(57)【要約】      （修正有）【課題】繰り返される熱サイクルによる、電子部品の放熱効果の低下が生じ難い、電子機器を提供する。【解決手段】電子機器１００は、天面３２に凹部５１を有する電子部品１０と、凹部５１に設けた熱伝導材６０と、熱伝導材６０に接する放熱部材７０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天面に第一凹部を有する電子部品と、
前記第一凹部に設けた熱伝導材と、
前記熱伝導材に接する放熱部材と、を有する、
電子機器。
【請求項２】
前記放熱部材は、前記第一凹部の内側に入る凸部を有する、
請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記第一凹部の底に、第二凹部を有する、
請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記凸部が前記第二凹部の内側に入る、
請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
天面の第一凹部の外側に第３凹部を有する、
請求項１に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子部品は、導線が巻回形成された巻回部と空心の巻き心部を有するコイル部材と、磁性材料を含み前記コイル部材を内部に埋設した外装部材とを備えたインダクタであって、
前記電子部品を前記天面から見たときに、前記巻き心部と前記第一凹部が重なっている、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱の大きな電子部品を有する電子機器における、電子部品の放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源装置などの電子機器には、スイッチング素子、インダクタ、コンデンサ、整流ダイオードなどの電子部品を実装した回路基板と、この回路基板を収容して取り付けられた金属製の箱状の筐体を備えたものが知られている。そして、スイッチング素子やインダクタは電源装置の駆動により発熱する電子部品であることも知られている。
【０００３】
そして、従来の電子機器では、発熱が大きい電子部品であるインダクタ（特許文献１における「コイルＬ」）の天面と金属製の筐体を近接させ、電子部品の天面と金属製の筐体との間にゲル状あるいはグリース状の熱伝導材を介在させていた。
【０００４】
このようにして、電子部品から金属製の筐体への放熱経路を確保し、電子部品の発熱を金属製の筐体全体から効率よく放熱することが知られていた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし従来の電子機器の構成では、回路基板、電子部品、金属製の筐体それぞれの線膨張係数が異なるために、繰り返される熱サイクルによって、電子部品の天面と筐体との隙間が広くなったり狭くなったりして変化が生ずる。この結果、熱伝導材が、電子部品の天面と筐体との隙間の外へ流出し、電子部品の天面と筐体との隙間にボイドが発生するなどして、発熱部品の放熱効果が低下する虞れがあるといった問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、熱サイクルによる電子部品の放熱効果の低下が生じ難い電子機器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示の一態様は、天面に第一凹部を有する電子部品と、第一凹部に設けた熱伝導材と、熱伝導材に接する放熱部材と、を有する電子機器としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の態様によれば、熱サイクルによる電子部品の放熱効果の低下を生じ難くすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施の形態における電子機器の要部の断面図
【図２】図１におけるＡ部の拡大断面図
【図３】本開示の一実施の形態における電子機器の電子部品の天面図
【図４】本開示の一実施の形態における電子機器の別の例を示す要部の拡大断面図
【図５】本開示の一実施の形態における電子機器の別の例を示す要部の拡大断面図
【図６】本開示の一実施の形態における電子機器の別の例を示す要部の拡大断面図
【図７】本開示の一実施の形態における電子機器の電子部品の別の例を示す天面図
【図８】本開示の一実施の形態における電子機器の電子部品の別の例を示す天面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の一実施の形態における電子機器１００について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本開示の一実施の形態における電子機器の要部の断面図であり、図２は、図１におけるＡ部の拡大断面図であり、後述する凹部５１と熱伝導材６０および放熱部材７０などの要部の部分を拡大したものである。また、図３は、本開示の一実施の形態における電子機器の電子部品の天面図である。
【００１４】
電子機器１００は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等の電源装置である。発熱の大きな電子部品１０としては、例えばインダクタである。インダクタは電源装置において、入力側のフィルタ回路や、出力側の平滑回路に用いられ、インダクタには数アンペアから数百アンペアの大きな通電電流が流れるため発熱が大きくなる。
【００１５】
本実施の形態の電子機器１００の構成は、回路基板４０に実装された発熱の大きい電子部品１０の放熱構造に関するものである。
【００１６】
本実施の形態の電子機器１００の構成は、回路基板４０と、回路基板４０に実装された電子部品１０と、回路基板４０を収容して取り付けられる筐体（図示せず）とを有する。そして、電子部品１０は、天面に周囲から凹んだ凹部５１を有し、凹部５１には熱伝導材６０を有している。さらに、筐体は、熱伝導材６０と接した放熱部材７０を有する。
【００１７】
この内、回路基板４０は、例えばガラスエポキシ材などの絶縁材料からなるプリント基板に、電子部品１０が実装されたものである。回路基板４０は、箱状の筐体に収容されて、ねじ止めなどで固定されている。
【００１８】
筐体は、熱伝導率の高い金属からなる箱体と蓋体とからなる。筐体としては、例えばアルミダイカストが挙げられる。
【００１９】
電子部品１０は、絶縁皮膜付きの丸導線や平角導線が螺旋状に巻回されたコイル部材２０を有する。コイル部材２０は、巻回部２１と、巻回部２１の内側が空心の巻き心部２２を有する。コイル部材２０は巻回軸の方向から見たときに、内側および外側の形状を円形状に巻回して形成されている。このコイル部材２０は、例えば、断面の直径が２．０ｍｍの丸導線が１０．５ターン巻回され、内径が７．０ｍｍ、外径が１５．０ｍｍに形成されている。
【００２０】
また、電子部品１０は、磁性材料を含みコイル部材２０を内部に埋設した外装部材３０を有する。
【００２１】
磁性材料としては、金属磁性体粉末と結合剤の混合物である。金属磁性体粉末としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｃｒの合金をアトマイズ法で粉末にした金属粉末ある。結合剤としては、例えばエポキシ樹脂や、シリコーン樹脂などの熱硬化性の樹脂である。
【００２２】
この金属磁性体粉末と結合剤の混合物にコイル部材２０を埋設し、加圧成形した後に結合剤を硬化させることにより、コイル部材２０を内部に配設した外装部材３０が形成されている。この外装部材３０は、コイル部材２０の巻き心部２２にも磁性材料が充填され、コイル部材２０外装体と磁心を兼ねている。
【００２３】
また、外装部材３０は、底面３１と、底面３１の反対側の天面３２と、側面３３と、側面３３の反対側の側面３４と、側面３３と側面３４に連接した側面３５と、側面３５の反対側の側面３６とを有する。
【００２４】
そして、側面３３は、底面３１と天面３２とに連接している。側面３４は、底面３１と天面３２とに連接している。側面３５は、底面３１と天面３２と側面３３、３４とに連接している。側面３６は、底面３１と天面３２と側面３３、３４とに連接している。
【００２５】
この、外装部材３０は、例えば、約２０．０ｍｍ×２０．０ｍｍの大きさの底面３１を有し、底面３１から天面３２までの高さは約１５．０ｍｍの四角柱形状をしている。なお、外装部材３０は四角柱に限定されるものではなく、底面３１と天面３２を有する円柱形状や、四角形以外の多角柱形状のものでもよい。
【００２６】
また、コイル部材２０の両端部は、外装部材３０の外部に引き出されて、回路基板４０の回路パターンに電気的に繋がっている。
【００２７】
さらに、電子部品１０は、天面３２に周囲から底面３１側に向かって窪んだ凹部５１を有している。凹部５１は、底面３１側の底を平面に形成されており、天面３２側の開口は、凹部５１の底よりも広く形成されている。つまり、凹部５１は、凹部５１の開口と底との間に傾斜面を有している。また、凹部５１は天面３２側から見たときに、コイル部材２０の巻き心部２２と重なる位置に配設されている。
【００２８】
熱伝導材６０は、グリースに熱伝導率の高い粉末フィラを配合したものである。グリースとしては、例えば絶縁性を有したシリコーングリスが挙げられる。また、熱伝導率の高い粉末フィラとしてはアルミナの粉末が挙げられる。グリースに粉末フィラを配合した熱伝導材６０は、流動性と粘性を有したペースト状をしている。この熱伝導材６０は凹部５１に設けられている。
【００２９】
放熱部材７０は、筐体の一部として構成されてもよいし、熱伝導率の高い金属片で構成されていてもよい。放熱部材７０が熱伝導率の高い金属片で構成される場合には、金属材としてはアルミニウムや銅が挙げられる。放熱部材７０が熱伝導率の高い金属片で構成される場合においては、金属片を筐体にねじ止めされるなどして固定することで、金属片から筐体への伝熱経路を繋いでいる。図１〜図３に示した例では、放熱部材７０は、筐体の蓋体８０の一部として構成された例を示している。
【００３０】
この放熱部材７０は熱伝導材６０に接している。放熱部材７０を熱伝導材６０に接するようにする方法としては、まず、筐体の蓋体８０に、予め、筐体の箱体（図示せず）と組み合わせることによって、電子部品１０の天面３２に近接する平面を有した放熱部材７０を設けておく。次に、筐体の箱体に電子部品１０が実装された回路基板４０をとりつけ、電子部品１０の凹部５１に熱伝導材６０を配置する。熱伝導材６０は、凹部５１の容積よりも多い体積にして配置する。次に、筐体の箱体に筐体の蓋体８０を組み付ける。このとき、放熱部材７０が電子部品１０の天面３２に近接することにより、熱伝導材６０が凹部５１に充填され、凹部５１に入りきらなかった熱伝導材６０が凹部５１の周辺の天面３２と放熱部材７０との間にも広がる。このようにして熱伝導材６０に放熱部材７０を接するようにしている。
【００３１】
そして、熱伝導材６０は、電子部品１０の凹部５１および凹部５１の周辺の天面３２と、放熱部材７０との間に介在し、電子部品１０が発生した熱を放熱部材７０を通じて筐体へ伝熱する伝熱経路を構成する。
【００３２】
以上のようにして、本実施の形態の電子機器１００が構成されている。
【００３３】
上記した本実施の形態の電子機器１００によれば、上記構成により、天面３２に凹部５１を有する電子部品１０と、凹部５１に設けた熱伝導材６０と、熱伝導材６０に接する放熱部材７０とを有する。
【００３４】
これにより、凹部５１に熱伝導材６０が設けられているので、熱伝導材６０が凹部５１の外部に流出しにくくなり、凹部５１の内部にボイドができることを抑制して、熱サイクルによる電子部品１０の放熱効果の低下を生じ難くすることができる。
【００３５】
この場合、凹部５１に繋がる凹部５１の周辺にも熱伝導材６０が配置されていることがよく、これにより、より凹部５１の内部の熱伝導材６０が凹部５１の外部に流出し難くすることができる。
【００３６】
また、凹部５１の底と放熱部材７０は平面で対向していることがよく、これにより、凹部５１の底から均等に放熱部材７０に電子部品１０の熱を放熱することができ、放熱のムラを抑制することができる。
【００３７】
そして、凹部５１は、天面３２側の開口から凹部５１の底に向かって傾斜した傾斜面を有することがよく、これにより、一旦、凹部５１から流出した熱伝導材６０が傾斜によって凹部５１に戻りやすくなるので好ましい。
【００３８】
さらに、電子部品１０がインダクタの場合では、天面３２側から見たときに、凹部５１とコイル部材２０の巻き心部２２が重なるようにすることがよい。インダクタの発熱は、コイル部材２０の導線に電流が流れることによる銅損の発熱と、磁心に磁束が流れることによる鉄損の発熱がある。鉄損の発熱は、磁束が集中する巻き心部２２で発熱が大きくなる。そして、巻き心部２２は巻回部２１の導線に囲まれているので、銅損による発熱の影響を受けやすくなる。このため、天面３２側から見たときに、凹部５１をコイル部材２０の巻き心部２２と重なる位置に配置することにより、電子部品１０の発熱の放熱効果をより高めることができるものである。
【００３９】
なお、本実施の形態では、図４に示すように、放熱部材７０は、凹部５１の内側に入る凸部７１を有することができる。
【００４０】
ここで、図４は図２と同様に、凹部５１と熱伝導材６０および放熱部材７０などの要部を拡大した拡大断面図である。
【００４１】
凸部７１は、放熱部材７０の熱伝導材６０側の平面から凹部５１に向かって突出し、凸部７１の先端の部分が凹部５１の内側の領域に入り込んでいる。また、凸部７１の先端は平面に形成され、凹部５１の底の平面と対向している。
【００４２】
これにより、図１〜図３で示した例と同様の作用効果により、熱サイクルによる電子部品１０の放熱効果の低下を生じ難くすることができる。
【００４３】
特に、図４で示した例では、放熱部材７０は、凹部５１の内側に入る凸部７１を有する。これにより、放熱部材７０と熱伝導材６０との接触面積が広くなるために、電子部品１０の発熱の放熱効果をより高めることができる。
【００４４】
そして、電子部品１０がインダクタの場合では、放熱部材７０の凸部７１の先端の部分が発熱の大きい巻き心部２２に近づくために、電子部品１０の発熱の放熱効果をより高めることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、図５に示すように、凹部５１の底に、凹部５２を有することができる。
【００４６】
ここで、図５は図２と同様に、凹部５１と熱伝導材６０および放熱部材７０などの要部を拡大した拡大断面図である。
【００４７】
凹部５２は、底面３１側の底を平面に形成されており、凹部５１側の開口は、凹部５２の底よりも広く形成されている。つまり、凹部５２は、凹部５２の開口と底との間に傾斜面を有している。
【００４８】
これにより、図１〜図３で示した例と同様の作用効果により、熱サイクルによる電子部品１０の放熱効果の低下を生じ難くすることができる。
【００４９】
特に、図５に示した例では、凹部５１の底に、凹部５２を有している。これにより、凸部７１の先端と凹部５２の底との間に熱伝導材６０を多く介在させることができ、熱伝導材６０と凸部７１との接触が安定して、電子部品１０の放熱効果をより高めることができる。
【００５０】
そして、本実施の形態では、図６に示すように、凸部７１が凹部５２の内側に入るようにすることができる。
【００５１】
ここで、図６は図２と同様に、凹部５１と熱伝導材６０および放熱部材７０などの要部を拡大した拡大断面図である。
【００５２】
図６に示した例は図５に示した例と比べて、凸部７１の先端をさらに底面３１側に延ばして設け、凸部７１の先端の部分を凹部５２の内側の領域に入るようにしている。
【００５３】
これにより、図１〜図５で示した例と同様の作用効果により、熱サイクルによる電子部品１０の放熱効果の低下を生じ難くすることができる。
【００５４】
また、凸部７１と凹部５１の傾斜面との間で、熱伝導材６０を貯留することができるため、凹部５２に設けられた熱伝導材６０が凹部５１の外部に流出することをより抑制することができる。
【００５５】
そして、電子部品１０がインダクタの場合では、放熱部材７０の凸部７１の先端の部分が発熱の大きい巻き心部２２に近づくために、電子部品１０の発熱の放熱効果をより高めることができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、図７に示すように、天面３２の凹部５１の外側に凹部５３を有することができる。
【００５７】
ここで、図７は図３と同様に、電子部品１０を天面３２側から見た平面図である。
【００５８】
凹部５３は、凹部５１の周囲を囲み、連続して側面３３、３４、３５、３６に沿うように設けたものである。
【００５９】
これにより、熱伝導材６０が凹部５１から流出したとしても、凹部５３に入り込んで天面３２から外部へ流出することを抑制することができる。
【００６０】
なお、凹部５３は、連続して設けることに限定されるものではなく、図８に示すように、天面３２において凹部５１の外側に複数の凹部５３を設けても良く、同様の作用効果を有するものである。
【００６１】
ここで、図８は図３、図７と同様に、電子部品１０を天面３２側から見た平面図である。
【００６２】
上述のように、本開示の電子機器１００は、天面３２に凹部５１を有する電子部品１０と、凹部５１に設けた熱伝導材６０と、熱伝導材６０に接する放熱部材７０とを有する電子機器である。
【００６３】
また、放熱部材７０は、凹部５１の内側に入る凸部７１を有することができる。
【００６４】
そして、凹部５１の底に、凹部５２を有することができる。
【００６５】
さらに、凸部７１が凹部５２の内側に入ることができる。
【００６６】
また、天面３２の凹部５１の外側に凹部５３を有することができる。
【００６７】
そして、電子部品１０は、導線が巻回形成された巻回部２１と空心の巻き心部２２を有するコイル部材２０と、磁性材料を含みコイル部材２０を内部に埋設した外装部材３０とを備えたインダクタであって、電子部品１０を天面３２から見たときに、巻き心部２２と凹部５１を重ねることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る電子機器は、熱サイクルによる電子部品の放熱効果の低下を生じ難くすることができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  電子部品
２０  コイル部材
２１  巻回部
２２  巻き心部
３０  外装部材
３１  底面
３２  天面
３３  側面
３４  側面
３５  側面
３６  側面
４０  回路基板
５１  凹部（第一凹部）
５２  凹部（第二凹部）
５３  凹部（第三凹部）
６０  熱伝導材
７０  放熱部材
７１  凸部
８０  筐体の蓋体
１００  電子機器
【図１】
2020161668.tif 000003
【図２】
2020161668.tif 000004
【図３】
2020161668.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020161668.tif 000007
【図６】
2020161668.tif 000008
【図７】
2020161668.tif 000009
【図８】
2020161668.tif 000010