特許 5976547 電気部品用の熱管理システムおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5976547

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】電気部品用の熱管理システムおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 B

   H05K7/20 H

【請求項の数】19

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-552102(P2012-552102)

(86)(22)【出願日】2011年2月4日

(65)【公表番号】特表2013-519234(P2013-519234A)

(43)【公表日】2013年5月23日

(86)【国際出願番号】US2011023724

(87)【国際公開番号】WO2011097462

(87)【国際公開日】20110811

【審査請求日】2013年6月14日

(31)【優先権主張番号】61/301,804

(32)【優先日】2010年2月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514166687

【氏名又は名称】ブラック タンク エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】コダデク，サード，ロバート，イー．

【審査官】 遠藤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−００８２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３１１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９７１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１側面に電気部品を受容可能な、開口部を有する印刷回路基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢの第２側面に取付けられた一方の終端と、前記ＰＣＢから離れて配置された他の終端と、両終端間で流体連通するように開放内部を含む細長部材であって、少なくとも部分的に閉じた断面を有し、前記一方の終端が前記ＰＣＢ上に少なくとも部分的に閉じた境界を画定する細長部材とを含み、
前記ＰＣＢの開口部が、前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面の間、および前記細長部材の少なくとも一部に沿って流体連通するように、前記境界の近傍に前記ＰＣＢを貫通して配置されており、
前記ＰＣＢが、前記ＰＣＢの第２側面上で画定された境界の少なくとも一部の正反対側の、前記ＰＣＢの第１側面上の所定位置で、前記電気部品を受容でき、
前記細長部材の一方の終端が、前記電気部品から前記ＰＣＢを貫通して前記細長部材内への熱伝導を促進する熱伝導材料により前記ＰＣＢに取付けられていることを特徴とする電気部品用の熱管理システム。

【請求項2】

請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面との間で、および前記細長部材の内部を貫通して流体連通するように、前記開口部が少なくとも部分的に前記境界の内側に配置されていることを特徴とするシステム。

【請求項3】

請求項１に記載のシステムにおいて、少なくとも１個の内壁を含み、内部に前記ＰＣＢが配置されている筐体と、
前記筐体内に配置されていて、前記開口部を貫通して前記細長部材の少なくとも一部に沿って空気を移動させるべく動作可能な送風機を更に含むことを特徴とするシステム。

【請求項4】

請求項３に記載のシステムにおいて、前記電気部品を制御すべく前記ＰＣＢに動作可能に接続された制御盤を更に含み、前記制御盤の各辺と前記筐体の対応する内壁との間に少なくとも１個の流体ダクトが形成され、前記送風機により移動された空気が前記少なくとも１個の流体ダクトを横断した後で前記筐体から排出可能であるように、前記制御盤が前記筐体内に配置されていることを特徴とするシステム。

【請求項5】

請求項３に記載のシステムにおいて、前記ＰＣＢの上に複数の電気部品が配置され、前記電気部品の各々が発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、前記筐体が更に、
ＬＥＤからの光が前記筐体の外部空間を照射できる少なくとも部分的に開いた前部と、
前記送風機により移動された空気を前記筐体から排出可能にする少なくとも部分的に開いた後部とを含むことを特徴とするシステム。

【請求項6】

請求項１に記載のシステムにおいて、前記ＰＣＢから離れて配置された前記細長部材の終端と熱伝導的に接触するクロス部材を更に含むことを特徴とするシステム。

【請求項7】

請求項６に記載のシステムにおいて、前記クロス部材が、前記細長部材の前記開放内部と流体連通する開放内部を含むことを特徴とするシステム。

【請求項8】

少なくとも１個の開口部を有し、自身の第１側面に表面実装された少なくとも１個の電気部品を有する印刷回路基板（ＰＣＢ）と、
前記少なくとも１個の電気部品の正反対側にある前記ＰＣＢの第２側面に配置された少なくとも１個の実装パッドと、
各実装パッドに沿って表面実装され、それぞれの内部を通って流体連通するように開放内部をそれぞれ含む少なくとも１個の細長部材とを含み、
前記ＰＣＢの前記少なくとも１個の開口部が、前記少なくとも１個の開口部を貫通し、且つ少なくとも１個の各細長部材の少なくとも部分的に沿って前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面の間で流体連通するように少なくとも１個の各実装パッドの近傍に前記ＰＣＢを貫通して配置されることを特徴とする電気部品用の熱管理システム。

【請求項9】

請求項８に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１個の開口部が、前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面の間で、前記少なくとも１個の開口部を貫通して、且つ前記少なくとも１個の各細長部材の内部を貫通して流体連通するように、少なくとも１個の各実装パッド内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とするシステム。

【請求項10】

請求項９に記載のシステムにおいて、複数の電気部品が前記ＰＣＢの第１側面に表面実装され、複数の前記細長部材が各実装パッドに沿って前記ＰＣＢの第２側面に表面実装され、
前記実装パッドが前記電気部品と各細長部材との間で熱伝導を促進すべく熱伝導材料を含み、
前記ＰＣＢが、前記細長部材の内部を貫通して前記ＰＣＢの第１側面から流体連通するように各実装パッドに関連付けられた複数の開口部を含むことを特徴とするシステム。

【請求項11】

請求項１０に記載のシステムにおいて、
内部に前記ＰＣＢが配置された筐体と、
前記開口部を貫通して、且つ前記細長部材の内部を貫通して空気を移動させるべく前記筐体内に配置された送風機とを更に含むことを特徴とするシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載のシステムにおいて、前記細長部材が略管状であって、各々が、
閉多角形を形成する断面と、
各実装パッドに取付けられた第１終端と、
前記ＰＣＢから離れて配置されていて、周囲環境に対して開いている第２終端とを含むことを特徴とするシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のシステムにおいて、前記電気部品の少なくともいくつかが発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、前記筐体が前記ＬＥＤからの光が前記筐体の外部空間を照射可能にする前部と、前記送風機により移動された空気を前記筐体から排出可能にする後部とを含むことを特徴とするシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載のシステムにおいて、前記ＰＣＢが非金属コアＰＣＢであることを特徴とするシステム。

【請求項15】

請求項１３に記載のシステムにおいて、前記筐体が、複数の内壁により少なくとも部分的に画定される内部空間を含み、前記システムが更に、前記ＬＥＤを制御すべく前記ＰＣＢに接続された制御盤を含み、前記制御盤の各辺と前記筐体の対応する内壁との間に少なくとも１個の流体ダクトが形成され、前記送風機により移動された空気が前記少なくとも１個の流体ダクトを横断した後で前記筐体から排出可能であるように、前記制御盤が前記筐体内に配置されることを特徴とするシステム。

【請求項16】

印刷回路基板（ＰＣＢ）の第１側面上の所定位置で前記ＰＣＢに取付け可能な電気部品用の熱管理システムを製造する方法であって、
細長部材の第１終端を前記所定位置の反対側にある前記ＰＣＢの第２側面に取付けるステップであって、前記細長部材は少なくとも部分的に閉じた断面を有し、前記１終端が前記ＰＣＢの第２側面上で少なくとも部分的に閉じた境界を画定し、前記細長部材が、前記ＰＣＢから離れて配置された第２終端、および両終端の間で流体連通するように開放内部を含むステップと、
前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面の間で、且つ前記細長部材の少なくとも一部に沿って前記流体連通するように前記境界の近傍に前記ＰＣＢを貫通して開口部を配置するステップとを含んでおり、
前記細長部材の第１終端を前記ＰＣＢの第２側面に取付けるステップが、前記細長部材の第１終端を熱伝導実装パッドに沿って前記ＰＣＢの第２側面に表面実装することを含むことを特徴とする方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法において、前記境界の近傍に前記ＰＣＢを貫通して開口部を配置する前記ステップが、前記開口部を少なくとも部分的に前記境界の内側に配置することを含み、それにより、前記ＰＣＢの第１側面と前記ＰＣＢの第２側面との間で、且つ前記細長部材の内部を貫通して流体連通することを含むことを特徴とする方法。

【請求項18】

請求項１６に記載の方法において、
前記ＰＣＢを前記筐体内に配置するステップと、
送風機を、前記送風機が前記開口部を貫通して、且つ前記細長部材の内部を貫通して空気を移動させるべく動作可能である前記筐体内の位置に配置するステップとを更に含むことを特徴とする方法。

【請求項19】

請求項１６に記載の方法において、前記熱管理システムが更に複数の内壁により少なくとも部分的に画定される内部空間を有する筐体を含み、前記方法が更に、
制御盤を、前記制御盤の少なくとも１辺が前記筐体の各内壁と協働して流体ダクトを形成するように前記筐体内に配置すべく構成するステップを含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に引用する２０１０年２月５日出願の米国仮特許出願第６１／３０１，８０４号を優先権主張するものである。

【0002】

本発明は、電気部品用の熱管理システム、およびそのようなシステムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

今日、益々多くの製品が各種の電気部品を利用してこれら製品の制御および機能拡充を行なっている。ある場合には、多数の電気部品が、比較的狭い空間にパッケージングされることが多い印刷回路基板（ＰＣＢ）に実装される。この種の製品に付随する共通の問題は、各種の電気部品から出る熱がこもる点である。電気部品により生じた熱の発散が不十分な場合、電気部品の使用可能な寿命が短くなり、製品の全損故障につながりかねない。従って、この問題に対処すべく電気部品用の熱管理システムに対するニーズがある。

【発明の概要】

【0004】

本発明の実施形態は電気部品用の熱管理システムを含む。本システムは、ＰＣＢの第１側面に電気部品を受容可能なＰＣＢを含む。細長部材の一方の終端がＰＣＢの第２側面に取付けられ、他の終端がＰＣＢから離れて配置されている。細長部材はまた、両終端間の流体連通を促進する開放内部を含む。ＰＣＢの第２側面に取付けられた一方の終端は、ＰＣＢ上に少なくとも部分的に閉じた境界を画定する。ＰＣＢは、ＰＣＢの第１側面とＰＣＢの第２側面の間で、且つ細長部材の少なくとも一部に沿って流体連通を促進すべく、境界線の近傍に自身を貫通して配置された開口部を含む。

【0005】

ＰＣＢは、ＰＣＢの第２側面に画定された境界の少なくとも一部の正反対側にあるＰＣＢの第１側面上の所定位置で電気部品を受容することができる。ＰＣＢに取付けられた細長部材の終端は、電気部品からＰＣＢを貫通して細長部材への伝導性熱伝達を促進する熱伝導材料により実装することができる。ＰＣＢはまた、ＰＣＢを貫通して配置されていて各々が開口部より小さい直径を有する複数の穴を含んでいてよい。これらの穴は、電気部品から細長部材への熱伝導を促進する電気部品の所定位置の近傍に配置されていてよい。

【0006】

本発明の実施形態は、少なくとも１個の内壁を有し、内部にＰＣＢが配置された筐体を含んでいてよい。筐体内に送風機が配置されていてもよく、ＰＣＢ内の開口部を貫通して、また開口部が少なくとも部分的に境界の内側にある箇所では細長部材の内部を貫通して空気を移動させるべく動作可能である。代替的には、開口部が完全に境界外に配置されている場合、空気は細長部材の外面に沿って進むことができる。いくつかの実施形態において、電気部品を制御すべく制御盤がＰＣＢに動作可能に接続されていてよい。制御盤は、制御盤の各辺と、対応する筐体の内壁との間に少なくとも１個の流体ダクトが形成されるように筐体内に配置されていてよい。これにより、送風機により移動された空気が少なくとも１個の流体ダクトを通った後で筐体から排出可能になる。

【0007】

本発明の実施形態は、ＰＣＢの第１側面に実装された電気部品の表面の少なくとも１個を有するＰＣＢを含む電気部品用の熱管理システムを含む。少なくとも１個の実装パッドが、少なくとも１個の電気部品の正反対側のＰＣＢの第２側面に配置されている。少なくとも１個の細長部材が各実装パッドに沿って表面実装されていて、流体連通を促進すべく各々開放内部を含む。ＰＣＢは、当該ＰＣＢを貫通して配置された少なくとも１個の開口部を少なくとも１個の各実装パッドの近傍に含み、ＰＣＢの第１側面とＰＣＢの第２側面との間で、少なくとも１個の開口部を貫通して、且つ少なくとも１個の各細長部材の少なくとも一部に沿って流体連通が促進される。

【0008】

電気部品の少なくともいくつかは、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびＰＣＢが実装される筐体を含んでいてよい。筐体内の送風機を用いて、ＬＥＤが表面実装されているＰＣＢの前部から、各開口部を貫通して、およびＰＣＢの第２側面に実装された各細長部材を貫通して空気を移動させることができ、開口部は、各実装パッドまたは複数の実装パッド内に少なくとも部分的に配置されている。代替的に、空気は開口部が完全に実装パッドの外部に配置されている箇所で各細長部材の外面に沿って移動させることができる。細長部材は一般に、閉じた多角形を形成する断面を有する管状構造であってよい。代替的に、細長部材は、断面が閉じた多角形ではなく開いた２次元図形となるように開いた溝として構成されていてもよい。

【0009】

本発明の実施形態はまた、ＰＣＢの第１側面上の所定位置でＰＣＢに取付け可能な電気部品用の熱管理システムを製造する方法を含む。本方法は、細長部材の第１終端を当該所定位置の反対側にあるＰＣＢの第２側面に取付けるステップを含んでいてよい。第１終端は、ＰＣＢの第１側面上で少なくとも部分的に閉じた境界を画定することができる。細長部材は、ＰＣＢから離れて配置された第２終端を含み、また両終端の間で流体連通を促進する開放内部を含む。本方法はまた、ＰＣＢの第１側面とＰＣＢの第２側面の間で、且つ細長部材の少なくとも一部に沿って流体連通を促進すべく境界の近傍にＰＣＢを貫通して開口部を配置するステップを含む。細長部材の第１終端をＰＣＢの第２側面に取付けるステップは、細長部材の第１終端を熱伝導実装パッドに沿って表面実装するステップを含んでいてよい。

【0010】

次いでＰＣＢは筐体内に配置されていてよく、送風機は、当該送風機が開口部および細長部材の内部を貫通して、または細長部材外面に沿って、あるいその両方の仕方で空気を移動させるべく動作可能な位置で筐体内に配置されている。筐体は、複数の内壁により少なくとも部分的に画定される内部空間を含んでいてよい。本方法はまた、制御盤が流体ダクトを形成すべく筐体の各内壁と協働すべく構成された少なくとも１辺を有するように、筐体内に配置されるべく制御盤を構成するステップを含んでいてよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の実施形態による熱管理システムを、ＰＣＢに表面実装された複数の電気部品に適用された状態で示す透視図である

【図2】図２は、図１に示すＰＣＢの下側の透視図である。

【図3】図３は、図１に示す一部の熱管理システムの詳細図である。

【図4】図４は、本発明の別の実施形態による熱一部の管理システムの平面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態による、筐体を貫通して空気の移動を促進する筐体および送風機を含む熱管理システムの透視図である。

【図6】図６は、図５と比較して代替的な位置に送風機を有する、本発明の実施形態の透視図である。

【図7】図７は、筐体の後面に配置された制御盤を含み、当該制御盤を貫通して空気の移動を可能にすべく構成された、本発明の実施形態の透視図である。

【図8】図８は、図７に示すような筐体の後部、および制御盤の辺と筐体の内壁との間で空気の移動を可能にすべく構成された制御盤の平面図である。

【図9】図９は、ＰＣＢと筐体の内壁との間で空気の移動を可能にすべく構成されていて、更に細長部材の内部を貫通して気流を促進すべく非円形の開口部が貫通して配置されたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの平面図である。

【図10】図１０は、放熱部材の境界の内側に部分的に配置された開口部を備えたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの一部の平面図である。

【図11】図１１は、放熱部材の境界の完全に外部で配置された開口部を備えたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの一部の平面図である。

【図12】図１２は、各放熱部材と協働する複数の開口部を備えたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの一部の平面図である。

【図13】図１３は、クロス部材が取付けられた放熱部材を備えたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの一部の透視図である。

【図14】図１４は、単一のクロス部材が取付けられた複数の放熱部材を備えたＰＣＢを有する、本発明の実施形態による熱管理システムの一部の透視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、本発明の実施形態による熱管理システム１０を示す。本システムは、複数の電気部品１４が実装された（簡潔のため、図１に示す全ての電気部品にラベル付けしている訳ではない）ＰＣＢ１２を含む。図１に示す実施形態において、電気部品１４は、ＰＣＢ１２に表面実装されたＬＥＤである。ＬＥＤ１４の各々に各開口部１６が対応している。開口部１６は、空気の移動を促進すべくＰＣＢを貫通して配置されている。

【0013】

ＬＥＤ１４の各々は、ＰＣＢ１２の第１側面１８に実装されている。更に詳しく図示および記述するように、本発明の熱管理システム１０はまた、ＰＣＢ１２の第２側面２２に実装された複数の細長部材２０を含む。ＰＣＢ１２はまた、複数の取り付け穴２４を含み、例えばＰＣＢ１２を筐体内に実装するために用いることができる。

【0014】

図２に、図１に示すＰＣＢ１２の下側を示す。図２により明確に示すように、細長部材２０は管状部材、および特に直円柱として構成されている。細長部材２０が、断面が非円形の筒状部材、更には断面が閉多角形ではない開いた溝等、異なる構成を有していてよいことを理解されたい。図２に示す実施形態において、細長部材２０は断面直径が概ね１／２〜３／４インチ、長さが概ね１インチである。細長部材２０のこの構成により、開口部１６（図１参照）は直径が概ね１／４〜３／８インチであってよい。

【0015】

図３に、熱システム１０の一部を詳細に示す。具体的には、図３にＰＣＢ１２の第１側面１８に表面実装されたＬＥＤ１４の１個を示す。また、ＰＣＢ１２を貫通する状態で開口部１６を示す。対応する細長部材２０をＰＣＢ１２に実装すべくＰＣＢ１２の第２側面２２に配置された実装パッド２６を隠れ線で示す。実装パッド２６は一般に、細長部材２０の断面の輪郭にぴったり合っていてよく、そのような場合「トレース」と呼ばれる場合がある。しかし、これは輪郭よりも広い領域を含んでいてよいため、より一般的に「実装パッド」と称される。実装パッド２６は、熱伝導性の材料、いくつか列挙すれば、はんだ、銅、または熱伝導性ポリマー接着剤等で製造できる。図３、および図１に、開口部１６に相対的なＬＥＤ１４の位置を示す作図線円２７も示す。

【0016】

図３に示すように、ＬＥＤ１４は、ＰＣＢ１２の第２側面２２に配置された実装パッド２６の正反対側の所定位置でＰＣＢの第１側面１８に配置されている。この位置決めにより、ＬＥＤ１４からＰＣＢ１２を貫通して実装パッド２６までの伝導性熱伝達が促進される。細長部材２０もまた熱伝導材料、例えば銅合金で製造されているため、ＬＥＤ１４により生じた熱をＰＣＢ１２を貫通して細長部材２０まで伝導することができる。以下に詳述するように、本発明の実施形態は、１個以上の送風機を用いて開口部１６を通り、且つ細長部材２０の内部２８（図２参照）を通る空気移動を促進することができる。従って、図２に示すように、細長部材２０は、ＰＣＢ１２の第２側面２２に取付けられた第１終端３０、およびＰＣＢ１２から離れて配置されていて一般に周囲環境に対して開いた第２終端３２を有していてよい。開放内部２８は、終端３０、３２間における流体連通、例えば図３と合わせて上で述べた空気の移動を促進する。

【0017】

図４に、電気部品３６が表面実装されたＰＣＢ３４の一部断片的な平面図を示す。電気部品３６はＬＥＤであって、ＰＣＢ３４の一方の側に、ＰＣＢ３４の他の側の実装パッド３８とは正反対側に実装されている。上述のように、実装パッド３８は熱伝導性材料で製造されていて、細長部材２０等の熱伝導構造を実装するために用いることができる。図４に示すように、実装パッド３８はＰＣＢ３４上に閉じた境界を形成する。本例では、実装パッド３８は円形であり、これを用いて直円柱として形成された細長部材を実装するのに便利である。逆に、本発明の実施形態によるＰＣＢに取付られた細長部材は断面が非円形であっても、開いた溝として構成されていても、またはその両方であってもよい。そのような場合、対応する実装パッドは、ＰＣＢの表面上に閉じた多角形ではなく、部分的に閉じた境界を形成する。

【0018】

図４に、ＰＣＢ３４を貫通して配置され、且つ実装パッド３８内に位置する開口部４０も示す。開口部４０等の開口部が非円形であって、その一部しか実装パッドにより形成される境界の内側に存在しない点を理解されたい。そのような場合、開口部経由でＰＣＢを貫通して移動する空気の一部は対応する細長部材の内部を流れる一方で、同じ開口部を貫通して移動する空気の一部は細長部材の外部部分を流れる。後述するように、そのような開口部は、開口部を貫通して移動する空気が各細長部材の外面に沿って流れるように各細長部材の近傍に配置されていてよい。

【0019】

図４に、ＰＣＢ３４を貫通して配置された複数の穴４２も示す。穴４２の直径は開口部４０より小さく、ＬＥＤ３６の略近傍に位置している。このような穴は「ビアホール」または「スティッチング」と呼ばれることがある。ＬＥＤ３６の近傍に位置する穴４２により、ＬＥＤ３６からＰＣＢ３４を貫通して実装パッド３８に取付けられた細長部材までの熱伝導を増大させることができる。単一のＬＥＤ３６が実装パッド３８に位置し、同様に細長部材に対する電気部品の１対１の比率を図１〜３に示しているが、本発明の実施形態は、細長部材２０等の単一の放熱器を有する複数の電気部品から熱が放散されるように、複数の電気部品に対向して配置された単一の細長部材を提供することができる点に注意する価値がある。また、単一の細長部材に複数の開口部が対応していてもよく、単一の開口部が複数の細長部材に対して気流を送ってもよい。

【0020】

図５に、ＰＣＢ４４が筐体４６内に配置されている本発明の実施形態を示す。複数の熱伝導細長部材４８がＰＣＢ４４の一方の側に配置されているのに対し、電気部品（図示せず）がＰＣＢ４４の反対側にある細長部材４８の正反対側に配置されている。筐体４６内にはまた、空気を、矢印で示すように、開口部を貫通して（図５には示さず、例えば開口部１６を有する図１を参照）、筐体４６の外へ移動させるべく動作可能である送風機５０も配置されている。ＰＣＢ４４は、ガラス繊維等の非金属コア材料で製造されているが、これは本発明の熱管理システムにより可能である。金属コアＰＣＢはより高価であって、非金属コアガラス繊維等の他の何らかの材料と比較し装置の重量を増大させる。従って、本発明の少なくともいくつかの実施形態では、熱の放散に金属化されたＰＣＢを必要としないため、重量と部品コストが減少するという追加的な効果が得られる。

【0021】

図５に示す筐体４６は、筐体４６の前部５２が図の最上部に示す向きに置かれているのに対し、筐体４６の後部５４を図の最下部に示す。従って、空気は、筐体４６の後部５４からＰＣＢ４４の一方の側面上の電気部品を横断し、ＰＣＢ４４および細長部材４８を貫通して移動し、筐体４６の正面５２から外へ出る。これを図６にも示すが、送風機５０’が図５に示す構成よりもはるかに細長部材４８の近傍に配置されている。送風機５０または５０’等の送風機のサイズおよび位置を調整することにより、熱管理システムにおいて必要とされるパッケージングおよび冷却の度合に柔軟性を持たせることができる。

【0022】

図面に示す実施形態は筐体の前部から空気を吸引して、筐体の後部から排出する送風機を示しているが、送風機はまた、ＰＣＢ内開口部を貫通してＰＣＢの正面の方へ、空気を細長部材を横断および／または貫通して押し出すことができる。例えばパッケージングにおける考慮等、アプリケーションに依存するが、送風機は細長部材の後部に垂直に送風することにより、開口部を貫通して、且つ細長部材を貫通して空気がＰＣＢの前部から吸引されるベンチュリー（Ｖｅｎｔｕｒｉ）効果を生じさせるべく構成されていてよい。

【0023】

図６にはＰＣＢ４４の前面に取付けられたＬＥＤ５６も示す。この種の装置において、筐体４６の開いた前部５２によりＬＥＤ５６からの光が筐体４６の外部空間を照射できる一方、筐体４６の開いた後部５４により細長部材４８を通過した空気が筐体４６から排出可能であるため熱の蓄積が避けられる。

【0024】

図７に、商用、産業用、家庭用、または娯楽用途に利用できるＬＥＤライトボックス５８を示す。ライトボックス５８は図６に示すような複数のＬＥＤを使用する。これはまた、上で例示および記述したような熱管理システムを使用する。先に述べた熱システムの要素に加え、図７に示す本発明の実施形態は制御盤６０を含み、ライトボックス５８内のＬＥＤの制御に用いる種類のＰＣＢであってよい。送風機５０または５０’と同様の送風機６２が、ＬＥＤおよび放熱部材を囲む筐体６６の後部６４の近傍に制御盤６０に取付けられている。図７に示す実施形態において、送風機６２は後部６４の小さい領域しか利用しないが、依然として矢印で示すように筐体６６の前部６８から空気を吸引する。

【0025】

いくつかの実施形態において、図６に示す筐体４６内の送風機５０’等の送風機を筐体の内部に配置することが便利であろう。そのような場合、図７に示す制御盤６０等の制御盤が筐体から排出される空気の流れを許容できない程度に妨げる恐れがある。図８に、この問題に対処する本発明の実施形態を示す。図８に、内壁７４、７６、７８、８０により画定され内部空間７２を有する筐体７０の平面図を示す。制御盤６０が筐体６６の後部６４の近傍に配置された図７の例と同様に、制御盤８２が筐体７０の後部に向けた配置されている。図８に示す実施形態では、制御盤８２に取付けられた送風機は存在しない。その代わり、図６に示す送風機５０’等の送風機が制御盤８２の後面に、制御盤８２と図６に示すＰＣＢ４４等のＰＣＢの間に配置されている。筐体７０から出る温風の移動を促進すべく、制御盤８２は、自身の４辺８４、８６、８８、９０が筐体７０の各内壁７４、７６、７８、８０と協働して流体ダクト９２、９４、９６、９８を形成すべく構成されるように構成されている。流体ダクト９２〜９８は、送風機により移動されて筐体７０から出る空気の通路を提供する。代替的、または流体ダクト９２〜９８と連携して、制御盤８２は、筐体７０から出る空気の移動を促進すべく１個以上のスルーホールを備えて構成することができる。

【0026】

電気部品を含むＰＣＢのために同様の構成を用いることができる。図９に、内部にＰＣＢ１０２が配置された筐体１００を示す。ＰＣＢ１０２は、ＰＣＢ１０２の第一表面１０６に取付けられた複数の電気部品１０４を有している。ＰＣＢ１０２の反対側に、上述のように放熱熱管の実装に用いる実装パッド１０８がある。ＰＣＢ１０２の４辺１１０、１１２、１１４、１１６は、筐体１００の各内壁１１８、１２０、１２２、１２４と協働して流体ダクト１２６、１２８、１３０、１３２を形成すべく構成されている。流体ダクト１２６〜１３２により、送風機、例えば図５に示す送風機５０により移動される空気の一部が、ＰＣＢ１０２の第１側面１０６から吸引されてＰＣＢ１０２の第２側面へ、次いで筐体１００の後部から外へ出ることができる。各実装パッド１０８には開口部１３４が関連付けられているが、上で図示および記述したような円形ではなく、略矩形である。

【0027】

図１０に、放熱細長部材１３８および開口部１４０を有するＰＣＢ１３６の一部の上面図を示す。開口部１４０の一部が細長部材１３８の外部により形成された境界の内側にあり、内部を貫通して流れる空気は細長部材１３８の表面の内外に沿って流れる。図１１において、ＰＣＢ１４２は、細長部材１４６の内部の完全に外部に配置されている細長部材１４４および開口部１４６を含む。これにより、開口部を貫通し、細長部材１４４の外面に沿った気流が促進される。細長部材１４４と開口部１４６の相対的な位置合わせに起因して、開口部１４６の少なくとも一部は、１個以上の細長部材１４４に気流を供給する。図１１に示すＰＣＢ１４２の変型例において、図１２に示すＰＣＢ１４８は、放熱細長部材１５０および開口部１５２を有する。細長部材１５０の各々は、１個以上の開口部１５２を貫通して移動する空気に接触するため、細長部材１５０における放熱の速度および全体量が増大する。

【0028】

図１３に、各々がクロス部材１５８に取付けられた放熱細長部材１５６を有するＰＣＢ１５４を示す。図１３に示す実施形態において、細長部材およびクロス部材は、互いに流体連通する開放内部を有する管として構成されている。これにより、特に空気が細長部材１５６の軸に垂直に流れている箇所での放熱を促進することができる。図１４に、消放熱細長部材１６２およびクロス部材１６４を有するＰＣＢ１６０を示す。この実施形態において、単一のクロス部材１６４が２個の細長部材１６２に取付けられている。クロス部材１６４は開放内部１６６を有する管としても構成されているが、平材または他の固体、非管状部材を含む他の構成のクロス部材を用いてもよい。

【0029】

本発明はまた、上述の電気部品用の熱管理システムを製造する方法を含む。いくつかの実施形態において、放熱細長部材が、電気部品が取付けられる所定位置の反対側であるＰＣＢの側に取付けられている。無論、既に電気部品がＰＣＢに実装されている場合、細長部材は所定位置だけでなく電気部品の反対側に取付けられる。既に電気部品がＰＣＢに取付けられていない場合、細長部材が取付けられた後でよい。実際、例えば空間を節約するために、複数の電気部品が単一の細長部材の反対側に取付けられていてもよい。細長部材の実装に際して、第１終端が、例えば表面実装技術によりＰＣＢに取付けられてよい。少なくともいくつかの実施形態において、細長部材は熱伝導実装パッドを用いてＰＣＢに取付けられる。

【0030】

細長部材は、所望の効果を実現するために有効な実質的に任意の形状を有していてよい。例えば、一方の終端がＰＣＢに取付けられていて、他の終端が開放内部を有するＰＣＢから離れて配置されていてもよい。開放内部により、流体連通、例えば両終端間の気流が促進される。ＰＣＢ内において開口部が、少なくとも一部が細長部材の内部に向かって開いているように配置されていてもよい。本発明の実施形態は、各々に１個の開口部または複数の開口部が関連付けられた１個以上の細長部材を有していてよく、あるいは単一の開口部を複数の細長部材に用いることができる。

【0031】

上記に加えて、本発明の実施形態は、ＰＣＢを筐体内に配置し、送風機が１個の開口部または複数の開口部を貫通して、および細長部材または複数の部材を貫通して空気を移動させるべく動作可能である筐体内の位置に送風機を配置するステップを含んでいてよい。上述のように、これは細長部材を含むＰＣＢの側の近傍に送風機を実装して、開口部を貫通して、次いで細長部材の内部を貫通して空気を吸引することにより実現できる。代替的に、送風機は、最初に内部を貫通して、次いで開口部を貫通して空気を押し出すことができる。いくつかの実施形態では、電気部品が、筐体外部空間を照射するために障害物のない経路を必要とするＬＥＤでなく、送風機を電機部品を備えたＰＣＢの側の近傍に、すなわち細長部材の反対側に配置することができる。

【0032】

本発明の実施形態はまた、制御盤、電気部品を備えたＰＣＢ、またはその両方を、それらの外縁周辺に気流経路を提供すべく構成するステップを含んでいてよい。例えば、本方法は、取付けられた際に筐体の内壁と共に流体ダクトを形成するように、制御盤またはＰＣＢの１個以上の辺の一部を形成するステップを含んでいてよい。このような方法で、送風機により移動された空気は、細長部材および開口部を貫通するだけでなく、基板の周囲も回るであろう。この種の構成により、送風機と、筐体の空気が排出される部分との間に制御盤が配置可能になる。

【0033】

本発明の実施形態を例示および記述してきたが、これらの実施形態で本発明のあらゆる可能な形式を例示および記述することは意図していない。むしろ、本明細で使用する用語は限定的ではなく記述目的であり、本発明の概念および範囲から逸脱することなく各種の変更を加えることができる点を理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】