導電部４ｆ（図１では４ｆ＿１、４ｆ＿２のみを示す）を有する。導電部４ｆは、シールド層４ｂとは電気的に接続されているが、放熱層４ａとは絶縁体４ｃによって絶縁されている。

なお、電子制御ユニット１において、筐体６は接地されている。従って、筐体６と電気的に導通されている、ボルト７、導電部２ｊ、ボルト８、導電部４ｆ、及びシールド層４ａも接地されている。

以上のような構成の電子制御ユニット１では、多層プリント基板２において、電源層２ｂから電子部品（例えばコンプレッサのモータを駆動する電子部品等）に流れる電流が大きくなることによって電源層２ｂに発生した熱は、次のようにして放熱される。まず、電源層２ｂに発生した熱は、スルーホール２ｇの導電部２ｈ及び放熱用ピン３を介して、放熱用多層プリント基板４の放熱層４ａに伝導される。そして、放熱層４ａに伝導された熱は、更に、絶縁体５を介して、筐体６に伝導、放熱される。ここで、放熱層４ａが絶縁体５を介して筐体６と接触する面積は大きいので、高い放熱効果が得られる。また、電源層２ｂから放熱層４ａまでの熱伝導経路は導電体となるので、高い熱伝導効果が得られ、結果として、高い放熱効果が得られる。従って、電源層２に発生した熱が、例えば、実装されている電子部品の動作に悪影響を及ぼす虞はない。

一方、電源層２ｂから放熱層４ａまでの熱伝導経路が導電体となり電気的に導通することから、放熱層４ａから電磁ノイズが放出され得るが、そのような電磁ノイズは、シールド層４ｂによってシールドされる。従って、放熱層４ａから放出された電磁ノイズが、例えば、多層プリント基板２に実装されている電子部品の動作に悪影響を及ぼす虞はない。また、このように、放熱層４ａからの電磁ノイズのシールドを多層プリント基板の１つの層によって行う構成を有することから、別途シールドカバーを設ける等の必要がなく、ユニットの組み立てが容易になる。なお、放熱用ピン３からも電磁ノイズが放出され得るが、実際の放熱用ピン３の長さは短く構成されているため、放熱用ピン３からの電磁ノイズが、例えば、多層プリント基板２に実装されている電子部品の動作に悪影響を及ぼす虞はない。

また、電子制御ユニット１において、筐体６が、例えば、図示しないエアコンの冷媒の通路を含む場合やそれに隣接して設けられている場合には、それにより筐体６が冷却されているので、より高い放熱効果が得られる。

また、電子制御ユニット１において、放熱用ピン３の一部を蛇腹構造にすることもできる。これにより、放熱用ピン３の一部が弾力性を有するようになることから、例えば、ユニットの組み立てにおいて、多層プリント基板２等の組み付けが容易になる。

また、電子制御ユニット１において、放熱用ピン３を複数設けるように構成することもできる。この場合は、それに対応して、多層プリント基板２にスルーホール２ｈ相当のスルーホールが複数設けられると共に、放熱用多層プリント基板４に穴４ｄ相当の穴が複数設けられる。但し、この場合には、複数の放熱用ピン３から放出され得る電磁ノイズが、例えば、多層プリント基板２に実装されている電子部品に悪影響を及ぼさない程度に、複数の放熱用ピン３が設けられる。

また、電子制御ユニット１において、電源層２ｂと放熱用ピン３との接続はスルーホール２ｈに限らず、例えば、ボルト穴２ｉ相当の穴を多層プリント基板２に設け、その穴によって接続するように構成することもできる。但し、この場合には、その穴の内周面に設けられる導電部が電源層２ｂのみと電気的に接続されるように構成される。また、この場合に、放熱用ピン３の代わりに、例えば板状など更に他の形状の導電体である放熱用部材を適用することもできる。但し、この場合には、多層プリント基板２及び放熱用多層プリント基板４において、その放熱用部材が挿入される穴が相応の大きさに形成される。また、この場合には、その放熱用部材から放出され得る電磁ノイズが、例えば、多層プリント基板２に実装されている電子部品に悪影響を及ぼさない程度に、その放熱部材の形状の大きさが決定される。

また、電子制御ユニット１において、シールド層４ｂは、ボルト８を介して接地されているが、他の構成によって接地されるように構成することもできる。例えば、筐体６に導電体であるピンを立設すると共に、そのピンに対応して放熱用多層プリント基板４に穴を設け、その穴にピンが挿入されてピンとシールド層４ｂのみが電気的に接続されることで、そのピンを介してシールド層４ｂが接地されるように構成することもできる。

また、電子制御ユニット１において、放熱用多層プリント基板４と筐体６との間に設けられる絶縁体５を、放熱用多層プリント基板４の外層として設けることもできる。これにより、ユニットの組み立てが、より容易になる。

また、電子制御ユニット１において、多層プリント基板２は、内層を電源層とする３層又は５層以上のプリント基板とすることもできる。
なお、電子制御ユニット１において、本実施形態に係る放熱装置は、放熱用ピン３と、放熱用多層プリント基板４を含む。上述のとおり、放熱用ピン３は、多層プリント基板２の内層である電源層２ｂと熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される。放熱用多層プリント基板４は、放熱用ピン３と熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される放熱層４ａと放熱層４ａから放出される電磁ノイズをシールドするシールド層４ｂとを有する。ここで、放熱層４ａとシールド層４ｂとは絶縁され、且つ、放熱用ピン３が放熱層４ａに接続されたときに放熱用ピン３とシールド層４ｂとが絶縁される。そして、シールド層４ｂは、接地された筐体６と電気的に接続され、放熱層４ａは、絶縁体５を介して筐体６と熱伝導可能に接続される。

以上、本実施形態に係る放熱装置によれば、多層プリント基板２の内層である電源層２ｂで生じる熱を放熱することができると共に、電源層２ｂと電気的に導通する放熱用多層プリント基板４の放熱層４ａから放出され得る電磁ノイズのシールドもできる。また、その放熱層４ａから放出され得る電磁ノイズをシールドするために、別途シールドカバーを設ける等の必要がないので、ユニットの組み立てが容易になる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。

１ 電子制御ユニット
２ 多層プリント基板
２ａ 外層
２ｂ 電源層
２ｃ 接地層
２ｄ 外層
２ｅ 電子部品
２ｆ 絶縁体
２ｇ スルーホール
２ｈ 導電部
２ｉ ボルト穴
２ｊ 導電部
３ 放熱用ピン
４ 放熱用多層プリント基板
４ａ 放熱層
４ｂ シールド層
４ｃ 絶縁体
４ｄ 穴
４ｅ ボルト穴
４ｆ 導電部
５ 絶縁体
６ 筐体
７、８ ボルト

Claims (2)

1. 電子部品を実装する多層プリント基板の放熱装置であって、
   前記多層プリント基板の内層である電源層と熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される放熱用部材と、
   前記放熱用部材と熱伝導可能に接続されると共に電気的に接続される放熱層と前記放熱層から放出される電磁ノイズをシールドするシールド層とを有すると共に、前記放熱層と前記シールド層とが絶縁され、且つ、前記放熱用部材が前記放熱層に接続されたときに前記放熱用部材と前記シールド層とが絶縁される構造を有する放熱用多層プリント基板と、
   を備え、
   前記シールド層は、接地された筐体と電気的に接続され、
   前記放熱層は、絶縁体を介して前記筐体と熱伝導可能に接続される
   ことを特徴とする放熱装置。
2. 前記絶縁体は、前記放熱用多層プリント基板の外層である
   ことを特徴とする請求項１記載の放熱装置。