(57)【要約】【課題】  発熱量の多い特定の電気部品の排熱を効率よく行う。【解決手段】  金属シートまたは金属箔の両面を絶縁シートで覆った多層構造の部品。これを用いて発熱する電気部品と装置内の金属部品を繋ぎ、電気部品で発生する余分な熱を逃がす。電気部品、金属部品と接する箇所は絶縁シートを無くしておき、熱が伝わりやすくしておく。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲自在な金属の薄板の表裏両面に絶縁薄板を密着させて構成された積層薄板部材であって、該積層薄板部材の少なくとも一部には該絶縁薄板に覆われず金属薄板の露出した箇所を有し、該露出箇所が電気部品または電気部品を含むユニットもしくは電気部品に密着した部材に密着していることを特徴とする排熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本排熱機構は、電気エネルギーを供給されて動作し、その稼動効率のロスとして熱を発生する電気部品を含む電気電子機器に対して用いることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
電気部品にはよく「放熱板」「heat  sinking  plate」と呼ばれる金属板が密着されて付属している。これらは、その電気部品の稼動に伴い、意図せず発生した熱を伝熱、放熱してその電気部品の温度がある一定の値以上には上がらない様にし、その電気部品を守る為の部材である。
【０００３】
電気部品は電気エネルギーの供給を受けて、それを変圧、電圧や電流の変更、（電気エネルギーからメカエネルギーへの）エネルギー変換等の役割をそれぞれ担っている。その動作効率が100％ではない為に、エネルギーのロスが熱エネルギーとなって電気部品自身の温度を上昇させる原因となっている。
【０００４】
電気部品自身の温度上昇は寿命時間の短縮、故障率の上昇等に結びつき、その電気部品を使用している製品の品質、信頼性に大きな影響を与える。温度上昇が著しい場合には、その熱によって電気部品が即破損に至ることもある。
【０００５】
例えば、電気エネルギーをメカニカルエネルギーに変換する機能を持つモーターは、内部温度が上がりすぎると、内部の銅線の絶縁皮膜が解け、内部で電気的ショート状態が発生し、これによって更に内部温度が上昇し、ついには周辺の部材をも発火させる可能性すらある。
【０００６】
発熱が心配される電気部品4にはあらかじめ図７Aのように放熱板取り付け用の穴が設けられている事が多い。図７Bの様にこの穴を用いて金属板11（主にアルミニウム製）をとりつけて電気部品4の発生する熱が大気へ放出されること促進し、この電気部品の温度上昇を低く抑えようとするものである。また、電気部品を覆う樹脂層にあらかじめ放熱板がインサート成形されていて、放熱板が標準的についている場合もある（例えば、特許文献1参照）。
【０００７】
電気部品4で発生した熱は、金属板41に伝達される。金属板の一部に熱が伝えられると、金属は熱伝導性が高い為、短い時間で金属板41全体の温度が上がる。つまり、金属板41の温度は電気部品4の温度に近い温度となり、電気部品4と金属板41とで大きな表面積を有して周囲の空気と接することになる。これによって、より多くの熱を大気中に放熱可能な構成になることを意図したものである。
【特許文献１】特開平06-204643号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来例の放熱板の構成は、電気部品4と放熱板41が合体した電気部品から、それに接する空気（大気）に熱を伝達する事で、絶えず発生してくる熱を次々に放出することを意図したものである。新たに発生する熱量と大気に放出する熱量が均衡した状態でその電気部品の温度上昇は止まり、一定温度を保つことになる。
【０００９】
一方、電気部品には意図した製品寿命や目標とする故障率から割り出された、限界温度がある。これはその部品の寿命や故障率を保証する為にはその部品をその温度以下に抑えて使用しなければならないという目安の温度である。
【００１０】
エネルギーロスの大きい電気部品の温度を、その限界温度以下に抑えておく為には放熱効果を上げることが必要になる。つまり大きな発熱を伴う電気部品はより大きな放熱効果を必要とする。
【００１１】
図７Bのような放熱板を持った電気部品の放熱効果を更にあげる為の手段は、一般的には(1)放熱板を更に大きくして表面積を増すことで、空気への熱の伝達量を更に増加させる。(2)強制的に空気の対流を発生させ、その電気部品および放熱板に短時間内に接触する空気の量を増加させることで、単位時間あたりの空気への熱の伝達量を更に増加させる、などである。
【００１２】
一般に効果は(1)よりは(2)の方が（ファンの風量、風向を調整する事で）効果を調節可能であり、且つ大きな効果を実現可能である。
【００１３】
しかし、上記2つの方法にはそれぞれ以下のような問題がある。
【００１４】
(1)の問題：
放熱板を大きくすると電装基板の占める体積が大きくなる。また、あまり大きな放熱板は末端まで熱が伝わりにくいとか、周囲の空気の温度が上がってしまうと放熱効果が落ちる等の問題もあり、その効果には限界がある。
【００１５】
(2)の問題：
一般的にはファンを用いて空気を強制的に電気部品の周りに送り込む事で達成される。しかし、ファンを用いる場合には同時に空気流の入り口から出口までの風路を予め予定して構成を工夫しておかないと、空気流が持ち込む埃が問題を発生させたり、熱せられた空気の通り道にある別の部品が温度上昇するという意図していない新たな弊害を生じることがある。
【００１６】
また、この方法の最も大きな弊害は、ファンによる騒音である。特にユーザーが身近に置いて使用するOA機器などの場合は、ファンのモーター音は非常に不愉快である。
【００１７】
(3)  (1)の代替案とその問題：
放熱板を大きくする変わりに、その放熱板を他の大きな金属部品に密着させて、熱をその大きな金属部品に伝達してしまうことで放熱効果を高めようとする試みは過去にも行われてきている。しかしこの方法の問題は、電気部品の半田付け部に力が加わる事で半田付け部の信頼性が低下することにある。
【００１８】
電気部品が半田付けされている電気基板は当然基本的には装置本体に固定される。一方、電気部品の放熱板を金属部品に密着させて固定しようとすると、避け得ない寸法の誤差分だけどこかを変形させないと前記両者を共に固定することは出来ない。この変形に際して、電気部品の半田付け部はストレスが加えられることになり、万が一、機械強度の弱い半田付け部が破損してしまうとその装置は動作不能に陥ってしまうと言う致命的な問題がある。
【００１９】
同様に、複数の放熱板を金属部品に固定して熱を排出しようとした場合においても、各固定箇所の寸法誤差によって半田付け部にストレスが加わり、その装置は動作不能に陥る可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は上述したような電気部品の放熱の問題を効率的に解決する事を目的としたものである。
【００２１】
本発明は基本的には上記(3)の考えを発展させ、弊害を発生させずに電気部品の熱を他の金属部品に伝達するための排熱部品の形態を提案するものである。
【００２２】
その形態、方法は以下の様である。
【００２３】
（金属部品を放熱板として利用）
一般的に電気部品、電気基板の近辺には金属製の部品がある場合が非常に多い。その金属板は電磁シールドの役割をしていたり、防火壁の役割をしていたり、装置全体のフレームであったり、モーター等を支持する部材であったりと様々である。一般に電気部品、電気基板は電磁ノイズを放射したり、何らかのトラブルの際に発火源となる可能性がある。また、モーター類は振動を発生する可能性がある。これらの問題に対処する部材として金属部品が多用されている。またこれらとは関係なく、剛性の観点から本体を構成するフレームが金属である場合も多く、これが意図せず電気基板に近接している場合も多くある。
【００２４】
金属は熱伝導性が良い為、より大きな金属に、より効率的に熱を伝える事で、大きな放熱効果が得られる。上記のような電気基板近辺の（シールド板等の）金属部品は、通常電気基板上に配される放熱板と比較すると、桁違いに大きい金属部品である。
【００２５】
これら大きな金属部品に効率よく熱を伝達することが出来れば、大きな放熱効果が得られる。
【００２６】
（伝熱部材の絶縁性）
一方で、電気部品の近傍に、熱を伝達させることを目的として伝熱部材を配しようとすると、その伝熱部材が同時に電気的絶縁性を伴っていなければ、様々な問題を発生すると言うことはいうまでもない。
【００２７】
同時に上述のように電気部品の半田付け部に余計なストレスを与えてはいけない。
【００２８】
従って本発明においては、電気部品の熱を効果的に近傍の大きな金属部品に伝える部材を以下のように構成することで、電気部品の温度上昇の問題を解決しようとするものである。
【００２９】
（伝熱部材の構成）
(1)屈曲自在な金属の薄板（おもにステンレスか銅系）を基層の部材として、この表面を樹脂（主にPETやPP,PEまたはポリイミド）の薄膜もしくはシートで覆う。
【００３０】
(2)ただし、伝熱する対象である電気部品や金属部品と接する箇所はその樹脂層は剥離されていて、金属薄膜が露出されている。この露出部によって金属薄板と電気部品、金属薄板と大型金属部品は直接密着して伝熱出来るようになっている。
【００３１】
(3)また、伝熱の対象となる相手部品とは主にビスで密着させるため、伝熱部材の前記接触部にはビス用の穴など、密着手段に必要な対応が施されている。
【発明の効果】
【００３２】
低いコストで電気部品の温度上昇が抑えられ、電気部品の信頼性が向上すると同時に、ファンの騒音などの弊害をも防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第一の実施例）
図１で本発明の第一の実施例である排熱部材1の構成を説明する。
【００３４】
厚さ0.1ｍｍの銅系合金薄板12の表裏両側に、耐熱性に優れた接着剤を用いて厚さ0.19ｍｍのPET（ポリエチレンテレフタレート）シート11が貼り付けられて排熱部材1を構成している。この排熱部材1の両端には対象とする電気部品とビス止めする為の穴、熱を逃がす相手部品である板金製の電源ケースとビス止めする為の穴であるビス穴14が設けられている。
【００３５】
また、この穴14の周りの相手部品と密着する箇所は、PETシートが切り欠かれており、銅薄板12が露出しているため、銅薄板12と相手部品が直接密着することが出来るようになっている。
【００３６】
図２にこの排熱部材1の使用例を示す。
【００３７】
この例は電気基板6上のパワートランジスタ4の発する熱を板金製の電源ケース2に伝達しようとするものである。基板6上のパワートランジスタ4と電源ケース2の距離を出来るだけ近くする為に、基板6は半田面が上になるようにスペーサー3で支持されている。
【００３８】
排熱部材1はワッシャー付きビス51とナット52によってパワートランジスタ4と密着しており、排熱部材1の他端は同じくワッシャー付きビス53によって電源ケース2に密着されている。
【００３９】
両端の密着部は前述のように銅薄板12が露出している為、パワートランジスタの熱は直接排熱部材1の内部の銅板12に伝わるし、他端では銅薄板12から電源ケース2に熱が伝わる。同時に、電気的導通もとれているので、電気的に接地された電源ケース同様に排熱部材1内の銅薄板12も接地される。従って、排熱部材1は電磁ノイズの発信アンテナにはなりにくい。
【００４０】
ビス53は基板の下に位置することになるので、ビス締め作業が難しくなっている。基板6上にビス締め作業に十分な大きさの穴を設けられない場合には、第2図に破線で示した様に、基板6を持ち上げた状態でビスを締め、後にスペーサー3に基板6を嵌めるようにすればよい。
【００４１】
以上述べたように本発明により、電気部品4で発生した余分な熱を、排熱部材1を経由して、従来、電気部品に取り付けられていた放熱板とは比べ物にならない程大きな金属部品2に熱を逃がす経路が作られた。
【００４２】
このとき排熱部材1は屈曲自在な柔軟な構造である為、固定部同士の寸法誤差を吸収し、半田付け部に余計なストレスを加えることなく熱の伝達を行う事が可能な部材である。
【００４３】
金属薄板12の幅や厚み、材質などは、その放熱すべき熱量に応じて変える事が出来る。また、この放熱部材は他の電気部品とショートする危険性も無い為、安心して他の電気部品近辺で使用することが出来る。
【００４４】
以上によって低いコストで電気部品の温度上昇が抑えられ、電気部品の信頼性が向上すると同時に、ファンの騒音などの弊害をも防止することが出来る。
【００４５】
（第二の実施例）
図３に本発明の第二の実施例の放熱部材の形状を示す。本例においては第一の実施例との違いについてのみ述べる。
【００４６】
本例は2つの電気部品と排熱部材を同時に繋げて、側面の金属壁に熱を逃がそうとするものである。
【００４７】
排熱部材には3つの密着部が設けられている。1つ目の電気部品と密着する為の金属板露出部13Aとビス穴14A、2つ目の電気部品と密着する為の金属板露出部13ｂとビス穴14B、板金側面と密着する為の金属板露出部13Cとビス穴14Cである。
【００４８】
図４はその結合状態を説明する図である。図中2つの電気部品は4Aと4Bで、4Ａは断面で表わされている。電気部品4Aは排熱部材1の密着部13Aと密着し、ビス51A,ナット52Aで固定されている。同様に電気部品4Bは排熱部材1の密着部13Bと密着し、ビス51B,ナット52Bで固定されている。排熱部材1の密着部13Cは、図の様に板金製の電源ケース2の縦壁とビス53によって密着、固定されている。
【００４９】
この様に、排熱部材1の形状は任意であるので、近接した2つの電気部品の温度上昇を1つの排熱部材1で対策することも可能である。
【００５０】
以上、本発明による排熱部材によって低いコストで電気部品の温度上昇が抑えられ、電気部品の信頼性が向上すると同時に、ファンの騒音などの弊害をも防止することが出来る。
【００５１】
（第三の実施例）
図５に本発明の第三の実施例の放熱部材の形状を示す。本例においては第二の実施例との違いについてのみ述べる。
【００５２】
本例は2つの電気部品と排熱部材を同時に繋げて電気部品の熱を逃がそうとするものである点では第二の実施例と同じである。しかし、金属壁までの這い回しに距離がありすぎる場合などに、この排熱部材を放熱板として用いた場合の例である。
【００５３】
排熱部材1には電気部品と密着する2つの密着部のみが設けられている。1つ目の電気部品と密着する為の金属板露出部13Aとビス穴14A、2つ目の電気部品と密着する為の金属板露出部13Bとビス穴14Bである。
【００５４】
図６はその結合状態を説明する図である。図中2つの電気部品は4Aと4Bで、4Ａは断面で表わされている。電気部品4Aは排熱部材1の密着部13Aと密着し、ビス51A,ナット52Aで固定されている。同様に電気部品4Bは排熱部材1の密着部13Bと密着し、ビス51B,ナット52Bで固定されている。
【００５５】
放熱部材1の電気部品と密着していない端部は固定されない自由端になっており、図6の様に自重で垂れている。放熱部材1は密着部以外は両表面をPETシートで覆われて絶縁されている為、この様に電気基板近辺で自由端状態になっても電気部品同士をショートさせる心配は無い。この排熱部材1が放熱板となって電気部品4A、4Bの熱を逃がす働きをしている。ただしその放熱効果は上記第一、第二の実施例に比べれば小さい。
【００５６】
以上、本発明による排熱部材によって低いコストで電気部品の温度上昇が抑えられ、電気部品の信頼性が向上すると同時に、ファンの騒音などの弊害をも防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第一の実施例の放熱部材の構成を説明する図
【図２】本発明の第一の実施例の放熱部材の取り付け状態を説明する図
【図３】本発明の第二の実施例の放熱部材の形状を説明する図
【図４】本発明の第二の実施例の放熱部材の取り付け状態を説明する図
【図５】本発明の第三の実施例の放熱部材の形状を説明する図
【図６】本発明の第三の実施例の放熱部材の取り付け状態を説明する図
【図７】従来例の電気部品Aと、その電気部品に放熱板を付けた状態Bの図
【符号の説明】
【００５８】
1  放熱部材
11  PETシート
12  金属薄板
13  密着部
14  ビス穴
2  金属製電源ケース
3  基板スペーサー
4  電気部品
51  ビス
52  ナット
53  ビス
6  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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