JP2004311521A - 放熱材内蔵電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内部での熱のこもりを低減する放熱材内蔵電子装置を提供する。
【解決手段】電子部品１が搭載された回路基板３が金属製筐体４に収容された電子装置において、上記回路基板３が可撓性のある袋体８に収容され、この袋体８の内部に熱伝導性が良く非導電性の放熱材１１が充填され、この袋体８が金属製筐体４に収容されている。電子部品１から発生した熱が放熱材１１を介して筐体４へと熱伝導するので放熱性が向上する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製筐体を有する電子装置に係り、特に、筐体内部での熱のこもりを低減する放熱材内蔵電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子装置は、装置内の電子部品から発生する熱が電子部品の動作を不安定にしたり、電子部品を損傷したりするので、放熱を図る必要がある。デジタル処理やデジタル通信を行う電子装置では、処理速度や通信速度の高速化に伴い、発熱量が飛躍的に増大する。
【０００３】
一方、電子装置から望まない電磁波が漏洩する不要輻射は、他の電子装置にノイズとして吸収され電子装置の動作に不具合をもたらす。デジタル処理やデジタル通信を行う電子装置では、処理速度や通信速度の高速化に伴い、不要輻射も高周波化していっそう深刻となる。
【０００４】
図３に示した電子装置は、ピグテール型光通信装置３１である。この通信装置は、電子部品１（１ａ，１ｂ）及び光部品２が搭載された回路基板３が金属製筐体４に収容されたものである。回路基板３の一端には発光素子や受光素子といった光部品２が実装され、その光部品２には光ファイバ５の一端が固定的に光結合されている。光ファイバ５は、筐体４の端部に形成された挿通穴６から筐体４外に導き出され、筐体４外で適宜な長さ延長されて図示しない反対端に光コネクタが取り付けられている。光部品２と光ファイバ５の光結合部分には外力による屈曲を緩和するためのブーツ７が設けられている。ブーツ７はゴム等の弾力性のある材料からなるが、導電性物質を添加することによってブーツ７が電磁波を遮蔽できる。回路基板３上の電子部品１は代表的なものだけが示してあり、実際には高さや幅の異なる多様な電子部品１が実装されている。また、図示省略したが、回路基板３には外部との電気的な信号伝達を図るためのコネクタが実装されており、そのコネクタに相手コネクタを装着するための窓が筐体４に設けてある。
【０００５】
この通信装置は、筐体４を金属製とすることによって不要輻射が筐体４外に漏れないようにしている。この筐体４は、単に不要輻射防止対策としてだけでなく、回路基板３を外力から保護することは勿論、回路基板３のＧＮＤ電位に接地することによりＧＮＤ電位の導体面積（体積）を増やして回路動作を安定にさせる働きや、電子部品１から発生した熱を効率良く外部に逃がす働きも考慮して設けられている。ただし、放熱に関しては、不要輻射防止と競合する関係にある。例えば、ブーツ７を通してある挿通穴６はブーツ７とのクリアランスを大きくし過ぎると電磁波が漏洩しやすく、小さくし過ぎると空気の流通が抑制されて筐体４内部に熱気がこもりやすくなる。
【０００６】
以上の複数の目的から、筐体４は、頑丈かつ放熱効率を高めるよう肉厚があって表面積が大きいことが要件となる。また、筐体４は、この通信装置を複数台配列して組み込む組み込み型シャーシへの収納スペース効率や組み込み易さを考慮して直方体状に形成されている。なお、電子部品１ａ，１ｂや光部品２などの部品類は、高さ（回路基板３からの高さ）がいろいろ異なるので、筐体４内の空間の高さを低くするには限界がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３０８４８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように不要輻射防止のために筐体４をよく密閉すると、筐体４内部に熱気がこもりやすくなる。筐体４自体の放熱性に関しては筐体４が金属製であることや肉厚があって表面積が大きいことで十分に実現されているので、電子部品１から筐体４への放熱性を高めることが望まれる。
【０００９】
従来、筐体内壁４ｗと電子部品１との間を極力狭くし、筐体内壁４ｗと電子部品１との間に熱伝導シートを挟み込んで、電子部品１から筐体４への熱伝導を図ることも試みられているが、前述のように電子部品１ａ，１ｂや光部品２などの部品類の高さがいろいろ異なるので、それぞれに熱伝導シートを挟み込むことは困難である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、筐体内部での熱のこもりを低減する放熱材内蔵電子装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、電子部品が搭載された回路基板が金属製筐体に収容された電子装置において、上記回路基板が可撓性のある袋体に収容され、この袋体の内部に熱伝導性が良く非導電性の放熱材が充填され、この袋体が金属製筐体に収容されているものである。
【００１２】
上記袋体の表面が筐体の内壁に接していてもよい。
【００１３】
上記回路基板に搭載された光部品に対して光ファイバが固定的に光結合されており、該光ファイバが上記筐体に形成された挿通穴から筐体外に導き出されており、上記袋体が上記光ファイバを覆って筐体外まで延出されていてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１に示されるように、本発明に係る電子装置２１は、図３に示したピグテール型光通信装置３１に本発明を適用したものである。図示されるように、直方体に形成された金属製筐体４の内部には回路基板３を覆った袋体８が収容されている。図１ではハッチングで示したが、袋体８内には、図５の電子部品１及び光部品２が搭載された回路基板３と放熱材１１が収容されている。また、袋体８は挿通穴６から筐体４の外部にもはみ出しており、この袋体８内に図５の光ファイバ５の一部やブーツ７も収容され、袋体８の開口部８ｅは光ファイバ５を食わえ込むように閉じ合わされている。
【００１６】
袋体８は、可撓性を有すると共に伸縮性も有するシート状の材料からなり、開口部８ｅを有する袋状に形成したものであり、開口部８ｅから回路基板３を中に入れることは勿論、風船のように気体や流動性のある材料を注入したり、逆に、気体を吸引して排除することができる。図示の状態では既に開口部８ｅは閉じられている。袋体８の外側表面は、塗布、吹き付け、メッキ、蒸着、ラミネート、箔や粉末の付着などにより付加した導電性物質で覆われている。導電性物質としては、導電性が高ければ何でもよいが、電磁波を吸収しやすいフェライトなどが好適である。袋体８の外側表面は、筐体４の内壁に１箇所以上で接することにより、筐体４と同電位となっている。袋体８の内側表面は、回路基板３の荷電部分に触れることを考慮して絶縁体であることが望ましい。袋体８の材料としては、ポリエチレン、ゴム等の樹脂がよい。また、開口部８ｅの閉じ合わせを容易にするために袋体８を熱収縮性材料で構成し、回路基板３を収容し、放熱材１１を充填した後に加熱して閉じるようにしてもよい。
【００１７】
図１の通信装置２１では、回路基板３と共に放熱材１１が可撓性のある袋体８に収容され、この袋体８の表面が導電性物質で覆われ、この袋体８が金属製筐体４に収容されている。回路基板３上の電子部品１から発生する電磁波は、袋体８表面の導電性物質により吸収或いは反射されて袋体８から外へは漏洩しない。図３に示した従来のピグテール型光通信装置３１と比較すると、ピグテール型光通信装置３１では電磁波が筐体内壁４ｗで反射されたのに対し図１の通信装置２１では電磁波が筐体内壁４ｗには届かず袋体８表面で反射される。このため、電磁波の通る隙間が従来より狭くなっており、従来よりも電磁波が飛び交う自由が規制されていることになる。よって、電子部品１相互間の不要輻射が従来よりも抑制される。
【００１８】
また、図１の通信装置では、袋体８が光ファイバ５の一部を収容して袋体開口部８ｅを閉じ合わせてあるので、挿通穴６のクリアランスから電磁波が漏洩する心配がない。袋体８の材料に適宜な機械的強度及び弾力性のあるものを使用することにより、袋体開口部８ｅにブーツ７の機能を持たせ、ブーツ７をなくすることも可能である。
【００１９】
電磁波が袋体８表面の導電性物質により吸収されると、その電磁波エネルギは熱に転換される。この熱は、筐体４に伝搬し筐体４から外部に放出される。
【００２０】
袋体８には放熱材１１が充填されているので、電子部品１から発生した熱が放熱材１１を介して筐体４へと熱伝導する。従って、筐体４内の熱輻射や内部空気の対流に頼っていた従来のものに比べ、筐体４内部での熱のこもりが低減され、従来よりも放熱性が向上する。
【００２１】
図２に示したピグテール型光通信装置２２は本発明を適用したものである。図示されるように、直方体に形成された金属製筐体４の内部には回路基板３を覆った袋体８が収容されている。回路基板３には、電子部品（代表的な１個だけを図示してある）１、光部品２及び電気コネクタ９が搭載されている。電子部品１と光部品２は回路基板３の片側面（これを部品面とする）に実装され、電気コネクタ９は回路基板３の反対側面（これを半田面とする）に実装されている。筐体４には電気コネクタ９に外部の相手コネクタを装着するために窓１０が設けてある。電気コネクタ９の部品高さは、電気コネクタ９が筐体４外表面に対して同一か少し凹んだ位置になるよう、適宜な高さのものが使用されている。
【００２２】
筐体４は、回路基板３の部品面側と半田面側とに分割形成されており、部品面側筐体片４ａと半田面側筐体片４ｂとで回路基板３を挟み込むか、一方の筐体片４ａ（４ｂ）に回路基板３を固定してから他方の筐体片４ｂ（４ａ）を閉じ合わせるようになっている。また、筐体４には光ファイバ５及びブーツ７を通すための挿通穴６が設けられている。挿通穴６は、部品面側筐体片４ａと半田面側筐体片４ｂにそれぞれ半穴を設けることで形成されている。電気コネクタ用の窓１０の周囲において筐体４の肉厚が増してあり、この肉厚が増した部分は、後述する袋体押え部４ｃとなる。
【００２３】
袋体８は、可撓性及び伸縮性を有するシート状部材であって開口部８ｅを有する袋状に形成したものである。図示の状態では既に袋体８内部の空気が排除され開口部８ｅは閉じられている。袋体８内部の空気が排除されたことにより、袋体８は回路基板３や電子部品１及び光部品２に密着してこれら部品類の高さに応じた凹凸を有する形状となっている。袋体８の内側表面が非導電性物質からなり、外側表面が導電性物質で覆われていることは言うまでもない。
【００２４】
袋体８は、挿通穴６から筐体４の外部にもはみ出しており、この袋体８内に光ファイバ５の一部やブーツ７が収容され、袋体８の開口部８ｅは光ファイバ５を食わえ込むように閉じ合わされている。
【００２５】
この実施形態では、電気コネクタ９を露出させるために、袋体８の一部が開削されている。この開削箇所の周囲をなす袋体開削部８ｃは回路基板３の半田面に密着させられている。即ち、筐体４の袋体押え部４ｃが回路基板３の半田面に押し付けられることにより、袋体押え部４ｃと半田面とで袋体開削部８ｃが挟み込まれている。袋体押え部４ｃには、導電性があって機械的には柔軟な材料、例えば、ディスペンシブルガスケットからなる噛ませ材を設けると、挟み込みが確実になる。
【００２６】
放熱材１１は、熱伝導性が良くかつ柔軟な非導電性物質であって、回路基板３への塗り付けが可能な粘着性のある或いは袋体開口部８ｅからの注入が可能な流動性のある物質からなる。放熱材１１として、例えば、ジェル状のシリコン樹脂がある。また、放熱材１１中にフェライト等の電波吸収性のある粉末を混ぜ込んでもよい。
【００２７】
袋体８は、放熱材１１が充填されているため筐体４内部の空間をかなり多く占めており、筐体内壁４ｗに接する部分も多い。図示の場合、放熱材１１は回路基板３の部品面のみに設けられているが、半田面にも設けてよい。
【００２８】
この実施形態では、熱伝導性が良い非導電性物質からなる放熱材１１が袋体８に充填されているので、電子部品１から発生した熱を効率良く放熱材１１に伝搬させ、筐体４に逃がしてやることができる。
【００２９】
なお、以上の実施形態では、ピグテール型光通信装置２１，２２に本発明を適用したが、光部品２を搭載しない回路基板３を有する電子装置に本発明を適用すれば回路基板３上の電子部品１が発生する熱を効率良く筐体４へ逃がす効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３１】
（１）筐体内部での熱のこもりを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電子装置の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す電子装置の断面図である。
【図３】従来の電子装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品
２ 光部品
３ 回路基板
４ 筐体
５ 光ファイバ
６ 挿通穴
７ ブーツ
８ 袋体
９ 電気コネクタ
１０ 窓
１１ 放熱材

Claims (3)

1. 電子部品が搭載された回路基板が金属製筐体に収容された電子装置において、上記回路基板が可撓性のある袋体に収容され、この袋体の内部に熱伝導性が良く非導電性の放熱材が充填され、この袋体が金属製筐体に収容されていることを特徴とする放熱材内蔵電子装置。
2. 上記袋体の表面が筐体の内壁に接していることを特徴とする請求項１記載の放熱材内蔵電子装置。
3. 上記回路基板に搭載された光部品に対して光ファイバが固定的に光結合されており、該光ファイバが上記筐体に形成された挿通穴から筐体外に導き出されており、上記袋体が上記光ファイバを覆って筐体外まで延出されていることを特徴とする請求項１又は２記載の放熱材内蔵電子装置。

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