特開 2024-82568 電子モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082568

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】電子モジュール

(51)【国際特許分類】

   G05D 23/19 20060101AFI20240613BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

G05D23/19 G

H05B3/20 338

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022196506

(22)【出願日】2022-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 行史

(72)【発明者】

【氏名】日野 啓太郎

(72)【発明者】

【氏名】秋田 達哉

【テーマコード（参考）】

3K034

5H323

【Ｆターム（参考）】

3K034AA16

3K034AA22

3K034FA11

3K034JA06

3K034JA10

5H323AA05

5H323CA09

5H323CB02

5H323CB21

5H323CB42

5H323DA01

5H323MM02

5H323NN03

(57)【要約】

【課題】電子部品を効果的に加熱できる電子モジュールを提供する。
【解決手段】実施形態にかかる電子モジュールは、基板と、加熱対象部品と、ヒータユニットと、を備える。加熱対象部品は、前記基板の一方の面に設けられる。ヒータユニットは前記基板と加熱対象部品とが積層される積層方向、前記基板の面方向、または前記積層方向および前記面方向の組み合わせにおいて、互いに異なる位置に配されるとともに、加熱量または熱交換量が異なる複数の温調部を有し、前記加熱対象部品を加熱する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の一方の面に設けられる加熱対象部品と、
前記基板と加熱対象部品とが積層される積層方向、前記基板の面方向、または前記積層方向および前記面方向の組み合わせにおいて、互いに異なる位置に配されるとともに、加熱量または熱交換量が異なる複数の温調部を有し、前記加熱対象部品を加熱するヒータユニットと、
を備える電子モジュール。

【請求項2】

基板と、
前記基板の一方の面に設けられる加熱対象部品と、
互いに異なる位置に配されるとともに、加熱量または熱交換量が異なる複数の温調部を有し、前記加熱対象部品を加熱するヒータユニットと、
を備え、
複数の前記温調部は、前記基板と前記加熱対象部品とが積層される積層方向または前記基板の面方向において、前記加熱対象部品の一方側と他方側にそれぞれ配置される、
る電子モジュール。

【請求項3】

複数の前記温調部は、前記基板の面方向において、互いに異なる位置に配置される請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項4】

複数の温調部は、前記基板と加熱対象部品とが積層される積層方向または前記面方向において、前記加熱対象部品の一方側と他方側にそれぞれ配置される、請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項5】

複数の温調部において、前記加熱対象部品に近い前記温調部は加熱対象部品から離れた位置の前記温調部よりも加熱量または熱交換量が大きい、請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項6】

複数の前記温調部のうち下部に配される温調部は上部に配される温調部よりも加熱量または熱交換量が大きい、請求項２に記載の電子モジュール。

【請求項7】

複数の前記温調部のうち基板の中央部側に配される温調部の加熱量または熱交換量が前記基板のエッジに配される前記温調部の加熱量または熱交換量よりも大きい、請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項8】

前記基板の他方の面に設けられる第２の部品と、
前記基板の一方側と他方側の面を連続する伝熱部と、を備える、請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項9】

複数の前記温調部は、前記加熱対象部品を加熱するヒータ、熱交換を行う循環部、及び熱伝導部、の少なくともいずれかを有する、請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項10】

前記基板及び前記加熱対象部品の外側の少なくとも一部を覆う放熱フレームを有する外装部を備える、請求項１に記載の電子モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電子モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電子モジュールを備える電子装置において、周囲温度条件の幅が広いシステムでは、温度の低下に伴う回路定数の変動や通信波形の伝達特性の変化によりシステム起動が安定しないことがある。このため、自己発熱やヒータなどを利用しウォームアップ起動させる方法がある。

【0003】

このような電子装置において、例えば基板に複数種類の電子部品が設けられる場合には、部品毎に適正温度が異なるため、温度設定やヒータの配置が複雑になり、消費電力の増加やサイズの拡大などの課題がある。

【0004】

種々の電子部品を備える電子装置において、電子部品の要求に適した条件で加熱することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－２２０３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、電子部品を効果的に加熱できる電子モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態にかかる電子モジュールは、基板と、加熱対象部品と、ヒータユニットと、を備える。加熱対象部品は、前記基板の一方の面に設けられる。ヒータユニットは前記基板と加熱対象部品とが積層される積層方向、前記基板の面方向、または前記積層方向および前記面方向の組み合わせにおいて、互いに異なる位置に配されるとともに、加熱量または熱交換量が異なる複数の温調部を有し、前記加熱対象部品を加熱する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態にかかる電子モジュールの断面図。

【図2】同電子モジュールの一部の構成を示す平面図。

【図3】同電子モジュールのヒータユニットの構成を示す平面図。

【図4】同電子モジュールの電子部品及び温調部の配置と熱量の関係を示す説明図。

【図5】同電子モジュールを備える電子装置の構成を概略的に示す説明図。

【図6】他の実施形態にかかる電子モジュールのヒータユニットの構成を示す説明図。

【図7】他の実施形態にかかる電子モジュールの電子部品及び温調部の配置を示す説明図。

【図8】他の実施形態にかかる電子モジュールの断面図。

【図9】他の実施形態にかかる電子モジュールの断面図。

【図10】他の実施形態にかかる電子モジュールの断面図。

【図11】他の実施形態にかかる電子モジュールの基板とヒータユニットの配置を示す平面図。

【図12】他の実施形態にかかるヒータユニットの構成を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態にかかる電子モジュール１及び電子装置１００について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態にかかる電子モジュール１の構成を概略的に示す断面図であり図２は電子モジュールの一部の構成を示す平面図である。図３は電子モジュールのヒータユニットの構成を示す平面図であり、図４は電子モジュールの電子部品及び温調部の配置と熱量の関係を示す説明図である。図５は電子装置１００の構成を概略的に示す説明図である。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して概略的に示している。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向をそれぞれ示し、例えば幅方向をＸ，積層方向をＺ、として説明する。

【0010】

図１及び図２に示すように、電子モジュール１は、モジュール基板１０と、１または複数の電子部品２１，２２を有する部品ユニット２０と、複数の温調部としての３１、３２を備えるヒータユニット３０と、外装部４０と、を備える。

【0011】

モジュール基板１０は、例えば回路基板であり、一対の主面としての表面１０ａ及び裏面１０ｂを有する板状に構成される。基板１０には部品ユニット２０が実装される。本実施形態において基板１０の表面１０ａに、電子部品２１が実装され、基板１０の裏面１０ｂに、電子部品２２が実装される。なお、基板１０の表面１０ａや裏面１０ｂには、上記の他に各種の電子部品や各種配線パターンが設けられていてもよい。

【0012】

モジュール基板１０は、一方の表面１０ａから裏面１０ｂに至り基板１０を厚さ方向に貫通する伝熱部１２を有する。例えば伝熱部１２は、電子部品２１、２２が配置される領域、すなわち一例としてモジュール基板１０の中央部１１に配置される。例えば伝熱部１２は、熱伝導性の高い金属材料で構成され、モジュール基板１０の一方側と他方側とを熱伝導可能に接続するサーマルビアやねじ部材ある。モジュール基板１０のエッジ１３は筐体５０に固定されている。

【0013】

部品ユニット２０は、１または複数の電子部品２１，２２を備える。各電子部品２１，２２はＢＧＡやＬＧＡ等のパッケージ部品である。電子部品２１，２２は、例えばプロセッサやＦＰＧＡなどの素子を有する。本実施形態において、１例として基板１０の中央部１１の表面１０ａに加熱が必要な加熱対象の電子部品２１が配置され、当該加熱対象の電子部品２１の中央部１１の裏面１０ｂ側に第２の電子部品２２（第２の部品）が配置される。表面１０ａに配される加熱対象の電子部品２１の基板１０と反対側の面は、外装部４０の一部となる放熱シート４１によって覆われる。

【0014】

ヒータユニット３０は、複数の温調部としての加熱部３１，３２，３３を備える。複数の温調部としての加熱部３１，３２，３３、積層方向（Ｚ方向）または面方向（ＸＹ方向）において、あるいは積層方向および面方向の組み合わせにおいて、加熱対象部品の一方側と他方側にそれぞれ配置される。第１加熱部３１と、一対の第２加熱部３２，３３とは、積層方向において異なる位置に配され、基板１０の一方側と他方側にそれぞれ配置される。また、第１加熱部３１と、一対の第２加熱部３２，３３とは、積層方向において、加熱対象である電子部品２１を挟んだ一方側と他方側にそれぞれ配置される。また、第１加熱部３１と、一対の第２加熱部３２，３３とは、積層方向と直交する面方向においても、互いに異なる位置に配される。具体的には、第１加熱部３１が電子部品２１に対向配置され、第２加熱部３２，３３は基板１０の幅方向において、電子部品２１から所定距離離間した一方側と他方側にそれぞれ配置される。なお、複数の加熱部３１，３２，３３は異なる位置に少なくとも一部が配置されていればよく、例えば積層方向において一部が重ねて配置されていてもよい。

【0015】

例えば第１加熱部３１は、後述する放熱フレーム４２の天板部４２ｃに形成される収容凹部４２ｅに配置される。第１加熱部３１は、放熱フレーム４２の天板部４２ｃ及び放熱シート４１を介して、電子部品２１に対向配置される。

【0016】

第２加熱部３２、３３は、それぞれ、モジュール基板１０のエッジ１３の裏面１０ｂ側に配置される。例えば第２加熱部３２、３３は、第２の電子部品２２の幅方向両側にそれぞれ配置される。第２の加熱部３２，３３は１例として放熱フレーム４２を介して、モジュール基板１０の裏面１０ｂに対向配置される。

【0017】

例えば各加熱部３１，３２，３３は、例えば電熱線で構成される面状発熱体を有するヒータ装置である。例えば３つの加熱部３１，３２，３３は、図３に示すように１つのヒータ装置で構成されていてもよく、あるいは他の例として図６に示すように各加熱部３１，３２，３３が別々の面状発熱体で構成されていてもよい。本実施形態においては、１例としてヒータユニット３０の３つの加熱部３１，３２，３３は、連続性または並列性のある電熱線が、ジグザグ形状あるいは渦巻き状等の所定のパターンに配設された１本の面状発熱体で構成される。

【0018】

またヒータユニット３０を構成する複数の加熱部３１，３２，３３は加熱量または熱交換量が異なる。一例として複数の加熱部３１，３２，３３は、部位毎に求められる加熱量に応じて、電熱線の配設密度が異なる。例えば上記のように中央部１１に加熱対象の電子部品２１が配置されたモジュール基板１０は、中央部１１において大きな加熱量が求められ、周辺のエッジ１３においては中央部よりも小さい加熱量で足りることから、モジュール基板１０の中央部１１からエッジ１３にかけて加熱量が小さくなるような勾配を発揮するようにヒータユニット３０が構成される。

【0019】

一例として、ヒータユニット３０は、中央部１１の加熱対象である電子部品２１の積層方向一方側に対向する加熱量の大きい第１加熱部３１と、基板１０の裏面側において、電子部品２１の両側部に配置される加熱量の小さい一対の第２加熱部３２、３３と、を備える。例えば加熱量の大きい第１加熱部３１の電熱線の配設密度が、加熱量の小さい第２加熱部３２、３３の電熱線の配設密度よりも大きく構成されている。

【0020】

図３に示す例では、第１加熱部３１は、電子部品２１に対向する中央部１１において電熱線が高密度に配置され、幅方向両側部を含む周囲において電熱線が低密度で配置される。他の例として第１加熱部３１は基板１０の中央部１１にのみ電熱線が配置され、幅方向両側部を含む周囲には電熱線が配置されない構成としてもよい。一対の第２加熱部３２，３３は、それぞれ基板１０の裏面１０ｂ側の両側部において、第１加熱部３１の中央部よりも低い所定の密度で電熱線が配置される。

【0021】

外装部４０は、基板及び加熱対象部品の外側の少なくとも一部を覆う。例えば外装部４０は、放熱シート４１と、放熱フレーム４２と、断熱材４３と、パネル４４と、を備える。

【0022】

放熱シート４１は、電子部品２１の外側の面、すなわち、積層方向において基板１０と反対側の面に重ねて配置される。放熱シート４１は、電子部品２１の外側の面を覆う。本実施形態において、放熱シート４１は、外側に装着された放熱フレーム４２によって覆われる。

【0023】

放熱フレーム４２は、モジュール基板１０、電子部品２１，２２、及び放熱シート４１の積層構造を覆う筺形状に構成される、放熱フレーム４２は、モジュール基板１０等が配置される収容空間Ｓ１を形成する。例えば放熱フレーム４２は、例えばアルミ合金等の金属材料で形成される。放熱フレーム４２はステンレス等の補強材料を含んでいてもよい。例えば放熱フレーム４２は、収容空間Ｓ１の側部を区画する複数の側壁部４２ａと、基板１０の裏側に配される底板部４２ｂと、放熱シート４１の表側の面に対向配置される天板部４２ｃと、を有する。一例として天板部４２ｃの、電子部品２１上のエリアは外面が凹む収容凹部４２ｅが形成される。収容凹部４２ｅは、第１加熱部３１、断熱材４３、パネル４４を収容する。なお、放熱フレーム４２の形状は、周辺部材に応じて適宜設定可能であり、例えばモジュール基板１０の裏面において、モジュール基板１０と第２加熱部３２、３３の間に配される放熱板部４２ｄをさらに有していてもよい。あるいは放熱フレーム４２は放熱板部４２ｄを備えない構成であってもよく、例えばモジュール基板１０の裏面に第２加熱部３２、３３が直接搭載されていてもよい。

【0024】

断熱材４３は、例えばグラファイト等の材料で形成されたシート状部材であり、放熱フレーム４２の天板部４２ｃの外面側、例えば収容凹部に配される。断熱材４３は、第１加熱部３１の外側面に対向配置される。

【0025】

パネル４４は、例えばステンレス等の金属材料で形成されたシート状部材であり、断熱材４３の外側面に重ねて配置される。

【0026】

以上のように構成された電子モジュール１は、図５に示すように、電子装置１００に設けられる。例えば電子モジュール１は電子装置１００の一部であり、電子部品２１、２２、ヒータユニット３０の各加熱部３１、３２、３３は、電子装置１００に設けられる制御部に接続され、制御部の制御によってオンオフ制御される。

【0027】

電子装置１００は、電子モジュール１が搭載される装置基板１１０を複数備える。１例として図５に示すように、電子装置１００において、マザーボード１０１上にコネクタを介して、複数の装置基板１１０が搭載されるとともに、各装置基板１１０にそれぞれ電子部品２１,２２を有する電子モジュール１が搭載される。例えば装置基板１１０に複数の電子モジュール１が搭載されていてもよく、１つの電子モジュール１が搭載されていてもよい。また、各電子モジュール１はそれぞれ部品ユニット２０を複数備えていてもよく、１つの部品ユニット２０を備えていてもよい。なお、複数の装置基板１１０は、互いに同じ構成であってもよく、互いに構成が異なっていてもよい。例えば電子装置１００は、複数の電子モジュール１を制御する制御部や、加熱機構等をさらに備えていてもよい。例えば電子装置１００は航空機の通信制御装置等である。

【0028】

制御部は、例えばプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の処理回路や、メモリを有する。制御部はモジュール１を起動する際の所定のタイミングでヒータユニット３０の電源をＯＮにして電子部品２１、２２を加熱する。ウォームアップ中においては、「電子部品の発熱」が「外気や基板端」へ逃げにくい構成となる。必要な加熱処理が完了したらヒータユニット３０の電源をＯＦＦにする。加熱完了後、「電子部品の発熱」は、放熱する方向で作用する。

【0029】

次に、電子モジュール１の電子部品２１と加熱部３１、３２、３３の配置と、熱移動の関係について図４を参照して説明図する。図４において、熱移動の考察を簡略化するため、電子部品２２を省略し、図中Ｘで示す幅方向において対称な構造として説明する。また、モジュール基板１０のエッジ１３は筐体５０に固定されているものとし、筐体５０の両側部５１、５２の温度は同一とする。

【0030】

図４の配置において、加熱対象の電子部品２１の発熱量をＷｄ、各加熱部３１～３３の発熱量をＷａ、Ｗｂ、Ｗｃとすると、第１の加熱部３１から筐体５０の一方の側部５１へ逃げる熱量をＷ１、第１の加熱部３１から筐体５０の他方の側５２へ逃げる熱量をＷ３、表面１０ａ側の外面から外気への対流及び放射をＷ２、一方の第２加熱部３２から筐体５０の側部５１へ逃げる熱量をＷ４、他方の第２加熱部３３から筐体５０の側部５２へ逃げる熱量Ｗ５、裏面１０ｂ側の外面から外気への対流及び放射をＷ６とした場合、熱平衡状態（定常状態）になっているときは、熱量［Ｗ］としてＷａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ＋Ｗｄ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５＋Ｗ６が成り立つ。

【0031】

このため、電子モジュール１は、加熱対象の電子部品２１の最高温度がデバイス許容温度Ｔｍａｘ［Ｋ］を超えない温度に設定される。

【0032】

また、基板１０の表面１０ａに関して、電子部品２１と第１加熱部３１間における熱伝導性は優れているため同じ温度Ｔ１［Ｋ］として簡略化し、筐体５０の両側部５１，５２の温度をＴ２［Ｋ］とすると、Ｗ１＝Ｗ３＝Ａ１・λ１／Ｌ１（Ｔ１－Ｔ２），※伝熱面積Ａ１［ｍ＾２］，熱伝導率λ１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、伝導距離Ｌ１［ｍ］となる。したがって、Ｔ１［Ｋ］＜＝Ｔｍａｘ［Ｋ］を満足するように実装する。

【0033】

また基板裏面に対する熱伝導として移動熱量Ｗｘとすると、第２加熱部３２，３３の発熱量はＷａ＝Ｗｂ＝Ｗｘ／２＋Ｗ４（ｏｒＷ６）であることから、基板の両端に近い位置の加熱部３２，３３を小型なヒータとし、温度補償範囲の狭い、加熱対象の電子部品２１を中央部１１に配置する。

【0034】

実施形態にかかる電子モジュール１によれば、温調部としての加熱部３１，３２，３３は、面方向に異なる位置に配置されるとともに、加熱量が異なる構成であることから、電子部品２１，２２の配置に応じた加熱特性を実現できる。また、さらに加熱部３１，３２，３３は積層方向において異なる位置として、立体的に配置することで、電子モジュール１の小型化及び軽量化に有効となる。また、加熱対象の電子部品２１を一方側と他方側から加熱することができ、加熱効率が高い。

【0035】

上記実施形態にかかる電子モジュール１において、熱容量が大きく温まるまで熱量が必要となる大型部品等の加熱対象の電子部品２１を基板１０の中央部１１であって基板１０のエッジ１３から遠い位置に配置した。つまり特に暖気が必要な部品を中央部１１に集約させ、基板１０の裏面に電子部品２１を配置した、複数の加熱部３１，３２，３３で基板１０の両面から挟む構成としたため、効果的な加熱が可能となる。また、基板端にある部品も温めることが可能である。さらに、第１加熱部３１の直上に断熱材４３を配置したことで、基板外部の空気などの流体の対流によって生じる熱交換（放熱）を低減させることができる。

【0036】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

【0037】

上記実施形態において加熱対象部品を１つ配置した例を示したが、これに限られるものではない。例えば図７に示す電子モジュール１Ｂのように、基板１０の表面側において複数の加熱対象の電子部品２１を配置してもよい。例えば電子モジュール１Ｂは、モジュール基板１０の表面１０ａ上に２つの加熱対象の電子部品２１が配置される。その他の構成は上記第１実施形態にかかる電子モジュール１の構成と同様である。本実施形態において、ヒータユニット３０Ｂは、一対の加熱対象の電子部品２１に対向する位置が高密度であり、その周辺は低密度となるようにヒータの密度を調整する。具体的には図７に示すように、ヒータユニット３０Ｂは一対の高密度の加熱部３１，３１と低密度の加熱部３２とを備える。すなわち、一対の高密度の加熱部３１，３１が一対の電子部品２１、２１にそれぞれ対向配置され、低密度の第２加熱部３２が第１の加熱部３１，３１の間の領域と、基板１０のエッジ近傍の周辺領域に配される。本実施形態においても、異なる複数の温調部を有することにより、効果的な加熱処理が実現できる。

【0038】

また、基板１０の面方向が鉛直方向に配置される縦型の構造であってもよい。例えば他の実施形態として図８に示す電子モジュール１Ｃは、基板の面方向が鉛直方向に延びる縦型の姿勢で設置され、複数の温調部としての加熱部３１，３２，３３が、上下方向において異なる位置に配置される。電子モジュール１Ｃは、中央部に配置される加熱対象の電子部品２１の面方向の一方側である下部に加熱量の大きい第１加熱部３１が配置され、他方側である上部に３２が加熱量の小さい第２加熱部３２が配置される。また、電子モジュール１Ｃにおいて、一例として基板１０の裏面１０ｂ側の、面方向において第１の電子部品２１とは異なる位置に、一対の第２電子部品２２がそれぞれ配置される。本実施形態にかかる電子モジュール１Ｃにおいて、ヒータユニット３０Ｃにおいて、下部に配される第１加熱部３１の加熱量が、上部に配される第２加熱部３２の加熱量よりも大きく構成される。

【0039】

電子モジュール１Ｃの外装部４０は、基板１０の表面１０ａに配置されるとともに電子部品２１及び一対の加熱部３１，３２を囲む側壁部４２ａと、基板１０の裏面１０ｂ側に配される底板部４２ｂとを有する放熱フレーム４２と、当該側壁部４２ａの開口部を覆うパネル４４と、を備える。

【0040】

本実施形態にかかる電子モジュール１Ｃによれば、物理的に下部に位置するヒータ３２の発熱により周囲温度の上昇によって自然対流が生じ、上部の第２加熱部３２よりも下部の第１加熱部３１の発熱量や面積を確保することによって発熱量が上がる。このように基板１０の取り付け向きによって、流体の自然対流を利用でき、物性特性として熱伝導だけではなく対流効果を副次的な作用を用いることができる。

【0041】

また、上記第１実施形態にかかる電子モジュール１において、基板１０の一方側と他方側にそれぞれ加熱部３１，３２，３３を配置した例を示したが、これに限られるものではない。例えば図９に示すように他の実施形態にかかる電子モジュール１Ｄのヒータユニット３０Ｄは、基板１０の一方側において加熱部３１，３２，３３が３次元的に配列されて構成される。すなわち、加熱対象部品２１の積層方向の一方側に第１加熱部３１が配置され、さらに第１加熱部３１よりも積層方向一方側の面内に、２つの第２加熱部３２，３３が配置される。一対の第２加熱部３２，３３は、面方向において第１加熱部３１の幅方向の一方と他方にそれぞれ配置される。すなわち、面方向及び積層方向において異なる位置に３つの加熱部３１，３２，３３がいわゆる千鳥状に配列される。本実施形態によれば、例えば加熱対象部品２１で要求される加熱量に応じて、ヒータ構造（面状発熱体）の密度を上げるだけでは対応できない場合であっても、千鳥構造として縦に積み上げることで、熱伝導率の高い放熱フレーム（金属）を介して多層構造としつつ、積層方向の寸法を小さく抑えることができる。

【0042】

また、上記第１実施形態にかかる電子モジュール１において、ヒータユニット３０を構成する複数の温調部がヒータ機構を有する加熱部である例を示したがこれに限られるものではない。例えば温調部は、加熱対象部品を加熱するヒータ、熱交換を行う循環部、及び伝導部、の少なくともいずれかを有する。

【0043】

また、電子部品２１を挟む複数の温調部はヒータ装置に限られるものではない。例えば他の実施形態として図１０に示す電子モジュール１Ｅのように、加熱部３１と熱伝導部３４によって、電子部品２１を挟む構成であってもよい。例えば電子モジュール１Eは、モジュール基板１０と、加熱対象の電子部品２１を有する部品ユニット２０と、ヒータユニット３０Eと、を備える。本実施形態において加熱対象の電子部品２１はモジュール基板１０の裏面側に設けられる。ヒータユニット３０Eは、第１の加熱部３１と、熱伝導部３４と、を備え、第１の加熱部３１と熱伝導部３４との間に、加熱対象の電子部品２１が配置される。第１の加熱部３１は、モジュール基板１０の表面側に配されるヒータ装置である。熱伝導部３４は、基板の裏面側に配される伝熱板３４ａと、伝熱部材３４ｂとを備える。伝熱板３４ａは、積層方向において加熱対象の電子部品２１を挟んで第２の加熱部３１と対向配置される板状部材であり、熱伝導性の高い金属材料で構成される。伝熱部材３４ｂは、熱伝導性の高い金属材料で構成され、伝熱板３４ａから加熱部３１に向けて延び、加熱部３１と伝熱板３４ａとを熱伝導可能に接続する。１例として伝熱部材３４ｂは、モジュール基板１０の一方の表面１０ａから裏面１０ｂに至り基板１０を厚さ方向に貫通することでモジュール基板１０の一方側と他方側とを熱伝導可能に接続するサーマルビアやねじ部材ある。本実施形態にかかるヒータユニット３０Ｅは、積層方向において第１の加熱部３１と伝導部３４とによって電子部品２１を挟む構成とすることで、第１の加熱部３１からの熱を反対側に周り込ませることで、電子部品２１を効果的に加熱することができる。

【0044】

例えば他の実施形態として図１１に示す電子モジュール１Ｆのヒータユニット３０Ｆは、温調部の一部が加熱部３１であり、複数の温調部のうち他の一部は熱交換機能を有する循環部１３２，１３３で構成される。すなわち、電子モジュール１Ｅのヒータユニット３０Ｆは、第１の加熱部３１と、第１の加熱部３１との間で熱交換を行う第１の循環部１３２と、第１の循環部１３２との間で熱交換を行う第２の循環部１３３と、を備える。例えば循環部１３２，１３３は熱を媒介する液体又は気体が循環可能に構成される。循環部は媒体を蒸発又は凝縮させて熱交換を行うものであってもよい。

【0045】

循環部１３２、１３３は、制御部からの制御に従って、熱交換を行う。第１の循環部１３２は第１加熱部３１との間において熱交換を行い、第２の循環部１３３は第１の循環部１３２と基板１０のエッジ１３との間で熱交換を行う。例えば電子モジュール１Ｆにおいて、第１の循環部１３２の熱交換量が第２の循環部１３３の熱交換量よりも大きく設定される。循環部１３２，１３３の熱交換量の設定によって、基板１０中央部１１の熱循環を優先し、基板１０の内部から外側に向かって熱交換される温度勾配を形成できる。したがって、基板内部（中心側）の温度が上がらないうちに基板端における熱交換量を下げることが可能となる。

【0046】

また、例えば図１２に示すように、温調部の一部はテスラバルブ構造と呼ばれる循環部３５で構成されていてもよい。他の実施形態として図１２に示すヒータユニット３０Ｇは、中央部１１の電子部品２１上に配置された第１の加熱部３１の、幅方向における一方の側部と他方の側部にそれぞれ一対ずつ、テスラバルブ型の循環部３５が配列される。テスラバルブ型の循環部３５は滴型のループ流路３５２が複数連結された流路構造を有する循環流路３５１を備え、順方向に対して流体を流し、逆方向に対しては流れを阻害する機能を有する。本実施形態において、ヒータ装置である第１加熱部３１の両側の側部において、それぞれ、流れ方向が逆となる一対の循環部３５を対称に対向配置させる。すなわち、４つの循環部３５は、第１加熱部３１を中心とした両側で対称に配置されるとともに、各側部において並ぶ一対の循環部３５同士の対向側において図中矢印で示す循環方向が同じ方向となる対称構造を有する。すなわち２方向において対称となるように配列されることにより、基板１０の中央部１１側からエッジ１３に向けて熱交換量が低くなるような勾配を形成することができる。本実施形態によれば、温調部の一部としてテスラバルブ型の循環部３５を採用することで、可動部品が不要となり、メンテナンスも容易となる。また、循環方向を対向させる配置とすることで、中央部１１側からエッジ１３に至る温度勾配を実現できる。

【0047】

さらに他の実施形態として、循環部１３２、１３３の代わりに、熱を伝達する熱伝導構造を配置する構成であってもよい。この場合にあっても、加熱対象部品２１に近い位置から、遠い位置にかけて、熱交換量が低下するように配置することで、部品を効果的に加熱することができる。

【0048】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数の温調部は、面方向に異なる位置に配置されるとともに、加熱量または熱交換量が異なる構成であることから、電子部品２１，２２の配置に応じた加熱特性を実現できる。

【0049】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0050】

１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ…電子モジュール、１０…モジュール基板、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１１…中央部、１２…伝熱部、１３…エッジ、２０…部品ユニット、２１…加熱対象部品２１…電子部品、２２…電子部品、３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ…ヒータユニット、３１～３３…加熱部、４０…外装部、４１…放熱シート、４２…放熱フレーム、４２ａ…側壁部、４２ｂ…底板部、４２ｃ…天板部、４２ｄ…収容凹部、４３…断熱材、４４…パネル、５０…筐体、５１…側部、５２…側部、１００…電子装置、１０１…装置基板、１３２…循環部、１３３…循環部、Ａ１…伝熱面積、Ｓ１…収容空間、Ｔ１…温度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】