JP2016189399A - Substrate unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱機能を備えた基板ユニットに関する。 The present invention relates to a substrate unit having a heat dissipation function.
電子回路のプリント基板に実装される電子部品の中には動作に発熱を伴うものがある。このような発熱部品は、そのまま使用すると温度上昇による熱暴走や部品劣化の原因となるため、何らかの方法で放熱する必要がある。発熱部品の放熱を行う一つの方法として、発熱部品が実装されるプリント基板にヒートシンクを設ける方法が考えられる。例えば裏面にアルミ板等の熱伝導性が高い放熱部材を貼り付けたプリント基板を利用することで、表面に実装された発熱部品の熱を放熱部材から放熱することができる。 Some electronic components mounted on a printed circuit board of an electronic circuit are accompanied by heat generation in operation. If such a heat-generating component is used as it is, it causes thermal runaway due to temperature rise and component deterioration, so it is necessary to dissipate heat by some method. As one method of radiating heat from the heat generating component, a method of providing a heat sink on a printed circuit board on which the heat generating component is mounted can be considered. For example, by using a printed circuit board in which a heat radiating member having high thermal conductivity such as an aluminum plate is attached to the back surface, the heat of the heat generating component mounted on the front surface can be radiated from the heat radiating member.
このようなヒートシンクを備えた回路基板は種々の応用が可能である。例えば特許文献1に開示された先行技術は、基板に設けられた孔の中に発熱部品を配置し基板に板状のヒートシンクを貼り付けて、発熱部品とヒートシンクとの距離を近づけることにより、発熱部品の放熱性を向上させている。また特許文献2に開示された先行技術は、LSIを基板に実装する際に、LSIの上部にヒートシンクを設け、さらにLSIの下の基板との間に熱伝導性が高い部材を配置することにより、LSIから基板への熱伝導性を改善し同じく放熱性を向上させている。
A circuit board provided with such a heat sink can be applied in various ways. For example, the prior art disclosed in
ところで回路基板の設計過程において、既存の第1基板に新たな回路を追加する場合、第1基板上に新たな回路を追加するためのスペースが残されていないことが少なくない。しかし既存の回路と追加する回路とを十分な大きさの新たな基板に実装しようとすると、既存の回路部分を含めた回路全体について新たな設計及び基板の製造が必要になる点で非効率である。そこで新たに第2基板を導入し、追加する回路を第2基板に実装した上で第1基板と連結することにより、既存の第1基板をそのまま利用することができる。 By the way, when a new circuit is added to the existing first substrate in the circuit board design process, there is often no space left for adding a new circuit on the first substrate. However, if an existing circuit and an additional circuit are to be mounted on a sufficiently large new board, it is inefficient in that it requires a new design and manufacturing of the entire circuit including the existing circuit part. is there. Therefore, by introducing a new second substrate and mounting an additional circuit on the second substrate and connecting it to the first substrate, the existing first substrate can be used as it is.
また機能が少しずつ異なる複数のバリエーションの回路を設計する場合において、第1基板と第2基板とを導入することにより、回路設計等の効率化が可能になる。すなわち例えば第1基板には複数のバリエーション間に共通する部分の回路を実装し、第2基板にはバリエーションよって少しずつ異なる部分の回路をそれぞれ実装する。これにより共通の回路を実装した第1基板を複数のバリエーションの回路で流用することができるため、回路設計の効率化が可能となり、また回路基板の製造コストを削減することができる。 Further, when designing a plurality of variations of circuits having slightly different functions, the efficiency of circuit design and the like can be improved by introducing the first substrate and the second substrate. That is, for example, a circuit of a portion common to a plurality of variations is mounted on the first substrate, and a circuit of a portion slightly different depending on the variations is mounted on the second substrate. As a result, the first substrate on which the common circuit is mounted can be used in a plurality of variations of circuits, so that the efficiency of circuit design can be improved and the manufacturing cost of the circuit substrate can be reduced.
上述のように第1基板と第2基板とで構成される基板ユニットは、両方の基板を収納するスペース等の制約から、第1基板と第2基板とが近接して配置されることが一般的である。そして第1基板と第2基板との間に発熱部品が配置されていると、その放熱部品の放熱が問題となることがある。このような基板ユニットにおいては、第1基板と第2基板との間の限られたスペースに何らかの放熱機構を導入することが困難である場合が多い。また特許文献1及び2に開示された先行技術は、いずれも発熱部品を基板に実装する際にその基板の構成を工夫したものであるため、第1基板と第2基板とで構成され、その第1基板と第2基板との間に発熱部品が配置された基板ユニットに適用できない場合が少なくない。したがってこのような状況では、当該基板ユニットの発熱部品の放熱ができなくなってしまう虞が生ずる。
As described above, in the substrate unit composed of the first substrate and the second substrate, the first substrate and the second substrate are generally arranged close to each other due to restrictions such as a space for storing both substrates. Is. If a heat generating component is disposed between the first substrate and the second substrate, heat dissipation of the heat dissipating component may be a problem. In such a substrate unit, it is often difficult to introduce a heat dissipation mechanism in a limited space between the first substrate and the second substrate. In addition, since the prior arts disclosed in
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第1基板と第2基板とで構成される基板ユニットにおいて、第1基板と第2基板との間に配置された発熱部品の放熱性を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a substrate unit composed of a first substrate and a second substrate between the first substrate and the second substrate. It is in improving the heat dissipation of the heat-emitting component arrange | positioned in.
<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様は、発熱部品が実装された第1基板と、前記第1基板に対向して配置された第2基板と、放熱性を有する材料で形成され、前記第2基板の前記第1基板に対向する面と反対側の面に設けられた放熱部材と、を備え、前記第2基板は、前記発熱部品と前記放熱部材とが直接対面するように部分的に取り除かれた形状をなしている、基板ユニットである。
<First Aspect of the Present Invention>
A first aspect of the present invention is formed of a first substrate on which a heat generating component is mounted, a second substrate disposed to face the first substrate, and a material having a heat dissipation property. A heat dissipating member provided on a surface opposite to the surface facing the first substrate, and the second substrate is partially removed so that the heat generating component and the heat dissipating member directly face each other. This is a substrate unit having a shape.
第1基板は、放熱が必要な発熱部品が実装されている。一方第2基板は、片方の面に放熱性を有する材料で形成された放熱部材が設けられているとともに、発熱部品と放熱部材とが直接対面するように部分的に取り除かれた形状をなしている。 The first substrate is mounted with a heat generating component that requires heat dissipation. On the other hand, the second substrate is provided with a heat radiating member formed of a material having a heat radiating property on one side, and is partially removed so that the heat generating component and the heat radiating member directly face each other. Yes.
よって第1基板の発熱部品は、第2基板を介することなく放熱部材に熱を直接伝えることができ、効率よく放熱することができる。また第1基板と第2基板との間隔は、発熱部品を挟んだ最小の幅でよいため省スペース化を妨げない。さらにこのとき第1基板に実装された回路に何ら変更を加えることなく、第1基板の発熱部品を放熱できることになる。 Therefore, the heat generating component of the first substrate can directly transmit heat to the heat dissipation member without passing through the second substrate, and can efficiently dissipate heat. In addition, the space between the first substrate and the second substrate may be the minimum width sandwiching the heat-generating component, so that space saving is not hindered. Furthermore, at this time, the heat-generating component of the first board can be radiated without any change to the circuit mounted on the first board.
これにより本発明の第1の態様によれば、第1基板と第2基板とで構成される基板ユニットにおいて、第1基板と第2基板との間に配置された発熱部品の放熱性を向上させることができるという作用効果が得られる。 As a result, according to the first aspect of the present invention, in the board unit composed of the first board and the second board, the heat dissipation of the heat generating component disposed between the first board and the second board is improved. The effect that it can be made is obtained.
<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様は、前述した本発明の第1の態様において、前記第2基板は、前記発熱部品と前記放熱部材とが直接対面するように、前記発熱部品の外形と同一の形状の貫通孔又は切り欠きが形成されている、基板ユニットである。
<Second Aspect of the Present Invention>
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention described above, the second substrate has the same shape as the outer shape of the heat generating component such that the heat generating component and the heat dissipation member directly face each other. The substrate unit is formed with a through hole or notch.
第2基板に形成された貫通孔又は切り欠きは、第1基板に実装された発熱部品の外形と同一の形状に形成されている。このため発熱部品から放熱部材へ熱を伝える面積を最大化するとともに、第2基板に設ける貫通孔又は切り欠きの大きさを最小化し第2基板のスペースをできるだけ広く残すことができる。 The through holes or notches formed in the second substrate are formed in the same shape as the outer shape of the heat-generating component mounted on the first substrate. For this reason, the area for transmitting heat from the heat generating component to the heat radiating member can be maximized, and the size of the through hole or notch provided in the second substrate can be minimized to leave as much space as possible on the second substrate.
これにより本発明の第2の態様によれば、前述した本発明の第1の態様による作用効果に加え、第2基板をより効率的に使用することができるという作用効果が得られる。 Thereby, according to the 2nd aspect of this invention, in addition to the effect by the 1st aspect of this invention mentioned above, the effect that the 2nd board | substrate can be used more efficiently is acquired.
<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様は、前述した本発明の第1又は2の態様において、前記発熱部品と前記放熱部材との間に絶縁性を有する材料で形成された薄膜を備える、基板ユニットである。
<Third Aspect of the Present Invention>
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate unit including the thin film formed of an insulating material between the heat generating component and the heat radiating member in the first or second aspect of the present invention. .
第1基板の発熱部品は、第2基板に張り合わされた放熱部材へ熱を伝える。このとき発熱部品の表面と放熱部材の表面とが共に導電性を有している場合には、発熱部品及び放熱部材に予期せぬ導通が生じ支障をきたす可能性がある。よって発熱部品と放熱部材との間に絶縁性を有する材料で形成された薄膜を挟むことにより、発熱部品から放熱部材への熱伝導率の低下をできるだけ抑えつつ両者を電気的に絶縁することができる。 The heat generating component of the first substrate transfers heat to the heat radiating member attached to the second substrate. At this time, if both the surface of the heat generating component and the surface of the heat radiating member are conductive, unexpected conduction may occur in the heat generating component and the heat radiating member, causing trouble. Therefore, by sandwiching a thin film formed of an insulating material between the heat-generating component and the heat-dissipating member, it is possible to electrically insulate both while suppressing a decrease in thermal conductivity from the heat-generating component to the heat-dissipating member as much as possible. it can.
これにより本発明の第3の態様によれば、前述した本発明の第1又は2の態様による作用効果に加え、発熱部品の表面と放熱部材の表面とが共に導電性を有する場合においても、電気的な支障をきたすことなく放熱することができるという作用効果が得られる。 Thereby, according to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect of the present invention described above, even when both the surface of the heat generating component and the surface of the heat radiating member have conductivity, The effect of being able to dissipate heat without causing an electrical problem is obtained.
本発明によれば、第1基板と第2基板とで構成される基板ユニットにおいて、第1基板と第2基板との間に配置された発熱部品の放熱性を向上させることができる。 According to the present invention, in the board unit constituted by the first board and the second board, the heat dissipation of the heat generating component arranged between the first board and the second board can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施例>
図1は、本発明の第1実施例に係る基板ユニット1の断面図である。また図2は、本発明の第1実施例に係る基板ユニットの分解斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
基板ユニット1は、「第1基板」としての第1プリント回路基板2、「第2基板」としての第2プリント回路基板3、「放熱部材」としてのアルミ板4、スペーサー5を備える。また第1プリント回路基板2には、「発熱部品」としてのDC−DCコンバータ21が実装されている。
The
第1プリント回路基板2は、電子部品を固定して配線するプリント回路基板(PCB:Printed Circuit Board)であり電子回路に一般的に使用されるものであるため詳細な説明を省略する。また第1プリント回路基板2は、表の面にDC−DCコンバータ21が実装されているほか、その他の電子部品や回路バターン(図示せず)も実装されている。
The first printed
第2プリント回路基板3は、第1プリント回路基板2と同様に一般的に使用されるプリント回路基板であり、表の面に電子部品や回路バターン(図示せず)が実装されている。ただし第2プリント回路基板3は、次に述べるアルミ板4が貼られている点が第1プリント回路基板2と異なる。また第2プリント回路基板3は、基板が部分的に取り除かれることにより第1貫通孔31が形成されている。
The second printed
アルミ板4は、放熱性に優れたアルミニウムからなる金属板であり、電子部品の熱を吸収して空気中に逃がすことでその電子部品を放熱する。またアルミ板4は、第2プリント回路基板3の裏の面全体に接着剤で貼られることにより第2プリント回路基板3と一体化されている。
The
スペーサー5は、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間隔を保持しつつ互いの相対位置を固定するための部材である。尚、基板ユニット1を補強するため、破線で示したように第1プリント回路基板2、第2プリント回路基板3、及びスペーサー5をビス止めするのが望ましい。また第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との隙間に、熱伝導率の低い接着剤を充填することもできる。
The
DC−DCコンバータ21は、第1プリント回路基板2に実装された電子部品であり、同じく第1プリント回路基板2に実装された電子回路において電圧の変換を行うために使用される。DC−DCコンバータ21は、動作に発熱を伴うため放熱するための機構が必要となる。
The DC-
基板ユニット1は、アルミ板4に一体化された第2プリント回路基板3を第1プリント回路基板2にスペーサー5を介して取り付けることで構成される。このとき第2プリント回路基板3は、第2プリント回路基板3の表の面が第1プリント回路基板2の表の面に対向する向きで、かつDC−DCコンバータ21が第1貫通孔31を通じてアルミ板4に直接対面するように配置されている。このためアルミ板4は、DC−DCコンバータ21が生じる熱を直接吸収し、DC−DCコンバータ21と反対側の面から放熱することができる。
The
以上のように基板ユニット1は、アルミ板4を介して、DC−DCコンバータ21から生じる熱を効率的に放熱することができる。またこのとき第1プリント回路基板2の電子部品の配置や回路パターンを変更する必要がない。さらにアルミ板4は、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間の空間で生じる熱をその外側に放熱することができるため、第1プリント回路基板2及び第2プリント回路基板3の表の面に実装された他の電子部品にDC−DCコンバータ21から生じる熱が伝わる虞を低減することができる。
As described above, the
これにより本発明の第1実施例に係る基板ユニット1は、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3とで構成される基板ユニット1において、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間に配置されたDC−DCコンバータ21の放熱性を向上させることができる。
As a result, the
<第2実施例>
次に、本発明の第2実施例について説明する。本実施例の基板ユニットは、第1実施例における第1貫通孔31の形状が第1実施例の基板ユニットと異なる。以下、第1実施例と異なる部分について説明することとし、第1実施例と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The substrate unit of the present embodiment is different from the substrate unit of the first embodiment in the shape of the first through
図3は、本発明の第2実施例に係る基板ユニット1の分解斜視図である。
第2プリント回路基板3は、基板が部分的に取り除かれることにより第2貫通孔32が形成されている。第2貫通孔32は、DC−DCコンバータ21に対応する位置に、DC−DCコンバータ21の外形と同一の形状で形成されている。このためDC−DCコンバータ21とアルミ板4とが接する面積を最大化して効率的に放熱するとともに、第2プリント回路基板3から取り除かれる基板の面積を最小化することができる。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
The second printed
これにより本発明の第2実施例に係る基板ユニット1は、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3とで構成される基板ユニット1において、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間に配置されたDC−DCコンバータ21の放熱性を向上させることができる。その上で第2プリント回路基板3をより広く残すことができ、他の電子部品や回路パターンを実装するスペースを圧迫する虞が低減される。したがって第2プリント回路基板3をより効率的に使用することができる。
As a result, the
<第3実施例>
次に、本発明の第3実施例について説明する。本実施例の基板ユニットは、第2実施例における第2プリント回路基板3及びアルミ板4の位置が第2実施例の基板ユニットと異なる。以下、第2実施例と異なる部分について説明することとし、第2実施例と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The board unit of the present embodiment is different from the board unit of the second embodiment in the positions of the second printed
図4は、本発明の第3実施例に係る基板ユニット1の分解斜視図である。
アルミ板4と一体化された第2プリント回路基板3は、基板ユニット1を収納するための筐体の形状等の理由によりその位置が制限されることがある。例えば図4に示すようにDC−DCコンバータ21に対応する位置が第2プリント回路基板3の端部である場合には、その位置に切り欠き33を形成すればよい。それによって部分的に取り除かれる基板の位置が第2プリント回路基板3のどの位置であっても、DC−DCコンバータ21とアルミ板4とが直接対面するので、効率的な放熱が可能な基板ユニット1が実現できることになる。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
The position of the second printed
これにより本発明の第3実施例に係る基板ユニット1は、第1プリント回路基板2に対する第2プリント回路基板3の位置が制限される場合であっても、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間に配置されたDC−DCコンバータ21の放熱性を向上させることができる。
As a result, the
<第4実施例>
次に、本発明の第4実施例について説明する。本実施例の基板ユニット1は、アルミ板4とDC−DCコンバータ21との間に絶縁シート6が設けられている点で、第1〜3の実施例の基板ユニット1と異なる。以下、第1〜3実施例と異なる部分について説明することとし、第1〜3実施例と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The
図5は、本発明の第4実施例に係る基板ユニットの断面図である。
アルミ板4は、DC−DCコンバータ21が対向する位置に絶縁性を有する材料で形成された薄膜状の絶縁シート6が貼り付けられている。このためDC−DCコンバータ21の表面が絶縁加工されていなくても、DC−DCコンバータ21とアルミ板4との間に予期せぬ導通が生じることで支障をきたす虞を低減することができる。
FIG. 5 is a sectional view of a substrate unit according to the fourth embodiment of the present invention.
The
これにより本発明の第4実施例に係る基板ユニット1は、DC−DCコンバータ21の表面が絶縁加工されていなくても電気的な支障をきたすことなく、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間に配置されたDC−DCコンバータ21の放熱性を向上させることができる。
As a result, the
このようにして本発明によれば、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3とで構成される基板ユニット1において、第1プリント回路基板2と第2プリント回路基板3との間に配置されたDC−DCコンバータ21の放熱性を向上させることができる。
Thus, according to the present invention, in the
1 基板ユニット
2 第1プリント回路基板
3 第2プリント回路基板
4 アルミ板
5 スペーサー
6 絶縁シート
21 DC−DCコンバータ
31 第1貫通孔
32 第2貫通孔
33 切り欠き
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1基板に対向して配置された第2基板と、
放熱性を有する材料で形成され、前記第2基板の前記第1基板に対向する面と反対側の面に設けられた放熱部材と、を備え、
前記第2基板は、前記発熱部品と前記放熱部材とが直接対面するように部分的に取り除かれた形状をなしている、基板ユニット。 A first board on which a heat generating component is mounted;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A heat dissipating member formed of a material having a heat dissipation property and provided on a surface of the second substrate opposite to the surface facing the first substrate;
The second substrate is a substrate unit in which the heat generating component and the heat radiating member are partially removed so as to directly face each other.
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JP2015068852A JP2016189399A (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Substrate unit |
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