特開 2024-96573 電子機器

(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】P2024096573

(43)【公開日】2024-07-17

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20240709BHJP

   H05K 7/14 20060101ALI20240709BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240709BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 B

H05K7/14 C

H05K1/14 E

H01L23/36 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000137

(22)【出願日】2023-01-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 稔

【テーマコード（参考）】

5E322

5E344

5E348

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA03

5E322AA11

5E322AB01

5E322AB02

5E322AB09

5E322BA01

5E322EA10

5E344AA01

5E344AA12

5E344AA15

5E344AA26

5E344BB02

5E344CD18

5E344EE02

5E344EE12

5E348AA03

5E348AA08

5E348AA16

5E348AA32

5F136BB03

5F136BC03

5F136DA27

(57)【要約】

【課題】従来の電子機器は、小型化が難しいと共に、独立した放熱部材を用いるので、構造的に製造コストが増すという問題点があった。
【解決手段】上段基板２と下段基板３を上下に積み重ねた構造を有し、上段基板２と下段基板３の間に介装した固定具５と、上段基板２及び下段基板３の夫々に配置され且つ互いに接続されるコネクタ６，７と、下段基板３に配置され且つ接続したコネクタ６．７同士を収容する樹脂製のハウジング８とを備え、ハウジング８の外側面に、同ハウジング８の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱体９を備えた電子機器１とし、小型化及び低コスト化を実現しつつ抜熱性の向上を実現した。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上段基板と下段基板を上下に積み重ねた構造を有し、
前記上段基板と前記下段基板の間に介装した固定具と、
前記上段基板及び前記下段基板の夫々に配置され且つ互いに接続されるコネクタと、
前記下段基板に配置され且つ接続した前記コネクタ同士を収容する樹脂製のハウジングとを備え、
前記ハウジングの外側面に、同ハウジングの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱体を備えたことを特徴とする電子機器。

【請求項2】

前記固定具が、前記上側基板及び前記下側基板の周縁部同士に沿う環状を成して前記ハウジングを含む前記下段基板の中央領域を囲繞していると共に、前記ハウジングが、前記固定具の内面に近接して配置してあり、
前記放熱体が、前記固定具の内面との相対向面に設けた外側放熱部と、その反対側面に設けた内側放熱部とを有し、
前記外側放熱部の熱伝導率が、前記内側放熱部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。

【請求項3】

前記固定具が、前記ハウジングと相対向する位置に、同固定具の内外の空間を連通させる開口部を有することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記下段基板が、回路の熱を放出させる放熱パターンを有し、
前記放熱体が、前記放熱パターンに接続してあることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

【請求項5】

前記放熱体が、外側に突出する複数のリブを有することを特徴とする請求項１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、電動車用インバータ等に用いられる電子機器に関し、とくに、上段基板と下段基板を上下に積み重ねた構造を有する電子機器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来において、上記したような電子機器としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、上段のベースプレート、下段の配線基板、配線基板上に配置した半導体パッケージ、及びベースプレートと配線基板の間に介装して半導体パッケージを覆う放熱部材を備え、半導体パッケージのリード線を接続した配線パターンに放熱部材をはんだ接合し、半導体パッケージと放熱部材との間に冷却風を流通させる用にした電子モジュールが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－４６５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、上記したような従来の電子モジュール（電子機器）は、半導体パッケージ及び放熱部材をベースプレートと配線基板とで挟んだ特殊な構造であるため、小型化が難しいと共に、放熱専用に独立した放熱部材を用いるので、構造的に製造コストが増すという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

【0005】

本発明は、上記従来の状況に課題に着目して成されたものであり、上段基板と下段基板を備えた電子機器において、小型化及び低コスト化を実現しつつ抜熱性に優れた電子機器を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係わる電子機器は、上段基板と下段基板を上下に積み重ねた構造を有する。この電子機器は、上段基板と下段基板の間に介装した固定具と、上段基板及び下段基板の夫々に配置され且つ互いに接続されるコネクタと、下段基板に配置され且つ接続したコネクタ同士を収容する樹脂製のハウジングとを備えている。そして、電子機器は、ハウジングの外側面に、同ハウジングの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱体を備えたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係わる電子機器は、上記構成を採用したことにより、小型化及び低コスト化を実現しつつ優れた抜熱性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係わる電子機器の第１実施形態を示す分解状態の断面説明図である。

【図2】図１に示す分解状態から組み立てた状態を示す断面説明図である。

【図3】下段基板の平面図である。

【図4】放熱体を備えたハウジングの斜視図である。

【図5】放熱体を備えたハウジングの側面図である。

【図6】下段基板における熱の流れを示す断面説明図である。

【図7】ハウジングにおける熱の流れを示す側面図である。

【図8】第２実施形態におけるハウジングを説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜第１実施形態＞
以下、図面に基づいて、本発明に係わる電子機器の第１実施形態を説明する。以下の説明に用いる図面では、理解し易くする都合上、構成部位を簡素化して示しており、構成部位の数や大きさ、及び形状等を限定するものではない。

【0010】

図１及び図２に示す電子機器１は、上段基板２と下段基板３を上下に積み重ねた構造を有し、下段基板３の下側にベース４を備えた三段構造である。この電子機器１は、具体例として電動車用インバータである。この場合、上段基板２はモータコントローラ基板、下段基板３は半導体駆動基板、ベース４は半導体モジュールであり、夫々の回路部２Ｃ，３Ｃ，４Ｃを有している。

【0011】

上記の電子機器１は、上段基板２と下段基板３同士の間に介装した固定具５と、上段基板２及び下段基板３の夫々に配置され且つ互いに接続されるコネクタ６，７と、下段基板２に配置され且つ接続したコネクタ６，７同士を収容する樹脂製のハウジング８とを備えている。よって、上段基板２のコネクタ６は、同基板２の下面に配置してある。下段基板３のコネクタ及びハウジング８は、同基板３の上面に配置してある。そして、電子機器１は、ハウジング８の外側面に、同ハウジング８の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱体９を備えている。

【0012】

固定具５は、樹脂製であって、図３に示すように、上側基板２及び下側基板３の周縁部同士に沿う矩形の環状を成しており、ハウジング８及び回路部３Ｃを含む下段基板３の中央領域を囲繞している。この固定具５は、少なくとも上段基板２、下段基板３及びベース４を連結するブラケットの役割を有し、図示を省略したが、複数箇所にねじの挿通穴や止着部を有している。この固定具５は、電子機器１が電動車用インバータである場合、各基板を連結して全体の剛性を高める働きをする。

【0013】

コネクタ６，７及びハウジング８は、固定具５の片側（図３中で左側）の内面に近接して配置してある。ハウジング８は、図４に示すように、上下に開放された矩形の箱形を成している。

【0014】

放熱体９は、その材料が限定されるものではないが、熱伝導率の高い金属製の板部材により構成する。放熱体９は、図４及び図５に示すように、ハウジング８の長辺側の面に、固定具５の内面との相対向面に設けた外側放熱部９Ａと、その反対側面に設けた内側放熱部９Ｂとを有し、さらに、ハウジング８の短辺側の面に、内外の放熱部９Ａ，９Ｂを繋ぐ端面放熱部９Ｃを有する。外側及び内側の放熱部９Ａ，９Ｂは、熱膨張による変形に対処するために、中央にスリットＳを有している。

【0015】

また、電子機器１は、より好ましい実施形態として、外側放熱部９Ａの熱伝導率を内側放熱部）Ｂの熱伝導率よりも高い構成にし、図３に示すように、固定具５におけるハウジング８との相対向位置に、同固定具５の内外の空間を連通させる開口部１０を有する構成にし得る。

【0016】

さらに、電子機器１は、より好ましい実施形態として、図６に示すように、下段基板３が、放熱パターン１１を有しており、放熱体９を放熱パターン１１に接続した構成にすることができる。図６に示す下段基板３は、回路部３Ｃが、発熱部品１２を接続する放熱パターン１１を有し、この放熱パターン１１に、図５に示す放熱体９の脚端子１３をはんだ付けする。

【0017】

上記構成を備えた電子機器１は、ハウジング８の外側面に、同ハウジング８の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱体９を備えているので、熱抵抗が低い放熱体９側に熱が流れ易くなり、ハウジング８内の熱及び下段基板３上の熱が外に放出され易くなる。また、上記の電子機器１は、回路の構成部品を覆うような専用の放熱部材が不要であって、既存のハウジング８に放熱体９を設けた簡単な構成であり、小型軽量で且つ製造費も廉価である。このようにして、電子機器は１、小型化及び低コスト化を実現しつつ優れた抜熱性を確保することができ、例えば、車載用電子機器への適用に非常に有効である。

【0018】

また、上記の電子機器１では、ハウジング８によってコネクタ６，７の放熱が妨げられる。そこで、上記の電子機器１は、環状を成す固定具５を用いると共に、この固定具５の内面に近接して配置したハウジング８において、外側放熱部９Ａの熱伝導率が内側放熱部）Ｂの熱伝導率よりも高い構造にすることで、熱抵抗が低い側に熱が流れ易くし、下段基板３上の熱が外に放熱されやすくなる。上記の電子機器１は、とくに、車両用のパワートレインに使用される積層構造の基板において、固定具５により、外部からの振動に耐えると共に、全体の剛性を高めている。

【0019】

なお、本発明の電子機器１では、下段基板３上におけるハウジング８の位置等に応じて、放熱体９の外側放熱部９Ａ及び内側放熱部９Ｂの熱伝導率を同等にしても良く、この場合には、図７中に矢印で示すように、内外均等に放熱が行われることとなる。

【0020】

さらに、上記の電子機器１は、固定具５が、ハウジング８と相対向する位置に、同固定具５の内外の空間を連通させる開口部１０を有するので、固定具５の内外の通気性が向上すると共に、下段基板３上の熱及び防熱体９（とくに外側放熱部９Ａ）の熱が開口部１０から外部に放出される。これにより、電子機器１は、図６中の矢印で示すように、固定具５の内側から開口部１０を通して外部に至る流れが発生し、効率の良い放熱を行うことができ、抜熱性のさらなる向上を実現する。

【0021】

さらに、上記の電子機器１は、下段基板３の放熱パターン１１に放熱体９が接続してあるので、下段基板３の抜熱性のさらなる向上を実現することができ、放熱パターン１１としては、グランドラインを用いることができ、太い配線にすることにより、放熱的及び耐ノイズ的に一層望ましいものになる。

【0022】

＜第２実施形態＞
図８は、本発明に係わる電子機器の第２実施形態における放熱体を説明する図である。なお、この実施形態では、第１実施形態と同じ構成部位に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0023】

図８に示すハウジング８は、その外面に放熱体９として、内側放熱部９Ａ、外側放熱部９Ｂ、及び端面放熱部９Ｃを有し、内側放熱部９Ａ及び外側放熱部９Ｂに、外側に突出する複数のリブ１４が設けてある。

【0024】

上記のハウジング８及び放熱体９を備えた電子機器は、第１実施形態と同様に、小型化及び低コスト化を実現しつつ優れた抜熱性を確保することができ、とくに、内側放熱部９Ａ及び外側放熱部９Ｂに設けたリブ１４により、放熱体９の放熱面積が拡大され、放熱機能の向上に伴って抜熱性のさらなる向上を実現する。

【0025】

本発明に係わる電子機器は、その構成が上記各実施形態のみ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適宜変更することが可能であり、例えば、上記実施形態で説明した上段基板２及び下段基板３の構造を上下反転させた構造にしても、同等の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0026】

１ 電子機器
２ 上段基板
３ 下段基板
５ 固定具
６ コネクタ（上段基板のコネクタ）
７ コネクタ（下段基板のコネクタ）
８ ハウジング
９ 放熱体
９Ａ 外側放熱部
９Ｂ 内側放熱部
１０ 開口部
１１ 放熱パターン
１４ リブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】