JP7602009B2 - In-vehicle electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、車載用電子装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle electronic device.
コンピュータ等の電子装置において、CPU等の発熱部品を冷却する手段として、例えば、ベーパーチャンバ又はヒートパイプ等の相変化冷却器が使用されている。この種の相変化冷却器は、特許文献1に記載されるような動力を用いることなく、液相冷媒を気相に相変化させることにより発熱部品の熱を奪う蒸発部と、気相冷媒を液相に相変化させることにより気相冷媒から空気中に放熱する凝縮部とを含む冷却器である。In electronic devices such as computers, phase change coolers such as vapor chambers or heat pipes are used as a means for cooling heat-generating components such as CPUs. This type of phase change cooler is a cooler that includes an evaporator section that removes heat from heat-generating components by changing the phase of a liquid-phase refrigerant to a gas phase without using power as described in
特許文献2には、回路基板に実装された発熱部品の熱を筐体へ逃がすための放熱構造として、ヒートパイプを用いた放熱構造を有する携帯型のコンピュータが記載されている。特許文献2のコンピュータは、発熱部品が受熱板に接続され、受熱板がヒートパイプに接続され、ヒートパイプがコネクタに接続され、コネクタがヒンジに接続され、ヒンジがケースに接続されることによって、発熱部品の熱を筐体へ逃がすための放熱構造を実現している。
しかしながら、特許文献2の放熱構造は、その構成要素の数が多いので、構成要素同士の接続部分において熱抵抗が増加してしまう。特に、特許文献2のコンピュータよりも高い放熱性能が要求される車載用電子装置では、特許文献2の放熱構造を採用しても、放熱性能の要求に応えることが難しい。However, the heat dissipation structure of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、相変化冷却器の熱拡散能力を最大限に引き出し、高い放熱性能を確保することが可能な車載用電子装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide an in-vehicle electronic device that can maximize the thermal diffusion capacity of a phase change cooler and ensure high heat dissipation performance.
上記課題を解決するために、本発明の車載用電子装置は、回路基板に実装される一方の面と、前記回路基板の板厚方向において前記一方の面とは反対側にある他方の面とを有する発熱部品と、前記回路基板に実装され、外部装置に接続されるコネクタと、前記発熱部品及び前記コネクタが実装された前記回路基板を収容する筐体と、前記回路基板に実装された前記発熱部品から前記コネクタに向かって延び、冷媒の相変化を伴って熱を輸送する相変化冷却器と、前記発熱部品の前記他方の面と、前記筐体又は前記相変化冷却器とに接触する熱伝達部材と、を備える。In order to solve the above problems, the in-vehicle electronic device of the present invention comprises a heat-generating component having one side mounted on a circuit board and another side opposite the one side in the thickness direction of the circuit board, a connector mounted on the circuit board and connected to an external device, a housing that houses the circuit board on which the heat-generating component and the connector are mounted, a phase change cooler that extends from the heat-generating component mounted on the circuit board toward the connector and transports heat by causing a phase change of a refrigerant, and a heat transfer member in contact with the other side of the heat-generating component and with the housing or the phase change cooler.
本発明によれば、相変化冷却器の熱拡散能力を最大限に引き出し、高い放熱性能を確保することが可能な車載用電子装置を提供することができる。
上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide an in-vehicle electronic device that can maximize the heat diffusion capacity of a phase change cooler and ensure high heat dissipation performance.
Problems, configurations and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各実施形態において同一の符号を付された構成は、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that components with the same reference numerals in each embodiment have the same functions in each embodiment unless otherwise specified, and the description thereof will be omitted.
[実施形態1]
図1~図2を用いて、実施形態1の車載用電子装置100について説明する。
図1は、実施形態1の車載用電子装置100の構成を示す分解斜視図である。図2は、図1に示すA-A’線による車載用電子装置100の断面を模式的に示す説明図である。
[Embodiment 1]
An in-vehicle
Fig. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of an in-vehicle
車載用電子装置100は、ECU等の、車両に搭載される電子装置である。車載用電子装置100は、筐体1と、筐体1に収容されるプリント回路基板等の回路基板4と、回路基板4に実装されるコネクタ5、発熱部品6及び電子部品7と、発熱部品6に接触する熱伝達部材8と、発熱部品6を放熱するための相変化冷却器9とを備える。The in-vehicle
筐体1は、コネクタ5、発熱部品6及び電子部品7が実装された回路基板4を収容する箱状の部材である。筐体1は、アルミ、銅若しくはステンレス等の金属材料、又は、樹脂材料によって形成される。筐体1は、箱状のカバー2と、カバー2よりも底の浅い箱状のケース3(又は板状のベース)とを含む。The
カバー2は、回路基板4に実装された発熱部品6から回路基板4の板厚方向に離隔した状態で回路基板4を覆う。カバー2は、回路基板4の板厚方向に交差し回路基板4に対向する天板部21と、天板部21に連接して回路基板4の板厚方向に沿って延びる側板部22とを有する。The
図1に示すように、天板部21の外表面には、放熱フィンが設けられていてもよい。図1及び図2に示すように、天板部21のコネクタ5を覆う部分は、天板部21の発熱部品6を覆う部分よりも、回路基板4の板厚方向における回路基板4からの距離が長くなるように形成されてもよい。側板部22は、回路基板4に沿った方向(回路基板4の面内方向)における回路基板4の一方の端部4aに隣接する第1側板部22aと、回路基板4に沿った方向における回路基板4の他方の端部4bに隣接する第2側板部22bとを含む。第1側板部22aは、回路基板4に実装されたコネクタ5を外部に露出させる開口部23を有する側板部22であってもよい。第2側板部22bは、第1側板部22aと並行な側板部22であってもよい。As shown in FIG. 1, a heat dissipation fin may be provided on the outer surface of the
なお、側板部22及び開口部23は、カバー2ではなくケース3に設けられたり、カバー2及びケース3のそれぞれに設けられたりしてもよい。すなわち、側板部22及び開口部23は、筐体1の側板部及び開口部を構成する部分であればよい。天板部21も、筐体1の天板部を構成する部分であればよい。The
コネクタ5は、回路基板4に実装され、車載用電子装置100の外部装置に接続されるコネクタである。コネクタ5には、外部装置と通信するための信号の伝送経路を構成するワイヤを束ねたハーネス51(図3を参照)が接続されてもよい。コネクタ5は、図1に示すように、少なくとも、回路基板4に沿った方向における回路基板4の一方の端部4aに実装される。すなわち、コネクタ5は、矩形状の回路基板4において互いに並行する一対の辺部分の一方に実装される。The
発熱部品6は、回路基板4に実装される電子部品のうち、発熱量が比較的大きい電子部品(高発熱部品)である。発熱部品6は、通電時のジャンクション温度(Tj)が、回路基板4に実装される他の電子部品よりも高温になる電子部品である。発熱部品6は、最大定格におけるジャンクション温度(Tjmax)と通電時のジャンクション温度(Tj)との差が、他の電子部品よりも小さい電子部品である。発熱部品6は、CPU、MPU又はGPU等のプロセッサを含む演算処理装置によって構成されてもよい。発熱部品6は、板状に形成され、図2に示すように、回路基板4に実装される一方の面6aと、回路基板4の板厚方向において一方の面6aとは反対側にある他方の面6bとを有する。発熱部品6は、図1に示すように、少なくとも、回路基板4に沿った方向における回路基板4の他方の端部4bに実装される。すなわち、発熱部品6は、矩形状の回路基板4において互いに並行する一対の辺部分の他方に実装される。The
電子部品7は、コネクタ5及び発熱部品6以外の回路基板4に実装される電子部品である。電子部品7は、発熱部品6よりも発熱量が小さい電子部品である。電子部品7は、例えば、通信IC等のインターフェース回路、又は、電源IC等の電源回路等を含む電子部品によって構成されてもよい。The
熱伝達部材8は、発熱部品6の他方の面6bと、筐体1又は相変化冷却器9とに接触する熱伝達部材である。熱伝達部材8は、発熱部品6の熱を、筐体1又は相変化冷却器9へ逃がす部材である。熱伝達部材8は、図2に示すように、発熱部品6の他方の面6bと相変化冷却器9との間に配置され、発熱部品6の他方の面6bと相変化冷却器9とに接触する。熱伝達部材8は、例えば、放熱グリス又は放熱シート等によって構成されてもよい。熱伝達部材8は、できるだけ熱伝導率の高い材料によって形成されることが好ましい。しかし、熱伝導率が高い熱伝達部材の多くは、硬い材料によって形成されており、発熱部品6と回路基板4との接合部の信頼性に影響を及ぼす。本実施形態の熱伝達部材8は、発熱部品6と回路基板4との接合部の信頼性に影響を与えないレベルの硬度を有する材料によって形成されることが好ましい。当該信頼性及び熱抵抗の観点から、熱伝達部材8は、発熱部品6及び回路基板4の熱変形に追従して変形可能な材料によって形成されることが好ましい。The
相変化冷却器9は、冷媒の相変化を伴って熱を輸送する冷却器である。相変化冷却器9は、動力を用いることなく、液相冷媒を気相に相変化させることにより発熱部品6の熱を奪う蒸発部と、気相冷媒を液相に相変化させることにより気相冷媒から空気中に放熱する凝縮部とを含む冷却器である。相変化冷却器9は、例えば、ベーパーチャンバ又はヒートパイプ等によって構成されてもよい。The
相変化冷却器9は、筐体1に設けられる。相変化冷却器9は、図2に示すように、筐体1のカバー2の天板部21の内表面に接合される。相変化冷却器9は、発熱部品6の他方の面6bに接触する熱伝達部材8と天板部21との間に配置され、熱伝達部材8と天板部21とに接触する。相変化冷却器9は、図1に示すように、回路基板4に実装された発熱部品6からコネクタ5に向かって延びるように形成される。相変化冷却器9は、回路基板4に沿った方向における回路基板4の他方の端部4bから一方の端部4aに向かって延びるように形成される。相変化冷却器9は、回路基板4に沿った方向においてコネクタ5に近い一方の端部9aと、回路基板4に沿った方向においてコネクタ5から離隔した他方の端部9bとを有する。相変化冷却器9の他方の端部9bは、発熱部品6に近い端部であり得る。相変化冷却器9は、板状に形成されてもよい。相変化冷却器9は、発熱部品6の熱を、熱伝達部材8を介して奪い、相変化冷却器9の全体に亘って拡散させると共に、天板部21に伝えて外部に放出させる。The
上記構成の車載用電子装置100では、次のような放熱現象が生じる。発熱部品6の熱は、熱伝達部材8を介して相変化冷却器9へと伝わり、相変化冷却器9の他方の端部9bの内部の液相冷媒へと伝わる。この液相冷媒は、気相に相変化しつつ相変化冷却器9の一方の端部9aへ流れる。気相に相変化した冷媒は、相変化冷却器9の一方の端部9aへ到達すると放熱して液相に相変化する。液相に相変化した冷媒は、毛細管現象によって相変化冷却器9の他方の端部9bへ流れる。このように冷媒が相変化を伴って他方の端部9bと一方の端部9aとの間を循環することによって、発熱部品6の熱が迅速に拡散して外部に放出され、発熱部品6の温度が低減される。In the in-vehicle
上記の放熱現象は、相変化冷却器9が回路基板4に実装された発熱部品6からコネクタ5に向かって延びるように形成されることによって、発熱部品6が発熱する限りは滞りなく持続する。これは、以下に詳述するように、相変化冷却器9の特徴と回路基板4の温度分布の特徴を利用しているからである。The above heat dissipation phenomenon continues uninterrupted as long as the heat-generating
相変化冷却器9は、内部に冷媒が封入されたヒートシンクであり、内表面の微小な温度差によって、冷媒が液相と気相との間の相変化を繰り返して、熱を広範囲に拡散させる。相変化冷却器9は、例えば、銅製又はアルミ製の放熱板と比べても桁違いに高い熱拡散能力を有する。この高い熱拡散能力により、相変化冷却器9は、発熱部品6の温度を迅速に低減することが可能である。相変化冷却器9の高い熱拡散能力を維持するために重要なことの1つは、相変化冷却器9の延びる方向に沿って温度差のある状態を維持することである。発熱部品6を備える車載用電子装置100の場合、相変化冷却器9の熱容量を超える程の熱が相変化冷却器9に伝えられると、相変化冷却器9全体の温度分布が均一になる。相変化冷却器9は、内表面の微小な温度差による冷媒の相変化によって熱を拡散させることから、相変化冷却器9全体の温度分布が均一になると、その熱拡散能力が低下してしまう。よって、相変化冷却器9は、相変化冷却器9の延びる方向に沿って温度差のある状態を維持するよう構成することが重要である。The
一方、車載用電子装置100の回路基板4では、電源回路等を含む電子部品7がコネクタ5から近い位置に実装されることが多く、演算処理装置等の発熱部品6がコネクタ5から離隔した位置に実装されることが多い。また、回路基板4の熱は、コネクタ5に接続されるハーネス51によって放熱される。これらのことから、回路基板4の温度分布は、コネクタ5付近が低温となることが多い。On the other hand, in the
実施形態1の相変化冷却器9は、回路基板4に実装された発熱部品6からコネクタ5に向かって延びるように形成されるので、相変化冷却器9の延びる方向に沿って温度差のある状態を維持することができる。これにより、実施形態1の車載用電子装置100では、相変化冷却器9の冷媒を他方の端部9bと一方の端部9aとの間において効率よく循環させることができ、相変化冷却器9の高い熱拡散能力を維持することができる。よって、実施形態1の車載用電子装置100では、相変化冷却器9の熱拡散能力を最大限に引き出し、高い放熱性能を確保することができる。The
特に、実施形態1の相変化冷却器9は、発熱部品6が実装された回路基板4の他方の端部4bからコネクタ5が実装された回路基板4の一方の端部4aに向かって延びるように形成される。すなわち、実施形態1の相変化冷却器9は、回路基板4の両端部4a,4bに亘るほどに相変化冷却器9を長尺に形成することができる。これにより、実施形態1の車載用電子装置100は、相変化冷却器9の延びる方向に沿って温度差を大きくすることができ、相変化冷却器9の高い熱拡散能力を更に維持することができる。よって、実施形態1の車載用電子装置100では、相変化冷却器9の熱拡散能力を更に引き出し、高い放熱性能を更に確保することができる。In particular, the
[実施形態2]
図3を用いて、実施形態2の車載用電子装置100について説明する。実施形態2の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図3は、実施形態2の車載用電子装置100の説明図である。
[Embodiment 2]
An in-vehicle
FIG. 3 is an explanatory diagram of an in-vehicle
実施形態2の車載用電子装置100では、1つの相変化冷却器9によって複数の発熱部品6の熱を拡散させる。具体的には、実施形態2の発熱部品6は、発熱量に差がある複数の発熱部品6によって構成される。複数の発熱部品6は、発熱量が最も大きい最大発熱部品と、発熱量が最も小さい最小発熱部品とを含む。最大発熱部品は、回路基板4に沿った方向において最小発熱部品よりもコネクタ5から離隔した位置に実装される。実施形態2の熱伝達部材8は、複数の発熱部品6のそれぞれの他方の面6bに接触する複数の熱伝達部材8によって構成される。実施形態2の相変化冷却器9は、最大発熱部品から最小発熱部品に向かって延びる。In the in-vehicle
図3の例では、図中右側の相変化冷却器91によって複数の発熱部品61~63の熱を拡散させる。発熱部品61~63における発熱量の大小関係は、発熱部品61>発熱部品62>発熱部品63という関係になっている。複数の発熱部品61~63のうち、発熱部品61は最大発熱部品であり、発熱部品63は最小発熱部品である。最大発熱部品である発熱部品61は、コネクタ5から最も離隔した位置に実装される。発熱部品61の次に発熱量が大きい発熱部品62は、発熱部品61よりもコネクタ5に近い位置に実装される。最小発熱部品である発熱部品63は、コネクタ5から最も近い位置に実装される。すなわち、複数の発熱部品61~63は、コネクタ5から離隔するに従って発熱量が順次大きくなるように配置される。相変化冷却器91は、最大発熱部品である発熱部品61から最小発熱部品である発熱部品63に向かって延びるように形成される。In the example of FIG. 3, the heat of the multiple
同様に、図3の例では、図中左側の相変化冷却器92によって複数の発熱部品64~65の熱を拡散させる。発熱部品64~65における発熱量の大小関係は、発熱部品64>発熱部品65という関係になっており、最大発熱部品である発熱部品64がコネクタ5から最も離隔した位置に実装される。相変化冷却器92は、最大発熱部品である発熱部品64から最小発熱部品である発熱部品65に向かって延びるように形成される。
Similarly, in the example of Figure 3, heat from multiple heat generating components 64-65 is diffused by
相変化冷却器91の冷媒は、コネクタ5から最も離れた位置に実装された最大発熱部品である発熱部品61の熱を奪った後、発熱部品62→発熱部品63の順に熱を奪いながら、コネクタ5に近い一方の端部91aへと流れていく。同様に、相変化冷却器92の冷媒は、コネクタ5から最も離れた位置に実装された最大発熱部品である発熱部品64の熱を奪った後、発熱部品65の熱を奪いながら、コネクタ5に近い一方の端部92aへと流れていく。The refrigerant of the
ここで、複数の発熱部品61~63の発熱量が、コネクタ5から離隔するに従って発熱量が順次大きくなるような上記の関係ではなく、例えば逆の関係(発熱部品61<発熱部品62<発熱部品63)である場合、相変化冷却器91の冷媒がコネクタ5に近い一方の端部91aへと流れない可能性がある。本実施形態では、複数の発熱部品61~63が、コネクタ5から離隔するに従って発熱量が順次大きくなるように配置されるので、相変化冷却器91の冷媒が、複数の発熱部品61~63のそれぞれの熱を奪いながらコネクタ5に近い一方の端部92aへと流れ得る。複数の発熱部品64~65及び相変化冷却器92についても同様である。Here, if the heat generation amounts of the multiple heat generating components 61-63 are not in the above-mentioned relationship in which the heat generation amounts increase with increasing distance from the
このように、実施形態2の相変化冷却器9は、筐体1に設けられ、複数の発熱部品6に含まれる最大発熱部品から最小発熱部品に向かって延びるように形成される。これにより、実施形態2の車載用電子装置100では、発熱量に差がある複数の発熱部品6を備える場合であっても、相変化冷却器9の熱拡散能力を最大限引き出し、複数の発熱部品6のそれぞれの熱を最小限の相変化冷却器9によって拡散させることができる。よって、実施形態2の車載用電子装置100では、発熱量に差がある複数の発熱部品6を備える場合であっても、相変化冷却器9の熱拡散能力を最大限引き出し、高い放熱性能を確保することができる。In this way, the
[実施形態3]
図4を用いて、実施形態3の車載用電子装置100について説明する。実施形態3の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図4は、実施形態3の車載用電子装置100の説明図である。なお、図4は、図2に対応する図である。
[Embodiment 3]
An in-vehicle
4 is an explanatory diagram of an in-vehicle
実施形態3の車載用電子装置100では、相変化冷却器9が、筐体1の内部に一体的に設けられる。具体的には、実施形態3の相変化冷却器9は、カバー2の天板部21の内部に一体的に設けられる。実施形態3の相変化冷却器9は、カバー2と同じ線膨張係数を有する材料、好ましくは、カバー2と同じ材料によって形成されてもよい。In the in-vehicle
これにより、実施形態3の車載用電子装置100では、相変化冷却器9と筐体1との接合部が無くなる。この結果、実施形態3の車載用電子装置100では、相変化冷却器9と筐体1との接合部における熱抵抗によって、放熱性能が低下することを抑制することができる。車載用電子装置100は、一般用又は産業用の電子装置と比べて、使用される環境(特に振動や温度等の環境)が過酷であるので、接合部の機械的信頼性を確保することは容易ではない。実施形態3の車載用電子装置100では、相変化冷却器9と筐体1との接合部が無くなるので、実施形態1のように相変化冷却器9を筐体1に接合する場合と比べて、機械的信頼性を向上させることができる。As a result, in the in-vehicle
[実施形態4]
図5~図8を用いて、実施形態4の車載用電子装置100について説明する。実施形態4の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図5は、実施形態4の車載用電子装置100の外観構成を示す斜視図である。図6は、図5に示すB-B’線による車載用電子装置100の断面を示す斜視図である。図7は、第1天板部21a及び第2天板部21bを有するカバー2と低背発熱部品66及び高背発熱部品67との配置構造についての説明図である。図8は、第1天板部21a及び第2天板部21bを有しないカバー2と低背発熱部品66及び高背発熱部品67との配置構造についての説明図である。なお、図6では、断面のハッチングの図示を省略している。
[Embodiment 4]
5 to 8, the in-vehicle
Fig. 5 is a perspective view showing the external configuration of the in-vehicle
実施形態4の車載用電子装置100では、カバー2の天板部21が、凹凸形状を有していてもよい。具体的には、実施形態4のカバー2の天板部21は、第1距離D1だけ回路基板4から離隔した第1天板部21aと、第1距離D1よりも長い第2距離D2だけ回路基板4から離隔した第2天板部21bとを有する。実施形態4の相変化冷却器9は、第1天板部21a及び第2天板部21bの内部に一体的に設けられる。これにより、実施形態4の車載用電子装置100では、発熱部品6の回路基板4からの高さに応じて、発熱部品6と天板部21とのギャップGの長さを適切に設計することができる。なお、発熱部品6の回路基板4からの高さとは、発熱部品6が実装された回路基板4の面を基準とする発熱部品6の高さである。In the in-vehicle
このような第1天板部21a及び第2天板部21bを有するカバー2を備える実施形態4の車載用電子装置100では、図7に示すように、発熱部品6が、回路基板4からの高さに差がある複数の発熱部品6によって構成されてもよい。複数の発熱部品6は、回路基板4からの高さが低い低背発熱部品66と、回路基板4からの高さが高い高背発熱部品67とを含む。低背発熱部品66は、回路基板4の板厚方向において第1天板部21aと回路基板4との間に配置される。高背発熱部品67は、回路基板4の板厚方向において第2天板部21bと回路基板4との間に配置される。これにより、実施形態4の車載用電子装置100では、低背発熱部品66及び高背発熱部品67のそれぞれと天板部21とのギャップGの長さを適切な長さとすることができ、これらのギャップGの熱抵抗の増加を抑制することができる。In the in-vehicle
すなわち、図8に示すように、カバー2が第1天板部21a及び第2天板部21bを有しない場合、低背発熱部品66と天板部21とのギャップG’は、熱伝達部材8を厚くして埋める必要がある。これは、相変化冷却器9を備えるカバー2には、放熱台座を設けることが容易ではないからである。低背発熱部品66の回路基板4からの高さが低い程、ギャップG’の長さは長くなり、熱伝達部材8の厚さは厚くなる。熱伝達部材8の熱伝導率はカバー2及び相変化冷却器9よりも低いことから、ギャップG’の長さが長くなる程、次式に示すように、ギャップGの熱抵抗が増加する。よって、ギャップGの熱抵抗の増加を抑制するためには、ギャップGの長さを如何に短くするかが重要となる。
ギャップGの熱抵抗=ギャップGの長さ/(熱伝達部材8の熱伝導率×面積)
That is, as shown in FIG. 8, when the
Thermal resistance of gap G=length of gap G/(thermal conductivity of
実施形態4の車載用電子装置100では、カバー2が第1天板部21a及び第2天板部21bを有し、低背発熱部品66及び高背発熱部品67のそれぞれと天板部21とのギャップGの長さを適切な長さとすることができる。これにより、実施形態4の車載用電子装置100では、回路基板4からの高さに差がある複数の発熱部品6を備える場合であっても、ギャップGの熱抵抗の増加を抑制することができるので、相変化冷却器9の熱拡散能力を最大限引き出し、複数の発熱部品6のそれぞれの熱を相変化冷却器9によって拡散させることができる。よって、実施形態4の車載用電子装置100では、回路基板4からの高さに差がある複数の発熱部品6を備える場合であっても、相変化冷却器9の熱拡散能力を最大限引き出し、高い放熱性能を確保することができる。In the in-vehicle
[実施形態5]
図9~図10を用いて、実施形態5の車載用電子装置100について説明する。実施形態5の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図9は、実施形態5の車載用電子装置100の一例についての説明図である。図10は、実施形態5の車載用電子装置100の他の一例についての説明図である。なお、図9及び図10のそれぞれは、図2に対応する図である。
[Embodiment 5]
9 and 10, the in-vehicle
Fig. 9 is an explanatory diagram of an example of the in-vehicle
実施形態5の車載用電子装置100では、回路基板4が、両面実装が可能な回路基板である。コネクタ5は、回路基板4からの高さが発熱部品6よりも高い電子部品である。発熱部品6は、コネクタ5が実装された面4cとは反対側の回路基板4の面4dに実装される。相変化冷却器9は、発熱部品6が実装された回路基板4の面4dに対向するカバー2の天板部21に設けられる。In the in-vehicle
また、実施形態5の車載用電子装置100では、コネクタ5及び発熱部品6以外の回路基板4に実装される電子部品7として、低背電子部品71と高背電子部品72とを含んでもよい。低背電子部品71は、回路基板4からの高さが発熱部品6以下の電子部品7である。低背電子部品71は、発熱部品6が実装された回路基板4の面4dに実装される。高背電子部品72は、回路基板4からの高さが発熱部品6よりも高い電子部品7である。高背電子部品72は、コネクタ5が実装された回路基板4の面4cに実装される。高背電子部品72は、例えば、アルミ電解コンデンサ等である。In addition, the in-vehicle
このような構成により、実施形態5のカバー2では、図1及び図2に示すように、発熱部品6及びコネクタ5のそれぞれの回路基板4からの高さの差に応じて、天板部21を段付き形状とする必要がない。すなわち、実施形態5のカバー2は、図9に示すように、天板部21を、第2側板部22bから発熱部品6及びコネクタ5を越えて第1側板部22aに至るまで平坦な平板形状とすることができる。これにより、実施形態5の車載用電子装置100は、発熱部品6からコネクタ5に向かって延びる相変化冷却器9を、相変化冷却器9の延びる方向に沿って拡大することができる。例えば図9に示すように、相変化冷却器9から第1側板部22aの外表面までの距離L1が可能な限り短くなるように、相変化冷却器9を拡大することができる。相変化冷却器9を当該方向に沿って拡大することにより、例えば図10に示すように、発熱部品6から回路基板4の他方の端部4b側の端面までの距離L2が可能な限り短くなるように、発熱部品6を当該端面に近い位置に実装することができる。したがって、実施形態5の車載用電子装置100では、相変化冷却器9の面積を拡大することができるので、放熱面積を拡大することができる。更に、実施形態5の車載用電子装置100は、相変化冷却器9の延びる方向に沿って温度差を大きくすることができ、相変化冷却器9の高い熱拡散能力を更に維持することができる。よって、実施形態5の車載用電子装置100では、相変化冷却器9の熱拡散能力を更に引き出し、高い放熱性能を更に確保することができる。
With this configuration, in the
なお、実施形態4、5の車載用電子装置100では、相変化冷却器9がカバー2の天板部21の内部に一体的に設けられていたが、実施形態1と同様に、相変化冷却器9が天板部21の内表面に接合されていてもよい。In the in-vehicle
[実施形態6]
図11を用いて、実施形態6の車載用電子装置100について説明する。実施形態6の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図11は、実施形態6の車載用電子装置100の説明図である。なお、図11は、図2に対応する図である。
[Embodiment 6]
An in-vehicle
11 is an explanatory diagram of an in-vehicle
実施形態6の車載用電子装置100では、回路基板4が、両面実装が可能な回路基板である。回路基板4は、発熱部品6が実装された領域の内部を、回路基板4の板厚方向に貫通するサーマルビア41を含む。相変化冷却器9は、第1相変化冷却器93と、第2相変化冷却器94とによって構成される。第1相変化冷却器93及び第2相変化冷却器94のそれぞれは、回路基板4に実装された発熱部品6からコネクタ5に向かって延びるように形成される。In the in-vehicle
第1相変化冷却器93は、筐体1に設けられた相変化冷却器9である。例えば、第1相変化冷却器93は、実施形態5と同様に、発熱部品6が実装された回路基板4の面4dに対向するカバー2の天板部21に設けられてもよい。第2相変化冷却器94は、発熱部品6が実装された回路基板4の面4dとは反対側の回路基板4の面4cに設けられ、サーマルビア41に接触する。例えば、第2相変化冷却器94は、サーマルビア41を覆うように回路基板4の面4cに接合されてもよい。第2相変化冷却器94と回路基板4の面4cとは、鉛フリーはんだ又は導電性接着材等を用いて接合されてもよい。The first
また、実施形態6の車載用電子装置100は、実施形態5と同様に、発熱部品6が、コネクタ5が実装された面4cとは反対側の回路基板4の面4dに実装されてもよい。In addition, in the in-vehicle
このような構成により、実施形態6の車載用電子装置100は、第1相変化冷却器93が、実施形態5と同様に、発熱部品6の熱を拡散させることができる。更に、実施形態6の車載用電子装置100は、第2相変化冷却器94が、発熱部品6から回路基板4に伝わる熱を、第1相変化冷却器93と同様に拡散させることができる。よって、実施形態6の車載用電子装置100では、実施形態5よりも放熱性能を大幅に向上させることができる。With this configuration, in the in-vehicle
なお、実施形態6の車載用電子装置100では、第1相変化冷却器93がカバー2の天板部21の内部に一体的に設けられていたが、実施形態1と同様に、第1相変化冷却器93が天板部21の内表面に接合されていてもよい。In the in-vehicle
[実施形態7]
図12~図13を用いて、実施形態7の車載用電子装置100について説明する。実施形態7の車載用電子装置100において、従前の実施形態と同様の構成及び動作については、説明を省略する。
図12は、実施形態7の車載用電子装置100の一例についての説明図である。図13は、実施形態7の車載用電子装置100の他の一例についての説明図である。なお、図12及び図13のそれぞれは、図2に対応する図である。
[Embodiment 7]
12 and 13, the in-vehicle
Fig. 12 is an explanatory diagram of an example of the in-vehicle
実施形態7の車載用電子装置100では、相変化冷却器9が、カバー2を含む筐体1には設けられず、回路基板4だけに設けられる。具体的には、実施形態7の車載用電子装置100では、回路基板4が、両面実装が可能な回路基板である。回路基板4は、発熱部品6が実装された領域の内部を、回路基板4の板厚方向に貫通するサーマルビア41を含む。相変化冷却器9は、発熱部品6が実装された回路基板4の面4dとは反対側の回路基板4の面4cに設けられ、サーマルビア41に接触する。相変化冷却器9は、回路基板4に実装された発熱部品6からコネクタ5に向かって延びるように形成される。In the in-vehicle
また、実施形態7の車載用電子装置100は、例えば図12に示すように、発熱部品6が、コネクタ5が実装された面4cとは反対側の回路基板4の面4dに実装されてもよい。そして、発熱部品6は、熱伝達部材8を介してケース3に接触していてもよい。12, the heat-generating
或いは、実施形態7の車載用電子装置100は、例えば図13に示すように、発熱部品6が、コネクタ5が実装された回路基板4の面4cに実装されてもよい。そして、発熱部品6は、熱伝達部材8を介してカバー2の天板部21に接触していてもよい。Alternatively, in the in-vehicle
このような構成により、実施形態7の車載用電子装置100では、カバー2を含む筐体1に相変化冷却器9を設けることができない場合であっても、相変化冷却器9を導入することができ、相変化冷却器9の熱拡散能力を利用して高い放熱性能を確保することができる。
With this configuration, in the in-vehicle
[その他]
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、或る実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、或る実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
[others]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. In addition, it is possible to replace a part of the configuration of a certain embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of a certain embodiment. In addition, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1…筐体、2…カバー、21a…第1天板部、21b…第2天板部、4…回路基板、41…サーマルビア、5…コネクタ、6…発熱部品、8…熱伝達部材、9…相変化冷却器、93…第1相変化冷却器、94…第2相変化冷却器、100…車載用電子装置1...housing, 2...cover, 21a...first top plate portion, 21b...second top plate portion, 4...circuit board, 41...thermal via, 5...connector, 6...heat generating component, 8...heat transfer member, 9...phase change cooler, 93...first phase change cooler, 94...second phase change cooler, 100...vehicle-mounted electronic device
Claims (8)
前記回路基板に実装され、外部装置に接続されるコネクタと、
前記発熱部品及び前記コネクタが実装された前記回路基板を収容する筐体と、
前記回路基板に実装された前記発熱部品から前記コネクタに向かって延び、冷媒の相変化を伴って熱を輸送する相変化冷却器と、
前記発熱部品の前記他方の面と、前記相変化冷却器が設けられている筐体又は前記相変化冷却器とに接触する熱伝達部材と、を備える
ことを特徴とする車載用電子装置。 a heat generating component having one surface mounted on a circuit board and another surface located on the opposite side to the one surface in a thickness direction of the circuit board;
a connector mounted on the circuit board and connected to an external device;
a housing that houses the circuit board on which the heat generating component and the connector are mounted;
a phase change cooler extending from the heat generating component mounted on the circuit board toward the connector and transporting heat by causing a phase change of a refrigerant;
an electronic device for vehicle installation comprising: a heat transfer member in contact with the other surface of the heat generating component and with a housing in which the phase change cooler is provided or with the phase change cooler.
前記発熱部品は、少なくとも前記回路基板の他方の端部に実装され、
前記相変化冷却器は、前記筐体に設けられ、前記他方の端部から前記一方の端部に向かって延びる
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 The connector is mounted on at least one end of the circuit board,
the heat generating component is mounted on at least the other end of the circuit board,
The electronic device for vehicle installation according to claim 1 , wherein the phase change cooler is provided in the housing and extends from the other end toward the one end.
前記複数の発熱部品は、前記発熱量が最も大きい最大発熱部品と、前記発熱量が最も小さい最小発熱部品とを含み、
前記最大発熱部品は、前記回路基板に沿った方向において前記最小発熱部品よりも前記コネクタから離隔した位置に実装され、
前記熱伝達部材は、前記複数の発熱部品のそれぞれの前記他方の面に接触する複数の前記熱伝達部材によって構成され、
前記相変化冷却器は、前記筐体に設けられ、前記最大発熱部品から前記最小発熱部品に向かって延びる
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 the heat generating component is composed of a plurality of heat generating components each having a different heat generation amount;
the plurality of heat generating components include a maximum heat generating component having the largest heat generation amount and a minimum heat generating component having the smallest heat generation amount,
the maximum heat generating component is mounted at a position farther from the connector in a direction along the circuit board than the minimum heat generating component is,
the heat transfer member is constituted by a plurality of heat transfer members in contact with the other surfaces of the plurality of heat generating components,
2. The electronic device according to claim 1, wherein the phase change cooler is mounted in the housing and extends from the component that generates the most heat toward the component that generates the least heat.
前記カバーは、第1距離だけ前記回路基板から離隔した第1天板部と、前記第1距離よりも長い第2距離だけ前記回路基板から離隔した第2天板部とを有し、
前記発熱部品は、前記回路基板からの高さに差がある複数の前記発熱部品によって構成され、
前記複数の発熱部品は、前記回路基板からの前記高さが低い低背発熱部品と、前記回路基板からの前記高さが高い高背発熱部品と、を含み、
前記低背発熱部品は、前記板厚方向において前記第1天板部と前記回路基板との間に配置され、
前記高背発熱部品は、前記板厚方向において前記第2天板部と前記回路基板との間に配置され、
前記相変化冷却器は、前記第1天板部及び前記第2天板部に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 the housing includes a cover that covers the circuit board in a state spaced apart from the heat generating component mounted on the circuit board in a thickness direction of the circuit board,
the cover has a first top plate portion spaced apart from the circuit board by a first distance and a second top plate portion spaced apart from the circuit board by a second distance that is longer than the first distance;
the heat generating component is configured by a plurality of heat generating components having different heights from the circuit board,
the plurality of heat generating components include low-profile heat generating components having a low height from the circuit board and high-profile heat generating components having a high height from the circuit board,
the low-profile heat generating component is disposed between the first top plate portion and the circuit board in the plate thickness direction,
the high-back heat generating component is disposed between the second top plate portion and the circuit board in the plate thickness direction,
The electronic device for vehicle mounting according to claim 1 , wherein the phase change cooler is provided on the first top plate portion and the second top plate portion.
前記相変化冷却器は、前記カバーの内部に一体的に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 the housing includes a cover that covers the circuit board in a state spaced apart from the heat generating component mounted on the circuit board in a thickness direction of the circuit board,
The vehicle-mounted electronic device according to claim 1 , wherein the phase change cooler is integrally provided inside the cover.
前記コネクタは、前記回路基板からの高さが前記発熱部品よりも高い電子部品であり、
前記発熱部品は、前記コネクタが実装された面とは反対側の前記回路基板の面に実装される
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 The circuit board is a circuit board capable of being mounted on both sides,
the connector is an electronic component that is higher from the circuit board than the heat-generating component,
The electronic device for vehicle installation according to claim 1 , wherein the heat generating component is mounted on a surface of the circuit board opposite to a surface on which the connector is mounted.
前記相変化冷却器は、前記発熱部品が実装された面とは反対側の前記回路基板の面に設けられ、前記サーマルビアに接触する
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 the circuit board is a double-sided mounting circuit board and includes a thermal via that penetrates an inside of an area in which the heat generating component is mounted in a thickness direction of the circuit board,
The electronic device for vehicle installation according to claim 1 , wherein the phase change cooler is provided on a surface of the circuit board opposite to a surface on which the heat generating component is mounted, and is in contact with the thermal vias.
前記相変化冷却器は、前記筐体に設けられた第1相変化冷却器と、前記発熱部品が実装された面とは反対側の前記回路基板の面に設けられ前記サーマルビアに接触する第2相変化冷却器とによって構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の車載用電子装置。 the circuit board is a double-sided mounting circuit board and includes a thermal via that penetrates an inside of an area in which the heat generating component is mounted in a thickness direction of the circuit board,
The in-vehicle electronic device according to claim 1, characterized in that the phase change cooler is composed of a first phase change cooler provided in the housing and a second phase change cooler provided on the surface of the circuit board opposite to the surface on which the heat-generating component is mounted and in contact with the thermal via.
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