(57)【要約】【課題】本発明は、電子機器の小形化を維持しつつ、構造の簡素化を図るとともに、熱を発する部品を効率よく冷却することができる電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、主表面及び全主表面と反対側の裏面とを有する発熱部品と、前記主表面上に配置され、前記発熱部品を駆動するための実装部品が搭載された回路基板と、前記裏面上に配置され、前記発熱部品が発生する熱を放熱するためのヒートシンクとを備えた電子機器において、前記主表面上から前記ヒートシンクまで延在する伝導体を有し、前記回路基板と前記発熱部品との間に配置された補助ベースを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面及び前記主表面と反対側の裏面とを有する発熱部品と、
前記主表面上に配置され、前記発熱部品を駆動するための実装部品が搭載された回路基板と、
前記裏面上に配置され、前記発熱部品が発生する熱を放熱するためのヒートシンクとを備えた電子機器において、
前記主表面上から前記ヒートシンクまで延在する熱伝導体を有し、前記回路基板と前記発熱部品との間に配置された補助ベースを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記ヒートシンクには前記熱伝導体を通過せしめる貫通孔が前記発熱部品の一方の側に設けられ、前記熱伝導体は前記ヒートシンク側に突出することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記熱伝導体は第１熱伝導体群及び第２熱伝導体群より成り、前記第１熱伝導体群は前記貫通孔を通過し、  
前記ヒートシンクの前記一方の側とは反対側の他方の側には前記第熱２伝導体群を通過せしめる第２の貫通孔が設けられたことを特徴とする請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記補助ベースは前記回路基板を固定する固定手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電子機器。
【請求項５】
前記熱伝導体は、前記発熱部品が発生する熱及び前記実装部品が発生する熱を前記ヒートシンクに伝えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の電子機器。
【請求項６】
前記ヒートシンクには、第1の方向に冷媒が流れていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記熱伝導体は前記第１の方向と平行な方向に扁平する扁平部を備えたことを特徴とする請求項６記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートシンクを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置、サーボアンプ装置、スイッチング電源装置などの入出力回路は、パワーモジュール等の熱を発生する発熱部品を備えている。この発熱部品はヒートシンクなどの冷却体を通じて放熱されている。ヒートシンクの一例が特開平１１−２７４７７１号公報に紹介されている。この公報に記載された発明では、パワーモジュールから発生した熱はヒートシンクとの接触面を通じてヒートシンクへ、そしてヒートシンク内部で熱が移動し、フィンから大気中に放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７４７７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年のパワーモジュールは小型・薄型になってきているにもかかわらず、発熱量は増大する一方であり、熱が集中することで発熱密度が上昇し、冷却が困難になる。また、パワーモジュールが薄型化になることで放熱の指向性がなくなってきているため、放熱面以外からの放熱が多くなり、パワーモジュールの上部に配置された回路基板上の実装部品や、電子機器内に内蔵されるその他の電子部品にも熱的に影響を与える可能性がある。さらに、回路基板とヒートシンクの間には発熱体であるパワーモジュールが配置されていることにより、ヒートシンクを回路基板上の実装部品の冷却手段とすることができないため、回路基板上の実装部品の冷却が困難となる。加えて、回路基板の固定部材などの部品点数が多くなり，工数の増加や価格の上昇を招く。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電子機器の小形化を維持しつつ、構造の簡素化を図るとともに、熱を発する部品を効率よく冷却することができる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本願の各発明は以下の構成を備える。
請求項１記載の発明は、主表面及び前記主表面と反対側の裏面とを有する発熱部品と、
前記主表面上に配置され、前記発熱部品を駆動するための実装部品が搭載された回路基板と、前記裏面上に配置され、前記発熱部品が発生する熱を放熱するためのヒートシンクとを備えた電子機器において、
前記主表面上から前記ヒートシンクまで延在する熱伝導体を有し、前記回路基板と前記発熱部品との間に配置された補助ベースを備えたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、前記ヒートシンクには前記熱伝導体を通過せしめる貫通孔が前記発熱部品の一方の側に設けられ、前記熱伝導体は前記ヒートシンク側に突出するものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構成に加え、前記熱伝導体は第１熱伝導体群及び第２熱伝導体群より成り、前記第１熱伝導体群は前記貫通孔を通過し、  
前記ヒートシンクの前記一方の側とは反対側の他方の側には前記第２熱伝導体群を通過せしめる第２の貫通孔が設けられたものである。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の構成に加え、前記補助ベースは前記回路基板を固定する固定手段を備えたものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の構成に加え、前記熱伝導体は、前記発熱部品が発生する熱及び前記実装部品が発生する熱を前記ヒートシンクに伝えるものである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の構成に加え、前記ヒートシンクには、第1の方向に冷媒が流れるものである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の構成に加え、前記熱伝導体は前記第１の方向と平行な方向に扁平する扁平部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１及び２記載の発明によれば、補助ベースが発熱部品の主表面上に配置されることにより、発熱部品を裏面のみならず、主表面からも冷却することができるので、発熱部品を効率よく冷却することができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明により得られる効果に加え、伝熱路が増すことにより、主表面側の多くの熱をヒートシンクへ輸送することができるので、発熱部品および回路基板上の実装部品を効率よく冷却することができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明により得られる効果に加え、補助ベースに固定手段を設けることにより、固定部材を別途設ける必要がないため、電子機器内の部品点数の削減を図ることができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれか記載の発明により得られる効果に加え、回路基板上の実装部品を冷却することができる。
請求項６及び７記載の発明によれば、請求項１乃至５記載のいずれかの発明により得られる効果に加え、冷媒の伝導体付近での流通抵抗を下げることにより圧力損失を抑えることができるので、発熱部品および回路基板上の実装部品を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる電子機器の分解斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる電子機器の縦断面図
【図３】本発明の第２の実施形態に係わる電子機器の分解斜視図
【図４】本発明の第２の実施形態に係わる電子機器の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態で参酌する図面では、発明の理解を容易にするため、各要素が模式的に示されている。本欄においては、前出の要素と同じ要素に同一符号を付すことにより、その説明が省略されることもある。本実施形態では、パワーモジュールを備えた電子機器に本発明を適用した例が示される。このパワーモジュールは半導体素子を内部に搭載するものであり、高熱を発する発熱部品である。この発熱部品から発生された熱を外部へ放熱するための冷却手段が設けられている。この冷却手段はヒートシンクと称される。この半導体素子は公知の半導体プロセスにより形成されるものであるため、詳細な説明は省略される。本実施例及び図面においては、半導体装置には樹脂で封止された樹脂封止パッケージ型の装置が用いられているが、本願明細書の説明及び図面を参酌することにより、樹脂で封止されていない装置（所謂、ベアチップ）にも本発明を適用することが可能となる。
【０００９】
図１には、本発明の第１の実施形態である電子機器１の分解斜視図が示され、図２には、その電子機器１の縦断面図が示されている。
電子機器１は、高熱を発生する発熱部品であるパワーモジュール２を備える。パワーモジュール２は主たる放熱面である裏面２１、裏面２１に実質的に平行かつ反対側に設けられた反放熱面である主表面２２を有する。このパワーモジュール２の裏面２１上にはヒートシンク４が取り付けられている。ヒートシンク４は、パワーモジュール２の放熱面２１が取り付けられる取り付け面４１を有するベース部４２と、冷却効率を向上させるためのフィン４３を有する熱交換部４４とからなっている。本実施形態では、このヒートシンク４はアルミニウムを主とする材料により構成されている。ベース部４２には取り付け面４１から熱交換部４４へ貫通している貫通孔４５が設けられている。熱交換部４４には、図示しない駆動装置により冷媒が図２の矢印のようにフィンと平行な方向（第１の方向）に流される。この冷媒の例としては、空気等の気体、または水等の液体が適用され得るが、これに限定されるものではない。
【００１０】
電子機器１は、さらに、パワーモジュールを駆動するための実装部品を搭載した回路基板３を備える。回路基板３の表裏面には、実装部品３１、発熱部品３２が搭載されている。これらの部品についても熱を発生するものである。本実施形態では、回路基板３上に実装された部品を総称して実装部品と称する場合もある。
【００１１】
さらに、電子機器１は、パワーモジュール２と回路基板３との間に配置された補助ベース５を備える。この補助ベース５は、第１冷却面５１を有する受熱ブロック５２と、良熱伝導体であるヒートパイプ５３を備える。このヒートパイプ５３の一端は、受熱ブロック５２の回路基板３側に設けられた溝にカシメやロウ付けなどにより密に接合され、他端はヒートシンク４側へ屈曲し、貫通孔４５を経て、ヒートシンク４の熱交換部４４に設けられたフィン４３まで延在している。さらに、冷媒の流れ方向に対して垂直になるように複数配置されている。本実施形態においては、３組のヒートパイプ群（５本組み）にそれぞれ対応して、ベース部４２に３つの貫通孔が設けられている。この補助ベース５はアルミニウムを主とする材料により構成されている。ヒートパイプ５３は補助ベース５を構成する材料よりも熱伝導性が良いものであれば、銅、グラファイト等を用いてもよい。
【００１２】
補助ベース５における受熱ブロック５２の回路基板３側に設けられた第２冷却面５４は、回路基板３の裏面上に配置された発熱部品３２に接触されるので、この発熱部品３２も効率的に冷却することができる。補助ベース５は、回路基板３とベース部４２とを固定する固定手段である基板固定部５５を備えている。この基板固定部５５は、突起とタップ穴からなり、この構成により回路基板３をネジなどでベース部４２に固定することができる。
【００１３】
本実施形態のような補助ベース５を設けることにより、パワーモジュールおよび回路基板に実装された実装部品の冷却に加え、回路基板を固定することが可能となる。
【００１４】
ここで、この電子機器１の冷却の過程を図１及び図２を用いて説明する。
まず、パワーモジュール２の駆動により発生した熱は、放熱面２１からヒートシンク４のベース部４２の取り付け面４１へと伝熱し、ベース内を経由してフィン４３へ伝熱する。フィン４３では冷媒がフィン４３と平行に流通しており、フィン４３の表面から冷媒へと熱交換が行われ、熱は電子機器１の外部へ排出される。
【００１５】
一方、パワーモジュール２の熱の一部は反放熱面２２からも放熱するが、この面には補助ベース５の受熱ブロック５２が接触しているため、この受熱ブロック５２へと伝熱する。補助ベース５内では、受熱ブロック５２とヒートパイプ５３が密に接合されているため、熱は受熱ブロック５２からヒートパイプ５３へ伝熱して高温となる。このとき、ヒートパイプ５３の他端はヒートシンク４の熱交換部４４へ露出されて低温であるため、ヒートパイプ５３の作動原理より、高温である受熱ブロック５２側から低温側であるフィン４３側へ多量の熱が移動し、冷媒により電子機器１の外部へ排出される。
【００１６】
また、回路基板３のパワーモジュール２側に実装された発熱部品３２の熱は、対向する補助ベース５の第２冷却面５４に接しており、パワーモジュール２の熱の流れと同様に、受熱ブロック５２からヒートパイプ５３へ伝熱し、ヒートパイプ５３によりヒートシンク４のフィン４３へ移動し、冷媒により電子機器１の外部へ排出される。
【００１７】
図３には、本発明の第２の実施形態である電子機器１の分解斜視図が示され、図４には、その電子機器１の縦断面図が示されている。
本実施形態では、上述の第１の実施形態と同様の構成には同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。本実施形態では、ヒートパイプ５３の他端部に扁平部５６が設けられている。本実施形態の扁平部とは、ヒートパイプ５３の他の部分に比して幅広く形成されている形状のことを言うものであり、完全に平らな形状を言うものではない。この扁平部５６は熱交換部４４に流通する冷媒の流通方向に対して扁平形状の平面が平行になるように配置されている。これにより、ヒートパイプ５３付近を通過する際に冷媒が受ける抵抗を抑えることができるので、ヒートパイプ５３から冷媒へ効率よく熱交換を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、工作機械、ロボット、一般産業機械などに使用されるサーボドライブ装置、インバータ装置、または一般的なスイッチング電源等の電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１  電子機器
２  パワーモジュール
２１  放熱面
２２  反放熱面
２３  取り付け穴
２４  台座
２５  凹部
２６  保持部
３  回路基板
３１  実装部品
３２  発熱部品
３３  取り付け穴
４  ヒートシンク
４１  取り付け面
４２  ベース部
４３  フィン
４４  熱交換部
４５  貫通孔
５  補助ベース
５１  第１冷却面
５２  受熱ブロック
５３  ヒートパイプ
５４  第２冷却面
５５  基板固定部
５６  扁平部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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