TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2020194863
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019099100
出願日20190528
発明の名称放熱構造
出願人矢崎総業株式会社
代理人特許業務法人虎ノ門知的財産事務所
主分類H01L 23/36 20060101AFI20201106BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】適正に放熱することができる放熱構造を提供する。
【解決手段】放熱構造1は、放熱部10と、蓄熱部20とを備える。放熱部10は、熱を発する半導体2に接触する接触面11bを含む受熱面11aを有し、接触面11bに接触した半導体2の熱を放熱する。蓄熱部20は、半導体2を挟むように配置される。蓄熱部20は、例えば、半導体2が内側に位置する蓄熱開口部23を有し、半導体2を囲う。そして、蓄熱部20は、受熱面11aに接触して設けられ、放熱部10を介して伝導される半導体2の熱を蓄熱する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
熱を発する電子部品に接触する接触面を含む受熱面を有し前記接触面に接触した前記電子部品の熱を放熱する放熱部と、
前記電子部品を挟むように配置され前記受熱面に接触して設けられ前記放熱部を介して伝導される前記電子部品の熱を蓄熱する蓄熱部と、を備えることを特徴とする放熱構造。
続きを表示(約 600 文字)【請求項2】
前記電子部品及び前記蓄熱部と前記受熱面との間に設けられた熱伝導部材を備える請求項1に記載の放熱構造。
【請求項3】
前記蓄熱部及び前記電子部品を収容する筐体を備え、
前記蓄熱部は、前記電子部品が内側に位置する蓄熱開口部を有し前記電子部品を囲い、
前記筐体は、前記蓄熱開口部の軸線方向の一方側から前記蓄熱部が組み付けられ前記軸線方向の他方側から前記電子部品が組み付けられ、
前記軸線方向において前記蓄熱開口部の内側に位置し前記電子部品が挿通される筐体開口部を有する請求項1又は2に記載の放熱構造。
【請求項4】
熱を発生する電子部品とは離れて設けられ前記電子部品により発生する熱を放熱する放熱部と、
前記電子部品及び前記放熱部を接続し前記電子部品により発生する熱を前記放熱部に伝導する熱伝導部材と、
前記放熱部側又は前記電子部品側のいずれか一方側に設けられ前記電子部品により発生する熱を蓄熱する蓄熱部と、を備えることを特徴とする放熱構造。
【請求項5】
前記蓄熱部は、前記放熱部側に設けられ前記熱伝導部材を介して前記放熱部に対向して位置する請求項4に記載の放熱構造。
【請求項6】
前記蓄熱部は、前記電子部品側に設けられ前記電子部品に接触して位置する請求項4に記載の放熱構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱構造に関する。
続きを表示(約 6,500 文字)【背景技術】
【0002】
従来、放熱構造として、例えば、特許文献1には、発熱体から伝導された熱を放熱する冷却体を備えた冷却装置が開示されている。冷却体は、蓄熱体を冷却体の本体内部に埋め込むことで小型化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2005−93848号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述の特許文献1に記載の冷却装置は、例えば、蓄熱体が冷却体の本体よりも熱伝導率が低いため、内部に埋め込まれた蓄熱体により冷却体の本体の熱伝導が悪化し冷却体の性能が低下するおそれがある。
【0005】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適正に放熱することができる放熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放熱構造は、熱を発する電子部品に接触する接触面を含む受熱面を有し前記接触面に接触した前記電子部品の熱を放熱する放熱部と、前記電子部品を挟むように配置され前記受熱面に接触して設けられ前記放熱部を介して伝導される前記電子部品の熱を蓄熱する蓄熱部と、を備えることを特徴とする。
【0007】
上記放熱構造において、前記電子部品及び前記蓄熱部と前記受熱面との間に設けられた熱伝導部材を備えることが好ましい。
【0008】
上記放熱構造において、前記蓄熱部及び前記電子部品を収容する筐体を備え、前記蓄熱部は、前記電子部品が内側に位置する蓄熱開口部を有し前記電子部品を囲い、前記筐体は、前記蓄熱開口部の軸線方向の一方側から前記蓄熱部が組み付けられ前記軸線方向の他方側から前記電子部品が組み付けられ、前記軸線方向において前記蓄熱開口部の内側に位置し前記電子部品が挿通される筐体開口部を有することが好ましい。
【0009】
本発明に係る放熱構造は、熱を発生する電子部品とは離れて設けられ前記電子部品により発生する熱を放熱する放熱部と、前記電子部品及び前記放熱部を接続し前記電子部品により発生する熱を前記放熱部に伝導する熱伝導部材と、前記放熱部側又は前記電子部品側のいずれか一方側に設けられ前記電子部品により発生する熱を蓄熱する蓄熱部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
上記放熱構造において、前記蓄熱部は、前記放熱部側に設けられ前記熱伝導部材を介して前記放熱部に対向して位置することが好ましい。
【0011】
上記放熱構造において、前記蓄熱部は、前記電子部品側に設けられ前記電子部品に接触して位置することが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る放熱構造は、電子部品を囲う蓄熱部を備えることにより電子部品の熱を適正に放熱することができる。また、本発明に係る放熱構造は、電子部品及び放熱部を接続する熱伝導部材と、放熱部側又は電子部品側のいずれか一方側に設けられる蓄熱部とを備えるので、電子部品の熱を適正に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1は、第1実施形態に係る放熱構造の構成例を示す断面図である。
図2は、第1実施形態に係る放熱構造の第1放熱例を示す断面図である。
図3は、第1実施形態に係る放熱構造の第2放熱例を示す断面図である。
図4は、第1実施形態に係る半導体の温度上昇例を示す図である。
図5は、第1実施形態の第1変形例に係る放熱構造の構成例を示す断面図である。
図6は、第1実施形態の第1変形例に係る放熱構造の構成例を示す分解斜視図である。
図7は、第1実施形態の第2変形例に係る放熱構造の構成例を示す分解斜視図である。
図8は、第2実施形態に係る放熱構造の構成例を示す断面図である。
図9は、第2実施形態の変形例に係る放熱構造の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0015】
〔第1実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る放熱構造1について説明する。図1は、第1実施形態に係る放熱構造1の構成例を示す断面図である。放熱構造1は、電子部品としての半導体2から発生する熱を放熱するものである。放熱構造1は、例えば、図1に示すように、放熱部10と、蓄熱部20と、ケース41とを備える。
【0016】
ここで、以下の説明では、後述する蓄熱開口部23の軸線に沿った方向を軸線方向と称する。軸線方向は、放熱部10と蓄熱部20とが積層される積層方向と同じ方向である。幅方向は、後述する放熱フィン12の複数の突起12aが並ぶ方向に沿った方向である。奥行き方向は、軸線方向及び幅方向に直交する方向である。
【0017】
放熱部10は、半導体2の熱を放熱するものである。放熱部10は、銅やアルミニウム等の金属により形成されている。放熱部10は、放熱板11と、放熱フィン12とを有する。放熱板11は、板状に形成され、積層方向において当該放熱板11の一方側に受熱面11aを有する。受熱面11aは、平面状に形成され、半導体2の接続面が接続される。受熱面11aは、半導体2の接続面よりも大きく形成され、受熱面11aの中央部に半導体2の接続面が接触する接触面11bを有する。
【0018】
放熱フィン12は、放熱板11に設けられ受熱面11aとは反対側に形成されている。放熱フィン12は、放熱板11と一体形成され、複数の突起12aが設けられている。複数の突起12aは、それぞれが板状に形成され、幅方向に沿って並んでいる。放熱フィン12は、複数の突起12aを有することで、伝熱面積を拡大し、放熱効果を向上させている。
【0019】
蓄熱部20は、熱を蓄熱するものである。蓄熱部20は、例えば、周知の固液相変化材や固体蓄熱材等により構成される。固液相変化材は、物質が固体から液体に相変化(融解)するときに熱を蓄え、液体から固体に相変化(凝固)するときに熱を放熱するものである。固体蓄熱材は、相変化せずに蓄熱及び放熱するものである。蓄熱部20は、固液相変化材を用いる場合、内部が空洞になったアルミニウム等の熱伝導性のよい金属ケースに固液相変化材を充填口から充填し、充填後、当該充填口を封止することで形成される。また、蓄熱部20は、固液相変化材を用いる場合、固液相変化材を小型カプセルに封入し、この小型カプセルを樹脂に混ぜて蓄熱材を形成してもよい。
【0020】
蓄熱部20は、板状に形成され、蓄熱部本体21と、当接面22と、蓄熱開口部23とを有している。当接面22は、積層方向において蓄熱部本体21の放熱部10側に設けられ、放熱部10の受熱面11aに当接している。蓄熱開口部23は、蓄熱部本体21の中央部に設けられ、開口されている。蓄熱開口部23は、例えば、半導体2の外形に合わせて矩形状に形成されている。蓄熱開口部23は、その内側に半導体2が挿通され、当該半導体2が位置している。蓄熱部20は、半導体2が蓄熱開口部23に位置した状態で半導体2を囲い、幅方向及び奥行き方向において半導体2との間に一定の間隔が設けられている。つまり、蓄熱部20は、半導体2が蓄熱開口部23に位置した状態で当該半導体2を挟み、当該半導体2とは非接触の状態である。蓄熱部20は、ケース41に収容され保持された状態で、放熱部10に組み付けられている。蓄熱部20は、その当接面22が放熱部10の受熱面11aに接触して設けられることで、放熱部10を介して伝導される半導体2の熱を蓄熱する。蓄熱部20は、半導体2の熱が後述する蓄熱温度T2(図4参照)に到達すると、放熱部10を介して半導体2の熱を蓄熱し、半導体2の熱が蓄熱温度T2に到達しないと、当該半導体2の熱を蓄熱しない。
【0021】
ケース41は、蓄熱部20を収容するものである。ケース41は、例えば、樹脂や金属等の素材により形成される。ケース41は、その内側に第1収容部41a(図6参照)を有している。第1収容部41aには、蓄熱部20が収容されている。ケース41は、蓄熱部20の当接面22を除いて、第1収容部41aに収容された蓄熱部20の外周面を覆う。ケース41は、金属の素材により形成した場合、当該ケース41からも蓄熱部20に熱を伝えることがことができ、蓄熱部20に熱を効率よく伝えることができる。
【0022】
次に、放熱構造1の放熱例について説明する。図2は、第1実施形態に係る放熱構造1の第1放熱例を示す断面図である。図3は、第1実施形態に係る放熱構造1の第2放熱例を示す断面図である。図4は、第1実施形態に係る半導体2の温度上昇例を示す図である。図4では、半導体2に流れる電流Iと半導体2の温度Tとの関係を示している。図4では、横軸が時間を表し、縦軸が電流又は温度を表している。
【0023】
放熱構造1は、図4に示すように、時刻t1から時刻t2の間、通常電流値Iaの電流Iが半導体2に流れた場合、半導体2の熱が放熱部10に伝わり、当該放熱部10により半導体2の熱が放熱される(図2参照)。このとき、半導体2の上昇温度T1は、半導体2の消費電力と放熱部10の熱抵抗の積により求められる。蓄熱部20が蓄熱を開始する蓄熱温度T2は、図4に示すように、通常電流値Iaの電流Iが半導体2に流れた場合における半導体2の上昇温度T1と、半導体2が故障する故障温度T3との間に設定されている。これにより、蓄熱部20は、通常電流値Iaの電流Iが半導体2に流れている場合には、半導体2の温度Tが蓄熱温度T2に到達しないので半導体2の熱を蓄熱しない。
【0024】
一方で、放熱構造1は、図4に示すように、時刻t2から時刻t3の間、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れた場合、半導体2が通常時の上昇温度T1を超えて温度上昇する。このとき、放熱部10も、半導体2の通常時の上昇温度T1を超えて温度上昇する。そして、放熱構造1は、放熱部10の温度が蓄熱温度T2に到達すると、蓄熱部20が放熱部10を介して半導体2の熱を蓄熱する(図3参照)。
【0025】
これにより、放熱構造1は、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れても、当該半導体2の温度Tを蓄熱温度T2以下に抑制することができ、半導体2の温度Tを故障温度T3よりも小さくすることができる。放熱構造1は、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れた後、半導体2に流れる電流Iが通常電流値Iaの電流Iに戻ると(時刻t3)、蓄熱部20に蓄熱された熱が放熱部10に伝わり、この放熱部10に伝わった熱を放熱する。これにより、放熱構造1は、半導体2の温度Tを半導体2の通常時の上昇温度T1に戻すことができる。なお、図4に示す破線部分の温度Taは、蓄熱部20により半導体2の熱を蓄熱しない場合の温度上昇を表しており、半導体2の故障温度T3を超えている。
【0026】
以上のように、第1実施形態に係る放熱構造1は、放熱部10と、蓄熱部20とを備える。放熱部10は、熱を発する半導体2に接触する接触面11bを含む受熱面11aを有し、接触面11bに接触した半導体2の熱を放熱する。蓄熱部20は、半導体2を挟むように配置される。蓄熱部20は、例えば、半導体2が内側に位置する蓄熱開口部23を有し、半導体2を囲う。そして、蓄熱部20は、受熱面11aに接触して設けられ、放熱部10を介して伝導される半導体2の熱を蓄熱する。
【0027】
この構成により、放熱構造1は、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れた際に当該半導体2に発生した熱を放熱部10を介して蓄熱部20に蓄熱することができる。そして、放熱構造1は、この蓄熱部20に蓄熱された熱を放熱部10を介して放熱することができる。これにより、放熱構造1は、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れた場合でも適正に放熱することができる。放熱構造1は、蓄熱部20の当接面22と放熱部10の受熱面11aとが広い面積で接触しているので、放熱部10と蓄熱部20との間で熱を効率よく伝えることができる。放熱構造1は、蓄熱部20を用いることで、蓄熱部20を用いないで放熱する場合と比較して小型化することができる。放熱構造1は、従来のように蓄熱体を冷却体の本体内部に埋め込む構造と比較して、放熱部10の性能が低下することを抑制できる。この結果、放熱構造1は、半導体2の熱を適正に放熱することができる。
【0028】
〔第1実施形態の第1変形例〕
次に、第1実施形態の第1変形例について説明する。なお、第1実施形態の第1変形例では、第1実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図5は、第1実施形態の第1変形例に係る放熱構造1Aの構成例を示す断面図である。図6は、第1実施形態の第1変形例に係る放熱構造1Aの構成例を示す分解斜視図である。第1変形例に係る放熱構造1Aは、熱伝導シート30を備える点で第1実施形態に係る放熱構造1とは異なる。
【0029】
第1変形例に係る放熱構造1Aは、図5及び図6に示すように、放熱部10と、蓄熱部20と、サーマルインターフェースマテリアル(熱伝導部材)としての熱伝導シート30と、筐体40とを備える。熱伝導シート30は、放熱部10よりも熱伝導率が高い部材である。熱伝導シート30は、薄膜状又は薄板状に形成され、例えば、グラファイト(黒鉛)シートが用いられるが、これに限定されない。熱伝導シート30は、放熱板11の受熱面11aと同等の大きさに形成されている。熱伝導シート30は、放熱板11の受熱面11aと、半導体2及び蓄熱部20との間に設けられている。つまり、熱伝導シート30は、積層方向の一方側の面が放熱板11の受熱面11aに接触し、且つ、積層方向の他方側の面が半導体2及び蓄熱部20に接触した状態で、放熱板11の受熱面11aと半導体2及び蓄熱部20との間に介在している。熱伝導シート30は、例えば、大電流値Ibの電流Iが半導体2に流れた場合、半導体2の熱を放熱部10よりも速く蓄熱部20に伝えることができ、蓄熱効果を向上することができる。
【0030】
筐体40は、各種部品を収容するものである。筐体40は、樹脂や金属等の素材により形成される。筐体40は、ケース41と、カバー42とを有する。ケース41は、図6に示すように、外形が矩形状に形成され、第1収容部41aと、第2収容部41b(図5参照)と、筐体開口部としてのケース開口部41cとを有する。第1収容部41aは、軸線方向において放熱部10側に設けられ、放熱部10側が開口されている。第1収容部41aは、その内側が蓄熱部20の形状に合わせて形成されている。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

矢崎総業株式会社
端子台
矢崎総業株式会社
雌端子
矢崎総業株式会社
配索材
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
通電装置
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
検出装置
矢崎総業株式会社
電源装置
矢崎総業株式会社
圧着端子
矢崎総業株式会社
圧着端子
矢崎総業株式会社
圧着端子
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
端子金具
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
光源装置
続きを見る