JP2018082021A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数でも十分な放熱効果を得られる放熱部を有するとともに、伝熱グリースの漏出を抑制できる電子機器を提供する。【解決手段】発熱する素子を有する電子機器は、素子が搭載された基板と、基板の素子非搭載面を露出させて基板を収納する収納部と、放熱部と、を備える。放熱部は、収納部の側面に固定される被固定部と、素子非搭載面を覆うように素子非搭載面に対向する面を有する受熱部と、を有し、受熱部はグリースだまりを有する。グリースだまり内部のグリースの存在により基板から放熱部への熱伝導がより効果的なものとなり、放熱部による受熱および放熱の効果が高められる。グリースだまりは、閉ループ状の突条部を有するものとしてもよい。被固定部は、受熱部を素子非搭載面に対して押圧するように固定されるものとしてもよい。【選択図】 図６

Description

本発明は電子機器に関するものであり、より詳しくは、熱を発する素子を有する電子機器に関するものである。

熱を発する素子を有する電子機器からの放熱のために放熱フィンが用いられることがある。そのような電子機器の従来の一例としての電子機器１００を図７に示す。図７（Ａ）は電子機器１００の斜視図、図７（Ｂ）は電子機器１００の平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の電子機器１００のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の電子機器１００のＶＩＩＤ−ＶＩＩＤ断面図である。図７に示す電子機器１００は、基板１０１の面のうち、熱を発する素子１０１ａを搭載した面とは反対側の面と、複数の放熱フィンを有するヒートシンク１０２の、放熱フィンとは反対側の面の間に伝熱ゲルシート１０３を挟み込み、ヒートシンク１０２の放熱フィン側の面からカバー１０４を被せ、カバー１０４の側面の穴１０４ａにハウジング１０５の爪１０５ａを掛けて止めている。カバー１０４は複数の板ばね１０４ｂを有しており、複数の板ばね１０４ｂがヒートシンク１０２を基板１０１に対して押圧する力を発揮する。これにより、基板１０１の素子非搭載面と、伝熱ゲルシート１０３と、ヒートシンク１０２の放熱フィンと反対側の面は密着し、それらの間での伝熱効果を高めることができる。

しかしながら、放熱フィンを用いているため、電子機器全体の大きさが大きくなってしまう。また、板ばね１０４ｂの形成されたカバー１０４を用いているため、部品点数が多くなってしまう。さらに、伝熱ゲルシート１０３を用いるため、その分コスト高となってしまう。伝熱ゲルシート１０３に代えて伝熱グリースを用いた場合には、板ばね１０４ｂの働きにより基板１０１およびヒートシンク１０２が互いに押圧されることでそれらの間の隙間が狭くなり、そこから伝熱グリースが外部に押し出され、放熱機能が悪化するとともに、はみ出した伝熱グリースにより外観不良となる。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、少ない部品点数でも十分な放熱効果を得られる放熱部を有するとともに、伝熱グリースの漏出を抑制できる電子機器を提供することにある。

本発明の発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の第１の局面による電子機器は、発熱する素子を有する電子機器であって、素子が搭載された基板と、基板の素子非搭載面を露出させて基板を収納する収納部と、放熱部と、を備え、放熱部は、収納部の側面に固定される被固定部と、素子非搭載面を覆うように素子非搭載面に対向する面を有する受熱部と、を有し、受熱部はグリースだまりを有する、電子機器である。
上記の構成によれば、グリースだまり内部のグリースの存在により基板から放熱部への熱伝導がより効果的に行われ、放熱部による受熱および放熱の効果が高められる。

また、本発明の第２の局面によれば、上記電子機器において、グリースだまりは、閉ループ状の突条部を有する。これにより、所定の容積を有する閉空間としてのグリースだまりを形成することができる。また、閉ループ状の突条部により、グリースがグリースだまりから外部へ漏出することを抑制できる。
また、本発明の第３の局面によれば、上記電子機器において、被固定部は、受熱部を素子非搭載面に対して押圧するように固定される。これにより、受熱部の突条部を素子非搭載面に対して押し付けることができるため、グリースだまりの密閉性を高めることができ、グリースの漏出を抑制する効果が高められる。

また、本発明の第４の局面によれば、上記電子機器において、収納部の側面は突起を有し、被固定部は突起と係合する孔を有する。
また、本発明の第５の局面によれば、上記電子機器において、受熱部と収納部がケースを形成する。これにより、放熱部の受熱部がケースの一部を形成するため、全体としての部品点数を低減することに貢献できる。

また、本発明の第６の局面によれば、上記電子機器において、放熱部は一枚の板状部材である。このような構成とすれば、放熱部をフィン形状のものとする構成と比べて電子機器がコンパクトになり、しかも、電子機器の製造コストも低減できる。
また、本発明の第７の局面によれば、上記電子機器において、被固定部は収納部の側面に沿う形状を有する。これにより、電子機器がコンパクトになる。

また、本発明の第８の局面によれば、上記電子機器において、収納部は直方体状の形状を有し、放熱部は収納部の直方体状の形状の一つの面および該一つの面と隣り合う別の二つまたは三つの面を覆う。これにより、放熱部はコンパクトな形状でありながら、受熱と放熱のための広い面積を有することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る車両用照明装置の分解斜視図である。 図２は一実施形態に係る車両用照明装置の斜視図である。 図３は図２の車両用照明装置を裏側から視た斜視図である。 図４（Ａ）は一実施形態に係る車両用照明装置のハウジングを反射部側から見た図であり、図４（Ｂ）はハウジングを基板収納部側から見た図である。 図５（Ａ）は一実施形態に係る車両用照明装置の裏側の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の車両用照明装置のＶＢ−ＶＢ断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）の車両用照明装置のＶＣ−ＶＣ断面図であり、図５（Ｄ）は図５（Ａ）の車両用照明装置のＶＤ−ＶＤ断面図である。 図６（Ａ）は図５（Ｃ）に示す車両用照明装置の要部を拡大して示す拡大部分断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の断面図において一点鎖線ＶＩＢで囲んだ範囲の近傍を更に拡大して示す拡大部分断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）の断面図において一点鎖線ＶＩＣで囲んだ範囲の近傍を更に拡大して示す拡大部分断面図であり、図６（Ｄ）は図６（Ｃ）に示す構成の変形例を示す拡大部分断面図である。 図７は従来例の電子機器を示す図であり、図７（Ａ）は斜視図、図７（Ｂ）は平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の電子機器のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の電子機器のＶＩＩＤ−ＶＩＩＤ断面図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態に係る車両用照明装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用照明装置１の分解斜視図であり、図２は一実施形態に係る車両用照明装置１の斜視図であり、図３は図２の車両用照明装置１を裏側から見た斜視図である。これらの図に例示する車両用照明装置１は、車室の天井部分に設置されるランプである。例えば、使用位置と収納位置との間で回動可能なサンバイザーがその収納位置にあるときにサンバイザーによって隠れる天井の部分に車両用照明装置１が設置されるものとしてもよい。車両用照明装置１の点灯および消灯の動作は、サンバイザーの収納位置と使用位置の間の回動と連動して行われるものであってもよく、サンバイザーに設けられるバニティミラーの蓋の開閉と連動して行われるものであってもよく、あるいは、別途のスイッチにより行われるものであってもよく、更には、これらに限られない。

図示するように、車両用照明装置１はレンズ部１０と、ハウジング２０と、基板３０と、カバー４０を有する。
（レンズ部）
レンズ部１０は主としてポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）等の光透過性の樹脂からなる板状の部材である。レンズ部１０には光拡散材が分散されていてもよい。レンズ部１０の中央を含む部分は、その表面に対してシボ加工やレンズカット加工等の凹凸処理が行われることで内部構造が透視できない様になっている。

（基板）
基板３０はいわゆるプリント配線板によって実現され、特にアルミ基板や銅基板といった放熱性に優れる金属ベース基板により実現される。基板３０の表面上に光源としてのＬＥＤ３１およびその他の素子が実装される。さらに、基板３０にはコネクタ嵌合部３２が設けられ、コネクタ嵌合部３２の内部には、ＬＥＤ３１への電力供給のための電源端子が収容される。コネクタ嵌合部３２は電力供給用のコネクタを受け入れるためのコネクタ受け入れ開口３２ａを有する。ＬＥＤ３１は発光部を含んでパッケージ化されており、電源端子と基板３０の回路配線（図示省略）を介して電力が供給されるとその発光部が光を発する。パッケージ化されたＬＥＤ３１の外形形状は矩形状、円形状、弾丸状など任意である。

（ハウジング）
ハウジング２０はポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂＋ＡＢＳ樹脂等の樹脂からなり、ＬＥＤ３１からの光をレンズ部１０側へ反射するための反射面２１ａを有する反射部２１と、基板３０を受け入れ、収納するための基板収納部２２とを有する。図４（Ａ）はハウジング２０を反射部２１側から見た図であり、図４（Ｂ）はハウジング２０を基板収納部２２側から見た図である。反射部２１は内側に複数の反射面２１ａを有し、これらの反射面２１ａが略四角錐台状の形状を形成し、それらの内奥側の面２１ｂ（この面２１ｂも反射面として機能し得る）に開口２１ｃ（以下、「ＬＥＤ挿通開口２１ｃ」と称する）を有する。ＬＥＤ挿通開口２１ｃはＬＥＤ３１に対応する位置に設けられる。すなわち、基板３０を基板収納部２２に収納するとＬＥＤ３１はＬＥＤ挿通開口２１ｃに挿通する位置となる。

反射部２１において、内奥側の面２１ｂに対向する側は全面が略矩形状の開口（以下、「光出射開口２１ｄ」と称する）となっており、その光出射開口２１ｄの縁を画定するハウジング２０の縁部分はレンズ部１０の縁部分の裏側と係合可能である。なお、反射面２１ａは、反射率の高い材質、色等に設定することが好ましい。例えば、ハウジング２０全体を白色にすることによって反射面２１ａを白色にしてもよいし、反射面２１ａのみを選択的に白色にしてもよい。

基板収納部２２は反射部２１の反射面２１ａおよび内奥側の面２１ｂとは反対の側（すなわち、反射部２１の外側の面）に一体的に形成され、少なくとも内奥側の面２１ｂの反対側の面とその近傍部分を内包する。ハウジング２０の一部は反射部２１と基板収納部２２の両方に属する。基板収納部２２の外形は全体として直方体形状に沿う形状を有する。基板収納部２２は、反射部２１とは反対となる側に、基板３０を受け入れるための基板受け入れ開口２２ａを有する。基板収納部２２内には複数の基板支持部２２ｂが設けられ、基板３０のＬＥＤ３１を実装した面（以下、「素子搭載面」と称する）を基板支持部２２ｂに当接させ、基板３０の素子搭載面とは反対側の面（以下、「素子非搭載面」と称する）を基板受け入れ開口２２ａの外側へ向けて露出させる態様で、基板３０を基板収納部２２内に収納することができる。反射部２１の内奥側の面２１ｂの反対側の面も基板支持部２２ｂに含まれる。また、基板収納部２２は、基板３０を収納した際に、コネクタ嵌合部３２のコネクタ受け入れ開口３２ａに対応する位置にコネクタを挿通するためのコネクタ挿通開口２２ｃを有する。基板受け入れ開口２２ａとコネクタ挿通開口２２ｃは、基板収納部２の隣り合う２つの面にそれぞれ設けられる。

ハウジング２０の外側の面には更に、車両の天井の内装材の係合開口の縁と係合することで車両用照明装置１を天井に取り付けるためのスナップフィット２３が形成されている。スナップフィット２３は、天井への装着時に天井の内装材の裏側の方向へ突出する山型の形状となるように形成されている。スナップフィット２３には、レンズ部１０の縁の外方向に突出する裾部が形成され、裾部が内装材の係合開口の縁に係止されるようになっている。

（カバー４０）
図５（Ａ）は車両用照明装置１の裏側の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の車両用照明装置１のＶＢ−ＶＢ断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）の車両用照明装置１のＶＣ−ＶＣ断面図であり、図５（Ｄ）は図５（Ａ）の車両用照明装置１のＶＤ−ＶＤ断面図である。図６（Ａ）は図５（Ｃ）に示す車両用照明装置１の要部（カバー４０近傍部）を拡大して示す拡大部分断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の断面図において一点鎖線ＶＩＢで囲んだ範囲付近を更に拡大して示す拡大部分断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）の断面図において一点鎖線ＶＩＣで囲んだ範囲付近を更に拡大して示す拡大部分断面図である。

カバー４０はアルミニウム、鉄、銅等の金属、窒化アルミニウム等の無機材料、金属またはカーボンを含有させた樹脂等からなり、一枚の板を折り曲げた形状を有する。より詳細には、図１に示すように、カバー４０は基板収納部２２の基板受け入れ開口２２ａに対向して、それを覆うための略矩形状の受熱部４１を有する。カバー４０は受熱部４１の両側の二辺と境界を接し、受熱部４１から同じ側へそれぞれ約９０度折り曲げられた状態の平板状の２つの側方延在部４２、４３を有し、受熱部４１の残る二辺と境界を接する部分には側方延在部が存在しない。これにより、カバー４０を基板収納部２２に装着した時に、基板収納部２２の基板受け入れ開口２２ａを有する面およびコネクタ挿通開口２２ｃを有する面と境界を接する２つの側面がカバー４０の２つの側方延在部４２、４３により覆われる一方で、コネクタ挿通開口２２ｃはカバー４０によって覆われない。カバー４０は更にもう一つの側方延在部を、基板収納部２２のコネクタ挿通開口２２ｃと反対側の面を覆う位置に有していてもよい。

受熱部４１はカバー４０の内側に突出する閉ループ状の突条部４１ａを有する。２つの側方延在部４２、４３は基板収納部２２に対して固定される被固定部としての機能を有する。すなわち、被固定部としての側方延在部４２、４３にはそれぞれ複数の係合孔４２ａ、４３ａが形成され、カバー４０を基板収納部２２に対して装着する際、基板収納部２２の基板受け入れ開口２２ａとコネクタ挿通開口２２ｃが形成された２つの面と境界を接する、向かい合う２つの側面の外側に形成された複数の係合突起２２ｄとそれぞれ係合する。そのとき、カバー４０の受熱部４１の突条部４１ａはその全周において、基板３０の素子非搭載面に当接し、基板３０の素子搭載面はハウジング２０の基板支持部２２ｂに当接する。これによって、基板３０は受熱部４１の突条部４１ａとハウジング２０の基板支持部２２ｂの間に挟持され保持される。カバー４０の受熱部４１がハウジング２０に直接接触しないように各部の寸法が決定されている。

カバー４０は基板収納部２２内に収納した基板３０を保護する機能を有するとともに、基板３０に接することで基板３０から熱を受け取るヒートシンクとしての機能と、受け取った熱を外部へ放散させる放熱器としての機能を有する。特に、基板３０の素子非搭載面と直接接することで熱を受け取りその熱を外部へ放出する受熱部４１に加えて、受熱部４１から更に拡がる２つの側方延在部４２、４３を有することで、受熱および放熱のための広い面積を確保している。これにより、カバー４０は十分な受熱および放熱の効果を提供できる。

また、上述の構成により、カバー４０の受熱部４１と基板３０の素子非搭載面との間には、突条部４１ａにより閉空間が形成される。そしてその閉空間には、図６（Ｂ）に示すように伝熱グリース５０が充填される。このように、突条部４１ａはグリースだまりを構成する。伝熱グリース５０は基板３０からカバー４０への伝熱を高めることで、ＬＥＤ３１が発する熱をカバー４０が受熱し放熱する効果を高めるために用いられる。伝熱グリース５０として例えばシリコーンベースの伝熱グリースが用いられる。伝熱グリース５０としては好ましくは二液硬化性樹脂が用いられる。これにより、伝熱グリース５０は所定の時間の経過により硬化し、突条部４１ａと素子非搭載面の間の隙間から伝熱グリース５０が漏出する可能性を低減することができる。

図６（Ｃ）に示すように、ハウジング２０の基板収納部２２の側面に設けた係合突起２２ｄは、基板受け入れ開口２２ａとは反対の側に傾斜部２２１ｄを有し、この傾斜部２２１ｄは外側（すなわち、基板収納部２２の側面から遠ざかる方向の側。図６（Ｃ）では左側）に行くほど基板受け入れ開口２２ａに近づく傾斜を有している。一方、カバー４０の係合孔４２ａ、４３ａの形成位置は、係合孔４２ａ、４３ａの縁が常に傾斜部２２１ｄと接し、係合孔４２ａ、４３ａの縁と傾斜部２２１ｄが押圧力を及ぼし合う位置となるように設定されている。傾斜部２２１ｄが上述のような傾斜を有しているため、傾斜部２２１ｄが係合孔４２ａ、４３ａの縁に及ぼす力は、カバー４０の側方延在部４２、４３を外側に開くように押す成分と、側方延在部４２、４３を垂直方向（図６（Ｃ）における上下方向）に引っ張り、カバー４０の受熱部４１を基板３０の素子非搭載面に押し付けるように作用する成分とに分解され得る。

上述のとおり、カバー４０の受熱部４１は基板３０の素子非搭載面には接するが、ハウジング２０には接しないように各部の寸法が決定されている。また上述の通り、傾斜部２２１ｄがカバー４０の係合孔４２ａ、４３ａの縁に及ぼす力は、カバー４０の側方延在部４２、４３を垂直方向に引っ張り、カバー４０の受熱部４１を基板３０の素子非搭載面に押し付けるように作用する成分を含んでいるため、傾斜部２２１ｄが係合孔４２ａ、４３ａの縁を常に押圧することで、カバー４０の受熱部４１は常に基板３０の素子非搭載面に押し付けられることとなる。これにより、突条部４１ａと素子非搭載面との間に常に押圧力が働き、両者が密に接する。そのため、突条部４１ａと素子非搭載面との間の隙間からグリース５０が外部へ漏出する可能性がより低減される。特に、ハウジング２０、基板３０、カバー４０の形状や位置のばらつきによりカバー４０が垂直方向に浮くと異音やグリース漏出の原因となるが、上述のとおり、突条部４１ａと素子非搭載面との間に常に押圧力が働きそれらが密に接するため、カバー４０の浮き上がりにより異音やグリース漏出が発生する可能性を効果的に低減することができる。

係合突起２２ｄにおいて、傾斜部２２１ｄの更に外側には平坦部２２２ｄが設けられている。平坦部２２２ｄは傾斜部２２１ｄのような傾斜を有しておらず、基板収納部２３の側面と垂直な面を有する。そのため、何らかの理由により係合孔４２ａ、４３ａの縁が傾斜部２２１ｄの上を移動してカバー４０の被固定部としての側方延在部４２、４３がさらに外側に開くように弾性変形したとしても、係合孔４２ａ、４３ａの縁が平坦部２２２ｄに引っ掛かり、カバー４０の被固定部としての側方延在部４２、４３がそれ以上開くことを抑制することができる。なお、図６（Ｃ）に示す傾斜部２２１ｄは傾斜している面が平面状のものとしたが、図６（Ｄ）に示す傾斜部２２１ｄ’のように、傾斜している面が曲面状のものでもよい。

以上の車両用照明装置１において、電力の供給を受けてＬＥＤ３１が光を発するとＬＥＤ３１からの直接光および反射面２１ａ、内奥側の面２１ｂで反射された光が光出射開口２１ｄからレンズ部１０を介して車両用照明装置１の外部、すなわち車室内へと照射される。図４から理解される様に、車両用照明装置１の平面形状の中心に対してＬＥＤ３１の設置位置が一方の側にやや寄っており、反射部２１の反射面２１ａもＬＥＤ３１の設置位置に応じた形状となっている。これは、車両用照明装置１から発せられる光の照射範囲を、意図した照射範囲に合致させるためのものである。

以上説明した構成において、受熱部４１は基板３０の素子非搭載面の全体を覆うことが好ましいが、一部のみを覆うものであってもよい。
また、以上説明した構成において、側方延在部４２、４３の各々は、基板収納部２２の側面のうちの対応する面の全体を覆うことが好ましいが、その一部のみを覆うものであってもよい。あるいは、側方延在部４２、４３の各々は、基板収納部２２の側面のうちの対応する面よりも広い範囲まで広がるものであってもよい。
上記の説明においては、側方延在部４２、４３はそれぞれ平板状の部分として説明したが、本発明はこれに限られず、帯状、棒状、格子状など、任意の形状とすることができる。そのため、被固定部としての側方延在部４２、４３についても例えば受熱部４１から帯状に延びる部分として形成して、その中に係合孔４２ａ、４３ａを形成して、突起２２ｄに係合させてもよい。
また、被固定部としての側方延在部４２、４３を基板収納部２２の側面に固定する方法は、上記したような係合によるものに限らず、ねじ止め、接着などの固定方法によるものとしてもよい。

１…車両用照明装置（電子機器）
１０…レンズ部
２０…ハウジング
２１…反射部
２２…基板収納部（収納部）
２３…スナップフィット
３０…基板
３１…ＬＥＤ（素子）
３２…コネクタ嵌合部
４０…カバー（放熱部）
４１…受熱部
４２、４３…側方延在部（被固定部）

Claims (8)

1. 発熱する素子を有する電子機器であって、
   前記素子が搭載された基板と、
   前記基板の素子非搭載面を露出させて前記基板を収納する収納部と、
   放熱部と、を備え、
   前記放熱部は、前記収納部の側面に固定される被固定部と、前記素子非搭載面を覆うように前記素子非搭載面に対向する面を有する受熱部と、を有し、
   前記受熱部はグリースだまりを有する、電子機器。
2. 前記グリースだまりは、閉ループ状の突条部を有する、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記被固定部は、前記受熱部を前記素子非搭載面に対して押圧するように固定される、請求項１または請求項２に記載の電子機器。
4. 前記収納部の前記側面は突起を有し、
   前記被固定部は前記突起と係合する孔を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
5. 前記受熱部と前記収納部がケースを形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 前記放熱部は一枚の板状部材である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 前記被固定部は前記収納部の前記側面に沿う形状を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子機器。
8. 前記収納部は直方体状の形状を有し、
   前記放熱部は前記収納部の直方体状の形状の一つの面および該一つの面と隣り合う別の二つまたは三つの面を覆う、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子機器。

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