(57)【要約】【課題】集約して実装された電子部品が発生する熱の影響を他の電子部品に及ぼし難く、効率良く筐体に伝熱することが可能な電子機器を提供する。【解決手段】回路基板１０は、ねじ３０を用いてボス２２によって筐体２０に固定され、ボス２２は、電子部品１１〜１４が発生した熱を回路基板１０から筐体２０に伝達する。回路基板１０の外周部に、電子部品１１，１２を集約して実装した電子部品集約部１５，１６が設けられ、電子部品集約部１５，１６から回路基板１０の中央に向う方向において、回路基板１０の中央側に最も近い電子部品１１，１２の間に、平面視でボス２２が位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品を実装した回路基板と、
前記回路基板を保持する筐体と、
前記回路基板を前記筐体に固定し、前記電子部品が発生した熱を前記回路基板から前記筐体に伝達する基板固定部とを備えた電子機器であって、
前記回路基板の外周部に、前記複数の電子部品のうち発熱電子部品を集約して実装した電子部品集約部が設けられ、
前記電子部品集約部から前記回路基板の中央に向う方向において、前記電子部品集約部に実装された電子部品の前記回路基板の中央側に最も近い点から、前記電子部品集約部に実装された電子部品以外の前記電子部品との間に、平面視で前記基板固定部が位置していることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
平面視で、前記基板固定部は、前記電子部品集約部のうち少なくとも１つの発熱電子部品と他の発熱電子部品との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子部品集約部には、前記回路基板の表裏両面に複数の発熱電子部品を同様の配置で実装していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記基板固定部は、前記筐体の底壁から前記回路基板に向って突出するボスであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記回路基板は、同一円周状に配置された第１のサーマルビア群と、前記第１のサーマルビア群より外側の同一円周状に、前記第１のサーマルビアと径方向に重なり合わないようにオフセット配置された第２のサーマルビア群とを有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、特に、電子部品が実装された回路基板を保持する筐体を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の筐体に保持される回路基板には、多数の電子部品が実装されており、電子部品が作動すると熱が発生する。この熱が回路基板に蓄積されると、他の電子部品に悪影響を及ぼすおそれがある。よって、回路基板の熱を筐体に効率良く伝達させて、筐体から外部に放熱する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電子部品が実装されると共に、表裏両面にそれぞれ回路パターンが形成され、これら回路パターンの熱伝導部を接続するスルーホールを有する回路基板と、この回路基板が保持されるケース（筐体）と、ねじによって回路基板をケースに固定するためにケースの底壁に形成された台座とを備えた電子機器ユニット（電子機器）が記載されている。
【０００４】
このものでは、電子部品、この電子部品と電気的に接続された表面の回路パターンの熱伝導部、スルーホール、裏面の回路パターンの熱伝導部、台座、ケースの順に、熱が伝達されて、放熱される。なお、台座は折り曲げ加工によってケースの底壁の四隅に底壁と一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８９３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の構造では、複数の電子部品を集約して回路基板に実装した場合、電子部品が発生した熱が回路基板の四隅に設けられた台座に集中する。そのため、回路基板から効率良くケースに熱が伝達せず、電子部品が発生した熱が回路基板に滞留して、他の電子部品に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、集約して実装された電子部品が発生する熱の影響を他の電子部品に及ぼし難く、効率良く筐体に伝熱することが可能な電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の電子部品を実装した回路基板と、前記回路基板を保持する筐体と、前記回路基板を前記筐体に固定し、前記電子部品が発生した熱を前記回路基板から前記筐体に伝達する基板固定部とを備えた電子機器であって、前記回路基板の外周部に、前記複数の電子部品のうち発熱電子部品を集約して実装した電子部品集約部が設けられ、前記電子部品集約部から前記回路基板の中央に向う方向において、前記電子部品集約部に実装された電子部品の前記回路基板の中央側に最も近い点から、前記電子部品集約部に実装された電子部品以外の前記電子部品との間に、平面視で前記基板固定部が位置していることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、電子部品集約部から回路基板の中央に向う方向において、電子部品集約部に実装された発熱電子部品以外の他の電子部品と電子部品集約部との間に基板固定部が位置している。そのため、電子部品集約部の発熱電子部品から発生された熱が、他の電子部品にあまり伝達されずに、大部分が基板固定部を介して筐体に伝達される。よって、電子部品集約部の発熱電子部品が発生した熱による他の電子部品への悪影響を抑えることが可能となる。
【００１０】
また、本発明において、平面視で、前記基板固定部は、前記電子部品集約部のうち少なくとも１つの発熱電子部品と他の発熱電子部品との間に配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明において、前記電子部品集約部には、前記回路基板の表裏両面に複数の発熱電子部品を同様の配置で実装していることが好ましい。
【００１２】
これらの場合、電子部品集約部の発熱電子部品が発生した熱を、より効率良く基板固定部を介して筐体に伝達させることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明において、前記基板固定部は、前記筐体の底壁から前記回路基板に向って突出するボスであることが好ましい。
【００１４】
この場合、回路基板の裏面に電子部品を実装することが容易になる。
【００１５】
また、本発明において、前記回路基板は、同一円周状に配置された第１のサーマルビア群と、前記第１のサーマルビア群より外側の同一円周状に、前記第１のサーマルビアと径方向に重なり合わないようにオフセット配置された第２のサーマルビア群とを有することが好ましい。
【００１６】
この場合、第１及び第２のサーマルビア群を構成する各サーマルビアに熱が分散し均等に伝熱するので、回路基板の熱伝達性能が優れたものとなる。よって、さらに電子部品集約部の発熱電子部品が発生した熱を、より効率良く基板固定部を介して筐体に伝達させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子機器の回路基板を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図。
【図２】図１（ａ）のII−II線における電子機器の断面図。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図。
【図４】本発明の実施例と比較例での電子部品の配置と温度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る電子機器について図面を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電子機器１００（全体は図示せず）は、例えば電子制御装置（ＥＣＵ）であり、回路基板１０を内部に収容する筐体２０を備えている。そして、ねじ３０によって回路基板１０が筐体２０に固定されている。なお、電子機器１００は、筐体２０に固定され、回路基板１０を覆うカバーを備えていてもよい。
【００１９】
なお、本実施形態の説明においては、便宜上、筐体２０に収容された回路基板１０の表裏面に沿う方向を水平方向とし、回路基板１０の表裏面に直交する方向を上下方向として説明する。しかし、電子機器１００が実際に取り付けられる姿勢は、設置箇所に応じて変化する。
【００２０】
回路基板１０には、複数の電子部品１１〜１４が実装されている。電子部品１１，１２は、発熱電子部品であり、レギュレータ、トランス、パワートランジスタなどである。ここでは、４個の電子部品１１が、回路基板１０の表面の一外周部に、集約して実装されている。そして、４個の電子部品１２が、回路基板１０の電子部品１１が実装された面とは反対の面（裏面）に、電子部品１１と同様の配置で集約して実装されている。これら電子部品１１，１２が集約されて実装した領域が、それぞれ電子部品集約部１５，１６となっている。
【００２１】
なお、複数の電子部品１１，１２が集約して実装されるとは、電子部品１１，１２間に大きな隙間、例えば電子部品１１，１２の大きさの３倍、好ましくは２倍を超える隙間を隔てずに近接して実装されることを意味する。また、回路基板１０の外周部とは、回路基板１０の中央から回路基板１０の端面の方向に平面視で２分したときの、端面側の領域を意味する。即ち、回路基板１０の外周部とは、回路基板１０の中央よりも回路基板１０の端面の方が近い領域を意味する。
【００２２】
電子部品１３，１４は、発熱が比較的小さな部品であり、例えばダイオード、コンデンサである。ここでは、４個の電子部品１３が、回路基板１０の表面の電子部品集約部１５から離れた位置にそれぞれ離間して実装されている。そして、３個の電子部品１４が、回路基板１０の裏面の電子部品集約部１６から離れた位置にそれぞれ離間して実装されている。
【００２３】
なお、図２及び図３に示すように、回路基板１０の内部には、電子部品１１〜１４に電気的に接続される導電体パターン１７などが形成されており、ここでは、４層の導電体パターン１７が形成されている。さらに、図示しないが、回路基板１０の表裏面は絶縁体パターンで被膜されている。
【００２４】
そして、図１に示すように、回路基板１０には、複数の貫通穴１８，１９が形成されている。ここでは、電子部品集約部１５，１６の近傍に形成された１個の貫通穴１８と、回路基板１０の四隅と貫通穴１８と反対側にそれぞれ形成された５個の貫通穴１９とが形成されている。
【００２５】
さらに、図２及び図３に示すように、回路基板１０の内部には、異なる層の導電体パターン１７を電気的に接続するサーマルビアが形成されている。ここでは、サーマルビアは、同一円周状に配置された第１のサーマルビア（放熱用ビア）群４１と、第１のサーマルビア群４１より外側の同一円周状に、第１のサーマルビア群４１と径方向に重なり合わないようにオフセット配置された第２のサーマルビア群４２とが形成されている。これらサーマルビア群４１，４２は、回路基板１０と比較して高い熱伝導性を有する金属、好ましくは金とガラス成分からなる高熱伝導性を有するサーマルビアペーストが充填されることで形成されている。
【００２６】
これにより、サーマルビア群４１，４２を構成する各サーマルビアに熱が分散して均等に伝熱させることが可能となる。
【００２７】
図２に示すように、筐体２０は、熱伝導性を有する金属、好ましくはアルミニウム、銅、ステンレス鋼、鉄などの高い熱伝導性を有する金属を、プレス加工、切削加工、溶接加工、ダイカスティングなど適宜な加工方法を用いることによって形成されている。筐体２０は、アルミニウムをダイカスティングで成形したものが、特に好ましい。
【００２８】
筐体２０は、平面視略四角形状（矩形状）の底壁２１と、図示しないが、底壁２１の周縁部から上方に延出する側壁とを備え、全体として上方が開放された略直方体の箱状となっている。
【００２９】
そして、筐体２０の底壁２１には、上方に突出するボス２２が一体に形成されている。ボス２２は、本発明の基板固定部に相当する。ボス２２は、ここでは、円柱形状であり、その軸心にねじ穴２３が形成されている。
【００３０】
ねじ３０は、熱伝導性を有する金属、好ましくは銅、ステンレス鋼、鉄などの高い熱伝導性を有する金属から形成されている。
【００３１】
そして、電子部品集約部１５，１６から回路基板１０の中央に向う方向（図１（ａ）及び図１（ｂ）において上から下に向う方向）において、電子部品集約部１５，１６に実装された電子部品１１，１２の中央側に最も近い点から、電子部品集約部１５，１６に実装された以外の電子部品１３，１４との間に、平面視でボス２２が位置している。
【００３２】
ここでは、電子部品集約部１５，１６から回路基板１０の中央に向う方向において、電子部品集約部１５，１６に実装された電子部品１１，１２の中央側に最も近い端面上に、平面視でボス２２が位置している。これによって、電子部品集約部１５，１６の電子部品１１，１２が発生した熱をより効率良くボス２２を介して、筐体２０に伝達することが可能となる。
【００３３】
そして、平面視で、電子部品１１，１２の間にボス２２が位置している。具体的には、図１（ａ）及び図１（ｂ）において下側に位置するそれぞれ２個の電子部品１１，１２の図中下側辺を結ぶ線分の中心に、平面視でボス２２が位置している。
【００３４】
なお、図示しないが、回路基板１０の他の５個の貫通穴１９を挿通するねじ３０にそれぞれ対応するボスなどのねじ穴を形成した部分が存在する。
【００３５】
以上説明したように、電子機器１００では、電子部品集約部１５，１６よりもボス２２が回路基板１０の中央側に位置している。そのため、電子部品集約部１５，１６の電子部品１１，１２から発生された熱が、他の電子部品１３，１４にあまり伝達されずに、大部分がボス２２を介して筐体２０に伝達される。よって、電子部品集約部１５，１６で発生した熱が、回路基板１０の中央部へ拡散することが抑制することができ、回路基板１０の中央付近に実装された他の電子部品１３，１４に及ぼす熱の影響を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、平面視で、電子部品１１，１２の間にボス２２が位置している。さらに、電子部品集約部１５，１６は、回路基板１０を介して対向して配置されている。よって、ボス２２を介して、電子部品１１，１２から発生された熱を効率良く筐体に伝達させることが可能である。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の基板固定部に相当するものが、ねじ穴２３が形成され、筐体２０の底壁２１と一体化したボス２２である場合について説明したが、本発明の基板固定部はこのようなボス２２に限定されない。
【００３８】
例えば、本発明の基板固定部に相当するものは、筐体２０とは別個に設けた部材であってもよい。この場合、この部材にねじ穴を形成して筐体２０の底壁２１に溶接などで固定すればよい。又、この別個の部材に貫通穴を形成し、筐体２０の底壁２１にねじ穴を形成して、このねじ穴に部材の貫通穴を挿通させたねじ３０を螺合させてもよい。
【００３９】
また、本発明の基板固定部に相当するものを複数設けてもよい。例えば、実施形態では、本発明の基板固定部に相当するボス２２を１個のみ設ける場合について説明したが、複数個のボス２２を設けてもよい。この場合、平面視で、各ボス２２が電子部品１１，１２のうちの何れかの電子部品１１，１２間に位置していることが特に好ましい。
【実施例】
【００４０】
電子部品集約部１５，１６に実装された電子部品１１，１２の配置とボス２２及び貫通穴１９の位置のみを代えて、回路基板１０の表面の温度分布を求めた。なお、図４の下欄の温度分布を示す図では、必ずしも色の濃さに応じて温度が高いわけではなく、例えば回路基板１０の四隅は最も温度が低い。また、図４には符号を付していない。
【００４１】
従来は、図４に示した比較例のように、ボス２２に対応する貫通穴１８は回路基板１０の周縁部付近に設けられている。この場合、回路基板１０の表面の温度分布は、図４の右下欄に示すように、貫通穴１９の図中少し下方に、色が濃く、温度が高い部分が存在している。
【００４２】
一方、実施例では、ボス２２に対応する貫通穴１８は電子部品１１，１２の中央側の最も近い端面上に平面視で位置している。実施例の電子部品１１〜１４の配置は、従来例と同じである。
【００４３】
実施例の場合、回路基板１０の表面の温度分布は、図４の左下欄に示すようになり、貫通穴１８の図中少し上方に、色が濃く、温度が高い部分が存在するが、貫通穴１９の図中下方には、温度が高い部分は存在しないことが分かる。これは、電子部品集約部１５，１６の電子部品１１，１２が発生した熱がボス２２を介して筐体２０に伝達され、回路基板１０の中央部側への温度上昇が抑制されているからであると考えられる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…回路基板、  １１，１２…電子部品（発熱電子部品）、  １３，１４…電子部品、  １５，１６…電子部品集約部、  １７…導電パターン、  １８，１９…貫通穴、  ２０…筐体、  ２１…底壁、  ２２…ボス（基板固定部）、  ３０…ねじ、  ２３…ねじ穴、  ４１……第１のサーマルビア群、  ４２……第２のサーマルビア群、  １００…電子機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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