JPH1197869A - 放熱装置及び小型電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路素子の発熱が筺体内に拡散するのを軽減し
て筺体外に放熱する。 【解決手段】発熱体１を実装した印刷配線基板２を熱伝
導部材の放熱ケース３で包囲して筐体５ａ，５ｂ内部へ
の熱拡散を抑制し、放熱ケース３の熱は熱伝導部材のヒ
ートシンク４によって筺体外に放熱することにより、筐
体内部と筐体表面の温度上昇を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型パーソナルコ
ンピュータやデジタルカメラあるいはビデオカメラなど
の電子機器に搭載される発熱密度の高いＬＳＩやマイコ
ンなどを搭載したプリント基板の放熱装置に関し、特に
放熱効率の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器、特に小型の電子機器に使用さ
れる印刷配線基板は、ＬＳＩやマイコンなどの発熱部品
の高集積と高密度実装が進むことにより、電力密度が増
加し、それにより発生する熱が大きな問題となってい
る。

【０００３】小型電子機器の放熱装置は、空冷方式が一
般的であり、ヒートシンクを発熱体に密着させることに
より放熱を促進させたり、送風ファンを設けて強制空冷
する方式が多く取られている（例えば、特開平７−２０
２０８５号公報、特開平８−２６１６７２号公報、特開
平８−３３５６５６号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の冷却
方式、例えばヒートシンクを発熱体に密着させる方式の
放熱では、発熱体であるＬＳＩやマイコンなどの表面温
度は下げることができるが、その熱を機器の筺体内に放
散しているために筺体の表面温度が上昇したり、発熱体
であるＬＳＩやマイコンなどの素子に応じたヒートシン
クが必要であることからコスト面での問題もあった。

【０００５】また、エアダクトを用いて筺体外に放熱す
る方式もあるが、エアダクトを形成するために筺体内に
おける発熱体の配置に制約が発生してコスト高になる。
また、ヒートパイプを用いた冷却方式もあるが、コスト
高になる問題がある。

【０００６】また、送風ファンは、小型の電子機器では
それに占める容積の大きさが問題であったり、特に音声
を記録する方式の電子機器においては、送風ファンが発
する高周波ノイズが記録されてしまうなどの問題があ
る。

【０００７】本発明の１つの目的は、電子機器の筐体内
の発熱体が発生する熱を簡単な構成で筐体外に放熱して
該筐体内の温度や筐体表面の温度の上昇を軽減すること
にある。

【０００８】本発明の他の目的は、更に、電子機器にお
ける内部の電子回路からの電磁波放出を防止し、更に
は、外部からの侵入電磁波によって雑音が発生するのを
防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解決するために、印刷配線基板に実装したＬＳＩや
マイコンなどの発熱体を第１熱伝導部材で囲んで筺体内
への放熱を最小限に抑えながら、この第１熱伝導部材の
熱を筺体外に放出するように構成するものである。

【００１０】具体的には、発熱体を実装した印刷配線基
板を内包する第１熱伝導部材と、この第１熱伝導部材と
熱伝導可能に結合された第２熱伝導部材と、放熱カバー
とを備え、前記第１熱伝導部材は筐体内側に位置し、前
記第２熱伝導部材は筐体外側に形成した凹部に位置する
ようにこれらを設置し、前記筐体の凹部を放熱カバーで
塞いで前記第２熱伝導部材を覆う構成とする。

【００１１】あるいは、発熱体を実装した印刷配線基板
を内包する第１熱伝導部材と、筐体の内側に仕切壁によ
って区画され、前記第１熱伝導部材を収容する放熱空間
と、外気が前記放熱空間を循環するように前記筐体に形
成した通気穴を設ける構成とする。

【００１２】前記第１熱伝導部材を発熱体を搭載した印
刷配線基板の周囲を電磁的シールドする材質とすること
により、電子回路からの電磁波の放出や侵入を防止す
る。

【００１３】また、前記第１熱伝導部材と発熱体の間を
熱的に結合する第３熱伝導部材を両者間に介在させるこ
とにより、熱伝達効率を高め、この第３熱伝導部材を電
気絶縁性を備えた材質とすることにより、電子回路と第
１熱伝導部材の間の絶縁を確実にして小型化を促進す
る。

【００１４】また、前記第３熱伝導部材は、弾力性に富
んだシート状部材とすることにより、発熱体の高低差
（第１熱伝導部材との間の間隙の大小）は、第３熱伝導
部材の弾性変形により吸収するようにする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態を示す小型電
子機器の分解斜視図である。図２は、図１に示す小型電
子機器のＡ平面での断面図である。

【００１７】図において、１は印刷配線基板２に実装さ
れたＬＳＩやマイコンなどの回路素子である発熱体、３
は発熱体１が実装された印刷配線基板１を内包する第１
熱伝導部材である放熱ケース、４は前記放熱ケース３と
機械的及び熱的に結合した第２熱伝導部材であるヒート
シンク、５ａ，５ｂは筺体、６は通気穴６ａを有する放
熱カバーである。

【００１８】ヒートシンク４は、放熱ケース３から伝導
される熱を気中に放出する放熱フィンを備える。そし
て、筐体５ａ，５ｂは、ヒートシンク４が該筐体５ａ，
５ｂの外側に位置するようにするための凹部５ｃを備え
る。前記放熱カバー６は、前記凹部５ｃを塞いでヒート
シンク４を覆う。

【００１９】このような小型電子機器において、発熱体
１で発生した熱は、これを包囲する放熱ケース３に伝導
され、この放熱ケース３と熱的に結合状態にあるヒート
シンク４に伝導される。そして、ヒートシンク４は筺体
５ａ，５ｂの外側に位置しているために、放熱カバー６
の通気穴６ａを通過して循環する外気に放熱する。従っ
て、発熱体１で発生した熱が筺体５ａ，５ｂ内に多量に
放散して内部温度や表面温度が大きく上昇することはな
い。

【００２０】発熱体１から放熱ケース３への熱伝導効率
を高めれば、発熱体１の温度上昇を一層低く抑えること
ができる。図３に示す実施形態は、発熱体１と放熱ケー
ス３の間の熱伝導効率を高めるために、発熱体１と放熱
ケース３の間に熱伝導率の大きな第３の熱伝導部材７
ａ，７ｂを介在させたものである。この第３熱伝導部材
７ａ，７ｂは、発熱体１と放熱ケース３の間の熱伝導を
促進させる。

【００２１】図１及び図２に示した実施形態において
は、発熱体１から放熱ケース２への熱伝導は空気層を介
して行うようにしているので、高い熱伝導効率を得るこ
とは困難である。しかし、この実施形態のように、空気
層よりも大きい熱伝導率の第３熱伝導部材７ａ，７ｂを
発熱体１と放熱ケース３の間に介在させることにより、
熱伝導の効果を高めることができる。

【００２２】印刷配線基板２に実装される多数の回路素
子の形態（高さや上面形状）や配列は様々であるので、
複数の発熱体１と放熱ケース３の間を確実に結ぶように
第３熱伝導部材７ａ，７ｂを配置するための工夫が必要
である。各発熱体１と放熱ケース３の間の間隙の大きさ
に相当する厚みの第３熱伝導部材を使用して各発熱体１
と放熱ケース３の間を個別に結ぶ構造とすることも考え
られるが、この実施形態は、弾力性に富んだ平坦なシー
ト状の第３熱伝導部材７ａ，７ｂを使用し、複数の回路
素子（発熱体１）の高低差は弾性変形により吸収する構
成とした。

【００２３】この第３熱伝導部材７ａ，７ｂを電気絶縁
性の材質とすることにより、放熱ケース２と各ＬＳＩや
マイコンの回路素子との間の電気絶縁を支援するように
することにより、回路素子と放熱ケース３の間の間隙を
狭くして小型化を促進することができる。

【００２４】第３熱伝導部材７ａ，７ｂの弾性変形によ
って複数の発熱体１の高低差（放熱ケース３との間隙の
大小）を吸収することが困難な場合には、図４に示すよ
うに、放熱ケース３を変形させることにより発熱体１と
の間隙を略均一にして第３の熱伝達部材７ａ，７ｂを介
在させるようにすれば良い。

【００２５】また、この小型電子機器の印刷配線基板２
とこれに実装された回路素子（発熱体１）によって構成
される電子回路が、不要な電磁波を放出するのを防止し
たり、外部からの電磁波を受けて雑音を発生するのを防
止することが望ましい場合には、前記放熱ケース３を熱
伝導性の良い材質であると共に電磁的シールド効果もあ
る材質を選定して構成すると良い。

【００２６】ヒートシンク４の形状に関しては特別な制
約はないが、外気への熱放散効率を高めるためには、こ
の実施形態のように、スペース効率の良いフィン付放熱
板を使用すると良い。

【００２７】小型電子機器の外郭を堅固に構成するため
には、筐体の外側に付属する部品は少ないほうが良い。
図５は、このような観点から、筐体内に放熱空間を形成
した実施形態を示している。

【００２８】筐体５ａの内側には仕切壁５ｄにより区画
した放熱空間５ｅを形成し、この放熱空間５ｅにその表
面に放熱フィン３ａを形成した放熱ケース３を収容する
ものである。放熱ケース３内に発熱体１である回路素子
を実装した印刷配線基板２が、前述した実施形態と同様
に収容されている。

【００２９】仕切壁５ｄとの間に放熱空間５ｅを形成す
る筐体５ａにおける放熱空間対応領域には、通気穴５ｆ
を形成して外気を循環させて放熱フィン３ａから放出さ
れる熱を筐体外に拡散する。

【００３０】放熱ケース３内の印刷配線基板２は、筐体
５ａ，５ｂ内の主回路基板８にコネクタ９を介して接続
する。

【００３１】この実施形態においても放熱ケース３内の
発熱体１が発生する熱は、筐体内部には僅かに拡散する
たけで、効率良く筐体外に放出することができる。

【００３２】小型電子機器において、ヒートシンク４を
筐体５ａ，５ｂのどの位置に配置するかが重要になる。
超小型のビデオカメラやＭＰＥＧ対応の電子カメラのよ
うに、携帯型の小型電子機器においては、左手で機器を
支えて右手で操作するように設計される。そして、電源
電池は、重量配分の観点から、一般には、筐体内の下部
に配置される。放熱するヒートシンクは、冷却空気が自
然に円滑に循環して熱気を効率良く筐体外に放散できる
ように配置されることが望ましい。図６に示す実施形態
は、このような点を考慮して構成したものである。

【００３３】図６に示した小型電子機器は、ＭＰＥＧ対
応の電子カメラで、ヒートシンク４の配置場所としての
凹部５ｇを筐体５ａ，５ｂの上隅部（被写体側から見て
右上隅、使用者から見て左上隅）に形成している。発熱
体である回路素子を実装した印刷配線基板を内包する放
熱ケース３に連なるヒートシンク４は、この上隅部の凹
部５ｇに配置し、放熱カバー６で覆って保護している。
放熱カバー６は、露出する各面に通気穴６ａを形成して
外気の自然循環を円滑にする。

【００３４】なお、１０は筐体上部の中央位置に配置し
たＣＣＤイメージセンサ用のレンズ、１１は、筐体５
ａ，５ｂの下部に配置した電源電池である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、発熱体を包囲する第１熱伝導
部材の熱を筐体外へ効率良く放熱することにより筐体内
部への熱拡散を抑制して、筺体の内部温度や表面温度の
上昇を軽減することができるという効果が得られる。

【００３６】また、印刷配線基板を囲む第１熱伝導部材
である放熱ケースに電磁的シールド効果のある材質を使
用することにより、印刷配線基板上にＬＳＩやマイコン
によって構成される電子回路からの電磁波放出及び外部
からの電磁波侵入を防止して電磁的障害を防止すること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す小型電子機器の分解
斜視図である。

【図２】図１に示した小型電子機器のＡ平面での断面図
である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す小型電子機器の断
面図である。

【図４】本発明の更に他の実施形態を示す小型電子機器
の断面図である。

【図５】本発明の更に他の実施形態を示す小型電子機器
の断面図である。

【図６】本発明の更に他の実施形態を示す小型電子機器
の分解斜視図である。

【符号の説明】

１…発熱体、２…印刷配線基板、３…放熱ケース、４…
ヒートシンク、５ａ，５ｂ…筺体、６…放熱カバー、７
ａ，７ｂ…第３熱伝導部材。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を実装した印刷配線基板を内包する
   第１熱伝導部材と、この第１熱伝導部材と熱伝導可能に
   結合された第２熱伝導部材と、放熱カバーとを備え、前
   記第１熱伝導部材は筐体内側に位置し、前記第２熱伝導
   部材は筐体外側に形成した凹部に位置するようにこれら
   を設置し、前記筐体の凹部を放熱カバーで塞いで前記第
   ２熱伝導部材を覆ったことを特徴とする放熱装置。
2. 【請求項２】発熱体を実装した印刷配線基板を内包する
   第１熱伝導部材と、筐体の内側に仕切壁によって区画さ
   れ、前記第１熱伝導部材を収容する放熱空間と、外気が
   前記放熱空間を循環するように前記筐体に形成した通気
   穴を備えたことを特徴とする放熱装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記第１熱伝導部材
   は、その表面に放熱フィンを備えたことを特徴とする放
   熱装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３の１項において、前記第１熱
   伝導部材は、発熱体を搭載した印刷配線基板の周囲を電
   磁的シールドする材質としたことを特徴とする放熱装
   置。
5. 【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記第１熱
   伝導部材と発熱体の間を熱的に結合する第３熱伝導部材
   を両者間に介在させたことを特徴とする放熱装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記第３熱伝導部材
   は、電気絶縁性を備えた材質であることを特徴とする放
   熱装置。
7. 【請求項７】請求項５または６において、前記第３熱伝
   導部材は、弾力性に富んだシート状部材としたことを特
   徴とする放熱装置。
8. 【請求項８】請求項１において、前記第２熱伝導部材
   は、放熱フィンを備えたことを特徴とする放熱装置。
9. 【請求項９】請求項１〜８の１項に記載された放熱装置
   を備えた小型電子機器。