(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭い通風路内に隙間を有して配置され、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールにおいて、
前記通風路の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように前記モジュールケースの隙間側の面を形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成したことを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電子モジュールにおいて、
前記傾斜面部を４５度より緩やかに傾斜させると共に、この傾斜面部に前記傾斜面凸部を複数列形成したことを特徴とする電子モジュール。
【請求項３】
狭い通風路内に隙間を有して配置され、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールにおいて、
前記通風路の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように前記モジュールケースの隙間側の面を形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成し、前記水平面部に複数の旋回流発生用の水平面凸部を形成したことを特徴とする電子モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電子モジュールにおいて、
前記水平面凸部の高さ寸法と幅寸法の比であるアスペクト比を１以下にしたことを特徴とする電子モジュール。
【請求項５】
密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールと、前記電子モジュールを搭載すると共に狭い間隔で複数枚並列に配置して通風路を形成する親基板とを有する電子モジュールの実装装置において、
前記電子モジュールとこれに隣接する親基板との絶縁間隔を確保する隙間を有するように複数の前記親基板の間隔を設定し、前記電子モジュールの隙間側の面を、前記隙間の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成すると共に前記傾斜面部に複数の旋回流発生用の水平面凸部を形成したことを特徴とする電子モジュールの実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子モジュール及びその実装装置に係わり、特にモジュールケース表面から通風路中に放熱させる電子モジュール及びその実装装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子モジュール及びその実装装置としては、図４及び図５に示すもの（従来技術１）がある。
【０００３】
図４及び図５に示す実装装置７１は、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュール６１と、この電子モジュール６１を搭載する親基板６３とを有し、この親基板６３が狭い間隔で複数枚並列に配置されて通風路６９が形成されている。電子モジュール６１は、通風路６９の入口側の面が直角面に形成されると共に、上面に多数のピンフィン６２が碁盤目状に突出して形成されている。
【０００４】
この実装装置７１において、通風路６９を流れる冷却風６５は、電子モジュール６１の入口側の直角面に衝突して、電子モジュール６１の上面を流れる冷却風６６、６７と電子モジュール６１の両側面を流れる冷却風６８とに分流される。この電子モジュール６１の上面を流れる冷却風６６、６７は、電子モジュール６１から剥離して対向基板６３に近づいた後に、電子モジュール６１の上空を通過する高速冷却風６７と電子モジュール６１側に再付着してピンフィン６２間を流れる低速冷却風とに分かれる。これらの冷却風６６、６７、６８により電子モジュール６１の表面から放熱されて電子モジュール６１が冷却される。
【０００５】
また、従来の半導体集積回路装置としては、特開平７−２２１２２８号公報（従来技術２）に示されているように、発熱量の大きな半導体チップ（半導体素子）を搭載する半導体集積回路装置において、設置される放熱フィンを小形化し、実装基板上の実装密度を高めることのできる半導体集積回路装置を提供するために、半導体チップからの熱を熱拡散板を介して外部に放す放熱フィンが設けられ、放熱フィンには突起状の放熱部であるピンフィンが設けられ、さらに、ピンフィンは、その水平方向の断面形状が四角形であり、四角形の角部を風向き方向に向けた状態で設けることにより、ピンフィンにおける垂直方向の放熱面が風向き方向に対して斜めに設置されているものである。
【０００６】
更には、従来の半導体装置及びその実装構造体としては、特開平９−２７５１７２号公報（従来技術３）に示されているように、放熱性能を高め薄形化するために、流れ発生装置を備えた筐体内部に実装されている半導体装置における半導体ペレットの接続端子群を形成された側と反対側の主面に半球形状の乱流発生用突起が複数個突設され、流れ発生装置によって発生された流れが各乱流発生用突起に接触すると、各乱流発生用突起の周りにおいて乱流がそれぞれ発生し、半導体ペレットの発熱が流れに効率よく放出されるようにしたものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１では、ピンフィンにより冷却効果を向上して内部の電子部品の信頼性の向上及び実装密度の増大を図ろうとしているが、電子モジュール６１の通風路６９の入口側の面が直角面に形成されているので、冷却風６５の通風に大きな抵抗となり、通風量が減少して放熱量の低下を招くという問題があった。そして、従来技術１では、電子モジュール６１の上面に高さ寸法の大きなピンフィン６２を設けてその側面の放熱面積を拡大するようにしているので、電子モジュール６１全体の高さ寸法が高くなって実装装置の薄形化が難しくなり、更には、ピンフィン６２の通風抵抗が大きなものとなって、ピンフィン６２間を流れる冷却風が低速となり、 ピンフィン６２間を流れる通風量が小さくなることでピンフィン６２での放熱量が十分に得られないと共に、電子モジュール６１の上空を通過する高速冷却風６７が層流となってピンフィン６２の上面からあまり放熱量しないという問題があった。
【０００８】
また、従来技術２では、ピンフィンの向きを風向き方向に対して斜めに設置されているので、ピンフィンの通風抵抗をその分だけ低減することができるが、従来技術１と同様な基本的な問題点を有しているものであった。
【０００９】
更には、従来技術３では、層流で流入してくる気流に対して半球形状の突起で起きる乱流が極めて小さいものとなり、十分な放熱性能の向上を図ることが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、電子モジュールの入口側の通風抵抗の低減と共にその後流側の通風抵抗の低減を図りつつ、冷却風と電子モジュール表面との熱交換性能の向上を図ることにより、薄形で、電子部品の信頼性向上及び実装密度の増大が可能な電子モジュールを得ることにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、電子モジュールの入口側の通風抵抗の低減と共にその後流側の通風抵抗の低減を図りつつ、冷却風と電子モジュール表面との熱交換性能の向上を図ることにより、薄形で、電子モジュールの信頼性向上及び実装密度の増大が可能な電子モジュールの実装装置を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、狭い通風路内に隙間を有して配置され、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールにおいて、前記通風路の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように前記モジュールケースの隙間側の面を形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成したことにある。
【００１３】
好ましくは、前記傾斜面部を４５度より緩やかに傾斜させると共に、この傾斜面部に前記傾斜面凸部を複数列形成したことにある。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、狭い通風路内に隙間を有して配置され、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールにおいて、前記通風路の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように前記モジュールケースの隙間側の面を形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成し、前記水平面部に複数の旋回流発生用の水平面凸部を形成したことにある。
【００１５】
好ましくは、前記水平面凸部の高さ寸法と幅寸法の比であるアスペクト比を１以下にしたことことにある。
【００１６】
本発明の第３の特徴は、密閉したモジュールケース内に複数の電子部品を収納してなる電子モジュールと、前記電子モジュールを搭載すると共に狭い間隔で複数枚並列に配置して通風路を形成する親基板とを有する電子モジュールの実装装置において、前記電子モジュールとこれに隣接する親基板との絶縁間隔を確保する隙間を有するように複数の前記親基板の間隔を設定し、前記電子モジュールの隙間側の面を、前記隙間の入口側が広くなる傾斜面部とこの傾斜面部から出口側に延びる水平面部とを有するように形成し、前記傾斜面部に複数の乱流発生用の傾斜面凸部を形成すると共に前記傾斜面部に複数の旋回流発生用の水平面凸部を形成したことにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の電子モジュールの実装装置の断面図、図２は図１の実装装置の斜視図、図３は図１の実装装置における電子モジュールを示す斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、実装装置５１は、密閉したモジュールケース８内に複数の電子部品３１を収納してなる電子モジュール１と、この電子モジュール１を複数搭載してなる親基板２３と、この親基板２３を着脱可能に収納してなるラック４１とを有し、親基板２３が狭い間隔で複数枚並列に配置されて通風路９が形成されている。なお、図１及び図２では、簡略化して電子モジュール１を一つで代表して図示してある。隣接する親基板２３の間隔は、電子モジュール１の上面とこれに隣接する親基板２３の裏面との絶縁間隔を確保するように隙間１０を有している。この隙間１０は、光モジュールのような場合には数ミリ程度が必要である。この実装装置５１は、光通信装置を含む情報通信システム装置、パワーアンプ装置、電源装置、自動車用制御装置、その他の各種制御装置等に適用可能である。
【００１９】
そして、図１及び図３に示すように、電子モジュール１は、半導体モジュール、光モジュール等であり、モジュールケース８、電子部品３１、プリント回路基板３２、及び熱伝導部材３３を有している。モジュールケース８は、収納部８ａとカバー８ｂとを組合せて構成され、電子部品３１、プリント回路基板３２、及び熱伝導部材３３を収納部８ａ内に収納した後にカバー８ｂで蓋をして内部を密閉空間としている。収納部８ａは、アルミなどの熱伝導の良好な熱伝導部材で構成され、通風路９の入口側が広くなる傾斜面部２とこの傾斜面部２から出口側に延びる水平面部３とを有するように隙間側の面を形成している。
【００２０】
傾斜面部２は、通風方向に対して４５度より緩やかに傾斜させると共に、複数の乱流発生用の傾斜面凸部４が複数列設けられている。この傾斜面凸部４は、後述する水平面部３に形成される水平面凸部５の形状及び配列と同一になるように、正方形状に形成されると共に、通風方向に対して斜めに交差するように碁盤目状に配列されている。なお、傾斜面凸部４の形状は、菱形状等に形成されていてもよい。
【００２１】
水平面部３は、傾斜面部２の後流側に位置し、隙間側の面に複数の旋回流発生用の水平面凸部５が多数列設けられている。この水平面凸部５は、前述した傾斜面部２の傾斜面凸部４の形状及び配列と同一になるように、正方形状に形成されると共に、通風方向に対して斜めに交差するように碁盤目状に配列されている。なお、水平面凸部５の形状は、菱形状等に形成されていてもよい。そして、水平面凸部５は、その高さ寸法と幅寸法との比であるアスペクト比が１以下に設定され、従来より高さ寸法が低くなっている。このアスペクト比は、旋回流の発生を継続して維持する範囲内において、１／２以下にすることが薄形化の上でより望ましい。
【００２２】
上述した傾斜面凸部４及び水平面凸部５は、切削加工、ダイカスト加工、射出成形、鍛造等により形成されるが、特に、形状及び配列が同一になるように、正方形状または菱形状に形成されると共に、通風方向に対して斜めに交差するように碁盤目状に配列されていることにより、その製作が著しく容易となっている。
【００２３】
電子部品３１は、半導体素子等で構成され、プリント回路基板３２に複数搭載されて電子モジュール１内に収納されている。また、電子部品３１は、シリコーン樹脂等の熱伝導部材３３を介してモジュールケース８に熱的に接続されている。
【００２４】
次に、係る電子モジュール１及び実装装置５１の放熱動作について説明する。
【００２５】
電子部品３１が動作することにより発熱し、その熱は電子部品３１から熱伝導部材３３を介してモジュールケース８に伝熱され、モジュールケース８から冷却風２５に放熱される（具体的には主として乱流６及び旋回流７に放熱される）。これにより、電子部品３１の温度上昇が抑制されて信頼性が確保される。この場合、電子部品３１の高速動作化及び高密度化や、実装装置５１に搭載される電子モジュール１の高密度化が要望されており、これにより電子モジュール１の発熱量の大幅な増大や、実装装置５１内で発生する発熱量全体の大幅な増大を招くが、本発明では次の通りこの増大する発熱量に対して冷却風２５に効率よく放熱することができ、係る要望を実現することができる。
【００２６】
図示しない送風装置により通風される冷却風２５が親基板２３間の通風路９に流入する。流入した冷却風２５は、さらに電子モジュール１と親基板２３との隙間１０に流入するが、隙間１０の入口側が広くなるように電子モジュール１に傾斜面部２が形成されているので、小さな通風抵抗で傾斜面部２の上方空間（隙間１０）に流入する。従って、冷却風２５の通風量を大きなものとすることができ、電子モジュール１からの放熱量を増大することができる。
【００２７】
この傾斜面部２の上方隙間１０に流入した冷却風は、従来では衝突によって失われていた運動エネルギーを傾斜面凸部４による乱流６として利用され、傾斜面により徐々に速度を上げて水平面部３の上方隙間１０に流入する。傾斜面部２で乱流６が発生することにより、傾斜面部２の放熱性能が向上する。しかも、傾斜面部２に傾斜面凸部４が複数列設けられているので、乱流６が増大してより大きなものとなる。これにより、傾斜面部２の放熱性能がより一層向上すると共に、後述する水平面部３の上方隙間１０に流入して発生する旋回流をより強いものとすることができる。
【００２８】
傾斜面部２の上方隙間１０で乱流６となった冷却風は、水平面部３の上方の更に狭い隙間１０に流入して高速の旋回流７に変換される。この高速の旋回流７により、従来の単に層流となって流れていた高速流に比較して、傾斜面部２の上面からの放熱性能が大幅に向上する。この高速の旋回流７は、水平面凸部５の上方を主に流れるために、水平面凸部５の上面からの放熱性能が大幅に向上する。この場合、水平面凸部５のアスペクト比を１以下、より好ましくは１／２以下に設定してあるので、水平面凸部５における通風抵抗を従来よりも大幅に低減し、電子モジュール１の高さ寸法を小さくしつつ（電子モジュール１を薄くしつつ）、水平面凸部５の上面面積を確保して旋回流７による放熱性能の向上を図ることができる。
【００２９】
また、水平面部３に複数列の水平面凸部５が通風方向に設けられているので、傾斜面部２の上面の凹凸によるエンボス効果によって傾斜面部２の表面から受ける摩擦を低減することにより、水平面部３の上方の隙間１０の旋回流７が後流側まで継続して発生する。これにより、水平面部３における放熱性能が一段と向上できる。
【００３０】
そして、電子モジュール１の後端から流出した冷却風２５は、拡大した通風路９により低速の層流となって後列の電子モジュール１に流入し、後列の電子モジュール１においても前列の電子モジュール１と同様の放熱動作が行われる。
【００３１】
実装装置５１として、送風装置の配置及び親基板２３の配置関係の自由度を確保する必要がある場合には、電子モジュール１の全周にわたって傾斜面部２及び傾斜面凸部４を同様に設けることにより、上述した本発明の効果を奏することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、電子モジュールの入口側の通風抵抗の低減と共にその後流側の通風抵抗の低減を図りつつ、冷却風と電子モジュール表面との熱交換性能の向上を図ることにより、薄形で、電子部品の信頼性向上及び実装密度の増大が可能な電子モジュールを得ることができる。
【００３３】
本発明によれば、電子モジュールの入口側の通風抵抗の低減と共にその後流側の通風抵抗の低減を図りつつ、冷却風と電子モジュール表面との熱交換性能の向上を図ることにより、薄形で、電子モジュールの信頼性向上及び実装密度の増大が可能な電子モジュールの実装装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の電子モジュールの実装装置の断面図である。
【図２】図１の実装装置の斜視図である。
【図３】図１の実装装置における電子モジュールを示す斜視図である。
【図４】従来の電子モジュールの実装装置の断面図である。
【図５】図４の電子モジュールの実装状態の斜視図である。
【符号の説明】
１…電子モジュール、２…傾斜面部、３…水平面部、４…傾斜面凸部、５…水平面凸部、６…乱流、７…旋回流、８…モジュールケース、９…通風路、１０…隙間、２３…親基板、２５…冷却風、３１…電子部品、３２…プリント回路基板、３３…熱伝導部材、４１…ラック、５１…実装装置。
【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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