JP3294785B2 - 回路素子の放熱構造 - Google Patents

回路素子の放熱構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器（特に、
携帯用パソコン等の携帯情報端末）に搭載され放熱を必
要とするＣＰＵ等の回路素子の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリント基板に実装された電子部品、特
にＣＰＵの発熱対策は、ＣＰＵを正常に動作させる上で
留意しなければならない重要なものであり、従来より、
種々の発熱対策が提案、実用されている。
【０００３】例えば、図６は、いわゆる汎用のデスクト
ップ型パソコンにおけるＣＰＵの冷却構造を示す図であ
る。この構造では、基板３１に実装されたＣＰＵ３２の
上面に冷却ファン装置３３を直接装着し、この冷却ファ
ン装置３３によりＣＰＵ３２を強制的に冷却している。
なお、図中、３４はＣＰＵ３２のリード線を示す。
【０００４】また、図７は、携帯用パソコン、いわゆる
ノート型パソコンにおけるＣＰＵの放熱構造を示す図で
ある。ノート型パソコンでは、デスクトップ型パソコン
における発熱対策としての冷却ファン装置３３を装着す
るのにスペース的に制約がある。そのため、ノート型パ
ソコンにおけるＣＰＵの放熱構造では、同図に示すよう
に、基板３１に実装されたＣＰＵ３２の上面に金属製の
放熱板３５を絶縁性の熱伝導クッション３６を介して装
着し、ＣＰＵ３２から発せられる熱の放熱を行ってい
る。
【０００５】また、図８は、携帯用パソコンにおいてさ
らに小さな形状の機種におけるＣＰＵの放熱構造を示す
図である。この機種においては、図７に示す構造に比べ
ＣＰＵ３２の上方のスペースにさらに制約があるため、
ＣＰＵ３２を実装する多層基板３７を利用してＣＰＵ３
２から発せられる熱の放熱を行っている。
【０００６】すなわち、多層基板３７表面のＣＰＵ３２
を実装する部分に、基板３７の内部に形成されているＣ
ｕ接地層３８まで達する凹部３９を形成する。この凹部
３９に、例えばＡｇペースト４０を施したり、またはＣ
ｕ製スペーサを嵌め込んだりし、その上にＣＰＵ３２を
実装する。この構成により、ＣＰＵ３２とＣｕ接地層３
８とが熱的に接触し、このＣｕ接地層３８を放熱板とし
て機能させることによりＣＰＵ３２から発せられる熱の
放熱を行っている。なお、図中４１は基板３７の絶縁層
を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す構造では、基板３７のＣｕ接地層３８によって放熱
を行うことはできるが、Ｃｕ接地層３８は基板３７の内
部に形成されているため、基板３７の外部に対する放熱
の効果は小さく、ＣＰＵ３２からの熱を有効に放熱して
いるとは言い難い。
【０００８】また、図６，７に示す構造は冷却または放
熱するためには優れてはいるが、携帯用パソコンよりさ
らに小さな機種にとっては、冷却ファン装置３３や放熱
板３５を設けることがスペース的に困難なため、不向き
である。また、図６，７に示す構造は、放熱の効果を主
眼に設計されたものであるため、スペース的に無駄の多
い設計構造になっている。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑み、小スペース
の携帯情報端末においても、大きな放熱効果を実現する
ことができ、限られたスペースを有効利用できる回路素
子の放熱構造の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、回路素子を実装した第１基板が電気導体層を形成
した第２基板と導通性を有する接続部材を介して電気的
に接続され、回路素子が第２基板の電気導体層と熱伝導
性部材を介して熱的に接触するものである。具体的に
は、第１基板に実装された回路素子の上方に第２基板が
配され、回路素子と第２基板との間に熱伝導性部材が介
装されたものである。
【００１１】上記構成によれば、回路素子から発せられ
た熱は、熱伝導性部材を介してあるいは接続部材を介し
て第２基板に形成された電気導体層に伝わり、電気導体
層から放熱される。また、第２基板の電気導体層が外部
に露出されておれば、その放熱効果を高めることができ
る。
【００１２】また、第１基板と第２基板とは接続部材を
介して電気的に接続されるので、第２基板上にも電子部
品を実装することができる。すなわち、第１基板と相対
する第２基板の表面上に電子部品を実装できるので、部
品実装面積を拡大することができる。
【００１３】また、接続部材をフレキシブル配線基板で
構成すると、例えば、熱伝導性部材が回路素子に貼り付
けられている場合に、熱伝導性部材と第２基板の位置決
めが容易になり、製作時間を短縮することができる。
【００１４】さらに、第１基板に形成された接地用導体
パターンが第２基板の電気導体層と電気的に接続されて
おれば、第２基板の電気導体層をノイズ防止用のシール
ド板として用いることができる。
【００１５】また、本発明による他の課題解決手段は、
回路素子を実装した基板に電気導体層が形成され、電気
導体層に回路素子が接することにより回路素子の放熱を
行うようにした回路素子の放熱構造において、電気導体
層の一部が最外層として外部に露出され、露出された部
分が回路素子と熱伝導性部材を介して熱的に接触するも
のである。詳細には、基板はリジッドフレックス配線基
板からなり、回路素子は折り返された基板の間に熱的に
接触した状態で挟まれたものである。
【００１６】上記の構成によれば、回路素子から発せら
れる熱は、最外層として外部に露出された電気導体層に
より放熱されるとともに、基板は容易に折り返すことが
できるので、部品実装の作業性を高めることができる。
【００１７】また、各基板を収容するための筺体に電気
導体層が熱伝導性部材を介して接するようにすれば、放
熱面積を大幅に拡大することができ、放熱効果をより一
層上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係る回路素子（特にＣＰＵ）の放熱構造を示す
図である。この放熱構造では、ＣＰＵ１を実装した第１
基板２が電気導体層としての接地層３を形成した第２基
板４と導通性を有する接続部材としての基板接合用コネ
クタ５を介して電気的に接続されている。ＣＰＵ１は、
第２基板４の接地層３と熱伝導性部材としての絶縁性の
熱伝導クッション６を介して熱的に接触している。具体
的には、第１基板２に実装されたＣＰＵ１の上方に第２
基板４が配され、ＣＰＵ１と第２基板４との間には熱伝
導クッション６が介在されている。
【００２０】第１基板２はいわゆる多層基板であり、エ
ポキシ樹脂やポリイミド樹脂等で基板の表面および裏面
に形成された絶縁層７，８と、それらの絶縁層７，８に
挟まれて形成された接地層９と、図示しない電源層およ
び信号層との各層からなる。接地層９は、Ｃｕ、Ａｇ等
の金属製導体によって構成され、基板一面に広がる接地
用の導体パターンを形成している。また、上記信号層
は、第１基板２の絶縁層７の表面に挿入実装または表面
実装される各種の電子部品の端子間を結ぶ導体パターン
と、導体パターン同士の間に介在される絶縁性樹脂とで
構成される。
【００２１】絶縁層７のＣＰＵ１を実装する表面部分に
は、凹部１１が形成され、その深さは接地層９まで達し
ている。そして、この凹部１１にＡｇペースト１２を施
してその上にＣＰＵ１を実装することにより、ＣＰＵ１
がＡｇペースト１２を介して接地層９と接触することに
なる。これにより、接地層９はＣＰＵ１から発する熱を
放熱するための放熱板として機能する。
【００２２】なお、Ａｇペースト１２を施す代わりに金
属製（例えば、Ｃｕ製）のスペーサを凹部１１に嵌め込
むようにしてもよい。あるいは、ＣＰＵ１と接地層９と
は電気的に接続する必要がないので、Ａｇペースト１２
を施す代わりに絶縁性の熱伝導クッションを設けても構
わない。
【００２３】一方、第２基板４も多層基板であり、絶縁
層１３、接地層３、図示しない電源層および信号層から
なる。特に接地層３は、第１基板２と異なり外部に一部
または全部が露出するように形成されている。絶縁層１
３表面には、接地層３まで達する凹部１４が形成されて
いる。
【００２４】上記ＣＰＵ１の上面には、ウレタン樹脂や
ゴム等からなる略直方体状の熱伝導クッション６が貼り
付けられ、この熱伝導クッション６の上部が凹部１４に
嵌め込まれ、熱伝導クッション６は接地層３と接触して
いる。すなわち、ＣＰＵ１が熱伝導クッション６を介し
て第２基板４の接地層３と熱的に接触することになり、
この第２基板４の接地層３も第１基板２の接地層９同
様、ＣＰＵ１から発せられる熱を放熱するための放熱板
として機能することになる。
【００２５】なお、熱伝導クッション６の代わりに金属
製の熱伝導部材をＣＰＵ１と第２基板４との間に介装す
るようにしてもよいが、熱伝導クッション６のような緩
衝部材を用いれば、例えば、ＣＰＵ１を搭載した情報機
器を携帯する場合に、ＣＰＵ１に対する衝撃を緩和でき
るという利点がある。あるいは、熱伝導クッション６の
代わりにばね等を用いてもよい。また、図中、１５はＣ
ＰＵ１のリード線を示す。
【００２６】第１基板２と第２基板４とは、基板接合用
コネクタ５を介して電気的に接続される。上記コネクタ
５は、第１基板２に実装されたソケット５ａ（メス側）
と、第２基板４に実装されたプラグ５ｂ（オス側）とで
構成され、ソケット５ａにプラグ５ｂが嵌合されること
により、第１基板２と第２基板４とが電気的に接続され
る。すなわち、両基板２，４の電源層および接地層３，
９並びに信号層に形成された導体パターンはこのコネク
タ５により電気的に結ばれる。
【００２７】なお、コネクタ５の大きさは、第１基板２
と第２基板４とが平行に一定距離離されて保持されるよ
うに、すなわち、ＣＰＵ１と熱伝導クッション６および
熱伝導クッション６と第２基板の接地層３がそれぞれ密
着して接触するように、選定されることが望ましい。あ
るいは、コネクタ５の大きさに合わせて、熱伝導クッシ
ョン６のサイズを決めるようにしてもよい。
【００２８】ＣＰＵ１から発せられる熱は、熱伝導クッ
ション６を介して接地層３から直接放熱されるルートと
は別に、第１基板２の接地層９からコネクタ５を介して
第２基板４の接地層３に伝わるという別のルートでも放
熱される。
【００２９】したがって、上記の構造によれば、ＣＰＵ
１から発せられる熱は、第１基板２の接地層９に加えさ
らに第２基板４の接地層３によって上方および下方の両
方に向けて放熱されるので、放熱効果がより高められ
る。しかも、第２基板４の接地層３は、外部に露出して
いるので、放熱効果がより一層高められる。
【００３０】また、第２基板４は、信号層、電源層およ
び接地層３がコネクタ５により第１基板２のそれらと電
気的に接続されるため、第２基板４の絶縁層１３の表
面、つまり第１基板２に相対する面に各種の電子部品を
実装することが可能となる。この場合、第２基板４に実
装された電子部品は、第１基板２側に実装された電子部
品に接触しないように、配されることが望ましい。
【００３１】これにより、第２基板４にも電子部品を実
装することができるので、第１基板２のみに実装する場
合に比べ、同じ基板設置スペースにおいて電子部品の実
装面積を大幅に拡大することができる。あるいは、第１
基板２で実装していた電子部品のいくつかを第２基板４
に実装するようにすれば、その分、基板自体の大きさを
小さくすることができるので、省スペース化を図ること
ができる。
【００３２】さらに、第２基板４はコネクタ５により第
１基板２と接続されることにより、第１基板２の接地層
９（接地用導体パターン）が第２基板４の接地層３と電
気的に接続されるので、接地層３自体がノイズ防止用の
シールド部材として機能し、ＣＰＵ１の上方にノイズシ
ールド効果を有する金属板を配置したことと同様の効果
が得られる。したがって、上記構造は、高速動作するＣ
ＰＵ１のノイズ対策としても効果を発揮することにな
る。
【００３３】なお、第１基板２は、図２に示すように、
接地層９の一部が下方に向いて露出するように設けられ
ていてもよい。
【００３４】図３は、上記実施形態の変形例を示す図で
ある。同図に示すように、第１基板２および第２基板４
は、コネクタ５に代えてポリイミドフィルムやポリエス
テルフィルム等からなるフレキシブル配線基板１６を用
いて接続するようにしてもよい。その他の構成について
は、上述した実施形態と同様である。
【００３５】このように、フレキシブル配線基板１６を
用いれば、第１基板２および第２基板４を互いに離間さ
せながら前後左右に移動させることができる。そのた
め、製作時にＣＰＵ１に貼り付けられた熱伝導クッショ
ン６と第２基板４の凹部１４との位置決めが容易とな
る。したがって、製作の作業性を向上させ製作時間の短
縮を図ることができる。なお、フレキシブル配線基板１
５に代えて、フラットケーブルで第１基板２および第２
基板４を電気的に接続するようにしてもよい。
【００３６】＜第２実施形態＞図４は、本発明の第２実
施形態に係るＣＰＵの放熱構造を示す図である。この第
２実施形態の特徴は、第１実施形態で説明した放熱構造
から、さらに第２基板４の接地層３の上面に絶縁性の熱
伝導クッション１７が設けられ、接地層３が熱伝導クッ
ション１７を介して各基板２，４を収容するための筺体
１８に接する点にある。
【００３７】この場合、第２基板４は、筺体１８に対し
て図示しない複数の所定長さの長ねじによって固着さ
れ、熱伝導クッション１７と接地層３、熱伝導クッショ
ン１７と筺体１８のそれぞれの接触面に隙間ができない
ようにされている。その他の構成については、上述した
第１実施形態と同様である。
【００３８】このように、第２基板４の接地層３が最外
層に露出しているので、接地層３を筺体１８に熱的に接
触させることができる。これにより、筺体１８自体が放
熱部材となりえて、さらに広い放熱面積を確保でき、第
１実施形態の構成に比して著しい放熱効果が得られる。
【００３９】＜第３実施形態＞図５は、本発明の第３実
施形態に係るＣＰＵの放熱構造を示す図である。この第
３実施形態の特徴は、第１実施形態に示した第１基板２
および第２基板４が一体的に構成され、すなわち１枚の
基板２１で構成され、基板２１の接地層２２が最外層と
して外部に露出され、露出された部分がＣＰＵ１と熱伝
導クッション６を介して熱的に接触する点にある。すな
わち、基板２１は、電子部品を実装する堅固な部分２３
と柔軟性を有する部分２４とを一体的に構成したリジッ
ドフレックス配線基板からなり、接地層２２、絶縁層２
５および図示しない信号層および電源層を有する。そし
て、ＣＰＵ１は、折り返された基板２１の間に熱的に接
触した状態で挟まれている。その他の構成については、
上述した第１実施形態と同様である。
【００４０】この構成によれば、接地層２２が最外層と
して上下方向に向けて露出されているので、一層放熱の
効果を得ることができるとともに、基板２１は折り返し
自在にされているので、製作時の作業性を向上させるこ
とができる。また、第１実施形態のように、第１基板２
および第２基板４を接続するための接続部材が不要とな
る。そのため、部品点数を低減することができる。
【００４１】なお、この第３実施形態においても、接地
層２２の上面に熱伝導クッション１７を貼り付け、それ
を介して接地層２２と筺体１８とを接触させるようにし
てもよい。
【００４２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることができる。例えば、各
基板２，４には、別途、ＣＰＵ１からの熱を放熱させる
ための放熱フィンを設けるようにしてもよい。また、上
記の放熱構造を、ＣＰＵ１に限らず発熱量が比較的大き
い電子部品、例えば、パワートランジスタや３端子レギ
ュレータ等に適用するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、第１
基板に実装された回路素子は、第２基板の電気導体層と
熱伝導性部材を介して熱的に接触されるので、回路素子
から発せられた熱は、熱伝導性部材を介して第２基板に
形成された電気導体層に伝わり、電気導体層から放熱さ
れる。したがって、従来のように、第１基板の電気導体
層のみによって回路素子に対して一方向に向けて行われ
ていた放熱を他方向にも向けることができるので、より
一層放熱効果を上げることができる。また、第２基板の
電気導体層の一部が外部に露出されているので、その放
熱効果をさらに高めることができる。
【００４４】また、第１基板と第２基板とは接続部材を
介して電気的に接続されているので、回路素子から発せ
られた熱は接続部材を介して第２基板の電気導体層に伝
わり、放熱効果を上げるとともに、第２基板上にも電子
部品を実装することができる。第１基板と相対する第２
基板の表面上に電子部品を実装すれば、高密度に電子部
品を実装することができ、ひいては基板の大きさを小さ
くすることができ、省スペース化を図ることができる。
【００４５】また、接続部材をフレキシブル配線基板か
ら構成したり、基板自体をリジッドフレックス配線基板
から構成して折り返された基板の間に回路素子を熱的に
接触した状態で挟んだ構造にすると、熱伝導性部材と基
板の位置決めが容易になり、製作時の作業性が向上す
る。
【００４６】さらに、第１基板に形成された接地用導体
パターンが第２基板の電気導体層と電気的に接続される
ので、第２基板の電気導体層をノイズ防止用のシールド
板として用いることができ、高速動作するＣＰＵのノイ
ズ対策として効果を発揮することができる。
【００４７】また、各基板を収容するための筺体に電気
導体層が熱伝導性部材を介して接するようにすれば、放
熱面積を拡大することができ、放熱効果をより一層高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回路素子の放熱構
造を示す図
【図２】第１実施形態の変形例を示す図
【図３】第１実施形態の他の変形例を示す図
【図４】第２実施形態に係る回路素子の放熱構造を示す
図
【図５】第３実施形態に係る回路素子の放熱構造を示す
図
【図６】従来の回路素子の冷却構造を示す図
【図７】従来の回路素子の放熱構造を示す図
【図８】従来の回路素子の他の放熱構造を示す図
【符号の説明】
１ ＣＰＵ ２ 第１基板 ３ 接地層 ４ 第２基板 ５ コネクタ ６，１７ 熱伝導クッション １６ フレキシブル配線基板 １８ 筺体 ２１ リジッドフレックス配線基板

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回路素子を実装した第１基板と電気導体
    層を形成した第２基板とが、導通性を有するフレキシブ
    ル配線基板からなる接続部材を介して電気的に接続さ
    れ、前記回路素子が前記第２基板の電気導体層と熱伝導
    性部材を介して熱的に接触することを特徴とする回路素
    子の放熱構造。
  2. 【請求項２】 第２基板は多層基板とされ、電気導体層
    に達する凹部が形成され、熱伝導性部材が、前記凹部に
    嵌め込まれて、前記電気導体層と接触したことを特徴と
    する請求項１記載の回路素子の放熱構造。
  3. 【請求項３】 前記第１基板に形成された接地用導体パ
    ターンが前記第２基板の電気導体層と電気的に接続され
    たことを特徴とする請求項１または２記載の回路素子の
    放熱構造。
  4. 【請求項４】 第１基板に接地用導体パターンに達する
    凹部が形成され、該凹部に熱伝導性を有する部材が設け
    られ、該部材を介して前記接地用導体パターンと回路素
    子とが熱的に接触したことを特徴とする請求項１、２ま
    たは３記載の回路素子の放熱構造。
  5. 【請求項５】 回路素子を実装した基板に電気導体層が
    形成され、該電気導体層に前記回路素子が接することに
    より前記回路素子の放熱を行うようにした回路素子の放
    熱構造において、前記基板はリジッドフレックス配線基
    板からなり、前記回路素子は折り返された基板の間に熱
    的に接触した状態で挟まれ、前記電気導体層の一部が最
    外層として外部に露出され、露出された部分が前記回路
    素子と熱伝導性部材を介して熱的に接触することを特徴
    とする回路素子の放熱構造。
  6. 【請求項６】 基板に、電気導体層に達する凹部が形成
    され、熱伝導性部材が前記凹部に設けられたことを特徴
    とする請求項５記載の回路素子の放熱構造。
  7. 【請求項７】 各基板を収容するための筺体に電気導体
    層が熱伝導性部材を介して接することを特徴とする請求
    項１または５記載の回路素子の放熱構造。
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