JP2022023485A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】機器の大型化を回避しつつ発熱部品の放熱効率を高める。【解決手段】撮像装置１は、制御ＩＣ１０３が実装されたメイン基板１０４と、コネクタ基板１３１と対向し且つ接触する放熱フレーム１３４と、メイン基板１０４およびコネクタ基板１３１を電気的に接続するフレキシブル基板１２８と、を備える。熱伝導部材１３６は、フレキシブル基板１２８を制御ＩＣ１０３に対して押し当てるように、制御ＩＣ１０３と放熱フレーム１３４の台座１３８との間に挟持されている。制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への放熱経路として、制御ＩＣ１０３から熱伝導部材１３６を介して放熱フレーム１３４に至る第一の放熱経路と、制御ＩＣ１０３から、フレキシブル基板１２８、端子部１３０、第五のコネクタ１３２、コネクタ基板１３１を介して放熱フレーム１３４に至る第二の放熱経路とが形成される。【選択図】図７

Description

本発明は、電子機器における放熱の技術に関する。

従来、デジタルカメラ等の電子機器では、機能の向上に伴って撮像素子やドライバＩＣ等の各種ＩＣの処理能力が増大し、消費電力が多くなっている。そのため、ＩＣ等の発熱部品の発熱による外装温度の局所的な上昇や、熱の影響を受けやすい電子部品の温度の上昇を低減することが求められている。

電子機器内の熱の流れを制御する技術として、特許文献１は、放熱経路として２つの経路を設けたデジタルカメラを提案している。このカメラは、撮像素子が実装された第一の回路基板が第二の回路基板に電気的に接続するための第一の経路とは別に、金属筐体に放熱するための第二の経路を有する。撮像素子から生じた熱が、第二の経路を通じて金属筐体に向かって流れることにより、発熱部品が搭載された第二の回路基板への熱の伝搬が抑制されつつ、撮像素子の温度上昇が低減される。

特開２０１６－８２２６１号公報

しかしながら、特許文献１では、第二の経路は、撮像素子の動作制御のためには必要のないものである。熱の流れの制御のために第二の経路を新たに設けたことで、電子機器の小型化を妨げるという問題がある。

本発明は、機器の大型化を回避しつつ発熱部品の放熱効率を高め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、発熱部品が実装された第一の基板と、第二の基板と、前記第二の基板と対向し前記第二の基板と接触するように配置された放熱フレームと、前記第一の基板と前記第二の基板とを電気的に接続するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板を前記発熱部品に対して押し当てるように、前記発熱部品と前記放熱フレームとに挟持された熱伝導部材と、を有し、前記発熱部品から前記放熱フレームへの放熱経路として、前記発熱部品から前記熱伝導部材を介して前記放熱フレームに至る第一の放熱経路と、前記発熱部品から前記フレキシブル基板と前記第二の基板とを介して前記放熱フレームに至る第二の放熱経路とが形成されることを特徴とする。

本発明によれば、機器の大型化を回避しつつ発熱部品の放熱効率を高めることができる。

電子機器の斜視図である。 撮像装置のブロック図である。 撮像装置の内蔵主要部品を互いに異なる方向から見た斜視図である。 固定部ベースユニットの斜視図である。 固定部ベースユニットの分解斜視図である。 メイン基板を互いに異なる方向から見た斜視図である。 固定部ベースユニットの要部の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る電子機器の斜視図である。この電子機器として、撮像装置１が例示される。特に、図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、撮像装置１を前方、後方からみた斜視図である。図２は、撮像装置１のブロック図である。

以降、各部の方向を、図１等に示したＸ、Ｙ、Ｚ座標軸を基準として呼称する。Ｘ方向を撮像装置１の左右方向、Ｙ方向を撮像装置１の上下方向、Ｚ方向を撮像装置１の前後方向とする。特に、＋Ｘ方向を撮像装置１の左方向、＋Ｙ方向を撮像装置１の上方向、＋Ｚ方向を撮像装置１の前方向とする。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、主に、固定部１０に関する方向を呼称するのに用いられる。

図１に示すように、撮像装置１は、固定部１０、第一の可動部２０および第二の可動部３０を有する。第一の可動部２０は、固定部１０に対してＹ軸に略平行な回転軸Ｐを中心として回動可能に固定されている。また、第二の可動部３０は、第一の可動部２０に対して回転軸Ｐに略直交する回転軸Ｔを中心として回動可能に固定されている。すなわち、第一の可動部２０の固定部１０に対する回転軸Ｐ周りの回動と第二の可動部３０の第一の可動部２０に対する回転軸Ｔ周りの回動とによって、第二の可動部３０は固定部１０に対して２軸の自由度をもって回動可能である。

第二の可動部３０には、鏡筒ユニット１０２が固定されている。従って、撮像装置１は固定部１０に対して撮影方向を変更可能に構成されている。鏡筒ユニット１０２は、光学像を光電変換して画像データを生成するＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子１０１（図２）や、被写体像を撮像素子１０１に結像させる撮像光学系１２５（図２）を備える。

固定部１０の左側面には、いずれも押しボタンスイッチである電源ボタン１０７および操作ボタン１０８が配置されている。固定部１０の前面には、表示窓１０９が設けられている。固定部１０の右側面には、外部接続コネクタ蓋１１１が設けられている。固定部１０の後面には記録メディアコネクタ蓋１１２が設けられている。

図２に示すように、固定部１０は、制御ＩＣ１０３、電源部１２１、発光素子１２０、外部接続コネクタ１１０、記録メディアコネクタ１２２、記憶部２１０、電源スイッチ１２３、操作スイッチ１２４を有する。発光素子１２０はＬＥＤ等で構成される。記憶部２１０には、種々のソフトウェアが格納されている。電源部１２１は、制御ＩＣ１０３や撮像素子１０１等に必要な電力を供給する、
固定部１０には、メイン基板１０４（第一の基板）（図３）が内蔵されている。メイン基板１０４には、制御ＩＣ１０３や、記憶部２１０を含む様々な処理回路が搭載されている。制御ＩＣ１０３は、撮像素子１０１で生成された画像データを処理する機能や撮像装置１の種々の制御（例えば、撮像に関する制御）を司る。撮像素子１０１で生成された画像信号は、ケーブル１０６（図３）を介してメイン基板１０４に伝達される。

表示窓１０９（図１）は、透明もしくは半透明の部材である。発光素子１２０は、撮像装置１の内部における表示窓１０９に対応した位置に配置される。表示窓１０９を介して、発光素子１２０の発光の状態を撮像装置１の外側から視認可能である。例えば、撮像装置１が動画録画中には発光素子１２０が発光し、使用者が表示窓１０９を介して発光素子１２０の発光を視認することにより、撮像装置１が動画録画中であることを認識できる。従って、表示窓１０９は使用者からの視認性を考慮して固定部１０の前面に配置されている。

使用者が電源ボタン１０７を押下すると、その操作を電源スイッチ１２３が検知する。そして、その検知に応じて、撮像装置１が、電源オフ状態から電源オン状態へと、または、電源オン状態から電源オフ状態へと切り替わる。また、撮像装置１が電源オン状態のときにおいて、使用者が操作ボタン１０８を押下すると、その操作を操作スイッチ１２４が検知する。そして、その検知に応じて、撮像装置１の動作状態が切り替わる。

外部接続コネクタ蓋１１１は、外部接続コネクタ１１０（図２）が使用されていないときに外部接続コネクタ１１０を覆い隠すための部材である。外部接続コネクタ蓋１１１は、固定部１０に対して所定の範囲で動かすことが可能である。外部接続コネクタ蓋１１１を動かすことによって、外部接続コネクタ１１０を露出させることが可能である。

記録メディアコネクタ蓋１１２は、記録メディアコネクタ１２２を覆い隠すための部材である。記録メディアコネクタ蓋１１２は、固定部１０に対して所定の範囲で動かすことが可能である。記録メディアコネクタ蓋１１２を固定部１０に対して動かすことによって、記録メディアコネクタ１２２を露出させることが可能である。使用者は記録メディアコネクタ１２２を露出させ、記録メディアコネクタ１２２に対して記録メディアを装着したり取り外したりすることができる。

図３（ａ）、（ｂ）は、撮像装置１に内蔵された主要部品を互いに異なる方向から見た斜視図である。メイン基板１０４の下方には、メイン基板１０４に対向するように、固定部ベースユニット１２６が配置されている。図３（ｂ）では、固定部ベースユニット１２６の図示が省略されている。

撮像素子基板１１３（第三の基板）上には、撮像素子１０１および第一のコネクタ１１４が搭載されている。撮像素子基板１１３は第二の可動部３０に固定されており、固定部１０に対して第二の可動部３０と共に動く。撮像素子１０１は、温度が上昇し過ぎると画像のノイズ量が増大するので、温度の上昇を極力低減すべき電子部品である。

メイン基板１０４は固定部１０に対して固定されている。メイン基板１０４上には、制御ＩＣ１０３、外部接続コネクタ１１０、第二のコネクタ１１５、第三のコネクタ１２７が搭載されている。メイン基板１０４には、貫通穴であるメイン基板穴１１６が形成されている。第三のコネクタ１２７は、フレキシブル基板１２８（図４～図７）をメイン基板１０４に接続するためのコネクタである。

メイン基板１０４と撮像素子基板１１３とはケーブル１０６によって電気的に接続されている。ケーブル１０６は、撮像素子１０１で生成された画像信号をメイン基板１０４に伝達するための部材である。ケーブル１０６の一端が、撮像素子基板１１３の第一のコネクタ１１４に接続され、ケーブル１０６の他端がメイン基板１０４の第二のコネクタ１１５に接続されている。また、ケーブル１０６はメイン基板１０４のメイン基板穴１１６に挿通されている。

ケーブル１０６は可撓性を有している。従って、固定部１０に対して第二の可動部３０が動くことで撮像素子基板１１３とメイン基板１０４との相対的な位置関係が変化したとしても、撮像素子基板１１３とメイン基板１０４とのケーブル１０６を介した電気的な接続は維持される。固定部ベースユニット１２６については後述する。

図４は、固定部ベースユニット１２６の斜視図である。図５は、固定部ベースユニット１２６の分解斜視図である。

固定部ベースユニット１２６の主要な構成部品は、固定部ベース１３７、放熱フレーム１３４、コネクタ基板１３１（第二の基板）、フレキシブル基板１２８である。固定部ベース１３７は、電池である電源部１２１を収容する。固定部ベース１３７には、放熱フレーム１３４、コネクタ基板１３１が固定される。

制御ＩＣ１０３（図３）は撮像素子１０１で生成された画像データを処理する機能だけでなく、撮像装置１の種々の制御を司るＩＣであり、撮像装置１を構成する電子部品の中で消費電力が最も大きい主要な発熱部品である。放熱フレーム１３４は、制御ＩＣ１０３で発生した熱を放熱するための部材であり、熱電率の高い金属材料の板材により構成されている。放熱フレーム１３４には台座１３８が一体に形成されている。台座１３８は、＋Ｙ方向に立ち上げられている。台座１３８には熱伝導部材１３６が載置されている。熱伝導部材１３６は、熱伝導性および弾性を有するゴム材等の部材である。熱伝導部材１３６の作用については後述する。放熱フレーム１３４は、ビス１３５により固定部ベース１３７に締結される。

コネクタ基板１３１上には記録メディアコネクタ１２２と第五のコネクタ１３２が搭載されている。コネクタ基板１３１はビス１３３により固定部ベース１３７に締結される。コネクタ基板１３１が固定部ベース１３７に締結された状態においては、放熱フレーム１３４は、コネクタ基板１３１と固定部ベース１３７との間に位置し、且つ、コネクタ基板１３１に対向する。コネクタ基板１３１と放熱フレーム１３４とは少なくとも一部同士が接触している。従って、両者の接触部を通じて、コネクタ基板１３１から放熱フレーム１３４へ熱が流れやすくなっている。

フレキシブル基板１２８は、コネクタ基板１３１とメイン基板１０４とを電気的に接続する基板である。従って、フレキシブル基板１２８には、コネクタ基板１３１とメイン基板１０４との間で電気的な信号をやり取りするためにパターン配線１２８ａ（図６（ｂ）参照）が金属等の導電材で形成されている。ここで、パターン配線１２８ａは、銀や銅等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。従って、フレキシブル基板１２８は制御ＩＣ１０３で発生した熱をコネクタ基板１３１に伝達するのにも好適である。フレキシブル基板１２８よる熱伝達については後述する。

図５に示すように、フレキシブル基板１２８の一端には、コネクタ基板１３１上の第五のコネクタ１３２に接続するための端子部１３０が形成されている。フレキシブル基板１２８の他端にはメイン基板１０４上の第三のコネクタ１２７（図３（ｂ））に接続するための第四のコネクタ１２９が搭載されている。

図６（ａ）、（ｂ）は、メイン基板１０４を互いに異なる方向から見た斜視図である。図６（ｂ）において、制御ＩＣ１０３のうちフレキシブル基板１２８に隠れている部分を点線で示している。図６（ｂ）では、フレキシブル基板１２８の－Ｙ側の折り返し部分の図示が省略されている。図７は、固定部ベースユニット１２６の要部の断面図である。図６（ａ）（ｂ）、図７で、撮像装置１における熱の流れを説明する。また、図６（ａ）（ｂ）で、主に制御ＩＣ１０３と熱伝導部材１３６とフレキシブル基板１２８との位置関係を説明する。図７で、主に制御ＩＣ１０３と熱伝導部材１３６とフレキシブル基板１２８とコネクタ基板１３１と放熱フレーム１３４との位置関係を説明する。

図６、図７に示すように、熱伝導部材１３６は、制御ＩＣ１０３と放熱フレーム１３４の台座１３８との間に挟持されている。熱伝導部材１３６は、フレキシブル基板１２８を制御ＩＣ１０３に対して押し当てるように配置される。従って、フレキシブル基板１２８は制御ＩＣ１０３と接触している。言い換えると、熱伝導部材１３６の一部は、制御ＩＣ１０３に対して直接接触している。また、熱伝導部材１３６の他の一部は、フレキシブル基板１２８を介して制御ＩＣ１０３に接触している。

このような構成により、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への放熱経路として、第一の放熱経路と第二の放熱経路の２つの放熱経路が形成される。第一の放熱経路は、制御ＩＣ１０３から熱伝導部材１３６を介して放熱フレーム１３４に至る経路である。第一の放熱経路は、熱伝導部材１３６が制御ＩＣ１０３に対して直接接触する部分を含む。第二の放熱経路は、制御ＩＣ１０３から、フレキシブル基板１２８、端子部１３０、第五のコネクタ１３２（図５）、コネクタ基板１３１を介して放熱フレーム１３４に至る経路である。第二の放熱経路は、フレキシブル基板１２８が制御ＩＣ１０３に押し当てられている部分を含む。

フレキシブル基板１２８上のパターン配線１２８ａの配線方向は、第四のコネクタ１２９と端子部１３０とを結ぶ方向であり、図６（ａ）、（ｂ）に矢印で模式的に表現されるように、方向Ｌ１及び方向Ｌ２である。このパターン配線１２８ａの方向は、第二の放熱経路のうちフレキシブル基板１２８における熱の流れの方向と略一致している。従って、第二の放熱経路を介した放熱において、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４へ効率よく伝熱することができる。

ところで、一般に、フレキシブル基板にはパターン配線を覆うカバーレイという部材が形成されており、カバーレイは絶縁性で熱伝導率の比較的低い材料で構成されている。本実施の形態では、フレキシブル基板１２８のパターン配線１２８ａの一部を露出させ、パターン配線１２８ａの一部が制御ＩＣ１０３に直接接触するように構成している。すなわち、フレキシブル基板１２８のうち熱伝導部材１３６によって制御ＩＣ１０３に押し当てられて接触する部分のカバーレイを除去することでパターン配線１２８ａが露出する。このパターン配線１２８ａが露出した部分が制御ＩＣ１０３に接触する。これにより、より効率的に制御ＩＣ１０３からフレキシブル基板１２８へ熱を伝達することができる。

上述したように、制御ＩＣ１０３は主な発熱部品である。一方、撮像素子１０１は、制御ＩＣ１０３とは異なる他の発熱部品であり、温度上昇を極力抑えたい電子部品である。制御ＩＣ１０３から発生した熱の内、第二のコネクタ１１５に流れた熱は、第二のコネクタ１１５からケーブル１０６、第一のコネクタ１１４、撮像素子基板１１３（図３（ｂ））へと流れる。従って、制御ＩＣ１０３から発生した熱が第二のコネクタ１１５に多く流れ過ぎると、撮像素子基板１１３上に搭載されている撮像素子１０１の過剰な温度上昇を招いてしまう。また、外部接続コネクタ１１０は、使用者が直接触れる可能性がある部材であるので、その温度が上昇し過ぎると使用者に違和感を与える恐れがある。そのため、制御ＩＣ１０３で発生した熱が第二のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０に流れる量を極力低減するのが望ましい。

これらの観点から、撮像素子基板１１３は、メイン基板１０４を挟んで放熱フレーム１３４とは反対側（＋Ｙ側）に配置されている。これにより、制御ＩＣ１０３で発生した熱が、メイン基板１０４に対して撮像素子基板１１３とは反対側に配置される放熱フレーム１３４に主に放熱されるので、第二のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０に流れる熱の量が低減される。しかも、制御ＩＣ１０３は、メイン基板１０４の面のうち、放熱フレーム１３４と対向する側の面に実装されている。すなわち、制御ＩＣ１０３は、メイン基板１０４に対して放熱フレーム１３４が配置されている側に搭載される。これにより、撮像素子基板１１３と制御ＩＣ１０３との距離が長くなるので、制御ＩＣ１０３から撮像素子基板１１３への伝熱が抑制される一方、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への伝熱が促進される。

本実施の形態によれば、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への放熱経路として、第一、第二の放熱経路という２つの放熱経路が形成されるので、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４に効果的に放熱することができる。第二の放熱経路を設ける上で、撮像素子の動作制御にも用いるフレキシブル基板１２８を利用するので、熱の流れの制御のためだけに新たな部品を設ける必要がなく、機器の小型化が妨げられない。よって、機器の大型化を回避しつつ発熱部品の放熱効率を高めることができる。

しかも、第二の放熱経路を設けるためにフレキシブル基板１２８を制御ＩＣ１０３に押し当てる熱伝導部材１３６は、第一の放熱経路の形成にも関与するので、部品点数が少なく、構成が簡単で、機器の小型化にも寄与する。

また、第一の放熱経路において、熱伝導部材１３６が制御ＩＣ１０３に対して直接接触するので、第一の放熱経路による放熱効果が高い。

また、フレキシブル基板１２８のパターン配線１２８ａの形成方向は、第二の放熱経路のうちフレキシブル基板１２８における熱の流れの方向と略一致している。しかも、フレキシブル基板１２８における露出させたパターン配線１２８ａの一部が制御ＩＣ１０３に直接接触する。これらにより、第二の放熱経路での制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への放熱効率が高い。

また、撮像素子基板１１３は、メイン基板１０４を挟んで放熱フレーム１３４とは反対側（＋Ｙ側）に配置されたので、第二のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０に流れる熱の量が低減される。従って、撮像素子１０１の過剰な温度上昇を抑制することができる。

しかも、制御ＩＣ１０３は、メイン基板１０４の面のうち、放熱フレーム１３４と対向する側の面に実装されているので、撮像素子基板１１３と制御ＩＣ１０３との距離が長くなる。これにより、制御ＩＣ１０３から撮像素子基板１１３への伝熱が抑制されると共に、制御ＩＣ１０３から放熱フレーム１３４への放熱効率が高まる。

なお、第一の放熱経路において、熱伝導部材１３６が制御ＩＣ１０３に対して直接接触することは必須でない。間接に接触する部分を通じて第一の放熱経路が形成されてもよい。

なお、本発明は、撮像機能を備える電子機器に限らず、発熱部品を有する各種の電子機器に適用可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１ 撮像装置
１０３ 制御ＩＣ
１０４ メイン基板
１２８ フレキシブル基板
１３１ コネクタ基板
１３４ 放熱フレーム
１３６ 熱伝導部材

Claims (8)

1. 発熱部品が実装された第一の基板と、
   第二の基板と、
   前記第二の基板と対向し前記第二の基板と接触するように配置された放熱フレームと、
   前記第一の基板と前記第二の基板とを電気的に接続するフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板を前記発熱部品に対して押し当てるように、前記発熱部品と前記放熱フレームとに挟持された熱伝導部材と、を有し、
   前記発熱部品から前記放熱フレームへの放熱経路として、前記発熱部品から前記熱伝導部材を介して前記放熱フレームに至る第一の放熱経路と、前記発熱部品から前記フレキシブル基板と前記第二の基板とを介して前記放熱フレームに至る第二の放熱経路とが形成されることを特徴とする電子機器。
2. 前記フレキシブル基板は、前記第一の基板と前記第二の基板との間で電気的な信号をやり取りするパターン配線を有し、
   前記第二の放熱経路のうち前記フレキシブル基板における熱の流れの方向と、前記パターン配線の方向とは略一致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. 前記熱伝導部材の一部は前記発熱部品に対して直接接触し、
   前記熱伝導部材の他の一部は前記フレキシブル基板を介して前記発熱部品に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記発熱部品とは異なる他の発熱部品が実装された第三の基板をさらに有し、
   前記第三の基板は、前記第一の基板を挟んで前記放熱フレームとは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記他の発熱部品は、撮像素子であることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記発熱部品は、前記第一の基板の面のうち、前記放熱フレームと対向する側の面に実装されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子機器。
7. 前記フレキシブル基板は、前記第一の基板と前記第二の基板との間で電気的な信号をやり取りするパターン配線を有し、
   前記フレキシブル基板が前記熱伝導部材によって前記発熱部品に対して押し当てられることにより、前記パターン配線の一部が前記発熱部品に対して直接接触し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. 撮像機能を備え、
   前記発熱部品は、少なくとも撮像に関する制御を行う電子部品であ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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