JP2013131520A - 電子機器の放熱構造、及び、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性に優れた単純な形状のヒートシンクを利用して、効率よく放熱することが可能な電子機器の放熱構造、及び、電子機器を提供する。
【解決手段】放熱する部品である素子46、56が実装された回路基板41、51を有する放熱構造3は、回路基板41、41に、複数のフィン43a、53aを有する櫛形のヒートシンク43、53を素子46、56に連結して設けることにより、ヒートシンクユニット4、5を構成し、二つのヒートシンクユニット4、5を、一方のヒートシンク43が備えるフィン43aの少なくとも一部が、他方のヒートシンク53が備えるフィン53aとフィン53aとの間の領域に位置する。
【選択図】図1
【解決手段】放熱する部品である素子46、56が実装された回路基板41、51を有する放熱構造3は、回路基板41、41に、複数のフィン43a、53aを有する櫛形のヒートシンク43、53を素子46、56に連結して設けることにより、ヒートシンクユニット4、5を構成し、二つのヒートシンクユニット4、5を、一方のヒートシンク43が備えるフィン43aの少なくとも一部が、他方のヒートシンク53が備えるフィン53aとフィン53aとの間の領域に位置する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子機器の放熱構造、及び、この放熱構造を備えた電子機器に関する。
従来、回路基板に実装された部品を備える電子機器において、回路基板上の部品が発する熱を放熱するための放熱構造として、部品からヒートシンクに伝熱するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたように、ヒートシンクとしては、複数のフィンを有する櫛型、或いは筒型の形状をしたものがよく用いられる。この種のヒートシンクは、その単純な形状からアルミ材押出し成型で製造可能であり、量産性に優れ、低コストである。さらに、回路基板への取り付けも容易であるという利点を持つため、標準品としても流通している。また、この種のヒートシンクを用いた構成において、特許文献1に記載されたように、送風ファンを用いてフィンの間に送風することも知られている。
ところで、上記従来のヒートシンクによって効率よく放熱するためには、送風された空気がフィンの間を通り、フィンの全面に低温の空気が接することが理想的であるが、フィンが開放空間に面していると風が拡散して、フィンの表面に当たる風量が減ってしまう。このため、特許文献1記載の構成では、例えばフィンとともに閉鎖された空気流路を形成する枠を電子機器本体に設け、この枠にヒートシンクをはめ込み設置しているが、この構成では電子機器本体の設計及び回路基板上の部品の位置が制限される。また、特許文献1記載には、閉鎖されたダクト状の複数の空気流路を有するヒートシンクを用いる構成も開示されているが、このような構成を有するヒートシンクの製造には多くの工数を必要とし、大量生産が難しい等の問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、生産性に優れた形状のヒートシンクを利用して、効率のよい放熱を可能とする電子機器の放熱構造、及び、電子機器を提供することを目的とする。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、生産性に優れた形状のヒートシンクを利用して、効率のよい放熱を可能とする電子機器の放熱構造、及び、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、本発明は、放熱する部品が実装された回路基板を有する電子機器の放熱構造であって、前記回路基板に、複数のフィンを有する櫛形のヒートシンクを前記部品に連結して設けることによりヒートシンクユニットを構成し、二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置し、一方の前記ヒートシンクが備えるフィンの少なくとも一部が、他方の前記ヒートシンクが備えるフィンとフィンとの間の領域に位置する構成としたこと、を特徴とする。
本発明によれば、同一基板上のヒートシンクに放熱部品を実装する場合に比べ、発熱部品を対向する回路基板に分散させることで、より省スペースで、効率のよい放熱を可能とする。また、二つのヒートシンクが有するフィンの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンクの放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンクを単独で用いる場合に比べて、回路基板に実装された部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンクを用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
本発明によれば、同一基板上のヒートシンクに放熱部品を実装する場合に比べ、発熱部品を対向する回路基板に分散させることで、より省スペースで、効率のよい放熱を可能とする。また、二つのヒートシンクが有するフィンの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンクの放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンクを単独で用いる場合に比べて、回路基板に実装された部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンクを用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、各々の前記ヒートシンクユニットが備える前記ヒートシンクは、前記回路基板に立設され、複数の前記フィンが前記ヒートシンクの高さ方向に並ぶ構成を有することを特徴とする。
本発明によれば、二つのヒートシンクのフィンの間に空気流路を形成して、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
本発明によれば、二つのヒートシンクのフィンの間に空気流路を形成して、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、二つの前記ヒートシンクユニットは、二つの前記ヒートシンクが備えるフィンが互いに接触しないよう配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、二つのヒートシンクが備えるフィンが互いに接触しないので、フィンの表面全体から空気に対し放熱される。このため、より効率のよい放熱が可能となる。
本発明によれば、二つのヒートシンクが備えるフィンが互いに接触しないので、フィンの表面全体から空気に対し放熱される。このため、より効率のよい放熱が可能となる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、二つの前記ヒートシンクの間に、前記フィンの面に沿って風が流れる空気流路が形成されたことを特徴とする。
本発明によれば、フィンの面に沿って風が流れるので、より効率よく放熱できる。
本発明によれば、フィンの面に沿って風が流れるので、より効率よく放熱できる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、前記ヒートシンクは導体で構成され、前記回路基板のグラウンドパターンに電気的に接続されたことを特徴とする。
本発明によれば、回路基板のグラウンドパターンに、グラウンドパターンより格段に大きい導体であるヒートシンクを導通させることで、グラウンドを強化できる。
本発明によれば、回路基板のグラウンドパターンに、グラウンドパターンより格段に大きい導体であるヒートシンクを導通させることで、グラウンドを強化できる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置した放熱構造の外部に位置する導体のフレームに対し、少なくとも一つの前記ヒートシンクが、電気的に接続され、かつ機械的に固定されたことを特徴とする。
本発明によれば、ヒートシンクを導体のフレームに電気的に接続することで、回路基板のグラウンドをより強化して、安定したグラウンドを提供できる。また、ヒートシンクをフレームに機械的に固定することによって、ヒートシンクユニットを含む放熱構造全体を安定させることが可能であり、また、回路基板や部品に対して加わる応力を軽減して、回路基板やはんだ接合部の損傷を防止できる。
本発明によれば、ヒートシンクを導体のフレームに電気的に接続することで、回路基板のグラウンドをより強化して、安定したグラウンドを提供できる。また、ヒートシンクをフレームに機械的に固定することによって、ヒートシンクユニットを含む放熱構造全体を安定させることが可能であり、また、回路基板や部品に対して加わる応力を軽減して、回路基板やはんだ接合部の損傷を防止できる。
また、本発明は、上記電子機器の放熱構造において、二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置した放熱構造の外部に位置する導体のフレームに、少なくとも一つの前記ヒートシンクが熱伝導可能に連結されたことを特徴とする。
本発明によれば、ヒートシンクとフレームとが熱伝導するので、ヒートシンクからの放熱の効率をより一層高めることができる。
本発明によれば、ヒートシンクとフレームとが熱伝導するので、ヒートシンクからの放熱の効率をより一層高めることができる。
また、上記目的を達成するために、本発明は、放熱する部品が実装された回路基板を備える電子機器であって、前記回路基板に、複数のフィンを有する櫛形のヒートシンクを前記部品に連結して設けることによりヒートシンクユニットを構成し、二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置し、一方の前記ヒートシンクが備えるフィンの少なくとも一部が、他方の前記ヒートシンクが備えるフィンとフィンとの間の領域に位置する放熱構造を有すること、を特徴とする。
本発明によれば、同一基板上のヒートシンクに放熱部品を実装する場合に比べ、発熱部品を対向する回路基板に分散させることで、より省スペースで、効率のよい放熱を可能とする。また、二つのヒートシンクが有するフィンの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンクの放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンクを単独で用いる場合に比べて、回路基板に実装された部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンクを用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
本発明によれば、同一基板上のヒートシンクに放熱部品を実装する場合に比べ、発熱部品を対向する回路基板に分散させることで、より省スペースで、効率のよい放熱を可能とする。また、二つのヒートシンクが有するフィンの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンクの放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンクを単独で用いる場合に比べて、回路基板に実装された部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンクを用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
本発明によれば、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンクを用いて、効率よく放熱可能な放熱構造を実現できる。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る回路基板ユニット1の構成を示す斜視図であり、図2は正面図である。また、図3は、回路基板ユニット1を構成する放熱構造3の斜視図である。
回路基板ユニット1は、断面方形の金属製のフレーム2の内部に、回路基板41、51を含む放熱構造3を収容して構成される。放熱構造3は、回路基板41を含むヒートシンクユニット4と、回路基板51を含むヒートシンクユニット5とを組み合わせて構成される。
図1は、実施形態に係る回路基板ユニット1の構成を示す斜視図であり、図2は正面図である。また、図3は、回路基板ユニット1を構成する放熱構造3の斜視図である。
回路基板ユニット1は、断面方形の金属製のフレーム2の内部に、回路基板41、51を含む放熱構造3を収容して構成される。放熱構造3は、回路基板41を含むヒートシンクユニット4と、回路基板51を含むヒートシンクユニット5とを組み合わせて構成される。
回路基板41、51には、それぞれ素子46、56が実装されている。素子46、56は、電子機器を構成する素子である。素子46、56は、例えば、MPUやマイコン等の半導体処理装置や、パワートランジスター、パワーダイオード、IGBTモジュール、耐圧IC等のパワー半導体、或いは、キャパシター等の一般的な回路素子等であり、駆動により熱を発する全ての部品が該当する。回路基板41には、素子46が発する熱を放熱するためのヒートシンク43が立設されている。ヒートシンク43には、素子46の熱がヒートシンク43に十分に伝熱するように、素子46がビス留め或いは熱伝導性を有する接着剤により固定されている。回路基板51にも同様に、素子56が発する熱を放熱するためのヒートシンク53が立設され、素子56がビス留め或いは熱伝導性の接着剤によりヒートシンク53に固定されている。
回路基板41、51は、例えば、回路基板ユニット1を具備する電子機器の電源供給回路、制御回路、制御回路の制御に従って動作する回路モジュール等として利用される。図1に示すように、電子機器の内部において回路基板ユニット1の側方には送風ユニット10が配置され、送風ユニット10が回路基板ユニット1に送風することで素子46、56の熱を速やかに放熱し、安定して素子46、56を機能させる。
回路基板41、51は、例えば、回路基板ユニット1を具備する電子機器の電源供給回路、制御回路、制御回路の制御に従って動作する回路モジュール等として利用される。図1に示すように、電子機器の内部において回路基板ユニット1の側方には送風ユニット10が配置され、送風ユニット10が回路基板ユニット1に送風することで素子46、56の熱を速やかに放熱し、安定して素子46、56を機能させる。
ヒートシンク43、53は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた導体材料で構成される。ヒートシンク43は、回路基板41に略垂直に立設される板状部に、複数枚の板状のフィン43aが平行に並べて設けられ、全体として櫛形状を有する。ヒートシンク53も同様に、回路基板51に略垂直に立設される板状部に、複数枚の板状のフィン53aが平行に並べて設けられ、全体として櫛形状を有する。このような形状のヒートシンク43、53は、例えば押し出し成形により容易に大量生産可能である。図3に示すように、ヒートシンク43、53は、全体として長手形状となっており、その延長方向(図中符号D)にフィン43a、53a及び上記板状部が延びている。
ヒートシンク43は、図1及び図2に示すように、回路基板41に固定された固定治具42を介して、回路基板41に固定される。固定治具42は、はんだ接合により回路基板41に固定され、ヒートシンク43の基部に形成された係合部43bに係合してヒートシンク43を支持する。固定治具42は、図3に示すように、ヒートシンク43の長手方向の両端部に1個ずつ設けられている。
回路基板51にも同様に、ヒートシンク53を支持する固定治具52が取り付けられ、はんだ接合により固定されている。固定治具52は、ヒートシンク53の基部に形成された係合部53bに係合し、ヒートシンク53を回路基板51に固定する。固定治具52は、ヒートシンク53の長手方向の両端部に1個ずつ設けられている。
固定治具42、52は、回路基板41、51上に素子46、56を実装する際に、一緒にフロー方式ではんだ接合できる。固定治具42、52として、例えば鉄製のものを用いれば、ヒートシンク43、53がはんだ接合に適しないアルミニウム等の材料で構成されている場合であっても、容易にヒートシンク43、53を回路基板41、51に固定でき、生産効率を高められる。
回路基板51にも同様に、ヒートシンク53を支持する固定治具52が取り付けられ、はんだ接合により固定されている。固定治具52は、ヒートシンク53の基部に形成された係合部53bに係合し、ヒートシンク53を回路基板51に固定する。固定治具52は、ヒートシンク53の長手方向の両端部に1個ずつ設けられている。
固定治具42、52は、回路基板41、51上に素子46、56を実装する際に、一緒にフロー方式ではんだ接合できる。固定治具42、52として、例えば鉄製のものを用いれば、ヒートシンク43、53がはんだ接合に適しないアルミニウム等の材料で構成されている場合であっても、容易にヒートシンク43、53を回路基板41、51に固定でき、生産効率を高められる。
図2に示すように、ヒートシンクユニット4、5が組み合わされて固定されることにより、放熱構造3を構成する。
放熱構造3では、ヒートシンク43のフィン43aと、ヒートシンク53のフィン53aとが、回路基板41、51に略垂直な方向に交互に並んでいる。また、各フィン43a、53aは平行に並んで、図中符号Dで示す方向に延びている。そして、ヒートシンク43とヒートシンク53に挟まれた空間は、図中符号Dで示すヒートシンク43、53の長手方向に沿って延び、フィン43a、53aの面に沿って空気が流れる空気流路30となっている。
そして、ヒートシンク43の端に位置するフィン43aと隣接するフィン53aとは、連結治具6により連結されており、この連結治具6によってヒートシンク43とヒートシンク53とが相互に固定されている。本実施形態では、連結治具6は、ヒートシンク43、53の上端と下端の両方に1個ずつ配置されている。
放熱構造3では、ヒートシンク43のフィン43aと、ヒートシンク53のフィン53aとが、回路基板41、51に略垂直な方向に交互に並んでいる。また、各フィン43a、53aは平行に並んで、図中符号Dで示す方向に延びている。そして、ヒートシンク43とヒートシンク53に挟まれた空間は、図中符号Dで示すヒートシンク43、53の長手方向に沿って延び、フィン43a、53aの面に沿って空気が流れる空気流路30となっている。
そして、ヒートシンク43の端に位置するフィン43aと隣接するフィン53aとは、連結治具6により連結されており、この連結治具6によってヒートシンク43とヒートシンク53とが相互に固定されている。本実施形態では、連結治具6は、ヒートシンク43、53の上端と下端の両方に1個ずつ配置されている。
連結治具6は、ヒートシンク43、53の長手方向(図中符号D)に延びる長手形状の部材であり、フィン43aとフィン53aとの間の空間を塞いでいる。この連結治具6を上端及び下端に配置することで、図2に示すように、ヒートシンク43とヒートシンク53との間に形成される空間である空気流路30は、側方に開口を持たない閉じたダクト形状の空間となる。
従って、図1に示すように、空気流路30の延長上に送風ユニット10を配置し、送風ユニット10から空気流路30に向けて送風した場合、送風された空気は空気流路30内部を通り、フィン43a、53aに接するので、フィン43a、53aから効率よく放熱できる。ここで、空気流路30は、回路基板41、51及びヒートシンク43、53に囲まれたダクト状の空間であるため、送風抵抗が小さく、しかも、送風された空気が多数のフィン43a、53aの表面全体に接するので、大きな接触面積を確保できる。このため、放熱構造3全体として非常に高い放熱効率を実現できる。
なお、仮に連結治具6がヒートシンク43、53より短く、ヒートシンク43、53の長手方向の一部のみを固定するものであった場合、ヒートシンク43、53間の空気流路30は、端のフィン43aとフィン53aとの隙間で開放空間につながってしまうが、この隙間は空気流路30全体に比べて小さい上に、上記の隙間は空気流路30の側方にある。従って、連結治具6がフィン43a、53aの隙間を完全に塞ぐ方が放熱効率に優れる点で好ましいが、上記の隙間からの空気が大量に漏れてしまうことは考えにくいため、連結治具6がフィン43a、53aの隙間を完全に塞いでいなくても、高い放熱効率が期待できる。さらに、ヒートシンク43、53を、連結治具6を用いることなく固定した場合、上記のフィン43a、53aの隙間は塞がれないが、この場合も同様に高い放熱効率が期待でき、少なくともヒートシンク43、53を一つだけ単独で用いる場合に比べれば、放熱効率は非常に優れている。
従って、図1に示すように、空気流路30の延長上に送風ユニット10を配置し、送風ユニット10から空気流路30に向けて送風した場合、送風された空気は空気流路30内部を通り、フィン43a、53aに接するので、フィン43a、53aから効率よく放熱できる。ここで、空気流路30は、回路基板41、51及びヒートシンク43、53に囲まれたダクト状の空間であるため、送風抵抗が小さく、しかも、送風された空気が多数のフィン43a、53aの表面全体に接するので、大きな接触面積を確保できる。このため、放熱構造3全体として非常に高い放熱効率を実現できる。
なお、仮に連結治具6がヒートシンク43、53より短く、ヒートシンク43、53の長手方向の一部のみを固定するものであった場合、ヒートシンク43、53間の空気流路30は、端のフィン43aとフィン53aとの隙間で開放空間につながってしまうが、この隙間は空気流路30全体に比べて小さい上に、上記の隙間は空気流路30の側方にある。従って、連結治具6がフィン43a、53aの隙間を完全に塞ぐ方が放熱効率に優れる点で好ましいが、上記の隙間からの空気が大量に漏れてしまうことは考えにくいため、連結治具6がフィン43a、53aの隙間を完全に塞いでいなくても、高い放熱効率が期待できる。さらに、ヒートシンク43、53を、連結治具6を用いることなく固定した場合、上記のフィン43a、53aの隙間は塞がれないが、この場合も同様に高い放熱効率が期待でき、少なくともヒートシンク43、53を一つだけ単独で用いる場合に比べれば、放熱効率は非常に優れている。
なお、連結治具6とヒートシンク43、53の接合部において多少の空気の漏れがあっても放熱構造3の放熱機能への影響はない。また、連結治具6は、熱伝導性の低い材料で構成することも可能であるが、熱伝導性の高い伝熱材料で連結治具6を構成した場合には、ヒートシンク43とヒートシンク53の間で連結治具6を介して伝熱される。このため、回路基板41と回路基板51の一方のみが通電されて素子が発熱している場合に、この熱を、放熱構造3全体を使って効率よく速やかに放熱できるという利点がある。
そして、ヒートシンク43、53は、それぞれ、回路基板41、51に形成されたグラウンド(グランド)パターンに電気的に接続されている。具体的には、ヒートシンク43、53を固定する固定治具42、52が、回路基板41、51に接地線として形成されたグラウンドパターンに接合され、固定治具42、52が導体で構成される。回路基板41、51のグラウンドパターンには素子46、56のアース極が接続されるが、グラウンドパターンをヒートシンク43、53に導通させることで、ヒートシンク43、53を含めた全体がグラウンドとなり、安定したグラウンドを提供できる。このため、ノイズの低減等の効果を得ることができる。
さらに、ヒートシンク43とヒートシンク53とを連結する連結治具6は、絶縁体で構成することも可能であるが、連結治具6を導体材料で構成した場合、ヒートシンク43、53と回路基板41、51を含む全体が一つの導体となって、回路基板41、51のグラウンドパターンと等電位となる。これにより、より安定したグランドを実現できる。例えば、回路基板41と回路基板51の一方のみが通電されて、素子が動作している場合に、この素子に対して放熱構造3全体がグラウンドとして機能するので、より安定したグラウンドを提供できる。
さらに、ヒートシンク43とヒートシンク53とを連結する連結治具6は、絶縁体で構成することも可能であるが、連結治具6を導体材料で構成した場合、ヒートシンク43、53と回路基板41、51を含む全体が一つの導体となって、回路基板41、51のグラウンドパターンと等電位となる。これにより、より安定したグランドを実現できる。例えば、回路基板41と回路基板51の一方のみが通電されて、素子が動作している場合に、この素子に対して放熱構造3全体がグラウンドとして機能するので、より安定したグラウンドを提供できる。
そして、放熱構造3は、図1及び図2に示すように、フレーム2の内部に収容される。フレーム2は、放熱構造3の周囲を囲む1または複数の部材で構成される枠である。フレーム2に対しては、ヒートシンク43、53が、それぞれ固定部材7(図2)により固定されている。固定部材7は、ビス止めや接着剤等により、フレーム2とヒートシンク43、53とに固定されており、放熱構造3全体を支持する。
ここで、フレーム2及び固定部材7は合成樹脂やセラミック等により構成することも可能であるが、フレーム2が鉄やアルミニウム等の導体材料で構成され、固定部材7が導電性を有する部品である場合には、フレーム2は、ヒートシンク43、53を介して回路基板41、51のグラウンドパターンに電気的に接続される。このため、上述したように、回路基板41、51のグラウンドを、フレーム2を含むことでより一層強化できる。
ここで、フレーム2及び固定部材7は合成樹脂やセラミック等により構成することも可能であるが、フレーム2が鉄やアルミニウム等の導体材料で構成され、固定部材7が導電性を有する部品である場合には、フレーム2は、ヒートシンク43、53を介して回路基板41、51のグラウンドパターンに電気的に接続される。このため、上述したように、回路基板41、51のグラウンドを、フレーム2を含むことでより一層強化できる。
また、フレーム2を、図1及び図2に示すように筒状のフレーム2に収容した場合、送風ユニット10から送風される空気はフレーム2内部の筒状の空間を流れる。このため、送風ユニット10が送風する空気が、空気流路30だけでなく、ヒートシンク43、53の外側を流れるため、より一層の放熱効率の向上が期待できる。
さらに、ヒートシンク43、53をフレーム2に機械的に固定することによって、ヒートシンク43、53の重量により回路基板41、51(特に、固定治具42、52を支持するはんだ)に加わる応力を軽減でき、損傷を防止するとともに耐久性の向上が期待できる。
なお、ヒートシンク43、53のうち一方のみを、固定部材7によってフレーム2に固定してもよい。また、ヒートシンク43、53のうち一方のみを、固定部材7に対して電気的に接続し、及び/又は、熱伝導可能に接合してもよい。
さらに、ヒートシンク43、53をフレーム2に機械的に固定することによって、ヒートシンク43、53の重量により回路基板41、51(特に、固定治具42、52を支持するはんだ)に加わる応力を軽減でき、損傷を防止するとともに耐久性の向上が期待できる。
なお、ヒートシンク43、53のうち一方のみを、固定部材7によってフレーム2に固定してもよい。また、ヒートシンク43、53のうち一方のみを、固定部材7に対して電気的に接続し、及び/又は、熱伝導可能に接合してもよい。
このように、本発明を適用した実施形態に係る回路基板ユニット1では、放熱する部品である素子46、56が実装された回路基板41、51を有する放熱構造3を備え、放熱構造3は、回路基板41、51に、複数のフィン43a、53aを有する櫛形のヒートシンク43、53を素子46、56に連結して設けることにより、ヒートシンクユニット4、5を構成し、二つのヒートシンクユニット4、5を対向配置し、ヒートシンク43、53の一方が備えるフィン(フィン43aまたはフィン53a)の少なくとも一部が、他方のヒートシンクが備えるフィンとフィン(フィン53aまたはフィン43a)との間の領域に位置する構成となっている。
これにより、二つのヒートシンク43、53が有するフィン43a、53aの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンク43、53の放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンク43またはヒートシンク53を単独で用いる場合に比べて、回路基板41、51に実装された素子46、56等の発熱部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンク43、53を用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
また、ヒートシンクユニット4を単独で用い、一枚の回路基板41上のヒートシンク43に放熱部品である素子46、56を実装して放熱させる場合に比べて、ヒートシンクユニット4、5を対向配置して2枚の回路基板41、51に素子46、56を分散して配置したことによって、より省スペースで効率のよい放熱が可能となる。
これにより、二つのヒートシンク43、53が有するフィン43a、53aの間に空気流路が形成されるため、ヒートシンク43、53の放熱効率が高まり、一つの櫛形のヒートシンク43またはヒートシンク53を単独で用いる場合に比べて、回路基板41、51に実装された素子46、56等の発熱部品が発する熱を効率よく放熱できる。これにより、複数のフィンを有する櫛形形状の、生産性に優れたヒートシンク43、53を用いて、効率のよい放熱が可能な放熱構造を実現できる。
また、ヒートシンクユニット4を単独で用い、一枚の回路基板41上のヒートシンク43に放熱部品である素子46、56を実装して放熱させる場合に比べて、ヒートシンクユニット4、5を対向配置して2枚の回路基板41、51に素子46、56を分散して配置したことによって、より省スペースで効率のよい放熱が可能となる。
また、各々のヒートシンクユニット4、5が備えるヒートシンク43、53は、回路基板41、51に立設され、複数のフィン43a、53aがヒートシンク43、53の高さ方向に平行に並ぶ構成を有し、二つのヒートシンク43、53のフィン43a、53aが、ヒートシンク43、53の高さ方向に交互に並ぶように配置され、より効率のよい放熱が可能となっている。さらに、ヒートシンク43、53の間に形成される空気流路30は、フィン43a、53aの面に沿って風が流れる流路であるため、より効率よく放熱できる。さらに、フィン43aとフィン53aとが接触も干渉もせず、離れて配置された構成となっているので、フィン43a、53aの表面全体を空気に接触させ、より効率よく放熱できる。
図4は、本発明に係る回路基板ユニット1を、電子機器に適用した場合の設置状態の例を示す図である。この図4には、電子機器の一例として、プリンター100に回路基板ユニット1を設置した例を示す。
プリンター100は、シート状の記録媒体110に、文字や画像を記録する記録装置であり、具体的には、インクリボンに付着したインクをインパクトヘッドにより記録媒体110に付着させることで文字や画像を形成するドットインパクトプリンター、インクを噴射して記録媒体110に付着させて文字や画像を形成するインクジェット式プリンターであるが、粉末状のトナーを記録媒体110に定着させることで文字や画像を形成するレーザープリンター等の他の方式のプリンターとしてもよい。
プリンター100は、シート状の記録媒体110に、文字や画像を記録する記録装置であり、具体的には、インクリボンに付着したインクをインパクトヘッドにより記録媒体110に付着させることで文字や画像を形成するドットインパクトプリンター、インクを噴射して記録媒体110に付着させて文字や画像を形成するインクジェット式プリンターであるが、粉末状のトナーを記録媒体110に定着させることで文字や画像を形成するレーザープリンター等の他の方式のプリンターとしてもよい。
プリンター100は、本体101の中央及び上部に、記録媒体110を搬送する搬送機構や記録媒体110に画像を形成する記録ヘッド等の駆動部を配置しており、本体101の下部には、搬送機構や記録ヘッドを制御する制御回路、及び、外部から供給される電力の電圧変換や直交変換を行って、上記駆動部に直流電源を供給する電源回路が収容される。これらの制御回路や電源回路に、本発明に係る回路基板ユニット1の構成を適用することが可能であり、例えば図4に示すように、プリンター100の底部に回路基板ユニット1が収容される。
本実施形態のプリンター100においては、制御回路や電源回路は底部に配置される。これは、上述した駆動部から離れた位置にあって駆動部の動作を制限しない、複数の駆動部に対し制御信号線や電源ケーブル等の配線を敷設しやすい、外部の電源に接続されるコネクターや外部のコンピューターに接続される端子類が本体101の下部に配置されることが多い、等の利点があるためである。しかしながら、本体101の底部においては外装に大きな開口を設けにくく、制御回路や電源回路に実装された部品の放熱にはシビアな環境であるが、回路基板ユニット1を適用することで、送風ユニット10が送風する空気を無駄なく利用して、効率よく放熱することができる。従って、少ない送風ユニット10を用いて多くの部品を効率よく冷却できる。
さらに、フレーム2(図1)を、プリンター100の機械部品を支持するフレームに対して接続する構成とすれば、より高い効果が期待できる。すなわち、プリンター100のフレームにフレーム2を電気的に接続すれば、回路基板41、51のグラウンドをより一層強化できる。また、プリンター100のフレームに対し、フレーム2を伝熱性の良い接合方法によって接続すれば、回路基板41、51に実装された部品の熱を、ヒートシンク43、53を介してプリンター100のフレームに逃がすことができ、より高い放熱効果が期待できる。
さらに、フレーム2(図1)を、プリンター100の機械部品を支持するフレームに対して接続する構成とすれば、より高い効果が期待できる。すなわち、プリンター100のフレームにフレーム2を電気的に接続すれば、回路基板41、51のグラウンドをより一層強化できる。また、プリンター100のフレームに対し、フレーム2を伝熱性の良い接合方法によって接続すれば、回路基板41、51に実装された部品の熱を、ヒートシンク43、53を介してプリンター100のフレームに逃がすことができ、より高い放熱効果が期待できる。
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。上述した実施形態では、ヒートシンク43が備えるフィン43aと、ヒートシンク53が備えるフィン53aとが交互に並ぶ構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一方のヒートシンクの2枚のフィンと他方のヒートシンクの1枚のフィンとが交互に並んでいてもよいし、一方のヒートシンクの1枚のフィンのみが他方のヒートシンクのフィン間に入り込んだ構成であってもよい。また、一方のヒートシンクの端部を構成する1枚のフィンが他方のヒートシンクのフィン間に入り込んだ構成であってもよい。つまり、互いに対向配置された二つのヒートシンクのうち、一方のヒートシンクのフィンの少なくとも一部が、他方のヒートシンクのフィン間に入り込んだ構成となっていれば、フィンの枚数や並び方は特に限定されない。さらに、上記実施形態では、全てのフィン43a、53aが平板状であって、平行に並んだ構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、一部または全部のフィンが斜めに配置されていてもよいし、曲面を有するフィンや、端部にフランジが形成されたフィンや屈曲部を有するフィンを用いた構成としてもよく、フィンの形状や枚数については任意である。
また、上記実施形態では、電子機器としてプリンター100を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発熱する部品が実装された回路基板を備え、この部品の放熱を必要とする全ての電子機器に適用することが可能である。また、本実施形態では長方形の回路基板41、51に、全体として略直方体の形状を有するヒートシンク43、53を取り付けた構成を例に挙げて説明したが、これら回路基板41、51及びヒートシンク43、53の形状は制限されず、ヒートシンク43、53は平行な複数のフィンを有し、これらフィンの面に沿って延びる空気流路30を構成するものであれよく、フレーム2の形状も同様である。さらに、連結治具6や固定部材7を含む各部の材料及び形状についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変更可能である。
1…回路基板ユニット、2…フレーム、3…放熱構造、4、5…ヒートシンクユニット、6…連結治具、7…固定部材、10…送風ユニット、30…空気流路、41、51…回路基板、42、52…固定治具、43、53…ヒートシンク、43a、53a…フィン、43b、53b…係合部、46、56…素子、100…プリンター(電子機器)、101…本体、110…記録媒体。
Claims (8)
- 放熱する部品が実装された回路基板を有する電子機器の放熱構造であって、
前記回路基板に、複数のフィンを有する櫛形のヒートシンクを前記部品に連結して設けることによりヒートシンクユニットを構成し、
二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置し、一方の前記ヒートシンクが備えるフィンの少なくとも一部が、他方の前記ヒートシンクが備えるフィンとフィンとの間の領域に位置する構成としたこと、
を特徴とする電子機器の放熱構造。 - 各々の前記ヒートシンクユニットが備える前記ヒートシンクは、前記回路基板に立設され、複数の前記フィンが前記ヒートシンクの高さ方向に並ぶ構成を有す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。
- 二つの前記ヒートシンクユニットは、二つの前記ヒートシンクが備えるフィンが互いに接触しないよう配置されたことを特徴とする請求項1または2記載の電子機器の放熱構造。
- 二つの前記ヒートシンクの間に、前記フィンの面に沿って風が流れる空気流路が形成され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の放熱構造。
- 前記ヒートシンクは導体で構成され、前記回路基板のグラウンドパターンに電気的に接続されたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
- 二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置した放熱構造の外部に位置する導体のフレームに対し、少なくとも一つの前記ヒートシンクが、電気的に接続され、かつ機械的に固定されたことを特徴とする請求項5記載の電子機器の放熱構造。
- 二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置した放熱構造の外部に位置する導体のフレームに、少なくとも一つの前記ヒートシンクが熱伝導可能に連結されたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
- 放熱する部品が実装された回路基板を備える電子機器であって、
前記回路基板に、複数のフィンを有する櫛形のヒートシンクを前記部品に連結して設けることによりヒートシンクユニットを構成し、
二つの前記ヒートシンクユニットを対向配置し、一方の前記ヒートシンクが備えるフィンの少なくとも一部が、他方の前記ヒートシンクが備えるフィンとフィンとの間の領域に位置する放熱構造を有すること、
を特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011278046A JP2013131520A (ja) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | 電子機器の放熱構造、及び、電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011278046A JP2013131520A (ja) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | 電子機器の放熱構造、及び、電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013131520A true JP2013131520A (ja) | 2013-07-04 |
Family
ID=48908879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011278046A Pending JP2013131520A (ja) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | 電子機器の放熱構造、及び、電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013131520A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015216155A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 株式会社三社電機製作所 | 電子機器 |
JP2016110791A (ja) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電源ユニット及び当該電源ユニットを備える照明器具 |
JP2017135190A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 岩崎電気株式会社 | 照射装置、及び放熱ユニット |
-
2011
- 2011-12-20 JP JP2011278046A patent/JP2013131520A/ja active Pending
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