JP2004319949A - ファン回路基板およびそれを使用するファン構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱効果を大幅に向上させ、回路基板の素子の電流耐性を向上させる。
【解決手段】 回路基板１００は、その一方の表面に回路エレメント領域１０２と放熱膜１０６とを備える。回路エレメント領域１０２は、ファンのモータを駆動するための回路や素子を含み、その一部の素子は、熱を生じる発熱素子１０４である。放熱膜１０６は、回路基板１００の表面のエッジ部に位置し、発熱素子１０４と連結されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ファン回路基板とそれを使用するファン構造に関し、特に放熱率と効果を増加させるファン回路基板とそれを使用するファン構造に関する。

従来のファン構造の動作方式として、回路基板を使用してモータを駆動し、そしてモータによりそのハブ及び羽根を動かすことにより、一方の空気を一定の流速で他方へ流す気流を発生させる。その後、このファン構造が実装された発熱体は、この気流により熱を当該発熱体から放出する。

然しながら、ファンを一定の期間作動させると、ファンの放熱効果が次第に低下する傾向がある。これは、主にファン内部の各電子部品が作動中に熱を発して、この熱が迅速に放出されないからである。

冷却ファン（cooling fan）若しくはノート型パソコンで使用するファンでは、その集積回路（integrated circuit）はしばしば単相双極（single-phase bipolar）の方式でファン本体を駆動する。然しながら、この状況では、より低い電流を使用することはできるが、電流がそのまま集積回路に流れて、より高い熱を発生する。この熱が直ちに放熱できない場合、集積回路の表面に蓄積するために、集積回路本体の温度が高くなりすぎ、集積回路が本来備えるべき機能を継続して発揮できなくなり、さらには運転停止（shutdown）の状況になる可能性もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放熱効果を大幅に向上させ、回路基板の素子の電流耐性を向上させるファン回路基板を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、放熱効果を大幅に向上させ、回路基板の素子の電流耐性を上げてファンの寿命を延ばすことができるファン構造を提供することをもう一つの目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、回路エレメント領域と放熱膜とを備えるファン回路基板を提供する。回路エレメント領域は、ファン回路基板の一方の表面上に位置し、発熱素子を有する。放熱膜は、前記表面のエッジ部に位置し、前記発熱素子とつながっている。

本発明のファン回路基板において、前記放熱膜は、前記回路エレメント領域を囲む。また、放熱膜中に複数の開口部を形成してもよい。放熱膜は伝熱材料塗膜であり、この伝熱材料塗膜の材料は銅、アルミニウム、鉄及びそれらの合金から構成される群から選ばれる材料である。

また、本発明のファン回路基板は、さらに、ファン回路基板の前記表面と反対側の表面上に位置する補助放熱片を備える。さらに、この表面上には補助回路領域を形成してもよい。また、補助放熱片は、通り穴を介して放熱膜とつながっている。補助放熱片は、伝熱材料塗膜であり、この伝熱材料塗膜の材料は銅、アルミニウム、鉄及びそれらの合金から構成される群から選ばれる材料である。

また、本発明のファン回路基板は、突起部を備え、且つ発熱素子と放熱膜は同時にこの突起部上に位置しても良い。この他、この突起部上に発熱素子の下方まで延出した開口部を備えてもよい。

さらに、本発明は、ハブと、前記ハブの内部に設けられたモータと、前記ハブと連結する羽根と、前記モータと接続される回路基板と、を備えるファン構造を提供する。前記ファン構造の特徴は、回路基板が回路エレメント領域と放熱膜とを備えることである。回路エレメント領域は、回路基板の一方の表面上に位置し、発熱素子を有する。放熱膜は、前記表面のエッジ部に位置し、前記発熱素子とつながっている。

上記本発明の構造から分かるように、本発明の回路基板は、放熱膜または補助放熱片を別に備えるので、発熱素子が発熱した際に、放熱膜または補助放熱片により迅速に熱を回路基板から運び去り、回路基板の放熱効率を大幅に上げることができる。

また、本発明のファン構造において、回路基板の放熱膜の部分がハブから突出する構成とすると、放熱膜または補助放熱片が放出した熱をファンが作動して生じる風により更に迅速に回路基板から運び去ることができ、このようにして、放熱効率を大幅に上げるだけでなく、回路基板の素子の電流耐性を上げることもでき、さらにファンの寿命を延ばすこともできる。

更に、本発明の回路基板の突起部のみがハブから突出する場合は、発熱素子がファンの空気通路に露出するので、ファンが作動する際に、直接その熱を回路基板から運び去ることができ、放熱効率を大幅に上げ、回路基板の素子の電流耐性を上げてファンの寿命を延ばすことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

(実施の形態１)
図1は、本発明による実施の形態1のファン回路基板の模式図である。図２は、本発明のファン回路基板を使用したファンの模式図である。図1及び図２を参照すると、本発明によるファン構造２００は、ハブ２０２と、ハブ２０２の内部に位置するモータ（図示せず）と、ハブ２０２と連結する羽根２０４と、モータと接続される回路基板１００と、を備える。

ハブ２０２は、モータと連結するために用いられ、且つモータが作動する際に同期して作動して、羽根２０４を動かす。羽根２０４は、作動する時に、遠心力などの作用により、ファン構造２００の一方の空気を吸い込んで、吸い込んだ空気をファン構造２００の反対側から排出し、ファン構造２００の周囲に気流を生じる。

ハブ２０２、モータ、羽根２０４などの部材の構造形状及び材質は、実際の必要に応じて適宜な構造形状及び材質を採用すればよい。

回路基板１００は、回路エレメント領域１０２と、回路基板１００のエッジ部に位置する放熱膜１０６と、をその一方の表面に有する。回路エレメント領域１０２は、モータを駆動する回路、半導体素子、集積回路及び関連する素子を含み、且つ一部の素子は熱を生じる発熱素子１０４である。ここで、発熱素子１０４は、例えば集積回路、半導体素子などである。

放熱膜１０６は、発熱素子１０４とつながっており、発熱素子１０４が生じた熱を外部に放出すると同時に、ファン構造２００自身の空気通路の設計により放熱膜１０６が放出する熱を迅速にファン構造から運び去る。放熱膜１０６は、例えば伝熱材料塗膜であり、その材料は銅、アルミニウム、鉄およびそれらの合金などの伝熱材料である。

放熱膜１０６は、回路エレメント領域１０２全体を囲んでもよく、回路エレメント領域１０２以外のその他のあらゆる回路基板１００の部位に位置してもよい。更に、放熱膜１０６は、図２に示すようにハブ２０２から突出して延出してもよいし、ハブ２０２の内部に位置してもよい。放熱膜１０６がハブ２０２から突出して延出する場合、放熱膜１０６はファン構造２００の空気通路上にあるので、放熱膜１０６を通過する空気が迅速に放熱膜１０６から放出された熱を運び去ることができる。このため、回路基板１００の素子の電流耐性を大幅に上げることができ、さらにファン構造２００の寿命を延ばすことができる。

(実施の形態２)
図３に示すように、回路基板３００の放熱膜１０６上には、複数の開口部１０８を形成してもよい。開口部１０８は対称に配置されるのが好ましい。この実施の形態において、放熱膜１０６の開口部１０８はファン構造２００が作動する際の部分空気通路とすることができるので、開口部１０８を通過する空気が迅速に放熱膜１０６から放出された熱を運び去ることができる。従って、この実施の形態において、さらに大幅に回路基板３００の素子の電流耐性を上げることができ、ファン構造２００の寿命を延ばすことができる。

また、回路基板１００の構造において、放熱膜１０６を形成した表面の反対側の表面に、補助放熱片（図示せず）を形成してもよい。この補助放熱片は、その上にある複数の突起部により、複数の通り穴または図３に示す開口部１０８を介して、放熱膜１０６とつながり、放熱膜１０６の総放熱面積を増加させる。なお、この補助放熱片は、伝熱材料シートまたは伝熱材料塗膜であり、その材料は例えば銅、アルミニウム、鉄及びそれらの合金などの伝熱材料である。

さらに、この補助放熱片の形状は、実際の必要に応じて変更でき、その形状は例えば回路基板１００の表面形状に対応する形状、または任意の形状でもよい。この他、前記反対側の表面上に補助回路領域（図示せず）が形成される場合、この補助放熱片は、補助回路領域以外のあらゆる回路基板１００の部位上に位置する。

また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、補助放熱片３０２は、板金加工により、回路基板３００上に係止して、放熱膜１０６とつないでもよい。例えば、補助放熱片３０２上に係止部３０４を形成し、さらに保持または係止の方式で補助放熱片３０２を直接回路基板３００上に係止して、さらに係止部３０４によって放熱膜１０６とつなぐ。

(実施の形態３)
図５に示すように、回路基板４００は突起部１１０を備えてもよい。ここで、発熱素子１０４は突起部１１０上に位置する。この実施の形態において、回路基板４００は、突起部１１０のみをハブ２０２から突出して延出させてもよいし、突起部１１０と放熱膜１０６を同時にハブ２０２から突出して延出させてもよい。突起部１１０をハブ２０２から突出させると、発熱素子１０４が直接ファン構造２００の空気通路上に位置するので、この突起部１１０を通過した空気が直接発熱素子１０４から生じる大部分の熱を運び去ることができる。このため、さらに回路基板４００の素子の電流耐性を大幅に上げることができ、かつファン構造２００の寿命を延ばすことができる。

(実施の形態４)
図６に示すように、回路基板５００上の放熱膜１１２は、突起部１１０上にのみ形成しても良い。または、回路基板５００上には、発熱素子１０４を突起部１１０上に形成するが、放熱膜を形成しない。この実施の形態において、放熱効果は僅かに低下するが、突起部１１０を通過する空気が直接発熱素子１０４から生じた熱の大部分を運び去るので、やはり回路基板５００の素子の電流耐性を上げることができ、さらにファン構造２００の寿命を延ばすことができる。

(実施の形態５)
図７に示すように、回路基板５００の放熱効果を強化するために、突起部１１０上に発熱素子１０４まで延出する開口部１１４を形成し、発熱素子１０４における突起部１１０に面した部分が開口部１１４によって露出された回路基板６００が得られる。なお、この実施形態において、発熱素子１０４は、ほとんど完全に空気通路に露出しているので、突起部１１０を通過する空気と発熱素子１０４との接触面積がより大きくなり、発熱素子１０４からもっと多くの熱を運び去ることができる。このようにして、さらに回路基板６００の素子の電流耐性を上げることができ、さらにファン構造２００の寿命を延ばすことができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。よって、本発明は添付する特許請求の範囲により限定される。

本発明の実施の形態1によるファン回路基板の模式図である。 本発明のファン回路基板を使用したファンの模式図である。 本発明の実施の形態２によるファン回路基板の模式図である。 本発明の補助放熱片とファン回路基板の連結例の模式図である。 図４ＡのＡ−Ａ'線おける模式断面図である。 本発明の実施の形態３によるファン回路基板の模式図である。 本発明の実施の形態４によるファン回路基板の模式図である。 本発明の実施の形態５によるファン回路基板の模式図である。

符号の説明

１００、３００、４００、５００、６００ 回路基板
１０２ 回路エレメント領域
１０４ 発熱素子
１０６、１１２ 放熱膜
１０８、１１４ 開口部
１１０ 突起部
２００ ファン構造
２０２ ハブ
２０４ 羽根
３０２ 補助放熱片
３０４ 係止部

Claims (6)

1. ファン回路基板の第1の表面上に位置し、放熱素子を有する回路エレメント領域と、
   前記第1の表面のエッジ部に位置し、前記放熱素子と連結する放熱膜と、を備えることを特徴とするファン回路基板。
2. 前記放熱膜上に複数の第1の開口部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のファン回路基板。
3. 更に、前記第1の表面と対応する第２の表面上に位置する補助放熱片を備え、前記補助放熱片は、複数の通り穴を介して連結する方式、または係止して連結する方式により前記放熱膜と連結することを特徴とする請求項1に記載のファン回路基板。
4. 更に、前記放熱素子が位置する突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載のファン回路基板。
5. ハブと、前記ハブ内部に位置するモータと、前記ハブと連結する複数の羽根と、前記モータと接続する回路基板と、を備えるファン構造であって、前記回路基板は、
   当該回路基板の第1の表面上に位置し、放熱素子を有する回路エレメント領域と、
   前記第1の表面のエッジ部に位置し、前記ハブから突出して延出し且つ前記放熱素子と連結する放熱膜と、
   を備えることを特徴とするファン構造。
6. ハブと、前記ハブの内部に位置するモータと、前記ハブと連結する複数の羽根と、前記モータと接続する回路基板と、を備えるファン構造であって、
   前記回路基板は、前記ハブから突出し、その上に放熱素子を有する突起部を備えることを特徴とするファン構造。

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