JP3700348B2 - 電子部品放熱装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上あるいは、基板面に近接して配置された電子部品の放熱装置、特に、携帯用パソコンのPCカード、ハードディスクの放熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯用パソコンに見られるように消費電力の増加、機器の小型化・実装密度の増加は機器筐体内温度の急激な上昇を引き起こし、今や放熱を適切に行わないと各電子部品の品質確保は困難な状況にある。特に、筐体の小型化、実装の高密度化に伴い、例えば、携帯用パソコンのPCカードやハードディスクは基板上あるいは基板面に近接して配置されるため、基板面上発熱部品からの輻射熱や、他の発熱部品で生じた熱が基板内銅箔層を伝わりPCカード、ハードディスクのコネクタ部金属配線を介して進入し、パソコン組立時には各々のデバイス単体の自己発熱による温度上昇よりも大きな温度上昇を生じる。
【0003】
従って他の電子部品から受ける熱による温度上昇は機器の小型化、実装密度の増加に伴い重要となり、各パソコンメーカでは放熱対策の構築に多大の労力を要している。特に、PCカードは発熱量がほとんど自己発熱しないにもかかわらず、基板面に近接して配置されるため、何ら放熱対策を施さないと基板あるいは発熱部品からの熱流入により動作不良の原因となる。
【0004】
従来、こうした携帯用パソコンにおいては主にファンを使って筐体内の熱を筐体外部に逃がす方法が行われていたが、今や、携帯用パソコンの筐体小型化、バッテリ長寿命化、騒音の観点からファンを使わない放熱対策が求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上に示したように、PCカードやハードディスクといった基板上あるいは基板面に近接した電子部品は、基板内銅箔層を伝わりコネクタ部から進入する熱あるいは基板上の発熱部品からの輻射熱により実質的には各電子部品単体での発熱量より大きな発熱量を示し、各電子部品の耐熱限界を上回る温度上昇を示す。
【0006】
本発明は上記の課題を解決するために携帯用パソコンのような高密度実装を搭載した小型電子機器において基板上あるいは基板に近接配置されたPCカードやハードディスクといった電子部品への基板上発熱部品からの熱流入を抑制し、上記電子部品の温度上昇を抑制できる放熱装置を提供する。
【0007】
【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部品放熱装置は、発熱部品を搭載した基板面上あるいは基板面に近接して配置された電子部品の基板面と電子部品との間に不透明な熱伝導性板状部材を配置し、かつ、熱伝導性板状部材自体に放熱部をもたせるか、または、熱伝導性板状部材が別の放熱部材と接触させることで、基板あるいは基板面上発熱部品からの輻射熱を放熱部材へ逃がし、基板面上あるいは基板面に近接配置された前記電子部品の温度上昇を抑制していることを特徴とする電子部品放熱装置である。
【0008】
また、前記放熱部材としては電子機器筐体金属部を用いることで新たに放熱部材を設置することなく機器の軽量化が図れる。
【0009】
また、前記熱伝導性板状部材を前記電子部品に面接触させることで、輻射熱のみならずコネクタ部から流入する熱、自己発生する熱全てを放熱部へ放熱させることが可能となりるため、放熱効果が向上する。
【0010】
さらに、前記熱伝導性板状部材と前記放熱部材は第3の伝熱部材で結合されていてもよい。
【0011】
また、一般的に熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材にはアルミニウム板や銅板が用いられるが、特開平8ー23183号公報に示すようなアルミニウムや銅材料よりも2〜5倍高い熱伝導率を有するグラファイト製材料を用いることでアルミニウム板や銅板よりも高い放熱性が得られる。
【0012】
また、電子部品、基板面との絶縁性確保のため前記熱伝導性板状部材または前記放熱部材または前記伝熱部材表面に絶縁フィルム等で絶縁層を有することが好ましい。
【0013】
また、前記熱伝導性板状部材の基板面に対向する面は光沢を有していることが好ましく、光沢面とすることで基板上発熱部品からの輻射熱の反射率を増加でき、前記熱伝導性板状部材あるいは前記電子部品への輻射熱の吸収を小さくし、温度上昇を抑制することができる。
【0014】
さらに、前記放熱部材表面あるいは前記放熱部表面が黒色を有していることが好ましく、黒色とすることで輻射熱の放射率を大きくでき、放熱部での放熱特性が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、発熱部品を搭載した基板面と、電子部品と、 前記電子部品と前記基板面との間に前記電子部品と面接触して配置された不透明な熱伝導性板状部材とを有し、前記熱伝導性板状部材自体は放熱部を有している、または、前記熱伝導性板状部材は放熱部材と接触している、あるいは、前記熱伝導性板状部材は伝熱部材を介して放熱部材と結合している、電子部品放熱装置、としたものであり、かかる構造をとることで、放熱効率の良好な電子部品を提供することが出来る。
【0016】
以下本発明の参考例および実施例について携帯用パソコンを例に挙げ、図面を参照しながら説明する。
【0017】
(参考例1)
図1、2は携帯用パソコンのPCスロット部の断面図であり、図1はPCカード挿入方向に平行な縦断面図、図2はPCカード挿入方向に垂直な横断面図である。図1、2において1は基板、2は基板上に搭載された発熱部品、4はコネクタ金属線、5は樹脂製コネクタ、6は輻射熱を遮断する熱伝導性板状部材、7は放熱板、8は熱伝導性板状部材部材6と放熱部材7を熱的に結合する伝熱部材、14はPCカード、15はPCカードの挿入着脱方向を示す矢印である。また、図1、2においてPCカードは基板面上1〜2mm程度はなして設置されており、熱伝導性板状部材がPCカードと基板面上発熱部品との間に配置され、熱伝導板状部材と放熱部材は伝熱部材を介して結合されている。
【0018】
本構成において、基板1上の発熱部品2により発した輻射熱の一部は熱伝導性板状部材6に吸収され、一部が反射されるため、PCカード14に直接輻射熱が伝わることはない。しかも、熱伝導性板状部材6で吸収された輻射熱は伝熱部材8を介して放熱部材7に放熱されるため、部材6の温度上昇を抑制でき、部材6からPCカードへの輻射伝熱を小さくすることができる。従って、本構成とすることで、基板上発熱部品からPCカード14へ伝わる輻射熱を小さくでき、PCカード14の温度上昇を抑制することができる。実際に、本構成でPCカード14の温度を5℃程度低減できることを実験で確認した。
【0019】
一般的に熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材はアルミニウム板や銅板が用いられるが、アルミニウムや銅材の2〜5倍程度の熱伝導率を有するグラファイ製シート材(例えば特開平8ー23183号公報)とすることでアルミニウム板や銅板よりも高い放熱性と軽量化が実現できる。
【0020】
また、熱伝導性板状部材6の基板面に対向する面を光沢面とすることで熱伝導性板状部材6での輻射熱の反射率を増加できるため、熱伝導性板状部材6あるいは電子部品での輻射熱の吸収を小さくすることができ、温度上昇抑制効果が高まる。
【0021】
さらに、放熱部材表面あるいは放熱部表面を黒色とすることにより、熱放射率を大きくできるため(≒1)、放熱特性が向上する。
【0022】
また、熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材は各種電子部品との絶縁性を確保するために、表面に絶縁フィルムを貼ったり絶縁塗料のコーティング等の処理により表面に絶縁層を有することが望ましい。
【0023】
(実施例1)
次に、図3に本発明の実施例1を示す。
【0024】
図3は携帯用パソコンのPCスロット部の断面図であり、PCカード挿入方向に垂直な横断面図である。図3において1は基板、2は基板上に搭載された発熱部品、4はコネクタ金属線、5は樹脂製コネクタ、6は輻射熱を遮断する熱伝導性板状部材、7は放熱板、8は熱伝導性板状部材6と放熱板7を熱的に結合する伝熱部材、14はPCカード、15はPCカードの挿入方向を示す矢印であり、PCカードは基板面上1〜2mm程度はなして設置され、熱伝導性板状部材6がPCカードと基板面との間に配置され、熱伝導性板状部材6と放熱板7は伝熱部材8を介して結合されている。
【0025】
以上は図1、2と同じ構成であり、図3の構成が図1、2と異なるのは熱伝導性板状部材6の一部がPCカードに面接触している点である。PCカードへ進入する熱は前記の基板上発熱部品2からの輻射熱の他に、基板内銅箔層を伝わりコネクタ金属線4から進入する熱が存在する。本構成のように、PCカード表面に熱伝導性板状部材6を接触させ、伝熱部材8を介して放熱板7に放熱させることで発熱部品2からの輻射のみならずコネクタから進入する熱、さらにはPCカード自体が発する熱をも排除でき、PCカードの温度上昇を小さくできる。本構成とすることで、PCカード温度を5〜10℃低減できることを実験で確認した。
【0026】
本実施例においても、参考例1と同様に、熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材にアルミニウムや銅材の2〜5倍程度の熱伝導率を有するグラファイ製シート材(例えば特開平8ー23183号公報)を用いることでアルミニウム板や銅板よりも高い放熱性と軽量化が実現できる。
【0027】
また、熱伝導性板状部材6の基板面に対向する面を光沢面とすることで熱伝導性板状部材6での輻射熱の反射率を増加できるため、熱伝導性板状部材6あるいは電子部品での輻射熱の吸収を小さくすることができ、温度上昇抑制効果が高まる。
【0028】
さらに、放熱部材表面あるいは放熱部表面を黒色とすることにより、熱放射率を大きくできるため(≒1)、放熱特性が向上する。
【0029】
また、熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材は各種電子部品との絶縁性を確保するために、表面に絶縁フィルムを貼ったり絶縁塗料のコーティング等の処理により表面に絶縁層を有することが望ましい。
【0030】
(実施例2)
次に、図4、図5に本発明の実施例2を示す。
【0031】
図4は携帯用パソコンにおいて基板上に設置されたハードディスク部の断面図であり、図5はハードディスク部の平面図である。
【0032】
図4、5において、1は基板、2は基板上に搭載された発熱部品、3は基板内銅箔層、4はコネクタ金属線、5は樹脂製コネクタ、6は輻射熱を遮断する熱伝導性板状部材、7は放熱板、9はハードディスク、10はハードディスクのスピンドルモータ、11はハードディスクの磁気記録媒体、12はハードディスク基板、13は熱移動を示す矢印である。さらに、熱伝導性板状部材6はハードディスク基板12の底面および基板1の間に両面をそれぞれの基板面に接触して配置され、さらに、放熱板7に結合している。
【0033】
ハードディスク9の温度上昇原因としては、モータでの発熱、ハードディスク基板12での発熱、ハードディスク周辺の発熱部品2の熱の基板内銅箔層3、コネクタ金属線4からの進入、基板1表面からの伝熱があり、基板1上にハードディスク9を配置した場合、ハードディスク9では上面よりも下面の方が3〜5℃程度温度が高くなる。従って、本構成のようにハードディスク9の下面に熱伝導性板状部材を敷き放熱板7と結合することで、矢印13に示すように基板1およびハードディスク基板12およびハードディスクモータ10の熱は熱伝導性板状部材6に吸熱され、放熱板7から放熱される。
【0034】
その結果、基板等の外部からの熱の進入を抑制できるとともに、自己発生する熱を効果的に放熱でき、ハードディスク9上面から放熱させるよりも温度低減効果は大きい。
【0035】
実際に、本構成とすることでハードディスク温度を8℃(対策前63℃、対策後56℃)低減することができた。
【0036】
本実施例においても、参考例1、実施例1と同様に、熱伝導性部材、放熱部材にアルミニウムや銅材の2〜5倍程度の熱伝導率を有するグラファイ製シート材(例えば特開平8ー23183号公報)を用いることでアルミニウム板や銅板よりも高い放熱性と軽量化が実現できる。
【0037】
さらに、放熱部材表面あるいは放熱部表面を黒色とすることにより、熱放射率を大きくできるため(≒1)、放熱特性が向上する。
【0038】
また、熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材は各種電子部品との絶縁性を確保するために、表面に絶縁フィルムを貼ったり絶縁塗料のコーティング等の処理により表面に絶縁層を有することが望ましい。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明の電子部品放熱構造では、発熱部品を搭載した基板に近接配置された電子部品と基板面との間に不透明な熱伝導性板状部材を配置し、さらに、放熱部により熱を逃がすことで、基板上発熱部品から発する輻射熱による前記電子部品の加熱を抑制することができる。
【0040】
また、前記放熱部材として電子機器筐体金属部を用いることで新たに放熱部材を設置することなく機器の軽量化が図れる。
【0041】
また、前記熱伝導性板状部材を前記電子部品に面接触させることで直接電子部品の熱を放熱部へ放熱させることが可能となり、放熱効果が向上する。
【0042】
さらに、前記熱伝導性板状部材と前記放熱部材が第3の伝熱部材で結合されていてもよい。
【0043】
また、一般的に熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材はアルミニウム板や銅板が用いられるが、前記熱伝導性板状部材または前記放熱部材または前記伝熱部材をグラファイ製シート材とすることでアルミニウム板や銅板よりも高い放熱性と軽量化が実現できる。
【0044】
また、前記熱伝導性板状部材の基板面に対向する面を光沢面とすることで熱伝導性板状部材での輻射熱の反射率を増加できるため、前記熱伝導性板状部材あるいは前記電子部品での輻射熱の吸収を小さくすることができ、温度上昇抑制効果が高まる。
【0045】
さらに、前記放熱部材表面あるいは前記放熱部表面を黒色とすることにより、放熱部表面での熱放射率を大きくできるため(≒1)、放熱特性が向上する。
【0046】
なお、熱伝導性部材、伝熱部材、放熱部材は各種電子部品との絶縁性を確保するために、表面に絶縁フィルムを貼ったり絶縁塗料のコーティング等の処理により表面に絶縁層を有することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1における電子部品放熱装置の縦断面図
【図2】 同横断面図
【図3】 本発明の実施例1における電子部品放熱装置の縦断面図
【図4】 本発明の実施例2における電子部品放熱装置の縦断面図
【図5】 同平面図
【符号の説明】
1 基板
2 基板上発熱部品
3 基板内銅箔層
4 コネクタ部金属配線
5 コネクタ
6 熱伝導性板状部材
7 放熱部材
8 伝熱部材
9 ハードディスク
10 ハードディスクのスピンドルモータ
11 ハードディスク磁気媒体
12 ハードディスク基板
13 熱流れ方向を示す矢印
14 PCカード
15 PCカード挿入方向を示す矢印
Claims (6)
- 発熱部品を搭載した基板面と、
電子部品と、
前記電子部品と前記基板面との間に前記電子部品と面接触して配置された不透明な熱伝導性板状部材とを有し、
前記熱伝導性板状部材自体は放熱部を有している、または、前記熱伝導性板状部材は放熱部材と接触している、あるいは、前記熱伝導性板状部材は伝熱部材を介して放熱部材と結合している、電子部品放熱装置。 - 前記放熱部材が金属製電子機器筐体あるいは筐体外表面に露出した金属部材であることを特徴とする請求項1記載の電子部品放熱装置。
- 前記熱伝導性板状部材または前記放熱部材または前記伝熱部材がグラファイト製材料からなることを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品放熱装置。
- 前記熱伝導性板状部材または前記放熱部材または前記伝熱部材表面に絶縁層を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の放熱装置。
- 前記熱伝導性板状部材の基板面に対向する面が光沢を有していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電子部品放熱装置。
- 前記放熱部材表面あるいは前記放熱部表面が黒色を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電子部品放熱装置。
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