JP2019041014A - 電子機器及び基板 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させること。【解決手段】金属製のケース１０と、ケース１０内に設けられ、ケース１０内の電子部品５２に電気的に接続された接続部５８と、接続部５８に着脱可能に接続された外部基板２０と、ケース１０に接して設けられた熱伝導シート７０と、を備え、外部基板２０は、外部基板２０が接続部５８に接続しているときに接続部５８を介して電子部品５２に電気的に接続され且つ発熱する電子部品２２と、電子部品２２に熱的に接続され、外部基板２０が接続部５８に接続しているときにケース１０に熱伝導シート７０を介して接する放熱部２６と、を含む、電子機器。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器及び基板に関する。

近年、電子機器の小型化及び薄型化が進み、それに伴い、電子機器に備わる電子部品の発熱が問題となっている。電子部品の放熱方法として様々な方法が提案されている。例えば、ケースに内蔵された電子部品に放熱フィンを取り付け、この放熱フィンをパッドを介してケースに接触させることで、電子部品の放熱を向上させることが知られている（例えば、特許文献１）。例えば、メイン基板上に取り付けられた良好な放熱性を有するレンズ鏡筒に、メイン基板のコネクタに差し込まれたサブ基板の電子部品を接触させることで、電子部品の放熱を向上させることが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２０１２−３８７４０号公報 特開２００７−１３４８１１号公報

ケース内に設けられた接続部に、ケースの外部から基板が着脱可能に接続された電子機器が知られている。このような電子機器において、外部から着脱可能に接続された基板に含まれる電子部品の放熱が十分でない場合がある。

１つの側面では、放熱性を向上させることを目的とする。

１つの態様では、金属製のケースと、前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、前記接続部に着脱可能に接続された基板と、前記ケースに接して設けられた熱伝導シートと、を備え、前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに前記熱伝導シートを介して接する放熱部と、を含む、電子機器である。

１つの態様では、金属製のケースと、前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、前記接続部に着脱可能に接続された基板と、を備え、前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに直接接する放熱部と、を含む、電子機器である。

１つの態様では、金属製のケース内に第１電子部品に電気的に接続されて設けられた接続部に着脱可能な基板であって、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続されたときに前記ケースに接して設けられた熱伝導シートを介して前記ケースに接する又は前記ケースに直接接する放熱部と、を備える基板である。

１つの側面として、放熱性を向上させることができる。

図１は、実施例１に係る電子機器の斜視図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施例１に係る電子機器の断面図である。 図３は、比較例に係る電子機器の断面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例及び実施例１に係る電子機器の放熱を説明する図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例２に係る電子機器の断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例３に係る電子機器の断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施例４に係る電子機器の断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施例５に係る電子機器の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る電子機器の斜視図である。図１のように、実施例１の電子機器１００は、例えばパーソナルコンピュータであり、外装部であるケース１０と、ケース１０に着脱可能に装着された外部基板２０と、を備える。ケース１０は、例えば金属製であり、例えばアルミニウム、銅、又はステンレス鋼などで形成されている。ケース１０の上面には、複数のフィンを有するヒートシンク１２が設けられている。外部基板２０は、例えば拡張ボードであり、例えばグラフィックボード、サウンドボード、ネットワークボード、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの接続口数を増やすボードなどである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施例１に係る電子機器の断面図である。図２（ａ）は、外部基板２０がケース１０に装着される前の状態を示し、図２（ｂ）は、外部基板２０がケース１０に装着された後の状態を示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、内部基板５０がケース１０内にケース１０に固定されて設けられている。内部基板５０は、例えばマザーボードであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はメモリなどの電子部品５２と、プリント基板５６と、を含む。電子部品５２は、プリント基板５６上に実装されている。内部基板５０上に接続部５８が設けられている。接続部５８は、例えばコネクタ又はスロットであり、電子部品５２に電気的に接続されてプリント基板５６上に実装されている。

ケース１０に設けられたヒートシンク１２は、ケース１０が加工されることでケース１０と一体となって設けられていてもよいし、ケース１０に別部品として取り付けられていてもよい。ヒートシンク１２がケース１０に別部品として取り付けられている場合、ヒートシンク１２は、ケース１０と同じ部材で形成されていてもよいし、異なる部材で形成されていてもよい。

外部基板２０は、ケース１０に設けられた開口１４を介して、ケース１０の外側から内部基板５０上に設けられた接続部５８に着脱可能に接続される。外部基板２０は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）チップなどの電子部品２２と、電子部品２２が実装されたプリント基板２４と、電子部品２２に熱的に接続された放熱部２６と、を含む。電子部品２２は、例えば半導体デバイスであり、動作に伴い発熱する部品である。電子部品２２は、外部基板２０が接続部５８に接続されることで、接続部５８を介して電子部品５２に電気的に接続される。

放熱部２６は、電子部品２２上に設けられている。放熱部２６は、外部基板２０が接続部５８に接続される（接続部５８に差し込まれる）ことで、ケース１０に接して設けられた熱伝導シート７０を介してケース１０に接する。言い換えると、外部基板２０は、接続部５８に接続されたときに放熱部２６が熱伝導シート７０を介してケース１０に接するように接続部５８に差し込まれている。放熱部２６は、例えば金属製であり、例えばアルミニウム、銅、又はステンレス鋼などで形成されている。熱伝導シート７０は、放熱シートとも呼ばれ、例えばシリコーンなどのシリコン系樹脂で形成されているが、アクリル樹脂などの非シリコン系樹脂で形成されていてもよい。

放熱部２６は、電子部品２２の上面に配置された第１部分３０と、第１部分３０に接続し且つ第１部分３０に対して垂直方向に延びた第２部分３２と、を有する。第１部分３０は、電子部品２２の上面に沿って延在して設けられ、例えば電子部品２２の上面全面を覆っている。放熱部２６は、例えば１枚の金属板を曲げ加工することで形成され、第１部分３０の厚さと第２部分３２の厚さはほぼ同じになっている。放熱部２６は、外部基板２０が接続部５８に接続されているときに、例えば第２部分３２のうちの外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向側に位置する側面が熱伝導シート７０を介してケース１０に接している。すなわち、放熱部２６は、外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向と同じ方向でケース１０に押し当てられている。

ここで、実施例１の電子機器１００の効果を説明するにあたり、比較例の電子機器について説明する。図３は、比較例に係る電子機器の断面図である。図３のように、比較例の電子機器１０００は、外部基板２０に含まれる電子部品２２上に、ケース１０に接していないヒートシンク２８が設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例及び実施例１に係る電子機器の放熱を説明する図である。図４（ａ）のように、比較例の電子機器１０００では、外部基板２０に含まれる電子部品２２で発生した熱はヒートシンク２８によって放熱される（矢印参照）。しかしながら、ヒートシンク２８による放熱だけでは電子部品２２の冷却が十分に行えない場合がある。例えば、小型化及び／又は薄型化が図られた電子機器では、ヒートシンク２８が小さくなると共に放熱のための空間も小さくなるため、冷却が不十分となる場合がある。

図４（ｂ）のように、実施例１の電子機器１００では、電子部品２２に熱的に接続された放熱部２６が熱伝導シート７０を介してケース１０に接している。このため、電子部品２２で発生して熱は放熱部２６及び熱伝導シート７０を介してケース１０に放熱される（矢印参照）。これにより、電子部品２２を十分に冷却することができる。

実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、接続部５８に着脱可能な外部基板２０が接続部５８に接続されているときに、電子部品２２に熱的に接続された放熱部２６が熱伝導シート７０を介してケース１０に接している。これにより、図４（ｂ）で説明したように、電子部品２２で発生した熱は放熱部２６及び熱伝導シート７０を介してケース１０に放熱されるため、放熱性を向上させることができる。また、比較例の電子機器１０００では、冷却性能を向上させるためにヒートシンク２８に加えてファンを用いることが考えられるが、実施例１の電子機器１００では、ファンを用いることなく冷却性能を向上させることができる。よって、部品点数及びコストの低減、並びに、信頼性の向上を図ることができる。

また、実施例１によれば、熱伝導シート７０は樹脂製である。このため、熱伝導シート７０は金属製のケース１０に比べて柔らかい。したがって、例えば放熱部２６のうちのケース１０に接する部分とケース１０のうちの放熱部２６が熱伝導シート７０を介して接する部分とが製造誤差などによって平行でない場合でも、放熱部２６と熱伝導シート７０との接触面積は確保される。よって、放熱部２６及び／又はケース１０に生じる製造誤差などによる放熱性の低下を抑制できる。

また、実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、ケース１０はヒートシンク１２を備えている。これにより、電子部品２２から放熱部２６及び熱伝導シート７０を介してケース１０に伝わった熱をヒートシンク１２によって効果的に放熱させることができる。

また、実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、放熱部２６は、外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向と同じ方向でケース１０に押し当てられている。これにより、放熱部２６がケース１０に接する構成が容易に得られると共に、放熱部２６からケース１０への熱伝導を効率的に行わせることができる。

また、実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、放熱部２６は、電子部品２２の上面に沿って配置された第１部分３０と、第１部分３０に接続し且つ第１部分３０に対して垂直方向に延びた第２部分３２と、を有する。そして、放熱部２６の第２部分３２の側面がケース１０に接している。これにより、放熱部２６がケース１０に接する面積を大きくすることができる。なお、上記の垂直方向は、製造誤差程度の傾きを許容するものである。

なお、実施例１において、放熱部２６とケース１０との間の接触面積を大きくする点から、放熱部２６を構成する第２部分３２の側面の面積は大きい方が好ましい。例えば、プリント基板２４の上面に垂直な方向における第２部分３２の長さは、外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向における第１部分３０の長さの０．５倍以上である場合が好ましく、１倍以上である場合がより好ましい。一方、第２部分３２が長くなるほど電子機器１００は高背化してしまう。したがって、電子機器１００の高背化を抑制する点から、プリント基板２４の上面に垂直な方向における第２部分３２の長さは、外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向における第１部分３０の長さの２倍以下が好ましく、１．５倍以下がより好ましい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例２に係る電子機器の断面図である。図５（ａ）は、外部基板２０がケース１０に装着される前の状態を示し、図５（ｂ）は、外部基板２０がケース１０に装着された後の状態を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、実施例２の電子機器２００では、熱伝導シート７０が設けられてなく、放熱部２６は、外部基板２０が接続部５８に接続されることでケース１０に直接接している。言い換えると、外部基板２０は、接続部５８に接続されたときに放熱部２６がケース１０に直接接するように接続部５８に差し込まれている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２によれば、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、外部基板２０が接続部５８に接続されているときに、放熱部２６がケース１０に直接接している。これにより、実施例１のように放熱部２６が熱伝導シート７０を介してケース１０に接している場合に比べて、放熱部２６からケース１０への熱伝導を効率的に行わせることができる。よって、放熱性を更に向上させることができる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例３に係る電子機器の断面図である。図６（ａ）は、外部基板２０がケース１０に装着される前の状態を示し、図６（ｂ）は、外部基板２０がケース１０に装着された後の状態を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）のように、実施例３の電子機器３００では、放熱部２６ａの形状が実施例１の放熱部２６とは異なっている。放熱部２６ａは、電子部品２２の上面に配置された第１部分３０と、第１部分３０に接続し且つ第１部分３０に対して斜め方向に延びた第２部分３２ａと、を有する。放熱部２６ａは、実施例１と同様に、外部基板２０が接続部５８に接続されているときに、例えば第２部分３２ａのうちの外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向側に位置する側面が熱伝導シート７０を介してケース１０に接している。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例３によれば、図６（ａ）及び図６（ｂ）のように、放熱部２６ａは、電子部品２２の上面に沿って配置された第１部分３０と、第１部分３０に接続し且つ第１部分３０に対して斜め方向に延びた第２部分３２ａと、を有する。そして、放熱部２６ａの第２部分３２ａの側面がケース１０に接している。これにより、実施例１と同様に、放熱部２６ａがケース１０に接する面積を大きくすることができる。また、第２部分３２ａが第１部分３０に対して斜め方向に延びているため、外部基板２０がケース１０に装着される方向に垂直な方向で電子機器３００を小型化することができる。

なお、実施例３においても、放熱部２６ａは、外部基板２０が差し込まれる方向と同じ方向でケース１０に押し当てられる。このため、実施例１と同様に、放熱部２６ａがケース１０に接する構成が容易に得られると共に、放熱部２６ａからケース１０への熱伝導を効率的に行わせることができる。

実施例３において、電子機器３００の小型化の点から、放熱部２６ａにおいて、第２部分３２ａの第１部分３０に対する角度θは、７０°以下が好ましく、６０°以下がより好ましく、５０°以下が更に好ましい。一方、放熱部２６ａとケース１０との間の熱的な接続の点から、第２部分３２の第１部分３０に対する角度θは、２０°以上が好ましく、３０°以上がより好ましく、４０°以上が更に好ましい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施例４に係る電子機器の断面図である。図７（ａ）は、外部基板２０がケース１０に装着される前の状態を示し、図７（ｂ）は、外部基板２０がケース１０に装着された後の状態を示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、実施例４の電子機器４００では、放熱部２６ｂの形状が実施例１の放熱部２６とは異なっている。放熱部２６ｂは、電子部品２２の上面に配置された第１部分３０に対して垂直方向に延びた第２部分３２に突起部３４を有する。突起部３４は、第２部分３２のうちの外部基板２０が接続部５８に差し込まれる方向側に位置する側面に設けられている。また、ケース１０には窪み部１６が設けられている。熱伝導シート７０は、ケース１０の窪み部１６の内面に沿って設けられている。そして、放熱部２６ｂは、外部基板２０が接続部５８に接続されているときに、突起部３４が窪み部１６に挿入されることで熱伝導シート７０を介してケース１０に接している。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例４によれば、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、放熱部２６ｂは、放熱部２６ｂに設けられた突起部３４がケース１０に設けられた窪み部１６に挿入されることでケース１０に接している。これにより、放熱部２６ｂとケース１０との間の接触面積を大きくすることができる。

また、実施例４によれば、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、放熱部２６ｂの突起部３４はその先端が丸みを帯びた形状をし、ケース１０の窪み部１６は側面と底面との角が面取りされて内面が丸みを帯びた形状をしている。これにより、例えば放熱部２６ｂの突起部３４とケース１０の窪み部１６との相対的な位置がずれた場合でも、突起部３４が窪み部１６に挿入されなくなることを抑制できる。なお、突起部３４及び窪み部１６の形状は、矩形形状など、その他の場合でもよい。

なお、実施例４では、放熱部２６ｂに突起部３４が設けられ、ケース１０に窪み部１６が設けられている場合を例に示したが、反対の場合でもよい。すなわち、放熱部２６ｂに窪み部が設けられ、ケース１０に突起部が設けられ、放熱部２６ｂの窪み部にケース１０の突起部が挿入される場合でもよい。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施例５に係る電子機器の断面図である。図８（ａ）は、外部基板２０がケース１０に装着される前の状態を示し、図８（ｂ）は、外部基板２０がケース１０に装着された後の状態を示している。図８（ａ）及び図８（ｂ）のように、実施例５の電子機器５００では、外部基板２０は、プリント基板２４上に実装された複数の電子部品２２を有する。複数の電子部品２２に対して１つの放熱部２６が設けられている。放熱部２６の第１部分３０は、複数の電子部品２２に跨って延在している。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例５のように、外部基板２０がプリント基板２４上に実装された複数の電子部品２２を有する場合、放熱部２６は複数の電子部品２２に跨って設けられ、複数の電子部品２２に対して１つの放熱部２６が設けられていてもよい。これにより、部品点数の増加を抑制することができる。

実施例１から実施例５では、電子機器としてパーソナルコンピュータの場合を例に示したが、通信装置（例えば無線通信装置）などのその他の電子機器の場合でもよい。ケース１０は電子機器の外装部である場合を例に示したが、この場合に限られず、例えば電子機器の外装部が別にあり、この外装部の中にケース１０が収められている場合でもよい。この場合、ヒートシンク１２に加えてファンが設けられていてもよい。外部基板２０は拡張ボードの場合に限られずその他の基板であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）金属製のケースと、前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、前記接続部に着脱可能に接続された基板と、前記ケースに接して設けられた熱伝導シートと、を備え、前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに前記熱伝導シートを介して接する放熱部と、を含む、電子機器。
（付記２）前記熱伝導シートは樹脂製である、付記１記載の電子機器。
（付記３）金属製のケースと、前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、前記接続部に着脱可能に接続された基板と、を備え、前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに直接接する放熱部と、を含む、電子機器。
（付記４）前記ケースに設けられたヒートシンクを備える、付記１から３のいずれか一項記載の電子機器。
（付記５）前記放熱部は、前記第２電子部品の上面に前記上面に沿って配置された第１部分と、前記第１部分に接続し且つ前記第１部分に対して垂直方向に延びた第２部分と、を有し、前記放熱部の前記第２部分の側面が前記ケースに接する、付記１から４のいずれか一項記載の電子機器。
（付記６）前記放熱部は、前記第２電子部品の上面に前記上面に沿って配置された第１部分と、前記第１部分に接続し且つ前記第１部分に対して斜め方向に延びた第２部分と、を有し、前記放熱部の前記第２部分の側面が前記ケースに接する、付記１から４のいずれか一項記載の電子機器。
（付記７）前記放熱部は、前記放熱部に設けられた突起部が前記ケースに設けられた窪み部に挿入される又は前記放熱部に設けられた窪み部に前記ケースに設けられた突起部が挿入されることで前記ケースに接する、付記１から６のいずれか一項記載の電子機器。
（付記８）前記突起部は先端が丸みを帯びた形状をし、前記窪み部は内面が丸みを帯びた形状をしている、付記７記載の電子機器。
（付記９）前記放熱部は、前記基板が前記接続部に差し込まれる方向と同じ方向で前記ケースに押し当てられている、付記１から８のいずれか一項記載の電子機器。
（付記１０）前記基板は、複数の前記第２電子部品と、前記複数の第２電子部品に跨って設けられた１つの前記放熱部と、を含む、付記１から９のいずれか一項記載の電子機器。
（付記１１）金属製のケース内に第１電子部品に電気的に接続されて設けられた接続部に着脱可能な基板であって、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続されたときに前記ケースに接して設けられた熱伝導シートを介して前記ケースに接する又は前記ケースに直接接する放熱部と、を備える基板。

１０ ケース
１２ ヒートシンク
１４ 開口
１６ 窪み部
２０ 外部基板
２２ 電子部品
２４ プリント基板
２６〜２６ｂ 放熱部
２８ ヒートシンク
３０ 第１部分
３２、３２ａ 第２部分
３４ 突起部
５０ 内部基板
５２ 電子部品
５６ プリント基板
５８ 接続部
７０ 熱伝導シート
１００〜１０００ 電子機器

Claims (9)

1. 金属製のケースと、
   前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、
   前記接続部に着脱可能に接続された基板と、
   前記ケースに接して設けられた熱伝導シートと、を備え、
   前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに前記熱伝導シートを介して接する放熱部と、を含む、電子機器。
2. 前記熱伝導シートは樹脂製である、請求項１記載の電子機器。
3. 金属製のケースと、
   前記ケース内に設けられ、前記ケース内の第１電子部品に電気的に接続された接続部と、
   前記接続部に着脱可能に接続された基板と、を備え、
   前記基板は、発熱する第２電子部品と、前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続しているときに前記ケースに直接接する放熱部と、を含む、電子機器。
4. 前記ケースに設けられたヒートシンクを備える、請求項１から３のいずれか一項記載の電子機器。
5. 前記放熱部は、前記第２電子部品の上面に前記上面に沿って配置された第１部分と、前記第１部分に接続し且つ前記第１部分に対して垂直方向に延びた第２部分と、を有し、
   前記放熱部の前記第２部分の側面が前記ケースに接する、請求項１から４のいずれか一項記載の電子機器。
6. 前記放熱部は、前記第２電子部品の上面に前記上面に沿って配置された第１部分と、前記第１部分に接続し且つ前記第１部分に対して斜め方向に延びた第２部分と、を有し、
   前記放熱部の前記第２部分の側面が前記ケースに接する、請求項１から４のいずれか一項記載の電子機器。
7. 前記放熱部は、前記放熱部に設けられた突起部が前記ケースに設けられた窪み部に挿入される又は前記放熱部に設けられた窪み部に前記ケースに設けられた突起部が挿入されることで前記ケースに接する、請求項１から６のいずれか一項記載の電子機器。
8. 前記放熱部は、前記基板が前記接続部に差し込まれる方向と同じ方向で前記ケースに押し当てられている、請求項１から７のいずれか一項記載の電子機器。
9. 金属製のケース内に第１電子部品に電気的に接続されて設けられた接続部に着脱可能な基板であって、
   発熱する第２電子部品と、
   前記第２電子部品に熱的に接続され、前記基板が前記接続部に接続されたときに前記ケースに接して設けられた熱伝導シートを介して前記ケースに接する又は前記ケースに直接接する放熱部と、を備える基板。
   

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