JP4703619B2

JP4703619B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4703619B2
Application number: JP2007234327A
Authority: JP
Inventors: 田中　　誠
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: US20090067134A1; US7864535B2; CN101389204A; JP2009070842A

Description

この発明は、発熱する電子部品を搭載したプリント回路基板を有する電子機器に係り、特に、上記電子部品に接触して取り付けられる放熱部材の取り付け時における回転防止構造を備えた電子機器に関する。

一般に、電子機器に組み込まれるプリント回路基板に搭載されるＣＰＵなどの発熱性の電子部品には、放熱効率を高めるため比較的大きくされた放熱部材が接触して取り付けられる。このため、従来、この比較的大きな放熱部材が装置構成を大型化する要因となっている。

これに対し、プリント回路基板に対する放熱部材の取り付け方法を工夫することで、放熱部材の大きさを維持したまま、装置構成を小型、薄型化した発熱性電子部品の放熱構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

つまり、この公報に開示された装置は、プリント基板４の端辺を比較的大きく切り欠いて矩形の切り欠き部を設け、この切り欠き部を跨ぐように、発熱性電子部品１を取り付けた放熱部材２を取り付け、この放熱部材２の下面に接触せしめた補助放熱部材５を上記切り欠き部内に配置して、プリント基板４の裏面側に配置した器具本体８に電子部品１の熱を逃がすようにした放熱構造を備えている。

すなわち、この公報に開示された放熱構造を採用した場合、電子部品１を取り付けた放熱部材２をプリント基板４の切り欠き部を跨ぐように配置するとともに、切り欠き部内に補助放熱部材５を配置することで、プリント基板４の外形からはみ出す構造物を無くして装置構成を小型化できる。

しかし、その反面、プリント基板４の端辺に比較的大きな切り欠き部を形成する必要があるため、他の電子部品の実装スペースや配線のためのスペースが少なくなり、近年、飛躍的に進む高密度実装への妨げとなってしまう。特に、この公報に開示された構造によると、放熱部材２を器具本体８にネジ留めする際の回転を防止すべく、放熱部材２から凸設された爪１３を係止するための溝１４をプリント基板４の切り欠き部の内縁にさらに形成しているため、その分、プリント基板のレイアウト設計がさらに圧迫され、高密度実装への妨げとなってしまう。
特開２００４−２２８５２９号公報（段落［０００６］、図３）

この発明の目的は、発熱性の電子部品に対する放熱部材の取り付け作業性を高めることができ、プリント回路基板の実装スペースを大きくとれる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、発熱する電子部品を搭載したプリント回路基板を筐体内に組み込んだものであって、上記プリント回路基板は、当該プリント回路基板の端辺に沿って信号線を配線した信号層と、少なくとも上記信号線と絶縁層を介して重なる接地した導体箔を有するグランド層と、上記電子部品に接触した放熱部材をネジ留めするためのネジ孔と、上記放熱部材をネジ留めする際に当該放熱部材が回転することを防止するため、当該放熱部材から延設された係合突起を受け入れて係止するように、上記端辺を上記信号線に干渉しない位置まで切り欠いて形成された切り欠き部と、を有する。

この発明の電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、発熱性の電子部品に対する放熱部材の取り付け作業性を高めることができ、プリント回路基板の実装スペースを大きくとれる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る電子機器の一例として、ポータブルコンピュータ１（以下、単に、ＰＣ１と称する）の外観斜視図を示してある。また、図２には、図１のＰＣ１の内部構造を部分的な断面図として示してある。

図１および図２に示すように、ＰＣ１は、本体ユニット２と表示ユニット３を備えている。本体ユニット２は、偏平な箱状の第１の筐体４を有し、この第１の筐体４の上面にキーボード５を有する。

表示ユニット３は、液晶表示パネル６と、この液晶表示パネル６を収容する第２の筐体７を備えている。液晶表示パネル６は、画像を表示するスクリーン６ａを有している。第２の筐体７は偏平な箱形であり、その前面に四角い開口部８が形成されている。液晶表示パネル６のスクリーン６ａは、開口部８を通じて第２の筐体７の外部に露出している。

第２の筐体７は、その一端に脚部９を有している。脚部９は、図示しないヒンジを介して第１の筐体４の後端部に連結されている。ヒンジは、第１の筐体４の幅方向に沿う水平な軸線Ｘ1を有している。このため、表示ユニット３は、ヒンジの軸線Ｘ1を回動中心として閉じ位置と開き位置との間で回動可能となっている。

閉じ位置では、表示ユニット３が本体ユニット２の上で横たわっており、キーボード５を上方から覆い隠している。開き位置では、表示ユニット３が本体ユニット２に対し起立しており、キーボード５やスクリーン６ａがＰＣ１の外部に露出している。なお、図１および図２では、表示ユニット３を開き位置に回動させた状態を図示してある。

また、本体ユニット２の第１の筐体４内には、図２に示すように、プリント回路基板１０が組み込まれている。このプリント回路基板１０は、キーボード５の裏面側に対向する第１の面１０ａと、この第１の面１０ａの反対側で本体ユニット２の第１の筐体４に対向する第２の面１０ｂと、を有している。

図３には、プリント回路基板１０の断面図とともにその周辺構造を部分的に拡大して示してある。プリント回路基板１０は、第１の面１０ａと第２の面１０ｂとの間で複数の絶縁層１２と複数の導体層１４とを交互に積層した多層構造を有する。導体層１４として、少なくとも信号層１４ａとグランド層１４ｂを含んでいる。信号層１４ａは、比較的高速でデータを送信する後述する複数本の信号線を有する。この他に、導体層１４として、ここでは図示を省略した電源層などがあり、プリント回路基板１０は、通常、６層〜８層、多いときには１０層の多層構造を有する。

信号層１４ａ（および電源層）は、予め決められたパターンに従ってライン状に形成されているとともに、グランド層１４ｂは、プリント回路基板１０の内部でベタ状に広がっている。詳細には、グランド層１４ｂは、少なくとも信号層１４ａに配線された複数本の信号線に重なる位置に銅箔などの導体箔（後述する）を設けてなる。このように、高速で信号を送信する信号線に重なる位置にグランド層１４ｂの導体箔を設けることで、データ送信動作を安定させることができる。

例えば、この信号線は、プリンタポートの信号線などであり、この他に、シリアルポートの信号線、ＣＰＵとサウスブリッジ間を結ぶコントロールバスの信号線などの比較的高速でデータを送信する信号線である。

また、プリント回路基板１０の第１の面１０ａには、ＣＰＵソケット１５が半田付けされている。ＣＰＵソケット１５は、この発明の発熱する電子部品としてのＣＰＵ１６を取り外し可能に支持している。ＣＰＵ１６は、複数のピン端子を有するベース基板１７と、このベース基板１７の中央部に実装されたＩＣチップ１８を有している。ＩＣチップ１８は、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。

この他に、プリント回路基板１０の第１の面１０ａには、例えばトランジスタ、コンデンサ、コイルおよび抵抗のような複数の回路部品１９が実装されている。回路部品１９は、プリント回路基板１０と協働してＣＰＵ１６に電力を供給する電源回路を構成している。回路部品１９は、プリント回路基板１０の第１の面１０ａ上においてＣＰＵ１６の周囲に位置している。これら回路部品１９も、ＣＰＵ１６が消費する電力の増大に伴い発熱量が無視し得ない程に大きくなるため、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。つまり、これら回路部品１９も、発熱する電子部品である。

以下、上述した発熱する電子部品１６、１９のうち、ＣＰＵ１６の放熱構造について説明する。
すなわち、図３に示すように、ＣＰＵ１６のＩＣチップ１８のベース基板１７から離間した上面１８ａには、熱伝導性に優れたグリースなどの熱伝導部材２１を介して、この発明の放熱部材として機能する放熱板２０が接触状態で取り付けられている。つまり、放熱板２０のＣＰＵ１６側の面が受熱面２２として機能し、ＣＰＵ１６の熱が熱伝導部材２１を介して放熱板２０に伝達され、放熱板２０の表面から放熱される。これにより、ＣＰＵ１６が冷却される。

この放熱板２０は、ＣＰＵ１６より大きい概ね板状に形成されており、その周縁部の一部が図示しない複数個所でプリント回路基板１０の第１の面１０ａに向けて一体に延出され、その延出端部３０（図４参照）がプリント回路基板１０にネジ留めされる。板状の放熱板２０をプリント回路基板１０にネジ留め固定する際、放熱板２０のネジ孔を中心に回転応力が放熱板２０に作用し、ネジ留め動作によって放熱板２０が回転しようとする。つまり、ネジ留め作業の作業性を良くするためには、放熱板２０が回転しないようにプリント回路基板１０に仮固定する必要がある。

図４には、放熱板２０のプリント回路基板１０に対する取り付け部を部分的に拡大した平面図（ａ）および断面図（ｂ）を示してある。ここでは、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板２０の回転防止構造について説明する。

回転防止構造として、放熱板２０の延出端部３０には、プリント回路基板１０の切り欠き部４０に係合する係合突起３２が一体に延設されている。つまり、係合突起３２は、略矩形板状の延出端部３０の一部をプリント回路基板１０に向けて略直角に折り曲げて形成されている。一方、この係合突起３２を受け入れるプリント回路基板１０の切り欠き部４０は、基板１０の端辺４２を切り欠いて形成されている。

延出端部３０には、図示しないネジを挿通するネジ孔３４が形成されている。また、プリント回路基板１０にも、延出端部３０のネジ孔３４と略一致するネジ孔４４が形成されている。これら同軸にされたネジ孔３４、４４には、図示しないネジが螺合され、プリント回路基板１０に延出端部３０がネジ留めされる。この際、係合突起３２が切り欠き部４０によって係止され、放熱板２０の回転が防止される。なお、これら係合突起３２および切り欠き部４０は、放熱板２０の他の延出端部（ここでは図示せず）をプリント回路基板１０にネジ留めする際にも放熱板２０の回転を防止するよう機能することができる。

図５には、プリント回路基板１０の上述した信号層１４ａの複数本の信号線４１、およびグランド層１４ｂの上述した導体箔４３のエッジ４３ａを破線で示してある。信号線４１は、プリント回路基板１０の端辺４２に沿って延びている。図５に示すように、プリント回路基板１０の端辺４２を切り欠いた切り欠き部４０は、信号線４１に干渉しない位置まで延びている。また、プリント回路基板１０のネジ孔４４は、基板１０の端辺４２と信号線４１との間で信号線４１に干渉しない位置に形成されている。

また、導体箔４３のエッジ４３ａは、基板の端辺４２、切り欠き部４０の周縁部、およびネジ孔４４の周縁部に対して一定幅のクリアランスを介して配置されている。つまり、上述したように信号線４１に重ねて導体箔４３を設けることを前提とすると、切り欠き部４０の周縁部またはネジ孔４４の周縁部と信号線４１との間の距離は、最低でも導体箔４３のエッジ４３ａと周縁部との間にあるクリアランスの分だけ離れる必要がある。つまり、特許請求の範囲に記載した「干渉しない位置」とは、このクリアランスを含めた距離だけ離れた位置である。

本実施の形態では、切り欠き部４０を基板の端辺４２と略直交する方向に細長いスリット状に形成し、係合突起３２をこの切り欠き部４０に沿って長い断面形状を有する板状に形成した。つまり、本実施の形態では、放熱板２０をプリント回路基板１０にネジ留めする際に、係合突起３２が基板１０の端辺４２に沿った方向に移動することを規制するように、係合突起３２および切り欠き部４０を端辺４２と略直交する方向に延設した。

図６には、上述した切り欠き部４０の代りにプリント回路基板１０の端辺４２の近くに長孔５０を形成した従来の比較例を示してある。また、図７には、図６の長孔５０を設けた場合の信号線４１および導体箔４３のエッジ４３ａのレイアウトを破線で示してある。

このように、プリント回路基板１０の端辺４２から基板１０の内側に離れた位置に長孔５０を形成すると、本実施の形態の切り欠き４０を設ける場合と比較して、信号線４１が基板１０の端辺４２から離されることになり、その分、基板１０のレイアウト設計が圧迫される。

つまり、切り欠き部４０または長孔５０に受け入れられる係合突起３２の幅は、レイアウト設計の観点からできるだけ短くすることが望ましいが、放熱板２０の厚さ、材質、加工精度などの諸条件によって、係合突起３２の最小幅は略決まってしまう。このため、本比較例のように基板１０の端辺４２から離れた位置に長孔５０を設けた場合、その分、基板１０のレイアウト設計が圧迫されることになる。

これに対し、本実施の形態によると、上述したように、プリント回路基板１０の端辺４２を信号線４１に干渉しない位置まで切り欠いて所望の深さの切り欠き部４０を設けたため、信号線４１をプリント回路基板１０の端辺４２により近い位置に配線することができ、その分、レイアウト設計に余裕ができる。つまり、本実施の形態の回転防止構造を採用すると、放熱板２０の取り付け時における作業性を高めることができることに加え、信号線などの配線スペースや他の電子部品の実装領域を広げることができる。

また、本実施の形態によると、プリント回路基板１０の加工を容易にでき、その分、装置の製造コストを低減できる。つまり、本実施の形態のように、プリント回路基板１０の端辺４２を切り欠いて切り欠き部４０を形成する場合、端辺４２を切削加工するドリルの先端部を交換することなくそのまま切り欠き部４０を形成でき、ドリル先端の交換作業が不要となり、工程数を削減でき、加工に要する作業時間も短くでき、製造コストを低減できる。

なお、本実施の形態において、信号線４１とプリント回路基板１０の端辺４２との間の距離は、概ね、係合突起３２の幅、すなわち切り欠き部４０の深さに依存して決定されることになるが、プリント回路基板１０のネジ孔４４は、その周縁部が切り欠き部４０の周縁部より信号線４１に近付かない位置に形成する必要がある。また、基板１０の端辺４２に沿った切り欠き部４０とネジ孔４４との間の距離は、信号線４１のレイアウト設計の観点からできるだけ短くすることが望ましいが、両者の間の基板部分の機械強度や図示しないネジの頭部の径などを考慮した最小の距離に設計することが望ましい。

以下、他の実施の形態の回転防止構造について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態の構造と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図８（ａ）には、この発明の第２の実施の形態に係る回転防止構造の平面図を示してあり、図８（ｂ）には、図８（ａ）の矢印IIX（ｂ）向から見た側面図を示してある。

本実施の形態では、放熱板２０の延出端部３０からプリント回路基板１０に向けて一体に突設した係合突起６２を第１の実施の形態の係合突起３２と略９０度異なる角度で配置した。また、プリント回路基板１０の端辺４２を信号線４１に干渉しない位置まで切り欠いた切り欠き部６４も第１の実施の形態の切り欠き部４０とは異なる形状とした。つまり、本実施の形態では、切り欠き部６４の底部にプリント回路基板１０の端辺４２と略平行に延びた係止辺６６を形成し、この係止辺６６に係合突起６２を係合せしめるようにした。

本実施の形態の回転防止構造によると、放熱板２０をプリント回路基板１０に対してネジ留めする際に、係合突起６２の内面が切り欠き部６４の係止辺６６に係合し、係合突起６２の端辺４２と略直行する方向への移動を規制し、放熱板２０の回転を防止するよう機能する。特に、本実施の形態の構造によると、図示しないネジを図中時計回り方向に回転させた際に係合突起６２の内面が係止辺６６に係合する。

図９（ａ）には、この発明の第３の実施の形態に係る回転防止構造の平面図を示してあり、図９（ｂ）には、図９（ａ）の矢印IX（ｂ）方向から見た側面図を示してある。

本実施の形態の回転防止構造は、上述した第１および第２の実施の形態の構造を併せ持つ。つまり、放熱板２０の延出端部３０から２つの係合突起３２、６２を突設した。また、プリント回路基板１０の端辺４２を切り欠いた切り欠き部６４を設け、この切り欠き部６４の係止辺６６から略直交する方向に延びた切り欠き部４０（第２の切り欠き部）を形成した。切り欠き部４０は、信号線４１に干渉しない位置まで延びている。

そして、プリント回路基板１０の端辺４２と略平行に延びた係合突起６２を切り欠き部６４の係止辺６６に係合せしめ、端辺４２と略直交する方向の延びた係合突起３２（第２の係合突起）を切り欠き部４０に係合せしめて、放熱板２０のプリント回路基板１０に対する回転を防止するようにした。

本実施の形態の回転防止構造によると、放熱板２０をプリント回路基板１０に対してネジ留めする際に、係合突起６２の内面が切り欠き部６４の係止辺６６に係合し、係合突起６２の端辺４２と略直行する方向への移動を規制し、且つ係合突起３２が切り欠き部４０に係合して、係合突起３２の端辺４２に沿った方向への移動を規制し、放熱板２０の回転を防止するよう機能する。

以上のように、第２、第３の実施の形態においても、プリント回路基板１０のレイアウト設計を圧迫することなく、放熱板２０の回転防止構造を構成でき、放熱板２０の取り付け作業性を向上させることができ、基板の実装スペースを大きくできる。

なお、この発明は、上述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変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した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。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態で説明した切り欠き部４０、６４の形状は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、係合突起の形状に合せて任意に変更可能である。

この発明の実施の形態に係る電子機器の一例としてポータブルコンピュータを示す外観斜視図。図１のＰＣの要部を部分的に破断して示す部分断面図。図１のＰＣに組み込まれたプリント回路基板の要部拡大断面図。図３のプリント回路基板に放熱板を取り付ける取り付け部の第１の実施の形態に係る回転防止構造を示す平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。図４のプリント回路基板の信号線および導体箔のエッジを破線で示す部分拡大概略図。図４の切り欠き部の代わりにプリント回路基板に長孔を形成した従来の比較例を示す平面図。図６のプリント回路基板の信号線および導体箔のエッジを破線で示す部分拡大概略図。この発明の第２の実施の形態に係る回転防止構造を示す平面図（ａ）、および側面図（ｂ）。この発明の第３の実施の形態に係る回転防止構造を示す平面図（ａ）、および側面図（ｂ）。

符号の説明

１…ポータブルコンピュータ、２…本体ユニット、４…第１の筐体、１０…プリント回路基板、１２…絶縁層、１４…導体層、１４ａ…信号層、１４ｂ…グランド層、１６…ＣＰＵ、２０…放熱板、３０…延出端部、３２、６２…係合突起、３４、４４…ネジ孔、４０、６４…切り欠き部、４１…信号線、４２…端辺、４３…導体箔、４３ａ…エッジ、５０…長孔、６６…係止辺。

Claims

発熱する電子部品を搭載したプリント回路基板を筐体内に組み込んだ電子機器であって、
上記プリント回路基板は、
当該プリント回路基板の端辺に沿って信号線を配線した信号層と、
少なくとも上記信号線と絶縁層を介して重なる接地した導体箔を有するグランド層と、
上記電子部品に接触した放熱部材をネジ留めするためのネジ孔と、
上記放熱部材をネジ留めする際に当該放熱部材が回転することを防止するため、当該放熱部材から延設された係合突起を受け入れて係止するように、上記端辺を上記信号線に干渉しない位置まで切り欠いて形成された切り欠き部と、
を有することを特徴とする電子機器。
上記ネジ孔は、上記端辺と上記信号線との間で当該信号線に干渉しない位置で上記切り欠き部に隣接して形成されたネジ孔を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
上記導体箔は、上記切り欠き部に隣接して形成されたネジ孔の周縁部、および当該切り欠き部の周縁部に対して一定の間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
上記切り欠き部は、上記端辺と略直交する方向に延設された細長いスリット状に形成されており、上記放熱部材から延設された板状の係合突起を受け入れて上記端辺に沿った方向への移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
上記切り欠き部は、上記端辺と略平行に延びた係止辺を有し、この係止辺で上記係合突起を係止して上記端辺と略直交する方向への移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
上記係合突起とは別に上記放熱部材から延設された第２の係合突起を受け入れて上記端辺に沿った方向への移動を規制するように、上記係止辺から略直交する方向に延びて形成された細長いスリット状の第２の切り欠き部をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の電子機器。