JP2005057070A - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の放熱構造において、プリント基板に孔及び実装禁止領域を設けることなく、ヒートシンクを固定しプリント基板の配線密度、実装密度を向上させ、かつ、放熱効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】キーボード受け板８に熱伝導性グリス１２を塗布し、キーボード受け板８にカシメ、ビス締め等で固定されたピン６に圧縮バネ５を挿入する。次に、ヒートシンク３のガイド穴３ｂをピン６に位置合わせして挿入し、ピン６に設けられた溝６ａにＥリング７を圧入しヒートシンク３が外れないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、発熱部品を有するパーソナルコンピュータ、その他の電子機器の放熱構造に関する。

従来、パーソナルコンピュータ等の発熱部品を有する電子機器の放熱構造としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この例では発熱部品の熱を柔軟熱伝導部材を介し、キーボード背面の放熱板、筐体、ＦＡＮに伝熱し外部に放熱する構造が示されている。また、高発熱に対応するため、放熱フィンを有するヒートシンクを発熱部品の直上に配した構成のものがある。

図６にヒートシンクを使用した電子機器の放熱構造の組み立て状態の断面図を示す。図において、６１はプリント基板６２上に実装されたＣＰＵ等の発熱部品、６３は複数のフィン６３ａを有するヒートシンクである。ヒートシンク６３は、熱伝導性グリス６４を介し、発熱部品６１に熱的に接続するように、プリント基板６２に設けられた複数の孔６２ａを貫通するピン６５により、電子機器の筐体６６に設けられたボス６６ａに取り付けられる。ヒートシンク６３は、ピン６５との間に装着された圧縮バネ６７により、発熱部品６１に押し付けられる。また、６８はキーボードで、背面にキーボード６８を支持する電子機器の筐体構成部品であるキーボード受け板６９が設けられている。

以上のように構成された電子機器の放熱構造について、放熱作用について説明する。発熱部品６１から発生した熱は、熱伝導性グリス６４を介しヒートシンク６３に伝熱され、複数のフィン６３ａから放熱される。その後、図示しないＦＡＮにより、電子機器外部に排出される。
特開２００１−１４２５７４号公報

前記特許文献１の構成では、発熱部品の熱を放熱板で面方向に拡散して放熱することになるため熱伝達ロスが大きく、２０Ｗあるいは３０Ｗ超といった高性能ＣＰＵのような高発熱部品の放熱には十分な効果は望めなかった。

また、高発熱部品直上にヒートシンク６３を配する図６の構成では、ヒートシンク６３を固定するためにプリント基板６２に実装された発熱部品６１の近辺に複数の孔６２ａを開け、かつ、孔６２ａの周囲にはプリント基板６２の表裏両面に実装禁止領域を設ける必要がある。代表的な高発熱部品であるＣＰＵは近年ピン数が増大しており、その近辺に孔を開けるということは、プリント基板の配線パターン設計上の大きな制約となる。また、孔の周囲が実装禁止領域となるため、電子機器の小型化に伴う部品配置の高密度化の障害となる。

本発明は、高発熱に対応し、かつ電子機器の小型化にも適応することのできる放熱構造を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の電子機器の放熱構造は、キーボードを保持するための構成部品であるキーボード受け板側にヒートシンクを固定する。その結果、プリント基板のヒートシンク固定の為の孔、及び実装禁止領域が不要になり、パターン配線密度、部品実装密度を向上することができる。また、ヒートシンクを用いることにより、放熱能力を向上することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、プリント基板に実装された発熱部品と、直接または熱伝導性材料を介して前記発熱部品と熱的に接続されたヒートシンクと、キーボードと、前記キーボードを支える電子機器の筐体構成部品とを備え、前記筐体構成部品に前記ヒートシンクを取り付け、かつ前記筐体構成部品と前記ヒートシンクを、直接または熱伝導材料を介して、熱的に接続したことを特徴とする電子機器の放熱構造であり、プリント基板のパターン設計、部品配置の自由度が向上することにより、パターン配線密度、部品実装密度を向上し、かつ放熱能力を向上させるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電子機器の放熱構造において、筐体構成部品へのヒートシンク取り付けにバネまたは、柔軟なシート状の材料を使用し、発熱部品の実装高さバラツキに追従させることを特徴とするもので、発熱部品の実装高さのばらつきを吸収し、発熱部品とヒートシンクの密着を確保する機構をバネや熱伝導シートを使用して簡易化することにより、部品点数、組み立て工数の削減を図っている。

請求項３に記載の発明は請求項１または請求項２記載の電子機器の放熱構造において、ヒートシンクは複数の放熱フィンを有することを特徴とするもので、表面積を増やすことにより放熱能力が向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至、請求項３記載の電子機器の放熱構造において、キーボードを支える筐体構成部品に設けられた凹溝と、電子機器筐体側面に設けた吸気口から成る外気の導入流路を有することを特徴とするもので、電子機器外部から低温な外気を効率良く導入でき、放熱能力の向上を図っている。

本発明の電子機器の放熱構造は、上記構成を有し、プリント基板にヒートシンク固定の為の孔や実装禁止領域を設けること無く、放熱効果の大きいヒートシンクを確実に発熱部品に密着固定することができ、かつキーボード受け板、キーボードへ積極的に熱伝達することにより、機器の小型化、高性能化に対応した高効率な放熱構造を提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子機器の放熱構造の構成を示す斜視図、図２は組み立て状態を示す断面図である。図１、図２において、１はＣＰＵ等の発熱部品で、他の電気回路部品（図示せず）とともにプリント基板２上に実装される。３は複数の放熱フィン３ａが一体に形成され、アルミなどの高伝熱材料で作られたヒートシンク、４はグリス、シート等の熱伝導性材料、５は圧縮バネ、６はピン、７はＥリングである。８は電子機器の筐体構成部品であるキーボード受け板で、キーボード９を支持するとともに、やはりアルミなどの高伝熱材料で作られている。また、１０は電子機器の筐体、１１は電子機器内部の熱を外部に放出するＦＡＮ、１２は熱伝導性グリスをそれぞれ示す。

以上のように構成された本発明の放熱構造について、組み立て方法およびその作用を説明する。

まず、組み立て方法であるが、キーボード受け板８に熱伝導性グリス１２を塗布し、キーボード受け板８にカシメ、ビス締め等で固定されたピン６に圧縮バネ５を挿入する。次に、ヒートシンク３のガイド穴３ｂをピン６に位置合わせして挿入し、ピン６に設けられた溝６ａにＥリング７を圧入しヒートシンク３が外れないようにする。

このようにして、組み立てられたキーボード受け板８とヒートシンク３を電子機器に組み込むと図２に示すような状態になる。ヒートシンク３は圧縮バネ５の付勢力により発熱部品１のプリント基板２上への実装高さのばらつきを吸収し、適切な荷重で発熱部品１に密着する。発熱部品１で発生した熱は熱伝導性材料４を介してヒートシンク３に伝熱され、複数の放熱フィン３ａから放熱し、さらにＦＡＮ１１の送風によって機器外部へ放熱される。さらに、発熱部品１の熱はヒートシンク３から、キーボード受け板８に塗布された熱伝導性グリス１２を介してキーボード受け板８にも伝熱される。キーボード受け板８からは、上面に設置されたキーボード９や筐体１０にも伝熱し、電子機器外部へ自然放熱される。

本実施の形態においては、ヒートシンク３が複数の放熱フィン３ａを有しているため放熱効果を大きくできるとともに、図２に示すようにヒートシンク３の取り付けがキーボード受け板８にのみ依存しており、プリント基板２に対してヒートシンク３を固定するための孔や、実装禁止領域を一切設ける必要が無い。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２の電子機器の放熱構造の組み立て状態を示す断面図である。図３において、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。

本実施の形態では、ヒートシンク３とキーボード受け板８の間に挟み込まれた適度な厚さと柔軟性を有した熱伝導シート１３が実施の形態１における圧縮バネ５と熱伝導性グリス１２の機能を果たしており、部品点数、組み立て工数の削減を図っている。

以上のように構成された放熱構造において、発熱部品１で発生した熱は実施の形態１の場合と同様にヒートシンク３に伝熱され、ヒートシンク３からは熱伝導シート１３を介してキーボード受け板８に伝熱される。ヒートシンク３と発熱部品１の密着は熱伝導シート１３の圧縮変形によって確保される。

これにより、本実施の形態では、複数の放熱フィン３ａを有するヒートシンク３により放熱効果を大きくできるとともに、部品点数、組み立て工数の削減も図ることができる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３の電子機器の放熱構造の構成を示す斜視図、図５は組み立て状態を示す断面図である。図４、図５において実施の形態１と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。図４においては煩雑になるためキーボードは省略している。

本実施の形態ではキーボード受け板８に溝状の凹部８ａを設けることにより空気の流路を確保し、ＦＡＮ１１が電子機器外部から低温の外気を取り入れることが出来るように構成されている。

筐体１０の両側面に設けられた吸気口１０ａから取り入れられた外気はキーボード９とキーボード受け板８の凹部８ａの間を通り、ＦＡＮ１１に吸気される。ＦＡＮ１１からは低温の空気がヒートシンク３に吹き付けられ、発熱部品１で発生した熱を筐体背面の排気口１０ｂから排出する。

本実施の形態の構成においては、実施の形態１に示すようにヒートシンク３からキーボード受け板８に積極的に伝熱しているので外気がキーボード受け板の凹部８ａを通る際の熱交換も発熱部品１の放熱に寄与する。

本発明にかかる電子機器の放熱構造は、プリント基板にヒートシンク固定の為の孔や実装禁止領域を設けること無く、放熱効果の大きいヒートシンクを確実に発熱部品に密着固定することができ、かつキーボード受け板、キーボードへ積極的に熱伝達することにより、機器の小型化、高性能化に対応した高効率な放熱構造を提供することが出来、発熱部品を有するパーソナルコンピュータ、その他の電子機器の放熱構造等として有用である。

本発明の実施の形態１による電子機器の放熱構造の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１による電子機器の放熱構造の組み立て状態を示す断面図 本発明の実施の形態２による電子機器の放熱構造の組み立て状態を示す断面図 本発明の実施の形態３による電子機器の放熱構造の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態３による電子機器の放熱構造の組み立て状態を示す断面図 従来の電子機器の放熱構造の組み立て状態を示す断面図

符号の説明

１ 発熱部品
２ プリント基板
３ ヒートシンク
３ａ 放熱フィン
４ 熱伝導性材料
５ 圧縮バネ
６ ピン
７ Ｅリング
８ キーボード受け板
８ａ 凹部
９ キーボード
１０ 筐体
１０ａ 吸気口
１０ｂ 排気口
１１ ＦＡＮ
１２ 熱伝導性グリス

Claims (4)

1. プリント基板に実装された発熱部品と、直接または熱伝導性材料を介して前記発熱部品と熱的に接続されたヒートシンクと、キーボードと、前記キーボードを支える電子機器の筐体構成部品とを備え、前記筐体構成部品に前記ヒートシンクを取り付け、かつ前記筐体構成部品と前記ヒートシンクを、直接または熱伝導材料を介して、熱的に接続したことを特徴とする電子機器の放熱構造。
2. 筐体構成部品へのヒートシンク取り付けにバネまたは、柔軟なシート状の材料を使用し、発熱部品の実装高さバラツキに追従させ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。
3. ヒートシンクは複数の放熱フィンを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子機器の放熱構造。
4. キーボードを支える筐体構成部品に設けられた凹溝と、電子機器筐体側面に設けた吸気口から成る外気の導入流路を有することを特徴とする請求項１乃至、請求項３記載の電子機器の放熱構造。

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