(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発熱素子（４）が表面側に実装される基板（３）と、前記基板が電気的に接続されるマザーボード（１）と、前記基板及び前記マザーボードが収容される筐体（９）とを備え、前記基板の法線方向と前記マザーボードの法線方向とが略直角になるように前記基板と前記マザーボードとが配置されている電子装置において、
前記筐体にはその内面から前記基板に向かって突出した突出部（７ａ）が形成され、前記突出部の先端は前記マザーボードに当接しており、前記突出部に対して熱伝導性の接着剤（１０）を介して前記基板の裏面側が接着されており、
前記筐体は上部ケース（７）および下部ケース（８）を有した構成とされており、
前記上部ケースには前記突出部が形成され、前記下部ケースには前記突出部と対向する部位に前記上部ケース側に突出した凸部（８ａ）が形成され、
前記マザーボードを間に挟んで前記上部ケースと前記下部ケースの凸部とがネジ（１１ａ）により固定されていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子が実装された電子装置に関し、特に車両に搭載して好適な電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば車両用の電子装置は統合化が進められており、１つの電子装置当たりの機能の増加による実装される電子部品の数の増加と、それによる消費電力の増加が進んでいる。そこで、電子部品の高密度実装と放熱性を両立するために、例えば以下のような構成の電子装置が特開平１１−１８６６８７号公報にて提案されている。
【０００３】
この公報に記載の技術では、発熱素子を含む電子部品を、例えば機能毎に分けて放熱性の高いセラミック基板の表面に各々実装し、これらのセラミック基板をマザーボードに搭載するにあたり、これらのセラミック基板を放熱フィンに接合し、セラミック基板の法線方向とマザーボードの法線方向とが略直角になるように、マザーボードの板面に対して放熱フィンを立設し、各セラミック基板のリード端子をマザーボードに電気的に接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記のようなセラミック基板とマザーボードとは筐体（ケース）に収納され、上記の放熱フィンはケース内側と係合され、熱的に接続され、発熱素子の熱を筐体に伝達して筐体から放熱することにより、電子装置の放熱性を確保している。
【０００５】
今後、電子装置における消費電力の更なる増加が見込まれ、更なる放熱性の向上が希求されている。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、放熱性をより向上させた電子装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、少なくとも発熱素子（４）が表面側に実装される基板（３）と、基板が電気的に接続されるマザーボード（１）と、基板及びマザーボードが収容される筐体（９）とを備え、基板の法線方向とマザーボードの法線方向とが略直角になるように基板とマザーボードとが配置されている電子装置において、筐体には、その内面から基板に向かって突出した突出部（７ａ）が形成され、突出部の先端はマザーボードに当接しており、突出部に対して熱伝導性の接着剤（１０）を介して基板の裏面側が接着されており、筐体は上部ケース（７）および下部ケース（８）を有した構成とされており、上部ケースには突出部が形成され、下部ケースには突出部と対向する部位に上部ケース側に突出した凸部（８ａ）が形成され、マザーボードを間に挟んで上部ケースと下部ケースの凸部とがネジ（１１ａ）により固定されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、筐体から突出させることで突出部を筐体と一体で設けているため、基板を介して突出部に伝達された発熱素子の熱が筐体に伝達される際の熱抵抗を小さくすることができる。また、接着剤を介して基板を突出部に固定しているため、基板と突出部との距離を小さくすることができ、これにより発熱素子から筐体に伝達される熱量を大きくすることができる。従って、放熱性をより向上させた電子装置を提供することができる。
【００１０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（参考例）
以下、図に示す参考例について説明する。図１は参考例の電子装置１００の概略断面図である。図１に示すように、マザーボード１の表裏面には制御ＩＣやチップ抵抗等の様々な電子部品２が、半田や導電性接着剤等によって実装されている。
【００１２】
また、基板としてのセラミック基板３の表面側に発熱素子４とその他の部品（図示せず）とが実装されている。発熱素子４としては、例えばパワー素子である駆動トランジスタを用いることができ、その他の部品としてはＩＣやセラミックコンデンサ等を用いることができる。これらの発熱素子４とその他の部品は、セラミック基板３に対して半田や導電性接着剤等によって実装されている。また、セラミック基板３からは発熱素子４等と電気的に接続されたリード５が突出して設けられている。
【００１３】
そして、マザーボード１の法線方向とセラミック基板３の法線方向とが略直角になるようにしてセラミック基板３がマザーボード１の表面上に配置され、セラミック基板３のリード５が整列板６を介してマザーボード１の所定位置に挿入されている。そして、マザーボード１とリード５とが半田付されて、セラミック基板３とマザーボード１とが電気的に接続されている。
【００１４】
また、マザーボード１とセラミック基板３とは、上部ケース７と下部ケース８とからなる筐体９に収容されている。上部ケース７には、その内面からセラミック基板３に向かって突出した突出部７ａが形成されている。
【００１５】
この突出部７ａの壁面は平面になっており、この平面に対して熱伝導性の接着剤１０を介してセラミック基板３の裏面側が接着されている。この熱伝導性の接着剤１０としては熱伝導性のＳｉ系接着剤を用いることができる。また、この接着剤１０の厚みは１００μｍ以下となっている。
【００１６】
また、突出部７ａの先端はマザーボード１に当接しており、突出部７ａとマザーボード１とがネジ１１ａによって締められて固定されている。また、上部ケース７と下部ケース８の各々の端部において、上部ケース７と下部ケース８がネジ１１ｂによって締められて固定されている。
【００１７】
また、マザーボード１の一端は、上部ケース７と下部ケース８に挟まれて固定されている。また、マザーボード１の他端に対してコネクタ１２がネジ１１ｃによって締められて固定されており、コネクタ１２のリード１３がマザーボード１に対して半田付されて電気的に接続されている。
【００１８】
次に、上記構成の電子装置１００の製造方法を、図１の電子装置１００の概略断面図に対応する断面で示す工程図である図２を参照して説明する。
【００１９】
〔図２（ａ）に示す工程〕  突出部７ａが形成された上部ケース７を用意する。
【００２０】
〔図２（ｂ）に示す工程〕  発熱素子４等が実装され、発熱素子４等と電気的に接続されたリード５が形成されたセラミック基板３を用意して、熱伝導性の接着剤１０を用いてセラミック基板３の裏面を突出部７ａに接着する。
【００２１】
この際、後述の工程の様にマザーボード１の所定位置にリード５を挿入するためには、マザーボード１とセラミック基板３との相対位置を精度良く合わせる必要がある。従って、位置合わせ治具を用いて突出部７ａに対して精度良くセラミック基板３を接着する。
【００２２】
次に、リード５を所望の形状にフォーミングする。このリード５の形状は、セラミック基板３とマザーボード１との位置ずれ等による応力を緩和できるような形状にすると好適である。その後、整列板６をリード５の先端側に挿入する。
【００２３】
〔図２（ｃ）に示す工程〕  制御ＩＣやチップ抵抗等の様々な電子部品２が表裏面に実装されたマザーボード１を用意して、マザーボード１の所定位置に対してセラミック基板３のリード５とコネクタ１２のリード１３を挿入する。そして、突出部７ａの先端部やコネクタ１２等とマザーボード１とをネジ１１ａ、１１ｃにより締めて、上部ケース７、コネクタ１２及びマザーボード１を互いに固定する。
【００２４】
この際、マザーボード１の所定位置にセラミック基板３のリード５を挿入することにより、上部ケース７におけるネジ穴の位置とマザーボード１におけるネジ穴の位置とがずれる可能性がある。そのため、マザーボード１におけるネジ穴を長穴等にしてクリアランスを設けると好ましい。
【００２５】
その後、セラミック基板３のリード５とマザーボード１、及びコネクタ１２のリード１３とマザーボード１とを、部分フロー技術を用いて半田付する。この際、予め上部ケース７に対してマザーボード１とセラミック基板３とが固定されており、マザーボード１とセラミック基板３のリード５との相対位置が固定された後に半田付を行っている。そのため、半田付後にリード５が曲がる等して半田付部に応力が加わることがなく、半田付部の接続信頼性を高めることができる。
【００２６】
〔図２（ｄ）に示す工程〕  下部ケース８を用意して、マザーボード１の裏面側に下部ケース８を配置する。そして、下部ケース８を上部ケース７に対してネジ１１ｂにより締めて固定する。このようにして、参考例の電子装置１００が完成する。
【００２７】
この様に参考例では、上部ケース７から突出させることで突出部７ａを上部ケース７と一体で設けているため、セラミック基板３を介して突出部７ａに伝達された発熱素子４の熱が上部ケース７の上方に伝達させる際の熱抵抗を小さくすることができる。そのため、放熱性をより向上させた電子装置１００を提供することができる。
【００２８】
また、上部ケース７の突出部７ａに熱伝導性の接着剤１０によってセラミック基板３を接着しているため、この熱伝導性の接着剤１０を突出部７ａ又はセラミック基板３の少なくとも一方に塗布した後、両者を貼り合わせることで、突出部７ａとセラミック基板３との固定が可能となる。そのため、接着剤１０の厚みを薄くしてセラミック基板３と突出部７ａとの距離を小さくすることができる。
【００２９】
ここで、一般的な熱伝達の法則について説明する。熱伝達の式は、伝達される熱量をＱ、伝達部位における物体の熱伝導率をλ、伝達部位における断面積をＳ、伝達部位の厚さをｄ、伝達部位の厚さｄの両端における温度差をΔＴとすると、Ｑ＝λＳ（ΔＴ／ｄ）で表わされる。つまり、伝達部位の厚さｄを小さくする程伝達される熱量Ｑを大きくすることができる。
【００３０】
従って、参考例では、セラミック基板３と突出部７ａとの距離を小さくすることができるため、セラミック基板３に実装された発熱素子４から突出部７ａ（上部ケース７）に伝達される熱量を大きくすることができ、放熱性をより向上させた電子装置１００を提供することができる。
【００３１】
また、セラミック基板３やセラミック基板３に実装された発熱素子４等の寸法公差がある場合は、接着剤１０を多少厚めに塗布してセラミック基板３を軽く突出部７ａに押し付けるようにして寸法公差を吸収することができる。この場合も、必要以上にセラミック基板３と突出部７ａとの距離を大きくすることはなく、放熱性を損なうことはない。
【００３２】
ところで、この様な突出部７ａにセラミック基板３を固定する方法として、他に、上部ケースから２つの壁を互いに平行に突出させることで突出部を形成し、この２つの壁の間に発熱素子等が実装されたセラミック基板を配置し、２つの壁とセラミック基板との間に熱伝導性樹脂を充填し、この熱伝導性樹脂を介してセラミック基板を上部ケースに固定する方法も考えられる。
【００３３】
しかし、この様な方法では、２つの壁の間にセラミック基板を配置して熱伝導性樹脂を充填するため、２つの壁とセラミック基板とのクリアランスを確保するための隙間が必要となる。
【００３４】
そのため、参考例の電子装置１００と比較してセラミック基板と突出部（壁）との距離が大きくなってしまう。従って、参考例のように、セラミック基板３と突出部７ａとを接着剤１０を介して固定する方が放熱性をより向上させることができる。
【００３５】
また、突出部７ａにセラミック基板３を固定する他の方法として、熱伝導性シートを介してセラミック基板を突出部に固定する方法も考えられる。しかし、この方法では、熱伝導性シートというシート状の材料の弾性を利用して発熱素子４等の寸法公差を吸収する効果も得るようにするため、熱伝導性シートの厚みがある程度必要となってしまう。
【００３６】
また、熱伝導性シートの弾性変形を利用して寸法公差を吸収しているため、経時的に熱伝導性シートの応力緩和が発生して、セラミック基板と熱伝導性シート及び突出部と熱伝導性シートとの密着力が低下することにより熱伝達率λが低下する恐れがある。
【００３７】
それに対して、参考例の電子装置１００では、接着剤１０というペースト状の材料を用いているため、接着剤１０の厚みが薄くても寸法公差を吸収することができる。また、セラミック基板３と突出部７ａとの密着力を熱伝導性シートを用いる場合よりも確保することができる。
【００３８】
因みに、熱伝導性シートでは０．２〜０．５ｍｍ程度の厚みが必要であるが、接着剤では０．１ｍｍ（１００μｍ）以下の厚みにすることができる。但し、突出部７ａとセラミック基板３との接着強度を好適に確保するために、接着剤の厚みはセラミック基板３の反りや外形サイズにもよるが、約３０μｍ以上にすると望ましい。
【００３９】
（第１実施形態）
図３は本実施形態の電子装置１００の概略断面図である。本実施形態では、参考例と比較して下部ケース８の形状が異なるものである。以下、主として参考例と異なる部分について説明し、図３中図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、下部ケース８のうち上部ケース７の突出部７ａと対向する部位において、上部ケース７側に突出した凸部８ａが形成されている。そして、マザーボード１を間に挟んで上部ケース７と下部ケース８の凸部８ａとがネジ１１ａにより固定されている。
【００４１】
この様な構成にすることにより、セラミック基板３に実装された発熱素子４から発せられる熱を下部ケース８からも放熱することができ、参考例よりも更に放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係る電子装置の概略断面図である。
【図２】  参考例に係る電子装置の製造方法を概略断面図にて示す工程図である。
【図３】  第１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…マザーボード、３…セラミック基板（基板）、４…発熱素子、７ａ…突出部、９…筐体、１０…熱伝導性の接着剤。
【図１】
0004407067.tif 000002
【図２】
0004407067.tif 000003
【図３】
0004407067.tif 000004