JP2009152362A - 密閉型電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱部品からの熱を効果的に放熱することができ、機器全体の小型化、軽量化を容易に図ることができる密閉型電子機器を提供すること。
【解決手段】基板１０に設けられた発熱部品３０と、前記基板１０とともに前記発熱部品３０を収容する筐体４０と、前記発熱部品３０と前記筐体４０とにわたって当接され、前記発熱部品３０から発せられた熱を前記筐体４０側に放熱する放熱部５０とを備え、前記放熱部５０は、前記発熱部品３０との接触面積よりも、前記筐体４０との接触面積の方が大きく形成されており、前記放熱部５０の側部５０ｃは、前記発熱部品３０から前記筐体４０にかけて漸次広げられてテーパー状に形成されたテーパー部として形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種装置に組み込まれる密閉型電子機器に関する。

近年、各種装置に内蔵される様々な電子機器が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
これら電子機器の中には、例えば秘密情報を扱う機器などにおいて、セキュリティを確保するため、ＩＣなどの電子部品を筐体によって密閉して通気孔などを形成しないようにした種々の密閉型電子機器が利用されている。

このような密閉型電子機器としては、基板と、この基板に設けられたＩＣと、これら基板とＩＣとを密閉状態に収容する筐体とを備えるもの知られている。
この密閉型電子機器では、高速演算による発熱量の大きいＩＣからの熱を、ＩＣと筐体との間の対流を介して筐体に伝導するため、効果的に放熱することができない。
そこで、図７に示すように、ＩＣ２００と筐体２０１との間にわたって当接される直方体形状の放熱部２０２を設けることが考えられる。なお、符号２０３は基板を示しており、符号２０４は例えばコンデンサなどの電子部品を示している。
特開平６−２１２８３−号公報

しかしながら、上記のような構成では、ＩＣ２００からの熱を放熱することはできるものの、放熱部２０２と電子部品２０４とが干渉してしまうため、その干渉を回避するために、電子部品２０４を放熱部２０２から離隔させて配置する必要があり、機器全体が大型化してしまうという問題がある。仮に、電子部品２０４に干渉しないように放熱部２０２を配置できたとしても、放熱部２０２のうち放熱にあまり寄与しない部位が多くなってしまい、機器全体の重量が増大してしまう。一方、放熱部２０２のサイズを小さくすれば、電子部品２０４への干渉は容易に回避できるものの、放熱効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発熱部品からの熱を効果的に放熱することができ、機器全体の小型化、軽量化を容易に図ることができる密閉型電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、基板に設けられた発熱部品と、前記基板とともに前記発熱部品を収容する筐体と、前記発熱部品と前記筐体とにわたって当接され、前記発熱部品から発せられた熱を前記筐体側に放熱する放熱部とを備え、前記放熱部は、前記発熱部品との接触面積よりも、前記筐体との接触面積の方が大きく形成されており、前記放熱部の側部は、前記発熱部品から前記筐体にかけて漸次広げられてテーパー状に形成されたテーパー部とされていることを特徴とする。

この発明によれば、放熱部と他の電子部品とが干渉することなく放熱部を設置することができ、さらに発熱部品から筐体に向けて熱を拡散させることができる。
なお、「密閉」については、筐体内を完全に密閉する必要はなく、セキュリティ向上のために実質的に密閉されていればよい。

また、本発明は、前記テーパー部が、前記発熱部品から前記筐体への熱の拡散曲線に沿った形状であることを特徴とする。

この発明によれば、発熱部品からの熱を効果的に筐体に伝えることができるだけでなく、放熱部の寸法を小さくすることができ、スペースの利用効率を向上させることができる。

また、本発明は、前記放熱部が、前記発熱部品に接触する発熱部品側ブロックと、前記発熱部品側ブロックと前記筐体とに接触する筐体側ブロックとからなり、前記発熱部品側ブロックと前記筐体側ブロックとの接触面が、前記筐体と前記筐体側ブロックとが接触する接触面に対して傾斜していることを特徴とする。

この発明によれば、筐体側ブロックをスライドさせることにより、発熱部品側ブロックと筐体側ブロックとの接触面を互いに当接させた状態で放熱部の厚さ寸法を変えることができる。そのため、発熱部品と筐体との間の高さ寸法に誤差が生じても、放熱部と、発熱部品及び筐体との接触圧を適正に確保しながら、放熱部と発熱部品及び筐体とを容易かつ確実に当接させることができる。

本発明によれば、放熱部の熱伝導性を維持しつつ、他の電子部品との干渉を回避して放熱部を容易に配置することができることから、発熱部品からの熱を効果的に放熱することができ、機器全体の小型化、軽量化を容易に図ることができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における密閉型電子機器について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としての密閉型電子機器を示したものである。
密閉型電子機器１は、直方体形状の筐体４０を備えている。
筐体４０は、中空状に形成されており、その内部を密閉している。
筐体４０の内部には、矩形板状の基板部１０が設けられている。
基板部１０は、基板部１０の延材する面と筐体４０の天面４０ａとが平行になるようにして筐体４０内に配置されている。この基板部１０の一方の主面１０ａの中央には、矩形板状のＩＣ（発熱部品）３０が設けられている。
ＩＣ３０は、種々の情報処理を行う電子部品であり、基板部１０に搭載された部品のうちで最も発熱量の大きい部品である。
また、基板部１０の一方の主面１０ａのうち、ＩＣ３０の近傍には、他の電子部品であるコンデンサ２０が設けられている。

さらに、ＩＣ３０と筐体４０の天面４０ａとの間には、放熱部５０が設けられている。
放熱部５０は、例えば銅などの熱伝導性の良好な部材からなるものである。この放熱部５０は、四角錐状に形成されたブロック体の先端が切断された形状をなしている。すなわち、放熱部５０は、互いに平行に配された矩形状の大面部５０ａ及び小面部５０ｂと、これら大面部５０ａと小面部５０ｂとの辺部同士を連結する側部５０ｃとからなるものである。大面部５０ａの面積は、小面部５０ｂの面積よりも大きく形成されている。そのため、側部５０ｃは、大面部５０ａから小面部５０ｂにかけて直線状に漸次傾斜したテーパー部とされている。すなわち、放熱部５０は、大面部５０ａに沿った放熱部５０の断面積が、大面部５０ａから小面部５０ｂにかけて漸次小さくなるように構成されている。

小面部５０ｂは、ＩＣ３０の天面部３０ａと同形状、同サイズに形成されており、不図示の両面テープを介して、天面部３０ａの全面にわたって当接している。一方、大面部５０ａの全面は、筐体４０の天面４０ａの内面（基板部１０の一方の主面１０ａと対向する筐体４０の内面）に当接している。すなわち、放熱部５０と筐体４０との接触面積は、大面部５０ａの面積に等しく、放熱部５０とＩＣ３０との接触面積は、小面部５０ｂの面積に等しくなっている。したがって、放熱部５０と筐体４０との接触面積の方が、放熱部５０とＩＣ３０との接触面積よりも大きくなっている。また、放熱部５０の側部５０ｃは、側面視してＩＣ３０から筐体４０の天面４０ａにかけて広げられてテーパー状に形成されている。
なお、放熱部５０は、不図示のネジにより天面４０ａに固定されている。

次に、このように構成された本実施形態における密閉型電子機器１の作用について説明する。
密閉型電子機器１は、料金自動収受機などに組み込まれて使用される。そして、ＩＣ３０が各種情報処理を行うことにより、料金自動収受機全体を制御する。
ここで、ＩＣ３０は、高速演算を行っており、発熱量も大きい。ＩＣ３０から発せられた熱は、ＩＣ３０の天面部３０ａから放熱部５０に伝わり、放熱部５０内において拡散されて筐体４０の天面４０ａに漸次伝わっていき、放熱される。
この放熱部５０は、ＩＣ３０から筐体４０の天面４０ａに向かって末広がりになるように側部５０ｃがテーパー状に形成されていることから、コンデンサ２０と干渉することもない。

以上より、本実施形態における密閉型電子機器１によれば、放熱部５０とコンデンサ２０とが干渉することなく放熱部５０を設置することができ、さらにＩＣ３０から筐体４０の天面４０ａに向けて熱を拡散させることができることから、ＩＣ３０からの熱を効果的に放熱することができ、機器全体の小型化、軽量化を容易に図ることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図２において、図１に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。

本実施形態においては、側部５０ｃ−１が、ＩＣ３０から筐体４０の天面４０ａにかけて曲線状に広げられている。この曲線は、ＩＣ３０からの熱の拡散方向に沿った曲線（熱の拡散曲線）とされている。
すなわち、熱の拡散曲線は、ＩＣ３０の天面部３０ａの延材する方向を横軸ｘとし、ＩＣ３０の厚さ方向（横軸ｘに直交する方向）を縦軸ｙとすると、以下の式で表わされる。
ｙ＝Ａｅ^Ｂｘ・・・（１）
なお、Ａ，Ｂは、ＩＣ３０の形状や寸法、筐体４０内の温度などによって定まる定数である。

以上より、本実施形態における密閉型電子機器１ａによれば、側部５０ｃ−１が熱の拡散曲線に沿った曲線状に形成されていることから、ＩＣ３０からの熱を効果的に筐体４０の天面４０ａに伝えることができるだけでなく、放熱部５０−１の寸法を小さくすることができ、スペースの利用効率を向上させることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３から図６は、本発明の第３の実施形態を示したものである。
図３から図６において、図１から図２に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。

本実施形態においては、放熱部５０−１が、ＩＣ側ブロック（発熱部品側ブロック）５２と筐体側ブロック５１との２つの別個の部材からなっている。
これらＩＣ側ブロック５２と筐体側ブロック５１とは、上記第１の実施形態における放熱部５０を、大面部５０ａに対して傾斜させて直線状に切断してなるものである。
すなわち、ＩＣ側ブロック５２は、小面部５０ｂに対向する面（接触面）５２ａが、天面４０ａに対して傾斜して構成され、筐体側ブロック５１は、大面部５０ａに対向する面（接触面）５１ａが、天面４０ａに対して接触面５２ａと同様に傾斜して構成されている。換言すれば、ＩＣ側ブロック５２は、傾斜方向上方Ｒａに行くにしたがってその厚さ寸法が漸次大きくなるように形成され、筐体側ブロック５１は、傾斜方向上方Ｒａに行くにしたがってその厚さ寸法が漸次小さくなるように形成されている。
筐体側ブロック５１の接触面５１ａにおける傾斜方向Ｒの長さ寸法は、ＩＣ側ブロック５２の接触面５２ａにおける傾斜方向Ｒの長さ寸法よりも大きくなっている。すなわち、筐体側ブロック５１の接触面５１ａの面積は、ＩＣ側ブロック５２の接触面５２ａの接触面よりも大きくなっている。
これら接触面５１ａ，５２ａ同士は当接しており、接触面５１ａ，５２ａにはシリコングリスが設けられている。

次に、このように構成された本実施形態における密閉型電子機器１ｂの作用について説明する。
ＩＣ３０の天面部３０ａから筐体４０の天面４０ａの内面までの高さ寸法ｈ１が、各部品の寸法誤差により、異なる場合がある。
この場合、従来では、放熱部５０と、ＩＣ３０及び筐体４０との接触圧を適正に確保しながら、放熱部５０とＩＣ３０及び筐体４０とを当接させることができないおそれがある。放熱部５０とＩＣ３０及び筐体４０とを当接させることができないと、放熱効率が低下してしまう。

本実施形態における密閉型電子機器１ｂでは、高さ寸法が図３に示す高さ寸法ｈ１よりも小さかった場合、図４に示すように、製造工程において、接触面５１ａ，５２ａを当接させた状態で、筐体側ブロック５１を傾斜方向下方Ｒｂにスライドさせる。すると、筐体側ブロック５１の厚さ寸法が傾斜方向上方Ｒａに漸次小さくなることから、放熱部５０−２の厚さ寸法が小さくなり、これにより放熱部５０−２の厚さ寸法と高さ寸法ｈ２とを一致させることができる。
一方、高さ寸法が図３に示す高さ寸法ｈ１よりも大きかった場合、図５に示すように、接触面５１ａ，５２ａを当接させた状態で、筐体側ブロック５１を傾斜方向上方Ｒａにスライドさせる。すると、筐体側ブロック５１の厚さ寸法が傾斜方向下方Ｒｂに漸次大きくなることから、放熱部５０−１の厚さ寸法が大きくなり、これにより放熱部５０−１の厚さ寸法と高さ寸法ｈ３とを一致させることができる。

以上より、本実施形態における密閉型電子機器１ｂによれば、筐体側ブロック５１を傾斜方向Ｒにスライドさせることにより、接触面５１ａ，５２ａを当接させた状態で放熱部５０−１の厚さ寸法を変えることができる。そのため、ＩＣ３０と筐体４０の天面４０ａとの間の高さ寸法に誤差が生じても、放熱部５０−１と、ＩＣ３０及び筐体４０との接触圧を適正に確保しながら、放熱部５０−１とＩＣ３０及び筐体４０とを容易かつ確実に当接させることができる。
また、筐体側ブロック５１の接触面５１ａにおける傾斜方向Ｒの長手寸法を大きくしたことから、筐体側ブロック５１をスライドさせても接触面５１ａと接触面５２ａとの接触面積を確保することができ、放熱効率を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、筐体側ブロック５１の接触面５１ａにおける傾斜方向Ｒの長手寸法を大きくするとしたが、これに限ることはなく、ＩＣ側ブロック５２の接触面５２ａにおける傾斜方向Ｒの長手寸法を大きくしてもよい。ただし、接触面５１ａ側を大きくした方が、コンデンサ２０との干渉を回避する点で好ましい。また、接触面５１ａ，５２ａを同じ寸法にしてもよい。
また、筐体側ブロック５１及びＩＣ側ブロック５２の形状は、適宜変更可能である。例えば、図６に示すように、ＩＣ側ブロックをくさび形状にしてもよい。これにより、放熱部５０とＩＣ３０及び筐体４０とを確実に当接させることができる。

なお、上記第１から第３の実施形態においては、発熱部品をＩＣ３０としたが、これに限ることはなく、他の電子部品でも適宜変更可能である。
また、放熱部５０と干渉する電子部品として、コンデンサ２０が設けられているとしたが、この電子部品も適宜変更可能である。
また、放熱部５０が銅からなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。
また、ＩＣ３０とＩＣ側ブロック５２とを両面テープで固定してもよいが、両面テープを設けなくても、シリコングリスの粘着力により、ＩＣ側ブロック５２を固定することができる。
また、筐体４０がその内部を密閉するとしたが、完全に密閉する必要はなく、セキュリティ向上のため、実質的に閉じられていればよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る密閉型電子機器の第１の実施形態を示す側面図である。 本発明に係る密閉型電子機器の第２の実施形態を示す説明図である。 本発明に係る密閉型電子機器の第３の実施形態の一部を示す側面図である。 図３の筐体側ブロックを傾斜方向下方にスライドさせた様子を示す側面図である。 図３の筐体側ブロックを傾斜方向上方にスライドさせた様子を示す側面図である。 図３の放熱部の変形例を示す側面図である。 従来の密閉型電子機器を示す側面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 密閉型電子機器
１０ 基板部
３０ ＩＣ（発熱部品）
４０ 筐体
５０ 放熱部
５０ｃ 側部
５１ 筐体側ブロック
５２ ＩＣ側ブロック（発熱部品側ブロック）

Claims (3)

1. 基板に設けられた発熱部品と、
   前記基板とともに前記発熱部品を収容する筐体と、
   前記発熱部品と前記筐体とにわたって当接され、前記発熱部品から発せられた熱を前記筐体側に放熱する放熱部とを備え、
   前記放熱部は、
   前記発熱部品との接触面積よりも、前記筐体との接触面積の方が大きく形成されており、
   前記放熱部の側部は、
   前記発熱部品から前記筐体にかけて漸次広げられてテーパー状に形成されたテーパー部とされていることを特徴とする密閉型電子機器。
2. 前記テーパー部が、
   前記発熱部品から前記筐体への熱の拡散曲線に沿った形状であることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電子機器。
3. 前記放熱部が、
   前記発熱部品に接触する発熱部品側ブロックと、
   前記発熱部品側ブロックと前記筐体とに接触する筐体側ブロックとからなり、
   前記発熱部品側ブロックと前記筐体側ブロックとの接触面が、前記筐体と前記筐体側ブロックとが接触する接触面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密閉型電子機器。

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