JPH1140968A

JPH1140968A - 電子機器の放熱構造

Info

Publication number: JPH1140968A
Application number: JP9189379A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ishii; 雅博石井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電子機器の放熱性能を損なうことなく、機器
内臓の基板に搭載された電子素子の信頼性を向上させ
る。【解決手段】仕切板１３０によって分割される基板１
２０のうち電子素子１５０が搭載されている部分が存す
る空間の天井部分を機器筐体１１０が密閉して異物の侵
入を防ぐので、電子素子１５０の信頼性は向上する。ま
た、電子素子１５０から発生する熱は、熱導伝層１４０
を通して基板放熱部１２１へ、さらに基板放熱孔７０１
から空気に伝わる。熱を吸収した空気は、基板放熱孔７
０１、孔９０１、孔９０２を通して換気されて機器筐体
１１０外に排出されるため、電子素子の動作する空間お
よび機器筐体１１０内の温度上昇は抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ、家
庭電化機器等の電子機器の放熱構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化
と高機能化とに伴い、基板に実装される電子素子の高密
度化が図られている。このため筐体内の電子素子から発
生する熱を効率よく筐体外に放出することが、より重要
になってきている。図１０は、そのような電子機器の従
来の放熱構造を示したものである。

【０００３】図１０において、電子機器装置は、機器筐
体１００１と電子素子１００２が実装された基板１００
３とから成り、機器筐体１００１の天板部分と底板部分
には、それぞれ放熱孔１００４と吸気孔１００５とが設
けられている。機器筐体１００１は鉄やプラスチック等
の複合素材からなり、ノートタイプの携帯機器の外殻を
構成し、基板１００３を内包する。基板１００３はエポ
キシ樹脂のプリント板等から成り、ＬＳＩ素子等の電子
素子１００２が搭載されている。吸気孔１００１から
は、機器筐体１００１内へ空気が入ってくる。放熱孔１
００４からは、機器筐体１００１外へ空気が出て行く。

【０００４】このように構成された従来の電子機器の放
熱構造では、基板１００３に搭載された電子素子は吸気
孔１００５から取り込まれる空気で冷却され、暖められ
た空気は対流により放熱孔１００４を介して機器筐体１
００１の外に出て行くので、機器筐体１００１内の温度
上昇は抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来構造では、主に放熱孔１００４を通して塵埃や水滴等
の異物が機器筐体１００１内に侵入し、基板１００３に
実装された電子素子に悪影響を与える場合がある。一
方、異物侵入を防ぐために放熱孔１００４を塞いでしま
うと、今度は機器筐体１００１内の温度の上昇を防ぐこ
とが困難となる。

【０００６】本発明は上記課題に鑑み、放熱性能を損な
うことなく基板に搭載された電子素子の信頼性を向上で
きる電子機器の放熱構造を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電子機器の放熱構造は、電子素子を搭載し
た回路基板と、前記回路基板を収納する機器筐体と、前
記機器筐体の内部空間を複数に仕切る仕切部材とを有
し、前記仕切部材によって仕切られた空間の一部を前記
回路基板から発生する熱を放出するための放熱空間と
し、前記仕切部材によって仕切られた前記放熱空間以外
の空間のうち、少なくとも前記回路基板より天井に近い
部分は、前記機器筐体によって外気から遮断されている
ことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子機器の放熱構
造に係る実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。（実施の形態１）図１は、本発明に係る電子機器の放熱
構造の実施の形態１を示す内部透視図である。

【０００９】この図に見られるように、電子機器の放熱
構造は機器筐体１１０、基板１２０、仕切板１３０、電
子素子１５０から成る。機器筐体１１０は鉄やプラスチ
ック等の素材から成り、ノートタイプ携帯機器などの電
子機器装置の外殻をなす。基板１２０は、エポキシ多層
プリント板などの多層基板であり、ＬＳＩ素子等の電子
素子１５０を搭載している。基板１２０は、仕切板１３
０によって基板放熱部１２１と基板素子搭載部１２２と
に区切られている。このうち基板放熱部１２１は電子素
子１５０から発生する熱を放熱するための部分で、電子
素子は搭載されていない。一方、基板素子搭載部１２２
は多数の電子素子１５０が搭載されており、機器動作時
にはこの電子素子１５０が熱源となる。

【００１０】基板１２０は多層基板であり、その中のひ
とつ若しくは複数の層に配線パターンが形成されてい
る。この配線パターンは、基板１２０上に搭載されてい
る電子素子１５０のリード端子と接続され、所定の回路
を構成する。この基板１２０の例えば最下層には、図２
に示すように熱導伝層１４０が形成されている。熱導伝
層１４０は、例えば銅、アルミ等の金属からなり、基板
１２０の略全面にわたって形成されている。そして、電
子素子１５０搭載位置下方の熱導伝層１４０には、図３
に示すように、配線パターン層３０３と非接触の、スル
ーホール３０２が形成されている。スルーホール３０２
は、電子素子１５０の搭載面に形成される金属層３０１
と接続している。金属層３０１は電子素子１５０と直接
接触することによって熱的に結合され、電子素子１５０
が発する熱をスルーホール３０２、熱導伝層１４０を通
じて、基板放熱部１２１の存する放熱用の空間へ伝達す
る。

【００１１】仕切板１３０は、機器筐体１１０と同じく
鉄やプラスチックなどの素材からなり、機器筐体内部１
１０内に設けられ、機器筐体１１０内の空間を熱的に分
割する。なお、仕切板１３０は基板１２０を支持、固定
している。上記のように本実施の形態によれば、電子素
子１５０が動作する空間を外気から遮断して異物の侵入
を防ぐことによって電子素子１５０の信頼性を向上でき
るとともに、電子素子１５０から発生する熱を熱導伝層
１４０を経て、基板放熱部１２１から電子素子１５０の
存しない空間に放出することによって、電子素子１５０
が動作する空間内の温度上昇を、単に外気から遮断する
だけの場合に比べて低く抑えることができる。

【００１２】なお、図示はしていないが、基板放熱部１
２１側の基板を剥離して、熱導伝層１４０を露出させる
ようにすれば、放熱特性が向上して、より好ましい。ま
た、本実施の形態においては一枚の仕切板１３０で筐体
内部の空間を二つに分けているが、複数の仕切板で空間
を三つ以上に分けても良い。さらに、熱導伝層１４０は
一層としているが、複数の層であっても同様の効果があ
る。

【００１３】また、基板放熱部１２１には電子素子を搭
載しないとしているが、放熱効果を一部損なっても基板
を有効に利用したい場合は、基板放熱部１２１に基板素
搭載部１２２に搭載されるものより発熱量の小さい電子
素子を搭載するようにしてもよい。また、基板１２０は
仕切板１３０によって支持、固定されるとしたが、基板
１２０を支持する支柱を別途設けたり、基板１２０の一
部を機器筐体１１０の側面まで延設して、固定するよう
にしてもよい。

【００１４】（実施の形態２）次に図４は、本発明に係
る電子機器の放熱構造の実施の形態２の内部透視図であ
る。図５は、図４の電子機器の放熱構造の縦断面図であ
る。実施の形態２の構成のうち、実施の形態１の電子機
器の放熱構造との共通部分については説明を省略し、異
なる部分についてのみ説明する。

【００１５】この実施の形態２において、基板１２０
は、電子素子１５０を搭載している基板素子搭載部１２
２のみで、基板放熱部１２１は存在しない。このため、
基板１２０は、仕切板１３０によって仕切られた一方の
空間内にのみ存在する状態で設けられている。そして、
仕切板１３０に近い部分の基板１２０は、図５のように
上部が剥離され、熱導伝層１４０が露出されている。

【００１６】そして、この熱導伝層１４０の露出部分と
一端が接触する、金属製厚板状の熱伝導部材４０１が、
仕切板１３０を貫通して、基板１２０の存しない方の空
間へ延長されている。この構成によれば、電子素子１５
０から発生した熱は、図示されていない金属層、スルー
ホールおよび熱導伝層１４０を通じて熱伝導部材４０１
に達し、仕切板１３０で仕切られた空間のうち、基板１
２０の存しない方の放熱用の空間に放出される。

【００１７】この場合、熱伝導部材４０１が、図示され
ているように表面積が大きいと、実施の形態１よりも効
果的に放熱が図れる。（実施の形態３）図６は、本発明の電子機器の放熱構造
の実施の形態３を示す縦断面図である。本実施の形態３
においては、これまでの実施の形態と異なり、仕切板は
設けられていない。従って、基板６０１は、従来の電子
機器におけるのと同様に、機器筐体１１０で囲まれた空
間に収められている。ただし、従来と異なり、機器筐体
１１０には放熱孔が設けられていない。また、基板６０
１は、実施の形態２と同様、熱導伝層１４０、及び図示
はされていないが、電子素子搭載面に形成された金属
層、金属層と熱導伝層１４０を接続するスルーホールを
有しており、基板一端上面部が剥離されて熱導伝層１４
０が露出されている。

【００１８】そして、機器筐体１１０の一側壁には、金
属製厚板状の熱伝導部材６０２が密接して設けられ、こ
の熱伝導部材６０２の一部６０２ａは、機器筐体１１０
の壁面を貫通して密閉空間内に膨出されており、前記基
板６０１の表面から露出している熱導伝層１４０と接触
している。本実施の形態のこの構造によれば、電子素子
１５０から発生する熱は、熱伝導部材６０２を通じて機
器筐体１１０外の大気に放出される。熱が大気に放出さ
れる点を除けば、電子素子１５０から熱伝導部材６０２
までの熱伝導の過程や、密閉による電子素子１５０の信
頼性向上の効果は、実施の形態２と同じである。

【００１９】なお、熱導伝層１４０から熱伝導部材６０
２まで熱を伝える構造は、熱導伝層１４０を露出させる
代わりに、電子素子の搭載部分と同様に、金属層とスル
ーホールを設けててもよい。（実施の形態４）次に図７は、本発明に係る電子機器の
放熱構造の実施の形態４を示す内部透視図である。

【００２０】図８は、図７の電子機器の放熱構造の一部
縦断面図である。この電子機器の放熱構造は、実施の形
態１の構成と基本的に同じであり、基板放熱部１２１に
基板放熱孔７０１を設けたことのみ異なっている。この
基板放熱孔７０１は、図８が示すように内面が導電材で
覆われており、この導電材は熱導伝層１４０と物理的に
接触している。基板放熱孔７０１を設けることによっ
て、基板放熱部１２１と空気との接触面積が大きくなる
とともに、基板放熱孔７０１を空気が通り抜けて、対流
が生じるので、熱は効率良く基板放熱部１２１が存する
空間へ放出される。

【００２１】なお、本実施の形態では基板放熱孔７０１
の形状が丸孔となっているが、どのような形状であって
も同様の効果があることは明らかである。（実施の形態５）図９は、本発明に係る電子機器の放熱
構造の実施の形態５を示す内部透視図である。

【００２２】図９の電気機器放熱装置の構成は、実施の
形態４の構造とほぼ同じであり、機器筐体１１０のうち
基板放熱部１２１の存する空間を構成する部分の天板に
孔９０１、底板に孔９０２をそれぞれ設けた点、およ
び、機器筐体１１０のうち基板素子搭載部１２２の存す
る空間を構成する部分の底板に孔９０３を設けた点が異
なっている。

【００２３】このうち孔９０１は、基板放熱部１２１か
ら放出される熱を素早く機器筐体１１０外に逃し効率の
良い放熱を促進することを主たる機能とする。一方、孔
９０２は、孔９０１および基板放熱孔７０１とともに基
板放熱部１２１が存する空間の換気を促し、放熱効率を
向上させることを主たる機能とする。孔９０３は基板素
子搭載部１２２の下方に滞留する熱を逃がすことを主た
る機能とする。ただし、孔９０３は底板にのみ設けら
れ、しかも電子素子１５０とは基板１２０によって隔離
されているので、埃塵等の侵入による電子素子１５０の
信頼性低下の心配はない。

【００２４】なお、本実施の形態では孔９０１は天板に
設けることにしているが、機器筐体１１０の側板にも設
けてもよい。また、基板放熱部１２１の存する空間内に
ファン等の気流発生装置を設置し、温まった空気を強制
的に機器筐体１１０外に放出してもよい。（実験）本発明の電子機器の放熱構造について、熱導伝
層と放熱孔の放熱効果を確認するために実施した温度測
定の結果を、対照用のデータとともに下の表に示す。測
定したのは、放熱空間（仕切板によって分割された基板
のうち電子素子を搭載していない部分の存する空間）
と、電子素子動作空間（仕切板によって分割された基板
のうち電子素子を搭載している部分の存する空間）の温
度である。測定のパターンは以下の３つである。

【００２５】（１）パターン１：機器筐体内の空間およ
び基板を仕切板により分割する。本発明と対比するため
に用意した参考例である。（２）パターン２：（１）に加え、基板に熱伝導層を設
ける。本発明の実施の形態１に相当する。（３）パターン３：（２）に加え、放熱空間を構成する
機器筐体の天板と、放熱空間に存する基板部分とに、放
熱孔を設ける。本発明の実施の形態５に相当する。

【００２６】表に示される温度の値は全て平衡時のもの
である。測定は以下の条件で行われた。・機器筐体内部容積：１００ｃｍ³ ・放熱空間の容積：５０ｃｍ³ ・電子素子動作空間の容積：５０ｃｍ³ ・基板搭載素子の発熱量：２．０Ｗ・気温：２４℃ ・機器筐体および仕切板の素材：プラスチック・熱導伝層の素材：銅

【００２７】

【表１】単位：℃

【００２８】表の示すとおり、放熱空間を設けただけの
パターン１（参考例）に比べ熱導伝層を設けたパターン
２では、放熱空間の温度が８℃高くなっているのに対し
電子素子動作空間の温度は７℃低くなっている。これ
は、電子素子から発生した熱が熱導伝層を通じて放熱空
間へ移動したと考えられ、熱導伝層による放熱効果が確
認できる。また、パターン２に更に放熱孔を設けたパタ
ーン３では、放熱空間は６℃、電子素子動作空間は３
℃、それぞれ温度が低くなっている。これは、放熱孔を
設けることで対流が生じ、熱が機器筐体外に放出される
ことで、放熱空間の温度が下がり、電子素子から放熱空
間への熱の移動も促進されたと考えられ、放熱孔による
放熱効果が確認できる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子機器の放熱構造は、電子素子を搭載した回路基板
と、前記回路基板を収納する機器筐体と、前記機器筐体
の内部空間を複数に仕切る仕切部材とを有し、前記仕切
部材によって仕切られた空間の一部を前記回路基板から
発生する熱を放出するための放熱空間として使用し、前
記仕切部材によって仕切られた前記放熱空間以外の空間
のうち、少なくとも前記回路基板より天井に近い部分
は、前記機器筐体によって外気から遮断されるようにな
っているので、電子素子が動作する空間を外気から遮断
することによって、外部から機器筐体に侵入する異物に
よって電子素子の動作や性能に悪影響が生じることを防
げると同時に、電子素子から生じる熱は放熱空間へ放出
されるので、電子素子が動作する空間の温度上昇も抑制
されるという効果がある。

【００３０】さらに、本発明の電子機器の放熱構造は、
前記回路基板が、前記放熱空間と前記放熱空間以外の空
間とにまたがって設置され、前記放熱空間に存する基板
部分と放熱空間以外の空間に存する基板部分とが一層以
上の熱導伝層によってつながっている構成か、または熱
伝導部材を別途有し、熱伝導部材の一端が前記放熱空間
または機器筐体外部に突出し、前記熱伝導部材の他端が
前記回路基板と物理的接触を持っている構成にすれば、
電子素子から発生する熱を効率良く放熱空間に放出でき
るので、電子素子の動作する空間の温度上昇を抑えるこ
とができる。

【００３１】さらに、本発明の電子機器の放熱構造の、
前記放熱空間に存する基板部分が、内周面を熱導伝性材
料によって覆われた１個以上の基板放熱孔を持ち、前記
基板放熱孔の熱導伝性材料と前記熱導伝層とが物理的に
接触している構成にすれば、熱導伝層と放熱空間の接触
面積が大きくなるとともに、基板放熱孔を通って対流が
起こるので、放熱空間への放熱がさらに効率良く行わ
れ、電子素子の動作する空間の温度上昇をいっそう抑え
ることができる。

【００３２】さらに、本発明の電子機器の放熱構造は、
前記機器筐体のうち放熱空間を構成する放熱筐体部の壁
に１個以上の放熱孔を設け、前記放熱筐体部以外の前記
機器筐体のうち底板部に１個以上の放熱孔が設ける構造
にすれば、放熱空間の空気が換気されて放熱がさらに促
進され、電子素子の動作する空間の温度上昇をよりいっ
そう抑えることができる。

【００３３】また、本発明の電子機器の放熱構造は、電
子素子を構成する回路基板と、前記回路基板を収納する
機器筐体と、前記回路基板と物理的接触を持つ熱伝導部
を有し、前記回路基板が一層以上の熱導伝層を有し、前
記熱伝導部の一端は前記機器筐体外部に臨んでおり、前
記機器筐体の空間のうち前記回路基板より天井に近い部
分は、前記機器筐体によって外気から遮断されるという
構造にしても、電子素子が動作する空間を外気から遮断
することによって、外部から機器筐体に侵入する異物に
よって電子素子の動作や性能に悪影響が生じることを防
げると同時に、電子素子から生じる熱は機器筐体外へ放
出されるので、電子素子が動作する空間の温度上昇も抑
制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における電子機器の放熱
構造の内部透視図である。

【図２】同実施の形態における電子機器の放熱構造の縦
断面図である。

【図３】同実施の形態における電子機器の放熱構造の一
部の縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２における電子機器の放熱
構造の内部透視図である。

【図５】同実施の形態における電子機器の放熱構造の縦
断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３における電子機器の放熱
構造の縦断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４における電子機器の放熱
構造の内部透視図である。

【図８】同実施の形態における電子機器の放熱構造の一
部の縦断面図である。

【図９】本発明の実施の形態５における電子機器の放熱
構造の内部透視図である。

【図１０】従来の電子機器の放熱構造の内部透視図であ
る。

【符号の説明】

１１０機器筐体１２０基板１２１基板放熱部１２２基板素子搭載部１３０仕切板１４０熱導伝層１５０電子素子３０１金属層３０２スルーホール３０３配線パターン層４０１熱伝導部材７０１基板放熱孔９０１孔９０２孔９０３孔１００１機器筐体１００２電子素子１００３基板１００４放熱孔１００５吸気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子素子を搭載した回路基板と、前記回路基板を収納する機器筐体と、前記機器筐体の内部空間を複数に仕切る仕切部材とを有
し、前記仕切部材によって仕切られた空間の一部を前記回路
基板から発生する熱を放出するための放熱空間とし、前記仕切部材によって仕切られた前記放熱空間以外の空
間のうち、少なくとも前記回路基板より天井に近い部分
は、前記機器筐体によって外気から遮断されていること
を特徴とする電子機器の放熱構造。
【請求項２】前記回路基板は、前記放熱空間と前記放熱空間以外の空間とにまたがって
設置され、前記放熱空間に存する基板部分と放熱空間以外の空間に
存する基板部分とが、一層以上の熱導伝層によってつな
がっていることを特徴とした請求項１記載の電子機器の
放熱構造。
【請求項３】前記放熱空間に存する基板部分は、内周面が熱導伝性材料によって覆われた１個以上の基板
放熱孔を持ち、前記基板放熱孔の熱導伝性材料と前記熱導伝層とが物理
的に接触していることを特徴とする請求項２記載の電子
機器の放熱構造。
【請求項４】熱伝導部材を更に有し、前記熱伝導部材の一端は前記放熱空間に突出し、前記熱伝導部材の他端は前記回路基板と物理的接触を持
っており、前記回路基板は一層以上の熱導伝層を有していることを
特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項５】前記機器筐体のうち放熱空間を構成する
放熱筐体部の壁に１個以上の放熱孔を設け、前記放熱筐体部以外の前記機器筐体のうち底板部に１個
以上の放熱孔が設けてあることを特徴とする請求項２、
請求項３、請求項４いずれかに記載の電子機器の放熱構
造。
【請求項６】電子素子を構成する回路基板と、前記回路基板を収納する機器筐体と、前記回路基板と物理的接触を持つ熱伝導部材を有し、前記回路基板が一層以上の熱導伝層を有し、前記熱伝導部材の一端は前記機器筐体外部に臨んでお
り、前記機器筐体の空間のうち前記回路基板より天井に近い
部分は、前記機器筐体によって外気から遮断されること
を特徴とする電子機器の放熱構造。