JP2013258403A - 電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】高負荷で動作する時にはハウジングの温度が高すぎることを防止し、低負荷で動作する時には放熱器の利用率を向上させることができる電子デバイスを提供する。
【解決手段】電子デバイスは、回路基板２０と、回路基板に設置される発熱部品３０と、回路基板及び発熱部品を収容するハウジングと、ハウジング内に設置され、且つ前記発熱部品を覆う作動媒体４２と、を備える。作動媒体は、常温で固体の状態である電気絶縁性の相変化材料である。
【選択図】図３
【解決手段】電子デバイスは、回路基板２０と、回路基板に設置される発熱部品３０と、回路基板及び発熱部品を収容するハウジングと、ハウジング内に設置され、且つ前記発熱部品を覆う作動媒体４２と、を備える。作動媒体は、常温で固体の状態である電気絶縁性の相変化材料である。
【選択図】図３
Description
本発明は、電子デバイスに関し、特に相変化によって電子部品から発生した熱を放熱する電子デバイスに関するものである。
電子産業の急速な発展に伴い、電子デバイスの電子部品は、さらなる高速化及び小型化に向かって発展している。しかし、電子部品の高速化及び小型化によって、電子部品から発生する熱は増加しており、電子部品を正常に作動させるためには、電子部品から発生した熱を放出する必要がある。
従来の放熱装置は、電子デバイスの電子部品上に設置される金属製の放熱器である。放熱器は、電子部品上に固定されるベース及びベースに設置される複数のフィンを備える。ベースは、電子部品から発生した熱を吸収した後、放熱フィンに伝達して放熱する。
しかし、断続的な高負荷運転の電子デバイスにおいては、その高負荷下での動作時間は、待機状態又は低負荷での動作時間より短い。従って、電子デバイスが高負荷下で動作している時、電子部品から発生した熱は、放熱フィンを介して電子デバイスのハウジングの内部の空気に迅速に伝導される。故に、電子デバイスのハウジングの温度が、短時間で上昇するため、ユーザーが電子デバイスを操作する時に不快感を与える。しかし、電子デバイスが待機状態又は低負荷で動作している時、電子部品から発生した熱は減少し、放熱フィンを効率的に使用することはできない。
上記課題を解決するために、本発明は、高負荷で動作する時にはハウジングの温度が高すぎることを防止し、低負荷で動作する時には放熱器の利用率を向上させることができる電子デバイスを提供する。
本発明に係る電子デバイスは、回路基板と、前記回路基板に設置される発熱部品と、前記回路基板及び発熱部品を収容するハウジングと、前記ハウジング内に設置され、且つ前記発熱部品を覆う作動媒体と、を備える。前記作動媒体は、常温で固体の状態である電気絶縁性の相変化材料である。
従来の技術と比べて、本発明の電子デバイスにおいて、作動媒体はハウジング内に設置され、且つ発熱部品を覆う。また、この作動媒体は、常温で固体の状態である電気絶縁性の相変化材料であるため、電子デバイスが高負荷下で動作する場合、発熱部品から発生した熱は、作動媒体に伝導される。故に、作動媒体は、徐々に液化されて熱を一時的に格納する。これにより、熱が電子デバイスの内部からハウジングに伝導する速度を低減し、発熱部品の表面温度を相対的に低い温度に保持させると共に、電子デバイスのハウジングの温度が短時間で急速に上昇されることを防止することができる。また、電子デバイスが待機状態又は低負荷下で動作する場合、作動媒体は、熱を放出した後徐々に冷却され、作動媒体が熱伝達と熱交換を行い続けるため、放熱器の利用率を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３を参照すると、本発明の実施形態に係る電子デバイス１００は、ハウジング１０と、該ハウジング１０内に収容される回路基板２０と、該回路基板２０に設置される発熱部品３０と、相変化放熱器４０と、を備える。
ハウジング１０は、ベース１１及び該ベース１１に設置される頂板１２を備える。ベース１１は、正方形の底板１１１及び底板１１１の周縁から上方に延びる側板１１２を備える。頂板１２の下表面の周縁は、側板１１２に取り付けられる。これにより、頂板１２とベース１１との間には、電子部品を収容するための収容空間１３が形成される。
回路基板２０は、ベース１１の底板１１１上に設置され、電子部品を配置するために用いられる。本実施形態において、回路基板２０は、プリント回路基板である。
発熱部品３０は、回路基板２０上に設置され、且つ回路基板２０に電気的に接続される。
相変化放熱器４０は、カバー４１及びカバー４１内に収容される作動媒体４２を備える。カバー４１は、上壁４１１及び上壁４１１の周縁から下方に延びる側壁４１２を備える。側壁４１２の下端面は、回路基板２０の表面に貼設され、カバー４１は、回路基板２０と共にキャビティ４３を形成する。上壁４１１及び側壁４１２は、アルミニウム或いは銅等の良好な熱伝導率を有する材料からなる。
作動媒体４２は、キャビティ４３に収容される。該作動媒体４２は、電気絶縁性の相変化材料であり、且つ常温下で固体の状態となる。常温下における作動媒体４２の体積は、キャビティ４３の容積より小さい。作動媒体４２は、通常の温度より高い所定の温度によって液化することができる。作動媒体４２の融点は、待機状態又は低負荷運転状態下の発熱部品３０の温度と高負荷運転状態下の発熱部品３０の温度との間にある。また、作動媒体４２は、結晶性水和物、有機酸又はエステル等であっても良い。
電子デバイス１００を組み立てる場合、発熱部品３０を、回路基板２０を介して電子デバイス１００の他の電子部品に接続した後、発熱部品３０を囲むようにキャビティ４３を設置する。この時、作動媒体４２は、発熱部品３０を覆う。
電子デバイス１００が高負荷下で動作する場合、発熱部品３０から発生した熱は、作動媒体４２に迅速に伝導され、発熱部品３０に近い作動媒体４２の一部は、熱源に近いため、まず液化される。その後、熱対流を発生して発熱部品３０から離れる方向に熱を伝導する。これにより、キャビティ４３の内壁に近い作動媒体４２の他部も徐々に加熱されて液化される。全ての作動媒体４２が液化されると、熱は、キャビティ４３の内壁に伝導される。作動媒体４２が液化する過程において、少量の熱がハウジング１０に伝導されるのみであり、ほとんどの熱は作動媒体４２に一時的に格納されることができる。これにより、熱が電子デバイス１００の内部からハウジング１０に伝導される速度を低減し、発熱部品３０の表面温度を相対的に低い温度に保持させると共に、電子デバイス１００のハウジング１０の温度が短時間で急速に上昇されることを防止することができる。従って、ユーザーが電子デバイス１００を操作する時の不快感を減らすことができる。
電子デバイス１００が待機状態又は低負荷下で動作する場合、発熱部品３０の発熱能力は、作動媒体４２及びハウジング１０の放熱能力より小さい。これにより、作動媒体４２は、熱を放出した後徐々に冷却されることができる。
電子デバイス１００が、上記の高負荷及び待機状態又は低負荷下で動作する過程において、作動媒体４２は、熱伝達と熱交換するために使用され、且つ放熱媒体として、十分に利用することができる。また、作動媒体４２は、電気絶縁特性を有するため、発熱部品３０の作業性能に影響を与えない。
他の実施形態において、カバー４１の上壁４１１の形状は、矩形の板状に限定されるものではなく、三角錐等の他の形状であっても良い。作動媒体４２の形状は、キャビティ４３に収容されるために、キャビティ４３の形状に応じて設計することができる。
従来の技術と比べると、本発明の電子デバイス１００において、作動媒体４２は、カバー４１及び回路基板２０からなるキャビティ４３内に設置され、且つ常温下で固体の状態であるため、発熱部品３０に直接的に接触することができる。電子デバイス１００が高負荷下で動作する場合、発熱部品３０から発生した熱は、作動媒体４２に伝導され、作動媒体４２は、徐々に液化されて熱を一時的に格納させる。これにより、熱が電子デバイス１００の内部からハウジング１０に伝導する速度を低減し、発熱部品３０の表面温度を相対的に低い温度に保持させると共に、電子デバイス１００のハウジング１０の温度が短時間で急速に上昇することを防止することができる。電子デバイス１００が待機状態又は低負荷下で動作する場合、作動媒体４２は、熱を放出した後徐々に冷却されて、次の高負荷状態で熱を一時的に格納するための固体状態になる。
図４を参照すると、他の実施形態において、作動媒体４２は、頂板１２とベース１１とによって囲まれて形成された収容空間１３に設置されることもできる。作動媒体４２は、電気絶縁特性を有するため、発熱部品３０及び回路基板２０の作業性能に影響を与えない。
１００ 電子デバイス
１０ ハウジング
２０ 回路基板
３０ 発熱部品
４０ 相変化放熱器
１１ ベース
１２ 頂板
１１１ 底板
１１２ 側板
１３ 収容空間
４１ カバー
４２ 作動媒体
４３ キャビティ
４１１ 上壁
４１２ 側壁
１０ ハウジング
２０ 回路基板
３０ 発熱部品
４０ 相変化放熱器
１１ ベース
１２ 頂板
１１１ 底板
１１２ 側板
１３ 収容空間
４１ カバー
４２ 作動媒体
４３ キャビティ
４１１ 上壁
４１２ 側壁
Claims (3)
- 回路基板と、
前記回路基板に設置される発熱部品と、
前記回路基板及び発熱部品を収容するハウジングと、
前記ハウジング内に設置され、且つ前記発熱部品を覆う作動媒体と、を備え
前記作動媒体は、常温で固体の状態である電気絶縁性の相変化材料であることを特徴とする電子デバイス。 - 前記電子デバイスは、回路基板に設置されるカバーをさらに備え、前記カバーは、回路基板と共に前記発熱部品及び前記作動媒体を収容するキャビティを形成することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
- 前記作動媒体は、結晶性水和物、有機酸又はエステルであることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
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