JP2009193463A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却性能を向上させるとともに流動性を有する熱接続部材の流出を防止することの可能な電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】 第１の発熱部品１２と第１の受熱部材３１との間には、例えば伝熱グリスや伝熱シートなどの第１の熱接続部材３２が設けられている。第２の受熱部材３３には、例えば伝熱グリスのような流動性を有する第２の熱接続部材３４が熱的に接続されている。伝熱グリス等の流動性を有する第２の熱接続部材３４は、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３とを熱的に接続する。第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３が、それぞれ対応する凹部３１ｃおよび凸部３３ｃを有することにより、受熱部材同士が平坦な面で接触する場合と比較して、第２の熱接続部材３４の流出を低減することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は電子機器に関し、特に電子機器の放熱制御に関する。

ポータブルコンピュータのような電子機器は、例えばＣＰＵのような発熱体を搭載するとともに、その発熱体を冷却するための冷却構造を備える。近年電子機器に搭載されるＣＰＵは、動作クロック周波数が向上し、ＣＰＵの高速化、高性能化が進んでいる。ＣＰＵが高速化、高性能化すると消費電力が増大し、それに伴ってＣＰＵからの発熱量も増大する。

ＣＰＵ以外にもグラフィックスチップなど電子機器に搭載される部品の発熱量は年々増加し、搭載される複数の発熱体それぞれを冷却することが必要とされる。

発熱体で発生した熱を逃がすための構造として、特許文献１には、発熱素子と放熱板との接触面に互いに逆対称の凹凸が形成された接触構造が記載されている。このような構造を採用し、接触面積すなわち伝熱面積が増やすことで、発熱素子と放熱板との熱接触抵抗を小さくし熱伝導性の向上を図っている。
特開平５−２０６３４５号公報

しかし上記の方式は、素子の仕様や製造上の都合のため発熱素子そのものに凹凸を付することができない場合には、採用することができない。

発熱素子と放熱部材とを熱接続させる際に、公差吸収のためにシート材料を使用している機器もあるが、一般にシート材料は熱伝導グリスと比較してその熱抵抗値が大きいために冷却可能な消費電力が制限されるという問題がある。

一方、シート材料の代わりに熱伝導グリスによって発熱素子と放熱部材との公差吸収をする場合、長期的な熱サイクルにおいて発熱素子と放熱部材とのギャップが変動し、熱伝導グリスが流出する虞があるという問題がある。

そこで本発明の目的は、冷却性能を向上させるとともに流動性を有する熱接続部材の流出を防止することの可能な電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る電子機器は、排気口が設けられた筐体と、前記筐体に収容されるとともに、第１の面を有する回路基板と、前記回路基板の第１の面に実装された第１の発熱部品と、凹部を有するとともに、前記第１の発熱部品の発する熱を受ける第１の受熱部材と、前記凹部に設けられ、前記第１の受熱部材と熱接続する熱接続部材と、前記凹部に対応する凸部を有する形状を有し、前記熱接続部材と熱接続する第２の受熱部材と、前記筐体に収容されるとともに、前記回路基板に重ねて配置され、前記回路基板の第１の面に対向する冷却ファンと、前記冷却ファンと前記排気口との間に配置された放熱部材と、前記回路基板の第１の面に沿って延びるとともに、前記第２の受熱部材と熱接続され、前記第１の発熱部品の発する熱を前記放熱部材まで輸送する第１の伝熱部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷却性能を向上させるとともに流動性を有する熱接続部材の流出を防止することの可能な電子機器を提供することができる。

以下本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る電子機器を示す外観斜視図である。図１に示すように、電子機器１は、本体２と表示ユニット３とを備えている。本体２は、箱状に形成された筐体４を有する。筐体４は、上壁４ａ、周壁４ｂ、下壁４ｃを有する。上壁４ａは、キーボード５を支持している。また、筐体４には後述する回路基板が内蔵される。

表示ユニット３は、ディスプレイハウジング７と、このディスプレイハウジング７に収容された表示装置８とを備えている。表示装置８は、ディスプレイハウジング７の前面の開口部７ａを通じてディスプレイハウジング７の外部に露出している。

表示ユニット３は、筐体４に一対のヒンジ部９ａ、９ｂを介して支持されている。表示ユニット３は、上壁４ａを上方から覆うように倒される閉じ位置と、上壁４ａを露出させるように起立する開き位置との間で回動可能である。

図２は本発明の実施形態に係る電子機器内部の斜視図である。図３は本発明の実施形態に係る電子機器のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４は本発明の実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材との接続関係を模式的に示す図である。

筐体４内には、回路基板１１が収容されている。図２に示すように、この回路基板１１には、複数の発熱部品１２，１３が実装されている。発熱部品１２，１３は、使用時に熱を発する電子部品であり、例えばＣＰＵ、グラフィックチップ、ノース・ブリッジ（登録商標）、またはメモリなどが具体例として挙げられる。ただし発熱部品１２，１３は、上記の例に限らず、放熱が望まれる種々の部品が該当する。

図２および図３に示すように、回路基板１１は、第１の面１１ａと、この第１の面１１ａの裏側に形成された第２の面１１ｂとを有する。本実施形態においては、第１の面１１ａは、回路基板１１の上面であり、上壁４ａに対向している。一方、第２の面１１ｂは、回路基板１１の下面であり、下壁４ｃに対向している。複数の発熱部品１２，１３は、回路基板１１の第１の面１１ａに実装されている。

図２に示すように、筐体４内には、冷却ファン１５、放熱部材１６、並びに第１および第２のヒートパイプ１８、１９が収容されている。冷却ファン１５は、例えば筐体４内の周壁４ｂの近傍に配置される。冷却ファン１５は、回路基板１１上に、第１の面１１ａに対向するように実装されている。冷却ファン１５は回路基板１１上に実装されているが、回路基板１１に冷却ファン１５に対応する切欠きを設けて実装しても良い。

第１のヒートパイプ１８は、放熱部材１６と第２の発熱部品１３との間に設けられる。第２のヒートパイプ１９は、第１の発熱部品１２と第２の発熱部品１３との間に設けられる。

図２に示すように、冷却ファン１５に対向する筐体４の周壁４ｂには、例えば複数の排気口２１が設けられている。排気口２１は、筐体４の外部に開口している。冷却ファン１５は、ファンケース２２と、このファンケース２２内で回転駆動されるファンブレード２３とを有する。ファンケース２２には、空気を吸い込む吸気口２４と、吸い込んだ空気を吐出する吐出口２５とが設けられている。

吸気口２４は、例えば冷却ファン１５の上面と下面にそれぞれ設けられている。吐出口２５は、冷却ファン１５の側面に設けられ、筐体４の排気口２１に対向している。冷却ファン１５は、吐出口２５から排気口２１に向いて空気を吐き出す。

図２に示すように、放熱部材１６は、例えば筐体４の周壁４の近傍に配置される。放熱部材１６は、冷却ファン１５の空気の吐出方向に沿って、冷却ファン１５の吐出口２５と筐体４の排気口２１との間に配置されている。放熱部材１６は、冷却ファン１５の空気の吐出方向を横断する向きに沿って、平行に延びている。

放熱部材１６は、冷却ファン１５に隣接して設けられている。放熱部材１６は、それぞれ複数のフィン要素１６ａが集合して形成されたフィンユニットである。フィン要素１６ａは、例えば矩形状に形成されるとともに、上端部および下端部が水平方向に折り曲げられた板状部材である。フィン要素１６ａは、熱伝導率の高い例えばアルミニウムのような金属で形成されている。複数のフィン要素１６ａは、互いの間に間隔を空けるとともに、その板面が冷却ファン１５からの空気の流れ方向に沿うようにして設けられている。

図２および図３に示すように、第１の発熱部品１２には、第１の受熱部材３１が熱的に接続されている。第１の受熱部材３１は、例えば金属で形成され、高い熱伝導性を有する。第１の発熱部品１２と第１の受熱部材３１との間には、例えば伝熱グリスや伝熱シートなどの第１の熱接続部材３２が設けられている。

第２の受熱部材３３には、例えば伝熱グリスのような流動性を有する第２の熱接続部材３４が熱的に接続されている。第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３との間に介在する第２の熱接続部材３４を通じて、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３とが熱的に接続される。

第１の受熱部材３１は、第１の熱接続部材３２と接触する第１の面３１ａと、第１の面３１ａと反対側の第２の面３１ｂを有する。第２の面３１ｂには凹部３１ｃを有する。第２の受熱部材３３は、第２の熱接続部材３４と接触する第１の面３３ａと、第１の面３３ａと反対側の第２の面３３ｂを有する。第１の面３３ａには、凹部３１ｃに対応する半球状の凸部３３ｃを有する。

第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３とは、ネジ止め等の固定はされず、第２の受熱部材３３が第１の受熱部材３１に対して浮いた状態で、伝熱グリス等の第２の熱接続部材３４とを介して、熱的に接続している。

伝熱グリス等の流動性を有する第２の熱接続部材３４は、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３とを熱的に接続するとともに、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３との公差を吸収する役目を果たす。

また、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３が、それぞれ対応する凹部３１ｃおよび凸部３３ｃを有することにより、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３との接触面積を増加させ、熱接触抵抗を低減することができる。

長期的な熱サイクルにおいては、第１の受熱部材３１と第２の発熱部材３３とが収縮と膨張を繰り返すことで、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３との間のギャップが変動し、介在する第２の熱接続部材３４が流出する虞がある。本実施形態では、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３が、それぞれ対応する凹部３１ｃおよび凸部３３ｃを有することにより、受熱部材同士が平坦な面で接触する場合と比較して、第２の熱接続部材３４の流出を低減することができる。

第１の発熱部品１２から発生した熱は、第１の受熱部材３１から第２の熱接続部材３４を通じて第２の受熱部材３３へと伝達され、第２の受熱部材３３から第２のヒートパイプ１９および第１のヒートパイプ１８を通じて放熱部材１６へ伝達される。

第２の発熱部品１３には、第３の受熱部材３５が熱的に接続されている。第２の発熱部品１３と第３の受熱部材３５との間には、伝熱グリスや伝熱シートなどの第３の熱接続部材３６が設けられている。押圧部材３７は、第３の受熱部材３５を第２の発熱部品１３に向いて押圧している。押圧部材３７は例えば板ばねであり、ネジにより回路基板１１と固定される。

第２の発熱部品１３から発生した熱は、第３の受熱部材３５へ伝達され、第３の受熱部材３５と熱的に接続された第１のヒートパイプ１８を通じて放熱部材１６へ伝達される。

第１および第２のヒートパイプ１８，１９は、内部に作動液を有し、気化熱と毛細管現象を利用して受熱端部と放熱端部との間で熱を移動させる。

第１のヒートパイプ１８は、受熱端部である第１の端部１８ａと、放熱端部である第２の端部１８ｂとを有する。第１のヒートパイプ１８の第１の端部１８ａは、第３の受熱部材３５に接続されている。

第２のヒートパイプ１９は、受熱端部である第１の端部１９ａと、放熱端部である第２の端部１８ｂとを有する。第２のヒートパイプ１９の第１の端部１９ａは第２の受熱部材３３に接続され、第２の端部１９ｂは、第３の受熱部材３５に接続されている。

冷却ファン１５が駆動されると、吐出口２５から空気が吐出され、放熱部材１６が強制冷却される。発熱部品１２，１３から、第１のヒートパイプ１８および第２のヒートパイプ１９を通じて放熱部材１６に移動した熱は、冷却ファン１５から吐き出される空気によって奪われ、排気口２１を通じて筐体４の外部に排出される。これにより第１および第２の発熱部品１２，１３の冷却が促進される。

長期的な熱サイクルにおいて、第１の受熱部材３１と第２の発熱部材３３とが収縮と膨張を繰り返すことで、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３との間のギャップが変動し、流動性を有する第２の熱接続部材３４が流出する虞があるが、第１の受熱部材３１と第２の受熱部材３３が、それぞれ対応する凹部３１ｃおよび凸部３３ｃを有することにより、第２の熱接続部材３４の流出する可能性を低減することができる。

図５乃至図７は本発明の他の実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材との接続関係を模式的に示す図である。

以下の説明では図１乃至図４で示した構成と共通する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図５および図６では、主に各実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材とについて説明する。

図５に示すように、第１の受熱部材４１と第２の受熱部材４３とが、流動性を有する第２の熱接続部材３４を介して熱的に接続される。第１の受熱部材４１は、第１の熱接続部材３２と接触する第１の面４１ａと、第１の面４１ａと反対側の第２の面４１ｂを有する。第２の面４１ｂには半柱状の凹部４１ｃを有する。第２の受熱部材３３は、第２の熱接続部材３４と接触する第１の面４３ａと、第１の面４３ａと反対側の第２の面４３ｂを有する。第１の面４３ａには、凹部４１ｃに対応する凸部４３ｃを有する。

また、図６に示すように、第１の受熱部材５１と第２の受熱部材５３とが、流動性を有する第２の熱接続部材３４を介して熱的に接続される。第１の受熱部材５１は、第１の熱接続部材５２と接触する第１の面５１ａと、第１の面５１ａと反対側の第２の面５１ｂを有する。第２の面５１ｂには半球状の凹部５１ｃを複数有する。第２の受熱部材５３は、第２の熱接続部材３４と接触する第１の面５３ａと、第１の面５３ａと反対側の第２の面５３ｂを有する。第１の面５３ａには、半球状の凹部５１ｃに対応する半球状の凸部５３ｃを複数有する。伝熱グリス等の流動性を有する第２の熱接続部材３４は、複数の凹部５１ｃと凸部５３ｃとの間にそれぞれ設けられる。

伝熱グリス等の流動性を有する第２の熱接続部材３４は、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３とをそれぞれ熱的に接続するとともに、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３との公差を吸収する役目を果たす。

また、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３が、それぞれ対応する凹部４１ｃ、５１ｃおよび凸部４３ｃ、５３ｃを有することにより、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３との接触面積を増加させ、熱接触抵抗を低減することができる。

長期的な熱サイクルにおいて、第１の受熱部材４１、５１と第２の発熱部材４３、５３とが収縮と膨張を繰り返すことで、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３との間のギャップが変動し、流動性を有する第２の熱接続部材３４が凹部４１ｃ、５１ｃから流出してしまう虞がある。

本実施形態においても、第１の受熱部材４１、５１と第２の受熱部材４３、５３が、それぞれ対応する凹部４１ｃ、５１ｃおよび凸部４３ｃ、５３ｃを有することにより、受熱部材同士が平坦な面で接触する場合と比較して、第２の熱接続部材３４の流出する可能性を低減することができる。

以上の説明のように、本発明の実施形態によれば、冷却性能を向上させるとともに熱伝導部材の流出を防止することの可能な電子機器を提供することができる。

本発明ではその主旨を逸脱しない範囲であれば、上記の実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

本発明の実施形態に係る電子機器を示す外観斜視図。 本発明の実施形態に係る電子機器内部の斜視図。 本発明の実施形態に係る電子機器のＡ−Ａ線に沿う断面図。 本発明の実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材との接続関係を模式的に示す図。 本発明の他の実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材との接続関係を模式的に示す図。 本発明の他の実施形態に係る第１の受熱部材と第２の受熱部材との接続関係を模式的に示す図。

符号の説明

１…電子機器、２…本体、３…表示ユニット、４…筐体、５…キーボード、７…ディスプレイハウジング、８…表示装置、１１…回路基板、１２…発熱部品、１３…発熱部品、１５…冷却ファン、１８…第１のヒートパイプ、１９…第２のヒートパイプ、２１…排気口、２４…吸気口、２５…吐出口、３１…第１の受熱部材、３２…第１の熱接続部材、３３…第２の受熱部材、３４…第２の熱接続部材、３５…第３の受熱部材、３６…第３の熱接続部材、３７…押圧部材

Claims (5)

1. 排気口が設けられた筐体と、
   前記筐体に収容されるとともに、第１の面を有する回路基板と、
   前記回路基板の第１の面に実装された第１の発熱部品と、
   凹部を有するとともに、前記第１の発熱部品の発する熱を受ける第１の受熱部材と、
   前記凹部に設けられ、前記第１の受熱部材と熱接続する熱接続部材と、
   前記凹部に対応する凸部を有する形状を有し、前記熱接続部材と熱接続する第２の受熱部材と、
   前記筐体に収容されるとともに、前記回路基板に重ねて配置され、前記回路基板の第１の面に対向する冷却ファンと、
   前記冷却ファンと前記排気口との間に配置された放熱部材と、
   前記回路基板の第１の面に沿って延びるとともに、前記第２の受熱部材と熱接続され、前記第１の発熱部品の発する熱を前記放熱部材まで輸送する第１の伝熱部材と、
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記熱接続部材は流動性を有し、前記凹部と前記凸部との間に設けられることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記第１の受熱部材と前記第２の受熱部材とは、前記第２の受熱部材が前記第１の受熱部材に対して浮いた状態で、前記熱接続部材を介して熱接続していることを特徴とする請求項２記載の電子機器。
4. 前記凹部は複数設けられ、前記複数の凹部に対応して凸部が複数設けられるとともに、前記熱接続部材は前記凹部と対応する凸部との間にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
5. 前記回路基板の第１の面に実装された第２の発熱部品と、
   前記第２の発熱部品の発する熱を受ける第３の受熱部品と、
   前記第３の受熱部品を前記第２の発熱部品に向いて押圧する押圧部材と、を有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。

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