JP2011244161A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導光シートを有する電子機器において、薄く、効率よく放熱する構成を有する電子機器を提供する。
【解決手段】筐体４に、キースイッチ１２とＩＣチップ６２とが配置された回路基板６と、保持シート８と、導光シート９と、キーパッド１１とが積層して配置されている。回路基板６と保持シート８との間に、ＩＣチップ６２で発生した熱を面方向に伝播する放熱シート７が配置されている。放熱シート７は、キースイッチ１２に対応する位置に穴が形成されており、キースイッチ１２はこの穴内に突出している。キースイッチ１２の高さと放熱シート７の厚さはほぼ等しく、放熱シート７は、保持シート８をほぼ平坦に支持するスペーサとして機能する。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯端末等の電子機器に関する。

携帯端末等の電子機器では、高機能化及び高性能化、小型・軽量化等の原因により、ＩＣチップ等の電子部品の発熱の問題が大きくなっている。このため、放熱対策を施した電子機器が提案されている。

例えば特許文献１には、押圧可動接点の外表面に放熱シート（グラファイトシート）が配置された構成の携帯端末が開示されている。この構成によれば、ＩＣチップ等の発熱源で発生した熱は、絶縁層を介して放熱シートに伝わり、面方向に拡散され、放熱される。

特許文献１に開示されている構成では、放熱シートが絶縁層上に配置されている。このため、放熱効率が低いという問題がある。即ち、絶縁層は熱伝導率が低く、発生した熱が放熱シートに伝わる前に、発熱源と絶縁シートとの間に籠もってしまう。このため、局所的に高温箇所が発生してしまう。

また、絶縁層と放熱シートが積層された構造となるため、放熱シートの厚さ分だけ筐体が厚くなってしまう。特に、放熱性能を向上するために放熱シートを厚くすると、筐体もより厚くなってしまう。

特開２００８−７８１１２号公報

携帯端末等の電子機器においては、操作性及び装飾性の向上のため、キーボード等の操作部を照明することがある。
近時では、筐体の薄型化に伴い、光源から出射した光を、導光シートによって水平方向に導き、キーパッドの下で放射・拡散する構成が採用されることが多い。このため、特許文献１に開示された構成に、導光シートによる照明構造を採用することが考えられる。しかし、導光シートは透明な樹脂シートから構成され、熱伝導率が低く、さらに、光源からの光を低損失で導くため、比較的厚く形成される。このため、導光シートの熱伝達能力は低い。

このため、特許文献１に開示されている構成に、導光シートを用いた照明構造を単純に採用すると、発熱源で発生した熱が籠もってしまい、局所的に高温になってしまうおそれがある。
また、筐体が、基板、キースイッチ及びスペーサ、絶縁膜、導光シート、キーパッド等を積層した構成となり、厚くなって、大型化してしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、導光シートを有する電子機器において、薄く、効率よく放熱する構成を有す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、
筐体と、
前記筐体に配置された回路基板と、
前記回路基板に配置された発熱源と、
前記回路基板に配置され、押圧操作に対応してオン・オフする複数のキースイッチと、
前記筐体に配置され、かつ前記複数のスイッチ上に配置されたキーパッドと、
前記複数のキースイッチと前記キーパッドとの間に配置され、光源からの光を導光して前記キーパッドを照光する導光シートと、
前記回路基板と前記導光シートとの間に配置され、各前記キースイッチに対応する位置に穴が形成され、前記発熱源で発生した熱を面方向に伝播する放熱シートと、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電子機器において、
各前記キースイッチは、前記放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器は、
前記複数のキースイッチと前記導光シートとの間に配置され、前記キースイッチを保持する絶縁性の保持シートをさらに備え、
前記放熱シートは、前記回路基板と前記保持シートとの間に配置されており、
各前記キースイッチは、放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器は、
前記複数のキースイッチと前記導光シートとの間に配置され、前記キースイッチを保持する絶縁性の保持シートをさらに備え、
前記放熱シートは、前記保持シートと前記キーパッドとの間に配置されており、
前記保持シートと各前記キースイッチとの積層体が、前記放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器において、
前記放熱シートの厚さは、各前記キースイッチの高さ以下である、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器において、
前記放熱シートの厚さは、各前記キースイッチの高さとほぼ等しい、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器において、
前記発熱源はＩＣチップから構成され、
前記放熱シートは、前記ＩＣチップに接続されている、
ようにしてもよい。

また、本発明に係る電子機器において、
前記キースイッチはメタルドームスイッチから構成されている、
ようにしてもよい。

本発明によれば、導光シートを備える電子機器において、筐体内で発生した熱を、放熱シートによって面方向に拡散させ、その後、導光シートを介して放熱することが可能となる。従って、回路基板と導光シートとの間に熱が籠もって局所的に高温となる事態を防止できる。また、放熱シートのキースイッチ上の位置に穴が形成されているので、キースイッチと放熱シートの重なりによる、厚みの増加を抑えることが可能となる。

実施形態１、２、３に係る携帯電話の斜視図である。 実施形態１に係る携帯電話の下部筐体の分解斜視図である。 実施形態１に係る携帯電話の、図１におけるＡ−Ａでの概略図である。 実施形態２に係る携帯電話の下部筐体の分解斜視図である。 実施形態２に係る携帯電話の、図１におけるＡ−Ａでの概略図である。 実施形態３に係る携帯電話の、図１におけるＡ−Ａでの概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る電子機器を、携帯電話を例に説明する。

＜実施形態１＞
まず、実施形態１に係る携帯電話（電子機器）１を、図１乃至３を参照して説明する。
実施形態１に係る携帯電話１は、図１に示すように、上部筐体２と、下部筐体４と、ヒンジ部３と、から構成される。

ヒンジ部３は、上部筐体２の端部と下部筐体４の端部とを回動可能に連結する。ヒンジ部３により上部筐体２と下部筐体４とが当接及び離間することで、携帯電話１は開状態及び閉状態（折り畳み状態）となる。

上部筐体２は、表示部５を備え、種々の情報を表示する。

一方、下部筐体４には、図２に示すように、回路基板６、放熱シート７、保持シート８、導光シート９、ケース１０、キーパッド１１が配置されている。回路基板６〜キーパッド１１は、協働して信号処理、表示制御、入力処理等を行う。

回路基板６、放熱シート７、保持シート８、導光シート９、キーパッド１１は、層状に配置されている。回路基板６、放熱シート７、保持シート８、導光シート９は、ケース１０に収容されており、キーパッド１１は、ケース１０の表面に配置されている。

回路基板６は絶縁性材料から形成され、その上面には、回路パターンが形成されている。回路基板６には、窪み又は開口６１がされ、ＩＣチップ６２が配置されている。また、回路基板６の端部には、キーパッド１１を背面から照明するための光源となるＬＥＤ（発光ダイオード）６３が配置されている。

回路基板６の主面には、さらに、図３に示すように、複数のメタルドームスイッチ１２がマトリクス状に配置されている。

各メタルドームスイッチ１２は、固定接点１３ａと１３ｂの対とこれを覆うメタルドーム１４とから構成されている。

固定接点１３ａ、１３ｂの対は、櫛状又は同心円状に形成された電極パターンから形成され、キーパッド１１のキー配置に対応して、マトリクス状に配置されている。

メタルドーム１４は、ドーム状の金属板から形成されている。メタルドーム１４は、非押圧状態では、固定接点１３ａと１３ｂとは離間しており、固定接点１３ａと１３ｂとは電気的に絶縁されており、メタルドームスイッチ１２はオフしている。一方、メタルドーム１４が、押圧されて変形することにより、固定接点１３ａ，１３ｂに接触し、固定接点１３ａと１３ｂとを短絡する。固定接点１３ａと１３ｂの短絡によりメタルドームスイッチ１２がオンする。

各メタルドームスイッチ１２のオン・オフの信号は、回路基板６の主面に形成されたプリント配線パターンを介して、ＩＣチップ６２に伝達される。

ＩＣチップ６２は、メタルドームスイッチ１２や表示部５にプリント配線パターン等を介して接続されており、メタルドームスイッチ１２のオン・オフに従って種々の制御を行う。ＩＣチップ６２は、動作に伴って電力を消費し、発熱する。

ＬＥＤ６３は、その発光面が導光シート９の周面に対向するように、導光シート９に近接して配置されており、導光シート９に向かって有彩色の光等を出射する。

放熱シート７は、図２に示すように、回路基板６の全面を覆うように配置されている。放熱シート７は、カーボン等の伝導率の高い素材から形成されている。図３に示すように、放熱シート７の厚さは、メタルドームスイッチ１２の高さと略同一である。また、放熱シート７の各メタルドームスイッチ１２に対応する位置には、穴（開口）７１が形成されている。従って、メタルドームスイッチ１２は放熱シート７の穴７１内に突出している。さらに、メタルドームスイッチ１２の頂部の高さと放熱シート７の上面とはほぼ同一の高さとなっている。また、放熱シート７は、回路基板６に実装されたＩＣチップ６２の上面に熱伝導率の高い接着剤等により直接接続されている。従って、ＩＣチップ６２で局所的に発生した熱は、放熱シート７へ伝わり、放熱シート７の面方向へと拡散される。

保持シート８は、絶縁材料、可撓性材料で形成されている。メタルドーム１４の頂部及び放熱シート７の上面は、接着剤等により保持シート８に接着されている。保持シート８は、絶縁材料、可撓性材料で形成されており、メタルドーム１４を保持及び保護する。

導光シート９は、保持シート８上に、キーパッド１１全体をカバーするように積層配置されている。導光シート９の一端部の側面は、ＬＥＤ６３に対向しており、ＬＥＤ６３からの光を面方向に導く。導光シート９は、無色透明のシリコンゴムやエラストマー等の光透過性、可撓性を有する材料から形成される。導光シート９の下面には、メタルドームスイッチ１２に対応する位置に凸部９Ａが設けられている。凸部９Ａは、キーパッド１１の押圧変形に対応してメタルドーム１４を押圧する。また、導光シート９の上面のキーパッド１１に対応する位置には、光拡散インクがドット状に印刷されており、ＬＥＤ６３からの光をキーバッド１１に向けて散乱して出射し、キーパッド１１を背面から照光する。

ケース１０は、筐体４に収容され、回路基板６等を支持する。

キーパッド１１は、押圧操作される複数のキートップ１５を有する。キートップ１５は、ゴム等の可撓性材料から形成されている。また、キートップ１５は、メタルドームスイッチ１２の位置にそれぞれ対応するよう、面方向に所定の間隔をおいて配列されている。

上記構成を有する携帯電話１を使用する際、ユーザは、キーパッド１１上の任意のキートップを押圧して、種々の指示やデータを入力する。キーパッド１１の押圧に伴って、導光シート９の凸部９Ａ及び保持シート８を介して、対応した位置のメタルドーム１４を押圧する。押圧により、メタルドーム１４が弾性変形し、固定接点１３ａと１３ｂに接触し、両固定接点を短絡することにより、メタルドームスイッチ１２をオンする。このオン信号は、プリント配線等を介してＩＣチップ６２に供給される。ＩＣチップ６２は、図示せぬバッテリから供給される電力を消費しつつ、入力信号に応じた動作を行う。

ＩＣチップ６２は、動作の過程で、適宜、ＬＥＤ６３を点灯・消灯し、キーパッド１１を背面から照明する。
ＩＣチップ６２の動作に伴って発生した熱は、放熱シート７に伝達され、面方向に急速に拡散され、放熱シート７から、保持シート８と導光シート９とキーバッド１１を介して外部に放熱される。

以上説明したように、携帯電話１の下部筐体４では、放熱シート７が回路基板６と導光シート９との間に設けられている。このため、ＩＣチップ６２で発生した熱は、放熱シート７によって、まず面方向に拡散され、続いて、保持シート８と導光シート９とキーパッド１１を介して放熱される。このため、回路基板６とキーパッド１１との間、特に、回路基板６と保持シート８との間に熱が籠もって局所的に高温になる事態を防止することができる。

また、放熱シート７に、メタルドームスイッチ１２と重ならないように穴７１が設けられているため、メタルドーム１４の動作や固定接点１３ａ，１３ｂの電気的な接続を妨げることない。また、放熱シート７の穴７１内にメタルドームスイッチ１２の少なくとも一部が突出することにより、放熱シート７とメタルドームスイッチ１２とが重なって、スイッチ部分が厚くなり、下部筐体４が厚くなるという事態を避けることができる。

さらに、放熱シート７の厚さをメタルドームスイッチ１２と略同一とすることにより、回路基板６と保持シート８との距離がほぼ一定となる。このため、保持シート８をメタルドーム１４の形状に合わせて変形させる必要がなく、また、放熱シート７によって下部筐体４が厚くなることもない。また、メタルドームスイッチ１２の間に配置された放熱シート７が、保持シート８を支持する機能を果たすため、保持シート８を支持するためのスペーサを別個に用意する必要がない。

放熱シート７が、発熱源であるＩＣチップ７に伝熱性の接着剤等により接続されているので、熱の伝達・拡散効率が高い。

メタルドームスイッチ１２をキースイッチとして使用しているので、キー操作にクリック感を与えることができる。メタルドームスイッチは、その形状から、必然的にある程度の厚みがあるが、放熱シート７に穴７１を形成することとで、メタルドームスイッチの厚みの影響を抑えることができる。

＜実施形態２＞
上記実施形態１においては、放熱シート７を回路基板６と保持シート８の間に配置したが、ＩＣチップ６２から発する熱を、熱が籠もる前に拡散できるならば、放熱シート７の配置位置は任意である。

以下、実施形態２として、放熱シート７が、導光シート９と保持シート８との間に配置された構成の携帯端末１を、図４乃至６を参照して説明する。
なお、携帯電話１の基本的な構成は実施形態１の携帯電話１と同一であり、図１〜図３と同一の番号を付する。

実施形態２では実施形態１とは異なり、図４及び図５に示すように、放熱シート７が、導光シート９と保持シート８との間に配置されている。放熱シート７には、メタルドームスイッチ１２に対応する位置に複数の穴７１が設けられており、メタルドームスイッチ１２と保持シート８との積層体が放熱シート７の穴７１内に突出している。

放熱シート７は、メタルドーム１４の高さとほぼ等しい厚さに形成されている。このため、図５に示すように、メタルドーム１４上の保持シート８の頂点の高さと、放熱シート７の上面の高さとはほぼ同一の高さを有する。

このような構成において、ＩＣチップ６２で発生した熱は、保持シート８を介して放熱シート７に伝わり、放熱シート７の面方向へ拡散される。拡散された熱は、続いて、放熱シート７の全面から、導光シート９とキーパッド１１を介して放熱される。このため、下部筐体４内が局所的に高温となる事態を防止することができる。

また、放熱シート７に、メタルドームスイッチ１２及び保持シート８の積層体と重ならないように穴７１が設けられているため、メタルドーム１４の動作や固定接点１３ａ，１３ｂの電気的な接続を妨げることない。また、放熱シート７の穴７１内にメタルドームスイッチ１２と保持シート８の積層体の少なくとも一部が突出することにより、放熱シート７とメタルドームスイッチ１２と保持シート８が重なって、スイッチ部分が厚くなり、下部筐体４が厚くなるという事態を避けることができる。

さらに、放熱シート７の厚さをメタルドームスイッチ１２と略同一とすることにより、メタルドームスイッチ１２と保持シート８と積層体と、保持シート８と放熱シート７の積層体の高さがほぼ一定となり、筐体４の厚みを抑えることができる。

発熱源であるＩＣチップ７から保持シート８を介して放熱シート７に熱が伝わるが、保持シート８が導光シート９等と比較して薄く、また、ＩＣチップ７と放熱シート７に伝熱性の接着剤等により接続されているので、熱の伝達・拡散効率が高い。

メタルドームスイッチ１２をキースイッチとして使用しているので、キー操作にクリック感を与えることができる。メタルドームスイッチは、その形状から、必然的にある程度の厚みがあるが、放熱シート７に穴７１を形成することとで、メタルドームスイッチの厚みの影響を抑えることができる。

＜実施形態２の変形例＞
図４及び図５に示す構成では、ＩＣチップ６２からの熱が、保持シート８を介して放熱シート７に伝達した。この発明はこれに限定されず、例えば、図６に断面で示すように、保持シート８のＩＣチップ６２上の部分に、開口又は切り欠き８１を設け、開口又は切り欠き８１を介して、ＩＣチップ６２と放熱シート７とを直接接続する構成を採用してもよい。

この構成によれば、放熱シート７が、発熱源であるＩＣチップ７に伝熱性の接着剤等により接続されているので、熱の伝達・拡散効率が高い。なお、その他の効果も同様に享受に供給可能である。

実施の形態２でも、熱の発生源（熱源）として、１つのＩＣチップ６２を例示したが、ＩＣチップ６２は、複数でもよい。また、熱源はＩＣチップ６２に限定されず、熱を発生するものならば、例えば、ＬＥＤ等任意である。また、スイッチとしてメタルドームスイッチを例示したが、他のスイッチでもかまわない。

放熱シート７は、メタルドームスイッチ１２の高さ未満の厚みを有していてもよい。また、穴７１のサイズ（径）は、メタルドームスイッチ１２と保持シート８の積層体を完全に収容するサイズ以下であってもよい。放熱シート７の材質は、熱伝導率の高いものならば、任意である。

筐体４の形状等は、任意に変更可能である。また、発熱源としてＩＣチップを例示したが、ＩＣチップ６２以外の発熱源、例えば、電力を消費する任意の電子パーツからの熱を放熱する構成としてもよい。この場合、放熱シート７をその熱源に接続することが望ましい。

また、携帯電話１として、折り畳み式の携帯電話を例示したが、スライド式であったり、２軸ヒンジ機構であってもよい。また、上部筐体２にカメラ等が取り付けられていてもよい。

さらに本実施形態に係る放熱構造は、携帯電話に限定されるものではない。導光シートを用いる電子機器であれば、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ゲーム機等、その他の電子機器にも適用することができる。

１…携帯電話、２…上部筐体、３…ヒンジ部、４…下部筐体、５…表示部、６…回路基板、７…放熱シート、８…保持シート、９…導光シート、９Ａ…凸部、１０…ケース、１１…キーパッド、１２…メタルドームスイッチ、１３ａ，１３ｂ…メタルドームスイッチの固定接点、１４…メタルドーム、１５…キートップ、６１…窪み又は開口、６２…ＩＣチップ（熱源）、６３…ＬＣＤ（光源）、７１…穴、８１…開口又は切り欠き

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体に配置された回路基板と、
   前記回路基板に配置された発熱源と、
   前記回路基板に配置され、押圧操作に対応してオン・オフする複数のキースイッチと、
   前記筐体に配置され、かつ前記複数のスイッチ上に配置されたキーパッドと、
   前記複数のキースイッチと前記キーパッドとの間に配置され、光源からの光を導光して前記キーパッドを照光する導光シートと、
   前記回路基板と前記導光シートとの間に配置され、各前記キースイッチに対応する位置に穴が形成され、前記発熱源で発生した熱を面方向に伝播する放熱シートと、
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 各前記キースイッチは、前記放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記複数のキースイッチと前記導光シートとの間に配置され、前記キースイッチを保持する絶縁性の保持シートをさらに備え、
   前記放熱シートは、前記回路基板と前記保持シートとの間に配置されており、
   各前記キースイッチは、放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記複数のキースイッチと前記導光シートとの間に配置され、前記キースイッチを保持する絶縁性の保持シートをさらに備え、
   前記放熱シートは、前記保持シートと前記キーパッドとの間に配置されており、
   前記保持シートと各前記キースイッチとの積層体が、前記放熱シートに形成された前記穴内に突出している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
5. 前記放熱シートの厚さは、各前記キースイッチの高さ以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
6. 前記放熱シートの厚さは、各前記キースイッチの高さとほぼ等しい、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記発熱源はＩＣチップから構成され、
   前記放熱シートは、前記ＩＣチップに接続されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 前記キースイッチはメタルドームスイッチから構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子機器。

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