JPH10117088A - 電磁波シールドボックス構造 - Google Patents

電磁波シールドボックス構造

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JPH10117088A
JPH10117088A JP8268786A JP26878696A JPH10117088A JP H10117088 A JPH10117088 A JP H10117088A JP 8268786 A JP8268786 A JP 8268786A JP 26878696 A JP26878696 A JP 26878696A JP H10117088 A JPH10117088 A JP H10117088A
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JP
Japan
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electromagnetic wave
heat
box structure
wave shielding
type semiconductor
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JP8268786A
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English (en)
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Shinichi Yamada
真一 山田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、シールド効果を低減させること無
く、シールドボックス構造内の温度上昇の低減と温度の
安定化が可能な電磁波シールドボックス構造を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 電磁波をシールドする電磁波シールド材
料120aで囲まれた電磁波シールドボックス構造にお
いて、n型半導体11、p型半導体13、導電体15、
正電極17、負電極19、絶縁層21、シールド導電層
120a、吸熱フィン23および放熱フィン25から成
るヒートポンプを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器から発生
するノイズを遮蔽する電磁波シールドボックス構造に関
し、特に、シールドボックス内の熱を放熱させることが
できる電磁波シールドボックス構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、EMC(Electro Magnetic Compa
tibility)の観点から、ノイズの影響を受けない、ノイ
ズを出さない装置の性能が求められている。
【0003】特に、微弱な信号をキャッチし、信号を増
幅する敏感なセンサ等はノイズの影響を受けないための
設計が要求される。また、ノイズが大きいディジタル回
路やインバータ回路からは外部にノイズが伝搬すること
による他の装置や機能の誤動作に対処する設計が要求さ
れる。
【0004】以上のようなノイズの影響を少なくするた
めの対処方法として、伝搬するノイズを遮蔽するという
考え方がある。静電シールド、磁界シールドおよびファ
ーフィールドの電磁波シールドが遮蔽の手段である。こ
れらの場合、シールド材料で周囲を囲った電磁波シール
ドボックスを用いている。
【0005】電磁波シールドボックスでは、継ぎ目の無
いものが最も理想的な電磁波シールドボックス構造とい
える。しかしながら、シールドボックスからの信号線の
取り出しやシールドボックス内の熱を放出させるため等
の開口部が必要となる。
【0006】特に、ファーフィールドの電磁波シールド
構造では、開口部の大きさは、遮蔽対象の周波数に対応
させて変える必要がある。つまり、高い周波数の程開口
部は小さく、また、遮蔽効果を高めるほど小さくしなけ
ればならない。
【0007】また、電磁波シールドボックス構造内にノ
イズ源や敏感なアナログ回路を閉じ込めた場合に考慮し
なければならないのは、冷却手段である。電磁波シール
ドボックス内部に発熱素子(パワーデバイス)がある場
合や高温における温度特性が精度に悪影響を及ぼす素子
(高精度オペアンプ等)では、電磁波シールドボックス
内部での温度上昇を抑える必要がある。このため、電磁
波シールドボックス内の冷却の一般的な方法として、従
来は空冷を用いている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電磁波シールドボックスでは、内部を冷却するために空
冷を用いていたが、この場合、風の通る孔として開口が
必要なので、シールド効果を低減させてしまうという問
題があった。一方、コールドプレート(冷却板)内に水
を流したり、チップ近くに衝突噴流を生じさせる液冷等
もあるが、最近では冷却システムの複雑さ等から、使用
される頻度は少ない。
【0009】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、シールド効果を低減させること無く、シールドボッ
クス構造内の温度上昇の低減と温度の安定化が可能な電
磁波シールドボックス構造を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明は、電磁波をシールドする電磁波シ
ールド材料で囲まれた電磁波シールドボックス構造にお
いて、ヒートポンプを備えることを要旨とする。
【0011】請求項1記載の電磁波シールドボックス構
造にあっては、ヒートポンプを電磁波シールド材料で囲
まれた電磁波シールドボックスに備えるので、電磁波シ
ールドボックス内の熱をシールド効果を低減させること
無く放熱することができ、電磁波シールドボックス構造
内の温度上昇の低減と温度の安定化が可能となる。
【0012】また、請求項2記載の発明は、電磁波をシ
ールドする電磁波シールド材料で囲まれた電磁波シール
ドボックス構造において、ヒートパイプを備えることを
要旨とする。
【0013】請求項2記載の電磁波シールドボックス構
造にあっては、ヒートパイプを電磁波シールド材料で囲
まれた電磁波シールドボックスに備えるので、電磁波シ
ールドボックス内の熱をシールド効果を低減させること
無く放熱することができ、電磁波シールドボックス構造
内の温度上昇の低減と温度の安定化が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】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は本発明に係る電磁波シ
ールドボックス構造の第1実施形態を示した断面図であ
り、図2はその斜視図である。
【0015】第1実施形態の電磁波シールドボックス構
造では、ペルチェ効果を利用した半導体ヒートポンプを
用いて電磁波シールドボックス内の熱を電磁波シールド
ボックス外に放熱させるようにしたものである。
【0016】ここでペルチェ効果を利用した半導体ヒー
トポンプを図3を参照して説明する。図3に示すように
半導体ヒートポンプは、n型半導体101とp型半導体
103の一方の面を金属105で接合し、n型半導体1
01の他方の面に正電極107を接合し、p型半導体の
他方の面に負電極109を接合したものであり、正電極
107から負電極109へ直流電流を流すと金属105
側の接合部が低温となり、この接合部で吸熱が起こる。
また、正電極、負電極側の接合部は高熱となり、この接
合部で発熱が起こる。尚、吸熱効果を上げるため、金属
105には熱伝導性グリース111を介して吸熱フィン
113が設けられている。また、放熱効果を上げるた
め、正電極107と負電極109には絶縁層115と熱
伝導性グリース117を介して放熱フィン119が設け
られている。
【0017】この効果は、可逆的で電流の向きを逆にす
ると吸熱、発熱が逆になる。市販されているヒートポン
プには、吸急熱量が10(W)以上で冷蔵庫より温度低
減効果があるものもある。
【0018】図1と図2に示すように、第1実施形態の
電磁波シールドボックス構造10Aは、n型半導体11
とp型半導体13とを非接触で配置し、このn型半導体
11とp型半導体13の一方の面に接合され、n型半導
体11とp型半導体13とを導通させる導電体15と、
n型半導体11の他方の面に接合される正電極17と、
p型半導体の他方の面に接合される負電極19と、この
正電極17と負電極19と接合する絶縁層21と、この
絶縁層21と接合される導電層として、シールド導電層
120aとから成る。
【0019】また、吸熱効果を上げるため、導電体15
には吸熱フィン23が設けられている。さらに、放熱効
果を上げるため、シールド導電層120aの正電極17
と負電極19のはいちいちと対応する位置に放熱フィン
25が設けられている。尚、導電体15と吸熱フィン2
3との間と、絶縁層21とシールド導電層120aとの
間と、シールド導電層120aと放熱フィン25との間
には熱伝導性を上げるために熱伝導性グリースが介在さ
れる。
【0020】このn型半導体11、p型半導体13、導
電体15、正電極17、負電極19、絶縁層21、シー
ルド導電層120a、吸熱フィン23および放熱フィン
25とにより半導体ヒートポンプを構成している。
【0021】特に、第1実施形態の電磁波シールドボッ
クス構造10Aでは、電磁波シールドボックス構造10
Aの基本構成であるシールド材料としてのシールド導電
層120aを半導体ヒートポンプの導電層として用いる
ようにしている。
【0022】ここで、熱源として微弱な光を検出する図
4に示すような光(X線)検出器を例にして説明する。
図4(b)に示すように、光(X線)検出器は、微弱な
光を検出して電気信号に変換するフォトダイオード13
1と、フォトダイオード131により変換された電気信
号を蓄積する静電容量133と、静電容量からの信号読
み出しを切り換える薄膜トランジスタ135とから成る
アナログセンサー部を図4(a)に示すように複数整列
配置したものある。この光(X線)検出器では、走査線
137により所定の薄膜トランジスタ135がオンされ
ると、信号線139を介して電気信号が増幅器141に
転送され、検出信号(画像信号)に変換されて順次出力
される。
【0023】この場合、外部からのノイズを遮断するた
めに前記アナログセンサー部を継ぎ目のないシールドボ
ックス120内に格納する。また、フォトダイード13
1の感度を得るためと、増幅器141の高温による精度
低下を防止する目的で、前記半導体ヒートポンプの吸熱
フィン23を前記アナログセンサー部に近接させ、この
半導体ヒートポンプによってシールドボックス120内
を冷却する。
【0024】第1実施形態の電磁波シールドボックス構
造10Aにおいて、半導体ヒートポンプの正電極17か
ら負電極19に直流電流を流すと、導電体15側が低温
となり、吸熱フィン23部で吸熱が起き、アナログセン
サー部と増幅器141の熱が吸熱され、また、正電極1
7、負電極19側は高熱となり、シールド導電層120
aおよび放熱フィン25で発熱が起き、前記吸熱された
熱が放熱されてシールドボックス120内が冷却され
る。
【0025】このように、第1実施形態の電磁波シール
ドボックス構造10Aでは、シールド導電層120aを
半導体ヒートポンプの導電層として用いるように半導体
ヒートポンプを設けるようにしたので、シールドボック
ス120に放熱用の開口部を設ける必要が無く、シール
ドボックス120内の熱をシールド効果を低減させるこ
と無く放熱することができ、電磁波シールドボックス構
造10A内の温度上昇の低減と温度の安定化が可能とな
る。また、従来のシールドボックス120に半導体ヒー
トポンプを設けるのみで安価に本実施形態の電磁波シー
ルドボックス構造10Aを実現することができる。
【0026】尚、第1実施形態の電磁波シールドボック
ス構造10Aには、放熱フィン25が設けられている
が、シールド導電層120aのみで十分に放熱できるよ
うな場合は放熱フィン25は設けなくても良い。
【0027】図5は、本発明に係る電磁波シールドボッ
クス構造の第2実施形態を示した断面図である。尚、図
1、図2に示す第1実施形態の電磁波シールドボックス
構造10Aと同一部材には同一の符号を付して詳細な説
明は省略した。
【0028】図5に示すように、第2実施形態の電磁波
シールドボックス構造10Bは、図1、図2に示す第1
実施形態の電磁波シールドボックス構造10Aの吸熱フ
ィン23を無くし、熱源(フォトダイオード131、増
幅器141)を収納する基板145に導電層15を直に
接合させるようにしたものである。また、図1、図2に
示す第1実施形態の電磁波シールドボックス構造10A
の放熱フィン25を第2実施形態の電磁波シールドボッ
クス構造10Bでは無くしている。
【0029】このように、第2実施形態の電磁波シール
ドボックス構造10Bでは、熱源を収納する基板145
に半導体ヒートポンプの導電層15を直に接合させるよ
うにしているので、第1実施形態の電磁波シールドボッ
クス構造10Aの効果に加えて、構造を簡略化すること
ができ、第1実施形態の電磁波シールドボックス構造1
0Aに比べ、製造コストを下げることができる。
【0030】尚、第2実施形態の電磁波シールドボック
ス構造10Bにもシールド導電層120aの半導体ヒー
トポンプの配置と対応する外側の位置に放熱フィンを設
けるようにしても良い。
【0031】図6は、本発明に係る電磁波シールドボッ
クス構造の第3実施形態を示した断面図である。尚、図
1、図2に示す第1実施形態の電磁波シールドボックス
構造10Aと同一部材には同一の符号を付して詳細な説
明は省略した。
【0032】第3実施形態の電磁波シールドボックス構
造10Cでは少なくとも1つのヒートパイプを利用して
電磁波シールドボックス内の熱を電磁波シールドボック
ス外に放熱させるようにしたものである。
【0033】ここでヒートパイプを図7に示す。図7に
示すように、ヒートパイプは内部151aを真空にした
アルミニウム、ステンレス鋼、銅等の金属パイプ151
の内側にガラス繊維や網状金属で作成した熱移動部15
3を設け、この熱移動部153内に水、アンモニア等の
熱媒体を入れたものである。
【0034】ヒートパイプでは、金属パイプ151の一
端が加熱されると前記熱媒体が蒸発してもう一方の端に
瞬時に熱を運び放熱し、凝縮して液体に戻り、熱移動部
153内を毛細管現象で環流する。この動作の繰り返し
で熱エネルギーの移動が行われる。
【0035】また、金属パイプ151の直径を3(mm)
程度にし、小形電子部品に適用できるようにしたヒート
パイプも開発されている。このヒートパイプは、水冷よ
りも大きな効果(低い熱抵抗値)を持ち、ヒートパイプ
1本当たり5(W)程度の熱輸送が可能である。
【0036】図6に示すように、第3実施形態の電磁波
シールドボックス構造10Cは、シールドボックス12
0にヒートパイプ31を取り出す開口部120h(例え
ばヒートパイプ31に直径3(mm)のものを用いた場合
は直径3(mm)より若干大きい円状の孔)を設け、ヒー
トパイプ31の一方の端部を吸熱部として熱源、例えば
前記光(X線)検出器のアナログセンサー部と増幅器を
収納する基板や冷却板に近接させ、ヒートパイプ31の
他方の端部を放熱部として開口部120hからシールド
ボックス120外に引き出して構成される。尚、ヒート
パイプ31はシールド導電層120aの外側もしくは、
シールボックス120内、例えば基板145に固定され
る。
【0037】このとき、熱をシールド導電層120aに
逃がす場合は、開口部120hとヒートパイプ31との
隙間に半田33を付けて完全に隙間を無くすようにす
る。また、熱をシールド導電層120aに逃がしたくな
い場合は、開口部120hとヒートパイプとの隙間に断
熱材を詰め、ヒートパイプ31からシールド導電層12
0aへの熱伝導を防いでおく。
【0038】第3実施形態の電磁波シールドボックス構
造10Cにおいて、熱源から熱が発生すると、ヒートパ
イプ31の前記吸熱部側熱媒体が蒸発してシールドボッ
クス120外のヒートパイプ31の前記放熱部側に瞬時
に熱を運び放熱し、凝縮して液体に戻り、前記熱移動部
内を毛細管現象で環流する。この動作の繰り返しでシー
ルドボックス120内の熱を放熱する。
【0039】このように、第3実施形態の電磁波シール
ドボックス構造10Cでは、ヒートパイプ31の一方の
端部を吸熱部として熱源に近接させ、ヒートパイプ31
の他方の端部を放熱部として開口部120hからシール
ドボックス120外に引き出しているので、シールドボ
ックス120内の熱をシールド効果を低減させること無
く放熱することができ、電磁波シールドボックス構造1
0C内の温度上昇の低減と温度の安定化が可能となる。
また、従来のシールドボックス120にヒートパイプ3
1を設けるのみで安価に本実施形態の電磁波シールドボ
ックス構造10Bを実現することができる。
【0040】図8は、本発明に係る電磁波シールドボッ
クス構造の第4実施形態を示した断面図である。尚、図
6に示す第3実施形態の電磁波シールドボックス構造1
0Cと同一部材には同一の符号を付して詳細な説明は省
略した。
【0041】図8に示すように、第4実施形態の電磁波
シールドボックス構造10Dは、図6に示す第3実施形
態の電磁波シールドボックス構造10Cのシールドボッ
クス120外のヒートパイプ31を放熱フィン35内に
挿入し、放熱効果を上げたものである。尚、放熱フィン
35はシールド導電層120aの外側に固定される。
【0042】このように、第4実施形態の電磁波シール
ドボックス構造10Dでは、シールドボックス120外
のヒートパイプ31を放熱フィン35内に挿入している
ので、第3実施形態の効果に加えてさらに放熱効果を上
げることが可能となる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、ヒートポンプを電磁波シールドボックスに備
えるので、シールド効果を低減させること無く、シール
ドボックス構造内の温度上昇の低減と温度の安定化が可
能となる。また、請求項2記載の発明によれば、ヒート
パイプを電磁波シールドボックスに備えるので、シール
ド効果を低減させること無く、シールドボックス構造内
の温度上昇の低減と温度の安定化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態の構成を示す断面図
である。
【図2】本発明に係る第1実施形態の構成を示す斜視図
である。
【図3】半導体ヒートポンプを示す断面図である。
【図4】熱源である光(X線)検出器を示す図である。
【図5】本発明に係る電磁波シールドボックス構造の第
2実施形態を示した断面図である。
【図6】本発明に係る電磁波シールドボックス構造の第
3実施形態を示した断面図である。
【図7】ヒートパイプを示す断面図である。
【図8】本発明に係る電磁波シールドボックス構造の第
4実施形態を示した断面図である。
【符号の説明】
10A,10B,10C,10D 電磁波シールドボッ
クス構造 11 n型半導体 13 p型半導体 15 導電層 17 正電極 19 負電極 21 絶縁膜 23 吸熱フィン 25 放熱フィン 31 ヒートパイプ 33 半田 120a シールド導電層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁波をシールドする電磁波シールド材
    料で囲まれた電磁波シールドボックス構造において、 ヒートポンプを備えることを特徴とする電磁波シールド
    ボックス構造。
  2. 【請求項2】 電磁波をシールドする電磁波シールド材
    料で囲まれた電磁波シールドボックス構造において、 ヒートパイプを備えることを特徴とする電磁波シールド
    ボックス構造。
  3. 【請求項3】 前記ヒートポンプは、n型半導体とp型
    半導体とを非接触で配置し、このn型半導体とp型半導
    体の一方の面に接合され、n型半導体とp型半導体とを
    導通させる導電体と、n型半導体の他方の面に接合され
    る正電極と、p型半導体の他方の面に接合される負電極
    と、この正電極と負電極と接合する絶縁層と、この絶縁
    層と接合される導電層とから成り、前記電磁波シールド
    ボックス構造を構成する前記シールド材料を前記ヒート
    ポンプの導電層とすることを特徴とする請求項1記載の
    電磁波シールドボックス構造。
  4. 【請求項4】 前記ヒートパイプは、吸熱部と放熱部と
    を有し、この吸熱部を前記電磁波シールドボックス内に
    配置し、前記放熱部を前記電磁波シールドボックス外に
    配置することを特徴とする請求項2記載の電磁波シール
    ドボックス構造。
JP8268786A 1996-10-09 1996-10-09 電磁波シールドボックス構造 Pending JPH10117088A (ja)

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