(57)【要約】【課題】不要な応力をもたらすことなく、しかも確実に放熱を図ることができる電子回路モジュールを提供する。【解決手段】集積回路２を実装した基板３を金属製の密閉筐体４に収容してなり、集積回路２と筐体４の内壁との間にギャップ５を形成して、このギャップ５に熱伝導部材６を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、筐体４の内壁の前記集積回路２に対向する箇所及び集積回路２のいずれか一方または双方に凹凸７，１３を形成するか、或いは熱伝導部材６のほうに凹凸を形成することにより、熱伝導部材６が変形して応力を吸収する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記筐体の内壁の前記集積回路に対向する箇所に凹凸を形成したことを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項２】
集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記集積回路に凹凸を形成したことを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項３】
集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記熱伝導部材に凹凸を形成したことを特徴とする電子回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路を密閉筐体に収容した電子回路モジュールに係り、特に、不要な応力をもたらすことなく、しかも確実に放熱を図ることができる電子回路モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信に用いる光トランシーバは、光電変換及び電光変換のための光素子と電気信号を処理する電子回路とを複合した電子回路モジュールの一種である。電子回路は、基板上に半導体集積回路パッケージ（以下、単に集積回路という）や抵抗器を実装して実現されている。本発明が対象とする電子回路モジュールは、この基板を金属製の密閉された筐体に収容したものである。筐体を金属製とし、かつ密閉するのは、主として集積回路の高速動作による高周波の輻射を遮蔽するためである。
【０００３】
高周波を確実に遮蔽するために、筐体は隙間が極力小さくなるように作られている。例えば、光通信用の光ファイバが光結合した状態で予め光素子に取り付けられている場合、その光ファイバを筐体の外に導き出すための穴は、光軸合わせのための位置ずれを許容できる程度のクリアランスを残して極力小さく作られている。このように、高周波を発生する基板を収容した電子回路モジュールの筐体は、高周波の輻射を遮蔽するため、密閉度が高くしてある。
【０００４】
一方、集積回路は、論理信号を処理する個々の論理素子の論理反転動作による充放電電流等のため発熱が伴うものであり、高速動作する集積回路は当然発熱も顕著である。とりわけ、多数の論理素子が集積されているＩＣやＬＳＩでは、多数の熱源が狭い面積に密集していることになるため、高熱になりやすい。従って、集積回路を熱による劣化から保護するためには、放熱をよくする必要がある。しかるに、前述した電子回路モジュールでは密閉度が高い筐体に基板を閉じ込めているため、放熱がよくない。
【０００５】
この問題を解決するために、従来は、集積回路の上面から筐体の天井部分に熱伝導で熱が逃げるようにしている。筐体は金属でできているので放熱には最適である。ただし、固い集積回路（一般にセラミック若しくは樹脂からなる外装パッケージに半導体チップを埋め込んである）と固い筐体（一般にアルミダイキャストで作られる）とを直接当接するのは好ましくない。そこで、熱伝導性を持たせたエラストマ（弾性体）からなる熱伝導シートを集積回路の上面に載せ、その熱伝導シートの上に筐体の天井が接触するようにしている。このためには、集積回路の上面と天井との間に熱伝導シートを入れるギャップが必要になる。
【０００６】
図３に示されるように、基板３に実装されている種々の集積回路２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、それぞれ高さが異なる。即ち、集積回路２は、外装パッケージの底面に半田接続用端子を並べて半田ボールで基板３に半田付けするタイプ、外装パッケージの外周に半田接続用端子を並べて基板３に部品面側から半田付けするタイプ、外装パッケージから突き出したリードを基板３のスルーホールに挿入して半田面側から半田付けするタイプなどがあり、タイプによって高さはまちまちである。互換性のある集積回路２でも製造メーカによって高さが異なる。これら集積回路２の高さに合わせて各ギャップ５が均一になるよう筐体４の天井の高さを場所ごとに決めてある。これらのギャップ５に熱伝導シート６が挟み込まれることになる。熱伝導シート６は、筐体５の天井１２により若干押さえ付けられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３０８４８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
集積回路２の高さには、個体によるばらつきがあり、例えば、同じ製造メーカが製造した同一型式の集積回路２同士でも少しずつ高さが異なる。また、基板３に実装したときに基板３に対する集積回路２の高さも半田付けの仕上がりによりばらつく。そのほかに、筐体４の基板３取り付け位置から天井１２までの高さ、基板３の厚み、熱伝導シート６の厚みにもそれぞれ個体によるばらつきがある。よって、集積回路２の上面と筐体４の天井１２との間のギャップ５は基板３を筐体４に取り付けた状態で個体によって一定でない。
【０００９】
前記ばらつきのために集積回路２の上面の高さが設計で狙った高さより高いと、相対的にギャップ５が狭くなり、熱伝導シート６を目論見よりも余計に圧縮しなければならない。そうすると集積回路２に余計な応力が加わる。しかし、ギャップ５を広めに設計すると、逆に集積回路２の高さが設計より足りないときに、ギャップ５が広くなりすぎて熱伝導シート６が筐体４に接触しない。熱伝導シート６が筐体４に接触しないものは、所期の放熱効果が得られない。
【００１０】
設計者は、複数箇所のギャップ５がいずれも狭すぎず広すぎないように筐体４を設計しなければならないので、大きな労働負荷を強いられることになる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、不要な応力をもたらすことなく、しかも確実に放熱を図ることができる電子回路モジュールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記筐体の内壁の前記集積回路に対向する箇所に凹凸を形成したものである。
【００１３】
また、本発明は、集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記集積回路に凹凸を形成したものである。
【００１４】
また、本発明は、集積回路を実装した基板を金属製の密閉筐体に収容してなり、前記集積回路と前記筐体の内壁との間にギャップを形成して、このギャップに熱伝導部材を挟み込んだ電子回路モジュールにおいて、前記熱伝導部材に凹凸を形成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１に示されるように、本発明に係る電子回路モジュールとしての光トランシーバは、光素子１及び集積回路２を実装したプリント回路基板（以下、基板という）３を金属製で密閉された筐体４に収容してなり、集積回路２と筐体４の内壁との間にギャップ５を形成して、このギャップ５にシート状に形成した熱伝導部材（以下、熱伝導シートという）６を挟み込んだものであり、筐体４の内壁には集積回路２に対向する箇所それぞれに凹凸７が形成されている。なお、図示した熱伝導シート６は、片面が凹凸になっているが、これは後述するように筐体４の凹凸７により変形したもので、応力が印加されない自然状態では平坦である。
【００１７】
偏平な直方体状を呈する筐体４は、基板３の部品面に平行な面を上にして上下に２分割形成されており、下側筐体４ａに基板３を取り付け、その上から上側筐体４ｂを被せるように取り付けて筐体４内空間の密閉を図っている。
【００１８】
基板３に実装された部品のうち代表的なものが図示されている。即ち、２ａは高さが高く上面の辺が長いＩＣ、２ｂは高さが低く上面の辺が長いＬＳＩ、２ｃは高さが低く上面の辺が短いＩＣである。光素子１は、略円柱若しくは角柱状の外装パッケージに収容されており、長手方向一端より光信号を入出射するので基板３の端部に横倒しにして実装されている。光素子１には、光通信用の光ファイバ８が光結合した状態で予め取り付けられており、光ファイバ８を折れ曲がり等から保護するブーツ９が取り付けられている。下側筐体４ｂに形成された窓１０から筐体４外へ露出するコネクタ１１は、基板３の裏面に実装されている。このコネクタ１１を介して他の電子機器と電気的に通信をすることができる。
【００１９】
ブーツ９が貫通する筐体４の穴及び窓１０は、ブーツ９やコネクタ１１に対する隙間が極力小さくなるように作られている。
【００２０】
上側筐体４ａの上部内壁（以下、天井という）１２は、基板３上の集積回路２の配置箇所ごとに高さ（凹凸を均した高さ、或いは凸部における高さ）を段違いにすることで配置箇所ごとのギャップ５が大体同じ距離になるようにしてある。後述する理由により従来ほど厳密にギャップ５を均一に設計する必要はない。そして、この天井１２には、集積回路２の配置箇所ごとに、集積回路２に対向する範囲に亘り複数の凹部及び凸部を有する凹凸７が形成されている。凹凸７は、熱伝導シート６を介して筐体４へ放熱することが必要な集積回路２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の各々について設けられている。例えば、集積回路２ａのための凹凸７は、当該集積回路２ａの上面に対向する範囲に亘り、集積回路２ａに近い複数の凸部と集積回路２ａから遠い（即ち、凸部より高さが高い）複数の凹部とが交互に配置されている。各凸部及び凹部の幅は、凸部で押圧された熱伝導シート６が凹部へ変形できる程度としてある。これにより、熱伝導シート６は複数の凸部により飛び飛びに押圧されることになる。
【００２１】
図示例では、凹凸７は、凹部となる複数の溝を筐体４の縦方向（紙面奥行き方向）に延ばして平行線状に形成されている。溝を横方向（紙面左右方向）にも走らせて格子状に形成してもよい。凹部または凸部の形状は角型に限らず、円筒状、ドーム状、テーパ状等など任意形状としてもよい。また、凹部となる窪みを多数設けてもよく、凸部となる突起を多数設けてもよい。また、凹凸７の粗密は場所によらず一定としてもよいし、図示のように上面の辺が長い集積回路２ａ，２ｂに対しては凹凸７の粗密を粗くし、上面の辺が短い集積回路２ｃに対しては凹凸７の粗密を細かくしてもよい。
【００２２】
集積回路２の各配置箇所における天井１２の高さの設計値は、集積回路２の上面の高さのばらつきによらず熱伝導シート６が筐体に十分接触するよう、熱伝導シート６の自然状態における厚みよりギャップ５が狭めに決定されている。
【００２３】
図１の光トランシーバにおける本発明の作用効果を説明する。
【００２４】
筐体４の天井１２に凹凸７が設けられているため、ギャップ５に熱伝導シート６を挟み込むと、凹凸７の凸部は熱伝導シート６を圧して応力を加えることになる。一方、凹凸７の凹部からは熱伝導シート６に圧力がかからない。凸部で押圧された熱伝導シート６が凹部へ変形するので、熱伝導シート６は凹凸７の凸部に接している部分が凹み、凹凸７の凹部に臨む部分が盛り上がって食い込むようになる。このように、熱伝導シート６が凹凸７に食い込むよう変形して応力を吸収するので、集積回路２に伝わる応力を緩和することができる。
【００２５】
従来は筐体４の天井１２が凹凸のない平坦面であったので、ギャップ５が狭い場合に熱伝導シートに加わった応力がそのまま集積回路２にも及んでしまったが、本発明によれば、天井１２に凹凸７があるので、熱伝導シート６が変形して応力を吸収し集積回路２を応力から保護することができる。これにより、ギャップ５を従来より狭めに設計することができる。よって、集積回路２の高さが設計より足りなくても筐体４に接触させられないという事態が回避される。その結果、ギャップ５を従来ほど厳密に設計する必要がなくなり、設計が容易になる。また、熱伝導シート６が凹凸７に食い込むので、熱伝導シート６と筐体４との接触面積が増え、熱伝導効率が向上する効果もある。
【００２６】
なお、集積回路２以外でも抵抗器などの電気部品において発熱が問題になるときは、その電気部品の箇所の天井１２に凹凸７を設け、熱伝導シート６を挟み込めば筐体１２を介した放熱効果が得られる。
【００２７】
次に、他の実施形態を説明する。
【００２８】
図２に示される光トランシーバは、集積回路２の上面に凹凸１３が設けられている。他の部分の構成については図１の構成と全く同じであるから説明を省略する。作用効果もほぼ図１の光トランシーバと同じである。図２の場合、筐体４の天井１２の凹凸７に加えて集積回路２の上面にも凹凸１３が設けられているので、熱伝導シート６と集積回路２との接触面積が増え、熱伝導効率が向上する。なお、天井１２には従来同様凹凸を設けず、集積回路２だけに凹凸１３を設けても前述した作用効果が得られる。
【００２９】
熱伝導シート６を押圧変形させる目的で外装パッケージの上面に凹凸１３を設けた集積回路２は従来存在しないが、外装パッケージを成型する型を変更するだけで集積回路２の内部構造を変更することなく製造することは実施可能である。
【００３０】
次に、他の実施形態を説明する。
【００３１】
図１、図２の実施形態では、自然状態で平坦な熱伝導シート６を使用し、筐体４の天井１２、若しくは集積回路２の上面、若しくはその両方に凹凸７、凹凸１３を形成したが、この実施形態（図示せず）では、筐体４も集積回路２も従来どおり平坦面とし、代わりに熱伝導シート６に凹凸を付ける。凹凸は熱伝導シート６の片面だけに付けてもよいし、両面に付けてもよい。このように熱伝導シート６に凹凸を設けた場合も、集積回路２と筐体４の内壁との間のギャップ５に熱伝導シート６を挟み込むと、凸部が潰れるように変形して応力を吸収するので、集積回路２に伝わる応力を緩和することができる。
【００３２】
熱伝導シート６を押圧変形させる目的で凹凸を設けた熱伝導シート６は従来存在しないが、シート製造用の型を変更すれば凹凸を設けた熱伝導シート６を製造することは実施可能である。
【００３３】
図１、図２及び図示しない実施形態の光トランシーバの組み立て方法は、まず、集積回路２を基板３に実装し、各集積回路２に熱伝導シート６を載せる。熱伝導シート６にはタック性（貼り付いてずり落ちない性質）があるので、基板３に傾斜や軽微な振動が生じても熱伝導シート６が脱落することはない。この基板３を下側筐体４ａに取り付け、その上から上側筐体４ｂを被せるように取り付けて完成する。
【００３４】
以上の実施形態では、電子回路モジュールとして光トランシーバを例にとったが、本発明は、高速動作する電子回路を密閉度の高い筐体に収容した種々の電子回路モジュールに適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３６】
（１）筐体内壁、集積回路或いは熱伝導部材に凹凸を形成したので、熱伝導部材が変形して応力を吸収し集積回路に不要な応力をもたらすことがなくなり、しかも、筐体内壁、熱伝導部材及び集積回路を密着させて確実に放熱を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光トランシーバの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す光トランシーバの断面図である。
【図３】従来の光トランシーバの断面図である。
【符号の説明】
１  光素子
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  集積回路
３  基板
４  筐体
５  ギャップ
６  熱伝導部材（熱伝導シート）
７  筐体の凹凸
１２  筐体の上部内壁（天井）
１３  集積回路の凹凸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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