(57)【要約】【課題】簡単な構成で電子部品が発する熱を効果的に外部に放出することができるプリント基板を実現する。【解決手段】本発明のプリント基板１には、電子部品２が実装されている部分に複数のスルーホール１ａがプリント基板１を貫通するように設けられている。スルーホール１ａには、プリント基板１の裏面から放熱部品３の突起部３ｂが挿入されている。突起部３ｂの先端は電子部品２と接触している。放熱部品３は、熱伝導率が高い金属材料によって形成されている。電子部品２が発する熱は、突起部３ｂを介してプリント基板１の裏面側の本体部３ａに伝わり、本体部３ａから放出される。【選択図】図１
2008091522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発する電子部品が一方の面に実装され、当該電子部品が実装される部分に複数のスルーホールが設けられたプリント基板に設けられ、
上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置される金属板と、
上記複数のスルーホールに挿入され、当該金属板の上記プリント基板と対向する基板対向面から突出して設けられた複数の金属製の突起とから形成されていることを特徴とする放熱部品。
【請求項２】
熱を発する電子部品が両面に実装され、当該電子部品が実装される部分に複数のスルーホールが設けられたプリント基板に設けられ、
上記プリント基板の、上記電子部品の両実装面とそれぞれ対向する面に配置される金属板と、
上記複数のスルーホールに挿入され、当該金属板の上記プリント基板と対向する基板対向面から突出して設けられた複数の金属製の突起とから形成されていることを特徴とする放熱部品。
【請求項３】
上記突起は、上記電子部品と接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の放熱部品。
【請求項４】
上記電子部品の上記プリント基板に対向する面と上記プリント基板との間に、平板状の金属製の放熱補助部材が設けられ、
上記放熱補助部材は、上記電子部品および上記突起と接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の放熱部品。
【請求項５】
上記放熱補助部材は、銅またはアルミニウムからなることを特徴とする請求項４に記載の放熱部品。
【請求項６】
熱伝導性接着剤が、上記放熱補助部材と上記放熱部品との接着、上記放熱補助部材と上記プリント基板との接着、上記放熱補助部材と上記放熱部品との接着および上記放熱補助部材と上記プリント基板との接着の何れか一つに使用されていることを特徴とする請求項４または５に記載の放熱部品。
【請求項７】
上記突起と上記金属板とが同一の材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱部品。
【請求項８】
上記突起と上記金属板とが、銅の合金、アルミニウムの合金、銅およびアルミニウムの合金の何れか一つからなることを特徴とする請求項７に記載の放熱部品。
【請求項９】
上記金属板は直方体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放熱部品。
【請求項１０】
上記突起が上記金属板の基板対向面においてマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放熱部品。
【請求項１１】
上記金属板の基板対向面に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放熱部品。
【請求項１２】
上記金属板の基板対向面と反対側の面にヒートシンクを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放熱部品。
【請求項１３】
上記金属板と上記ヒートシンクとが同一の材料で一体的に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の放熱部品。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放熱部品を備えた上記プリント基板であって、
上記放熱部品は、上記金属板を上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置し、かつ上記突起を上記スルーホールに挿入した状態で固定されていることを特徴とするプリント基板。
【請求項１５】
複数の上記放熱部品が設けられ、
各放熱部品における上記金属板の側面同士が接合していることを特徴とする請求項１４に記載のプリント基板。
【請求項１６】
請求項１２または１３に記載の放熱部品を有し、
上記金属板を上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置し、かつ上記突起を上記スルーホールに挿入した状態で上記放熱部品が固定されたプリント基板と、
上記ヒートシンクを空冷する空冷ファンとを備えることを特徴とする放熱システム。
【請求項１７】
請求項１４または１５のいずれか１項に記載のプリント基板を支持する金属製の支持部材を備え、上記金属板と上記支持部材とが接合されていることを特徴とするプリント基板の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に実装された電子部品が発する熱を効果的に外部に放出するための放熱部品、およびプリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、複雑化に伴い、電子部品を密集させてプリント基板に実装するようになっている。実装密度の高いプリント基板として、両面プリント基板や多層プリント基板が多用されており、それらのプリント基板では、各層間を貫くスルーホールが穿たれ、スルーホールの内壁に銅メッキを施すことで各層間が電気的に接続されている。
【０００３】
電子部品の実装部分にスルーホールが設けられている場合、電子部品が発する熱の一部は、スルーホール内の空気およびスルーホール内壁の銅メッキを伝わって、プリント基板の裏側に放熱される。しかし、銅メッキは薄いため、プリント基板の裏側への放熱は微量にとどまる。電子部品が発する熱は、誤動作の原因となるため、プリント基板からの放熱技術はますます重要になっている。
【０００４】
図１２は、特許文献１のプリント基板１０１の断面図である。プリント基板１０１は、導電体層１０２〜１０６の５層に分かれており、スルーホール１０１ａによって各層が電気的に接続されている。ここで、最下層の導電体層１０６を他の導電体層１０２〜１０５よりも厚く形成し、プリント基板１０１の一部を全膜厚にわたって除去して、導電体層１０６の上面が露出するキャビティ１０７が形成されている。キャビティ１０７にパワー素子などの発熱部材を収容することで、導電体層１０６は放熱板として機能し、導電体層１０６から放熱が行われる。
【０００５】
図１３（ａ）は、特許文献２のプリント基板２０１の断面図であり、図１３（ｂ）は、プリント基板２０１の上面図である。図１３（ａ）に示すように、プリント基板２０１には、放熱板２０２の先端側２０２ａを挿入するための挿通穴２０１ａが設けられ、放熱板２０２上に発熱部品であるトランジスタ２０３が搭載されている。トランジスタ２０３が発する熱は、放熱板２０２からプリント基板２０１の裏側へ伝わり、先端側２０２ａから放出される。なお、図１３（ｂ）に示すように、挿通穴２０１ａは、断面が細長い長方形の穴である。
【０００６】
図１４（ａ）は、特許文献３のパワー半導体モジュールに使用される放熱板３０１の斜視図である。放熱板３０１は、１０層以上の多層構造であり、最外部層に銅または銅合金の高熱伝導層３０２が形成され、銅または銅合金が充填された貫通孔３０１ａが複数設けられている。図１４（ｂ）は、貫通孔３０１ａの断面の部分拡大図であり、放熱板３０１は、高熱伝導層３０２と低熱伝導層３０３とが交互に積層されている。これにより、放熱板３０１の変形が抑えられるとともに、貫通孔３０１ａが設けられていることにより、放熱板３０１の垂直方向の放熱も行われる。
【０００７】
図１５は、特許文献４のプリント基板４０１の断面図である。プリント基板４０１は、絶縁基材４０２および電源層４０３から構成されている多層プリント基板であり、表面側に発熱体である半導体集積回路装置４０４および放熱構造体４０５が実装されている。プリント基板４０１における、半導体集積回路装置４０４および放熱構造体４０５の実装部分には、スルーホール４０６が設けられ、半導体集積回路装置４０４の実装部分のスルーホール４０６には、リードピン４０７が挿通され、放熱構造体４０５の実装部分のスルーホール４０６には、リードピン４０８が挿通されている。半導体集積回路装置４０４が発する熱は、リードピン４０７、電源層４０３およびリードピン４０８を介して、放熱構造体４０５から外部に放出される。
【特許文献１】特許第２８７４７３４号公報（１９９７年１２月１２日公開）
【特許文献２】特開平９−１７２１１２号公報（１９９７年６月３０日公開）
【特許文献３】特開平１０−１７３１０９号公報（１９９８年６月２６日公開）
【特許文献４】特開平３−２０４９９７号公報（１９９１年９月６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、プリント基板１０１の垂直方向の放熱が不十分であり、製造コストが高くなるという問題を生じる。
【０００９】
具体的には、キャビティ１０７に設けられた電子部品が発する熱は、プリント基板１０１の横方向にも伝わる。しかし、プリント基板の基材などは上記のように熱伝導率が低いため、プリント基板１０１の横方向に伝わった熱は、外部に放出されにくい。また、導電体層１０６を厚く形成するのは一般的でなく、また、製造コストが高くなる。
【００１０】
上記特許文献２の構成では、プリント基板２０１の垂直方向の放熱が行われるものの、トランジスタ２０３の位置に合わせて、断面が長方形の挿通穴２０１ａを正確に設ける必要がある。また、トランジスタ２０３の搭載は、放熱板２０２をプリント基板２０１上に固定した後でなければならず、工程の自由度が制限される。
【００１１】
上記特許文献３の構成においても、放熱板３０１の垂直方向の放熱が行われるものの、個々の低熱伝導層３０３に貫通孔３０１ａを形成するために、フォトエッチング工程を経なければならないため、製造工程が複雑である。
【００１２】
上記特許文献４の構成では、半導体集積回路装置４０４が発した熱は、リードピン４０７、電源層４０３、リードピン４０８を介して放熱構造体４０５に伝導するので、熱伝導の経路が長く、効果的な放熱が難しい。さらに、片面プリント基板や両面プリント基板の場合は、基板内部に電源層が存在しないので、特許文献４の構成を適用できないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で電子部品が発する熱を効果的に外部に放出するための放熱部品およびプリント基板を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る放熱部品は、上記課題を解決するために、熱を発する電子部品が一方の面に実装され、当該電子部品が実装される部分に複数のスルーホールが設けられたプリント基板に設けられ、上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置される金属板と、上記複数のスルーホールに挿入され、当該金属板の上記プリント基板と対向する基板対向面から突出して設けられた複数の金属製の突起とから形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係る放熱部品は、熱を発する電子部品が両面に実装され、当該電子部品が実装される部分に複数のスルーホールが設けられたプリント基板に設けられ、上記プリント基板の、上記電子部品の両実装面とそれぞれ対向する面に配置される金属板と、上記複数のスルーホールに挿入され、当該金属板の上記プリント基板と対向する基板対向面から突出して設けられた複数の金属製の突起とから形成されていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、プリント基板を貫通するように設けられているスルーホールに放熱部品の突起を挿入した状態で、放熱部品をプリント基板に設けると、電子部品が発する熱は、当該突起を介してプリント基板の、電子部品の実装面と対向する面側に配置されている金属板に伝わり、金属板から放出される。したがって、簡単な構成で電子部品が発する熱を効果的に外部に放出することができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明に係る放熱部品では、上記突起は、上記電子部品と接触していることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、突起と電子部品とが接触しているので、電子部品が発した熱が直接突起に伝導し、さらに効果的に放熱することができる。
【００１９】
本発明に係る放熱部品では、上記電子部品の上記プリント基板に対向する面と上記プリント基板との間に、平板状の金属製の放熱補助部材が設けられ、上記放熱補助部材は、上記電子部品および上記突起と接触していることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、放熱補助部材が平板状かつ金属製であるので、電子部品の放熱補助部材と接触している部分は、電子部品の突起接触している部分よりも広く、さらに多くの熱が放熱部品に伝導する。したがって、さらに放熱効果を高めることができる。
【００２１】
本発明に係る放熱部品では、上記放熱補助部材は、銅またはアルミニウムからなることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、銅やアルミニウムは熱伝導性が高いので、放熱補助部材を設けることによる放熱効果をさらに高めることができる。
【００２３】
本発明に係る放熱部品では、熱伝導性接着剤が、上記放熱補助部材と上記放熱部品との接着、上記放熱補助部材と上記プリント基板との接着、上記放熱補助部材と上記放熱部品との接着および上記放熱補助部材と上記プリント基板との接着の何れか一つに使用されていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、放熱補助部材を容易にプリント基板に取り付けることができ、さらに、熱伝導性接着剤は熱伝導性が高いため、放熱効果に影響を与えることなく作業性を向上させることができる。
【００２５】
本発明に係る放熱部品では、上記突起と上記金属板とが同一の材料からなることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、放熱部品を形成する突起と金属板とが同一の材料で製造できるので、放熱部品の製造がさらに容易になる。
【００２７】
本発明に係る放熱部品では、上記突起と上記金属板とが、銅の合金、アルミニウムの合金、銅およびアルミニウムの合金の何れか一つからなることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、銅の合金、アルミニウムの合金、銅およびアルミニウムの合金は熱伝導性が高いため、放熱効果をさらに高めることができる。
【００２９】
本発明に係る放熱部品では、上記金属板は直方体であることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、複数の放熱部品をプリント基板に密集させて使用する場合に、金属板を隣接させた状態で放熱部品を固定することができ、プリント基板の電子部品が実装された部分の裏面を金属板で隙間無く覆うことができる。
【００３１】
本発明に係る放熱部品では、上記突起が上記金属板の基板対向面においてマトリクス状に配置されていることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、突起がマトリクス状に配置されているので、スルーホールもマトリクス状に形成すればよく、スルーホールの形成が容易になる。
【００３３】
本発明に係る放熱部品では、上記金属板の基板対向面に絶縁層が形成されていることが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、プリント基板が両面プリント基板または多層プリント基板であって、放熱部品を回路パターンが形成されている面に固定する場合でも、回路パターンと放熱部品の導電体部分とは接触しないためショートしない。
【００３５】
本発明に係る放熱部品では、上記金属板の基板対向面と反対側の面にヒートシンクを有することが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、金属板に伝わってきた熱がヒートシンクに伝わることによりさらに放熱効果を高めることができる。
【００３７】
本発明に係る放熱部品では、上記金属板と上記ヒートシンクとが同一の材料で一体的に形成されていることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、金属板とヒートシンクとが同一の材料で製造できるので、ヒートシンクの機能を備えた放熱部品の製造が容易になる。
【００３９】
本発明に係るプリント基板は、上記放熱部品を備えた上記プリント基板であって、上記放熱部品は、上記金属板を上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置し、かつ上記突起を上記スルーホールに挿入した状態で固定されていることを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、プリント基板のスルーホールに放熱部品の突起が挿入されるので、電子部品が発する熱は、当該突起を介してプリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置されている金属板に伝わり、金属板から放出される。したがって、簡単な構成で電子部品が発する熱を効果的に外部に放出することができるという効果を奏する。
【００４１】
本発明に係るプリント基板では、複数の上記放熱部品が設けられ、各放熱部品における上記金属板の側面同士が接合していることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、金属板に伝わってきた熱が隣接する金属板にも伝わるため、さらに放熱効果を高めることができる。
【００４３】
本発明に係る放熱システムは、上記放熱部品を有し、上記金属板を上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置し、かつ上記突起を上記スルーホールに挿入した状態で上記放熱部品が固定されたプリント基板と、上記ヒートシンクを空冷する空冷ファンとを備えることを特徴としている。
【００４４】
上記の構成によれば、ヒートシンクからの放熱がさらに効率的に行われるため、放熱効果をさらに高めることができる。
【００４５】
本発明に係るプリント基板の支持構造は、上記プリント基板を支持する金属製の支持部材を備え、上記金属板と上記支持部材とが接合されていることが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、金属板に伝わってきた熱を支持部材にも逃がすことができるため、さらに効率よく放熱することができる。また、金属板はプリント基板よりも強度が高いため、プリント基板を直接指示部材に接合させた状態よりも、安定して機器内に取り付けることができ、機器の組み立て性が向上する。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る放熱部品は、以上のように、熱を発する電子部品が一方の面に実装され、当該電子部品が実装される部分に複数のスルーホールが設けられたプリント基板に設けられ、上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置される金属板と、上記複数のスルーホールに挿入され、当該金属板の上記プリント基板と対向する基板対向面から突出して設けられた複数の金属製の突起とから形成されている。また、本発明に係るプリント基板は、以上のように、放熱部品を備えた上記プリント基板であって、上記放熱部品は、上記金属板を上記プリント基板の、上記電子部品の実装面と対向する面に配置し、かつ上記突起を上記スルーホールに挿入した状態で固定されている。したがって、簡単な構成で電子部品が発する熱を効果的に外部に放出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の一実施形態について図１ないし図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４９】
図１は、本発明のプリント基板１の一部分における断面図である。プリント基板１は、回路設計に基づいて様々な電子部品を実装するための基板であり、基材としてガラス繊維布やクラフト紙が用いられ、絶縁用樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂が用いられている。プリント基板１の表面には、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などの電子部品２が実装されており、電子部品２の側面から伸びるリード２ａとプリント基板１の回路パターン（図示せず）とが半田付けされている。電子部品２は、内部に多数の半導体チップが内蔵されており、動作時に中心付近の発熱部２ｂから熱を発する。
【００５０】
また、プリント基板１は、裏面に回路パターン等が形成されていない片面プリント基板であり、電子部品２が実装される部分に表面から裏面に貫通する複数のスルーホール１ａが設けられている。本発明におけるスルーホール１ａは、通常の配線接続等の用途に用いられるものではなく、後述する放熱部品３の突起部３ｂを挿入するために設けられたものである。
【００５１】
プリント基板１を構成する基材や絶縁用樹脂は熱伝導率が低いため、電子部品２が発する熱はプリント基板１の裏面に伝わりにくい。そこで、プリント基板１には、放熱用の放熱部品３が取り付けられている。放熱部品３は、本体部３ａと突起部３ｂとからなる。本体部３ａは平板状に形成されており、プリント基板１に対向する面（基板対向面）上に柱状の突起部３ｂが所定の間隔をおいて設けられている。突起部３ｂは、複数のスルーホール１ａに挿入され、本体部３ａは、プリント基板１の裏面に固定されている。上記構成により、電子部品２が発する熱は、突起部３ｂを介してプリント基板１の裏面に伝わり、本体部３ａから放出される。
【００５２】
なお、突起部３ｂと電子部品２とが接触していなくても、ある程度の放熱効果を得ることができる。しかし、放熱効果を高めるためには、突起部３ｂの先端が電子部品２と接触していることが好ましい。また、電子部品２における突起部３ｂとの接触部分は、発熱部２ｂに近い部分が望ましい。これにより、電子部品２が発する熱が直接突起部３ｂに伝わり、より多くの熱を本体部３ａから放出することができる。
【００５３】
放熱部品３は、本体部３ａと突起部３ｂとが一体的に連結された金属体であり、本体部３ａおよび突起部３ｂの材質は、熱伝導率の高い銅・アルミニウムの合金である。なお、熱伝導率の高い物質であれば、放熱部品３の材質は、鉛、銀、銅、アルミニウムの単体金属の他、それらのいずれかを組み合わせて用いた合金であってもよい。このように、放熱部品３は熱伝導率が高いため、簡単な構成で効果的に放熱することができる。
【００５４】
また、電子部品２は必ずしもプリント基板１の表面だけでなく、プリント基板１の裏面にも実装されていてもよい。この場合、放熱部品３はプリント基板１の表面側、すなわち、電子部品２が実装されている部分の裏側にも設けられる。
【００５５】
図２（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、放熱部品３の一例を示す斜視図である。放熱部品３の本体部３ａは、直方体であり、放熱面および基板対向面が正方形または長方形をなし、所定の厚さを有する平板状に形成されている。突起部３ｂは細長い円柱であり、本体部３ａの裏面に対し垂直に設けられている。
【００５６】
図２（ａ）は突起部３ｂを４つ備えた構成であり、突起部３ｂは「縦２×横２」のマトリクス状に設けられている。図２（ｂ）は突起部３ｂを９つ備えた構成であり、突起部３ｂは「縦３×横３」のマトリクス状に設けられている。図２（ｃ）は突起部３ｂを６つ備えた構成であり、突起部３ｂは「縦２×横３」のマトリクス状に設けられている。また、図２（ａ）〜（ｃ）では、互いに隣り合う突起部３ｂの間隔は等しい。図２（ｄ）は突起部３ｂを１つ備えた構成である。
【００５７】
なお、放熱部品３は任意に設計でき、突起部３ｂが「縦４×横４」や「縦４×横２」等のマトリクス状に配置されていてもよい。さらに、本体部３ａの表面および裏面は、三角形や六角形等の多角形、さらに円形や楕円形であってもよく、突起部３ｂの配置はマトリクス状でなくてもよい。また、突起部３ｂの形状は、細長い円柱に限らず、スルーホールの形に合わせて、細長い四角柱等であってもよい。放熱部品３の型が上記のいずれであっても、本体部３ａが平板状であれば、効果的に放熱を行うことができる。
【００５８】
さらに、突起部３ｂの数を規定し、かつ突起部３ｂおよびスルーホール１ａのピッチ（間隔）を均一に設定することにより、放熱部品３を規格部品化してもよい。これにより、放熱部品３の量産化が容易となり、同一規格の放熱部品３を組み合わせることにより、任意の放熱領域に放熱部品３を実装することができる。
【００５９】
図１では、図２（ａ）に示す突起部３ｂが「縦２×横２」のマトリクス状に設けられた放熱部品３を２つ使用しており、突起部３ｂがスルーホール１ａの内壁に半田付けされることにより、放熱部品３がプリント基板１の裏面に固定されている。さらに、２つの放熱部品３の本体部３ａは互いに接触しており、本体部３ａの側面同士が半田付けされていてもよい。これにより、本体部３ａに伝わってきた熱は、隣接する放熱部品３の本体部３ａに拡散し、さらに効果的に放熱が行われる。
【００６０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、プリント基板１の裏面側から見たプリント基板１の上面図である。図３（ａ）は、本体部３ａの表面および裏面が正方形である放熱部品３と本体部３ａの表面および裏面が長方形である放熱部品３とを、プリント基板１の裏面に固定している状態を示している。図３（ｂ）は、本体部３ａの表面および裏面が正三角形である６つの放熱部品３を、プリント基板１の裏面に固定している状態を示している。図３（ｃ）は、本体部３ａの表面および裏面が正方形であって、突起部３ｂを１つだけ備える２個の放熱部品３を、プリント基板１の裏面に固定している状態を示している。
【００６１】
図３（ａ）において、正方形および長方形の実線は、本体部３ａの表面を表し、円形の破線は、スルーホール１ａに挿入された突起部３ｂを表している。放熱部品３が固定されている部分に対応するプリント基板１の表面（実装面）側に、電子部品２が実装されている。電子部品２の大きさ・形状に合わせて、対応する適当数のスルーホール１ａがマトリクス状に設けられている。なお、スルーホール１ａは、電子部品２の付近であれば、位置を厳密に決める必要はない。
【００６２】
図３（ｂ）において、正三角形の実線は本体部３ａの表面であり、６つの放熱部品３がプリント基板１の裏面に固定されている。円形の破線は、スルーホール１ａに挿入された突起部３ｂである。隣接する本体部３ａの側面同士が接するように放熱部品３を配置しており、スルーホール１ａの配置はマトリクス状ではない。
【００６３】
また、電子部品２が小さく１つのスルーホール１ａで十分な放熱が可能な場合は、図３（ｃ）に示すように、スルーホール１ａをピンポイントに設けてもよい。
【００６４】
このように、電子部品２の大きさ・形状に合わせて、スルーホール１ａの位置および数を決めればよく、放熱部品３の型も適宜選択すればよい。また、スルーホール１ａの形成および突起部３ｂのスルーホール１ａへの挿入は、電子部品２の実装前、実装後のどちらでもよい。
【００６５】
図４（ａ）は、本発明のプリント基板１の一部分における断面図である。図１と同様に、プリント基板１の表面には電子部品２が実装されており、突起部３ｂがスルーホール１ａに挿入された状態で、プリント基板１の裏面に２つの放熱部品３が取り付けられている。図１では、突起部３ｂは電子部品２と接触していたが、図４（ａ）では、電子部品２のプリント基板１の表面に対向する面とプリント基板１の表面との間に、薄い平板状の放熱補助部材４が設けられており、放熱補助部材４は、電子部品２および突起部３ｂと接触している。
【００６６】
図４（ｂ）は、放熱補助部材４の斜視図であり、放熱補助部材４の形状は、例えば四角形の平板状である。なお、放熱補助部材４の形状はこれに限らず、六角形や円形などの平板状であってもよい。また、放熱補助部材４は、熱伝導性の高い金属からなっており、好ましくは銅またはアルミニウムである。
【００６７】
上記の構成により、電子部品２が発する熱は、放熱補助部材４、突起部３ｂを介してプリント基板１の裏面に伝わり、本体部３ａから放出される。ここで、放熱補助部材４は平板状であるので、放熱補助部材４と電子部品２とが接触する面積は、図１の構成における、突起部３ｂと電子部品２とが接触する面積よりも広い。したがって、図４の構成は図１の構成よりも、電子部品２から伝導する熱が多くなり、さらに効果的な放熱を行うことができる。すなわち、図４（ａ）では、放熱部品３と放熱補助部材４とが一体となって、さらに効果的な放熱を行う放熱部品として機能している。
【００６８】
また、放熱補助部材４に、熱伝導性接着剤等の熱伝導性の高い接着剤がプリント基板１および電子部品２との接触面に塗布されていれば、放熱補助部材４を容易にプリント基板１に設けることができ、放熱効果に影響を与えることなく、作業性を向上させることができる。なお、放熱補助部材４をプリント基板１に半田付けしてもよい。
【００６９】
図５〜図７はそれぞれ、表面に電子部品２が実装され裏面に放熱部品３が取り付けられたプリント基板１の断面における、電子部品２の動作時の熱解析シミュレーションによる温度分布図である。図５〜図７では、プリント基板１における電子部品２の実装部分にスルーホール１ａが設けられ、本体部３ａに突起部３ｂが「縦５×横５」配置された放熱部品３が、突起部３ｂがスルーホール１ａに挿入された状態でプリント基板１の裏面に取り付けられている。なお、簡単のためリードの図示は省略されている。
【００７０】
図５は、突起部３ｂと電子部品２とが接触していないサンプルＸを示しており、図６は、突起部３ｂと電子部品２とが接触しているサンプルＹを示している。また、図７は、電子部品２のプリント基板１と対向する面とプリント基板１との間に、放熱補助部材４が設けられ、放熱補助部材４が、突起部３ｂおよび電子部品２と接触しているサンプルＺを示している。
【００７１】
図５〜図７における曲線は等温線であり、それぞれの等温線上の数字は、その等温線における温度を示している。また、電子部品２の中心部を点Ａ、プリント基板１のスルーホール１ａが設けられている部分の付近を点Ｂ、放熱部品３の本体部３ａの中心部を点Ｃとして、点Ａ〜Ｃにおける温度を別途示している。
【００７２】
ここで、サンプルＸ〜Ｚにおける点Ａの温度を比較すると、サンプルＸでは１１９．６℃、サンプルＹでは１１２．２℃、サンプルＺでは１０８．４℃であり、点Ｂの温度を比較すると、サンプルＸでは９９．４℃、サンプルＹでは１１１．９℃、サンプルＺでは１０８．２℃であり、点Ｃの温度を比較すると、サンプルＸでは９８．７℃、サンプルＹでは１１１．８℃、サンプルＺでは１０８．２℃である。
【００７３】
サンプルＸとサンプルＹとを比較すると、サンプルＸよりもサンプルＹのほうが、電子部品２の温度が低く放熱部品３の温度が高い。したがって、突起部３ｂが電子部品２に接触している場合のほうが、放熱効果が高いことが分かる。
【００７４】
さらに、サンプルＹとサンプルＺとを比較すると、サンプルＹの電子部品２よりもサンプルＺの電子部品２のほうが、温度が低くなっている。したがって、放熱補助部材４を設けて、放熱補助部材４を突起部３ｂおよび電子部品２に接触させることにより、さらに効果的に放熱を行うことができることが分かる。
【００７５】
以上の説明では、プリント基板１に実装される発熱部品として、ＳＯＰを例に説明したが、これに限るものではない。図８は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）である電子部品１２が実装されたプリント基板１の一部分における断面図である。電子部品１２は、プリント基板１と対向する面の周縁部に球状バンプ１２ａを備えており、球状バンプ１２ａとプリント基板１とが半田付けされている。スルーホール１ａが、プリント基板１における電子部品１２の中央部と対向する部分に設けられ、図１の構成と同様に、本体部３ａと突起部３ｂとからなる放熱部品３が、突起部３ｂをスルーホール１ａに挿入した状態でプリント基板１の裏面に取り付けられている。電子部品１２の中央部のプリント基板１と対向する面とプリント基板１との間には、放熱補助部材４が設けられ、放熱補助部材４は、突起部３ｂおよび電子部品１２と接触している。
【００７６】
上記の構成により、電子部品１２が発する熱は、放熱補助部材４、突起部３ｂを介して、プリント基板１の裏面に伝わり、本体部３ａから放出される。
【００７７】
さらに、発熱部品として、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＯＰ(Ｔｈｉｎ  Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ)、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の種々のＬＳＩパッケージをプリント基板１に実装した場合であっても、実装面にスルーホール１ａを設けて、裏面に放熱部品３を取り付けることにより、図１や図８の構成と略同様に効率的な放熱が可能になる。
【００７８】
なお、プリント基板１は片面プリント基板であり、放熱部品３が実装されるプリント基板１の裏面には、回路パターンは設けられていない。一方、放熱部品３が両面プリント基板または多層プリント基板に固定される場合は、放熱部品３が固定される部分に回路パターンが形成される場合がある。しかし、放熱部品３は導電体であるため、回路パターンと放熱部品３とが接触するとショートしてしまうという問題がある。
【００７９】
図９（ａ）は、放熱部品１３の断面図であり、放熱部品１３は、本体部１３ａと突起部１３ｂとが一体的に形成された金属部品である。さらに、本体部１３ａの裏面には、プラスチックやゴム等の絶縁体からなる絶縁層１３ｃが形成されている。
【００８０】
図９（ｂ）は、両面プリント基板であるプリント基板１１に、放熱部品１３を固定した状態を示している。プリント基板１１の表面には電子部品２が設けられ、プリント基板１１の裏面には、回路パターン１１ｂが形成されている。また、プリント基板１１の電子部品２が実装されている部分には、スルーホール１１ａが形成され、放熱部品１３の突起部１３ｂをスルーホール１１ａに挿入することにより、プリント基板１１の裏面に放熱部品１３が固定されている。なお、スルーホール１１ａは、回路パターン１１ｂの存在しない位置に形成されている。
【００８１】
上記の構成により、回路パターン１１ｂと絶縁層１３ｃとは接触するけれども、導電体である本体部１３ａおよび突起部１３ｂは、回路パターン１１ｂとは接触しないため、ショートすることはない。
【００８２】
図９（ｃ）は、多層プリント基板であるプリント基板２１に、放熱部品１３を固定した状態を示している。プリント基板２１の表面には電子部品２が設けられ、第２層に回路パターン２１ｃ、第３層に回路パターン２１ｄ、ＧＮＤ層である裏面に回路パターン２１ｂがそれぞれ形成されている。また、プリント基板２１の電子部品２が実装されている部分には、スルーホール２１ａが形成され、放熱部品１３の突起部１３ｂをスルーホール２１ａに挿入することにより、プリント基板２１の裏面に放熱部品１３が固定されている。
【００８３】
上記の構成においても、回路パターン２１ｂは、本体部１３ａおよび突起部１３ｂと接触しないので、ショートすることはない。なお、回路パターン２１ｃ・２１ｄと突起部１３ｂとが接触しないようにスルーホール２１ａを形成する必要がある。
【００８４】
本発明の他の実施形態について図１０に基づいて説明すると以下の通りである。
【００８５】
図１０（ａ）は、プリント基板１に放熱部品３を固定した状態を示しており、放熱部品３の本体部３ａの表面に、さらにヒートシンク５が接着されている。ヒートシンク５は、多数の放熱フィンを有しており表面積が大きい。また、ヒートシンク５の材質は、放熱部品３と同様に熱伝導率の高い金属であり、例えば、銅やアルミニウム、またはそれらの合金である。これにより、放熱部品３の本体部３ａに伝わってきた熱は、ヒートシンク５に伝わり、放熱がさらに効果的に行われる。
【００８６】
また図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す構成に、空冷ファン６をさらに設けた構成である。空冷ファン６が、ヒートシンク５の放熱フィンに送風することにより、放熱効果をさらに高めることができる。
【００８７】
図１０（ｃ）は、プリント基板１に放熱部品３５を固定した状態を示している。放熱部品３５は、放熱部品３とヒートシンク５とを、同一の材質で一体的に形成したものである。放熱部品３５は、全体が同一の材質で形成されているため、放熱部品３とヒートシンク５とを別々に製造するよりも、製造が容易である。
【００８８】
本発明のさらに他の実施形態について図１１に基づいて説明すると以下の通りである。
【００８９】
図１１は、プリント基板１の表面に電子部品１２を実装し、裏面に放熱部品２３を固定し、さらに、放熱部品２３とプリント基板１を支持するための支持部材７とを接合させた状態を示している。放熱部品２３は、放熱部品３と同様に、本体部２３ａと突起部２３ｂとが一体的に形成されている金属構造体であり、さらに、本体部２３ａにはネジ穴２３ｃが設けられている。また、プリント基板１および支持部材７にも、それぞれネジ穴１ｂおよびネジ穴７ａが設けられており、ネジ８がネジ穴１ｂ、ネジ穴２３ｃ、ネジ穴７ａに螺合することにより、プリント基板１の裏面に放熱部品２３と支持部材７とがネジ止めされている。
【００９０】
これにより、放熱部品２３の本体部２３ａは支持部材７に固定され、本体部２３ａに伝わってきた熱が、支持部材７から機器本体へ逃がされ、放熱がより効果的に行われる。また、プリント基板１を筐体内に安定して固定することができ、組み立てが容易になる。
【００９１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明のプリント基板は、熱を発する電子部品を実装するためのプリント基板に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態に係るプリント基板、放熱部品および電子部品の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）ともに、上記プリント基板に固定される放熱部品の一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）ともに、上記放熱部品を固定した上記プリント基板の裏面の上面図である。
【図４】（ａ）は、放熱補助部材が設けられている上記プリント基板および放熱部品の断面図であり、（ｂ）は、上記放熱補助部材の斜視図である。
【図５】上記放熱部品の突起部と電子部品とが接触していない状態における、上記プリント基板、電子部品および放熱部材の熱解析シミュレーションによる温度分布図である。
【図６】上記突起部と電子部品とが接触している状態における、上記プリント基板、電子部品および放熱部材の熱解析シミュレーションによる温度分布図である。
【図７】さらに上記放熱補助部材を設けた状態における、上記プリント基板、電子部品および放熱部材の熱解析シミュレーションによる温度分布図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例に係るプリント基板、放熱部品および電子部品の断面図である。
【図９】（ａ）は、絶縁層が設けられた放熱部品の断面図であり、（ｂ）は、当該放熱部品を両面プリント基板に固定した状態を示す断面図であり、（ｃ）は、当該放熱部品を多層プリント基板に固定した状態を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）ともに、本発明の他の実施形態に係るプリント基板および放熱部品の断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係るプリント基板、放熱部品および電子部品の断面図である。
【図１２】従来のプリント基板の断面図である。
【図１３】（ａ）は従来の他のプリント基板の断面図であり、（ｂ）は当該プリント基板の上面図である。
【図１４】（ａ）は従来の放熱板の斜視図であり、（ｂ）は当該放熱板の断面の部分拡大図である。
【図１５】従来のさらに他のプリント基板の断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、１１、２１    プリント基板
１ａ、１１ａ、２１ａ    スルーホール
２、１２    電子部品
３、１３、２３、３５    放熱部品
３ａ、１３ａ、２３ａ    本体部（金属板）
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ    突起部（突起）
１３ｃ    絶縁層
４    放熱補助部材
５    ヒートシンク
６    空冷ファン
７    支持部材
【図１】
2008091522.tif 000003
【図２】
2008091522.tif 000004
【図３】
2008091522.tif 000005
【図４】
2008091522.tif 000006
【図５】
2008091522.tif 000007
【図６】
2008091522.tif 000008
【図７】
2008091522.tif 000009
【図８】
2008091522.tif 000010
【図９】
2008091522.tif 000011
【図１０】
2008091522.tif 000012
【図１１】
2008091522.tif 000013
【図１２】
2008091522.tif 000014
【図１３】
2008091522.tif 000015
【図１４】
2008091522.tif 000016
【図１５】
2008091522.tif 000017