JP4858428B2 - 実装部品の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装部品の冷却方法に係り、特にプリント配線板の一方の面に実装された複数の実装部品を冷却するに好適な実装部品の冷却方法に関する。

従来、プリント配線板に実装された発熱部品（例えば、電力用半導体素子）は、この発熱部品の周囲に冷却風が強制的または自然的に供給されて冷却されている。しかしながらこのような冷却方法は、冷却風が供給される風上に位置する実装部品は、効果的に冷却できるものの、冷却風の風下側に位置する実装部品は、風上側の実装部品が発する熱によって冷却風が暖められるため、冷却効果が低下するという問題があった。
また図３に示すように基板３の一方の面に配線導体２を有するプリント配線板に、複数の発熱部品（実装部品）１ａ，１ｂ，１ｃが実装された状態を模式的に示す断面図を参照すればわかるように冷却風の上流側に位置する実装部品１ａには、その側面に冷却風が当たる風量が多い。その一方で、冷却風の下流側に位置する実装部品１ｂ，１ｃは、冷却風が当たる風量が減少するため冷却効果が低下するという問題もある。
もちろん風下側に配置される実装部品に低損失で発熱の少ない部品を用いればよいものの、低損失の部品はコストが高く、装置が高価になるという新たな問題が生じる。
そこでこの種の問題を解決するためになされた回路モジュールの放熱実装構造が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この回路モジュールの放熱実装構造は、冷却風の気流方向に対して実装部品を斜めになるようにプリント配線板に実装することで、各実装部品が冷却風の流れを妨げることなく冷却風を均等に各実装部品に与えるように工夫がなされている。

あるいは、別の冷却方法として、プリント配線板の両面に実装部品を配置することで発熱部品を効果的に冷却する方法も一般によく用いられている。
特開平６−９７６２３号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示される回路モジュールの放熱実装構造は、冷却風の気流方向に対して斜めになるように実装部品をプリント配線板に実装しなければならず、その分、プリント配線板の面積が増大し、引いてはプリント配線板を組み込んだ装置が大きくなるという問題があった。
あるいはプリント配線板に例えば電解コンデンサや磁気部品などが実装され、その高さ方向に制約がある場合は、プリント配線板の両面に部品を配置することができず、放熱効果を高めることができないという問題もある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、プリント配線板の一方の面だけにしか部品が実装できない場合であっても効果的に発熱部品の冷却を可能とし、更には部品の実装密度を高めることができる実装部品の冷却方法を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明の実装部品の冷却方法は、プリント配線基板の一面方向に流れる冷却気流の風上から風下に向かって実装部品の実装位置が高くなるように、該実装部品と前記プリント配線基板との間に別のプリント配線基板を挟着して積層して実装することを特徴としている。つまり、冷却風の風下側に位置する部品が実装される箇所のプリント配線板の積層数（積層枚数）を増加させることで、風下側に位置する実装部品ほど、プリント配線板の板面からの高さが高い位置に実装され、各実装部品に均等に冷却風を供給することができ、効果的に実装部品を冷却する。

上述したように本発明に係る実装部品の冷却方法によれば、冷却風の風上側から風下側に向かって部品が実装される箇所のプリント配線板の積層数（積層枚数）を増加させているので、風下側に位置する実装部品ほど、プリント配線板の板面からの高い位置に実装されるので、各実装部品を効果的に冷却することができる。したがって、本発明に係る実装部品の冷却方法は、冷却風の気流方向に対して実装部品を斜めになるようにプリント配線板に実装する必要もなく、プリント配線板の面積の増大を抑え、更には部品の実装密度を高めることができるとともに、延いては本発明を適用したプリント配線板を組み込んだ装置を小形化することが可能となる。
また本発明の実装部品の冷却方法は、価格の高い低損失の実装部品を使う必要がなく、それ故、システムのコストアップを抑えることができる。さらに本発明の実装部品の冷却方法は、半導体部品などの実装部品の温度を低減させることで発生損失を低下させることができ、引いては装置を高効率化させることが可能になる等の実用上多大なる効果を奏する。

以下、本発明の実施一実施形態に係る実装部品の冷却方法について図１，２の各図面を参照しながら説明する。これらの図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図３に示す従来のものと同様であるので、その説明を省略する。尚、図１，２は、本発明の一実施形態に係る実装部品の冷却方法について説明するための図であって、これらの図によって本発明が限定されるものではない。
＜実施例１＞
さて、図１は、本発明の実施例１に係る実装部品の冷却方法を説明するために描かれたプリント配線板に部品が実装された状態を示す断面図である。この図において１０ａ，１０ｂは、それぞれ実装部品１ｂ，１ｃと、基板３に設けられた配線導体２（プリント配線板）との間に挟着される板状部材である。ちなみに複数の実装部品１ａ，１ｂ，１ｃは、例えばＪＥＤＥＣ ＴＯ−２５２パッケージのような部品である。具体的には、実装部品がＭＯＳＦＥＴであり、ＴＯ−２５２パッケージであれば、そのドレイン等がこのパッケージの裏面の金属部位と接続されている。
一般にこのように構成されたＭＯＳＦＥＴは、プリント配線板の基板３上に設けられた配線導体２（この場合は、サーマルＰＡＤである）にパッケージ裏面の金属部位を密着するように取り付けて、配線導体２との導通を兼ねながら、作動時に生じた熱を配線導体２および基板３を介して空間に放散している。

また本発明の実施例１に係る実装部品の冷却方法において板状部材１０ａ，１０ｂは、冷却風の風下側に位置する実装部品ほど、プリント配線板の板面からの高さ（板厚方向）を高くして、各実装部品に冷却風が均等に与えられるようにしている。
つまり冷却風の最も風上側に位置する実装部品１ａは、実装部品１ａとプリント配線板（配線導体２または基板３）との間に板状部材を挟着しない。次いでこの実装部品１ａの風下側に位置する実装部品１ｂは、風上側に配置された実装部品１ａよりもプリント配線板の面上からの高さがより高い位置になるように実装部品１ｂとプリント配線板（配線導体２、基板３）との間に挟着する板状部材１０ａの厚みを調整した上で実装される。
同様にこの実装部品１ｂよりも更に冷却風の風下側に位置する実装部品１ｃは、風上側に位置する実装部品１ｂよりもプリント配線板の面上からの高さがより高い位置になるように実装部品１ｃとプリント配線板との間に挟着する板状部材１０ｂの厚みを調整した上で実装される。
かくして本発明は、実装部品とプリント配線板との間に挟着される板状部材の厚みを調整して冷却風の風下側に位置する実装部品ほど、プリント配線板の面上からの高さが高くなるようにしているので、各実装部品１ａ，１ｂ，１ｃに冷却風を均等に与えることができ、高い冷却効果を得ることができる。

さらに本発明は、上述した板状部材１０ａ，１０ｂに例えば銅またはアルミニウム等の熱伝導特性に優れた金属導体を用いることが望ましい。本発明は、このような熱伝導特性に優れた板状部材を実装部品とプリント配線板との間に挟着することで、実装部品が生じた熱を板状部材によってプリント配線板に伝達することができ、より効果的に実装部品を冷却することができる。
＜実施例２＞
次に本発明の実施例２に係る実装部品の冷却方法について、図２に示すプリント配線板に実装部品が実装された状態を表す断面図を参照しながら説明する。この実施例２が上述した実施例１と異なる点は、板状部材に代えて、プリント配線板の積層数（積層枚数）を変えて、冷却風の風下側に位置する実装部品にも均等に冷却風が与えられるようにしたところにある。
すなわち本発明の実施例２に係る冷却方法は、冷却風の風下側に実装される実装部品ほどプリント配線基板の積層数（積層枚数）を増加させ、部品をプリント配線板の面上から高い所に位置づけて効果的に冷却風が与えられるようにしている。
つまり冷却風の最も風上側に位置する実装部品１ａは、一枚のプリント配線板上（配線導体２および基板３）に実装される。次いでこの実装部品１ａの風下側に位置する実装部品１ｂは、プリント配線板をさらに一枚以上積み重ね、風上側に位置する実装部品１ａよりも高い位置に実装されるようにプリント配線板の厚みを調整する（図２では、分かり易くするために一枚のプリント配線基板（配線導体２および基板３）を積み重ねている）。

さらにこの実装部品１ｂよりも風下側に位置する実装部品１ｃは、風上側に位置する実装部品１ｂよりもより高い所に位置づけられるようにプリント配線板（配線導体２、基板３）をさらに一枚以上積み重ねて実装される。
かくして本発明に係る実装部品の冷却方法は、冷却風の風下側に位置する実装部品ほど、プリント配線板の板面からの高さが高くなるようにプリント配線板の厚み（積層数、積層枚数）を増やしているので、各実装部品に冷却風を均等に与えることができ、高い冷却効果を得ることができる。
尚、本発明に係る実装部品の冷却方法は、上記した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内において種々変更を加えてもかまわない。
例えば本発明は、上述した実施例１および実施例２を適宜組みあわせて、風上側に位置する部品の実装高さを低くし、風下側に位置する実装部品の高さが高くなるように位置づければ、上述した各実施例と同様の効果を得ることができる。
勿論、本発明は、発熱量の少ない部品を実装する箇所では実装される部品の高さを低く抑えてプリント配線板に実装する一方、発熱量の多い部品がある箇所では各実装部品に冷却風が均等に与えられるようにプリント配線板に設けられた配線導体との間に挟着される板状部材の板厚を増したり、プリント配線板の積層数（積層枚数）を適宜増したりして調整すればよい。このように本発明の実装部品の冷却方法は、各実装部品に冷却風を均等に与えることができ、高い冷却効果を得ることができる等の実用上多大なる効果を得ることができる。

本発明の実施例１に係る実装部品の冷却方法を示す図。 本発明の実施例２に係る実装部品の冷却方法を示す図。 従来のプリント配線板おける実装部品の冷却方法を示す図。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ 実装部品
２ 配線導体
３ 基板
１０ａ，１０ｂ 板状部材

Claims (1)

1. プリント配線基板の一面方向に流れる冷却気流の風上から風下に向かって実装部品の実装位置が高くなるように、該実装部品と前記プリント配線基板との間に別のプリント配線基板を挟着して積層した実装部品の冷却方法。

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