JP2007034699A

JP2007034699A - 電子機器

Info

Publication number: JP2007034699A
Application number: JP2005217434A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hongo; 武司本郷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】メイン基板とサブ基板とに設けられた発熱体に高さの誤差や傾斜等があっても、これらの発熱体の熱を単一の熱交換器によって確実に冷却可能にする。
【解決手段】第１の回路基板と、これに実装される第１の発熱体と、第１の発熱体に熱的に接続される第１の受熱部と、第１の回路基板に対して平行に配置される第２の回路基板と、これに実装される第２の発熱体と、第２の発熱体に熱的に接続される第２の受熱部と、第１の受熱部に伝熱された熱を移送する第１の熱移送手段と、第２の受熱部に伝熱された熱を移送する第２の熱移送手段と、第１の熱移送手段と第２の熱移送手段とに熱的に接続されて第１の受熱部および第２の受熱部の熱を放熱する放熱手段と、第２の回路基板を第１の回路基板に対して変位可能に支持する支持手段とを具備することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、発熱体を冷却する受熱部および放熱手段を備えたパーソナルコンピューター等の電子機器に係り、詳しくは複数の独立した電子基板にそれぞれ実装された複数の発熱体を１つのユニット化した放熱手段により確実に冷却可能にした電子機器に関するものである。

ノート型のパーソナルコンピューターにおいて、筐体内部のメイン基板上に実装された発熱体（例えば発熱性のある小型電子基板等）の熱を１個の受熱部に受熱させ、この受熱部と、メイン基板上に遠隔配置された熱交換器との間をヒートパイプで接続し、熱交換器に並設したファンユニットの冷却風を熱交換器に当てて発熱体の熱を筐体外部へ放熱させる構成が特許文献１に開示されている。

ここでは、板バネ等の付勢手段を用いて受熱部を発熱体に押圧するとともに、熱交換器をメイン基板上に浮動可能に設置することによってメイン基板に対する熱交換器の変位を許容し、これによりメイン基板上における発熱体の高さの誤差や傾斜等といった実装状態に応じて受熱部と熱交換器を適宜追従させ、ヒートパイプ等に無理な応力を加えることなく発熱体の冷却を可能にしている。
特開２００３−９７８９２号公報

しかしながら、上記構成はメイン基板上に単一の発熱体が実装されている場合には好適であるが、例えばメイン基板の上面にサブ基板が配置され、メイン、サブ各々の基板上にそれぞれ発熱体が実装される場合には、これらの発熱体の受熱部から延びる２本のヒートパイプを１つの熱交換器に接続しようとすると、各発熱体の高さの誤差や傾斜等によりヒートパイプや熱交換器に無理な応力が加わる懸念がある。

このため、やむを得ず熱交換器を二分割してそれぞれの熱交換器を独自に浮動可能にする必要があり、このように二分割された熱交換器の間には間隙が発生するため、この間隙からファンユニットの冷却風が筐体内部に漏出してしまい、筐体外部への排気風量が低下して発熱体の熱を効率良く筐体外部に放熱できなくなるという問題があった。例えば２つの熱交換器の間隙が１mm開くことで排気風量は約１０Ｌ／min低下し、冷却性能として３〜４Ｗの損失となる。

また、二分割された熱交換器が互いに干渉しないように間隙を設ける必要があるため、上記問題点に加えて熱交換器が大型化してしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、メイン基板とサブ基板とにそれぞれ設けられた発熱体に高さの誤差や傾斜等があっても、ヒートパイプや熱交換器に無理な応力を加えることなく、これらの発熱体の熱を単一の熱交換器によって確実に冷却することのできる電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電子機器は、第１の回路基板と、上記第１の回路基板に実装される第１の発熱体と、上記第１の発熱体に熱的に接続される第１の受熱部と、上記第１の回路基板に対して平行に配置される第２の回路基板と、上記第２の回路基板に実装される第２の発熱体と、上記第２の発熱体に熱的に接続される第２の受熱部と、上記第１の受熱部に伝熱された熱を移送する第１の熱移送手段と、上記第２の受熱部に伝熱された熱を移送する第２の熱移送手段と、上記第１の熱移送手段と上記第２の熱移送手段とに熱的に接続されるとともに、上記第１の受熱部および上記第２の受熱部を介して伝熱された熱を放熱する放熱手段と、上記第２の回路基板を上記第１の回路基板に対して変位可能に支持する支持手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る電子機器によれば、メイン基板とサブ基板とにそれぞれ設けられた発熱体に高さの誤差や傾斜等があっても、熱移送手段となるヒートパイプや放熱手段となる熱交換器に無理な応力を加えることなく、これらの発熱体の熱を単一の熱交換器によって確実に冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態が適用された電子機器の一例を示すノート型パーソナルコンピューターの斜視図である。このパーソナルコンピューター１は、本体２に表示部３がヒンジ部４を介して開閉可能に接続されている。本体２の上面にはキーボード５やカーソル操作部６等が設けられている。表示部３内部には液晶表示パネル（ＬＣＤ）７が設けられている。

本体２は樹脂製の本体筐体９を有し、表示部３は樹脂製の表示部筐体１０を有する。表示部筐体１０は内蔵されている液晶表示パネル７を露出するための露出開口部１１を備えている。

本体筐体９にはメイン基板15（第１の回路基板）が内蔵され、このメイン基板15上に２つの発熱部16，17が設置されている。また、例えばメイン基板15の奥側左角部に形成された切り欠き部18の位置にファンユニット20と熱交換器21（放熱手段）が設けられている。発熱部16はファンユニット20の右側に位置し、発熱部17がファンユニット20の手前側に位置し、熱交換器21が本体筐体９の左側面に設けられた排熱口22の内側に臨んで配置されている。

［第１実施形態］
図２〜図５は本発明の第１実施形態を示している。図２、図３に示すように、ファンユニット20はファンケース23の内部に電動モーター24で回転駆動されるファン25が設置されており、ファンケース23の上面に吸気口26が開設され、ファンケース23の左側面に排気口27が開口している。

熱交換器21は冷却フィンを連ねて構成された放熱コア29がコアシュラウド30の内部に設置された構成であり、コアシュラウド30がファンケース23の排気口27に連通している。

一方、発熱部16は、例えばメイン基板15の上面に基板スペーサー33を介して実装された発熱性のあるＣＰＵ基板等の電子基板34（第１の発熱体）と、アルミニウム材等の良導熱材によって短形板状に形成された受熱ブロック35（第１の受熱部）と、この受熱ブロック35を電子基板34の上面中央部に設けられた導熱部36に押し付けるバネ部材37（第１の押圧手段）とを備えて構成されている。

バネ部材37は例えば正面視略Ｍ字形状に屈曲形成された板バネであり、短形状の基部38と３本の脚部39を備えている。各脚部39はメイン基板15から起立する３本の固定支柱40にビス41で締結固定され、基部38はビス42で受熱ブロック35の上面に締結固定される。そしてバネ部材37の付勢力により受熱ブロック35が電子基板34（導熱部36）に押し付けられて熱的に接続される。

他方、発熱部17は、メイン基板15の上面に間隔を空けて平行に配置されるサブ基板45（第２の回路基板）と、発熱性のあるＢＧＡ基板等の電子基板46（第２の発熱体）と、アルミニウム材等の良導熱材によって短形板状に形成された受熱ブロック47（第２の受熱部）と、４本の支柱状のガイド部材48（支持手段）と、サブ基板45に穿孔された４つのガイド孔49（支持手段：図４参照）と、８個のコイルスプリング状のスプリング50（支持手段）と、バネ部材51（第２の押圧手段）とを備えて構成されている。

４本のガイド部材48はメイン基板15から直立し、その上端に鍔状のストッパー52が形成されている。ガイド孔49はサブ基板45の四隅に穿孔され、その内径寸法がガイド部材48の外径寸法よりも大きく、かつストッパー52の外径寸法よりも小さく設定されている。このガイド孔49にガイド部材48が挿入されるとともに、メイン基板15とサブ基板45との間、およびサブ基板45とストッパー52との間に弾装される形でスプリング50がガイド部材48に軸装される。

これによりサブ基板45は、ガイド部材48の軸方向に沿ってメイン基板15に対し離接方向にのみ移動でき、かつガイド孔49の内径がガイド部材48の外径よりも大きいのでメイン基板15に対し傾斜することもできる。そして、サブ基板45はスプリング50の付勢力により上記離接方向の可動範囲の中間点付近に保持される。このようにサブ基板45はメイン基板15上にて浮動および傾斜可能に支持されている。

メイン基板15とサブ基板45との間にはフレキシブル配線55（可撓的電気接続手段）により電気的に接続されるが、フレキシブル配線55に限らず、屈曲可能なフィルム状基板やリード線等を用いてメイン基板15とサブ基板45を接続してもよい。

電子基板46はサブ基板45の上面に実装され、その上面中央部に設けられた導熱部56の上に受熱ブロック47が載置される。バネ部材51は前述のバネ部材37と同様に正面視略Ｍ字形状に屈曲形成された板バネであり、短形状の基部57と４本の脚部58を備えている。各脚部58はサブ基板45から起立する４本の固定支柱59にビス60で締結固定され、基部57はビス61で受熱ブロック47の上面に締結固定される。そしてバネ部材51の付勢力により受熱ブロック47が電子基板46（導熱部56）に押し付けられて熱的に接続される。

受熱ブロック35からはヒートパイプ65（第１の熱移送手段）が延出し、受熱ブロック47からはヒートパイプ66（第２の熱移送手段）が延出している。ヒートパイプ65はファンユニット20の後側を通って熱交換器21の後方から、ヒートパイプ66はファンユニット20の前側を通って熱交換器21の前方から、それぞれ放熱コア29を長手方向に貫通している。なお、ヒートパイプ65，66は両端が閉塞されたアルミニウム管等の金属管の内部に水やフロン等の作動液が空気とともに封入された公知の構成である。

以上のように構成されたパーソナルコンピューター１において、電子基板34，46の作動時に発生する熱は、導熱部36，56を介して受熱ブロック35，47に受熱され、ヒートパイプ65，66を経て熱交換器21（放熱コア29）に伝達される。

ファンユニット20の電動モーター24が起動してファン25が回転すると、ファンケース23の吸気口26から吸入された冷却空気が排気口27から噴き出して熱交換器21のコアシュラウド30を通過し、本体筐体９の排熱口22から外部に排出される。その際に放熱コア29の熱が奪われて排熱口22から冷却空気とともに排熱され、受熱ブロック35，47（電子基板34，46）の熱が放熱される。

ここで、電子基板34，46の片方、あるいは両方にメイン基板15およびサブ基板45に対する高さの誤差や傾斜等がある場合には、図６、図７に示すように各スプリング50が伸縮してサブ基板45が電子基板46とともに傾斜したり上下移動することにより、受熱ブロック35，47がそれぞれ電子基板34，46（導熱部36，56）に密着された状態に保持される。

このようにサブ基板45と電子基板46が変位する際には、２つの受熱ブロック35，47と２本のヒートパイプ65，66と熱交換器21が全部一体になって変位するため、ヒートパイプ65，66および熱交換器21に無理な応力が加わる懸念が一切ない。

しかも、２本のヒートパイプ65，66を１つの熱交換器21に接続することができるため、従来のように熱交換器を二分割してそれぞれの熱交換器にヒートパイプを接続し、各々独自に浮動可能にする必要がない。このため、熱交換器の分割部からファンユニット20の冷却風が筐体内部に漏出して冷却効率が低下したり、熱交換器の分割部に付与する干渉防止用の間隙の幅によって熱交換器が大型化してしまう、といった問題も回避できる。

以上のように、本発明によれば、メイン基板15とサブ基板45とにそれぞれ設けられた発熱体（電子基板34，46）に高さの誤差や傾斜等があっても、ヒートパイプ65，66や熱交換器21に無理な応力を加えることなく、これらの発熱体の熱を単一の熱交換器21によって確実に冷却することができる。

なお、押圧手段としては必ずしも板バネ状のバネ部材37，51でなくてもよく、他の形状のスプリング部材やゴム、軟質樹脂、発砲樹脂等の弾性材料の弾力を利用したものであってもよい。

［第２実施形態］
図８は本発明の第２実施形態を示している。ここでは、サブ基板45をメイン基板15上にて浮動および傾斜可能に支持する支持手段の構成が第１実施形態の場合と異なっている。他の部材の構成は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

サブ基板45は、その四隅がコイルスプリング70（支持手段）によってメイン基板15上に接続されている。コイルスプリング70が伸縮および湾曲することにより、サブ基板45はメイン基板15上にて浮動および傾斜可能である。また、水平方向に若干移動することもできる。その効果は第１実施形態と同様であるが、これに加えて支持手段の構造を大幅に簡素化できるメリットがある。

なお、支持手段として、コイルスプリング70の代わりに他の形状のスプリングを用いたり、ゴム、軟質樹脂、発砲樹脂等の弾性材料で形成したブロック等を用いてもよい。

また、第１実施形態、第２実施形態の場合とも、メイン基板15上にサブ基板45を２枚以上実装したり、変形例としてサブ基板45をメイン基板15以外の部材、例えば筐体内面等に支持手段を用いて実装してもよい。

さらに、受熱ブロック35，47に受熱させる発熱体は必ずしも電子基板34，46でなくてもよく、他の種類の発熱性を持つ電子部品や機械部品等であってもよい。一方、放熱手段としては必ずしも熱交換器21とヒートパイプ65，66でなくてもよく、ヒートシンクや循環液冷式冷却装置等であっても良い。

本発明は、ノート型パーソナルコンピューターのみならず、デスクトップ型パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、映像機器、音響機器、通信通話機器等、他の多くの電子機器にも幅広く応用することができる。

本発明に係る電子機器の一例を示すノート型パーソナルコンピューターの斜視図。メイン基板と発熱部とファンユニットと熱交換器等を示す斜視図。メイン基板と発熱部とファンユニットと熱交換器等を示す平面図。図３のIV-IV矢視による正面図。図３のV矢視による左側面図。本発明の作用を示す正面図。本発明の作用を示す左側面図。本発明の第２実施形態を示す左側面図。

符号の説明

１パーソナルコンピューター（電子機器）
15 メイン基板（第１の回路基板）
21 熱交換器（放熱手段）
34 電子基板（第１の発熱体）
35 受熱ブロック（第１の受熱部）
37 バネ部材（第１の押圧手段）
45 サブ基板（第２の回路基板）
46 電子基板（第２の発熱体）
47 受熱ブロック（第２の受熱部）
48 ガイド部材（支持手段）
49 ガイド孔（支持手段）
50 スプリング（支持手段）
51 バネ部材（第２の押圧手段）
55 （可撓的電気接続手段）
65 ヒートパイプ（第１の熱移送手段）
66 ヒートパイプ（第２の熱移送手段）

Claims

第１の回路基板と、
上記第１の回路基板に実装される第１の発熱体と、
上記第１の発熱体に熱的に接続される第１の受熱部と、
上記第１の回路基板に対して平行に配置される第２の回路基板と、
上記第２の回路基板に実装される第２の発熱体と、
上記第２の発熱体に熱的に接続される第２の受熱部と、
上記第１の受熱部に伝熱された熱を移送する第１の熱移送手段と、
上記第２の受熱部に伝熱された熱を移送する第２の熱移送手段と、
上記第１の熱移送手段と上記第２の熱移送手段とに熱的に接続されて上記第１の受熱部および上記第２の受熱部の熱を放熱する放熱手段と、
上記第２の回路基板を上記第１の回路基板に対して変位可能に支持する支持手段と、
を具備することを特徴とする電子機器。
上記第１の回路基板と上記第２の回路基板とを可撓的電気接続手段により電気的に接続するとともに、上記支持手段を、上記第２の回路基板を上記第１の回路基板に対して離接方向にのみ移動可能かつ傾斜可能に保持する柱状のガイド部材と、上記サブ基板に穿孔されて上記ガイド部材が遊挿されるガイド孔と、上記第２の回路基板を上記離接方向の可動範囲の中間部に保持するスプリングとを具備して構成したことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
上記第１の熱移送手段および第２の熱移送手段は、上記第１の受熱部および上記第２の受熱部からそれぞれ延びる第１のヒートパイプおよび第２のヒートパイプであり、上記放熱手段は、上記第１のヒートパイプおよび第２のヒートパイプに熱的に接続される熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
上記第１の受熱部を上記第１の発熱体に押し付ける第１の押圧手段と、
上記第２の受熱部を上記第２の発熱体に押し付ける第２の押圧手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器。