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発明の名称 電子機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12930(P2007−12930A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−192886(P2005−192886)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100078765
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久
発明者 飯窪 孝
要約 課題
複数の発熱体をスペース効率良く冷却可能にする。

解決手段
第1の回路基板(メイン基板27)と、上記第1の回路基板に実装される第1の発熱体(電子基板29)と、上記第1の回路基板と対向して配置される第2の回路基板(サブ基板28)と、上記第2の回路基板の上記第1の回路基板と対向する側に実装される第2の発熱体(電子基板30)と、上記第1の発熱体と上記第2の発熱体とに熱的に接続される受熱部(受熱ブロック31)と、上記受熱部の熱を放熱する放熱手段(熱交換部24、ヒートパイプ47)と、上記第1および第2の発熱体を上記受熱部に押し付ける押圧手段(スプリング35)とを具備することを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
第1の回路基板と、
上記第1の回路基板に実装される第1の発熱体と、
上記第1の回路基板と対向して配置される第2の回路基板と、
上記第2の回路基板の上記第1の回路基板と対向する側に実装される第2の発熱体と、
上記第1の発熱体と上記第2の発熱体とに熱的に接続される受熱部と、
上記受熱部の熱を放熱する放熱手段と、
上記第1および第2の発熱体を上記受熱部に押し付ける押圧手段と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項2】
上記第1の発熱体と上記第2の発熱体とはオフセットして配置されていることを特徴とする請求項1記載の電子機器。
【請求項3】
上記放熱手段は、上記受熱部から延びるヒートパイプと、このヒートパイプの他端に設けられる熱交換部とを具備している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。
【請求項4】
上記第2の回路基板を上記第1の回路基板方向に付勢する押圧手段を介して上記第1の回路基板に実装したことを特徴とする請求項3記載の電子機器。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、発熱性のある電子基板等の発熱体を冷却する受熱部および放熱手段を備えたパーソナルコンピューター等の電子機器に係り、詳しくは複数の発熱体をスペース効率良く冷却可能にした電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の電子機器において、発熱性のある電子基板等の発熱体を1個の受熱ブロックに複数固着し、この受熱ブロックにヒートシンクを連結して発熱体の熱をヒートシンクから放熱させる技術が特許文献1に開示されている。
【特許文献1】特開平7−176661号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記のように複数の発熱体を1個の受熱ブロックに設ける場合は、受熱ブロックを電子機器の筐体内部に固定し、その縦面に発熱体を固定する態様になるため、例えば筐体の厚みが薄いノート型パーソナルコンピューターではスペース的に配置が困難であった。
【0004】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、複数の発熱体をスペース効率良く冷却可能な電子機器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】
【0005】
上記目的を達成するため、本発明に係る電子機器は、第1の回路基板と、上記第1の回路基板に実装される第1の発熱体と、上記第1の回路基板と対向して配置される第2の回路基板と、上記第2の回路基板の上記第1の回路基板と対向する側に実装される第2の発熱体と、上記第1の発熱体と上記第2の発熱体とに熱的に接続される受熱部と、上記受熱部の熱を放熱する放熱手段と、上記第1および第2の発熱体を上記受熱部に押し付ける押圧手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明に係る電子機器によれば、複数の発熱体をスペース効率良く冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0008】
図1は、本発明の実施形態が適用された電子機器の一例を示すノート型パーソナルコンピューターの斜視図である。このパーソナルコンピューター1は、本体2に表示部3がヒンジ部4を介して開閉可能に接続されている。本体2の上面にはキーボード5やカーソル操作部6等が設けられている。表示部3内部には液晶表示パネル(LCD)7が設けられている。
【0009】
本体2は、樹脂製の本体筐体9を有しており、表示部3は樹脂製の表示部筐体10を有している。表示部筐体10は内蔵されている液晶表示パネル7を露出するための露出開口部11を有する。
【0010】
本体筐体9の一側面には排熱口14が設けられており、この排熱口の内側に位置するようにファンユニット15が本体筐体9に内蔵されている。また、ファンユニット15の手前側に位置するように発熱部16が内蔵されている。
【0011】
[第1実施形態]
図2〜図5は本発明の第1実施形態を示している。図2、図3に示すように、ファンユニット15はファンケース18の内部に電動モーター19で回転駆動されるファン20が設置されており、ファンケース18の上面に吸気口21が開口し、ファンケース18の一側面に設けられた排気ダクト22が本体筐体9の排熱口14内側に臨む。排気ダクト22の内部には冷却フィンを連ねて構成された熱交換部24(放熱手段)が内蔵される。
【0012】
一方、図2〜図4に示すように、発熱部16は、メイン基板27(第1の回路基板)の上方に対向して平行に配置される1枚のサブ基板28(第2の回路基板)と、例えば2枚の発熱性のあるBGA基板等の電子基板29(第1の発熱体)および電子基板30(第2の発熱体)と、アルミニウム材等の良導熱材によって短形板状に形成された受熱ブロック31(受熱部)と、絶縁材で形成されたバックプレート32と、メイン基板27から起立する例えば4本のスタッドボス33と、4個の段付ビス34およびスプリング35(押圧手段)とを備えて構成されている。
【0013】
サブ基板28とバックプレート32は同じ大きさの四角形状であり、その四隅にビス孔36が形成されている。各ビス孔36の位置はスタッドボス33の位置に合致する。
【0014】
2枚の電子基板29,30はサブ基板28やバックプレート32よりも小さい四角形状であり、下側の電子基板29がメイン基板27の上面に、上側の電子基板30がサブ基板28の下面に、それぞれ実装されて電気的に接続される。各電子基板29,30の向き合う面の中央部にはそれぞれ導熱部38,39が設けられ、これらの導熱部38,39が受熱ブロック31の相反する二面(ここでは上下面)に面接触する。
【0015】
図5に拡大断面で示すように、段付ビス34は螺子部41と、この螺子部41よりも外径の大きな円柱部42とを備えており、その頭部43にワッシャー状のフランジ44が一体に形成されている。
【0016】
4本の段付ビス34は、各々の円柱部42の周囲にスプリング35が環装された状態でサブ基板28とバックプレート32のビス孔36に上方から挿入され、螺子部41がメイン基板27のスタッドボス33に螺合され、円柱部42がスタッドボス33に突き当たるまで締め込まれる。
【0017】
ビス孔36の内径は円柱部42の外径よりも若干大きいため、サブ基板28とバックプレート32は円柱部42の軸方向に沿って滑らかに摺動でき、4個のスプリング35の付勢力によりメイン基板27側に押圧される。よってサブ基板28はスプリング35の付勢力によりメイン基板27側に実装されている。
【0018】
この時、図5中に示すようにスタッドボス33の上端とサブ基板28との間に小さな間隙Cが発生するようにスタッドボス33の高さが設定されている。このため、4個のスプリング35により上下の電子基板29,30の導熱部38,39が受熱ブロック31の上下両面に所定の面圧力で押し付けられて熱的に接続される。
【0019】
受熱ブロック31の一側面からはヒートパイプ47(放熱手段)が延出し、このヒートパイプ47は例えば90°湾曲してファンユニット15の排気ダクト22側面に形成された開口部48を貫通して熱交換部24に繋がる。ヒートパイプ47は両端が閉塞されたアルミニウム管等の金属管の内部に水やフロン等の作動液が空気とともに封入された公知の構成である。
【0020】
この実施形態では、複数の発熱体(電子基板29,30)に対して放熱手段(熱交換部24、ヒートパイプ47)が単一である。
【0021】
電子基板29,30の作動時に発生する熱は、導熱部38,39を介して受熱ブロック31に受熱され、ヒートパイプ47を経て熱交換部24に伝達される。ファンユニット15の電動モーター19が起動してファン20が回転すると、ファンケース18の吸気口21から外気が吸入されて排気ダクト22に送風され、本体筐体9の排熱口14から外部に排出される。その際に排気ダクト22内に設置された熱交換部24の熱が奪われて排熱口14から排熱され、電子基板29,30の熱が放熱される。
【0022】
以上のように構成されたパーソナルコンピューター1によれば、受熱ブロック31の上下両面に電子基板29,30を接触(熱的に接続)させて冷却することができるため、これら三部材29,30,31を比較的小さな高さ寸法で積層することができ、このパーソナルコンピューター1のように筐体本体9の厚みが薄い電子機器であっても複数の発熱性のある電子基板を非常にスペース効率良く冷却することができる。
【0023】
また、複数の発熱体(電子基板29,30)に対して放熱手段(熱交換部24、ヒートパイプ47)が単一であるため、パーソナルコンピューター1の内部スペース効率を一層高めることができる。
【0024】
ところで、熱交換部24はヒートパイプ47を介して受熱ブロック31のみに固定されており、前述のようにサブ基板28がスプリング35の付勢力によりメイン基板27方向に付勢されてメイン基板27に実装され、受熱ブロック31が同じくスプリング35で押圧されてメイン基板27、サブ基板28、電子基板29,30の間に挟持されることによって排気ダクト22の内部に位置決めされているため、熱交換部24は排気ダクト22の内部にて浮動可能に保持され、多少の相対変位が可能である。
【0025】
このように熱交換部24を排気ダクト22の内部にて浮動可能に保持したことにより、組付時における熱交換部24の位置ずれ等による応力が受熱ブロック31側に作用しないため、常に電子基板29,30を受熱ブロック31に密着させて良好な冷却性能を得ることができる。また、外部からの衝撃による熱交換部24およびヒートパイプ47の破損を防止できる。
【0026】
図6は、図4に示す発熱部16の変形例を示している。ここでは、バックプレート51の四隅に一段低いステップ部52が段差寸法Hを有して形成されており、このステップ部52にビス孔53が形成されて段付ビス34が挿入されている。スタッドボス54の高さはステップ部52の段差寸法Hの分だけ低められ、ステップ部52とスタッドボス54との間に間隙Cが設けられている。段付ビス34およびその他の部分の構成は第1実施形態(図4)と同様であるため同一符号を付して説明を省く。
【0027】
このように構成すれば、段付ビス34の頭部の高さをバックプレート51の上面と同レベルにできるため、発熱部16の全高をより一層低めて電子機器1のコンパクト化を図ることができる。
【0028】
[第2実施形態]
図7〜図9は本発明の第2実施形態を示している。ここでは、メイン基板61の上面とサブ基板62の下面にそれぞれ配置された電子基板63,64(発熱体)が水平方向にオフセットして配置されている。サブ基板62の上にはバックプレート65が重ねられている。
【0029】
そして、直方体状に形成された受熱ブロック66(受熱部)の相反する二面(上下面)に電子基板63,64がそれぞれオフセットに配列されて熱的に接続(接触)され、押圧されている。即ち、電子基板63が受熱ブロック66の一端の下面に面接触し、電子基板64が受熱ブロック66の他端の上面に面接触している。なお、電子基板63,64を受熱ブロック66に押圧させるための部材であるスタッドボス33、段付ビス34、スプリング35等の部材構成は第1実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【0030】
受熱ブロック66からは例えば2本のヒートパイプ67,68が延出し、それぞれ90°湾曲してファンユニット15に内蔵された熱交換部69に繋がっている。ファンユニット15の構成も第1実施形態と同様である。各電子基板63,64の熱は受熱ブロック66に受熱され、ヒートパイプ67,68を経て熱交換部69に伝達されて放熱される。
【0031】
この構成によれば、水平方向にオフセット配置された上下の電子基板63,64を単一の受熱ブロック66の両面に圧接させて冷却できるため、より複雑な電子基板レイアウトに対応することができ、電子機器の内部スペース効率や部品レイアウト性を大きく向上させることができる。
【0032】
なお、この第2実施形態において、2本のヒートパイプ67,68は受熱ブロック66を短辺方向に貫通しているが、例えば1本のヒートパイプを受熱ブロック66の長辺方向に貫通させる構造にしてもよい。
【0033】
ところで、第1実施形態および第2実施形態どちらの場合も、受熱ブロック31,66の上下両面にそれぞれ電子基板29,30,63,64を1枚ずつ面接触させた構成となっているが、より多くの電子基板を受熱ブロック31,66に面接触させてもよい。さらに、受熱ブロック31,66に受熱させる発熱体は必ずしも電子基板でなくてもよく、他の種類の発熱性を持つ電子部品や機械部品等であってもよい。
【0034】
また、放熱手段としては必ずしも熱交換部とヒートパイプでなくてもよく、ヒートシンクや液冷式冷却装置等であっても良い。
【0035】
さらに、押圧手段としては必ずしもコイルスプリングでなくてもよく、板状のスプリングや、ゴム、軟質樹脂、発砲樹脂等の弾性材料の弾力を利用したり、あるいはバックプレートの撓みによる弾力を利用する等してもよい。
【0036】
なお、本発明はノート型パーソナルコンピューターのみならず、デスクトップ型パーソナルコンピューターやワードプロセッサー、音響機器、通信通話機器等、他の多くの電子機器に幅広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係る電子機器の一例を示すノート型パーソナルコンピューターの斜視図。
【図2】発熱部とファンユニットを示す分解斜視図。
【図3】発熱部とファンユニットを示す平面図。
【図4】図3のIV-IV矢視により本発明の第1実施形態を示す側面図。
【図5】図3のV-V線に沿う縦断面図。
【図6】本発明の変形例を示す側面図。
【図7】本発明の第2実施形態を示す平面図。
【図8】図7のVIII-VIII矢視による側面図。
【図9】図7のIX-IX矢視による側面図。
【符号の説明】
【0038】
1 パーソナルコンピューター(電子機器)
15 ファンユニット
24 熱交換部(放熱手段)
27 メイン基板
28 サブ基板
29,30 電子基板(発熱体)
31 受熱ブロック(受熱部)
47 ヒートパイプ(放熱手段)
33 スタッドボス
35 スプリング(押圧手段)




 

 


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