JP3385482B2 - 電子機器 - Google Patents

電子機器

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JP3385482B2
JP3385482B2 JP28485593A JP28485593A JP3385482B2 JP 3385482 B2 JP3385482 B2 JP 3385482B2 JP 28485593 A JP28485593 A JP 28485593A JP 28485593 A JP28485593 A JP 28485593A JP 3385482 B2 JP3385482 B2 JP 3385482B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は電子機器に係り、特
に電子部品を冷却し所定の温度に保つようにした冷却技
術に属する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子装置は、特開昭６３−２５０
９００号公報、特開平３−２５５６９７号公報、実開平
５−２９１５３号公報に記載のように、独立の金属板、
もしくは、筐体の一部を構成する金属板を、発熱部材と
金属筐体壁との間に介在させ、発熱部材で発生する熱を
放熱部である金属筐体壁まで熱伝導により輸送して放熱
している。また、特開昭５５−７１０９２号公報に記載
のように、金属筐体壁面にヒ−トパイプを形成し、発熱
部材を熱的に金属筐体壁と接続することによって、発熱
部材で発生する熱を金属筐体壁で放熱している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例で、特開昭
６３−２５０９００号公報、特開平３−２５５６９７号
公報、実開平５−２９１５３号公報の例では、発熱部材
から金属筐体壁までの伝熱経路が、筐体壁の厚さ１ｍｍ
前後の薄い断面でしかないので効率よく熱伝導されな
い。したがって、発熱量の増大に十分対応することがで
きなかった。また、部品配列によっては、必ずしも、金
属筐体壁までが短い伝導距離にあるとは限らない。その
ため、発熱部材を筐体近辺に配置するなど、部品配列あ
るいは筐体構造が制限されていた。一方、高性能が要求
される電子機器などにおいて、発熱部材を含む部品配列
は、電子回路の高速化に起因する配線長さなどの関係
で、性能に大きな影響を及ぼす。したがって、従来例で
は、電子機器のコンパクト化、高性能化が妨げられてい
た。また、特開昭５５−７１０９２号公報の例において
も同様に、発熱部材を直接、金属筐体壁に接続しなけれ
ばならず、発熱部材を含む部品配列あるいは筐体構造が
制限されていた。そのため、最適な部品配列を得ること
を優先させた場合、発熱部材に個別に放熱フィンを設置
する等の方策が必要となり、筐体が大きくならざるを得
なかった。
【０００４】本発明は、発熱部材である電子部品が他の
部材とともに狭い空間内に搭載された電子機器であって
も、部品配列に左右されずに、発熱部材で発生する熱を
放熱部まで効率良く輸送し、発熱部材を所定の温度に冷
却することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電子機器は、薄型の筐体内部に複数の半導
体素子が搭載された配線基板を収容し、該配線基板の上
側の筐体表面にキーボードを配してなる本体と、該本体
の一側縁に該本体に対して開閉可能に連結されてなる薄
型の表示装置とを備えた電子機器において、前記半導体
素子の内の発熱部品に熱的に接続され、液体が通流され
る流路を有する受熱部材と、前記表示装置の背面側の内
壁に放熱可能に配置され、液体が通流される流路を有す
る放熱部材と、前記受熱部材の前記流路と前記放熱部材
の前記流路とを接続してなる樹脂製のフレキシブルチュ
ーブと、前記受熱部材と前記放熱部材との間で前記フレ
キシブルチューブを介して前記液体を循環させる液駆動
装置とを有してなることを特徴とする。
【０００６】
【０００７】この場合において、前記受熱部材と前記放
熱部材は、それぞれ扁平状に形成され、前記フレキシブ
ルチューブが接続される前記受熱部材と前記放熱部材の
前記流路の接続部は、前記受熱部材と前記放熱部材の扁
平方向に延在させて設けることができる。
【０００８】
【作用】すなわち、本発明が対象とする電子機器は、薄
型の筐体内部に複数の半導体素子が搭載された配線基板
を収容し、その配線基板の上側の筐体表面にキーボード
を配してなる本体と、この本体の一側縁に本体に対して
開閉可能に連結されてなる薄型の表示装置とを備えてな
るいわゆるノート型パソコンである。このような電子機
器は、非常に狭い筐体内に多数の部品が実装されるが、
発熱部品に熱的に接続して設けた受熱部材と、表示装置
の背面側の内壁に放熱可能に配置された放熱部材との間
を樹脂製のフレキシブルチューブで接続し、そのフレキ
シブルチューブを介して液駆動装置により液体を循環さ
せるようにしているから、受熱部材と放熱部材との間で
高効率で熱を輸送することができる。 特に、放熱部材を
薄型の表示装置の背面側の内壁に放熱可能に配置したこ
とから、放熱面を広くとることができ、高い放熱性能が
得られるので効率的に電子部品を冷却することができ
る。また、受熱部材と放熱部材との接続に樹脂製のフレ
キシブルチュ−ブを用いているので、非常に狭い筐体内
に多数の部品が実装された状態においても、部品配列に
左右されることなく配設することができ、かつ本体に対
して開閉可能に連結されてなる表示装置に設けられた放
熱部材にも容易に配設することができる。
【０００９】
【実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例を、図
面を参照して説明する。図１に、本発明の第１の実施例
を示す。図示のように、本実施例の電子機器は、いわゆ
るノート型パソコンであり、複数の半導体素子を搭載し
た配線基板２、キ−ボード４、ディスク装置６、表示装
置８などから構成されている。本体は、金属製の筐体１
０の中に配線基板２やディスク装置６などを収容し、配
線基板２の上側の筐体１０の表面部にキーボード４を配
置して薄型に形成されている。また、本体の一側縁に薄
型の表示装置８が本体に対して開閉可能に連結されてい
る。配線基板２に搭載された半導体素子のうち、発熱量
の特に大きい半導体素子１２は、受熱ヘッダ１４、放熱
ヘッダ１６、フレキシブルチューブ１８等で構成される
熱輸送デバイスによって冷却される。図示したように、
半導体素子１２と受熱ヘッダ１４とはサ−マルコンパウ
ンド、あるいは、高熱伝導シリコンゴムなどを挟んで接
触させ、半導体素子１２で発生する熱を効率よく受熱ヘ
ッダ１４に伝える。さらに、半導体素子１２に接続され
た受熱ヘッダ１４はフレキシブルチューブ１８によっ
て、表示装置８の背面部の筐体壁に設置された放熱ヘッ
ダ１６に接続されている。放熱ヘッダ１６は、サ−マル
コンパウンド、あるいは、高熱伝導シリコンゴムを介し
て、もしくは、直接ねじ２０止めなどの手段によって金
属製筐体壁と熱的かつ物理的に取り付けられる。
【００１０】受熱ヘッダ１４、放熱ヘッダ１６の内部に
は流路が形成され、液体が封入されている。さらに、放
熱ヘッダ１６の内部には液駆動装置が組み込まれてお
り、受熱ヘッダ１４と放熱ヘッダ１６との間で液が駆動
される。液体の駆動は、両者間での往復動、あるいは、
循環による。受熱ヘッダ１４と放熱ヘッダ１６間はフレ
キシブルチュ−ブによって接続されるので、非常に狭い
筐体内に多数の部品が実装された状態においても、実装
構造に左右されることなく、高発熱半導体素子と放熱部
である筐体壁とが容易に接続できるとともに、熱輸送が
液の駆動によって行われるので、高発熱半導体素子で発
生する熱は、効果的に放熱ヘッダに輸送される。放熱部
においては、放熱ヘッダと金属製筐体壁とが熱的に接続
されているので、金属製筐体の高い熱伝導率のために熱
が広く筐体壁に拡散され高い放熱性能が得られる。した
がって、効率的に半導体素子を冷却することができる。
【００１１】図２に、図１で用いている熱輸送デバイス
の詳細を示す。受熱ヘッダ１４、放熱ヘッダ１６の内部
にはフィンが設けられており、液流路を形成するととも
にヘッダ壁より内部の液体に効率よく熱を伝える。さら
に、放熱ヘッダ１６は、内部に液駆動機構を内蔵してい
る。受熱ヘッダ１４は、半導体素子１２などの発熱部材
（発熱部材１ともいう）の大きさに応じて任意の大きさ
に設定でき、発熱部材１に接触などの手段によって熱的
に接続される。また、金属板（銅、アルミなど）に金属
パイプを溶接した構造であってもよい。一方、放熱ヘッ
ダ内部の液駆動機構は、一例として、流路の一部をシリ
ンダ２２としピストン２４をモータ２６及びリンク機構
２８によって往復駆動させる機構を示した。放熱ヘッダ
１６は、金属製の筐体１０の壁に取り付けられるが、取
付け構造として筐体壁にネジ止め用のボス３０をダイカ
スト成型時に一体で形成してもよい。また、受熱ヘッダ
１４と放熱ヘッダ１６を接続するフレキシブルチューブ
１８は、樹脂製でよく内径２ｍｍ前後のものを用いる。
したがって、受熱ヘッダ１４、放熱ヘッダ１６とも薄型
化が可能で、狭い空間に実装された高発熱半導体素子で
あっても効果的に冷却できる。
【００１２】図３に本発明の第２の実施例を示す。本実
施例においては、放熱ヘッダ１６の取付けられる金属製
筐体１０のうち表示部側の筐体の内側にフィン３２ａ，
３２ｂが一体成型で設けられている。フィン３２ａの高
さは、放熱ヘッダ１６の厚さと同程度で、表示器の取り
付けに支障をきたさないようにする。また、互いに直角
方向にフィンを設けることによって筐体に高い剛性を持
たせることができる。ただし、機器使用時において、水
平方向になるフィン３２ｂは、鉛直方向のフィン３２ａ
よりも高さを低くし、自然対流による上昇空気の流動を
妨げないようにしている。つまり、表示装置８は、使用
しない時は表示面をキーボード４側に倒して閉じ、使用
時においては表示面を起こして開いて用いられるから、
表示部側の筐体の内側に起立して設けられたフィン３２
ｂは機器使用時に水平になる。さらに、筐体に空気孔３
４を設ければ、自然対流放熱を促進することができる。
【００１３】図４に本発明の第３の実施例を示す。本実
施例においては、熱輸送デバイスを構成する放熱ヘッダ
の流路３６が、金属製筐体１０の壁面に金属筐体成型時
にダイカストによる一体成型で直接形成されている。放
熱ヘッダの流路３６は、フレキシブルチューブ１８と接
続されたフタ３８によって密閉され、発熱半導体素子に
取り付けられる受熱ヘッダ１４と放熱ヘッダの流路３６
との間で、フレキシブルチューブ１８を介して別途設け
られる液駆動装置４０によって液体が駆動される。液体
の駆動は、小型ポンプによる液循環、もしくは、図２で
一例として示した液駆動機構が用いられる。本実施例に
よれば、放熱ヘッダと放熱面である金属製筐体壁面との
接触熱抵抗がなくなるので効果的な放熱ができるととも
に、放熱ヘッダの流路が金属筐体成型時にダイカストに
よる一体成型で形成されるため複雑な流路構造の形成も
可能である。
【００１４】図５に本発明の第４の実施例を示す。本実
施例においては、熱輸送デバイスを構成する放熱部が金
属製のパイプ４２であって、金属製筐体１０に直接取付
けられる。金属製パイプ４２は、フレキシブルチューブ
１８にコネクタ４４ａ，４４ｂによって接続され、発熱
半導体素子に取り付けられる受熱ヘッダと金属製パイプ
４２との間で、フレキシブルチューブ１８を介して別途
設けられる液駆動装置によって液体が駆動される。な
お、金属製パイプは、フレキシブルチュ−ブと同程度の
内径（２ｍｍ前後）のものをもちいる。一方、筐体壁に
は、Ｕ字状の溝部４６が一体成型で設けられており、金
属製パイプをこのＵ字状の溝部４６に嵌め込むことによ
って、特に、溶接などの手段によらなくても効率良く熱
的に接続することが可能である。本実施例によれば、放
熱部と金属製筐体とが金属製パイプによる線状の接触で
あっても、金属製筐体の高い熱伝導率のために熱が広く
筐体壁に拡散されるとともに、簡単な構造で筐体壁全面
に液流路を構成する金属製パイプを設置することも可能
で、筐体壁の広い面積を有効に放熱面として利用でき
る。このため、高い放熱性能が得られる。
【００１５】図６に本発明の第５の実施例を示す。電子
機器は、複数の半導体素子を搭載した配線基板２、キ−
ボード４、ディスク装置６、表示装置８などからなり、
金属製の筐体１０の中に収容されている。配線基板２に
搭載された半導体素子のうち、発熱量の特に大きい半導
体素子１２は、受熱ヘッダ１４、放熱ヘッダ１６、フレ
キシブルチューブ１８等で構成される熱輸送デバイスに
よって冷却される。半導体素子１２と受熱ヘッダ１４と
はサ−マルコンパウンド、あるいは、高熱伝導シリコン
ゴムなどを挟んで接触させ、半導体素子１２で発生する
熱を効率よく受熱ヘッダ１４に伝える。さらに、半導体
素子１２に接続された受熱ヘッダ１４はフレキシブルチ
ューブ１８によって、配線基板等が搭載された本体側の
筐体壁に設置された放熱ヘッダ１６に接続されている。
放熱ヘッダ１６は、サ−マルコンパウンド、あるいは、
高熱伝導シリコンゴムを介して、もしくは、直接ねじ止
めなどの手段によって金属製筐体壁と熱的かつ物理的に
取り付けられる。受熱ヘッダ１４、放熱ヘッダ１６の内
部には流路が形成され、液体が封入されている。熱輸送
デバイスの詳細は、図２で示したものと同様である。た
だし、図２で示した放熱ヘッダにおいては、液駆動機構
が放熱ヘッダ全体の厚さを規定している。したがって、
極めて狭い実装空間しか得られないような装置において
は、液駆動装置を放熱ヘッダから分離して設置してもよ
い。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、発熱部材である電子部
品が他の部材とともに狭い空間内に搭載された電子機器
であっても、部品配列に左右されずに、発熱部材で発生
する熱を放熱部まで効率良く輸送し、発熱部材を所定の
温度に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図。
【図２】図１の実施例の詳細斜視図。
【図３】本発明の第２の実施例の斜視図。
【図４】本発明の第３の実施例の構成説明図。
【図５】本発明の第４の実施例の斜視図。
【図６】本発明の第５の実施例の斜視図。
【符号の説明】
２ 配線基板 ４ キ−ボード ６ ディスク装置 ８ 表示装置 １０ 金属製筐体 １２ 半導体素子発熱部材 １４ 受熱ヘッダ １６ 放熱ヘッダ １８ フレキシブルチューブ ２０ ねじ ２２ シリンダ ２４ ピストン ２６ モータ ２８ リンク機構 ３０ ボス ３２ａ，３２ｂ フィン ３４ 空気孔 ３６ 流路 ３８ フタ ４０ 液駆動装置 ４２ 金属製パイプ ４４ａ，４４ｂ コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−307993（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354010（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264139（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−112351（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 7/20 H01L 23/473 F25D 9/00 G06F 1/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄型の筐体内部に複数の半導体素子が搭
    載された配線基板を収容し、該配線基板の上側の筐体表
    面にキーボードを配してなる本体と、該本体の一側縁に
    該本体に対して開閉可能に連結されてなる薄型の表示装
    置とを備えた電子機器において、 前記半導体素子の内の発熱部品に熱的に接続され、液体
    が通流される流路を有する受熱部材と、前記表示装置の
    背面側の内壁に放熱可能に配置され、液体が通流される
    流路を有する放熱部材と、前記受熱部材の前記流路と前
    記放熱部材の前記流路とを接続してなる樹脂製のフレキ
    シブルチューブと、前記受熱部材と前記放熱部材との間
    で前記フレキシブルチューブを介して前記液体を循環さ
    せる液駆動装置とを有してなることを特徴とする電子機
    器。
  2. 【請求項２】 前記受熱部材と前記放熱部材は、それぞ
    れ扁平状に形成され、 前記フレキシブルチューブが接続される前記受熱部材と
    前記放熱部材の前記流路の接続部は、前記受熱部材と前
    記放熱部材の扁平方向に延在させて設けられてなること
    を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  3. 【請求項３】 前記放熱部材が熱的に接続される前記表
    示装置の背面側の内壁が金属製であることを特徴とする
    請求項１又は２に記載の電子機器。
  4. 【請求項４】 前記受熱部材は、前記液体が通流される
    金属パイプを金属板に接続してなることを特徴とする請
    求項1乃至３のいずれかに記載の電子機器。
  5. 【請求項５】 前記放熱部材は、前記液体が通流される
    金属パイプであり、該金属パイプを前記表示装置の背面
    側の内壁に熱的に接続してなることを特徴とする請求項
    1乃至４のいずれかに記載の電子機器。
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