JP4657972B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、熱を発する電子部品を内包した電子機器に関する。

昨今、電子機器は、小型化および高性能化に伴い電子部品等の高密度化と電子部品等により発せられる発熱量の増加が進んでいる。特に、２００６年４月１日から、日本国内における地上デジタル放送ＩＳＤＢ−Ｔ（integrated service digital broadcasting-terrestrial）による携帯機器向け放送サービスであるワンセグが正式に放送開始され、今後の携帯型の電子機器にはＴＶチューナを搭載したものが多くなると予想される。
しかし、ＴＶチューナモジュールは起動中にかなりの熱を発する。このように熱を発する電子部品を携帯電子機器のような小さな筐体内に実装するためには、十分な熱対策が必要である。

従来の電子機器内の電子部品の放熱方法としては、以下のような方法があった。
まず、ファンを付けて冷却を行う方法や、発熱量が大きい電子部品に金属製のラジエータを取り付ける方法があったが、携帯機器においてはスペースの問題から実行が困難である。
他には、ケースを熱伝導率が高いアルミニウムで構成し、放熱性をよくする方法がある。この方法は、可能ではあるがかかるコストに対して効果が低い、という不利益があった。

その他に高熱を発する電子部品の放熱技術としては、例えば特許文献１や２に開示された技術がある。
特許文献１には、熱を発する電子部品に放熱板を直接当てて外部に熱を逃がす技術が開示されている。
特許文献２には、熱を発する電子部品を実装した基板の裏側への熱を拡散させるための特殊な金属箔を基盤裏に貼り付ける技術が開示されている。
特開２００５−２４４４９３号公報 特開２００５−５３４１９７号公報

しかし、特許文献１に開示された技術では、熱を発する電子部品に放熱板を直接当て付けようとしても、放熱板の安定が悪く、うまく熱が伝わらない、という不利益があった。
また、特許文献２に開示された技術では、基板裏に金属箔を追加するために、コストがかかる、という不利益があった。
更に特許文献１に開示された技術および特許文献２に開示された技術に共通する不利益として、部品点数が多くなり、コストが余計にかかったり、組み立てが難しくなったりする、という不利益があった。

本発明は、熱を発する電子部品から安定して熱を拡散させることができる電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、回路基板と、当該回路基板に実装された発熱モジュールと、前記発熱モジュールに対向して配置されるとともに、バッテリ収納部の一部を形成する伝熱部材と、当該伝熱部材よりも熱伝導率の低い部材にて構成される他の部位とを含み、前記回路基板及び前記発熱モジュールを収納する筐体と、前記バッテリ収納部に収納されるバッテリと、を備え、前記伝熱部材は、前記バッテリに当接するとともに、前記伝熱部材の前記バッテリに対する接触面積は、前記発熱モジュールの前記伝熱部材に対向する面積よりも大きい。

本発明によれば、回路基板の実装面に対向して形成されるバッテリ収納部の前記回路基板に対向する部位が他の部位に比して熱伝導率が高い伝熱部材にて構成されるので、回路基板の実装面において発せられた熱が熱伝導率の高い伝熱部材にてバッテリ収納部に収納されるバッテリに伝達されて、放熱効果を高めることができる電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の携帯電話機１００の外観を示す図である。
図１に示すように、携帯電話機１００は、上部筐体１０１と下部筐体１０２とによって構成される。
上部筐体１０１と下部筐体１０２は、ヒンジ部１０３によって開閉可能に構成されている。
上部筐体１０１は液晶画面等の表示部を有する。
下部筐体１０２は、動作時に発熱する電子部品が実装される回路基板を内包する。
以下、下部筐体１０２について詳しく説明する。

下部筐体１０２は、図２に示すように、テンキー等のキーボタン１０４が設けられるキーフロントケース１、回路基板２、キーフロントケース１と結合されるキーリアケース３、携帯電話機１００の電源としてのバッテリ４、バッテリリッド５を有し、これらが下部筐体１０２の厚さ方向に重なる様に配設されている。
回路基板２は、キーフロントケース１およびキーリアケース３によって挟まれて収容されており、その表面及び裏面の両方に携帯電話機としての動作を実行するＬＳＩ等の電子部品が実装されているが、以下では本発明に関連する発熱モジュールとしてのＴＶチューナについて説明する。
回路基板２のキーリアケース３側の面には、ＴＶチューナ（発熱モジュール）２１が搭載されている。ＴＶチューナ２１は、ＴＶ放送波を受信するチューナであり、動作時（ＴＶ放送受信時）に発熱する。

回路基板２に実装されるＴＶチューナ２１は、その上面（キーリアケース３側の面）には熱伝導性が高い伝熱シート２２が貼られ、後述する放熱用板金３１と伝熱シート２２を介して当接している。伝熱シート２２には例えば、シリコンゴムを用いた既存の製品などを利用すればよい。伝熱シート２２は、ＴＶチューナ２１の熱を後述する放熱用板金３１に効率よく伝達する作用を有する。

キーリアケース２には、図２に点線で示されるように、回路基板２とは反対側の面のバッテリ４に対向した位置に凹部状に形成されてバッテリ４が収納されるバッテリ収納部３２が配設されており、このバッテリ収納部３２にバッテリ４が収納される。そして、キーリアケース３には、バッテリ収納部３２を覆うようにバッテリリッド５が取り付けられることにより、バッテリ収納部３２に収納されるバッテリ４がカバーされる構成となっている。
キーフロントケース１、キーリアケース３、及びバッテリリッド５は、樹脂部材によって構成されている。そして、本実施形態におけるキーリアケース３は、バッテリ収納部３２の底面（バッテリ収納部３２を形成するとともに回路基板２に対向する部位）３２’に、図２乃至図４に示されるように、放熱用板金３１が設けられており、この底面３２'は、樹脂部材に代えて板金部材にて少なくとも一部が構成されている。放熱用板金３１は、高い放熱性を確保するために、キーリアケース３を構成する樹脂よりも熱伝導性の高い、洋白、アルミニウム、ステンレス等の金属で形成される。なお、底面３２’を構成する部材は、板金部材に限定されることは無く、他の熱伝導率が高い伝熱部材により構成してもよい。

また、図２及び図３に示すように、ＴＶチューナ２１と放熱用板金３１とバッテリ４とは、携帯電話機１００の厚さ方向に重なるように構成される。
図３は、ＴＶチューナ２１とバッテリ４の位置関係を示すために、携帯電話機１００を側方（図２のＡ）から見た図である。図２及び図３に示すように、ＴＶチューナ２１は、バッテリ収納部３２と筐体厚さ方向に重なる位置で回路基板２に実装されており、このＴＶチューナ２１に対向するバッテリ収納部３２の底面３２’には放熱用板金３１が配設されている。なお、回路基板２のバッテリ収納部３２に対向する位置には、ＴＶチューナ２１以外に多数の電子部品が実装されており、例えばメモリーカードが装着可能で外面が板金部材で構成されているカードコネクタ２３が実装されている。そして、放熱用板金３１は、底面３２'におけるカードコネクタ２３に対向する部位にも配設されるような形状に一体的に構成されている。

そして、このバッテリ収納部３２にはバッテリ４が収納されると回路基板２上のＴＶチューナ２１と伝熱シート２２と放熱用板金３１とバッテリ４とがそれぞれ筐体の厚さ方向に順次重なるように配置されることとなる。よって、回路基板２に実装されているＴＶチューナ２１などの電子部品等から発せられた熱は、放熱用板金３１に伝えられて、この放熱用板金３１からバッテリ４に伝達され、このバッテリ４によって放散されることになる。特に、バッテリ収納部３２の底面３２’に放熱用板金３１が配設され、この放熱用板金３１と、放熱用板金３１によって底面３２’が構成されるバッテリ収納部３２に収納されるバッテリ４とが当接されることにより、放熱用板金３１に伝達された熱は効率よくバッテリ４に伝えられるので、より回路基板２側からの熱を放散させることができる。そして、本実施形態では、ＴＶチューナ２１が伝熱シート２２を介して放熱用板金３１に当接される構成としているので、ＴＶチューナ２１により発せられた熱は伝熱シート２２を介して放熱用板金３１に確実に伝達されることとなり、発熱性の高いＴＶチューナ２１からの熱は伝熱シート２２、放熱用板金３１、及びバッテリ４に効率よく伝達されて、より効果的に放熱されることとなる。

以上のような構成とすることにより、ＴＶチューナ２１が発した熱を伝熱シート２２及び放熱用板金３１を介して熱容量が大きいバッテリ４に拡散させて放熱させることが可能になる。

以下キーリアケース３と放熱用板金３１について詳しく説明する。
図４は、キーリアケース３と放熱用板金３１について説明するための図である。
まず、図４（ａ）はキーリアケース３と放熱用板金３１をバッテリ４側から見た図である。キーリアケース３の図４（ａ）に示す斜線部に放熱用板金３１が溶着されている。図４（ａ）の点線で囲んだ部分αはバッテリ４がバッテリ収納部３２に収容されたときにキーリアケース３（バッテリ収納部３２の底面３２’）と接触する部位を示している。図４（ａ）に示すように、放熱用板金３１の全体がバッテリ４と接するように設計されており、放熱用板金３１を介した放熱が効率よく行われるようになっている。

図４（ｂ）はキーリアケース３と放熱用板金３１を回路基板２側から見た図である。図４（ｂ）に示すように、放熱用板金３１は数個の溶着箇所３１２でキーリアケース３に溶着されている。溶着箇所３１２の個数や位置については本発明では特に限定しないが、キーリアケース３と放熱用板金３１とをあわせた厚さができるだけ薄くなるように溶着箇所３１２の個数及び位置が選定されることが好ましい。
また、図４（ｂ）の点線で囲んだ部分βはＴＶチューナ２１（に貼られた伝熱シート２２）と放熱用板金３１とが接触する箇所を示している。図４（ｂ）に示すように、ＴＶチューナ２１（に貼られた伝熱シート２２）と放熱用板金３１とが接触する箇所の面積は放熱用板金３１に比べて小さく、従って放熱用板金３１を介することによってＴＶチューナ２１とバッテリ４との接触面積が大きくなる。

更に、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、放熱用板金３１は接点ばね３１１を有する。接点ばね３１１は、回路基板２に実装されているカードコネクタ２３に対向した部位に配設されており、この回路基板２のグランド部に導通しているカードコネクタ２３の外面（板金部分）に当接されることにより回路基板２のグランド部に接続しており、放熱用板金３１は回路基板２のグランド部と接点ばね３１１を介して電気的に接続されている。この接点ばね３１１の位置および形態は本発明では限定しない。放熱用板金３１が回路基板２のグランド部と電気的に接続されるように位置および形態が決定されればよい。

上述した構成により、携帯電話機１００の動作時には、ＴＶチューナ２１などの電子部品が発した熱は、放熱用板金３１を介してバッテリ４に伝達されて放散されることとなる。
特に、ＴＶチューナ２１から発された熱は、ＴＶチューナ２１と厚さ方向に重なったバッテリ４に伝熱シート２２及び放熱用板金３１を介して伝えられる。バッテリ４は大型の部品であり、大きな熱容量を有するため、ＴＶチューナ２１の熱を効率よく拡散させることが可能である。

ここで、放熱用板金３１を介することによって、ＴＶチューナ２１からバッテリ４に熱を伝達するための面積が広くなるために、放熱用板金３１を利用しない場合よりも利用した場合の方がＴＶチューナ２１の発する熱を効率よくバッテリ４に伝達させることができる。

図５は放熱用板金３１がある場合と無い場合のＴＶチューナ２１からバッテリ４への熱伝達効率の良し悪しについて説明するための図である。放熱用板金３１の有無に特化して説明を行うため、図５においては伝熱シート２２は省略している。
図５（ａ）は放熱用板金３１が無い場合、図５（ｂ）は放熱用板金３１がある場合について、ＴＶチューナ２１とバッテリ４との接触部を携帯電話機１００の横側から見た図を示している。
図５（ａ）に示すように、放熱用板金３１が無い場合は、バッテリ４とＴＶチューナ２１との接触面積が小さいため、熱伝達効率が悪い。図５（ｂ）に示すように放熱用板金３１がある場合は、図４（ｂ）に関連付けて説明したように、放熱用板金３１とバッテリ４との接触面積が図５（ａ）に示した場合のＴＶチューナ２１とバッテリ４との接触面積よりも大きいため、ＴＶチューナ２１からバッテリ４への熱伝達効率がよくなる。

以上説明したように、本実施形態の携帯電話機１００によれば、キーリアケース３のＴＶチューナ２１とバッテリ４との間の部分に熱伝導性の良くＴＶチューナ２１よりバッテリ４との接触面積が大きい放熱用板金３１を溶着しているので、ＴＶチューナ２１の熱を効率よくバッテリ４に伝達することができる。
更に、ＴＶチューナ２１と放熱用板金３１の間には熱伝導性の良い伝熱シート２２が貼られているため、ＴＶチューナ２１の熱を効率よく放熱用板金３１に伝達することが可能である。

更に、放熱用板金３１の副次的な効果として、樹脂で形成されたキーリアケース３にアルミニウム等の金属で形成された放熱用板金３１が溶着されているため、携帯電話機１００の下部筐体１０２のケース全体の強度を上げることができる。
更に、放熱用板金３１をバッテリ収納部３２に溶着してキーリアケース３を構成するために、キーリアケース３を樹脂のみで構成する場合と比較して、薄くすることが可能であり、ひいては携帯電話機１００全体を薄くすることが可能である。
更に、キーリアケース３に金属の放熱用板金３１を溶着させているために、回路基板２のキーリアケース３側（バッテリ４側）の面に実装された図示しない電子部品を電気的にシールドすることができる、という効果もある。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本実施形態の携帯電話機１００は、ＴＶチューナ２１に伝熱シート２２が貼られていたが、本発明はこれには限定されない。すなわち、伝熱シート２２は放熱用板金３１に貼られていてもよい。更に、本発明では伝熱シート２２がない構成も考えられる。すなわち、ＴＶチューナ２１と放熱用板金３１とを当接させれば、伝熱シート２２は無くてもよい。

また、本実施形態の携帯電話機１００では、バッテリ４が収納されるバッテリ収納部３２の回路基板に対向する部位（バッテリ収納部３２の底面３２’）に、他の部位に比して熱伝導率が高い伝熱部材としての放熱用板金３１を配設したことにより、回路基板２に実装される電子部品から発せられた熱が放熱用板金３１を介してバッテリに効率よく伝達されることとなり、放熱性を向上させることができる。この放熱用板金３１は、板金部材に限定されること無く、他の部位に比して熱伝導率が高い伝熱部材で構成されればよい。
また、本実施形態の携帯電話機１００では、ＴＶチューナ２１がバッテリ４と厚さ方向に重なるように回路基板２上に配置されていたが、本発明はこれには限定されない。すなわち、ＴＶチューナ２１は、バッテリ４と厚さ方向に重ならない位置で回路基板２上に実装されても良い。この場合、放熱用板金３１が、ＴＶチューナ２１の上部まで延設されて、ＴＶチューナ２１に当接されるように構成されて、上述した実施形態と同様に回路基板２上のＴＶチューナ２１等の電子部品からの熱が放熱用板金３１を介してバッテリ４に伝達され放熱されることになる。
また、上述した実施形態では、回路基板２に実装される発熱モジュールとしてＴＶチューナ２１を例に挙げて説明したが、本発明を他の発熱モジュール、すなわち発熱量が多く熱対策が必要な電子部品に適用してもよい。また、上述した実施形態において、バッテリは当接される放熱用板金から伝達される熱を吸収して放熱しやすい構成であるのが好ましい。例えば外面が金属部材で構成されるバッテリセルが露出されるような構成であればよい。

図１は、携帯電話機１００の外観を示す図である。 図２は、下部筐体１０２の構成を示す図である。 図３は、ＴＶチューナ２１とバッテリ４の位置関係を示すために、携帯電話機１００を側方から見た図である。 図４は、キーリアケース３と放熱用板金３１について説明するための図である。 図５は、放熱用板金３１がある場合と無い場合のＴＶチューナ２１からバッテリ４への熱伝達効率の良し悪しについて説明するための図である。

符号の説明

１００…携帯電話機、１０１…上部筐体、１０２…下部筐体、１０３…ヒンジ部、１…キーフロントケース、２…回路基板、２１…ＴＶチューナ、２２…伝熱シート、２３…カードコネクタ、３…キーリアケース、３１…放熱用板金、３１１…接点ばね、３１２…溶着箇所、３２…バッテリ収納部、４…バッテリ、５…バッテリリッド

Claims (5)

1. 回路基板と、
   当該回路基板に実装された発熱モジュールと、
   前記発熱モジュールに対向して配置されるとともに、バッテリ収納部の一部を形成する伝熱部材と、当該伝熱部材よりも熱伝導率の低い部材にて構成される他の部位とを含み、前記回路基板及び前記発熱モジュールを収納する筐体と、
   前記バッテリ収納部に収納されるバッテリと、
   を備え、
   前記伝熱部材は、前記バッテリに当接するとともに、前記伝熱部材の前記バッテリに対する接触面積は、前記発熱モジュールの前記伝熱部材に対向する面積よりも大きい
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記発熱モジュールは、前記伝熱部材に当接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記発熱モジュールは、伝熱シートを介して前記伝熱部材に当接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記発熱モジュールは、前記バッテリ収納部に前記筐体の厚さ方向に重なる位置に配置される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電子機器。
5. 前記伝熱部材は、前記回路基板のグランド部に当接する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子機器。

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