JP2003258469A - 電子部品実装基板の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁波シールドを行いつつシールドケース内部
に熱がこもるのを防止し、機器の小型化・高密度化に有
用な放熱構造を提供する。 【解決手段】複数の電子部品３を実装する基板１と、発
熱の多い電子部品（発熱体）３に接するように基板１と
平行に設置されるヒートシンク８と、基板１のうちヒー
トシンク８と反対の面を包囲するシールドケース４とで
構成された電子部品実装基板の放熱構造において、■シ
ールドケース４に、外界の空気を取り込むための第1の
ダクト５と、空気を外界に吐き出すための第二のダクト
６を設け、■第１のダクト５の外界側開口部が斜め下方
に、第２のダクト６が斜め上方に開口し、■第１及び第
２のダクトが、シールドケース４側の開口部の断面積よ
りも外界側開口部の断面積の方が小さく、且つ前記シー
ルドケース側開口部が金属メッシュ７で塞がれるように
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、電子部品実装基板
の放熱構造に係り、より詳細には、高密度に実装された
電子部品実装基板を包囲するシールドケースの内部の熱
を効率よく放熱するための放熱構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進むにつれ
て、発熱量が多くなる場合、ヒ−トシンクの大きさに制
約が係るため表面積が思うようにとれず、十分な冷却効
果を得られにくくなっている。また、基板の小型化に合
せて、回路基板上の部品の密集化が進むにつれ、基板周
囲が密閉されている場合には、熱発生源となる電子部品
による放射熱の影響が周囲の電子部品全体へ悪影響を及
ぼすことが懸念される。 【０００３】例として、回路間の干渉防止或いは不要輻
射防止のための電磁波シールド効果のほか異物の侵入を
防ぐことを目的としてシールドケースを回路基板に被装
した構成を有する電子機器を図４に示す。図４におい
て、発熱体２の周囲がシールドケ−ス４０により密閉さ
れているので、トランジスタ等の高発熱体から外部への
放熱経路としては、矢印で図示するように、一つは発熱
体２とヒ−トシンク８の接触面からの熱伝導→周囲への
熱放射・熱伝達によって放熱が行われる。もう一方では
発熱体表面からケ−ス４内部周囲への熱放射・熱伝達→
ケ−ス４０中の熱伝導→周囲への熱放射・熱伝達よって
放熱が行われる。 【０００４】密閉構造となっているためケ−ス内部の空
気の温度はケ−ス４０と同程度かそれ以上となるので、
発熱体の熱量が次第に大きくなった場合は、ケ−ス４０
内部の熱を周囲へ逃がしきれずケ−ス内部温度が著しく
上昇する。このことは、通気孔が設けられていても十分
に通風が行われない構造となっている場合にも起こりう
る。 【０００５】このような問題に対し、従来からヒートシ
ンクに送風するファンの風量を上げる方法や水冷方法が
用いられてきたが、それらはファンに大型のものを用い
たり、水冷のための熱交換器、ポンプ等を備えるもので
ある。別の方法としては、筐体に通気孔を設け筐体内部
の熱気を換気することが行われているが、本来の外界か
ら遮断し異物等の侵入を防ぐ耐環境性や電磁波シールド
性能を維持するため、通気孔の数及び大きさは必要最低
限とし、シールドケースやカバー等を多重構造にする等
していた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子部品実装基板の放熱構造においては、大
型のファンを用いる構成、あるいは水冷のための熱交換
器、ポンプ等を備える構成となっているため、電子機器
が大型化し、構造の複雑化とコスト高につながるという
問題点があった。また、通気孔を設けても、通気孔はあ
まり大きくできず通風路も複雑になりがちで風量が少な
いため、通風路を設けただけで十分な冷却効果を得られ
るものではなかった。 【０００７】本発明は上記問題を解決するために為され
たものであって、シールドケースに設けた通気孔にエア
ダクト及び金属メッシュを形成することで、必要な耐環
境性や電磁波シールド性能を維持しながら、シールドケ
ース内部から外部への効率的な熱伝達を可能とし、基板
の小型化に対応可能な放熱構造を提供することを目的と
している。 【０００８】 【発明が解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の請求項１に係る電子部品実装基板の放熱構造は、
複数の電子部品を実装する基板と、前記電子部品の発熱
を放熱するために前記電子部品の少なくとも一つに接す
るように前記基板と平行に設置されるヒートシンクと、
前記基板のうち前記基板のヒートシンク設置面と反対の
面を包囲するシールドケースとで構成された電子部品実
装基板の放熱構造であって、前記シールドケースが、外
界の空気を取り込むための第1のダクトと、空気を外界
に吐き出すための第二のダクトを有し、前記第１のダク
トの外界側開口部が下方もしくは斜め下方に開口し、前
記第２のダクトの外界側開口部が上方もしくは斜め上方
に開口し、前記第１及び第２のダクトが、前記シールド
ケース側の開口部の断面積よりも外界側開口部の断面積
が小さく、且つ前記シールドケース側開口部が金属メッ
シュでふさがれていることを特徴とする電子部品実装基
板の放熱構造とする。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施例につい
て図面を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施例
に係る電子機器を示す斜視図であり、図２は前記図１の
断面図である。 【００１０】図２において、回路基板１上に発熱体２及
びその他の部品３が複数個実装され、それらを取り囲む
ように実装面側に電磁波シールド効果を有するシ−ルド
ケ−ス４（以下単にケース４と呼ぶ）が取付けられてい
る。ケ−ス４上に２つの通気孔が設けられ、地に近い側
には空気の取り入れ口であるエアダクト（イン）５が、
天に近い側には空気の吐出し口であるエアダクト（アウ
ト）６が通気孔を覆うように設けられており、それらダ
クトの口はそれぞれ地（下）、天（上）の方向を向いて
いる。また両方の通気孔には金属メッシュ７が取付けら
れている。また、回路基板１の実装面に対して裏側には
金属製のヒ−トシンク８が基板面全体に取付けられ、発
熱体２とヒ−トシンク８は直接接触している。本来、シ
ールドケースは電子機器の全周囲を包囲するように設け
られるが、本実施例ではこのように金属製のヒートシン
ク８が回路基板１の片面を全面覆っているので、シール
ドケースは実装面からのみ基板を包囲すればよい。 【００１１】次に、作用を説明する。図２において、ケ
−ス４上のエアダクト（イン）５並びにエアダクト（ア
ウト）６により、外気をケース内に取り込み通風させ
る。このとき、エアダクト（イン）５はケ−ス４のでき
るだけ地に近い側に口を地に向けて設け、逆にエアダク
ト（アウト）６を天に近い側に口を天に向けて設ける。
また、ケ−ス４自体の向きも天地方向に縦長にする等し
て２つのエアダクトの間隔を広げ、２つのエアダクト付
近におけるケ−ス４内部の温度差がある程度発生するよ
うにする。これにより、ケ−ス４内部で温められ上部に
集まった軽い空気がエアダクト（アウト）６よりケ−ス
４外に導かれ上昇することで、エアダクト（イン）５か
ら常温の外気が導入される。この際、空気はダクトに沿
って引き込まれるので、スムースに通風が行われる。こ
のような対流により自然にケ−ス４に空気の流れができ
るので、必ずしも冷却ファンを必要とせず、自然空冷に
よっても大きな冷却効果を得ることができる。 【００１２】特に本実施例においては、２つのエアダク
トをできるだけ離すためにケ−ス４の端部に設け、エア
ダクトとケース４との角度が鋭斜角になるように設けた
ので、空気の通風経路が直線に近く、またエアダクト付
近で渦も発生しにくく、対流による通常の風量では層流
となるので、通風に伴う抵抗が少なくスムースに換気が
行われる。また、エアダクトの開口面積に対しメッシュ
面における通風路断面積を十分広くしメッシュの直上を
ダクトで被う構造とすることにより、メッシュを設けた
ことによる通風の抵抗の増加を抑えつつ空気の流れをス
ムースにし、メッシュから異物が侵入しにくくし、メッ
シュからの電磁波の漏洩をダクトで反射してケース外に
漏れにくくし、メッシュの破損を防いでいる。 【００１３】本実施例の通気孔及びダクトは、打ち抜き
及びプレス加工により容易に製造できる。つまり、ケ−
ス４が板金加工で製造される場合、通気孔を空けるため
に打ち抜いた板金をケ−ス４から完全に切断せずに残し
ておき、そのままダクトに利用する。もしくは、ケ−ス
４がアルミ製ならばダイカストで形成してもよい。 【００１４】図３は本発明の第２の実施例を示す図であ
り、本実施例ではケ−ス内部が壁で仕切られている。そ
の他は第１の実施例と同一構成であり、同一符号のみを
付してその説明を省略する。ケ−ス内部がシキリ９によ
って完全に仕切られている場合には、密閉されたケ−ス
上にエアダクト（イン）５、エアダクト（アウト）６を
仕切られた空間ごとにそれぞれ設けることで、第１の実
施例と同様な効果を得ることが可能となる。 【００１５】 【効果】本発明によれば、電子機器の筐体に設けた通気
孔にエアダクト及び金属メッシュを形成しているので、
必要な耐環境性や電磁波シールド性能を維持しながら外
気をケース内に取り込み通風させることができ、これに
より、従来の放熱経路に並列に、ケース内での熱放射及
び外気への熱伝導による放熱経路が加わるので、発熱体
から見た熱抵抗が減少し、小型化された機器においても
効率的に放熱することができる。また、ケース内の雰囲
気が外気に開放されることで、従来ケースと同程度に高
温だったケース内部温度を、外気気温に近づけることが
できる。本発明は、特に発熱量が大きい部品があり、機
器の小型化による実装密度の高い回路基板に対して著し
い効果を有する。 【００１６】また、上記第一の実施例においては、２つ
のエアダクトをできるだけ離してケ−ス４の端部に設け
たので、空気の通風経路が直線に近づき、通風に伴う抵
抗が少なくスムースに換気が行われる。また、メッシュ
の面積を十分広くしメッシュの直上をダクトで被う構造
とすることにより、メッシュを設けたことによる通風の
抵抗の増加を抑えつつ、空気の流れをスムースにし、異
物の侵入や電磁波の漏洩並びにメッシュの破損を防ぎ、
必要な耐環境性や電磁波シールド性能を維持しながら、
筐体内部から外部へ効率的に熱伝達を行うことができ
る。特に、電子機器を基板面をそろえるようにアレイ状
に（縦横に）並設する場合、ダクトがケース４の面から
突出しているので外界の空気を取り込みやすいので、機
器を密に並設することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施例に係る電子機器の斜視図 【図２】前記図１の断面図 【図３】本発明の第２の実施例に係る電子機器の断面図 【図４】従来の電子機器の断面図。 【符号の説明】 １ 回路基板 ２ 発熱体 ３ その他の実装部品 ４ ケ−ス ５ エアダクト（イン） ６ エアダクト（アウト） ７ 金属メッシュ ８ ヒ−トシンク ９ シキリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の電子部品を実装する基板と、前記
   電子部品の発熱を放熱するために前記電子部品の少なく
   とも一つに接するように前記基板と平行に設置されるヒ
   ートシンクと、前記基板のうち前記基板のヒートシンク
   設置面と反対の面を包囲するシールドケースとで構成さ
   れた電子部品実装基板の放熱構造であって、前記シール
   ドケースが、外界の空気を取り込むための第1のダクト
   と、空気を外界に吐き出すための第二のダクトを有し、
   前記第１のダクトの外界側開口部が下方もしくは斜め下
   方に開口し、前記第２のダクトの外界側開口部が上方も
   しくは斜め上方に開口し、前記第１及び第２のダクト
   が、前記シールドケース側の開口部の断面積よりも外界
   側開口部の断面積が小さく、且つ前記シールドケース側
   開口部が金属メッシュでふさがれていることを特徴とす
   る電子部品実装基板の放熱構造。