JP4445409B2

JP4445409B2 - 電子機器の放熱装置

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Publication number: JP4445409B2
Application number: JP2005047439A
Authority: JP
Inventors: 健彦沼田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: CN1826046A; US7265984B2; JP2006237149A; US20060187645A1

Description

この発明は、例えばデジタルテレビジョン放送受信装置等の電子機器に係り、特にその発熱する回路部品に対して放熱を行なうための放熱装置の改良に関する。

周知のように、近年では、テレビジョン放送のデジタル化が推進されている。例えば、日本国内においては、ＢＳ（Broadcasting Satellite）デジタル放送及び１１０度ＣＳ（Communication Satellite）デジタル放送等の衛星デジタル放送だけでなく、地上デジタル放送も開始されている。

このようなデジタルテレビジョン放送を受信するデジタル放送受信装置にあっては、特に映像系のデジタルデータに対して高速処理を行なうことが要求されており、その高速処理を実行するＬＳＩ（large scale integration）等の回路部品が発熱することから、放熱対策を施すことが肝要となる。

特許文献１には、シールドケースの回路基板面と平行な平面に孔を形成し、この孔の周縁部に、回路基板に実装された発熱部品と接触する金属製別個片を取着させる構成が開示されている。この場合、金属製別個片は、シールドケースの平面と平行に突出された一対の突起により孔の周縁部を厚み方向に挟むことで、シールドケースに取着される。

特許文献２にも、シールドケースの回路基板面と平行な平面に孔を形成し、この孔の周縁部に、回路基板に実装された発熱部品と接触する蓋体を取着させる構成が開示されている。この場合、蓋体は、シールドケースの孔の周縁部に対して、弾性力を用いたカム構造により取着されている。

特許文献３には、柔軟性を有するゲル状のパッドを介して、発熱部品にシールドケースと兼用のヒートシンクを接触させる構成が開示されている。この場合、ヒートシンクは、自身の発生する弾性力により発熱部品に圧接されている。特許文献４，５には、放熱部材を板ばねまたはコイルばねにより発熱部品に圧接させる構成が開示されている。
特開平９−６４５８２号公報米国特許第６４４５５８３号明細書米国特許第５０６０１１４号明細書特開２００２−３５９３３０号公報米国特許第５３８４９４０号明細書

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、簡易な構成で十分な放熱効果が得られ実用に適する電子機器の放熱装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電子機器の放熱装置は、回路部品の取着された回路基板と、回路部品に付着された熱伝導シートと、熱伝導シートに接触されるもので、回路基板と平行に設置される第１の放熱板を有するヒートシンクと、ヒートシンクを含めた回路基板面を覆うもので、ヒートシンクの第１の放熱板と対向する部分に該第１の放熱板を外部に露出するための透孔が形成された平面板を有し、該平面板から回路基板面に向けて突設された固定板にヒートシンクを取着するシールドケースとを備えるようにしたものである。

上記した構成によれば、シールドケースの固定板にヒートシンクを取着し、シールドケースで回路基板面を覆ったとき、ヒートシンクが熱伝導シートに接触されるようにするとともに、シールドケースの平面板にヒートシンクの第１の放熱板を外部に露出するための透孔を形成するようにしたので、簡易な構成で十分な放熱効果が得られ実用に適するものとなる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するテレビジョン放送受信装置１１の映像信号処理系を概略的に示している。すなわち、デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナ１２で受信したデジタルテレビジョン放送信号は、入力端子１３を介してチューナ部１４に供給される。

このチューナ部１４は、入力されたデジタルテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部１４から出力された信号は、デコーダ部１５に供給されて、例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）２デコード処理が施された後、セレクタ１６に供給される。

また、アナログテレビジョン放送受信用のアンテナ１７で受信したアナログテレビジョン放送信号は、入力端子１８を介してチューナ部１９に供給される。このチューナ部１９は、入力されたアナログテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部１９から出力された信号は、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部２０によりデジタル化された後、上記セレクタ１６に出力される。

また、アナログ映像信号用の外部入力端子２１に供給されたアナログの映像信号は、Ａ／Ｄ変換部２２に供給されてデジタル化された後、上記セレクタ１６に出力される。さらに、デジタル映像信号用の外部入力端子２３に供給されたデジタルの映像信号は、そのまま上記セレクタ１６に供給される。

上記セレクタ１６は、４種類の入力デジタル映像信号から１つを選択して、映像信号処理部２４に供給している。この映像信号処理部２４は、入力されたデジタル映像信号に所定の信号処理を施して映像表示部２５での映像表示に供させている。この映像表示部２５としては、例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等でなるフラットパネルディスプレイが採用される。

ここで、このテレビジョン放送受信装置１１は、上記した各種の受信動作を含む種々の動作を制御部２６によって統括的に制御されている。この制御部２６は、ＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵したマイクロプロセッサであり、図示しないリモートコントローラを含む操作部２７からの操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。

この場合、制御部２６は、主として、そのＣＰＵが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）２８と、該ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）２９と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリ３０とを利用している。

図２は、上記したテレビジョン放送受信装置１１の映像信号処理系が構成された回路基板３１を示している。すなわち、この回路基板３１には、映像信号処理系を構成するための各種の回路部品及び回路パターン等が実装されている。そして、この回路基板３１に実装された各種の回路部品のうち、特に前記デコーダ部１５を構成するＬＳＩ３２に対しては、デジタルデータの高速処理による発熱があるため、放熱対策が必要となる。

この放熱対策としては、略四角形の平板状に形成されたＬＳＩ３２のうち、回路基板３１に対向している面と反対側の面に柔軟性を有する熱伝導シート３３を介して、ヒートシンク３４を密着させる構造となっている。そして、回路基板３１は、そのＬＳＩ３２が実装されている面を、ヒートシンク３４をも含めてシールドケース３５で覆うことにより、各種回路部品が電磁シールドされている。

図３は、ヒートシンク３４の取り付け構造を示している。このヒートシンク３４は、略四角形の平板状に形成され回路基板３１と平行にして熱伝導シート３３に接触される基板３４ａと、この基板３４ａの対向する両端部から基板３４ａ面に対して垂直でそれぞれ同方向に延出される一対の側板３４ｂ，３４ｃと、これら側板３４ｂ，３４ｃの先端部からそれぞれ基板３４ａと平行で互いに外向きに延出される（第１の）放熱板３４ｄ，３４ｅと、基板３４ａの所定位置から側板３４ｂ，３４ｃと平行に突出される複数（図示の場合は２つ）の（第２の）放熱板３４ｆ，３４ｇとを、熱伝導性を有する例えば金属材料等を押し出し成型することにより、一体的に形成したものである。

そして、このヒートシンク３４の一対の側板３４ｂ，３４ｃには、相互に対向する所定位置にそれぞれ係止孔３４ｂ１，３４ｃ１が形成されている。また、上記放熱板３４ｄ，３４ｅは、ＬＳＩ３２の発熱量に対して十分な放熱効果が得られるように予め設計された所定のサイズ（表面積）を有している。

また、上記シールドケース３５は、略四角形の平板状に形成された平面板３５ａと、この平面板３５ａの４つの周縁部から平面板３５ａ面に対して垂直でそれぞれ同方向に延出される４枚の側面板３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅと、平面板３５ａの所定位置からヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃとそれぞれ面対向するように突出される２枚の固定板３５ｆ，３５ｇとを、例えば金属材料等をプレス成型することにより、一体的に形成したものである。

そして、このシールドケース３５は、その各側面板３５ｂ〜３５ｅによって形成される開口端部を回路基板３１面に接触させて取り付けられることにより、回路基板３１に実装された各種の回路部品を覆うようにしている。

また、このシールドケース３５の各固定板３５ｆ，３５ｇには、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに形成された係止孔３４ｂ１，３４ｃ１に嵌合可能な突部３５ｆ１，３５ｇ１が形成されている。

このため、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに形成された係止孔３４ｂ１，３４ｃ１に、シールドケース３５の固定板３５ｆ，３５ｇに形成された突部３５ｆ１，３５ｇ１をそれぞれ嵌合させることにより、ヒートシンク３４とシールドケース３５とを一体化することができる。このような状態で、シールドケース３５を回路基板３１に取り付けることにより、ヒートシンク３４の基板３４ａが熱伝導シート３３に所定の圧力をもって密着され、放熱構造が完成される。

ここで、上記のようにシールドケース３５を回路基板３１に取り付けたとき、ヒートシンク３４の放熱板３４ｄ，３４ｅが、シールドケース３５の平面板３５ａに近接して面対向するようになる。そして、シールドケース３５の平面板３５ａには、放熱板３４ｄ，３４ｅに面対向する部分に、放熱板３４ｄ，３４ｅによってほぼ塞がれるサイズの透孔３５ｈ，３５ｉが形成されている。これにより、放熱板３４ｄ，３４ｅが透孔３５ｈ，３４ｉを介してシールドケース３５の外部に露出されるため、放熱効果を向上させることができる。

上記した実施の形態によれば、ヒートシンク３４とシールドケース３５とを一体化し、シールドケース３５を回路基板３１に取り付けたときに、ヒートシンク３４が熱伝導シート３３に密着されるようにしたので、ヒートシンク３４を板ばねまたはコイルばね等を用いてＬＳＩ３２に圧接させる構成が不要となり、簡易な構成で十分な放熱効果を得ることができるようになる。

また、シールドケース３５の平面板３５ａにヒートシンク３４の放熱板３４ｄ，３４ｅによってほぼ塞がれるサイズの透孔３５ｈ，３５ｉを形成し、放熱板３４ｄ，３４ｅがシールドケース３５の外部に露出されるようにしたので、簡易な構成で、シールド効果を損なうことなく、放熱効果を向上させることが可能となる。

さらに、シールドケース３５の平面板３５ａから垂直に突出される固定板３５ｆ，３５ｇの突部３５ｆ１，３５ｇ１を、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに形成された係止孔３４ｂ１，３４ｃ１に嵌合させる構成であるため、ヒートシンク３４をシールドケース３５に取り付けるための部材が、シールドケース３５の平面板３５ａから外方に突出することがなく、この点でも、構成の簡易化を図り小型化を図ることができる。

なお、上記した実施の形態では、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに係止孔３４ｂ１，３４ｃ１を形成し、シールドケース３５の固定板３５ｆ，３５ｇに突部３５ｆ１，３５ｇ１を形成するようにしたが、これに限らず、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに突部を形成し、シールドケース３５の固定板３５ｆ，３５ｇに係止孔を形成するようにしても良いことはもちろんである。

さらに、係止孔３４ｂ１，３４ｃ１としては、側板３４ｂ，３４ｃを貫通する孔でなくても、突部３５ｆ１，３５ｇ１が嵌合可能な凹部が形成されていれば良いものであることはもちろんである。

また、図４に示すように、シールドケース３５の平面板３５ａに形成される各透孔３５ｈ，３５ｉのサイズを、ヒートシンク３４の放熱板３４ｄ，３４ｅのサイズよりも一回り小さくし、透孔３５ｈ，３５ｉの周縁部に放熱板３４ｄ，３４ｅと重なり合う部分を形成するようにすれば、その重なり合う部分がコンデンサの機能を生じ、平面板３５ａと放熱板３４ｄ，３４ｅとが交流的に接続されるようになるため、シールド効果を損なうことがなくなる。

なお、透孔３５ｈ，３５ｉのサイズとしては、少なくとも空気の粘性を考慮して、ＬＳＩ３２に対する放熱のために十分な空気流が得られるようなサイズが選択される。具体的に言えば、通常、シールドケース３５には、図２に示すように、その取り付け後にも回路基板３４を目視することができるように複数の小孔３５ｋが形成されている。この小孔３５ｋは、シールド効果を損なわず、かつ、内部を目視可能なサイズに形成される。

しかしながら、このようなサイズの小孔３５ｋでは、空気に粘性があるために、放熱のために十分な空気流が生じにくく、実用に適するレベルでの放熱効果を得ることができない。

このため、空気の粘性に影響されることなく、十分な空気流を得ることができるサイズの透孔３５ｈ，３５ｉを形成し、この透孔３５ｈ，３５ｉをヒートシンク３４の放熱板３４ｄ，３４ｅによってほぼ塞ぐ構成とすることにより、シールド効果を損なわず、かつ、実用上十分な放熱効果を得られるようにしているものである。

また、図５に示すように、シールドケース３５の平面板３５ａのうち、ヒートシンク３４の基板３４ａに対応する部分に、平面板３５ａの一部を残して切り欠き部３５ｊを形成し、その残した平面板３５ａの一部を垂直に折り曲げることにより固定板３５ｆ，３５ｇを形成することもできる。このような構成によれば、切り欠き部３５ｊを介してヒートシンク３４の放熱板３４ｆ，３４ｇが外部に露出されるので、放熱効果を高めることができる。

このように、シールドケース３５の平面板３５ａの、ヒートシンク３４の基板３４ａに対応する部分に切り欠き部３５ｊを形成した場合には、図６に示すように、ヒートシンク３４の基板３４ａから突出する放熱板３４ｆ，３４ｇの高さを、放熱板３４ｆ，３４ｇの先端部が切り欠き部３５ｊを挿通してシールドケース３５の平面板３５ａよりも外方に突出されないように設定する。

このようにすれば、回路基板３１及びシールとケース３５を含む回路モジュールを薄型化することができ、映像表示部２５としてフラットパネルディスプレイを採用した薄型テレビジョン放送受信装置１１に好適するものとなる。

図７は、上記ヒートシンク３４の変形例を示している。図７において、図３と同一部分に同一符号を付して説明すると、取付状態で回路基板３１に平行に設置されるヒートシンク３４の放熱板３４ｄ，３４ｅに、その板面から回路基板３１に向けて平行に突出する複数の放熱フィン３４ｄ１，３４ｅ１を形成している。これにより、シールドケース３５の内部において、放熱面積を容易に拡大することができ、シールド効果を損なうことなく、放熱効果をより一層高めることができる。

図８は、シールドケース３５の変形例を示している。図８において、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、シールドケース３５の平面板３５ａに形成された透孔３５ｈ，３５ｉに対して、その対向する両辺のほぼ中央部を繋ぐように補強枠３５ｈ１，３５ｉ１を架設している。このようにすれば、サイズの大きい透孔３５ｈ，３５ｉを形成しても、熱等によりシールドケース３５に歪みが生じることを極力防止することができる。これにより、隙間が生じてシールド効果が損なわれることが防止される。

また、図９に示すように、シールドケース３５の透孔３５ｈ，３５ｉを十字状に区切る補強枠３５ｈ２，３５ｉ２を形成しても良いものである。要するに、補強枠としては、強度的な必要に応じて適宜設計し得るものである。

なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の実施の形態を示すもので、テレビジョン放送受信装置の映像信号処理系を説明するために示すブロック構成図。同実施の形態における映像信号処理系が構成された回路基板を説明するために示す分解斜視図。同実施の形態におけるヒートシンクの取り付け構造を説明するために示す側断面図。同実施の形態におけるシールドケースの変形例を説明するために示す平面図。同実施の形態におけるシールドケースのさらに他の変形例を説明するために示す分解斜視図。同実施の形態におけるヒートシンクの放熱板の変形例を説明するために示す側断面図。同実施の形態におけるヒートシンクの放熱板の他の変形例を説明するために示す側断面図。同実施の形態におけるシールドケースのさらに他の変形例を説明するために示す分解斜視図。同実施の形態におけるシールドケースのさらに他の変形例を説明するために示す分解斜視図。

符号の説明

１１…テレビジョン放送受信装置、１２…アンテナ、１３…入力端子、１４…チューナ部、１５…デコーダ部、１６…セレクタ、１７…アンテナ、１８…入力端子、１９…チューナ部、２０…Ａ／Ｄ変換部、２１…外部入力端子、２２…Ａ／Ｄ変換部、２３…外部入力端子、２４…映像信号処理部、２５…映像表示部、２６…制御部、２７…操作部、２８…ＲＯＭ、２９…ＲＡＭ、３０…不揮発性メモリ、３１…回路基板、３２…ＬＳＩ、３３…熱伝導シート、３４…ヒートシンク、３５…シールドケース。

Claims

回路部品の取着された回路基板と、
前記回路部品に付着された熱伝導シートと、
前記熱伝導シートに接触されるもので、前記回路基板と平行に設置される第１の放熱板を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクを含めた前記回路基板面を覆うもので、前記ヒートシンクの第１の放熱板と対向する部分に該第１の放熱板を外部に露出するための透孔が形成された平面板を有し、該平面板から前記回路基板面に向けて突設された固定板に前記ヒートシンクを取着するシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器の放熱装置。
回路基板と、
前記回路基板面に一方の面が取着された回路部品と、
前記回路部品の前記回路基板に取着されている面と反対側の面に付着された熱伝導シートと、
前記回路基板に平行にして前記熱伝導シートに接触される基板と、前記基板の端部から該基板面に対して垂直に延出される側板と、前記側板の端部から前記基板に平行に延出される第１の放熱板とが一体的に形成されたヒートシンクと、
前記回路基板面と平行に設置され、前記ヒートシンクの第１の放熱板と対向する部分に該第１の放熱板を外部に露出するための透孔が形成された平面板と、前記平面板の周縁部から延出される側面板と、前記平面板から前記側面板と同方向に突出され前記ヒートシンクの側板が取着される固定板とを一体的に形成したもので、前記ヒートシンクを含めて前記回路基板面を覆うシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器の放熱装置。
前記シールドケースは、前記平面板の一部を折り曲げることにより前記固定板を形成していることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の放熱装置。
前記シールドケースの平面板には、前記固定板に取着された前記ヒートシンクを外部に露出させるための切り欠き部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
前記シールドケースは、平行に形成された一対の固定板を有し、
前記ヒートシンクは、前記各固定板とそれぞれ面対向する側板を有し、
前記各側板に形成された凹部及び突部のいずれか一方と、前記各固定板に形成された突部及び凹部の他方とを嵌合することにより、前記シールドケースに前記ヒートシンクを取着することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
前記シールドケースの平面板に形成される透孔は、その周縁部に前記第１の放熱板と重なり合う部分が形成されるサイズに設定されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
前記ヒートシンクの第１の放熱板には、その板面から前記回路基板に向けて平行に突出する複数の放熱フィンが形成されることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
前記シールドケースの平面板には、前記固定板に取着された前記ヒートシンクに対応する部分に、該ヒートシンクを外部に露出させるための切り欠き部が形成され、
前記ヒートシンクには、前記シールドケースの切り欠き部を挿通して前記シールドケースの平面板よりも外方に突出されないように設定された第２の放熱板が突設されることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した信号に所定の処理を施す回路部品の取着された回路基板と、
前記回路部品に付着された熱伝導シートと、
前記熱伝導シートに接触されるもので、前記回路基板と平行に設置される第１の放熱板を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクを含めた前記回路基板面を覆うもので、前記回路基板面と平行し前記ヒートシンクの第１の放熱板と対向する部分に該第１の放熱板を外部に露出するための透孔が形成された平面板を有し、該平面板の前記ヒートシンクに対応する位置から前記回路基板面に向けて突設された固定板に前記ヒートシンクを取着するシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器。