JP2013128027A - 電子機器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】前面プラグイン構造で、回路基板の交換が容易な電子機器ユニットを提供する。
【解決手段】前面部が開口されたユニット筐体、このユニット筐体１の前面部から内部側に挿入される回路基板３、この回路基板３に実装された発熱ＩＣ４、発熱ＩＣ４に放熱部材を介して接触する第一の放熱面部５ａと、この第一の放熱面部５ａに延在し、ユニット筐体１の背面部に設けられた背面開口部１ａに露出される第二の放熱面部５ｂとを含む放熱板５を備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラグイン構造の電子機器ユニットに関するものであり、特に回路基板の放熱構造に関するものである。

従来の電子機器ユニットでは、回路基板の一面に実装された発熱ＩＣが、放熱部材を介してユニット筐体の内部底面に接触するように配置され、発熱ＩＣから発生する熱をユニット筐体底面から放熱する構成であった。

また、別の従来の電子機器として、本体に立設されたＬ字形の断面を有する金属板と、この金属板に貼付けされた絶縁シートを介して金属板の一面に平行に取り付けられた回路基板を備えた例が示されており、さらに、金属板の裏面にヒートシンクを取り付ける例が示されている（特許文献１）。

また、別の従来の半導体パッケージモジュールとして、垂直実装型半導体装置が示され、垂直配置される伝熱板の両面に、それぞれ金属板を介して半導体装置を配置し、半導体装置を含むパッケージの上面には、伝熱板に接して放熱フィンが配置される例が示されている（特許文献２）。

また、別の従来の電子装置の放熱構造として、複数の電子装置ユニットをシェルフに収納してなり、各ユニットの背面側を平坦な外面を有する伝熱板から形成し、放熱を必要とする電子部品を伝熱板のユニット内部側に取り付け、各ユニットに共通の放熱フィンの平坦面に各ユニットの伝熱板をその外面が密着するように固定して構成する例が示されている（特許文献３）。

特開2003-008262号公報 特開平07-094669号公報 特開平03-036793号公報

従来の電子機器ユニットにおいては、回路基板上の発熱ＩＣは、放熱部材を介してユニット筐体の底面に接触させる必要があり、回路基板を実装する際には、回路基板はユニット筐体の上部から挿入しなければならなかった。そのため、組み上げられたユニット筐体に対して回路基板を開口部から差し込んで実装するプラグイン構造の電子機器ユニットには従来の放熱構造は適用できないという問題があった。また、回路基板を交換する際には、回路基板の取り外しに伴って放熱部材が破損してしまうため、回路基板の交換が困難であるという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、プラグイン構造の電子機器ユニットにおいて、実装する回路基板の交換が容易な、電子機器ユニットの放熱構造を提供することを目的とする。

この発明に係わる電子機器ユニットは、前面部が開口されたユニット筐体、上記ユニッ
ト筐体の前面部から内部側に挿入される回路基板、上記回路基板に実装された発熱ＩＣ、上記発熱ＩＣに放熱部材を介して接触する第一の放熱面部と、上記第一の放熱面部に延在し、上記ユニット筐体の背面部に設けられた背面開口部に露出される第二の放熱面部とを含む放熱板を備えたものである。

この発明の電子機器ユニットは、発熱ＩＣから発生する熱を、放熱板を介して、ユニット筐体背面外部に突出したヒートシンクから放熱できるので、ユニット筐体底面と接触させる必要がなく、回路基板を前面からプラグインする構造を実現することが可能であり、回路基板の交換が容易に実現可能である。また、ヒートシンクがユニット筐体背面から外部に突出しているため、ユニットの外気を利用して効率良く放熱することができる。

本発明の実施の形態１の電子機器ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態１の電子機器ユニットの要部断面側面図である。 本発明の実施の形態２の電子機器ユニットの要部断面側面図である。 本発明の実施の形態３の電子機器ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態４の電子機器ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態５の電子機器ユニットの分解斜視図である。 比較例である電子機器ユニットの分解斜視図である。 比較例である電子機器ユニットの要部断面側面図である。

実施の形態１．
まず、比較例として、前面プラグイン構造ではない電子機器ユニットの構成について、図７の分解斜視図及び図８の要部断面側面図を参照し、この放熱構造の問題点等について説明する。
図７及び図８において、ユニット筐体となるユニット板金１８は、箱型ユニットの上面部及び背面部と両側面部を覆う一体構造である。またユニット板金１９は、箱型ユニットの前面部及び底面部を覆う構成である。ユニット板金１８、１９によってユニット筐体が構成される。ユニット筐体の内部に配置される回路基板３の底面側には発熱ＩＣ４が実装され、発熱ＩＣ４はユニット板金１９の内部側底面部に放熱ラバー（放熱部材）８を介して接触する構造である。
図７及び図８に示すような電子機器ユニットを構成した場合、発熱ＩＣ４にて発生した熱は、放熱ラバー８を介してユニット板金１９に伝わり、ユニット筐体の底面部から放熱される。

上述した比較例の放熱構造であると、回路基板３上の発熱ＩＣ４は放熱ラバー８を介してユニット板金１９の底面に接触させる必要があり、回路基板３をユニット筐体に実装する際には、回路基板３はユニット板金１９の上部側から挿入しなければならない。従って、ユニット筐体の前面側からのプラグイン構造の電子機器ユニットにはこの放熱構造は適用できないという問題があった。また、回路基板３を交換する際には、回路基板３が放熱ラバー８を介してユニット板金１９と一体となっているため、回路基板３とユニット板金１９を分離する必要があり、放熱ラバー８の破損を伴う分離になるという問題もあった。
そこで、本発明では、プラグイン構造の電子機器ユニットにおいて、実装する回路基板の交換が容易な、電子機器ユニットの放熱構造を提案する。

以下、本発明の実施の形態１について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１を示す電子機器ユニットの分解斜視図であり、図２は電子機器ユニットの側面図である。図１において、ユニット筐体（ユニット板金）１は、箱型の形状であり
、材質は、例えばアルミニウムであり、背面部の一部が開口されて背面開口部１ａが設けられるとともに、前面部が開放されて、前面開口部１ｂが設けられた形状である。前面パネル２は、ユニット筐体１に開口された前面開口部１ｂを塞ぐように、ユニット筐体１とは別体で構成される。ユニット筐体１内には、前面パネル２に固定金具７で支持された回路基板３が、ユニット筐体１に開口された前面開口部１ｂ側から実装される。このような、ユニット筐体１に対して、回路基板３を前面開口部１ｂから差し込んで実装する構造を前面プラグイン構造という。

回路基板３には発熱ＩＣ４が実装されている。発熱ＩＣ４には放熱ラバー（放熱部材に相当する。材質は、例えばシリコーンである。）８を密着させ、放熱ラバー８には、Ｌ字放熱板（放熱板に相当する。材質は、例えばアルミニウムである。）５の回路基板３に平行な面（第一の放熱面部５ａ）を密着させている。Ｌ字放熱板５の第一の放熱面部５ａに延在し、直交する別の面（第二の放熱面部５ｂ）は、放熱ラバー（放熱部材）９に密着させている。放熱ラバー９はヒートシンク６に密着させており、ヒートシンク６はユニット筐体１の背面部に開口された背面開口部１ａから、ユニット筐体１の外部に突出している。なお、図１においては、放熱ラバー８、９は略記している。

つまり、本発明の電子機器ユニットは、前面部が開口されたユニット筐体１、ユニット筐体１の前面部から内部側に挿入される回路基板３、回路基板３に実装された発熱ＩＣ４、発熱ＩＣ４に放熱ラバー８を介して接触する第一の放熱面部５ａと、第一の放熱面部５ａに延在し、ユニット筐体１の背面部に設けられた背面開口部１ａに露出される第二の放熱面部５ｂとを含むＬ字放熱板５を備えている。

Ｌ字放熱板５は、一枚の平板が直角に折り曲げられた形状であり、回路基板３に平行配置される第一の放熱面部５ａと、第一の放熱面部５ａに直交するように端部から垂直に立ち上がり、ユニット筐体１の背面開口部１ａの一部を塞ぐ第二の放熱面部５ｂよりなるＬ字形状の部分を含んだ構成である。なお、放熱に問題がなければ、二つの放熱面部（５ａ、５ｂ）がなす角は、直角以外の角度としてもよい。
また、Ｌ字放熱板５の第二の放熱面部５ｂには、ユニット筐体１の背面開口部１ａから外側へ突出するようにヒートシンク６が取り付けられ、ヒートシンク６は外部気流に晒された状態となる。
なお、ユニット筐体１の背面部内側には、回路基板３を接続するためのコネクタが実装され、ユニット背面部においても回路基板３は固定され、ユニット筐体１内で、筐体の上面及び底面に対して平行となるように保持された状態となる。

このように、本発明の電子機器ユニットの放熱構造は、発熱ＩＣ４から発生する熱を、放熱ラバー８、９とＬ字放熱板５を介してヒートシンク６に伝導して、ユニット筐体１の背面側から効率的に放熱することができる。また、回路基板３、放熱ラバー８、９、Ｌ字放熱板５、ヒートシンク６が一体となる構造であるため、回路基板３をユニット筐体１の前面開口部１ｂからプラグインすることが可能である。
なお、本発明の実施の形態１は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能であり、後述する別の実施の形態との組み合わせとして用いることも可能である。例えば、図２では、発熱ＩＣ４は回路基板３の下面側に実装した例を示しているが、回路基板３の上面側に実装されていてもよい。また、放熱ラバー８、９の代わりに、十分な熱伝導性を有する接着剤を放熱部材として使用してもよい。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２の電子機器ユニットを示す要部断面側面図である。この実施の形態２では、実施の形態１の例と同様に、回路基板３の裏面側に発熱ＩＣ４が実装され、これに加え、同じ回路基板３の上面側に、もう一つの発熱ＩＣ１０が実装されている。
発熱ＩＣ１０の上面には放熱ラバー１１を密着させ、放熱ラバー１１にはＬ字放熱板１２の回路基板３に平行な面（第一の放熱面部１２ａ）を密着させている。Ｌ字放熱板１２の折り上げられた別の面（第二の放熱面部１２ｂ。第一の放熱面部１２ａと直交する。）は、実施の形態１で示したＬ字放熱板５の第二の放熱面部５ｂと同一面上の隣接した位置に配置され、この二つの第二の放熱面部５ｂ、１２ｂは、放熱ラバー９に密着し、この放熱ラバー９にヒートシンク６が密着される。そのため、ヒートシンク６はユニット筐体１の背面側から発熱ＩＣ４及び１０の熱を外部へ放熱することができる。

このように実施の形態２の、電子機器ユニットは、回路基板３の裏面側、上面側にＬ字放熱板５、１２が各々配置された構成であり、それぞれの第二の放熱面部５ｂ、１２ｂが放熱ラバー９を介してヒートシンク６に接するため、一つのヒートシンク６で複数のＬ字放熱板５、１２からの放熱が可能となる。そのため、ヒートシンク数量を削減できコストダウンが可能である。
なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能であり、他の実施の形態との組み合わせとして用いることも可能である。例えば、三つ以上の発熱ＩＣ、放熱ラバー、Ｌ字放熱板を実装する場合にも適用可能である。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３を示す電子機器ユニットの分解斜視図である。ユニット筐体１３は、箱型のユニットの上面部と背面部、側面部からなり、実施の形態１、２と同様に、背面側の一部が開口された背面開口部１ａと前面側が開口された前面開口部１ｂが設けられるとともに、さらに、底面部が開放されて底面開口部１ｃが設けられた構造となっている。Ｌ字放熱板１４は、回路基板３に平行な面（第一の放熱面部１４ａ）が回路基板３のユニット底面側を遮蔽するよう、ユニット筐体１の底面部いっぱいに広がりを持った寸法として形成された構造となっており、その端部から第二の放熱面部１４ｂが折り上げられて形成されている。

このように構成されているので、本発明の実施の形態２の電子機器ユニットの放熱構造は、Ｌ字放熱板１４がユニット筐体１３の底面開口部１ｃを遮蔽し、回路基板３の保護を担うため、ユニット筐体１３の底面板が不要であり、コストダウンが可能となる。なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能であり、他の実施の形態との組み合わせとして用いることも可能である。

実施の形態４．
図５は本発明の実施の形態４を示す電子機器ユニットの分解斜視図である。この実施の形態４において、ユニット筐体１は背面開口部１ａ、前面開口部１ｂが設けられた形状である。放熱板は、その断面形状がＵ字形状となるように形成されたＵ字放熱板１５であり、Ｕ字放熱板１５は、回路基板３の底面側の面である第一の放熱面部１５ａと、第一の放熱面部１５ａの背面側の端部から垂直に立ち上がり、ユニット筐体１の背面開口部１ａに露出される面である第二の放熱面部１５ｂと、第一の放熱面部１５ａの前面側の他端部から垂直に立ち上がるユニット前面側の面である前面パネル部１５ｃを含む一体構造であり、前面パネル部１５ｃがユニット筐体１の前面開口部１ｂを遮蔽する構成となっている。

このように、Ｕ字放熱板１５は、第一の放熱面部１５ａに延在し、ユニット筐体１の前面部を塞ぐ前面パネル部１５ｃを含む構成であるため、ユニット筐体１の前面パネル２を別途用意する必要が無く、コストダウンが可能である。また、ユニット筐体１の前面に放熱板の役割をする前面パネル部１５ｃがあるため、ユニット前面近傍の外気を利用して効率良く放熱することができる。なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能であり、他の実施の形態との組み合わせとして用いることも可能である。

実施の形態５．
図６は本発明の実施の形態５を示す電子機器ユニットの分解斜視図である。この実施の形態５に用いられるユニット筐体１３は、実施の形態３と同様の、前面部と底面部が開放された形状のものであり、放熱板は、Ｌ字放熱板１６であり、ユニット筐体１３の底面開口部１ｃを覆うように配置される第一の放熱面部１６ａと、この面部の端部から垂直に立ち上がり、ユニット筐体１３の背面開口部１ａから露出される第二の放熱面部１６ａを含んでいる。図６の例では、前面パネル２は、放熱板とは別体として設けられ、固定金具７によって回路基板３と前面パネル２とが固定されている。

ユニット筐体１３の内側面下端側の両サイドにはガイドレール１７が設けられており、第一の放熱面部１６ａの両端部をガイドレール１７の溝に嵌合させ、ユニット筐体１３の内部側へのＬ字放熱板１６の収納作業、前面側への引き出し作業時にスライド移動させることで回路基板３の交換作業を容易としている。このＬ字放熱板１６には図示しない放熱ラバー８、発熱ＩＣ４を介して回路基板３が取り付けられているが、回路基板３がガイドレール１７によってユニット筐体１３に間接的に保持される状態となる。なお、Ｌ字放熱板１６は回路基板３と平行な面の横幅が、ガイドレール１７の取付け幅に一致する構造である。

このように、Ｌ字放熱板１６の第一の放熱面部１６ａをユニット筐体１３のガイドレール１７に嵌合させて保持する構成とすることで、回路基板３の保持強度を増すことができるとともに、ガイドレール１７が回路基板３の挿入時のガイドとなりプラグインが容易となるため、回路基板３の交換も容易となる。
なお、上述の例では、Ｌ字形状の放熱板を用い、前面パネル２を別体とする例を示したが、実施の形態４の場合と同様に、放熱板、前面パネル部１５ｃを含むＵ字形状に形成することも可能である。なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能であり、他の実施の形態との組み合わせとして用いることも可能であることは言うまでもない。

１、１３ ユニット筐体（ユニット板金）
１ａ 背面開口部
１ｂ 前面開口部
１ｃ 底面開口部
２ 前面パネル
３ 回路基板
４、１０ 発熱ＩＣ
５、１２、１４、１６ Ｌ字放熱板（放熱板）
５ａ、１２ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ 第一の放熱面部
５ｂ、１２ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ 第一の放熱面部
６ ヒートシンク
７ 固定金具
８、９、１１ 放熱ラバー（放熱部材）
１５ Ｕ字放熱板（放熱板）
１５ｃ 前面パネル部
１７ ガイドレール
１８、１９ ユニット板金。

Claims (7)

1. 前面部が開口されたユニット筐体、上記ユニット筐体の前面部から内部側に挿入される回路基板、上記回路基板に実装された発熱ＩＣ、上記発熱ＩＣに放熱部材を介して接触する第一の放熱面部と、上記第一の放熱面部に延在し、上記ユニット筐体の背面部に設けられた背面開口部に露出される第二の放熱面部とを含む放熱板を備えたことを特徴とする電子機器ユニット。
2. 上記放熱板は、上記回路基板に平行配置される上記第一の放熱面部と、上記第一の放熱面部に直交し、上記ユニット筐体の背面開口部の一部を塞ぐ第二の放熱面部よりなるＬ字形状の部分を含むことを特徴とする請求項１記載の電子機器ユニット。
3. 上記放熱板の上記第二の放熱面部には、上記ユニット筐体の背面開口部から外側へ突出するようにヒートシンクが取り付けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器ユニット。
4. 上記放熱板は、上記回路基板の上面側、裏面側の各々に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子機器ユニット。
5. 上記ユニット筐体は、底面部が開放された形状であり、上記放熱板の上記第一の放熱面部が、上記ユニット筐体の底面部を遮蔽することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電子機器ユニット。
6. 上記放熱板は、上記第一の放熱面部に延在し、上記ユニット筐体の前面部を塞ぐ前面パネル部を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の電子機器ユニット。
7. 上記ユニット筐体の内側面下端側に設けられたガイドレールに、上記第一の放熱面部の端部を嵌合させ、上記放熱板を介して上記回路基板を上記ユニット筐体に保持させることを特徴とする請求項５記載の電子機器ユニット。

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