(57)【要約】【課題】電子部品もしく回路基板とケースの間に介在するグリースの流動が抑制され、長期間に渡って放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造を提供する。【解決手段】発熱を伴う電子部品１と、電子部品１を搭載する回路基板２と、回路基板２を収容する熱伝導性のあるケース３ａ，３ｂと、ケース３ｂと電子部品２、もしくはケース３ａと回路基板２の間に介在して、電子部品１の発生する熱をケース３ａ，３ｂに伝導するグリース４ａ，４ｂとを有する電子部品の放熱構造１００であって、ケース３ａ，３ｂにおけるグリース４ａ，４ｂとの接触面３ａｓ，３ｂｓの表面自由エネルギーが、２０ｍＮ／ｍ以上であり、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面粗さＲｚが、１．０μｍ以上である電子部品の放熱構造とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱を伴う電子部品と、当該電子部品を搭載する回路基板と、当該回路基板を収容する熱伝導性のあるケースと、当該ケースと前記電子部品、もしくは当該ケースと前記回路基板の間に介在して、前記電子部品の発生する熱をケースに伝導するグリースとを有する電子部品の放熱構造であって、
前記ケースにおける前記グリースとの接触面の表面自由エネルギーが、２０ｍＮ／ｍ以上であり、
前記接触面の表面粗さＲｚが、１．０μｍ以上であることを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項２】
前記ケースにおける前記グリースとの接触面の表面自由エネルギーが、３４ｍＮ／ｍ以上であり、
前記接触面の表面粗さＲｚが、２．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項３】
前記ケースの材質が、アルミニウム圧延材、アルミニウムダイキャスト材もしくは鉄のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項４】
前記グリースが、５０Ｐａ・ｓｅｃ以上２０００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項５】
前記グリースが、シリコーンをベース成分とし、フィラーとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）が６０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲で充填され、２００Ｐａ・ｓｅｃ以上５００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースであることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項６】
前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが２５μｍ以上の段が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項７】
前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが０．１ｍｍ以上の段が形成されてなることを特徴とする請求項６に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項８】
前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持され、
前記段が、前記表面における重力成分方向を横切るようにして、前記グリースが介在する場所の下側に形成されてなることを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項９】
前記段が、前記表面において、縞状に形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１０】
前記段が、前記表面において、格子状に形成されてなることを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１１】
前記段が、前記表面において、亀甲状に形成されてなることを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１２】
前記グリースが介在する場所の周りにおける前記ケースと回路基板の表面が平板状であり、
前記ケースの表面と回路基板の表面が、互いに傾いた状態で配置されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１３】
前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持され、
前記グリースを挟む、前記ケースの表面と回路基板の表面で構成される空間の幅が、前記ケースの表面もしくは回路基板の表面における重力成分方向に向かって、狭くなることを特徴とする請求項１２に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１４】
前記ケースの表面と回路基板の表面が、互いに１°以上傾いた状態で配置されてなることを特徴とする請求項１２または１３に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１５】
前記ケースの表面と回路基板の表面の間に介在するグリースの厚さが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６乃至１４のいずれか１項に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１６】
発熱を伴う電子部品と、当該電子部品を搭載する回路基板と、当該回路基板を収容する熱伝導性のあるケースと、当該ケースと前記電子部品、もしくは当該ケースと前記回路基板の間に介在して、前記電子部品の発生する熱をケースに伝導するグリースとを有する電子部品の放熱構造であって、
前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが２５μｍ以上の段が形成されてなることを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項１７】
前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが０．１ｍｍ以上の段が形成されてなることを特徴とする請求項１６に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１８】
前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持され、
前記段が、前記表面における重力成分方向を横切るようにして、前記グリースが介在する場所の下側に形成されてなることを特徴とする請求項１６または１７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項１９】
前記段が、前記表面において、縞状に形成されてなることを特徴とする請求項１８に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項２０】
前記段が、前記表面において、格子状に形成されてなることを特徴とする請求項１６または１７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項２１】
前記段が、前記表面において、亀甲状に形成されてなることを特徴とする請求項１６または１７に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項２２】
発熱を伴う電子部品と、当該電子部品を搭載する回路基板と、当該回路基板を収容する熱伝導性のあるケースと、当該ケースと前記電子部品、もしくは当該ケースと前記回路基板の間に介在して、前記電子部品の発生する熱をケースに伝導するグリースとを有する電子部品の放熱構造であって、
前記グリースが介在する場所の周りにおける前記ケースと回路基板の表面が平板状であり、
前記ケースの表面と回路基板の表面が、互いに傾いた状態で配置されてなることを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項２３】
前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持され、
前記グリースを挟む、前記ケースの表面と回路基板の表面で構成される空間の幅が、前記ケースの表面もしくは回路基板の表面における重力成分方向に向かって、狭くなることを特徴とする請求項２２に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項２４】
前記ケースの表面と回路基板の表面が、互いに１°以上傾いた状態で配置されてなることを特徴とする請求項２２または２３に記載の電子部品の放熱構造。
【請求項２５】
前記ケースの表面と回路基板の表面の間に介在するグリースの厚さが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１６乃至２４のいずれか１項に記載の電子部品の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱を伴う電子部品と、電子部品を搭載する回路基板と、回路基板を収容するケースと、電子部品もしく回路基板とケースの間に介在するグリースとを有する電子部品の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板に実装した発熱を伴う電子部品から放熱させるには、従来、発熱素子（パワートランジスタ等）に放熱板を取り付けて、放熱させていた。しかし、このような放熱構造は、放熱板の取り付けにコストがかかった。また、ＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプのパワー素子からは放熱できないといった問題がある。
【０００３】
そこで、回路基板を収容するケースを放熱板として利用し、電子部品が搭載された回路基板を、放熱シート等の放熱材を介して、直接放熱板であるケースへ熱的に接続する方法が発明されている。放熱材として放熱シートを用いる場合には、放熱板であるケースと電子部品が搭載された回路基板の間隔が一定ではないため、押さえた時に電子部品に大きな荷重が加わる危険性がある。放熱材として柔軟性のあるグリースを用いる場合には、上記のような危険を回避することができる。
【０００４】
発熱を伴う電子部品と、電子部品を搭載する回路基板と、回路基板を収容するケースと、電子部品もしく回路基板とケースの間に介在するグリースとを有する電子部品の放熱構造が、例えば特開２００２−８３９１２号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００５】
また、発熱を伴う電子部品の放熱構造において、放熱材としてグリースを用いた発明が、例えば特開２００２−９３９６２号公報（特許文献２）、特開２００２−２１７３４６号公報（特許文献３）、特開平５−３３５４５２号公報（特許文献４）に開示されている。
【０００６】
上記グリースを用いた電子部品の放熱構造においては、柔らかいグリースを用いるために、電子部品等への塗布が容易で、電子部品もしく回路基板とケースの間の熱的な接触を十分に確保することができる。また、グリースは接着剤のように硬化しないため、電子部品に熱応力が加わることもない。
【特許文献１】特開２００２−８３９１２号公報
【特許文献２】特開２００２−９３９６２号公報
【特許文献３】特開２００２−２１７３４６号公報
【特許文献４】特開平５−３３５４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
逆に、グリースは完全な固体ではなく流動性を有するため、振動等により所定の介在位置から移動し易い。従って、長期間に渡ると、放熱性能が劣化していしまうといった問題がある。
【０００８】
特に、車載環境のように回路基板が様々な向きに搭載され、温度変化の大きい環境に晒される場合には、冷熱サイクルによって、グリースが重力方向へ向かって移動していく。
【０００９】
特許文献２には、グリースの移動とその防止について、以下の記載がある。すなわち、冷熱サイクルにより、回路基板あるいは放熱板に撓みが発生し、これによりグリースが挟まれた空間の体積が減少し、グリースが吐き出される。温度がもどって、空間体積がもとにもどってもグリースはもとにもどらず、グリースが移動していく。その結果、グリース中に、ボイドが発生する。従って、回路基板あるいは放熱板の撓みによるグリースの移動を防止する方法として、放熱板の中央部に孔をあけ、押出されるグリースをこの孔の中へ入るようにして吸収する。これによって、横方向へのグリースのはみ出し、および移動を防ぐことができる。
【００１０】
しかしながら、発明者らの検討によれば、回路基板あるいは放熱板の撓みがない場合においても、グリースが移動していく場合があった。また、放熱板の中央部に孔をあけても、熱膨張でグリースが膨らむ場合は、グリース全体が同時に膨らみ、かつ、孔の中へ入る時の抵抗力と横方向に膨らむ抵抗力を較べれば、横方向に膨らむほうが容易であるため、グリースの移動の防止には効果的でなかった。
【００１１】
また、特許文献３と特許文献４には、放熱板あるいは回路基板に孔をあけ、井戸のような構造を作り、そこへグリースを塗布する放熱構造の記載がある。この放熱構造によれば、グリースの横方向への移動は防止できると思われる。しかしながら、この放熱構造は、放熱板あるいは回路基板に孔をあける構造のため、電子部品の搭載位置が制限され、設計自由度が低くなり、かつ、実装面積を大きくとらなければならないという問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、設計自由度を低下することなく、電子部品もしく回路基板とケースの間に介在するグリースの流動が確実に抑制され、長期間に渡って放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１と２に記載の発明は、発熱を伴う電子部品と、当該電子部品を搭載する回路基板と、当該回路基板を収容する熱伝導性のあるケースと、当該ケースと前記電子部品、もしくは当該ケースと前記回路基板の間に介在して、前記電子部品の発生する熱をケースに伝導するグリースとを有する電子部品の放熱構造であって、前記ケースにおける前記グリースとの接触面の表面自由エネルギーが２０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは３４ｍＮ／ｍ以上であり、前記接触面の表面粗さＲｚが１．０μｍ以上、好ましくは２．５μｍ以上であることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、当該電子部品の放熱構造においては、ケースにおけるグリースとの接触面の表面自由エネルギーが２０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは３４ｍＮ／ｍ以上であり、接触面のグリース付着力が大きいため、グリースの流動が抑制される。また、接触面の表面粗さＲｚも１．０μｍ以上、好ましくは２．５μｍ以上であるため、接触面の凹凸がグリースの流動の抵抗となり、これによってもグリースの流動が抑制される。このように、当該電子部品の放熱構造においては、表面自由エネルギーと表面粗さによってグリースの流動が抑制される結果、初期の放熱性能を長期間に渡って維持することができ、放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造とすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記ケースの材質が、アルミニウム圧延材、アルミニウムダイキャスト材もしくは鉄のいずれかであることを特徴としている。
【００１６】
回路基板を収容するケース材として一般的に用いられるアルミニウム圧延材には、３５．９ｍＮ／ｍ程度の表面自由エネルギーと２．５１μｍ程度の表面粗さＲｚを有するものがある。回路基板を収容するケース材として一般的に用いられるアルミニウムダイキャスト材には、３４．６ｍＮ／ｍ程度の表面自由エネルギーと４．２５μｍ程度の表面粗さＲｚを有するものがある。また、回路基板を収容するケース材として一般的に用いられる鉄には、４０．５ｍＮ／ｍ程度の表面自由エネルギーと２．９４μｍ程度の表面粗さＲｚを有するものがある。従って、ケース材としてこれらの材料を用いることで、特別な表面処理を施すことなく、上記のようにグリースの流動が抑制され、長期間に渡って放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造を構成することができる。
【００１７】
請求項４に記載のように、本発明に用いられるグリースは、５０Ｐａ・ｓｅｃ以上２０００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースであることが好ましい。
【００１８】
上記粘度範囲にあるグリースは、放熱部への塗布が容易であると共に、上記ケースと共に用いることで長期に渡って流動が抑制できる。
【００１９】
請求項５に記載のように、本発明に用いられるグリースは、シリコーンをベース成分とし、フィラーとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）が６０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲で充填され、２００Ｐａ・ｓｅｃ以上５００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースであることが好ましい。
【００２０】
上記グリースは、高い熱伝導性能と好適な粘度を有している。従って、上記グリースを本発明の電子部品の放熱構造に用いることで、長期間に渡って放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造とすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが２５μｍ以上の段が形成されてなることを特徴としている。また、請求項７に記載の発明は、前記ケースもしくは回路基板の表面において、前記グリースが介在する場所の周りに、前記表面からの高さが０．１ｍｍ以上の段が形成されてなることを特徴としている。
【００２２】
発明者らの解析によれば、グリースが熱膨張する場合には、ケースもしくは回路基板との接触面におけるグリース端部に、応力集中が起きる。この応力集中は、接触面から２５μｍ程度の高さの範囲におさまっており、この高さより高い段があると、グリースはこれを乗り越えて移動することができない。従って、ケースもしくは回路基板の表面において、表面からの高さが２５μｍ以上の段、好ましくは０．１ｍｍ以上の段を設けることで、グリースの熱膨張による横方向へのはみ出し、および移動を確実に抑制することができる。
【００２３】
また、この段によるグリースの移動の抑制は、２５μｍ程度の高さでも効果を発揮するため、ケースもしくは回路基板のどのような場所に設けても、電子部品の実装の邪魔になることはない。従って、設計自由度が低下することもない。
【００２４】
請求項８に記載のように、前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持される場合には、前記段が、前記表面における重力成分方向を横切るようにして、前記グリースが介在する場所の下側に形成されてなることが好ましい。
【００２５】
ケースもしくは回路基板が重力方向に対して傾いた状態で保持される場合には、ケースもしくは回路基板の表面における重力成分方向が、グリースの移動の容易方向となる。従って、表面における重力成分方向を横切るようにして、グリースが介在する場所の下側に段を形成することで、傾いた状態で保持する場合にも、グリースの移動を確実に抑制することができる。
【００２６】
請求項９に記載のように、前記段は、前記表面において、縞状に形成されてなることが好ましい。これにより、前記グリースの移動を、より広範囲で、より確実に抑制することができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記段が、前記表面において、格子状に形成されてなることを特徴としている。また、請求項１１に記載の発明は、前記段が、前記表面において、亀甲状に形成されてなることを特徴としている。
【００２８】
これらによれば、ケースもしくは回路基板の重力方向に対する保持方向が未定である場合や、様々な方向に保持される可能性がある場合においても、前記グリースの移動を確実に抑制することができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、前記グリースが介在する場所の周りにおける前記ケースと回路基板の表面が平板状であり、前記ケースの表面と回路基板の表面が、互いに傾いた状態で配置されてなることを特徴としている。
【００３０】
ケースの表面と回路基板の表面が互いに傾いた状態で配置される場合には、一方で両者の間の幅が狭くなり、他方で両者の間の幅が広くなる。従って、グリースが熱膨張して広がる場合、一方ではグリースの厚さが薄くなり、他方ではグリースの厚さが厚くなる。一般に、流体の抵抗は、流路が狭くなるほど大きくなる。従って、グリースは、ケースと回路基板の間の幅が広くなる方向に膨張し、狭くなる方向への移動が抑制される。
【００３１】
従って、請求項１３に記載のように、前記ケースもしくは回路基板が、重力方向に対して傾いた状態で保持される場合に好適で、前記グリースを挟む、前記ケースの表面と回路基板の表面で構成される空間の幅が、前記ケースの表面もしくは回路基板の表面における重力成分方向に向かって、狭くなるようにすることで、傾いた状態で保持する場合にも、グリースの移動を確実に抑制することができる。
【００３２】
請求項１４に記載のように、前記ケースの表面と回路基板の表面は、互いに１°以上傾いた状態で配置されることが好ましい。これにより、グリースの移動を確実に抑制することができる。
【００３３】
請求項１５に記載のように、前記ケースの表面と回路基板の表面の間に介在するグリースの厚さは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、前記ケースもしくは回路基板の表面において形成される段の効果、もしくは前記ケースの表面と回路基板の表面を互いに傾いた状態で配置する場合の効果を、確実に発揮させることができる。
【００３４】
請求項１６〜２５に記載の発明は、請求項６〜１５に記載の発明を、グリースとの接触面における表面自由エネルギーと表面粗さが任意の値を持つケースに対して、適用するものである。請求項６〜１５に記載の発明は、グリースとの接触面における表面自由エネルギーと表面粗さが任意の値を持つケースに対しても、その効果を発揮する。尚、請求項１６〜２５に記載の発明の作用効果については、上記のとおりであり、その説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の電子部品の放熱構造を、図に基づいて説明する。
【００３６】
図１は、本発明の電子部品の放熱構造１００を示す断面模式図である。
【００３７】
図１において、符号１は発熱を伴う電子部品である。図１の電子部品１は、発熱を伴う半導体チップ１ａが台座１ｂ上に搭載され、樹脂１ｃでモールドされたものである。符号２は、電子部品１を搭載する回路基板である。図１の回路基板２は、絶縁母材２ａに導体パターン２ｂが多層に形成された多層回路基板である。電子部品２は、半田５により台座１ｂが回路基板２の表面にある導体パターンに接続されて、回路基板２に搭載されている。符号３は、回路基板２を収容する熱伝導性のあるケースである。図１のケース３は、下側ケース３ａと上側ケース３ｂで構成されている。符号４は、電子部品１の発生する熱をケース３に伝導するグリースである。図１では、グリース４ａが下側ケース３ａと回路基板２の間に介在しており、グリース４ｂが上側ケース４ｂと電子部品２の間に介在している。
【００３８】
図１に示す電子部品の放熱構造１００においては、図中の一点差線で囲ったケースにおけるグリースとの接触面３ａｓ，３ｂｓの表面状態が、次の図２に示す試験で得られた、グリースの流動を抑制できる所定範囲に規定される。
【００３９】
図２は、ケースにおけるグリースとの接触面の表面状態因子として、表面自由エネルギーと表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）について、グリースの流動を振動試験により評価した結果である。
【００４０】
図２の試験に供したグリースは、シリコーンをベース成分とし、フィラーとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）が６０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲で充填され、２００Ｐａ・ｓｅｃ以上５００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースである。このグリースは、高い熱伝導性能と好適な粘度を有しており、長期間に渡って熱伝導性能が劣化することがない。尚、図２の評価試験は、２０Ｇの振動を９６時間印加した後のグリースの移動量を評価したものである。また、試験に供したグリースの粘度は、スパイラル粘度計（マルコム社製）を用い、回転数１０ｒｐｍ、温度２５℃の条件で測定した。
【００４１】
試料３〜試料５のアルミニウム圧延材は、熱伝導率が高く、放熱性能に優れるため、回路基板を収容するケース材として一般的に用いられている。試料３〜試料５のアルミニウム圧延材は、特別な表面処理を施していない、加工したままの状態のもので、３１．０〜３７．１ｍＮ／ｍの表面自由エネルギーと、０．７９〜２．５１μｍの表面粗さＲｚを有している。試料６のアルミニウムダイキャスト材も、回路基板を収容するケース材として一般的に用いられる。試料６のアルミニウムダイキャスト材は、３４．６ｍＮ／ｍの表面自由エネルギーと、４．２５μｍの表面粗さＲｚを有している。
【００４２】
鉄は、一般的にアルミニウムより大きな表面自由エネルギーを有しており、試料７の鉄圧延材は、４０．５ｍＮ／ｍの表面自由エネルギーと、２．９４μｍの表面粗さＲｚを有している。樹脂材料は、一般的に金属材料より小さな表面自由エネルギーを有しており、試料１のテフロン（登録商標）は、１９．３ｍＮ／ｍの表面自由エネルギーと、１．４２μｍの表面粗さＲｚを有している。また、試料２のセロハン（商品名）は、２５．１ｍＮ／ｍの表面自由エネルギーと、０．７５μｍの表面粗さＲｚを有している。
【００４３】
図２の評価結果に示すように、表面自由エネルギーが低い試料１のテフロン（登録商標）と試料２のセロハン（商品名）を用いた試料では、２０Ｇ・９６時間の振動試験評価で、グリースが流動した。また、アルミニウム圧延材を用いた試料３〜５では、表面粗さＲｚの小さい試料３と試料４でグリースが流動した。一方、アルミニウム圧延材を用いた表面粗さＲｚの大きい試料５と、アルミニウムダイキャスト材を用いた試料６および鉄圧延材を用いた試料７については、グリースの流動が抑制された。
【００４４】
図２の結果を分析すると、試料１〜試料４の結果より、グリースの流動を抑制するためには、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面自由エネルギーが２０ｍＮ／ｍ以上であり、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面粗さＲｚが１．０μｍ以上であることが必要である。また、試料５〜試料７の結果より、グリースの流動を抑制するためには、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面自由エネルギーが３４ｍＮ／ｍ以上で、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面粗さＲｚが２．５μｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
接触面３ａｓ，３ｂｓの表面自由エネルギーが２０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは３４ｍＮ／ｍ以上の場合には、接触面３ａｓ，３ｂｓのグリース付着力が大きいため、この表面自由エネルギーによるグリース付着力によって、グリースの流動が抑制されると考えられる。また、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面粗さＲｚも１．０μｍ以上、好ましくは２．５μｍ以上の場合には、接触面３ａｓ，３ｂｓの凹凸がグリースの流動の抵抗となり、この表面粗さＲｚで表される接触面３ａｓ，３ｂｓの凹凸によっても、グリースの流動が抑制されると考えられる。従って、図２の結果は、上記２つの効果が相まって、グリースの流動が抑制されていると考えられる。
【００４６】
以上の結果より、接触面３ａｓ，３ｂｓの表面自由エネルギーを２０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは３４ｍＮ／ｍ以上とし、表面粗さＲｚを１．０μｍ以上、好ましくは２．５μｍ以上とした図１の電子部品の放熱構造１００は、グリースの流動が抑制され、初期の放熱性能を長期間に渡って維持することができる。従って、図１の電子部品の放熱構造１００を、長期間に渡って放熱性能が劣化しない電子部品の放熱構造とすることができる。
【００４７】
次に、車載環境のように回路基板が様々な向きに搭載され、温度変化の大きい環境に晒される場合に好適な電子部品の放熱構造について説明する。
【００４８】
温度変化の大きい環境では、冷熱サイクルによって、グリースが重力方向へ向かって移動していく現象が見られる。
【００４９】
図３（ａ）〜（ｃ）は、冷熱サイクルによるグリースの移動のメカニズムを検討するため、グリースが熱膨張（２５→１０５℃）する際、グリースが動き出す直前の応力をＦＥＭで解析した結果である。図３（ａ）は、解析に用いた回路基板２、ケース３およびグリース４の配置を示すモデル図である。図３（ｂ）は、解析で得られたせん断応力の分布図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）において一点鎖線で囲ったＡ部のせん断応力をグラフ化して示した図である。
【００５０】
図３（ｂ）の結果に見られるように、グリース４が熱膨張する場合には、ケース３もしくは回路基板２との接触面におけるグリース４の端部に、応力集中が起きている。図３（ｃ）に示すように、応力集中は接触面から２５μｍ程度の高さの範囲におさまっている。従って、グリースの移動のメカニズムは、次のように考えられる。すなわち、熱膨張率によりグリース４が膨らんだ際、端部に応力集中があり、グリース４の移動に抗する抵抗力の限界を越えた場合にグリース４が移動する。温度が下がった場合にはグリース４が元の位置までもどらず、その結果、冷熱サイクルの進行とともにグリース４が移動していく。特に、ケース３もしくは回路基板２が、重力方向に対して傾いた状態で保持される場合には、この現象が顕著となり、９０°に傾いた状態で保持される場合に最大となる。
【００５１】
以上に示したように、グリース４が熱膨張する場合には、ケース３もしくは回路基板２との接触面におけるグリース４の端部に応力集中が起きる。この応力集中に対して、高い段がケース３もしくは回路基板２にあると、グリース４はこれを乗り越えて移動することができないと考えられる。従って、ケース３もしくは回路基板２の表面において、グリース４が介在する場所の周りに、表面からの高さが２５μｍ以上の段を形成することで、グリース４の熱膨張による横方向へのはみ出し、および移動を抑制することができる。
【００５２】
図４（ａ）〜（ｃ）は、上記の冷熱サイクルによるグリースの移動のメカニズム検討結果をもとに、ケース３０に段３０ｄを形成して、グリース４の移動を防止する構造を試験した結果である。
【００５３】
図４（ａ）は、冷熱サイクル（−４０℃，１２５℃間）試験に用いた回路基板２、ケース３０およびグリース４の配置を示すモデル図である。回路基板２は一般的なプリント基板であり、ケース３０はアルミニウムダイキャスト材である。グリース４の塗布量は、０．２ｍｌとしている。
【００５４】
図４（ｂ）は、冷熱サイクル後のグリース４のズレ距離を表に示した図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の結果をグラフ化して示した図である。
【００５５】
図４（ｃ）に示したように、−４０℃と１２５℃の間の冷熱サイクル試験において、５０サイクルでは、段３０ｄを形成しなくても（ｈ＝０ｍｍ）、グリース４のズレはほとんどみられない。しかしながら、３００サイクルでは、段３０ｄがないとグリース４のズレ距離は８ｍｍ程度になって、顕著なズレがみられる。一方、０．１ｍｍ以上の高さの段３０ｄを形成した試料では、３００サイクルにおいても、グリース４のズレが確実に抑制されている。
【００５６】
上記の段３０ｄによるグリース４の移動の抑制は、２５μｍ程度の高さでも効果を発揮するため、ケース３０もしくは回路基板４のどのような場所に設けても、電子部品の実装の邪魔になることはない。従って、設計自由度が低下することもない。
【００５７】
図５（ａ）〜（ｄ）は、ケースの表面に形成される上記の段の様々な形態を示す平面図である。
【００５８】
図５（ａ）は、ケース３１が、重力方向に対して傾いた状態で保持される場合に好適な段３１ｄの形態である。図５（ａ）のケース３１では、段３１ｄが、表面における重力成分方向を横切るようにして、グリース４が介在する場所の下側に形成されている。
【００５９】
ケースが重力方向に対して傾いた状態で保持される場合には、ケースの表面における重力成分方向が、グリースの移動の容易方向となる。従って、ケース３１のように、表面における重力成分方向を横切るようにして、グリース４が介在する場所の下側に段３１ｄを形成することで、傾いた状態で保持する場合にも、グリース４の移動を確実に抑制することができる。
【００６０】
図５（ｂ）のケース３２では、段３２ｄが、ケース３２の表面において、縞状に形成されている。これにより、グリース４の移動を、より広範囲で、より確実に抑制することができる。
【００６１】
図５（ｃ）のケース３３では、段３３ｄが、ケース３３の表面において、格子状に形成されている。また、図５（ｄ）のケース３４では、段３４ｄが、ケース３４の表面において、亀甲状に形成されている。
【００６２】
図５（ｃ）のケース３３と図５（ｄ）のケース３４の場合には、ケース３３，３４の重力方向に対する保持方向が未定である場合や、様々な方向に保持される可能性がある場合においても、グリース４の移動を確実に抑制することができる。
【００６３】
尚、図５（ａ）〜（ｄ）はケース３１〜３４に段３１ｄ〜３４ｄを形成する場合について示してあるが、回路基板に段を形成する場合も同様である。
【００６４】
図６（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）の冷熱サイクルによるグリースの移動のメカニズム検討結果をもとに、グリース４の移動を防止する別の構造を試験した結果である。
【００６５】
図６（ａ）は、冷熱サイクル（−４０℃，１２５℃間）試験に用いた回路基板２、ケース３５およびグリース４の配置を示すモデル図である。尚、図４（ａ）の試験と同様に、試験に用いた回路基板２は一般的なプリント基板であり、ケース３５はアルミニウムダイキャスト材である。グリース４の塗布量は、０．２ｍｌとしている。
【００６６】
図６（ａ）の構造は、グリース４が介在する場所の周りにおけるケース３５と回路基板２の表面が平板状であり、ケース３５の表面と回路基板２の表面が、互いに傾いた状態で配置される構造である。ケース３５の表面と回路基板２の表面が互いに傾いた状態で配置される場合には、一方で両者の間の幅が狭くなり、他方で両者の間の幅が広くなる。従って、グリース４が熱膨張して広がる場合、一方ではグリース４の厚さが薄くなり、他方ではグリース４の厚さが厚くなる。一般に、流体の抵抗は、流路が狭くなるほど大きくなる。従って、グリース４は、ケース３５と回路基板２の間の幅が広くなる方向に膨張し、狭くなる方向への移動が抑制される。従って、図６（ａ）に示すように、ケース３５もしくは回路基板２が、重力方向に対して傾いた状態で保持される場合に好適で、グリース４を挟む、ケース３５の表面と回路基板２の表面で構成される空間の幅が、ケース３５の表面もしくは回路基板２の表面における重力成分方向に向かって狭くなるようにすることで、傾いた状態で保持する場合にも、グリース４の移動を確実に抑制することができると考えられる。
【００６７】
図６（ｂ）は、冷熱サイクル後のグリース４のズレ距離を表に示した図であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の結果をグラフ化して示した図である。
【００６８】
図６（ｃ）に示したように、−４０℃と１２５℃の間の冷熱サイクル試験において、  ケース３５の表面と回路基板２の表面を互いに１°以上傾いた状態で配置したものについては、３００サイクルにおいて、グリース４の移動が確実に抑制されている。また、さらにサイクル数を増した試験によれば、グリース４の移動の抑制には、ケース３５の表面と回路基板２の表面を互いに３°以上傾いた状態で配置することが特に好ましい。
【００６９】
上記のケース３５の表面と回路基板２の表面が互いに傾いた状態で配置される放熱構造についても、グリース４が介在する場所の周りにおけるケース３５と回路基板２の表面は平板状であり、電子部品の実装の邪魔になることはない。従って、設計自由度が低下することもない。
【００７０】
図４（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）の試験においては、ケース３０，３５の表面と回路基板２の表面の間に介在するグリース４の厚さを１ｍｍに設定して、冷熱サイクル試験を行っている。
【００７１】
ケースと回路基板の間にグリースを介在させるに際して、ケースの表面と回路基板の表面の間に介在するグリースの厚さは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、図４（ａ）〜（ｃ）に示したケースもしくは回路基板の表面において形成される段の効果、もしくは図６（ａ）〜（ｃ）に示したケースの表面と回路基板の表面を互いに傾いた状態で配置する場合の効果を、確実に発揮させることができる。
【００７２】
（他の実施形態）
図２の評価試験は、シリコーンをベース成分とし、フィラーとして酸化亜鉛（ＺｎＯ）が６０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲で充填され、２００Ｐａ・ｓｅｃ以上５００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有するグリースで行った。これに限らず、上記表面自由エネルギーと表面粗さＲｚを有する本発明の電子部品の放熱構造では、５０Ｐａ・ｓｅｃ以上２０００Ｐａ・ｓｅｃ以下の粘度を有する一般的なグリースを用いても、同様の効果を得ることができる。上記粘度範囲にあるグリースは、放熱部への塗布が容易であると共に、上記ケースと共に用いることで長期に渡って流動が抑制できる。
【００７３】
図４（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）の試験においては、ケース３０，３５もしくは回路基板２が重力方向に対して９０°傾いた状態で保持される場合について示したが、任意の角度に傾いた状態で保持される場合についても同様であることはいうまでもない。
【００７４】
また、図４（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）の試験は、図２に示したアルミニウムダイキャスト材からなるケースを用いた試験であった。しかしながら、図３〜図６で説明した発明の効果は上記材料のケースに限らず、グリースとの接触面における表面自由エネルギーと表面粗さが任意の値を持つケースに対して適用可能で、同様の効果が発揮されることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の電子部品の放熱構造を示す断面模式図である。
【図２】グリースの流動を、振動試験により評価した結果である。
【図３】グリースが熱膨張により動き出す直前の応力をＦＥＭで解析した結果で、（ａ）は解析に用いたモデル図であり、（ｂ）は解析で得られたせん断応力の分布図であり、（ｃ）は（ｂ）において一点鎖線で囲ったＡ部のせん断応力をグラフ化した図である。
【図４】グリースの移動を防止する構造を試験した結果で、（ａ）は冷熱サイクル試験に用いた回路基板、ケースおよびグリースの配置を示すモデル図であり、（ｂ）は冷熱サイクル後のグリースのズレ距離を表に示した図であり、（ｃ）は（ｂ）の結果をグラフ化した図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ケースの表面に形成される段の様々な形態を示す平面図である。
【図６】グリースの移動を防止する別の構造を試験した結果で、（ａ）は冷熱サイクル試験に用いた回路基板、ケースおよびグリースの配置を示すモデル図であり、（ｂ）は冷熱サイクル後のグリースのズレ距離を表に示した図であり、（ｃ）は（ｂ）の結果をグラフ化した図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  電子部品
２  回路基板
３，３ａ，３ｂ，３０〜３５  ケース
３ａｓ，３ｂｓ  ケースにおけるグリースとの接触面
３０ｄ〜３４ｄ  段
４，４ａ，４ｂ  グリース
１００  放熱構造
【図１】
2005005671.tif 000003
【図２】
2005005671.tif 000004
【図３】
2005005671.tif 000005
【図４】
2005005671.tif 000006
【図５】
2005005671.tif 000007
【図６】
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