JP2013012508A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型で放熱性がよく、長寿命化の可能な電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】本願発明の電子機器は、板状コンデンサの層を少なくとも有する多層基板１１と、多層基板１１に含まれる板状コンデンサ３１及び多層基板１１上に搭載された回路５１、５２、５４を用いて電力を供給する電源回路と、多層基板１１上に搭載され、電源回路からの電力供給によって動作する本体回路基板３８と、多層基板１１との間に本体回路基板３８が挟まれるように多層基板１１と略平行に配置され、本体回路基板３８上のＬＳＩ２１、２２と接する放熱板１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱性を向上する電源構成を採用した電子機器に関する。

電子機器の電源装置は、一般に多大な熱を発する。この熱に適切に対処しないと、電源装置のみならず、電子機器全体にも悪影響を与える。当然、電子機器中の電源装置以外の本体回路からも発熱があるため、熱への対処は電子機器全体に対して必要となる。

商用電源に接続する電源装置では、一般に高耐圧のコンデンサが使われるため、コンデンサのサイズは大きい。また、コンデンサに電解コンデンサを利用した場合、電源装置の寿命は一般に電解コンデンサによって決まる。このため、電源装置の寿命を延ばすには、電源装置の発熱への対処が必須となってくる。

今日、電子機器は薄型化が望まれ、１Ｕサイズに収めなければならないことが多い。これに向け、電源装置も薄型化が望まれている。そこで、必要な回路を同一平面上に配置した電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の電源装置は、電源装置のうちの発熱量の大きいスイッチング回路を電源装置の中心に配置しているため、電源装置の中心付近には回路を配置することができない。このため、回路基板が大きくなる問題があった。また、特許文献１の電源装置は、コンデンサとして電解コンデンサを使用しているため、電源装置の寿命の決定要因になっている。

特開平３−１３５３７３号公報

前記課題を解決するために、本発明は、薄型で放熱性がよく、長寿命化の可能な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に、本願発明の電子機器は、板状コンデンサの層を少なくとも有する多層基板と、前記多層基板に含まれる板状コンデンサ及び前記多層基板上に搭載された回路を用いて電力を供給する電源回路と、前記多層基板上に搭載され、前記電源回路からの電力供給によって動作する本体回路と、前記多層基板との間に前記本体回路が挟まれるように前記多層基板と略平行に配置され、前記本体回路の上端面と接する放熱板と、を備える。

板状コンデンサの層を少なくとも含む多層基板を用いるため、電解コンデンサを用いることなく回路構成を薄型化することができる。このため、電子機器を薄型にしつつ長寿命化することができる。また、放熱板が本体回路の上端と接するように最上面に配置されているため、本体回路からの熱を効率よく放熱することができる。このため、放熱性を向上し、長寿命化することができる。したがって、本願発明の電子機器は、薄型で放熱性がよく、長寿命化を可能にすることができる。

本願発明の電子機器では、前記放熱板は、グランドに接続されてもよく、前記多層基板は、前記板状コンデンサに接する上下の層に、グランド層を備えてもよい。
本発明により、本体回路の上部が放熱板でシールドされ、板状コンデンサの上部及び下部がシールドされているため、電子機器の内外からの電磁波の影響や不用放射を低減することができる。

本願発明の電子機器では、前記放熱板、前記本体回路の基板及び前記多層基板の外縁の少なくとも一部は、切欠きを有し、前記切欠きに、前記本体回路よりも高さの高い回路が配置されていてもよい。
本発明により、背の高い回路を電子機器に搭載することができる。ここで、熱源となる回路を電子機器の隅に集めることができ、電子機器の側面から効率よく放熱することができる。また、多層基板上における回路の設置スペースを有効に利用することができる。

本願発明の電子機器では、前記本体回路上の回路部品の上端面が熱伝導体を介して前記放熱板と接していてもよい。
本発明により、多層基板上に搭載された回路からの熱が効率よく放熱板に伝導されるため、多層基板上に搭載された回路からの熱を効率よく放熱させることができる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、本発明は、薄型で放熱性がよく、長寿命化の可能な電子機器を提供することができる。

本実施形態に係る電子機器の採用する電源構成の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る電子機器の採用する電源構成の横断面図の一例を示す。 本実施形態に係る電子機器の全体構成の一例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１は、本実施形態に係る電子機器の採用する電源構成の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る電子機器の採用する電源構成の横断面図の一例を示す。本実施形態に係る電子機器は、多層基板１１と、電源回路と、本体回路基板３８と、放熱板１３と、を備える。最上面に放熱板１３が配置される。これにより、電子機器全体における放熱性を高めている。

電源回路は、本体回路基板３８に電力を供給する。例えば、電源回路は、板状コンデンサ３１と、トランス５１と、制御回路５２と、コイル５４と、グランド５３、５５と、スイッチング素子６１と、ダイオード６２と、を備える。電源回路の回路部品は多層基板１１上に搭載される。

板状コンデンサ３１は、制御回路５２とシールド線で接続され、電源回路用のコンデンサとして機能する。スイッチング素子６１及びダイオード６２は、制御回路５２とシールド線で接続される。ここで、スイッチング素子６１及びダイオード６２は、放熱板１３に設けられた収容部に埋め込まれ、ねじ等の固定具を用いて固定されていることが好ましい。収容部は、放熱板１３のうちの本体回路基板３８側の面に設けられていることが好ましい。

本体回路は、電子機器のうちの電源以外の機能を発揮させるための回路であって、電源回路からの電力供給によって動作する。例えば、本体回路は、本体回路基板３８と、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）２１と、ＬＳＩ２２と、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５６と、板状コンデンサ３６と、を備える。ＬＳＩ２１、２２などの熱源となる回路部品は多層基板１１上に搭載される。例えば、ＬＳＩ２１、２２及びＩＣ５６が搭載されている本体回路基板３８は、多層基板１１上に搭載される。なお、本体回路は、本体回路に電力を供給する電源回路とは異なるサブの電源回路、例えば電源電圧を下げるＤＣ−ＤＣコンバータを備えていてもよい。また、本体回路は、本体回路に電力を供給する電源回路の一部、例えばスイッチング回路を備えていてもよい。電源回路のうちのスイッチング回路が放熱板１３に接していることで、発熱量の大きいスイッチング回路の熱を放熱板１３から放熱することができる。

放熱板１３は、電源回路及び本体回路の発する熱を放熱する。放熱板１３は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属からなることが好ましい。さらに、熱放射を高めるため、放熱板１３は、黒色アルマイト加工が施されていることが好ましい。また、放熱板１３はグランドに接続されていることが好ましい。これにより、電子機器の内外の電磁波の影響や不要放射を低減することができる。

放熱板１３は、多層基板１１との間に、熱源となる本体回路を挟むように配置される。多層基板１１と放熱板１３は略平行に対峙して配置されている。このように、多層基板１１と放熱板１３が層状に重なっているため、電子機器の薄型化が可能になる。ここで、多層基板１１の下面から放熱板１３の上面までの高さは、電子機器の高さ未満である。例えば電子機器の高さが１Ｕである場合は１Ｕに収まるようにする。

本体回路の上端は放熱板１３と接する。例えば、本体回路の回路部品のうちの最も背の高いＬＳＩ２１の上端面は放熱板１３と接する。ＬＳＩ２２のようにＬＳＩ２１よりも背の低い回路部品の場合は、ＬＳＩ２２の放熱板１３側の面が熱伝導体２４を介して放熱板１３と接する。これにより、ＬＳＩ２２の発する熱を放熱板１３に効率よく伝導させることができる。熱伝導体２４は、熱伝導率の高い物質が好ましく、例えば金属板又は熱伝導シートである。

一方、本体回路特にＬＳＩ２１よりも高さの高いトランス５１、制御回路５２及びコイル５４は、多層基板１１の端に寄せ集めて実装する。この場合、最上面の放熱板１３及び中間の本体回路基板３８は必要に応じて切欠きを入れる。そして、この切欠きにトランス５１、制御回路５２及びコイル５４を配置する。トランス５１、制御回路５２及びコイル５４の筐体側や、本体回路基板３８に搭載されている回路との境界に、電子機器の内外の電磁波の影響や不用放射を低減するためのグランド５３、５５を設けても良い。なお、必要に応じて、多層基板１１にも切欠きを入れてもよい。

電子機器の下面は板状コンデンサを層の１つとする多層基板１１である。板状コンデンサ３６は、本体回路で使用するコンデンサとして機能する。板状コンデンサ３１は電源回路で使用するコンデンサとして機能する。このように、多層基板１１は、板状コンデンサを層の１つ以上として用意する。そして、板状コンデンサ３１、３６は、回路の耐圧や容量に応じて分割される。

板状コンデンサ３６は、誘電体４０と、誘電体４０の上に配置されたグランド側の電極４４と、誘電体４０の下に配置されたホット側の電極４５と、を備える。板状コンデンサ３１は、誘電体３９と、誘電体３９の上に配置されたグランド側の電極３５と、誘電体３９の下に配置されたホット側の電極３７と、を備える。

グランド３４にはスルーホール４１が形成され、グランド側の電極４４及び誘電体４０にはスルーホール４２が形成されており、本体回路基板３８と電極４５とが電気的に接続される。これにより、本体回路用のデカップリングコンデンサを多層基板１１に構成することができる。

スルーホール４１及び４２の他にも多層基板１１にスルーホールを設けることで、本体回路基板３８の任意の位置で、多層基板１１の任意の層と接続することができる。このように、多層基板１１にスルーホールを設けて接続することで、配線ループ４３を小さくすることができ、これによりノイズを減らすことができる。

多層基板１１の最上面にグランド３４が配置され、板状コンデンサ３１の上下にはグランド３２及び３３が配置されることが好ましい。これにより、電子機器の内外からの電磁波の影響や不要放射を低減することができる。

図３に、本実施形態に係る電子機器の全体構成の一例を示す。電子機器の上面に、大面積の放熱板１３が配置される。これにより、電子機器に搭載されているほとんどの回路からの発熱を十分に放熱することができる。

また、筐体側面には通気孔が設けられ、冷却用のファン５７が適宜用意されることが好ましい。これにより、放熱板１３を冷却したり、多層基板１１と放熱板１３との間にこもった熱を放出したりすることができる。

電子機器の上部に配置される放熱板１３がグランドに接続され、電子機器の下部に配置される多層基板１１の最下面の層がグランドに接続されているため、内外からの電磁波の影響や不要放射を低減することができる。

放熱板１３の隅には切欠きが設けられており、切欠き部分に背の高い回路７１が配置されている。そして、放熱板１３にはスイッチング素子などの素子７２が埋め込まれている。

多層基板１１に電源用の板状コンデンサが配置され、多層基板１１と放熱板１３との間が中空になる。このため、電子機器の動作に用いる種々の回路部品を本体回路基板（図１及び図２に示す符号３８）上に配置することができる。種々の回路部品を本体回路基板３８に搭載することで、各回路から放出される熱を放熱板１３から放熱することができる。このため、薄型で放熱性がよく、長寿命化の可能な電子機器を提供することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：多層基板
１３：放熱板
２１、２２：ＬＳＩ
２４：金属板
３１、３６：板状コンデンサ
３２、３３、３４：グランド
３５、３７、４４、４５：板状コンデンサの電極
３８：本体回路基板
３９、４０：誘電体
４１、４２：スルーホール
４３：配線ループ
５１：トランス
５２：制御回路
５３、５５：グランド
５４：コイル
５６：ＩＣ
５７：ファン
６１：スイッチング素子
６２：ダイオード
７１：回路
７２：素子

Claims (4)

1. 板状コンデンサの層を少なくとも有する多層基板と、
   前記多層基板に含まれる板状コンデンサ及び前記多層基板上に搭載された回路を用いて電力を供給する電源回路と、
   前記多層基板上に搭載され、前記電源回路からの電力供給によって動作する本体回路と、
   前記多層基板との間に前記本体回路が挟まれるように前記多層基板と略平行に配置され、前記本体回路の上端面と接する放熱板と、
   を備える電子機器。
2. 前記放熱板は、グランドに接続され、
   前記多層基板は、前記板状コンデンサに接する上下の層に、グランド層を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記放熱板、前記本体回路の基板及び前記多層基板の外縁の少なくとも一部は、切欠きを有し、
   前記切欠きに、前記本体回路よりも高さの高い回路が配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記本体回路上の回路部品の上端面が熱伝導体を介して前記放熱板と接していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。

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