トップ :: H 電気 :: H05 他に分類されない電気技術




【発明の名称】 電子ブロック構造
【発明者】 【氏名】佐々木 俊明

【氏名】強力 健史

【氏名】鹿野 敦子

【要約】 【課題】放熱機能を有しながら小型化、低コスト及び軽量化を図る。

【解決手段】基板ブロック1は、基板10と、複数の電子部品11〜14とを備えている。ケース2は、フィルム状(シート状)の樹脂により箱状に形成されているものであり、底面20と、底面20から延設される4つの側面21・・・とを一体に備え、開口部22を有している。ケース2の底面20及び各側面21の厚みの上限としては、1.0mm以下であることが好ましい。下限については、特に限定されるものではないが、0.2mm以上であることが好ましい。上記膜厚範囲の中で、さらに好ましい厚みは約0.5mmである。上記ケース2は、基板10を底面20と略平行にし、基板10の端面を各側面21に当接するようにして基板ブロック1を内部に収納し保持している。また、ケース2に収納された複数の電子部品11〜14を放熱用樹脂3に埋設する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に実装された1乃至複数の電子部品を、フィルム状の樹脂で形成され放熱用樹脂が内部の少なくとも一部分に充填されるケースに収納し、
前記ケースに収納された前記1乃至複数の電子部品の少なくとも1つに対し、少なくとも一部分を前記放熱用樹脂に埋設する
ことを特徴とする電子ブロック構造。
【請求項2】
前記ケースに収納された前記複数の電子部品の少なくとも1つに対し、少なくとも一部分を前記放熱用樹脂に埋設し、
前記ケースに収納された前記複数の電子部品の残りに対し、フィルム状の樹脂で形成されるカバーで前記放熱用樹脂の侵入を遮断する
ことを特徴とする請求項1記載の電子ブロック構造。
【請求項3】
前記ケースに収納された前記複数の電子部品のうち一の電子部品に隣接する前記ケースの側面において、前記一の電子部品の高さより高い部分が、内側に突出することを特徴とする請求項1又は2記載の電子ブロック構造。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品の放熱を行うために用いられる電子ブロック構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、基板ブロックは、基板と、基板に実装された電子部品とを備え、そのままの状態で使用されていた。ところが、上記従来の基板ブロックは、上記電子部品の輻射熱により温度が上昇して正常に動作しない場合が発生した。そこで、基板ブロックを放熱用樹脂に埋設して放熱を行うことが考えられるが、上記放熱用樹脂は、高温では液状であり、高温状態から温度が下がっていくと硬化するものである。したがって、基板ブロックを放熱用樹脂に埋設する際に、放熱用樹脂の漏れ防止のためにケースが必要であった。
【0003】
そこで、図9に示すような電子ブロック構造が開発された。基板ブロック60は、基板600と、基板600に実装された複数の電子部品601・・・とを備え、板金やアルミダイカストなどの金属、又は樹脂により形成されるケース61に収納されている。さらに、ケース61の内部に放熱用樹脂62が充填されている。上記より、複数の電子部品601・・・の放熱を行い、上記複数の電子部品601・・・の温度上昇を抑えている。
【0004】
ここで、ケース61が金属により形成される場合、ケース61は、放熱性に優れているものの、絶縁対策が必要であるという問題があった。
【0005】
一方、ケース61が樹脂により形成される場合、ケース61は、各面の厚みが一般的に1.5〜3.0mmであり、金属により形成される場合とは異なり、絶縁対策が不要であるとともに、設計に自由度を持たすことができるので、用途が多い。例えば、特許文献1には、絶縁性の合成樹脂などにより形成されたケースにおいて、サブ基板、上壁及び短側壁で囲まれた空間に発熱電子部品を配置して放熱用樹脂を充填することにより、発熱電子部品の放熱を行う電子部品ユニットの放熱構造(電子ブロック構造)が開示されている。
【特許文献1】特開2004−207384号公報(第3頁−第6頁及び第5,6図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来の電子ブロック構造は、基板ブロックをケースに収納した状態での外径寸法について考慮されておらず、ケースの各面の厚みが厚いので、大型になってしまうとともに、高コストになったり、重くなったりするという問題があった。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、放熱機能を有しながら小型化、低コスト及び軽量化を図ることができる電子ブロック構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の発明は、基板に実装された1乃至複数の電子部品を、フィルム状の樹脂で形成され放熱用樹脂が内部の少なくとも一部分に充填されるケースに収納し、前記ケースに収納された前記1乃至複数の電子部品の少なくとも1つに対し、少なくとも一部分を前記放熱用樹脂に埋設することを特徴とする。
【0009】
この構造では、ケースがフィルム状の樹脂で形成されるので、放熱機能を有しながら小型化、低コスト及び軽量化を図ることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ケースに収納された前記複数の電子部品の少なくとも1つに対し、少なくとも一部分を前記放熱用樹脂に埋設し、前記ケースに収納された前記複数の電子部品の残りに対し、フィルム状の樹脂で形成されるカバーで前記放熱用樹脂の侵入を遮断することを特徴とする。この構造では、ケースに収納された複数の電子部品のうち、放熱を必要とする電子部品を放熱用樹脂に埋設し、放熱を必要としない電子部品を放熱用樹脂から遮断することができるので、放熱用樹脂の使用量を少なくして効率よく埋設することができる。また、カバーがフィルム状の樹脂で形成されるので、大型になることを防止することができる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記ケースに収納された前記複数の電子部品のうち一の電子部品に隣接する前記ケースの側面において、前記一の電子部品の高さより高い部分が、内側に突出することを特徴とする。この構造では、一の電子部品に対して、自己の高さより高い部分から他の電子部品の輻射熱が伝達されることを低減することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、放熱機能を有しながら小型化、低コスト及び軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
(実施形態1)
本発明の実施形態1について図1を用いて説明する。図1は、実施形態1の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【0014】
先ず、実施形態1の基本的な構造について説明する。実施形態1の電子ブロック構造は、図1に示すように、基板ブロック1と、ケース(函体)2と、放熱用樹脂3とを備えている。
【0015】
基板ブロック1は、基板10と、複数の電子部品11〜16(図1,7参照)とを備えている。基板10は、例えばプリント基板などである。各電子部品11〜16は、半田などにより基板10に実装されたものである。
【0016】
ケース2は、フィルム状(シート状)の樹脂により箱状に形成されているものであり、略長方形状の底面20と、底面20から延設される4つの側面21・・・とを一体に備え、開口部22を有している。ケース2に用いられる樹脂は、例えばポリプロピレンやポリカーボネートである。ポリプロピレンの場合、ポリカーボネートより比重が小さいので、軽量化を図ることができる。上記ケース2は、基板10を底面20と略平行にし、基板10の端部を各側面21に当接するようにして基板ブロック1を内部に収納し保持している。
【0017】
また、ケース2の底面20及び各側面21は、フィルム状の樹脂であるので、厚みが1.5mmより薄い。上記より、小型化や低コスト、軽量化を図ることができる。ここで、上記厚みの上限として好ましいのは1.0mm以下である。これにより、小型化や低コスト、軽量化を十分に図ることができる。一方、下限については、特に限定されるものではないが、0.2mm以上であることが好ましい。これにより、液状の放熱用樹脂3を内部に充填したときに、上記放熱用樹脂3が硬化するまで外部に漏れることを防止することができるとともに、放熱用樹脂3の圧力に十分に耐えることができる。上記膜厚範囲の中で、さらに好ましい厚みは約0.5mm(0.4〜0.6mm程度)である。放熱用樹脂3に対する強度、及びコストの両方を考慮したときに最適となる。
【0018】
さらに、ケース2の耐熱温度範囲は、ポリプロピレンの場合では100〜120度、ポリカーボネートの場合では120〜140度である。これにより、ケース2は、放熱用樹脂3を注入する際の温度(一般的には70〜85度)に耐えることができる。
【0019】
放熱用樹脂3は、例えば、シリコンを主成分とし、熱伝導性を高めるために微粉末シリカなどを添加したコンパウンド充填剤であり、空気より熱伝導率が高い。また、放熱用樹脂3は、高温(75〜85度)では液状であり、高温状態から温度が下がっていくと硬化する。上記放熱用樹脂3は、基板ブロック1が収納されたケース2の内部に充填され、基板ブロック1の略全てを埋設している。上記より、基板ブロック1を振動、埃及び水分から保護するとともに、複数の電子部品11〜16(図1,7参照)の放熱を行う。
【0020】
次に、実施形態1の電子ブロック構造の作製方法について一例を説明する。先ず、フィルム状のポリプロピレンを折り曲げ加工してケース2を形成する。続いて、基板10を底面20と略平行にし、基板10の端部を各側面21に当接するように基板ブロック1をケース2に収納する。その後、液状の放熱用樹脂3をケース2の内部に充填して、複数の電子部品11〜16(図1,7参照)を上記放熱用樹脂3に埋設する。最後に、上記放熱用樹脂3を硬化させる。
【0021】
以上、実施形態1によれば、ケース2がフィルム状の樹脂で形成されるので、放熱機能を有しながら小型化、低コスト及び軽量化を図ることができる。
【0022】
なお、実施形態1の変形例として、基板に実装された電子部品は、複数に限定されるものではなく、1つのみであってもよい。このような構造であっても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
【0023】
また、実施形態1の他の変形例として、放熱用樹脂が、基板ブロックの略全てではなく一部分のみを埋設するような構造であってもよい。このような構造であっても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
【0024】
(実施形態2)
本発明の実施形態2について図2を用いて説明する。図2は、実施形態2の電子ブロック構造を示す断面図である。
【0025】
実施形態2の電子ブロック構造は、図2に示すように、基板ブロック1と、放熱用樹脂3とを、実施形態1の電子ブロック構造(図1参照)と同様に備えているが、実施形態1の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。
【0026】
実施形態2の電子ブロック構造は、実施形態1のケース2に代えて、図2に示すようなケース2aを備えている。ケース2aは、底面20と、底面20から延設されて高さ(図2の上下方向の長さ)が基板ブロック1より低い4つの側面21a,21aとを一体に備えている。各側面21aの高さは、放熱用樹脂3の上面以上であればよい。なお、実施形態2のケース2aは、上記以外の点において、実施形態1のケース2(図1参照)と同様である。
【0027】
上記実施形態2の電子ブロック構造は、基板ブロック1の基板10と複数の電子部品11〜16(図2,7参照)との接合部分付近のみを放熱用樹脂3に埋設している。
【0028】
なお、実施形態2の電子ブロック構造の作製方法は、実施形態1の電子ブロック構造の作製方法と同様である。
【0029】
以上、実施形態2によれば、ケース2が小さくなるので、小型化、低コスト及び軽量化をさらに図ることができる。
【0030】
(実施形態3)
本発明の実施形態3について図3を用いて説明する。図3は、実施形態3の電子ブロック構造を示す断面図である。
【0031】
実施形態3の電子ブロック構造は、図3に示すように、ケース2と、放熱用樹脂3とを、実施形態1の電子ブロック構造(図1参照)と同様に備えているが、実施形態1の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。
【0032】
実施形態3の電子ブロック構造は、実施形態1の基板ブロック1に代えて、図3に示すような基板ブロック1aを備え、外部金属部4に隣接している。基板ブロック1aは、実施形態1の電子部品11に代えて、充電部110を有する電子部品11aを備えている。なお、実施形態3の基板ブロック1aは、上記以外の点において、実施形態1の基板ブロック1(図1参照)と同様である。
【0033】
上記実施形態3の電子ブロック構造は、基板ブロック1の基板10と複数の電子部品11a,12〜16(図3,7参照)との接合部分付近のみを放熱用樹脂3に埋設している。また、ケース2の側面21により、基板ブロック1の電子部品11aの充電部110が外部金属部4に接触することを防止している。
【0034】
なお、実施形態3の電子ブロック構造の作製方法は、実施形態1の電子ブロック構造の作製方法と同様である。
【0035】
以上、実施形態3によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができるとともに、ケース2の側面21により、電子部品11aの充電部110が外部金属部4に接触することを防止することができるので、絶縁効果を高めることができる。
【0036】
なお、実施形態3の変形例として、少なくとも、外部金属部と隣接する側に高い側面を備えるケースであってもよい。このような構造であっても、実施形態3と同様の効果を得ることができる。
【0037】
(実施形態4)
本発明の実施形態4について図4を用いて説明する。図4は、実施形態4の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【0038】
実施形態4の電子ブロック構造は、図4に示すように、基板ブロック1と、ケース2と、放熱用樹脂3とを、実施形態1の電子ブロック構造(図1参照)と同様に備えているが、実施形態1の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。なお、実施形態4において、複数の電子部品11〜16(図4,7参照)のうち、電子部品11,12,14〜16は、発熱量が大きく放熱を必要とするものであり、電子部品13は、発熱量が小さく放熱を必要としないもの、又は放熱用樹脂により特性が変化するものである。
【0039】
実施形態4の電子ブロック構造は、カバー5をさらに備えている。カバー5は、フィルム状の樹脂により有底筒状に形成されているものであり、円状の底面50と、底面50から延設される筒面51とを一体に備え、開口部(図示せず)を有している。カバー5に用いられる樹脂は、例えばポリプロピレンやポリカーボネートである。ポリプロピレンの場合、ポリカーボネートより比重が小さいので、軽量化を図ることができる。上記カバー5を電子部品13にかぶせ、放熱用樹脂3がカバー5の内部に侵入することを防止している。
【0040】
また、カバー5の底面50及び筒面51は、フィルム状の樹脂であるので、厚みが1.5mmより薄い。上記より、小型化や低コスト、軽量化を図ることができる。ここで、上記厚みの上限として好ましいのは1.0mm以下である。これにより、小型化や低コスト、軽量化を十分に図ることができる。一方、下限については、特に限定されるものではないが、0.2mm以上であることが好ましい。これにより、液状の放熱用樹脂3を周囲に充填したときに、上記放熱用樹脂3の圧力に十分に耐えることができる。上記膜厚範囲の中で、さらに好ましい厚みは約0.5mm(0.4〜0.6mm程度)である。放熱用樹脂3に対する強度、及びコストの両方を考慮したときに最適となる。
【0041】
さらに、カバー5の耐熱温度範囲は、ポリプロピレンの場合では100〜120度、ポリカーボネートの場合では120〜140度である。これにより、カバー5は、放熱用樹脂3を周囲に注入する際の温度に耐えることができる。
【0042】
次に、実施形態4の電子ブロック構造の作製方法について一例を説明する。先ず、フィルム状のポリプロピレンを折り曲げ加工してケース2を形成する。続いて、基板10を底面20と略平行にし、基板10の端部を各側面21に当接するように基板ブロック1をケース2に収納する。さらに、電子部品13に対し、放熱用樹脂3の侵入をカバー5で遮断する。その後、液状の放熱用樹脂3をケース2の内部に充填して、複数の電子部品11,12,14〜16(図4,7参照)を上記放熱用樹脂3に埋設する。最後に、上記放熱用樹脂3を硬化させる。
【0043】
以上、実施形態4によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができるとともに、ケース2に収納された複数の電子部品11〜16(図4,7参照)のうち、放熱を必要とする電子部品11,12,14〜16を放熱用樹脂3に埋設し、放熱を必要としない電子部品13を放熱用樹脂3から遮断することができるので、放熱用樹脂3の使用量を少なくして効率よく埋設することができる。また、カバー5がフィルム状の樹脂で形成されるので、大型になることを防止することができる。
【0044】
なお、実施形態4の変形例として、カバーを1つの電子部品にかぶせることに限定されず、カバーを複数の電子部品にかぶせてもよい。このような構造にしても、実施形態4と同様の効果を得ることができる。
【0045】
(実施形態5)
本発明の実施形態5について図5,6を用いて説明する。図5は、実施形態5の電子ブロック構造を示す斜視図である。図6は、実施形態5の電子ブロック構造の要部を示す断面図である。
【0046】
実施形態5の電子ブロック構造は、図5に示すように、基板ブロック1と、放熱用樹脂3とを、実施形態1の電子ブロック構造(図1参照)と同様に備えているが、実施形態1の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。なお、実施形態5において、電子部品13は、発熱量が大きく放熱を必要とするものであり、電子部品15(図6参照)は、上記電子部品13に隣接するものである。
【0047】
実施形態5の電子ブロック構造は、実施形態1のケース2に代えて、図5に示すようなケース2bを備えている。ケース2bは、底面20と、底面20から延設される4つの側面21,21,21,21bとを一体に備えている。図6に示すように、ケース2bに収納された電子部品15に隣接する側面21bにおいて、電子部品15の高さより高い部分が、内側に突出して、突出部23を有している。上記突出部23を有することにより、放熱用樹脂3を充填した際に、発熱量の大きい電子部品13の輻射熱が放熱用樹脂3を介して電子部品15の上側から伝達されることを低減することができるので、電子部品13の輻射熱の影響を低減することができる。なお、実施形態5のケース2bは、上記以外の点において、実施形態1のケース2(図1参照)と同様である。
【0048】
なお、実施形態5の電子ブロック構造の作製方法は、実施形態1の電子ブロック構造の作製方法と同様である。
【0049】
以上、実施形態5によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができるとともに、電子部品15に対して、自己の高さより高い部分から電子部品13の輻射熱が伝達されることを低減することができる。また、突出部23による側面21bの表面積の増加によりケース2bの放熱効率が上がるので、温度を低減することができる。
【0050】
(実施形態6)
本発明の実施形態6について図7を用いて説明する。図7は、実施形態6の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【0051】
実施形態6の電子ブロック構造は、図7に示すように、基板ブロック1を、実施形態1の電子ブロック構造(図1参照)と同様に備えているが、実施形態1の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。なお、実施形態6において、複数の電子部品14,14,14は、発熱量が大きく放熱を必要とするものであり、発熱量の小さい電子部品11,12,13,15,16は、発熱量が小さく放熱を必要としないもの、又は放熱用樹脂により特性が変化するものである。
【0052】
実施形態6の電子ブロック構造は、実施形態1のケース2及び放熱用樹脂3に代えて、図7に示すようなケース2c及び放熱用樹脂3aを備えている。ケース2cは、例えばL字状に形成される底面20cと、底面20cから延設される6つの側面21c・・・とを一体に備え、開口部22cを有している。上記ケース2cは、複数の電子部品11〜16のうち、複数の電子部品14,14,14のみを内部に収納し保持している。なお、実施形態6のケース2cは、上記以外の点において、実施形態1のケース2(図1参照)と同様である。
【0053】
一方、放熱用樹脂3aは、複数の電子部品14,14,14が収納されたケース2cの内部のみに充填され、複数の電子部品14,14,14の一部分又は全てを埋設している。なお、実施形態6の放熱用樹脂3aは、上記以外の点において、実施形態1の放熱用樹脂3(図1参照)と同様である。
【0054】
次に、実施形態6の電子ブロック構造の作製方法について一例を説明する。先ず、フィルム状のポリプロピレンを折り曲げ加工してケース2cを形成する。続いて、ケース2cの開口部22cを上側にし(図7の上下逆の状態)、液状の放熱用樹脂3aをケース2cの内部に充填する。その後、ケース2cに、基板ブロック1を上側から近づけ、複数の電子部品14,14,14をケース2cの開口部22cから内部に入れて、複数の電子部品14,14,14の一部分又は全てを放熱用樹脂3aに埋設する。一方、複数の電子部品11,12,13,15,16を上記放熱用樹脂3aから遮断する。最後に、上記放熱用樹脂3aを硬化させる。
【0055】
以上、実施形態6によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができるとともに、発熱量の大きい複数の電子部品14,14,14のみを放熱用樹脂3aに埋設することができるので、発熱量の大きい複数の電子部品14,14,14の輻射熱が、発熱量の小さい複数の電子部品11,12,13,15,16に伝達されることを低減することができる。また、放熱用樹脂3aを必要な部分にだけ使用するので、基板ブロック1毎に放熱用樹脂3aの使用量を調整したり、放熱用樹脂3aの使用量を削減したりすることができる。
【0056】
(実施形態7)
本発明の実施形態7について図8を用いて説明する。図8は、実施形態7の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【0057】
実施形態7の電子ブロック構造は、図8に示すように、基板ブロック1と、放熱用樹脂3aとを、実施形態6の電子ブロック構造(図7参照)と同様に備えているが、実施形態6の電子ブロック構造にはない以下に記載の特徴部分がある。なお、実施形態7において、複数の電子部品11,12,14,15,16は、発熱量が大きく放熱を必要とするものであり、電子部品13は、発熱量が小さく放熱を必要としないもの、又は放熱用樹脂により特性が変化するものである。
【0058】
実施形態7の電子ブロック構造は、実施形態6のケース2cに代えて、図8に示すようなケース2dを備えている。ケース2dは、略長方形状に形成され中央部分に開口部200を有する底面20dと、底面20dから延設される4つの側面21d・・・と、開口部200から突出する筒面24とを一体に備え、開口部22dを有している。上記ケース2dは、複数の電子部品11〜16のうち、電子部品13を筒面24の内側、つまりケース2dの外側にし、複数の電子部品11,12,14,15,16を内部に収納し保持している。なお、実施形態7のケース2dは、上記以外の点において、実施形態6のケース2c(図7参照)と同様である。
【0059】
次に、実施形態7の電子ブロック構造の作製方法について一例を説明する。先ず、ポリプロピレンを用いた樹脂成形によりケース2dを形成する。続いて、ケース2dの開口部22dを上側にし(図8の上下逆の状態)、液状の放熱用樹脂3aをケース2dの内部に充填する。その後、ケース2dに、基板ブロック1を上側から近づけ、複数の電子部品11,12,14,15,16をケース2dの開口部22dから内部に入れて、複数の電子部品11,12,14,15,16の一部分又は全てを放熱用樹脂3aに埋設する。一方、電子部品13を上記放熱用樹脂3aから遮断する。最後に、上記放熱用樹脂3aを硬化させる。
【0060】
以上、実施形態7であっても、実施形態6と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明による実施形態1の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【図2】本発明による実施形態2の電子ブロック構造を示す断面図である。
【図3】本発明による実施形態3の電子ブロック構造を示す断面図である。
【図4】本発明による実施形態4の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【図5】本発明による実施形態5の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【図6】同上の電子ブロック構造の要部を示す断面図である。
【図7】本発明による実施形態6の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【図8】本発明による実施形態7の電子ブロック構造を示す斜視図である。
【図9】従来の電子ブロック構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【0062】
1,1a 基板ブロック
10 基板
11〜16 電子部品
2,2a〜2d ケース
20,20c,20d 底面
21,21a〜21d 側面
22,22c,22d 開口部
23 突出部
3,3a 放熱用樹脂
5 カバー
【出願人】 【識別番号】000005832
【氏名又は名称】松下電工株式会社
【出願日】 平成17年6月27日(2005.6.27)
【代理人】 【識別番号】100087767
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清

【識別番号】100085604
【弁理士】
【氏名又は名称】森 厚夫


【公開番号】 特開2007−5734(P2007−5734A)
【公開日】 平成19年1月11日(2007.1.11)
【出願番号】 特願2005−187254(P2005−187254)