JP4387777B2 - 電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、筐体に内蔵される基板に実装されて発熱する素子に伝熱部材を装着する電子機器に関する。
筐体に内蔵される基板に、多様な演算処理を担うMPU(Micro Processing Unit)が実装されている電子機器として、ポータブルコンピュータ(以降、PCと省略する)がある。MPUは、回路の高密度化および演算処理の高速化に伴い発熱量が増加する傾向にある。そこで、MPUを積極的に冷却するために、冷却装置が設けられている(例えば、特許文献1参照。)
冷却装置は、受熱部とばね部材とを有している。受熱部は、発熱部となる電子部品に密着している。ばね部材は、四角く形成された受熱部の四隅にそれぞれ重なる4本の脚部を有しており、各脚部の端部が基板に固定されることによって、受熱部を電子部品に押圧する。
特開2003−101272号公報
MPUの演算処理速度が高速化するにつれて、MPUと関連する電子部品における発熱量も増加する傾向にあり、これらの冷却が必要になりつつある。そこで、MPUの周辺に実装される電子部品にも除熱のための伝熱部品を別途設けることが検討されている。また、PCが多機能で小型になるにつれて、MUPや周辺の電子部品を実装するプリント配線板(PWB:Printed Wiring Board)に設けられる配線の数が増え、部品の実装密度が向上するに従い、PWB上実装スペースが減少している。
したがって、MPUの冷却装置と同様にMPUの周辺の電子部品に伝熱部品を装着する場合、伝熱部品を基板に固定するためのねじ孔を適切な位置に確保し難くなってきている。また、ねじ孔を優先して設けると、これを迂回して配線を設けなければならない。そのため、効率の良い配線が妨げられることもある。つまり、伝熱部品の取付部をPWB上のどの位置に設けるかということが、PWBの設計において、重要な要素の1つになっている。
そこで、本発明は、部品実装効率を向上できる電子機器を提供することを目的とする。
本発明に係る電子機器は、筐体と基板と回路モジュールと熱伝導部材と保持部材とを有する。基板は、筐体に内蔵される。回路モジュールは、素子部を有して基板に実装される。熱伝導部材は、素子部に熱的に接続される。保持部材は、熱伝導部材に対して素子部と反対側に位置して熱伝導部材に当接する押圧部と、この押圧部から3方向に延びるとともにそれぞれの端部が基板に固定される3つの脚部とを有し、素子部に向かって熱伝導部材を付勢する。また、熱伝導部材は、押圧部を挟む位置に一対の辺部を有し、3つの脚部のうち第1脚部は一対の辺部のうち一方の辺部と交差する方向に延び、3つの脚部のうちの第2脚部と第3脚部とは、一対の辺部の他方の辺部と交差する方向に延びる。または、3つの脚部のうち第1脚部は、素子部から離れる方向に沿って形成され、残りの第2脚部と第3脚部とは、第1脚部の延びる方向と交差する方向に沿って互いに離れる方向に形成する。
本発明によれば、部品実装効率を向上できる。
本発明に係る第1の実施形態について、ノート型PCを一例に図1〜図4を参照して説明する。図1に示すノート型PCは、入力操作部となるキーボード2が上面に設けられた筐体3と、この筐体3にヒンジ4で連結されている表示パネル5とを備える。筐体3は、図2に示す基板6を内蔵している。基板6は、MPU7とブリッジ8とVGA(Video Graphics Array)9とが実装されている。ブリッジ8とVGA9とは、MPU7の周辺に設けられる回路モジュールの一例である。ブリッジ8とVGA9とは、MPU7に加わる負荷の変動にともなって各々の負荷が変動し、負荷が増加すると発熱量も増加する。なお、図2に示す基板6上におけるMPU7とブリッジ8とVGA9の配置は、一例であって、この配置に限定されるものではない。
発生した熱を除去するために、ブリッジ8およびVGA9には、図3に示すように、放熱装置10が取り付けられる。放熱装置10は、熱伝導部材としての放熱プレート11と、この放熱プレート11を基板6に固定する保持部材12とを備える。放熱プレート11は、ブリッジ8やVGA9の形状よりも一回り大きく、角部が円く形成された四角形である。ブリッジ8やVGA9の中央部には素子部13が設けられている。放熱プレート11は、図4に示すように、素子部13に伝熱部11aを密着させている。放熱プレート11と素子部13との間にできるわずかな隙間にペースト状の熱伝達部材を充填し、放熱プレート11と素子部13との密着性を高めることが好ましい。なお、放熱プレート11の詳細な形状は、伝熱部11aからの入熱量および外表面からの放熱量、さらには熱伝導率を考慮して求められるものである。放熱プレート11の材質は、熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銀、金等を用いる。
保持部材12は、図3に示すように、3つの脚部14,15,16と押圧部17とを有している。脚部14,15,16は、放熱プレート11の外周縁を回り込んで基板6に向かって延びている。脚部14,15,16の端部14a,15a,16aは、図4に示すように、基板6にねじ18で固定されている。なお、脚部14,15,16の端部14a,15a,16aは、基板6に対して、はんだ、加締め、差込みによって基板に固定されていてもよい。
端部14a,15a,16aは、素子部13を内包する三角形の頂点に相当する位置に配置されている。第1実施形態において、1つの脚部(第1脚部14)は、放熱プレート11の真っ直ぐに延びる辺の1つを回り込むように設けられ、残りの2つの脚部(第2脚部15および第3脚部16)は、第1脚部14が設けられた側と反対側の辺の両端となる放熱プレート11の角部11bを回り込むようにそれぞれ設けられている。
押圧部17は、接触部19と付勢部20とを備えている。接触部19は、放熱プレート11の伝熱部11aと反対側の範囲に設けられる被押圧部11cに当接している。付勢部は、接触部19と各脚部14,15,16との間に設けられている。つまり、押圧部17は、接触部19から付勢部20が放射状に延びる形状に設けられている。付勢部20は、図4に示すように接触部19と脚部14,15,16との途中で、放熱プレート11から離れる方向に屈曲している。脚部14,15,16は、付勢部20に連続して設けられている。したがって、脚部14,15,16を基板6に固定することによって、保持部材12は、放熱プレート11を素子部13に向けて付勢する状態となる。
また、付勢部20の内側部分は、接触部19側を残して切り抜かれており、接触部19から連続して放熱プレート11に沿って延びている。脚部14,15,16に近い切抜端21は、鳩目22によって放熱プレート11と接合されている。なお、切抜端21と放熱プレート11とは、鳩目22で接合される以外に、スポット溶接、レーザ溶接、加締めなどによって接合されていても良い。切抜端21は、接合されていなくても本発明の機能を満たす。
以上のように構成される電子機器1は、回路モジュールとなるブリッジ8およびVGA9に放熱装置10が取付けられている。したがって、MPU7の負荷が増加することにともないブリッジ8およびVGA9の素子部13において発生した熱は、伝熱部11aから放熱プレート11に伝えられる。そして、放熱プレート11に移った熱は、外周面から放熱される。また、放熱装置10が、3つの脚部14,15,16によって基板6に固定されている。つまり、4か所で固定する冷却装置に比べて、基板6に取り付けるための占有面積が小さい。したがって、基板6における配線の自由度が増す。
本発明に係る第2の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、第1の実施形態の構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図5に示す放熱装置10bは、脚部14,15,16の配置が、第1の実施形態と異なる。第1脚部14は、図5に示すように、放熱プレート11の1つの辺を回り込むように設けられている。第1脚部14の端部14aは、素子部13から離れる方向に設けられている。第2脚部15と第3脚部16とは、放熱プレート11の角部11bを回り込むように設けられている。第2脚部15の端部15aおよび第3脚部16の端部16aは、第1脚部14の端部14aと反対方向に向かって形成されている。
上述の放熱装置10bは、図5に示すように、四角く形成された放熱プレート11の平行に並ぶ2つの辺から端部14a,15a,16aが突出しており、これと交差する方向に設けられる辺から突出するものがない。したがって、基板6の縁6a寄りに回路モジュールであるブリッジ8やVGA9が配置される場合にも、基板6の縁6aに沿う方向に端部14a,15a,16aを配置することによって、放熱装置10bを装着することができる。
本発明に係る第3の実施形態について、図6を参照して説明する。なお、第1の実施形態の構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図6に示す放熱装置10cは、脚部14,15,16の配置が、第1および第2の実施形態と異なる。第1脚部14は、図6に示すように、放熱プレート11の1つの辺を回り込むように設けられている。第1脚部14の端部14aは、素子部13から離れる方向に設けられている。第2脚部15と第3脚部16とは、放熱プレート11の角部11bを回り込むように設けられている。第2脚部15の端部15aおよび第3脚部16の端部16aは、第1脚部14の端部14aが延びる方向に対して交差する方向に沿って互いに離れる方向に形成されている。
上述の放熱装置10cは、図6に示すように、四角く形成された放熱プレート11において、第1脚部14が配置される辺に対して反対側の辺から突出するものがない。したがって、ブリッジ8やVGA9に隣合って基板6上に他のモジュールやユニットUが配置されている場合にも、脚部14,15,16が突出しない辺をこのモジュールやユニットUに向けて配置することによって、放熱装置10cを装着することができる。
また、第2の実施形態の放熱装置10bを第3の実施形態の放熱装置10cのようにモジュールやユニットUの近傍に配置されるブリッジ8やVGA9に装着することができるとともに、第3の実施形態の放熱装置10cを第2の実施形態の放熱装置10bのように基板6の縁に配置されるブリッジ8やVGA9に装着することもできる。
本発明に係る第4の実施形態について、図7を参照して説明する。なお、第1から第3の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図7に示すように、基板6上においてブリッジ8とVGA9とが接近して設けられている。このような場合、ブリッジ8に装着する放熱装置およびVGA9に装着する放熱装置として、図5に示した放熱装置10bを採用し、それぞれの第2脚部15の端部15aと第3脚部16の端部16aとが互いに重なり合う状態に、基板6上に固定する。
このように、隣り合う回路モジュールにそれぞれ装着される放熱装置10の第2脚部15と第3脚部16を基板6上の同じ位置に固定することで、放熱装置10を基板6に固定するために必要となる1つ当りの占有面積をより小さくすることができる。なお、放熱装置10bをブリッジ8とVGA9とにそれぞれ設けて脚部の個定位置を共有する代わりに、一方の放熱装置10bの第2脚部15の端部15aと他方の放熱装置10bの第3脚部16の端部16aとが一続きに設けられたような放熱装置を設けると、取り付け作業が簡略される。
本発明に係る第5の実施形態について、図8を参照して説明する。なお、第1から第4の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。第5の実施形態において、隣り合う回路モジュールに装着する放熱装置として、図6に示された放熱装置10cを採用している。そして、放熱装置10cは、第1脚部14の端部14aが互いに重なり合う状態に、基板6上に固定されている。
このように、放熱装置10cの少なくとも1つの脚部、この場合は、第1脚部14を基板6上の同じ位置に固定することによって、基板6上における放熱装置10cの1つ当りの占有面積を小さくすることができる。また、第4の実施形態と同様に、ブリッジ8とVGA9とにそれぞれ放熱装置10cを装着し、脚部の固定位置を共有する代わりに、放熱装置10cの第1脚部14の端部14a同士が一続きに設けられたような放熱装置を設けると、取り付け作業が簡略される。
図8に示すように放熱装置10cを装着することによって、ブリッジ8とVGA9とが並ぶ方向に隣接する他のユニットやモジュールに接近させて配置することができる。また、ブリッジ8とVGA9との間から基板6上に実装される他の電子部品へ延びる配線を配置しやすい。
本発明に係る第6の実施形態について、図9を参照して説明する。なお、第1から第5の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第1回路モジュールとしてのブリッジ8と第2回路モジュールとしてのVGA9とは、図9に示すように、基板6上に隣り合わせに実装されている。ブリッジ8およびVGA9には、放熱装置10dが取り付けられている。放熱装置10dは、第1熱伝導部材となる第1放熱プレート111と、第2熱伝導部材となる第2放熱プレート112と、保持部材121とを備えている。
第1放熱プレート111は、ブリッジ8から露出する第1素子部13aと密着する伝熱部111aを有している。第2放熱プレート112は、VGA9から露出する第2素子部13bと密着する伝熱部112aを有している。第1放熱プレート111および第2放熱プレート112は、それぞれブリッジ8およびVGA9よりも一回り大きく形成されている。
保持部材121は、第1押圧部171と第2押圧部172とを備えている。ブリッジ8およびVGA9の双方に隣接する位置には、固定部23が設けられている。第1押圧部171は、固定部23からブリッジ8の第1素子部13aを横切る方向に配置されている。第2押圧部172は、固定部23からVGA9の第2素子部13bを横切る方向に配置されている。
第1押圧部171の一方の脚部141aの端部171aと第2押圧部172の一方の脚部142aの端部172aとは、一続きに設けられており、固定部23にねじ18で固定されている。第1押圧部171の他方の脚部141bの端部171bは、第1放熱プレート111を超える位置において、基板6にねじ18で固定されている。第2押圧部172の他方の脚部142bの端部172bは、第2放熱プレート112を超える位置において、基板6にねじ18で固定されている。
第6の実施形態において、固定部23は、第1素子部13aと第2素子部13bとが並ぶ方向に延びる線Aから離れた位置に設けられている。したがって、第1押圧部171の他方の端部171bと第2押圧部172の他方の端部172bとは、線Aに対して固定部23と反対側において基板6に固定される。
第1押圧部171と第2押圧部172とは、それぞれ接触部19と付勢部20とを有している。それぞれ接触部19は、第1放熱プレート111の伝熱部111aと反対側の範囲、および第2放熱プレート112の伝熱部112aと反対側の範囲に当接している。付勢部20は、第1押圧部171および第2押圧部172において、第1素子部13aおよび第2素子部13bに対してそれぞれ両側の位置、具体的には、接触部19と脚部141a,141b,142a,142bとの間に設けられている。
以上のように構成された放熱装置10dは、ブリッジ8の第1素子部13aに密着する第1放熱プレート111およびVGA9の第2素子部13bに密着する第2放熱プレート112が第1押圧部171の両端部171a,171bおよび第2押圧部172の両端部172a,172bで基板6に固定され、しかも、第1押圧部171の一方の端部171aと第2押圧部172の一方の端部172aとが一続きに設けられて固定部23に固定されている。つまり、2つの回路モジュールにそれぞれ取り付けられる放熱装置を合計3か所で固定している。
したがって、各回路モジュールに個別に放熱装置を取り付ける場合に比べて、放熱装置10dを取り付けるために必要となる基板6上における占有面積が小さい。つまり、基板6上の配線の配置について自由度が増す。
本発明に係る第7の実施形態について、図10を参照して説明する。なお、第1から第6の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。第1押圧部171と第2押圧部172とは、図10に示すように、線Aに沿って固定部23から互いに反対方向に一直線に配置されている点が、第6の実施形態と異なる。
なお、第6および第7の実施形態において、第1押圧部171と第2押圧部172とは、一続きに形成されているが、別体に設け、固定部23において端部171aと端部172aとを重合わせて取り付けても、一体に形成されている場合と比べて、機能上、実質的な差はない。また、四角く形成された放熱プレート111,112について、各脚部141a,141b,142a,142bが、対角の部分を回り込むように設けられている場合を第6の実施形態に示し、対辺の部分をそれぞれ回り込むように設けられている場合を第7の実施形態に示したが、放熱プレート111については、対角の部分を回り込むように設け、放熱プレート112については、対辺の部分を回り込むように設けても良い。
本発明に係る第8の実施形態について、図11を参照して説明する。なお、第1から第7の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
ブリッジ8およびVGA9には、放熱装置10eが装着されている。放熱装置10eは、第1押圧部171と第2押圧部172とを備えている。第1押圧部171と第2押圧部172とは、図11に示すように、ブリッジ8とVGA9との間にそれぞれ基部となる一方の端部171a,172aが支持されている。端部171aと端部172aは、同一平面状に一続きに形成されている。端部171aと端部172aとの連続部173からブリッジ8とVGA9との間に沿って延びる方向に、脚部174,175が形成されている。脚部174,175の端部174a,175aは、基板6にねじ18によって固定されている。
第1押圧部171および第2押圧部172は、付勢部20が途中にそれぞれ形成されており、先端部171c,172cに接触部19がそれぞれ設けられている。先端部171cは、放熱プレート111の伝熱部111aと反対側の部分に押し当てられている。先端部172cは、放熱プレート112の伝熱部112aと反対側の部分に押し当てられている。先端部171c,172cは、それぞれ放熱プレート111,112にスポット溶接やレーザ溶接、あるいは、加締め、リベット、鳩目、などの方法によって接合固定されていても良いし、付勢力によって押し当てて保持されていても良い。
以上のように構成された放熱装置10eは、ブリッジ8およびVGA9において発生する熱を伝熱部111a,112aを通して放熱プレート111,112に逃す。この放熱装置10eは、2つの回路モジュールに対して、2か所で固定しているだけであるので、回路モジュールそれぞれに個別に放熱装置を設ける場合に比べて、放熱装置10eを基板6上に固定するために必要な占有面積が小さい。また、連続部173が、2つの回路モジュール、ブリッジ8とVGA9との間に配置されているので、放熱プレート111,112のそれぞれをほぼ同じ押し付け力で付勢することができる。
本発明に係る第9の実施形態について、図12を参照して説明する。なお、第1から第8の実施形態における構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
ブリッジ8およびVGA9には、図12に示すように、放熱装置10fが装着されている。放熱装置10fは、第1押圧部171と第2押圧部172とを備えている。端部171a,172aは、ブリッジ8とVGA9との間の基板6上に設けられる固定部23に固定されている。第1押圧部171と第2押圧部172とは、別々に設けられていても良いし、一方の端部171a,172aにおいて一続きに形成されていても良い。
また、この放熱装置10fは、第7の実施形態の放熱装置10dに対して、他方の端部171b,172bを省略した形状である。つまり、放熱装置10fは、基板6に1か所のみで固定されている。したがって、放熱装置10fは、2つの回路モジュールに個別に放熱装置を取り付ける場合に比べ、放熱装置10fを取り付けるために必要となる占有面積が小さい。
なお、回路モジュールとして、ブリッジ8とVGA9を例に各実施形態を説明したが、例えばMPU7など他の回路モジュールに適用しても良い。また、回路モジュールが3つ以上隣り合って並んでいる場合にも、第4〜第9の実施形態に示すように放熱装置をそれぞれ装着することで、基板6上において放熱装置を取り付けるために必要となる占有面積を小さくすることができる。
さらに、上述した熱伝導部材は、ヒートシンクと一体に形成されていても良いし、別部材で形成されたヒートシンクに熱的に接続されていても良い。さらに、熱伝導部材は、放熱部材を持ったFANモジュールに熱的に接続されていても良い。
本発明に係る第1の実施形態の電子機器を示す斜視図。 図1の電子機器に内蔵される基板を模式的に示す図。 図2の基板に実装される回路モジュールに放熱装置を装着した状態を示す平面図。 図3中のF4−F4に沿って示す基板と回路モジュールと放熱装置との断面図。 本発明に係る第2の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第3の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第4の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第5の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第6の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第7の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第8の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。 本発明に係る第9の実施形態の電子機器の基板に実装された回路モジュールと放熱装置とを示す平面図。
符号の説明
1…電子機器、3…筐体、6…基板、7…MPU、8…ブリッジ(回路モジュール)、9…VGA(回路モジュール)、10,10b,10c,10d,10e,10f…放熱装置、11,111,112…放熱プレート(熱伝導部材)、11a,111a,112a…伝熱部、12…保持部材、13…素子部13a…第1素子部13b…第2素子、14…第1脚部、14a…端部、15…第2脚部、15a…端部、16…第3脚部、16a…端部、17…押圧部、23…固定部、171…第1押圧部、172…第2押圧部、141a,141b,142a,142b…脚部、171a,171b,172a,172b…端部、171c,172c…先端部。

Claims (1)

  1. 筐体と、
    前記筐体に内蔵される基板と、
    第1素子部を有して前記基板に実装される第1回路モジュールと、
    第2素子部を有して前記基板に前記第1回路モジュールと隣り合わせに実装される第2回路モジュールと、
    前記第1素子部に熱的に接続される第1熱伝導部材と、
    前記第2素子部に熱的に接続される第2熱伝導部材と、
    前記第1熱伝導部材に対して前記第1素子部と反対側に位置して前記第1熱伝導部材に当接される押圧部と、この押圧部から3方向に延びるとともにそれぞれの端部が前記基板に固定される3つの脚部とを有し、前記第1素子部に向かって前記第1熱伝導部材を付勢する第1保持部材と、
    前記第2熱伝導部材に対して前記第2素子部と反対側に位置して前記第2熱伝導部材に当接される押圧部と、この押圧部から3方向に延びるとともにそれぞれの端部が前記基板に固定される3つの脚部とを有し、前記第2素子部に向かって前記第2熱伝導部材を付勢する第2保持部材と、を具備し、
    前記第1保持部材及び前記第2保持部材それぞれの前記3つの脚部のうち、ぞれぞれの少なくともに1つの脚部は、前記第1回路モジュールと前記第2回路モジュールとの間で前記基板に共に固定されていることを特徴とする電子機器。
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