JP3413992B2 - 集積回路の遮蔽構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の遮蔽構造に
関する。電子装置、通信装置などを構成する電子機器に
は、多くの集積回路が回路基板上に実装されており、こ
れらの動作にもとづいて所定の機能が果たされるように
構成されている。

【０００２】このような集積回路は動作にともなって熱
を生じることから、この発熱を放熱除去し動作に必要な
所定の温度状態に維持させる要がある。このような放熱
手段としては、集積回路に接する熱伝導板、放熱器など
に伝熱させる熱伝導による放熱、あるいは電動フアンな
どにより電子機器内部全体に通風を行ない、電子機器内
部の空気を入れ換えることによる強制冷却、またはこれ
らの組み合わせなどが行なわれる。

【０００３】電子機器は小形化とともに高密度実装が行
なわれる。その一方で低消費電力化が推進される結果、
微小信号が高速度で処理されるようになっている。この
ようなことからも外部からの各種の雑音信号による影響
を防止すること、ならびに電子機器内に扱われる信号源
からの電子機器外への漏洩による外部の電子機器への影
響を防止することが必要である。

【０００４】電磁波の外部からの影響を防止する以上
に、とりわけ外部への漏洩を防止することが重要視され
る。このためには多数の集積回路中で回路全体の信号系
統を集中的に制御処理するＣＰＵ（中央処理装置）とい
われるＬＳＩについては、このような対策がもっとも必
要とされる。

【０００５】図６に本発明の適用される電子機器の代表
的な外観斜視図を示す。この電子機器１はたとえば、携
帯可能なワードプロセッサ（文書作成装置）であり、本
体２の上面にキーボード３をそなえ、このキーボード３
上を開閉可能な液晶式の表示部４が設けられている。図
６は使用し得るよう表示部４が開かれた状態に示されて
いる。

【０００６】本体２内部には回路基板と、この回路基板
上に搭載実装された多くの回集積回路（いずれも図示省
略）があり、キーボード３からの入力に応じて集積回路
による信号処理が行なわれ表示部４に所定の表示がなさ
れる。

【０００７】内部の回路基板上に搭載実装される集積回
路５は図７の図（ａ）に示される平面図、図（ｂ）に示
される側面図のように、図示されない内部中央部に集積
回路基板（チップ）が内装され、周囲に多数の信号入出
力用回路、電源回路および接地回路などのリード端子６
が導出され、全体としては平坦な合成樹脂モールド封止
によるパッケージに構成されたものである。リード端子
６の先端部７は図示省略の回路基板上の回路パターンに
はんだ付けにより接続ならびに固定が行なわれる。

【０００８】ＣＰＵとしての集積回路も、基本的には図
７と同様の外観形状を有している。このＣＰＵである集
積回路５の動作にともなう発熱の放熱のための冷却手段
としては、熱伝導経路を形成することは高密度にして狭
隘な実装空間を使用することは得策でないことから、近
時図８に示されるような小形の冷却ユニット８が使用さ
れるようになってきている。

【０００９】この冷却ユニット８は図（ａ）の外観斜視
図に示されるように、本体部９と、本体部９に設けられ
る超小型の電動フアン１１と、本体部９を覆うカバー部
１２と、からなる。

【００１０】カバー部１２の上面には電動フアン１１へ
の冷却用空気の吸入口１３が設けられており、この吸入
口１３から下方へは電動フアン１１の周囲を囲むように
してダクト１４が延在されている。また、本体部９の周
囲には多数の排気口１５が開口されている。

【００１１】図（ｂ）は、カバー部１２を取り外した状
態の斜視図であって、本体部９の内部は多数の柱状突起
１６が底面から一体に形成されており、その間は縦横方
向に整然とした通路１７が形成されている。柱状突起１
６は電動フアン１１とその周辺を除く全面に形成されて
いることがよくわかる。なお、いずれの図においても電
動フアン１１への電源線などは都合で図示省略してあ
る。

【００１２】冷却ユニット８は電動フアン１１の回転動
作により、カバー部１２の吸入口１３から吸入された空
気がダクト１４に沿って本体部９の内部底面に到り、そ
の周囲の隙間から本体部９内部の周辺方向へ送り出され
る。送り出された空気は多数の柱状突起１６の周囲に接
して通路１７に沿って流れ、周囲の排気口１５から排出
されるようになっている。すなわち、排気口１５は本体
部９の周面に形成された通路１７の開放端部である。

【００１３】この冷却ユニット８は、集積回路５のパッ
ケージの大きさとほとんど同一であり、積み重ねるよう
にして集積回路５上に載置し、本体部９底面から集積回
路５上面の熱を伝導吸収する。伝導吸収された熱は多数
の柱状突起１６に伝わり、軸流フアンである電動フアン
１１の送風によって柱状突起１６の周囲を流れる空気に
熱を奪われることで強制空冷が行なわれるものである。
冷却ユニット８の高さはきわめて薄く電子機器の実装部
分にさしたる影響を与えることはない。

【００１４】このようにして、冷却を要する集積回路５
に直接接して局部的に冷却を行なわせることは、きわめ
て効率的であり、電動フアン１１が小形なことはその消
費電力が少なくてすむことから全体として能率的であ
る。

【００１５】

【従来の技術】上記図６に示されるような電子機器１の
内部の回路部分を電気的あるいは、磁気的に遮蔽（シー
ルド）することは上述のようなことから必要なことであ
り、そのためには内部の回路基板全体、または要部を適
切な金属質の構成部材で覆うことで行なわれる。

【００１６】このような遮蔽構造によると、たとえば、
電子機器１の内部回路と外部との電気的接続のためのコ
ネクタ部分などは適宜な孔、または切り欠きを形成する
ことが必要となる。

【００１７】また、集積回路５を冷却するための冷却ユ
ニット８は、単に集積回路５に熱伝導のために押さえつ
け、移動したりしないようする簡易な固定金具を回路基
板に取り付けることで行なわれている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の構成で全
体または要部を遮蔽するような構造では、コネクタなど
の貫通部分に多くの孔、または、および切り欠きが形成
されることで期待されるような遮蔽効果を得ることが困
難、ないしは、できなかった。このようなことは、外部
に対する、あるいは、外部からの有害な電磁波の影響を
有効、かつ確実に阻止することができないこととなる。

【００１９】全体、または要部を遮蔽することは、構造
が複雑化するとともに電子機器１の重量を低減させるこ
とができない要因ともなる。集積回路の部分を直接隠蔽
し遮蔽することは冷却が阻害されることから、同様に困
難ないしは、できないことであった。

【００２０】本発明は以上のような従来技術の問題点に
かんがみて、このような問題点を解消した新規なる電子
機器における集積回路の冷却ならびに効果的な遮蔽構造
の提供をすることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明手段の構成要旨とするところは、第１の発明に
よると、回路基板上に搭載実装される集積回路と、電動
フアンを有して上記集積回路上に載置される冷却ユニッ
トと、上記冷却ユニットヘの冷却用空気の吸入口および
排気口を有して上記集積回路ならびに冷却ユニットを覆
い遮蔽する遮蔽体と、からなり、上記遮蔽体は冷却ユニ
ットを押圧するようにして回路基板上に取り付けられる
よう構成した集積回路の遮蔽構造である。

【００２２】第２の発明によると、回路基板上に搭載実
装される集積回路と、電動フアンを有して上記集積回路
上に載置される冷却ユニットと、上記冷却ユニットへの
冷却用空気の吸入口および排気口を有して上記集積回路
ならびに冷却ユニットを覆い遮蔽する遮蔽体と、上記冷
却ユニットと遮蔽体との間に介在配置される弾性体と、
からなり、上記遮蔽体は弾性体と協働して冷却ユニット
を押圧するようにして回路基板上に取り付けられるよう
構成した集積回路の遮蔽構造である。

【００２３】

【作用】上記第１発明の構成手段によれば、集積回路と
その上に載置される冷却ユニット両者を覆いこれらを押
圧する遮蔽体には、電動フアンへの冷却用空気の吸入口
および冷却ユニットからの排気口をそなえていることか
ら、集積回路の冷却を阻害することなく効果的に電磁的
な遮蔽（シールド）が行なえる。

【００２４】第２発明の構成手段によれば、集積回路と
その上に載置される冷却ユニット両者を覆いこれらを押
圧する遮蔽体には、電動フアンへの冷却用空気の吸入口
および冷却ユニットからの排気口をそなえていることか
ら、集積回路の冷却を阻害することなく効果的に電磁的
な遮蔽（シールド）が行なえ、弾性体との協働した押圧
により平均した押圧作用が行なわれる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の集積回路の遮蔽構造について
図を参照しながら、好適実施例で具体的詳細に説明す
る。なお、全図を通じて同一箇所には同一の符号を付し
て示す。

【００２６】図１は本発明集積回路の遮蔽構造の一実施
例組み立て状態の斜視図であり、図２に分離状態斜視図
として示してある。各図において集積回路５ならびに冷
却ユニット８は、図７および図８に示したものと同じで
あり、各部分の符号を付してそれらの詳細説明は省略す
るので、必要に応じて前述の説明を参照されたい。

【００２７】集積回路５のリード端子６の先端部７はプ
リント配線板などの回路基板２１上に形成された図示省
略の回路パターンに、それぞれはんだ付けにより接続固
定される。集積回路５のパッケージ上に冷却ユニットが
載置される。

【００２８】遮蔽体２５は主面２６に冷却ユニット８の
吸入口１３に合わせた位置に吸入口２７が形成されてお
り、対の二辺に補強を兼ねた位置決め用の折り曲げ２
８，２８と、他の二辺には同じく補強とともに位置決め
用の折り曲げ２９，２９と、これに連成された端部には
脚部３１が４箇所に形成されてその先端は折り曲げられ
取り付け用の孔３２がそれぞれに形成されている。

【００２９】この遮蔽体２５は透磁率の良好な鋼板、た
とえば軟磁性鋼板、より好ましくは高透磁性のパーマロ
イなどからなるもので、表面は導電性と防錆性の良好な
表面処理、たとえばＮｉめっきが施される。

【００３０】冷却ユニット８についても本発明実施例に
よれば、本体部９ならびにカバー部１２は熱伝導性の良
好なアルミニウム合金であってその表面を、接触による
導電性の良好な状態としてある。

【００３１】図２の順序に位置させて図１のように回路
基板２１上に脚部３１の孔３２にねじ３３を挿入し、回
路基板２１に取り付け固定させる。冷却ユニット８は遮
蔽体２５の四辺の折り曲げ２８，２９によって位置が規
定されるから、移動することはない。なお、図２に二点
鎖線で示される部分は後述するものであり、本実施例に
は適用されない。

【００３２】この折り曲げ２８，２９と回路基板２１と
の間は側方が開放されており、冷却ユニット８の排気口
１５が覗かれる。すなわち、この開放部分が遮蔽体２５
の排気口３４である。

【００３３】以上の構成で、電子機器の所定動作により
ＣＰＵである集積回路５からは動作とともに熱を発生す
る。この発生熱は冷却ユニット８の本体部９から柱状突
起１６へ伝熱され、冷却ユニット８の電動フアン１１の
回転によって遮蔽体２５の吸入口２７から吸入される冷
却用空気の送風により、柱状突起１６から冷却用の空気
流に奪われる。

【００３４】このようにして冷却ユニット本体９の熱が
低下されるとともに所定の温度以下に維持される結果、
集積回路５の温度も同様状態に維持される。冷却用空気
は冷却ユニット８の排気口１５ならびに遮蔽体２５の排
気口３４から排出される。

【００３５】遮蔽体２５は集積回路５および冷却ユニッ
ト８の上面ならびに周囲の部分を覆っていることから、
これらを電気的、磁気的に遮蔽（シールド）している。
この遮蔽は最大限度接近した位置であるから遮蔽効果は
きわめて良好なものである。

【００３６】遮蔽体２５の脚部３１先端部分は回路基板
２１の接地（アース）パターンに接触接続されるように
することで、一層その作用効果は確実なものとなる。さ
らには、少なくとも集積回路５の大きさに対応する回路
基板裏面または内層に面積を有する接地パターンと接続
させることにより、集積回路５の両面が遮蔽されるの
で、遮蔽効果はさらに向上する。

【００３７】上記実施例では遮蔽体２５は冷却ユニット
８を押圧状態に集積回路５に取り付け接触させている
が、これは全体の僅かな変形による弾性力によって取り
付け押圧させている。本発明の好適実施例によれば、図
３に示される一実施例のような弾性体３５を介在させる
ことが含まれる。

【００３８】すなわち、図３の図（ａ）は斜視図、図
（ｂ）は平面図、図（ｃ）は側面図、であって弾性体３
５は枠状に形成された板ばねでなる。材料としては、ば
ね用鋼板、ばね用燐青銅板、その他のばね用金属板が適
用され得る。表面処理としてはＮｉめっきなどの良導電
性のものが好ましい。

【００３９】枠形の弾性体３５の四隅３６と各辺の中央
部３７との間には段差を有するように、それぞれ彎曲形
状に形成されている。この弾性体３５は図１で点線に示
されるように、冷却ユニット８の上面と遮蔽体２５の主
面２６の内面側との間に介在配置させる。

【００４０】このような構成とすることは、遮蔽体２５
の押圧により弾性体３５の段差を適宜に押圧し弾性変形
させ、その弾性復元力によって冷却ユニット８全体は集
積回路５に平均的に押圧接触させられる。

【００４１】また、導電性が良好なことから、遮蔽体２
５を通じて冷却ユニット８を回路基板２１の接地電位に
接続させられることが、前実施例の場合よりも一層確実
なものとなり、冷却ユニット８をして集積回路５の上表
面の電気的遮蔽を行なわせるものとなる。

【００４２】弾性体３５は、以上のようにして遮蔽体２
５と協働して冷却ユニット８を集積回路５に効果的に押
圧させるとともに、冷却ユニット８を回路基板２１の接
地電位に確実に接続させて、遮蔽体２５とともに集積回
路５に対する電気的な遮蔽効果を高めるものとなる。

【００４３】この弾性体３５は彎曲させることに限定さ
れるものではなく、波形として復数箇所で接触させるこ
とであってもよい。また、ばね板材に限らず、導電性ゴ
ム、たとえば、異方性導電ゴムなども適用可能なもので
あり、このようなものも本発明には含まれる。

【００４４】つぎに、本発明になる遮蔽体の第２実施例
について図４を参照して説明する。この遮蔽体４１は、
図示されるように箱形の上底部である主面４２に冷却用
空気の吸入口である多数の孔４３が設けられており、周
囲の側壁面４４には同様に、冷却用空気の排気口である
多数の孔４５がそれぞれに形成されている。

【００４５】下方の周囲外周には補強用の縁４６と、そ
の四隅には取り付け用の脚部４７と、脚部４７には取り
付け孔４８がそれぞれ形成されている。冷却用空気吸入
孔４３は、図８に示される冷却ユニット８の吸入口１３
の位置に対応して十分な個数が設けられている。冷却用
空気排気孔４５は、同じく冷却ユニット８の排気口１５
の位置に対応して十分な個数が形成されている。

【００４６】以上の構成で、図１および図２の遮蔽体２
５に代えて、この第２実施例の遮蔽体４１を適用するこ
とにより、冷却ユニット８ならびに集積回路５を完全に
覆うことから、その電磁的な、あるいは電気的な遮蔽は
きわめて良好に行なえ、効果は大きい。もちろん、図３
に示される弾性体３５の併用は同様の好ましい作用、効
果がもたらされるものである。

【００４７】遮蔽体４１の冷却用空気吸入孔４３ならび
に冷却用空気排気孔４５とを、多数の比較的に小孔とし
たことは、大きな窓孔とすることに比して電磁波が透過
し難くなり、遮断周波数以下に寸法を設定することで確
実な電磁波に対する遮蔽（シールド）状態を得ることが
できるものである。

【００４８】回路基板２１の接地（アース）回路との接
続構成についても前実施例と全くおなじであり、その作
用、効果においては、とくに格別な作用、効果が得られ
ることは、あえて説明するまでもなく明白であり容易に
理解されよう。

【００４９】この遮蔽体４１においても材料、ならびに
表面処理などは前実施例と同様なものが適用され得る
が、製造はプレス装置による絞り加工によって作られる
のが形状、寸法が一定することから品質上安定なものを
得ることができる。

【００５０】図１および図２に、この遮蔽体４１を適用
する場合は、集積回路５のリード端子６に接触しないよ
うに周囲を大きなものとする必要があるが、集積回路５
のリード端子が周囲に突出しない形のものでパッケージ
の下面に設けられる、たとえば、ＰＧＡタイプなどでは
パッケージの外周に接する大きさとすることができる。
しかしながら、図７の集積回路５のように周囲にリー
ド端子６が配置されるものにおいても、該当部分のみの
周囲を大きくした二段絞り加工とすることで対応し得る
もので、台形として裾野を大きくする傾斜面とすること
でも可能である。以上のようなことは、製造時のプレス
加工が容易となり好都合なことでもある。 さらにま
た、図５を参照して本発明遮蔽体の第３実施例について
以下説明する。図５は遮蔽体５１の外観斜視図であり、
主面５２の対の二辺に補強用の折り曲げ５３，５３と、
他の二辺には同じく補強用の折り曲げ５４，５４と、こ
れに連成された端部には脚部５５が４箇所に形成されて
おり、その先端は折り曲げられて取り付け用の孔５６が
それぞれに設けられている。

【００５１】この遮蔽体５１においても、透磁率の良好
な鋼板、たとえば軟磁性鋼板、より好ましくは高透磁性
のパーマロイなどで比較的に薄板でなる。表面は導電性
と防錆性の良好な表面処理、たとえばＮｉめっきが施さ
れる。

【００５２】以上の構成で、遮蔽体５１は図２で二点鎖
線に示されるように、集積回路５の上面と冷却ユニット
８の下面間に主面５２が配置される。このようにして遮
蔽体２５あるいは４１とともに回路基板２１にねじ３３
で取り付けることにより、集積回路５のパッケージ上面
に接して遮蔽（シールド）が行なわれることから、遮蔽
の作用、効果はより一層顕著なものとなる。

【００５３】以上のようなことから、遮蔽体５１の板厚
さは機能達成に応じ得る限り薄くすることが好ましく、
この部分での熱抵抗を低いものとすることで好結果が得
られる。このためにも、集積回路５ならびに冷却ユニッ
ト８との接触面には熱伝導を良好に行なわせる、たとえ
ば、サーマルグリスであるシリコーングリス、あるいは
サーマルコンパウンドなどを塗布することも好結果につ
ながる。

【００５４】本発明においては、上記各実施例に限定さ
れるものではなく、たとえば、遮蔽体は磁性体金属に限
らず非鉄金属による電気的な遮蔽とすることもできるも
のである。その他、図５に示される遮蔽体を扁平なもの
として集積回路５と回路基板２１との間に配置させるこ
とで、全体を効果的に遮蔽することも可能なことであ
る。上記のようなことを含めて各種態様の任意な組み合
わせを行なうことは、そのような目的のために、きわめ
て有効なことである。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の集積
回路の遮蔽構造によれば、回路基板上に搭載実装される
集積回路と、その上に載置される電動フアンを有する冷
却ユニットに対して、上記冷却ユニットへの冷却用空気
の吸入口と排気口とを有して、集積回路と冷却ユニット
を覆い押圧させるとともに、電磁気的に遮蔽する遮蔽体
を取り付けたことにより、集積回路の冷却を損なうこと
なく効果的に電気的、または、および磁気的な遮蔽（シ
ールド）を行なうことができるものである。

【００５６】遮蔽は、集積回路に最接近させた状態位置
で行なうことから、有害となる電磁波の発生部分で抑え
込むため、従来のような外部筐体内部を遮蔽するような
遮蔽金属板などが不要となり、電気機器の軽量化に寄与
する。

【００５７】このようなことは、外部からの電気的ある
いは磁気的な影響を受け難いといったことからも、電子
機器の性能向上となる。その他の実施例によっても、弾
性体との協働による遮蔽体の押圧は平均した押圧と電気
的な接触状態、遮蔽状態などが得られるなど、実用上の
効果はきわめて著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明集積回路の遮蔽構造の一実施例斜視図

【図２】図１の分離状態斜視図

【図３】弾性体の一実施例

【図４】遮蔽体第２実施例の斜視図

【図５】遮蔽体第３実施例の斜視図

【図６】電子機器の外観斜視図

【図７】集積回路の平面図および側面図

【図８】冷却ユニットの斜視図

【符号の説明】

１ 電子機器 ２ 本体 ３ キーボード ４ 表示部 ５ 集積回路 ６ 端子 ８ 冷却ユニット ９ 本体部 １１ 電動フアン １２ カバー部 １３ 吸入口 １４ ダクト １５ 排気口 １６ 柱状突起 １７ 通路 ２１ 回路基板 ２５ 遮蔽体 ２６ 主面 ２７ 吸入口 ２８，２９ 折り曲げ ３１ 脚部 ３２ 孔 ３４ 排気口 ３５ 弾性体 ３６ 四隅 ３７ 中央部 ４１ 遮蔽体 ４２ 主面 ４３ 冷却用空気吸入孔 ４４ 側壁面 ４５ 冷却用空気排気孔 ５１ 遮蔽体 ５２ 主面 ５３，５４ 折り曲げ ５５ 脚部 ５６ 孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−268124（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−352390（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−31294（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−91500（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−2903（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−2780（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−48999（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 7/20 H01L 23/36 H01L 23/467

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板上に搭載実装される集積回路
   と、電動フアンを有して上記集積回路上に載置される冷
   却ユニットと、上記冷却ユニットへの冷却用空気の吸入
   口および排気口を有して上記集積回路ならびに冷却ユニ
   ットを覆い遮蔽する遮蔽体と、からなり、 上記遮蔽体は冷却ユニットを押圧するようにして回路基
   板上に取り付けられるよう構成したことを特徴とする集
   積回路の遮蔽構造。
2. 【請求項２】 回路基板上に搭載実装される集積回路
   と、電動フアンを有して上記集積回路上に載置される冷
   却ユニットと、上記冷却ユニットへの冷却用空気の吸入
   口および排気口を有して上記集積回路ならびに冷却ユニ
   ットを覆い遮蔽する遮蔽体と、上記冷却ユニットと遮蔽
   体との間に介在配置される弾性体と、からなり、 上記
   遮蔽体は弾性体と協働して冷却ユニットを押圧するよう
   にして回路基板上に取り付けられるよう構成したことを
   特徴とする集積回路の遮蔽構造。