JP2007012930A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】 図４

Description

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。

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。
特開平７−１７６６６１号公報

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。

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。

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。

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。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 発熱部とファンユニットを示す分解斜視図。 発熱部とファンユニットを示す平面図。 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３のV-V線に沿う縦断面図。 本発明の変形例を示す側面図。 本発明の第２実施形態を示す平面図。 図７のVIII-VIII矢視による側面図。 図７のIX-IX矢視による側面図。

符号の説明

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）

Claims (4)

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。
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。
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。
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。
   
   

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