JP3776169B2 - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子機器の放熱構造であって、特に高速で稼働する半導体素子等の電子部品が高密度に実装された基板を収納する電子機器に適用されて有効な電子機器の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速で稼働する半導体素子等を備える電子部品が発する熱を有効に放熱するために、半導体素子に直接放熱ブロックを装着する方法（特開平７−２４９７１８号参照）や、半導体素子が搭載された基板に放熱フィンを装着したりする方法（特開平８−３２１８７号参照）が知られている。また、一般に、発生する熱が引き起こす上昇気流を利用したり、強制的にファンで排気したりするために、電子機器のハウジングにスリット状の放熱孔を多数形成することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、特開平７−２４９７１８号の様に個々の半導体素子に放熱ブロックを装着するためには、放熱ブロックを収納するためのクリアランスを設ける必要がある。ましてや、高密度実装により多数の半導体素子が基板に実装された場合、すべての半導体素子に対応する放熱ブロックを装着することは不可能であり、仮にすべての半導体素子に装着したとしても、放熱ブロックが密集することにより熱が拡散せず、放熱効率はかえって悪くなる。また、特開平８−３２１８７号の様に、基板の平面積を拡大するような放熱構造では、同様の基板を積層する場合に有利であるのみで、基板が１枚で済むような場合にはハウジングの小型化を阻む要因に過ぎない。
【０００４】
さらに、筐体の放熱孔を形成した場合、放熱孔からゴミや埃が侵入して回路の誤作動を起こしたり、水などが侵入して回路のショートを起こしたりする問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、電子部品が搭載された基板を収納し、かつ電子部品が発する熱を逃すための放熱孔が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に収納されかつ前記基板の少なくとも一方主面を覆う金属製の放熱部材と、前記放熱部材と前記電子部品との間に配置される金属製の熱伝導部材を備え、前記放熱孔は、前記ハウジングの一方主面であってかつ前記放熱部材に対応する位置に形成される第１の放熱孔と、前記ハウジングの一方主面とは異なる面に形成される第２の放熱孔とを有し、前記放熱部材は、少なくともその一端に前記基板に対向しない方向へ突出するリブを備え、前記リブは、前記第２の放熱孔の方向へ導かれるように形成され、前記電子部品と前記熱伝導部材とを熱伝導性かつ電気絶縁性を有する弾性部材を介して接触させている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図を参照して本願発明の実施の形態を説明する。図１は本願の放熱構造をテレビゲーム機に適用した場合の一実施例を示す、分解斜視図である。図において、テレビゲーム機１０は、上ハーフ１４および下ハーフ１６を組み合わせて構成されるハウジング１２を備える。ハウジング１２の内部には、半導体素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃが表面実装等の適宜の手段により搭載された回路基板２０が収納されている。半導体素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの上部には、対応する半導体素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの平面積とほぼ同じ平面積を有する金属ピース２２ａ，２２ｂ，２２ｃが夫々配置され、半導体素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃと金属ピース２２ａ，２２ｂ，２２ｃの間にはシリコンゴム組成物からなるゴムシート２４ａ，２４ｂ，２４ｃがサンドイッチ状に挟まれている。
【０００８】
回路基板２０の表面および裏面には、回路基板２０のアース電極２６と電気的に接続される金属製のシールドケース２８，３０が、回路基板２０を覆うように取り付けられる。シールドケース２８の上部には、放熱ブロック３２が金属ピース２２ａ，２２ｂ，２２ｃと共にシールドケース２８にビス止めされる。放熱ブロック３２には、放熱ブロック３２の長辺方向の端部に情報へ突出するリブ３４が、放熱ブロック３２を折り曲げて形成されている。上ハーフ１４の、放熱ブロック３２に対応する位置には、スリット状の放熱孔３６が複数形成されている。また、下ハーフ１４の側面および底面にも同様の放熱孔３８，４０が複数形成されている。
【０００９】
図２は、本願発明の放熱構造の概略を示す概略断面図である。高速で稼働する半導体素子１８ａ，１８ｃが熱を発生すると、ゴムシート２４ａ，２４ｃを介して金属ピース２２ａ，２２ｃに熱が伝達される。金属ピース２２ａ，２２ｃに伝達された熱は、さらに、シールドケース２８を介して放熱ブロック３２へ伝達される。放熱ブロック３２は、その周囲（上部）の空気を温めることによって、蓄積した熱を放出する。放熱ブロック３２の周囲の空気が温められると、その部分に上昇気流が発生し、上昇気流とともに上ハーフ１４に形成された放熱孔３６から放熱される。放熱孔３６から温められた空気が放出されると、それに伴って下ハーフ１６に形成された放熱孔３８，４０から新たな空気が供給される。供給された新たな空気は、同様に温められ、熱を伴って放熱孔３６から放出される。こうして、空気の流れが形成されることにより、電子機器の内部に熱がこもることなく、電子回路が高温に達して発火等の事故を有効に防止することができる。
【００１０】
また、放熱ブロック３２には、回路基板と反対の方向（上方）へ突出するリブ３４が形成されているため、放熱孔３６から塵や埃、水等が侵入しても、回路基板２０にそれらが直接触れることはできず、下ハーフ１６に形成された放熱孔３８の方向へ導かれているため、電子回路が誤動作を起こしたりショートしたりするのを防止することができる。
【００１１】
図２において、半導体素子１８ａと半導体素子１８ｃの厚みが異なる（換言すれば、半導体素子１８ａ，１８ｃの基板２０からの高さが異なる）場合、金属ピース２２ａ，２２ｃの厚みを異ならせることにより、シールドケース２８および放熱ブロック３２に凹凸を形成する必要がなく、複雑な成形を行う必要がない。また、金属ピース２２ａ，２２ｃを放熱ブロック３２とともにシールドケース２８にビス止めする際に、部品のばらつきにより金属ピース２２ａ，２２ｃのシールドケース２８の底面（基板２０に対向する面）からの突出量に誤差が発生しても、ゴムシート２４ａ，２４ｃが間に挟まれているため、その弾性によって誤差を吸収することができる。
【００１２】
図３および図４は、夫々、図１実施例のテレビゲーム機１０を背面から見た斜視図および、テレビゲーム機１０の背面に着脱自在に装着される電源部を取り外した状態の斜視図であり、図５は当該電源部の分解斜視図である。図３に示すように、電源部５０は、商用交流電源に接続するための電源コード５２を備えており、テレビゲーム機１０に接続された状態で、ゲーム機１０の背面から突出するように構成されている。また、図４に示すように、ゲーム機１０の背面には電源部５０を装着するための凹部４２が形成されており、凹部４２の内部には下ハーフ１６と電源部５０との間に隙間が形成されるように、リブ４４が突設されている。ゲーム機１０の凹部４２内に露出して配置される端子４６と、電源部５０に形成される端子（図示せず）が電気的に接続されることにより、ゲーム機１０と電源部５０が接続され、使用可能な状態となる。
【００１３】
電源部５０は、上ハーフ５４と下ハーフ５６からなり、電源部５０をゲーム機１０に対して着脱自在とする、上下方向に弾性を有する係合爪部５８が下ハーフ５６に取り付けられる。電源部５０の内部には、電源コード５２およびトランス等の必要な部品が搭載された基板６０が収納される。
【００１４】
図４に示すように、リブ４４を突設することによって電源部５０とゲーム機１０のハウジングとの間に隙間を設け、かつ電源部５０の略半分がゲーム機１０から突出するように構成することにより、電源部５０で発生する熱は、ゲーム機１０に伝達するよりも、外部に突出している部分から空気中に放出されるほうが多くなる。その結果、電源部５０で発熱が起こっても、ゲーム機１０の放熱効果に与える影響を低く抑えることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本願発明によれば、熱伝導部材の厚みを対向する半導体素子に基板からの高さに応じて調整するため、熱伝導部材を個々の半導体素子に対応して配置することができ、しかも熱伝導部材と半導体素子を熱伝導性かつ電機絶縁性を有する弾性部材を介して接続することにより、発生する熱を効率的に放熱部材に伝えることができるため、電子機器全体の放熱を有効に行うことができる。
【００１６】
また、ハウジングの放熱孔に対向する部分には、その一辺にリブが突設された放熱ブロックが配置されるため、放熱孔から埃やゴミ、水などが侵入してもそれらはリブによって阻止されて基板に到達することができず、回路の誤作動やショートといった事故を未然に防止できる。
【００１７】
また、放熱ケースを基板のアース電極に接続することにより、ＥＭＩシールドとしても利用することができる。
【００１８】
さらに、電子機器に電力を供給する電源部をハウジングに対して着脱自在な別体で構成することにより、放熱効率を一層向上させることができる。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】 本願発明の概略を示す概略断面図である。
【図３】 図１実施例の背面から見た斜視図である。
【図４】 図１実施例の電源部を外した状態を示す図である。
【図５】 図４に示す電源部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ テレビゲーム機
１２ ハウジング
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 半導体素子
２０ 回路基板
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 金属ピース
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ゴムシート
２８，３０ シールドケース
３２ 放熱ブロック
３６，３８，４０ 放熱孔
５０ 電源部

Claims (6)

1. 電子部品が搭載された基板を収納し、かつ電子部品が発する熱を逃すための放熱孔が形成されたハウジング、
   前記ハウジング内に収納され、かつ前記基板の少なくとも一方主面を覆う金属製の放熱部材、および
   前記放熱部材と前記電子部品との間に配置される金属製の熱伝導部材を備え、
   前記放熱孔は、前記ハウジングの一方主面であってかつ前記放熱部材に対応する位置に形成される第１の放熱孔と、前記ハウジングの一方主面とは異なる面に形成される第２の放熱孔とを有し、
   前記放熱部材は、少なくともその一端に前記基板に対向しない方向へ突出するリブを備え、
   前記リブは、前記第２の放熱孔の方向へ導かれるように形成され、
   前記電子部品と前記熱伝導部材とを、熱伝導性かつ電気絶縁性を有する弾性部材を介して接触させたことを特徴とする、電子機器の放熱構造。
2. 前記熱伝導部材は複数個設けられ、それらの厚みは、熱伝導部材に対向する前記電子部品の前記基板からの高さに応じて選ばれる、請求項１記載の電子機器の放熱構造。
3. 前記放熱部材は、前記基板に対向する放熱ケースと、前記放熱孔に対向する放熱ブロックを含み、
   前記リブは前記放熱ブロックに形成される、請求項１記載の電子機器の放熱構造。
4. 前記放熱ケースは、前記基板に形成されるアース電極と接続され、基板からの不要輻射を防止するシールドケースとしても作用する、請求項４記載の電子機器の放熱構造。
5. 前記弾性部材はシリコーンゴム組成物で形成される、請求項１記載の電子機器の放熱構造。
6. 商用交流電源からの電力を当該電子機器で利用可能に変換するための電源部をさらに備え、前記電源部は前記ハウジングに対して着脱自在とされた別体で構成される、請求項１記載の電子機器の放熱構造。

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