JP6570149B2

JP6570149B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6570149B2
Application number: JP2017562398A
Authority: JP
Inventors: 唐沢　亮; 亮唐沢
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: WO2017126099A1; JPWO2017126099A1

Description

本発明は、機器の組み立て作業性の向上及び薄型化を可能にする放熱構造を備える電子機器に関する。

通信機器や映像機器や放送機器などの電子機器の筐体内には多数の回路基板が密に搭載され、各回路基板上には半導体デバイス、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）、電力増幅器などの高熱を発する電子部品が実装されているので、電子機器を冷却するための冷却装置が必要になる。半導体デバイス、ＣＰＵ、電力増幅器などの高熱を発する電子部品は、その有効動作温度範囲が狭く、よって、電子機器全体を冷却するのではなく電子部品それぞれを個々に冷却する必要がある。そのため、従来から、電子機器の筐体として、熱伝導性の良いアルミニウム等の金属材料を使用し、筐体内に搭載した高熱を発する電子部品の内部温度が限界温度を超えないように、発熱電子部品から発生した熱を筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備える電子機器が存在する。

例えば、特許文献１には、金属板からなり開口部を有する枠体と、該枠体内に配設され、発熱部品を取り付けたプリント基板と、前記枠体の内側に半田付けされ、切り起こしによって形成された舌片部と孔とを有する金属板からなる内カバーと、前記枠体の開口部を覆うように配設され、切り起こしによって形成された舌片部を有する金属板からなる外カバーとを備え、前記内カバーの舌片部が前記発熱部品上に当接されるとともに、前記外カバーの舌片部が、前記内カバーの前記孔を通して、前記内カバーの舌片部に当接させたことを特徴とする電子機器が開示されている。

特開平１１−２３３９８２号公報

ここで、ケースとカバーとから成る筐体内に、高熱を発する電子部品が搭載されたユニットを収納し、発熱電子部品から発生した熱を筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備える電子機器の従来例について、図３を参照して説明する。図３は、従来の放熱構造を備える電子機器の構成、並びに組み立ての手順を説明するための説明図であり、図３（ａ）は、基板ユニット（１）の構成、並びに基板ユニット（１）をカバーに取り付けた状態を示す図であり、図３（ｂ）は、基板ユニット（２）の構成、並びに基板ユニット（２）をケースに取り付けた状態を示す図であり、また、図３（ｃ）は、最後に、ケースにカバーに取り付けた状態を示す図である。

従来の電子機器１００は、図３（ｃ）に示すように、筐体を形成するケース１１０とカバー１２０と、筐体内に収納される基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０とから構成され、基板ユニット（１）１３０及び基板ユニット（２）１４０に搭載された発熱電子部品から発生した熱を筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備えている。なお、図３において、ケース１１０は、２つの側壁部と底面部とから形成されたように描いているが、実際には、紙面の手前側と奥側にも側壁部があり、側壁部は全周囲われているものとする。

基板ユニット（１）１３０は、図３（ａ）に示すように、回路基板（１）１３２と、発熱部品１３４と、発熱部品１３６とから構成され、発熱部品１３４及び発熱部品１３６は回路基板（１）１３２に半田付けされている。基板ユニット（２）１４０は、図３（ｂ）に示すように、回路基板（２）１４２と、発熱部品１４４と、発熱部品１４６とから構成され、発熱部品１４４と発熱部品１４６は回路基板（２）１３４に半田付けされている。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０とは、信号伝送用及び電力伝送用の配線ケーブル１５０で連結されている。なお、本例では、配線ケーブル１５０の両端を、回路基板（１）１３２と回路基板（２）１４２それぞれに、直接半田付けしているが、コネクタを介して接続する場合もある。

カバー１２０には、図３（ａ）に示すように、外部側に複数の放熱フィン１２０ａが形成され、また、内部側に、基板ユニット（１）１３０の発熱部品１３４及び発熱部品１３６と対面する位置にそれぞれ凸面部１２０ｂ及び凸面部１２０ｃが形成され、基板ユニット（１）１３０を取り付けるための固定用支柱１２２が形成されている。なお、カバー１２０の凸面部１２０ｂ及び凸面部１２０ｃの高さは、基板ユニット（１）１３０をカバー１２０の固定用支柱１２２に取り付けた時に、基板ユニット（１）１３０の発熱部品１３４及び発熱部品１３６と、それぞれ密着する高さに設定されている。

ケース１１０には、図３（ｂ）に示すように、外部側に複数の放熱フィン１１０ａが形成され、また、内部側に、基板ユニット（２）１４０の発熱部品１４４及び発熱部品１４６と対面する位置にそれぞれ凸面部１１０ｂ及び凸面部１１０ｃが形成され、基板ユニット（２）１４０を取り付けるための固定用支柱１１２が形成されている。なお、ケース１１０の凸面部１１０ｂ及び凸面部１１０ｃの高さは、基板ユニット（２）１４０をケース１１０の固定用支柱１１２に取り付けた時に、基板ユニット（２）１４０の発熱部品１４４及び発熱部品１４６と、それぞれ密着する高さに設定されている。

次に、従来の電子機器１００の組み立ての手順について、図３を参照して説明する。まず、基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０を横に並べて置き、配線ケーブル１５０の両端をそれぞれの基板ユニットに直接半田付け、またはコネクタを介して接続し、両ユニットを連結する。図３（ａ）に示すように、ユニット止めネジ２１０を使い、回路基板（１）１３２に設けた図示していない取付け穴を通して、基板ユニット（１）１３０をカバー１２０の内部側の固定用支柱１２２に設けた雌ネジ部１２２ａにネジ止めする。図３（ｂ）に示すように、ユニット止めネジ２１０を使い、回路基板（２）１４２に設けた図示していない取付け穴を通して、基板ユニット（２）１４０をケース１１０の内部側の固定用支柱１１２に設けた雌ネジ部１１２ａにネジ止めする。

そして、基板ユニット（１）１３０を取り付けたカバー１２０を反転させ、図３（ｃ）に示すように、カバー１２０をケース１１０の所定の位置に載置し、筐体止めネジ２００を使い、カバー１２０に設けた取付け穴１２０ｄを通して、カバー１２０をケース１１０の側壁部に設けた雌ネジ部１１０ｄにネジ止めする。

しかしながら、従来の電子機器１００の組み立てにおいては、上述したように、基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０を、それぞれカバー１２０とケース１１０に組み込む際に、横に並べた状態で行わなければいけないため、長さの長い配線ケーブル１５０が必要であり、組み立て作業時の取り扱いが煩雑であるという問題があった。また、図３（ｃ）に示す組み立て作業時に、基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０との間のスペースに、長さの長い配線ケーブル１５０を収納しなければならないため、作業性も悪く、また、基板ユニット（１）１３０と基板ユニット（２）１４０との間に所定の間隙を確保する必要があるため、電子機器１００の厚みが増してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、機器の組み立て作業性の向上及び薄型化を可能にする放熱構造を備える電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、ケースとカバーとから成る筐体内に、電子部品が搭載された第１のユニットと、発熱電子部品が搭載された第２のユニットとを収納し、前記発熱電子部品から発生した熱を前記筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備える電子機器において、前記第１のユニットと前記第２のユニットは、互いに接続ケーブルを介して連結されており、前記第１のユニットは、前記ケースの内部に取り付けられるとともに、前記第２のユニットは、前記第１のユニットに仮固定され、前記カバーが前記ケースに合わさった後、前記発熱電子部品が前記カバーの内側に密着するように取り付けられることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記した電子機器において、前記カバーは、複数の貫通穴を有し、当該貫通穴を介して、前記第２のユニットを自身の内側に、所定の締結手段で取り付けられることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記した電子機器において、前記所定の締結手段は、前記第２のユニット側に設けたスタッドの雌ネジ部に、前記カバーの前記貫通穴を介して、雄ネジ部を有するボルトまたはネジで螺合する手段であることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記した電子機器において、前記所定の締結手段は、前記第２のユニット側に設けたスタッドの雄ネジ部が前記カバーの前記貫通穴を通過し、当該雄ネジ部に雌ネジ部を有するナットで螺合する手段であることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記した電子機器において、前記ケースまたは前記カバーの少なくとも一方は、放熱フィンを備えていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、機器の組み立て作業性の向上及び薄型化を可能にする放熱構造を備える電子機器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器の構成、並びに組み立ての手順を説明するための説明図である。スタッドの詳細を示す図である。従来の放熱構造を備える電子機器の構成、並びに組み立ての手順を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器について説明する。本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器は、ケースとカバーとから成る筐体内に、電子部品が搭載された第１のユニットと、発熱電子部品が搭載された第２のユニットとを収納し、前記発熱電子部品から発生した熱を前記筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備える電子機器において、前記第１のユニットと前記第２のユニットは、互いに接続ケーブルを介して連結されており、前記第１のユニットは、前記ケースの内部に取り付けられるとともに、前記第２のユニットは、前記第１のユニットに仮固定され、前記カバーが前記ケースに合わさった後、前記発熱電子部品が前記カバーの内側に密着するように取り付けられることを特徴とする。なお、本発明は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子機器に限らず、高熱を発する電子部品を実装する電子機器であれば、本発明を適用することは可能である。

［電子機器の構成］次に、本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器の構成、並びに組み立ての手順を説明するための説明図であり、図１（ａ）は、基板ユニット（１）及び基板ユニット（２）の構成、並びに基板ユニット（２）に基板ユニット（１）を仮固定する状態を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態のユニットをケース内部に取り付けた状態を示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態のケースにカバーを載置した状態を示す図であり、また、図１（ｄ）は、各固定ネジを使用して、基板ユニット（１）をカバーに、また、カバーをケースに取り付けた状態を示す図である。図２は、スタッドの詳細を示す図である。

本発明の一実施形態に係る電子機器１は、図１（ｄ）に示すように、筐体を形成するケース１０とカバー２０と、筐体内に収納される基板ユニット（１）３０と基板ユニット（２）４０とから構成され、基板ユニット（１）３０及び基板ユニット（２）４０に搭載された発熱電子部品から発生した熱を筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備えている。なお、図１において、ケース１０は、２つの側壁部と底面部とから形成されたように描いているが、実際には、紙面の手前側と奥側にも側壁部があり、側壁部は全周囲われているものとする。

基板ユニット（１）３０は、図１（ａ）に示すように、回路基板（１）３２と、発熱部品３４と、発熱部品３６と、スタッド３８（図２（ａ）参照）とから構成されている。発熱部品３４及び発熱部品３６は、回路基板（１）３２の上面側に半田付けされている。スタッド３８は、回路基板（１）３２に設けた図示していない取付け穴を通して、ユニット止めネジ２１０により、基板（１）３２の上面側にネジ止めされている。なお、スタッド３８は、図２（ａ）に示すように、上下に、それぞれ雌ネジ部３８ａ，３８ｂを有する形状としているが、雌ネジ部３８ａに代えて、回路基板（１）３２に半田付けが行える形状としても良い。

基板ユニット（２）４０は、図１（ａ）に示すように、回路基板（２）４２と、発熱部品４４と、発熱部品４６と、位置決め用支柱４８とから構成されている。また、発熱部品４４及び発熱部品４６は、回路基板（２）４２の下面側に半田付けされている。位置決め用支柱４８は、上部に位置決め用凸部４８ａを有し、回路基板（２）４２の上面側に半田付けされている。なお、位置決め用支柱４８は、例えば、下部に雌ネジ加工部を設け、更に、基板（２）４２に取り付け穴を設けることによって、回路基板（２）４２の取付け穴を通して、止めネジにより、回路基板（２）４２にネジ止めするようにしても良い。

また、図１（ａ）に示すように、基板ユニット（１）３０と基板ユニット（２）４０とは、信号伝送用及び電力伝送用の配線ケーブル５０で連結されている。なお、本実施例では、配線ケーブル５０の両端を、回路基板（１）３２と回路基板（２）４２それぞれに、直接半田付けするようにしているが、少なくとも片方の端部をコネクタ接続するようにしても良い。

カバー２０には、図１（ｃ）に示すように、外部側に複数の放熱フィン２０ａが形成され、また、内部側に、基板ユニット（１）３０の発熱部品３４及び発熱部品３６と対面する位置にそれぞれ凸面部２０ｂ及び凸面部２０ｃが形成され、基板ユニット（１）３０を取り付けるための凹溝穴部２０ｄが形成されている。なお、カバー２０の凸面部２０ｂ及び凸面部２０ｃの高さは、基板ユニット（１）３０をカバー２０に取り付けた時に、基板ユニット（１）３０の発熱部品３４及び発熱部品３６と、それぞれ密着する高さに設定されている。また、放熱フィン２０ａについては、別途、別部品を使用して溶接等で取り付けるようにしても良い。

ケース１０には、図１（ｂ）に示すように、外部側に複数の放熱フィン１０ａが形成され、また、内部側に、基板ユニット（２）４０の発熱部品４４及び発熱部品４６と対面する位置にそれぞれ凸面部１０ｂ及び凸面部１０ｃが形成され、基板ユニット（２）４０を取り付けるための固定用支柱１２が形成されている。なお、ケース１０の凸面部１０ｂ及び凸面部１０ｃの高さは、基板ユニット（２）４０をケース１０の固定用支柱１２に取り付けた時に、基板ユニット（２）４０の発熱部品４４及び発熱部品４６と、それぞれ密着する高さに設定されている。なお、放熱フィン１０ａ及び固定用支柱１２については、別途、別部品を使用して溶接等で取り付けるようにしても良い。

［電子機器の組み立て手順］次に、本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器１の組み立ての手順について、図１を参照して説明する。まず、基板ユニット（１）３０と基板ユニット（２）４０とをなるべく近くに置き、配線ケーブル５０の両端をそれぞれの基板ユニットに直接半田付け、またはコネクタを介して接続し、両ユニットを連結する。図１（ａ）に示すように、基板ユニット（１）３０を矢印Ｆ１方向に移動させ、回路基板（１）３２に設けた位置決め用穴３２ａを基板ユニット（２）４０の位置決め用支柱４８の位置決め用凸部４８ａに嵌合させることにより、基板ユニット（２）４０に基板ユニット（１）３０を仮固定する。図１（ｂ）に示すように、ユニット止めネジ２１０を使い、回路基板（２）４２に設けた取付け穴４２ａを通して、基板ユニット（２）４０をケース１０の内部側の固定用支柱１２に設けた雌ネジ部１２ａにネジ止めする。

図１（ｃ）に示すように、カバー２０をケース１０の側壁部上面の所定の位置に載置する。図１（ｄ）に示すように、カバー２０の凹溝穴部２０ｄの穴を通して、ユニット止めネジ２１０を上方から挿入し、基板ユニット（１）３０のスタッド３８に設けた雌ネジ部３８ｂにネジ止めする。そうすることで、基板ユニット（１）３０が矢印Ｆ２方向に移動し、カバー２０の内部側にスタッド３８を介してネジ止めされると共に、基板ユニット（１）３０の発熱部品３４及び発熱部品３６がカバー２０の凸面部２０ｂ及び凸面部２０ｃとそれぞれ密着する。

なお、カバー２０の凸面部２０ｂ及び凸面部２０ｃと基板ユニット（１）３０の発熱部品３４及び発熱部品３６との間、また、ケース１０の凸面部１０ｂ及び凸面部１０ｃと基板ユニット（２）４０の発熱部品４４及び発熱部品４６との間に、例えば、熱伝導性弾性部材または熱伝導性グリースを介在させることにより、密着性及び放熱性の向上を図るようにしても良い。

また、基板ユニット（１）３０の構成品であるスタッドを、図２（ｂ）に示すような、下部に雌ネジ部３９ａと、上部に雄ネジ部３９ｂとを有するスタッド３９に変更することによって、回路基板（１）３２に固定されたスタッド３９の雄ネジ加工部３９ｂが、カバー２０の凹溝穴部２０ｄの穴から上方に突き出すようにして、ナット止めするようにしても良い。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る放熱構造を備える電子機器によれば、機器の組み立て作業性の向上及び薄型化を可能にする放熱構造を備える電子機器を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

本発明は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子機器に限らず、高熱を発する電子部品を実装する電子機器に適用することが可能である。

１：電子機器、１０：ケース、１０ａ：放熱フィン、１０ｂ：凸面部、１０ｃ：凸面部、１０ｄ：雌ネジ部、１２：固定用支柱、１２ａ：雌ネジ部、２０：カバー、２０ａ：放熱フィン、２０ｂ：凸面部、２０ｃ：凸面部、２０ｄ：凹溝穴部、２０ｅ：取付け穴、３０：基板ユニット（１）、３２：回路基板（１）、３２ａ：位置決め用穴、３４：発熱部品、３６：発熱部品、３８：スタッド、３８ａ：雌ネジ部、３８ｂ：雌ネジ部、３９：スタッド、３９ａ：雌ネジ部、３９ｂ：雄ネジ部、４０：基板ユニット（２）、４２：回路基板（２）、４２ａ：取付け穴、４４：発熱部品、４６：発熱部品、４８：位置決め用支柱、４８ａ：位置決め用凸部、５０：配線ケーブル、１００：電子機器、１１０：ケース、１１０ａ：放熱フィン、１１０ｂ：凸面部、１１０ｃ：凸面部、１１０ｄ：雌ネジ部、１１２：固定用支柱、１１２ａ：雌ネジ部、１２０：カバー、１２０ａ：放熱フィン、１２０ｂ：凸面部、１２０ｃ：凸面部、１２０ｄ：取付け穴、１２２：固定用支柱、１２２ａ：雌ネジ部、１３０：基板ユニット（１）、１３２：回路基板（１）、１３２ａ：固定用穴、１３４：発熱部品、１３６：発熱部品、１４０：基板ユニット（２）、１４２：回路基板（２）、１４２ａ：固定用穴、１４４：発熱部品、１４６：発熱部品、１５０：配線ケーブル、２００：筐体止めネジ、２１０：ユニット止めネジ。

Claims

ケースと複数の貫通穴を有するカバーとから成る筐体内に、発熱電子部品が搭載された第１のユニットと、発熱電子部品が搭載された第２のユニットとを収納し、前記第１のユニットおよび前記第２のユニットに搭載されたそれぞれの発熱電子部品から発生した熱を前記筐体を通して外部へ放出する放熱構造を備える電子機器において、
前記第１のユニットと前記第２のユニットは、互いに接続ケーブルを介して連結されており、
前記第１のユニットは、前記第１のユニットに搭載された発熱電子部品が熱伝導性部材を介して前記ケースの内部に密着するように取り付けられるとともに、
前記第２のユニットは、前記第１のユニットに設けられた支柱の凸部に位置決め用穴を用いて勘合させて仮固定され、前記カバーが前記ケースに合わさった後、前記貫通穴を介してカバーの外側から前記第２のユニットを所定の締結手段を用いて前記第２のユニットに搭載された発熱電子部品が熱伝導性部材を介して前記カバーの内側に密着するように取り付けられることを特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器において、前記所定の締結手段は、前記第２のユニット側に設けたスタッドの雌ネジ部に、前記カバーの前記貫通穴を介して、雄ネジ部を有するボルトまたはネジで螺合する手段であることを特徴とする電子機器。
請求項１に記載の電子機器において、前記所定の締結手段は、前記第２のユニット側に設けたスタッドの雄ネジ部が前記カバーの前記貫通穴を通過し、当該雄ネジ部に雌ネジ部を有するナットで螺合する手段であることを特徴とする電子機器。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子機器において、前記ケースまたは前記カバーの少なくとも一方は、放熱フィンを備えていることを特徴とする電子機器。