(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子が実装される基板と、
この基板の表面に間隔を有して対向する第１金属パネルと、
前記基板の裏面に間隔を有して対向する第２金属パネルと、
前記素子の実装部分における基板裏面と第２金属パネルとの間に配置されるヒートシンクと、
前記基板表面と第１金属パネルとの間に配置される取付スタットとを備え、
前記取付スタットの一端部が前記基板に形成されているスルーホールを介して前記ヒートシンクに取り付けられていることを特徴とする放熱構造。
【請求項２】
前記取付スタットは前記基板表面に形成されているアースパターンに接触し、かつ、前記ヒートシンクは前記基板裏面に形成されているアースパターンに接触しており、前記基板表面に形成されているアースパターンと、前記基板裏面に形成されているアースパターンとを接続する複数のスルーホールが前記基板に形成されていることを特徴とする請求項１記載の放熱構造。
【請求項３】
前記取付スタットは少なくとも一対設けられ、この一対の取付スタットの間に、前記素子が配置されるようになされていることを特徴とする請求項１または２記載の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、基板に実装されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの素子から発生する熱を放熱する放熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＥＴは大電力の増幅が可能であるが、大電力の増幅を行うためには高電流をＦＥＴに流す必要がある。ＦＥＴによる電力増幅回路は、ＦＥＴにおいて電力損失が必然的に発生する。例えば、ソース接地とされる場合はドレイン−ソース間電圧とドレイン電流との積がＦＥＴによる電力損失となる。従って、ＦＥＴに高電流が供給されると、この電力損失が増加して、ＦＥＴの発熱量が増大し高温になってしまうようになる。
【０００３】
そして、ＦＥＴが高温になると下記のような不都合が生じる。
（１）ＦＥＴが熱破壊するおそれがある。
（２）基板に実装されたＦＥＴの熱により、基板に形成されているプリントパターンが剥離断線するおそれがある。
（３）長年の間には綿やほこりなどがＦＥＴの周囲にたまることから、ＦＥＴが高温になると、この綿やほこりなどが発火するおそれがある。
（４）ＦＥＴの近辺に配置されている部品が、ＦＥＴの熱により熱疲労し、機器が故障するおそれがある。
【０００４】
そこで、このＦＥＴから発生する熱を放熱するために、ＦＥＴが実装されている基板の周囲に空間を形成し、ＦＥＴの熱を基板からこの空間に自然放熱している。さらに、強力に放熱させる際には、送風ファンにより、ＦＥＴなどの素子や基板を強制的に空冷している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板周囲の空間への自然放熱では、放熱量が少ないため、大電力増幅を行うＦＥＴなどの素子が高温となり、上記のような不都合が発生し、ＦＥＴが熱破壊したり、基板に形成されているプリントパターンが剥離断線したり、ＦＥＴの周囲の綿やほこりなどが発火したり、また、ＦＥＴ近辺の部品が熱疲労したりするという問題点が生じる。
また、送風ファンなどによる強制的な空冷では、送風ファンなどの部品コストが増大するとともに、送風ファンを駆動する電力が必要となりランニングコストが増大するという問題点が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、ＦＥＴなどの素子から発生する熱を基板から効率よく放熱することができる簡易な構造の放熱構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の放熱構造は、素子が実装される基板と、この基板の表面に間隔を有して対向する第１金属パネルと、前記基板の裏面に間隔を有して対向する第２金属パネルと、前記素子の実装部分における基板裏面と第２金属パネルとの間に配置されるヒートシンクと、前記基板表面と第１金属パネルとの間に配置される取付スタットとを備え、前記取付スタットの一端部が前記基板に形成されているスルーホールを介して前記ヒートシンクに取り付けられている。
【０００８】
また、上記本発明の放熱構造において、前記取付スタットは前記基板表面に形成されているアースパターンに接触し、かつ、前記ヒートシンクは前記基板裏面に形成されているアースパターンに接触しており、前記基板表面に形成されているアースパターンと、前記基板裏面に形成されているアースパターンとを接続する複数のスルーホールが前記基板に形成されていてもよい。
【０００９】
さらに、上記本発明の放熱構造において、前記取付スタットは少なくとも一対設けられ、この一対の取付スタットの間に、前記素子が配置されるようになされていてもよい。
【００１０】
このような本発明によれば、取付スタットが基板と第１金属パネルとの間に配置されているとともに、ヒートシンクが基板と第２金属パネルとの間に配置されているため、基板の素子から発生する熱を取付スタットおよびヒートシンクを介して第１金属パネルおよび第２金属パネルに伝達して効率よく放熱することができるとともに、取付スタットおよびヒートシンクにより電波シールドを行うことができる。しかも、基板表面に形成されているアースパターンと基板裏面に形成されているアースパターンとを接続するスルーホールが複数基板に形成されているため、熱の伝達効率を向上させることができる。すなわち、取付スタットおよびヒートシンクは基板のアースパターンに接触しているので、基板の熱を、基板の表面と裏面とに形成されている一般に面積が大きくされているアースパターンを介して効率よく取付スタットおよびヒートシンクに伝達することができる。さらに、取付スタットおよびヒートシンクにより基板の表面と裏面とに形成されているアース電位をほぼ等しくすることができる。さらにまた、素子は一対の取付スタット間に配置されているため、各素子同士の干渉を減少させることができる。さらにまた、取付スタットの一端部が基板のスルーホールを通ってヒートシンクに取り付けられているため、組み立てが容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の放熱構造にかかる実施の一形態を説明する。図１は本発明の放熱構造を採用した広帯域高出力増幅器の外観の斜視図である。図２は図１の広帯域高出力増幅器の断面図である。図３は本発明の放熱構造にかかる実施の形態の一部切欠き斜視図である。なお、図３において、基板２は分かりやすいように多数のドットを付して表示している。
【００１２】
本発明の実施の形態における放熱構造は、熱を発生する高周波・高出力のＧａＡｓＦＥＴ（ガリウム砒素ＦＥＴ）などの素子１が実装されている回路基板２からの放熱に採用される。アルミパネルなどからなる第１金属パネル６が、基板２の表面（図２においては上面）に間隔を有して対向して配置されている。また、同様にアルミパネルなどからなる第２金属パネル７が、基板２の裏面（図２においては下面）に間隔を有して対向して配置されている。
【００１３】
そして、アルミ角材などからなる金属製のヒートシンク９が、素子１の実装部分における基板２の裏面と第２金属パネル７との間に配置され、このヒートシンク９は第２金属パネル７にビス１１で固定されている。このヒートシンク９は、一端（図２においては上端面）が基板２の裏面に形成されているアースパターンに接触し、他端が（図２においては下端面）が第２金属パネル７に接触しており、素子１から基板２に伝達された熱を基板２の裏面に形成されているアースパターンなどを介して第２金属パネル７に効率よく放熱している。
【００１４】
また、一対の取付スタット１３が、基板２の表面と第１金属パネル６との間に配置される。この金属製の取付スタット１３は一端（図２においては下端）が基板２のスルーホールを通ってヒートシンク９の上部の係合孔９ａに挿入されて支持され、他端（図２においては上端）が第１金属パネル６にビス１６で固定される。各取付スタット１３は基板２の表面に形成されているアースパターンに接触している。そして、一対の取付スタット１３の間に素子１が位置しており、素子１から基板２に伝達された熱を基板２の表面に形成されているアースパターンなどを介して第１金属パネル６に効率よく放熱している。
【００１５】
この実施の形態では、図３に図示するように、多量の熱を発生する素子１は３個設けられており、各素子１の放熱を効率よく行うために、各素子１毎に、一個のヒートシンク９および一対の取付スタット１３が設けられている。
【００１６】
第２金属パネル７は、広帯域高出力増幅器２１の裏蓋として機能しているとともに、電源部基板２２が取り付けられている。そして、第１金属パネル６、基板２および電源部基板２２などを覆う状態でケースカバー２６が第２金属パネル７に取り付けられている。このアルミ材などからなる金属製のケースカバー２６には多数の空気孔２６ａが設けられ、この空気孔２６ａにより、ケースカバー２６の内部空間の換気を行うことができる。また、ケースカバー２６と第１金属パネル６との間には通気用隙間２８が形成され、通気用隙間２８の一端は外気に開口し、空気入口２８ａが設けられている。
【００１７】
次に、本発明の実施の一形態にかかる放熱構造の素子１の放熱について説明する。
広帯域高出力増幅器２１は、図１および図２における右側の部分を上にして設置される。そして、基板２上のＦＥＴなどの素子１は、入力された信号を増幅する。その増幅の際に素子１は熱を発生し、この発生した熱の一部は、素子１の周囲の空気中に放熱される。また、残りの熱は基板２および基板２に形成されているアースパターン等に伝達される。ついで、基板２および基板２に形成されているアースパターン等に伝達された熱は、一般にアースパターンの面積が大きくされていることから一部が基板２の周囲の空気に放熱され、また、残りが基板２のアースパターンに接触している取付スタット１３およびヒートシンク９に伝達される。この場合、基板２の表面と裏面とに形成されているアースパターンとを接続するように、図示していないが、ヒートシンク９および取付スタット１３を取り囲むように多数のスルーホールが基板２に形成されている。そして、取付スタット１３に伝達された熱は、一部が取付スタット１３の周囲の空気に放熱され、また、残りが第１金属パネル６に伝達され、広い第１金属パネル６から周囲の空気に放熱される。さらに、ヒートシンク９に伝達された熱は、一部がヒートシンク９の周囲の空気に放熱され、また、残りが第２金属パネル７に伝達され、広い第２金属パネル７から周囲の空気に放熱される。
【００１８】
この様にして、素子１で発生した熱の大部分は、ケースカバー２６内の空気に放熱され、ケースカバー２６内の空気の温度が上昇する。すると、対流により、ケースカバー２６内の温められた空気はケースカバー２６の上部の空気孔２６ａから外部に放出されるとともに、外気が広帯域高出力増幅器２１の下側の空気入口２８ａから流入し、ケースカバー２６内の温度上昇を抑える。また、ケースカバー２６内の熱はケースカバー２６に伝達され、広いケースカバー２６から外部に放熱される。
【００１９】
上記したように、取付スタット１３が基板２の表面のアースパターンと第１金属パネル６とを電気的に接続し、また、ヒートシンク９が基板２の裏面のアースパターンと第２金属パネル７とを電気的に接続している。さらに、基板２の表面のアースパターンと基板２の裏面のアースパターンとは多数のスルーホールにより接続されていることから、基板２の表面および裏面に形成されているアース電位をより均一にすることができる。また、素子１の周囲に取付スタット１３およびヒートシンク９が配置されており、これらの取付スタット１３およびヒートシンク９により素子１の電波シールドを行うことができる。さらに、各素子１は各々、一対の取付スタット１３の間に配置されているので、この一対の取付スタット１３により、素子１を電波シールドすることができ、他の素子間における干渉を極力防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
上記説明したように本発明によれば、取付スタットが基板と第１金属パネルとの間に配置されているとともに、ヒートシンクが基板と第２金属パネルとの間に配置されているため、基板の素子から発生する熱を取付スタットおよびヒートシンクを介して第１金属パネルおよび第２金属パネルに伝達して効率よく放熱することができるとともに、取付スタットおよびヒートシンクにより電波シールドを行うことができる。しかも、基板表面に形成されているアースパターンと基板裏面に形成されているアースパターンとを接続するスルーホールが複数基板に形成されているため、熱の伝達効率を向上させることができる。すなわち、取付スタットおよびヒートシンクは基板のアースパターンに接触しているので、基板の熱を、基板の表面と裏面とに形成されている一般に面積が大きくされているアースパターンを介して効率よく取付スタットおよびヒートシンクに伝達することができる。さらに、取付スタットおよびヒートシンクにより基板の表面と裏面とに形成されているアース電位をほぼ等しくすることができる。さらにまた、素子は一対の取付スタット間に配置されているため、各素子同士の干渉を減少させることができる。さらにまた、取付スタットの一端部が基板のスルーホールを通ってヒートシンクに取り付けられているため、組み立てが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の放熱構造を採用した広帯域高出力増幅器の外観の斜視図である。
【図２】図２は本発明の放熱構造を採用した広帯域高出力増幅器の断面図である。
【図３】図３は本発明の放熱構造にかかる実施の形態の一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
１  素子、２  基板、６  第１金属パネル、７  第２金属パネル、９  ヒートシンク、１３  取付スタット
【図１】
0003696834.tif 000002
【図２】
0003696834.tif 000003
【図３】
0003696834.tif 000004