(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が搭載された基板と、この基板を収容するハウジングと、前記基板において電子部品搭載箇所あるいはその近傍の裏面に設けられた放熱用ハンダと、を備え、前記基板を前記ハウジングに収容したときに、前記放熱用ハンダが前記ハウジングに当接され潰れていることを特徴とする電子部品の放熱装置。
【請求項２】
電子部品が搭載された基板と、
この基板を収容するハウジングと、
前記基板において電子部品搭載箇所あるいはその近傍の裏面に設けられた放熱用ハンダと、
前記基板において前記放熱用ハンダが設けられた部位を前記ハウジングに締結するネジと、
を備え、
前記基板を前記ハウジングに収容したときに、前記放熱用ハンダが前記ハウジングに当接され潰れていることを特徴とする電子部品の放熱装置。
【請求項３】
請求項１または2記載の電子部品の放熱装置の製造方法であって、前記基板に電子部品を接続する導体パターンを形成する際に、同時に基板の前記裏面に放熱用ハンダ用の導体パターンを形成するパターン形成工程と、前記基板の放熱用ハンダ用の導体パターンを含む導体パターンにハンダを付着させるハンダ付工程と、を順に実行して、基板に放熱用ハンダを形成するようにしたことを特徴とする電子部品の放熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板に実装された電子部品の放熱装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パーソナルコンピュータや車載のコントロールユニットなどに使用されている電子機器にあっては、その動作に伴って内部に実装した電子部品から熱を発生する。その熱を放置しておくと電子部品の誤作動や短寿命化を招くため、放熱させてこれを防止する必要がある。
このような電子機器の放熱装置として、例えば、特開平１０−１６３５８１号公報に開示されてものが知られている。この従来技術は、電子部品が設けられたプリント配線基板と、これを収容するシャシ（ハウジング）との間に、例えば、シリコンコートなどの熱伝導部品を挟み、電子部品で発生した熱が、この熱伝導部品を介してシャシ（ハウジング）へ逃げるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の電子部品の放熱装置にあっては、基板とハウジング（シャシ）との間に、両者とは別体のシリコンコートなどの熱伝導部品を挟むようにしていたため、部品点数が増えてコストが嵩むという問題を有するものであり、特に、熱伝導部品として高価なシリコンコートを用いた場合には、さらにコストが嵩むものであった。
さらに、上述のように熱伝導部品を用いる構成では、組付工程において、シャシに対して熱伝導部品を組み付ける工程と基板を組み付ける工程がそれぞれ必要になるとともに、基板を固定する際には、シリコンコートの位置がずれないようにする手間が必要であるもので、組付時の作業工数が多くなるという問題ならびに組付時の手間が増すという問題があった。
【０００４】
本願発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、基板からハウジングへの熱伝導を、安価な素材を用いて行うとともに、部品点数を削減してコストダウンを図り、さらに、組付工数を省略可能とするとともに、組付時の手間を削減できる電子部品の放熱装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の放熱装置にあっては、基板に放熱用ハンダを設け、この放熱用ハンダをハウジングに当接させて潰す構成としたために、電子部品が発熱したときには、その熱が、基板から放熱用ハンダを介してハウジングに伝達され、ハウジングから外部に放熱される。このように、熱を伝達する素材として安価なハンダを用いたため、製造コストを低減することができる。さらに、放熱用ハンダは基板に一体的に設けられているため、従来のように、基板およびハウジングとは別体の熱伝導部材が不要となる。したがって、部品点数を削減するとともに組付工数を削減してコストダウンを図ることができ、かつ、組付時に従来の伝導部材がずれないように固定する手間も省いて組付作業性を向上させることができる。
【０００６】
加えて、基板に放熱用ハンダを設ける際には、請求項２に記載の電子部品の放熱装置の製造方法のように、電子部品を接続する導体パターンを形成する際に、同時に基板の一側に放熱用ハンダ用の導体パターンを形成するようにすると、その後、プリント配線のハンダ付を行うハンダ付工程において、放熱用ハンダ用の導体パターンにもハンダが付着されて放熱用ハンダが形成される。
したがって、放熱用ハンダを形成する専用の工程を追加することなく基板に放熱用ハンダを設けることができる。
よって、安価に製造することが、かつ、組付工程を省略することができ、組付時の手間も削減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態の電子部品の放熱装置を示す斜視図である。この電子部品の放熱装置は、車両に搭載されてエンジンや自動変速機やブレーキ装置などの作動を制御するコントロールユニットに適用されているが、このような車載機器以外にもパーソナルコンピュータやワードプロセッサなど他の機器にも当然適用することができる。
【０００８】
図において、１は基板である。この基板１は、配線がプリントされたいわゆるプリント配線基板であって、図示のように四角形の板状に形成され、この基板１の図中上面に、ＩＣやトランジスタなどの電子部品２が搭載されている。
また、基板１の４隅および一端縁部の略中央の合計５カ所に、ねじ４を貫通させる貫通穴１１が貫通して形成されている。
なお、電子部品２は、基板１の図中下面にも搭載することができる。
【０００９】
前記基板１は、ハウジング３に収納した状態でねじ４により固定される。
このハウジング３は、金属などの熱伝導性の高い素材により略四角の箱状に形成され、下側のベース３１と上側のカバー３２とに分割されている。
前記ベース３１には、車体に当接される底板３１ｂと、この底板３１ｂの一側において全幅に亘って上方に立ち上げられた放熱用フランジ３１ｈと、この底板３１ｂの他側の２カ所の角部において上方に立ち上げられた取付用フランジ３１ｆ，３１ｆと、が形成されている。また、各フランジ３１ｆ，３１ｆ，３１ｈには、前記基板１の貫通穴１１と同軸位置に、前記ねじ４を締結させるねじ止め用穴３１ｇが穿設されている。
【００１０】
前記カバー３２は、図示のように蓋部３２ｈを有した四角筒形状に形成され、一端側には、蓋部３２ｈから下がった位置に棚状の押圧板部３２ｐが形成されているとともに、他端側の２つの角部に押圧板部３２ｐと同じ高さで固定部３２ｋが設けられている。
また、前記押圧板部３２ｐならびに各固定部３２ｋにおいてカバー３２の四隅の位置には、前記貫通穴１１およびねじ止め用穴３１ｇと同軸となる位置に、前記ねじ４を貫通させる貫通穴３２ｇが形成されている。
したがって、前記基板１は、図中下面の一端部をベース３１の放熱用フランジ３１ｈに重ねるとともに、その他端側の２カ所の角部をベース３１の取付用フランジ３１ｆ，３１ｆに重ねた状態で、１本のねじ４を基板１の一端部の中央に設けられている貫通穴１１を通してベース３１のねじ止め用穴３１ｇに締結させてベース３１に仮止めされる。その状態で、基板１の上方からカバー３２を被せ、４隅の貫通穴３２ｇのそれぞれからねじ４を挿通させ、各ねじ４をベース３１の各ねじ止め用穴３１ｇに締結させることで、基板１はベース３１とカバー３２の間に共締めされる。
【００１１】
前記基板１の図中上面において、図１で点線Ｈにより囲った部位には、相対的に他の電子部品に比べて発熱量が大きな電子部品２が搭載されている。
そこで、基板１において、図１の斜線で示す部位を放熱部１０とし、この放熱部１０の下面（特許請求の範囲の裏面）であって、取付時にベース３１の放熱用フランジ３１ｈと重なる部位に、放熱用ハンダ１２が多数設けられている。
図２は基板１の底面図であって、この図に示すように、本実施の形態では、放熱用ハンダ１２は、横６列、縦２３列の合計１３８個形成されている。
これらの放熱用ハンダ１２は、基板１に形成された時点では、図３の断面図に示すように、基板１の下面に半球状に突出して形成されている。また、上述したようにベース３１とカバー３２との間に共締めされた際には、基板１の放熱部１０は、押圧板部３２ｐと放熱用フランジ３１ｈとに挟まれて押圧されることによりこれら放熱用ハンダ１２が潰れて放熱用フランジ３１ｈに密着する。
なお、この放熱用ハンダ１２は、図４の断面図に示すように、基板１を貫通する穴１３を形成し、この穴１３にハンダを充填するようにしてもよい。この場合、図２に示す放熱用ハンダ１２の一部を、この図４に示すように、穴１３をハンダで充填した構成としてもよい。
【００１２】
次に、本実施の形態の電子部品の放熱装置の製造手順について説明する。
ａ）パターン形成工程
このパターン形成工程にあっては、基板１の上面および下面に導体パターン１４を形成する。すなわち、導体パターン１４は、本来は、電子部品２を電気的に接続するための配線であって、本実施の形態では、基板１の上面に形成するのであるが、本実施の形態では、放熱部１０の裏面の放熱用ハンダ１２を形成する部位にもこの導体パターン１４を形成する。
【００１３】
この放熱用ハンダ１２を形成する部位に導体パターン１４を形成するにあたっては、図３に示したように基板１の下面の表面のみに放熱用ハンダ１２を設ける際には、導体パターン１４を、基板１の下面に図２の放熱用ハンダ１２の数だけ円形に形成する。
また、図４に示すように放熱用ハンダ１２を基板１に貫通して形成する場合は、基板１を貫通する穴１３を予め穿設した上で、その穴１３の開口端部の周縁および内壁に導体パターン１４を形成する。
【００１４】
次に、導体パターン１４を形成する手順を図５および図６に基づいて簡単に説明する。
図５はサブトラクティブ法により形成する手順を示し、図６はアディティブ法により形成する手順を示している。
まず、図５のサブトラクティブ法について説明する。
最初に、（ａ１）（ａ１１）に示すように、基板１の表面に銅メッキ１ｂを積層する。
次に、（ａ２）（ａ１２）に示すように、銅メッキ１ｂの表面に、導体パターン１４として必要な部分だけを耐酸材料（エッチングレジスト）１ｃで被覆する。この被覆工程がレジスト塗布工程である。
【００１５】
次に、（ａ３）（ａ１３）のエッチング工程に入る。すなわち、銅を溶解する薬品（エッチング）を銅メッキ１ｂの表面に噴射して、導体パターン１４を形成する部分以外の銅メッキ１ｂを溶解除去する。これにより、耐酸材料１ｃで覆われた箇所の銅メッキ１ｂは溶解されずに残る。
【００１６】
最後に、耐酸材料１ｃを薬品などにより剥離除去すると、（ａ４）（ａ１４）に示すように、残った銅メッキ１ｂが露出し、この残った銅メッキ１ｂにより導体パターン１４が形成される。
【００１７】
次に、図６に示すアディティブ法について説明する。
まず、（ｂ１）（ｂ１１）に示す基板１の表面に、（ｂ２）（ｂ１２）に示すように導体パターン１４を形成する部位を除いてメッキレジスト１ｆを塗布する。次に、無電解銅メッキ工程に入り、基板１に対して銅メッキ１ｇを施す。これにより、メッキレジスト１ｆを塗布した部分を除いて銅メッキ１ｇが付着して導体パターン１４が形成される。なお、メッキレジスト１ｆは電気絶縁性被膜であるから剥離させる必要はない。
【００１８】
次に、図４に示すように放熱用ハンダ１２により穴１３を埋める構成において導体パターン１４を形成する方法について説明する。この場合も、サブトラクティブ法とアディティブ法とにより形成することができる。
前者のサブトラクティブ法では、図７（ａ）に示すように基板１の上下両面に銅箔１ｊを積層した後、必要な箇所に穴１３を穿設する。
次に、穴１３の内壁を含み全表面に無電解銅メッキを薄く付ける（ｂ）。
その後の工程は、図において左側に示す工程と右側で示す工程とがある。
【００１９】
ここで、左工程では、（ｃ）に示すように、全表面に銅メッキ１ｂ（電解銅メッキ）を付与し、その後、導体パターン１４を形成する部位を耐酸材料（エッチングレジスト）１ｃで被覆し、この被覆箇所を除いて銅メッキ１ｂを溶解除去する。
これにより、導体パターン１４が形成されるとともに、穴１３の内壁にも導体パターン１４に連続する銅メッキ層が形成される。
なお、耐酸材料１ｃで被覆する際に、（ｄ）に示すように、穴１３をインク１ｋなどを用いて穴埋めする方法もある。
【００２０】
一方、右側の工程では、導体パターン１４を形成する部位を除いたメッキレジスト１ｈを付与する（ｇ）。その後、電解銅メッキを施すと、導体パターン１４を形成する部位および穴１３の内壁に銅メッキ１ｂが形成される（ｈ）。
その後、メッキレジスト１ｈを除去し（ｊ）、さらに、銅箔１ｊを除去すると、（ｋ）のように導体パターン１４が形成される。
【００２１】
次に、図８に基づいてアディティブ法により導体パターン１４を形成する手順について説明する。同図（ａ）はフルアディティブ法による手順を説明するもので、基板１に穴１３を設け、導体パターン１４を形成する部位を除いた部位にメッキレジスト１ｈを付与する。その後、無電解銅メッキを施して銅メッキ１ｂを設けることで、導体パターン１４を形成する。
【００２２】
同図（ｂ）はセミアディティブ法による手順を示すもので、基板１に穴１３を形成した後、無電解メッキ１ｊを薄く施し、その後、メッキレジスト１ｈを印刷などにより塗布し、その後、電解銅メッキ１ｂを厚く付ける。このメッキを行った後、メッキレジスト１ｈを剥離してからエッチングを行うと、残った銅メッキ１ｂにより導体パターン１４が形成される。
【００２３】
同図（ｃ）はパートリアディティブ法による手順を示している。この場合、基板１の上下面に銅メッキ１ｂを設けておき、さらに、銅メッキ１ｂの表面に触媒を付与した後、導体パターン１４を形成する部位にエッチングレジスト１ｍを付与する。
その後、エッチングを行い、導体パターン１４を形成する部位のみ銅メッキ１ｂを残す。次に、この残った銅メッキ１ｂを除いてメッキレジストを付与し、その後、無電解銅メッキを施して導体パターン１４を形成する。
【００２４】
ｂ）ハンダ付工程
上述のパターン形成工程を終えると、基板１に電子部品２を装着した後、ハンダ付工程に進む。
このハンダ付工程では、図９に示すように、基板１を、溶融状態のハンダ５１が蓄えられているとともに、これをポンプ５２で吹き上げているハンダ槽５の上を通過させることで、基板１の下面の導体パターン１４にハンダを付着させ、その後、冷却する。
この時、電子部品２にハンダ付けが成されるのはもちろん、放熱用ハンダ用のパターン部分にもハンダ付けがなされ、図３あるいは図４に示す放熱用ハンダ１２が形成される。すなわち、穴１３を設けていない構成では、基板１の裏面の放熱用ハンダ１２を形成するために設けた円形の各導体パターン１４にハンダが付着して、これが冷却されると図３に示すような放熱用ハンダ１２が形成される。また、穴１３を設けた構成では、ハンダが穴１３にも充填された状態で図４に示すような放熱用ハンダ１２が形成される。
【００２５】
次に、基板１をベース３１に搭載する。この時、放熱用ハンダ１２が設けられている放熱部１０をベース３１の放熱用フランジ３１ｈの上に重ねる。その後、１本のねじ４を基板１の一端部の中央に設けられている貫通穴１１を通してベース３１のねじ止め用穴３１ｇに締結させてベース３１に仮止めし、その状態で、基板１の上方からカバー３２を被せ、４隅の貫通穴３２ｇのそれぞれからねじ４を挿通させ、各ねじ４をベース３１の各ねじ止め用穴３１ｇに締結させることで基板１をベース３１とカバー３２の間に共締めする。この共締めにより放熱用ハンダ１２が潰れて、放熱用フランジ３１ｈに密着する
【００２６】
以上のようにして製造した電子部品の放熱装置にあっては、電子部品２の発熱が放熱用ハンダ１２を介してベース３１の放熱用フランジ３１ｈに伝達され、この放熱用フランジ３１ｈから外部に放熱される。この場合、放熱用ハンダ１２は、図４に示すように基板１を貫通して設けている方が、電子部品２からの熱の伝達がいっそうスムーズに成される。
【００２７】
以上説明してきたように、本実施の形態では、基板１の放熱用の熱伝達手段として、基板１に一体に放熱用ハンダ１２を形成する構成としたため、部品点数を少なくしてコストダウンを図ることができるとともに、組付作業工数を省いて製造効率の向上を図ることができる。しかも、素材として安価なハンダを用いていることからもコストダウンを図ることができる。
さらに、基板１に一体に放熱用ハンダ１２を形成するにあたり、基板１に形成したプリント配線である導体パターン１４にハンダ付を行う工程において同時に形成することが可能であり、このように製造することで、いっそうコストダウンを図ることができる。
また、実施の形態にあっては、基板１において放熱用ハンダ１２が形成されている部位を、ハウジング３を構成するベース３１の放熱用フランジ３１ｈとカバー３２との間に、共締めして組付時には放熱用ハンダ１２が潰れて放熱用フランジ３１ｈに対する接触面積が増えるようにしたため、いっそう高い放熱特性を得ることができる。
また、実施の形態にあっては、放熱用ハンダ１２を設けるにあたり、図４に示すように、基板１を貫通して設けることにより熱伝達性を向上させて、高い放熱特性を得ることができる。
【００２８】
（別の実施の形態）以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、以下のような別の実施形態に具体化することができる。以下の別の実施の形態において、上記実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。例えば、実施の形態では、基板１の下面に放熱用ハンダ１２を設けて、これをベース３１に接触させたが、場合によっては、放熱用ハンダを基板１の上面のみ、あるいは下面と上面との両方に設け、上面に設けたものは、カバー３２に接触させるようにしてもよい。また、実施の形態では、電子部品の放熱装置の製造方法として、プリント配線用の導体パターンを形成する際に、放熱用ハンダ用の導体パターンを基板１の裏面に形成し、ハンダ槽５を通過させたときに放熱用ハンダ用の導体パターンにハンダが付着されて放熱用ハンダ１２が形成される方法を示したが、これに限定されるものではなく、電子部品のハンダをクリームハンダを用いて行う場合には、このクリームハンダの塗布工程において、放熱用ハンダ１２を設ける部位にクリームハンダを塗布し、その後、赤外線などにより加熱して放熱用ハンダ１２を設けるようにしてもよい。
【００２９】
（請求項以外の技術思想）
さらに、上記実施の形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
イ）請求項１に記載の電子部品の放熱装置において、
前記放熱用ハンダとして小径のものを多数形成したことを特徴とする電子部品放熱装置。
この構成によれば、小径の放熱用ハンダを多数設けることにより、放熱性に優れるとともに、ハンダの付着が容易で製造性に優れる。
【００３０】
ロ）請求項１に記載の電子部品の放熱装置において、
前記ハウジングに、設置時に設置対象から離間して配置される放熱用フランジを形成し、放熱用ハンダを放熱用フランジに当接させたことを特徴とする電子部品の放熱装置。
この構成によれば、基板からハウジングに伝達された熱の放熱性に優れる。
【００３１】
ハ）請求項１に記載の電子部品の放熱装置において、
前記ハウジングはベースとカバーとに分割され、
前記基板の放熱用ハンダが設けられた放熱部は、ベースとカバーとの間に挟まれて共締めされていることを特徴とする電子部品の放熱装置。
この構成によれば、共締め時により、放熱用ハンダが潰れることでベースあるいはカバーとの接触面積が増え放熱性能が向上する。
【００３２】
ニ）請求項１に記載の電子部品の放熱装置において、
前記基板の放熱用ハンダを設ける位置に穴を穿設し、前記放熱用ハンダを穴の内部にも充填したことを特徴とする電子部品の放熱装置。
この構成によれば、基板の裏面に設けた放熱用ハンダが基板を貫通した穴にまで充填されているので電子部品から放熱用ハンダまでの熱の伝達性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の電子部品の放熱装置を示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態の電子部品における基板の底面図である。
【図３】実施の形態の電子部品の放熱装置を示す断面図である。
【図４】実施の形態の電子部品の放熱装置を示す断面図である。
【図５】実施の形態の電子部品の放熱装置の製造方法における導体パターンを形成する工程の説明図である。
【図６】実施の形態の電子部品の放熱装置の製造方法における導体パターンを形成する工程の説明図である。
【図７】実施の形態の電子部品の放熱装置の製造方法における導体パターンを形成する工程の説明図である。
【図８】実施の形態の電子部品の放熱装置の製造方法における導体パターンを形成する工程の説明図である。
【図９】実施の形態の電子部品の放熱装置の製造方法におけるハンダ付工程の説明図である。
【符号の説明】
１    基板
１２    放熱用ハンダ
１３    穴
１４    導体パターン
２    電子部品
３    ハウジング
３１    ベース
３２    カバー
３１ｈ    放熱用フランジ
【図１】
0004026810.tif 000002
【図２】
0004026810.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004026810.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004026810.tif 000007
【図７】
0004026810.tif 000008
【図８】
0004026810.tif 000009
【図９】
0004026810.tif 000010